特許 7125096 ワークの芯出し方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-16

(45)【発行日】2022-08-24

(54)【発明の名称】ワークの芯出し方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 25/06 20060101AFI20220817BHJP

   B23B 3/30 20060101ALI20220817BHJP

   B23B 31/10 20060101ALI20220817BHJP

   B23B 31/163 20060101ALI20220817BHJP

【ＦＩ】

B23B25/06

B23B3/30

B23B31/10 F

B23B31/163

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018094470

(22)【出願日】2018-05-16

(65)【公開番号】P2019198924

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-04-27

(73)【特許権者】

【識別番号】518172336

【氏名又は名称】有限会社高峰精機

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 邦夫

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－００１３０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０３－０４０００７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－２４７３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１９８７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１８６５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２５／０６

Ｂ２３Ｂ ３／１６、３／３０

Ｂ２３Ｂ ３１／１０

Ｂ２３Ｂ ３１／１６３

Ｂ２３Ｑ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸線を中心に回転する互いに対向した第１主軸チャックと第２主軸チャックとを備えた複合旋盤において前記第１主軸チャックに把握されたワークの芯出しを行う方法であって、
前記第１主軸チャック及び前記第２主軸チャックの各々は、互いに連動して径方向に進退可能な複数のチャック爪を備えたスクロールチャックであり、
前記ワークは、両端部に互いに同心の第１及び第２外径面を有し、
前記ワークの芯出しを行うにあたり、
前記ワークの一方の端部の前記第１外径面を前記第１主軸チャックで把握して、前記第１主軸チャックを仮締めする工程と、
前記ワークを前記第１主軸チャックで仮締めしたまま、前記ワークの他方の端部の前記第２外径面を前記第２主軸チャックで把握して締め付ける締付け工程、及び前記第２主軸チャックを緩める緩和工程を交互に繰り返す工程と、
前記ワークの前記他方の端部の前記第２外径面を前記第２主軸チャックで把握して、前記第２主軸チャックを仮締めする工程と、
前記ワークを前記第２主軸チャックで仮締めしたまま、前記ワークの一方の端部の前記第１外径面を前記第１主軸チャックで把握して締め付ける締付け工程、及び前記第１主軸チャックを緩める緩和工程を交互に繰り返す工程と、
前記第１主軸チャックを本締めして、前記第１主軸チャックで前記ワークを把握固定する工程と、
を有することを特徴とする、ワークの芯出し方法。

【請求項2】

前記チャック爪は、前記ワークの前記第１又は第２外径面を把握する把握面を有し、
前記把握面は、
前記複数のチャック爪の各々は、回転方向に互いに離間して配置された、前記ワークの前記第１又は第２外径面を把握したときに前記第１又は第２外径面と当接する２つの当接部と、
前記２つの当接部の間に配置された、前記ワークの前記第１又は第２外径面を把握したときに、前記第１又は第２外径面と当接しない、前記２つの当接部を分離する溝部と
を有することを特徴とする、請求項１記載のワークの芯出し方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの芯出し方法及びチャック爪に係り、より詳細には、複合旋盤において主軸チャックに把握固定されるワークの芯出しを行う方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、旋盤の主軸チャックに把握されたワーク（加工対象物）の芯出しを行うにあたっては、ワークの偏心をダイアルゲージで測定し、ワークをハンマーで叩く作業が繰り返されていた。
また、特許文献１には、ワークをチャック装置にセットする際に、ワークをチャック爪における芯出し基準位置に押し付け、ワークのチャッキング姿勢を修正してから、ワークの外径面をチャッキング固定することにより、ワークの芯出し位置決めをする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－８８２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ワークをハンマーで叩いてワークのチャッキング姿勢を修正する芯出し作業はリードタイムの増加要因となり、特に、多品種少量生産においては、リードタイムの増加がコストに大きく影響する。
また、特許文献１に記載の技術では、ワークの外径が真円であることが前提となっている。これに対し、鋳鉄製のワークの場合には、ワークの外径面が真円とは限らない。特に、鋳鉄製のワークの外径面には、鋳型の継ぎ目に沿った突起部が形成されていることが多い。このため、特許文献１に記載の技術鋳鉄製のワークを、鋳鉄製のワークに適用することは困難である。

【0005】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、チャックで把握されるワークの外径面が真円でない場合であっても、簡単にワークの芯出しを行うことができるワークの芯出し方法の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のワークの芯出し方法は、互いに対向した第１主軸チャックと第２主軸チャックとを備えた複合旋盤において前記第１主軸チャックに把握されたワークの芯出しを行う方法であって、前記第１主軸チャック及び前記第２主軸チャックの各々は、互いに連動して径方向に進退可能な複数のチャック爪を備えたスクロールチャックであり、前記ワークは、両端部に互いに同心の第１及び第２外径面を有し、前記ワークの芯出しを行うにあたり、前記ワークの一方の端部の第１外径面を前記第１主軸チャックで把握して、前記第１主軸チャックを仮締めする工程と、前記ワークを前記第１主軸チャックで仮締めしたまま、前記ワークの他方の端部の前記第２外径面を前記第２主軸チャックで把握して締め付ける締付け工程、及び前記第２主軸チャックを緩める緩和工程を交互に繰り返す工程と、前記ワークの前記他方の端部の前記第２外径面を前記第２主軸チャックで把握して、前記第２主軸チャックを仮締めする工程と、前記ワークを前記第２主軸チャックで仮締めしたまま、前記ワークの一方の端部の前記第１外径面を前記第１主軸チャックで把握して締め付ける締付け工程、及び前記第１主軸チャックを緩める緩和工程を交互に繰り返す工程と、前記第１主軸チャックを本締めして、前記第１主軸チャックで前記ワークを把握固定する工程と、を有することを特徴としている。

【0007】

主軸線を中心に回転する第１主軸チャックと第２主軸チャックとは、同一の主軸線上に配置されている。さらに、第１主軸チャック及び第２主軸チャックの各々がスクロールチャックであるため、チャックの締め付け、緩和を繰り返しても、チャック自身の芯出し精度が維持される。これにより、ワークの一端を第１主軸チャックで把握して仮締めしておき、ワークの他端を第２主軸チャックで把握して、第２主軸チャックによる締め付けと緩和とを繰り返すことにより、ワークの軸線が第１主軸チャック及び第２主軸チャックの主軸線に徐々に近づくようにワークのチャッキング姿勢が修正される。さらに、ワークの他端を第２主軸チャックで把握して仮締めしておき、ワークの一端を第１主軸チャックで把握して、第１主軸チャックによる締め付けと緩和とを繰り返すことにより、ワークの軸線が第１主軸チャック及び第２主軸チャックの主軸線に更に徐々に近づくようにワークのチャッキング姿勢が修正され、最終的には、主軸線と一致しする。これにより、第１主軸チャックに把握されたワークの芯出しを容易に行うことができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明のワークの芯出し方法によれば、チャックで把握されるワークの外径面が真円でない場合であっても、簡単にワークの芯出しを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施形態によるワークの芯出し方法において使用する複合旋盤を構成する第１主軸チャック及び第２主軸チャックの断面模式図であり、（Ｂ）は、第１主軸チャックの正面図であり、（Ｃ）は、第２主軸チャックの正面図である。

【図2】（Ａ）は、チャック爪の正面図であり、（Ｂ）は、チャック爪の断面図である。

【図3】ワークを把握したときのチャック爪の配置を示す模式図である。

【図4】（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の実施形態によるワークの芯出し方法を利用したワークの加工工程の説明図である。

【図5】（Ａ）～（Ｃ）は、図４に続く加工工程の説明図である。

【図6】図５に続く加工工程の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明のワークの芯出し方法及びチャック爪の実施形態を説明する。

【0014】

まず、図１を参照して、本実施形態で使用する複合旋盤及びそのチャックを説明する。
図１（Ａ）に示すように、本発明のワークの芯出し方法において使用する複合旋盤は、主軸線Ｏを中心に回転する互いに対向した第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とを備えている。なお、図１（Ａ）では、第１及び第２主軸チャック１、２を支持する構造をはじめとする他の構造の図示を省略している。

【0015】

図１（Ａ）に示す例では、両端部にフランジ状に周囲に張り出した互いに同心の第１及び第２外径面３ａ及び３ｂが形成されたワーク３を加工対象とする。そして、ワーク３の両端部の一方の第１外径面３ａは、第１主軸チャック１のチャック爪１１の把握面１１ａで把握される。また、ワーク３の両端部の他方の第２外径面３ｂは、第２主軸チャック２のチャック爪２１の把握面２１ａで把握される。

【0016】

そして、図１（Ｂ）に示すように、第１主軸チャック１は、互いに連動して径方向に進退可能な３つのチャック爪１１を備えた３つ爪スクロールチャックである。また、図１（Ｃ）に示すように、第２主軸チャック２も、互いに連動して径方向に進退可能な３つのチャック爪２１を備えた３爪のスクロールチャックである。スクロールチャックは、チャックの締め付け、緩和を繰り返しても、チャック自身の芯出し精度が維持される。

【0017】

図２に、第１主軸チャック１を構成するチャック爪１１を示す。なお、図１では、図２（Ｂ）に示したチャック爪１１をチャック本体１０に取り付けるボルト、及びそのボルトを挿入するボルト穴１１ｂの図示を省略している。また、第２主軸チャック２を構成するチャック爪２１も、チャック爪１１と同様の構造を有している。

【0018】

図２に示すように、ワーク３の第１外径面３ａを把握するチャック爪１１の把握面１１ａは、チャック爪１１の回転方向に互いに離間して配置された２つの当接部１１１と、２つの当接部１１１の間に配置されて２つの当接部１１１を分離する溝部１１２とを有する。２つの当接部１１１の各々は、チャック爪１１がワーク３の第１外径面３ａを把握したときに、第１外径面３ａと当接する。一方、溝部１１２は、チャック爪１１がワーク３の第１外径面３ａを把握したときに、第１外径面３ａとは当接しない。
なお、第２主軸チャック２を構成するチャック爪２１も、チャック爪１１と同様に、２つの当接部とその間に配置された溝部とを有する把握面を備えている。

【0019】

表１に、直径１０インチの第１主軸チャック１を構成するチャック爪１１の寸法例を示す。表１に示すように、ワーク３の外径φに応じて、図２に示したチャック爪１１の各部Ａ～Ｈの寸法が決められている。

【表1】

【0020】

表２に、直径８インチの第２主軸チャック２を構成するチャック爪２１の寸法例を示す。表１に示すように、ワーク３の外径φに応じて、図２に示したチャック爪１１の各部Ａ～Ｈに対応するチャック爪２１の各部Ａ～Ｈの寸法が決められている。

【表2】

【0021】

ここで、図３（Ａ）に、ワーク３の第１外径面３ａを把握したときのチャック爪１１の要部の配置を示す。なお、第２主軸チャック２においても、同様である。
第１主軸チャック１は、３爪チャックであるため、３つのチャック爪１１各々の２つの当接部１１１は、ワーク３の第１外径面３ａに沿った円周上で、主軸線Ｏと一致する第１主軸チャック１の中心軸線から見て互いに等角度の６０°の角度だけ離れた位置に配置される。

【0022】

図３（Ａ）に示すように、各チャック爪１１の把握面１１ａが２つの当接部１１１を有することによって、チャック爪１１の数の２倍の当接部１１１によって、ワーク３が把握される。本実施形態では、３つのチャック爪１１でワーク３を把握するので、合計６つの当接部１１１によって、ワーク３が把握される。
その結果、把握面１１１ａに１箇所の当接部を有するチャック爪でワーク３を把握する場合と比較して、より多くの箇所でワーク３を把握することができるため、効果的にワーク３を把握することが可能となる。
また、図３（Ａ）に示すように、チャック爪１１の把握面１１ａの２つの当接部１１１は、把握するワーク３の第１外径面３ａと同一の曲率半径を有するとよい。これにより、当接部１１１が面全体で、第１外径面３ａに当接することができる。

【0023】

なお、チャック爪１１の把握面１１ａの２つの当接部１１１は、面で第１外径面３ａに当接しなくてもよく、例えば、図３（Ｂ）に示すように、チャック爪１１の当接部１１３は、把握するワーク３の第１外径面３ａよりも小さい曲率半径を有してもよい。その場合、当接部１１３は、把握面１１ａの両端の２箇所１１３ａ，１１３ｂで、主軸Ｏと平行な直線で、第１外径面３ａと当接する。さらに、チャック爪１１は、各当接部が３箇所以上でワーク３の第１外径面３ａと当接する形状を有してもよい。
また、チャック爪１１の把握面１１ａの当接部１１１は、把握するワーク３の第１外径面３ａよりも小さい曲率半径を有してもよい。

【0024】

ところで、鋳鉄製のワーク３には、通常、その外径面上の直径の両側に、鋳型の継ぎ目に沿った突起部が形成されている。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、３爪チャックにおいて鋳鉄製のワーク３を把握する場合、鋳鉄製のワーク３の第１外径面３ａ上の直径の両側に形成された、鋳型の継ぎ目に沿った２箇所の突起部３ｃのうちの一方を、把握面１１ａの溝部１１２に収納することができる。これにより、突起部が把握面の当接部１１１，１１３に当接することが回避される。その結果、より正確に、ワーク３の芯出しを行うことができる。

【0025】

次に、図４及び図５を参照して、図１に示した複合旋盤における、本発明のワークの芯出し方法を利用したワークの加工例を説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、ワーク３の芯出しを行うにあたり、ワーク３の一方の端部の第１外径面３ａを第１主軸チャック１で把握して、第１主軸チャック１を仮締めする。第１主軸チャック１を仮締めする際には、ワーク３をしっかりと固定する本締めの場合のチャック圧（例えば、１０～２０ｋｇｆ／ｃｍ^２（＝０．９８～１．９６ＭＰａ））よりも低いチャック圧（例えば、３～５ｋｇｆ／ｃｍ^２（＝２．９４～４．９０ＭＰａ））で、ワーク３を把握する。ワーク３を仮締めすることにより、第１主軸チャック１に把持されたワーク３が、芯出しのために僅かに変位することができる。仮締めしたときのチャック圧は、次工程で、ワークが芯出しのために変位可能な範囲であればよい。

【0026】

次に、図４（Ｂ）に示すように、ワーク３の他方の端部の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握して締め付ける。主軸線Ｏを中心に回転する第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とは、同一の主軸線Ｏ上に配置されている。さらに、第１主軸チャック１及び第２主軸チャック２の各々がスクロールチャックであるため、チャックの締め付け、緩和を繰り返しても、チャック自身の芯出し精度が維持される。

【0027】

これにより、第１主軸チャック１に仮締めで把持されたワーク３を、第２主軸チャック２で把握することにより、同一の主軸線Ｏ上に配置された第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とで、ワーク３の両端部が把握される。その結果、ワーク３の軸線が主軸Ｏに対して傾いていた場合に、第１主軸チャック１に把握されて仮締めされているワーク３僅かに変位する。
かかる締付け工程に続いて、ワーク３の他方の端部の第２外径面３ｂを把握している第２主軸チャック２を緩める。

【0028】

かかる締め付け工程と緩和工程とを繰り返す。すなわち、再度、ワーク３の他方の端部の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握して締め付ける。続いて、再度、ワーク３の他方の端部の第２外径面３ｂを把握している第２主軸チャック２を緩める。
なお、締付け工程と前記緩和工程とを繰り返す繰り返し工程の繰り返し回数は、ワーク３の偏心の程度により、適宜選択するとよい。

【0029】

次に、ワーク３の他方の端部の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握して、第２主軸チャック２を仮締めする。第２主軸チャック２を仮締めする際にも、ワーク３をしっかりと固定する本締めの場合のチャック圧（例えば、１０～２０ｋｇｆ／ｃｍ^２（＝０．９８～１．９６ＭＰａ））よりも低いチャック圧（例えば、３～５ｋｇｆ／ｃｍ^２（＝２．９４～４．９０ＭＰａ））で、ワーク３を把握する。ワーク３を仮締めすることにより、第２主軸チャック２に把持されたワーク３が、芯出しのために僅かに変位することができる。仮締めしたときのチャック圧は、次工程で、ワークが芯出しのために変位可能な範囲であればよい。

【0030】

次に、図４（Ｃ）に示すように、ワーク３の他方の端部の第１外径面３ａを第１主軸チャック１で把握して締め付ける。主軸線Ｏを中心に回転する第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とは、同一の主軸線Ｏ上に配置されている。さらに、第１主軸チャック１及び第２主軸チャック２の各々がスクロールチャックであるため、チャックの締め付け、緩和を繰り返しても、チャック自身の芯出し精度が維持される。

【0031】

これにより、第２主軸チャック２に仮締めで把持されたワーク３を、第１主軸チャック１で把握することにより、同一の主軸線Ｏ上に配置された第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とで、ワーク３の両端部が把握される。その結果、ワーク３の軸線が主軸Ｏに対して傾いていた場合に、第２主軸チャック２に把握されて仮締めされているワーク３僅かに変位する。
かかる締付け工程に続いて、ワーク３の一方の端部の第１外径面３ａを把握している第１主軸チャック１を緩める。

【0032】

かかる締め付け工程と緩和工程とを繰り返す。すなわち、再度、ワーク３の一方の端部の第１外径面３ａを第１主軸チャック１で把握して締め付け、続いて、再度、ワーク３の一方の端部の第１外径面３ａを把握している第１主軸チャック１を緩める。
なお、締付け工程と前記緩和工程とを繰り返す繰り返し工程の繰り返し回数は、ワーク３の偏心の程度により、適宜選択するとよい。

【0033】

このように、ワーク３の一方の第１外径面３ａを第１主軸チャック１で把握して仮締めておき、ワーク３の他方の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握して、第２主軸チャック２による締め付けと緩和とを繰り返す工程と、ワーク３の他方の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握して仮締めておき、ワーク３の一方の第１外径面３ａを第１主軸チャック２で把握して、第１主軸チャック１による締め付けと緩和とを繰り返す工程とを経ることにより、ワーク３の軸線が第１主軸チャック１及び第２主軸チャック２の主軸線Ｏに徐々に近づくようにワーク３のチャッキング姿勢が修正され、最終的にワーク３の軸線が主軸線Ｏと一致しする。これにより、第１主軸チャック１に把握されたワーク３の芯出しを容易に行うことができる。
そして、芯出し後、ワーク３を把握している第１主軸チャック１を本締めして、芯出しされたワーク３を第１主軸チャック１でしっかりと把握固定する。

【0034】

次に、図５（Ａ)に示すように、第２主軸チャック２をワーク３から外し、ワーク３の他方の外周面３ｂのフランジ形状部分の背面３ｂ２にタッチセンサ４を接触させて、フランジ形状部分の端面３ｂ１と背面３ｂ２との間の厚さｔ０をタッチセンサ４で測定し、所定の厚さｔ１にする為の削り代（ｔ０－ｔ１）を算出する。

【0035】

次に、図５（Ｂ)に示すように、算出した削り代（ｔ０―ｔ１）だけ、ワーク３の端面３ｂ１をバイト５で旋削する。

【0036】

次に、図５（Ｃ)に示すように、ワーク３の他方の第２外径面３ｂを第２主軸チャック２で把握固定し、次いで、第１主軸チャック１をワーク３から外すことにより、ワーク３を掴み替える。第１主軸チャック１と第２主軸チャック２とは、同一の主軸Ｏ上に配置されているため、芯出しがされたワーク３を第２主軸チャック２で掴み替えても、ワーク３の芯出し状態が維持される。

【0037】

次に、図６に示すように、ワーク３の端面３ａ１に対しても、ワーク３の端面３ｂ１と同様にして削り代を算出し、ワーク３の端面３ａ１をバイト５ａで旋削する。このようにして、ワーク３の両端面３ａ１及び３ｂ１がそれぞれ旋削される。

【0038】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。上述した実施形態では、鋳鉄製のワーク３芯出しを行う例を説明したが、本発明では、加工対象のワークは、鋳鉄製のものに限定されない。
また、上述した実施形態では、両端部にフランジ状の外径面を有するワークを加工対象とした例を説明したが、本発明では、加工対象のワークの形状はこれに限定されず、両端部に外周面を有する形状であればよく、例えば、円柱形状であってもよいし、円筒形状であってもよい。また、ワークの両端部の外径は、互いに同じあってもよいし、異なってもよい。
また、上述した実施形態では、第１及び第２主軸チャックを３つ爪スクロールチャックとした例を説明したが、本発明では、第１及び第２主軸チャックは３つ爪のものに限定されず、例えば、４つ爪のスクロールチャックでもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 第１主軸チャック
２ 第２主軸チャック
３ ワーク
３ａ 第１外径面
３ｂ 第２外径面
３ａ１，３ｂ１ 端面
３ｃ 突起部
４ タッチセンサ
５，５ａ バイト
１０，２０ チャック本体
１１，２１ チャック爪
１１ａ 把握面
１１１，１１３ 当接部
１１２ 溝部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】