JP2001062615A - 工作物把持装置及び同装置を用いた加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトな構成で工作物の端面及び周面の
双方を効率良く高精度で加工する。 【解決手段】 工作物把持装置において、共通の主軸１
０に、工作物３０を径方向から把持するクランプ部材１
４と、工作物３０を軸方向に挟持する引き爪２４及びバ
ッキングプレート２６とを設け、その径方向把持と軸方
向把持とが独立して作動可能となるように構成する。ま
た、この装置において、前記径方向把持を行いながら工
作物３０の前端面３０ｂを加工し、軸方向把持を行いな
がら工作物３０の内周面３０ａを加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械において
工作物を把持する工作物把持装置及び同装置を用いた加
工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工作物の内外周面や端面を加工
する工作機械では、当該工作物を主軸側に把持するため
の工作物把持装置が設けられ、この装置により工作物を
把持した状態でその加工が進められる。

【０００３】従来、前記工作物把持装置としては、次の
ようなものが知られている。

【０００４】Ａ）径方向把持タイプ（図９（ａ））：こ
のタイプの装置は、複数の抱き爪（径方向把持部材）９
０が、工作物３０の周囲に等間隔で配せられたものであ
り、各抱き爪９０は、前記工作物３０を径方向から把持
する（抱きクランプする）把持位置（図の実線位置）
と、工作物３０の周面から離間する解放位置（図の二点
鎖線位置）とに切換可能に構成されている。

【０００５】Ｂ）軸方向把持タイプ（図９（ｂ））：こ
のタイプの装置は、工作物３０の後端面（図では左側端
面）が軸方向（図では左右方向）に突き当てられるバッ
キングプレート（当接部材）９２と、引き爪９４とを備
えている。引き爪９４は、工作物３０の前端面３０ｂに
圧接して前記バッキングプレート９２とともに工作物３
０を軸方向に挟持する挟持位置（図の実線位置）と、工
作物３０の前端面３０ｂから前方に待避する待避位置
（図の二点鎖線位置）とに切換可能に構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】Ａ）の径方向把持タイ
プの装置では、抱き爪９０による径方向のクランプによ
り、筒状工作物９０の形状に弾性歪みが生じ易い。この
ように歪みが生じた状態で例えば図１（ａ）に示すよう
な砥石６４Ａによる内面研削が行われた場合、その研削
加工後、クランプを解除すると、前記歪み分だけ工作物
３０の加工面すなわち内周面３０ａの形状が真円からず
れることになり、高い加工精度が得られない。

【０００７】従って、このタイプの装置では、前記歪み
を抑えるべく、抱き爪９０によるクランプ力を低く設定
しなければならないが、かかるクランプ力が低いと、そ
の分工作物３０が動きやすくなるため、当該工作物３０
に作用する研削抵抗を下げるべく切り込み速度を落さな
ければならない。従って、その分サイクルタイムが長
く、加工能率が低くなる欠点がある。

【０００８】一方、Ｂ）の軸方向把持タイプの装置で
は、前記のようなクランプ力による歪みは生じにくいた
め、切り込み速度を上げることが可能であるが、クラン
プ中は引き爪９４が工作物３０の前端面３０ｂを前方か
ら覆う状態となっているので、当該前端面３０ｂの加工
（端面加工）ができない。従って、この装置を用いて工
作物３０の周面と内面の双方を加工するには、どうして
も前記Ａ）の径方向把持タイプの装置との併用が必要で
あり、設備が大掛かりになる。しかも、かかる装置の併
用は、周面加工工程から端面加工工程への移行（もしく
は端面加工工程から周面加工工程への移行）の際に装置
間で工作物を搬送する作業を要することになり、その分
加工能率が低下する。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、コンパ
クトな構成で、工作物の周面及び端面の双方を効率よく
かつ高精度で加工することができる工作物把持装置及び
これを用いた加工方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、工作物をその径方向から把持
するための複数の径方向把持部材と、工作物の後端が軸
方向に突き当てられる当接部材と、この当接部材に突き
当てられた工作物に対して前方から当接することにより
当該当接部材とで工作物を軸方向に挟持する軸方向把持
部材とを主軸に設けるとともに、前記径方向把持部材を
前記工作物を把持するための把持位置と当該工作物を解
放する解放位置とに切換作動させる径方向駆動手段と、
この径方向駆動手段とは独立して作動し、前記軸方向把
持部材を当該軸方向把持部材が前記当接部材とで前記工
作物を軸方向に挟持する挟持位置と当該挟持位置から前
方に待避する待避位置との間で移動させる軸方向駆動手
段とを備えたものである。

【００１１】この装置によれば、軸方向把持部材を挟持
位置に移動させることにより、工作物に大きなクランプ
歪みを生じさせることなく、当該軸方向把持部材と当接
部材とにより工作物を十分なクランプ力で軸方向に挟持
することができ、この状態で工作物の周面を効率よく加
工することができる。一方、前記軸方向把持部材を待避
させて径方向把持部材を把持位置に切換えることによ
り、工作物の端面を不都合なく加工することができる。

【００１２】しかも、この装置では、共通の主軸に前記
軸方向把持部材と径方向把持部材とが相互独立して作動
可能となるように設けられているので、コンパクトな構
成で、しかも工作物を移動させることなく、その周面と
端面の双方を効率よく加工することができる。具体的に
は、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部
材を解放位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部
材により工作物を径方向から把持し、この状態で当該工
作物の端面加工を行った後、前記軸方向駆動手段の作動
により前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移
動させて当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物
を軸方向に挟持してから前記径方向駆動手段の作動によ
り前記径方向把持部材を前記解放位置に戻し、この状態
で当該工作物の周面加工を行う方法や、前記径方向駆動
手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把
持位置に切換えて前記工作物の芯出しを行い、前記軸方
向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置
から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部
材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆
動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置に戻
し、この状態で当該工作物の周面加工を行った後、前記
径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放
位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により
工作物を径方向から把持してから前記軸方向駆動手段の
作動により前記軸方向把持部材を前記待避位置へ戻し、
この状態で当該工作物の端面加工を行う方法によって、
工作物の周面加工及び端面加工を円滑に行うことができ
る。

【００１３】前記装置では、前記軸方向把持部材を前記
待避位置へ待避させる際に当該軸方向把持部材が前記工
作物の前方より径方向外側へ待避する方向に当該軸方向
把持部材を回転させるように前記軸方向駆動手段を構成
することが、より好ましい。これにより、前記軸方向把
持部材と、前記当接部材に対して前方からセットされる
工作物との干渉が生じにくくなり、工作物の搬入作業が
より容易になる。また、端面加工用工具との干渉も生じ
にくくなり、端面加工もしやすくなる。

【００１４】前記径方向駆動手段及び軸方向駆動手段の
具体的な構成は問わず、両者が独立して作動できる（す
なわち連動せずに各々個別に作動できる）ものであれば
よい。

【００１５】その具体的構成として、前記主軸の中心軸
上に内側軸及び外側筒をこれらが互いに独立して軸方向
に移動可能となるように配置するとともに、前記内側軸
を軸方向に移動させる内側軸駆動手段と、この内側軸の
軸方向移動に伴って前記径方向把持部材を前記把持位置
と解放位置とに切換作動させる駆動伝達機構と、前記外
側筒を軸方向に移動させる外側筒駆動手段と、この外側
筒の軸方向移動に伴って前記軸方向把持部材が挟持位置
と待避位置との間で移動するように当該外側筒と軸方向
把持部材とを連結する連結部材とを備えたものによれ
ば、径方向駆動力を伝達する内側軸と軸方向駆動力を伝
達する外側筒との双方を単一主軸の中心軸上に配するこ
とにより、装置全体をよりコンパクト化することができ
る。

【００１６】さらに、前記内側軸駆動手段、外側筒駆動
手段の少なくとも一方を流体圧シリンダで構成するとと
もに、そのシリンダボアを主軸に形成したものによれ
ば、当該主軸の外部に流体圧シリンダを設ける構成より
も一層、コンパクト化が進められるとともに、部品点数
が減ってコストが削減される。

【００１７】さらに、前記内側軸駆動手段及び外側筒駆
動手段として、互いに独立した２つの流体圧シリンダを
備えるとともに、これらのシリンダボアを前記主軸に形
成すれば、主軸外部に駆動手段を設ける必要が全くなく
なり、前記コンパクト化及び部品点数の削減がさらに進
められる。

【００１８】このように２つの流体圧シリンダ部を主軸
に形成する場合、その形成部位を主軸の両端部とすれ
ば、主軸の中間部に流体圧シリンダ部を形成する場合よ
りも加工（例えば中ぐり加工）が容易となり、コストが
さらに削減される。

【００１９】この装置では、前記工作物の加工に際し、
まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部
材を解放位置から把持位置に切換えさせ、この状態での
当該工作物の端面加工が終了した後に前記軸方向駆動手
段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持
位置に移動させ、次いで前記径方向駆動手段を作動させ
て前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換え
させる加工制御手段、もしくは、前記工作物の加工に際
し、まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把
持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、前記軸方
向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置
から挟持位置に移動させ、前記径方向駆動手段を作動さ
せて前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換
えさせ、この状態での当該工作物の周面加工が終了した
後に前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部
材を解放位置から把持位置に切換えさせ、次いで前記軸
方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を挟持位
置から待避位置に切換えさせる加工制御手段を備えるこ
とが、より好ましい。これにより、工作物の把持も含め
た、一連の加工動作の自動化が進められる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２１】図１及び図２において、１０は工作機械の
主軸であり、この主軸１０の先端に略円筒状のベース部
材１１が固定され、その先端部に基板１２が固定されて
いる。基板１２のさらに先端側には薄肉のダイヤフラム
１３が設けられ、その中央部にはダイヤフラム１３の変
形を助けるための貫通孔１３ａが設けられている。この
ダイヤフラム１３の外周部には複数（図例では３つ）の
クランプ部材（径方向把持部材）１４が周方向に等間隔
で並ぶ状態で固定され、各クランプ部材１４の先端に
は、内向きに突出する抱き爪１４ａが形成されている。

【００２２】一方、前記主軸１０の中心にはこの主軸１
０と一体に回転する内側軸１６及び外側筒１５が同心状
に配置され、これらは互いに独立して軸方向に移動可能
とされている。前記内側軸１６の先端には操作部材１７
が設けられ、この操作部材１７の先端には、前記ダイヤ
フラム１３の貫通孔１３ａの周縁部を押圧操作するため
のプッシャ１７ａが突設されている。

【００２３】この構成において、前記操作部材１７のプ
ッシャ１７ａが図１（ａ）の実線に示す位置まで後退し
てダイヤフラム１３から離間した状態では、同ダイヤフ
ラム１３は微小変形状態にあり、このダイヤフラム１３
に固定されている抱き爪１４ａは図１（ａ）及び図３
（ａ）に示すように工作物３０を側方から支える把持位
置（抱き位置）に保持される。これに対し、プッシャ１
７ａが図１（ａ）の二点鎖線に示すようにダイヤフラム
１３の中央近傍部分を先端側に押圧することにより、同
ダイヤフラム１３が変形し、このダイヤフラム１３に固
定されている抱き爪１４ａは図１（ａ）の二点鎖線及び
図３（ｂ）に示すように工作物３０を解放する解放位置
（開位置）に切換えられる。

【００２４】従って、前記操作部材１７及びダイヤフラ
ム１３により、内側軸１６の移動に伴ってクランプ部材
１４を把持位置と解放位置とに切換える駆動伝達機構が
構成されている。

【００２５】前記外側筒１５の前端部には、ナット１９
が螺着されるとともに、当該前端部の周囲にドーナツ板
状の操作板１８が配されており、この操作板１８の中央
部が前記ナット１９の後端面に形成された球面１９ａに
揺動可能に係合されている。

【００２６】操作板１８には操作軸２０の後端が相対回
転可能に連結されている。この操作軸２０は、前記基板
１２に設けられたブッシュ２２及びダイヤフラム１３を
貫通して先端側に突出しており、その突出先端部に引き
爪（軸方向把持部材）２４が固定されている。操作軸２
０の外周面には図１（ｂ）に示すように途中に傾斜部を
もつカム溝２０ａが形成される一方、ブッシュ２２には
前記カム溝２０ａに嵌まり込むピン２２ａが固定されて
おり、これらからなるカム機構によって、操作軸２０の
軸方向運動に連動して操作軸２０が所定角度回転するよ
うになっている。

【００２７】前記ダイヤフラム１３のすぐ前方の位置に
は、バッキングプレート（当接部材）２６が配設されて
いる。このバッキングプレート２６は、ダイヤフラム１
３を貫通する取付軸２８を介して前記基板１２側に支持
されている。

【００２８】この構成において、前記外側筒１５が後方
に引込まれると、この外側筒１５に操作板１８及び操作
軸２０を介して連結されている引き爪２４も一体に後退
し、図１（ａ）及び図２に実線で示すように工作物３０
をバッキングプレート２６とで前後方向に挟み込む挟持
位置に保持される。これに対し、前記外側筒１５が前進
すると、この外側筒１５に操作板１８及び操作軸２０を
介して連結されている引き爪２４も図１（ａ）の二点鎖
線に示すように工作物３０の保持位置から前方に十分離
間した待避位置に待避する。しかも、このとき、カム溝
２０ａとピン２２ａのカム作用で操作軸２０及び引き爪
２４が回転しながら前進し、その結果、引き爪２４の角
度位置は、図２二点鎖線に示されるように、工作物３０
を前方からセットする際に当該工作物３０と干渉しない
待避角度位置に切換えられる。

【００２９】前記内側軸１５及び外側筒１６を個別に移
動させる手段としては、油圧シリンダ等の流体圧シリン
ダを用いたもの、送りねじ機構を用いたもの等、従来か
ら知られている種々の駆動装置が適用可能である。その
駆動機構の一例を図４に示す。

【００３０】図において、主軸１０の前半部（図の右半
部）は、軸受３２を介して主軸支持部材３４に回転可能
に支持されている。この主軸支持部材３４のすぐ後方の
位置では、主軸１０の周囲にキー３６を介してプーリ３
８が固定されており、このプーリ３８が図略のベルトを
介して主軸回転用の駆動源に連結されている。

【００３１】主軸１０の後端部には、外側筒１５を駆動
するための油圧シリンダを形成するシリンダ形成部材４
０と、内側軸１６を駆動するための油圧シリンダを形成
するシリンダ形成部材４２とが直列状態で固定されてい
る。外側筒１５の後端には、他の部分よりも大径のピス
トン部１５ｐが形成され、このピストン部１５ｐが前記
シリンダ形成部材４０内に嵌挿されている。内側軸１６
の後端部は前記シリンダ形成部材４０の後端壁を当該後
端壁との間がシールされた状態で貫いており、その突出
端（後端）に他の部分よりも大径のピストン部１６ｐが
形成され、このピストン部１６ｐが前記シリンダ形成部
材４２内に嵌挿されている。

【００３２】これらシリンダ形成部材４０，４２と前記
プーリ３８との間の領域では、主軸１０の周囲に軸受４
４を介して相対回転可能に油圧供給リング４６が取付け
られている。この油圧供給リング４６の外周部には回り
止めピン４８が突設され、この回り止めピン４８が基盤
側の回り止め部材５０に当接することにより、油圧供給
リング４６の回転が規制されている。すなわち、この油
圧供給リング４６を残して主軸１０のみが回転駆動され
るようになっている。

【００３３】油圧供給リング４６の内周面には、４つの
周溝５１，５２，５３，５４が軸方向に並設されてい
る。周溝５１は、主軸１０及びシリンダ形成部材４０，
４２に形成された油路５５を通じて前記シリンダ形成部
材４２内のへッド側室（ピストン部１６ｐよりも後方の
油圧室）に連通されており、周溝５２は、主軸１０及び
シリンダ形成部材４０に形成された油路５６を通じて前
記シリンダ形成部材４２内のロッド側室（ピストン部１
６ｐよりも前方の油圧室）に連通されている。また、周
溝５３は、主軸１０及びシリンダ形成部材４０に形成さ
れた油路５７を通じて当該シリンダ形成部材４０内のへ
ッド側室（ピストン部１５ｐよりも後方の油圧室）に連
通されており、周溝５４は、主軸１０に形成された油路
５８を通じて前記シリンダ形成部材４０内のロッド側室
（ピストン部１５ｐよりも前方の油圧室）に連通されて
いる。

【００３４】一方、前記油圧供給リング４６には、各周
溝５１，５２，５３，５４とつながるポートＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４が形成され、これらのポートＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４に油圧回路６０が接続されている。この
油圧回路６０は、図略の油圧源、タンク、油圧切換弁等
を備え、各ポートＰ１〜Ｐ４への油圧供給により、前記
内側軸１５及び外側筒１６を個別に前後方向に作動させ
るように構成されている。油圧供給とシリンダ動作との
具体的関係は次のとおりである。

【００３５】・ポートＰ１から油路５５を通じてシリン
ダ形成部材４２のへッド側室に圧油を供給し、同部材４
２のロッド側室から油路５６及びポートＰ２を通じて圧
油をタンクに逃がす。→内側軸１６が前進する。

【００３６】・ポートＰ２から油路５６を通じてシリン
ダ形成部材４２のロッド側室に圧油を供給し、同部材４
２のへッド側室から油路５５及びポートＰ１を通じて圧
油をタンクに逃がす。→内側軸１６が後退する。

【００３７】・ポートＰ３から油路５７を通じてシリン
ダ形成部材４０のへッド側室に圧油を供給し、同部材４
０のロッド側室から油路５８及びポートＰ４を通じて圧
油をタンクに逃がす。→外側筒１５が前進する。

【００３８】・ポートＰ４から油路５８を通じてシリン
ダ形成部材４０のロッド側室に圧油を供給し、同部材４
０のへッド側室から油路５７及びポートＰ３を通じて圧
油をタンクに逃がす。→外側筒１５が後退する。

【００３９】この油圧回路６０に設けられた油圧切換弁
には、マイクロコンピュータ等からなる制御装置６２が
電気的に接続されており、この制御装置６２から前記油
圧切換弁に電気信号が出力されることにより、前述の油
圧供給切換が行われるようになっている。すなわち、前
記制御装置６２は、油圧回路６０を通じて内側軸１５及
び外側筒１６の前後動作を制御する加工制御手段を構成
している。

【００４０】図４に示す構造では、内側軸１５及び外側
筒１６が主軸１０の中心軸上に同心状に組み込まれ、か
つ、これら内側軸１５及び外側筒１６を作動させる油圧
シリンダが主軸１０に取付けられているため、非常にコ
ンパクトな構造となっているが、さらに好ましい構造例
を図５に示す。ここでは、前記図４に示すシリンダ形成
部材４２が省略され、その代わりに主軸１０の前端にシ
リンダボア１０ｃが凹設されている。そして、このシリ
ンダボア１０ｃの前端開口部が前記ベース部材１１によ
って前方から塞がれるとともに、同ボア１０ｃ内に外側
筒１５の後端のピストン部１５ｐが装填されることによ
り、主軸１０と一体に油圧シリンダが形成された状態と
なっている。

【００４１】この構造によれば、外側筒１５を作動させ
る油圧シリンダ部が主軸１０に一体に形成されているの
で、前記図４に示したシリンダ形成部材４２が不要とな
り、その分部品点数が減り、コストが削減される。ま
た、構造はよりコンパクト化され、主軸１０を回転駆動
するのに要するトルクも削減される。この効果は、前記
外側筒１５を作動させる油圧シリンダではなく、内側軸
１６を作動させる油圧シリンダのシリンダボアを主軸１
０に形成するようにしても同様に得られる。

【００４２】さらに好ましい構造例を図６に示す。ここ
では、主軸１０の前端のシリンダボア１０ｃに加え、主
軸１０の後端にもシリンダボア１０ｙが形成されてお
り、このシリンダボア１０ｙの後端開口部が蓋４３によ
って後方から塞がれるとともに、当該シリンダボア１０
ｙ内に内側軸１６の後端のピストン部１６ｐが装填され
ることにより、当該内側軸１６を前後方向に作動させる
油圧シリンダが形成されている。

【００４３】この構造によれば、前記図４に示したシリ
ンダ形成部材４２に加え、シリンダ形成部材４０も不要
となり、さらなる構造のコンパクト化及び部品点数の削
減が進められる。また、各シリンダボア１０ｃ，１０ｙ
を主軸１０の前後両端部に形成しているので、その加工
及びピストン部１５ｐ，１６ｐの装填が非常に容易とな
っている。

【００４４】この図６及び前記図５のいずれの構造にお
いても、各シリンダ室内に通ずる油路を主軸１０等に適
宜形成すればよい。

【００４５】次に、前記制御装置６２の行う駆動制御の
内容及び装置全体の作用を図７のフローチャートに基づ
いて説明する。

【００４６】０）初期設定（図７のステップＳ０） 主軸１０に工作物３０をセットする前の初期段階では、
内側軸１６を前進させてその前端の操作部材１７にダイ
ヤフラム１３の中央近傍部分を押圧させ、同ダイヤフラ
ム１３を変形させることにより、このダイヤフラム１３
に固定されているクランプ部材１４の抱き爪１４ａを図
１（ａ）二点鎖線及び図３（ｂ）に示す解放位置（開位
置）に待機させる。また、外側筒１５も前進させてこの
外側筒１５に連結されている引き爪２４を図１（ａ）二
点鎖線に示す待避位置まで前方に待避させる。

【００４７】１）工作物搬入（ステップＳ１） 図略の工作物搬送装置により工作物３０を主軸１０の前
方へ搬送し、さらに前方からバッキングプレート２６に
突き当てる。このとき、各引き爪２４は、前方に待避し
ているるだけでなく、その角度位置が、図２二点鎖線に
示されるように、工作物３０を前方からセットする際に
当該工作物３０と干渉しない待避角度位置まで回転して
いるので、工作物３０の搬入は極めて円滑に行われる。

【００４８】２）抱きクランプ（ステップＳ２） 工作物３０の搬入後、内側軸１５を後退させてダイヤフ
ラム１３から離間させる。これによりダイヤフラム１３
は微小変形状態となり、このダイヤフラム１３に固定さ
れている各クランプ部材１４の抱き爪１４ａが図１実線
の把持位置に切換えられる。すなわち、各抱き爪１４ａ
によって工作物３０が径方向外側から把持される。この
抱きクランプによって、工作物３０の芯出しも自動的に
行われる。

【００４９】３）端面研削加工（ステップＳ３） 前記抱きクランプ状態のまま、主軸１０を所定の回転数
で回転駆動する。これにより、当該主軸１０と一体に工
作物３０も自軸回りに回転駆動される。この抱きクラン
プ状態では、工作物３０の前端面３０ｂが全周にわたっ
て前方に開放されているので、当該前端面３０ｂに図１
（ａ）に示す端面研削用砥石６４Ｂを押し当てることに
より、当該前端面３０ｂの研削加工をすることができ
る。また、この端面研削加工では、前記抱きクランプに
よる工作物３０の径方向歪みが加工精度にほとんど影響
しないので、当該抱きクランプのクランプ力は十分高い
値に設定できる。

【００５０】４）引きクランプ（ステップＳ４） 端面研削加工終了後、内側軸１６に加えて外側筒１５も
後退させる。これに連動して各引き爪２４が後退する。
しかも、その後退時、カム溝２０ａとピン２２ａのカム
作用で操作軸２０及び引き爪２４が回転し、その結果、
引き爪２４は工作物３０をバッキングプレート２６とで
前後方向に挟み込む挟持位置に移動する（図１（ａ），
図２）。すなわち、工作物３０は軸方向に引きクランプ
される。

【００５１】５）抱きクランプ解除（ステップＳ５） 引きクランプ完了後、今度は内側軸１５を前進させてダ
イヤフラム１３を変形させることにより、各抱き爪１４
ａを初期の解放位置に戻す。これにより、工作物３０は
引きクランプでのみ主軸１０側に把持された状態とな
る。

【００５２】６）内面研削加工（ステップＳ６） 主軸１０と工作物３０とを一体に回転駆動したまま、今
度は図１（ａ）に示す内面研削用砥石６４Ａを工作物３
０の内周面３０ａに径方向内側から押し当てることによ
り、当該内周面３０ａの研削加工をすることができる。
このとき、工作物３０は引きクランプ（引き爪２４とバ
ッキングプレート２６とによる軸方向挟持）でのみ把持
されているので、抱きクランプ時のような径方向歪みは
ほとんど生じず、よって、工作物３０を高精度で内面研
削することが可能である。

【００５３】７）工作物回収（ステップＳ７） 内面研削加工が終了し、工作物搬送装置により加工済工
作物３０が把持されてから、引き爪２４を待避位置へ待
避させる。この状態で、前記工作物搬送装置により加工
済工作物３０を難なく回収することができる。

【００５４】以上示した方法では、抱き爪１４ａによる
径方向把持動作と、引き爪２４による軸方向把持動作と
を交互に行い、径方向把持動作中に端面研削加工を、軸
方向把持動作中に内面研削加工をそれぞれ行うようにし
ているので、各把持形態の長所を活かして両研削加工を
効率よくかつ高精度で行うことができる。しかも、前記
径方向把持動作及び軸方向把持動作はともに単一の主軸
１０で行うので、端面研削加工から内面研削加工への移
行時に工作物３０を搬送する必要がなく、その把持形態
を切換えるだけでよい。従って、二種の装置を併用する
場合に比べてサイクルタイムは大幅に短縮される。

【００５５】この効果は、内面研削加工を最初に行い、
その後に端面研削加工を行う場合にも同様に得ることが
可能である。その例を図８のフローチャートに示す。

【００５６】同図において、初期設定（ステップＳ０）
及び工作物搬入（ステップＳ１）の工程は図７に示す方
法と全く同様である。搬入後、工作物３０の芯出しのみ
を目的に抱き爪１４ａを把持位置に切換える（ステップ
Ｓ２）。この状態で、引き爪２４を挟持位置に切換えて
から（ステップＳ８）、抱き爪１４ａを解放位置に切換
えて（ステップＳ９）引きクランプ状態（軸方向把持状
態）にし、この状態で内面研削加工を行う（ステップＳ
１０）。

【００５７】内面研削加工後は、抱き爪１４ａを把持位
置に切換えてから（ステップＳ１１）、引き爪２４を待
避位置へ逃がして（ステップＳ１２）抱きクランプ状態
（径方向把持状態）にする。この状態で端面研削加工
（ステップＳ１３）を行った後、工作物３０を回収する
（ステップＳ１４）。

【００５８】この図８の方法では、工作物３０の軸方向
挟持（ステップＳ８）を行う前に、芯出しのみを目的と
して抱き爪１４ａを把持位置に切換える操作が必要であ
るが（ステップＳ２）、前記図７の方法では、当該抱き
爪１４ａを把持位置に切換えた後、そのまま工作物３０
の加工（端面研削加工）ができるため、より効率的であ
る。

【００５９】その他、本発明は例えば次のような実施の
形態をとることも可能である。

【００６０】・前記実施形態では、抱き爪１４ａや引き
爪２４を駆動する手段として油圧シリンダを用いたが、
必要把持力が小さい場合には空気圧シリンダを用いても
よい。あるいはサーボモータ等の電気的手段を用いるこ
とも可能である。

【００６１】・前記実施形態では、ダイヤフラム１３の
変形を利用して抱き爪１４ａを開閉させるものを示した
が、径方向把持部材として、テーパー作用により開閉す
るコレットチャックを用いるようにしてもよい。また、
径方向把持部材が工作物を径方向内側から把持する（す
なわち工作物内周面に圧接する）構成にしてもよい。

【００６２】・工作物３０の形状は図示のような円筒状
に限られず、いずれかの周面及び端面が加工面として設
定された種々の形状の工作物の加工について、本発明を
適用することが可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明は、同一の主軸に径
方向把持部材と軸方向把持部材とを相互独立して作動可
能となるように設けた装置であり、また、この装置にお
いて、径方向把持部材により工作物を把持しながらその
端面加工を行い、軸方向把持部材により工作物を把持し
ながらその周面加工を行うようにしたものであるので、
コンパクトな構成で、工作物の周面と端面の双方を効率
良くかつ高精度で加工することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ）は本発明の実施の形態にかかる工作物把
持装置の一例を示す断面側面図、(ｂ）は(ａ）の操作軸
に設けられているカム溝の形状を示す一部断面平面図で
ある。

【図２】図１にかかる工作物把持装置の正面図である。

【図３】(ａ）は図１にかかる工作物把持装置の抱き爪
が抱き位置にある状態を模式的に示す断面側面図、
(ｂ）は同抱き爪が解放位置にある状態を模式的に示す
断面側面図である。

【図４】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪
の駆動機構の例を示す断面図である。

【図５】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪
の駆動機構であってその引き爪を駆動するための油圧シ
リンダを主軸に一体に形成した例を示す断面図である。

【図６】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪
の駆動機構であってその抱き爪及び引き爪を駆動するた
めの油圧シリンダを主軸に一体に形成した例を示す断面
図である。

【図７】前記工作物把持装置における制御装置の制御動
作を示すフローチャートである。

【図８】前記工作物把持装置における制御装置の制御動
作の他の例を示すフローチャートである。

【図９】（ａ）は従来の径方向把持タイプの工作物把持
装置の例を示す図、（ｂ）は従来の軸方向把持タイプの
工作物把持装置の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 主軸 １０ｃ，１０ｙ シリンダボア １３ ダイヤフラム（駆動変換機構を構成） １４ クランプ部材（径方向把持部材） １４ａ 抱き爪 １５ 内側軸 １６ 外側軸 １７ 操作部材（駆動変換機構を構成） １８ 操作板（連結部材を構成） ２０ 操作軸（連結部材を構成） ２４ 引き爪（軸方向把持部材） ２６ バッキングプレート（当接部材） ３０ 工作物 ３０ａ 工作物内周面 ３０ｂ 工作物前端面 ４０，４２ シリンダ形成部材 ６０ 油圧回路 ６２ 制御装置（加工制御手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物をその径方向から把持するための
   複数の径方向把持部材と、工作物の後端が軸方向に突き
   当てられる当接部材と、この当接部材に突き当てられた
   工作物に対して前方から当接することにより当該当接部
   材とで工作物を軸方向に挟持する軸方向把持部材とを主
   軸に設けるとともに、前記径方向把持部材を前記工作物
   を把持するための把持位置と当該工作物を解放する解放
   位置とに切換作動させる径方向駆動手段と、この径方向
   駆動手段とは独立して作動し、前記軸方向把持部材を当
   該軸方向把持部材が前記当接部材とで前記工作物を軸方
   向に挟持する挟持位置と当該挟持位置から前方に待避す
   る待避位置との間で移動させる軸方向駆動手段とを備え
   たことを特徴とする工作物把持装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の工作物把持装置におい
   て、前記軸方向把持部材を前記待避位置へ待避させる際
   に当該軸方向把持部材が前記工作物の前方より径方向外
   側へ待避する方向に当該軸方向把持部材を回転させるよ
   うに前記軸方向駆動手段を構成したことを特徴とする工
   作物把持装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の工作物把持装置
   において、前記主軸の中心軸上に内側軸及び外側筒をこ
   れらが互いに独立して軸方向に移動可能となるように配
   置するとともに、前記内側軸を軸方向に移動させる内側
   軸駆動手段と、この内側軸の軸方向移動に伴って前記径
   方向把持部材を前記把持位置と解放位置とに切換作動さ
   せる駆動伝達機構と、前記外側筒を軸方向に移動させる
   外側筒駆動手段と、この外側筒の軸方向移動に伴って前
   記軸方向把持部材が前記挟持位置と待避位置との間で移
   動するように当該外側筒と軸方向把持部材とを連結する
   連結部材とを備えたことを特徴とする工作物把持装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の工作物把持装置におい
   て、前記内側軸駆動手段、外側筒駆動手段の少なくとも
   一方を流体圧シリンダで構成するとともに、当該流体圧
   シリンダのシリンダボアを前記主軸に形成したことを特
   徴とする工作物把持装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の工作物把持装置におい
   て、前記内側軸駆動手段及び外側筒駆動手段を互いに独
   立した２つの流体圧シリンダで構成するとともに、両流
   体圧シリンダのシリンダボアを前記主軸に形成したこと
   を特徴とする工作物把持装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の工作物把持装置におい
   て、両シリンダを前記主軸の両端部に形成したことを特
   徴とする工作物把持装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の工作物
   把持装置において、前記工作物の加工に際し、まず前記
   径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放
   位置から把持位置に切換えさせ、この状態での当該工作
   物の端面加工が終了した後に前記軸方向駆動手段を作動
   させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移
   動させ、次いで前記径方向駆動手段を作動させて前記径
   方向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせる加
   工制御手段を備えたことを特徴とする工作物把持装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の工作物
   把持装置において、前記工作物の加工に際し、まず前記
   径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放
   位置から把持位置に切換えさせ、前記軸方向駆動手段を
   作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置
   に移動させ、前記径方向駆動手段を作動させて前記径方
   向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせ、この
   状態での当該工作物の周面加工が終了した後に前記径方
   向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置
   から把持位置に切換えさせ、次いで前記軸方向駆動手段
   を作動させて前記軸方向把持部材を挟持位置から待避位
   置に切換えさせる加工制御手段を備えたことを特徴とす
   る工作物把持装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜６のいずれかに記載の工作物
   把持装置を用いた加工方法であって、前記径方向駆動手
   段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持
   位置に切換えて当該径方向把持部材により工作物を径方
   向から把持し、この状態で当該工作物の端面加工を行っ
   た後、前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持
   部材を待避位置から挟持位置に移動させて当該軸方向把
   持部材と当接部材とにより工作物を軸方向に挟持してか
   ら前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材
   を前記解放位置に戻し、この状態で当該工作物の周面加
   工を行うことを特徴とする工作物把持装置を用いた加工
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれかに記載の工作
    物把持装置を用いた加工方法であって、前記径方向駆動
    手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把
    持位置に切換えて前記工作物の芯出しを行い、前記軸方
    向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置
    から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部
    材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆
    動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置に戻
    し、この状態で当該工作物の周面加工を行った後、前記
    径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放
    位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により
    工作物を径方向から把持してから前記軸方向駆動手段の
    作動により前記軸方向把持部材を前記待避位置へ戻し、
    この状態で当該工作物の端面加工を行うことを特徴とす
    る工作物把持装置を用いた加工方法。