JP6468709B2 - ワークレスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工時にワークを補助的に支持するワークレスト装置に関し、特に、クランクシャフトのような長尺物のワークを支持するのに用いられて好適なワークレスト装置に関するものである。

例えばクランクシャフトのジャーナル部やピン部を切削加工する際には、切削抵抗でクランクシャフトが振れないように加工部近傍を補助的に支持する必要があり、このためのワークレスト装置として例えば特許文献１にて提案されているものがある。

実開昭６３−９１３３３号公報

図７に示されるように、特許文献１に係るワークレスト装置１００は、図示されないベッド上に設置される本体フレーム１０１における全幅方向の一側部に設けられた一対のレストアーム支軸１０２，１０３を支点に上下方向に回動されて相互に開閉自在な一対のレストアーム１０４，１０５を備えている。これらレストアーム１０４，１０５の開閉は、一方側のレストアーム１０５の基端部と本体フレーム１０１との間に取り付けられる油圧シリンダ１０６の伸縮作動により行われる。
一対のレストアーム１０４，１０５の対向面の略中央部に形成された半円形状の切欠部には複数のレストパッド１０７が装着され、これらレストパッド１０７により、クランクシャフト１０８のジャーナル部１０８ａを求心してクランプすることができるようになっている。
なお、一対のレストアーム１０４，１０５の先端側にはそれらレストアーム１０４，１０５を閉合状態にロックするロック機構１０９が配されており、クランクシャフト１０８の加工時にそれらレストアーム１０４，１０５が開かないようにしている。

上記のワークレスト装置１００を備えたクランクシャフトミラーにおいては、クランクシャフト１０８のジャーナル部１０８ａを一対のレストアーム１０４，１０５でクランプすることにより、そのジャーナル部１０８ａの中心を、クランクシャフト１０８のセンタ穴を基準とするワーク中心線（図７中記号Ｏｗで示されるワーク中心点を紙面に垂直に貫く方向に延びる線）上に位置させるような芯出しが行われ、その後、それらレストアーム１０４，１０５でクランプされたジャーナル部１０８ａに隣接する他のジャーナル部やピン部をカッタで切削加工するようにされている。

ところで、加工対象物であるクランクシャフト１０８は、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線に対してジャーナル部１０８ａが偏心していることがある。
この場合、クランクシャフト１０８に対して一対のレストアーム１０４，１０５による上記芯出しが行われると、ワーク中心線に対して偏心しているジャーナル部１０８ａが強制的にワーク中心線上に位置決め・固定され、これによってクランクシャフト１０８がそのジャーナル部１０８ａの偏心量分だけ強制的に曲げられるような変形が生じ、その変形した状態のクランクシャフト１０８に対して切削加工が行われることになる。
このため、所望の加工精度を確保することができないという問題点がある。特に、クランクシャフト１０８のような長尺物が加工対象物である場合、かかる問題点が顕著に現れることになる。

そこで、ワークレスト装置１００を用いることで生じるクランクシャフト１０８の変形を防止して加工精度を確保するために、ワークレスト装置１００を用いないで加工を行うと、切削時にワークが振動（びびり振動）し、加工面の不良が起きたり、騒音が発生し易くなったりする。特に、長尺物の支持剛性が低下する中央付近にそのような現象が顕著に現れる。このような現象を防止するために、加工条件（切削速度や切削送り量等）を調整（速度や送り量等を落とす）して負荷を下げて加工する必要があるが、そうすると加工効率が低下するという問題点が発生する。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、ワークの変形を生じさせることなく支持することができるとともに、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができるワークレスト装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明によるワークレスト装置は、
クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際に前記ジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、
該パッド装置は、前記ジャーナル部に当接されるレストパッドが、加えられた荷重の大きさによって変化するばね定数を有する粘弾性体を介してパッド支持部材に支持されてなり、
前記レストパッドの先端面が前記ジャーナル部に当接可能とされ、
前記粘弾性体は、前記レストパッドの反ジャーナル部側の奥面と両側面に当接するよう配置されていることを特徴とするものである。

また、第２発明によるワークレスト装置は、
クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際に前記ジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、
該パッド装置は、前記ジャーナル部に当接されるレストパッドが、加えられた荷重の大きさによって変化するばね定数を有する粘弾性体を介してパッド支持部材の切欠凹部に支持されてなり、
前記レストパッドは、ワーク中心に向かって延びる縦棒部と、該縦棒部に対して一体的に設けられた横棒部からなり、前記縦棒部の先端面が前記ジャーナル部に当接可能とされ、
前記粘弾性体は、前記横棒部の反ジャーナル部側の奥面および両側面と、前記縦棒部の両側面に当接するよう配置されていることを特徴とするものである。

前記第２発明において、前記レストパッドは、前記縦棒部に対してＴの字形状を呈するように前記横棒部一体的に設けられてなるものとすることができる（第３発明）。

前記第２発明または第３発明において、前記横棒部の奥面に配される粘弾性体の奥面には前記レストパッドの押し代を調整するシムが介挿されるのが好ましい（第４発明）。

第１発明乃至第３発明のワークレスト装置によれば、クランクシャフトの加工時にワーク補助支持体でクランクシャフトのジャーナル部を支持する際にそのジャーナル部との間に粘弾性体が介在されるので、ワーク補助支持体からジャーナル部に対してジャーナル部を変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体の弾性変形によって吸収することができ、ジャーナル部を変形させることなく支持することができる。
また、加工時に生じるジャーナル部の微小な振動（びびり振動）は粘弾性体によって減衰されるので、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができる。

また、第４発明によれば、シムの枚数を調整することにより、クランクシャフトのジャーナル部に対するレストパッドの押し代を調整することができる。

本発明の一実施形態に係るワークレスト装置を具備するクランクシャフトミラーの全体斜視図である。 同クランクシャフトミラーにおけるワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図である。 実施形態に係るワークレスト装置の正面図である。 同ワークレスト装置の要部拡大図である。 同ワークレスト装置におけるパッド装置の内部構造を示す正面図である。 同パッド装置の側面図である。 従来のワークレスト装置の正面図である。

次に、本発明によるワークレスト装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るワークレスト装置を具備するクランクシャフトミラーの全体斜視図が示されている。また、図２には、同クランクシャフトミラーにおけるワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図が示されている。

＜クランクシャフトミラーの概略説明＞
図１に示されるクランクシャフトミラー１は、ワーク固定式インターナルタイプのクランクシャフトミラーであり、ベッド２上に互いに対向するように設置される２基のワークヘッド３間に設置される２基のカッタユニット４を備えている。

＜カッタユニットの説明＞
各カッタユニット４は、ベッド２の長手方向（Ｚ軸方向）に移動自在なサドル５を備えるとともに、このサドル５上にＺ軸と直交するＹ軸方向（奥行方向）へ移動自在なスライド６を備えている。
スライド６には、一端部が支軸７に支承されるとともに、他端部がスライド６上に設置された揺動機構８により上下方向（Ｘ軸方向）に揺動されるスイングヘッド９が装着されている。このスイングヘッド９内には、カッタドラムモータ１０により回転されるカッタドラム１１が設けられ、カッタドラム１１には、カッタアダプタ１２を介してカッタ１３が取り付けられている。

各カッタユニット４のサドル５には、ワークレスト装置２０が設置されている。このワークレスト装置２０は、図２に示されるように、各ワークヘッド３の対向面に設けられたチャック１４によって両端部が支持された加工対象物（ワーク）であるクランクシャフト１５を補助的に支持して、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａやピン部１５ｂをカッタ１３で切削加工する際に切削抵抗でクランクシャフト１５が振れないようにする役目をする。

＜ワークレスト装置の説明＞
次に、ワークレスト装置２０の詳細構造について、図３〜図６を参照しつつ説明する。ここで、図３には、第１の実施形態に係るワークレスト装置の正面図が、図４には、同ワークレスト装置の要部拡大図がそれぞれ示されている。また、図５には、同ワークレスト装置におけるパッド装置の内部構造を示す正面図が、図６には、同パッド装置の側面図がそれぞれ示されている。

図３に示されるように、本実施形態のワークレスト装置２０は、下部がボールねじ軸２１に螺合されてベッド２上をＺ軸方向（図３の紙面を垂直に貫く方向）に移動自在な本体フレーム２２を備えている。本体フレーム２２の中央部には、開口部２３が設けられている。また、本体フレーム２２の一側部には、一対のレストアーム支軸２４，２５が設けられ、これら支軸２４，２５を支点にして一対のレストアーム２６，２７が上下方向に回動されて相互に開閉自在とされている。これらレストアーム２６，２７の開閉は、一方側のレストアーム２７の基端部と本体フレーム２２との間に取り付けられる油圧シリンダ２８の伸縮作動により行われる。
なお、本体フレーム２２の他側部には、一対のレストアーム２６，２７を閉合状態にロックするロック機構２９が配設されており、クランクシャフト１５の加工時にそれらレストアーム２６，２７が開かないようにしている。

図４に示されるように、一対のレストアーム２６，２７の対向面の略中央部には、半円形状の切欠部２６ａ，２７ａが形成され、該切欠部２６ａ，２７ａには、パッドホルダ３０を介して複数のパッド装置３１が装着されている。これらパッド装置３１は、一対のレストアーム２６，２７によるクランプ動作の際にクランクシャフト１５のジャーナル部１５ａを求心方向（ワーク中心Ｏｗに向かう方向）に押圧する役目をし、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａをそれらパッド装置３１でより安定的に支持することができるようになっている。

＜パッド装置の説明＞
図５に示されるように、パッド装置３１は、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａに当接されるレストパッド３２と、このレストパッド３２を支持するパッド支持部材３３とを備えている。

＜レストパッドの説明＞
レストパッド３２は、ワーク中心Ｏｗに向かって延びる縦棒部３２ａに対してＴの字形状を呈するように横棒部３２ｂが一体的に設けられてなり、縦棒部３２ａの先端面をジャーナル部１５ａの周面に当接可能に構成されている。

＜パッド支持部材の説明＞
パッド支持部材３３は、ワーク中心Ｏｗに向かって開口された切欠凹部３４ａを有する比較的厚肉の板状部材からなるケーシング本体３４を備えている。
ケーシング本体３４におけるワーク中心Ｏｗ側に向けた開口側端面には、一対の押え蓋３５がボルト３６の締結によって固定されている。押え蓋３５は、ケーシング本体３４への取付側部分に内向きに臨ませた第１内側面３５ａを有するとともに、この第１内側面３５ａからワーク中心Ｏｗ側に向かって段差部３５ｂを経て内向き突出した部分に内向きに臨ませた第２内側面３５ｃを有している。

パッド支持部材３３に対しレストパッド３２は、横棒部３２ｂが切欠凹部３４ａ内に入り込んだ状態で縦棒部３２ａが一対の押え蓋３５における互いに対向する第２内側面３５ｃの間を通過するようにしてそれら押え蓋３５からワーク中心Ｏｗに向かって外側に突出するように収容されている。

＜粘弾性体の説明＞
パッド支持部材３３とレストパッド３２との間には、粘弾性体３７（３７ａ〜３７ｄ）が組み込まれており、レストパッド３２が粘弾性体３７を介してパッド支持部材３３に支持されるようになっている。より具体的に説明すると、ケーシング本体３４とレストパッド３２とにおいて、切欠凹部３４ａの奥面と横棒部３２ｂとの間に粘弾性体３７ａが配設されるとともに、切欠凹部３４ａの内側面と横棒部３２ｂとの間に粘弾性体３７ｂが配設されている。また、一対の押え蓋３５とレストパッド３２とにおいて、第１内側面３５ａと縦棒部３２ａとの間に粘弾性体３７ｃが配設されている。

ここで、粘弾性体３７とは、ばね要素と減衰要素とを有するものであり、非線形なばね定数を有するものである。つまり、荷重を加えることによって粘弾性体３７を変形させた場合、粘弾性体３７のばね定数は荷重の大きさによって変化することになる。粘弾性体３７としては例えばゴム等が挙げられる。

ケーシング本体３４における切欠凹部３４ａの奥面と粘弾性体３７ａとの間には、所要のシム３８が介挿されており、シム３８の枚数を調整することにより、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａに対するレストパッド３２の押し代を調整することができるようになっている。

図６に示されるように、ケーシング本体３４と一対の押え蓋３５とには、それらを両側から覆うようにカバー部材３９が装着されている。なお、カバー部材３９とレストパッド３２との間にも粘弾性体３７ｄが配設されている。

以上に述べたように構成されるワークレスト装置２０を具備するクランクシャフトミラー１においては、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａやピン部１５ｂを切削加工する際に、切削抵抗でクランクシャフト１５が振れないようにするために、図３に示されるように、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａを一対のレストアーム２６，２７でクランプする。これにより、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａが複数のパッド装置３１によって求心方向に押圧される。

ところで、加工対象物であるクランクシャフト１５は、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線Ｓｗ（図２参照）に対してジャーナル部１５ａが偏心していることがある。このため、上記のレストアーム２６，２７によるクランプ動作により、偏心しているジャーナル部１５ａの中心をワーク中心線Ｓｗ上に強制的に一致させるような芯出しが行われることになり、レストアーム２６，２７からクランクシャフト１５に対してクランクシャフト１５を変形させるような偏荷重が作用する。

＜作用効果の説明＞
本実施形態のワークレスト装置１においては、図５に示されるように、クランクシャフト１５のジャーナル部１５ａに当接されるレストパッド３２が粘弾性体３７を介してパッド支持部材３３に支持される構造とされて、レストアーム２６，２７でジャーナル部１５ａを支持する際にそのジャーナル部１５ａとの間に粘弾性体３７が介在される。これにより、レストアーム２６，２７からクランクシャフト１５に対してクランクシャフト１５を変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体３７（特に粘弾性体３７ａ）の弾性変形によって吸収することができ、クランクシャフト１５を変形させることなく支持することができる。したがって、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線Ｓｗに対してジャーナル部１５ａが偏心しているようなクランクシャフト１５でも、センタ穴基準での切削加工で所望の加工精度を確保することができる。
また、切削加工時に生じるクランクシャフト１５のびびり振動がレストパッド３２から粘弾性体３７へと伝達されて該粘弾性体３７でそのびびり振動が減衰されるので、クランクシャフト１５の加工時のびびり振動を抑制することができる。

以上、本発明のワークレスト装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のワークレスト装置は、ワークの変形を生じさせることなく支持することができるとともに、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができるという特性を有していることから、クランクシャフトミラーやマシニングセンタ、研削盤を始めその他の工作機械の分野において、ワークを変形させることなく補助的に支えてびびり振動を抑制する用途に好適に用いることができる。

１ クランクシャフトミラー
２０ ワークレスト装置
２６，２７ レストアーム（ワーク補助支持体）
３１ パッド装置
３２ レストパッド
３３ パッド支持部材
３７ 粘弾性体

Claims (4)

1. クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
   前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際に前記ジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、
   該パッド装置は、前記ジャーナル部に当接されるレストパッドが、加えられた荷重の大きさによって変化するばね定数を有する粘弾性体を介してパッド支持部材に支持されてなり、
   前記レストパッドの先端面が前記ジャーナル部に当接可能とされ、
   前記粘弾性体は、前記レストパッドの反ジャーナル部側の奥面と両側面に当接するよう配置されていることを特徴とするワークレスト装置。
2. クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
   前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際に前記ジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、
   該パッド装置は、前記ジャーナル部に当接されるレストパッドが、加えられた荷重の大きさによって変化するばね定数を有する粘弾性体を介してパッド支持部材の切欠凹部に支持されてなり、
   前記レストパッドは、ワーク中心に向かって延びる縦棒部と、該縦棒部に対して一体的に設けられた横棒部からなり、前記縦棒部の先端面が前記ジャーナル部に当接可能とされ、
   前記粘弾性体は、前記横棒部の反ジャーナル部側の奥面および両側面と、前記縦棒部の両側面に当接するよう配置されていることを特徴とするワークレスト装置。
3. 前記レストパッドは、前記縦棒部に対してＴの字形状を呈するように前記横棒部が一体的に設けられてなる請求項２に記載のワークレスト装置。
4. 前記横棒部の奥面に配される粘弾性体の奥面には前記レストパッドの押し代を調整するシムが介挿される請求項２または３に記載のワークレスト装置。

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