JP2006150512A - 素材把持装置、素材ガイド装置及び自動旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】 工作機械に組み込まれる素材把持装置又は素材ガイド装置において、チャック作動機構又はガイドブッシュ調整機構の構成を、容易に変更できるようにする。
【解決手段】 素材把持装置１０は、開閉動作可能な把持部１６を有する筒状のチャック１４と、把持部を開閉動作させる作動部材１８と、作動部材を、押圧力の下で把持部に被加工素材Ｗを把持させる閉動位置と押圧力を解除して把持部に被加工素材を解放させる開動位置との間で移動させる駆動機構２０とを備える。駆動機構は、作動部材を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力Ｆ１と、作動部材を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力Ｆ２とを、択一的に作動部材に加える双方向駆動部材６２を備える。それにより、静止型のチャック１４Ａを装備する作動部材押出型の構成と、移動型のチャックを装備する作動部材引込型の構成とを、択一的に実現できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械に組み込まれ、被加工素材を把持する素材把持装置に関する。本発明はまた、工作機械に組み込まれ、加工中の被加工素材をその加工部位近傍で支持する素材ガイド装置に関する。さらに本発明は、素材把持装置又は素材ガイド装置を備えた自動旋盤に関する。

工作機械において、加工工程中に被加工素材を固定的に保持するために、開閉動作可能な把持部を有するチャックと、チャックの把持部を開閉動作させる作動機構とを有する素材把持装置を組み込んだものは知られている。例えば、ＮＣ旋盤等の、自動旋削加工を実施可能な工作機械（本出願で自動旋盤と総称する）では、中空の筒状胴体に弾性変形可能なすり割り構造の把持部を付設してなるチャック（一般にコレットチャックと称する）を、自動旋盤の主軸の内部前端領域に同心状に設置するとともに、駆動部の自動制御下でチャックの把持部を弾性変形させる作動機構を、同主軸に組み込んで備える素材把持装置が周知である。

自動旋盤の主軸に組み込まれる従来の素材把持装置において、作動機構は一般に、主軸に軸線方向移動可能に内設される中空筒状の作動部材と、駆動部の出力を作動部材に軸線方向推力として伝達して、作動部材を、チャックの把持部を開かせる開動位置からチャックの把持部を閉じさせる閉動位置へと移動させる駆動機構と、作動部材を閉動位置から開動位置に向けて弾性的に付勢する戻りばねとを備えて構成される（例えば特許文献１参照）。この構成では、主軸の後方から主軸及び作動部材の内部に棒状の被加工素材を送給した状態で、駆動機構の駆動により作動部材が主軸に沿って軸線方向へ移動する。それに伴い、チャックの把持部が、その外周に設けた円錐台状の圧力受け面に押圧力を受けて、内径寸法を縮小（すなわち縮径）するように弾性変形（すなわち閉動）し、被加工素材を強固に把持する。この状態から、駆動機構の駆動力を反転又は解除すれば、戻りばねの弾性的付勢力により、作動部材が主軸に沿って逆方向へ移動する。それに伴い、チャックの把持部への押圧力が解除されて、把持部が内径寸法を拡大（すなわち拡径）するように弾性復元（すなわち開動）し、被加工素材を解放する。

上記した主軸内設型の素材把持装置では、従来、主軸内に静止配置されたチャックに対して作動部材が軸線方向移動する構成と、作動部材がチャックに連結されてチャックと共に主軸内で軸線方向移動する構成とのいずれかが、適宜採用されている（例えば特許文献２参照）。前者の構成では、主軸に同心状に収容支持された作動部材が、それ自体の前端領域にチャックを同心状に収容支持し、チャックを囲繞する作動部材の前端環状部分に、把持部外周の圧力受け面に係合可能な円錐台状の作用面が形成される。そして、被加工素材を把持する際には、作動部材をチャックに対し主軸から押し出す方向へ変位させて作用面を圧力受け面に押し付けることにより、把持力を得ている。また後者の構成では、主軸の前端領域にチャックが同心状に収容支持されるとともに主軸のチャック後方領域に作動部材が同心状に収容支持され、チャックを囲繞する主軸の前端環状部分に、把持部外周の圧力受け面に係合可能な円錐台状の作用面が形成される。そして、被加工素材を把持する際には、作動部材をチャックと共に主軸内へ引き込む方向へ変位させて圧力受け面を作用面に押し付けることにより、把持力を得ている。なお本出願では、作動部材を主軸内で押出方向へ変位させてチャックの把持力を得る形式を「作動部材押出型」と称し、作動部材を主軸内で引込方向へ変位させてチャックの把持力を得る形式を「作動部材引込型」と称する。

上記した作動部材押出型の素材把持装置では、チャックは通常、その軸線方向前方部分に、主軸の前端に取り付けたキャップに当接される当接面を有し、キャップにより、作動部材の作用面から受ける押圧力の軸線方向成分に抗して主軸内で静止保持されるようになっている。他方、上記した作動部材引込型の素材把持装置では、チャックは通常、その軸線方向後方部分に、作動部材の前端に脱離可能に連結される連結構造（例えばねじ構造）を有する。このように、従来の素材把持装置では、作動部材の動作方式に応じて、チャックの構造も自ずと異なるものになっている。本出願では、作動部材押出型の素材把持装置に装備されるチャックを「静止型のチャック」と称し、作動部材引込型の素材把持装置に装備されるチャックを「移動型のチャック」と称する。

ところで、自動旋盤においては、工具による加工作業位置の近傍で旋盤機台上に設置され、主軸の素材把持装置に把持された棒状の被加工素材を、その先端の加工部位の近傍で支持する補助支持装置としての素材ガイド装置を備えたものが知られている（例えば特許文献３参照）。素材ガイド装置は、一般に、開閉動作可能な中空筒状の素材支持部を有する筒状のガイドブッシュと、ガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を調整する調整機構とを備えて構成される。

従来の素材ガイド装置では、高速回転する被加工素材に対してガイドブッシュが固定的に配置される固定型の構成と、ガイドブッシュが被加工素材と共に高速回転する回転型の構成とのいずれかが、適宜採用されている。いずれの構成でも、素材ガイド装置はガイドブッシュの素材支持部によって、旋削加工中に被加工素材をその加工部位に振れが生じないように支持し、それにより製品を高精度に加工成形することを可能にする。また、被加工素材を把持した主軸が軸線方向送り動作できる構成を有する自動旋盤において、素材ガイド装置は、固定型及び回転型のいずれの構成においても、ガイドブッシュの素材支持部に被加工素材を心出し支持（すなわち被加工素材軸線を回転軸線に合致させるように支持）した状態で、主軸の軸線方向移動により送られる被加工素材を軸線方向へ正確に案内しつつ支持できるようになっている。

この種の素材ガイド装置においては、被加工素材の心出し支持と軸線方向案内支持との双方を所要水準で達成できるようにするために、被加工素材を加工作業開始前にガイドブッシュに挿入し、調整機構を操作することにより、ガイドブッシュの素材支持部を弾性変位させてその内径寸法を被加工素材（丸棒、角棒）の外径寸法に合わせて調整している。従来の素材ガイド装置における調整機構としては、特許文献３に記載されるように、前述した素材把持装置の作動機構と同様の構成を有したものが知られている。つまり、この調整機構は、ガイドブッシュの素材支持部を開閉動作させる作動部材と、作動部材を開動位置から閉動位置へ移動させる駆動機構と、作動部材を閉動位置から開動位置に向けて弾性的に付勢する戻りばねとを備えて構成される。また、素材把持装置と同様に、静止型のガイドブッシュを有する作動部材押出型の素材ガイド装置（特許文献３参照）と、移動型のガイドブッシュを有する作動部材引込型の素材ガイド装置（特許文献１参照）とが知られている。

特許第２５６６５７０号公報 特開２０００−２４６５２２号公報 特許第２７５０３５６号公報

前述した作動部材押出型の素材把持装置は、チャックがその開閉動作中に軸線方向へ移動しない構成であるから、チャックに把持される被加工素材が、チャックの把持部の閉動動作に引きずられて軸線方向へ移動することも確実に防止される。したがって、作動部材押出型の素材把持装置を備えた自動旋盤では、被加工素材の軸線方向へ高水準の加工寸法精度が確保される。その結果、例えば、棒状の被加工素材の突切面をそのまま製品の一端面とすることができるので、端面仕上工程が不要になり、加工工程のサイクルタイムを短縮できるとともに、被加工素材の切削量を削減することができる。

その反面、作動部材押出型の素材把持装置を自動旋盤の主軸に組み込む構成では、主軸の前端領域に作動部材の一部分とチャックとが相対摺動可能に入れ子式に収容されるので、摺動用の微小隙間の存在に起因して主軸前端領域における剛性が低下する傾向がある。その結果、主軸の回転精度が悪化して、被加工素材の加工精度が低下することが懸念される。なお、素材ガイド装置を備えた自動旋盤の主軸に作動部材押出型の素材把持装置を組み込む場合には、主軸の剛性や回転精度が被加工素材の加工精度に及ぼす影響は、素材ガイド装置によって排除される。

他方、前述した作動部材引込型の素材把持装置は、自動旋盤の主軸に組み込む場合、主軸の前端領域にはチャックのみが相対摺動可能に収容される構成であるから、主軸前端領域における剛性を確保し、回転精度の悪化及びそれに伴う加工精度の低下を防止することができる。その反面、チャックがその開閉動作中に軸線方向へ僅かに移動するので、チャックに把持される被加工素材が、チャックの把持部の閉動動作に引きずられて軸線方向へ移動してしまい、結果として、被加工素材の軸線方向への加工寸法精度が低下する傾向がある。したがって、作動部材引込型の素材把持装置を自動旋盤の主軸に組み込む構成では、例えば、長さ方向の寸法精度を必要とする場合に棒状の被加工素材の突切面をそのまま製品の一端面とすることは不都合であり、端面仕上工程が必要となって、加工工程のサイクルタイム及び被加工素材の切削量が増加することが懸念される。

上記したように、従来の素材把持装置は、作動部材の動作方式（押出型及び引込型）に対応したそれぞれの長所及び短所を有しており、搭載される工作機械（例えば自動旋盤）の機械構成、加工対象となる被加工素材の材質、要求される加工精度等を勘案して、予め選択したいずれか一方の動作方式が採用されている。したがって従来、被加工素材に対し異なる条件の下に種々の加工を実施しようとする場合には、作動部材の動作方式が異なる素材把持装置をそれぞれに搭載した２台の工作機械を用意するか、或いは、１台の工作機械において、素材把持装置を組み込んでいる機械要素（例えば自動旋盤の主軸台）を、他方式の素材把持装置を組み込んだ別の機械要素にそっくり交換することで対処している。このような対処法では、工作機械に係る設備コストが高騰し、また、機械要素の交換に関連して作業者の負担が増大することが危惧される。

さらに、上記した従来の素材把持装置の作動機構と同様の構成を、素材ガイド装置の調整機構に適用した場合には、素材把持装置と同様の問題が顕現する。例えば、特に回転型の素材ガイド装置に作動部材押出型の構成を適用したときには、自動旋盤の主軸に相当する素材ガイド装置の筒状支持部材の剛性が低下し、ガイドブッシュの心出し支持精度が悪化する懸念がある。また、作動部材引込型の素材ガイド装置では、ガイドブッシュの開閉動作時の軸線方向移動が心出し支持精度に何らかの影響を及ぼす懸念もある。そして、両方の動作方式の素材ガイド装置を用意しようとすれば、工作機械に係る設備コストが高騰し、また、機械要素の交換に関連して作業者の負担が増大することが危惧される。

本発明の目的は、工作機械に組み込まれる素材把持装置において、工作機械の機械構成、加工対象となる被加工素材の材質、要求される加工精度等を勘案して、チャック作動機構の構成を適宜、容易に変更でき、設備コストの高騰や作業者の負担増を防止できる多用途型の素材把持装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、工作機械に組み込まれる素材ガイド装置において、工作機械の機械構成、加工対象となる被加工素材の材質、要求される加工精度等を勘案して、ガイドブッシュ調整機構の構成を適宜、容易に変更でき、設備コストの高騰や作業者の負担増を防止できる多用途型の素材ガイド装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、素材把持装置又は素材ガイド装置を備えた自動旋盤において、素材把持装置又は素材ガイド装置の開閉動作方式を容易に変更できる自動旋盤を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、開閉動作可能な把持部を有する筒状のチャックと、把持部を開閉動作させる作動部材と、作動部材を、押圧力の下で把持部に被加工素材を把持させる閉動位置と押圧力を解除して把持部に被加工素材を解放させる開動位置との間で移動させる駆動機構とを具備する素材把持装置において、駆動機構は、作動部材を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力と、作動部材を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力とを、択一的に作動部材に加える双方向駆動部材を備えること、を特徴とする素材把持装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の素材把持装置において、作動部材が開動位置から閉動位置へ移動する間に、静止して押圧力を把持部に受ける静止型のチャックと、作動部材が開動位置から閉動位置へ移動する間に、作動部材と共に移動して押圧力を把持部に受ける移動型のチャックとを、互いに交換可能に具備する素材把持装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の素材把持装置において、作動部材は、駆動機構の双方向駆動部材から正方向駆動力及び逆方向駆動力を択一的に受ける第１筒状要素であって、移動型のチャックを脱離可能に取り付けることができる第１筒状要素と、移動型のチャックと交換して、第１筒状要素に軸線方向へ整列して脱離可能に取り付けることができ、静止型のチャックを軸線方向相対移動可能に支持する第２筒状要素とを備える素材把持装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の素材把持装置において、作動部材を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材をさらに具備し、移動型のチャックを第１筒状要素に取り付けたときに、正方向駆動力の下で第１筒状要素と移動型のチャックとが一体的に支持部材に対して軸線方向移動することにより、移動型のチャックの把持部が支持部材から押圧力を受け、静止型のチャックを支持した第２筒状要素を第１筒状要素に取り付けたときに、正方向駆動力の下で第１筒状要素と第２筒状要素とが一体的に静止型のチャックに対して軸線方向移動することにより、静止型のチャックの把持部が、支持部材に同心支持された第２筒状要素から押圧力を受ける素材把持装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の素材把持装置において、静止型のチャックの把持部を閉動させるための駆動機構の正方向駆動力と、移動型のチャックの把持部を閉動させるための駆動機構の正方向駆動力とが、互いに反対の方向へ作動部材に加えられる推力である素材把持装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の素材把持装置において、駆動機構は、作動部材を閉動位置と開動位置との間の中間位置に位置決めでき、作動部材が中間位置にあるときに、チャックの把持部は、把持部に被加工素材を把持させる押圧力よりも小さい第２押圧力の下で被加工素材を保持する素材把持装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の素材把持装置において、作動部材を閉動位置に向けて弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、作動部材が中間位置にあるときに、付勢部材の弾性的付勢力によって第２押圧力が生じる素材把持装置を提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の素材把持装置において、駆動機構は、双方向駆動部材に対して直動動作することにより双方向駆動部材に正方向駆動力と逆方向駆動力とを択一的に発揮させる直動部材をさらに備え、双方向駆動部材は、直動部材の直動動作を揺動動作に変換して、梃子の作用により作動部材に正方向駆動力と逆方向駆動力とを択一的に加える素材把持装置を提供する。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の素材把持装置を主軸に組み込んだことを特徴とする自動旋盤を提供する。

請求項１０に記載の発明は、開閉動作可能な素材支持部を有する筒状のガイドブッシュと、素材支持部を開閉動作させる作動部材と、作動部材を、押圧力の下で素材支持部に被加工素材を心出し支持させる閉動位置と押圧力を解除して素材支持部に被加工素材を解放させる開動位置との間で移動させる駆動機構とを具備する素材ガイド装置において、駆動機構は、作動部材を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力と、作動部材を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力とを、択一的に作動部材に加える双方向駆動部材を備えること、を特徴とする素材ガイド装置を提供する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の素材ガイド装置において、作動部材が開動位置から閉動位置へ移動する間に、静止して押圧力を素材支持部に受ける静止型のガイドブッシュと、作動部材が開動位置から閉動位置へ移動する間に、作動部材と共に移動して押圧力を素材支持部に受ける移動型のガイドブッシュとを、互いに交換可能に具備する素材ガイド装置を提供する。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の素材ガイド装置において、作動部材は、駆動機構の双方向駆動部材から正方向駆動力及び逆方向駆動力を択一的に受ける第１筒状要素であって、移動型のガイドブッシュを脱離可能に取り付けることができる第１筒状要素と、移動型のガイドブッシュと交換して、第１筒状要素に軸線方向へ整列して脱離可能に取り付けることができ、静止型のガイドブッシュを軸線方向相対移動可能に支持する第２筒状要素とを備える素材ガイド装置を提供する。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の素材ガイド装置において、作動部材を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材をさらに具備し、移動型のガイドブッシュを第１筒状要素に取り付けたときに、正方向駆動力の下で第１筒状要素と移動型のガイドブッシュとが一体的に支持部材に対して軸線方向移動することにより、移動型のガイドブッシュの素材支持部が支持部材から押圧力を受け、静止型のガイドブッシュを支持した第２筒状要素を第１筒状要素に取り付けたときに、正方向駆動力の下で第１筒状要素と第２筒状要素とが一体的に静止型のガイドブッシュに対して軸線方向移動することにより、静止型のガイドブッシュの素材支持部が、支持部材に同心支持された第２筒状要素から押圧力を受ける素材ガイド装置を提供する。

請求項１４に記載の発明は、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の素材ガイド装置において、静止型のガイドブッシュの素材支持部を閉動させるための駆動機構の正方向駆動力と、移動型のガイドブッシュの素材支持部を閉動させるための駆動機構の正方向駆動力とが、互いに反対の方向へ作動部材に加えられる推力である素材ガイド装置を提供する。

請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の素材ガイド装置において、駆動機構は、作動部材を閉動位置よりもさらに開動位置から離れた第２閉動位置に位置決めでき、作動部材が第２閉動位置にあるときに、ガイドブッシュの素材支持部は、素材支持部に被加工素材を心出し支持させる押圧力よりも大きい第２押圧力の下で被加工素材を固定的に把持する素材ガイド装置を提供する。

請求項１６に記載の発明は、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の素材ガイド装置において、作動部材を閉動位置に向けて弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、作動部材が閉動位置にあるときに、付勢部材の弾性的付勢力によって押圧力が生じる素材ガイド装置を提供する。

請求項１７に記載の発明は、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の素材ガイド装置において、駆動機構は、双方向駆動部材に対して直動動作することにより双方向駆動部材に正方向駆動力と逆方向駆動力とを択一的に発揮させる直動部材をさらに備え、双方向駆動部材は、直動部材の直動動作を揺動動作に変換して、梃子の作用により作動部材に正方向駆動力と逆方向駆動力とを択一的に加える素材ガイド装置を提供する。

請求項１８に記載の発明は、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の素材ガイド装置を被加工素材の加工作業位置近傍に設置したことを特徴とする自動旋盤を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、チャックの把持部を閉じるための正方向駆動力とチャックの把持部を開くための逆方向駆動力とが、駆動機構によって択一的に得られる。したがって例えば、一方のチャックにおいては正方向駆動力となる駆動機構の駆動力が、他方のチャックにおいては逆方向駆動力となるような、２種類のチャックを、互いに交換可能に素材把持装置に装備することができる。したがって、工作機械の機械構成、加工対象となる被加工素材の材質、要求される加工精度等を勘案して、チャック作動機構の構成を適宜、容易に変更でき、その結果、設備コストの高騰や作業者の負担増を防止しつつ、素材把持装置の多用途化が実現される。

請求項２に記載の発明によれば、駆動機構は、静止型のチャックと移動型のチャックとのいずれに対しても、それぞれのチャックに関して互いに逆方向の駆動力となる正方向駆動力を確実に発揮できる。その結果、それらチャックを互いに交換したときに、いずれのチャックにおいても、必要な把持力を安定して得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、駆動機構と、駆動機構からの駆動力を受ける作動部材の第１筒状要素とを残したままの状態で、静止型のチャック及び第２筒状要素と、移動型のチャックとを入れ換えるだけで、静止型のチャックを用いる作動部材押出型の構成と、移動型のチャックを用いる作動部材引込型の構成とを、択一的に実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、静止型及び移動型のいずれのチャックを装備した場合にも、チャックの把持部に所要の押圧力を正確に加えることができる。

請求項５に記載の発明によれば、駆動機構の双方向駆動部材の構成を簡略化できる。

請求項６に記載の発明によれば、チャックに、ガイドブッシュと同様の案内支持機能が付加される。

請求項７に記載の発明によれば、作動部材の中間位置を付勢部材の弾性的付勢力下で受動的に変更可能にすることができる。

請求項８に記載の発明によれば、簡易構造の駆動機構により、正方向駆動力と逆方向駆動力とを正確に発揮することができる。

請求項９に記載の発明によれば、自動旋盤における素材把持装置の開閉動作方式を容易に変更できる。

請求項１０に記載の発明によれば、ガイドブッシュの素材支持部を閉じるための正方向駆動力とガイドブッシュの素材支持部を開くための逆方向駆動力とが、駆動機構によって択一的に得られる。したがって例えば、一方のガイドブッシュにおいては正方向駆動力となる駆動機構の駆動力が、他方のガイドブッシュにおいては逆方向駆動力となるような、２種類のガイドブッシュを、互いに交換可能に素材ガイド装置に装備することができる。したがって、工作機械の機械構成、加工対象となる被加工素材の材質、要求される加工精度等を勘案して、ガイドブッシュ作動機構の構成を適宜、容易に変更でき、その結果、設備コストの高騰や作業者の負担増を防止しつつ、素材ガイド装置の多用途化が実現される。

請求項１１に記載の発明によれば、駆動機構は、静止型のガイドブッシュと移動型のガイドブッシュとのいずれに対しても、それぞれのガイドブッシュに関して互いに逆方向の駆動力となる正方向駆動力を確実に発揮できる。その結果、それらガイドブッシュを互いに交換したときに、いずれのガイドブッシュにおいても、必要な把持力を安定して得ることができる。

請求項１２に記載の発明によれば、駆動機構と、駆動機構からの駆動力を受ける作動部材の第１筒状要素とを残したままの状態で、静止型のガイドブッシュ及び第２筒状要素と、移動型のガイドブッシュとを入れ換えるだけで、静止型のガイドブッシュを用いる作動部材押出型の構成と、移動型のガイドブッシュを用いる作動部材引込型の構成とを、択一的に実現することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、静止型及び移動型のいずれのガイドブッシュを装備した場合にも、ガイドブッシュの素材支持部に所要の押圧力を正確に加えることができる。

請求項１４に記載の発明によれば、駆動機構の双方向駆動部材の構成を簡略化できる。

請求項１５に記載の発明によれば、ガイドブッシュに、チャックと同様の素材把持機能が付加される。

請求項１６に記載の発明によれば、作動部材の中間位置を付勢部材の弾性的付勢力下で受動的に変更可能とすることができる。

請求項１７に記載の発明によれば、簡易構造の駆動機構により、正方向駆動力と逆方向駆動力とを正確に発揮することができる。

請求項１８に記載の発明によれば、自動旋盤における素材ガイド装置の開閉動作方式を容易に変更できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１〜図４は、本発明の第１の実施形態による素材把持装置１０を、自動旋盤の主軸１２に組み込んだ状態で示す図で、図１及び図２は、静止型のチャック１４Ａを装備した素材把持装置１０を示し、図３及び図４は、移動型のチャック１４Ｂを装備した素材把持装置１０を示す。素材把持装置１０は、開閉動作可能な把持部１６を有する筒状のチャック１４（チャック１４Ａ及び１４Ｂを総称する）と、チャック１４の把持部１６を開閉動作させる作動部材１８と、作動部材１８を、押圧力の下で把持部１６に被加工素材Ｗを把持させる閉動位置（図２及び図４）と押圧力を解除して把持部１６に被加工素材Ｗを解放させる開動位置（図１及び図３）との間で移動させる駆動機構２０とを備えて構成される。

駆動機構２０は、作動部材１８を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力Ｆ１と、作動部材１８を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力Ｆ２との双方を生成できるとともに、正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とのいずれか一方を選択して作動部材１８に加えることができるようになっている。それにより、素材把持装置１０では、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、静止して押圧力を把持部１６に受ける静止型のチャック１４Ａ（図５（ａ））と、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、作動部材１８と共に移動して押圧力を把持部１６に受ける移動型のチャック１４Ｂ（図５（ｂ））とを、互いに交換可能に備えることができる。駆動機構２０の構成及びそれによるチャック１４Ａ、１４Ｂの交換可能性については、後に詳述する。

主軸１２は、中心軸線１２ａを有する中空筒状体であり、自動旋盤の主軸台２２に軸受装置２４を介して回転可能に搭載されて、サーボモータ等の回転駆動源（図示せず）に接続される（図１、図３）。旋削工程に際しては、主軸１２の後端（図で右端）から棒状の被加工素材Ｗ（以下、棒材Ｗと称する）が主軸内部に軸線方向へ送給され、後述する作動部材１８の作動によりチャック１４に棒材Ｗを強固に把持した状態で、主軸１２が軸線１２ａを中心に回転駆動源により回転駆動される。なお、主軸１２は、素材把持装置１０の作動部材１８を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材（素材把持装置１０の一構成要素）として機能する。

チャック１４（１４Ａ及び１４Ｂ）は、主軸１２に供給された棒材Ｗを内部に受容可能な中空筒状体であり、中心軸線２６ａを有する筒状胴体２６と、筒状胴体２６に軸線方向へ同軸状に隣接して設けられる弾性変形可能な把持部１６とを一体に備える（図５）。チャック１４の把持部１６には、その軸線方向前端面１６ａから所望長さに渡って軸線方向に延びる複数（図示実施形態では３個）のスリット２８が形成され、それにより把持部１６に、筒状胴体２６の中心軸線２６ａを基準として内径寸法を弾性的に変更可能なすり割り構造が付与される。また、チャック１４の把持部１６には、すり割り構造の内周面として、筒状胴体２６の内周面よりも小径の略円筒状の棒材把持面３０が形成されるとともに、すり割り構造の外周面として、筒状胴体２６の外周面から徐々に拡径して延びる円錐台状の圧力受け面３２が形成される。把持部１６は、圧力受け面３２に一様に径方向内方への押圧力を受けることにより、初期の開位置から弾性的に撓んで棒材把持面３０が縮径し、棒材把持面３０により棒材Ｗを強固に固定的に把持する。圧力受け面３２への押圧力が解除されると、把持部１６が開位置へ弾性的に復元して棒材把持面３０が拡径し、棒材Ｗが把持部１６から解放される。

静止型のチャック１４Ａ（図５（ａ））は、作動部材１８を主軸１２内で押出方向（図１で左方）へ変位させることにより把持力を発揮するものであり、把持部１６の圧力受け面３２の大径端（図で左端）に隣接して、筒状胴体２６の中心軸線２６ａに略直交して環状に延びる当接面３４が形成される。さらにチャック１４Ａには、当接面３４から軸線方向に延長される延長部分の外周面に沿って、環状溝３６が凹設される。

素材把持装置１０に静止型のチャック１４Ａを装備する際には、主軸１２の前端（図１で左端）に、チャック１４Ａの当接面３４に係合可能な係止面３８を内側に有する環状のキャップ４０が、脱着可能に取り付けられる。またチャック１４Ａは、環状溝３６に嵌入した環状ストッパ４２を介して、キャップ４０に軸線方向相対移動不能かつ径方向相対移動可能に連結される。後述するように、主軸１２にチャック１４Ａを適正に収容してキャップ４０を主軸１２の前端に取り付けると、チャック１４Ａの当接面３４とキャップ４０の係止面３８とが密接衝合し、それにより、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、チャック１４Ａが主軸１２から押し出されて脱落することが防止される。また、環状ストッパ４２は、作動部材１８が閉動位置から開動位置へ移動する間に、チャック１４Ａが作動部材１８と共に主軸１２内に引き込まれて開放不良が生じることを防止する。このような引き込み動作は、作動部材１８が閉動位置にあるときに、チャック１４Ａが棒材Ｗと作動部材１８との間であたかも楔状に作用していることに起因して、生じ得るものであって、環状ストッパ４２が、この望ましくない引き込み動作を確実に阻止する。

移動型のチャック１４Ｂ（図５（ｂ））は、作動部材１８を主軸１２内で引込方向（図３で右方）へ変位させることにより把持力を発揮するものであり、筒状胴体２６の軸線方向後端（図で右端）の開口に隣接して、外周面に雄ねじ４４が形成される。素材把持装置１０に移動型のチャック１４Ｂを装備する際には、雄ねじ４４を、作動部材１８に設けた後述する雌ねじ４６（図３）に螺着することにより、チャック１４Ｂが作動部材１８に脱離可能に取り付けられる。後述するように、チャック１４Ｂを主軸１２に適正に収容して作動部材１８に連結すると、チャック１４Ｂは、作動部材１８の軸線方向移動に一体的に追従して、主軸１２内で軸線方向へ移動する。

作動部材１８は、駆動機構２０から正方向駆動力Ｆ１及び逆方向駆動力Ｆ２を択一的に受ける第１筒状要素４８を備える（図１、図３）。第１筒状要素４８は、主軸１２に供給された棒材Ｗを非接触に受容可能な中空筒状体であり、その軸線方向前端（図で左端）に、移動型のチャック１４Ｂの雄ねじ４４に螺合可能な前述した雌ねじ４６が形成される。第１筒状要素４８は、主軸１２に軸線方向移動可能に同心配置で収容されるとともに、軸線方向後方（図で右方）の所定長さ部分５０が、主軸１２の後端開口から外部に突出して配置される。

作動部材１８はさらに、静止型のチャック１４Ａを軸線方向相対移動可能に受容して支持する第２筒状要素５２を備える（図１）。第２筒状要素５２は、第１筒状要素４８に受容された棒材Ｗを同様に非接触に受容可能な中空筒状体であり、その軸線方向後端（図で右端）に、第１筒状要素４８の雌ねじ４６に螺合可能な雄ねじ５４が形成される。つまり、第２筒状要素５２の雄ねじ５４は、移動型のチャック１４Ｂの雄ねじ４４と同一の構成を有する。それにより、第２筒状要素５２は、移動型のチャック１４Ｂと交換して、第１筒状要素４８に軸線方向へ整列して脱離可能に取り付けることができる。

第２筒状要素５２は、その軸線方向前方（図で左方）領域に、静止型のチャック１４Ａの筒状胴体２６を軸線方向摺動可能に同心配置で収容する。第２筒状要素５０の前端開口を画定する内周面の環状領域には、チャック１４Ａの把持部１６に設けた圧力受け面３２に係合可能な円錐台状の作用面５６が形成される（図１）。作用面５６は、第２筒状要素５２の前端から軸線方向後方へ徐々に縮径して延びる。作用面５６の大径端の内径寸法は、チャック１４Ａの開状態の把持部１６における圧力受け面３２の大径端の外径寸法よりも若干小さくなっており、それにより作用面５６は、圧力受け面３２に少なくとも環状に当接される加圧面を構成する。

素材把持装置１０に静止型のチャック１４Ａを装備する際には、作動部材１８の第１筒状要素４８に、第２筒状要素５２を、雄ねじ５４を雌ねじ４６に螺着することにより取り付け、次いで、環状ストッパ４２を介してキャップ４０に連結したチャック１４Ａの筒状胴体２６を、第２筒状要素５２の内腔に挿入する。そして、キャップ４０を、例えば主軸１２の前端に設けた雄ねじ５８とキャップ４０の後端に設けた雌ねじ５９との螺合（図２）により、主軸１２に取り付ける。

このようにして、静止型のチャック１４Ａが素材把持装置１０に適正に装着された状態では、チャック１４Ａ及び作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）が主軸１２に対して同心に配置され、作動部材１８が主軸１２内で軸線方向移動する間、チャック１４Ａが主軸１２内で軸線方向へ静止保持される。なお、主軸１２と第２筒状要素５２との間、及び第２筒状要素５２とチャック１４Ａとの間には、周知構造の回り止めが設けられ、チャック１４Ａ及び作動部材１８が主軸１２と一体的に回転するようになっている。

他方、素材把持装置１０に移動型のチャック１４Ｂを装備する際には、作動部材１８の第１筒状要素４８に、チャック１４Ｂを、雄ねじ４４を雌ねじ４６に螺着することにより取り付けるだけでよい。つまり、移動型のチャック１４Ｂを装備する場合は、作動部材１８の第２筒状要素５２を使用せず、主軸（すなわち支持部材）１２の軸線方向前方（図で左方）領域に、移動型のチャック１４Ｂの筒状胴体２６を軸線方向摺動可能に同心配置で収容する。そして、主軸１２の前端開口を画定する内周面の環状領域には、チャック１４Ｂの把持部１６に設けた圧力受け面３２に係合可能な円錐台状の作用面６０が形成される（図３）。作用面６０は、主軸１２の前端から軸線方向後方へ徐々に縮径して延びる。作用面６０の大径端の内径寸法は、チャック１４Ｂの開状態の把持部１６における圧力受け面３２の大径端の外径寸法よりも若干小さくなっており、それにより作用面６０は、圧力受け面３２に少なくとも環状に当接される加圧面を構成する。

このようにして、移動型のチャック１４Ｂが素材把持装置１０に適正に装着された状態では、チャック１４Ｂ及び作動部材１８（第１筒状要素４８）が主軸１２に対して同心に配置され、作動部材１８が主軸１２内で軸線方向移動する間、チャック１４Ｂも作動部材１８と共に軸線方向へ移動する。なお、主軸１２とチャック１４Ｂとの間には、周知構造の回り止めが設けられ、チャック１４Ｂ及び作動部材１８が主軸１２と一体的に回転するようになっている。

上記した作動部材１８の構成により、素材把持装置１０は、静止型のチャック１４Ａと移動型のチャック１４Ｂとを適宜交換して装備することができる。ここで、前述したように、静止型のチャック１４Ａは作動部材押出型の構成に対応するものであり、移動型のチャック１４Ｂは作動部材引込型の構成に対応するものである。これに関し、例えば既述の特許文献１に記載される素材把持装置におけるチャック作動機構のように、チャックを開くための作動部材の動作を戻りばねの弾性的付勢力によって実現する構成を採用した場合には、チャック作動機構を変更せずに静止型のチャックと移動型のチャックとを交換したときに、いずれか一方のチャックに対し、チャックを閉じるための作動部材の駆動力が戻りばねの弾性的付勢力に依存するものとなり、必要な把持力を安定して得ることが困難になる。

そこで、本発明に係る素材把持装置１０では、前述したように駆動機構２０を、作動部材１８を開動位置（すなわちチャック１４による素材把持位置）から閉動位置（すなわちチャック１４による素材解放位置）へ移動させる正方向駆動力Ｆ１と、作動部材１８を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力Ｆ２との双方を生成できるとともに、正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とのいずれか一方を選択して作動部材１８に加えることができるように構成している。つまり、一方向への駆動力が生じている間、常時その駆動力に抗する反力を生じる戻りばねを用いた駆動機構とは異なり、正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とを作動部材１８に択一的に加える駆動機構２０は、静止型のチャック１４Ａと移動型のチャック１４Ｂとのいずれに対しても、作動部材１８を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力Ｆ１（チャック１４Ａ、１４Ｂのそれぞれに関して互いに逆方向の駆動力となる）を確実に発揮できる。その結果、駆動機構２０を変更することなくチャック１４Ａ、１４Ｂを交換したときに、いずれのチャック１４Ａ、１４Ｂにおいても、必要な把持力を安定して得ることができる。

次に、図１を参照して、駆動機構２０の構成を詳述する。
駆動機構２０は、作動部材１８の第１筒状要素４８に正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とを択一的に加える揺動可能な双方向駆動部材６２と、双方向駆動部材６２に対して直動動作することにより双方向駆動部材６２に正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とを択一的に発揮させる直動部材６４と、直動部材６４を第１筒状要素４８の軸線（主軸１２の軸線１２ａに合致）に沿った方向へ往復動作させる駆動源６６とを備える。主軸１２の後端には、作動部材１８の第１筒状要素４８の突出長部分５０を囲繞するようにして、筒状の取付部材６８が固定的に設置され、取付部材６８に、双方向駆動部材６２及び直動部材６４がそれぞれ揺動及び直動可能に担持される。また、作動部材１８の第１筒状要素４８の突出長部分５０には、取付部材６８に部分的に囲繞される位置に、双方向駆動部材６２に係合してその駆動力を第１筒状要素４８に伝達する筒状の伝達部材７０が固定的に設置される。

双方向駆動部材６２は、両端７２ａ、７２ｂに力点を形成する腕７２と、腕７２の略中央で一側方に突設され、一対の突端７４ａ、７４ｂに作用点を形成する突子７４とを有する略Ｙ字状のレバー要素であり、腕７２の中心に設置される支軸７６を支点として、取付部材６８に回転可能に取り付けられる。主軸１２に固定された取付部材６８には、径方向に貫通する複数（図示実施形態では２個）の空洞部７８が形成され、それら空洞部７８のそれぞれに１個ずつ、双方向駆動部材６２が揺動自在に収容される。各双方向駆動部材６２は、腕７２を第１筒状要素４８の軸線（すなわち主軸１２の軸線１２ａ）に平行に向け、かつ突子７４を第１筒状要素４８に近接する側に向けて配置される。また、各双方向駆動部材６２は、その揺動動作に応じて、腕７２の少なくとも一端７２ａ、７２ｂが取付部材６８の空洞部７８から径方向外方へ突出するとともに、いずれか一端７２ａ、７２ｂが空洞部７８に完全に引き込まれるようになっている。

また、第１筒状要素４８の突出長部分５０に固定された伝達部材７０には、取付部材６８の空洞部７８に対応する位置に、径方向外方へ開口する凹所８０がそれぞれ形成される。伝達部材７０の各凹所８０には、対応の空洞部７８に収容された双方向駆動部材６２の突子７４が変位可能に受容される。双方向駆動部材６２が空洞部７８内で揺動すると、突子７４のいずれか一方の突端７４ａ、７４ｂが、伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、それにより伝達部材７０に、揺動力に比例した駆動力（正方向駆動力Ｆ１及び逆方向駆動力Ｆ２）が、主軸１２の軸線１２ａに沿った方向へ択一的に加えられる。

直動部材６４は、取付部材６８の外面に沿って軸線方向へ往復移動自在に支持される中空筒状部材であり、その内周面に、軸線方向に沿って内径寸法を変化させる筒状のカム面８２が形成される。すなわちカム面８２は、軸線方向中間の所定長さに渡って同一内径寸法を維持する平滑な主面部分８２ａと、軸線方向前端（図で左端）に向かって主面部分８２ａから徐々に拡径する平滑な第１テーパ面部分８２ｂと、軸線方向後端（図で右端）に向かって主面部分８２ａから徐々に拡径する平滑な第２テーパ面部分８２ｃとを有する。直動部材６４のカム面８２は、取付部材６８を環状に囲繞して全ての空洞部７８に一様に対向し、個々の双方向駆動部材６２の腕７２の少なくとも一端７２ａ、７２ｂに、摺動係合可能に配置される。

直動部材６４は、軸受装置８４を介して、駆動源６６に相対回転可能に接続される。駆動源６６は、油圧装置、カム装置、サーボモータ等から構成され、図示しない制御装置の制御下で、直動部材６４を、主軸１２に固定した取付部材６８の外周面に沿って、所定の往復移動範囲内で軸線方向へ移動させる。直動部材６４が取付部材６８上で直動すると、カム面８２と個々の双方向駆動部材６２の腕７２の両端７２ａ、７２ｂとの係合位置が軸線方向へ変位し、それにより各双方向駆動部材６２は、直動部材６４の直動動作を前述した揺動動作に変換して、梃子の作用により伝達部材７０（すなわち作動部材１８）に正方向駆動力Ｆ１と逆方向駆動力Ｆ２とを択一的に加える。なお、上記構成を有する駆動機構２０は、駆動源６６を除いて主軸１２と共に高速回転するから、双方向駆動部材６２、直動部材６４、取付部材６８及び伝達部材７０は、主軸１２の軸線１２を中心にバランス良く配置されることが好ましい。

次に、図１〜図４を参照して、上記構成を有する素材把持装置１０の棒材把持／解放操作を説明する。
素材把持装置１０に静止型のチャック１４Ａを装備しているとき（図１及び図２）には、棒材Ｗを主軸１２に供給する前に、まず、駆動機構２０の直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の前端（図で左端）に配置する。この状態で、個々の双方向駆動部材６２は、それぞれの腕７２の前端７２ａを、直動部材６４のカム面８２の主面部分８２ａに係合させるとともに、腕７２の後端７２ｂをカム面８２から後方に離隔させて配置される（図１）。この揺動位置で、各双方向駆動部材６２の突子７４は、その後側の突端７４ｂが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、それにより伝達部材７０に、軸線方向後方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８に伝達し、それにより、第１筒状要素４８が第２筒状要素５２と一体的に、主軸１２内で軸線方向移動範囲の後端に配置される。その結果、作動部材１８が開動位置に配置され、チャック１４Ａの把持部１６が開かれる。

チャック１４Ａが開いた状態（図１）で、主軸１２の後方から作動部材１８の内部に棒材Ｗを送給し、棒材Ｗの先端の所望長さをチャック１４Ａの把持部１６の前端開口から突出させる。この状態から、駆動機構２０の駆動源６６を起動し、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向後方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の第２テーパ面部分８２ｃを経て主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図１の揺動位置から、腕７２の後端７２ｂが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ揺動する。この揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力（正方向駆動力Ｆ１）を加える。伝達部材７０は、正方向駆動力Ｆ１を作動部材１８の第１筒状要素４８にそのまま伝達し、それにより、第１筒状要素４８が第２筒状要素５２と一体的に、主軸１２内で軸線方向前方へ移動する。

このようにして、作動部材１８が開動位置から閉動位置に向けて移動すると、チャック１４Ａは、前述したようにキャップ４０によって主軸１２に対し軸線方向移動不能に配置されているので、作動部材１８の第２筒状要素５２の作用面５６がチャック１４Ａの圧力受け面３２に正確に押し付けられ、所要の押圧力が圧力受け面３２に加えられる。それにより、チャック１４Ａの把持部１６が前述したように弾性的に縮径し、作動部材１８が閉動位置に到達した時点で、チャック１４Ａがその棒材把持面３０（図５（ａ））で所要の把持力により棒材Ｗを強固に把持する（図２）。この状態で、主軸１２が回転して、棒材Ｗに対する所望の旋削加工が実施される。

チャック１４Ａを開いて棒材Ｗを解放する際には、再び駆動源６６を起動して、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向前方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の第１テーパ面部分８２ｂを経て主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図２の揺動位置から、腕７２の前端７２ａが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ揺動する。この揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の後側の突端７４ｂが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向後方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８にそのまま伝達し、それにより、第１筒状要素４８が第２筒状要素５２と一体的に、主軸１２内で軸線方向後方へ移動する。

このようにして、作動部材１８が閉動位置から開動位置に向けて移動すると、チャック１４Ａは、前述したようにキャップ４０に係合する環状ストッパ４２によって主軸１２に対し軸線方向移動不能に配置されているので、作動部材１８の第２筒状要素５２の作用面５６がチャック１４Ａの圧力受け面３２から確実に離脱する。それにより、作動部材１８の作用面５６からチャック１４Ａの圧力受け面３２への押圧力が解除されて、チャック１４Ａの把持部１６が前述したように弾性的に拡径し、作動部材１８が開動位置に到達した時点で、チャック１４Ａが棒材Ｗを完全に解放する（図１）。

他方、素材把持装置１０に移動型のチャック１４Ｂを装備しているとき（図３及び図４）には、棒材Ｗを主軸１２に供給する前に、まず、駆動機構２０の直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の後端（図で右端）に配置する。この状態で、個々の双方向駆動部材６２は、それぞれの腕７２の後端７２ｂを、直動部材６４のカム面８２の主面部分８２ａに係合させるとともに、腕７２の前端７２ａをカム面８２から前方に離隔させて配置される（図３）。この揺動位置で、各双方向駆動部材６２の突子７４は、その前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、それにより伝達部材７０に、軸線方向前方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８に伝達し、それにより、第１筒状要素４８がチャック１４Ｂと一体的に、主軸１２内で軸線方向移動範囲の前端に配置される。その結果、作動部材１８が開動位置に配置され、チャック１４Ｂの把持部１６が開かれる。

チャック１４Ｂが開いた状態（図３）で、主軸１２の後方から主軸１２及び作動部材１８の内部に棒材Ｗを送給し、棒材Ｗの先端の所望長さをチャック１４Ｂの把持部１６の前端開口から突出させる。この状態から、駆動機構２０の駆動源６６を起動し、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向前方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の第１テーパ面部分８２ｂを経て主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図３の揺動位置から、腕７２の前端７２ｂが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ揺動する。この揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の後側の突端７４ｂが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向後方への駆動力（正方向駆動力Ｆ１）を加える。伝達部材７０は、正方向駆動力Ｆ１を作動部材１８の第１筒状要素４８にそのまま伝達し、それにより、第１筒状要素４８がチャック１４Ｂと一体的に、主軸１２内で軸線方向後方へ移動する。

このようにして、作動部材１８が開動位置から閉動位置に向けて移動すると、チャック１４Ｂは作動部材１８によって主軸１２内に引き込まれ、チャック１４Ｂの圧力受け面３２が主軸１２の作用面６０に正確に押し付けられて、所要の押圧力が圧力受け面３２に加えられる。それにより、チャック１４Ｂの把持部１６が前述したように弾性的に縮径し、作動部材１８が閉動位置に到達した時点で、チャック１４Ｂがその棒材把持面３０（図５（ｂ））で所要の把持力により棒材Ｗを強固に把持する（図４）。この状態で、主軸１２が回転して、棒材Ｗに対する所望の旋削加工が実施される。

チャック１４Ｂを開いて棒材Ｗを解放する際には、再び駆動源６６を起動して、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向後方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の第２テーパ面部分８２ｃを経て主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図４の揺動位置から、腕７２の後端７２ｂが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ揺動する。この揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８にそのまま伝達し、それにより、第１筒状要素４８がチャック１４Ｂと一体的に、主軸１２内で軸線方向前方へ移動する。

このようにして、作動部材１８が閉動位置から開動位置に向けて移動すると、チャック１４Ｂは作動部材１８によって主軸１２から押し出され、チャック１４Ｂの圧力受け面３２が主軸１２の作用面６０から確実に離脱する。それにより、主軸１２の作用面６０からチャック１４Ｂの圧力受け面３２への押圧力が解除されて、チャック１４Ｂの把持部１６が前述したように弾性的に拡径し、作動部材１８が開動位置に到達した時点で、チャック１４Ｂが棒材Ｗを完全に解放する（図３）。

このように、素材把持装置１０においては、静止型のチャック１４Ａの把持部１６を閉動させるための駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１と、移動型のチャック１４Ｂの把持部１６を閉動させるための駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１とは、互いに反対の方向へ作動部材１８に加えられる推力である。また、静止型のチャック１４Ａの把持部１６を閉動させるための駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１と、移動型のチャック１４Ｂの把持部１６を開動させるための駆動機構２０の逆方向駆動力Ｆ２とが、互いに同一の第１方向（軸線方向前方）へ作動部材１８に加えられる推力であり、静止型のチャック１４Ａの把持部１６を開動させるための駆動機構２０の逆方向駆動力Ｆ２と、移動型のチャック１４Ｂの把持部１６を閉動させるための駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１とが、互いに同一の第２方向（軸線方向後方）へ作動部材１８に加えられる推力である。駆動機構２０が有するこのような双方向駆動特性により、素材把持装置１０においては、静止型のチャック１４Ａ及び移動型のチャック１４Ｂのいずれに対しても、必要な把持力を安定して得ることができる。

さらに、素材把持装置１０においては、駆動機構２０と、駆動機構２０からの駆動力を受ける作動部材１８の第１筒状要素４８とを、主軸１２に設置したままの状態で、チャック１４Ａ、キャップ４０及び第２筒状要素５２と、チャック１４Ｂとを入れ換えるだけで、静止型のチャック１４Ａを用いる作動部材押出型の構成と、移動型のチャック１４Ｂを用いる作動部材引込型の構成とを、択一的に実現することができる。したがって、素材把持装置１０では、工作機械（自動旋盤）の機械構成、加工対象となる被加工素材（棒材Ｗ）の材質、要求される加工精度等を勘案して、チャック作動機構の構成を適宜、容易に変更でき、その結果、設備コストの高騰や作業者の負担増を防止しつつ、素材把持装置１０の多用途化が実現される。

なお、自動旋盤に搭載した素材把持装置１０を、静止型のチャック１４Ａを有する作動部材押出型の構成で使用する場合は、記述の通り、棒材Ｗの軸線方向へ高水準の加工寸法精度が確保される利点がある。また、自動旋盤に搭載した素材把持装置１０を、移動型のチャック１４Ｂを有する作動部材引込型の構成で使用する場合は、記述の通り、主軸１２の前端領域における剛性を確保して、回転精度の悪化及びそれに伴う加工精度の低下を防止できる利点がある。

本発明に係る素材把持装置１０においては、駆動機構２０が、作動部材１８を閉動位置と開動位置との間の中間位置に位置決めできるように構成することもできる。この構成では、駆動機構２０の駆動源６６を制御して、直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の適当な中間位置に配置し、各双方向駆動部材６２の腕７２のいずれか一端７２ａ、７２ｂを、直動部材６４のカム面８２の第１及び第２テーパ面部分８２ｂ、８２ｃのいずれか一方に係合させることにより、作動部材１８の中間位置を確保することができる。

例えば、素材把持装置１０に静止型のチャック１４Ａを装備しているときには、作動部材１８を開動位置（図１）から閉動位置（図２）へ移動させる間に、図６に示すように、直動部材６４は、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａがカム面８２から離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂがカム面８２の第２テーパ面部分８２ｃに係合する位置を通る。そこで、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂがカム面８２の第２テーパ面部分８２ｃ上を僅かに摺動して、個々の双方向駆動部材６２が互いに同期して僅かに揺動した位置に、直動部材６４を保持する。この僅かな揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、前述した梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力を加え、それにより作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）がチャック１４Ａに対し、主軸１２内で軸線方向前方へ僅かに移動して中間位置に到達する。作動部材１８が中間位置にあるときには、第２筒状要素５２の作用面５６がチャック１４Ａの圧力受け面３２に幾分軽く押し付けられ、それによりチャック１４Ａの把持部１６は、把持部１６に棒材Ｗを強固に把持させるための前述した所要の押圧力よりも小さい第２押圧力の下で、棒材Ｗを保持する。

上記構成においては、例えば、作動部材１８が閉動位置にあるときの押圧力下でチャック１４Ａの把持部１６に生じる把持力が、中実の剛性体からなる棒材Ｗを強固に把持し得る一方で、中空の管状体や軟質素材からなる棒材Ｗを変形させてしまうような力であるときに、作動部材１８を中間位置に配置して、より小さな第２押圧力下でチャック１４Ａの把持部１６に生じる把持力によって、中空の管状体や軟質素材からなる棒材Ｗを変形させることなく把持することができる。

このような作用効果は、素材把持装置１０に移動型のチャック１４Ｂを装備しているとき（図７）にも、同様に奏される。この場合には、作動部材１８を開動位置（図３）から閉動位置（図４）へ移動させる間に、図７に示すように、直動部材６４は、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂがカム面８２から離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａがカム面８２の第１テーパ面部分８２ｂに係合する位置を通る。そこで、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａがカム面８２の第１テーパ面部分８２ｂ上を僅かに摺動して、個々の双方向駆動部材６２が互いに同期して僅かに揺動した位置に、直動部材６４を保持する。この僅かな揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、前述した梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向後方への駆動力を加え、それにより作動部材１８（第１筒状要素４８）がチャック１４Ｂと共に、主軸１２内で軸線方向後方へ僅かに移動して中間位置に到達する。作動部材１８が中間位置にあるときには、チャック１４Ｂの圧力受け面３２が主軸１２の作用面６０に幾分軽く押し付けられ、それによりチャック１４Ｂの把持部１６は、把持部１６に棒材Ｗを強固に把持させるための前述した所要の押圧力よりも小さい第２押圧力の下で、棒材Ｗを保持する。

図８〜図１１は、本発明の第２の実施形態による素材把持装置９０を、自動旋盤の主軸１２に組み込んだ状態で示す図で、図８及び図９は、静止型のチャック１４Ａを装備した素材把持装置９０を示し、図１０及び図１１は、移動型のチャック１４Ｂを装備した素材把持装置９０を示す。素材把持装置９０は、静止型のチャック１４Ａに関連して設けられる付勢部材と、駆動機構２０に関連して設けられる付勢部材とを追加で備えた点以外は、前述した第１実施形態による素材把持装置１０と実質的同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。

素材把持装置９０では、静止型のチャック１４Ａを装備したときに、前述した環状ストッパ４２に代えて、チャック１４Ａと作動部材１８の第２筒状要素５２との双方を、前者の圧力受け面３２が後者の作用面５６から離脱するように相互に弾性的に付勢する付勢部材９２が設置される。付勢部材９２は、例えば図示のように、チャック１４Ａの後端面と第２筒状要素５２の後端壁との間に介在する圧縮コイルばねから形成できる。付勢部材９２は、駆動機構２０の逆方向駆動力Ｆ２により作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）を閉動位置（図９）から開動位置（図８）へ移動させるときに、チャック１４Ａが第２筒状要素５２に引き摺られて軸線方向後方へ移動してしまうことを、弾性的付勢力により阻止するように作用する。このような引き摺り動作は、作動部材１８が閉動位置にあるときに、チャック１４Ａが棒材Ｗと第２筒状要素５２との間であたかも楔状に作用していることに起因して、生じ得るものである。この望ましくない引き摺り動作を阻止することにより、環状ストッパ４２を用いることなく、第２筒状要素５２の作用面５６をチャック１４Ａの圧力受け面３２から確実に離脱させることができ、以って、チャック１４Ａの開放不良を防止できる。

素材把持装置９０ではさらに、チャック１４Ａ、１４Ｂの構成に関わらず、駆動機構２０に、主軸１２に固定した取付部材６８に対し、作動部材１８の第１筒状要素４８に固定した伝達部材７０を、軸線方向後方（図で右方）へ弾性的に付勢する付勢部材９４が設置される。付勢部材９４は、例えば図示のように、取付部材６８と作動部材１８の第１筒状要素４８との間に形成される空所内で取付部材６８と伝達部材７０との間に介在する圧縮コイルばねから形成できる。

素材把持装置９０に静止型のチャック１４Ａを装備したとき（図８、図９）には、作動部材１８を主軸１２に対し軸線方向後方へ付勢する付勢部材９４は、駆動機構２０による逆方向駆動力Ｆ２を補助するように作用する。これに対し、素材把持装置９０に移動型のチャック１４Ｂを装備したとき（図１０、図１１）には、作動部材１８を主軸１２に対し軸線方向後方へ付勢する付勢部材９４は、駆動機構２０による正方向駆動力Ｆ１を補助するように作用する。いずれの場合も、従来の素材把持装置に設置された戻りばねとは異なり、付勢部材９４は、その付勢力のみで作動部材１８を移動させるためのものではなく、駆動機構２０における構成部材間のがたつきを排除する（例えば各双方向駆動部材６２の腕７２の各端７２ａ、７２ｂをカム面８２に沿って安定的に摺動させる）程度の機能を有すれば良い。

素材把持装置９０において、駆動機構２０が、作動部材１８を閉動位置と開動位置との間の中間位置に位置決めできるように構成した場合には、付勢部材９４は、チャック１４Ａ、１４Ｂの形式に応じて異なる機能を有する。例えば、素材把持装置１０に静止型のチャック１４Ａを装備しているときには、作動部材１８を開動位置（図８）から閉動位置（図９）へ移動させる間に、付勢部材９４の弾性的付勢力は、駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１に抗する方向へ作用する。したがって、作動部材１８が中間位置にあるときには、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂがカム面８２の第２テーパ面部分８２ｃに、付勢部材９４の付勢力下で安定して係合し、チャック１４Ａの把持部１６が第２押圧力の下で棒材Ｗを安定して保持する（図１２）。

これに対し、素材把持装置１０に移動型のチャック１４Ｂを装備しているときには、作動部材１８を開動位置（図１０）から閉動位置（図１１）へ移動させる間に、付勢部材９４の弾性的付勢力は、駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１と同一の方向へ作用する。したがって、作動部材１８が中間位置にあるときに、チャック１４Ｂの把持部１６に加わる第２押圧力が、付勢部材９４の弾性的付勢力によって生じるように構成できる。具体的には、作動部材１８が中間位置にあるときに、チャック１４Ｂの把持部１６が第２押圧力下で棒材Ｗを保持する一方、駆動機構２０の各双方向駆動部材６２は、腕７２の両端７２ａ、７２ｂの双方を、直動部材６４のカム面８２から離隔させた揺動位置に配置される（図１３）。この状態では、チャック１４Ｂの把持部１６が棒材Ｗを把持する把持力は、付勢部材９４の弾性的付勢力のみによって生じている。

このような構成によれば、例えば、棒材Ｗ（例えば加工残材）を交換のために主軸１２から取り出そうとするときに、素材把持装置９０のチャック１４Ｂを完全には開かず、作動部材１８を中間位置に配置して、付勢部材９４の弾性的付勢力下でチャック１４Ｂに棒材Ｗを弾性的に保持させておけば、主軸１２を回転させたままの状態で棒材Ｗを主軸１２から押し出すことができる。その結果、主軸１２を回転させたままチャック１４Ｂを開いて棒材Ｗを取り出す場合に生じ得る有害な振動やチャック１４Ｂの偏磨耗等を防止できるとともに、主軸１２を停止させて棒材Ｗを取り出す場合の主軸１２の加減速に要する時間を短縮できる利点がある。

なお、図示の素材把持装置９０は、静止型のチャック１４Ａに関連して設けられる付勢部材９２と、駆動機構２０に関連して設けられる付勢部材９４との双方を備えているが、いずれか一方の付勢部材９２、９４を省略することもできる。また、特に駆動機構２０に関連して設けられる付勢部材９４については、圧縮コイルばねに代えて、油圧装置等の他の公知の弾性的付勢手段を使用することもできる。

図１４〜図１７は、本発明の一実施形態による素材ガイド装置１００を、自動旋盤における棒材Ｗの加工作業位置近傍に設置した状態で示す図で、図１４及び図１５は、静止型のガイドブッシュ１０２Ａを装備した素材ガイド装置１００を示し、図１６及び図１７は、移動型のガイドブッシュ１０２Ｂを装備した素材ガイド装置１００を示す。図示の素材ガイド装置１００は、基本的に前述した第２実施形態による素材把持装置９０と実質的同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。

素材ガイド装置１００は、自動旋盤において、主軸１２のチャック１４に把持された棒材Ｗをその先端の加工部位（工具Ｔを示す）の近傍で心出し支持する補助支持装置である。なお、素材ガイド装置１００は、自動旋盤での旋削加工工程中に、主軸１２に把持した棒材Ｗと共にガイドブッシュ１０２（ガイドブッシュ１０２Ａ、１０２Ｂを総称する）が高速回転する回転型の構成を有する。しかし本発明は、これに限定されず、高速回転する棒材Ｗに対してガイドブッシュ１０２が固定的に配置される固定型の素材ガイド装置にも適用できるものである。

素材ガイド装置１００は、開閉動作可能な中空筒状の素材支持部１０４を有する筒状のガイドブッシュ１０２と、ガイドブッシュ１０２の素材支持部１０４の径方向寸法を調整する調整機構とを備える。この調整機構は、ガイドブッシュ１０２の素材支持部１０４を開閉動作させる作動部材１８と、作動部材１８を、押圧力の下で素材支持部１０４に棒材Ｗを心出し支持させる閉動位置（図１５及び図１７）と押圧力を解除して素材支持部１０４に棒材Ｗを解放させる開動位置（図１４及び図１６）との間で移動させる駆動機構２０とを備えて構成される。

作動部材１８及び駆動機構２０は、前述した素材把持装置１０、９０における作動部材１８及び駆動機構２０と実質的同一の構成を有する。すなわち駆動機構２０は、作動部材１８を開動位置から閉動位置へ移動させる正方向駆動力Ｆ１と、作動部材１８を閉動位置から開動位置へ移動させる逆方向駆動力Ｆ２とを、択一的に作動部材１８に加える双方向駆動部材６２を備える。それにより、素材ガイド装置１００では、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、静止して押圧力を素材支持部１０４に受ける静止型のガイドブッシュ１０２Ａと、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、作動部材１８と共に移動して押圧力を素材支持部１０４に受ける移動型のガイドブッシュ１０２Ｂとを、互いに交換可能に備えることができる。

素材ガイド装置１００はさらに、作動部材１８を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材１０６を備える。支持部材１０６は、前述した素材把持装置１０、９０における主軸１２と同様に、中心軸線１０６ａを有する中空筒状体であり、自動旋盤の主軸１２の前方に立設されたコラム１０８に軸受装置１１０を介して回転可能に搭載されて、サーボモータ等の回転駆動源（図示せず）に接続される（図１４、図１６）。

ガイドブッシュ１０２（１０２Ａ及び１０２Ｂ）は、前述した素材把持装置１０、９０におけるチャック１４（１４Ａ及び１４Ｂ）と実質的同一の構成を有する。すなわち、ガイドブッシュ１０２の素材支持部１０４は、すり割り構造を備え、その外周面に円錐台状の圧力受け面３２が形成される。素材支持部１０４は、圧力受け面３２に一様に径方向内方への押圧力を受けることにより、初期の開位置から弾性的に撓んで縮径し、棒材Ｗを心出し支持する。圧力受け面３２への押圧力が解除されると、素材支持部１０４が開位置へ弾性的に復元して拡径し、棒材Ｗが素材支持部１０４から解放される。このようにガイドブッシュ１０２では、素材支持部１０４に加える外力を調節することによって、素材支持部１０４の内径寸法を調整することができる。

静止型のガイドブッシュ１０２Ａは、作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）を支持部材１０６内で押出方向（図１４で左方）へ変位させることにより、素材支持部１０４による心出し機能を発揮するものである。また、移動型のガイドブッシュ１０２Ｂは、作動部材１８（第１筒状要素４８）を支持部材１０６内で引込方向（図１６で右方）へ変位させることにより、素材支持部１０４による心出し機能を発揮するものである。

素材ガイド装置１００に静止型のガイドブッシュ１０２Ａを装備する際には、支持部材１０６の前端（図１４で左端）に、ガイドブッシュ１０２Ａの当接面３４に係合可能な係止面３８を内側に有する環状のキャップ４０が、脱着可能に取り付けられる。支持部材１０６にガイドブッシュ１０２Ａを適正に収容してキャップ４０を支持部材１０６の前端に取り付けると、付勢部材９２の弾性的付勢力下で、ガイドブッシュ１０２Ａの当接面３４とキャップ４０の係止面３８とが密接衝合し、それにより、作動部材１８が開動位置から閉動位置へ移動する間に、ガイドブッシュ１０２Ａが支持部材１０６から押し出されて脱落することが防止される。また、付勢部材９２は、作動部材１８が閉動位置から開動位置へ移動する間に、ガイドブッシュ１０２Ａが作動部材１８と共に支持部材１０６内に引き込まれて開放不良が生じることを防止する。

素材ガイド装置１００に移動型のガイドブッシュ１０２Ｂを装備する際には、ガイドブッシュ１０２Ｂの後端の雄ねじ４４を、第１筒状要素４８に設けた雌ねじ４６（図１６）に螺着することにより、ガイドブッシュ１０２Ｂが作動部材１８に脱離可能に取り付けられる。ガイドブッシュ１０２Ｂを支持部材１０６に適正に収容して作動部材１８に連結すると、ガイドブッシュ１０２Ｂは、作動部材１８の軸線方向移動に一体的に追従して、支持部材１０６内で軸線方向へ移動することができる。

素材ガイド装置１００において、静止型のガイドブッシュ１０２Ａを移動型のガイドブッシュ１０２Ｂと交換する際には、キャップ４０を支持部材１０６から取り外し、ガイドブッシュ１０２Ａを作動部材１８の第２筒状要素５２から取り出した後、第２筒状要素５２を第１筒状要素４８から取り外す。そして、作動部材１８の第１筒状要素４８に、ガイドブッシュ１０２Ｂを取り付けるだけでよい。

次に、上記構成を有する素材ガイド装置１００の棒材支持／解放操作を説明する。
素材ガイド装置１００に静止型のガイドブッシュ１０２Ａを装備しているとき（図１４及び図１５）には、棒材Ｗをガイドブッシュ１０２Ａに挿入する前に、まず、駆動機構２０の直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の前端（図で左端）に配置する。この状態で、個々の双方向駆動部材６２は、それぞれの腕７２の前端７２ａを、直動部材６４のカム面８２の主面部分８２ａに係合させるとともに、腕７２の後端７２ｂをカム面８２から後方に離隔させて配置される（図１４）。この揺動位置で、各双方向駆動部材６２の突子７４は、その後側の突端７４ｂが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、それにより伝達部材７０に、軸線方向後方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８に伝達し、それにより、第１筒状要素４８が第２筒状要素５２と一体的に、支持部材１０６内で軸線方向移動範囲の後端に配置される。その結果、作動部材１８が開動位置に配置され、ガイドブッシュ１０２Ａの素材支持部１０４が開かれる。

ガイドブッシュ１０２Ａが開いた状態（図１４）で、支持部材１０６の後方から作動部材１８の内部に棒材Ｗを送給し、棒材Ｗの先端の所望長さをガイドブッシュ１０２Ａの素材支持部１０４の前端開口から突出させる。この状態から、駆動機構２０の駆動源６６を起動し、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向後方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の第２テーパ面部分８２ｃに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図１４の揺動位置から、腕７２の後端７２ｂが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ僅かに揺動する。この僅かな揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力（正方向駆動力Ｆ１）を加える。それにより、作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）は、ガイドブッシュ１０２Ａに対し、支持部材１０６内で軸線方向前方へ僅かに移動して閉動位置に到達する。

作動部材１８が閉動位置にあるときには、第２筒状要素５２の作用面５６がガイドブッシュ１０２Ａの圧力受け面３２に正確に押し付けられ、所要の押圧力が圧力受け面３２に加えられる。それにより、ガイドブッシュ１０２Ａの素材支持部１０４が、前述したように弾性的に縮径して所要の内径寸法を維持しつつ、棒材Ｗを軸線方向案内可能に心出し支持する（図１５）。このようにして素材ガイド装置１００が棒材Ｗを心出し支持した状態で、自動旋盤の主軸１２と同期して支持部材１０６が高速回転し、工具Ｔにより棒材Ｗに対する所望の旋削加工が実施される。なお、この間、駆動機構２０に設置した付勢部材９４は、その弾性的付勢力により、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂを直動部材６４のカム面８２の第２テーパ面部分８２ｃに押し付けるように作用するので、双方向駆動部材６２のがたつきが排除される。

ガイドブッシュ１０２Ａを開いて棒材Ｗを解放する際には、再び駆動源６６を起動して、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向前方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の第２テーパ面部分８２ｃから離脱する一方で、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａが、カム面８２の主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図１５の揺動位置から、腕７２の前端７２ａが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ僅かに揺動する。この僅かな揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の後側の突端７４ｂが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向後方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。それにより、作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）は、ガイドブッシュ１０２Ａに対し、支持部材１０６内で軸線方向後方へ僅かに移動して開動位置に到達する。

他方、素材ガイド装置１００に移動型のガイドブッシュ１０２Ｂを装備しているとき（図１６及び図１７）には、棒材Ｗをガイドブッシュ１０２Ｂに挿入する前に、まず、駆動機構２０の直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の後端（図で右端）に配置する。この状態で、個々の双方向駆動部材６２は、それぞれの腕７２の後端７２ｂを、直動部材６４のカム面８２の主面部分８２ａに係合させるとともに、腕７２の前端７２ａをカム面８２から前方に離隔させて配置される（図１６）。この揺動位置で、各双方向駆動部材６２の突子７４は、その前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、それにより伝達部材７０に、軸線方向前方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。伝達部材７０は、逆方向駆動力Ｆ２を作動部材１８の第１筒状要素４８に伝達し、それにより、第１筒状要素４８がガイドブッシュ１０２Ｂと一体的に、支持部材１０６内で軸線方向移動範囲の前端に配置される。その結果、作動部材１８が開動位置に配置され、ガイドブッシュ１０２Ｂの素材支持部１０４が開かれる。

ガイドブッシュ１０２Ｂが開いた状態（図１６）で、支持部材１０６の後方から作動部材１８の内部に棒材Ｗを送給し、棒材Ｗの先端の所望長さをガイドブッシュ１０２Ｂの素材支持部１０４の前端開口から突出させる。この状態から、駆動機構２０の駆動源６６を起動し、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向前方へ移動させる。そして、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の主面部分８２ａから離脱するとともに、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａもカム面８２に係合しない位置に、直動部材６４を配置する。この位置では、駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１と同一の方向へ作用する付勢部材９４の弾性的付勢力により、作動部材１８を介して、ガイドブッシュ１０２Ｂの圧力受け面３２が支持部材１０６の作用面６０に正確に押し付けられて、所要の押圧力が圧力受け面３２に加えられる。すなわちこのとき、作動部材１８が閉動位置に配置される。

このように、素材ガイド装置１００に移動型のガイドブッシュ１０２Ｂを搭載した場合は、作動部材１８が閉動位置にあるときに、付勢部材９４の弾性的付勢力が駆動機構２０の正方向駆動力Ｆ１として作用して、ガイドブッシュ１０２Ｂの素材支持部１０４が、前述したように弾性的に縮径して棒材Ｗを軸線方向案内可能に心出し支持する（図１７）。したがって、例えば引き抜き材のような外径寸法の安定しない棒材Ｗを旋削加工する際に、閉位置にあるガイドブッシュ１０２Ｂが棒材Ｗを案内支持する間、棒材の軸線方向移動に伴う外径寸法の変動に対応して、ガイドブッシュ１０２Ｂの素材支持部１０４を付勢部材９４の弾性的付勢力下で受動的に開閉させる（すなわち作動部材１８を受動的に移動させる）ことができる。

ガイドブッシュ１０２Ｂを開いて棒材Ｗを解放する際には、再び駆動源６６を起動して、直動部材６４を取付部材６８の外周面に沿って軸線方向後方へ移動させる。すると、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂが、カム面８２の第２テーパ面部分８２ｃを経て主面部分８２ａに係合する。それに伴い、個々の双方向駆動部材６２は互いに同期して、図１７の揺動位置から、腕７２の後端７２ｂが取付部材６８の空洞部７８に引き込まれる方向へ僅かに揺動する。この僅かな揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、突子７４の前側の突端７４ａが伝達部材７０の凹所８０の壁面に当接され、梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力（逆方向駆動力Ｆ２）を加える。それにより、作動部材１８（第１筒状要素４８）は、ガイドブッシュ１０２Ｂと一体的に、付勢部材９４の付勢力に抗して、支持部材１０６内で軸線方向前方へ僅かに移動して開動位置に到達する。

本発明に係る素材ガイド装置１００においては、駆動機構２０が、作動部材１８を閉動位置よりもさらに開動位置から離れた第２閉動位置に位置決めできるように構成することもできる。この構成では、駆動機構２０の駆動源６６を制御して、直動部材６４を取付部材６８上で往復移動範囲の他端位置に配置し、各双方向駆動部材６２の腕７２のいずれか一端７２ａ、７２ｂを、直動部材６４のカム面８２の主面部分８２ａに係合させることにより、作動部材１８の第２閉動位置を確保することができる。

例えば、素材ガイド装置１００に静止型のガイドブッシュ１０２Ａを装備しているときには、作動部材１８を開動位置（図１４）から閉動位置（図１５）へ移動させた後、図１８に示すように、直動部材６４をさらに軸線方向後方へ移動させて、各双方向駆動部材６２の腕７２の後端７２ｂをカム面８２の主面部分８２ａに係合させる。このときの揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、前述した梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向前方への駆動力を加え、それにより作動部材１８（第１筒状要素４８及び第２筒状要素５２）がガイドブッシュ１０２Ａに対し、支持部材１０６内で軸線方向前方へ移動して第２閉動位置に到達する。作動部材１８が第２閉動位置にあるときには、第２筒状要素５２の作用面５６がガイドブッシュ１０２Ａの圧力受け面３２に強く押し付けられ、それによりガイドブッシュ１０２Ａの素材支持部１０４は、素材支持部１０４に棒材Ｗを心出し支持させるための前述した所要の押圧力よりも大きい第２押圧力の下で、棒材Ｗを固定的に把持する。

上記構成においては、例えば、自動旋盤による加工作業中に、棒材Ｗを軸線方向へ移動させる代わりに、工具Ｔを同方向へ移動させて棒材Ｗを加工するプログラムにおいて、主軸１２のチャック１４に加えて、素材ガイド装置１００のガイドブッシュ１０２が棒材Ｗを強固に把持することにより、高精度の加工を実施することができる。ただしこの場合、素材ガイド装置１００が図示の回転型であることを前提とする。なお、本発明においては、作動部材が第２閉動位置にあるときにも、ガイドブッシュが棒材を把持することなく心出し支持するように構成することもできる。

このような作用効果は、素材ガイド装置１００に移動型のガイドブッシュ１０２Ｂを装備しているときにも、同様に奏される。この場合には、作動部材１８を開動位置（図１６）から閉動位置（図１７）へ移動させた後、図１９に示すように、直動部材６４をさらに軸線方向前方へ移動させて、各双方向駆動部材６２の腕７２の前端７２ａをカム面８２の主面部分８２ａに係合させる。このときの揺動動作により、各双方向駆動部材６２は、前述した梃子の作用下で、伝達部材７０に軸線方向後方への駆動力を加え、それにより作動部材１８（第１筒状要素４８）がガイドブッシュ１０２Ｂと共に、支持部材１０６内で軸線方向後方へ移動して第２閉動位置に到達する。作動部材１８が第２閉動位置にあるときには、ガイドブッシュ１０２Ｂの圧力受け面３２が支持部材１０６の作用面６０に強く押し付けられ、それによりガイドブッシュ１０２Ｂの素材支持部１０４は、素材支持部１０４に棒材Ｗを心出し支持させるための前述した所要の押圧力よりも大きい第２押圧力の下で、棒材Ｗを固定的に把持する。

上記した素材ガイド装置１００は、静止型のガイドブッシュ１０２Ａに関連して設けられる付勢部材９２と、駆動機構２０に関連して設けられる付勢部材９４とを備えているが、これら付勢部材９２、９４のうち少なくとも一方を省略することもできる。両付勢部材９２、９４を備えない素材ガイド装置１００は、前述した素材把持装置１０と同様の構成を有し、同等の作用効果を奏するものとなる。

以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明は、特許請求の範囲の記載内で様々な修正を施すことができる。例えば、前述した各実施形態において、伝達部材７０は、作動部材１８の第１筒状要素４８に対し、伝達部材７０の雌ねじと第１筒状要素４８の雄ねじとの相互螺着構造を用いて取り付けられることができる。このような構成によれば、第１筒状要素４８上での伝達部材７０の螺着位置を適当に選択して、双方向駆動部材６２の駆動力下でのチャック１４Ａ、１４Ｂ又はガイドブッシュ１０２Ａ、１０２Ｂの内径寸法を所望量だけ微調整することができる。

静止型のチャックを装備した本発明の第１の実施形態による素材把持装置を、自動旋盤の主軸に組み込んで示す断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 静止型のチャックを装備した図１の素材把持装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図１の素材把持装置の断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図１の素材把持装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 図１の素材把持装置に装備されるチャックの断面図で、（ａ）静止型のチャック、及び（ｂ）移動型のチャックを示す。 静止型のチャックを装備した図１の素材把持装置の断面図で、作動部材が中間位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図１の素材把持装置の断面図で、作動部材が中間位置にある状態を示す。 静止型のチャックを装備した本発明の第２の実施形態による素材把持装置を、自動旋盤の主軸に組み込んで示す断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 静止型のチャックを装備した図８の素材把持装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図８の素材把持装置の断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図８の素材把持装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 静止型のチャックを装備した図８の素材把持装置の断面図で、作動部材が中間位置にある状態を示す。 移動型のチャックを装備した図８の素材把持装置の断面図で、作動部材が中間位置にある状態を示す。 静止型のガイドブッシュを装備した本発明の一実施形態による素材ガイド装置を、自動旋盤の主軸に組み込んで示す断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 静止型のガイドブッシュを装備した図１４の素材ガイド装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 移動型のガイドブッシュを装備した図１４の素材ガイド装置の断面図で、作動部材が開動位置にある状態を示す。 移動型のガイドブッシュを装備した図１４の素材ガイド装置の断面図で、作動部材が閉動位置にある状態を示す。 静止型のガイドブッシュを装備した図１４の素材ガイド装置の断面図で、作動部材が第２閉動位置にある状態を示す。 移動型のガイドブッシュを装備した図１４の素材ガイド装置の断面図で、作動部材が第２閉動位置にある状態を示す。

符号の説明

１０、９０ 素材把持装置
１２ 主軸
１４Ａ、１４Ｂ チャック
１６ 把持部
１８ 作動部材
２０ 駆動機構
３２ 圧力受け面
４０ キャップ
４８ 第１筒状要素
５２ 第２筒状要素
５６、６０ 作用面
６２ 双方向駆動部材
６４ 直動部材
６６ 駆動源
６８ 取付部材
７０ 伝達部材
７２ 腕
７４ 突子
８０ 凹所
８２ カム面
９２、９４ 付勢部材
１００ 素材ガイド装置
１０２Ａ、１０２Ｂ ガイドブッシュ
１０４ 素材支持部
１０６ 支持部材

Claims (18)

1. 開閉動作可能な把持部を有する筒状のチャックと、該把持部を開閉動作させる作動部材と、該作動部材を、押圧力の下で該把持部に被加工素材を把持させる閉動位置と該押圧力を解除して該把持部に被加工素材を解放させる開動位置との間で移動させる駆動機構とを具備する素材把持装置において、
   前記駆動機構は、前記作動部材を前記開動位置から前記閉動位置へ移動させる正方向駆動力と、該作動部材を該閉動位置から該開動位置へ移動させる逆方向駆動力とを、択一的に該作動部材に加える双方向駆動部材を備えること、を特徴とする素材把持装置。
2. 前記作動部材が前記開動位置から前記閉動位置へ移動する間に、静止して前記押圧力を前記把持部に受ける静止型の前記チャックと、前記作動部材が前記開動位置から前記閉動位置へ移動する間に、該作動部材と共に移動して前記押圧力を前記把持部に受ける移動型の前記チャックとを、互いに交換可能に具備する、請求項１に記載の素材把持装置。
3. 前記作動部材は、前記駆動機構の前記双方向駆動部材から前記正方向駆動力及び前記逆方向駆動力を択一的に受ける第１筒状要素であって、前記移動型のチャックを脱離可能に取り付けることができる第１筒状要素と、該移動型のチャックと交換して、該第１筒状要素に軸線方向へ整列して脱離可能に取り付けることができ、前記静止型のチャックを軸線方向相対移動可能に支持する第２筒状要素とを備える、請求項２に記載の素材把持装置。
4. 前記作動部材を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材をさらに具備し、前記移動型のチャックを前記第１筒状要素に取り付けたときに、前記正方向駆動力の下で該第１筒状要素と該移動型のチャックとが一体的に前記支持部材に対して軸線方向移動することにより、該移動型のチャックの前記把持部が該支持部材から前記押圧力を受け、前記静止型のチャックを支持した前記第２筒状要素を前記第１筒状要素に取り付けたときに、前記正方向駆動力の下で該第１筒状要素と該第２筒状要素とが一体的に該静止型のチャックに対して軸線方向移動することにより、該静止型のチャックの前記把持部が、前記支持部材に同心支持された該第２筒状要素から前記押圧力を受ける、請求項３に記載の素材把持装置。
5. 前記静止型のチャックの前記把持部を閉動させるための前記駆動機構の前記正方向駆動力と、前記移動型のチャックの前記把持部を閉動させるための前記駆動機構の前記正方向駆動力とが、互いに反対の方向へ前記作動部材に加えられる推力である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の素材把持装置。
6. 前記駆動機構は、前記作動部材を前記閉動位置と前記開動位置との間の中間位置に位置決めでき、該作動部材が該中間位置にあるときに、前記チャックの前記把持部は、該把持部に被加工素材を把持させる前記押圧力よりも小さい第２押圧力の下で被加工素材を保持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の素材把持装置。
7. 前記作動部材を前記閉動位置に向けて弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、該作動部材が前記中間位置にあるときに、該付勢部材の弾性的付勢力によって前記第２押圧力が生じる、請求項６に記載の素材把持装置。
8. 前記駆動機構は、前記双方向駆動部材に対して直動動作することにより該双方向駆動部材に前記正方向駆動力と前記逆方向駆動力とを択一的に発揮させる直動部材をさらに備え、該双方向駆動部材は、該直動部材の該直動動作を揺動動作に変換して、梃子の作用により前記作動部材に該正方向駆動力と該逆方向駆動力とを択一的に加える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の素材把持装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の素材把持装置を主軸に組み込んだことを特徴とする自動旋盤。
10. 開閉動作可能な素材支持部を有する筒状のガイドブッシュと、該素材支持部を開閉動作させる作動部材と、該作動部材を、押圧力の下で該素材支持部に被加工素材を心出し支持させる閉動位置と該押圧力を解除して該素材支持部に被加工素材を解放させる開動位置との間で移動させる駆動機構とを具備する素材ガイド装置において、
    前記駆動機構は、前記作動部材を前記開動位置から前記閉動位置へ移動させる正方向駆動力と、該作動部材を該閉動位置から該開動位置へ移動させる逆方向駆動力とを、択一的に該作動部材に加える双方向駆動部材を備えること、を特徴とする素材ガイド装置。
11. 前記作動部材が前記開動位置から前記閉動位置へ移動する間に、静止して前記押圧力を前記素材支持部に受ける静止型の前記ガイドブッシュと、前記作動部材が前記開動位置から前記閉動位置へ移動する間に、該作動部材と共に移動して前記押圧力を前記素材支持部に受ける移動型の前記ガイドブッシュとを、互いに交換可能に具備する、請求項１０に記載の素材ガイド装置。
12. 前記作動部材は、前記駆動機構の前記双方向駆動部材から前記正方向駆動力及び前記逆方向駆動力を択一的に受ける第１筒状要素であって、前記移動型のガイドブッシュを脱離可能に取り付けることができる第１筒状要素と、該移動型のガイドブッシュと交換して、該第１筒状要素に軸線方向へ整列して脱離可能に取り付けることができ、前記静止型のガイドブッシュを軸線方向相対移動可能に支持する第２筒状要素とを備える、請求項１１に記載の素材ガイド装置。
13. 前記作動部材を軸線方向相対移動可能に収容して支持する筒状の支持部材をさらに具備し、前記移動型のガイドブッシュを前記第１筒状要素に取り付けたときに、前記正方向駆動力の下で該第１筒状要素と該移動型のガイドブッシュとが一体的に前記支持部材に対して軸線方向移動することにより、該移動型のガイドブッシュの前記素材支持部が該支持部材から前記押圧力を受け、前記静止型のガイドブッシュを支持した前記第２筒状要素を前記第１筒状要素に取り付けたときに、前記正方向駆動力の下で該第１筒状要素と該第２筒状要素とが一体的に該静止型のガイドブッシュに対して軸線方向移動することにより、該静止型のガイドブッシュの前記素材支持部が、前記支持部材に同心支持された該第２筒状要素から前記押圧力を受ける、請求項１２に記載の素材ガイド装置。
14. 前記静止型のガイドブッシュの前記素材支持部を閉動させるための前記駆動機構の前記正方向駆動力と、前記移動型のガイドブッシュの前記素材支持部を閉動させるための前記駆動機構の前記正方向駆動力とが、互いに反対の方向へ前記作動部材に加えられる推力である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
15. 前記駆動機構は、前記作動部材を前記閉動位置よりもさらに前記開動位置から離れた第２閉動位置に位置決めでき、該作動部材が該第２閉動位置にあるときに、前記ガイドブッシュの前記素材支持部は、該素材支持部に被加工素材を心出し支持させる前記押圧力よりも大きい第２押圧力の下で被加工素材を固定的に把持する、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
16. 前記作動部材を前記閉動位置に向けて弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、該作動部材が前記閉動位置にあるときに、該付勢部材の弾性的付勢力によって前記押圧力が生じる、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
17. 前記駆動機構は、前記双方向駆動部材に対して直動動作することにより該双方向駆動部材に前記正方向駆動力と前記逆方向駆動力とを択一的に発揮させる直動部材をさらに備え、該双方向駆動部材は、該直動部材の該直動動作を揺動動作に変換して、梃子の作用により前記作動部材に該正方向駆動力と該逆方向駆動力とを択一的に加える、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
18. 請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の素材ガイド装置を被加工素材の加工作業位置近傍に設置したことを特徴とする自動旋盤。

Images