JP2014151386A - 旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺ワークを主軸と対向軸との間に保持しながら、長尺ワークの端面を容易かつ確実に加工することを目的とする。
【解決手段】同期して回転駆動する主軸７と対向軸８との間に長尺ワークＷを保持し、回転させつつ加工する旋盤であって、主軸７及び対向軸８のうちいずれか一方は、長尺ワークＷの端面Ｗａに当接するドライブセンタ９（１０）を備え、主軸７及び対向軸８のうちいずれか他方は、ドライブセンタ９（１０）、または長尺ワークＷの端部を把持するチャック機構７０を備え、ドライブセンタ９（１０）は、長尺ワークＷの端面Ｗａにおいて回転軸部分に当接するセンタ部５１と、回転軸から離れた端面Ｗａに当接した状態及び端面Ｗａから離間した状態に進退可能なドライブピン５２と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、長尺ワークを長手方向に沿う軸回りに回転させながら加工する旋盤に関する。

工作機械の１つである旋盤は、加工対象であるワークを回転軸（スピンドル）に保持し、ワークを回転させながらバイト等の加工ツールにより切削加工等を行う。ワークには長尺のものがあり、この長尺ワークを加工する際は、対向する２つの回転軸である主軸と対向軸との間に長尺ワークを保持させ、主軸及び対向軸を同期して回転駆動することにより長尺ワークを安定して回転させる対向２軸旋盤が知られている（特許文献１参照）。ただし、切削加工時には長尺ワークの回転に抵抗が生じるため、長尺ワークを主軸や対向軸に強く保持させることが必要であり、従来では、長尺ワークの端部を外周側から把持するチャック機構が用いられている。

特許第２７０１７０６号公報

しかしながら、チャック機構は長尺ワークの端部を外周側から把持しているため、長尺ワークを保持したままこの長尺ワークの端面に加工ツールを当接させることができず、端面の加工を行うことができないといった問題を有している。また、チャック機構の把持爪は、長尺ワークの端部を把持するため、端部の外径が大きく異なると単一の把持爪では対応できず、複数の把持爪の中から長尺ワークの外径に適したものに交換する必要があり、その作業が面倒である。

以上のような事情に鑑み、本発明では、長尺ワークを主軸と対向軸との間に保持しながら、長尺ワークの端面を容易かつ確実に加工することができ、この端面の加工時においても長尺ワークを安定して回転させることができる旋盤を提供することを目的とする。

本発明では、回転駆動する主軸と、主軸の回転軸に沿って配置されかつ主軸と同期して回転駆動する対向軸と、を有し、主軸と対向軸との間に長尺ワークを長手方向に保持して長尺ワークを回転させつつ加工する旋盤であって、主軸及び対向軸のうちいずれか一方は、長尺ワークの端面に当接するドライブセンタを備え、主軸及び対向軸のうちいずれか他方は、ドライブセンタ、または長尺ワークの端部を把持するチャック機構を備え、ドライブセンタは、長尺ワークの端面において回転軸中心部分に当接するセンタ部と、回転軸中心から離れた端面に当接した状態及び端面から離間した状態に進退可能なドライブピンと、を有する。

また、主軸及び対向軸の双方がドライブセンタを備えてもよい。また、ドライブピンが、長尺ワークの端面側に加工ツールが進入可能なように、端面との間隔をあけて離間するものでもよい。また、ドライブピンはフランジ部を備え、フランジ部に係合したプルピンシャフトに引かれることにより長尺ワークの端面から退避させてもよい。また、ドライブピンは、センタ部の周りに複数配置され、複数のドライブピンのうち、一部は長尺ワークの端面にくい込ませる刃部を備える係止用ドライブピンであり、残りは端面に面接触する面接触用ドライブピンであってもよい。また、係止用ドライブピン及び面接触用ドライブピンは、互いに異なる駆動系により進退させてもよい。

本発明によれば、進退可能なドライブピンがドライブセンタに設けられるため、ドライブピンが長尺ワークの端面に当接しているときは、長尺ワークを安定して回転させることができ、また、ドライブピンを端面から離間させたときは、端面に加工ツールを当接させることが可能となり、長尺ワークの端面を容易かつ確実に加工することができる。なお、ドライブピンを離間させたときでもドライブセンタのセンタ部が端面に当接しており、長尺ワークを安定して保持している。

また、主軸及び対向軸の双方がドライブセンタを備えるものでは、ドライブピンが端面から離れることができるので、長尺ワークの両側の端面を容易に加工することができる。また、加工ツールが進入可能なように、長尺ワークの端面からドライブピンを離間させるものでは、ドライブピンが加工ツールの進入に際して支障とならないようにすることができる。また、ドライブピンに備えたフランジ部と係合するプルピンシャフトを備えるものでは、このプルピンシャフトを引くことによりドライブピンを容易かつ確実に長尺ワークの端面から退避させることができる。

また、係止用ドライブピン及び面接触用ドライブピンを持つものでは、係止用ドライブピンが用いられた際はこの係止用ドライブピンが長尺ワークの端面に食い込むことで回転駆動力を確実に長尺ワークに伝達でき、また面接触用ドライブピンが用いられた際は、係止用ドライブピンより伝達力は小さいが、摩擦力により回転駆動力も伝達可能であり、長尺ワークの端面を傷付けないようにすることができる。また、これら係止用ドライブピン及び面接触用ドライブピンが互いに異なる駆動系により進退するものでは、いずれか一方を選択して用いることができる。

第１実施形態に係る旋盤の概略を示す斜視図である。 図１に示す旋盤の要部を示す概略図である。 ドライブセンタを示す斜視図である。 図３に示すドライブセンタであって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３に示すドライブセンタの動作を示す断面図である。 長尺ワークの端面加工の状態を示す概略図である。 第２実施形態に係る旋盤の要部を示す概略図である。 ドライブセンタの他の構成であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面において主軸７（対向軸８）の回転軸方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と表記する。ＸＺ平面に垂直な方向（上下方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る旋盤１００について、図面を用いて説明する。
旋盤１００は、図１に示すように構成される。ベース１には、固定台２が設けられるとともに、ベース１上に設置されたＺ方向ガイド３に沿って移動可能なＺ軸スライド４が設けられる。Ｚ軸スライド４は、Ｚ方向駆動系Ｍ１の駆動によりＺ方向に移動し、所定位置で保持される。Ｚ方向駆動系Ｍ１としては、モータ等でボールねじを回転させ、Ｚ軸スライド４をＺ方向に移動させて保持するようなサーボ系が用いられる。また、Ｚ軸スライド４が保持される位置は、ボールねじの回転数や別途設置されたエンコーダからの出力によって確認される。

固定台２上及びＺ軸スライド４上には、それぞれヘッドストック５，６が設けられる。ヘッドストック５は、不図示の軸受け等により主軸７を回転可能な状態を支持している。同様に、ヘッドストック６は、不図示の軸受け等により対向軸８を回転可能な状態を支持している。なお、主軸７の回転軸方向と、対向軸８の回転軸方向とはＺ方向に一致した状態となっている。ヘッドストック６には、対向軸８の回転軸を主軸７の回転軸に一致させるための調整機構（不図示）を備えている。主軸７の−Ｚ側の端部７ａには、後述するドライブセンタ９が取り付けられており、同じく、対向軸８の＋Ｚ側の端部８ａには、後述するドライブセンタ１０が取り付けられている。なお、第１実施形態ではドライブセンタ９とドライブセンタ１０とは同一構造のものが用いられている。

主軸７の＋Ｚ側の端部７ｂはヘッドストック５から突出しており、端部７ｂにプーリー１１が取り付けられる。プーリー１１と、固定台２に設けられたモータ１２の回転軸との間にはベルト１３が掛け渡されている。これにより、主軸７は、モータ１２の駆動によりベルト１３を介して回転する。同様に、対向軸８の−Ｚ側の端部８ｂはヘッドストック６から突出しており、端部８ｂにプーリー１４が取り付けられる。プーリー１４と、Ｚ軸スライド４に設けられたモータ１５の回転軸との間にはベルト１６が掛け渡されている。これにより、対向軸８は、モータ１５の駆動によりベルト１６を介して回転する。

なお、モータ１２とモータ１５とは、不図示の制御部によって同期駆動される。従って、主軸７と対向軸８とは、同期して回転し、その回転数や駆動タイミングは一致するように制御される。モータ１２、１５としては、例えば、トルク制御機構を備えたモータが用いられる。また、主軸７及び対向軸８は、ベルト１３、１６を介して駆動されることに限定されず、ベルト１３、１６を介さずにモータ等によって直接回転駆動される構成でもよい。

長尺ワークＷは、図２に示すように、ドライブセンタ９とドライブセンタ１０との間に挟まれた状態で保持される。このとき、長尺ワークＷを挟むように、ドライブセンタ１０のＺ方向位置すなわち対向軸８の位置がＺ方向駆動系Ｍ１の駆動によって調整される。長尺ワークＷをドライブセンタ９とドライブセンタ１０との間に挟んだ状態で、モータ１２、１５を駆動して主軸７及び対向軸８を同期して回転駆動させることにより、長尺ワークＷも回転する。なお、長尺ワークＷとしては、長尺で円柱状のものが示されているが、これに限定されず、Ｚ方向に所定の長さを持ったものであれば対象となる。また、長尺ワークＷを挟むために対向軸８のみをＺ方向に移動可能としているが、これに限定されず、主軸７及び対向軸８の双方ともＺ方向に移動可能としてもよい。

続いて、図１に示すように、固定台２の−Ｘ側には、ベース１上に設置された不図示のＸ方向ガイドに沿って移動可能なＸ軸スライド１７が設けられる。Ｘ軸スライド１７は、Ｘ方向駆動系Ｍ２の駆動によりＸ方向に移動し、所定位置で保持される。Ｘ軸スライド１７上には、Ｚ方向ガイド１８に沿って移動可能な刃物台２１が設けられる。刃物台２１は、Ｚ方向駆動系Ｍ３の駆動によりＸ方向に移動し、所定位置で保持される。

刃物台２１には、モータ等の回転駆動系が収容されおり、この刃物台２１に第１タレット２３が取り付けられている。第１タレット２３は、Ｚ方向を軸として回転可能となっている。第１タレット２３の周面には加工ツールＴを保持するための複数のホルダ２４が設けられ、それぞれに加工ツールＴが保持される。従って、第１タレット２３を回転させることにより、所望の加工ツールＴが選択される。なお、加工ツールＴはホルダ２４に対して交換可能である。

加工ツールＴとしては、長尺ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリルやエンドミル等の回転工具が用いられる。なお、ドリル等の回転工具は、ホルダに小型モータが保持され、この小型モータの回転軸に取り付けられて用いられる。選択された加工ツールＴの刃先は、上記した駆動系Ｍ２、Ｍ３を駆動させることによりそれぞれＸ方向、Ｚ方向に移動可能であり、長尺ワークＷに対するＸＺ座標位置を任意に設定可能となっている。なお、第１タレット２３の回転や移動は不図示の制御部によって制御される。

また、Ｚ軸スライド４の−Ｘ側においても同様に第２タレット２５が配置されている。なお、第２タレット２５は、第１タレット２３に対して対向配置されている点が相違し、第２タレット２５を支持する構成部材や駆動系は第１タレット２３とほぼ同様であるため説明を省略する。第２タレット２５もその周面には加工ツールＴを保持するための複数のホルダ２６が設けられ、それぞれに加工ツールＴが保持される。また、第２タレットにおいても、回転させることで所望の加工ツールＴが選択され、選択された加工ツールＴの刃先は、それぞれＸ方向、Ｚ方向に移動可能であり、長尺ワークＷに対するＸＹＺ座標位置を任意に設定可能となっている。

第１タレット２３及び第２タレット２５は、図２に示すように、双方とも長尺ワークＷに対して−Ｘ側に配置されているが、これに限定されない。例えば、第２タレット２５が長尺ワークＷの＋Ｘ側に配置されてもよい。なお、長尺ワークＷの＋Ｘ側に配置された場合でも、加工ツールＴの刃先は、それぞれＸ方向、Ｚ方向に移動可能であり、長尺ワークＷに対するＸＺ座標位置を任意に設定可能となっている。また、タレットの数は任意であり、第１タレット２３のみ配置するものや、３つ以上のタレットを配置したものでもよい。また、Ｘ軸スライド１７や刃物台２１には、長尺ワークＷに対する加工ツールＴのＹ方向の位置を調整するための調整機構が設けられてもよい。

続いて、図１に示すように、長尺ワークＷの上方には、ワーク搬送系２６が設けられている。ワーク搬送系２６は、ドライブセンタ９とドライブセンタ１０との間の領域に対して長尺ワークＷの搬入及び搬出のうち双方または一方を行うものであり、走行部２７と、フレーム２８と、昇降ロッド２９とを備えている。走行部２７は、長尺ワークＷの上方に設置されたＺ方向ガイド３０に沿って移動可能であり、Ｚ方向駆動系Ｍ５の駆動によりＺ方向に走行する。フレーム２８は、走行部２７に設置された不図示のＸ方向ガイドに沿って移動可能であり、Ｘ方向駆動系Ｍ６の駆動によりＸ方向に移動する。昇降ロッド２９は、フレーム２８の先端部分に形成された開口部２８ａに入り込んだ状態でＹ方向に移動可能であり、Ｙ方向駆動系Ｍ７の駆動によりＹ方向に移動する。

昇降ロッド２９の下端部にはローダチャック３１が設けられている。ローダチャック３１は、長尺ワークＷを把持する爪状の把持部を有しており、長尺ワークＷの周面を把持することにより長尺ワークＷを保持する。また、ローダチャック３１は、Ｙ軸方向を回転軸として回転可能であり、不図示のモータ等の駆動により回転する。従って、ローダチャック３１で長尺ワークＷを把持したまま回転させることにより、長尺ワークＷを、Ｙ軸方向を回転軸として回転させることも可能である。なお、長尺ワークＷを保持及び解放できるものであれば、ローダチャック３１の構成は任意である。また、ワーク搬送系２６としては上記した構成に限定されず、例えばロボットアーム等が用いられてもよい。

続いて、ドライブセンタ９（１０）は、図３及び図４に示すように、センタ部５１と、複数の係止用ドライブピン（ドライブピン）５２とを備えている。センタ部５１は、回転軸におけるＺ方向を先端とした円錐形状に形成されており、長尺ワークＷの端面Ｗａにおいて回転軸中心部分に当接する。なお、長尺ワークＷの端面Ｗａにおいて、その回転軸中心部分には予め凹部Ｗｂが形成されており（図５参照）、センタ部５１がこの凹部Ｗｂに入り込むことで長尺ワークＷの回転軸とドライブセンタ９の回転軸とを一致させるようにアライメントされる。

係止用ドライブピン５２は、図３及び図４に示すように、センタ部５２（主軸７）の回転軸を中心に同心円上に等間隔で３本配置されており、その長手方向が主軸７の回転軸方向（Ｚ方向）に沿って配置されている。この係止用ドライブピン５２は、長尺ワークＷの端面Ｗａにおいて回転軸中心から離れた部分に当接可能となっている。係止用ドライブピン５２の本数および配置間隔は任意である。係止用ドライブピン５２が複数配置されることにより長尺ワークＷの端面Ｗａとの接触箇所が増加し、長尺ワークＷを安定して保持するとともに、長尺ワークＷに対して回転駆動力を効率よく伝達できる。

また、各係止用ドライブピン５２の先端側（図４では−Ｚ側）には、長尺ワークＷの端面Ｗａにくい込ませるための刃部５２ａが設けられる。一方、各係止用ドライブピン５２の基端側（図４では＋Ｚ側）には、フランジ部５２ｂが設けられ、このフランジ部５２ｂの＋Ｚ側には曲面部５２ｃが設けられる。

刃部５２ａが端面Ｗａにくい込むことにより、長尺ワークＷは安定して保持されるとともに、長尺ワークＷに対して効果的に回転駆動力を付与することができる。刃部５２ａは、その刃先の稜線方向が回転軸を中心とした仮想円に対して直交するように配置されている。これは、刃先５２ａが端面Ｗａにくい込んだ状態でドライブセンタ９を回転駆動した場合に、この回転駆動力を長尺ワークＷに対して効率よく伝達するためである。なお、刃部５２ａとして上記形態に限定されず、例えば先端が略円錐状に尖った形状を有するタイプのものが用いられてもよい。また、複数の係止用ドライブピン５２において同一形状のものが用いられることに限定されず、異なるタイプの係止用ドライブピン５２が用いられてもよい。

ドライブセンタ９は、図３及び図４に示すように、筒状のボディ５３と、ボディ５３の先端側（図４では−Ｚ側）にボルト等で固定された先端部５４とを有している。これらボディ５３及び先端部５４は、主軸７と一体となって回転駆動される。ボディ５３は、主軸７に取り付けるためのフランジ５３ａが設けられている。なお、主軸７への取り付けにフランジ５３ａを用いることに限定されず、回転軸に対する各種公知の取り付け構造が採用される。先端部５４は、先に説明したセンタ部５１が形成されるとともに、係止用ドライブピン５２のそれぞれを貫通させて、Ｚ方向にガイドするための複数のガイド孔５４ａが設けられる。各係止用ドライブピン５２は、ガイド孔５４ａに沿ってＺ方向に進退可能となっている。

ボディ５３の内側には、図４に示すように、プッシュバー５５の先端に取り付けられた筒状の接続部材５６が差し込まれており、この接続部材５６の先端には、後述する可動部材５９が取り付けられている。可動部材５９は、カラー５７ａが設けられるとともに、カラー５７ａの先端に２つのナット５７ｂ、５７ｃを備えている。プルピンシャフト５８は、カラー５７ａを介して、２つのナット５７ｂ、５７ｃによって可動部材５９に保持されている。なお、これらプッシュバー５５、接続部材５６、カラー５７ａ、ナット５７ｂ、５７ｃ及びプルピンシャフト５８は、主軸７の回転軸に沿って配置される。なお、プルピンシャフト５８の先端部（図４では−Ｚ側の端部）にはフランジ部５８ａが形成されている。このフランジ部５８ａは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、係止用ドライブピン５２のフランジ部５２ｂと係合している。

接続部材５６の先端部（図４では−Ｚ側の端部）には、プルピンシャフト５８を貫通させるとともに、−Ｚ側に球面座５９ａが形成された可動部材５９が取り付けられる。可動部材５９の球面座５９ａは、所定の曲率で球面状かつ凹状に形成されている。この球面座５９ａには、プルピンシャフト５８を貫通させた状態でコマ６０が配置されており、コマ６０に形成された球面部６０ａが球面座５９ａに対向して接触している。なお、コマ６０の球面部６０ａは、球面座５９ａの曲率と同様の曲率に形成されている。従って、コマ６０は、球面部６０ａが球面座５９ａと摺動することにより可動部材５９に対して移動可能になっている。なお、コマ６０の−Ｚ側の当接面６０ｂは、係止用ドライブピン５２それぞれの曲面部５２ｃと当接している。

プッシュバー５５は、プッシュバー駆動系Ｍ８（図２参照）を駆動することによりＺ方向に移動する。従って、プッシュバー駆動系Ｍ８を駆動してプッシュバー５５を−Ｚ方向に移動させることにより、図５に示すように、接続部材５６、可動部材５９、及びコマ６０は、プッシュバー５５の移動とともに−Ｚ方向へ移動する（図５の上半分参照）。これにより、係止用ドライブピン５２のそれぞれは、曲面部５２ｃがコマ６０の当接面６０ｂにより押されることで −Ｚ方向に進行する。この係止用ドライブピン５２の進行により、刃部５２ａは長尺ワークＷの端面Ｗａにくい込んだ状態となる。なお、このように、プッシュバー５５の移動により全ての係止用ドライブピン５２を同時に進行させるので、係止用ドライブピン５２の進行動作を簡易的かつ効率よく行うことができる。また、プッシュバー駆動系Ｍ８としては、油圧シリンダ等が用いられる。

ここで、係止用ドライブピン５２のそれぞれはコマ６０に押されるが、例えば、長尺ワークＷの端面Ｗａが平坦でない場合や、ＸＹ面に対して傾斜している場合などでは、端面Ｗａに当たるまでに各係止用ドライブピン５２の移動量が異なってしまう。このような場合、コマ６０の球面部６０ａが球面座５９ａを摺動してコマ６０の当接面６０ｂを適宜傾かせることにより、各係止用ドライブピン５２の刃部５２ａの位置を修正している。これにより、端面Ｗａの凹凸や傾斜を吸収し、各係止用ドライブピン５２がほぼ均一の力で端面Ｗａに当接できるようにしている。また、係止用ドライブピン５２の長さが不均一の場合もコマ６０によって対応可能である。

次に、プッシュバー駆動系Ｍ８を駆動してプッシュバー５５を＋Ｚ方向に移動させると、図５に示すように、接続部材５６、カラー５７ａ、ナット５７ｂ、５７ｃ、及びプルピンシャフト５８は、プッシュバー５５の移動とともに＋Ｚ方向へ移動する（図５の下半分参照）。プルピンシャフト５８の＋Ｚ方向への移動により、フランジ部５８ａが係止用ドライブピン５２のフランジ部５２ｂを引くことになり、係止用ドライブピン５２は＋Ｚ方向へ移動して端面Ｗａから退避する。その結果、加工ツールＴが端面Ｗａ側に進入可能となる。このようにプルピンシャフト５８によって係止用ドライブピン５２を強制的に引き込むので、係止用ドライブピン５２を端面Ｗａから確実に退避させることができる。また、プルピンシャフト５８を引くことにより全ての係止用ドライブピン５２を同時に退避でき、複数の係止用ドライブピン５２に対して簡易的かつ効率的に退避させることができる。

係止用ドライブピン５２が退避した状態では、図５に示すように、端面Ｗａと刃部５２ａとの間隔が加工ツールＴを侵入させることが可能な間隔Ｌに設定される。これにより、係止用ドライブピン５２の退避後において加工ツールＴが進入した際に、加工ツールＴが係止用ドライブピン５２に不用意に接触するのを回避でき、加工ツールＴやドライブセンタ９の破損を防止できる。

なお、図４〜図６では、ドライブセンタ９について説明したが、ドライブセンタ１０についても同様の構成が採用される。ドライブセンタ１０においては、プッシュバー５５を駆動するためにプッシュバー駆動系Ｍ９（図２参照）が用いられる。このプッシュバー駆動系Ｍ９を駆動させることにより、係止用ドライブピン５２は、＋Ｚ方向へ進行して長尺ワークＷの端面Ｗａに刃部５２ａをくい込ませ、また、−Ｚ方向に移動して端面Ｗａから退避する。プッシュバー駆動系Ｍ９として油圧シリンダ等が用いられる点はプッシュバー駆動系Ｍ８と同様である。

また、係止用ドライブピン５２の進退を上記した構成で行うことに限定されず、例えば電気モータや油圧シリンダ等により各係止用ドライブピン５２を移動させる構成が用いられてもよい。その際、複数の係止用ドライブピン５２を同時に移動させる場合と、各係止用ドライブピン５２を個別に移動させる場合のいずれであってもよい。また、この実施形態ではドライブピンとして係止用ドライブピン５２が用いられるが、これに代えて、長尺ワークＷの端面Ｗａにくい込ませない接触タイプのドライブピンが用いられてもよい。

続いて、以上のように構成された旋盤１００の動作について説明する。
先ず、退避位置にいるワーク搬送系２６が、加工対象である長尺ワークＷをロードポジションまで取りに行く。ロードポジションとしては、例えば、図１の旋盤１００において＋Ｚ側に設置された不図示のワーク載置台等である。このロードポジションにおいてワーク搬送系２６のローダチャック３１により長尺ワークＷを把持した後、長尺ワークＷをドライブセンタ９、１０間に向けて移動させるように、Ｚ方向駆動系Ｍ５を駆動して走行部２７を−Ｚ方向に移動させる。

走行部２７が停止した後、長尺ワークＷをドライブセンタ９、１０間に位置させるように、Ｘ方向駆動系Ｍ６を駆動してフレーム２８をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ方向駆動系Ｍ７を駆動して昇降ロッド２９をＹ方向に移動させる。なお、長尺ワークＷを搬送する際、長尺ワークＷの長手方向がＺ方向となるようにローダチャック３１を適宜回転させている。また、ローダチャック３１は、長尺ワークＷの長手方向のほぼ中央部分を把持することにより、長尺ワークＷを安定して搬送できるようにしている。なお、長尺ワークＷを搬入する際は、ドライブセンタ１０は−Ｚ側の位置に退避した状態となっている。

次に、長尺ワークＷをローダチャック３１で把持したまま、Ｚ方向駆動系Ｍ１を駆動してドライブセンタ１０を＋Ｚ方向に移動させる。これにより、長尺ワークＷは、ドライブセンタ９、１０に把持される（図５の下半分参照）。このとき、長尺ワークＷの端面Ｗａにはその回転軸中心部分に凹部Ｗｂが形成されているため、この凹部Ｗｂにドライブセンタ９、１０のセンタ部５１がそれぞれ入り込むことで、長尺ワークＷの回転軸が主軸７及び対向軸８の回転軸と一致するようにアライメントされる。また、長尺ワークＷをドライブセンタ９、１０で把持する際、ローダチャック３１による長尺ワークＷの把持を緩めて、長尺ワークＷがずれるのを許容してもよい。長尺ワークＷをドライブセンタ９、１０で把持した後、ローダチャック３１は長尺ワークＷを開放し、ワーク搬送系２６は退避位置に戻る。

ドライブセンタ１０は、長尺ワークＷを把持した状態で＋Ｚ方向への移動を停止する。このとき、長尺ワークＷを強く挟み込むように、Ｚ方向駆動系Ｍ１によってドライブセンタ１０を＋Ｚ方向に向けて負荷をかけるように制御してもよい。また、ドライブセンタ９、１０で長尺ワークＷを把持する際は、ドライブセンタ９、１０の係止用ドライブピン５２は退避した状態、すなわち長尺ワークＷの端面Ｗａから離間した状態となっている。

長尺ワークＷを把持した後、プッシュバー駆動系Ｍ８、Ｍ９を駆動させることにより、各ドライブセンタ９、１０の係止用ドライブピン５２をそれぞれ突出させ、その刃部５２ａを長尺ワークＷの端面Ｗａにくい込ませる（図５の上半分または図６（ａ）参照）。なお、端面Ｗａが平坦でない場合は、既に説明したとおり、各ドライブセンタ９、１０に備えるコマ６０の当接面６０ｂが適宜傾斜して各係止用ドライブピン５２の突出量を調整し、端面Ｗａに対して係止用ドライブピン５２を押し付ける力のばらつきを補正している。

次に、モータ１２、１５を駆動してドライブセンタ９、１０（主軸７及び対向軸８）を同期して回転させることにより、長尺ワークＷを回転させる。なお、長尺ワークＷの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。一方、加工ツールＴは、第１タレット２３及び第２タレット２５が適宜回転することによりそれぞれ選択される。このとき、加工ツールＴは、長尺ワークＷから離れた位置に退避した状態となっている。長尺ワークＷの回転が安定した段階で各加工ツールＴによる加工処理を開始する。

加工処理は、予め旋盤１００に備えた制御部の記憶部等に格納された加工指令（レシピ）に基づいて行われる他に、手動での作業も可能である。加工ツールＴの刃先が移動するＸＺ座標位置は、Ｘ軸スライド１７のＸ方向への移動、刃物台２１のＺ方向への移動、によって設定され、それぞれＸ方向駆動系Ｍ２、Ｚ方向駆動系Ｍ３、の駆動によって行われる。

このように、回転する長尺ワークＷに対して加工ツールＴを当接させながら加工ツールＴを適宜移動させることにより切削加工を行う。なお、長尺ワークＷは、ドライブセンタ９、１０によって支持されているので、端面Ｗａに続く周面（端部周面）まで加工ツールＴを当接させて切削加工を行うことができる。なお、第１タレット２３及び第２タレット２５の加工ツールＴがそれぞれ同時または別々に切削加工を行うが、第１タレット２３及び第２タレット２５が図２に示すような配置の場合、加工ツールＴの移動に際して第１タレット２３と第２タレット２５とが干渉しないように制御される。また、第２タレット２５が図２に示すように長尺ワークＷの＋Ｘ側に配置される場合は、第１タレット２３と第２タレット２５との干渉の問題はない。

続いて、長尺ワークＷの端面Ｗａを加工する場合について説明する。図６（ａ）に示す状態からプッシュバー駆動系Ｍ９を駆動して、対向軸８側のドライブセンタ１０において係止用ドライブピン５２を長尺ワークＷの（図６右側の）端面Ｗａから退避させる（図６（ｂ）参照）。なお、係止用ドライブピン５２の退避は、長尺ワークＷの回転中または停止中のいずれであってもよい。ドライブセンタ１０の係止用ドライブピン５２は長尺ワークＷの端面Ｗａから外れているが、図６（ｂ）に示すように、ドライブセンタ９の係止用ドライブピン５２が長尺ワークＷの他方の端面Ｗａに当接しているので、長尺ワークＷの回転は維持される。さらに、ドライブセンタ１０のセンタ部５１が長尺ワークＷの端面Ｗａに当接しており、このセンタ部５１からも回転駆動力を長尺ワークＷに与えている。

続いて、図６（ｂ）に示すように、長尺ワークＷを回転させながら、ドライブセンタ１０側の端面Ｗａに対して加工ツールＴにより切削加工を行う。このとき、センタ部５１は端面Ｗａに当接したままであり、このセンタ部５１に加工ツールＴが接触しないように加工ツールＴの移動が制御されている。図６右側の端面Ｗａについて加工が終了した後、加工ツールＴを退避させるとともに、プッシュバー駆動系Ｍ９を駆動して、ドライブセンタ１０の係止用ドライブピン５２を突出させて端面Ｗａに当接させる。このとき、加工前の端面Ｗａに当接させる（くい込ませる）力より小さい力で端面Ｗａに当接させてもよい。これにより、加工後の端面Ｗａに係止用ドライブピン５２が深くくい込んで端面Ｗａを大きく傷つけることを回避できる。

続いて、プッシュバー駆動系Ｍ８を駆動して、主軸７側のドライブセンタ９において係止用ドライブピン５２を長尺ワークＷの（図６左側の）端面Ｗａから退避させる（図６（ｃ）参照）。なお、ドライブセンタ９の係止用ドライブピン５２は長尺ワークＷの端面Ｗａから外れているが、図６（ｃ）に示すように、ドライブセンタ１０の係止用ドライブピン５２が長尺ワークＷの他方の端面Ｗａに当接しているので、長尺ワークＷの回転は維持される。

続いて、図６（ｃ）に示すように、長尺ワークＷを回転させながら、ドライブセンタ９側の端面Ｗａに対して加工ツールＴにより切削加工を行う。このとき、加工ツールＴがセンタ部５１に接触しないように制御される点は上記と同様である。図６左側の端面Ｗａについて加工が終了した後、他に加工すべき個所がない場合は長尺ワークＷの回転を停止させる。なお、他に加工すべき個所がある場合は、再度プッシュバー駆動系Ｍ８を駆動して、ドライブセンタ９の係止用ドライブピン５２を突出させて端面Ｗａに当接させ、切削加工を続行する。

なお、図６に示すものでは長尺ワークＷの両側の端面Ｗａについて片側ずつ加工しているが、これに限定されず、両側の端面Ｗａについて同時に加工してもよい。この場合、ドライブセンタ９、１０双方の係止用ドライブピン５２が退避し、長尺ワークＷは、ドライブセンタ９、１０のセンタ部５１のみで把持される。なお、長尺ワークＷの回転はセンタ部５１を介して付与されるが、長尺ワークＷには加工ツールＴの当接による切削抵抗が生じるため、この切削抵抗に対応できるように、センタ部５１をさらに強く端面Ｗａに押し付けるようにして回転駆動力の伝達効率を高めてもよい。

長尺ワークＷの加工が終了すると、ワーク搬送系２６を駆動させて、長尺ワークＷをローダチャック３１により把持させる。次いで、Ｚ方向駆動系Ｍ１を駆動してドライブセンタ１０を−Ｚ方向に移動させる。これにより、長尺ワークＷは、ドライブセンタ９、１０の把持から解放される。次いで、ワーク搬送系２６の走行部２７、フレーム２８、及び昇降ロッド２９を適宜駆動させて、長尺ワークＷをアンロードポジションに搬送する。アンロードポジションとしては、例えば、図１の旋盤１００において−Ｚ側に設置された不図示のワーク載置台等である。

なお、ロードポジションにおいて長尺ワークＷを取り出す動作から、加工済みの長尺ワークＷをアンロードポジションに搬送する動作までの全ての動作は自動で行われる。ただし、このような動作を全て自動で行うことに代えて、一部または全部の動作を手動で行ってもよい。

このように、本実施形態に係る旋盤１００は、ドライブセンタ９、１０によって長尺ワークＷを支持しているので、係止用ドライブピン５２を退避させることにより、端面Ｗａに対して加工ツールＴを当接させることができ、端面Ｗａの切削加工等を容易かつ確実に行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る旋盤について説明する。
図７は、第２実施形態に係る旋盤の要部を示しており、他の構成は図１に示す旋盤１００と同様のものが採用される。また、図７において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。なお、この第２実施形態は、主軸７にチャック機構７０が取り付けられている点で第１実施形態と相違する。

図７に示すように、主軸７にはチャック機構７０が取り付けられている。チャック機構７０は、長尺ワークＷの端部周面を挟み込んで保持するものであり、駆動部７１と、この駆動部７１によってそれぞれ移動する複数の把持爪７２とを備えている。図７に示すものでは例えば３つの把持爪７２がそれぞれ長尺ワークＷの径方向に移動可能であり、長尺ワークＷの端部を径方向に挟み込むタイプを示している。なお、チャック機構７０で長尺ワークＷを保持した際には、主軸７の回転軸と長尺ワークＷの回転軸とを一致させるようにしている。

長尺ワークＷは、＋Ｚ側の端部がチャック機構７０によって保持され、−Ｚ側の端面Ｗａがドライブセンタ１０によって支持されている。従って、主軸７及び対向軸８を同期して回転させることにより、安定して長尺ワークＷを回転させることができる。なお、長尺ワークＷを回転させながら加工ツールＴによって切削加工等を行う点は、第１実施形態とほぼ同様である。長尺ワークＷの−Ｚ側（図７では右側）の端部周面や端面Ｗａは、第１実施形態と同様に、加工ツールＴで加工できる。ただし、長尺ワークＷの＋Ｚ側の端部周面や端面Ｗａはチャック機構７０の可動片７２があるため、加工ツールＴを当接させることができない。

＜ドライブセンタの他の構成＞
続いて、ドライブセンタの他の構成について説明する。
図８に示すように、ドライブセンタ８０は、主軸７や対向軸８に取り付けるためのフランジ８４ａを備えたボディ８４を有しており、ボディ８４にはセンタ部８１が形成されている。センタ部８１は、図４に示すドライブセンタ９のセンタ部５１と同様である。なお、図４に示すドライブセンタ９ではボディ５３と先端部５４とが分割されているのに対し、ドライブセンタ８０では先端部を一体化したボディ８３として表している。

また、ドライブセンタ８０は、Ｚ方向に移動可能な複数の係止用ドライブピン（ドライブピン）８２と、同じくＺ方向に移動可能な複数の面接触用ドライブピン（ドライブピン）８３とを備えている。係止用ドライブピン８２は、先に説明した係止用ドライブピン５２と同様に、先端に刃部８２ａが設けられている。面接触用ドライブピン８３は、先端に長尺ワークＷの端面Ｗａと当接する当接面８３ａが設けられている。当接面８３ａとしては、端面Ｗａに対するダメージを軽減しつつも、回転駆動力を伝達するために必要な摩擦係数を有する金属膜や樹脂膜が用いられる。

これら係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３は、図８（ａ）に示すように、それぞれ３本づつがセンタ部８１を中心とした周りに交互に配置されている。なお、刃部８２ａは、その刃先の稜線方向が回転軸を中心とした仮想円に対して直交するように配置されている。係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３の使用本数や配置は任意である。また、係止用ドライブピン８２と面接触用ドライブピン８３とで同数であることに限定されず、例えば、係止用ドライブピン８２の使用本数を面接触用ドライブピン８３の使用本数より少なくしてもよい。また、係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３といった２種のドライブピンを用いることに限定されず、３種以上のドライブピンが用いられてもよい。

係止用ドライブピン８２は、駆動系Ｍ１０の駆動によってＺ方向に進退し、また、面接触用ドライブピン８３は、駆動系Ｍ１１の駆動によってＺ方向に進退する。従って。駆動系Ｍ１０及び駆動系Ｍ１１のいずれか一方を駆動することにより、係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３のいずれか一方を選択的に進行させることが可能である。もちろん駆動系Ｍ１０及び駆動系Ｍ１１の双方を駆動して、係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３を同時に進退させてもよい。

駆動系Ｍ１０、Ｍ１１としては、電気モータや油圧シリンダ等の各種アクチュエータが用いられる。駆動系Ｍ１０は、係止用ドライブピン８２の全てを同時に進退させる場合の他に、各係止用ドライブピン８２を個別に進退させる場合のいずれであってもよい。同様に、駆動系Ｍ１１は、面接触用ドライブピン８３の全てを同時に進退させる場合の他に、面接触用ドライブピン８３を個別に進退させる場合のいずれであってもよい。

このドライブセンタ８０を用いた長尺ワークＷの切削加工等は、図３等に示すドライブセンタ９（１０）と同様であり、長尺ワークＷの端面Ｗａを加工する際に係止用ドライブピン８２及び面接触用ドライブピン８３の双方とも後退させる。なお、係止用ドライブピン８２は、長尺ワークＷの端面Ｗａに刃部８２ａがくい込むので、長尺ワークＷに対する回転駆動力を面接触用ドライブピン８３より効率よく伝達できるといった利点がある。一方、面接触用ドライブピン８３は、当接面８３ａが端面Ｗａに当たるため端面Ｗａに与える損傷が少ないといった利点がある。

従って、図６に示すように、長尺ワークＷの端面Ｗａを片側づつ加工する際には、加工前の端面Ｗａについては係止用ドライブピン８２を用いて長尺ワークＷへの回転駆動力を効率よく伝達させ、また、加工後の端面Ｗａについては面接触用ドライブピン８３を用いて加工面への損傷を軽減することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、図８に示したドライブセンタ８０は、図１に示す旋盤１００のドライブセンタ９、１０の一方または双方に代えて用いられてもよい。また、第１タレット２３及び第２タレット２５は、長尺ワークＷに対してＸ方向に配置され、加工ツールＴをＸ方向及びＺ方向に移動させているが、これに限定されない。例えば、第１タレット２３及び第２タレット２５を長尺ワークＷに対してＹ方向に配置させ、加工の際に加工ツールＴをＹ方向及びＺ方向に移動させるようにしてもよい。

Ｌ…間隔
Ｔ…加工ツール
Ｗ…長尺ワーク
Ｗａ…端面
１００…旋盤
７…主軸
８…対向軸
９、１０、８０…ドライブセンタ
５１、８１…センタ部
５２、８２…係止用ドライブピン（ドライブピン）
５２ａ、８２ａ…刃部
５２ｂ…フランジ部
５５…プッシュバー
５８…プルピンシャフト
５９ａ…球面座
６０…コマ
６０ａ…球面部
８３…面接触用ドライブピン（ドライブピン）
８３ａ…当接面

Claims (6)

1. 回転駆動する主軸と、前記主軸の回転軸に沿って配置されかつ前記主軸と同期して回転駆動する対向軸と、を有し、前記主軸と前記対向軸との間に長尺ワークを長手方向に保持して前記長尺ワークを回転させつつ加工する旋盤であって、
   前記主軸及び前記対向軸のうちいずれか一方は、前記長尺ワークの端面に当接するドライブセンタを備え、
   前記主軸及び前記対向軸のうちいずれか他方は、前記ドライブセンタ、または前記長尺ワークの端部を把持するチャック機構を備え、
   前記ドライブセンタは、前記長尺ワークの端面において回転軸中心部分に当接するセンタ部と、回転軸中心から離れた前記端面に当接した状態及び前記端面から離間した状態に進退可能なドライブピンと、を有することを特徴とする旋盤。
2. 前記主軸及び前記対向軸の双方が前記ドライブセンタを備えることを特徴とする請求項１記載の旋盤。
3. 前記ドライブピンは、前記長尺ワークの端面側に加工ツールが進入可能なように、前記端面との間隔をあけて離間することを特徴とする請求項１または請求項２記載の旋盤。
4. 前記ドライブピンはフランジ部を備え、前記フランジ部に係合したプルピンシャフトに引かれることにより前記長尺ワークの端面から退避することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の旋盤。
5. 前記ドライブピンは、前記センタ部の周りに複数配置され、前記複数のドライブピンのうち、一部は前記長尺ワークの端面にくい込ませる刃部を備える係止用ドライブピンであり、残りは前記端面に面接触する面接触用ドライブピンであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の旋盤。
6. 前記係止用ドライブピン及び前記面接触用ドライブピンは、互いに異なる駆動系により進退することを特徴とする請求項５記載の旋盤。

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