JP2020097075A - 旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸を主軸中心線方向において短縮化させることが可能な旋盤を提供する。【解決手段】把持部６０が前部に設けられた主軸（５２）は、支持部５３に軸受Ｂ１，Ｂ２を介して回転可能に支持されている。開閉装置６は、爪部材２０とシフター１０を有し、把持部６０を開閉させる。前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間には、主軸（５２）を回転させるビルトインモーター５５、及び、主軸（５２）の外側において傾動可能な爪部材２０が配置されている。当該爪部材２０は、把持部６０が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と把持部６０が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２とで主軸中心線ＡＸ０からの距離が変わる可動端部２１を有している。シフター１０は、爪部材２０の外側において主軸中心線方向へ移動可能であり、爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、爪部材２０を第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークを解放可能に把持する把持部が設けられた主軸を備える旋盤に関する。

旋盤として、正面主軸に把持されているワークに正面加工を行って正面加工後のワークを背面主軸に渡して背面加工を行うＮＣ（Numerical Control；数値制御）旋盤が知られている。正面主軸と背面主軸は、コレット等、ワークを把持する把持部を前部に有している。特許文献１に示されるように、主軸の支持部は、前側軸受及び後側軸受を介して主軸を回転可能に支持している。前側軸受と後側軸受との間には、主軸を回転させるビルトインモーターが配置されている。コレットを開閉させるためのチャッキング機構は、後側軸受よりも後側に配置されている。ここで、チャッキング機構は、主軸の外側において主軸中心線方向へ移動可能なシフター、及び、前方へ突出してシフターの外周面に接触している先端を有して主軸中心線から先端までの距離が変わる向きに傾動可能な爪部材を含んでいる。シフターは、主軸中心線を中心として主軸の周りを一周する形状である。シフターには、複数の爪部材が接触している。シフターと爪部材は、主軸中心線を中心として回転する。ここで、主軸中心線を中心としたシフターの外側に爪部材の先端が存在するため、前述のチャッキング機構を外爪式のチャッキング機構と呼ぶことにする。

シフターは、後側へ駆動されると、爪部材の先端を主軸中心線から遠ざける向きに爪部材を傾動させ、スリーブ部材を介してコレットを閉状態にする。これにより、ワークがコレットに把持される。また、シフターが前側へ駆動されると、コレット開き用ばねからの力により爪部材の先端が主軸中心線に近付く向きに爪部材が傾動し、コレットが開状態になる。これにより、ワークがコレットから解放される。
上述したように、シフターと爪部材は、主軸中心線を中心として回転する。シフターが駆動された時に爪部材の先端が遠心力により主軸中心線から遠ざかる動きを防ぐため、爪部材は傾動中心よりも後側が延びた形状とされている。シフターは、爪部材の先端近傍から前方へ延びた形状とされている。

特開２０１８−１４９６４３号公報（特に図２）

主軸中心線方向へ移動する主軸台と刃物台等の構造物との干渉を避ける等の理由により、支持部に支持されている主軸の前部を長くすることがある。しかし、後側軸受よりも後側にある上述のチャッキング機構をビルトインモーターが存在する前側軸受と後側軸受の間に対して単純に移すことはできない。これは、上述のチャッキング機構が主軸中心線方向において長く、前側軸受と後側軸受の間においてチャッキング機構とビルトインモーターの間に中間軸受が無ければ支持部が主軸を高速回転可能に支えることができないためである。従って、前側軸受と後側軸受の間に上述のチャッキング機構とビルトインモーターの両方を配置する場合、主軸台の構造が複雑になるうえ、主軸の前側が長くなりすぎてしまう。
尚、上述のような問題は、種々の旋盤に存在する。

本発明は、主軸を主軸中心線方向において短縮化させることが可能な旋盤を開示するものである。

本発明の旋盤は、ワークを把持する閉状態と前記ワークを解放する開状態とを有する把持部が前部に設けられ、主軸中心線を中心として回転可能な主軸と、
前側軸受及び後側軸受を介して前記主軸を回転可能に支持する支持部と、
前記前側軸受と前記後側軸受との間に配置されて前記主軸を回転させるビルトインモーターと、
前記把持部を開閉させる開閉装置と、を備え、
前記開閉装置は、
前記主軸の外側において前記前側軸受と前記後側軸受との間に配置された傾動可能な爪部材であって、前記把持部が開状態になる第一の姿勢と前記把持部が閉状態になる第二の姿勢とで前記主軸中心線からの距離が変わる可動端部を有する爪部材と、
前記爪部材の外側において前記主軸中心線の方向へ移動可能であり、前記爪部材を第一の姿勢にさせる第一の位置と、前記爪部材を前記第二の姿勢にさせる第二の位置と、に配置されるシフターと、を有する、態様を有する。

本発明によれば、主軸を主軸中心線方向において短縮化させる旋盤を提供することができる。

旋盤の構成例を模式的に示す図である。 サブ主軸台の例を模式的に示す縦断面図である。 チャッキング機構及びその周辺の例を示す斜視図である。 チャッキング機構及びその周辺の例を示す縦断面図である。 爪部材の例を示す斜視図である。 爪ホルダーの例を示す斜視図である。 シフターの例を示す斜視図である。 シフターの駆動部の例を模式的に示す図である。 把持部が開状態である時のチャッキング機構の例を示す縦断面図である。 把持部を閉じる第二の位置にシフターが到着した時点のチャッキング機構の例を示す縦断面図である。 シフターが第二の位置にある状態でシフターレバーの挿入部を外向き溝の両側面から離隔させた例を示す縦断面図である。 把持部を開く第一の位置にシフターが到着した時点のチャッキング機構の例を示す縦断面図である。 外爪式のチャッキング機構のシフターにローラーを設けた例において把持部が閉状態である場合の例を示す縦断面図である。 外爪式のチャッキング機構のシフターにローラーを設けた例において把持部が開状態である場合の例を示す縦断面図である。 内爪式のチャッキング機構の爪部材にローラーを設けた例において把持部が閉状態である場合の例を示す縦断面図である。 内爪式のチャッキング機構の爪部材にローラーを設けた例において把持部が開状態である場合の例を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。

（１）本発明に含まれる技術の概要：
まず、図１〜１６に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。

［態様１］
本技術の一態様に係る旋盤１は、主軸（例えば背面主軸５２）、支持部５３、ビルトインモーター５５、及び、開閉装置６を備えている。前記主軸（５２）は、ワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２と前記ワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１とを有する把持部６０が前部に設けられ、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転可能である。前記支持部５３は、前側軸受Ｂ１及び後側軸受Ｂ２を介して前記主軸（５２）を回転可能に支持する。前記ビルトインモーター５５は、前記前側軸受Ｂ１と前記後側軸受Ｂ２との間に配置されて前記主軸（５２）を回転させる。前記開閉装置６は、爪部材２０、及び、シフター１０を有し、前記把持部６０を開閉させる。前記爪部材２０は、前記主軸（５２）の外側において前記前側軸受Ｂ１と前記後側軸受Ｂ２との間に配置され、傾動可能である。当該爪部材２０は、前記把持部６０が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と前記把持部６０が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２とで前記主軸中心線ＡＸ０からの距離が変わる可動端部２１を有している。前記シフター１０は、前記爪部材２０の外側において前記主軸中心線ＡＸ０の方向（例えばＺ軸方向）へ移動可能であり、前記爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、前記爪部材２０を前記第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置される。

比較のため、図１３，１４を参照して、後側軸受よりも後方に配置される外爪式のチャッキング機構を簡単に説明する。図１３，１４に示す背面主軸用のチャッキング機構６ｂは、背面主軸５２の外側においてＺ軸方向へ移動可能なシフター１０、及び、前方へ突出してシフター１０の外周部に接触して主軸中心線ＡＸ０から可動端部２１までの距離が変わる向きに傾動可能な爪部材２０を含んでいる。シフター１０は、主軸中心線ＡＸ０を中心として背面主軸５２の周りを一周する形状である。シフター１０には、複数の爪部材２０が接触している。シフター１０と爪部材２０は、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。図１４に示すようにシフター１０が前側へ駆動された時に爪部材２０の可動端部２１が遠心力により主軸中心線ＡＸ０から遠ざかる動きを防ぐため、爪部材２０は、傾動中心よりも後側が延びた形状であって重量を持たせた延出部２２ｃを有している。また、シフター１０は、爪部材２０の前端近傍から前方へ延びた形状とされている。

以上より、外爪式のチャッキング機構は、主軸中心線方向において長く、ビルトインモーターが存在する前側軸受と後側軸受の間に対して単純に移すことはできない。前側軸受と後側軸受の間にチャッキング機構とビルトインモーターを並べた主軸を高速回転可能に支えるためには中間軸受が必要となるが、中間軸受を用いる場合、主軸台の構造が複雑になるうえ、主軸の前側が長くなりすぎてしまう。また、チャッキング機構が後側軸受よりも後方に配置されることは、主軸の高速回転には不利となる。

一方、上記態様１のチャッキング機構６ａでは、主軸（５２）の外側にある爪部材２０の外側において主軸中心線ＡＸ０の方向へ移動可能にシフター１０が配置されている。これにより、本態様のチャッキング機構６ａは、外爪式のチャッキング機構と比べて主軸中心線方向において短くて済み、中間軸受が無くてもビルトインモーター５５が存在する前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間に配置することができる。主軸台（５１）と刃物台３０等の構造物との干渉を避ける等の理由により主軸（５２）の前部を長くする必要がある場合、主軸（５２）の長くした前側のスペースにチャッキング機構６ａを配置することができ、主軸（５２）の後側を短くすることができる。従って、本態様は、主軸を主軸中心線方向において短縮化させる旋盤を提供することができる。

ここで、主軸には、正面主軸とも呼ばれるメイン主軸、及び、背面主軸とも呼ばれるサブ主軸が含まれる。
把持部には、コレットや爪等と呼ばれる種々の把持手段でワークを把持するものが含まれる。
ワークの概念には、製品も含まれるものとする。
尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。

［態様２］
本旋盤１は、前記ワークＷ０を把持するメイン主軸（例えば正面主軸４２）を設けたメイン主軸台（例えば正面主軸台４１）、前記メイン主軸（４２）に把持されているワークＷ０を加工する刃物台３０、及び、前記メイン主軸（４２）に対向して該メイン主軸（４２）から前記ワークＷ０を受け取るサブ主軸（例えば背面主軸５２）を前記主軸として設けたサブ主軸台（例えば背面主軸台５１）を備えていてもよい。主軸中心線方向へ移動するサブ主軸台（５１）は、特に、メイン主軸（４２）に把持されているワークＷ０を加工する刃物台３０との干渉を避ける必要がある。サブ主軸台（５１）と刃物台３０等の構造物との干渉を避ける等の理由によりサブ主軸（５２）の前部を長くする必要がある場合、サブ主軸（５２）の長くした前側のスペースにチャッキング機構６ａを配置することができ、サブ主軸（５２）の後側を短くすることができる。このように、本態様は、サブ主軸を主軸中心線方向において短縮化させる旋盤を提供することができる。

［態様３］
ここで、前記主軸中心線ＡＸ０の方向において前記爪部材２０及び前記シフター１０が前記ビルトインモーター５５よりも前側にあってもよい。ビルトインモーター５５は主軸中心線ＡＸ０を中心とした径が比較的大きい一方、チャッキング機構６ａは径を比較的小さくすることができる。このことから、刃物台３０等の構造物との干渉を避ける等の理由により主軸（５２）の長くした前側のスペースにチャッキング機構６ａを入れ易い。また、主軸（５２）の前部にある把持部６０からチャッキング機構６ａまでの距離が短くなるので、把持部６０の開閉装置６の構造を簡素化させることができる。従って、本態様は、主軸を主軸中心線方向において短縮化させる好適な旋盤を提供することができる。

［態様４］
また、本技術の別の態様に係る旋盤１は、主軸（例えば背面主軸５２）、及び、開閉装置６を備えている。前記主軸（５２）は、ワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２と前記ワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１とを有する把持部６０が設けられ、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転可能である。前記開閉装置６は、爪部材２０、及び、シフター１０を有し、前記把持部６０を開閉させる。前記爪部材２０は、主軸（５２）の外側において傾動可能であり、前記把持部６０が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と前記把持部６０が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２とを有する。前記シフター１０は、前記主軸（５２）の外側において前記主軸中心線ＡＸ０の方向（例えばＺ軸方向）へ移動可能であり、前記爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、前記爪部材２０を前記第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置される。前記シフター１０には、該シフター１０と前記爪部材２０とが接触する位置に前記主軸中心線ＡＸ０の方向へ転動可能なローラー１５が取り付けられている。

上記態様４では、シフター１０に取り付けられたローラー１５が爪部材２０に接触しているので、把持部６０の開閉時にローラー１５が主軸中心線方向へ転動する。これにより、シフター１０と爪部材２０との摩擦が低減され、シフター１０の駆動源の負荷の軽減に繋がる。また、ローラー１５と爪部材２０の摩耗が少なくて済む。さらに、主軸（５２）の周りを一周しているシフター全体を主軸（５２）から抜き出して新品を主軸（５２）の周りに取り付ける作業には手間が掛かるが、本態様は、ローラー１５の交換が必要になってもシフター全体を交換しなくてもよいので、交換作業の手間が少なくて済む。尚、ローラーを爪部材に取り付ける場合は、ローラーとシフターとが接触することから、徐々にではあるがローラーとシフターが摩耗し、シフター全体の交換が必要となる。ローラーをシフターに取り付けることにより、シフターと爪部材との接触部分がローラーに限定され、シフター全体の交換が不要となる。従って、本態様は、チャッキング機構のメンテナンスを容易にさせる旋盤を提供することができる。

［態様５］
前記シフター１０は、前記ローラー１５の転動の中心軸ＡＸ３に沿った軸部材（例えばローラーピン１６）が取り外し可能に取り付けられた保持部１４を有していてもよい。前記ローラー１５は、前記軸部材（１６）を前記中心軸ＡＸ３の方向へ通す挿通穴１５ａを有し、該挿通穴１５ａを通った前記軸部材（１６）を中心として転動可能でもよい。本態様は、シフター１０の保持部１４から軸部材（１６）を取り外すとシフター１０からローラー１５を外すことができ、ローラー１５の挿通穴１５ａを通った軸部材（１６）をシフター１０の保持部１４に取り付けるとローラー１５の交換が完了する。従って、本態様は、チャッキング機構のメンテナンスを容易にさせる好適な旋盤を提供することができる。

［態様６］
さらに、本技術の別の態様に係る旋盤１は、主軸（例えば背面主軸５２）、及び、開閉装置６を備えている。前記主軸（５２）は、ワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２と前記ワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１とを有する把持部６０が設けられ、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転可能である。前記開閉装置６は、爪部材２０、シフター１０、及び、駆動部ＤＲ１を有し、前記把持部６０を開閉させる。前記爪部材２０は、前記主軸（５２）の外側において前記主軸中心線ＡＸ０を中心として回転し、傾動可能であり、前記把持部６０が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と前記把持部６０が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２とを有する。前記シフター１０は、前記主軸（５２）の外側において前記主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。当該シフター１０は、前記主軸中心線ＡＸ０の方向（例えばＺ軸方向）へ移動可能であり、前記爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、前記爪部材２０を前記第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置される。前記駆動部ＤＲ１は、前記シフター１０を前記主軸中心線ＡＸ０の方向へ移動させるシフターレバー６８を有している。前記シフター１０の外面１１には、前記主軸中心線ＡＸ０を中心として一周して前記シフターレバー６８の挿入部６８ａが入っている外向き溝１２が設けられている。前記シフターレバー６８の挿入部６８ａには、前記外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触可能なシフター軸受Ｂ３が設けられている。前記爪部材２０と前記シフター１０の内、一方の部材に対して他方の部材に接触する位置に前記主軸中心線ＡＸ０の方向へ転動可能なローラー１５が設けられ、前記他方の部材に対して前記把持部６０が開状態ＳＴ１である時に前記ローラー１５が入る溝２５が設けられている。

上記態様６では、把持部６０が開状態ＳＴ１になると、爪部材２０と前記シフター１０の内、一方の部材にあるローラー１５が他方の部材にある溝２５に入る。これにより、把持部６０が開状態ＳＴ１であっても、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔している状態を維持することができる。従って、本態様は、シフター軸受の寿命を延ばすことが可能な旋盤を提供することができる。

［態様７］
さらに、本技術の別の態様に係る旋盤１は、以下の態様も有する。
ワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２と前記ワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１とを有する把持部６０が設けられ、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転可能な主軸（例えば背面主軸５２）と、
前記把持部６０を開閉させる開閉装置６と、を備え、
前記開閉装置６は、
前記主軸（５２）の外側において前記主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する傾動可能な爪部材２０であって、前記把持部６０が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と前記把持部６０が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２とを有する爪部材２０と、
前記主軸（５２）の外側において前記主軸中心線ＡＸ０を中心として回転し、前記主軸中心線ＡＸ０の方向（例えばＺ軸方向）へ移動可能であり、前記爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、前記爪部材２０を前記第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置されるシフター１０と、
該シフター１０を前記主軸中心線ＡＸ０の方向へ移動させるシフターレバー６８を有する駆動部ＤＲ１と、を有し、
前記シフター１０の外面１１には、前記主軸中心線ＡＸ０を中心として一周して前記シフターレバー６８の挿入部６８ａが入っている外向き溝１２が設けられ、
前記シフターレバー６８の挿入部６８ａには、前記外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触可能なシフター軸受Ｂ３が設けられ、
前記駆動部ＤＲ１は、前記シフター１０を前記主軸中心線ＡＸ０の方向へ移動させた後に前記シフター軸受Ｂ３を前記外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔させるように前記シフターレバー６８を駆動する、旋盤１。

上記態様７では、駆動部ＤＲ１により駆動されるシフターレバー６８がシフター１０を主軸中心線ＡＸ０の方向へ移動させた後にシフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔する。これにより、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔している状態を維持することができる。従って、本態様は、シフター軸受の寿命を延ばすことが可能な旋盤を提供することができる。

（２）旋盤の構成の具体例：
図１は、旋盤の例として正面主軸４２が移動する主軸移動型のＮＣ（数値制御）旋盤１の構成を模式的に例示している。図１は、本技術を説明するために簡略化した一例を示しているに過ぎず、本技術を限定するものではない。尚、各部の位置関係の説明は、例示に過ぎない。従って、左右方向を上下方向又は前後方向に変更したり、上下方向を左右方向や前後方向に変更したり、前後方向を左右方向や上下方向に変更したり、回転方向を逆方向に変更したり等することも、本技術に含まれる。また、方向や位置等の同一は、厳密な一致に限定されず、誤差により厳密な一致からずれることを含む。

図１に示す旋盤１は、基台２の上に、正面主軸４２を設けた正面主軸台４１、ガイドブッシュ３５、背面主軸５２を設けた背面主軸台５１、くし形刃物台３１、背面加工用刃物台３２、タレット刃物台３３、等を有している。尚、正面主軸４２はメイン主軸の例であり、正面主軸台４１はメイン主軸台の例であり、背面主軸５２はサブ主軸の例であり、背面主軸台５１はサブ主軸台の例である。また、くし形刃物台３１と背面加工用刃物台３２とタレット刃物台３３を刃物台３０と総称する。図１には便宜上、主軸台４１，５１やガイドブッシュ３５や刃物台３０等の動作を数値制御するＮＣ装置（数値制御装置）８０も示しているが、ＮＣ装置８０は図１に示す位置にあるとは限らない。

図１において、正面主軸４２を含めて正面主軸台４１はＺ軸方向へ移動可能であり、背面主軸５２を含めて背面主軸台５１はＺ軸方向及びＸ軸方向へ移動可能であり、くし形刃物台３１はＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能であり、背面加工用刃物台３２はＹ軸方向へ移動可能であり、タレット刃物台３３はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能である。ここで、Ｚ軸方向は主軸中心線方向の例であり、Ｚ軸方向とＸ軸方向とは互いに直交し、Ｚ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交している。尚、Ｚ軸方向とＸ軸方向とは互いに交差していれば直交していなくてもよく、Ｚ軸方向とＹ軸方向とは互いに交差していれば直交していなくてもよく、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに交差していれば直交していなくてもよい。むろん、主軸台４１，５１や刃物台３０の移動方向は、図１に示す方向に限定されない。

基台２は、ベッドやテーブル等とも呼ばれ、前述の各部４１，３５，５１，３０等を直接又は間接的に支持する土台部分を構成する。図１には、基台２が支持台３６を介してガイドブッシュ３５を支持していることが示されている。

正面主軸４２は、コレット等の把持部を有し、Ｚ軸方向へ挿入された円柱状（棒状）のワークＷ１を把持部で解放可能に把持する。ＮＣ装置８０は、ビルトインモーター等の駆動部を介して、ワークＷ１の長手方向に沿う主軸中心線ＡＸ１を中心として正面主軸４２を回転させる。これにより、正面主軸４２は、主軸中心線ＡＸ１を中心としてワークＷ１を回転させる。
正面主軸４２の前方に配置されたガイドブッシュ３５は、正面主軸４２を貫通した長手状のワークＷ１をＺ軸方向へ摺動可能に支持し、正面主軸４２と同期して主軸中心線ＡＸ１を中心として回転駆動される。尚、ガイドブッシュの無い旋盤にも、本技術を適用可能である。

背面主軸５２は、正面主軸４２に対向して正面主軸４２から正面加工後のワークＷ０を受け取る。背面主軸５２は、コレット等の把持部６０を有し、主軸中心線ＡＸ１，ＡＸ０同士が合わせられた状態でＺ軸方向へ挿入された正面加工後のワークＷ０を把持部６０で解放可能に把持する。ＮＣ装置８０は、図２に示すビルトインモーター５５等の駆動部を介して、主軸中心線ＡＸ０を中心として背面主軸５２を回転させる。これにより、背面主軸５２は、主軸中心線ＡＸ０を中心としてワークＷ０を回転させる。背面主軸５２は、正面主軸と対向する意味で対向主軸と呼ばれることがある。以下、正面主軸４２の主軸中心線ＡＸ１と背面主軸５２の主軸中心線ＡＸ０の両方を含める場合は単に主軸中心線ＡＸ０と記載し、正面主軸４２に把持されるワークＷ１と背面主軸５２に把持されるワークＷ０の両方を含める場合は単にワークＷ０と記載する。

刃物台３０には、ワークＷ０を加工するための複数の工具Ｔ１が取り付けられている。くし形刃物台３１とタレット刃物台３３は、ガイドブッシュ３５に支持されているワークＷ１に対して各種工具Ｔ１により正面加工を行うことが可能である。複数の工具Ｔ１には、両主軸４２，５２に把持されているワークＷ０を突っ切るための突っ切りバイトが含まれている。突っ切りバイトにより分離された正面加工後のワークＷ０に対して、背面加工用刃物台３２とタレット刃物台３３は背面加工を行うことが可能である。

ＮＣ装置８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、時計回路、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、等を有し、図示しない操作パネルや外部コンピューターから各種情報の入力を受け付けてＮＣプログラムを実行する。これにより、ＮＣ装置８０は、主軸台４１，５１や刃物台３０の移動、及び、主軸４２，５２やガイドブッシュ３５の回転を制御する。オペレーターは、操作パネルや外部コンピューターを用いてＮＣ装置８０のＲＡＭにＮＣプログラムを書き換え可能に記憶させることが可能である。

図２は、背面主軸台５１における主軸中心線ＡＸ０に沿った縦断面を模式的に例示し、隠れた位置にあるアクチュエーター６９も模式的に示している。図２において、主軸中心線ＡＸ０から上側はコレット６１が閉状態ＳＴ２で排出部材７０が図２の右方へ後退している様子を示し、主軸中心線ＡＸ０から下側はコレット６１が開状態ＳＴ１で排出部材７０が図２の左方へ前進している様子を示している。尚、説明の都合上、製品としてのワークＷ０が排出部材７０により排出される方向（図２の左方）を前方Ｄ１とし、排出部材７０が退避する方向（図２の右方）を後方Ｄ２とし、主軸中心線ＡＸ０から離れる方向を外方向とし、主軸中心線ＡＸ０に近付く方向を内方向とする。ここで、前側、後側、外側、及び、内側は、位置関係を表す用語である。前側や後側で表される位置関係は厳密なＺ軸方向からずれた位置関係でもよいし、外側や内側で表される位置関係は主軸中心線ＡＸ０と厳密に直交する方向からずれた位置関係でもよい。図３は、背面主軸５２の外側に配置されたチャッキング機構６ａの外観を模式的に例示している。図４は、背面主軸５２の外側に配置されたチャッキング機構６ａの縦断面を模式的に例示している。図５は、チャッキング機構６ａに含まれる爪部材２０の外観を例示している。図６は、爪部材２０を傾動可能に保持する爪ホルダー２６の外観を例示している。図７は、チャッキング機構６ａに含まれるシフター１０の外観を例示している。図８は、シフター１０の駆動部ＤＲ１を模式的に例示している。図９〜１２は、チャッキング機構６ａ及びその周辺の動作を縦断面図により例示している。
尚、分かり易く示すため、図２，４に示す断面図にはハッチングを省略した箇所がある。

背面主軸台５１には、正面加工後のワークＷ０の把持部６０を有する背面主軸５２、この背面主軸５２の支持部５３、背面主軸５２を回転させるビルトインモーター５５、把持部６０の開閉装置６、及び、製品としてのワークＷ０の排出部材７０が設けられている。支持部５３は、背面主軸台５１に一体化された部位でもよいし、背面主軸台５１に設けられる別部材でもよい。図２に示す支持部５３は前側軸受Ｂ１が設けられた前側部分と後側軸受Ｂ２が設けられた後側部分とに分かれており、前側部分は背面主軸台５１に一体化され、後側部分は背面主軸台５１に設けられた別部材である。むろん、前側部分は別部材でもよいし、後側部分は背面主軸台５１に一体化されてもよい。排出部材７０は、交換部品であり、製品としてのワークＷ０を図２の右方へ通過させる製品通過パイプ等に変えられることがある。

背面主軸５２は、Ｚ軸方向へ排出部材７０を通すための貫通穴５２ａを有し、背面主軸台５１の支持部５３に対して転がり軸受Ｂ１，Ｂ２を介して回転可能に支持され、モーター５５の駆動により主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。貫通穴５２ａには、チャックスリーブ６３と押しスリーブ６５がＺ軸方向へ挿入されている。これらのスリーブ６３，６５は、主軸中心線ＡＸ１に沿って貫通した穴を有し、排出部材７０がＺ軸方向へ挿入されている。スリーブ６３，６５は、排出部材７０の周りで背面主軸５２とともに主軸中心線ＡＸ１を中心として回転する。

背面主軸５２の前部には、ワークＷ０を把持するための把持部６０としてコレット６１とキャップ部材６２が設けられている。コレット６１の外周面には、後側となるほど細くなるテーパー部６１ａが形成されている。このテーパー部６１ａには、複数の箇所（例えば３箇所）にすりわりが形成されている。キャップ部材６２は、背面主軸５２の前端部に取り付けられてコレット６１を保持している。コレット６１のテーパー部６１ａがチャックスリーブ６３の逆テーパー部６３ａに押されると、コレット６１はワークＷ０を把持する。逆テーパー部６３ａがテーパー部６１ａを押す力が緩められると、コレット６１はワークＷ０を解放する。このように、把持部６０は、ワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２とワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１とを有し、背面主軸５２とともに回転する。コレット６１から解放されたワークＷ０は、排出部材７０の前進により図２の左方へ排出される。

前側軸受Ｂ１は、チャッキング機構６ａよりも前側に配置されている。後側軸受Ｂ２は、モーター５５よりも後側に配置されている。図２に示す軸受Ｂ１，Ｂ２はボールベアリングであるが、軸受Ｂ１，Ｂ２にローラーベアリング等を用いてもよい。軸受Ｂ１，Ｂ２の内輪は、背面主軸５２の外周部に取り付けられている。軸受Ｂ１，Ｂ２の外輪は、支持部５３に取り付けられている。

図１で示したように、背面主軸台５１からガイドブッシュ３５の支持台３６に向かう方向には、くし形刃物台３１や背面加工用刃物台３２やタレット刃物台３３といった構造物がある。図２に示す背面主軸台５１の本体部５１ａは、基台２に対してＸ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能に支持される構造があり、刃物台３０等の構造物と干渉しない位置までしかガイドブッシュ３５に近付くことができない。背面主軸５２の前部をガイドブッシュ３５に近付けるため、背面主軸５２の前部を長くし、刃物台３０等の構造物と干渉しない範囲で背面主軸台５１に背面主軸５２の前部を回転可能に支持する比較的細長い延長部５１ｂを設けている。

前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間には、チャッキング機構６ａよりも後側において、背面主軸５２を回転させるビルトインモーター５５が配置されている。このモーター５５は、支持部５３側のステーター５６と背面主軸５２側のローター５７を有し、ＮＣ装置８０の制御に従ったタイミングで背面主軸５２を回転駆動する。背面主軸を回転させる駆動部としてはベルトを介して外部のモーターの回転駆動力を背面主軸５２に伝えることも考えられるが、ベルトの伸び縮みにより背面主軸の回転がモーターの回転に追従しきれなかったり、ベルトが摩耗したり、破断したりすることがある。背面主軸５２を駆動させる駆動部にビルトインモーター５５を使用することにより、摩耗や破断の可能性があるベルトが不要となり、背面主軸５２の回転の追従性が向上する。

把持部６０の開閉装置６は、チャックスリーブ６３、コレット開き用のコイルばね６４、押しスリーブ６５、爪部材２０とシフター１０を含むチャッキング機構６ａ、及び、シフターレバー６８とコレット開閉用アクチュエーター６９を含む駆動部ＤＲ１を有している。尚、本技術の上記態様６，７において、シフター１０は一方の部材の例であり、爪部材２０は他方の部材の例である。

チャックスリーブ６３は、前端部の内周面に逆テーパー部６３ａを有し、主軸中心線ＡＸ０を中心としたコレット６１の外側に配置されている。逆テーパー部６３ａは、コレット６１のテーパー部６１ａに沿って前側となるほど主軸中心線ＡＸ０から離れている。チャックスリーブ６３は、Ｚ軸方向へスライド可能であり、前側へ移動するとコレット６１のテーパー部６１ａを内側へ締め付け（閉状態ＳＴ２）、後側へ移動するとコレット６１のテーパー部６１ａの締め付けを緩める（開状態ＳＴ１）。ばね６４は、前端部がコレット６１に掛止され、後端部がチャックスリーブ６３の内周面に掛止されて、チャックスリーブ６３に後方への力を加えている。押しスリーブ６５の前端部は、チャックスリーブ６３の後端部に突き当たっている。図４に示すように、押しスリーブ６５の後端面６５ｂは、爪部材２０の接触部２２ｂに突き当たっている。押しスリーブ６５は、Ｚ軸方向へスライド可能であり、爪部材２０から前側へ移動させる駆動力が加わると前側へ移動し、爪部材２０からの駆動力が解除されるとばね６４から後側へ移動させる力が加わることにより後側へ移動する。

チャッキング機構６ａは、背面主軸５２の外側において前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間に配置されている。本具体例のチャッキング機構６ａは、主軸中心線ＡＸ０を中心としたシフター１０の内側に爪部材２０が存在する内爪式である特徴を有する。チャッキング機構６ａは、Ｚ軸方向においてビルトインモーター５５よりも前側にある。

チャッキング機構６ａに含まれる爪部材２０は、主軸中心線ＡＸ０を中心とした背面主軸５２の外側において前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間に配置され、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。図４に示すように、チャッキング機構６ａは、主軸中心線ＡＸ０を挟む２箇所に爪部材２０を有している。爪部材２０の前端部は主軸中心線ＡＸ０からの距離が実質的に変わらない基端部２２であり、爪部材２０の後端部は主軸中心線ＡＸ０からの距離が変わる可動端部２１である。主軸中心線ＡＸ０を中心とした爪部材２０の外側の面には、図５に示すように、基端部２２と可動端部２１との間において主軸中心線ＡＸ０の方へ凹んだ凹部２０ａが形成されている。シフター１０は、凹部２０ａにおいて爪部材２０の外側に配置されている。

爪部材２０の基端部２２は、図３，４に示す爪ピン２３を傾動の中心軸の方向へ通す挿通穴２２ａ、及び、押しスリーブ６５の後端面６５ｂが突き当たる接触部２２ｂを有している。爪部材２０は、挿通穴２２ａを通った爪ピン２３を中心として傾動可能である。接触部２２ｂは、挿通穴２２ａよりも主軸中心線ＡＸ０に近い位置にあり、押しスリーブ６５の後端面６５ｂにより後方へ押されたり押しスリーブ６５の後端面６５ｂを前方へ押し返したりする。

爪部材２０の可動端部２１は、爪部材２０の傾動に応じて主軸中心線ＡＸ０からの距離が変わる。図２において主軸中心線ＡＸ０よりも下側に示すように接触部２２ｂが押しスリーブ６５により後方へ押されてコレット６１が開状態ＳＴ１になると、爪部材２０は、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から比較的遠い位置にある第一の姿勢ＰＯ１となる。図２において主軸中心線ＡＸ０よりも上側に示すように接触部２２ｂが押しスリーブ６５を前方へ押すと、爪部材２０は可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から比較的近い位置にある第二の姿勢ＰＯ２となり、コレット６１が閉状態ＳＴ２となる。すなわち、爪部材２０は、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から比較的離れてコレット６１が開状態ＳＴ１になる第一の姿勢ＰＯ１と、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０に比較的近付いてコレット６１が閉状態ＳＴ２になる第二の姿勢ＰＯ２と、を有している。

爪部材２０の凹部２０ａにおいて可動端部２１の近傍には、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から比較的遠くて（爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１）コレット６１が開状態ＳＴ１である時にシフター１０のローラー１５が入る溝２５が設けられている。溝２５の向きは、主軸中心線ＡＸ０と直交する方向である。シフター１０のローラー１５は、溝２５から可動端部２１にかけて主軸中心線ＡＸ０を中心とした爪部材２０の外側面に接触する。主軸中心線ＡＸ０を中心として可動端部２１の外側面が凹部２０ａの外側面よりも外側にあり、且つ、爪部材２０が基端部２２の挿通穴２２ａを中心として傾動可能であることにより、ローラー１５が爪部材２０に接触する位置が溝２５から可動端部２１に変わると可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０に近付いてコレット６１が閉状態ＳＴ２になる。

爪部材２０を傾動可能に支持するため、チャッキング機構６ａは、図６に示すような爪ホルダー２６を背面主軸５２の外側に有している。爪ホルダー２６は、前部に太径部２６ａを有し、この太径部から後端に至る範囲に細径部２６ｂを有している。爪ホルダー２６は、太径部２６ａから細径部２６ｂにかけて背面主軸５２をＺ軸方向へ通す貫通穴２６ｃを有している。細径部２６ｂには、各爪部材２０の位置に合わせたスリット２６ｄが形成されている。主軸中心線ＡＸ０を中心とした細径部２６ｂの外側にはシフター１０がＺ軸方向へスライド可能に配置され、細径部２６ｂの外周面２６ｅはシフター１０の案内面となる。太径部２６ａには、爪部材２０の傾動の中心軸に沿った爪ピン２３が取り外し可能に取り付けられる保持部２７が設けられている。保持部２７は、爪部材２０の基端部２２が入る隙間２７ａにより二つに分けられている。太径部２６ａには、各保持部２７に隣接する位置に凹部２７ｂが形成されている。各保持部２７は、隙間２７ａと凹部２７ｂとに挟まれた位置にある。各保持部２７には、凹部２７ｂから隙間２７ａに繋がり爪ピン２３を通すことが可能な挿通穴２７ｃが形成されている。

以上より、爪部材２０の基端部２２を隙間２７ａに配置して両保持部２７の挿通穴２７ｃと基端部２２の挿通穴２２ａに爪ピン２３を通し、この爪ピン２３の両端部にストップリング２４（図３参照）を取り付けると、爪ホルダー２６に爪部材２０が傾動可能に取り付けられる。爪部材２０が取り付けられた爪ホルダー２６は、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。

チャッキング機構６ａに含まれるシフター１０は、主軸中心線ＡＸ０を中心とした爪部材２０の凹部２０ａと爪ホルダー２６の細径部２６ｂの外側においてＺ軸方向へ移動可能であり、主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する。シフター１０は、Ｚ軸方向において前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間にある爪部材２０の範囲内でＺ軸方向へスライドし、爪部材２０を第一の姿勢ＰＯ１にさせる第一の位置ＬＯ１と、爪部材２０を第二の姿勢ＰＯ２にさせる第二の位置ＬＯ２と、に配置される。Ｚ軸方向においてシフター１０全体が爪部材２０と重なっているので、本具体例の内爪式のチャッキング機構６ａは、外爪式のチャッキング機構と比べてＺ軸方向において短くて済み、図１３，１４に示すように重量を持たせた延出部２２ｃが無いので軽量である。

シフター１０は、爪ホルダー２６をＺ軸方向へ通す貫通穴１０ａを有している。シフター１０の外面１１には、主軸中心線ＡＸ０を中心として一周してシフターレバー６８の挿入部６８ａ（図８参照）が入っている外向き溝１２が設けられている。図３，８に示すように、外向き溝１２は、Ｚ軸方向において相対する前側面１２ａ及び後側面１２ｂを有するとともに、前側面１２ａと後側面１２ｂとの間に底面１２ｃを有している。図９〜１２に示すシフター軸受Ｂ３の内輪の固定部を受け入れるため、底面１２ｃは、主軸中心線ＡＸ０の方へ一段下がった凹部１２ｄを有している。

シフター１０の後部には、図２〜４に示すように、シフター１０と爪部材２０とが接触する位置にＺ軸方向へ転動可能なローラー１５が取り付けられている。各ローラー１５は、ローラーピン１６（軸部材の例）を転動の中心軸ＡＸ３の方向へ通す挿通穴１５ａを有し、該挿通穴１５ａを通ったローラーピン１６を中心として転動可能である。シフター１０において外向き溝１２よりも後側には、中心軸ＡＸ３に沿ったローラーピン１６が取り外し可能に取り付けられた保持部１４が設けられている。図３，７に示すように、保持部１４は、ローラー１５が入る隙間１４ａにより二つに分けられている。シフター１０の後部には、各保持部１４に隣接する位置に凹部１４ｂが形成されている。各保持部１４は、隙間１４ａと凹部１４ｂとに挟まれた位置にある。各保持部１４には、凹部１４ｂから隙間１４ａに繋がりローラーピン１６を通すことが可能な挿通穴１４ｃが形成されている。

以上より、ローラー１５を隙間１４ａに配置して両保持部１４の挿通穴１４ｃとローラー１５の挿通穴１５ａにローラーピン１６を通し、このローラーピン１６の両端部にストップリング１７を取り付けると、シフター１０にローラー１５が中心軸ＡＸ３を中心として転動可能に取り付けられる。また、ローラーピン１６の両端部からストップリング１７を取り外して挿通穴１４ｃ，１５ａからローラーピン１６を抜き出すと、シフター１０からローラー１５を取り外すことができる。

シフター１０の駆動部ＤＲ１は、図２，８に示すように、シフター軸受Ｂ３が設けられたシフターレバー６８、及び、アクチュエーター６９を含んでいる。
図９〜１２に示すように、駆動部ＤＲ１は、主軸中心線ＡＸ０を挟む２箇所にシフターレバー６８を有している。両シフターレバー６８は、先端６８ｃの近傍において、互いに対向する面に挿入部６８ａを有している。各挿入部６８ａは、シフター１０の外向き溝１２に入っている。各シフターレバー６８は、基端６８ｂがアクチュエーター６９により駆動されると支点６８ｄを中心として少し回転して先端６８ｃが概ねＺ軸方向へ移動する。これにより、シフターレバー６８は、シフター１０をＺ軸方向へ移動させる。シフター１０は主軸中心線ＡＸ０を中心として回転する一方、シフターレバー６８は主軸中心線ＡＸ０を中心とした回転をしない。そこで、シフターレバー６８の挿入部６８ａには、図９〜１２に示すように、外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触可能なシフター軸受Ｂ３が設けられている。シフター軸受Ｂ３は主軸中心線ＡＸ０と交差する回転軸ＡＸ４を中心として外輪が回転可能であり、この外輪が外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触可能である。シフターレバー６８は、シフター軸受Ｂ３の外輪が前側面１２ａと後側面１２ｂの両方から離隔するように配置可能である。すなわち、シフター軸受Ｂ３の外輪は、外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触する時には前側面１２ａと後側面１２ｂの一方にのみ接触する。

アクチュエーター６９は、シリンダー６９ａ、及び、このシリンダー６９ａから突出して先端がシフターレバー６８の基端６８ｂに対して回転動作可能に接続されたピストン６９ｂを有し、ＮＣ装置８０の制御に従ってシフターレバー６８を駆動する。本具体例のアクチュエーター６９は電動シリンダーを有する電動アクチュエーターであるものとするが、シリンダー６９ａには、エアーシリンダー、油圧シリンダー、等を用いることも可能である。

尚、シフター軸受には、主軸中心線を中心として回転可能な内輪を外向き溝に入れてシフターに接触させた転がり軸受もある。この転がり軸受を同軸型のシフター軸受と呼ぶことにする。同軸型のシフター軸受は、主軸中心線を中心としてシフターの外側に配置されるため、径が大きくなる。本具体例のシフター軸受Ｂ３は、主軸中心線ＡＸ０と交差する回転軸ＡＸ４を中心として外輪が回転可能である。このようなシフター軸受Ｂ３を対向配置型のシフター軸受と呼ぶことにする。対向配置型のシフター軸受Ｂ３は、同軸型のシフター軸受と比べて小さくなり、安価で済む。ただ、小型のシフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触し続けていると、主軸中心線ＡＸ０を中心として背面主軸５２が回転する時にシフター軸受Ｂ３が背面主軸５２よりも速く回転し、発熱等により消耗し易くなる。

そこで、駆動部ＤＲ１がシフター１０をＺ軸方向へ移動させた後にシフター軸受Ｂ３を外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔させるようにしている。このようにシフターレバー６８を駆動する駆動部ＤＲ１は、例えば、ＮＣ装置８０の制御に従ったアクチュエーター６９の動作により実現可能である。この場合の駆動部ＤＲ１は、ＮＣ装置８０を含む。以下、図２，８〜１２を参照して、駆動部ＤＲ１の動作例を説明する。

まず、図９に示すように、シフター１０が前側の第一の位置ＬＯ１にあり、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から比較的遠くて爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１であり、コレット６１が開状態ＳＴ１であり（図２参照）、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の両側面１２ａ，１２ｂ（図８参照）から離隔しているとする。ワークＷ０を把持するためにコレット６１を締め付ける場合、ＮＣ装置８０は、まず、シフターレバー６８の挿入部６８ａを後方へ移動させるようにシフターレバー６８を駆動させる。この時、シリンダー６９ａから出ているピストン６９ｂが前方へ移動し、シフターレバー６８の先端６８ｃが後方へ移動する。すると、シフター軸受Ｂ３の外輪が外向き溝１２の後側面１２ｂに接触し、図１０に示すように、シフターレバー６８の移動によりシフター１０が後側の第二の位置ＬＯ２まで移動する。この結果、シフター１０のローラー１５が溝２５から可動端部２１まで中心軸ＡＸ３を中心として転動し、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０に近付いて爪部材２０が第二の姿勢ＰＯ２になり、爪部材２０の接触部２２ｂが押しスリーブ６５を介してチャックスリーブ６３を前方へ押す（図２参照）。チャックスリーブ６３が前方へ移動すると、逆テーパー部６３ａがテーパー部６１ａを主軸中心線ＡＸ０の方へ押すため、コレット６１が締め付けられて閉状態ＳＴ２となる。

その後、ＮＣ装置８０は、シフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の前側面１２ａに接触しない範囲で後側面１２ｂから離隔するようにアクチュエーター６９にシフターレバー６８を駆動させる。この時、シリンダー６９ａから出ているピストン６９ｂがごく僅かに後方へ移動し、シフターレバー６８の先端６８ｃがごく僅かに前方へ移動する。すると、図１１に示すように、シフター１０は第二の位置ＬＯ２にとどまっていてシフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の両側面１２ａ，１２ｂから離隔した状態となる。従って、シフター１０が主軸中心線ＡＸ０を中心として高速回転してもシフター軸受Ｂ３は高速回転しない。

また、ワークＷ０を解放するためにコレット６１を開く場合、ＮＣ装置８０は、まず、シフターレバー６８の挿入部６８ａを前方へ移動させるようにシフターレバー６８を駆動させる。この時、シリンダー６９ａから出ているピストン６９ｂが後方へ移動し、シフターレバー６８の先端６８ｃが前方へ移動する。すると、シフター軸受Ｂ３の外輪が外向き溝１２の前側面１２ａに接触し、図１２に示すように、シフターレバー６８の移動によりシフター１０が前側の第一の位置ＬＯ１まで移動する。この結果、シフター１０のローラー１５が可動端部２１から溝２５まで中心軸ＡＸ３を中心として転動し、コレット開き用ばね６４がチャックスリーブ６３を介して押しスリーブ６５を後方へ押し（図２参照）、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から遠ざかって爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１になる。チャックスリーブ６３が後方へ移動すると、逆テーパー部６３ａがテーパー部６１ａを主軸中心線ＡＸ０の方へ押す力が弱まり、コレット６１が緩められて開状態ＳＴ１となる。

その後、ＮＣ装置８０は、シフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の後側面１２ｂに接触しない範囲で前側面１２ａから離隔するようにアクチュエーター６９にシフターレバー６８を駆動させる。この時、シリンダー６９ａから出ているピストン６９ｂがごく僅かに前方へ移動し、シフターレバー６８の先端６８ｃがごく僅かに後方へ移動する。すると、図９に示すように、シフター１０は第一の位置ＬＯ１にとどまっていてシフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の両側面１２ａ，１２ｂから離隔した状態となる。従って、シフター１０が主軸中心線ＡＸ０を中心として高速回転してもシフター軸受Ｂ３は高速回転しない。

以上説明したように、対向配置型のシフター軸受Ｂ３が外向き溝１２において前側面１２ａ又は後側面１２ｂに接触するのは、コレット６１の状態を開状態ＳＴ１と閉状態ＳＴ２とで切り替える時だけである。同軸型のシフター軸受の場合は主軸中心線を中心としたシフターの回転に合わせて回転するので、本具体例のシフター軸受Ｂ３は、同軸型のシフター軸受と比べて回転が少なくて済む。これにより、シフター軸受Ｂ３の発熱、ひいては消耗が抑制される。従って、本具体例の旋盤は、小型で安価なシフター軸受を用いながらシフター軸受の寿命を延ばすことが可能となる。

（３）上述した具体例の作用及び効果：
図１で示したように背面主軸台５１の前方には刃物台３０といった構造物があり、図２に示す背面主軸台５１の本体部５１ａは刃物台３０等の構造物と干渉しない位置までしかガイドブッシュ３５に近付くことができない。単純に背面主軸５２の前部を長くして背面主軸台５１の比較的細長い延長部５１ｂで支持する場合、Ｚ軸方向において延長部５１ｂの内側のスペースが増える。ただ、図１３，１４に示すような外爪式のチャッキング機構６ｂは、Ｚ軸方向において長いため、チャッキング機構６ｂとビルトインモーターの間に中間軸受が無ければ背面主軸５２を高速回転させることができないので前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２の間に入れることができない。中間軸受を用いる場合、背面主軸５２を高速回転させることができるものの、背面主軸台５１の構造が複雑になるうえ、背面主軸５２の前側が長くなりすぎてしまう。また、チャッキング機構６ｂが後側軸受Ｂ２よりも後方に配置されることは、背面主軸５２の高速回転には不利となる。

一方、図２〜４，９〜１２に示すチャッキング機構６ａでは、背面主軸５２の外側にある爪部材２０の外側においてＺ軸方向へ移動可能にシフター１０が配置されている。これにより、本具体例の内爪式のチャッキング機構６ａは、外爪式のチャッキング機構６ｂと比べてＺ軸方向において短くて済み、中間軸受が無くてもビルトインモーター５５が存在する前側軸受Ｂ１と後側軸受Ｂ２との間に配置して背面主軸５２を高速回転させることができる。背面主軸５２の前部を長くする必要がある場合、背面主軸５２の長くした前側のスペースにチャッキング機構６ａを配置することができ、背面主軸５２の後側を短くすることができる。また、チャッキング機構６ａの径はビルトインモーター５５の径よりも小さくて済むので、刃物台３０等の構造物の干渉を避けるために背面主軸台５１の長くした前側のスペースにチャッキング機構６ａを入れ易い。
以上より、本具体例は、背面主軸５２をＺ軸方向において短縮化させることができる。さらに、背面主軸５２の前部にあるコレット６１からチャッキング機構６ａまでの距離が短くなるので、本具体例は、コレット６１の開閉装置６の構造を簡素化させることができる。

さらに、シフター１０と爪部材２０とが接触する位置にＺ軸方向へ転動可能なローラー１５がシフター１０に取り付けられているので、コレット６１の開閉時にローラー１５がＺ軸方向へ転動する。これにより、シフター１０と爪部材２０との摩擦が低減され、アクチュエーター６９の負荷の軽減に繋がる。また、互いに接触しているローラー１５及び爪部材２０は徐々に摩耗するものの、ローラー１５と爪部材２０の摩耗は少なくて済む。さらに、背面主軸５２の周りを一周しているシフター全体を背面主軸５２から抜き出して新品を背面主軸５２の周りに取り付ける作業には手間が掛かるが、本具体例は、ローラー１５の交換が必要になってもシフター全体を交換しなくてもよいので、交換作業の手間が少なくて済む。加えて、シフター１０の保持部１４からローラーピン１６を取り外すとシフター１０からローラー１５を主軸中心線ＡＸ０と交差する径方向の外側へ取り出すことができる。その後、ローラー１５の挿通穴１５ａを通ったローラーピン１６をシフター１０の保持部１４に取り付けるとローラー１５の交換が完了するので、ローラー１５の交換が容易である。爪部材２０は、背面主軸５２の周りを一周している訳ではないので、交換が容易である。従って、本具体例は、チャッキング機構のメンテナンスを容易にさせることができる。

ここで、対向配置型のシフター軸受Ｂ３を用いる場合、シフター軸受Ｂ３の消耗を抑制するために、シフター１０をＺ軸方向へ移動させた後にシフター軸受Ｂ３を外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔させる必要がある。図１１で示したようにが後側の第二の位置ＬＯ２にあるシフター１０のローラー１５が爪部材２０の可動端部２１を主軸中心線ＡＸ０の方へ押している時には、コレット６１がワークＷ０を把持する閉状態ＳＴ２であるので、可動端部２１からローラー１５に強い力が加わっている。このため、シフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔していても、シフター１０はＺ軸方向へ移動しない。しかし、図９で示したように前側の第一の位置ＬＯ１にあるシフター１０のローラー１５が爪部材２０の溝２５に入っている時には、コレット６１がワークＷ０を解放する開状態ＳＴ１である。この時、爪部材２０からローラー１５にはコレット開き用ばね６４からの弱い力しか加わらないので、溝２５が無ければシフター１０がＺ軸方向へ移動し、シフター軸受Ｂ３が外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂに接触する可能性がある。本具体例のシフター１０のローラー１５はコレット６１が開状態ＳＴ１である時に爪部材２０の溝２５に入るので、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝１２の側面１２ａ，１２ｂから離隔している状態が維持される。従って、本具体例は、シフター軸受の寿命を延ばすことができる。

（４）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、本技術を適用可能な旋盤は、主軸移動型旋盤に限定されず、メイン主軸が移動しない主軸固定型旋盤等でもよい。
本技術を適用可能な主軸は、サブ主軸に限定されず、メイン主軸でもよい。
チャッキング機構の爪部材の数は、２個に限定されず、３個以上でもよい。

本技術の上記態様１〜５においては、シフター軸受は主軸中心線を中心とした同軸型のシフター軸受でもよく、爪部材２０に溝２５が無くてもよい。
本技術の上記態様１〜３においては、シフター１０にローラー１５が無くてもよい。
本技術の上記態様１〜３，６，７においては、シフターと爪部材とが接触する位置にＺ軸方向へ転動可能なローラーが爪部材に取り付けられてもよい。
本技術の上記態様４〜７におけるチャッキング機構は、後側軸受Ｂ２よりも後方に配置されてもよいし、外爪式のチャッキング機構でもよい。

図１３，１４は、本技術の上記態様４〜７に含まれる例として、図示しない後側軸受Ｂ２よりも後方に配置された外爪式のチャッキング機構６ｂ及びその周辺の縦断面を示している。ここで、図１３は、シフター１０が後側の第二の位置ＬＯ２であって爪部材２０が第二の姿勢ＰＯ２であることを示し、図示されていないコレット６１は閉状態ＳＴ２となっている。図１４は、シフター１０が前側の第一の位置ＬＯ１であって爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１であることを示し、図示されていないコレット６１は開状態ＳＴ１となっている。

図１３，１４に示すシフター１０は、主軸中心線ＡＸ０を中心として背面主軸５２の周りを一周する形状であり、複数の爪部材２０に接触している。シフター１０には、シフター軸受Ｂ３が入っている外向き溝よりも後側において、爪部材２０に接触する位置にＺ軸方向へ転動可能なローラー１５が取り外し可能に取り付けられている。爪部材２０は、前方へ突出している可動端部２１、及び、爪ピン２３よりも後側が延びた形状の延出部２２ｃを有し、主軸中心線ＡＸ０から可動端部２１までの距離が変わる向きに傾動可能である。爪部材２０には、コレット６１が開状態ＳＴ１である時にローラー１５が入る溝２５が可動端部２１の近傍に形成されている。

閉状態ＳＴ２のコレット６１を開く場合、図１３に示す状態からシフター軸受Ｂ３が前方へ移動するようにシフターレバー６８が駆動され、シフター軸受Ｂ３に押されたシフター１０が前方へ移動する。すると、シフター１０のローラー１５が可動端部２１に向かって溝２５まで中心軸ＡＸ３を中心として転動し、コレット開き用ばね６４がチャックスリーブ６３を介して押しスリーブ６５を後方へ押す（図２参照）。押しスリーブ６５が後方へ押されると、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０に近付いて爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１になる。チャックスリーブ６３が後方へ移動すると、コレット６１が緩められて開状態ＳＴ１となる。この状態が図１４に示されている。

ここで、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝の両側面から離隔するようにシフターレバー６８が駆動されても、シフター１０のローラー１５が爪部材２０の溝２５に入っているので、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝の両側面から離隔している状態が維持される。従って、シフター１０が主軸中心線ＡＸ０を中心として高速回転してもシフター軸受Ｂ３は高速回転せず、シフター軸受Ｂ３の寿命が延びる。

図１５，１６は、本技術の上記態様１〜３，６，７に含まれる例として、図示しない軸受Ｂ１，Ｂ２の間に配置された内爪式のチャッキング機構６ｃ及びその周辺の縦断面を示している。ここで、図１５は、シフター１０が後側の第二の位置ＬＯ２であって爪部材２０が第二の姿勢ＰＯ２であることを示し、図示されていないコレット６１は閉状態ＳＴ２となっている。図１６は、シフター１０が前側の第一の位置ＬＯ１であって爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１であることを示し、図示されていないコレット６１は開状態ＳＴ１となっている。尚、本技術の上記態様６，７において、爪部材２０は一方の部材の例であり、シフター１０は他方の部材の例である。

図１５，１６に示す各爪部材２０には、可動端部２１の近傍において、シフター１０に接触する位置にＺ軸方向へ転動可能なローラー１５が取り外し可能に取り付けられている。シフター１０には、シフター軸受Ｂ３が入っている外向き溝よりも後側において、コレット６１が開状態ＳＴ１である時にローラー１５が入る溝２５が形成されている。

閉状態ＳＴ２のコレット６１を開く場合、図１５に示す状態からシフター軸受Ｂ３が前方へ移動するようにシフターレバー６８が駆動され、シフター軸受Ｂ３に押されたシフター１０が前方へ移動する。すると、爪部材２０のローラー１５がシフター１０の後端に向かって溝２５まで中心軸ＡＸ３を中心として転動し、コレット開き用ばね６４がチャックスリーブ６３を介して押しスリーブ６５を後方へ押す（図２参照）。押しスリーブ６５が後方へ押されると、可動端部２１が主軸中心線ＡＸ０から遠ざかって爪部材２０が第一の姿勢ＰＯ１になる。チャックスリーブ６３が後方へ移動すると、コレット６１が緩められて開状態ＳＴ１となる。この状態が図１６に示されている。

ここで、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝の両側面から離隔するようにシフターレバー６８が駆動されても、爪部材２０のローラー１５がシフター１０の溝２５に入っているので、シフター軸受Ｂ３がシフター１０の外向き溝の両側面から離隔している状態が維持される。従って、シフター１０が主軸中心線ＡＸ０を中心として高速回転してもシフター軸受Ｂ３は高速回転せず、シフター軸受Ｂ３の寿命が延びる。

（５）結び：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、主軸を主軸中心線方向において短縮化させたり、チャッキング機構のメンテナンスを容易にさせたり、シフター軸受の寿命を延ばしたりすることが可能な旋盤等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。

１…旋盤、６…開閉装置、６ａ，６ｂ，６ｃ…チャッキング機構、
１０…シフター、１０ａ…貫通穴、１１…外面、
１２…外向き溝、１２ａ…前側面、１２ｂ…後側面、
１４…保持部、１４ａ…隙間、１４ｂ…凹部、１４ｃ…挿通穴、
１５…ローラー、１５ａ…挿通穴、１６…ローラーピン（軸部材の例）、
２０…爪部材、２０ａ…凹部、２１…可動端部、２２…基端部、
２３…爪ピン、２５…溝、２６…爪ホルダー、２７…保持部、
３０…刃物台、３５…ガイドブッシュ、３６…支持台、
４１…正面主軸台（メイン主軸台の例）、４２…正面主軸（メイン主軸の例）、
５１…背面主軸台（サブ主軸台の例）、５１ａ…本体部、５１ｂ…延長部、
５２…背面主軸（サブ主軸の例）、５２ａ…貫通穴、５３…支持部、
５５…モーター、５６…ステーター、５７…ローター、
６０…把持部、６１…コレット、６２…キャップ部材、
６３…チャックスリーブ、６４…ばね、６５…押しスリーブ、
６８…シフターレバー、６８ａ…挿入部、６９…アクチュエーター、
８０…ＮＣ装置、
ＡＸ０，ＡＸ１…主軸中心線、ＡＸ３…転動の中心軸、ＡＸ４…回転軸、
Ｂ１…前側軸受、Ｂ２…後側軸受、Ｂ３…シフター軸受、
Ｄ１…前方、Ｄ２…後方、
ＤＲ１…駆動部、
ＬＯ１…第一の位置、ＬＯ２…第二の位置、
ＰＯ１…第一の姿勢、ＰＯ２…第二の姿勢、
ＳＴ１…開状態、ＳＴ２…閉状態、
Ｗ０，Ｗ１…ワーク。

Claims (3)

1. ワークを把持する閉状態と前記ワークを解放する開状態とを有する把持部が前部に設けられ、主軸中心線を中心として回転可能な主軸と、
   前側軸受及び後側軸受を介して前記主軸を回転可能に支持する支持部と、
   前記前側軸受と前記後側軸受との間に配置されて前記主軸を回転させるビルトインモーターと、
   前記把持部を開閉させる開閉装置と、を備え、
   前記開閉装置は、
   前記主軸の外側において前記前側軸受と前記後側軸受との間に配置された傾動可能な爪部材であって、前記把持部が開状態になる第一の姿勢と前記把持部が閉状態になる第二の姿勢とで前記主軸中心線からの距離が変わる可動端部を有する爪部材と、
   前記爪部材の外側において前記主軸中心線の方向へ移動可能であり、前記爪部材を第一の姿勢にさせる第一の位置と、前記爪部材を前記第二の姿勢にさせる第二の位置と、に配置されるシフターと、を有する、旋盤。
2. 本旋盤は、
   前記ワークを把持するメイン主軸を設けたメイン主軸台と、
   前記メイン主軸に把持されているワークを加工する刃物台と、
   前記メイン主軸に対向して該メイン主軸から前記ワークを受け取るサブ主軸を前記主軸として設けたサブ主軸台と、を備える、請求項１に記載の旋盤。
3. 前記主軸中心線の方向において前記爪部材及び前記シフターが前記ビルトインモーターよりも前側にある、請求項１又は請求項２に記載の旋盤。

Images