JP3713397B2 - 棒材加工装置および棒材供給機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒材を加工するための棒材加工装置および棒材供給機に関し、より詳細には、棒材の防振効果の高い棒材加工装置および棒材供給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒材の先端部分に切削加工を施すＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置が知られている。加工すべき棒材は棒材加工装置に、給送方向後方に隣接して設置された棒材供給機によって供給される。該棒材供給機は、棒材加工機に向かって真っ直ぐに延びるガイドレールをもち、棒材は送り矢によってガイドレールに沿って給送方向前方に前進されて、棒材加工装置に供給される。棒材加工装置は長手方向に延びるスピンドルを有し、棒材はスピンドルの中を通って給送される。棒材の先端部がコレットチャックによって把持され、棒材は加工中、高速回転されながら、バイトによって加工され、製品が作られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、棒材は加工される間、高速回転されるので、特に、棒材が曲がっていたり、撓んだりしている場合には、棒材供給機のガイドレールや棒材加工機の主軸と干渉し、振動やそれに伴う騒音の原因となる。
例えば、特公昭５３−２２７１６号に記載の主軸装置には、主軸内に加工すべき棒材を保持するための管状の間隔部材が設けられている。間隔部材を棒材と主軸との間に介装することにより、棒材の一部が偏心しても、棒材が間隔部材に接するので主軸との接触が防止される。しかし、このような主軸装置においては、間隔部材の内壁と棒材との間に、棒材が軸線方向に自由に移動できる程度の隙間が形成されており、棒材と間隔部材との間の接触による振動および騒音を回避することができない。また、この構成では、加工すべき棒材の外径が変わるたびに、棒材が軸線方向に自由に移動できる程度の隙間を形成する大きさの内径をもつ内装管に交換しなければならず、交換作業を頻繁に行わなければならず、作業が煩雑であった。
【０００４】
そこで、本発明は作業の簡略化を図ることができ、簡易な構成で防振効果の高い棒材加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、加工すべき棒材の先端部を把持するコレットチャックをもち、棒材を高速回転させるスピンドルを備えた棒材加工装置であって、前記コレットチャックと同軸状に配置され、前記コレットチャック近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドルを貫通して延びる中空管を有し、該中空管には、両端が開放し、かつ、内部に収容された棒材の回転によって棒材の周面のまわりに油層が作られる大きさの内径をもつ第一棒材通路が形成されており、更に、該中空管の中に向けて開口するオイル注入口と、該オイル注入口にオイルを供給するためのオイル供給手段とを有することを特徴とする棒材加工装置によって達成することができる。
【０００６】
本発明にかかる棒材加工機は、以下のように作用する。棒材加工装置の給送方向後方に隣接して設けられた棒材供給機によって、加工すべき棒材が棒材加工装置に向けて給送される。棒材供給機には、棒材加工機に向かって真っ直ぐに延びるガイドレールと、該ガイドレールの中を前後移動する送り矢が設けられている。ガイドレール内で棒材の後端が送り矢によって前方に押され、棒材が中空管の第一棒材通路の中に給送される。棒材の先端部はコレットチャックによって把持固定され、スピンドルによって高速回転される。その間、第一棒材通路の中には、オイルがオイル注入口を介して供給される。オイルは、棒材の回転速度が速まるにしたがって、棒材の周面が油を連れ回って、棒材と第一棒材通路を構成する内壁面との間に油層を形成する。これにより、棒材が持ち上げられ、また、油層が棒材と第一棒材通路の内壁面との間でクッションの役割を果たし、両者間の接触が防止され、振動及び騒音が防止される。また、第一棒材通路の内壁面と内部に収容された棒材の周面との間の隙間は、油層が形成される大きさでよいので、異なる外径や断面形状をもつ種々の棒材ことに交換する必要がなく、作業を簡略化できる。
【０００７】
また、本発明の上記目的は、更に、前記中空管の後方に真っ直ぐに延び、かつ、上向きに開放する開口部を有するガイドレール部材と、前記開口部を閉じる蓋部材とを有し、前記開口部が前記蓋部によって閉じられている状態において、これらの内部に、前記第一棒材通路と同じ大きさの内径をもち、かつ、同軸状に延びる第二棒材通路が形成されており、更に、１つの棒材通路を形成するように、前記第一棒材通路と前記第二棒材通路とを互いに一体的に連結する連結手段を有することを特徴とする、前記棒材加工装置と組み合わせて使用する棒材供給機によって達成することができる。
上記棒材供給機によれば、前記第一棒材通路を延長することができ、棒材が長い場合でも、棒材全体が棒材通路内に収容され、棒材全体にわたって、油層によって、棒材と棒材通路の内壁面との間の接触が防止され、振動及び騒音が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、第一の実施の形態にかかる、特に、短尺材加工用に適した棒材加工装置と、棒材加工装置に棒材を供給するための棒材供給機とを有する棒材加工システム全体を概略的に示す側面図である。なお、スピンドルは棒材加工装置の内部に設けられているが、スピンドルの形状が分かるように実線で示してある。また、図２は、スピンドル及び棒材通路をもつ中空管を示す拡大図である。
図１に示すように、ＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置２には、棒材Ｗの給送方向後方に配置された棒材供給機４によって、加工すべき棒材Ｗが供給される。棒材加工装置２は、水平方向に延びる、加工中に棒材Ｗを高速回転させるためのスピンドル６を有する。スピンドル６の先端には、棒材Ｗの先端部を把持して固定するコレットチャック８が設けられている。図２を見て分かるように、スピンドル６の中には、コレットチャック８と同軸状に配置され、コレットチャック８近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドル６を貫通し、更に、前記スピンドル６の後方に突出して延びる中空管１０が設けられている。中空管１０の長さＬは、加工すべき棒材Ｗの略全体を収容することができる長さに設定されている。本実施の形態においては、棒材加工装置２には短尺材加工用であり、通常、棒材Ｗの長さは１ｍ以内である。従って、中空管１０の長さは略１ｍである。中空管１０の内部は、両端が開放した円筒状の棒材通路１２が形成されている。棒材通路１２の内径は、加工されるべき棒材Ｗの外径より大きく、棒材Ｗが棒材通路１２内に収容されるとき、棒材Ｗの外周面と棒材通路１２の内壁面との間に隙間Ｓが形成される。中空管１０は、隙間Ｓの大きさが、棒材の回転によって周面がオイルをつれまわり、棒材Ｗの周りに油層を形成することができるように設定されており、好ましくは、棒材の振れを防止する上で、隙間Ｓは0.５ｍｍ〜１ｍｍであるのが最も好ましく、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。また、中空管１０は、加工すべき棒材の外径によって、隙間Ｓの大きさが、棒材の回転によって周面がオイルをつれまわり、棒材Ｗの周りに油層を形成することができるものに交換可能に設けられている。
【０００９】
図３は、図２に示す線III-III に沿った中空管の横断面図であり、オイル注入口と中空管の棒材通路との位置関係を示している。
図１に示すように、中空管１０の長手方向中間部には、棒材通路１２内にオイルを注入するためのオイル注入口１４が形成されている。オイル注入口１４は、図３に示すように、棒材通路１２内の棒材Ｗに対して水平方向に開口している。更に、オイル注入口１４は、オイルポンプ１６に接続され、それにより、棒材加工装置２に設けられたオイルタンク２６からオイルがオイル注入口に供給されるようになっている。オイルは、棒材加工装置２のバイト近傍に供給する切削油と同じである。また、図１に示すように、中空管１０の後端部の下方に、後端部から漏れ出たオイルを収集するためのオイルトレー２２が棒材供給機４に対して取付られている。また、オイルトレー２２と棒材加工装置２との間にはホース２４が設けられ、その一端はオイルトレー２２に連結され、他端は棒材加工装置２のオイルタンク２６に向けられている。
【００１０】
図１を再び参照すると、棒材供給機４が、棒材加工装置２の後方に隣接して設置されている。棒材供給機４は、棒材加工装置２に向かって真っ直ぐに延び、かつ、中空管１０と同軸状に配置されたガイドレールを有する。ガイドレールの内部には、棒材Ｗを前方に給送するための送り矢２０が収容されている。送り矢２０は、全体的に断面円形の棒状部材であり、その外径は加工すべき棒材Ｗの外径と略同じ、あるいは、それより小さく、棒材通路１２の中に出入り自在である。また、送り矢２０は、棒材Ｗの後端面に当接する先端面をもつ。送り矢２０は、無端チェーン（図示せず）を介してモータ（図示せず）に連結されており、それにより、ガイドレール内で前後移動される。また、ガイドレールの側方には、複数の棒材Ｗを保持するための材料棚（図示せず）が設けられている。ガイドレールの上方には、図１に示すように、ガイドレールと平行に設けられた回転軸に取り付けられ、回転することによって材料棚から棒材Ｗを１つづつ取り出してガイドレールに投入するための複数の割出板が設けられている。
【００１１】
本実施の形態にかかる棒材加工装置２及び棒材供給機４は、以下の通り作用する。
初め、送り矢２０は、ガイドレールの後方位置に退避している。棒材供給機４及び棒材加工装置２の運転を開始すると、コントローラによって割出板が回転され、新たな棒材Ｗが材料棚から取り出されて、ガイドレールの中の送り矢２０の前方に投入される。送り矢２０が無端チェーンを介してモータによって前方に移動され、その前端面が棒材Ｗの後端面に当接する。更に、送り矢２０が前方に移動すると、それにより、棒材Ｗが棒材加工装置２に向かって前方に給送され、棒材加工装置２の中空管１０の棒材通路１２の中に挿入される。棒材Ｗの先端部がコレットチャック８から所定長さだけ突出した所定位置に到達すると、コレットチャック８が閉じて棒材Ｗを把持して固定する。棒材Ｗはこの位置にあるとき、全体が中空管１０の棒材通路１２の中に収容されている。この送り矢２０は、棒材Ｗの後方に２ｍｍ〜３ｍｍ程度のところに位置している。
【００１２】
これと同時に、オイルポンプ１６によってオイルがオイル注入口１４を介して棒材通路１２の中に供給される。スピンドル６によって棒材Ｗが高速回転される。なお、このとき送り矢２０と棒材Ｗとは端面が互いに当接しているだけであり、互いに連結されていないので、棒材Ｗの回転に伴って送り矢２０は回転せず、また、棒材Ｗの振動が伝わることはない。棒材Ｗの回転速度が速まるにしたがって、棒材Ｗの周面がオイルを連れ回って、棒材Ｗと棒材通路１２を構成する内壁面との間の隙間Ｓに油層が形成される。これにより、棒材Ｗ全体が、中空管１０の中心軸線に向かって持ち上げられる。従って、棒材Ｗの高速回転中、棒材Ｗは油層に取り囲まれ、中空管１０の棒材通路１２の内壁面に接触することがない。オイルの流量は、棒材通路１２内に収容された棒材Ｗと棒材通路１２の内壁面との間の隙間Ｓがほぼオイルで満たされる程度の流量に設定されている。オイルは、中空管１０の開放した両端から流出する。中空管１０の後端部から流出したオイルは、オイルトレー２２によって収集され、ホース２４を介して棒材加工装置２のオイルタンク２６に戻される。また、中空管１０の前端部から流出したオイルは、オイルタンク２６の中に直接流れ込み、オイルはオイルタンク２６の中に収集される。オイルは、再びオイルポンプ１６によってオイルタンク２６から棒材通路１２の中に供給されて、循環利用される。油層が棒材Ｗと棒材通路１２の内壁面との間でクッションの役割を果たし、両者間の接触が防止される。
【００１３】
棒材Ｗの加工が終了した先端部分は、バイトによって突っ切られる。次いで、コレットチャック８が開放し、送り矢２０が中空管１０の中で棒材Ｗの後端面を押しながら、棒材Ｗを次の製品加工位置まで前進させる。これを繰り返して、棒材Ｗの先端部を加工し、製品が次々と突っ切られる。残材の長さがこれ以上製品を加工することができない長さになったとき、送り矢２０は中空管１０の中で更に前進し、残材をコレットチャック８の前方に押し出し、残材処理を行う。
図４は、本発明の第二の実施の形態にかかる棒材加工装置および棒材供給機の全体を示す概略図である。また、図５および図６は、図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、そのうち、図５は、蓋部材が退避位置にあり、ガイドレール部材の開口部が開放している状態を、また、図６は、蓋部材が閉じ位置にあり、ガイドレール部材の開口部が閉じられている状態を示す。
【００１４】
第二の実施の形態にかかる棒材加工装置３０は、上記第一の実施の形態と比べて、棒材加工装置２の後方に突出する中空管１０の後端部の長さが短い点、また、中空管１０の後端部に密封材またはＯ−リング８９が設けられている点を除いて、同様に構成されているので、同様な構成については同じ符号で示し、これらについての詳細な説明は省略する。
図４に示すように、ＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置３０には、棒材Ｗの給送方向後方に配置された棒材供給機３２によって、加工すべき棒材Ｗが供給される。図４を見て分かるように、スピンドル６の中には、コレットチャック８と同軸状に配置され、コレットチャック８近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドル６を貫通し、更に、前記スピンドル６の後方に突出して延びる中空管１０が設けられている。中空管１０の内部には棒材通路１２が形成されている。中空管１０は、後に詳述するように、加工すべき棒材の径に対応した内径を有するものに取替え可能に設けられている。
【００１５】
図４を再び参照すると、棒材供給機３２が、棒材加工装置３０の後方に隣接して設置されている。図５に示すように、棒材供給機３２は、棒材加工装置３０に向かって真っ直ぐに延び、かつ、上向きに開放した開口部３４ａを有するガイドレール部材３４と、ガイドレール部材３４の上方に設けられ、かつ、開口部３４ａに向かって開放する蓋部材３６を有する。図４に示すように、棒材供給機３２の運転の初期位置において、送り矢３８はガイドレール部材３４の後部分に収容されており、棒材（新材）は、後述の材料棚８４から、棒材取出し機構８６によって、ガイドレール部材３４の前部分に投げ入れられる。蓋部材３６は、棒材が収容されるガイドレール部材３４の前部分を覆う。また、送り矢３８の羽根部分３８ａが前方に移動するにしたがって、互いに干渉しないように、部分的に開放することができるように、蓋部材３２は２つの蓋部分３６ａと３６ｂに分割されている。蓋部分３６ａと３６ｂのそれぞれは、別々にシリンダ６４によって開閉される。
【００１６】
ガイドレール部材３４および蓋部材３６のそれぞれは、図５および図６に示すように、同じ幅を有し、略断面矩形の角材で構成されている。図６に示すように、ガイドレール部材３４の開口部３４ａが蓋部材３６によって閉じられているとき、これらの間に、棒材通路１２と同じ内径を有する棒材通路４６が形成される。棒材通路４６の上半分が蓋部材３６に、また、下半分がガイドレール部材３４に形成されている。また、ガイドレール部材３４の内部には、棒材Ｗを前方に給送するための送り矢３８が収容されている。送り矢３８は、全体的に断面円形の棒状部材であり、その外径は棒材通路１２の内径より小さく、棒材通路１２に出入り自在である。また、送り矢３８の後端部には、平らなプレート状の羽根部分３８ａが設けられている。
【００１７】
図５に示すように、棒材供給機３２の基台４０には、ガイドレール部材３４の下方に長手方向に延びる固定プレート部材４２が固定されている。固定プレート部材４２は、ガイドレール部材３４の横幅と同じ寸法を有し、この固定プレート部材４２の上に、ガイドレール部材３４が整列して載置されている。ガイドレール部材３４と固定プレート部材４２の両側には、これらを挟むようにして長手方向に延びる２つのプレート状の横移動規制部材部材４８、５０が設けられている。横移動規制部材４８、５０はそれぞれ、固定プレート部材４２に対してねじ５２，５４によって固定され、それらの間に介装されているガイドレール部材３４の横方向の移動を規制する。また、横移動規制部材４８，５０のそれぞれには、水平方向にガイドレール部材３４に向かって突出するキー部材５６，５８が設けられており、また、ガイドレール部材３４には、キー部材５６、５８を受け入れる、長手方向に延びる溝部６０，６２が形成されている。これらによって、ガイドレール部材３４の縦方向の移動が規制される。
【００１８】
横移動規制部材４８，５０の上縁は、ガイドレール部材３４の高さより高く上方に突出しており、かつ、互いに同じ高さ寸法を有する。それらの上面４８ａ、５０ａは平らであり、図５に示すように、これらは、送り矢３８の前後移動の案内面を構成する。
他方、図５に示すように、棒材供給機３２の本体の上部には、油圧シリンダ６４が設けられ、油圧シリンダ６４は、蓋部材３６を図５に示す上方位置または退避位置と、図６に示す下方位置または閉じ位置との間で移動させる。油圧シリンダ６４のロッド６４ａの下端には、断面矩形の固定プレート６６が取付けられている。固定プレート部材６６は、蓋部材３６の横幅と同じ寸法を有し、この固定プレート部材６６の下方に、蓋部材３６が整列して設けられている。蓋部材３６と固定プレート部材６６の両側には、これらを挟むようにして長手方向に延びる２つのプレート状の横移動規制部材部材６８，７０が設けられている。横移動規制部材６８，７０はそれぞれ、固定プレート部材６６に対してねじ７２，７４によって固定され、それらの間に介装されている蓋部材３６の横方向の移動を規制する。横移動規制部材６８，７０の下縁は、蓋部材３６の下縁より高い位置にあり、蓋部材３６の下縁がそれらの間で下方に突出している。また、横移動規制部材６８，７０のそれぞれには、水平方向に蓋部材３６に向かって突出するキー部材７６，７８が設けられており、また、蓋部材３６には、キー部材７６，７８を受け入れる、長手方向に延びる溝部８０，８２が形成されている。これらによって、蓋部材３６の縦方向の移動が規制される。
【００１９】
図６に示すように、蓋部材３６の閉じ位置において、ガイドレール部材３４の上面と蓋部材３６の下面、横移動規制部材４８の上面４８ａと横移動規制部材６８の下面、更に、横移動規制部材５０の上面５０ａと横移動規制部材７０の下面とが互いに当接する。横移動規制部材４８，５０の上縁および横移動規制部材６８，７０の下縁との間の隙間と、ガイドレール部材３４の上面および蓋部材３６の下面との間の隙間とは、異なる高さに位置し、互いに整列しておらず、従って、連通していない。すなわち、ガイドレール部材３４の上面と蓋部材３６の下面との当接部が、横移動規制部材４８，５０の上縁部によって閉じられ、当接部からのオイルの漏れが防止される。
図４および図５に示すように、ガイドレール部材３４の側方には、加工すべき複数の棒材を載置するための材料棚８４と、材料棚８４から棒材を１つづつ取り出すための取出し機構８６が設けられているが、これらは周知の構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【００２０】
図７は、棒材加工装置３０の中空管１０と、棒材供給機３２のガイドレール部材３４および蓋部材３６との連結部を示す。
図７に示すように、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の棒材通路４６の前端部には、中空管１０の後端部を受入れ可能な段付き挿入部８７が形成されている。この段付き挿入部８７の中に中空管１０の後端部が挿入されて、互いに連結さる。これにより、同じ内径を有する棒材通路１２と棒材通路４６が同軸状に一体的に連結され、棒材加工装置３０から棒材供給機３２側まで、１つの棒材通路が形成される。中空管１０の後端部の外周面にはＯ−リング８９が設けられ、中空管１０と、ガイドレール部材３４および蓋部材３６との間の連結部からのオイル漏れが防止される。
【００２１】
第二の実施の形態にかかる棒材加工装置３０および棒材供給機３２に設けられた中空管１０、ガイドレール部材３４、および、蓋部材３６は、加工すべき棒材の外径に適した内径をもつ棒材通路１２，４６が形成されたものに取替え可能である。図７に示すように、棒材加工機３０の主軸台８８の後端には、中空管１０を把持して固定するための中空管固定具９０が取付けられている。中空管固定具９０は、中空管１０と同軸状に位置し、中空管１０の外形より大きな内径をもつ管状部分９０ａを有する。管状部分９０ａは、その前端部に中空管１０が受け入れられ、その後端部には、中空管１０を把持して固定するためのクランプ部９０ｅが設けられている。クランプ部９０ｅは、次のようにして形成される。管状部分９０ａの中間部分において、中空管固定具９０のほぼ半周にわたって周方向に延びる第一の切り込み９０ｂと、第一の切り込み９０ｂの中間部分と交わり、かつ、中空管１０の先端まで軸線方向に延びる第二の切り込み９０ｃとで、この第二の切り込み９０ｃを挟んで互いに対向する２つの可動部分が形成される。可動部分の第二の切り込み９０ｃに沿った上側端部分を機械加工することによりフランジ部分９０ｄが形成されている。フランジ部分９０ｄには、対向する他方の可動部分の端部分まで延び、かつ、軸線方向に互いに離間して配置された２つのボルト９２が設けられている。中空管をクランプ部９０ｅに挿入し、次いで、ボルト９２を締め込むことによって、クランプ部９０ｅの実質的な内径が縮径され、これにより、中空管１０は、クランプ部９０ｅにしっかりと固定される。
【００２２】
図７および図８を見て分かるように、主軸台８８のスピンドル６の内部には、軸線方向に延び、スピンドル６によって回転される主軸管９１が設けられている。主軸管９１の前端部にはコレットチャック８の後端部の雄ねじと螺合する雌ねじ８ａが形成されている。中空管１０の外径は、主軸管９１の回転が伝達されないように、主軸管９１の内径より小さく設定されており、本実施の形態においては、主軸管９１の内径が15ｍｍであるのに対して、中空管１０の外径は１３ｍｍである。また、コレットチャック８は、加工すべき棒材の外径に適したものに取替えられるが、本実施の形態は太材を加工する場合を示しており、その内径は主軸管９１と同径である。従って、中空管１０は、中空管固定具９０、主軸管９１、更に、コレットチャック８の中に挿入されている。なお、振動および騒音を防止するには、加工が終了するまで棒材を中空管１０内に収容することができることが好ましく、中空管１０は、コレットチャック８の中まで延びていることが望ましい。しかし、細材を加工する場合には、コレットチャック８の内径が小さいので、中空管１０をその中に挿入することができないので、中空管１０は、コレットチャック８の後方近傍で終端する比較的短いものを使用する。
【００２３】
また、棒材供給機３２のガイドレール部材３４の取替えは、まず、ねじ５４を外し、横移動規制部材５０を横方向に移動させて取り外す。更に、ガイドレール部材３４を固定部材４２の上で横方向に摺動させて取り外す。引き続く加工工程で加工すべき棒材の内径に適した内径の棒材通路４６をもつガイドレール部材３４を選択し、固定部材４２の上面に載置し、更に、溝部６０の中にキー部材５６が受け入れられるようにして、横移動規制部材４８の側面に当接させる。次いで、横移動規制部材５０を、キー部材５８が溝部６２の中に受け入れられるようにして、ガイドレール部材３４の側面に当接させ、次いで、横移動規制部材５０をねじ５４で固定部材４２に対して固定する。
更に、棒材供給機３２の蓋部材３６の取替えは、まず、ねじ７２または７４を外し、横移動規制部材６８または７０を横方向に移動させて取り外す。これにより蓋部材３６が外れる。引き続く加工工程で加工すべき棒材の外径に適する内径の棒材通路４６をもつ蓋部材３６を選択し、横移動規制部材６８または７０を、キー部材７６または７８が溝部８０または８２の中に受け入れられるようにして、蓋部材３６の側面に当接させる。次いで、それをねじ７６または７８で、固定部材６６に対して固定する。
【００２４】
中空管１０の後端部は、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の前端部の段付き受入れ部に挿入して、互いに連結する。
棒材供給機３２および棒材加工装置３０は、以下の通り作動する。図１に示すように、送り矢３８は、初め、ガイドレール部材３４の後方位置に退避している。また、蓋部材３６ａおよび３６ｂは、上方の退避位置に位置している。棒材が、棒材取出し機構８６によって材料棚８４から取出され、送り矢３８の前方のガイドレール部材３４の前部分の中に投入される。次いで、蓋部材３６ａおよび３６ｂがシリンダ６４によって閉じ位置まで移動され、ガイドレール部材３４の開口部３４ａが蓋部材３６によって閉じられる。引き続き、送り矢３８が無端チェーンを介してモータによって前方に移動され、その前端面が棒材Ｗの後端面に当接する。更に、送り矢３８が前方に移動すると、それにより、棒材Ｗが棒材加工装置３０に向かって前方に給送され、棒材加工装置３０の中空管１０の棒材通路１２の中に挿入される。棒材Ｗの先端部がコレットチャック８から所定長さだけ突出した所定位置に到達すると、コレットチャック８が閉じて棒材Ｗを把持して固定する。
【００２５】
これと同時に、オイルポンプ１６によってオイルがオイル注入口１４を介して棒材通路１２、４６の中に供給される。スピンドル６によって棒材Ｗが高速回転される。なお、このとき、この送り矢２０は棒材Ｗの後方に２ｍｍ〜３ｍｍ程度のところに位置しており、互いに連結されていないので、棒材Ｗの回転に伴って送り矢２０は回転せず、また、棒材Ｗの振動が伝わることはない。棒材Ｗの回転速度が速まるにしたがって、棒材Ｗの周面がオイルを連れ回って、棒材Ｗと棒材通路１２、４６を構成する内壁面との間の隙間Ｓに油層が形成される。棒材の回りに油層が形成されるように、隙間Ｓの大きさは、0.５ｍｍ〜１ｍｍであるのが最も好ましく、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。これにより、棒材Ｗ全体が、棒材通路１２、４６の中心軸線に向かって持ち上げられる。従って、棒材Ｗの高速回転中、棒材Ｗは油層に取り囲まれ、棒材通路１２、４６の内壁面に接触することがない。オイルの流量は、棒材Ｗと棒材通路１２、４６の内壁面との間の隙間Ｓがほぼオイルで満たされる程度の流量に設定されている。オイルは、開放した中空管１０の前端およびガイドレール部材３４の後端から流出する。ガイドレール部材３４の後端部から流出したオイルは、図１に示す第一の実施例と同様にして回収され、再循環される。
【００２６】
棒材Ｗの加工が終了した先端部分は、バイトによって突っ切られる。次いで、コレットチャック８が開放し、送り矢２０がガイドレール３４または中空管１０の中で棒材Ｗの後端面を押しながら、棒材Ｗを次の製品加工位置まで前進させる。送り矢３８の羽根部分３８ａが前方に移動し、蓋部材３６ａに近づくと、シリンダ６４によって退避位置に移動され、更に、前方の蓋部分３６ｂ近づくと、同様にして開放され、互いに干渉しないようになっている。棒材Ｗの先端部を加工し、製品が次々と突っ切られ、残材の長さがこれ以上製品を加工することができない長さになったとき、送り矢３８は中空管１０の中で更に前進し、残材をコレットチャック８の前方に押し出し、残材処理を行う。
上記第一の本実施の形態においては、中空管１０が棒材Ｗの全体を収容することができる長さを有し、棒材Ｗ全体が油層によって取り囲まれているので、中空管１０の棒材通路１２の内壁面との接触が断たれ、振動や騒音を防止することができる。また、本実施の形態においては、特に、棒材加工装置２が短尺材加工用であり、加工すべき棒材Ｗは比較的長さの短い棒材である。すなわち、棒材Ｗの重さは比較的軽く、また、後端部の撓みも比較的小さい。従って、短尺材の場合は、棒材Ｗがオイルによって中空管１０の中心軸線に向かってより確実に持ち上げられ、高い防振及び防音効果が得られる。
【００２７】
また、上記第一の実施の形態においては、棒材Ｗ全体が油層によって持ち上げられるので、例えば、振れ止め装置等の他の防振用手段が不要なので、部品との物理的接触を回避することができ、振動の原因をなくすことができる。
更に、上記第一の実施の形態においては、送り矢２０の外径が加工すべき棒材Ｗの外径と略同じ、あるいは、それより小さく設定されている。従って、中空管１０の棒材通路１２の内径を決定する際に、送り矢２０の外径を考慮に入れる必要がない。内径は、加工すべき棒材Ｗの外周面と棒材通路１２の内壁面との間に最適な大きさの隙間Ｓが形成され、棒材Ｗに対してオイルによる流体力学的求心作用が働く程度に決定すればよい。また、その隙間Ｓの最適な大きさには幅があるので、所定範囲内の外径の棒材Ｗであれば、同じ中空管１０で種々の棒材Ｗに対して使用することができる。
【００２８】
更に、上記第一の実施の形態によれば、バイト近傍に供給する切削油と同じオイルを使用するので、棒材加工装置２内で異なる種類のオイルの混合を回避することができる。また、１つのオイルタンク２６を設ければ足り、両者の混合を防止する手段が不要となる。
更に、上記第一の実施の形態によれば、オイル注入口１４が中空管１０の中間部に設けられているので、両端が開放した棒材通路１２内に１つのオイル注入口１４で棒材Ｗ全体にわたって均一にオイルを供給することができる。
上記第二の実施の形態においては、ガイドレール部材３４と蓋部材３６とによって、中空管１０の棒材通路１２の後方に棒材通路４６が延長されるので、加工すべき棒材がいわゆる長尺材（例えば、１ｍ以上）である場合にも、棒材全体を棒材通路１２、４６内に収容することができ、油層によって棒材全体を棒材通路１２、４６の中心軸線に向かって持ち上げることができ、棒材通路１２、４６の内壁面に接触せず、振動や騒音を防止することできる。
【００２９】
また、上記第二の実施の形態においては、中空管１０と、ガイドレール部材３４および蓋部材３６に取替え可能になっているので、加工すべき棒材の径の大きさによって、棒材との間に油層が形成される大きさの隙間Ｓが形成される内径の棒材通路１２，４６をもつものに交換して、確実に棒材の回りに油層が形成されるようにすることができる。
更に、上記第二の実施の形態においては、ねじ５２，５４，７２，７４の取外しおよび取付けだけで、ガイドレール部材３４及び蓋部材３６の交換が可能であるので、交換作業が容易である。また、横移動規制部材４８，５０，６８，７０によって横方向の移動が規制され、また、キー部材５６，５８、７６，７８と溝部６０，６２，８０，８２とによって、縦方向の移動が規制されるので、簡易な構成で、これらを固定することができる。
【００３０】
更に、上記第二の実施の形態においては、横移動規制部材４８，５０の上縁および横移動規制部材６８，７０の下縁との間の隙間と、ガイドレール部材３４の上面および蓋部材３６の下面との間の隙間とが、互いに整列せずに異なる高さに位置し、互いに連通していない。従って、ガイドレール部材３４と蓋部材３６との間の隙間が、横移動規制部材４８、５０の上縁部によって閉じられ、オイルの漏れが防止される。
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、棒材Ｗと押し矢とが連結されていないので、棒材加工中、棒材Ｗと送り矢２０との間の振動伝達経路が断たれている。従って、送り矢２０と棒材供給機４のガイドレールとの接触が原因となる振動や騒音が生じなく、棒材加工装置２と棒材供給機４とを含む棒材加工システム全体としての防振効果が高い。
【００３１】
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、送り矢２０は、全体的に断面円形の棒状部材であり、棒材Ｗの後端面に当接する先端面によって、棒材を前方に移動させるようになっているので、例えば、送り矢が、先端部に設けられたフィンガーチャック等の把持部によって棒材の後端部を保持するようになっている場合のように、棒材の後端部を把持を把持可能とするため段状に縮径加工する必要がなく、作業を簡略化することができる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記第一の実施の形態においては、棒材Ｗ全体が中空管１０内に収容されるようになっている。しかし、中空管１０の長さは、加工すべき棒材Ｗの前端部及び中間部を収容するようにし、後端部を棒材振れ止め装置で支持する一方、撓みやすい中間部をオイルの流体力学的求心作用によって持ち上げるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記第一の実施の形態においては、中空管１０の長さは１ｍであり、特に、１ｍ以下の長さの短尺材に適している例を説明し、また、第二の実施の形態は、１ｍ以上の長尺部材に適している例を説明した。しかし、第一の実施の形態における中空管１０の長さは、加工すべき棒材の長さによって適宜、延長したり、短縮したりしてもよい。また、短尺材の場合であっても、第二の実施の形態のように、短い中空管１０の後方にガイドレール部材３４と蓋部材３６とを設け、棒材通路４６を延長する構成としてもよい。
更に、上記第二の実施の形態においては、オイル注入口１４およびオイルポンプ１６は、棒材加工装置３０側に設けられているが、これらは、棒材通路１２，４６のほぼ中央部に設けられていればよく、棒材供給機３２側に設けられていてもよい。
【００３３】
更に、上記第二の実施の形態においては、中空管１０の後端部が、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の前端部の段付き受入れ部に挿入されて、互いに連結されているが、これらは、略液漏れのしない、他の態様で互いに連結されていてもよく、例えば、シール材を介して、端面を互いに当接して連結されていてもよい。
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、棒材と中空管１０の内壁との間の隙間Ｓは、0.５ｍｍ〜１ｍｍであることが最も好ましく、また、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよいが、隙間Ｓの大きさは、棒材の回転によって回りに油層が作られればよく、オイルの粘度によって異なる大きさであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、作業の簡略化を図ることができ、簡易な構成で防振効果の高い棒材加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる特に短尺材加工用の棒材加工装置と、棒材加工装置に棒材を供給するための棒材供給機とを有する棒材加工システム全体を概略的に示す側面図である。なお、スピンドルは棒材加工装置の内部に設けられているが、スピンドルの形状が分かるように実線で示してある。
【図２】スピンドル及び棒材通路をもつ中空管を示す拡大図である。
【図３】図２に示す線III-III に沿った中空管の横断面図であり、オイル注入口と中空管の棒材通路との位置関係を示している。
【図４】本発明の第二の実施の形態にかかる棒材加工装置および棒材供給機の全体を示す概略図である。
【図５】図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、蓋部材が退避位置にあり、ガイドレール部材の開口部が開放している状態を示す。
【図６】図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、蓋部材が閉じ位置にあり、ガイドレール部材の開口部が閉じられている状態を示す。
【図７】棒材加工装置の中空管の後端部と、棒材供給機のガイドレール部材および蓋部材との連結部を示す詳細図である。
【図８】棒材加工装置の中空管の前端部の近傍を示す詳細図である。
【符号の説明】
2棒材加工装置
６スピンドル
８コレットチャック
１０中空管
１２第一棒材通路
１４オイル注入口
１６オイルポンプ（オイル供給手段）
３４ガイドレール部材
３６蓋部材
３４a 開口部
４６ 棒材通路
W 棒材
S 隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒材を加工するための棒材加工装置および棒材供給機に関し、より詳細には、棒材の防振効果の高い棒材加工装置および棒材供給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒材の先端部分に切削加工を施すＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置が知られている。加工すべき棒材は棒材加工装置に、給送方向後方に隣接して設置された棒材供給機によって供給される。該棒材供給機は、棒材加工機に向かって真っ直ぐに延びるガイドレールをもち、棒材は送り矢によってガイドレールに沿って給送方向前方に前進されて、棒材加工装置に供給される。棒材加工装置は長手方向に延びるスピンドルを有し、棒材はスピンドルの中を通って給送される。棒材の先端部がコレットチャックによって把持され、棒材は加工中、高速回転されながら、バイトによって加工され、製品が作られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、棒材は加工される間、高速回転されるので、特に、棒材が曲がっていたり、撓んだりしている場合には、棒材供給機のガイドレールや棒材加工機の主軸と干渉し、振動やそれに伴う騒音の原因となる。
例えば、特公昭５３−２２７１６号に記載の主軸装置には、主軸内に加工すべき棒材を保持するための管状の間隔部材が設けられている。間隔部材を棒材と主軸との間に介装することにより、棒材の一部が偏心しても、棒材が間隔部材に接するので主軸との接触が防止される。しかし、このような主軸装置においては、間隔部材の内壁と棒材との間に、棒材が軸線方向に自由に移動できる程度の隙間が形成されており、棒材と間隔部材との間の接触による振動および騒音を回避することができない。また、この構成では、加工すべき棒材の外径が変わるたびに、棒材が軸線方向に自由に移動できる程度の隙間を形成する大きさの内径をもつ内装管に交換しなければならず、交換作業を頻繁に行わなければならず、作業が煩雑であった。
【０００４】
そこで、本発明は作業の簡略化を図ることができ、簡易な構成で防振効果の高い棒材加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、加工すべき棒材の先端部を把持するコレットチャックをもち、棒材を高速回転させるスピンドルを備えた棒材加工装置であって、前記コレットチャックと同軸状に配置され、前記コレットチャック近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドルを貫通して延びる中空管を有し、該中空管には、両端が開放し、かつ、内部に収容された棒材の回転によって棒材の周面のまわりに油層が作られる大きさの内径をもつ第一棒材通路が形成されており、更に、該中空管の中に向けて開口するオイル注入口と、該オイル注入口にオイルを供給するためのオイル供給手段とを有することを特徴とする棒材加工装置によって達成することができる。
【０００６】
本発明にかかる棒材加工機は、以下のように作用する。棒材加工装置の給送方向後方に隣接して設けられた棒材供給機によって、加工すべき棒材が棒材加工装置に向けて給送される。棒材供給機には、棒材加工機に向かって真っ直ぐに延びるガイドレールと、該ガイドレールの中を前後移動する送り矢が設けられている。ガイドレール内で棒材の後端が送り矢によって前方に押され、棒材が中空管の第一棒材通路の中に給送される。棒材の先端部はコレットチャックによって把持固定され、スピンドルによって高速回転される。その間、第一棒材通路の中には、オイルがオイル注入口を介して供給される。オイルは、棒材の回転速度が速まるにしたがって、棒材の周面が油を連れ回って、棒材と第一棒材通路を構成する内壁面との間に油層を形成する。これにより、棒材が持ち上げられ、また、油層が棒材と第一棒材通路の内壁面との間でクッションの役割を果たし、両者間の接触が防止され、振動及び騒音が防止される。また、第一棒材通路の内壁面と内部に収容された棒材の周面との間の隙間は、油層が形成される大きさでよいので、異なる外径や断面形状をもつ種々の棒材ことに交換する必要がなく、作業を簡略化できる。
【０００７】
また、本発明の上記目的は、更に、前記中空管の後方に真っ直ぐに延び、かつ、上向きに開放する開口部を有するガイドレール部材と、前記開口部を閉じる蓋部材とを有し、前記開口部が前記蓋部によって閉じられている状態において、これらの内部に、前記第一棒材通路と同じ大きさの内径をもち、かつ、同軸状に延びる第二棒材通路が形成されており、更に、１つの棒材通路を形成するように、前記第一棒材通路と前記第二棒材通路とを互いに一体的に連結する連結手段を有することを特徴とする、前記棒材加工装置と組み合わせて使用する棒材供給機によって達成することができる。
上記棒材供給機によれば、前記第一棒材通路を延長することができ、棒材が長い場合でも、棒材全体が棒材通路内に収容され、棒材全体にわたって、油層によって、棒材と棒材通路の内壁面との間の接触が防止され、振動及び騒音が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、第一の実施の形態にかかる、特に、短尺材加工用に適した棒材加工装置と、棒材加工装置に棒材を供給するための棒材供給機とを有する棒材加工システム全体を概略的に示す側面図である。なお、スピンドルは棒材加工装置の内部に設けられているが、スピンドルの形状が分かるように実線で示してある。また、図２は、スピンドル及び棒材通路をもつ中空管を示す拡大図である。
図１に示すように、ＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置２には、棒材Ｗの給送方向後方に配置された棒材供給機４によって、加工すべき棒材Ｗが供給される。棒材加工装置２は、水平方向に延びる、加工中に棒材Ｗを高速回転させるためのスピンドル６を有する。スピンドル６の先端には、棒材Ｗの先端部を把持して固定するコレットチャック８が設けられている。図２を見て分かるように、スピンドル６の中には、コレットチャック８と同軸状に配置され、コレットチャック８近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドル６を貫通し、更に、前記スピンドル６の後方に突出して延びる中空管１０が設けられている。中空管１０の長さＬは、加工すべき棒材Ｗの略全体を収容することができる長さに設定されている。本実施の形態においては、棒材加工装置２には短尺材加工用であり、通常、棒材Ｗの長さは１ｍ以内である。従って、中空管１０の長さは略１ｍである。中空管１０の内部は、両端が開放した円筒状の棒材通路１２が形成されている。棒材通路１２の内径は、加工されるべき棒材Ｗの外径より大きく、棒材Ｗが棒材通路１２内に収容されるとき、棒材Ｗの外周面と棒材通路１２の内壁面との間に隙間Ｓが形成される。中空管１０は、隙間Ｓの大きさが、棒材の回転によって周面がオイルをつれまわり、棒材Ｗの周りに油層を形成することができるように設定されており、好ましくは、棒材の振れを防止する上で、隙間Ｓは0.５ｍｍ〜１ｍｍであるのが最も好ましく、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。また、中空管１０は、加工すべき棒材の外径によって、隙間Ｓの大きさが、棒材の回転によって周面がオイルをつれまわり、棒材Ｗの周りに油層を形成することができるものに交換可能に設けられている。
【０００９】
図３は、図２に示す線III-III に沿った中空管の横断面図であり、オイル注入口と中空管の棒材通路との位置関係を示している。
図１に示すように、中空管１０の長手方向中間部には、棒材通路１２内にオイルを注入するためのオイル注入口１４が形成されている。オイル注入口１４は、図３に示すように、棒材通路１２内の棒材Ｗに対して水平方向に開口している。更に、オイル注入口１４は、オイルポンプ１６に接続され、それにより、棒材加工装置２に設けられたオイルタンク２６からオイルがオイル注入口に供給されるようになっている。オイルは、棒材加工装置２のバイト近傍に供給する切削油と同じである。また、図１に示すように、中空管１０の後端部の下方に、後端部から漏れ出たオイルを収集するためのオイルトレー２２が棒材供給機４に対して取付られている。また、オイルトレー２２と棒材加工装置２との間にはホース２４が設けられ、その一端はオイルトレー２２に連結され、他端は棒材加工装置２のオイルタンク２６に向けられている。
【００１０】
図１を再び参照すると、棒材供給機４が、棒材加工装置２の後方に隣接して設置されている。棒材供給機４は、棒材加工装置２に向かって真っ直ぐに延び、かつ、中空管１０と同軸状に配置されたガイドレールを有する。ガイドレールの内部には、棒材Ｗを前方に給送するための送り矢２０が収容されている。送り矢２０は、全体的に断面円形の棒状部材であり、その外径は加工すべき棒材Ｗの外径と略同じ、あるいは、それより小さく、棒材通路１２の中に出入り自在である。また、送り矢２０は、棒材Ｗの後端面に当接する先端面をもつ。送り矢２０は、無端チェーン（図示せず）を介してモータ（図示せず）に連結されており、それにより、ガイドレール内で前後移動される。また、ガイドレールの側方には、複数の棒材Ｗを保持するための材料棚（図示せず）が設けられている。ガイドレールの上方には、図１に示すように、ガイドレールと平行に設けられた回転軸に取り付けられ、回転することによって材料棚から棒材Ｗを１つづつ取り出してガイドレールに投入するための複数の割出板が設けられている。
【００１１】
本実施の形態にかかる棒材加工装置２及び棒材供給機４は、以下の通り作用する。
初め、送り矢２０は、ガイドレールの後方位置に退避している。棒材供給機４及び棒材加工装置２の運転を開始すると、コントローラによって割出板が回転され、新たな棒材Ｗが材料棚から取り出されて、ガイドレールの中の送り矢２０の前方に投入される。送り矢２０が無端チェーンを介してモータによって前方に移動され、その前端面が棒材Ｗの後端面に当接する。更に、送り矢２０が前方に移動すると、それにより、棒材Ｗが棒材加工装置２に向かって前方に給送され、棒材加工装置２の中空管１０の棒材通路１２の中に挿入される。棒材Ｗの先端部がコレットチャック８から所定長さだけ突出した所定位置に到達すると、コレットチャック８が閉じて棒材Ｗを把持して固定する。棒材Ｗはこの位置にあるとき、全体が中空管１０の棒材通路１２の中に収容されている。この送り矢２０は、棒材Ｗの後方に２ｍｍ〜３ｍｍ程度のところに位置している。
【００１２】
これと同時に、オイルポンプ１６によってオイルがオイル注入口１４を介して棒材通路１２の中に供給される。スピンドル６によって棒材Ｗが高速回転される。なお、このとき送り矢２０と棒材Ｗとは端面が互いに当接しているだけであり、互いに連結されていないので、棒材Ｗの回転に伴って送り矢２０は回転せず、また、棒材Ｗの振動が伝わることはない。棒材Ｗの回転速度が速まるにしたがって、棒材Ｗの周面がオイルを連れ回って、棒材Ｗと棒材通路１２を構成する内壁面との間の隙間Ｓに油層が形成される。これにより、棒材Ｗ全体が、中空管１０の中心軸線に向かって持ち上げられる。従って、棒材Ｗの高速回転中、棒材Ｗは油層に取り囲まれ、中空管１０の棒材通路１２の内壁面に接触することがない。オイルの流量は、棒材通路１２内に収容された棒材Ｗと棒材通路１２の内壁面との間の隙間Ｓがほぼオイルで満たされる程度の流量に設定されている。オイルは、中空管１０の開放した両端から流出する。中空管１０の後端部から流出したオイルは、オイルトレー２２によって収集され、ホース２４を介して棒材加工装置２のオイルタンク２６に戻される。また、中空管１０の前端部から流出したオイルは、オイルタンク２６の中に直接流れ込み、オイルはオイルタンク２６の中に収集される。オイルは、再びオイルポンプ１６によってオイルタンク２６から棒材通路１２の中に供給されて、循環利用される。油層が棒材Ｗと棒材通路１２の内壁面との間でクッションの役割を果たし、両者間の接触が防止される。
【００１３】
棒材Ｗの加工が終了した先端部分は、バイトによって突っ切られる。次いで、コレットチャック８が開放し、送り矢２０が中空管１０の中で棒材Ｗの後端面を押しながら、棒材Ｗを次の製品加工位置まで前進させる。これを繰り返して、棒材Ｗの先端部を加工し、製品が次々と突っ切られる。残材の長さがこれ以上製品を加工することができない長さになったとき、送り矢２０は中空管１０の中で更に前進し、残材をコレットチャック８の前方に押し出し、残材処理を行う。
図４は、本発明の第二の実施の形態にかかる棒材加工装置および棒材供給機の全体を示す概略図である。また、図５および図６は、図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、そのうち、図５は、蓋部材が退避位置にあり、ガイドレール部材の開口部が開放している状態を、また、図６は、蓋部材が閉じ位置にあり、ガイドレール部材の開口部が閉じられている状態を示す。
【００１４】
第二の実施の形態にかかる棒材加工装置３０は、上記第一の実施の形態と比べて、棒材加工装置２の後方に突出する中空管１０の後端部の長さが短い点、また、中空管１０の後端部に密封材またはＯ−リング８９が設けられている点を除いて、同様に構成されているので、同様な構成については同じ符号で示し、これらについての詳細な説明は省略する。
図４に示すように、ＮＣ自動旋盤等の棒材加工装置３０には、棒材Ｗの給送方向後方に配置された棒材供給機３２によって、加工すべき棒材Ｗが供給される。図４を見て分かるように、スピンドル６の中には、コレットチャック８と同軸状に配置され、コレットチャック８近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドル６を貫通し、更に、前記スピンドル６の後方に突出して延びる中空管１０が設けられている。中空管１０の内部には棒材通路１２が形成されている。中空管１０は、後に詳述するように、加工すべき棒材の径に対応した内径を有するものに取替え可能に設けられている。
【００１５】
図４を再び参照すると、棒材供給機３２が、棒材加工装置３０の後方に隣接して設置されている。図５に示すように、棒材供給機３２は、棒材加工装置３０に向かって真っ直ぐに延び、かつ、上向きに開放した開口部３４ａを有するガイドレール部材３４と、ガイドレール部材３４の上方に設けられ、かつ、開口部３４ａに向かって開放する蓋部材３６を有する。図４に示すように、棒材供給機３２の運転の初期位置において、送り矢３８はガイドレール部材３４の後部分に収容されており、棒材（新材）は、後述の材料棚８４から、棒材取出し機構８６によって、ガイドレール部材３４の前部分に投げ入れられる。蓋部材３６は、棒材が収容されるガイドレール部材３４の前部分を覆う。また、送り矢３８の羽根部分３８ａが前方に移動するにしたがって、互いに干渉しないように、部分的に開放することができるように、蓋部材３２は２つの蓋部分３６ａと３６ｂに分割されている。蓋部分３６ａと３６ｂのそれぞれは、別々にシリンダ６４によって開閉される。
【００１６】
ガイドレール部材３４および蓋部材３６のそれぞれは、図５および図６に示すように、同じ幅を有し、略断面矩形の角材で構成されている。図６に示すように、ガイドレール部材３４の開口部３４ａが蓋部材３６によって閉じられているとき、これらの間に、棒材通路１２と同じ内径を有する棒材通路４６が形成される。棒材通路４６の上半分が蓋部材３６に、また、下半分がガイドレール部材３４に形成されている。また、ガイドレール部材３４の内部には、棒材Ｗを前方に給送するための送り矢３８が収容されている。送り矢３８は、全体的に断面円形の棒状部材であり、その外径は棒材通路１２の内径より小さく、棒材通路１２に出入り自在である。また、送り矢３８の後端部には、平らなプレート状の羽根部分３８ａが設けられている。
【００１７】
図５に示すように、棒材供給機３２の基台４０には、ガイドレール部材３４の下方に長手方向に延びる固定プレート部材４２が固定されている。固定プレート部材４２は、ガイドレール部材３４の横幅と同じ寸法を有し、この固定プレート部材４２の上に、ガイドレール部材３４が整列して載置されている。ガイドレール部材３４と固定プレート部材４２の両側には、これらを挟むようにして長手方向に延びる２つのプレート状の横移動規制部材部材４８、５０が設けられている。横移動規制部材４８、５０はそれぞれ、固定プレート部材４２に対してねじ５２，５４によって固定され、それらの間に介装されているガイドレール部材３４の横方向の移動を規制する。また、横移動規制部材４８，５０のそれぞれには、水平方向にガイドレール部材３４に向かって突出するキー部材５６，５８が設けられており、また、ガイドレール部材３４には、キー部材５６、５８を受け入れる、長手方向に延びる溝部６０，６２が形成されている。これらによって、ガイドレール部材３４の縦方向の移動が規制される。
【００１８】
横移動規制部材４８，５０の上縁は、ガイドレール部材３４の高さより高く上方に突出しており、かつ、互いに同じ高さ寸法を有する。それらの上面４８ａ、５０ａは平らであり、図５に示すように、これらは、送り矢３８の前後移動の案内面を構成する。
他方、図５に示すように、棒材供給機３２の本体の上部には、油圧シリンダ６４が設けられ、油圧シリンダ６４は、蓋部材３６を図５に示す上方位置または退避位置と、図６に示す下方位置または閉じ位置との間で移動させる。油圧シリンダ６４のロッド６４ａの下端には、断面矩形の固定プレート６６が取付けられている。固定プレート部材６６は、蓋部材３６の横幅と同じ寸法を有し、この固定プレート部材６６の下方に、蓋部材３６が整列して設けられている。蓋部材３６と固定プレート部材６６の両側には、これらを挟むようにして長手方向に延びる２つのプレート状の横移動規制部材部材６８，７０が設けられている。横移動規制部材６８，７０はそれぞれ、固定プレート部材６６に対してねじ７２，７４によって固定され、それらの間に介装されている蓋部材３６の横方向の移動を規制する。横移動規制部材６８，７０の下縁は、蓋部材３６の下縁より高い位置にあり、蓋部材３６の下縁がそれらの間で下方に突出している。また、横移動規制部材６８，７０のそれぞれには、水平方向に蓋部材３６に向かって突出するキー部材７６，７８が設けられており、また、蓋部材３６には、キー部材７６，７８を受け入れる、長手方向に延びる溝部８０，８２が形成されている。これらによって、蓋部材３６の縦方向の移動が規制される。
【００１９】
図６に示すように、蓋部材３６の閉じ位置において、ガイドレール部材３４の上面と蓋部材３６の下面、横移動規制部材４８の上面４８ａと横移動規制部材６８の下面、更に、横移動規制部材５０の上面５０ａと横移動規制部材７０の下面とが互いに当接する。横移動規制部材４８，５０の上縁および横移動規制部材６８，７０の下縁との間の隙間と、ガイドレール部材３４の上面および蓋部材３６の下面との間の隙間とは、異なる高さに位置し、互いに整列しておらず、従って、連通していない。すなわち、ガイドレール部材３４の上面と蓋部材３６の下面との当接部が、横移動規制部材４８，５０の上縁部によって閉じられ、当接部からのオイルの漏れが防止される。
図４および図５に示すように、ガイドレール部材３４の側方には、加工すべき複数の棒材を載置するための材料棚８４と、材料棚８４から棒材を１つづつ取り出すための取出し機構８６が設けられているが、これらは周知の構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【００２０】
図７は、棒材加工装置３０の中空管１０と、棒材供給機３２のガイドレール部材３４および蓋部材３６との連結部を示す。
図７に示すように、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の棒材通路４６の前端部には、中空管１０の後端部を受入れ可能な段付き挿入部８７が形成されている。この段付き挿入部８７の中に中空管１０の後端部が挿入されて、互いに連結さる。これにより、同じ内径を有する棒材通路１２と棒材通路４６が同軸状に一体的に連結され、棒材加工装置３０から棒材供給機３２側まで、１つの棒材通路が形成される。中空管１０の後端部の外周面にはＯ−リング８９が設けられ、中空管１０と、ガイドレール部材３４および蓋部材３６との間の連結部からのオイル漏れが防止される。
【００２１】
第二の実施の形態にかかる棒材加工装置３０および棒材供給機３２に設けられた中空管１０、ガイドレール部材３４、および、蓋部材３６は、加工すべき棒材の外径に適した内径をもつ棒材通路１２，４６が形成されたものに取替え可能である。図７に示すように、棒材加工機３０の主軸台８８の後端には、中空管１０を把持して固定するための中空管固定具９０が取付けられている。中空管固定具９０は、中空管１０と同軸状に位置し、中空管１０の外形より大きな内径をもつ管状部分９０ａを有する。管状部分９０ａは、その前端部に中空管１０が受け入れられ、その後端部には、中空管１０を把持して固定するためのクランプ部９０ｅが設けられている。クランプ部９０ｅは、次のようにして形成される。管状部分９０ａの中間部分において、中空管固定具９０のほぼ半周にわたって周方向に延びる第一の切り込み９０ｂと、第一の切り込み９０ｂの中間部分と交わり、かつ、中空管１０の先端まで軸線方向に延びる第二の切り込み９０ｃとで、この第二の切り込み９０ｃを挟んで互いに対向する２つの可動部分が形成される。可動部分の第二の切り込み９０ｃに沿った上側端部分を機械加工することによりフランジ部分９０ｄが形成されている。フランジ部分９０ｄには、対向する他方の可動部分の端部分まで延び、かつ、軸線方向に互いに離間して配置された２つのボルト９２が設けられている。中空管をクランプ部９０ｅに挿入し、次いで、ボルト９２を締め込むことによって、クランプ部９０ｅの実質的な内径が縮径され、これにより、中空管１０は、クランプ部９０ｅにしっかりと固定される。
【００２２】
図７および図８を見て分かるように、主軸台８８のスピンドル６の内部には、軸線方向に延び、スピンドル６によって回転される主軸管９１が設けられている。主軸管９１の前端部にはコレットチャック８の後端部の雄ねじと螺合する雌ねじ８ａが形成されている。中空管１０の外径は、主軸管９１の回転が伝達されないように、主軸管９１の内径より小さく設定されており、本実施の形態においては、主軸管９１の内径が15ｍｍであるのに対して、中空管１０の外径は１３ｍｍである。また、コレットチャック８は、加工すべき棒材の外径に適したものに取替えられるが、本実施の形態は太材を加工する場合を示しており、その内径は主軸管９１と同径である。従って、中空管１０は、中空管固定具９０、主軸管９１、更に、コレットチャック８の中に挿入されている。なお、振動および騒音を防止するには、加工が終了するまで棒材を中空管１０内に収容することができることが好ましく、中空管１０は、コレットチャック８の中まで延びていることが望ましい。しかし、細材を加工する場合には、コレットチャック８の内径が小さいので、中空管１０をその中に挿入することができないので、中空管１０は、コレットチャック８の後方近傍で終端する比較的短いものを使用する。
【００２３】
また、棒材供給機３２のガイドレール部材３４の取替えは、まず、ねじ５４を外し、横移動規制部材５０を横方向に移動させて取り外す。更に、ガイドレール部材３４を固定部材４２の上で横方向に摺動させて取り外す。引き続く加工工程で加工すべき棒材の内径に適した内径の棒材通路４６をもつガイドレール部材３４を選択し、固定部材４２の上面に載置し、更に、溝部６０の中にキー部材５６が受け入れられるようにして、横移動規制部材４８の側面に当接させる。次いで、横移動規制部材５０を、キー部材５８が溝部６２の中に受け入れられるようにして、ガイドレール部材３４の側面に当接させ、次いで、横移動規制部材５０をねじ５４で固定部材４２に対して固定する。
更に、棒材供給機３２の蓋部材３６の取替えは、まず、ねじ７２または７４を外し、横移動規制部材６８または７０を横方向に移動させて取り外す。これにより蓋部材３６が外れる。引き続く加工工程で加工すべき棒材の外径に適する内径の棒材通路４６をもつ蓋部材３６を選択し、横移動規制部材６８または７０を、キー部材７６または７８が溝部８０または８２の中に受け入れられるようにして、蓋部材３６の側面に当接させる。次いで、それをねじ７６または７８で、固定部材６６に対して固定する。
【００２４】
中空管１０の後端部は、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の前端部の段付き受入れ部に挿入して、互いに連結する。
棒材供給機３２および棒材加工装置３０は、以下の通り作動する。図１に示すように、送り矢３８は、初め、ガイドレール部材３４の後方位置に退避している。また、蓋部材３６ａおよび３６ｂは、上方の退避位置に位置している。棒材が、棒材取出し機構８６によって材料棚８４から取出され、送り矢３８の前方のガイドレール部材３４の前部分の中に投入される。次いで、蓋部材３６ａおよび３６ｂがシリンダ６４によって閉じ位置まで移動され、ガイドレール部材３４の開口部３４ａが蓋部材３６によって閉じられる。引き続き、送り矢３８が無端チェーンを介してモータによって前方に移動され、その前端面が棒材Ｗの後端面に当接する。更に、送り矢３８が前方に移動すると、それにより、棒材Ｗが棒材加工装置３０に向かって前方に給送され、棒材加工装置３０の中空管１０の棒材通路１２の中に挿入される。棒材Ｗの先端部がコレットチャック８から所定長さだけ突出した所定位置に到達すると、コレットチャック８が閉じて棒材Ｗを把持して固定する。
【００２５】
これと同時に、オイルポンプ１６によってオイルがオイル注入口１４を介して棒材通路１２、４６の中に供給される。スピンドル６によって棒材Ｗが高速回転される。なお、このとき、この送り矢２０は棒材Ｗの後方に２ｍｍ〜３ｍｍ程度のところに位置しており、互いに連結されていないので、棒材Ｗの回転に伴って送り矢２０は回転せず、また、棒材Ｗの振動が伝わることはない。棒材Ｗの回転速度が速まるにしたがって、棒材Ｗの周面がオイルを連れ回って、棒材Ｗと棒材通路１２、４６を構成する内壁面との間の隙間Ｓに油層が形成される。棒材の回りに油層が形成されるように、隙間Ｓの大きさは、0.５ｍｍ〜１ｍｍであるのが最も好ましく、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。これにより、棒材Ｗ全体が、棒材通路１２、４６の中心軸線に向かって持ち上げられる。従って、棒材Ｗの高速回転中、棒材Ｗは油層に取り囲まれ、棒材通路１２、４６の内壁面に接触することがない。オイルの流量は、棒材Ｗと棒材通路１２、４６の内壁面との間の隙間Ｓがほぼオイルで満たされる程度の流量に設定されている。オイルは、開放した中空管１０の前端およびガイドレール部材３４の後端から流出する。ガイドレール部材３４の後端部から流出したオイルは、図１に示す第一の実施例と同様にして回収され、再循環される。
【００２６】
棒材Ｗの加工が終了した先端部分は、バイトによって突っ切られる。次いで、コレットチャック８が開放し、送り矢２０がガイドレール３４または中空管１０の中で棒材Ｗの後端面を押しながら、棒材Ｗを次の製品加工位置まで前進させる。送り矢３８の羽根部分３８ａが前方に移動し、蓋部材３６ａに近づくと、シリンダ６４によって退避位置に移動され、更に、前方の蓋部分３６ｂ近づくと、同様にして開放され、互いに干渉しないようになっている。棒材Ｗの先端部を加工し、製品が次々と突っ切られ、残材の長さがこれ以上製品を加工することができない長さになったとき、送り矢３８は中空管１０の中で更に前進し、残材をコレットチャック８の前方に押し出し、残材処理を行う。
上記第一の本実施の形態においては、中空管１０が棒材Ｗの全体を収容することができる長さを有し、棒材Ｗ全体が油層によって取り囲まれているので、中空管１０の棒材通路１２の内壁面との接触が断たれ、振動や騒音を防止することができる。また、本実施の形態においては、特に、棒材加工装置２が短尺材加工用であり、加工すべき棒材Ｗは比較的長さの短い棒材である。すなわち、棒材Ｗの重さは比較的軽く、また、後端部の撓みも比較的小さい。従って、短尺材の場合は、棒材Ｗがオイルによって中空管１０の中心軸線に向かってより確実に持ち上げられ、高い防振及び防音効果が得られる。
【００２７】
また、上記第一の実施の形態においては、棒材Ｗ全体が油層によって持ち上げられるので、例えば、振れ止め装置等の他の防振用手段が不要なので、部品との物理的接触を回避することができ、振動の原因をなくすことができる。
更に、上記第一の実施の形態においては、送り矢２０の外径が加工すべき棒材Ｗの外径と略同じ、あるいは、それより小さく設定されている。従って、中空管１０の棒材通路１２の内径を決定する際に、送り矢２０の外径を考慮に入れる必要がない。内径は、加工すべき棒材Ｗの外周面と棒材通路１２の内壁面との間に最適な大きさの隙間Ｓが形成され、棒材Ｗに対してオイルによる流体力学的求心作用が働く程度に決定すればよい。また、その隙間Ｓの最適な大きさには幅があるので、所定範囲内の外径の棒材Ｗであれば、同じ中空管１０で種々の棒材Ｗに対して使用することができる。
【００２８】
更に、上記第一の実施の形態によれば、バイト近傍に供給する切削油と同じオイルを使用するので、棒材加工装置２内で異なる種類のオイルの混合を回避することができる。また、１つのオイルタンク２６を設ければ足り、両者の混合を防止する手段が不要となる。
更に、上記第一の実施の形態によれば、オイル注入口１４が中空管１０の中間部に設けられているので、両端が開放した棒材通路１２内に１つのオイル注入口１４で棒材Ｗ全体にわたって均一にオイルを供給することができる。
上記第二の実施の形態においては、ガイドレール部材３４と蓋部材３６とによって、中空管１０の棒材通路１２の後方に棒材通路４６が延長されるので、加工すべき棒材がいわゆる長尺材（例えば、１ｍ以上）である場合にも、棒材全体を棒材通路１２、４６内に収容することができ、油層によって棒材全体を棒材通路１２、４６の中心軸線に向かって持ち上げることができ、棒材通路１２、４６の内壁面に接触せず、振動や騒音を防止することできる。
【００２９】
また、上記第二の実施の形態においては、中空管１０と、ガイドレール部材３４および蓋部材３６に取替え可能になっているので、加工すべき棒材の径の大きさによって、棒材との間に油層が形成される大きさの隙間Ｓが形成される内径の棒材通路１２，４６をもつものに交換して、確実に棒材の回りに油層が形成されるようにすることができる。
更に、上記第二の実施の形態においては、ねじ５２，５４，７２，７４の取外しおよび取付けだけで、ガイドレール部材３４及び蓋部材３６の交換が可能であるので、交換作業が容易である。また、横移動規制部材４８，５０，６８，７０によって横方向の移動が規制され、また、キー部材５６，５８、７６，７８と溝部６０，６２，８０，８２とによって、縦方向の移動が規制されるので、簡易な構成で、これらを固定することができる。
【００３０】
更に、上記第二の実施の形態においては、横移動規制部材４８，５０の上縁および横移動規制部材６８，７０の下縁との間の隙間と、ガイドレール部材３４の上面および蓋部材３６の下面との間の隙間とが、互いに整列せずに異なる高さに位置し、互いに連通していない。従って、ガイドレール部材３４と蓋部材３６との間の隙間が、横移動規制部材４８、５０の上縁部によって閉じられ、オイルの漏れが防止される。
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、棒材Ｗと押し矢とが連結されていないので、棒材加工中、棒材Ｗと送り矢２０との間の振動伝達経路が断たれている。従って、送り矢２０と棒材供給機４のガイドレールとの接触が原因となる振動や騒音が生じなく、棒材加工装置２と棒材供給機４とを含む棒材加工システム全体としての防振効果が高い。
【００３１】
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、送り矢２０は、全体的に断面円形の棒状部材であり、棒材Ｗの後端面に当接する先端面によって、棒材を前方に移動させるようになっているので、例えば、送り矢が、先端部に設けられたフィンガーチャック等の把持部によって棒材の後端部を保持するようになっている場合のように、棒材の後端部を把持を把持可能とするため段状に縮径加工する必要がなく、作業を簡略化することができる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記第一の実施の形態においては、棒材Ｗ全体が中空管１０内に収容されるようになっている。しかし、中空管１０の長さは、加工すべき棒材Ｗの前端部及び中間部を収容するようにし、後端部を棒材振れ止め装置で支持する一方、撓みやすい中間部をオイルの流体力学的求心作用によって持ち上げるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記第一の実施の形態においては、中空管１０の長さは１ｍであり、特に、１ｍ以下の長さの短尺材に適している例を説明し、また、第二の実施の形態は、１ｍ以上の長尺部材に適している例を説明した。しかし、第一の実施の形態における中空管１０の長さは、加工すべき棒材の長さによって適宜、延長したり、短縮したりしてもよい。また、短尺材の場合であっても、第二の実施の形態のように、短い中空管１０の後方にガイドレール部材３４と蓋部材３６とを設け、棒材通路４６を延長する構成としてもよい。
更に、上記第二の実施の形態においては、オイル注入口１４およびオイルポンプ１６は、棒材加工装置３０側に設けられているが、これらは、棒材通路１２，４６のほぼ中央部に設けられていればよく、棒材供給機３２側に設けられていてもよい。
【００３３】
更に、上記第二の実施の形態においては、中空管１０の後端部が、ガイドレール部材３４および蓋部材３６の前端部の段付き受入れ部に挿入されて、互いに連結されているが、これらは、略液漏れのしない、他の態様で互いに連結されていてもよく、例えば、シール材を介して、端面を互いに当接して連結されていてもよい。
更に、上記第一および第二の実施の形態においては、棒材と中空管１０の内壁との間の隙間Ｓは、0.５ｍｍ〜１ｍｍであることが最も好ましく、また、１ｍｍ〜３ｍｍであってもよいが、隙間Ｓの大きさは、棒材の回転によって回りに油層が作られればよく、オイルの粘度によって異なる大きさであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、作業の簡略化を図ることができ、簡易な構成で防振効果の高い棒材加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる特に短尺材加工用の棒材加工装置と、棒材加工装置に棒材を供給するための棒材供給機とを有する棒材加工システム全体を概略的に示す側面図である。なお、スピンドルは棒材加工装置の内部に設けられているが、スピンドルの形状が分かるように実線で示してある。
【図２】スピンドル及び棒材通路をもつ中空管を示す拡大図である。
【図３】図２に示す線III-III に沿った中空管の横断面図であり、オイル注入口と中空管の棒材通路との位置関係を示している。
【図４】本発明の第二の実施の形態にかかる棒材加工装置および棒材供給機の全体を示す概略図である。
【図５】図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、蓋部材が退避位置にあり、ガイドレール部材の開口部が開放している状態を示す。
【図６】図４に示す線V-V に沿った矢視断面図であり、蓋部材が閉じ位置にあり、ガイドレール部材の開口部が閉じられている状態を示す。
【図７】棒材加工装置の中空管の後端部と、棒材供給機のガイドレール部材および蓋部材との連結部を示す詳細図である。
【図８】棒材加工装置の中空管の前端部の近傍を示す詳細図である。
【符号の説明】
2棒材加工装置
６スピンドル
８コレットチャック
１０中空管
１２第一棒材通路
１４オイル注入口
１６オイルポンプ（オイル供給手段）
３４ガイドレール部材
３６蓋部材
３４a 開口部
４６ 棒材通路
W 棒材
S 隙間
Claims (5)
- 加工すべき棒材の先端部を把持するコレットチャックをもち、棒材を高速回転させるスピンドルを備えた棒材加工装置であって、前記コレットチャックと同軸状に配置され、前記コレットチャック近傍から棒材供給方向後方に前記スピンドルを貫通して延びる中空管と、該中空管を把持して固定するための中空管固定具とを有し、前記中空管には、両端が開放し、かつ、内部に収容された棒材の回転によって棒材の周面のまわりに油層が作られる大きさの内径をもつ円筒状の第一棒材通路が形成されており、更に、該中空管の中に向けて開口するオイル注入口と、該オイル注入口にオイルを供給するためのオイル供給手段とを有することを特徴とする棒材加工装置。
- 前記中空管は、加工すべき棒材の全体を前記第一棒材通路内に収容することができるように、前記スピンドルの後方に突出して延びている、ことを特徴とする請求項１に記載の棒材加工装置。
- 前記中空管は、加工すべき棒材の全体を収容することができる長さを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の棒材加工装置。
- 更に、前記中空管の後方に真っ直ぐに延び、かつ、上向きに開放する開口部を有するガイドレール部材と、前記開口部を閉じる蓋部材とを有し、前記開口部が前記蓋部材によって閉じられている状態において、これらの内部に、前記第一棒材通路と同じ大きさの内径をもち、かつ、同軸状に延びる第二棒材通路が形成されており、また、１つの棒材通路を形成するように、前記第一棒材通路と前記第二棒材通路とを互いに一体的に連結する連結手段とを有し、該連結手段は、前記ガイドレール部材および前記蓋部材の前記第二棒材通路の前端部に形成された、前記棒材加工装置の前記中空管の後端部を受入れるための段付き挿入部を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の棒材加工装置と組み合わせて使用する棒材供給機。
- 更に、長手方向に延び、かつ、前記ガイドレール部材または前記蓋部材の両側面を挟んで配置され、少なくとも一方が取外し可能に設けられた２つの横移動規制部材と、該横移動規制部材に設けられ、前記ガイドレール部材および前記蓋部材のそれぞれに向かって横方向に突出するキー部材と、前記ガイドレール部材および前記蓋部材のそれぞれに形成された、前記キー部材を受け入れるための凹部とを有する、ことを特徴とする請求項４に記載の棒材供給機。
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