JP4201553B2 - 素材ガイド装置及び自動旋盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、素材ガイド装置を備えた自動旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ旋盤等の、種々の自動旋削加工を実施できる工作機械（本明細書で自動旋盤と総称する）において、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、主軸に把持された棒状の被加工素材（以下、棒材と称する）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は知られている。素材ガイド装置は、一般に、径方向へ弾性変位可能な中空筒状の素材支持部を有するガイドブッシュと、ガイドブッシュの素材支持部を径方向へ弾性変位させる作動機構とを備えて構成される。
【０００３】
従来の素材ガイド装置は、高速回転する棒材に対して固定的に配置される固定型ガイドブッシュを備えたものと、棒材と共に高速回転できる回転型ガイドブッシュを備えたものとが、適宜選択して使用されている。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、旋削加工中に棒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、棒材を把持した主軸が軸線方向へ送り運動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ガイドブッシュを備えたものにおいても、素材支持部に棒材を心出し支持（すなわち棒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棒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。
【０００４】
この種の素材ガイド装置においては、棒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、加工対象の棒材を加工作業開始前にガイドブッシュに挿入し、手作業で作動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加工対象棒材（丸棒、角棒）の外径寸法に合わせて調整していた。一般にこのような事前調整作業は、時間を消費するものであり、調整精度を高めるためには作業者の熟練を必要とする。そこで従来、ガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を、作動機構を介して自動的に調整するための調整機構を備えた素材ガイド装置が提案されている（特開平７−３２８８０４号公報参照）。
【０００５】
この公知の素材ガイド装置では、調整機構は、作動機構を駆動するサーボモータと、トルク監視下でサーボモータの動作を制御する制御手段とを備える。この調整機構によりガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を自動調整する際には、まず、加工対象の棒材をガイドブッシュに挿通した状態でサーボモータを起動し、素材支持部を漸進的に弾性変位させて棒材を支持させる。そして、サーボモータのトルクが所定閾値を超えたときにサーボモータを停止して、素材支持部を仮の棒材支持位置に保持する。さらにその状態で、棒材を強固に把持した主軸を軸線方向送り（又は回転）運動させて、棒材と素材支持部との間に生じる摩擦抵抗を、主軸の送り（又は回転）用サーボモータのトルク監視によって測定する。そして、測定した摩擦抵抗（トルク）値が予め定めた範囲内にあるときには、素材支持部の径方向寸法（或いは素材支持部と棒材との間の微小隙間）が適正に調整できたものとして、事前調整作業を終了する。他方、測定した摩擦抵抗が予め定めた範囲外のときは、サーボモータを正回転又は逆回転させて、トルク監視下での隙間調整を繰り返して実施する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の素材ガイド装置において、ガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を高精度に調整するためには、加工対象棒材の外径寸法だけでなく、棒材材質や加工中の主軸回転数をも勘案して、素材支持部と加工対象棒材との間に最適な摩擦抵抗が生じる状態にする必要がある。したがって、手作業で作動機構を操作してガイドブッシュの素材支持部と棒材との微小隙間を調整する従来の隙間調整方法では、作業者の経験に裏打ちされた高度な技術が必要となり、作業者が替わる度に調整結果にばらつきが生じる傾向があった。また、前述した公知の素材ガイド装置の隙間調整機構は、主軸の送り（又は回転）用サーボモータのトルク監視により棒材と素材支持部との間に生じる摩擦抵抗を測定して、最適な摩擦抵抗が生じるようにガイドブッシュの素材支持部を寸法調整する構成であるから、サーボモータのトルク変動に影響を与える他の要因（例えば主軸の移動に伴う負荷の増減）を排除しない限り、摩擦抵抗を正確に測定することは困難であり、結果として素材支持部の径方向寸法を高精度に調整することが困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、自動旋盤に設置される素材ガイド装置において、作業者の熟練や経験に依存せずに、ガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を高精度に事前調整できる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、そのような素材ガイド装置を備えた高性能の自動旋盤を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、径方向へ弾性変位可能な中空筒状の素材支持部を有するガイドブッシュと、ガイドブッシュを支持する支持体と、ガイドブッシュの素材支持部を径方向へ弾性変位させる作動機構と、作動機構を介して素材支持部の径方向寸法を調整する調整機構とを具備する素材ガイド装置において、調整機構は、ガイドブッシュと支持体とに関連して設けられ、ガイドブッシュにその軸線方向へ負荷される推力を検出する検出部を具備し、検出部が検出した推力に基づいて、素材支持部の径方向寸法を調整できるようにすること、を特徴とする素材ガイド装置を提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガイドブッシュにおいて、調整機構は、作動機構を駆動する駆動部と、検出部が検出した推力に基づいて駆動部を制御する制御部とをさらに具備する素材ガイド装置を提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガイドブッシュにおいて、制御部は、被加工素材を加工する種々の加工工程の各々に関連して予め設定した推力許容値と検出部が検出した推力との比較に基づき、駆動部を制御する素材ガイド装置を提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガイドブッシュにおいて、検出部は、ガイドブッシュ及び支持体に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する荷重変換素子を具備する素材ガイド装置を提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガイドブッシュにおいて、検出部は、ガイドブッシュ及び支持体に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する圧電素子を具備する素材ガイド装置を提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の素材ガイド装置を、被加工素材の加工作業位置近傍に設置してなる自動旋盤を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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は、本発明の一実施形態による素材ガイド装置１０を示す断面図、図２は、素材ガイド装置１０を備えた本発明の一実施形態による自動旋盤１２の、主要部を示す一部切欠正面図である。素材ガイド装置１０は、自動旋盤１２において、主軸に把持された棒材Ｗ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機能する。
【００１５】
素材ガイド装置１０は、径方向へ弾性変位可能な中空筒状の素材支持部１４を有するガイドブッシュ１６と、ガイドブッシュ１６を支持する支持体１８と、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を径方向へ弾性変位させる作動機構２０と、作動機構２０を介して素材支持部１４の径方向寸法を調整する調整機構２２とを備えて構成される。ガイドブッシュ１６は、自動旋盤１２での旋削加工工程中に、素材支持部１４に支持した高速回転する加工対象棒材Ｗに対して、支持体１８上に固定的に配置される固定型ガイドブッシュの構成を有する。
【００１６】
ガイドブッシュ１６の素材支持部１４は、支持対象の棒材Ｗの中心軸線に合致する中心軸線１４ａを有して、棒材Ｗを軸線方向送り可能に心出し支持（すなわち棒材軸線を旋削中の回転軸線に合致させるように支持）する。その目的で、素材支持部１４は、中心軸線１４ａ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を有し、複数（例えば３個）のスリット２４によって分割形成された複数（例えば３個）の縦割片２６が、径方向へ板ばね状に弾性変位できるようになっている。それら縦割片２６は、それぞれの内面が互いに協働して、棒材Ｗを心出し支持する実質的円筒状の素材支持面２８を形成するとともに、それぞれの外面に設けたテーパ面が互いに協働して、素材支持部１４を径方向内方へ変位させるための外力を受ける円錐台状の圧力受け面３０を形成する。
【００１７】
素材支持部１４は、圧力受け面３０に一様に外力を加えて複数の縦割片２６を径方向内方へ弾性的に撓ませることにより、素材支持面２８の内径寸法を縮小（すなわち縮径）できる。その状態から、素材支持部１４への外力が弱められると、各縦割片２６が径方向外方へ弾性的に復元して素材支持面２８の内径寸法が拡大（すなわち拡径）する。このようにガイドブッシュ１６では、素材支持部１４に負荷する外力を調節することによって、素材支持面２８の径寸法を調整することができる。
【００１８】
ガイドブッシュ１６はさらに、素材支持部１４から共軸状に軸線方向へ一体的に延設される中空筒状の基部３２を備える。基部３２の、素材支持部１４から離れた軸線方向後端（図１で右端）領域には、その外周面に沿って雄ねじ部分３４が形成される。また、素材支持部１４と雄ねじ部分３４との間には、基部３２の外周面に沿って、任意の中心角度位置で軸線方向へ延びる１条のキー溝３６が形成される。
【００１９】
支持体１８は、ガイドブッシュ１６を同心状に収容して支持する中空筒状のスリーブ部材３８と、スリーブ部材３８を静的に支持するコラム４０とを備える。スリーブ部材３８には、その軸線方向中央領域で任意の中心角度位置に、スリーブ内外周面から両端部分を径方向へ突出させる回り止め４２が設置される。スリーブ部材３８は、回り止め４２の内方端をガイドブッシュ１６のキー溝３６に嵌入した状態で、ガイドブッシュ１６を、径方向へのがたつき無く軸線方向へ摺動可能に、かつ相対回転不能に支持する。スリーブ部材３８の内周面の軸線方向前端領域には、ガイドブッシュ１６の圧力受け面３０に係合可能な円錐台状の作用面４４が形成される。作用面４４は、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を径方向へ弾性変位させるための外力を圧力受け面３０に負荷する加圧面として機能する。
【００２０】
コラム４０には、筒状の取付穴４６が貫通形成され、取付穴４６の任意の中心角度位置に、軸線方向へ延びる１条のキー溝４８が設けられる。スリーブ部材３８は、回り止め４２の外方端をコラム４０のキー溝４８に嵌入した状態で、コラム４０の取付穴４６に、径方向へのがたつき無く軸線方向へ摺動可能に、かつ相対回転不能に取り付けられる。スリーブ部材３８の外周面には、軸線方向前端（図１で左端）近傍に外方へ突出するフランジ部分５０が形成されるとともに、軸線方向後端領域に雄ねじ部分５２が形成される。雄ねじ部分５２には、対応の雌ねじを有する取付ナット５４が螺着される。スリーブ部材３８は、フランジ部分５０と取付ナット５４との間にコラム４０を挟持した状態で、取付穴４６に取り付けられる。
【００２１】
作動機構２０は、スリーブ部材３８の軸線方向後端側に同心状に設置される中空筒状の作動部材５６を備える。作動部材５６は、その軸線方向前端（図で左端）領域に、ガイドブッシュ１６の基部３２の後端に設けた雄ねじ部分３４に螺合する雌ねじ部分５８が形成されるとともに、軸線方向後端領域に、径方向外方へ円板状に延出するプーリ部分６０が形成される。作動部材５６は、その軸線方向前端領域をスリーブ部材３８の軸線方向後端領域に同心状に挿入した状態で、雌ねじ部分５８を雄ねじ部分３４に螺合させてガイドブッシュ１６に作用的に連結される。なお、作動部材５６とコラム４０との間には、スリーブ部材３８と取付ナット５４との螺合部分を保護するためのカバー６２が設置されている。
【００２２】
上記構成において、作動部材５６をスリーブ部材３８に対し軸線方向へ固定した状態で所望方向に回動させると、雄ねじ部分３４と雌ねじ部分５８との螺合及びキー溝３６と回り止め４２との係合によって形成される送りねじ構造により、ガイドブッシュ１６がスリーブ部材３８の内側で軸線方向へ移動する。それにより、ガイドブッシュ１６の圧力受け面３０とスリ−ブ部材３８の作用面４４との間に生じる相互圧力が変動し、素材支持部１４の内径寸法が変化する。なお、図示実施形態では、作動部材５６は、その軸線方向前端面５６ａを、スリーブ部材３８の内周面に沿って形成した肩面３８ａに当接するまで、雌ねじ部分５８がガイドブッシュ１６の雄ねじ部分３４にねじ込まれており、その状態で、スリーブ部材３８に対する作動部材５６の軸線方向前方移動が阻止されている。
【００２３】
本発明の特徴的構成として、調整機構２２は、ガイドブッシュ１６と支持体１８とに関連して設けられる検出部６４を備える。検出部６４は、ガイドブッシュ１６にその軸線方向へ負荷される推力を検出し、検出推力に基づいて、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を適正に調整できるようにする。その目的で、調整機構２２はさらに、作動機構２０を駆動する駆動部６６と、検出部６４が検出した推力に基づいて駆動部６６を制御する制御部６８とを備える。
【００２４】
図示実施形態では、検出部６４は、ガイドブッシュ１６及び支持体１８に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する荷重変換素子（ロードセル）７０から構成される。荷重変換素子７０は、環状の弾性体構造を有し、スリーブ部材３８の軸線方向後端領域を同心状に囲繞して、取付ナット５４（軸線方向可動部分）とコラム４０（固定部分）との間に挿入配置される。この状態で、取付ナット５４とコラム４０とから荷重変換素子７０に圧力が加わると、荷重変換素子７０が弾性変形し、その機械的歪みを電気信号（抵抗値変化）に変換して制御部６８に出力する。なお、荷重変換素子７０は、それ自体の弾性変形範囲でコラム４０に対するスリーブ部材３８の僅かな軸線方向移動を許容するが、その弾性変形態様は、取付ナット５４とコラム４０との間に介在してスリーブ部材３８をコラム４０に対し軸線方向へ実質的静止状態に支持できる程度のものである。
【００２５】
荷重変換素子７０から出力された電気信号はすなわち検出部６４が検出した上記推力に対応するので、制御部６８は、この電気信号を演算処理して、必要に応じて駆動部６６に所要の駆動動作を指令する。そして駆動部６６は、制御部６８からの指令に基づき、作動部材５６を所要の回転方向及び回転角度に駆動し、それによりガイドブッシュ１６をスリーブ部材３８の内側で軸線方向へ移動させて、素材支持部１４の内径寸法を変化させる。
【００２６】
上記した調整機構２２による素材支持部１４の径方向寸法調整手順を、図２に示す自動旋盤１２に関連してさらに詳述する。
自動旋盤１２は、機台７２上に軸線方向移動可能に設置される主軸７４を備える。主軸７４は、主軸台７６に回転自在に収容され、加工対象棒材Ｗを強固に把持して、図示しない主軸駆動源により回転駆動される。主軸台７６は、機台７２の上面に設置されたリニアガイド装置７８に沿って、図示しない送り駆動源により、主軸７４の回転軸線方向へ送り運動できるようになっている。素材ガイド装置１０の支持体１８を構成するコラム４０は、機台７２の上面に一体的に立設され、ガイドブッシュ１６を、その素材支持部１４の中心軸線１４ａが主軸７４の回転軸線に合致する位置に支持する。この位置で、ガイドブッシュ１６は、主軸７４に把持された棒材Ｗの加工部位近傍を心出し支持して、機台７２上に設定された工具８０による加工作業位置に棒材Ｗの加工部位を位置決めする。
【００２７】
図示実施形態では、素材ガイド装置１０の調整機構２２の駆動部６６として、コラム４０上にサーボモータ６６が設置される。サーボモータ６６の出力軸にはプーリ８２が固定され、プーリ８２と作動部材５６のプーリ部分６０との間に、動力伝達用のベルト８４が張設される。また、制御部６８は、自動旋盤１２の主軸７４や刃物台（図示せず）の動作を制御する制御装置（例えばＮＣ装置）に組み込んで構成されるものとするが、別の制御装置を使用することもできる。
【００２８】
上記構成を有する自動旋盤１２においては、棒材Ｗの加工プログラムを開始する前の予備段階として、素材ガイド装置１０におけるガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を、棒材Ｗの外径寸法に合わせて調整する。この事前調整作業に際しては、まず、素材支持部１４に径方向内方への外力を加えない状態で、主軸７４に把持した棒材Ｗを、主軸台７６の軸線方向送り運動により、作動部材５６側からガイドブッシュ１６内に挿入して素材支持部１４に挿通する。その状態から、サーボモータ６６を起動して、作動部材５６をその雌ねじ部分５８がガイドブッシュ１６の雄ねじ部分３４にねじ込まれる方向へ回動させる。それにより、ガイドブッシュ１６がスリーブ部材３８に対し軸線方向後方へ移動して、ガイドブッシュ１６の圧力受け面３０がスリーブ部材３８の作用面４４に押付けられ、その結果、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４が一様に径方向内方へ弾性変位して、素材支持面２８が棒材Ｗの外周面に当接される。この間、制御部６８はサーボモータ６６のトルクを継続して監視し、トルクが予め記憶した所定閾値を超えたときにサーボモータ６６を停止して、素材支持部１４を仮の棒材支持位置に保持する。
【００２９】
次に、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を仮の棒材支持位置に保持した状態で、棒材Ｗを強固に把持した主軸７４を軸線方向前方（すなわち素材ガイド装置１０に接近する方向）へ送り運動させる。このとき、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因して、ガイドブッシュ１６に軸線方向前方への推力が負荷される。この推力は、ガイドブッシュ１６の雄ねじ部分３４と作動部材５６の雌ねじ部分５８との螺合、及び作動部材５６の軸線方向前端面５６ａとスリーブ部材３８の肩面３８ａとの衝合によって、スリーブ部材３８に軸線方向前方への推力として伝達される。さらにこの推力は、スリーブ部材３８に螺着した取付ナット５４とコラム４０との間に介在する荷重変換素子７０に圧力として伝達される。この圧力により、荷重変換素子７０は弾性変形し、その機械的歪みを電気信号に変換して制御部６８に出力する。
【００３０】
制御部６８は、荷重変換素子７０から出力された電気信号を演算処理して、ガイドブッシュ１６に負荷された推力（又は摩擦抵抗）が、予め記憶した所定の許容範囲内に有るか否かを判断する。そして、推力（又は摩擦抵抗）が許容範囲に有ると判断したときは、素材支持部１４の径方向寸法（或いは素材支持部１４と棒材Ｗとの間の微小隙間）が仮の棒材支持位置で適正に調整できているものとして、事前調整作業を終了する。他方、ガイドブッシュ１６に負荷された推力又は摩擦抵抗が許容範囲に無いと判断したときは、サーボモータ６６を正回転又は逆回転させて、素材支持部１４の径方向寸法を再調整し、次いで棒材Ｗの軸線方向移動によりガイドブッシュ１６に負荷される推力の検出及び許容判断を再度実施する。ここで例えば、サーボモータ６６の出力軸の回転角度を予め定めたパルス数で制御すれば、スリーブ部材３８に対するガイドブッシュ１６の軸線方向移動量及び素材支持部１４の径方向変位量を、段階的に微調整することができる。このようにして、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４と加工対象棒材Ｗの外周面との間に、許容範囲の推力（又は摩擦抵抗）を生じる所望の微小隙間を確保できる。
【００３１】
上記構成を有する素材ガイド装置１０では、荷重変換素子７０からなる検出部６４は、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因してガイドブッシュ１６に負荷される軸線方向前方への推力を、ガイドブッシュ１６と支持体１８との間で検出するものであるから、主軸駆動用サーボモータのトルク監視により棒材と素材支持部との間の摩擦抵抗を測定する従来技術と異なり、他の要因による主軸駆動用サーボモータのトルク変動に影響されることなく、推力を正確に検出することができる。その結果、素材ガイド装置１０によれば、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を高精度に事前調整することが可能になる。
【００３２】
また、制御部６８は、荷重変換素子７０の検出信号を処理して、検出した推力と予め定めた推力許容値とを比較した結果に基づき、作動部材５６を動作させてガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を調整するようにしたから、加工対象棒材Ｗの外径寸法、材質及び加工中の主軸回転数等の固有パラメータから導き出される素材支持部１４と棒材Ｗとの間の最適な摩擦抵抗（又は推力）を、許容範囲として予め設定して制御部６８に記憶しておけば、作業者の熟練や経験に依存せずに、素材支持部１４の径方向寸法を高精度に調整できる。
【００３３】
この場合、加工対象棒材Ｗの加工プログラムに含まれる種々の加工工程の各々に関連して、摩擦抵抗（又は推力）の許容範囲を予め設定しておくことが好ましい。例えば、棒材Ｗを軸線方向へ送りながらの通常の旋削加工工程に加えて、棒材Ｗを静止させた状態での回転工具による二次的加工工程を実施可能な多機能型の自動旋盤においては、素材ガイド装置１０は、通常の旋削加工工程では棒材送り動作を妨げることなく棒材Ｗを案内支持でき、また二次的加工工程では切削抵抗に抗して棒材Ｗを強固に固定的に支持できるように、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を調整できることが有利である。
【００３４】
図３は、素材ガイド装置１０の変形例を示す。この素材ガイド装置１０では、調整機構２２の検出部６４として、スリーブ部材３８の軸線方向後端側で取付ナット５４とコラム４０との間に挿入配置される荷重変換素子７０に加えて、スリーブ部材３８の軸線方向前端側でフランジ部分５０（軸線方向可動部分）とコラム４０（固定部分）との間に挿入配置される荷重変換素子８６を装備している。荷重変換素子８６は、荷重変換素子７０と同様の環状の弾性体構造を有し、スリーブ部材３８の軸線方向前端領域を同心状に囲繞して配置される。この状態で、フランジ部分５０とコラム４０とから荷重変換素子８６に圧力が加わると、荷重変換素子８６が弾性変形し、その機械的歪みを電気信号（抵抗値変化）に変換して制御部６８に出力する。
【００３５】
上記構成では、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を前述した仮の棒材支持位置に保持した状態で、棒材Ｗを強固に把持した主軸７４を軸線方向後方（すなわち素材ガイド装置１０から離れる方向）へ送り運動させたときに、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因してガイドブッシュ１６に負荷される軸線方向後方への推力が、ガイドブッシュ１６の圧力受け面３０とスリーブ部材３８の作用面４４との衝合によって、スリーブ部材３８に軸線方向後方への推力として伝達される。そしてこの推力は、スリーブ部材３８のフランジ部分５０とコラム４０との間に介在する荷重変換素子８６に圧力として伝達される。
【００３６】
このように、上記変形例によれば、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を調整するための主要データである前述した軸線方向推力を、棒材Ｗを素材支持部１４に対して軸線方向前方へ移動させたときだけでなく、軸線方向後方へ移動させたときにも、検出部６４によって検出することができる。したがって、加工対象棒材Ｗの略全長に渡って、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４と棒材Ｗの外周面との間の微小隙間を最適化することができる。
【００３７】
図４は、素材ガイド装置１０の他の変形例を示す。この素材ガイド装置１０では、調整機構２２の検出部６４として、スリーブ部材３８の肩面３８ａ（固定部分）と作動部材５６の軸線方向前端面５６ａ（軸線方向可動部分）との間に挿入配置される荷重変換素子８８を装備している。荷重変換素子８８は、前述した荷重変換素子７０と同様の環状の弾性体構造を有し、ガイドブッシュ１６の軸線方向後端領域を同心状に囲繞して配置される。この状態で、スリーブ部材３８と作動部材５６とから荷重変換素子８８に圧力が加わると、荷重変換素子８８が弾性変形し、その機械的歪みを電気信号（抵抗値変化）に変換して制御部６８に出力する。なおスリーブ部材３８は、取付ナット５４により、コラム４０に対し軸線方向へ強固に固定して設置される。
【００３８】
上記構成では、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を前述した仮の棒材支持位置に保持した状態で、棒材Ｗを強固に把持した主軸７４を軸線方向前方へ送り運動させたときに、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因してガイドブッシュ１６に負荷される軸線方向前方への推力が、雄ねじ部分３４と雌ねじ部分５８との螺合によって作動部材５６に軸線方向前方への推力として伝達される。そしてこの推力は、スリーブ部材３８と作動部材５６との間に介在する荷重変換素子８８に圧力として伝達される。このように、上記変形例によっても、図１に示す素材ガイド装置１０と同等の作用効果が奏されることは理解されよう。
【００３９】
本発明に係る素材ガイド装置は、上記した固定型ガイドブッシュを有する構成に限定されず、旋削加工中に高速回転する棒材と共に回転する回転型ガイドブッシュを有する構成とすることもできる。図５は、そのような回転型ガイドブッシュを備えた本発明の他の実施形態による素材ガイド装置９０を示す。なお、素材ガイド装置９０は、ガイドブッシュ１６の支持構造以外は、上記した素材ガイド装置１０と実質的同一の構成を有するので、対応の構成要素には共通する参照符号を付してその説明を省略する。また、素材ガイド装置９０は、前述した素材ガイド装置１０と同様に、図２に示す自動旋盤１２の機台７２上で、工具８０による加工作業位置の近傍に設置できる。
【００４０】
素材ガイド装置９０では、スリーブ部材３８は、軸受装置９２を介して、中空筒状の支持部材９４に回動自在に収容される。支持部材９４は、取付ナット５４を用いて、コラム４０の取付穴４６に、径方向へのがたつき無く軸線方向へ摺動可能に、かつ相対回転不能に取り付けられる。支持部材９４は支持体１８を構成し、軸受装置９２を介して、スリーブ部材３８とガイドブッシュ１６とを一体的に、回転軸線１６ａ（素材支持部１４の中心軸線１４ａと同一）を中心に回動自在に支持する。スリーブ部材３８の外周面の軸線方向後端領域には、被動歯車９６が取り付けられる。被動歯車９６は、図示しない動力伝達機構を介して図示しないガイドブッシュ駆動源に連結され、ガイドブッシュ駆動源により、自動旋盤１２に装備される主軸７４（図２）の回転速度と同一の回転速度で回転駆動される。その結果、自動旋盤１２で旋削加工を実施する際に、被動歯車９６、スリーブ部材３８及びガイドブッシュ１６が、支持部材９４の内側で一体的に、主軸７４の回転速度と同一の回転速度で回転する。
【００４１】
素材ガイド装置９０では、調整機構２２の検出部６４は、支持部材９４の軸線方向前端のフランジ部分９４ａ（軸線方向可動部分）とコラム４０（固定部分）との間、及び支持部材９４の軸線方向後端に螺着した取付ナット５４（軸線方向可動部分）とコラム４０（固定部分）との間にそれぞれ介在する一対の荷重変換素子９８から構成される。各荷重変換素子９８は、図１の荷重変換素子７０と同様の環状の弾性体構造を有し、支持部材９４を同心状に囲繞して配置される。この状態で、支持部材９４又は取付ナット５４とコラム４０とから各荷重変換素子９８に圧力が加わると、荷重変換素子９８が弾性変形し、その機械的歪みを電気信号（抵抗値変化）に変換して制御部６８に出力する。
【００４２】
上記構成では、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を前述した仮の棒材支持位置に保持した状態で、棒材Ｗを強固に把持した主軸７４を軸線方向前方又は後方へ送り運動させたときに、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因してガイドブッシュ１６に負荷される軸線方向前方又は後方への推力が、ガイドブッシュ１６からスリーブ部材３８及び軸受装置９２を介して、支持部材９４及び取付ナット５４とコラム４０との間に介在する荷重変換素子９８のいずれかに圧力として伝達される。このような構成によれば、図３に変形例として示す素材ガイド装置１０と同等の作用効果が奏されることが理解されよう。
【００４３】
本発明に係る素材ガイド装置は、作動機構を手動操作してガイドブッシュの素材支持部を調整する構成にも適用できる。図６は、そのような手動操作型の調整機構を備えた本発明のさらに他の実施形態による素材ガイド装置１００を示す。なお、素材ガイド装置１００は、調整機構の構成以外は、前述した素材ガイド装置１０と実質的同一の構成を有するので、対応の構成要素には共通する参照符号を付してその説明を省略する。また、素材ガイド装置１００は、前述した素材ガイド装置１０と同様に、図２に示す自動旋盤１２の機台７２上で、工具８０による加工作業位置の近傍に設置できる。
【００４４】
素材ガイド装置１００は、作動機構２０として、図１に示すプーリ部分６０を有する作動部材５６の替わりに、軸線方向後端で径方向へ延長される端板部分１０２を備える手動操作用の作動部材５６を備える。また、作動機構２０を介してガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を調整する調整機構２２として、ガイドブッシュ１６と支持体１８とに関連して設けられる検出部６４と、検出部６４の検出結果を作業者に知らせる制御部６８とが装備される。検出部６４は、ガイドブッシュ１６にその軸線方向へ負荷される推力を検出し、作業者が、制御部６８を介してその検出推力を知ることにより、手作業で、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４の径方向寸法を適正に調整できるようにする。
【００４５】
図示実施形態では、検出部６４は、ガイドブッシュ１６及び支持体１８に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する圧電素子１０４から構成される。圧電素子１０４は、中空筒状の構造を有し、コラム４０の取付穴４６を同心状に囲繞して、作動部材５６の端板部分１０２（軸線方向可動部分）とコラム４０（固定部分）との間に固定配置される。この状態で、作動部材５６の端板部分１０２とコラム４０とから圧電素子１０４に圧力が加わると、圧電素子１０４がその機械的歪みを電気信号（電圧）に変換して制御部６８に出力する。制御部６８は、その電気信号を演算処理して、例えば図示しないディスプレイ装置等に圧電素子１０４による検出結果を表示する。
【００４６】
上記構成では、ガイドブッシュ１６の素材支持部１４を前述した仮の棒材支持位置に保持した状態で、棒材Ｗを強固に把持した主軸７４を軸線方向前方又は後方へ送り運動させたときに、素材支持部１４の素材支持面２８と棒材Ｗの外周面との間に生じる摩擦抵抗に起因してガイドブッシュ１６に負荷される軸線方向前方又は後方への推力が、ガイドブッシュ１６から作動部材５６に伝達され、さらに作動部材５６とコラム４０との間に介在する圧電素子１０４に軸線方向への圧力又は引張力（すなわち径方向圧力）として伝達される。
【００４７】
作業者は、制御部６８で知らされた圧電素子１０４による検出結果を参照して、ガイドブッシュ１６に負荷された推力（又は摩擦抵抗）が、予め設定した所定の許容範囲内に有るか否かを判断する。そして、推力（又は摩擦抵抗）が許容範囲に有ると判断したときは、素材支持部１４の径方向寸法（或いは素材支持部１４と棒材Ｗとの間の微小隙間）が仮の棒材支持位置で適正に調整できているものとして、事前調整作業を終了する。他方、ガイドブッシュ１６に負荷された推力又は摩擦抵抗が許容範囲に無いと判断したときは、作動部材５６を手作業で正回転又は逆回転させて、素材支持部１４の径方向寸法を再調整し、次いで棒材Ｗの軸線方向移動によりガイドブッシュ１６に負荷される推力の検出及び許容判断を再度実施する。なお、予め設定した推力許容値は、随時閲覧可能な書面等に記録しておけばよい。このような構成によっても、図３に変形例として示す素材ガイド装置１０と同等の作用効果が奏されることは理解されよう。
【００４８】
以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明はそれらに限定されず、様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、調整機構の検出部は、支持体上に設置されてガイドブッシュの軸線方向寸法を測定する寸法測定器から構成することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、自動旋盤に設置される素材ガイド装置において、作業者の熟練や経験に依存せずに、ガイドブッシュの素材支持部の径方向寸法を高精度に事前調整することができるようになる。したがって、この素材ガイド装置を搭載した自動旋盤は、高精度旋削加工を実施可能な高性能工作機械となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による素材ガイド装置の構成を一部ブロック図で示す断面図である。
【図２】図１の素材ガイド装置を搭載した本発明の実施形態による自動旋盤の主要部を示す一部切欠正面図である。
【図３】図１の素材ガイド装置の変形例を示す断面図である。
【図４】図１の素材ガイド装置の他の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による素材ガイド装置の構成を一部ブロック図で示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態による素材ガイド装置の構成を一部ブロック図で示す断面図である。
【符号の説明】
１０、９０、１００…素材ガイド装置
１２…自動旋盤
１４…素材支持部
１６…ガイドブッシュ
１８…支持体
２０…作動機構
２２…調整機構
３８…スリーブ部材
４０…コラム
５４…取付ナット
５６…作動部材
６４…検出部
６６…駆動部
６８…制御部
７０、８６、８８、９８…荷重変換素子
７２…機台
７４…主軸
１０４…圧電素子

Claims (6)

1. 径方向へ弾性変位可能な中空筒状の素材支持部を有するガイドブッシュと、該ガイドブッシュを支持する支持体と、該ガイドブッシュの該素材支持部を径方向へ弾性変位させる作動機構と、該作動機構を介して該素材支持部の径方向寸法を調整する調整機構とを具備する素材ガイド装置において、
   前記調整機構は、
   前記ガイドブッシュと前記支持体とに関連して設けられ、該ガイドブッシュにその軸線方向へ負荷される推力を検出する検出部を具備し、
   前記検出部が検出した前記推力に基づいて、前記素材支持部の前記径方向寸法を調整できるようにすること、
   を特徴とする素材ガイド装置。
2. 前記調整機構は、前記作動機構を駆動する駆動部と、前記検出部が検出した前記推力に基づいて該駆動部を制御する制御部とをさらに具備する請求項１に記載の素材ガイド装置。
3. 前記制御部は、被加工素材を加工する種々の加工工程の各々に関連して予め設定した推力許容値と前記検出部が検出した前記推力との比較に基づき、前記駆動部を制御する請求項２に記載の素材ガイド装置。
4. 前記検出部は、前記ガイドブッシュ及び前記支持体に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する荷重変換素子を具備する請求項１〜３のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
5. 前記検出部は、前記ガイドブッシュ及び前記支持体に関連して軸線方向へ相対移動可能な二部分の間に介在する圧電素子を具備する請求項１〜３のいずれか１項に記載の素材ガイド装置。
6. 請求項１〜５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てなる自動旋盤。

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