JPH02232104A - 主軸台移動型旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，加工すべき材料を保持した主軸がその軸線方
向に移動し．材料を切削送りする形式の旋盤即ち主軸台
移動型旋盤に関する． 〔従来の技術〕 主軸台移動型旋盤において．主軸台前方の切削位置の近
傍に主軸台とは独立した支持台をベッドに固定して設け
，その支持台に．主軸軸線を中心とするようにガイドブ
ッシュを取付け．主軸で保持した棒状の被加工材料（以
下棒材という）をそのガイドブッシュで支持することに
より，加工時における棒材のたわみ変形を防止し，精密
な加工を可能としたものが知られている（例えば，特開
昭５６−１１９３０４号，実公昭６２−２　８　３　２
　１号，特開昭６１−１２５７０５号公報参照）．ここ
で，ガイドブッシュには．（８）棒材の回転に関係なく
静止している固定式のもの．山）棒材の回転につれて回
転する自由回転式のもの．及び（Ｃｌ主軸によって強制
回転させられる強制回転式のもの等がある．〔発明が解
決しようとする課題〕 しかしながら，従来のガイドブッシェはいずれも，支持
した棒材が軸方向には移動できる構成とする必要がある
ため，棒材との間に隙間を設けなければならずこのため
１切込み深さを大きくした強力切削には不向きであると
いう問題があった．特に．上記（ａｌ，　（ｂ）の固定
式及び自由回転式のものでは隙間が小さくなると切削抵
抗が大きくなり，焼付の発生もある。

また，（ａ）の固定式では六角材などの異形材の使用が
できず，（ｂ）の自由回転式ではガイドブッシュと主軸
との位相合わせが手動でしかできないため自動での六角
材などの異形材の使用ができないという問題があった．
更に．　（ｂｌ，　（Ｃｌの自由回転式．強制回転式で
は．それぞれガイドブッシュを軸受で回転可能に支持し
ておりガイドブッシュの支持力は．軸受の取付長さ（２
個の軸受を使用した場合には軸受間距離）の大小に影響
されるが，従来の装置では主軸台の前に主軸台とは別個
にガイドブッシェの支持台を配置している関係上，ガイ
ドブッシュを支持した軸受の取付長さをあまり大きくす
ることができず．ガイドブッシュで大きい切削抵抗を受
けることができない．なお，軸受の取付長さを大きくす
ると，捧材の残材長さが長くなる，機械の長さが長くな
る等の欠点が生じる． 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので，必要に
応じ強力切削を行うことができ，また，異形材に対して
も支障なく使用可能であり，しかも，大きい切削抵抗に
も耐えることのできる主軸台移動型旋盤を提供すること
を目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成すべくなされた本発明は，ベッドと．中
空の主軸と，この中空の主軸を回転可能に保持し且つそ
の主軸軸線に平行に移動可能に前記ベッドに保持された
主軸台と，前記主軸を回転駆動する主軸回転装置と，前
記主軸先端に保持され．加工すべき材料を摺動可能に案
内するガイド状態及びその材料を把持するチャック状態
に開閉可能なガイドブッシュと．該ガイドブッシュを開
閉するガイドブッシュ開閉機構と，前記主軸内に同心状
に設けられ．主軸に対して回転不能ではあるが軸線方向
には移動可能な中空の材料送り軸と．その材料送り軸先
端に設けられた材料把持用のチャックと，該チャックを
開閉するチャック開閉機構と．前記主軸台を移動させる
主軸台移動装置と．前記材料送り軸を移動させる材料送
り軸移動装置とを有する主軸台移動型旋盤を要旨とする
． 〔実施例〕 以下，図面に示す本発明の実施例を詳細に説明する．第
１図は本発明の一実施例による主軸台移動型旋盤を示す
概略断面図，第２回はその要部拡大断面図．第３図は上
記旋盤の主軸台の前面図である．第１図〜第３図におい
て．１はベッド，２は主軸台，３は主軸台２に回転可能
に保持された中空の主軸である．主軸台２は主軸３の軸
線（以下Ｚ軸という》と平行方向に移動可能に前記ベッ
ド１に保持されている．主軸台２内には，主軸外面に取
付けられた回転子４Ａと主軸台内面に取付けられた固定
子４Ｂとを備えたビルトインモータが設けられている．
このビルトインモータは，主軸を回転駆動する主軸回転
装置を構成する．なお，ビルトインモータに代えて，主
軸台外部にモータを設け，そのモータの回転をプーリ，
ギア等を介して主軸に伝達する構成としてもよい． 主軸３の先端には，ガイドブッシュ機構６が取付けられ
ている．このガイドブンシュ機構６は．加工すべき棒材
７を案内し．また，把持するための内面８Ａを備えたガ
イドブッシュ８と，そのガイドブフシュ８を軸方向に移
動可能に保持しかつ主軸３に対して移動可能なコレット
スリーブ９と，ガイドブッシュ８が主軸先端から抜ける
のを防止するコレフトナット１０と．ガイドブッシュ８
とコレソトスリーフ゜９とにそれぞれ矢印Ａ，Ｂ方向の
力を付与するコイルスプリング１１等を備えている。ガ
イドブッシュ８は先端に軸方向のスリット（図示せず）
を有し且つ広がる方向の弾性力を有している．ガイドブ
ッシュ８の外面及びコレントスリーブ９の内面には，互
いに接触するテーパ面が形成されており，このテーバ面
の作用により．コレソトスリーブ９をガイドブッシュ８
に対して矢印Ａ方向で示す方向に移動させるとガイドプ
ンシェ８の内面８Ａが縮径し．反対に移動させるとガイ
ドブッシュ８自身の弾性力により内面８Ａが広がる．こ
こで，前記のテーパ面の寸法及びコレットスリーブ９の
移動ストロークは，ガイドブッシュ８を．その内面８Ａ
が棒材７に強く接触して捧材を把持するチャック状態と
，その内面８Ａと棒材７との間に微少な隙間が生じ，棒
材を摺動可能に案内するガイド状態と，更にそれよりも
大きく開いた状態とに開閉可能に設定されている．主軸
３は主軸台２の後方にまで延びており．主軸後端部には
ガイドブッシュ開閉機構１３が設けられている。このガ
イドプフシュ開閉機横１３は，第４図にその一部を拡大
して示すように，主軸３外周に取付けられた支持スリー
ブ１４と，支持スリーブ１４に支点１４Ａを中心として
揺動可能に保持されたトグル部材１５と１支持スリーブ
１４に対して軸方向に移動可能でかつ内周面にトグル部
材１５の先端１５Ａの位置を規制するカム面１６Ａ，１
６Ｂ，１６Ｃを備えたカムスリーブ１６を有している。

更に，第１図に示すように．ガイドブッシュ開閉機構１
３は，カムスリーブ１６に対して回転可能であるが軸方
向には一体に移動する外筒１７と．支軸１８を中心に揺
動し，外筒１７を往復動させる作動アーム１９と，作動
アーム１９を揺動させる二段シリンダ２０も備えている
．支軸１８及び二段シリンダ２０は図示しない支持部材
によって主軸台２に取付けられている．なお，支軸１８
及び二段シリンダ２０を図面では主軸３の上下に配置し
ているが．これは図面を分かり易くするためで，実際に
は，主軸の左右に配置されている．主軸３内にはトグル
部材１５の変位をコレットスリーブ９に伝達する中空の
作動筒２１が移動可能に設けられている．この構成によ
り二段シリンダ２０が作動アーム１９，外筒１７を介し
てカムスリーブ１６を移動させ，そのカム面のトグル部
材ｌ５に対する接触位置を変化させ，ガイドブッシェ８
を開閉することができる．すなわち，カムスリーブｌ６
の最も小径のカム面１６Ａがトグル部材１５に接触して
いる時にはトグル部材１６が作動筒２ｌを介してコレッ
トスリーブ９を矢印八方向に最も押した状態となってお
り，ガイドブンシュ８は縮径して棒材７を把持するチャ
ック状態となり，カムスリーブ１６のカム面１６Ｂがト
グル部材１５に接触している時には作動筒２１及びコレ
ットスリーブ９が矢印Ａとは反対方向に少し戻り．ガイ
ドブッシュ８は少し開いて棒材７との間に微少な隙間が
生じたガイド状態となり．更にカムスリーブ１６のカム
面１６Ｃがトグル部材１５に接触している時には作動筒
２１及びコレットスリーブ９が矢印Ａとは反対方向に更
に戻り，ガイドブッシュ８は大きく開いた状態となる．
なお．本実施例ではカムスリーブ１６に段状のカム面１
６Ｂを形成しているが５　これに限らず，第５図に示す
ように平坦なカム面１６Ａに続いてゆるやかな傾斜を持
ったカム面１６Ｄを設けたカムスリーブ１６を用いても
よい．この場合にも，カムスリーブ１６の移動によって
トグル部材１５に対するカム面の接触位置が変化し，ト
グル部材１５が例えば二点鎖線１５ａで示す位置或いは
１５ｂで示す位置になることによって，ガイドブフシュ
８をガイド状態或いは大きく開いた状態とすることがで
きる．更に．カムスリーブｌ６を移動させるための機構
として．二段シリンダに代えて３段以上の多段シリンダ
を用いると，カムスリーブ１６の停止位置を４箇所以上
とすることができ，ガイドブフシュ８の開度を更に多段
に変更できる．また．シリンダに代えて，カムスリーブ
ｌ６を無段階に移動させることができる機構．例えばサ
ーボモータを使用すると．トグル部材１５の揺動位置を
無段階で変えることができ，従ってガイドブッシュ８の
開度を無段階で変えることができる。このため，ガイド
ブフシュ８で棒材をガイドする場合におけるガイドブッ
シュ８の内径を，棒材７の外径．切削条件等に応じた最
適値に調整することができる． 第１図，第２図において，主軸３内には主軸３に同心状
に且つ主軸３及び作動筒２１に対して軸方向に移動可能
に中空の材料送り軸２３が挿入されている．材料送り軸
２３は外周面にキー溝２３Ａを備えており主軸３の後端
内面に取付けられたキー２４と係合している。このキー
２４及びキー溝２３Ａの保合によって材料送り軸２３は
主軸３と一体に回転する。材料送り軸２３の先端には．
棒材把持用のチャック機構２６が取付けられている．こ
のチャック機構２６もガイドブフシュ機構６と同様の機
構を有しており．棒材７を把持するためのチャンク２７
と．そのチャック２７を軸方向に移動可能に保持し材料
送り軸２３に対して軸方向に移動可能なコレットスリー
ブ２８と，チャック２７の抜け落ちを防止するコレット
ナット２９と．チャソク２７に矢印Ａ方向の，コレソト
スリーブ２８に矢印Ｂ方向の力を付与するコイルスプリ
ング３０等を備えている。また材料送り軸２３の後端に
は，チャックを開閉するためのチャック開閉機構３２が
設けられている。このチャック開閉機構３２もガイドブ
ッシュ開閉機構１３と同様の構造をしており．支持スリ
ーブ３３と．トグル部材３４と．カムスリーブ３５と．
外筒３６と，支軸３７を中心に揺動して外筒３６を往復
動させる作動アーム３８と，作動アーム３８を揺動させ
るシリンダ（図示せず）等を備えており，かつ材料送り
軸２３内にはトグル部材３４の動きをコレットスリーブ
２８に伝達する作動筒３９が設けられている。なお．チ
ャック２７は，単に棒材７をチャソクする状態及び開放
状態に開閉すればよいので，外筒３６を往復動させるシ
リンダは単段のものでよく，また，カムスリーブ３５の
カム面も単にトグル部材３４を拘束する面と開放する斜
面とを有するものであればよい． 材料送り軸２３は後端近傍に大径部２３Ｂを有しており
．その大径部２３Ｂが材料送り台４１に回転可能に保持
されている．材料送り台４１はベフド１に主軸軸線方向
に移動可能に保持されている．前記したチャック開閉機
構３２の支軸３７及びシリンダ（図示せず）は図示しな
い支持部材を介してこの材料送り台４１に保持されてい
る。

主軸台２及び材料送り台４１はそれぞれ，下方に延びる
舌部２Ａ，４１Ａを備えており，その舌部２Ａ４１Ａに
は共通のスプライン軸４３が主軸軸線に平行に且つ軸方
向に移動可能に挿入されている．また，各舌部２Ａ．４
１Ａには．それぞれシリンダ式の結合機構４４．４５が
設けられており．結合機構への油圧或いは空圧供給を制
御することにより必要に応じスプライン軸４３を舌部２
Ａ，４１Ａに結合することが可能となっている．スプラ
イン軸４３の一端にはボールねじ部４３Ａが形成されて
いる。このボールねじ部４３Ａは．ベソド１に取付けら
れたナント内蔵式のサーポモータ４７のナット４８に係
合しており．従ってサーポモータ４７によってナント４
８が回転すると，スプライン軸４３が矢印Ｃ，Ｄ方向に
移動し．結合機構４４．４５を介して固定された主軸台
２，材料送り台４１を移動させることができる．これら
のスプライン軸４３，サーボモータ４７等は．主軸台を
移動させる主軸台移動装置及び材料送り軸を移動させる
材料送り軸移動装置を構成する．なお．共通のスプライ
ン軸４３及びサーポモータ４７で主軸台２及び材料送り
台４１を移動させる代わりに１主軸台２及び材料送り台
４１にそれぞれ専用のサーボモータ及びねじ軸を設け．
それぞれ別個に移動させる構成としてもよい．第１図に
おいて，５０は主軸台２が動かないようにベッド１に固
定するシリンダ式の固定機構．５１は材料送り台４１が
動かないようにベッドｌに固定するシリンダ式の固定機
構であり．油圧或いは空圧の供給を制御することにより
．必要に応じ主軸台２．材料送り台４１をベソド１に固
定することができる構成となっている．また．５３は棒
材７を加工するための刃物である． 次に．上記構成の主軸台移動型旋盤による切削動作を説
明する．この旋盤は，（ｌ）ガイドブッシュ８を通常の
ガイドプソシュとして使用したガイドブッシュ使用切削
加工．《２》ガイドブッシュをチャックとして使用し長
尺の棒材を切削加工する棒材チャック加工，（３）ガイ
ドブッシュをチャックとして使用し短いワークに対して
切削加工するチャンキングワーク加工を行うことが可能
であり，以下その各々を説明する．（１）　　ガイドブ
ッシュ使用切削加工主軸台２を第１図．第２図に示すよ
うに，ガイドブフシュ８と刃物５３との間隔が小さい距
ｆｄＪａになる位置に移動させ，固定機構５０によりベ
ソド１に固定する．ガイドブンシュ開閉機構１３は二段
シリンダ２０を中間位置とすることにより．カムスリー
ブ１６の中間のカム面１６Ｂ（第４図参照）がトグル部
材１５に接触する位置となり，従って，ガイドブッシュ
８は内面８Ａと棒材７との間に小さな隙間を形成したガ
イド状態に保たれる。一方チャック開閉機構３２はチャ
ック閉位置とし，チャック２７が棒材７をチャックして
いる．主軸台２の結合機構４４は解除し，材料送り台４
１の結合機構４５は動作させてスプライン軸４３を材料
送り台４１に結合する． この状態で切削加工が行われる．すなわち，主軸３がビ
ルトインモータによって回転駆動されると，その回転が
材料送り軸２３に伝達され，その先端のチャック２７で
チャックされた棒材７も回転する．また，主軸３の回転
はガイドブフシュ８にも伝達されているので，ガイドブ
ッシュ８も棒材７と一体に回転する。このため，棒材７
がガイドブッシュ８に対して焼きつくことがない．一方
，サーボモータ４７によってポールねじ部４３Ａが矢印
Ｃ方向に移動し，その移動がスプライン軸４３と結合機
構４５を介して材料送り台４１に伝達され．材料送り軸
２３が前進する．これにより２棒材７のＺ軸送りが行わ
れ，棒材７は定位置にあるガイドブッシュ８でガイドさ
れた状態で前進する。以上によって，棒材７はガイドブ
フシュ８から一定距離ａを保った刃物５３によって切削
される．この切削は，従来の強制回転式のガイドブッシ
ュを使用した主軸台移動型旋盤における切削と同様であ
る． この切削時には．次のような利点が得られる．ｆａｔ　
　切削長さｂが長くなった場合にも．切削位置と棒材の
ガイド位置との距離が常に一定に保たれるので，棒材の
変形が少なく，高精度の加工が行われる．山｝　ガイド
ブッシュ８が棒材７と同期して回転するので，ガイドブ
ッシュ８と棒材７との隙間を小さく設定しても焼きつく
ことがな《．この点からも高精度の加工ができる。

ｆＣｌ　　ガイドブ・ノシュ８とチャック２７とが常に
主軸と一体に回転しており，従って．ガイドブッシュ８
とチャック２７とは常に同一位相に保たれるので，棒材
として異形材を使用することができ，且つ自動運転も可
能である． ｆｄｌ　　ガイドブッシュ８が主軸２で保持されており
，主軸２は広い間隔を開けて配置された軸受で保持され
ているので，従来のように主軸台とは独立した支持台に
ガイドブンシェを保持させた場合に比べてガイドブッシ
ュの支持カが大きく，大きい切削抵抗に耐えることがで
き．この点がらも高精度の加工ができる． 《２》　　棒材チャック加工 ガイドブ７シュ８及びチャック２７の両方を閉じて棒材
７をガイドブッシュ８及びチャック２７でチャックする
．また，主軸台２の結合機構４４及び材料送り台４１例
の結合機構４５の両方を作動させ，スプライン軸４３を
主軸台２及び材料送り台４１に結合する．この状態で主
軸３を回転させると，棒材７が回転し，また，サーボモ
ータ４７によりスプライン軸４３を前進させると，主軸
台２と材料送り台４１が一体に前進し．棒材７のＺ軸送
りが行われ，刃物５３による切削加工が行われる． 棒材７のガイドブッシュ８から突出した部分に対する所
定の加工を行った後は，その加工済部分を切り離し，新
たな加工を行うために．棒材７をガイドブッシェ８の先
に所定量突出させるが，この動作は次のように行われる
．すなわち，ガイドブッシュ８を開き．チャック２７は
棒材７をチャックした状態で．主軸台２と材料送り台４
１とを相対的に移動させて棒材をガイドブッシュ８より
所定長さだけ突出させる．この主軸台２と材料送り台４
１との相対的移動は，いずれか一方をベソド１に固定す
るとともにスプライン軸４３から解除し，他方をサーボ
モータ４７及びスプライン軸４３によって移動させるこ
とにより行うことができる．次に１棒材７をガイドブフ
シュ８でチャックし，チャック２７を開放した後．その
状態で主軸台２と材料送り台４１とを前回とは反対方向
に相対的に移動させて元の位置に戻し．その後，チャッ
ク２７でも棒材７をチャックする．以上で切削準備が完
了する。

なお．主軸台２と材料送り台４ｌとにそれぞれ独立した
移動装置を設けた場合には，両者を相対的に移動させる
際に両者を同時に移動させることができ，短時間での移
動が可能となるという利点が得られる．上記した棒材チ
ャック加工時には次の利点が得られる。

（ａ）　　棒材７をガイドブンシュ８及びチャック２７
でチャックしているため．チャック力が倍になり，高精
度の加工が可能となる。

（ｂｌ　　切削長さｂが長くなく，且つ切削切込みＣが
大きな場合等には，ガイドブフシュ８と棒材７との間に
隙間を生じさせて棒材７をガイドするよりは．ガイドブ
ッシュ８で棒材を確実にチャックした方が良い場合があ
る．本実施例では，ガイドブッシュ８をチャックとして
使用しているので，このような加工が可能であり，従来
のガイドブッシュを使用した旋盤よりも切削切込みＣの
大きい強力切削が可能となる． （Ｃｌ　　上記したように．主軸台２と材料送り台４１
とを相対的に移動させることにより，棒材７を所定量ガ
イドブッシュ８の前に正確に且つ容易に突出させること
ができる． （３）　　チャソキングワーク加工 ガイドブフシュ８をチャックとして使用する．加工すべ
き素材はガイドブッシュ８の手前から手動或いはローダ
．ロボットなど自動により取付ける。

この際．チャソク２７にはストッパーを把持させておく
。このため，ガイドブッシュ８に手前から挿入された素
材がそのストッパーに押し当たることにより，ガイドブ
ッシュ８に対する所定位置に挿入されることなる． 切削時は１主軸台が移動して素材のＺ軸送りを行う。

加工完了後．材料送り台４１を停止させた状態で主軸台
２のみが後退し，ワークはチャック２７に把持されてい
るストッパーに押し当てることによりガイドブッシュ８
から前方に押し出される（ストッパーはワークのアンロ
ーディング時のブソシャーとしての働きをする）． このようにしてチャックワーク加工が行われる．〔発明
の効果〕 以上に説明したように，本発明の主軸台移動型旋盤は．
主軸台に保持された主軸の先端にチャック機能を備えた
ガイドブッシュを保持させ，更に前記主軸内にチャック
を備えた材料送り軸を主軸に対して移動可能に設けたの
で，ガイドブッシュを，被加工材である棒材を把持する
チャックとして使用することにより，切削切込みの大き
い強力切削を行うことができ．また．ガイドブッシュを
，通常のガイドブッシュと同様に定位置で棒材をガイド
するために使用することができるという効果を有してい
る．また，主軸先端に取付けられたガイドブッシュをガ
イドブンシュとして使用する際において．ガイドプフシ
ュとその奥に配置されているチャックとが同期して回転
するので．お互いの位相がずれることがなく．六角材等
の異形材に対しても支障なく使用できる。更に，ガイド
ブッシェが主軸に保持されるので，その支持が確実で大
きい切削抵抗を受けることができる等の効果を有してい
る．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による主軸台移動型旋盤を概
略的に示す断面図，第２図はその要部拡大断面図第３図
は上記旋盤の主軸台の前面図，第４図はガイドブッシュ
開閉機構の要部断面図．第５図はガイドブッシュ開閉機
構の変形例を示す要部断面図である．１−ベッド，２・
・・主軸台，３一主軸，６−ガイドブノシュ機構，７一
棒材．８−・ガイドブッシュ，９・−コレフトスリーブ
，１０−　コレフトナット，１１・・−コイルスプリン
グ，１３・・−ガイドブッシュ開閉機構，２０・・一二
段シリンダ．２３一材料送り軸．２３Ａ・−キー溝，２
４−　キー，２６−チャック機構，２７・・−チャック
，２Ｂ−　コレットスリーブ．２９−・・コレットナッ
ト，３０−・コイルスプリング，３２−・・チャック開
閉機構，４１・・・材料送り台，４３・・−スプライン
軸，４３Ａボールねじ部．４４；４５・一結合機構，４
７・・・ナット内蔵型サーボモータ，４８・一・ナット
，５０．５１−・一固定機構，５３一刃物。 牙３図 代理人　弁理士　乗　松　恭　三

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベッドと、中空の主軸と、この中空の主軸を回転可能に
   保持し、且つその主軸軸線に平行に移動可能に前記ベッ
   ドに保持された主軸台と、前記主軸を回転駆動する主軸
   回転装置と、前記主軸先端に保持され、加工すべき材料
   を摺動可能に案内するガイド状態及びその材料を把持す
   るチャック状態に開閉可能なガイドブッシュと、該ガイ
   ドブッシュを開閉するガイドブッシュ開閉機構と、前記
   主軸内に同心状に設けられ、主軸に対して回転不能では
   あるが軸線方向には移動可能な中空の材料送り軸と、そ
   の材料送り軸先端に設けられた材料把持用のチャックと
   、該チャックを開閉するチャック開閉機構と、前記主軸
   台を移動させる主軸台移動装置と、前記材料送り軸を移
   動させる材料送り軸移動装置とを有する主軸台移動型旋
   盤。