JPH08155778A - Ｎｃ工作機械における切り屑除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＣ工作機械における切り屑除去装置におい
て、チャック爪に絡み付いた切り屑を自動的に切断排除
し、工作物に対する加工精度をアップする。 【構成】 複数のチャック爪３は、チャック本体１上で
摺動移動して縮径又は拡径して工作物４を把持する。ベ
ース６上の刃物台８に取り付けたシャンクホルダ１１に
設けた切り屑切断バイト４５は、隣接するチャック爪３
間の隙間４７に挿通され、チャック爪３に絡みついた切
り屑５０を切断する。バイト確認センサー４４によって
切り屑切断バイト４５の折損状態を検出するため、バイ
ト確認センサー４４は、切り屑切断バイト４５から離れ
た待機位置から取付位置へと移動して切り屑切断バイト
４５の存在を確認する検出接触子４６を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作物の切削加工で
発生する切り屑を排除することができるＮＣ工作機械に
おける切り屑除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＣ旋盤等のＮＣ工作機械におい
て、旋削によって生じる切粉がバイトに巻き付く又は絡
み付くことを防止してＮＣ旋盤の自動化を図るため、切
粉除去装置が開発されている。即ち、上記のようなＮＣ
旋盤等の自動化ラインにおいて、刃具に切粉が巻き付い
たり絡み付いた場合には、これらの切粉によって工作物
に対する旋削精度すなわち加工精度が極めて悪くなった
り、また、工作物や刃具を損傷するような現象が生じる
と共に、これら切粉を除去するために、機械すなわちＮ
Ｃ旋盤等の旋盤をその都度停止させなければならず、そ
のようなことは装置の自動化の障害になるばかりでな
く、人手を必要とし、望ましくないものであった。

【０００３】上記のような旋盤における切粉除去装置と
して、実公平３−１８１１５号公報に開示されているも
のがある。該旋盤における切粉除去装置は、スライドベ
ースに取り付けた刃物台に旋削加工する刃具を固定し、
工作物を旋盤チャックに取外し可能に取り付け、旋盤チ
ャックに対する工作物の取り付けを行うローディング装
置を刃物台が旋盤チャックから後退した状態で刃物台と
旋盤チャックとの間の空間を通って移動させ、ローディ
ング装置に取り付けたブラシによって旋盤チャックに対
する移動時に刃具に接触して刃具に絡み付いた切粉を掻
き落とすものである。また、ブラシは、旋盤チャックの
横方向領域に配置し、刃具に絡み付いた切粉を掻き落こ
ともできるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＣ工
作機械では、その自動化を行う上でチャックに切り屑が
絡み付くと、工作物に対する加工精度に悪影響を与える
ことになるので、各種バイトの形状や配置、或いは切削
条件等を考慮して切り屑をチャックから如何に排除する
かが、ＮＣ工作機械を自動化する上で重要な要素であ
る。ところで、工作物には、プラスチック、アルミニウ
ム、銅、真鍮等の軟質材で作られているものがあり、こ
のような工作物の旋削加工では、面粗度を向上させるた
め、ダイヤモンドバイトがよく使用されている。軟質の
工作物をダイヤモンドバイトで旋削加工した場合、特
に、工作物に対して最終仕上げ切削加工を行った場合に
は、工作物への切り込み量は数μと少ないため、切り屑
がチップブレーカに形成されずに、連続した糸状になっ
てチャックに絡み付くことになる。

【０００５】しかしながら、上記旋盤における切粉除去
装置は、各バイトに絡み付いた切粉即ち切り屑を排除す
ることはできるが、工作物を把持しているチャックに絡
み付いた旋削屑である切り屑を排除することはできない
ものである。しかも、切り屑が連続した糸状になってチ
ャックに絡み付くと、吸引装置で切り屑を強制的に吸い
込もうとしても、切り屑をチャックから完全に排除する
ことができないものであり、しかも切り屑がチャックに
一旦絡み付くと、切り屑は連続してチャックに更に絡み
付くようになる。

【０００６】そこで、この発明の目的は、ＮＣ旋盤等の
ＮＣ工作機械の自動化において、障害となる旋削によっ
て生じる切り屑がチャックに絡み付いたとしても、該切
り屑をチャックから容易に且つ的確に自動的に排除し、
切り屑による工作物の加工精度に悪影響を与えないよう
にし、切り屑によるバイト或いは工作物が損傷するのを
防止することができるＮＣ工作機械における切り屑除去
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するため手段】この発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成されている。即ち、この発
明は、主軸に固定されたチャック本体、該チャック本体
上に半径方向に摺動可能であって周方向に隔置して設け
られた縮径又は拡径して工作物を把持できる複数のチャ
ック爪、前記チャック本体に対して移動可能に配置され
且つ各種バイトをそれぞれ取り付けることができる複数
の刃物台、及び該各刃物台が取り付けられた前記チャッ
ク本体に対して相対的に移動可能なベースを有するＮＣ
工作機械において、前記刃物台に取り付けたシャンクホ
ルダに固定され且つ隣接する前記チャック爪間を挿通し
て前記チャック爪に絡みついた切り屑を切断する切り屑
切断バイト、を有することを特徴とするＮＣ工作機械に
おける切り屑除去装置に関する。

【０００８】また、この切り屑除去装置は、前記切り屑
切断バイトの折損状態及び取付状態を検出するため前記
ベースに設けられたバイト確認センサーを有し、前記バ
イト確認センサーは前記切り屑切断バイトから離れた待
機位置から前記切り屑切断バイトの取付位置へと移動し
て前記切り屑切断バイトの存在を確認する検出接触子を
有している。

【０００９】また、前記切り屑切断バイトによって切断
された前記切り屑を吸引除去する吸引除去装置が設けら
れている。更に、前記切り屑切断バイトが隣接する前記
チャック爪間を挿通できるように、前記主軸の停止位置
が予め定められた位置に制御されているものである。

【００１０】

【作用】この発明によるＮＣ工作機械における切り屑除
去装置は、上記のように構成され、次のように作用す
る。即ち、このＮＣ工作機械における切り屑除去装置に
よれば、工作物をチャック爪で把持し、刃物台に取り付
けたバイトで工作物を旋削加工した後に、前記チャック
爪から旋削加工を行った工作物をオートローダ等で取り
除く。そこで、工作物に対する旋削加工毎に又は工作物
に対する数回の旋削加工を行った後に、前記チャック爪
に絡み付いた切り屑を切断排除するため、主軸を回転さ
せて予め定められたオリエンテーションの角度位置に停
止させる。そこで、刃物台を取り付けたベースを作動
し、前記切り屑切断バイトを隣接する前記チャック爪の
間の隙間に挿入し、次いで、前記ベースを前記主軸から
離れる方向に移動させ、前記切り屑切断バイトで前記チ
ャック爪に絡み付いた切り屑を切断する。場合によって
は、切り屑の切断工程を複数回行うため、前記主軸を更
に所定の角度だけ回転させ、前記切り屑切断バイトを隣
接する前記チャック爪の間の別の隙間に挿入し、前記ベ
ースを前記主軸から離れる方向に移動させ、前記切り屑
切断バイトで前記チャック爪に絡み付いた切り屑を切断
する。切断された切り屑は、前記チャック爪から落下し
て排除されるか、或いは吸引除去装置の駆動によって前
記チャック爪から容易に吸引除去される。

【００１１】また、前記切り屑切断バイトを薄い刃で作
製していると、該薄い刃は外力等で折損することがあ
る。そこで、この切り屑除去装置では、前記切り屑切断
バイトの折損状態或いは取付状態を検出するため前記ベ
ースにバイト確認センサーを設けている。前記切り屑切
断バイトが正常に前記刃物台のシャンクホルダに固定さ
れているか否かを検出すると共に、バイトが折損状態で
ないか否かを検出するため、前記ベースに設けられた前
記バイト確認センサーの検出接触子を前記切り屑切断バ
イトから離れた待機位置から前記切り屑切断バイトの取
付位置へと回転させ、前記切り屑切断バイトの存在を確
認する。前記切り屑切断バイトが折損しておらず、正常
に設定されていれば、上記のように前記チャック爪に絡
み付いた切り屑の切断工程で切り屑を切断して排除すれ
ばよい。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるＮＣ
工作機械における切り屑除去装置の一実施例について説
明する。図１はこの発明によるＮＣ工作機械における切
り屑除去装置の一実施例を示す平面図、図２は図１のＮ
Ｃ工作機械の一実施例のチャック本体を示す平面図、図
３はＮＣ工作機械で切削加工された工作物がチャック爪
に固定されている状態を示す断面図、及び図４は図３の
側面図である。

【００１３】チャック本体１は主軸台（図示せず）に回
転可能に設けられた主軸２に固定され、主軸２の回転に
伴ってチャック本体１も一緒に回転する。チャック本体
１上には、半径方向に摺動可能であって周方向に隔置し
て設けられた複数（図４では３個）のチャック爪３が設
けられ、チャック爪３がチャック本体１上で摺動して拡
径することによって工作物４がチャック爪３に把持され
る。工作物４は合成樹脂で成形された球状体であって中
心部に貫通した中心孔５を有する。工作物４に切削加工
を施すことによって、例えば、ボール止水栓用のボール
が製作される。工作物４は、３個のチャック爪３を中心
孔５に挿入し、各チャック爪３を相互に半径方向に離間
させるように拡径することによって各チャック爪３の外
周面４９が中心孔５に強圧されてチャック本体１に把持
される。

【００１４】ベース６は、チャック本体１と対向するよ
うに配置され、Ｘ軸とＺ軸の水平方向に移動できるよう
に配置されている。ベース６は、ＮＣ制御によって水平
面上を主軸２の回転軸方向（Ｚ軸方向）及び該回転軸Ｃ
と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動可能である。ベース
６には、上面に２本の断面Ｔ字状（あり溝状）の長溝７
が形成されている。刃物台８は、ベース６上の適宜位置
に位置決めして固定されるスライドホルダ９を有してい
る。スライドホルダ９は、長溝７に対して摺動可能に構
成され且つボルト１０を締め付けることによってベース
６上に固定される。スライドホルダ９には、シャンクホ
ルダ１１が押さえ板１２を介してボルト１３で締め付け
て固定される。シャンクホルダ１１の先端には、各種バ
イト１４，１５，１６，１７が固定される。即ち、複数
の刃物台８は、チャック本体１に対して移動可能に配置
され且つ各種バイトがそれぞれ取り付けられている。こ
の実施例では、図１において、左から外形部仕上げバイ
ト１４、後端面切削バイト１５、前端面切削バイト１６
及び外形部荒加工バイト１７が配設されている。

【００１５】この発明による切り屑除去装置は、特に、
刃物台８に取り付けたいずれかのシャンクホルダ１１に
固定され且つ隣接するチャック爪３の間の隙間４７を挿
通してチャック爪３に絡みついた切り屑５０を切断する
切り屑切断バイト４５を設けたことである。この実施例
では、切り屑切断バイト４５は後端面切削バイト１５を
取り付けたシャンクホルダ１１に後端面切削バイト１５
とは反対側に取り付けられている。また、切り屑切断バ
イト４５の折損状態及び取付状態を検出するためバイト
確認センサー４４を設けている。バイト確認センサー４
４は、ベース６に取り付けられたセンサー本体４８とが
センサー本体４８の先端に旋回可能に取り付けられた検
出接触子４６を具備している。バイト確認センサー４４
における検出接触子４６は、切り屑切断バイト４５から
離れた退却位置から切り屑切断バイト４５の配置位置へ
と回転移動（例えば、９０°回転移動）して切り屑切断
バイト４５に僅かに接触することによって切り屑切断バ
イト４５が折損等の破損或いは取付状態を確認すること
ができる。

【００１６】更に、図示していないが、この切り屑除去
装置には、切り屑切断バイト４５によって切断された切
り屑５０を吸引除去する吸引除去装置を設けることもで
きる。また、場合によっては、検出接触子４６は、隣接
するチャック爪３の間に形成される隙間４７が主軸２の
オリエンテーションの回転で所定の位置に割り出されて
いるか否かを判断するのに利用できるように構成するこ
ともできる。

【００１７】このＮＣ工作機械では、前端面切削バイト
１６は工作物４の前端面１８を切削加工するバイトであ
り、後端面切削バイト１５は工作物４の後端面１９を切
削加工するバイトであり、外形部荒加工バイト１７は工
作物４の球面２０を荒削りするバイトであり、外形部仕
上げバイト１４は荒削りした工作物４の球面２０に仕上
げ加工を施すバイトである。外形部仕上げバイト１４
は、先端が半円形状に形成されているダイヤモンドカッ
タ２１が使用される。

【００１８】また、ベース６には、位置決め設定装置２
２が取り付けられている。位置決め設定装置２２は、刃
物台８と同様のスライドホルダ２３を有し、スライドホ
ルダ２３が長溝７に対して摺動可能に構成され且つボル
トを締め付けることによってベース６上の適宜位置に位
置決めして固定される。スライドホルダ２３には基準ア
ーム２４が押さえ板１２を介してボルト１３で締め付け
固定される。基準アーム２４の先端には長手基準金２５
が取り付けられる。長手基準金２５は、その前面の長手
方向基準面２６を主軸２の回転軸Ｃと直交する平面に一
致させて、基準アーム２４の先端にボルト２７で取り付
けられる。長手基準金２５は、チャック本体１の前面と
工作物４との間、即ち工作物４の後側に長手基準金２５
を挿入される。

【００１９】位置決め設定装置２２の近傍には押付装置
３２が取り付けられている。押付装置３２はスライドホ
ルダ２３にボルト３３で固定されたプッシャー本体３４
と、該プッシャー本体３４の先端に取り付けられたプッ
シャー３５を有している。プッシャー３５は長手基準金
２５に対向して配置されている。また、プッシャー本体
３４にはエアホース３６が接続され、エアを供給するこ
とによってプッシャー３５は長手基準金２５に向けて押
し出され、エアを抜くことによってリターンスプリング
（図示省略）のばね力で元の位置に復帰される。プッシ
ャー３５は工作物４に押し付けられたときにスプリング
３７のばね力で緩衝されるので、工作物４に無理な力が
付与されることがない。

【００２０】位置決め設定装置２２と各種バイト１４，
１５，１６，１７はベース６に固定されており、水平面
上を両者が一体となって移動できるように構成されてい
るので、長手基準金２５がチャック本体１の前面と工作
物４との間に配置された状態では、バイト１４，１５，
１６，１７で工作物４を切削することはできない。工作
物４を切削するためには、ベース６を移動させて長手基
準金２５を工作物４から完全に退避させた後で、バイト
１４，１５，１６，１７の何れかのバイトを工作物４に
近づけるようにしなければならない。

【００２１】ＮＣ工作機械は、一例として、上記のよう
に構成されているので、工作物４を切削加工する場合に
も、工作物４の中心孔５の内径面を精度良く加工しなく
ても、或いは何ら加工しなくても、工作物４を１回チャ
ッキングするだけで、工作物４は切削加工するべき面が
バイトによって切削加工される状態で工作物４は加工基
準位置に設置され、しかも工作物４に対してチャック爪
３による持ち替えをする必要が無くなり、工作物４の外
表面を連続して切削加工することができる。ＮＣ工作機
械を用いて、例えば、プラスチック等の軟質材料から成
る工作物４をボール止水栓用のボールとして切削加工す
る工程としては次の通りである。工作物４を回転させな
がら、ＮＣ制御装置によってベース６をＸ軸方向及びＺ
軸方向に移動させ、バイトを工作物４に押し当てて切削
加工が行われる。最初に、前端面切削バイト１６を使用
して工作物４の前端面１８を切削加工し、次いで、後端
面切削バイト１５を使用して工作物４の後端面１９を切
削加工し、次に、外形部荒加工バイト１７を使って工作
物４の球面２０を荒削りし、最後に、外形部仕上げバイ
ト１４を使って工作物４の球面２０に仕上げ加工を施す
ことによって、ボールを製作することができる。

【００２２】しかしながら、工作物４が合成樹脂等の軟
質材料で作製されている場合には、上記ＮＣ工作機械で
工作物４を切削加工し、外形部仕上げバイト１４のダイ
ヤモンドカッタ２１で最終仕上げ切削加工を行った場合
には、切り屑がチップブレーカに形成されずに、連続し
た糸状になってチャックに絡み付くことになる。そこ
で、この発明によるＮＣ工作機械における切り屑除去装
置は、特に、上記のように、チャック爪３で把持した工
作物４に対して刃物台８に取り付けたバイト１４〜１７
で全ての旋削加工を行った後に、チャック本体１のチャ
ック爪３に絡み付いた切り屑５０をチャック爪３から排
除するため次のような切り屑除去作動を行うことができ
る。

【００２３】ＮＣ工作機械によって切削加工された工作
物４をチャック爪３からオートローダで取り除く。切り
屑切断バイト４５を薄い刃で作製されているものであ
り、該刃は折損することがある。そこで、この切り屑除
去装置では、切り屑切断バイト４５の折損状態或いは取
付状態を検出するためベース６にバイト確認センサー４
４が設けられている。切り屑切断バイト４５が正常に刃
物台８のシャンクホルダ１１に固定されると共に、折損
状態でないか否かを検出するため、バイト確認センサー
４４の検出接触子４６を切り屑切断バイト４５から離れ
た待機位置から切り屑切断バイト４５の取付位置へと回
転移動させ、切り屑切断バイト４５が正常に存在するこ
とを確認する。切り屑切断バイト４５が折損しておら
ず、正常に設定されていれば、チャック爪３に絡み付い
た切り屑５０の後述の切断工程で切り屑５０を切断して
排除する。

【００２４】この切り屑除去装置は、工作物４に対する
旋削加工毎に又は工作物４に対する数回の旋削加工を行
った後に、チャック爪３に絡み付いた切り屑５０を切断
排除するように作動することができる。この切り屑除去
装置を働かせるには、主軸２を回転させて予め定められ
た角度位置に停止させる。これによって、切り屑切断バ
イト４５が隣接するチャック爪３の間の隙間４７に挿通
できるようになる。次に、刃物台８を取り付けたベース
６を作動し、切り屑切断バイト４５を隣接するチャック
爪３の間の隙間４７に挿入する。次いで、ベース６を主
軸２から離れる方向に移動させ、切り屑切断バイト４５
でチャック爪３に絡み付いた切り屑５０を切断する。場
合によっては、切り屑５０の切断工程を複数回行うた
め、主軸２を所定の角度だけ更に回転させ、切り屑切断
バイト４５を隣接するチャック爪３の間の別の隙間４７
に挿入し、ベース６を主軸２から離れる方向に移動さ
せ、切り屑切断バイト４５でチャック爪３に絡み付いた
切り屑５０を切断する。切断された切り屑５０は、チャ
ック爪３から落下して排除されるか、或いは吸引除去装
置（図示せず）の駆動によってチャック爪３から容易に
吸引除去される。

【００２５】次に、この発明によるＮＣ工作機械におけ
る切り屑除去装置の別の実施例を、図５及び図６を参照
して説明する。この実施例は、工作物４を把持するチャ
ック爪の形式が相違する以外は、同一の構成及び同一の
機能を有するので、同一の部品には同一の符号を付して
重複する説明を省略する。

【００２６】この実施例では、チャック本体１上に半径
方向に摺動可能であって周方向に隔置して設けられた複
数（図６では３個）のチャック爪３Ａが設けられ、チャ
ック爪３Ａがチャック本体１上で摺動して縮径すること
によって工作物４がチャック爪３Ａに把持される。この
実施例では、工作物４を切削加工した時には、切り屑５
０は３個のチャック爪３Ａで囲まれた内部スペース５１
に絡み付く状態になる。切り屑５０を切断して排除する
には、上記実施例と同様に切断作動工程で達成できる。

【００２７】

【発明の効果】この発明におよるＮＣ工作機械における
切り屑除去装置は、上記のように構成されているので、
次のような効果を有する。即ち、このＮＣ工作機械にお
ける切り屑除去装置によれば、障害となる旋削によって
生じる切り屑がチャック爪に絡み付いたとしても、該切
り屑を切り屑切断バイトで切断し、切断された切り屑は
前記チャック爪から容易に且つ的確に自動的に排除で
き、切り屑による工作物の加工精度に悪影響を与えるこ
とがなく、工作物をスムースに旋削加工することができ
る。また、前記チャック爪に絡み付いた切り屑を切断排
除する工程は、例えば、工作物に対する旋削加工の度に
行うか、或いは工作物に対する数回の旋削加工を行った
後に行えばよい。また、前記チャック爪に絡み付いた切
り屑を前記切り屑切断バイトで切断する切断工程には、
前記チャック爪間の１つの隙間に対して切り屑を切断す
るか、又は切り屑の切断工程を複数回行うことによって
前記チャック爪から切り屑を完全に切断排除できる。そ
して、切断された切り屑は、前記チャック爪から落下し
て排除されるか、或いは吸引除去装置の駆動によって前
記チャック爪から容易に吸引除去される。

【００２８】また、前記切り屑切断バイトは外力等で折
損することがあるので、前記切り屑切断バイトの折損状
態或いは取付状態を検出するため前記ベースにバイト確
認センサーを設けている。前記切り屑切断バイトが正常
に前記刃物台のシャンクホルダに固定されているか否か
を検出すると共に、バイトが折損状態でないか否かを検
出するため、前記ベースに設けられた前記バイト確認セ
ンサーの検出接触子を前記切り屑切断バイトから離れた
待機位置から前記切り屑切断バイトの取付位置へと回転
させ、前記切り屑切断バイトの存在を確認する。前記切
り屑切断バイトが折損しておらず、正常に設定されてい
れば、上記のように前記チャック爪に絡み付いた切り屑
の切断工程で切り屑を切断して排除すればよい。また、
前記バイト確認センサーに設けた前記検出接触子は、前
記チャック爪間の隙間の位置の検出を行うように構成す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＮＣ工作機械における切り屑除
去装置の一実施例を示す平面図である。

【図２】図１のＮＣ工作機械の一実施例のチャック本体
を示す説明図である。

【図３】ＮＣ工作機械で切削加工される工作物がチャッ
ク爪に固定されている状態を示す断面図である。

【図４】図３の正面図である。

【図５】この発明によるＮＣ工作機械における切り屑除
去装置の別の実施例のチャック本体を示す説明図であ
る。

【図６】図５に示すチャック本体の正面図である。

【符号の説明】

１ チャック本体 ２ 主軸 ３，３Ａ チャック爪 ４ 工作物 ６ ベース ８ 刃物台 １１ シャンクホルダ １４，１５，１６，１７ バイト ４４ バイト確認センサー ４５ 切り屑切断バイト ４６ 検出接触子 ４７ 隙間 ５０ 切り屑

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に固定されたチャック本体、該チャ
   ック本体上に半径方向に摺動可能であって周方向に隔置
   して設けられた縮径又は拡径して工作物を把持できる複
   数のチャック爪、前記チャック本体に対して移動可能に
   配置され且つ各種バイトをそれぞれ取り付けることがで
   きる複数の刃物台、及び該各刃物台が取り付けられた前
   記チャック本体に対して相対的に移動可能なベースを有
   するＮＣ工作機械において、前記刃物台に取り付けたシ
   ャンクホルダに固定され且つ隣接する前記チャック爪間
   を挿通して前記チャック爪に絡みついた切り屑を切断す
   る切り屑切断バイト、を有することを特徴とするＮＣ工
   作機械における切り屑除去装置。
2. 【請求項２】 前記切り屑切断バイトの折損状態及び取
   付状態を検出するため前記ベースに設けられたバイト確
   認センサーを有し、前記バイト確認センサーは前記切り
   屑切断バイトから離れた待機位置から前記切り屑切断バ
   イトの取付位置へと移動して前記切り屑切断バイトの存
   在を確認する検出接触子を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載のＮＣ工作機械における切り屑除去装
   置。
3. 【請求項３】 前記切り屑切断バイトによって切断され
   た前記切り屑を吸引除去する吸引除去装置が設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載のＮＣ工作機械に
   おける切り屑除去装置。