WO2006046629A1

WO2006046629A1 - 材料加工機のチャック装置

Info

Publication number: WO2006046629A1
Application number: PCT/JP2005/019758
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Shinohara; Umeo Tsuyusaki
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2006-05-04
Also published as: JPWO2006046629A1

Abstract

　駆動体の駆動を伝達するために軸受が不要で、高精度加工と高速回転に適した簡素な構成のチャック装置を提供する。　材料加工機に備えられ、加工する材料を把持するチャック装置において、装置本体１０１と、この装置本体１０１に回転自在に支持された中空状の回転体１０３と、この回転体１０３の貫通孔１０３ｂ内に進退移動自在に設けられ、前記回転体とともに回転するチャック１０５と、回転体１０３に設けられ、チャック１０５の進退移動によりチャック１０５を開閉させるチャック開閉手段１０３ａ，１０５ａと、回転体１０３の貫通孔１０３ｂ内に設けられ、チャック１０５を進退移動させるドローバ１０６と、回転体１０３の内部に形成され、ドローバ１０６を進退移動させる駆動手段１０７，１１２と、この駆動手段の駆動をドローバ１０６に伝達して進退移動させる駆動伝達手段１０７ａ，１０６ａ，１０８とを有する。

Description

明細書

材料加工機のチャック装置

技術分野

[0001] 本発明は、材料をカ卩ェする材料カ卩ェ機に備えられ、加工の際に前記材料を支持又は把持するチャック装置に関する。

背景技術

[0002] 材料加工機の一例である自動旋盤で棒材を加工する場合、主軸の前方に設けたガイドブッシュ装置に前記棒材の先端を支持させて加工を行うことが一般的に行われている。このようなガイドブッシュ装置においては、ガイドブッシュが回転しない固定形のものと、ガイドブッシュが棒材とともに回転する回転形のものとがある力近年では、主軸の高速回転や高い切削負荷に適した回転形のガイドブッシュが主流になりつつある。

[0003] ところで、ガイドブッシュを用いた棒材の加工においては、支持した棒材を軸線方向には移動可能にしつつ、加工時におけるたわみを無くすために、棒材とのガイドブッシュとの間の隙間は可能な限り小さいことが好ましい。そのため、ガイドブッシュ装置を使ってカ卩ェされる棒材としては、径のバラツキがほとんど無いもの、例えばミガキ加工や研磨加工を施したものを用いるのが好ましい。

[0004] しかし、このような棒材は一般に価格が高いことから、冷間加工材ゃピーラー材と称される低価格の棒材を用いたいという要望が高い。また、チタンなど特殊な用途に使われる棒材では、ミガキ加工や研磨加工などを施した良質なものの入手が困難で、必然的に、冷間加工材ゃピーラー材を使用せざるを得ない場合がある。ところ力このような冷間加工材ゃピーラー材は一般に径のバラツキが大きぐ上記した理由からガイドブッシュ装置を利用しての加工には不向きであるという問題がある。

[0005] 他方にぉレ、て、自動旋盤での複合加工の要求から、ガイドブッシュを備えた自動旋盤においても、切削加工の他にドリル、タップ、フライス等の二次加工を行えることが望ましいが、このような加工を行う場合には、ガイドブッシュ装置で棒材を強固に把持させる必要がある。そこで、このような二次力卩ェを行うことができるようにするとともに、ある程度の径のバラツキがあってもガイドブッシュを用いて力卩ェを行うことができるように、ガイドブッシュを開閉可能にし、かつ、所定の把持力で棒材を把持できるようにしたチャック機能付きのガイドブッシュ装置が、例えば特許文献 1で提案されてレ、る。

[0006] 特許文献 1に記載の技術は、開閉自在なガイドブッシュと、ガイドブッシュを進退移動させて開閉させる駆動手段と、ガイドブッシュを閉じる際にガイドブッシュによる棒材の把持力を制御する制御手段とを有し、棒材の径や加工内容に応じた適切な把持力で棒材の支持と把持を行おうとするものである。

この文献に記載のガイドブッシュ装置では、その図 2にも示されているように、ピストン部 25とシリンダ室 27とから構成される駆動手段が、固定側であるホルダ 24に設けられている。そして、このような固定側の駆動手段の駆動を回転側のガイドブッシュに伝達するために、ガイドブッシュ 9と前記駆動手段との間に軸受（軸受部材 21)を介在させ、この軸受を介して固定側から回転側へ駆動を伝達するようにし、棒材の加工中であってもガイドブッシュ 9を移動させて棒材を所定の力で把持させることができるようにしている。

[0007] また、この種のガイドブッシュ装置にぉレ、ては、開閉自在なガイドブッシュと、ガイドブッシュの回転中にその穴径寸法を変化させるァクチユエータ手段を有し、このァクチユエータ手段によって、棒材を軸方向に摺動可能に案内する力、もしくは完全に把持することを選択的に可能にして、棒材の回転を停止させることなぐ連続加工を行えるようにしたものがある（特許文献 2参照）。

[0008] この特許文献 2に記載のガイドブッシュ装置では、その第 1図に示されているように

、ガイドブッシュ 27を開閉させるシリンダ 36が固定側である刃物台支持台 21に設けられていて、開閉レバー 33とガイドブッシュ 27との間に軸受（ボビン 31)を介在させて

、加工中に棒材を把持できるようにしている。

[0009] 特許文献 1 :特開平 11一 267901号公報

特許文献 2 :特開昭 63— 251101号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0010] しかし、棒材をガイドブッシュ 9で支持させた状態で切削を行う際には、軸受（軸受部材 21 ,ボビン 31)には常時スラスト力が作用することになり、摩擦抵抗によって軸受が発熱したり、この発熱により加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。また、スラスト力が作用した状態で回転させることが軸受の寿命を低下させる原因になることから、頻繁な保守、点検、軸受の交換が必要になるという問題がある。さらに、軸受が常時スラスト力を受けた状態で回転するため、このスラスト力が回転中に摩擦抵抗の原因になり、無駄なエネルギーが消費されるという問題もある。

[0011] そのため、特許文献 1 , 2に記載のガイドブッシュ装置においては一定の回転速度を越える高速回転には不向きであるという問題がある。

特に、特許文献 2に記載の技術では、回転軸 24の後端側に軸受（ボビン 31)や開閉レバー 33を設けている力これらとの干渉を避けるために回転軸 24の後端側には回転軸 24を支持するための軸受を設けることができず、ガイドブッシュの開閉機構を設けイナ一シャが大きくなつた回転軸 24の後端が自由端の状態となり、高速でガイドブッシュを回転させることはできない、とレ、う問題がある。

また、このような問題は、上記のようなチャック機能を有するガイドブッシュ装置に限らず、材料を把持して回転する主軸チャック等のような他のチャック装置にぉレ、ても同様である。

[0012] 本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、材料のチャック機能を有するガイドブッシュ装置の他、主軸チャック等、他のチャック装置にも適用することが可能で、棒材の径寸法にバラツキがあっても十分な力で材料を把持することができ、チャックを開閉させるための駆動体の駆動を伝達するために軸受が不要で、高精度加工と高速回転に適した簡素な構成のチャック装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] 上記課題を解決するために、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、チャックとともに回転する回転体の内部に、前記チャックを進退移動させるための駆動手段を設けることで、軸受を不要にすることができ、本発明の目的を達成できることに想到した。

[0014] 具体的に本発明は、材料加工機に備えられ、加工する材料を把持するチャック装置において、装置本体と、この装置本体に回転自在に支持された中空状の回転体と、この回転体の貫通孔内に進退移動自在に設けられ、前記回転体とともに回転するチャックと、前記回転体に設けられ、前記チャックの進退移動により前記チャックを開閉させるチャック開閉手段と、前記回転体の貫通孔内に設けられ、前記チャックを進退移動させる進退移動手段と、前記回転体の内部に形成され、前記進退移動手段を進退移動させる駆動手段と、この駆動手段の駆動を前記進退移動手段に伝達し、前記進退移動手段を進退移動させる駆動伝達手段とを有する構成としてある。

[0015] この構成によれば、回転体の内部にドローバを進退移動させるための駆動手段を設けているので、固定側に設けられた駆動手段の駆動を回転側に設けられたチヤックに伝達するための軸受等を不要にすることができる。

また、駆動手段を回転体の内部に設けることによってイナ一シャが増大しても、駆動体の近傍で回転体を軸受によって支持させることができるので、高速回転と高精度加工が可能になる。

[0016] 前記した駆動手段は、例えば、前記回転体の内部に形成されたシリンダ室と、このシリンダ室に嵌入された進退移動自在なピストンとを有し、前記シリンダ室に作動流体を供給するための作動流体供給手段をさらに設けた構成とすることができる。この構成によれば、シリンダ室及びピストンからなる駆動手段を回転体の回転中心に配置することができ、回転によるイナ一シャを小さくすることができるので、高速回転に適したチャック装置を得ることができる。なお、ピストンを進退移動させるための作動流体としてはエア等の気体のほか、作動油等の液体を使用することができる。

[0017] この場合、前記駆動伝達手段は、ピストンをドローバに取り付ける取付部材としてもよレ、。このようにすることで、ピストンの進退移動をそのままドローバに伝達し、これによりチャックの開閉を行うことができる。

[0018] また、前記駆動伝達手段は、ピストンの進退移動を間接的にドローバに伝達するものであってもよレ、。例えば、前記ピストンとともに進退移動するカムと、このカムと係合し、前記ピストンの進退移動にともなって回動するレバーと、前記レバーと当接するように前記ドローバに設けられ、前記レバーが回動したときに、前記レバーの回動動作を前記ドローバの進退移動動作に変換する当接部とを有する構成とすることができる [0019] この場合、前記カムに当接する前記レバーの一方のアームと、前記当接部に当接する他方のアームの長さを異ならせることで、一方のアームと他方のアームの長さの比に応じて、ピストンの駆動力を増幅することができる。

なお、ピストンの駆動力の増幅は、前記アームと当接する前記カムの傾斜角を調整することでも行うことができる。そして、アームの長さ及びカムの傾斜角を適切に選択することで、ピストンの駆動力を有効に利用することが可能である。

[0020] シリンダに作動流体を供給するための作動流体供給手段は、前記回転体の外周面と前記装置本体の内周面との境界部分に形成された一つ又は複数の作動用環状溝と、前記装置本体に形成され、前記作動流体を前記作動用環状溝に供給するための第一の流体流通孔と、前記回転体に形成され、前記作動用環状溝に供給された前記作動流体を前記シリンダに供給するための第二の流体流通孔と、前記回転体と前記装置本体との境界部分に設けられ、前記作動用環状溝から前記作動流体が漏出しなレ、ようにシールするシール手段とを有する構成としてもょレ、。

[0021] この構成によれば、固定側の装置本体から回転している回転体のシリンダに対して、第一の流体流通孔，作動用環状溝及び第二の流体流通孔を経て作動流体を供給し、ピストンを進退移動させることができる。

さらに、シリンダに供給する作動流体の圧力設定を変えることで、材料カ卩ェ機でカロェされる前記材料の強度や加工負荷等に応じた最適な把持力で、前記材料を把持させることが可能である。そのため、例えば、前記材料が薄肉パイプのような薄肉中空材である場合に、前記材料を変形させることの無レ、最適な力で前記材料を把持させて、加工を行うことが可能になる。

[0022] 前記シール手段としては、前記作動用環状溝の両側に、一つ又は複数のシール用環状溝をさらに形成し、このシール用環状溝に所定圧力の流体を供給するようにしてあよい。

このように、シリンダ室に作動流体を供給する際に、作動用環状溝の両側に形成したシール用環状溝に所定圧力の流体を供給することで、前記作動用環状溝からの作動流体の漏出を抑制することができ、シリンダ室に予め設定された圧力の作動流体を供給することができる。

また、本発明のように作動用環状溝の両側にシール用環状溝を形成し、このシール用環状溝に所定圧力の流体を供給するようにすれば、シリンダが直列状に複数段設けられている場合に、一つのシリンダに供給される流体の圧力が、 P 接する他のシリンダに供給される流体の圧力に及ぼす影響を抑制することができるとレ、う利点がある。

[0023] 前記作動用環状溝を介して前記シリンダ室の作動流体を排出する場合において、前記作動用環状溝の少なくとも一側に前記シール用環状溝を形成するとともに、このシール用環状溝を挟んで前記作動用環状溝の反対側に、大気に連通する大気連通部を少なくとも一つ形成した構成としてもょレヽ。

大気連通部の形態は特に限定されるものではなぐ例えば、シール用環状溝や作動用環状溝のような環状溝であってもよいし、大気に連通する空間部であってもよい

[0024] このようにすることで、隣接するシール用環状溝に所定圧力の流体が供給されていても、シール用環状溝に供給された流体の圧力は、作動流体が排出される前記作動用環状溝と排圧用環状溝とから大気中に逃がされるので、前記作動用環状溝を介して前記シリンダ室の作動流体をスムースに排出することができる。

本発明のチャック装置は、工作機械のガイドブッシュや主軸チャックに適用が可能である。

[0025] 本発明を材料加工機のガイドブッシュ装置に適用する場合、主軸と同期した速度で前記回転体を回転させる駆動体と、前記回転体の回転中に前記シリンダ室に作動流体を供給して前記ガイドブッシュによる前記棒材の把持又は把持の解除を指令する制御手段とをさらに有する構成としてもよい。

この構成によれば、主軸及びガイドブッシュの回転を停止させることなぐ棒材の送りが可能になり、連続カ卩ェによってカ卩ェ時間の短縮を図ることが可能になる。

なお、本発明のチャック装置を前記のガイドブッシュ装置に適用した場合、チャック装置を駆動させ、材料を把持させた状態で加工を行うことも可能であるが、チャック装置を駆動させず、材料をガイドブッシュにより支持させた状態で加工を行うことも可能である。

発明の効果

[0026] 本発明によれば、チャック機能を有するガイドブッシュや主軸チャック等のチャックを開閉する際に、スラスト力を受ける軸受を不要にすることができるので、軸受の発熱や、軸受の保守、点検、交換等の作業が不要になるほか、スラスト力による回転の摩擦抵抗も無くなり、高速回転が可能になる。

また、回転体の内部にチャックを開閉するための駆動手段を設けているので、コンパクトで省スペースなチャック装置を得ることができる。また、同時に回転体のイナ一シャが小さくできることから、高速回転に好適である。

[0027] さらに、本発明をガイドブッシュ装置に適用した場合においては、主軸と同期した速度で前記回転体を回転させる駆動体を設け、回転中にガイドブッシュによる棒材の把持又は把持の解除を行うようにすることで、加工完了後に主軸及びガイドブッシュの回転を停止させることなく棒材を送って次の加工の準備を行うことができ、ガイドブッシュ及び主軸を停止 ·回転させることによる無駄時間を省略して、加工時間の短縮を図り、生産性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明のガイドブッシュ装置の第一の実施形態にかかり、主要部の縦断面図である。

[図 2]環状溝の詳細を説明するための拡大部分断面図で、（a)〜（d)はそれぞれ異なる方向の断面を示している。

[図 3]環状溝のそれぞれにおけるエアの流れを模式的に表した図である。

[図 4]この実施形態における環状溝のシール効果を示す図で、環状溝におけるエアの圧力勾配を示すグラフである。

[図 5]本発明のガイドブッシュ装置の第二の実施形態を示す主要部の部分縦断面図である。

[図 6]本発明のガイドブッシュ装置の第三の実施形態を示す主要部の部分縦断面図である。

[図 7]図 6におけるカム面及びレバーの部分拡大図である。園 8]主軸及びガイドブッシュを停止させることなく連続して加工を行う場合の手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

S 主軸

101 ハウジング

102 軸受

103 スリーブ

103a テーノ面

103b 貫通孔

103c ねじ部

103d 段付き部

104 動力伝達部

105 ガイドブッシュ

105a テーノ面

105c ねじ部

106 ドローノく

106a フランジき [5

106b 貫通孔

106c ねじ孔

107 ピストン

107a 本体

107b ピストン

108 ドローノくエンド

109 調:^ し

109a 貫通孔

109b 係合部

110 pj§& 『 ]

111 シリンダヘッド 111a ピン

112 シリンダ室

112a エア流通孔

112b エア流通孔

113 エア流通溝

114b エア流通孔

115 カプラ

発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、以下の説明において「前」というときには図 1の紙面左側を指すものとし、「後」というときには同右側を指すものとする。

また、以下の説明では、材料を把持して回転するチャックとして、チャック機能を有する回転形のガイドブッシュを例に挙げて説明する力本発明は、このようなガイドブッシュに限らず、主軸チャックや材料を把持して回転する他のチャックにも適用が可能である。

[0031] [第一の実施形態]

図 1は、本発明のガイドブッシュ装置の第一の実施形態にかかり、主要部の縦断面図である。

ガイドブッシュ装置 1は、ハウジング 101と、このハウジング 101の内部で軸受 102， 102によって回転自在に支持されたスリーブ 103と、このスリーブ 103の貫通孔 103b 内に挿入され、スリーブ 103と一体になつて回転するコレット形のガイドブッシュ 105と、スリーブ 103の貫通孔 103b内でガイドブッシュ 105の後方に配置されるとともに、ガイドブッシュ 105を主軸軸線 Cと同方向に進退移動させるためのドローバ 106と、スリーブ 103内に設けられ、ドローバ 106を進退移動させる駆動手段としてのシリンダ室 112及びピストン 107とを有している。

[0032] スリーブ 103は、前後の二力所で軸受 102, 102によって回転自在に支持されている。スリーブ 103の後方には、図示しないモータ等の駆動体の駆動をスリーブ 103に伝達し、スリーブ 103を主軸 Sと同期した速度で回転させる動力伝達部 104が設けられている。

スリーブ 103の貫通孔 103bの前端内周面には、コレット形のガイドブッシュ 105を開閉させるためのテーパ面 103aが形成されている。一方、ガイドブッシュ 105の前端外周面には。スリーブ 103のテーパ面 103aと摺接するテーパ面 105aが形成されている。ドローバ 106がガイドブッシュ 105を貫通孔 103b内で後退させると、テーパ面 103aと摺接するテーパ面 105aの作用によって、ガイドブッシュ 105のコレット部分が縮径し、棒材を把持する。

[0033] ドローノ 106は、主軸 Sから受け渡された棒材が揷通できるように中空状に形成され、その前端にはねじ孔 106cが形成されている。そして、このねじ孔 106cに螺入されるねじ部 105cがガイドブッシュ 105の後端に形成されていて、ガイドブッシュ 105 のねじ部 105cをドローバ 106のねじ孔 106cにいつぱいに螺入することで、ガイドブッシュ 105とドローバ 106とが連結される。

[0034] [駆動手段]

ガイドブッシュ 105を進退移動させるための駆動手段は、スリーブ 103の貫通孔 10 3b内に設けられている。この駆動手段は、スリーブ 103を装置本体 101に対して回転自在に支持する前後の軸受 102, 102の間に配置するのが好ましい。

貫通孔 103bは、前端側の軸受 102の後方で拡径し、この拡径した部分にシリンダ室 112が形成されている。そして、このシリンダ室 112にピストン 107が進退移動自在に嵌入されている。

[0035] ピストン 107は、ドローバ 106に外嵌されたスリーブ状の本体部分 107aと、この本体部分 107aの途中部位に形成されたピストン部分 107bとから構成されていて、本体部分 107aの前端がドローバ 106の前端に径方向に張り出して形成されたフランジ部 106aに突き当てられている。ドローバ 106の後端には、ボルトによってリング状のドローバエンド 108が取り付けられている。ピストン 107は、本体部分 107aをドローバエンド 108とフランジ部 106aとの間に嵌揷することで、ドローバ 106に取り付けられる

[0036] なお、ピストン 107をドローバ 106に取り付けた際に、本体部分 107aの前端とフランジ部 106aとの間に若干の隙間が形成されるようにしてもよい。このようにすることで、棒材把持のためにガイドブッシュ 105を後方に引っ張った際に、スリーブ 103のテーパ面 103aにガイドブッシュ 105のテーパ面 105aが楔作用により強固に食いついても、ピストン 107を前進させたときにこの隙間を利用したハンマー作用によりドローバ 1 06に前向きの衝撃を与えることができ、テーパ面 103aとテーパ面 105aとの食いつきをより確実に解除することができる。

[0037] この実施形態では、シリンダ室 112とピストン 107とでドローバ 106を進退移動させる駆動手段が構成され、フランジ部 106a，本体部分 107a及びドローバエンド 108で、前記駆動手段の駆動をドローバ 106からガイドブッシュ 105に伝達する駆動伝達手段が構成される。

[0038] シリンダ室 112の後端には、シリンダヘッド 111が取り付けられて、シリンダ室 112を密封状態にしている。このシリンダヘッド 111は、スリーブ 103の後端内周面に形成されたねじ部 103cに螺入されることで、シリンダ室 112の後端に取り付けられる。

また、シリンダヘッド 111には、ピストン部分 107bに向けて突出するピン 11 laが立設されている。このピン 11 laは、ピストン部分 107bの後面に形成された係合孔と常時係合していて、ピストン部分 107bの回転を規制している。

[0039] [作動流体供給手段]

スリーブ 103には、ピストン 107によって前後に区分けされたシリンダ室 112の二つの室（以下、前方の部屋を「前室」、後方の室を「後室」と記載する）のそれぞれに、作動流体であるエアを供給するための第二の流体流通孔であるエア流通孔 112a, 11 2bが形成されている。

[0040] 一方、ハウジング 101には、エア流通孔 112a, 112bにエアを供給するための第一の流体流通孔であるエア流通孔 114b， 114fが形成されている。このエア流通孔 11 4b, 114fは、ガイドブッシュ装置の外部に設けられたエアコンプレッサ等のエア供給源に、力ブラ 115及び図示しなレ、切替弁を介して接続されてレ、る

[0041] 固定側であるハウジング 101のエア流通孔 114b, 114fと、回転側であるスリーブ 1 03のエア流通孑し 112a， 112bとは、ノヽクジング 101とスリーブ 103との境界咅 B分に形成された環状溝 113によって連通してレ、る。

[0042] この環状溝 113の詳細を図 2に示す。図 2は、環状溝 113を形成したハウジング 101とスリーブ 103の境界部分を、軸線 C を含む平面で切断した部分拡大断面図である。また、図 2 (a)〜（d)のそれぞれは、前記境界部分を異なる方向から断面した図を示している。

図 2に示すように、ハウジング 101とスリーブ 103の境界部分には、七つの環状溝 1 13が平行に形成されている。この環状溝 113のそれぞれは、ハウジング 101とスリーブ 103の境界部分に沿って全周にわたって形成されている。以下、環状溝のそれぞれに、前端側から順に符号 113a〜 113gを付して説明する。

[0043] 図 2 (a)に示すように、シリンダ室 112の前室に連通するエア流通孔 1 12aは、前端力二番目の環状溝 113bと対面して開口している。この環状溝 1 13bには、ハウジング 101内のエア流通孔 114bが開口している。

図 2 (b)に示すように、シリンダ室 1 12の後室に連通するエア流通孔 112bは、後端側から二番目の環状溝 113fと対面して開口している。この環状溝 113fには、ハウジング 101内のエア流通孔 114fが開口している。

[0044] 環状溝 113b, 113fは、ハウジング 101とスリーブ 103の境界部分に沿って全周にわたって形成されてレ、るから、エア流通孔 112aとエア流通孔 114b及びエア流通孔 112bとエア流通孔 114fは常に連通状態にすることができる。

すなわち、この実施形態では、環状溝 113b， 113fが作動用環状溝を構成する。

[0045] ピストン 107を後退させるためのエアは、エア流通孔 114b、環状溝 113b及びエア流通孔 112aを経てシリンダ室 112の前室に供給され、また、ピストン 107が前進する際には、上記の逆を迪つてシリンダ室 112の前室から大気中にエアが放出される。ピストン 107を前進させるためのエアは、エア流通孔 114f、環状溝 113f及びエア流通孔 112bを経てシリンダ室 112の後室に供給され、また、ピストン 107が後退する際には、上記の逆を迪つてシリンダ室 112の後室から大気中にエアが放出される。

[0046] スリーブ 103とハウジング 101との境界部分には、微少ながら隙間が存在する。この隙間の寸法は、加工中の温度上昇によるスリーブ 103及びハウジング 101の熱膨張や、高速回転時の遠心力にともなうスリーブ 103の拡径等が生じても、スリーブ 103 の外周面とハウジング 101の内周面とが接触しない範囲で最小のものとするのが好ましい。し力ながら、上記の基準で前記隙間の寸法を決定しても、なお、スリーブ 103の外周面とハウジング 101の内周面との間には微小な隙間が存在する。そのため、この隙間から、シリンダ室 112に供給される作動用のエアの一部が漏出することになる。

[0047] そこで、この実施形態では、作動用環状溝である環状溝 113b及び環状溝 113fのそれぞれの両側に、環状溝 113a及び 113c,環状溝 113e及び 1 13gを形成し、これら環状溝 113a, 113c, 113e, 113gに所定圧力のエアを供給することで、環状溝 1 13b又は環状溝 113fから作動用のエアが漏出しなレ、ようにシールしてレ、る。

[0048] 図 2 (c)に示すように、環状溝 113a， 113c, 113e, 113gに連通するエア流通孔 1 14aをハウジング 101内に形成し、このエア流通孔 114aを、ガイドブッシュ装置の外部に設けたエア供給源に接続して、所定圧力のエアを常時供給するようにしている。また、この実施形態では、図 2 (d)に示すように、環状溝 113cと環状溝 1 13eとの間に位置する環状溝 113dを、ハウジング 101に貫通形成された排気孔 114dに連通させている。

このように、実施形態では、環状溝 113a, 113c, 113e, 113gがシール用環状溝を構成し、環状溝 113dが排圧用環状溝を構成する。

[0049] シール用環状溝である環状溝 113a, 113c, 113e, 113g及び排圧用環状溝である環状溝 113dの作用を、図 3を参照しながら説明する。図 3は、環状溝 113a〜1 13 gにおけるエアの流れを模式的に表した図である。

図 3の例では、エア流通孔 112aからシリンダ室 112にエアを供給する場合、つまり、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を後退させて棒材の把持を行う場合のエアの流れを示している。

[0050] 今、エア流通孔 114bから供給された圧力 Pのエア力作動用環状溝である環状溝 113b及びエア流通孔 112aを経て、シリンダ室 112の前室に供給されるものとする。また、環状溝 113bの両側に配置された環状溝 113a, 113cには、作動用のエアの圧力 Pよりも若干低圧 (圧力 P1)のシール用のエアが供給されるものとする。

[0051] シール用環状溝である環状溝 113a， 113cに供給された圧力 PIのエアは、スリーブ 103とハウジング 101との境界部分の隙間で二方向に分岐し、環状溝 1 13aの前方に流れたエアは、前記境界部分の端部で大気中に放出される。 P 接する環状溝 1 13bに向けて流れたエアは、環状溝 113aと環状溝 113bとの間でエア流通孔 114b 力環状溝 113bに供給された圧力 Pのエアと衝突し、環状溝 113bのエアが前記隙間から大気中に漏出しなレ、ようにする。

同様に、環状溝 113cと環状溝 113bとの間でも、環状溝 113cの圧力 P1のエアが環状溝 113bのエアと衝突し、環状溝 113bのエアが前記隙間力漏出しなレ、ようにする。

[0052] この状態における環状溝 113a， 113b, 113c間のエアの圧力変化を模式的に示したものが、図 4のグラフである。

環状溝 113aに供給される圧力 P1のエアは、その一部がハウジング 101とスリーブ 103との境界部分の隙間を通って、前端側から大気中に放出される。一方、環状溝 1 13aと環状溝 113bとの間ではエアの衝突が起きるため、圧力 P1と同等若しくはそれに近い値となる。

同様に、環状溝 113cと環状溝 113bとの間でも、エアの衝突が起きている部分の圧力が高ぐ大気に開放される環状溝 113dで圧力が低くなつている。

[0053] エアの温度や湿度（エアの粘性に密接に関連する）、ハウジング 101とスリーブ 103 との境界部分の隙間の大きさ、ピストン作動用のエアとシール用のエアの単位時間当たりの供給量、作動用のエアの圧力 Pとシール用のエアの圧力 P1との圧力差 (P — P1)にもよる力図 4のグラフから、作動用の環状溝 113bの両側にシール用の環状溝 113a, 113cを配置することで、環状溝 113bからのエアの漏出を効果的に抑制できることがわかる。

[0054] 一方、シリンダ室 112の後室のエアは、エア流通孔 112b,環状溝 1 13f及びエア流通孔 114fを通って切替弁から大気中に放出される。この場合、環状溝 113fの両側の環状溝 113e， 113gにも圧力 PIのシール用のエアが供給されている力環状溝 1 13d及び環状溝 113fはともに大気に連通しているため、環状溝 113fと環状溝 113e , 113gとの間ではエアの圧力はほぼ大気圧に近い状態となり、シリンダ室 112の後室から排出されるエアの流れを妨げることはない。

[0055] 特に、環状溝 113eに隣接して大気に連通する環状溝 113dを設けているので、圧力の高レ、供給側の環状溝 113b， 113cのエアの影響が環状溝 113fに作用することもなぐよりスムースに環状溝 113fからエアが排出されることになる。

[0056] [調整ねじ]

図 1に示すように、ねじ部 103cのシリンダヘッド 111の後方には、リング状の調整ねじ 109が螺入されている。この調整ねじ 109には、ドローバエンド 108が揷入できる貫通孔 109aと、この貫通孔 109aの前端に径方向内側に張り出して形成され、貫通孔 109aに揷入されたドローバエンド 108と係合する係合部 109bとが形成されている。

[0057] ドローバエンド 108は、調整ねじ 109の貫通孔 109aに揷入された後、ボルトによつてドローバ 106の後端に取り付けられる力このとき、ドローバエンド 108が調整ねじ 1 09の係合部 109bと係合することで、スリーブ 103の貫通孔 103b内におけるドローバエンド 108の最前進位置が決定され、同時に、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105 の最前進位置が決定される。

[0058] スリーブ 103の貫通孔 103bが拡径する部分（符号 103dで示す）と、ドローバ 106 のフランジ部 106aの前端面との間には調整隙間 110が形成されていて、ねじ部 103 cにおける調整ねじ 109の螺合位置を調整することによって、この調整隙間 110を利用して、そのの範囲内で前記の最前進位置を微調整することが可能である。

[0059] 例えば、冷間加工材ゃピーラー材のように、径寸法のバラツキが大きい棒材をカロェする場合には、調整ねじ 109をねじ部 103cに締め込んでドローバ 106及びガイドブッシュ 105の最前進位置を前方に移動させる。これにより、ガイドブッシュ 105の開閉量が大きくなつて、径寸法のバラツキを吸収し、タップやドリル等で二次加工を行う際にも、ガイドブッシュ 105による十分な把持力を得ることが可能になる。

[0060] [第二の実施形態]

図 5は、本発明のガイドブッシュ装置の第二の実施形態を示す主要部の縦断面図である。

なお、図 5において第一の実施形態のガイドブッシュ装置と同一部位、同一部材には同一の符号を付して、詳しレ、説明は省略する。

この実施形態のガイドブッシュ装置では、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を進退移動させる駆動手段が、直列に配置された二つのシリンダ室と二つのピストンから構成されている。 [0061] すなわち、図 5に示すように、スリーブ 103の内部には、隔壁 123によって仕切られた前側の第一のシリンダ室 122a及び後側の第二のシリンダ室 122bが設けられている。

そして、第一のシリンダ室 122aに第一のピストン 125力第二のシリンダ室 122bに第二のピストン 126がそれぞれ嵌入されている。第一及び第二のシリンダ室 122a, 1 22bのそれぞれには、これらシリンダ室 122a， 122bに作動用のエアを供給し、又は、第一及び第二のシリンダ室 122a， 122bからエアを排出するためのエア流通孔が開口している。

[0062] なお、図 5では、第一及び第二のシリンダ室 122a， 122bのそれぞれの後室に連通するエア流通孔 124fのみを図示している力第一及び第二のシリンダ室 122a, 122 bのそれぞれの前室に連通するエア流通孔もスリーブ 103の内部に形成されている。

[0063] 前記エア流通孔を介して第一及び第二のシリンダ室 122a， 122bのそれぞれの前室に作動用のエアを供給することで、ピストン 125, 126が同時に後退して、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を後退させる。また、エア流通孔 124fを介して第一及び第二のシリンダ室 122a, 122bのそれぞれの後室に作動用のエアを供給することで、ピストン 125, 126が同時に前進し、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を前進させる。

[0064] この実施形態によれば、単一のピストンでドローバ 106及びガイドブッシュ 105を進退させるときよりも大きな力を出すことができ、ガイドブッシュ 105による棒材の把持力を高めることができる。

[0065] [第三の実施形態]

図 6は、本発明のガイドブッシュ装置の第三の実施形態を示す主要部の縦断面図である。

なお、図 6において第一の実施形態のガイドブッシュ装置と同一部位、同一部材には同一の符号を付して、詳しレ、説明は省略する。

この実施形態のガイドブッシュ装置では、シリンダ室 132内に進退移動自在に嵌入されたピストン 137は、ドローバ 106に対して進退移動自在である。すなわち、ドローバ 106に進退移動自在に外嵌された本体部分 137aの途中部位にピストン部分 137 bが形成されて、ピストン 137を構成している。また、ピストン 137の後端には、テーパ状のカム面 137cが形成されている。

[0066] 一方、リング状のシリンダヘッド 131の内周面には、ピン 139によってレバー 138が揺動自在に取り付けられている。このレバー 138は、シリンダヘッド 131の内周面を分割する位置に、複数設けられている。この実施形態では、シリンダヘッド 131の内周面を三等分する位置に、三つのレバー 138が設けられている。レノ一 138は、ピン 1 39よりも前方に延びるアーム 138aとピン 139よりも後方に延びるアーム 138bとを有しているが、前方のアーム 138aの前端がカム面 137cに当接し、後方のアーム 138b 力ドローバエンド 108の一部に形成された当接部 108aに当接している。

この実施形態では、カム面 137c、レバー 138及び当接部 108aが、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を進退移動させる駆動伝達手段を構成する。

[0067] 上記の構成により、ピストン 137が後退すると、カム面 137cとこれに当接するアーム 138aとの作用により、レバー 138がピン 139を中心に反時計回り方向に回転する。これにより、アーム 138bが当接部 108aを介してドローバエンド 108を後方に押し、ドローバ 106及びガイドブッシュ 105を後退させる。

[0068] この実施形態においては、前方のアーム 138aと後方のアーム 138bの長さの比を調整することで、ガイドブッシュ 105を閉動させて棒材を把持させる際の把持力を調整すること力 Sできる。例えば、後方のアーム 138bの長さに対する前方のアーム 138a の長さの比を大きくすることで、棒材の把持力を高めることができる。

また、前記把持力の調整は、カム面 137cの傾斜角 αを変更することによつても可能である。

[0069] 図 7は、図 6におけるカム面 137c及びレバー 138の部分拡大図である。

カム面 137cの傾斜角を図示するようにひで示すと、レバー 138を反時計回り方向に回転させようとする力、つまり、アーム 138aを押し下げようとする下向きの力 P2は、ピストン 137の推進力を P1の分力として現れ、 P2 = Pl/tanひで表すことができる。これは、ひの角度を小さくするほど、くさび効果によりアーム 138aを押し下げようとする下向きの力が大きくなることを意味している。角度ひとしては 15° 〜45° とするとよレ、。 [0070] [第四の実施形態]

この実施形態では、上記の第一〜第三の実施形態で示したガイドブッシュ装置に、主軸と同期した速度でスリーブ 103を回転させる駆動体としてのモータと、スリーブ 1 03の回転中にシリンダ室 112, 122, 132に作動用のエアを供給してガイドブッシュ 105による棒材の把持又は把持の解除を指令する制御手段とを有している。

[0071] 一般に自動旋盤において連続して切削を行う場合、 1つの製品の加工を終了して次の製品をカ卩ェする際には、まず、突っ切り加工により前回加工の製品を突っ切り、主軸及びガイドブッシュの回転を停止させる。この後、主軸チャックを開いて材料の把持を解除し、主軸を後退させる。そして、主軸を所定位置まで後退させた後に、主軸チャックを閉じて再び棒材を把持させ、主軸及びガイドブッシュを所定速度で回転させて次回の加工を開始させる。

[0072] ところが、主軸及びガイドブッシュの回転を停止させた後、再び主軸及びガイドブッシュの回転を所定速度まで増速するには、通常数秒程度の時間を要する。このような無駄時間の問題は、主軸の回転速度が高速になるほど顕著になる。

そこで、この実施形態では、主軸チャックを開放させる直前あるいは同時にガイドブッシュ 105によって棒材を把持させ、棒材の振れ回りを防止した状態で主軸を所定位置まで後退させるようにしている。このようにすることで、主軸 S及びガイドブッシュ 1 05の回転を停止させることなぐ前回加工から次回加工への加工の切り替えを行うことができる。

[0073] 図 8は、このような連続加工を行う際の手順を説明するフローチャートである。

前回加工が完了すれば (ステップ S1)、ガイドブッシュ 105を後退させて棒材を把持させ (ステップ S2)、主軸チャックを開放して主軸チャックによる棒材の把持を解除させる（ステップ S3)。

なお、ガイドブッシュ 105による棒材把持のタイミングと主軸チャックによる棒材把持解除のタイミングは、主軸チャックによる棒材の把持を解除する直前にガイドブッシュ 105によって棒材を把持させるようにしてもよいし、これらを同時に行うようにしてもよレ、。

[0074] この後、主軸 Sを所定位置まで後退させ (ステップ S4)、当該位置で主軸チャックを閉動させて棒材を把持させる（ステップ S5)。主軸チャックが棒材を把持したら、ガイドブッシュ 105を前進させて棒材の把持を解除する（ステップ S6)。

以後、主軸 Sを進退移動させながら、次の加工を開始する（ステップ S7)。このようにすれば、非切削時間を大幅に短縮することができ、特に高速回転時における効果が大きいという利点がある。

[0075] 本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の説明では、ピストン 107, 125, 126, 137の前進又は後退は、作動用のエアをシリンダ、室 112, 122a, 122b, 132に供給することで行ってレヽる力 S、皿は、ねやコイルばね等の付勢手段によりピストン 107， 125, 126, 137前進又は後退させるようにしてもよい。

[0076] また、上記の説明では、作動用の流体としてエアを用いている力気体に限らず作動油等の液体を用いてもよレ、。さらに、本発明においては、シリンダ室 112, 122a, 1 22b, 132に供給するエアの圧力を調整することで、加工中における棒材の把持力を調整することが可能である。

[0077] また、上記の説明では、シール用環状溝として四つの環状溝 113a, 113c, 1 13e , 113gを設けているが、環状溝の数はこれに限らず、さらに多くの環状溝を作動用環状溝の両側に設けてもよい。さらに、上記の説明ではシール用環状溝としての環状溝 113c, 113eの間に排圧用の環状溝 113dを設けている力この排圧用の環状溝は特に設けなくてもよい。

[0078] またさらに、シール用環状溝として四つの環状溝 113a, 113c, 113e, 113gには、共通のエア流通孔 114aからシール用のエアを供給するようにしている力別々のェァ流通孔から各々にシール用のエアを供給するようにしてもよい。例えば、図 2に示すエア流通孔 114aを二つに分け、一方のエア流通孔を環状溝 113a， 113cに連通させ、他方のエア流通孔を環状溝 113e， 113gに連通させるようにすることも可能であるし、エア流通孔 114aを四つに分け、この四つのエア流通孔を四つの環状溝 113 a, 113c, 113e, 113gの各々（こ連通させるよう ίこしてもよレヽ。

この場合は、各環状溝 113a， 113c, 113e, 113gに供給するシール用のエアの圧力を異ならせることができ、エアの圧力を 0 (大気圧）とすることも可能である。

また、環状溝 113b (又は環状溝 113f)へのエアの供給開始と同一のタイミングで、環状溝 113a, 113c (又は環状溝 113e, 113g)へのエアの供給を開始させ、環状溝 113b (又は環状溝 113f)へのエアの供給停止と同一のタイミングで、環状溝 113a， 113c (又は環状溝 113e, 113g)へのエアの供給を停止させるようにすることも可能である。

[0079] また、上記の第二の実施形態では、共通のエア流通孔からシリンダ室 122a， 122b に作動用のエアを供給するようにしているが、別々のエア流通孔からエアを供給することも可能で、さらに、別々のエア供給源力圧力の異なるエアを別々に供給することも可能である。

また、上記の第三の実施形態では、単一のピストンを有する駆動体、つまり第一の実施形態と同様の構成を有する駆動体を例に挙げて説明したが、複数のピストンを直列に配置した、第二の実施形態に示すような駆動体を用いることも可能である。

[0080] また、本発明のシール手段は、固定部と回転部との間で流体の授受を行うものであれば、工作機械に用いられるガイドブッシュ装置や主軸チャック装置、その他のチヤック装置に限らず、あらゆる装置に適用が可能である。

さらに、上記の各実施形態で説明したガイドブッシュ装置では、ガイドブッシュ 105 によって棒材を把持させることなぐガイドブッシュ 105で棒材を支持させただけの状態で加工を行うことも勿論可能である。

産業上の利用可能性

[0081] 本発明は、主軸移動型及び主軸台移動形の自動旋盤に限らず、主軸固定型及び主軸台固定形の自動旋盤にも適用が可能である。また、棒材の送り、停止、工具の割り出し、位置決め、工具による棒材の加工、加工された製品の突っ切りをプロダラムに従って行う数値制御自動旋盤にも適用が可能である。

[0082] さらに、本発明は、モータによりガイドブッシュを強制的に回転させるタイプのガイドブッシュ装置や主軸の回転をカウンタ軸やケレ軸等を介してガイドブッシュに伝達し回転させるタイプのガイドブッシュ装置に限らず、モータ等の駆動体を有さず、棒材の回転によりガイドブッシュが回転されるタイプのガイドブッシュ装置にも適用が可能である。

また、本発明の駆動手段及びシール手段は、ガイドブッシュに限らず、主軸チャック等のチャックの開閉を行う駆動手段やシール手段にも適用が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 材料加工機に備えられ、加工する材料を把持するチャック装置において、

装置本体と、

この装置本体に回転自在に支持された中空状の回転体と、

この回転体の貫通孔内に進退移動自在に設けられ、前記回転体とともに回転するチャックと、

前記回転体に設けられ、前記チャックの進退移動により前記チャックを開閉させるチャック開閉手段と、

前記回転体の貫通孔内に設けられ、前記チャックを進退移動させる進退移動手段と、

前記回転体の内部に形成され、前記進退移動手段を進退移動させる駆動手段と、この駆動手段の駆動を前記進退移動手段に伝達し、前記進退移動手段を進退移動させる駆動伝達手段と、

を有することを特徴とするチャック装置。

[2] 前記駆動手段は、前記回転体の内部に形成されたシリンダ室と、このシリンダ室に嵌入された進退移動自在なピストンとを有し、前記シリンダ室に作動流体を供給するための作動流体供給手段をさらに設けたことを特徴とする請求項 1に記載のチャック装置。

[3] 前記駆動伝達手段は、前記ピストンを前記進退移動手段に取り付ける取付部材であることを特徴とする請求項 2に記載のチャック装置。

[4] 前記駆動伝達手段は、前記ピストンとともに進退移動するカムと、このカムと係合し、前記ピストンの進退移動にともなって回動するレバーと、前記レバーと当接するように前記ドローバに設けられ、前記レバーが回動したときに、前記レバーの回動動作を前記ドローバの進退移動動作に変換する当接部とを有することを特徴とする請求項 2 に記載のチャック装置。

[5] 前記カムに当接する前記レバーの一方のアームと、前記当接部に当接する他方のアームの長さを異ならせたことを特徴とする請求項 4に記載のチャック装置。

[6] 前記カムの傾斜角を調整することで、前記アームを介して前記レバーに付与する回動力を調整することを特徴とする請求項 4又は 5に記載のチャック装置。

[7] 前記作動流体供給手段は、

前記回転体の外周面と前記装置本体の内周面との境界部分に形成された一つ又は複数の作動用環状溝と、

前記装置本体に形成され、前記作動流体を前記作動用環状溝に供給するための第一の流体流通孔と、

前記回転体に形成され、前記作動用環状溝に供給された前記作動流体を前記シリンダに供給するための第二の流体流通孔と、

前記回転体と前記装置本体との境界部分に設けられ、前記作動用環状溝から前記作動流体が漏出しないようにシールするシール手段と、

を有することを特徴とする請求項 2〜6のいずれかに記載のチャック装置。

[8] 前記シール手段は、前記作動用環状溝の両側に形成された一つ又は複数のシール用環状溝で、このシール用環状溝に所定圧力の流体を供給することで前記作動流体の漏出を防止することを特徴とする請求項 7に記載のチャック装置。

[9] 前記作動用環状溝を介して前記シリンダ室の作動流体を排出する場合において、前記作動用環状溝の少なくとも一側に前記シール用環状溝を形成するとともに、このシール用環状溝を挟んで前記作動用環状溝の反対側に、大気に連通する大気連通部を少なくとも一つ形成したことを特徴とする請求項 8に記載のチャック装置。

[10] 前記チャックが、棒状の材料の先端を支持するガイドブッシュ又は主軸の先端で前記材料を把持する主軸チャックのいずれかであることを特徴とする請求項 1〜9のいずれかに記載のチャック装置。

[11] 前記チャックがガイドブッシュである場合に、前記主軸と同期した速度で前記回転体を回転させる駆動体と、前記回転体の回転中に前記シリンダ室に作動流体を供給して前記チャックによる前記材料の把持又は把持の解除を指令する制御手段とをさらに有することを特徴とする請求項 10に記載のチャック装置。