JP2000343301A - 旋削加工用工作機械における棒状工作物支持装置および支持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸の回転による遠心力の作用により、棒状
工作物を振れの発生を防止した状態で支持して旋削加工
可能にする旋削加工用工作機械における棒状工作物支持
装置を提供する。 【解決手段】 主軸１０の前部側のチャック１２に把持
されて主軸１０とともに回転する棒状工作物３を、チャ
ック１２と共働して支持するための旋盤１における棒状
工作物支持装置であって、主軸１０にチャック１２から
所定距離離れた後方位置に設けられ、主軸１０が回転し
たときこの回転による遠心力の作用により棒状工作物３
を支持する支持手段２２を備え、棒状工作物３の中心線
が主軸１０の中心軸線ＣＬにほぼ一致して回転できるよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋盤など旋削加工
用工作機械における、径方向寸法より軸線方向寸法が少
なくとも数倍長い棒状工作物（以下、バーワークと記
載）の支持装置および支持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋削加工用工作機械のうちたとえば旋盤
は、主軸の前端部にコレットチャックまたはホローチャ
ックなど把持手段を備え、主軸に形成された穴内にバー
ワークを挿入し、コレットチャック等でバーワークを把
持して旋削加工を行う。このような旋盤では、バーワー
クの外周と主軸の穴とのあいだに隙間があると、次のよ
うな問題が発生する。すなわち、把持手段に一端部を把
持されたバーワークを主軸とともに回転させると、バー
ワークの他端部（把持位置の反対側）に振れが発生す
る。この振れは、主軸の回転数が高速になると振幅が大
きくなる傾向にあり、主軸等を振動させて加工不能状態
にしたり、旋削加工した製品の加工精度を低下させるな
どの問題を発生させる。このため、主軸内にフィラーチ
ューブと呼ばれる振れ止め部材を挿入してバーワークの
振れの発生を防止し、主軸等の振動の発生を小さくして
いる。しかしながら、旋盤では、異なる直径のバーワー
クの旋削加工を行うことがあるため、その都度フィラー
チューブの交換が必要となり、段取り替え作業に時間が
かかり大変であった。また、この段取り替え作業に時間
がかかると、旋盤の稼働率を低下させる。

【０００３】そこで、フィラーチューブの交換に代わる
技術として、主軸回転時のバーワークの振れの発生を防
止するための各種技術が従来から提案されている。たと
えば、特開平７−１６４２０６号公報には、圧力流体の
供給・排出により膨縮可能な袋状弾性体で、棒状被加工
物（バーワーク）の振れの発生を防止するために半径方
向から支持する自動旋盤の棒状被加工物振れ止め支持装
置が記載されている。一方、実公平３−４４４０５号公
報には、板バネを主軸軸線方向に弾性変形させることに
より径方向にも拡縮させて、長尺材料（バーワーク）を
半径方向から支持する支持具が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１６４２０６号公報に記載の技術は、袋状弾性体の
寿命などに問題を生じる恐れがあった。一方、実公平３
−４４４０５号公報に記載の技術は、加工すべきバーワ
ークの直径が変わる毎にバネ作動部材により板バネの撓
み量を調整するという煩雑な段取り調整作業が必要であ
り、工作機械の稼働率を低下させる恐れがあった。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、主軸の回転による遠心力の作用によ
り、棒状工作物の振れの発生を防止した状態で支持して
旋削加工可能とする旋削加工用工作機械における棒状工
作物の支持装置および支持方法を提供することを目的と
する。また、本発明の別の目的は、主軸の後部側で棒状
工作物を支持する支持手段の段取り替え作業を行わなく
ても、所定の広い直径範囲内の棒状工作物を、回転時に
振れの発生を防止した状態で自動的に支持することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明にかかる旋削加工用工作機械における棒状工
作物の支持装置は、主軸前部側の把持手段に把持されて
前記主軸とともに回転する棒状工作物を、前記把持手段
と共働して支持するための旋削加工用工作機械における
棒状工作物支持装置であって、前記主軸またはこの主軸
と一体に回転する回転体に、前記把持手段から所定距離
離れた後方位置に設けられ、前記主軸が回転したときこ
の回転による遠心力の作用により前記棒状工作物を支持
する支持手段を備え、前記棒状工作物の中心線が前記主
軸の中心軸線にほぼ一致して回転できるようにしてい
る。具体的実施態様として、前記支持手段は、前記棒状
工作物の外周を少なくとも３方向から当接して支持する
ため進退移動可能に設けられる少なくとも３個の支持用
移動部材を有し、前記主軸が回転したときの前記遠心力
の作用によって前記少なくとも３個の支持用移動部材を
支持方向に移動させて前記棒状工作物を支持するのが好
ましい。たとえば、前記支持手段は、前記主軸の回転数
が所定の回転数より高いとき、前記棒状工作物を前記遠
心力の作用で支持し、前記主軸の回転数が前記所定の回
転数より低いとき、前記支持用移動部材を支持解除方向
に移動させて前記棒状工作物の外周から離隔させ、前記
棒状工作物の支持を解除するものであるのが好ましい。
また、前記支持手段は、前記主軸または前記回転体に固
定され前記主軸と一体的に回転する本体部と、この本体
部に揺動可能に設けられ、前記遠心力の作用により揺動
して前記棒状工作物を支持させるおもり部材と、前記本
体部と前記おもり部材とのあいだに設けられ、前記おも
り部材を前記遠心力による作用力の反対方向に揺動させ
るため常時付勢している付勢部材とを備えている。具体
的には、前記支持手段は、前記主軸または前記回転体に
固定され前記主軸と一体的に回転する本体部と、この本
体部に、前記少なくとも３個の支持用移動部材と対応す
る位置に揺動可能に設けられ、前記遠心力の作用により
揺動して前記支持用移動部材を支持方向に移動させる少
なくとも３個のおもり部材と、前記本体部と前記おもり
部材とのあいだに設けられ、前記おもり部材を前記遠心
力による作用力の反対方向に揺動させるため常時付勢し
ている付勢部材とを備えているのが好ましい。また、前
記支持手段は、前記把持手段とこの把持手段を把持・把
持解除させるための把持手段用駆動装置とのあいだに設
けられているのが好ましい。さらに、棒状工作物支持装
置は、前記把持手段に交換可能に設けられ前記棒状工作
物を補助的に案内支持する工作物案内部材を備えている
のが好ましい。

【０００７】本発明にかかる旋削加工用工作機械におけ
る棒状工作物の支持方法は、主軸の前部側に設けられ、
棒状工作物を前記主軸とともに回転させるため前記棒状
工作物を把持する把持手段と、前記主軸または前記主軸
と一体に回転する回転体に、前記把持手段から所定距離
離れた後方位置に設けられ、前記棒状工作物に対する支
持・支持解除が可能な支持手段とを備えた棒状工作物支
持装置を有する旋削加工用工作機械における棒状工作物
の支持方法であって、前記主軸が所定回転数以上で回転
したとき、この回転による遠心力の作用により前記支持
手段が前記棒状工作物を支持し、前記主軸が前記所定回
転数より低い回転数で回転したとき、前記支持手段が前
記棒状工作物に対する支持を解除するようにしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施の形態
の一例を図１から図５を参照して説明する。図１はバー
フィーダを付属させた旋盤の正面図、図２は本発明の棒
状工作物支持装置を備えた前記旋盤の正面断面図、図３
は前記旋盤の一部を拡大して示す正面断面図、図４は図
３のIV−IV線断面図である。本実施形態では、旋削加工
用工作機械として旋盤の場合を示しているが、主軸端の
把持手段で把持した棒状工作物（バーワーク）を回転さ
せるとともに、棒状工作物と工具とを、少なくとも主軸
軸線と平行な方向（Ｚ軸方向）および主軸軸線と直交す
る方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させて旋削加工を行
う工作機械であれば、ＮＣ旋盤，自動盤，ターニングセ
ンタなど他の種類の旋削加工用工作機械であってもよ
い。

【０００９】図１に示すように、旋盤１には棒状工作物
供給装置としてのバーフィーダ２が付属している。バー
フィーダ２は、丸棒または角棒などのように径方向寸法
より軸線方向寸法が少なくとも数倍（たとえば、数倍か
ら数十倍）長い棒状の工作物（バーワーク）３を旋盤１
に所定の寸法毎に順次供給する。バーフィーダ２は、旋
盤１の近傍に配設されている。バーフィーダ２は、旋盤
１に供給する棒状工作物３の中心が主軸の中心軸線（以
下、主軸軸線と記載）ＣＬと同一またはほぼ同一の軸線
上に位置するように設置されている。バーフィーダ２
は、未加工の棒状工作物３を、旋盤１側に前進移動させ
その主軸台５の後方側Ｂaから主軸の内部を通して前方
側（加工領域側）Ｂbに挿通させ、加工開始時に所定量
（所定長さ）Ｌ（図２）だけチャック１２から突き出る
ように前方に送り出す動作（前進送り）を行う。バーフ
ィーダ２が棒状工作物３を間欠的に前進移動させること
により、旋盤１は、主軸端に設けられたチャック１２に
所定長さ突き出した状態で把持されて主軸とともに回転
する棒状工作物３を旋削加工する。

【００１０】旋盤１は、ベッド４上に固定された主軸台
５と、ベッド４上に移動可能に設けられたサドル６ａと
を備えている。ベッド４上には、Ｚ案内面９が、主軸軸
線ＣＬ方向と平行な方向であるＺ軸方向に形成されてい
る。サドル６ａは、図示しないＺ軸用サーボモータ，ボ
ールねじ等に駆動されＺ案内面９に案内されてＺ軸方向
に移動する。サドル６ａには、クロススライド６ｂがＸ
案内面６ｃに案内されて移動可能に設けられている。ク
ロススライド６ｂ上には、刃物台６の本体６ｄが取付け
られている。すなわち、刃物台６が取付けられたクロス
スライド６ｂは、図示しないＸ軸用サーボモータ，ボー
ルねじ等に駆動されて、Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向に
移動可能になっている。刃物台本体６ｄには、タレット
７が所定の方向たとえば主軸軸線ＣＬと平行な軸線ＣＬ
1を中心に旋回割出し可能に設けられている。タレット
７には複数の工具８が放射状に取付けられている。な
お、旋盤１は、移動方向がＸ軸方向，Ｚ軸方向だけでな
く、Ｙ軸方向，Ｃ軸方向等に相対移動する他の種類の旋
削加工用工作機械であってもよい。また、ベッド４上の
図示しない案内面に心押台を設けてもよく、このように
すれば、心押台のセンタが棒状工作物３の先端部を押圧
した状態で支持するので、旋削加工中に棒状工作物３を
強固に支持することができる。

【００１１】図１および図２に示すように、主軸台５に
は主軸１０が主軸受１１により回転可能に軸支されてい
る。主軸１０は、主軸台５の内部（または、外部）に設
けられた主軸モータにより、直接または駆動力伝達機構
を介して回転駆動されて所望の回転数で回転する。主軸
１０の中心部には、主軸軸線ＣＬ方向に中空穴１４が形
成されており、棒状工作物３を後方側Ｂaと前方側Ｂbと
のあいだで挿通することができるようになっている。主
軸１０の前端部には、主軸前部側の把持手段としてのチ
ャック１２が設けられており、チャック１２のコレット
４０には、棒状工作物３を挿通しかつ把持するための把
持部２１が形成されている。チャック１２は、主軸１０
の中空穴１４を通って把持部２１内に挿通された棒状工
作物３の前方部を把持・把持解除する。本実施形態で
は、チャック１２としてコレットチャックを使用してい
るが、棒状工作物３を挿通させるとともに把持・把持解
除する機能を有していれば、ホローチャックなど他のチ
ャックであってもよい。さらに、コレットチャックを静
止型のコレットチャックで説明を行っているが、押出し
型，引込み型など他の形式のコレットチャックであって
もよい。

【００１２】主軸１０の後部には、チャック１２と共働
して棒状工作物３を所定位置で支持・支持解除するため
の後部側の支持手段２２が設けられている。前方のチャ
ック１２と支持手段２２により支持装置２３が構成され
ている。支持手段２２は、チャック１２から所定距離離
れた後方位置に設けられ、主軸１０が回転したときこの
回転による遠心力の作用により棒状工作物３を支持する
ためのものである。なお、支持手段２２を、主軸１０と
一体に回転する回転体に設けた場合であってもよい。主
軸１０の後方には、把持手段（チャック１２）を把持・
把持解除させるための把持手段用駆動装置としてのチャ
ックシリンダ装置（以下、シリンダと記載）２４が設け
られている。シリンダ２４には、所定の圧力を有する圧
力油など圧力流体が供給されている。チャック１２は、
シリンダ２４への圧力流体の供給方向を切換えることに
より主軸軸線ＣＬ方向に移動するピストン４６に駆動さ
れて、棒状工作物３の前方側を把持・把持解除できるよ
うになっている。シリンダ２４の後方にはロータリージ
ョイント２７が配設されている。ロータリージョイント
２７は、固定側にある圧力流体供給源と、主軸１０とと
もに回転するシリンダ２４の各々の流路を接続するため
のものである。主軸台５には、ステー２６が後方に向け
て固定されている。ロータリージョイント２７の回転側
部材（図示せず）は、主軸１０とともに回転運動をする
シリンダ２４に取付けられ、固定側部材（非回転側部
材）２８は、ステー２６により回転することを規制され
ている。

【００１３】チャック１２の本体部２０ａ，２０ｂは円
環状をなしており、主軸１０の前部にボルト３５ａ，３
５ｂなど締結部材により固定されている。本体部２０ｂ
には、キャップ３６が着脱可能にボルト（図示せず）で
固定されている。本体部２０ｂの内周面３７には、スリ
ーブ３８が主軸軸線ＣＬ方向に移動可能に嵌合してい
る。スリーブ３８の後部には、円筒状のドローチューブ
３９の先端部がねじ込み固定されている。ドローチュー
ブ３９の後端部はシリンダ２４のピストン４６に連結さ
れ、ドローチューブ３９は、主軸１０の中空穴１４内を
主軸軸線ＣＬ方向に移動可能になっている。スリーブ３
８の内方にはコレット４０が装着されており、コレット
４０は、テーパ部４１でスリーブ３８に接触するととも
にキャップ３６で前方方向への移動が規制されている。
テーパ部４１では、コレット４０のテーパ部４１とスリ
ーブ３８のテーパ穴３８ａとが摺接している。キャップ
３６は、コレット４０が前方に抜け出ないようにストッ
パの機能を有している。スリーブ３８が、シリンダ２４
に駆動されてドローチューブ３９を介して主軸軸線ＣＬ
方向の前方側に移動し、テーパ穴３８ａでコレット４０
のテーパ部４１を押圧することにより、コレット４０の
把持部２１が縮径する。また、スリーブ３８が後方側に
移動すると、コレット４０の把持部２１の径がコレット
４０のばね力で拡径し、棒状工作物３を把持解除する。
これにより、コレット４０は、把持部２１に挿通されて
いる棒状工作物３を把持・把持解除することになる。

【００１４】チャック１２には、工作物案内部材として
のガイド部材４３が設けられている。すなわち、コレッ
ト４０の後端部４２には、棒状工作物３を補助的に案内
支持するための交換可能なガイド部材４３が後方側に突
出して取付けられている。ガイド部材４３は、ほぼ円筒
状をなして主軸軸線ＣＬ方向に長い形状を有しており、
ドローチューブ３９の内方に配置されている。ガイド部
材４３の前端部４４が、コレット後端部４２にねじ込み
固定されている。ガイド部材４３の内径は、コレット４
０の把持部２１の把持可能径に対応しており、コレット
４０とガイド部材４３で一組をなしている。すなわち、
ガイド部材４３の内径は、コレット４０で把持・把持解
除可能な外径寸法の棒状工作物３が挿通可能なように棒
状工作物３の外径より所定量大きな寸法となっている。
ガイド部材４３は、支持手段２２の位置より短くなった
棒状工作物３の回転時の振れの発生を防止するように、
棒状工作物３をほぼ主軸軸線ＣＬ位置に補助的に案内支
持することができる。加工すべき棒状工作物３の外径寸
法が変わる場合には、この変わった外径寸法に適用可能
な別のコレット４０およびガイド部材４３に交換する段
取り作業を行うことになる。コレット４０とガイド部材
４３は、キャップ３６を取り外して一体として交換すれ
ばよいので交換作業は容易であり、コレット４０のみを
交換する作業と差がない。このように、ガイド部材４３
を設けても、旋盤１の段取り替え作業時間が増えること
にはならず、旋盤１の稼働率は低下しない。

【００１５】図１から図３に示すように、ドローチュー
ブ３９は、シリンダ２４により駆動されて、主軸軸線Ｃ
Ｌ方向に自在に移動するようになっている。シリンダ２
４において、シリンダ穴４５内にピストン４６の大径部
４７が主軸軸線ＣＬ方向に移動自在に嵌合している。大
径部４７の前方側と後方側には、前方側小径部４８と後
方側小径部４９がそれぞれ一体形成されており、ピスト
ン４６の内方には、棒状工作物３を挿通可能な貫通孔５
０が形成されている。前方側小径部４８の内方には、ド
ローチューブ３９の後端部５１がねじ込み固定されてい
る。圧力流体の供給流路を切り替えて、大径部４７で仕
切られたシリンダ穴４５内の前方の圧力室５２または後
方の圧力室５３に圧力流体を供給すれば、ピストン４６
が主軸軸線ＣＬ方向に移動する。ピストン４６の移動動
作により、ドローチューブ３９を介してスリーブ３８が
主軸軸線ＣＬ方向に移動するので、コレット４０はテー
パ部４１を介して把持部２１の径を拡縮させる動作を行
い、棒状工作物３の前方部を把持または把持解除する。

【００１６】次に、支持手段２２について図２から図４
を参照して説明する。支持手段２２は、把持手段と把持
手段用駆動装置とのあいだに設けられているのが好まし
い。そこで本実施形態では、図２から図４に示すよう
に、支持手段２２は、主軸１０とシリンダ２４とのあい
だに設けられており、主軸１０の後端部６５にキー，ナ
ット６７で固定された連結部材６６にボルト６９で固定
されている。また、支持手段２２は、シリンダ２４のシ
リンダ本体５４の前方側にも、ボルト５５，５６など締
結部材を介して連結部材５７により連結されている。す
なわち、主軸１０，支持手段２２，シリンダ２４，チャ
ック１２等は、一体に回転する。なお、支持手段２２
は、シリンダ２４の後方側に配置して、棒状工作物３を
所定位置で支持する場合でもよい。

【００１７】支持手段２２は、棒状工作物３の外周を少
なくとも３方向から当接して支持するため進退移動可能
に設けられる少なくとも３個の支持用移動部材を有し、
主軸１０が回転したときの遠心力の作用によって支持用
移動部材を支持方向に移動させ、棒状工作物３を支持す
るためのものである。そこで、本実施形態の支持手段２
２は、主軸１０の径方向に移動して開閉動作可能な３個
の支持用移動部材としてのクランパ６０を有している。
そして、主軸１０が所定の回転数より速い高速で回転す
るときには、この回転による遠心力の作用で３個のクラ
ンパ６０が閉方向（支持方向）に移動することにより、
棒状工作物３を主軸軸線ＣＬ位置に支持して旋削加工可
能にする。また、主軸１０の回転数が前記所定の回転数
より低いときには、遠心力が低下することにより、３個
のクランパ６０が開方向（支持解除方向）に移動して棒
状工作物３の外周から離隔することにより、棒状工作物
３の支持を解除する。そして、支持手段２２が支持解除
状態、チャック１２が把持解除状態のとき、棒状工作物
３の前進移動を可能にしている。主軸１０のこの所定の
回転数は、旋削加工時に使用する回転数の範囲より低い
回転数であることが好ましい。また、この所定の回転数
は、０（ゼロ）回転または０回転の近傍であってもよい
が、所定の一つの数値のほか一定の範囲内の数値も含ま
れる場合がある。

【００１８】支持手段２２は、主軸１０の後部側に固定
されて主軸１０と一体的に回転する本体部６１と、遠心
力の作用により矢印Ｅに示す如く揺動するように本体部
６１に周方向に均等に取付けられた少なくとも３個（本
実施形態では、３個）のおもり部材６２と、本体部６１
とおもり部材６２とのあいだに設けられ、おもり部材６
２を遠心力による作用力の反対方向に揺動させるため常
時付勢している付勢部材としての引張ばね６３とを備え
ている。３個のおもり部材６２は、３個のクランパ６０
と対応する位置に設けられ、遠心力の作用により揺動し
てクランパ６０を支持方向に移動させる。クランパ６０
は、本体部６１にその中心位置Ｃに対して放射状に配設
されるとともにおもり部材６２に係合し、おもり部材６
２の揺動動作により主軸１０の径方向に移動可能になっ
ている。さらに、支持手段２２は、回動部材としての円
環状のリング６４を備えている。リング６４は、本体部
６１に回動自在に取付けられ、おもり部材６２に係合
し、一つまたは複数（本実施形態では、３個）の引張ば
ね６３によりおもり部材６２を介してクランパ６０を常
時開方向（支持解除方向）に付勢している。

【００１９】本体部６１はほぼ円形状をなしており、ボ
ルト６９など固定部材により連結部材６６の後側に固定
されているので、本体部６１は、連結部材６６を介して
主軸１０に取付けられている。本体部６１の内部には、
三つの穴７０が中心位置Ｃまわりに互いに１２０度離れ
て中心位置Ｃに対して放射状に貫通形成されている。穴
７０内には、クランパ６０が主軸１０の径方向（矢印Ｄ
方向）に移動可能に嵌合しているので、３個のクランパ
６０は中心位置Ｃのまわりに均等に配置されている。３
個のクランパ６０は、中心位置Ｃ方向（閉方向すなわち
支持方向）に同時に移動して、棒状工作物３を中心位置
Ｃに支持することができるようになっている。そのため
に、ドローチューブ３９には、クランパ６０を通過させ
るための長孔部７１が各クランパ６０の位置に対応して
３箇所形成されている。長孔部７１は、ドローチューブ
３９がクランパ６０に邪魔されないで主軸軸線ＣＬ方向
に移動可能なように、主軸軸線ＣＬ方向に長い長孔にな
っている。本体部６１の内周面７２とドローチューブ３
９の外周面とのあいだには、円環状のカバー７３が装着
されており、カバー７３はボルト７４など締結部材によ
り本体部６１に固定されている。カバー７３は長孔部７
１を覆っており、カバー７３には嵌合孔７５が形成され
ている。嵌合孔７５にはクランパ６０が移動可能に嵌合
している。カバー７３を設けたので、切り屑など異物が
長孔部７１を通ってドローチューブ３９の外部に飛散す
るのを防止することができる。

【００２０】おもり部材６２はほぼ弧状をなしており、
本体部６１に取付けられた支軸８０に支持されてこの支
軸８０のまわりに揺動可能である。支軸８０は、おもり
部材６２の全体の重心位置より片側にずれた位置に配置
されている。すなわち、支軸８０を中心にすると、一方
の側の重心Ｇ1は支軸８０より距離Ｒ1離れた位置にあ
り、他方の側の重心Ｇ2は支軸８０より距離Ｒ2離れた位
置にある。また、クランパ６０の重心は、支軸８０より
距離Ｒ3離れた位置にある。そして、支持手段２２の回
転中に、支軸８０のまわりに作用する遠心力によるモー
メントを比較すると、一方側の重心Ｇ1に発生する遠心
力Ｆ1により作用するモーメントの方が、他方側の重心
Ｇ2に発生する遠心力Ｆ2により作用するモーメントとク
ランパ６０に発生する遠心力により作用するモーメント
との合計より、大きくなるようにしている。他方側の重
心Ｇ2側の端部８１は、連結ピン８２によりクランパ６
０の外端部８３に、相対的に揺動自在に連結されてい
る。連結ピン８２が係合するおもり部材６２側の孔８４
は、おもり部材６２の揺動動作とクランパ６０の移動動
作がスムースに連動できるように、長孔になっている。

【００２１】さらに、おもり部材６２は、リング６４に
取付けられた連結ピン８５によりリング６４に連結され
ている。この連結ピン８５は、おもり部材６２の前方側
の面８６に形成された断面長円形の凹部８７に緩く係合
している。リング６４は、本体部６１の外周面８８に形
成された円環状溝部８９に、正逆方向に回転自在（回動
自在）に係合している。本体部６１とリング６４には、
ばね止め材７６，７７がそれぞれ取付けられている。引
張ばね６３の一端のフック９０が本体部６１のばね止め
材７６に係止され、他端のフック９１がリング６４のば
ね止め材７７に係止されている。リング６４は、常時お
もり部材６２を図４の矢印Ｅの方向にすなわちおもり部
材６２が反時計回り方向に揺動してクランパ６０が支持
解除方向に移動するように、引張ばね６３により付勢さ
れている（矢印Ｈ）。３個の引張ばね６３は、本体部６
１およびリング６４の中心位置Ｃのまわりに１２０度離
れて均等に配置されている。おもり部材６２における図
４の反時計回り方向の揺動範囲は、おもり部材６２の湾
曲した内周面９２が本体部６１の外周面９３に当接する
ことで規制される。一方、おもり部材６２における図４
の時計回り方向の揺動範囲に関しては、棒状工作物３が
主軸１０内に挿入されているときには、クランパ６０の
先端部９４が棒状工作物３に当接することで規制され、
棒状工作物３がないときには、おもり部材６２の突起部
７８が本体部６１のストッパ面７９に当接することで規
制される。

【００２２】次に、上述の構成の支持手段２２の動作に
ついて図１から図４を参照して説明する。バーフィーダ
２により主軸１０の内部に棒状工作物３が挿通され、チ
ャック１２で棒状工作物３の前方側を把持または把持解
除した状態で、主軸１０が回転すると、支持手段２２お
よびシリンダ２４も主軸１０と一緒に回転する。おもり
部材６２の支軸８０のまわりに作用する遠心力による全
体の作用力は、一方の側（重い側）の重心Ｇ1に発生す
る遠心力Ｆ1により作用するモーメント（Ｆ1×Ｒ1）か
ら、他方の側（軽い側）の重心Ｇ2に発生する遠心力Ｆ2
により作用するモーメント（Ｆ2×Ｒ2）と、クランパ６
０の重心に発生する遠心力Ｆ3により作用するモーメン
ト（Ｆ3×Ｒ3）とを差引いた値（Ｆ1×Ｒ1−Ｆ2×Ｒ2−
Ｆ3×Ｒ3）である。主軸１０の回転数が所定の回転数よ
り遅いときには、回転中のおもり部材６２等に作用する
遠心力は小さい。その結果、引張ばね６３のばね力Ｓで
リング部材６４，連結ピン８５を介しておもり部材６２
を反時計回り方向（図４）に回動させる支軸８０のまわ
りのモーメントが、おもり部材６２等に作用する遠心力
による支軸８０のまわりのモーメントに打ち勝って、お
もり部材６２は、反時計回り方向（図４）に揺動する。
すなわち、リング６４は、引張ばね６３で引っ張られて
本体部６１に対して図４の反時計回り方向（矢印Ｈ）に
相対的に回動した状態になっている。また、おもり部材
６２は、支軸８０を中心にして反時計回り方向（図４）
に揺動して、内周面９２が本体部６１の外周面９３に当
接した状態になっている。これにより、おもり部材６２
に連結ピン８２で連結されたクランパ６０は、支持解除
方向の待避位置に移動して棒状工作物３の支持を解除し
ている。また、シリンダ２４を制御してチャック１２に
よる棒状工作物３の把持を解除すれば、バーフィーダ２
で棒状工作物３を前進移動させることができる。

【００２３】一方、チャック１２が棒状工作物３を把持
した状態で、主軸１０が所定の回転数より速い高速で回
転すると、回転中のおもり部材６２に作用する遠心力に
よる支軸８０のまわりのモーメントの方が、引張ばね６
３のばね力Ｓでリング部材６４，連結ピン８５を介して
おもり部材６２を反時計回り方向（図４）に回動させる
ばね力による支軸８０のまわりのモーメントより大きく
なる。すると、おもり部材６２は、遠心力により支軸８
０のまわりに作用するモーメントにより、引張ばね６３
のばね力Ｓでおもり部材６２を反時計回り方向（図４）
に回動させる支軸８０のまわりのモーメントに抗して、
支軸８０を中心として時計回り方向（図４）に揺動す
る。クランパ６０は、おもり部材６２に連結された連結
ピン８２を介して待避位置から支持方向に移動するの
で、やがてクランパ６０の先端部９４が棒状工作物３に
当接する。こうして、３個のクランパ６０が同時に支持
方向（矢印Ｄ）に移動するので、棒状工作物３が主軸軸
線ＣＬ位置に３方向から均等に支持される。すなわち、
棒状工作物３をチャック１２と支持手段２２とで共働し
て支持した状態となるので、棒状工作物３をその中心線
が主軸１０の中心軸線ＣＬにほぼ一致するように回転さ
せることができ、工具８で棒状工作物３を旋削加工する
ことができる。

【００２４】次に、旋盤１で棒状工作物３を旋削加工す
る手順について説明する。チャック１２のコレット４０
が把持解除状態、支持手段２２のクランパ６０が支持解
除状態で、バーフィーダ２を駆動して、棒状工作物３を
主軸台５の後方側Ｂaから前方側Ｂbまで主軸１０内を挿
通させた状態から説明を行う。 （１）棒状工作物３の先端部（または、加工部位）が、
バーフィーダ２により前方の所定位置まで送り出され
る。すなわち、タレット７の一面にストッパ（図示せ
ず）が取付けられた刃物台６を所定の位置に移動させ、
バーフィーダ２は、棒状工作物３をストッパに当接する
まで送り出す。この棒状工作物３がストッパに当接した
状態で、シリンダ２４の後方の圧力室５３に圧力流体を
供給する。すると、ピストン４６が前進し、ピストン４
６に連結されたドローチューブ３９を介してスリーブ３
８が前進してコレット４０の把持部２１を縮径するの
で、棒状工作物３がチャック１２から所定量Ｌ突き出し
た状態でコレット４０により把持される。 （２）チャック１２で棒状工作物３の前方部を把持した
状態で、主軸モータを制御して、主軸１０，支持手段２
２など回転体を、棒状工作物３を旋削加工するための回
転数で回転させる。この旋削加工のための回転数は、所
定の回転数以上の回転数となっている。すると、支持手
段２２において、おもり部材６２の支軸８０のまわりに
作用する遠心力によるモーメントが、引張ばね６３のば
ね力Ｓでおもり部材６２を反時計回り方向（図４）に回
動させる支軸８０のまわりのモーメントに打ち勝つの
で、おもり部材６２が時計回り方向（図４）に揺動す
る。これにより、３個のクランパ６０が、同時に支持方
向に移動して、棒状工作物３を後方の所定位置で主軸軸
線ＣＬ位置に支持する。主軸１０など回転体の回転数が
所定の回転数を超えて高速になれば、おもり部材６２の
支軸８０のまわりに作用する遠心力も大きくなり、その
結果、遠心力によるモーメントも大きくなるので、おも
り部材６２は棒状工作物３をクランパ６０で強固に支持
する。

【００２５】（３）棒状工作物３を主軸台５の前部でチ
ャック１２により把持し主軸台５の後方で支持手段２２
により支持するとともに、ガイド部材４３で補助的に案
内支持した状態で、主軸１０とともに棒状工作物３を高
速で回転させながら、刃物台６の移動動作を制御しタレ
ット７を制御して所望の工具８を割出す。そして、工具
８を棒状工作物３に対してＺ軸，Ｘ軸方向に相対移動さ
せることにより、チャック１２より前方に突き出た棒状
工作物３の加工部位が工具８により旋削加工される。こ
の旋削加工時には、棒状工作物３は、チャック１２とク
ランパ６０により主軸軸線ＣＬ位置に強固に支持されて
いる。その結果、高精度な旋削加工を行うことができ
る。 （４）所定の旋削加工が終了すると、刃物台６を移動さ
せるとともにタレット７を旋回動作させ工作物切断用の
別の工具（たとえば、突切りバイト）を割出して、棒状
工作物３の加工済み部分を切断する。 （５）切断後は、主軸モータを制御して、主軸１０の回
転数を所定値以下まで低下させる。すると、引張ばね６
３のばね力Ｓにより回動させる支軸８０のまわりのモー
メントが、支軸８０のまわりに作用する遠心力によるモ
ーメントに打ち勝つので、ばね力Ｓによるおもり部材６
２を反時計回り方向（図４）に回動させるモーメントの
作用によりおもり部材６２は反時計回り方向（図４）に
揺動し、クランパ６０は支持解除方向に移動して棒状工
作物３から離れる。 （６）シリンダ２４に供給される圧力流体の供給流路を
切り替えて、前方の圧力室５２に圧力流体を供給する。
すると、ピストン４６が後退するので、ピストン４６に
連結されたドローチューブ３９を介してスリーブ３８が
後退し、コレット４０の把持部２１が拡径する。その結
果、棒状工作物３は、チャック１２とクランパ６０のい
ずれにも支持されず主軸軸線ＣＬ方向に移動可能になる
ので、手順（１）に戻って同じ動作を繰り返すことにな
る。

【００２６】このようにして、手順（１）から（６）ま
でを順次繰り返すことにより、棒状工作物３の旋削加
工，切断を自動的に行うことができる。一本の棒状工作
物３の旋削加工が終了すると、次の未加工の棒状工作物
３をバーフィーダ２に受け入れ、バーフィーダ２で、こ
の新しい棒状工作物３を旋盤１側に前進移動させ主軸台
５の後方側Ｂaから主軸１０の内部を通して前方側Ｂbに
挿通させて、手順（１）から始まる動作を繰り返す。棒
状工作物３は、通常は前方のコレット４０とこれより後
方の支持手段２２により支持され、ガイド部材４３で補
助的に案内支持されている。ところが、棒状工作物３の
旋削加工，切断が進んで棒状工作物３が短くなると、そ
の後端部が支持手段２２のクランパ６０の位置を外れる
ことになる。このようになっても、ガイド部材４３がチ
ャック１２から後方側に突出しているので、棒状工作物
３は、コレット４０とこの後方のガイド部材４３とによ
りほぼ主軸軸線ＣＬ位置に支持され続ける。したがっ
て、棒状工作物３が回転中に振れを発生させる恐れはな
い。

【００２７】図５は本実施形態の変形例を示す概略構成
図である。図５に示す支持手段２２ａにおいて、少なく
とも３個のおもり部材６２ａを、支軸９６のまわりに発
生する遠心力の作用で揺動するように取付けている。棒
状工作物３を支持する少なくとも３個のクランパ（支持
用移動部材）６０ａは、本体部に取付けられた支軸９６
まわりに矢印Ｊの如く自在に揺動するようになってい
る。クランパ６０ａは、支軸９６に対して一方側９７に
おもり部材６２ａを設け、他方側９８をなるべく前方側
（すなわち、チャック１２側）に長く延ばし、この他方
側９８で棒状工作物３を支持するようにしている。この
ような簡素な構成の支持手段２２ａで、棒状工作物３を
チャック１２にさらに近い位置で支持すれば、旋削加工
が進行して棒状工作物３が短くなっても、この棒状工作
物３をチャック１２とクランパ６０ａで支持することが
できる。この場合も、チャック１２には、棒状工作物３
を補助的に案内支持するための交換可能なガイド部材４
３を設けるのが好ましい。

【００２８】上述のように、本発明によれば、主軸１０
の高速回転時には、おもり部材６２，６２ａの支軸８
０，９６のまわりに発生する遠心力の作用により、棒状
工作物３を振れの発生を防止した状態で支持して旋削加
工可能にし、主軸１０の回転数が遅いときには、棒状工
作物３を間欠的に前進移動させることができる。また、
主軸１０の後部側で棒状工作物３を支持する支持手段
（本発明における、支持手段２２，２２ａ）の段取り替
え作業を行わなくても、所定の広い直径範囲内の棒状工
作物３を、振れを発生させないように自動的に支持する
ことができるので、旋盤１の稼働率を向上させることが
できる。本発明は、支軸８０，９６のまわりに作用する
遠心力を利用しているので、棒状工作物３が振れを起こ
しやすい高速回転時ほど支軸８０，９６のまわりに作用
する遠心力が大きくなり、クランパ６０，６０ａがより
強く棒状工作物３を押し付けるので、棒状工作物３はよ
り強固に支持された状態で旋削加工される。また、３個
のクランパ６０，６０ａで３方向から均等に棒状工作物
３を支持しているので、棒状工作物３は、主軸軸線ＣＬ
位置に精度よく心出しされた状態で支持される。おもり
部材６２，６２ａ，クランパ６０，６０ａ，引張ばね６
３などが中心位置Ｃのまわりに均等に配置されているの
で、回転時のバランスが良好である。したがって、旋盤
１で棒状工作物３を高精度に旋削加工することができ
る。主軸モータを制御し主軸１０の回転数を増減させる
ことにより、クランパ６０，６０ａで棒状工作物３を自
在に支持・支持解除することができるので、支持手段２
２，２２ａの段取り替え作業を行わなくても、広い直径
範囲の棒状工作物３を自動運転で連続的に旋削加工する
ことが可能になる。なお、主軸１０の回転停止時に、作
業者が棒状工作物３の着脱およびチャックの開閉動作を
行えば、バーフィーダは必ずしも必要ではない。なお、
各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、主
軸の回転による遠心力の作用により、棒状工作物を振れ
の発生を防止した状態で支持して旋削加工可能にしてい
る。また、主軸の回転数が高速のときには棒状工作物の
振れの発生を防止した支持状態にでき、主軸の回転数が
遅いときには棒状工作物の支持を解除して、この支持解
除状態のとき棒状工作物を前進移動させることができ
る。また、主軸の後部側で棒状工作物を支持する支持手
段の段取り替え作業を行わなくても、所定の広い直径範
囲内の棒状工作物を、回転時に振れの発生を防止した状
態で自動的に支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図５は本発明の実施形態の一例を示す
図で、図１はバーフィーダを付属させた旋盤の正面図で
ある。

【図２】本発明の棒状工作物支持装置を備えた前記旋盤
の正面断面図である。

【図３】前記旋盤の一部を拡大して示す正面断面図であ
る。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】本実施形態の変形例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 旋盤（旋削加工用工作機械） ３ 棒状工作物 １０ 主軸 １２ チャック（把持手段） ２２，２２ａ 支持手段 ２４ チャックシリンダ装置（把持手段用駆動装置） ４３ ガイド部材（工作物案内部材） ６０，６０ａ クランパ（支持用移動部材） ６１ 本体部 ６２，６２ａ おもり部材 ６３ 引張ばね（付勢部材） ＣＬ 主軸の中心軸線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸前部側の把持手段に把持されて前記
   主軸とともに回転する棒状工作物を、前記把持手段と共
   働して支持するための旋削加工用工作機械における棒状
   工作物支持装置であって、 前記主軸またはこの主軸と一体に回転する回転体に、前
   記把持手段から所定距離離れた後方位置に設けられ、前
   記主軸が回転したときこの回転による遠心力の作用によ
   り前記棒状工作物を支持する支持手段を備え、 前記棒状工作物の中心線が前記主軸の中心軸線にほぼ一
   致して回転できるようにしたことを特徴とする旋削加工
   用工作機械における棒状工作物支持装置。
2. 【請求項２】 前記支持手段は、 前記棒状工作物の外周を少なくとも３方向から当接して
   支持するため進退移動可能に設けられる少なくとも３個
   の支持用移動部材を有し、前記主軸が回転したときの前
   記遠心力の作用によって前記少なくとも３個の支持用移
   動部材を支持方向に移動させて前記棒状工作物を支持す
   るものであることを特徴とする請求項１に記載の旋削加
   工用工作機械における棒状工作物支持装置。
3. 【請求項３】 前記支持手段は、 前記主軸の回転数が所定の回転数より高いとき、前記棒
   状工作物を前記遠心力の作用で支持し、 前記主軸の回転数が前記所定の回転数より低いとき、前
   記支持用移動部材を支持解除方向に移動させて前記棒状
   工作物の外周から離隔させ、前記棒状工作物の支持を解
   除するものであることを特徴とする請求項１または２に
   記載の旋削加工用工作機械における棒状工作物支持装
   置。
4. 【請求項４】 前記支持手段は、 前記主軸または前記回転体に固定され前記主軸と一体的
   に回転する本体部と、 この本体部に揺動可能に設けられ、前記遠心力の作用に
   より揺動して前記棒状工作物を支持させるおもり部材
   と、 前記本体部と前記おもり部材とのあいだに設けられ、前
   記おもり部材を前記遠心力による作用力の反対方向に揺
   動させるため常時付勢している付勢部材とを備えている
   ものであることを特徴とする請求項１に記載の旋削加工
   用工作機械における棒状工作物支持装置。
5. 【請求項５】 前記支持手段は、 前記主軸または前記回転体に固定され前記主軸と一体的
   に回転する本体部と、 この本体部に、前記少なくとも３個の支持用移動部材と
   対応する位置に揺動可能に設けられ、前記遠心力の作用
   により揺動して前記支持用移動部材を支持方向に移動さ
   せる少なくとも３個のおもり部材と、 前記本体部と前記おもり部材とのあいだに設けられ、前
   記おもり部材を前記遠心力による作用力の反対方向に揺
   動させるため常時付勢している付勢部材とを備えている
   ものであることを特徴とする請求項２または３に記載の
   旋削加工用工作機械における棒状工作物支持装置。
6. 【請求項６】 前記支持手段は、前記把持手段とこの把
   持手段を把持・把持解除させるための把持手段用駆動装
   置とのあいだに設けられていることを特徴とする請求項
   １から５のいずれかの項に記載の旋削加工用工作機械に
   おける棒状工作物支持装置。
7. 【請求項７】 前記把持手段に交換可能に設けられ前記
   棒状工作物を補助的に案内支持する工作物案内部材を備
   えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの
   項に記載の旋削加工用工作機械における棒状工作物支持
   装置。
8. 【請求項８】 主軸の前部側に設けられ、棒状工作物を
   前記主軸とともに回転させるため前記棒状工作物を把持
   する把持手段と、前記主軸または前記主軸と一体に回転
   する回転体に、前記把持手段から所定距離離れた後方位
   置に設けられ、前記棒状工作物に対する支持・支持解除
   が可能な支持手段とを備えた棒状工作物支持装置を有す
   る旋削加工用工作機械における棒状工作物の支持方法で
   あって、 前記主軸が所定回転数以上で回転したとき、この回転に
   よる遠心力の作用により前記支持手段が前記棒状工作物
   を支持し、 前記主軸が前記所定回転数より低い回転数で回転したと
   き、前記支持手段が前記棒状工作物に対する支持を解除
   することを特徴とする旋削加工用工作機械における棒状
   工作物の支持方法。