(57)【要約】【課題】加工に関与しないハンドリング時間を短縮し、複数の加工完了部材を得る際の全体としての所要時間を短縮するとともに、軸方向の寸法誤差があっても正確に位置決めすることができ、材料の無駄が少なく、排出される切粉処理の負担も軽くする加工材料および把持機構を提供すること。【解決手段】加工材料（１００）が、材料除去加工によって製品となる素形材（１０１）が複数一体的に成形された形状を有し、把持機構（１１０）が、把持部（１１２）と加工材料（１００）とを相対的に自由移動させる自由移動手段（１２０）を備え、把持部（１１２）と加工材料（１００）との軸方向把持位置を規定する位置決め手段を備えていること。
2011004819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料除去部分を材料除去加工によって加工して複数の製品を得るための加工材料において、
該加工材料が、材料除去加工によって製品となる素形材が複数一体的に成形された形状を有することを特徴とする加工材料。
【請求項２】
それぞれの素形材の間に切離し代を設けて、前記各素形材が、１列に整列するように一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工材料。
【請求項３】
前記各素形材が、貫通孔を有し該貫通孔を貫通する棒材に固定することで一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工材料。
【請求項４】
前記材料除去加工が、切離し加工を含めて各素形材に対して連続的に順次行われる切削加工であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工材料。
【請求項５】
前記各素形材が、異なる形状の製品を得るものを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加工材料。
【請求項６】
前記複数の素形材の各々に対応して、各素形材の軸方向の把持位置を規定する被把持部がそれぞれ一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の加工材料。
【請求項７】
前記被把持部が、各素形材からなることを特徴とする請求項６に記載の加工材料。
【請求項８】
前記被把持部が、各素形材に隣接する切離し部分に設けられることを特徴とする請求項６に記載の加工材料。
【請求項９】
被把持部が、凹凸部からなる請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の加工材料。
【請求項１０】
前記被把持部が、テーパ面で構成されたことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の加工材料。
【請求項１１】
所定の素形材の材料除去加工時に、加工される素形材に最も近い被把持部が把持されることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれかに記載の加工材料。
【請求項１２】
加工材料を把持する把持部が主軸に設けられた把持機構において、
前記主軸と加工材料とを、軸線方向に相対的に自由移動させる自由移動手段を備え、
前記加工材料と前記主軸との相対位置を予め定められた軸線方向の所定位置に位置決めする位置決め手段を備え、
該位置決め手段が、加工材料の把持に際して、前記主軸と加工材料とを前記自由移動手段によって相対的に自由移動させ、前記主軸と加工材料とが位置決めされた状態で加工材料を把持部に把持させるように構成されていることを特徴とする把持機構。
【請求項１３】
前記位置決め手段が、前記主軸または加工材料の一方の固定状態で、他方を軸線方向に自由移動させるものであることを特徴とする請求項１２記載の把持機構。
【請求項１４】
前記主軸を軸線方向に加工送りする送り移動手段を備え、
該送り移動手段が、把持部の把持動作の際に駆動および固定を解除されることで前記自由移動手段を兼ねることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の把持機構。
【請求項１５】
前記位置決め手段が、前記把持部および加工材料の被把持部の少なくとも一方に設けられたテーパ面で構成されていることを特徴とする請求項１２至請求項１４のいずれかに記載の把持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工材料および把持機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加工材料を把持機構によって把持し、材料除去部分から材料除去加工によって製品を得ることは広く慣用された技術であり、把持する際の位置決めを容易にしたり、加工に関わる所要時間を短縮するための様々な技術が知られている。【０００３】
例えば、図３に示すような部品を製品５５０として得る場合、図１６に示すような製品５５０を複数得ることのできる長尺の丸棒を加工材料５００とし、自動旋盤の主軸に設けられた把持機構によって把持して切削加工（材料除去加工）および切離し加工を行い、加工材料５００を順次送り出して位置決めすることを繰り返し行うことで、加工材料５００を１回セットすることで連続的に複数の製品５５０を得ることが知られている。
加工材料の位置決めは、一つの加工が完了するごとに材料を繰り出して、端部を位置決め用のストッパに当接させ、その位置で材料を把持することによって行われる（例えば特許文献１等参照）。【０００４】
また、加工材料を、図１７、図１８に示すよう外形が製品５５０の外形より僅かに大きく相似した形状の素形材５０１に予め形成し、個別に順次自動旋盤の主軸に設けられた把持機構によって把持して切削加工（材料除去加工）を繰り返すことにより、材料除去加工によって製品５５０を得ることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５４９６５号公報（全頁、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前者のように、長尺の丸棒を加工材料５００とし、自動旋盤によって切削加工（材料除去加工）および切離し加工を順次送り出して繰り返し行う場合、図１６に示すように、切削による材料除去部分５０９が多く、材料の無駄が多くなり排出される切粉処理の負担も大きくなるという問題があった。
さらに、切削による材料除去部分５０９が多いことで１個当たりの加工時間が長くなり、加工工具や加工装置にかかる負荷も大きく、消費動力も大きくなるとともに、工具や装置の寿命も低下するという問題があった。【０００７】
また、後者のように、外形が製品５５０の外形より僅かに大きく相似した形状の素形材５０１に予め形成して切削加工を行う場合、前者の問題はある程度解決されるものの、加工装置への着脱を１個ごとに行う必要があり、複数の製品５５０を得る場合の全体としての所要時間が長くなるという問題があり、場合によっては、前者より長くなってしまうこともあった。【０００８】
これらの問題を解決するために、加工材料を、材料除去加工によって製品となる素形材を複数一体的に成形された形状とすることで、各素形材からの材料除去部分を少なくして材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くするとともに、１個当たりの加工時間を短縮し、また、切削工具や自動旋盤にかかる負荷も少なくして、消費動力が少なく工具や装置の寿命を向上することを見いだした。【０００９】
このような加工材料を加工する場合、外形が製品の外形より僅かに大きく相似した形状の素形材を１個ごとに着脱する場合や材料除去加工によって製品となる素形材を複数一体的に成形された形状の加工材料を使用する場合ともに、形状誤差等の問題で長尺の丸棒と同様に、先端をストッパに当接させても正確な位置決めができない場合があるという問題が新たに発生する。【００１０】
特に材料除去加工によって製品となる素形材を複数一体的に成形された形状の加工材料の場合は、加工材料の作成時の誤差や熱変形等による軸方向の寸法誤差によって、順次繰り出すにつれて素形材の形状と加工すべき部分の軸方向の位置ずれが蓄積することとなる。【００１１】
したがって、上記のような材料除去加工によって製品となる素形材が複数一体的に成形された形状の加工材料の場合、例えば前記位置ずれによる誤差を考慮して軸方向の加工代を余分に残す等の対応が必要となり、材料除去部分を少なくして材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くするという効果が限定的となる場合があるとともに、誤差が大きい場合には、加工代がなくなってしまい、加工不能となる場合がありえるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本請求項１に係る発明は、材料除去部分を材料除去加工によって加工して複数の製品を得るための加工材料において、該加工材料が、材料除去加工によって製品となる素形材が複数一体的に成形された形状を有することにより、前記課題を解決するものである。【００１３】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された加工材料の構成に加えて、前記各素形材が、それぞれの素形材の間に切離し代を有して１列に整列するように一体に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。【００１４】
本請求項３に係る発明は、請求項１に記載された加工材料の構成に加えて、各素形材が、貫通孔を有し該貫通孔を貫通する棒材に固定することで一体に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。【００１５】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された加工材料の構成に加えて、前記材料除去加工が、切離し加工を含めて各素形材に対して連続的に順次行われる切削加工であることにより、前記課題を解決するものである。【００１６】
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された加工材料の構成に加えて、前記各素形材が、異なる形状の製品を得るものを含むことにより、前記課題を解決するものである。【００１７】
本請求項６に係る発明は、前記複数の素形材の各々に対応して軸方向の把持位置を規定する被把持部が複数一体的に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。【００１８】
本請求項７に係る発明は、請求項６に記載された加工材料の構成に加えて、前記被把持部が、各素形材であることにより、前記課題を解決するものである。【００１９】
本請求項８に係る発明は、請求項６に記載された加工材料の構成に加えて、前記被把持部が、各素形材に隣接する切離し部分に設けられることにより、前記課題を解決するものである。【００２０】
本請求項９に係る発明は、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載された加工材料の構成に加えて、被把持部が、凹凸部からなることにより、前記課題を解決するものである。【００２１】
本請求項１０に係る発明は、請求項６乃至請求項９のいずれかに記載された加工材料の構成に加えて、前記被把持部が、テーパ面で構成されたことにより、前記課題を解決するものである。【００２２】
本請求項１１に係る発明は、請求項６乃至請求項１０のいずれかに記載された加工材料の構成に加えて、所定の素形材の材料除去加工時に、加工される素形材に最も近い被把持部が把持されることにより、前記課題を解決するものである。【００２３】
本請求項１２に係る発明は、前記加工材料を把持する把持部が主軸に設けられた把持機構において、前記主軸と加工材料とを、軸線方向に相対的に自由移動させる自由移動手段を備え、前記加工材料と前記主軸との相対位置を予め定められた軸線方向の所定位置に位置決めする位置決め手段を備え、該位置決め手段が、加工材料の把持に際して、前記主軸と加工材料とを前記自由移動手段によって相対的に自由移動させ、前記主軸と加工材料とが位置決めされた状態で加工材料を把持部に把持させるように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。【００２４】
本請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載された把持機構の構成に加えて、前記位置決め手段が、主軸または加工材料の一方の固定状態で、他方を軸線方向に自由移動させるものであることにより、前記課題を解決するものである。【００２５】
本請求項１４に係る発明は、請求項１２または請求項１３に記載された把持機構の構成に加えて、前記主軸を軸線方向に加工送りする送り移動手段を備え、該送り移動手段が、把持部の把持動作の際に駆動および固定を解除されることで前記自由移動手段を兼ねることにより、前記課題を解決するものである。【００２６】
本請求項１５に係る発明は、請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載された把持機構の構成に加えて、前記位置決め手段が、把持部および加工材料の被把持部の少なくとも一方に設けられたテーパ面で構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００２７】
本請求項１に係る発明の加工材料は、材料除去加工によって製品となる素形材が一体的に成形された形状を有することにより、材料除去部分を少なくすることができるため、材料の無駄が少なく、排出される切粉処理の負担も軽くすることができるとともに１個当たりの加工時間が短縮され、また、加工工具や加工装置にかかる負荷も少なくなり、消費動力が少なく工具や装置の寿命も向上する。【００２８】
また、一般的な丸棒等の棒材と同様に、材料除去加工および切離し加工を順次送り出して繰り返し行うことが可能となるため、加工に関与しないハンドリング時間を短縮し、複数の製品を得る際の全体としての所要時間を短縮することができる。【００２９】
本請求項２に係る発明の加工材料によれば、加工材料自体の製造が容易であり、複数の製品を得る際の全体としての所要時間をさらに短縮することができる。
本請求項３に係る発明の加工材料によれば、各素形材が棒材に固定されて一体に形成されていることにより、素形材の材質に無関係に加工材料を剛体の棒材化することができ、種々の材質からなる素形材により、本加工材料を容易に製造することができる。【００３０】
本請求項４に係る発明の加工材料によれば、自動旋盤等の切削加工においてさらなる効果を発揮する。
本請求項５に係る発明の加工材料によれば、製品の形状が異なるものが存在しても、全体の所要時間を延ばすことなく連続的に加工を行うことができる。【００３１】
本請求項６に係る発明の加工材料によれば、複数の素形材に対応して各素形材の軸方向の把持位置を規定する被把持部がそれぞれ一体的に形成されていることにより、一つの素形材の材料除去加工および切離し後に順次繰り出される加工材料を、一つの素形材を繰り出すごとに誤差を吸収して主軸に対して位置決めされて、被把持部が主軸の把持部に把持されるため、加工材料の作成時の誤差や熱変形等によって生じる軸方向の寸法誤差が蓄積されることがなく、材料除去部分をさらに少なくすることが可能となり、材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くなるとともに、寸法誤差の蓄積による加工不能部分の発生等を防止できる。【００３２】
本請求項７乃至請求項１０に係る発明の加工材料によれば、被把持部を簡単に構成することができる。
本請求項１１に係る発明の加工材料によれば、被把持部と加工部分の距離を短くすることができ、誤差が少なく精度の良い加工を行うことができる。【００３３】
本請求項１２に係る発明の把持機構は、把持部の把持動作の際に、位置決め手段が、主軸と加工材料とを自由移動手段により相対的に自由に移動させ、主軸と加工材料とが位置決めされた状態で、把持部が加工材料の予め定められた軸線方向の所定位置の把持を行うため、形状誤差等の問題があっても自由移動手段により誤差を吸収して主軸と加工材料とを位置決めして把持することができる。【００３４】
また、複数素形材を一体とした棒状の加工材料を順次繰り出して加工する場合においても、一つの素形材を繰り出すごとに誤差を吸収して位置決めできるため、誤差や熱変形等によって生じる軸方向の寸法誤差が蓄積されることがない。
このことで、材料除去部分を少なくすることが可能となり、材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くなるとともに、寸法誤差の蓄積による加工不能部分の発生を防止でき、複数の製品を得る際の全体としての所要時間を短縮することができる。【００３５】
本請求項１３乃至請求項１４に係る発明の把持機構によれば、簡単な構造で自由移動手段を構成することができる。
本請求項１５に係る発明の把持機構によれば、把持部と位置決め部を簡単な構造で一体的に構成でき、把持動作を行いながら位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例である加工材料の側面図。
【図２】図１の先端部の拡大説明図。
【図３】製品の斜視図。
【図４】本発明の第２実施例である加工材料の拡大側面図。
【図５】本発明の第３実施例である加工材料および把持機構の説明図。
【図６】本発明の第４実施例である加工材料および把持機構の説明図。
【図７】図１の第１実施例である加工材料の外形加工時の説明図。
【図８】図１の第１実施例である加工材料の外形加工後の説明図。
【図９】図１の第１実施例である加工材料の切離し加工後の説明図。
【図１０】図１の第１実施例である加工材料の材料繰り出し後の説明図。
【図１１】本発明の一実施例である把持機構の把持前の状態の側面図。
【図１２】図１１の把持機構の把持後で位置決め前の状態の側面図。
【図１３】図１１の把持機構の位置決め後の状態の側面図。
【図１４Ａ】本発明の把持機構の動作シーケンス説明図。
【図１４Ｂ】図１４Ａの把持機構の動作シーケンス説明図。
【図１４Ｃ】図１４Ｂの続きの動作シーケンス説明図。
【図１４Ｄ】図１４Ｃの続きの動作シーケンス説明図。
【図１４Ｅ】図１４Ｄの続きの動作シーケンス説明図。
【図１４Ｆ】図１４Ｅの続きの動作シーケンス説明図。
【図１５】本発明の把持機構の他の例の動作説明図。
【図１６】従来の加工材料の先端部の拡大説明図。
【図１７】従来の素形材の斜視図。
【図１８】図１７の側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
まず、本発明の加工材料の第１実施例である加工材料１００について説明する。
加工材料１００は、図１、図２に示すように、複数の素形材１０１が、それぞれの間に切離し代１０８を設けて１列に整列されて単一の材料で一体に形成されて構成されている。
【００３８】
それぞれの素形材１０１は、切削加工等の材料除去加工によって１つの製品となるように、必要とする材料除去部分１０９を外周に有し、図３に示す製品１５０の外形に相似した形状を呈している。なお該製品は、加工が完全に完了した完成品の他、他に２次加工等の必要がある半完成品であっても良い。
【００３９】
加工材料１００は、材質が、金属材料であれば、鋳造や鍛造によって一体的に成形されたもの、あるいはプレス加工等の塑性加工により成形されたものでも良い。
また、複数の金属材料を接合する等、素形材の形成時に他の加工処理を同時に行っても良い。
また、樹脂材料、セラミックや焼結金属などであれば、金型などによるモールド成形、射出成形、プレス成形によって一体に成形されても良い。個々の素形材同士を溶着、接着、圧入、カシメ、圧接、圧着などの各種作業により一体化成形したものでも良い。
【００４０】
また、上記の例では、すべての素形材１０１を同一形状として同一の製品１５０を得るものを示しているが、異なる形状の製品を得るために異なる形状の素形材を、切離し代を設けて１列に整列させたものであっても良い。
【００４１】
本発明の加工材料の第２実施例である加工材料２００は、図４に示すように、貫通孔２０２を有する複数の素形材２０１がそれぞれの間に切離し代２０８を設けて１列に整列され、貫通棒２０３に嵌着固定されることで一体に形成されて構成されている。
それぞれの素形材２０１の外形は、前記の第１実施例と同様に、必要とする材料除去部分２０９を外周に有し、図３に示す製品２５０の外形に相似した形状を呈している。
【００４２】
貫通棒２０３は、材料除去加工時の精度が維持できる程度の剛性を有する剛体であれば、素形材２０１と同一材料であっても異なる材料であっても良い。
特に素形材が樹脂等の剛性の低い材料で形成されている場合、貫通棒２０３の剛性によって加工材料２００全体としての剛性を高くすることができ、材料除去加工時の精度が向上するとともにハンドリングも容易となる。
【００４３】
また、貫通孔２０２と貫通棒２０３は、貫通棒２０３を貫通孔２０２に圧入嵌合、植込み接合などによる固定をしたり、溶着や接着によって固定しても良く、材料除去加工時に支障が出ないように固定されれば如何なる方法で固定しても良い。
なお、前記貫通棒２０３は、製品の一部として心金としたり、または材料除去加工の完了後に貫通棒２０３を貫通孔２０２から除去する工程を設けて抜き取っても良い。
【００４４】
さらに、貫通孔２０２を有する複数の素形材２０１がそれぞれ密着して１列に整列され、貫通棒２０３に嵌着固定されることで一体に形成されて構成されても良い。
この場合、切離し加工が行えず、加工材料２００のすべての素形材２０１の材料除去加工が完了した後にも複数の製品２５０が一体になった状態でハンドリングする必要はあるものの、切離し加工を省略することで加工時間が短縮されるとともに、貫通棒２０３を一度に貫通孔２０２から除去することができ、個々の製品２５０から個別に切り離された貫通棒２０３を除去するよりも時間が短縮される。
【００４５】
本発明の加工材料の第３実施例である加工材料３００は、図５に示すように、複数の素形材３０１が、それぞれの間に切離し代３０８を設けて１列に整列されて単一の材料で一体に形成されて構成されている。
【００４６】
それぞれの素形材３０１は、切削加工等の材料除去加工によって１つの製品３５０となるように、必要とする材料除去部分３０９を外周に有しており、その外形は、軸方向前後にテーパ面を有する断面凸形状に形成されている。
このことで、それぞれの素形材３０１は、テーパ面が把持面３１５を形成して被把持部を構成し、主軸１１１の前面に設けられた把持部１１２（共に詳細は後述）に把持される。
【００４７】
本発明の加工材料の第４実施例である加工材料４００は、図６に示すように、複数の素形材４０１が、それぞれの間に切離し代４０８および把持用ボス４０４を設けて１列に整列されて単一の材料で一体に形成されて構成されている。
【００４８】
それぞれの素形材４０１は、切削加工等の材料除去加工によって１つの製品４５０となるように、必要とする材料除去部分４０９を外周に有している。前記把持用ボス４０４は、それぞれの素形材４０１に隣接して切離し代４０８に一体的に設けられている。把持用ボス４０４の外形は、軸方向前後にテーパ面を有する断面凹形状に形成されている。
このことで、それぞれの把持用ボス４０４は、被把持部を構成し、前記把持部１１２に把持される。なお、図６では、把持用ボス４０４がテーパ状の溝で説明しているが、この形状に限らず突起状のボスであっても良い。
【００４９】
次に、本発明の加工材料を一般的な自動旋盤によって加工する場合の動作について、前記加工材料１００を例に説明する。
まず、図７に示すように、加工材料１００が自動旋盤の主軸１１１に図面右方向から挿入され、先端部の素形材１０１ａが前記主軸１１１側に設けられた把持部１１２より前方（図面左方向）の加工位置に突出した状態で、その後方（図面右方向）位置で前記把持部１１２により把持固定される。
【００５０】
そして、主軸１１１が把持部１１２とともに回転して加工材料１００が軸中心に回転し、前記自動旋盤の切削工具１１３によって素形材１０１ａの材料除去部分１０９ａが切削加工され、図８に示すように、切離し代１０８ａを残して製品１５０ａとなる。
【００５１】
次に、図９に示すように、切離し工具１１４（突っ切りバイト）が切離し代１０８ａを加工して、製品１５０ａが加工材料１００から切り離されて加工完了するとともに、切離し工具１１４（突っ切りバイト）が退避し把持部１１２が開放された後、加工材料１００が前方に繰り出される。
【００５２】
そして、図１０に示すように、次に加工される素形材１０１ｂが把持部１１２より前方の加工位置に突出した状態で、その後方位置で加工材料１００が把持部１１２により把持固定され、素形材１０１ｂの加工が開始される。
【００５３】
これらの工程が繰り返されることにより、自動旋盤への１回の加工材料１００の供給で複数の素形材１０１が連続的に加工され、複数の製品１５０を得ることができ、加工に関与しないハンドリング時間を短縮し全体としての所要時間を短縮することができる。
【００５４】
また、材料の無駄が少なく排出される切粉処理の負担も軽くすることができるとともに１個当たりの加工時間が短縮され、また、切削工具や自動旋盤にかかる負荷も少なくなり、消費動力が少なく工具や装置の寿命も向上する。
【００５５】
なお、上記説明では加工材料１００を自動旋盤によって加工する動作について説明したが、加工材料に対して材料除去加工および切離し加工を順次送り出して繰り返し行うことが可能な加工機械であれば、プレス加工機、レーザー加工機、研削盤等、いかなる加工機械に使用されても良い。
【００５６】
また、加工材料を構成する複数の素形材の形状も、加工材料が順次繰り出されて連続的に加工される形態に形成可能なものであれば、上記の例のような回転体形状以外の形状であっても良い。
【００５７】
図１１は、本発明の把持機構の一実施例を適用した工作機械の主軸部分であり、本発明の第３実施例である加工材料３００を把持する例である。
工作機械の基台１４０には、ボールねじ軸１３２が設けられている。該ボールねじ軸１３２は、基台１４０に設けられたモータ１３１によって回転駆動される。前記ボールねじ軸１３２には、ボールナット１３３が装着されている。該ボールナット１３３は、ボールねじ軸１３２の回転駆動によって往復駆動される。
【００５８】
前記ボールナット１３３には、スライドテーブル１２１が固定されている。該スライドテーブル１２１は、前記ボールナット１３３の往復駆動によって前記ボールねじ軸１３２に沿って往復移動する。スライドテーブル１２１の位置は図示しない制御手段により制御される。前記スライドテーブル１２１の上面には、ボールねじ軸１３２の軸線方向と同一方向に延出するレール１２５が取り付けられている。
【００５９】
該レール１２５に、主軸台１１６が自由移動自在に支持されている。該主軸台１１６に、主軸１１１が回転駆動自在に支持されている。該主軸１１１は、軸線方向がボールねじ軸１３２および前記レール１２５の延出方向に一致するように支持されている。前記スライドテーブル１２１側には、前記レール１２５の一端側に、主軸台１１６の一端側と当接可能なストッパ１２２が取り付けられ、前記レール１２５の他端側に、シリンダ１２３が取り付けられている。該シリンダ１２３には、主軸台１１６に当接可能なピストン１２４が設けられている。
【００６０】
該ピストン１２４を突出させることによって、前記主軸台１１６を、前記ストッパ１２２側に押圧し、前記ストッパ１２２と前記ピストン１２４とによって挟持する。該主軸台１１６の挟持によって、前記主軸台１１６がスライドテーブル１２１に対して所定の位置に固定的に位置決めされる。前記ピストン１２４を縮作動させ、前記ピストン１２４による前記主軸台１１６のストッパ１２２への押圧を解除することによって、主軸台１１６は、ピストン１２４とストッパ１２２との間を、自由にスライド移動することができる。
【００６１】
前記スライドテーブル１２１、レール１２５、ピストン１２４、ストッパ１２２によって、主軸１１１を軸線方向に沿って自由移動可能に支持する自由移動手段１２０が構成され、モータ１３１、ボールねじ軸１３２、ボールナット１３３によって主軸１１１を軸線方向に沿って加工送りする送り移動手段１３０が構成されている。
前記自由移動手段１２０は、ピストン１２４の伸縮作動により、前記主軸１１１の前記スライドテーブル１２１に対する位置決め固定と自由移動とを切り換えることができる。
【００６２】
前記主軸１１１の先端側には、前記加工材料３００を把持する把持部１１２が設けられている。該把持部１１２は、主軸１１１と軸方向が固定され径方向に進退移動する複数の把持爪から構成されている。該把持爪の先端は、凹部１１７を形成している。該凹部１１７の軸線方向前後は、テーパ面からなる把持面１１５が形成されている。該把持面１１５は、素形材３０１側の把持面３１５と、互いに当接して係合するように設定されている。
【００６３】
図１２に示されるように、前記主軸１１１は、前記加工材料３００を、被把持部（所定の素形材３０１）を各把持部１１２の凹部１１７が挟持することによって把持する。そして前記主軸１１１に加工材料３００が把持された状態で、図１３に示すように、主軸台１１６（主軸１１１）をスライドテーブル１２１に対して位置決め固定し、前記送り移動手段１３０によって加工送りすることにより、主軸１１１に把持された加工材料３００を加工することができる。
【００６４】
次に、前述した本自動旋盤による加工材料３００の加工動作について詳細に説明する。
まず、図１４Ａに示すように、加工材料３００の先端をストッパに当接させる等によって位置決めし、先端部の素形材３０１ａが把持部１１２より前方（図面左方向）の加工位置に突出するように、加工材料３００が自動旋盤の主軸１１１に図面右方向から挿入される。これにより、その後方（図面右方向）に隣接する素形材３０１ｂと前記把持部１１２とが概ね対向して加工材料３００が位置決め固定される。なお本実施例において前記ストッパは、切離し工具（突っ切りバイト）１１４を兼用して使用している。
【００６５】
そして主軸台１１６がスライドテーブル１２１に対して自由移動する状態で、把持爪を互いに近づくように移動させることによって、図１４Ｂに示されるように、素形材３０１ｂと前記凹部１１７とが係合し、加工材料３００が把持される。ただし該素形材３０１と凹部１１７との係合過程で、両把持面１１５、３１５が当接することによって、把持部１１２側の把持面１１５が、加工材料３００側の把持面３１５に倣うように、主軸１１１（主軸台１１６）が軸線方向にｇだけ僅かに自由移動する。
【００６６】
両把持面（テーパ面）１１５、３１５同士が倣うように主軸台１１６が軸方向に移動することで、素形材３０１と主軸１１１との軸方向相対位置が規定される。本実施例の場合、把持面１１５、３１５によって、把持部１１２による加工材料３００の把持に際して、加工材料３００を主軸１１１に対して所定の位置に位置決めする位置決め手段が構成され、該位置決め手段が把持部１１２および加工材料３００に一体的に設けられている。
【００６７】
このことで、把持部１１２が加工材料３００の把持を行うことで、加工材料３００の誤差や熱変形等によって生じる軸方向の寸法誤差が吸収され、主軸１１１と加工材料３００の相対的な位置決めが把持動作に伴って完了する。
【００６８】
図１４Ｂの状態から主軸台１１６をスライドテーブル１２１に対して位置決め固定し、主軸１１１が把持部１１２とともに回転して加工材料３００が軸中心に回転し、図１４Ｃに示されるように、切削工具１１３によって素形材３０１ａの材料除去加工が終了すると、図１４Ｄに示すように、切離し工具１１４により、製品３５０ａが加工材料３００から切り離されて加工完了し、続けて、図１４Ｅに示すように把持部１１２が開放されて素形材３０１ｂの把持を解除する。
【００６９】
この状態で、送り移動手段１３０によって、図１４Ｆに示すように、主軸１１１が素形材３０１の１ピッチＰ分後退して、自由移動手段１２０による主軸台１１６の固定を解除することによって、図１４Ｂと同様に、把持部１１２が次に加工する素形材３０１ｂに隣接する素形材３０１ｃを把持し、次の素形材３０１ｂを加工することができる。
【００７０】
上記の工程を繰り返して順次素形材３０１を加工することで、素形材３０１のピッチの誤差分は、図１４Ａに示す位置から、図１４Ｂに示す位置までの主軸の移動で一つの素形材３０１の加工ごとに吸収され、加工される素形材３０１は、被把持部（隣接する把持される素形材３０１）とのピッチと形状の寸法誤差の範囲で、主軸１１１に対して位置決めされて寸法誤差が蓄積されることがないため、材料除去部分を少なくすることが可能となり、材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くなるとともに、寸法誤差の蓄積による加工不能部分の発生を防止できる。
【００７１】
なお加工材料３００を軸方向に自由移動させて加工材料３００を主軸１１１（把持部１１２）によって把持するように構成しても良い。
【００７２】
この場合把持部１１２が次に加工する素形材３０１ｂに隣接する素形材３０１ｃを把持する際、主軸台１１６をスライドテーブル１２１に対して位置決め固定し、加工材料３００を供給する給材機の押し棒を主軸１１１の軸心方向に自由移動可能とすること等によって、加工材料３００を自由移動可能とすると、図１５に示すように、両把持面１１５，３１５が倣うように、加工材料３００が自由に移動し、素形材３０１ｃと把持部１１２の位置の誤差を吸収して、素形材３０１ｃと把持部１１２の相対位置が規定されて加工材料３００が主軸１１１に把持される。
【００７３】
なお、加工材料３００を、常に主軸３１１側に引き込まれて把持部１１２に把持されるように位置決めすることで、加工材料３００の把持に際して加工材料３００とストッパ（突っ切りバイト）との衝突を防止することができる。ただし加工材料３００をストッパによって位置決めした後、ストッパを退避させることによって、加工材料３００が主軸１１１から突出する方向に移動して把持されても加工材料３００とストッパとが衝突することはない。
【００７４】
なお、上記いずれの実施例の場合も、位置決め手段を構成する素形材と把持面の係合形状は、上記実施例とは逆に、素形材が断面凹形状で把持面が断面凸形状のもの等、素形材と主軸との軸方向相対位置が規定されるものであればいかなる形状であっても良く、また、軸方向相対位置を規定するために上記実施例のように両者の軸方向両側にテーパ面を有しても良く、素形材または把持面のいずれかのみ、あるいは、軸方向両側の一方のみがテーパ面を有しても良い。
【００７５】
例えば、第１実施例である加工材料１００、第２実施例である加工材料２００を把持する場合、把持面が加工材料１００、２００の素形材１０１、２０１の凸部に近似した形状で軸方向両側をテーパ面とした断面凹形状とすることで、把持動作によって軸方向相対位置を規定することができる。
また、把持面を間隙の少ない凹凸嵌合形状とするなど、テーパ面以外の形状で軸方向相対位置を規定しても良い。
【００７６】
なお上記実施形態では、主軸１１１を移動させることによって、加工する素形材３０１を順次主軸１１１から突出させ、加工する素形材３０１ｂに隣接する素形材３０１ｃを把持する例（主軸移動型の工作機械）について説明したが、主軸固定型の工作機械の場合、従来の棒材と同様に、加工材料３００を移動させて、加工する素形材３０１を順次主軸から突出させることもできる。この場合も加工する素形材３０１ｂに隣接する素形材３０１ｃの把持に際して、主軸または加工材料３００の少なくとも一方を主軸の軸心方向に自由移動可能とすることによって、上記同様に主軸と加工材料３００とを位置決めして、加工材料３００を把持することができる。
【００７７】
また、本第４実施例の加工材料４００を把持機構で把持する場合は、図６に示すように、把持面１１５が把持用ボス４０４のテーパ面４１５と係合するテーパ面を軸方向前後に有する断面凸形状に形成されることで、把持部１１２の把持面１１５の把持動作により隣接する素形材４０１と主軸１１１との軸方向相対位置が規定される。
なお、位置決め手段を構成する把持用ボス４０４と把持面１１５の係合形状は、上記実施例１と同様に隣接する素形材と主軸との軸方向相対位置が規定されるものであればいかなる形状であっても良い。
【００７８】
また、本第４実施例の加工材料４００によれば、異なった形状の加工材料や、一つの加工材料で異なる素形材が組み合わされていても、把持用ボスの形状を統一することで把持部を変更することなく加工を行うことができるため、加工に関与しないハンドリング時間を短縮し、複数の製品を得る際の全体としての所要時間を短縮することができる。
【００７９】
なお、前述した把持機構の実施形態は、加工材料が複数素形材を一体とした棒状の加工材料である第３実施例の加工材料を把持する例で説明しているが、個別の素形材が何らかのハンドリング手段によって供給されても良い。
また、送り移動手段１３０に、例えばリニアモータタイプのスライド移動機構等の駆動・固定・自由運動が自在で位置制御可能な直線駆動手段を採用して直接主軸台１１６を駆動し、該送り移動手段を自由運動状態とすることで自由移動手段を兼ねても良い。
【符号の説明】
【００８０】
１００、２００、３００、４００、５００  ・・・加工材料
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１  ・・・素形材
２０２                          ・・・貫通孔
２０３                          ・・・貫通棒
４０４          ・・・把持用ボス
１０８、２０８、３０８、４０８          ・・・切離し代
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９  ・・・材料除去部分
１１０                                  ・・・把持機構
１１１                                  ・・・主軸
１１２                                  ・・・把持部
１１３                                  ・・・切削工具
１１４                                  ・・・切離し工具
１１５                                  ・・・把持面
１１６                                  ・・・主軸台
１１７                                  ・・・凹部
１２０                                  ・・・自由移動手段
１２１                                  ・・・スライドテーブル
１２２                                  ・・・ストッパ
１２３                                  ・・・シリンダ
１２４                                  ・・・ピストン
１２５                                  ・・・レール
１３０                                  ・・・送り移動手段
１３１                                  ・・・モータ
１３２                                  ・・・ボールねじ軸
１３３                                  ・・・ボールナット
１４０                                  ・・・基台
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０  ・・・製品
【図１】
2011004819.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011004819.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011004819.tif 000012
【図１１】
2011004819.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2011004819.tif 000015
【図１４Ａ】
2011004819.tif 000016
【図１４Ｂ】
2011004819.tif 000017
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
2011004819.tif 000019
【図１４Ｅ】
2011004819.tif 000020
【図１４Ｆ】
2011004819.tif 000021
【図１５】
2011004819.tif 000022
【図１６】
2011004819.tif 000023
【図１７】
2011004819.tif 000024
【図１８】
2011004819.tif 000025
【国際調査報告】
2011004819.tif 000026
2011004819.tif 000027
2011004819.tif 000028
2011004819.tif 000029
2011004819.tif 000030
2011004819.tif 000031
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