(57)【要約】  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。【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を加工する材料加工機に備えられ、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が、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加工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、冷間加工材や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、冷間加工材やピーラー材を使用せざるを得ない場合がある。ところが、このような冷間加工材やピーラー材は一般に径のバラツキが大きく、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】
他方において、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、このような二次加工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加工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で提案されている。【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おいては、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アクチュエータ手段を有し、このアクチュ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か、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く、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１１−２６７９０１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５１１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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を設けているが、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ーシャが大きくなった回転軸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、という問題がある。
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おいても同様である。【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ャ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ーシャが増大しても、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、回転によるイナー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い。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い。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いようにシールするシール手段とを有する構成としてもよい。【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、材料加工機で加工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い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もよい。
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、隣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いう利点がある。【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よい。
大気連通部の形態は特に限定されるものではなく、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く、棒材の送りが可能になり、連続加工によって加工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ー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。
【図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】
【００２９】
Ｓ          主軸
１０１      ハウジング
１０２      軸受
１０３      スリーブ
１０３ａ    テーパ面
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（チャック）
１０５ａ    テーパ面
１０５ｃ    ねじ部
１０６      ドローバ
１０６ａ    フランジ部
１０６ｂ    貫通孔
１０６ｃ    ねじ孔
１０７      ピストン
１０７ａ    本体
１０７ｂ    ピストン
１０８      ドローバエンド
１０９      調整ねじ
１０９ａ    貫通孔
１０９ｂ    係合部
１１０      調整隙間
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が、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と一体になっ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、前後の二カ所で軸受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】
ドローバ１０６は、主軸Ｓから受け渡された棒材が挿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にいっ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１０３ｂ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との間に嵌挿することで、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１０６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１１１ａが立設されている。このピン１１１ａ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，１１２ｂ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１１４ｂ，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、カプラ１１５及び図示しない切替弁を介して接続されている【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１０３のエア流通孔１１２ａ，１１２ｂとは、ハウジング１０１とスリーブ１０３との境界部分に形成された環状溝１１３によって連通している。【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１１３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１１２ａは、前端から二番目の環状溝１１３ｂと対面して開口している。この環状溝１１３ｂ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１１２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いるから、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、上記の逆を辿ってシリンダ室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、上記の逆を辿ってシリンダ室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。
しかしながら、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１１３ｇ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１１３ｂ又は環状溝１１３ｆから作動用のエアが漏出しないようにシールしている。【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１１４ａ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１１３ｅ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〜１１３ｇ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のエアが、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Ｐ１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１１３ａ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。隣接する環状溝１１３ｂ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から環状溝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いようにする。
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のエアが前記隙間から漏出しないようにする。【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１１３ａ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く、大気に開放される環状溝１１３ｄで圧力が低くなっている。【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）にもよるが、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１１３ｆ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Ｐ１のシール用のエアが供給されているが、環状溝１１３ｄ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、圧力の高い供給側の環状溝１１３ｂ，１１３ｃのエアの影響が環状溝１１３ｆに作用することもなく、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が挿入できる貫通孔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に挿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に挿入された後、ボルトによってドローバ１０６の後端に取り付けられるが、このとき、ドローバエンド１０８が調整ねじ１０９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１０３ｃ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、冷間加工材やピーラー材のように、径寸法のバラツキが大きい棒材を加工する場合には、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って、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、詳しい説明は省略する。
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が、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，１２２ｂ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が、第一及び第二のシリンダ室１２２ａ，１２２ｂ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、詳しい説明は省略する。
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１３７ｂ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。レバー１３８は、ピン１３９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が、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ができる。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っても可能である。【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α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＝Ｐ１／ｔａｎαで表すことができる。これは、α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αとしては１５°〜４５°とするとよい。【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１０３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加工する際には、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１０５の回転を停止させることなく、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い。【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いるが、皿ば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が、気体に限らず作動油等の液体を用いてもよい。さらに、本発明においては、シリンダ室１１２，１２２ａ，１２２ｂ，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，１１３ｅ，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を設けているが、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が、別々のエア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１１３ａ，１１３ｃ，１１３ｅ，１１３ｇの各々に連通させるようにしてもよい。
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、別々のエア供給源から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、その他のチャック装置に限らず、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く、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グ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。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2006046629.tif 000011
2006046629.tif 000012
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