JP2639403B2 - 工作機械及び棒材継ぎ足し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，被加工材である棒材を貫通させて保持する
中空の主軸を備えた旋盤と，該旋盤の主軸後方に配置さ
れ，主軸で保持した棒材を前進させる棒材供給装置とを
有する工作機械及びその工作機械に使用する棒材継ぎ足
し装置に関する。

〔従来の技術〕

被加工材として長尺の棒材を使用し，この棒材を旋盤
の中空の主軸を貫通させて保持させ，その先端に所定の
加工を施した後，製品として切り離し，次に，主軸後方
に設置した棒材供給装置によって棒材を主軸軸線方向に
前進させて新たな被加工部分を主軸先端に突出させ，そ
の後，その部分に加工を行い切り離すという動作を繰り
返すように構成した自動工作機械が知られている。

このような自動工作機械において，棒材を先端から加
工してゆき，その残り即ち残材が短くなった時には，通
常は残材を主軸後端から手で引張り出して廃棄し，新た
な棒材を主軸に供給する方法が取られていた。しかしな
がら，この方法では，最後の加工を行った後にも，残材
が主軸後端より突出する長さを有する必要があり，残材
が長くなり，不経済であるという問題があった。

そこで，残材を短くする方法として，棒材後端を押す
押棒（送り棒）の先端を，棒材後端を保持できる形状と
し，押棒で棒材後端をつかんで主軸後方に引き出すよう
に構成した材料送り装置が特公昭52−12432号公報に開
示されている。また，残材を主軸後方に引き出す代わり
に，残材後端に新たな棒材を配置し，その新たな棒材で
残材を主軸先端側に押し出す構成としたものが特公昭51
−18111号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし，これらの構成においても，棒材を主軸のチャ
ックで把持してその先端を加工する関係上，加工可能な
棒材の長さとしては，先端を加工位置とした時にその後
端が主軸のチャックで確実に把持される長さでなければ
ならず，もしこの長さよりもわずかでも短くなると，加
工不能となり，残材として排出しなければならない。こ
のため，残材がかなり長くなり，不経済である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので，被加
工材である棒材を，その末端近くまで有効に使用し残材
の長さを極めて短くしうる工作機械及びそれに使用する
棒材継ぎ足し装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく為された本願第一の発明は，加
工すべき棒材を貫通させて保持する中空の主軸を備えた
旋盤と，該主軸の後方に配置され，主軸で保持した棒材
を前進させる棒材供給装置とを有する工作機械におい
て，前記主軸の後方に，前記主軸で保持された棒材の後
端に新たな棒材の先端を接合させる棒材継ぎ足し装置を
設けたことを特徴とする工作機械を要旨とする。

また，本願第二の発明は，旋盤の主軸の後方に配置
し，該主軸に保持している棒材の後端に新たな棒材の先
端を接合させるために使用する棒材継ぎ足し装置であっ
て，棒材を固定保持する棒材クランプ機構と，この棒材
クランプ機構で保持した棒材の延長線上で，新たな棒材
を保持し且つ前進させる棒材押込機構と，互いに当接し
た棒材の先端と後端とを接合する接合手段とを有する棒
材継ぎ足し装置を要旨とする。

〔作用〕

上記した本願第一の発明の工作機械では，旋盤の主軸
に保持された棒材が短くなった時に，その後ろ側に新た
な棒材を供給し，元の棒材の後端と新たな棒材の先端と
を，棒材継ぎ足し装置によって接合することができる。
このため，元の棒材と新たな棒材とを,1本の長い棒材と
して取り扱うことができ，元の棒材が短くなり，主軸の
チャックで確実には把持できない長さとなっても，それ
に接合した新たな棒材をチャックで把持することによ
り，元の棒材の加工が可能となる。なお，棒材の接合部
分のみは，製品にならないので，切断し除去すればよ
い。かくして，廃棄される残材をきわめて短くすること
ができ，また残材の排出を極めて容易とすることができ
る。

また，本願第二の発明では，棒材クランプ機構で一つ
の棒材（先の棒材）を固定保持し，棒材押込機構で別の
棒材（後の棒材）を把持し前進させることにより，先の
棒材の後端に後の棒材の先端を当接させることができ，
その後，接合手段で，互いに当接した棒材の先端と後端
とを接合することができる。ここで，接合の方法として
は，互いに当接する棒材の先端と後端とに，互いに嵌合
する穴と突起とを設けておき，穴に突起を嵌合させた
後，その外周を内方に変形させて突起に圧着させる方
法，当接した先端と後端とを溶接接合する方法等を使用
しうる。圧着させる方法の場合には，後述する実施例に
示すように，棒材クランプ機構で接合手段を兼ねること
ができる。

〔実施例〕

以下，図面に示す本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の好適な実施例を示す概略断面図であ
る。同図において,1は旋盤であり，中空の主軸２と，そ
の主軸２を回転可能に保持した主軸台３と，主軸２を回
転駆動する駆動装置（図示せず）と，主軸２に保持した
棒材４に対する加工を行う工具５と，工具５を移動させ
る工具移動装置（図示せず）と，ベッド41等を有してい
る。なお,2aは主軸２内に挿入した棒材４を把持するた
めのチャックである。６はこの旋盤１に組み合わされた
棒材供給装置であり，主軸２に保持した棒材４を矢印Ａ
方向に前進させるための棒材押棒７と，その棒材押棒７
を駆動する駆動機構（図示せず）と，棒材を軸方向に移
動可能に保持するガイドチューブ（図示せず）と，これ
らの各部品を支持する支持フレーム42及び支柱43と，支
持フレーム42を旋盤のベッド41に連結する連結フレーム
44等を備えている。

10は，主軸２の後方に配置された棒材継ぎ足し装置で
ある。この棒材継ぎ足し装置10は，案内レール45によっ
て主軸軸線に平行方向に移動可能に保持された移動台
と，移動台11を往復動させるためのボールねじ12,ナッ
ト13,サーボモータ14等からなる移動台駆動機構15と，
移動台11に保持された棒材クランプ機構17及び棒材押込
機構18等を有している。なお，本実施例では棒材継ぎ足
し装置10を，棒材供給装置６の支持フレーム42上に設
け，棒材供給装置６の一部として設けているが，この代
わりに旋盤１の一部として設けてもよい。

棒材クランプ機構17は，棒材継ぎ足し時に，主軸２で
保持された棒材４の後端を固定，保持するためのもの
で，本実施例では第２図に示すように，スクロールチャ
ック20が使用されている。このスクロールチャック20
は，チャック本体の端面に放射方向に移動可能に配置さ
れた３個の爪21と，チャック本体に内蔵され，前記３個
の爪21を同時に中心点Ｏに関して対称に移動させるスク
ロール板（図示せず）とを有しており，更に，このスク
ロール板を回転させるための駆動源として油圧モータ22
が設けられている。従って，油圧モータ22がスクロール
板を１方向に回転させることにより,3個の爪21を同時に
実線位置から中心点Ｏに向けて移動させ，中心に挿入さ
れている棒材を把持することができ，またスクロール板
を逆方向に回転させることにより３個の爪21を同時に外
方に移動させ，棒材の把持を解除することができる。更
に，この爪21は，後述するように棒材の継目の嵌合部を
半径方向内方に押圧してかしめ，棒材を強固に接合する
作用も有しており，従って，棒材クランプ機構17は互い
に当接した棒材の先端と後端とを接合する接合手段を兼
ねている。各爪21の先端は，棒材のかしめの際にも変形
しないよう，熱処理して硬度を上げてあり，また棒材を
２点で支持できるよう，中央に溝を形成している。な
お，スクロールチャック20は，その中心点Ｏが主軸２の
中心軸線に一致するように，移動台11上に配置されてい
る。

棒材押込機構18は，棒材クランプ機構17で保持した棒
材４の延長線上で，新たな棒材を保持し且つ前進させて
前記棒材クランプ機構に保持された棒材後端に押付ける
ためのものである。本実施例における棒材押込機構18は
第３図に示すように，移動台11に主軸軸線に平行に取付
けられた一対のピン24にそれぞれ回動自在に保持された
一対のレバー25と，各レバー25に保持された棒材押込ロ
ーラ26,27と，両レバー25の先端に連結された空圧シリ
ンダ28と，一方の棒材押込ローラ26を歯車29,30を介し
て回転駆動する油圧モータ31等を有している。棒材押込
ローラ26,27は，棒材４を両側からはさんで保持しうる
略Ｖ字状の溝を有しており，空圧シリンダ28が収縮して
レバー25に互いに向い合う方向（矢印Ｂ方向）の力を作
用させた時に，棒材４をはさんで保持することができ，
また，その状態で油圧モータ31が棒材押込ローラ26を回
転させることにより，保持した棒材をその軸線方向に送
ることができる。

第１図において，移動台11上には，棒材４の端部を検
出するための，発光器33Aと受光器33Bからなる検出装置
が設けられている。また，押棒７の走行位置には，継ぎ
足しエリア検出のためのリミットスイッチ等の検出装置
34が設けられている。なお，図示は省略しているが,NC
装置が設けられており，棒材に対する加工工程，後述す
る継ぎ足し工程等を制御するように構成されている。

次に，上記構成の棒材継ぎ足し装置10を備えた工作機
械の動作を説明する。なお，第４図に示すように，この
工作機械に使用する棒材４の後端及び先端には，互いに
嵌合できるような形状の穴36と突起37を予め形成してお
く。

（１） 第１図において，通常の棒材加工時には，棒材
継ぎ足し装置10の移動台11は，主軸台１にいちばん近い
原位置（二点鎖線で示す位置）に待機しており，棒材ク
ランプ機構17,棒材押込機構18は棒材４を把持しない状
態となっている。

（２） この状態で主軸２に保持した棒材４に対する加
工を次々と行い，その加工の進行に伴い，棒材押棒７が
棒材４を押して前進する。棒材４の後端が継ぎ足しエリ
アに来た時，検出装置34がそれを検出して信号を発す
る。

（３） その後，棒材先端を加工し,1個の製品を完成さ
せて切り落としたら，機械本体が停止し，押棒７は第１
図で左側に移動し，ガイドチューブ（図示せず）の軸端
から抜ける。

（４） 次に，発光器33A,受光器33Bを作動させた状態
で，移動台11が左側に移動し，この発光器，受光器が棒
材４の後端を検出した時点で移動台11が停止する。この
時の棒材継ぎ足し装置10の位置を第１図に示している。

（５） 移動台11の停止位置（主軸前端の棒材の突っ切
った位置から後端までの距離ｌ）をNC装置に入力する。

（６） 棒材クランプ機構17の油圧モータ22が作動して
スクロールチャック20の爪21を内方に移動させ，棒材４
の後端を把持する。

（７） 第５図に示すように，棒材供給装置６に設けて
いる新棒材供給機構（図示せず）によって新たな棒材4A
がガイドチューブ内にセットされ，棒材押棒７によって
矢印Ａ方向に押され，主軸で保持された棒材４の後方に
供給される。なお，棒材供給装置６としては，新棒材供
給機構の無いものを使用し，新たな棒材を手動でガイド
チューブ内にセットしてもよい。

（８） 棒材押込機構18の油圧シリンダ28が作動して，
レバー25を第３図の矢印Ｂ方向に揺動させ，棒材を棒材
押込ローラ26,27ではさみ付けて保持し，次いで油圧モ
ータ31が棒材押込ローラ26を回転させて，保持した棒材
4Aを前進させる。これにより，新たな棒材4Aの先端の突
起37が，主軸で保持された棒材４の後端の穴36に嵌合さ
れる。

（９） 棒材クランプ機構17,棒材押込機構18がともに
棒材4,4Aの把持を解除し，次いで，移動台11が第５図で
左側に一定距離移動し，第６図に示すように，スクロー
ルチャック20の爪21が棒材の継ぎ足し部に一致する位置
で停止する。

（10） その後，再び棒材クランプ機構17の油圧モータ
22が回転して爪21を内方に移動させ，爪21は棒材の継ぎ
足し部を内方に強く押圧する。これによって，棒材の継
ぎ足し部が圧着され（かしめられ），棒材４と4Aとが接
合される。

（11） 棒材クランプ機構17が解除され，継ぎ足し装置
10は元の原位置に復帰し，次の継ぎ足しのために待機す
る。

（12） 機械本体がスタートし，棒材４に対する加工を
行う。

（13） NC装置が，つなぎ目は何個目になるか計算し，
例えば,10ヶ目になる時は９個までは通常の加工を行
う。この時，棒材のつなぎ目がチャック2aの位置とな
り，従って先端側の棒材４がチャック2aの一部でしか把
持されていない状態となっても，つなぎ目では棒材４と
4Aとが接合されており，且つ新たな棒材4Aがチャック2a
で把持されているので，先端側の棒材４をチャック2aで
強く把持することができ，棒材４に対する加工を行うこ
とができる。また，棒材のつなぎ目が十分強固に接合さ
れている場合には，第７図のようにつなぎ目がチャック
2aを完全に越えた位置となっても，先端側の棒材４を新
たな棒材4Aを介してチャック３で保持することができ，
棒材４に対する加工を行うことができる。９個目の加工
を終わり突っ切った後,10個目は，スキップさせ（加工
は行わず），突っ切りのみ作動させる。

（14） 10ヶ目の突っ切りが終わった時，ワークの受け
取り装置は作動させない。従って，切り離されたつなぎ
目部分は，製品として取り出されることはなく，チップ
タンクへ落下する。

（15） その後,11ヶ目の加工のために機械本体をスタ
ートする。以後は通常の加工動作を行う。

以上のように，つなぎ目のみを廃棄するのみで，棒材
をつなぎ目の近くまで有効に製品とすることができる。

なお，上記実施例では，棒材４の後端に新たな棒材4A
の先端を嵌合させる際，棒材４の後端を棒材クランプ機
構17で把持させているが，この代わりに棒材を主軸２の
チャック2aで把持させる構成としてもよい。その場合に
は，チャック2aが棒材クランプ機構を構成することとな
る。

また，上記実施例では，棒材クランプ機構17が，棒材
の先端と後端とを接合する接合手段を兼ねているが，棒
材クランプ機構17とは別に，棒材のつなぎ目を圧着させ
るための，棒材クランプ機構と同様な機構の接合手段を
設けてもよい。

更に，上記実施例では，棒材の継ぎ足しのために，棒
材の後端と先端に，互いに嵌合する穴及び突起を設け，
これらを相互に嵌合させた後，半径方向に圧着すること
により，棒材を接合する構成のものを示したが，棒材の
接合はこの方式に限定されず，他の方式，例えば，溶
接，摩擦溶接等を採用してもよい。その場合には，接合
手段として，互いに突き当てた端部間を溶接接合する手
段を設けることとなる。

また，上記実施例では，棒材供給装置６が棒材押棒７
を備えており，棒材押棒７で加工すべき棒材４の後端を
押すことによって，棒材４を前進させる構成となってい
るが，棒材供給装置６の構成は，この実施例に限らず，
変更可能である。例えば，棒材押棒を使用せず，その代
わりに，棒材押込機構18と同様な機構を備え，棒材を直
接把持して前進させる形式の棒材供給装置６を用いても
よい。その場合，棒材を把持して前進させる機構が，棒
材供給装置６に設けられているので，その機構を，棒材
継ぎ足し装置10の棒材押込機構として使用することがで
き，第１図に図示の棒材押込機構18を省略することがで
きる。

上記実施例は，主軸台が移動しない形式の旋盤に本発
明を適用した例を示すものであり，棒材継ぎ足し装置10
が移動台11を有し，主軸軸線方向に移動する構成として
いる。本発明はこの実施例に限らず，主軸台が主軸の軸
線方向に移動可能な主軸移動型旋盤に対しても適用可能
である。その場合には，棒材を保持した主軸が軸線方向
にサーボモータによって移動可能であるので，棒材継ぎ
足し装置10を主軸軸線方向に移動させる必要はなく，従
って，棒材継ぎ足し装置を定位置に固定して設けること
ができる。

また，常に一定の長さの棒材で同一部品を生産するカ
ム式自動旋盤の場合には，第１図におけるｌの寸法が一
定になるため，棒材継ぎ足し機構10の移動台11を第６図
に示す位置にあらかじめ設置しておけばよく，サーボモ
ータ14は不要になり，ボールねじ12も普通の調整ねじに
置き換えることができる。但し，カム式自動盤では棒材
の接合部分が主軸内に送り込まれ，切削される時を検知
するため,l寸法の中で何個目が接合部分になるか，あら
かじめ計算し，電気接点付計数器で，その数を設置して
おき，接合部分を加工した製品は製品選別装置を作動さ
せず，チップタンクにそのまま落下させるようにすれば
よい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように，本発明の工作機械は，旋盤の
中空主軸の後方に，前記主軸で保持された棒材の後端に
新たな棒材の先端を接合させる棒材継ぎ足し装置を設け
ているので，主軸に保持された棒材が短くなった時に，
その後ろ側に新たな棒材を供給し，元の棒材の後端と新
たな棒材の先端とを，棒材継ぎ足し装置によって接合
し，長い１本の長い棒材として取り扱うことができ，そ
のつなぎ目のみを非製品として廃棄すればよいので，棒
材をきわめて有効に製品にすることができ，且つ残材の
廃棄が極めて容易となるという効果を有している。

また，本発明の棒材継ぎ足し装置は，棒材を固定保持
する棒材クランプ機構と，この棒材クランプ機構で保持
した棒材の延長線上で，新たな棒材を保持し且つ前進さ
せる棒材押込機構と，互いに当接した棒材の先端と後端
とを接合する接合手段とを有しているので，棒材クラン
プ機構で一つの棒材（先の棒材）を固定保持し，棒材押
込機構で別の棒材（後の棒材）を把持し前進させること
により，先の棒材の後端に後の棒材の先端を当接させる
ことができ，その後，接合手段で，互いに当接した棒材
の先端と後端とを接合することにより，棒材を継ぎ足す
ことができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による工作機械を示す概略断
面図，第２図は第１図のII−II矢視断面図，第３図は第
１図のIII−III矢視断面図，第４図はその実施例に使用
する棒材を，一部を断面で示す側面図，第５図，第６
図，第７図はそれぞれ上記実施例による動作を説明する
概略要部断面図である。 １……旋盤,2……主軸,2a……チャック,4,4A……棒材,5
……工具,6……棒材供給装置,7……棒材押棒,10……棒
材継ぎ足し装置,11……移動台,17……棒材クランプ機
構,18……棒材押込機構,20……スクロールチャック,21
……爪,22……油圧モータ,24……ピン,25……レバー,2
6,27……棒材押込ローラ,28……空圧シリンダ,31……油
圧モータ,33A……発光器,33B……受光器,34……継ぎ足
しエリア検出装置,41……ベッド,42……支持フレーム,4
5……案内レール。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工すべき棒材を貫通させて保持する中空
   の主軸を備えた旋盤と，該主軸の後方に配置され，主軸
   で保持した棒材を前進させる棒材供給装置とを有する工
   作機械において，前記主軸の後方に，前記主軸で保持さ
   れた棒材の後端に新たな棒材の先端を接合させる棒材継
   ぎ足し装置を設けたことを特徴とする工作機械。
2. 【請求項２】旋盤の主軸の後方に配置し，該主軸に保持
   している棒材の後端に新たな棒材の先端を接合させるた
   めに使用する棒材継ぎ足し装置であって，棒材を固定保
   持する棒材クランプ機構と，この棒材クランプ機構で保
   持した棒材の延長線上で，新たな棒材を保持し且つ前進
   させる棒材押込機構と，互いに当接した棒材の先端と後
   端とを接合する接合手段とを有する棒材継ぎ足し装置。