JPH11221702A - 立形旋盤の切粉排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】立形旋盤において、簡単な構造で主軸周りの切
粉（特に塊状の大きな切粉）を確実に除去することがで
きる切粉排出装置を提供する。 【解決手段】主軸２を垂直に設けてなる立形旋盤におい
て、主軸２を取り囲む主軸台１の上端面１ａの一部を下
方に傾斜させた傾斜面１０ａを有する切粉の排出口１０
と、主軸台１の上端面１ａを主軸２の外周に沿って摺動
しながら回転することで、上端面１ａに堆積した切粉を
排出口１０に搬送する切粉搬送体２０と、主軸２の回転
駆動力を切粉搬送体２０の回転駆動力として伝達するク
ラッチ機構３０とを設けて切粉排出装置を構成する。切
粉排出時においては、ドローバー３の押し上げによっ
て、クラッチ機構３０の係合部材であるピストン３４を
切粉搬送体２０に係合させて、主軸２の回転と共に搬送
プレート２２を回転させることにより、上端面１ａに堆
積した切粉を排出口１０へ搬送し、排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立形旋盤における
切粉排出装置に関し、更に詳しくは、切削により生じた
切粉を主軸周辺から積極的に排出する切粉排出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】主軸を垂直に設けてなる立形旋盤の機械
加工によって排出される切粉は、主軸の周りに大量に堆
積することによって作業性を悪化させ、また切粉の持つ
切削熱によって機械が熱変形を起こし、切削精度が低下
したりするため、従来より主軸周りの切粉を積極的に機
外に排出している。

【０００３】立形旋盤における従来の切粉排出方法とし
ては、例えば、切削水の水流によって強制的に切粉を流
出排除する方法や、エアブローによって切粉を飛散させ
て除去する方法、または主軸周りに傾斜カバーを設け、
この傾斜カバー上を滑落した切粉を機械式コンベア等で
機外へ排出する方法等があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、水流やエア
ブローによって切粉を除去する方法は、これらを主軸周
り全体に行き渡らせることができず、切粉を完全には除
去できないという問題があり、特に切粉が集結して大き
な塊状になった場合には、塊の中心に当たるように噴射
しなければ切粉を除去できないため、塊状の大きな切粉
の除去が困難であるという問題があった。

【０００５】また、傾斜カバー上を滑落した切粉を機械
式コンベア等で排出する方法は、傾斜カバーの傾斜角を
切粉を滑落させるために必要な角度（水平面に対して約
３０゜）以上にしなければならず、そのためには主軸端
面の位置を高くする必要があるので、ワークの着脱等の
作業性の面で問題があった。

【０００６】そこで、本発明の課題は、立形旋盤におい
て、簡単な構造で主軸周りの切粉（特に塊状の大きな切
粉）を確実に除去することができる切粉排出装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に係る発明は、主軸を
垂直に設けてなる立形旋盤において、切削により生じた
切粉を前記主軸の周辺から排出する装置であって、前記
主軸周辺の切粉堆積面に設けられた切粉の排出口と、前
記主軸の外周面から外側に張り出すように、前記主軸に
回転可能に支持され、その下端が前記切粉堆積面を摺動
しながら前記主軸の外周面に沿って回転することにより
切粉を前記排出口に搬送する摺動部材を有する切粉搬送
体と、前記主軸の回転駆動力を前記切粉搬送体の回転駆
動力として伝達するクラッチ機構とを備えている立形旋
盤の切粉排出装置を提供するものである。

【０００８】この発明によれば、ワークの加工終了後に
おける切粉排出時には、クラッチ機構によって主軸の回
転駆動力を切粉搬送体の回転駆動力として伝達可能な状
態にして主軸を所定の回転数で回転させると、主軸と共
に切粉搬送体が回転し、摺動部材が切粉堆積面を摺動し
ながら切粉を排出口に搬送する。

【０００９】このように、主軸の駆動手段によって切粉
搬送体を回転させるようにしたので、切粉搬送体を駆動
するために別途駆動手段を設ける必要が無く装置全体が
コンパクトになると共に、切粉堆積面を摺動する摺動部
材によって切粉を排出口まで搬送するようにしたので、
水流やエアブローでは除去が困難な塊状の大きな切粉も
確実に排出することができる。

【００１０】また、ワークの加工時には、クラッチ機構
によって、主軸から切粉搬送体への回転駆動力の伝達を
遮断しておくと、主軸が高速回転するワークの加工中に
切粉搬送体が主軸と共に高速回転することはなく、高速
回転する切粉搬送体に切粉が当たって飛散したり、バラ
ンスが崩れて主軸が回転振れを起こしたりするといった
切粉搬送体を設けることに伴う弊害を防止することがで
きる。

【００１１】上記課題を解決するための本発明の請求項
２に係る発明は、請求項１に記載した発明において、前
記クラッチ機構が、前記主軸に支持され、前記主軸の径
方向外側に出没することで前記切粉搬送体に対して係合
離脱すると共に、付勢手段によって前記主軸の径方向内
側に付勢されている係合部材と、前記主軸内を進退し
て、主軸の先端に取り付けられたチャック爪を開閉する
と共に、該チャック爪の開動作に伴って前記係合部材を
前記主軸の径方向外側に押圧し突出させるドローバーと
を備えている立形旋盤の切粉排出装置を提供するもので
ある。

【００１２】この発明によれば、主軸がチャックを操作
するためのドローバーを備えている場合において、ワー
クの加工終了後の切粉排出時に、ワークをアンクランプ
するための前記ドローバーの動作に連動して、係合部材
が切粉搬送体に係合する。一方、ワークをクランプする
ときは、付勢手段が係合部材をもとの位置に戻して切粉
搬送体との係合を解除する。

【００１３】従って、既存の部材であるドローバーを利
用してクラッチ機構の操作を自動で行うことができるの
で、切粉の排出を効率良く行うことができる。

【００１４】また、主軸が高速回転するワークの加工中
は、係合部材に働く遠心力が付勢手段の付勢力と釣り合
うため、前記係合部材が径方向外側に突出して切粉搬送
体に係合するのを防止することができる。

【００１５】上記課題を解決するための本発明の請求項
３に係る発明は、請求項２に記載した発明において、前
記係合部材が、主軸の径方向に伸縮可能な緩衝体を有し
ている立形旋盤の切粉排出装置を提供するものである。

【００１６】この発明によれば、ドローバーが係合部材
を押圧しても該係合部材が動かない場合、緩衝体が収縮
することによりこの押圧力を吸収し、前記係合部材が移
動可能となったときに前記緩衝体が伸長して、前記係合
部材が切粉搬送体に係合するので、係合部材の機能を確
保しながらドローバーや係合部材の損傷を防止できる。

【００１７】上記課題を解決するための本発明の請求項
４に係る発明は、請求項１、２又は３に記載した発明に
おいて、前記摺動部材が、所定以上の力が加わった場合
に、その下端部が進行方向後方側に退避可能に支持され
ている立形旋盤の切粉排出装置を提供するものである。

【００１８】この発明によれば、摺動部材による切粉搬
送中に、摺動部材と切粉堆積面との間に切粉が挟まる等
して該摺動部材に大きな力が加わった場合に、該摺動部
材が進行方向後方側に退避することにより挟まった切粉
等を除去することができるので、摺動部材の破損、変形
や、前記摺動部材が過負荷となることによる主軸モータ
の過熱を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は本実施形態
に係る切粉排出装置を備えた立形旋盤を示す断面図であ
り、図２はその平面図、図３は図１のＡ部を拡大して示
す拡大図である。尚、図１は図２における矢視Ｂ−Ｂ方
向の断面を示している。

【００２０】図１に示すように、本実施形態に係る立形
旋盤は、主軸台１によって垂直かつ回転可能に支持され
た主軸２の上端側にワークを把持するチャックＣが取り
付けられ、主軸２内を進退するドローバー３によってチ
ャックＣのジョウＪの開閉操作が行われるように構成さ
れており、ワークの加工によって主軸台１の水平な上端
面１ａに堆積する切粉を排出するための切粉排出装置が
設けられている。

【００２１】前記切粉排出装置は、主軸２を取り囲む主
軸台１の上端面１ａの一部を下方に傾斜させた傾斜面１
０ａを有する切粉の排出口１０と、主軸台１の上端面１
ａを主軸２の外周に沿って摺動しながら回転すること
で、上端面１ａに堆積した切粉を排出口１０に搬送する
切粉搬送体２０と、主軸２の回転駆動力を切粉搬送体２
０の回転駆動力として伝達するクラッチ機構３０とから
構成されている。

【００２２】前記排出口１０の傾斜面１０ａは機外に通
じるチップコンベアに連通しており、この排出口１０に
搬送された切粉は傾斜面１０ａを滑落することにより機
外に排出される。

【００２３】前記切粉搬送体２０は、図１及び図２に示
すように、前記クラッチ機構３０を介して主軸２に回転
可能に支持されるプレートホルダ２１と、このプレート
ホルダ２１に取り付けられた摺動部材としての搬送プレ
ート２２とから構成されている。

【００２４】前記プレートホルダ２１は、主軸２と同心
の上下２枚の環状板２３と、この環状板２３の径方向外
側に張り出すように、上下２枚の環状板２３に等間隔で
挟持された４枚の取付板２４と、隣接する取付板２４間
の中間位置において、環状板２３に支持された４個のベ
アリング２５とから構成されており、ベアリング２５が
クラッチ機構３０の円周溝３２の底面に当接するよう
に、環状板２３が円周溝３２に嵌合することでクラッチ
機構３０に回転可能に支持されている。

【００２５】前記搬送プレート２２は、プレートホルダ
２１の取付板２４から垂下してその下端が主軸台１の上
端面１ａに当接するように、取付板２４に支持された略
矩形状の鋼板であり、プレートホルダ２１が回転するこ
とによって、主軸台１の上端面１ａに摺接しながら主軸
２の外周に沿って回転移動するようになっている。

【００２６】また、この搬送プレート２２は、搬送プレ
ート２２に損傷等のおそれがある所定以上の力が加わっ
た場合に、その下端部が進行方向後方側に退避すること
ができるように、バネ鋼２６を介して取付板２４に取り
付けられている。

【００２７】なお、この搬送プレート２２が主軸台１の
上端面１ａに当接することにより、この搬送プレート２
２を支持しているプレートホルダ２１の下側の環状板２
３とクラッチ機構３０の円周溝３２との間に微少の間隙
が形成され、２枚の環状板２３が円周溝３２内で浮いた
状態となっていると共に、上述したように、２枚の環状
板２３がベアリング２５を介して円周溝３２の底面に接
触しているので、単にクラッチ機構３０が主軸２と共に
回転しても、切粉搬送体２０自体は回転しないようにな
っている。

【００２８】前記クラッチ機構３０は、図１及び図３に
示すように、主軸２とチャックＣとの間に設けられた、
中心穴３０ａを有する円盤状の機構本体部３１と、この
機構本体部３１の操作を行うドローバー３とから構成さ
れている。

【００２９】なお、ドローバー３は、機構本体部３１に
形成された中心穴３０ａを貫通して先端部がチャックＣ
内に入り込み、油圧シリンダ（図示せず）により引き下
げられたときに、チャックＣのジョウＪを閉じてワーク
をクランプする一方、油圧シリンダにより押し上げられ
たときには、ジョウＪを開いてワークをアンクランプす
るように構成されているが、この機構は周知であるため
その詳しい説明を省略する。

【００３０】前記機構本体部３１には、径方向に進退す
る係合部材としてのピストン３４を備えた一対のシリン
ダ室３３が、中心穴３０ａを挟んで対向する状態に形成
されており、各シリンダ室３３は、ロッド挿通穴３３
ａ、３３ｂによって、機構本体部３１の外周面に形成さ
れた円周溝３２及び中心穴３０ａにそれぞれ連通してい
る。

【００３１】前記ピストン３４は、シリンダ室３３内を
径方向に摺動する筐体部３６と、この筐体部３６の両端
面に形成された穴３６ａ、３６ｂに一端側がそれぞれ挿
通され、その一端側に筐体部３６の内部で径方向に張り
出したフランジ部３７ａ、３８ａを有するピストンロッ
ド３７、３８と、各ピストンロッド３７、３８を相互に
離間させる方向に付勢すべく、筐体部３６の内部におい
て、フランジ部３７ａ、３８ａ間に圧縮状態で収容され
た緩衝体としてのコイルばね３９とから構成されてお
り、各ピストンロッド３７、３８の他端側は、シリンダ
室３３の両側に形成されたロッド挿通穴３３ａ、３３ｂ
にそれぞれ挿通されている。

【００３２】また、シリンダ室３３には、ピストンロッ
ド３７側にコイルばね３５が圧縮状態で収容されてお
り、このコイルばね３５の付勢力によって、ピストン３
４のピストンロッド３８の先端が中心穴３０ａに突出す
ると共に、ピストンロッド３７の先端は円周溝３２に突
出しない状態となっている。

【００３３】なお、コイルばね３５の付勢力（ばね力）
とコイルばね３９の付勢力（ばね力）は同一ではなく、
コイルばね３９の付勢力がコイルばね３５の付勢力より
大きくなるように、それぞれのばねが選択されている。

【００３４】前記ドローバー３には、それが押し上げら
れた際、即ち、ワークをアンクランプする際に、ピスト
ンロッド３８を径方向外側に押圧する、上端側に向かっ
て先細のテーパ部３ａが形成されており、前記ピストン
ロッド３８の先端部には、このテーパ部３ａに摺接する
傾斜面が形成されている。

【００３５】以上のように構成された本実施形態に掛か
る立形旋盤においては、次のようにして、切削等により
主軸台１の上端面１ａ上に堆積した切粉を排出すること
ができる。

【００３６】即ち、図１及び図３において、ワークの加
工終了後にワークをアンクランプするためにドローバー
３が押し上げられると、そのテーパ部３ａがピストンロ
ッド３８先端の傾斜面に摺接しながら上昇することで、
ピストンロッド３８が外方に押圧されるが、コイルばね
３９の付勢力がコイルばね３５の付勢力よりも大きいた
め、コイルばね３５が圧縮されて、ピストンロッド３８
が筐体部３６内に押し込まれることなく、ピストン３４
全体が外方へ移動し、ピストンロッド３７の先端部が円
周溝３２に嵌合されている上下の環状板２３間に突出す
る。

【００３７】この状態で、切粉を排出するために主軸２
を所定の低速度で回転させると、クラッチ機構３０が主
軸２と共に回転し、ピストンロッド３７の先端部が取付
板２４と係合することで、切粉搬送体２０が主軸２と共
に低速度で回転する。従って、搬送プレート２２が主軸
台１の上端面１ａ上を摺動しながら主軸２の周囲を回転
し、その上端面１ａ上に堆積した切粉が排出口１０まで
搬送される。

【００３８】一方、ワークの加工時においては、ワーク
をクランプするためにドローバー３が引き下げられる
と、テーパ部３ａがピストンロッド３８先端の傾斜面に
摺接しながら降下するので、ピストン３４がコイルばね
３５のばね力によって中心穴３０ａの方向へ移動し、こ
れに伴って円周溝３２に突出していたピストンロッド３
７の先端部が内方に後退するので、ピストンロッド３７
と取付板２４との係合が解除され、ワークを加工するた
めに主軸２が高速で回転しても切粉搬送体２０は回転し
ない状態となる。

【００３９】このように、本実施形態に係る切粉排出装
置は、主軸台１の上端面１ａに堆積した切粉を排出口１
０に搬送する切粉搬送体２０を、主軸２の回転駆動力を
利用して回転させるようにしたので、切粉搬送体２０の
駆動手段を別途設ける必要がなく、装置自体の構成が簡
単になると共に製造コストの低減を図ることができる。

【００４０】また、搬送プレート２２が上端面１ａ上を
摺動することにより、切粉を排出口１０へ搬送するよう
にしたので、特に大きな塊状の切粉であっても確実に排
出口１０に搬送することができる。

【００４１】また、ワークをアンクランプするためのド
ローバー３の押し上げによってピストン３４と切粉搬送
体２０との係合を自動的に行うことができるので、ワー
ク加工後に切粉排出のための特別の操作が不要となり、
切粉の排出を効率よく行うことができる。

【００４２】尚、ピストンロッド３７の先端部と対向す
る位置に取付板２４又はベアリング２５が位置している
ため、ピストンロッド３８が押し込まれてもピストンロ
ッド３７の先端部を円周溝３２に突出させることができ
ない場合は、クラッチ機構３０の回転により突出可能な
状態になるまで、コイルばね３９が圧縮されることによ
ってピストンロッド３８の押込力が吸収され、クラッチ
機構３０の破損が防止される。

【００４３】また、上端面１ａと搬送プレート２２の摺
動面との間に切粉が挟まる等して搬送プレート２２が障
害物に引っかかった場合には、ばね鋼２６が変形するこ
とにより搬送プレート２２が進行方向に対して後方側に
傾き、障害物が除去された後に搬送プレートはもとの状
態に戻る。従って、搬送プレート２２等の損傷や、搬送
プレート２２が過負荷となることによる主軸モータ（図
示せず）の過熱を防止できる。

【００４４】一方、ワークの加工中、即ち、チャックＣ
がワークを把持している状態では、上述したように、ピ
ストン３４と切粉搬送体２０との係合が強制的に解除さ
れるので、主軸２と共に搬送プレート２２が高速回転す
ることがなく、加工中に搬送プレート２２が高速回転す
ることにより切粉を巻き上げて飛散させたり、搬送プレ
ート２２が主軸２と共に回転することによってバランス
が崩れ、主軸２に発生する回転振れに伴ってワークの加
工精度が低下したりすることを防止することができる。

【００４５】また、主軸２が高速回転しているワーク加
工中は、主軸２に取り付けられたクラッチ機構３０も高
速回転しているため、ピストン３４には円周溝３２方向
へ押圧するような遠心力が作用することになるが、コイ
ルばね３５の付勢力によってピストン３４の移動が抑止
されるため、ワーク加工中にピストン３４と切粉搬送体
２０とが自然に係合することにより切粉搬送体２０が主
軸２と共に高速回転することもない。

【００４６】以上、本発明の実施形態について詳述した
が、ピストン３４については、コイルばね３９を設ける
代わりに、ピストンロッド３７、３８のフランジ部３７
ａ、３８ａを筐体部３６の内周面に摺接させることで、
フランジ部３７ａ、３８ａ間を気密状態とし、フランジ
部３７ａ、３８ａ間に存在する空気を、圧縮、膨張可能
な空気ばねとして機能させることもできる。

【００４７】また、図４に示すように、筐体部３６を設
けずに、ピストンロッド３７、３８をシリンダ室３３内
に摺動させるように構成することも可能である。但し、
その場合は、ドローバー３がピストンロッド３８を押圧
していない状態でピストンロッド３７の先端が円周溝３
２へ突出することのないように、コイルばね３９を所定
の長さに正確に設定しておく必要があることはいうまで
もない。

【００４８】また、切粉搬送体２０の搬送プレート２２
については、鋼板の代わりに可撓性を有する樹脂板等を
使用することもでき、その場合は搬送プレート２２をば
ね鋼２６を介さずに取付板２４に固着しても、搬送プレ
ート２２が進行方向後方に撓むことにより、引っかかっ
た障害物を除去することができる。

【００４９】また、搬送プレート２２と取付板２４の取
付けは、ばね鋼２６を用いる代わりに、図５（ａ）に示
すように、ボルト５１の頭部と取付板２４との間にばね
５２を圧縮状態で介装させて、ボルト５１とナット５３
とにより、取付板２４とナット５３との間に搬送プレー
ト２２を挟持しても良い。この構成において、搬送プレ
ート２２が矢印方向へ進行中に障害物に引っかかった場
合、同図（ｂ）で示すように、ばね５２が圧縮されて取
付板２４とナット５３との間隔が広がり、搬送プレート
２２が進行方向後方に傾斜するので、障害物を除去する
ことができる。

【００５０】また、本実施形態においては、ピストン３
４がシリンダ室３３の内周面を摺動しながら進退するよ
うに構成されているが、ピストン３４が主軸２の径方向
にのみ進退可能となるようにピストン３４の両端を支持
した場合には、必ずしもシリンダ内を摺動させる必要は
ない。

【００５１】また、本実施形態においては、ピストン３
４の移動を、ドローバー３から受ける押圧によって行っ
ているが、シリンダ室３３内に油圧を供給することによ
りピストン３４を駆動することも可能である。この場合
は、シリンダ室３３を中心穴３０ａに連通させる必要が
なく、またシリンダ室３３内が非圧縮性の流体で満たさ
れているため主軸２の回転時にピストン３４が遠心力で
移動するおそれがなく、コイルばね３５に相当する付勢
手段を設ける必要がない。

【００５２】また、本実施形態においては、ドローバー
３を押し上げたときにワークをアンクランプするように
構成しているが、ドローバー３を引き下げたときにワー
クをアンクランプするように構成した場合には、ドロー
バー３のテーパ部３ａを上端側に向かって先太となるよ
うに形成し、その他の部分は本実施形態と同様の構成と
すればよい。

【００５３】また、搬送プレート２２は、主軸２の径方
向外側の先端部を進行方向にＬ字型に曲げて、切粉搬送
時に切粉を保持しやすいようにしても良い。

【００５４】また、本実施形態においては、既存の部材
であるドローバー３を利用してピストン３４を進退させ
ているが、ドローバー３を有しない立形旋盤の場合は、
ドローバー３と同様のテーパ部を有する操作ロッドを主
軸２内に新たに設け、この操作ロッドを昇降させること
でピストン３４を進退させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る切粉排出装置を装着し
た立形旋盤の主軸部分を示す断面図である。

【図２】図１における平面図である。

【図３】図１におけるＡ部を拡大して示す拡大図であ
る。

【図４】ピストン３４の他の実施形態を示す断面図であ
る。

【図５】搬送プレート２２と取付板２４の取り付けにつ
いての他の実施形態を示す側面図である。

【符号の説明】 １ 主軸台 ２ 主軸 ３ ドローバー １０ 排出口 ２０ 切粉搬送体 ２２ 搬送プレート ３０ クラッチ機構 ３４ ピストン ３５ コイルばね ３７ ピストンロッド ３８ ピストンロッド ３９ コイルばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸を垂直に設けてなる立形旋盤におい
   て、切削により生じた切粉を前記主軸の周辺から排出す
   る装置であって、 前記主軸周辺の切粉堆積面に設けられた切粉の排出口
   と、 前記主軸の外周面から外側に張り出すように、前記主軸
   に回転可能に支持され、その下端が前記切粉堆積面を摺
   動しながら前記主軸の外周面に沿って回転することによ
   り切粉を前記排出口に搬送する摺動部材を有する切粉搬
   送体と、 前記主軸の回転駆動力を前記切粉搬送体の回転駆動力と
   して伝達するクラッチ機構とを備えている立形旋盤の切
   粉排出装置。
2. 【請求項２】 前記クラッチ機構は、前記主軸に支持さ
   れ、前記主軸の径方向外側に出没することで前記切粉搬
   送体に対して係合離脱すると共に、付勢手段によって前
   記主軸の径方向内側に付勢されている係合部材と、 前記主軸内を進退して、主軸の先端に取り付けられたチ
   ャック爪を開閉すると共に、該チャック爪の開動作に伴
   って前記係合部材を前記主軸の径方向外側に押圧し突出
   させるドローバーとを備えている請求項１に記載の立形
   旋盤の切粉排出装置。
3. 【請求項３】 前記係合部材は、主軸の径方向に伸縮可
   能な緩衝体を有している請求項２に記載の立形旋盤の切
   粉排出装置。
4. 【請求項４】 前記摺動部材は、所定以上の力が加わっ
   た場合に、その下端部が進行方向後方側に退避可能に支
   持されている請求項１、２又は３に記載の立形旋盤の切
   粉排出装置。