JP2007044769A - タッピングユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スピンドル1にサーボモータ18の回転力を伝達する回転力伝達機構Eと、スピンドル1を移動させる送り機構Fと、回転を直線運動に変換する運動変換機構Gを備え、ボールねじ2に固定されたリミッタ本体3と、フランジ部3aの内側に当接させたフィードリダクションギヤ5と、フィードリダクションギヤ5をフランジ部3aに押圧する複数の皿ばね7と、この皿ばね7の付勢力を調節するナット3cと、フィードリダクションギヤ5に複数の窪み5aが設けられ、フランジ部3aの複数の穴ぐり3bとこの窪み5aとに挟持された複数の球4と、このフィードリダクションギヤ5の軸方向のずれを検知する近接スイッチ8と、から構成する送り軸過負荷保護装置Hを内蔵したタッピングユニットである。
【選択図】 図1
Description
つまり、タッピングユニット20は、スピンドル21の回転と、スピンドル21自体を移動させてタップに送りを与えるタップ送りとを1つのサーボモータ38で制御している。図3の(a)に示すように、スピンドル21の先端部に装着したタップ(図示せず)がワークや治具等に衝突すると、その衝突による過負荷の伝達経路は、スピンドル21から連結部材29を介してボールねじ22に伝わり、ボールねじ22の後端部に接続されたフィードリダクションギヤ25からギヤシャフト31へ伝わり、さらに、従動側フィードギヤ32からアイドルギヤ33を介して主動側フィードギヤ34に伝わり、ドライブ側プーリ35、歯付ベルト36、モータ側プーリ37と伝わってサーボモータ38に伝達される(特許文献1参照)。
図1の(a)はタッピングユニットの断面図であり、図1の(b)はタッピングユニットのエンドカバーを外した背面図である。
図1の(a)に示すように、タッピングユニット10は、スピンドル1の回転と、スピンドル1自体を移動させる送りとを1つのサーボモータ18で制御する方式をとっている。このタッピングユニット10は、スピンドル1にサーボモータ18の回転力を伝達する回転力伝達機構Eと、このスピンドル1を移動させる送り機構Fと、この送り機構Fの回転を直線運動に変換する運動変換機構Gを備えている。
また、送り機構Fは、スプラインシャフト19の後端部に設けられた主動側フィードギヤ14がアイドルギヤ13を介して従動側フィードギヤ12に噛み合い、この従動側フィードギヤ12と一体のギヤシャフト11の先端部に設けられたギヤ11aとフィードリダクションギヤ5とが減速されて噛み合い、送り軸であるボールねじ2を回転させて、タップの送りとしている。
前記運動変換機構Gは、スピンドル1が回転自在に、かつ、このスピンドル1を包囲した円筒状のクイル1aの内周面に軸支され、送り軸であるボールねじ2のナット2aとを連結部材9によって連結されており、回転運動を直線運動に変換している。
図2の(a)に示すように、リミッタ本体3は、フランジ部3a付の形状で、その断面形状は略Ω字状を横にしたような形をしている。また、リミッタ本体3は、ボールねじ2の後端部2bに嵌合され、クランパ6によって、ボールねじ2に固定されている。
リミッタ本体3のフランジ部3aの内側端面には、後記するフィードリダクションギヤ5に設けられた6個の窪み5aと同じ配置で6個の穴ぐり3bが設けられ、さらに、6個の止めねじ4aが螺入されている。
前記クランパ6は、内スリーブ6aと外スリーブ6cとから構成され、そのスリーブ6a,6cはテーパ形状で重なり合い、軸方向に設けた6個のボルト6bの締付力とテーパによって軸方向に縮み、径方向に膨らむ弾性変形を利用して両者を固定している。
フィードリダクションギヤ5は、フランジ部3aとの当接面に皿もみの窪み5aが6個設けられ、リミッタ本体3のフランジ部3aに設けられた6個の穴ぐり3b、止めねじ4aと位置を合せ、後記する球4を挟持し、後記する皿ばね7に付勢されてリミッタ本体3と一体になって回転している。
皿ばね7は、6枚を一組とし、フィードリダクションギヤ5の側面をフランジ部3aに押圧している。
ナット3cは、この皿ばね7の付勢力を調節するとともに、この皿ばね7の付勢力の反力を受ける。そのため、リミッタ本体3の先端部3dに螺入されている。
近接スイッチ8は、フィードリダクションギヤ5の外径の先端面の近傍に、例えば、1.0mmの隙間を確保して配置されている。
図1に示すように、スピンドル1の先端部1cに設けられたモールステーパ部1dには、図示しないが、ツール(工具)であるタップがタップホルダに固定されており、このタップホルダのシャンク部がモールステーパ部1dに嵌入されている。ワークにはタップ加工をするために下穴が施されている。例えば、M10のメートル並目ネジであれば、下穴の直径はφ8.5mmであり、その深さは、例えば、35mmである。そして、M10のピッチpは1.5mmであり、そのネジ深さは25mmである。
まず、最初に、タップを加工穴まで早送り速度で近づけるために、サーボモータ18が早送り速度とする所定の回転数で回転を始めると、図1の(a)に示すように、プーリ15,17と歯付ベルト16を介してスプラインシャフト19に回転を伝え、スプラインシャフト19の後端部に設けられた主動側フィードギヤ14がアイドルギヤ13を介して従動側フィードギヤ12に噛み合い、この従動側フィードギヤ12と一体のギヤシャフト11の先端部に設けられたギヤ11aとフィードリダクションギヤ5と噛み合い、ボールねじ2を回転させ、さらに、ボールねじ2のナット2aから連結部材9を介してクイル1aに伝達し、クイル1aを早送り速度で前進させる。このクイル1aにはスピンドル1が回転自在に軸支されており、クイル1aに包囲されているので、当然ながら、スピンドル1も早送り速度で前進する。
タップの先端がワークに接近した後、所定の隙間をもって切削送りに切り換わり、タップ加工が開始する。つまり、サーボモータ18が切削送り速度とする所定の回転数に落すと、図1の(a)に示すように、プーリ15から歯付ベルト16を介してプーリ17へと回転が伝えられ、スプラインシャフト19がスピンドル1に回転を伝えてタップを回転させる。そして、タップが所定の深さ(例えば、25mm)まで到達したところで、逆転させ、加工穴から抜きとる。
なお、M10のタップ加工では、スピンドルが1回転する間に1.5mm前進するように同期され、減速されている。
タップ加工が終了すると、モータを逆転し、早送り速度で早戻しして後退させ、クイル1aを元の位置に戻す。
送り軸に過負荷が発生した場合を説明する。
図2の(b)に示すように、スピンドル1の先端部に装着したタップが、例えば、ワークや治具等に衝突すると、皿ばね7の付勢力に抗して皿ばねを撓ませ、フィードリダクションギヤ5の窪み5aに挟持された鋼球4が窪み5aの淵に乗り上る。その結果、フィードリダクションギヤ5が軸方向の前方へ2.0mmずれ、そのずれを近接スイッチ8が検知し、近接スイッチ8はOFF状態からON状態に切り換わり、ON信号を発しサーボモータ18は瞬時に停止する。なお、近接スイッチはB接点を使用している。
1a クイル
1b スプライン
1c 先端部
1d モールステーパ部
2 ボールねじ(送り軸)
2a ナット
2b 後端部
3 リミッタ本体
3a フランジ部
3b 穴ぐり
3c ナット
3d 先端部
4 球(鋼球)
4a 止めねじ
5 フィードリダクションギヤ
5a 窪み
6 クランパ
6a 内スリーブ
6b ボルト
6c 外スリーブ
7 皿ばね
8 近接スイッチ
9 連結部材
10,20 タッピングユニット
11 ギヤシャフト
12 従動側フィードギヤ
13 アイドルギヤ
14 主動側フィードギヤ
15 ドライブ側プーリ
16 歯付ベルト
17 モータ側プーリ
18 サーボモータ
19 スプラインシャフト
E 回転力伝達機構
F 送り機構
G 運動変換機構
H 送り軸過負荷保護装置
Claims (2)
- スピンドルの回転と、スピンドル全体を移動させる送りとを1つのサーボモータで制御するタッピングユニットにおいて、
前記スピンドルに前記サーボモータの回転力を伝達する回転力伝達機構と、前記スピンドルを移動させる送り機構と、前記送り機構の回転を直線運動に変換する運動変換機構を備え、
前記回転力伝達機構は、サーボモータの回転力をプーリと歯付ベルトを介してスプラインシャフトに伝え、このスプラインシャフトはスピンドルの内径に設けられたスプラインに噛み合い、前記サーボモータの回転力をスピンドルに伝達し、
前記送り機構は、スプラインシャフトの端部に設けられた主動側フィードギヤがアイドルギヤを介して従動側フィードギヤに噛み合い、この従動側フィードギヤと一体のギヤシャフトの先端部に設けられたギヤとフィードリダクションギヤと噛み合い、ボールねじを回転させて送り、
前記運動変換機構は、スピンドルが回転自在に軸支され、このスピンドルを包囲した円筒状のクイルと、ボールねじのナットとを連結部材によって連結したタッピングユニットであって、
前記ボールねじの後端部に固定されたフランジ部が一体に形成されたリミッタ本体と、
前記リミッタ本体のフランジ部の内側に当接させたフィードリダクションギヤと、
前記フィードリダクションギヤをフランジ部に押圧する複数の皿ばねと、
この皿ばねの付勢力を調節する螺入されたナットと、
前記フィードリダクションギヤに複数の窪みが設けられ、前記フランジ部の内側に設けられた複数の穴ぐりとこの窪みとに挟持された複数の球と、
このフィードリダクションギヤの軸方向のずれを検知する近接スイッチと、から構成する送り軸過負荷保護装置を内蔵したことを特徴とするタッピングユニット。 - 送り軸に過負荷がかかると、瞬時に球がフィードリダクションギヤの窪みから乗り上げ、フィードリダクションギヤが軸方向へ皿ばねの付勢力に打ち勝って移動することにより、近接スイッチがフィードリダクションギヤを検知してサーボモータを停止することを特徴とする請求項1に記載のタッピングユニット。
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2005
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