JP2008298212A - ギヤヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内に収容された駆動歯車の回転速度と従動歯車の回転速度との速度比を容易に変更することができるギヤヘッドを提供する。
【解決手段】ギヤケース１２の蓋体ケース１４にモータ２１を支持する。モータ２１の回転軸２２に駆動歯車２３を嵌合し、減速歯車機構２７を介して主軸１６に嵌合した従動歯車２６を回転する。前記モータ２１を位置調節機構３２により回転軸２２の軸線Ｏと直交するＰ矢印方向の位置調節可能に支持する。本体ケース１３の駆動歯車２３と対応する部分に交換用窓１３ａを形成し、蓋板４１により交換用窓１３ａを閉鎖する。前記蓋板４１を取り外し、駆動歯車２３を取り外す。前記位置調節機構３２のナット３６を緩めてモータ２１を位置調節板３５とともに、Ｐ矢印方向に移動し、外径の異なる駆動歯車２３を回転軸２２に嵌合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作機械の主軸装置、あるいはギヤドモータ等に用いられるギヤヘッドに関する。

一般に、工作機械においては、テーブルに支持されたワークを主軸装置の主軸に装着された工具により加工するようになっている。前記主軸装置としてモータの回転軸の回転速度を減速して主軸に伝達するためにギヤヘッドが用いられる場合がある。このギヤヘッドとして、特許文献１に開示されたものが提案されている。このギヤヘッドはケースの対向する二つの壁部にそれぞれ軸受を介して入力軸が貫通支持され、該入力軸の外端部にモータの動力により回転されるプーリが嵌合され、前記ケース内の入力軸に駆動歯車が嵌合されている。又、ケースに軸受を介して前記入力軸と平行に支持された工具支持軸の内端部に従動歯車が嵌合され、前記駆動歯車と従動歯車との間に減速歯車機構が介在されている。
特開平３−１９０６４５号公報

ところが、特許文献１に記載された工作機械のギヤヘッドは、ケースの所定位置に入力軸が貫通支持され、駆動歯車の交換ができない構造となっているので、駆動歯車を異径のものと交換することができず、駆動歯車の回転速度と、従動歯車の回転速度の減速比を変更することができないという問題があった。この減速比の変更は、工作機械の工具によるワークの加工条件を変更したい場合に行われるが、この減速比を変更したい場合には、異なる仕様のギヤヘッドと交換しなければならなかったので、設備上のコストの低減を図ることができないという問題があった。

又、ケースの外面にモータを固定し、モータの回転軸（入力軸）をケース内に進入させ、該回転軸に駆動歯車を嵌合した構成のギヤヘッドも提案されているが、前記モータがケースの所定位置に固定されているので、前述した駆動歯車を異径のものと交換することができないという問題があった。

本発明は、上記の従来の技術に存する問題点を解消して、ケース内に収容された駆動歯車の回転速度と、従動歯車の回転速度との速度比を容易に変更することができ、設備コストの低減を図ることができるギヤヘッドを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ケースにモータを取り付け、該モータの回転軸に駆動歯車を取り外し可能に連結し、前記ケースに支持された出力軸に従動歯車を嵌合し、前記ケースの内部において前記駆動歯車と従動歯車とを噛み合わせるか若しくは両歯車の間に中間歯車機構を介在させたギヤヘッドにおいて、前記駆動歯車と対応する位置で前記ケースに対し該駆動歯車を規格の異なる別の駆動歯車と交換可能な交換用窓を設け、前記ケースと前記モータとの間に、該モータをその回転軸の軸線と直交する方向に位置調節するための位置調節機構を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記モータは前記ケースの外面に取り付けられ、該外面には位置調節板が位置調節可能に取り付けられ、該位置調節板の表面に前記モータが取り付けられ、該モータの回転軸は前記位置調節板及び前記ケースに形成された開口から前記ケースの内部に挿入されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ケースの外面には、複数箇所にボルトが立設され、前記位置調節板には前記各ボルトを挿通する複数の長孔が形成され、各長孔に前記ボルトを挿通した状態で、各ボルトに螺合されたナットにより前記ケースに位置調節板を締め付け固定するように構成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記モータは前記ケースの内部に収容され、該モータは位置調節板に取り付けられ、該位置調節板は前記ケースの内面に位置調節可能に装着されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記位置調節板には複数のボルトが連結され、前記ケースには前記各ボルトを外部に貫通する長孔が形成され、各ボルトの外端部にはナットが螺合されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記交換用窓には蓋板が開閉可能に装着されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、ケースの壁部に対し軸受を介して入力軸を前記ケースの内外に貫通するように支持し、該入力軸の内端部に駆動歯車を取り外し可能に連結するとともに、外端部にプーリを嵌合し、前記ケースの内部において、前記ケースに支持された出力軸に従動歯車を嵌合し、前記駆動歯車と従動歯車とを噛み合わせるか若しくは両歯車の間に中間歯車機構を介在させたギヤヘッドにおいて、前記駆動歯車と対応する位置で前記ケースに対し該駆動歯車を規格の異なる別の駆動歯車と交換可能な交換用窓を設け、前記ケースと前記軸受との間に、該軸受を入力軸の軸線と直交する方向に位置調節するための位置調節機構を設けたことを要旨とする。

（作用）
この発明においては、モータの回転軸に嵌合された駆動歯車を交換用窓から工具を用いて取り外し、該駆動歯車をこれよりも大径の駆動歯車と交換する際には、前記位置調節機構によりモータの回転軸の位置を従動歯車又は中間歯車から離隔する方向に変更する。その後、回転軸に大径の駆動歯車を嵌合し、前記位置調節機構によりモータの位置を再び変更して、大径の駆動歯車を従動歯車又は中間歯車と噛み合わせる。又、駆動歯車を小径の駆動歯車と交換する場合には、モータの位置調節を行わないで、回転軸から駆動歯車を取り外し、小径の駆動歯車を回転軸に嵌合した後、小径の駆動歯車が従動歯車又は中間歯車に噛み合わされる方向にモータの位置調節が行われる。

本発明によれば、モータの回転軸又は入力軸に嵌合した駆動歯車を異径の駆動歯車と容易に交換することができるので、駆動歯車の回転速度と、出力軸に嵌合した従動歯車の回転速度との速度比を容易に変更することができ、設備コストの低減を図ることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を工作機械の主軸装置として用いられるギヤヘッドに具体化した第１実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。

図１に示すようにギヤヘッド１１のギヤケース１２は、本体ケース１３と、この本体ケース１３の上端開口部を閉鎖した状態でボルトにより固定された蓋体ケース１４とにより構成されている。前記ギヤケース１２には上下の軸受１５を介して主軸１６が回転可能に支持されている。前記主軸１６の下端部に形成された取付孔１６ａには、工具１７を保持した工具ホルダ１８が図示しないクランプ機構によりクランプされるようになっている。

前記蓋体ケース１４の上面には前記主軸１６を回転するためのモータ２１が装着され、該モータ２１の回転軸２２は蓋体ケース１４に形成された開口１４ａからギヤケース１２の内部に挿入されている。前記回転軸２２の外周面には駆動歯車２３がキー嵌合され、該回転軸２２の下端面には支持板２４がボルト２５により取り付けられ、支持板２４により駆動歯車２３が支持されている。

前記主軸１６の外周面には、従動歯車２６がキー嵌合されている。前記ギヤケース１２の内部において、前記駆動歯車２３と前記従動歯車２６との間に位置するように中間歯車機構としての減速歯車機構２７が介在されている。この減速歯車機構２７はギヤケース１２に上下の軸受２８を介して回転可能に支持された中間軸２９と、該中間軸２９にキー嵌合され、かつ前記駆動歯車２３に噛み合わされた第１中間歯車３０と、同じく中間軸２９にキー嵌合され、かつ前記従動歯車２６に噛み合わされた第２中間歯車３１とにより構成されている。

次に、この発明の要部構成について説明する。
図１に示すように前記蓋体ケース１４と前記モータ２１との間には、該モータ２１を回転軸２２の軸線Ｏと直交するＰ方向へ位置調節するための位置調節機構３２が設けられている。図２に示すように前記蓋体ケース１４には、前記開口１４ａの付近に位置するように複数（この実施形態では４）箇所にネジ孔１４ｂが形成され、各ネジ孔１４ｂには蓋体ケース１４の下方からボルト３４がそれぞれ上向きに螺合固定されている。前記蓋体ケース１４の上面に支持される位置調節板３５には、前記各ボルト３４を挿通可能な長孔３５ａが複数（この実施形態では４）箇所に形成されている。前記各ボルト３４にはナット３６がそれぞれ螺合され、図１に示すように各ナット３６により前記位置調節板３５を蓋体ケース１４に締め付け固定するようにしている。

図２に示すように、前記モータ２１のフランジ部３７にはボルト３８を貫通するための挿通孔３７ａが複数（この実施形態では４）箇所に形成されている。前記位置調節板３５には、前記モータ２１の回転軸２２を貫通するための開口３５ｂが形成されるとともに、前記ボルト３８を螺合するためのネジ孔３５ｃが形成されている。図１に示すように前記モータ２１はフランジ部３７の挿通孔３７ａから前記位置調節板３５のネジ孔３５ｃに螺合されたボルト３８によって該位置調節板３５の上面に固定されている。

前記本体ケース１３の底壁には、前記駆動歯車２３と上下方向に関して対応する位置に交換用窓１３ａが形成され、この交換用窓１３ａを通して前記回転軸２２に取り付けられた駆動歯車２３を外径の異なる別の駆動歯車２３と交換することができるようにしている。前記交換用窓１３ａには蓋板４１が嵌装され、該蓋板４１に挿入され、かつ前記本体ケース１３に螺合される複数本のボルト４２により本体ケース１３に蓋板４１が取り外し可能に取り付けられている。

上記のように構成されたギヤヘッド１１は、図示しない工作機械の３軸方向に移動制御される移動体に主軸装置として装着される。図１において、前記モータ２１が起動されると、回転軸２２及び駆動歯車２３が回転され、第１中間歯車３０、中間軸２９及び第２中間歯車３１が回転される。第２中間歯車３１の回転は従動歯車２６に伝達され、主軸１６及び工具１７が回転される。この工具１７の回転により工作機械の図示しないテーブルに支持されたワークが加工される。

次に、前記ギヤヘッド１１の駆動歯車２３の回転速度と、従動歯車２６の回転速度との減速比を変更するため、前記駆動歯車２３を異径のものと交換する作業について説明する。

最初に、小径の駆動歯車２３を大径の駆動歯車２３と交換する作業について説明する。図１において、前記ボルト４２を取り外して蓋板４１を本体ケース１３から取り外し、交換用窓１３ａを開放した後、回転軸２２からボルト２５及び支持板２４を取り外して、図３に示すように回転軸２２から小径の駆動歯車２３を取り外す。次に、図４に示すように前記各ナット３６を緩めて、モータ２１を位置調節板３５とともにＰ矢印方向右方、つまり回転軸２２が第１中間歯車３０から離隔する方向に移動する。次に、図５に示すように、大径の駆動歯車２３を回転軸２２に嵌合し、支持板２４及びボルト２５により該駆動歯車２３を支持する。さらに、モータ２１を位置調節板３５とともにＰ矢印方向左方に移動し、大径の駆動歯車２３を第１中間歯車３０に噛み合わせ、前記ナット３６により蓋体ケース１４の上面に位置調節板３５を締め付け固定する。最後に、交換用窓１３ａに蓋板４１を嵌装し、ボルト４２により蓋板４１を本体ケース１３に装着する。このようにして、小径の駆動歯車２３と大径の駆動歯車２３との交換作業を行うことができる。

一方、大径の駆動歯車２３から小径の駆動歯車２３に交換する場合には、モータ２１及び位置調節板３５の位置調節は、小径の駆動歯車２３が回転軸２２に嵌合された後、該駆動歯車２３が第１中間歯車３０に噛み合わされるＰ矢印方向左方に前記位置調節板３５が一回移動されることにより行われる。

上記実施形態のギヤヘッド１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、蓋体ケース１４に対し位置調節機構３２によりモータ２１を回転軸２２の軸線Ｏと直交するＰ矢印方向に位置調節可能に支持し、回転軸２２に対し駆動歯車２３を交換可能に支持し、さらに本体ケース１３の底部に交換用窓１３ａを設けた。このため、前述したように駆動歯車２３を異径のものと容易に交換することができ、駆動歯車２３の回転速度と従動歯車２６の回転速度との速度比を容易に変更することができ、設備コストの低減を図ることができる。

（２）上記実施形態では、本体ケース１３に交換用窓１３ａを設けたので、蓋板４１を取り外して、損傷した駆動歯車２３を同径の駆動歯車２３と交換することもできる。
（３）上記実施形態では、位置調節機構３２を構成する位置調節板３５に形成した長孔３５ａにボルト３４を挿通してボルト３４にナット３６を螺合するようにしたので、ナット３６を緩めるだけで、モータ２１の位置を簡単に調節することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化したギヤヘッド１１の第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、この第２の実施形態は、第１の実施形態のモータ２１をギヤケース１２の内部に収容するように変更した構成であるため、その他の同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

この第２実施形態では、図６に示すように、ギヤケース１２の内面に前記位置調節板３５と異なる位置調節板３５´を装着している。本体ケース１３に対し複数（例えば４）箇所に長孔１３ｂを形成し、位置調節板３５´に対し複数（例えば４）箇所にネジ孔３５ｄを形成し、各ネジ孔３５ｄにボルト３４を螺合している。そして、各ボルト３４を本体ケース１３の前記長孔１３ｂに挿通し、各ボルト３４の下端部にナット３６を螺合している。又、蓋体ケース１４に交換用窓１４ｃを開口し、該交換用窓１４ｃを蓋板４１及びボルト４２により閉鎖するようにしている。

この第２実施形態においては、前記ボルト４２を取り外して蓋板４１を交換用窓１４ｃから取り外し、前記各ナット３６を緩めて、モータ２１を位置調節板３５´とともにＰ矢印方向に移動し、駆動歯車２３を異径の駆動歯車２３と交換する。駆動歯車２３の詳しい交換動作は第１実施形態で述べた交換動作と同様である。

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化したギヤヘッド１１の第３の実施形態を図７にしたがって説明する。

この第３の実施形態は、ギヤケース１２の壁部に対し入力軸４４を支持する軸受４５を貫通固定し、該入力軸４４及び軸受４５が位置調節機構３２により位置調節されるようにしている。前記モータ２１は、図示しないフレームに固定され、回転軸２２には駆動プーリ４６が嵌合され、前記入力軸４４には被動プーリ４７が嵌合され、両プーリ４６，４７にはベルト４８が掛装されている。前記軸受４５のハウジングの外周面には、前記フランジ部３７と同様のフランジ部３７が一体に形成され、ボルト３８によりフランジ部３７を位置調節板３５に締め付け固定している。この第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるためその詳細な説明を省略する。

この第３の実施形態においては、前記位置調節機構３２により入力軸４４及び軸受４５の位置が調節された場合においても、前記ベルト４８の機能は例えばベルト４８に押圧されるアイドルプーリ（図示略）により適正に保持される。

なお、前記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・図８に示すように、前記位置調節機構３２の位置調節板３５及びボルト３８を省略し、前記フランジ部３７を広い四角板状とし、このフランジ部３７にボルト３４を貫通する長孔３７ｂを形成し、ナット３６によりフランジ部３７を蓋体ケース１４に締め付け固定するようにしてもよい。この実施形態では部品点数を低減することができる。

・図示しないが、ギヤケース１２内にビルトインモータを収容したギヤヘッド１１に具体化してもよい。この場合もビルトインモータ全体が図６で述べた位置調節機構３２の構成と同様の構成により位置調節されるようにする。

・図示しないが、駆動歯車２３と従動歯車２６を直接噛み合わせたギヤヘッド１１に具体化してもよい。
・図示しないが、前記ボルト３４を二箇所、三箇所又は五箇所以上にしてもよい。

・工作機械の主軸装置以外に、例えば、各種の機械に用いられるギヤヘッドに具体化してもよい。

この発明のギヤヘッドを工作機械の主軸装置として具体化した第１実施形態を示す断面図。 第１実施形態のモータの位置調節機構を示す分解斜視図。 第１実施形態のギヤヘッドの駆動歯車の交換動作を説明する断面図。 第１実施形態のギヤヘッドの駆動歯車の交換動作を説明する断面図。 第１実施形態のギヤヘッドの駆動歯車の交換動作を説明する断面図。 この発明の第２実施形態のギヤヘッドを示す断面図。 この発明の第３実施形態のギヤヘッドを示す断面図。 この発明の別の実施形態のギヤヘッドを示す断面図。

符号の説明

Ｏ…軸線、１１…ギヤヘッド、１２…ギヤケース、１３ａ，１４ｃ…交換用窓、１３ｂ，３５ａ…長孔、１４ａ，３５ｂ…開口、１６…出力軸としての主軸、２１…モータ、２２…回転軸、２３…駆動歯車、２５，３４，３８，４２…ボルト、２６…従動歯車、２７…中間歯車機構としての減速歯車機構、３２…位置調節機構、３５…位置調節板、３６…ナット、４１…蓋板。

Claims (7)

1. ケースにモータを取り付け、該モータの回転軸に駆動歯車を取り外し可能に連結し、前記ケースに支持された出力軸に従動歯車を嵌合し、前記ケースの内部において前記駆動歯車と従動歯車とを噛み合わせるか若しくは両歯車の間に中間歯車機構を介在させたギヤヘッドにおいて、
   前記駆動歯車と対応する位置で前記ケースに対し該駆動歯車を規格の異なる別の駆動歯車と交換可能な交換用窓を設け、前記ケースと前記モータとの間に、該モータをその回転軸の軸線と直交する方向に位置調節するための位置調節機構を設けたことを特徴とするギヤヘッド。
2. 請求項１において、前記モータは前記ケースの外面に取り付けられ、該外面には位置調節板が位置調節可能に取り付けられ、該位置調節板の表面に前記モータが取り付けられ、該モータの回転軸は前記位置調節板及び前記ケースに形成された開口から前記ケースの内部に挿入されていることを特徴とするギヤヘッド。
3. 請求項２において、前記ケースの外面には、複数箇所にボルトが立設され、前記位置調節板には前記各ボルトを挿通する複数の長孔が形成され、各長孔に前記ボルトを挿通した状態で、各ボルトに螺合されたナットにより前記ケースに位置調節板を締め付け固定するように構成されていることを特徴とするギヤヘッド。
4. 請求項１において、前記モータは前記ケースの内部に収容され、該モータは位置調節板に取り付けられ、該位置調節板は前記ケースの内面に位置調節可能に装着されていることを特徴とするギヤヘッド。
5. 請求項４において、前記位置調節板には複数のボルトが連結され、前記ケースには前記各ボルトを外部に貫通する長孔が形成され、各ボルトの外端部にはナットが螺合されていることを特徴とするギヤヘッド。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、前記交換用窓には蓋板が開閉可能に装着されていることを特徴とするギヤヘッド。
7. ケースの壁部に対し軸受を介して入力軸を前記ケースの内外に貫通するように支持し、該入力軸の内端部に駆動歯車を取り外し可能に連結するとともに、外端部にプーリを嵌合し、前記ケースの内部において、前記ケースに支持された出力軸に従動歯車を嵌合し、前記駆動歯車と従動歯車とを噛み合わせるか若しくは両歯車の間に中間歯車機構を介在させたギヤヘッドにおいて、
   前記駆動歯車と対応する位置で前記ケースに対し該駆動歯車を規格の異なる別の駆動歯車と交換可能な交換用窓を設け、前記ケースと前記軸受との間に、該軸受を入力軸の軸線と直交する方向に位置調節するための位置調節機構を設けたことを特徴とするギヤヘッド。

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