JP2009233817A - 加工ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】加工ユニットの角度割出しと、加工ユニットの駆動を選択的に行うことができる加工ヘッドを提供する。
【解決手段】主軸ヘッド１０に位置決めクランプされる加工ヘッド本体２１と、加工ヘッド本体に主軸１１の軸線と直交する軸線の回りに回動可能に支持された回動軸２２と、回動軸に連結された回動ヘッド体２３と、回動軸に回転可能に支持された伝達ギヤ３５と、加工ヘッド本体に回転可能かつ主軸の軸線方向に移動可能に支持された伝達工具３１と、主軸に内装され伝達工具を主軸の軸線方向に移動させる軸方向作動部材１８と、回動ヘッド体に支持され、伝達ギヤによって駆動される加工ユニット４５、５０と、主軸の回転を回動軸もしくは伝達ギヤに選択的に伝達するクラッチ機能を有するギヤ機構４４とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、主軸の回転を利用して、加工ユニットの角度割出しと、加工ユニットの駆動を選択的に行うことができる加工ヘッドに関するものである。

大径ベアリングの外輪もしくは内輪は、ボール等が転動する軌道面を有し、この軌道面には、大径ベアリングの軸線に対して所定角度傾斜した円周上複数の潤滑穴が開口されている。このような大径ベアリングの軌道面の旋削およびその軌道面への潤滑穴の穴明けを行う場合には、一般に、主軸を支持した主軸ヘッドを傾倒可能に設け、主軸ヘッドに対して３次元方向に相対移動可能なスライドテーブル上に、工作物（大径ベアリング）を取付ける回転テーブルを回転可能に設けたマシニングセンタが用いられる。このようなマシニングセンタ（工作機械）として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

この種のマシニングセンタを用いて、大径ベアリングの軌道面および潤滑穴を加工する場合には、マシニングセンタの回転テーブル上に大径ベアリングを取付け、回転テーブルを回転させた状態で、主軸に装着したバイト等の工具をベアリングの軌道面に沿って移動させることにより、軌道面を旋削加工できる。しかる後、工具交換を行って主軸にドリル等の工具を装着するとともに、主軸ヘッドを所定角度傾斜させ、その状態で主軸ヘッドを２軸同時制御によって傾斜角度に沿って移動させることにより、軌道面に潤滑穴を加工できる。そして、回転テーブルを所定角度ずつ回転割出しすることにより、軌道面に円周上複数の潤滑穴を加工することができる。
特開２００１−２８７１０２号公報

従来においては、軌道面の旋削加工と潤滑穴の穴明け加工が終了すると、大径ベアリングはマシニングセンタの回転テーブル上より取外されて、熱処理工程に送られ、軌道面に焼入れ処理が施される。その後、大径ベアリングは、といしを備えた別のマシニングセンタによって、軌道面の仕上げ加工（研磨）が行われるようになっている。

このため、従来においては、大径ベアリングの軌道面の旋削加工および軌道面への穴明け加工と、軌道面の研磨を別々のマシニングセンタで行う必要があり、設備コストの上昇を招くとともに、設備の占有面積が増大する問題があった。このために、ベアリングの軌道面の旋削加工と、軌道面への潤滑穴加工と、軌道面の研磨加工が可能な工程集約型のマシニングセンタの出現が望まれていた。

本発明は上記した要望に鑑みてなされたもので、加工ユニットの角度割出しと、加工ユニットの駆動を選択的に行うことができる加工ヘッドを提供することを目的とするものである。

上記した課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、主軸を回転可能に軸承した主軸ヘッドに着脱可能に装着される加工ヘッドであって、該加工ヘッドは、前記主軸ヘッドに位置決めクランプされる加工ヘッド本体と、該加工ヘッド本体に前記主軸の軸線と直交する軸線の回りに回動可能に支持された回動軸と、該回動軸に連結された回動ヘッド体と、前記回動軸に回転可能に支持された伝達ギヤと、前記加工ヘッド本体に回転可能かつ前記主軸の軸線方向に移動可能に支持された伝達工具と、前記主軸に内装され前記伝達工具を前記主軸の軸線方向に移動させる軸方向作動部材と、前記回動ヘッド体に支持され、前記伝達ギヤによって駆動される加工ユニットと、前記主軸の回転を前記回動軸もしくは前記伝達ギヤに選択的に伝達するクラッチ機能を有するギヤ機構とを備え、前記伝達工具の前進時あるいは後退時には、前記主軸の回転を前記伝達工具を介して前記回動軸に伝達し、前記伝達工具の後退時あるいは前進時には、前記主軸の回転を前記伝達工具を介して前記伝達ギヤに伝達するように構成したことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記加工ユニットは、前記回動ヘッド体に前記回動軸の回動軸線と直交する軸線の回りに回転可能に支持された工具を備えた穴加工ユニットからなっていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記加工ユニットは、前記回動ヘッド体に前記回動軸の回動軸線と直交する方向にオシレーション可能なオシレーション体を備えた研磨ユニットからなっていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１ないし請求項３の何れか１項において、前記軸方向作動部材は、ノックアウトピンを備え、前記主軸ヘッドの前記把持爪の開きに伴う前記ノックアウトピンの前進動作により前記伝達工具を押し出し、前記把持爪の閉じに伴う前記ノックアウトピンの後退動作により前記伝達工具を引っ張るようになっていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１ないし請求項４の何れか１項において、前記クラッチ機能を有するギヤ機構は、前記伝達工具と一体的に設けられ、前記伝達工具の前進あるいは後退によって前記伝達ギヤに噛合され、あるいは前記伝達ギヤより離脱される入力ギヤと、前記伝達工具と一体的に設けられた第１クラッチギヤと、前記回動軸上に設けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合するウォームギヤと、該ウォームギヤと一体的に設けられ、前記伝達工具の前進あるいは後退により前記第１クラッチギヤに噛合および離脱される第２クラッチギヤとによって構成されたことである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記研磨ユニットの前記オシレーション体に、前記伝達ギヤに形成されたカム溝に係合するフォロアローラが支持されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、主軸の回転を利用して、加工ユニットの角度割出しと、加工ユニットの駆動を選択的に行うことができる。従って、例えば、ベアリングの軌道面を旋削する標準のマシニングセンタの主軸ヘッドに、穴加工用の加工ヘッドおよび研磨用の加工ヘッドを装着することにより、ベアリングの軌道面に潤滑穴を穴明け加工したり、ベアリングの軌道面を研磨することが可能となり、設備コストを低減することができる。

請求項２に係る発明によれば、加工ユニットが、回動ヘッド体に回動軸の回動軸線と直交する軸線の回りに回転可能に支持された工具を備えた穴加工ユニットからなっているので、穴加工ユニットによって、例えば、ベアリングの軌道面に傾斜した潤滑穴を容易に加工することができる。

請求項３に係る発明によれば、加工ユニットが、回動ヘッド体に回動軸の回動軸線と直交する方向にオシレーション可能なオシレーション体を備えた研磨ユニットからなっているので、研磨ユニットによって、例えば、ベアリングの軌道面を高精度に研磨することができる。

請求項４に係る発明によれば、軸方向作動部材は、ノックアウトピンを備え、把持爪の開きに伴うノックアウトピンの前進動作により伝達工具を押し出し、把持爪の閉じに伴うノックアウトピンの後退動作により伝達工具を引っ張るようになっているので、把持爪の開閉に伴うノックアウトピンの進退動作によって、ギヤ機構の係脱を行うことができる。

請求項５に係る発明によれば、クラッチ機能を有するギヤ機構は、伝達工具と一体的に設けられ入力ギヤと、伝達工具と一体的に設けられた第１クラッチギヤと、回動軸上に設けられたウォームホイールと、ウォームホイールに噛合するウォームギヤと、ウォームギヤと一体的に設けられ第２クラッチギヤとによって構成されているので、ウォーム・ウォームホイール機構の非可逆性によって、回動ヘッド体の傾斜角度を的確に保持することができる。

請求項６に係る発明によれば、研磨ユニットのオシレーション体に、伝達ギヤに形成されたカム溝に係合するフォロアローラが支持されているので、主軸の回転を利用して、オシレーション体にオシレーション運動を容易に付与することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図７において、１０はマシニングセンタの主軸ヘッドを示し、主軸ヘッド１０には、主軸１１が鉛直軸線の回りに回転可能に軸承され、この主軸１１に工具が着脱可能に装着されるようになっている。１２は主軸ヘッド１０に対して３次元方向に相対移動可能なスライドテーブルを示し、スライドテーブル１２上には、回転テーブル１３が主軸１１の軸線と平行な軸線の回りに連続回転可能、かつ回転割出し可能に支持されている。回転テーブル１３上には、工作物としての大径のベアリング（内輪もしくは外輪）Ｗが着脱可能に取付けられる。ベアリングＷは、その中心を回転テーブル１３と回転軸線を一致するように取付けられ、主軸１１に位置決めおよび固定されたバイト等の工具Ｔによって軌道面Ｗ１を旋削加工されるとともに、後述する加工ヘッドによって、軌道面Ｗ１に潤滑穴Ｗ２が穴加工されるとともに、軌道面Ｗ１が研磨されるようになっている。

主軸ヘッド１０の主軸１１には、図１に示すように、ＢＴシャンクからなる標準工具のテーパシャンクに嵌合するテーパ穴１５が形成されている。なお、図１は、主軸１１の軸線を横にして表示している。主軸１１内には、標準工具のプルスタッドを把持する把持爪１６およびノックアウトピン６１が設けられ、把持爪１６は図略のドローバーの先端に保持されている。ドローバーは周知のように、皿ばねからなるクランプ用ばねによって後方に付勢され、このクランプ用ばねの付勢力によって、把持爪１６にプルスタッドを把持された工具のテーパシャンクを、主軸１１のテーパ穴１５にクランプするようになっている。この際、ノックアウトピン６１はスプリング６２のたわみにより、所定量沈み込んでいる。また、ドローバーは、油圧シリンダ等のアクチュエータによりクランプ用ばねの付勢力に抗して所定量前進し、プルスタッド３１ｃをアンクランプする。同時にノックアウトピン６１はスプリング６２により、主軸１１に装着される工具および後述する伝達工具を所定量前進させるように動作する。主軸１１の先端には、標準工具のキー溝に係合するドライブキー１７が取付けられている。上記した把持爪１６およびノックアウトピン６１等によって、工具（伝達工具）を軸方向に進退作動する軸方向作動部材１８を構成している。

主軸ヘッド１０の先端には、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａおよび研磨用の加工ヘッド２０Ｂ（図４参照）がそれぞれ着脱可能に装着されるようになっている。潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａは、主軸ヘッド１０の先端に固定される加工ヘッド本体２１と、この加工ヘッド本体２１に回動軸２２を介して主軸１１の軸線と直交する軸線の回りに回動可能に支持された回動ヘッド体２３を有している。回動軸２２は、両端部を軸受２４によって加工ヘッド本体２１に回動可能に支持され、回動軸２２の両端部に回動ヘッド体２３の脚部２３ａが一体的に連結されている。

主軸ヘッド１０の先端面には円錐面１０ａが形成され、この円錐面１０ａに回り止めキー２５が取付けられている。一方、主軸ヘッド１０の先端面に固定される加工ヘッド本体２１の底面には、主軸ヘッド１０の円錐面１０ａに合致する円錐面２１ａが形成され、この円錐面２１ａに主軸ヘッド１０の回り止めキー２５に係合するキー溝２１ｂが形成されている。

また、加工ヘッド本体２１には、加工ヘッドクランパ２７によって主軸ヘッド１０の先端面に押圧される押圧部２１ｃが設けられている。加工ヘッドクランパ２７は、主軸ヘッド１０に主軸１１の軸線方向に移動可能かつ回転可能な軸部２７ａと、この軸部２７ａの先端に設けられたクランプ爪２７ｂからなり、図３に示すように、主軸１１の円周上に３個所配設されている。クランプ爪２７ｂは、主軸ヘッド１０内に設けられた図略の駆動手段により、加工ヘッド本体２１の押圧部２１ｃから離隔したアンクランプ位置（図３の２点鎖線）と、押圧部２１ｃを押圧するクランプ位置（図３の実線）との間で回動され、クランプ爪２７ｂがクランプ位置に位置する状態で、軸部２７ａを主軸軸線方向に移動させることにより、加工ヘッド本体２１が主軸ヘッド１０に位置決めクランプされるようになっている。

この際、加工ヘッド本体２１のキー溝２１ｂが主軸ヘッド１０の回り止めキー２５に係合されるとともに、加工ヘッド本体２１の円錐面２１ａが主軸ヘッド１０の円錐面１０ａに合致係合されることにより、加工ヘッド本体２１は、主軸ヘッド１０に対し主軸１１の軸線上に芯出しされるとともに、回り止めされる。

加工ヘッド本体２１には、支持部材３０が取付けられ、この支持部材３０に伝達工具３１の先端軸部３１ａが、軸受３２によって主軸１１の回転軸線上に回転可能に、かつ回転軸線方向に移動可能に支持されている。伝達工具３１は、軸方向の中央部と後部に、標準工具と同形状のフランジ部３１ｂとプルスタッド３１ｃを備え、加工ヘッド２０Ａが主軸ヘッド１０に装着されることにより、フランジ部３１ｂに形成したキー溝が主軸１１のドライブキー１７に係合されるとともに、プルスタッド３１ｃが把持爪１６に把持可能となる。把持爪１６はプルスタッド３１ｃを把持した状態で、主軸１１の軸線方向に所定量前進後退されるようになっており、これにより、把持爪１６の開閉動作が行われる。そして、把持爪１６の開き動作に伴うノックアウトピン６１の前進動作により伝達工具３１を押し出し、把持爪１６の閉じ動作に伴うノックアウトピン６１の後退動作により伝達工具３１を引っ張るようになっている。この結果、伝達工具３１が支持部材３０に対して主軸軸線方向に所定量前進後退される。

伝達工具３１の先端軸部３１ａ上には、ベベル状の入力ギヤ３３と、第１クラッチギヤ３４がそれぞれ一体的に取付けられている。入力ギヤ３３に離脱可能に噛合するベベル状の伝達ギヤ３５が、上記した回動軸２２上に軸受３６によって回転可能に支持されている。また、回動軸２２上には、ウォームホイール３７が一体的に設けられている。ウォームホイール３７には、図２に示すように、ウォームギヤ３８が噛合され、ウォームギヤ３８は、加工ヘッド本体２１にウォームホイール３７の回転軸線と直角な軸線の回りに回転可能に支持されている。ウォームギヤ３８には、第１クラッチギヤ３４に離脱可能に噛合う第２クラッチギヤ３９が、同一軸線上に一体的に設けられている。

これにより、伝達工具３１の主軸軸線方向の前進動作（押し出し動作）によって、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５より離脱されて噛合いが解除されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９に噛合される。逆に、伝達工具３１の主軸軸線方向の後退動作（引っ張り動作）によって、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５に噛合されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９より離脱されて噛合いが解除される。なお、主軸１１のオリエンテーション機能によって、入力ギヤ３３と伝達ギヤ３５との噛合い、および第１クラッチギヤ３４と第２クラッチギヤ３９との噛合いはスムーズに行われる。

加工ヘッド２０Ａの回動ヘッド体２３側には、ドリル等の工具４０を取付けた工具軸４１が軸受４２によって、回動軸２２の軸線と直交する軸線の回りに回転可能に支持されている。工具軸４１上には、伝達ギヤ３５に常時噛合するベベル状の出力ギヤ４３が一体的に設けられている。

これにより、第１クラッチギヤ３４と第２クラッチギヤ３９との噛合いが解除された状態で、主軸１１が回転されると、主軸１１の回転は、伝達工具３１、入力ギヤ３３、伝達ギヤ３５および出力ギヤ４３を介して工具軸４１に伝達され、工具４０による加工が可能となる。また、入力ギヤ３３と伝達ギヤ３５との噛合いが解除され、かつ第１クラッチギヤ３４と第２クラッチギヤ３９が噛合された状態で、主軸１１が回転されると、主軸１１の回転は、伝達工具３１、第１クラッチギヤ３４、第２クラッチギヤ３９、ウォームギヤ３８およびウォームホイール３７を介して回動軸２２に伝達され、回動軸２２と一体的に回動ヘッド体２３が回動される。この際、回動ヘッド体２３の回動角は、主軸１１の回転角を制御することによって任意に設定できる。

上記した伝達ギヤ３５に離脱可能に噛合する入力ギヤ３３と、伝達工具３１と一体的に設けられた第１クラッチギヤ３４と、回動軸２２上に設けられたウォームホイール３７と、ウォームホイール３７に噛合するウォームギヤ３８と、ウォームギヤ３８と一体的に設けられた第２クラッチギヤ３９とによって、主軸１１の回転を、回動軸２２もしくは伝達ギヤ３５に選択的に伝達するクラッチ機能を有するギヤ機構４４を構成している。

また、上記した回動ヘッド体２３に回転可能に支持された工具軸４１およびこれに取付けられた工具４０によって、ベアリングＷの軌道面Ｗ１に潤滑穴Ｗ２を穴明け加工する穴加工ユニット４５を構成している。

図４は、研磨用の加工ヘッド２０Ｂを示すもので、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと異なるところは、回動ヘッド体２３に、穴加工ユニット４５を設ける代わりに、ベアリングＷの軌道面Ｗ１を研磨加工する研磨ユニット５０を設けたもので、それ以外は、上記した潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと基本的に同じ構成である。従って、以下、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと異なる点を説明し、同一部品については同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図４、図５および図６において、研磨用の加工ヘッド２０Ｂの回動ヘッド体２３には、主軸１１の軸線と平行な方向に沿ってガイドレール５１が設置され、このガイドレール５１にオシレーション体５２が主軸軸線と平行な方向に摺動可能に案内支持されている。オシレーション体５２には、フォロアローラ５３が回動軸２２と平行な軸線の回りに回転可能に支持され、フォロアローラ５３は伝達ギヤ３５の側面に形成されたカム溝３５ａに係合されている。カム溝３５ａは波形形状をなし（図５参照）、伝達ギヤ３５の側面に全周に亘って形成されている。これにより、伝達ギヤ３５が回転されると、カム溝３５ａに係合するフォロアローラ５３によって、オシレーション体５２はガイドレール５１に沿って周期的に往復動（オシレーション）される。

オシレーション体５２には、回動軸２２と平行な方向に所定量離間して駆動ロール５５と従動ロール５６が、回動軸２２の軸線と直交する軸線の回りに回転可能に支持されている。駆動ロール５５と従動ロール５６の間には、研磨ロール５７が駆動ロール５５と平行な軸線の回りに回転可能に支持され、研磨ロール５７の外周一部は、回動ヘッド体２３の先端部に形成された開口５８（図６参照）より外部に突出されている。

駆動ロール５５と従動ロール５６と研磨ロール５７との間には、軌道面Ｗ１を研磨加工するスーパーフィニッシュフィルムからなる研磨フィルム５９が掛け渡されている。駆動ロール５５は、オシレーション体５２に設置された駆動モータ６０に連結され、駆動モータ６０の駆動によって駆動ロール５５が回転されると、従動ロール５６より研磨フィルム５９が送り出され、研磨ロール５７が回転される。研磨ロール５７の回転によって研磨フィルム５９が軌道面Ｗ１に押付けられながら、軌道面Ｗ１に沿って移動されることにより、軌道面Ｗ１が研磨加工される。

上記した駆動ロール５５、従動ロール５６、研磨ロール５７、研磨フィルム５９および駆動モータ６０によって、オシレーション体５２に支持された研磨ユニット５０を構成している。

なお、潤滑穴加工用および研磨用の加工ヘッド２０Ａ、２０Ｂは、主軸ヘッド１０に対して相対移動可能な、例えばスライドテーブル１２あるいは固定部に円錐面２１ａを上向きにして保持され、主軸ヘッド１０とスライドテーブル１２あるいは固定部との相対移動を利用して、加工ヘッド２０Ａ、２０Ｂが主軸ヘッド１０に装着されるようになっている。

次に、上記した本実施の形態における動作について説明する。回転テーブル１３上には、大径ベアリングＷが、軌道面Ｗ１を上向きにして、回転テーブル１３と同心的に取付けられる。一方、主軸１１のテーパ穴１５には、バイト等を取付けた工具Ｔが装着され、回転テーブル１３の回転と、主軸ヘッド１０とスライドテーブル１２との３次元方向の相対移動によって、工具Ｔが図７の矢印方向に移動され、大径ベアリングＷの軌道面Ｗ１が旋削加工される。

バイト等の工具Ｔによる軌道面Ｗ１の旋削加工が終了すると、図略の自動工具交換装置によって、主軸１１のテーパ穴１５より工具が取り除かれ、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａが主軸ヘッド１０の先端面に装着される。潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａは、例えば、スライドテーブル１２上に定められた姿勢で保管され、主軸ヘッド１０とスライドテーブル１２との３次元方向の相対移動によって、加工ヘッド２０Ａ（加工ヘッド本体２１）の円錐面２１ａが、主軸ヘッド１０の円錐面１０ａに対向され、かつ加工ヘッド本体２１のキー溝２１ｂが主軸ヘッド１０の回り止めキー２５に係合する位置に位置決めされる。その状態で、加工ヘッドクランパ２７がクランプ作動されることにより、加工ヘッドクランパ２７のクランプ爪２７ｂによって加工ヘッド本体２１の押圧部２１ｃが主軸ヘッド１０に向けて押圧され、加工ヘッド２０Ａが主軸ヘッド１０に位置決めクランプされる。

同時に、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａの主軸ヘッド１０への装着により、加工ヘッド２０Ａに保持された伝達工具３１のフランジ部３１ｂが主軸１１のドライブキー１７に係合されるとともに、伝達工具３１のプルスタッド３１ｃが主軸１１内の把持爪１６に把持される。

このようにして、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａが主軸ヘッド１０に装着されると、プルスタッド３１ｃを把持した把持爪１６が主軸軸線方向に所定量前進され、アンクランプ動作されることにより、ノックアウトピン６１が前進され、これにより、伝達工具３１が把持爪１６と一体的に前進される。かかる伝達工具３１の前進により、図１および図２に示すように、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５より離脱されて噛合いが解除されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９に噛合される。その状態で、主軸１１が回転され、主軸１１の回転は、伝達工具３１、第１クラッチギヤ３４、第２クラッチギヤ３９、ウォームギヤ３８およびウォームホイール３７を介して回動軸２２に伝達され、回動軸２２と一体的に回動ヘッド体２３が所定角度回動される（図２の２点鎖線参照）。これによって、回動ヘッド体２３に保持された工具軸４１が、主軸１１の軸線に対して所定角度傾斜した角度位置に位置決めされる。

すなわち、工具軸４１は、主軸１１の回転角を制御することによって、大径ベアリングＷの軌道面Ｗ１に穿設すべき潤滑穴Ｗ２の傾斜角に一致する角度に位置決めされる。この際、回動ヘッド体２３は、ウォームギヤ３８とウォームホイール３７との非可逆性により、工具軸４１に多少の外力（切削抵抗）が作用されても、角度位置を的確に保持できる。

しかる後、プルスタッド３１ｃを把持した把持爪１６が主軸軸線方向に所定量後退され、伝達工具３１が把持爪１６と一体的に後退される。かかる伝達工具３１の後退により、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５に噛合されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９より離脱されて噛合いが解除される。その状態で、主軸１１が所定回転数で回転され、主軸１１の回転は、伝達工具３１、入力ギヤ３３、伝達ギヤ３５および出力ギヤ４３を介して、主軸軸線に対して所定角度傾斜された工具軸４１に伝達され、工具軸４１とともにドリル等の工具４０が連続回転される。

しかる状態で、主軸ヘッド１０とスライドテーブル１２との２軸同時制御によって、工具軸４１が傾斜された軸線に沿って、大径ベアリングＷの軌道面Ｗ１に向かって前進され、工具４０によって軌道面Ｗ１に潤滑穴Ｗ２を穴明け加工する。１つ目の潤滑穴Ｗ２が加工されると、回転テーブル１３が所定角度インデックスされ、同様にして工具４０によって軌道面Ｗ１に潤滑穴Ｗ２を加工する。このようにして、軌道面Ｗ１に円周上複数の潤滑穴Ｗ２が加工される。

潤滑穴加工が終了すると、主軸１１がオリエンテーション機構によって一定の角度位置に停止される。その後、プルスタッド３１ｃを把持した把持爪１６が主軸軸線方向に所定量前進され、再び第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９に噛合され、その状態で、主軸１１が前記と逆方向に所定の回転角だけ回転されることにより、ウォームギヤ３８およびウォームホイール３７を介して回動ヘッド体２３が原位置に復帰される。その後、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａが主軸ヘッド１０より取外され、元の位置に戻される。

一方、潤滑穴Ｗ２の加工が終えたベアリングＷは、一旦回転テーブル１３より取外され、熱処理工程に移送される。そして、熱処理工程を経たベアリングＷの軌道面Ｗ１を研磨加工する場合には、大径ベアリングＷを、再び回転テーブル１３上に旋削加工時と同様な姿勢で取付ける一方、主軸ヘッド１０に、研磨用の加工ヘッド２０Ｂを、上記した潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと同様にして装着する。

研磨用の加工ヘッド２０Ｂが主軸ヘッド１０に装着されると、プルスタッド３１ｃを把持した把持爪１６が主軸軸線方向に所定量前進され、伝達工具３１が把持爪１６と一体的に前進される。かかる伝達工具３１の前進により、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５より離脱されて噛合いが解除されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９に噛合される。その状態で、主軸１１が回転され、主軸１１の回転は、伝達工具３１、第１クラッチギヤ３４、第２クラッチギヤ３９、ウォームギヤ３８およびウォームホイール３７を介して回動軸２２に伝達され、回動軸２２と一体的に回動ヘッド体２３が回動される。

これによって、回動ヘッド体２３に保持されたオシレーション体５２が主軸１１の軸線に対して傾斜され、研磨フィルム５９を巻いた研磨ロール５７が研磨すべき軌道面Ｗ１に向けられる。しかる後、プルスタッド３１ｃを把持した把持爪１６が主軸軸線方向に所定量後退され、伝達工具３１が把持爪１６と一体的に後退される。かかる伝達工具３１の後退により、入力ギヤ３３が伝達ギヤ３５に噛合されるとともに、第１クラッチギヤ３４が第２クラッチギヤ３９より離脱されて噛合いが解除される。その状態で、主軸１１が回転されると、伝達工具３１および入力ギヤ３３を介して伝達ギヤ３５が回転され、伝達ギヤ３５のカム溝５４に係合するフォロアローラ５３によって、オシレーション体５２がガイドレール５１に沿ってオシレーションされる。

しかる状態で、駆動モータ６０が駆動されて、研磨フィルム５９が駆動ロール５５に巻取られるとともに、主軸ヘッド１０とスライドテーブル１２との２軸同時制御によって、研磨フィルム５９を巻いた研磨ロール５７が軌道面Ｗ１に沿って移動され、研磨フィルム５９によって軌道面Ｗ１を研磨加工する。

上記した実施の形態によれば、主軸１１の回転を利用して、穴加工ユニット４５あるいは研磨ユニット５０を支持した回動ヘッド体２３の角度割出しと、穴加工用工具４０を取付けた工具軸４１の回転駆動あるいは研磨フィルム５９を支持したオシレーション体５２のオシレーション駆動を選択的に行うことができる。従って、ベアリングＷの軌道面Ｗ１の旋削加工は勿論のこと、主軸ヘッド１０に潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａおよび研磨用の加工ヘッド２０Ｂを順次装着することにより、主軸軸線に対して傾斜した潤滑穴Ｗ２を軌道面Ｗ１に穴明け加工したり、軌道面Ｗ１の研磨加工を容易に行うことができる。これによって、工程集約型のマシニングセンタを具現化することができ、大径ベアリング加工機としての設備コストを低減できるとともに、大径ベアリング加工の設置スペースを削減することが可能となる。

上記した実施の形態においては、同一のマシニングセンタの主軸ヘッド１０に、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと研磨用の加工ヘッド２０Ｂを順次装着して、軌道面Ｗ１に潤滑穴Ｗ２を加工するとともに、熱処理後の軌道面Ｗ１を研磨加工する例について述べたが、潤滑穴Ｗ２の加工と、軌道面Ｗ１の研磨加工を、別々のマシニングセンタで行うこともできるため、本発明は、必ずしも潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａと研磨用の加工ヘッド２０Ｂを１台のマシニングセンタに装着するものに限定されるものではない。

上記した実施の形態においては、ロール５５、５６，５７に掛け渡された研磨フィルム５９からなる研磨ユニット５０によって、軌道面Ｗ１を研磨加工する例について述べたが、研磨ユニット５０の構成は実施の形態のものに限定されるものではなく、例えば、潤滑穴加工用の加工ヘッド２０Ａに設けられたドリル等の工具４０に代えて、工具軸４１に軌道面Ｗ１を仕上げ加工する研削砥石を取付け、研磨ユニット５０とすることもできる。

また、上記した実施の形態においては、大径ベアリングＷの軌道面Ｗ１および潤滑穴Ｗ２を加工する例について述べたが、回動ヘッド体２３に支持された穴加工ユニット４５あるいは研磨ユニット５０の角度割出しと、これら穴加工ユニット４５あるいは研磨ユニット５０に支持された工具を回転駆動あるいはオシレーション駆動する必要がある他の工作物の加工にも適用できるものである。

なお、上記した実施の形態においては、伝達工具３１の軸線方向前進動作によって、第１クラッチギヤ３４を第２クラッチギヤ３９に噛合させ、主軸１１の回転を回動軸２２に伝達できるようにし、伝達工具３１の軸線方向後退動作によって、入力ギヤ３３を伝達ギヤ３５に噛合させ、主軸１１の回転を伝達ギヤ３５に伝達できるようにしたが、伝達工具３１の軸線方向前進動作によって、入力ギヤ３３を伝達ギヤ３５に噛合させ、伝達工具３１の軸線方向後退動作によって、第１クラッチギヤ３４を第２クラッチギヤ３９に噛合させるようにしてもよい。

斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。

本発明の実施の形態を示す潤滑穴加工用の加工ヘッドの断面図である。 図１の２−２線に沿って矢視した図である。 図１の３−３線に沿って矢視した図である。 本発明の実施の形態を示す研磨用の加工ヘッドの断面図である。 図４の５−５線に沿って矢視した図である。 図５の６−６線に沿って矢視した図である。 本発明の実施の形態を示すマシニングセンタによる工作物の取付け状態を示す図である。

符号の説明

１０…主軸ヘッド、１１…主軸、１３…回転テーブル、１５…テーパ穴、１８…軸方向作動部材、２０Ａ、２０Ｂ…加工ヘッド、２１…加工ヘッド本体、２２…回動軸、２３…回動ヘッド体、３１…伝達工具、３３…入力ギヤ、３４…第１クラッチギヤ、３５…伝達ギヤ、３７…ウォームホイール、３８…ウォームギヤ、３９…第２クラッチギヤ、４３…出力ギヤ、４４…ギヤ機構、４５…穴加工ユニット、５０…研磨ユニット、５２…オシレーション体、５３…フォロアローラ、５４…カム溝、６１…ノックアウトピン、Ｗ…工作物、Ｗ１…軌道面、Ｗ２…潤滑穴。

Claims (6)

1. 主軸を回転可能に軸承した主軸ヘッドに着脱可能に装着される加工ヘッドであって、
   該加工ヘッドは、
   前記主軸ヘッドに位置決めクランプされる加工ヘッド本体と、該加工ヘッド本体に前記主軸の軸線と直交する軸線の回りに回動可能に支持された回動軸と、該回動軸に連結された回動ヘッド体と、前記回動軸に回転可能に支持された伝達ギヤと、前記加工ヘッド本体に回転可能かつ前記主軸の軸線方向に移動可能に支持された伝達工具と、前記主軸に内装され前記伝達工具を前記主軸の軸線方向に移動させる軸方向作動部材と、前記回動ヘッド体に支持され、前記伝達ギヤによって駆動される加工ユニットと、前記主軸の回転を前記回動軸もしくは前記伝達ギヤに選択的に伝達するクラッチ機能を有するギヤ機構とを備え、
   前記伝達工具の前進時あるいは後退時には、前記主軸の回転を前記伝達工具を介して前記回動軸に伝達し、前記伝達工具の後退時あるいは前進時には、前記主軸の回転を前記伝達工具を介して前記伝達ギヤに伝達するように構成したことを特徴とする加工ヘッド。
2. 請求項１において、前記加工ユニットは、前記回動ヘッド体に前記回動軸の回動軸線と直交する軸線の回りに回転可能に支持された工具を備えた穴加工ユニットからなっていることを特徴とする加工ヘッド。
3. 請求項１において、前記加工ユニットは、前記回動ヘッド体に前記回動軸の回動軸線と直交する方向にオシレーション可能なオシレーション体を備えた研磨ユニットからなっていることを特徴とする加工ヘッド。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項において、前記軸方向作動部材は、ノックアウトピンを備え、前記主軸ヘッドの前記把持爪の開きに伴う前記ノックアウトピンの前進動作により前記伝達工具を押し出し、前記把持爪の閉じに伴う前記ノックアウトピンの後退動作により前記伝達工具を引っ張るようになっていることを特徴とする加工ヘッド。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項において、前記クラッチ機能を有するギヤ機構は、前記伝達工具と一体的に設けられ、前記伝達工具の前進あるいは後退によって前記伝達ギヤに噛合され、あるいは前記伝達ギヤより離脱される入力ギヤと、前記伝達工具と一体的に設けられた第１クラッチギヤと、前記回動軸上に設けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合するウォームギヤと、該ウォームギヤと一体的に設けられ、前記伝達工具の前進あるいは後退により前記第１クラッチギヤに噛合および離脱される第２クラッチギヤとによって構成されたことを特徴とする加工ヘッド。
6. 請求項３において、前記研磨ユニットの前記オシレーション体に、前記伝達ギヤに形成されたカム溝に係合するフォロアローラが支持されていることを特徴とする加工ヘッド。
   

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