JP2510306B2 - 工作機械のギヤヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、一端部に工具を支持する複数本の工具支
持軸を具え、入力軸への入力回転を前記工具支持軸へ伝
達して前記工具を回転させる工作機械のギヤヘッドに関
し、特には、ハウジングに対する支持剛性が充分高くか
つ動力損失が少ない工具支持軸で支持した工具にて、ワ
ークの狭い部分の多数箇所に加工を施し得るギヤヘッド
に関するものである。

（従来の技術） 一端部に工具を支持する複数本の工具支持軸を具え、
入力軸への入力回転を前記工具支持軸へ伝達して前記工
具を回転させる従来のギヤヘッドとしては、例えば第７
図〜第10図に示すものがある。

図中１はギヤヘッドを示し、このギヤヘッド１は、図
示しない直線移動機構上に取付けられて、ワークとして
のクランクシャフトの端部フランジに対し進退移動し、
そのフランジに同一ピッチ円上にて周方向へ等間隔に六
箇所の孔明けを行うものであり、二本のクランクシャフ
トに対して同時に加工を行い得るよう、各々一端部にド
リル２を支持する六本づつ二組の工具支持軸３を具えて
いる。

第11図は上記従来のギヤヘッド１の内部を展開して示
しており、図示の如く各工具支持軸３は、前後部と中間
部とに三分割可能なハウジング４にメタル軸受け５およ
びスラストベアリング６を介し回転可能に支持されてい
る。

上記ハウジング４にはまた、入力軸７が回転可能に支
持され、その入力軸７の、ハウジング４の外部へ突出す
る一端部には、プーリ８が固定されており、このプーリ
８は、第７図および第８図に示す如くハウジング４に添
うよう固定されたモータ台９上の工具駆動モータ10の出
力軸10aに固定されたプーリ11に、Ｖベルト12を介し駆
動結合されている。

さらにハウジング４には、工具支持軸３の各組毎に、
二本づつのアイドル軸13,14と三本づつの駆動軸15と
が、第12図に各軸の中心軸線を入力軸７については符号
Ａ、アイドル軸13については符号Ｂ、アイドル軸14につ
いては符号Ｃ、駆動軸15については符号Ｄで示す様に、
六本の工具支持軸３が位置するピッチ円の中心にアイド
ル軸14が位置し、そのアイドル軸14に対し互いに等距離
の位置に三本の駆動軸15が位置する配置にて、各々回転
可能に支持されている。

そして入力軸７は、第11図に示す様に、その中間部に
固定された歯車16と、アイドル軸13に固定された歯車1
7,18と、アイドル軸14に固定された歯車19,20と、駆動
軸15に固定された歯車21とからなる歯車列を介して三本
の駆動軸15に駆動結合され、各駆動軸15は、そこに固定
された二個の歯車22,23と、各工具支持軸３に固定され
て前記歯車22もしくは23に噛合する歯車24とを介して二
本の工具支持軸３に駆動結合されている。

従って、上記ギヤヘッド１は、工具駆動モータ10から
入力軸７へＶベルト12を介し与えられた入力回転を各工
具支持軸３へ伝達して、十二本の工具支持軸３ひいては
ドリル２を、互いに同一方向へ同一速度で回転させるこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のギヤヘッド１にあっては、
十二本の工具支持軸３が各々ハウジング４に、滑り軸受
けであるメタル軸受け５を介して支持されているので、
それらの軸受け５と工具支持軸３との間の摩擦抵抗によ
って動力損失が極めて大きくなり、これがため出力の大
きい工具駆動モータが必要になるという問題があった。

そして、この問題の解決のため、工具支持軸を動力損
失が極めて小さい転がり軸受けを介して支持しようとす
ると、支持剛性を充分ならしめるためにはその工具支持
軸および軸受けの外径を大きくする必要があることあ
ら、一組六本の工具支持軸３の相互の間隔が大きくなっ
て、クランクシャフトのフランジ寸法に対応する所定直
径のピッチ円上にはそれらの工具支持軸３を配置し得な
くなるという問題が生じた。

この発明は、かかる課題を有利に解決したギヤヘッド
を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の、工作機械のギヤヘッドは、一端部に工具
を支持する複数本の工具支持軸を具え、入力軸への入力
回転を前記工具支持軸へ伝達して前記工具を回転させる
ものであって、それら複数本の工具支持軸を各々、当該
クイルの中心軸線を中心とした一つのピッチ円上にて、
互いに等しい所定間隔をあけて、その中心軸線と平行
に、かつ回転可能に支持するクイルと、前記クイルを前
記中心軸線周りに、前記所定間隔の半分だけ前記各工具
支持軸が前記ピッチ円上で移動するような所定の二箇所
の周方向位置間で回動させるクイル周方向位置選択手段
と、前記入力軸に駆動結合されて前記中心軸線周りに回
転する内歯歯車および、前記クイルに支持された工具支
持軸の他端部に固定されて前記内歯歯車に噛合する歯車
を有する伝導機構と、を設けたことを特徴とするもので
ある。

（作用） かかる工作機械のギヤヘッドにあっては、複数本の工
具支持軸を当該クイルの中心軸線を中心とした一つのピ
ッチ円上にて互いに等しい所定間隔をあけてその中心軸
線と平行にかつ回転可能に支持するクイルを、クイル周
方向位置選択手段が、そのクイルの中心軸線周りに、前
記所定間隔の半分だけ前記各工具支持軸が前記ピッチ円
上で移動するような所定の二箇所の周方向位置間で回動
させ、そして、前記入力軸に駆動結合されて前記中心軸
線周りに回転する内歯歯車および前記クイルに支持され
た工具支持軸の他端部に固定されて前記内歯歯車に噛合
する歯車を有する伝動機構が、クイルが何れの周方向位
置にあっても前記複数本の工具支持軸の全てを同時に同
一方向へ回転駆動する。

従ってこの発明の工作機械のギヤヘッドによれば、工
具支持軸で支持した工具でワークの狭い部分の一つのピ
ッチ円上に互いに等間隔をあけて集中的に位置する多数
の加工箇所に加工を施す場合（例えばエンジンのクラン
クシャフトの端部フランジに六箇所あるいは八箇所のボ
ルト孔の孔明けを施す場合）に、工具支持軸の本数を加
工箇所の数の半分にし得て、ギヤヘッドへの工具支持軸
の配置間隔をそれらの加工箇所の間隔の二倍に広げるこ
とができるので、工具支持軸を動力損失の極めて少ない
転がり軸受けを介して支持し得て工具駆動モータを小型
化することができるとともに、各工具支持軸および対応
する軸受けの外径を大きくし得てギヤヘッドのハウジン
グに対する各工具支持軸の支持剛性を充分高めることが
でき、ひいては高い加工精度を得ることができる。

しかもこの発明の工作機械のギヤヘッドによれば、伝
動機構が、複数本の工具支持軸の各々に固定された歯車
のピッチ円半径にそれらの工具支持軸の配置ピッチ円半
径を加えたピッチ円半径を持つ大径の内歯歯車で、クイ
ルが何れの周方向位置にあってもそれら複数本の工具支
持軸を駆動するので、上記の如くワークの狭い部分に集
中的に位置する多数の加工箇所に加工を施すために、回
動可能なクイルに複数本の工具支持軸を、転がり軸受け
を介して支持しつつ可能な限り互いに近接させて配置し
ても、それら複数本の工具支持軸を駆動するための伝動
機構を、簡易でかつ伝動効率の高い構成のものとするこ
とができ、その高い伝動効率により工具駆動モータの小
型化を助長し得るとともに、その簡易な構成によりギヤ
ヘッドを信頼性が高くかつ製造コストが低いものとする
ことができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第２図はこの発明の工作機械のギヤヘッドの一実施例
を示す正面図、第３図はそのギヤヘッドの前部を示す平
面図、第４図はそのギヤヘッドをモータ台上の工具駆動
モータとともに示す側面図、そして第５図はそのギヤヘ
ッドを第４図の矢印Ｖ−Ｖ方向からみた矢視図であり、
図中31はギヤヘッドを示す。

ここにおけるギヤヘッド31も、通常の直線移動機構32
上に取付けられて、正面方向（第４図では左方向）に設
置された図示しないワーク台上に固定されたワークとし
てのクランクシャフト33の端部フランジ33aに対し進退
移動し、そのフランジ33aに同一ピッチ円上にて周方向
へ等間隔に、クランクシャフト33の種類に応じて六箇所
または八箇所の孔明けを行うものであり、二種類のクラ
ンクシャフト33に対して同時に、あるいはそれらの何れ
か一方に対して加工を行い得るよう、三本組と四本組と
の二組合計七本の、一端部（第４図では左端部）にドリ
ル34を支持する工具支持軸35を具えている。

上記ギヤヘッド31はまた、第１図にその内部構造の一
部を展開して示すとともに第６図にその縦断面を示す様
に、上記直線移動機構32の移動テーブル32a上に取りつ
けられた分割可能なハウジング36の内部に、円柱状の部
材である二本のクイル37,38を具えており、ここで、第
２図および第６図では左側に示すクイル37は、その内部
に上記四本組の工具支持軸35を、そのクイル37の中心軸
線Ｅを中心としたピッチ円ｅ上にて周方向へ等間隔に、
かつ中心軸線Ｅに対し平行に、各々二個の、転がり軸受
けであるテーパーローラーベアリング39を介して回転可
能に支持している。

またクイル37の外周面には、二つのメタル軸受け40,4
1が摺動可能に嵌め合わされ、それらのメタル軸受け40,
41はさらにハウジング36に嵌め合わされて、そこにピン
で位置決め固定され、さらにクイル37の外周面には外周
フランジ部37aが形成され、その外周フランジ部37aは、
筒状のホルダ42内に固定されたリング43とメタル軸受け
40とに両側面を摺動可能に挟持されており、かかる構成
によってクイル37は、その中心軸線Ｅの周りに回動可能
に、ハウジング36に支持されている。

この一方、第２図および第６図では右側に示すクイル
38は、その内部に上記三本組の工具支持軸35を、そのク
イル38の中心軸線Ｆを中心としたピッチ円ｆ上にて周方
向へ等間隔に、かつ中心軸線Ｆに対し平行に、これも各
々二個のテーパーローラーベアリングを介して回転可能
に支持しており、このクイル38もクイル37と同様の構成
によって、その中心軸線Ｆの周りに回動可能に、ハウジ
ング36に支持されている。

加えて上記クイル37の外周面の一部には、クイル37が
ピニオンとして機能するよう第６図に示す様に歯部37b
が形成され、その歯部37bは、ハウジング36に進退移動
可能に支持されたラック44と噛合し、そのラック44の一
端部は、ハウジング36に立設されたエアシリンダ45の出
力軸45aに結合されている。

またハウジング36には、その壁部を概略クイル37の接
線方向へ貫通するように、各々ナット46を具える二本の
位置決めねじ47,48が螺着され、これに対しクイル37の
外周面には当接部材49が嵌め込まれて固定されている。

かかるラックピニオン機構50にあっては、エアシリン
ダ45のヘッド側およびロッド側ポートにエア圧を選択的
に供給することにて、ラック44が図中実線で示す前進限
位置と図中仮想線で示す後退限位置との間で進退移動し
て、そこに噛合するクイル37が中心軸線Ｅ周りに、当接
部材49が位置決めねじ47または48に当接するまで両方向
へ回動され、ここではそれらの位置決めねじ47,48への
当接部材49の当接により特定される二箇所の回動限周方
向位置間でのクイル37の回動角が45°となるよう、上記
ナット46をゆるめて二本の位置決めねじ47,48の固定位
置を各々調節する。

従って、上記ラックピニオン機構50は、クイル周方向
位置選択手段として機能し、四本の工具支持軸35をクラ
ンクシャフト33の端部フランジ33aに対し、上記ピッチ
円ｅ上にて周方向へ等間隔に八箇所に配置することがで
きる。

さらにハウジング36の、クイル37の側方には、油圧シ
リンダ51が取付けられ、その油圧シリンダ51のピストン
ロッド51aの先端部には押さえ部材52が固定されてお
り、この油圧シリンダ51によれば、ピストン51bの両側
の油室に選択的に供給することにてピストンロッド51a
が進退移動し、これによって押さえ部材52が、図中実線
で示す様に当接部材49に当接してそれを位置決めねじ47
または48に押さえつけるロック位置と図中仮想線で示す
様に当接部材49から離間してその回動を許容する待機位
置との間で進退移動するので、クイル37が上記二箇所の
回動限周方向位置の何れかに位置する際に、クイル37を
そこに確実に固定することができる。

尚、図中53は、油圧シリンダ51のピストンロッド51a
に一体的に固定されたカムを示し、このカム53は、ピス
トンロッド51aが所定位置まで移動した際にマイクロス
イッチ54を作動させて、図示しない油圧システムによる
油圧シリンダ51の作動制御を可能ならしめる。

またこのギヤヘッド31は、上記クイル38の外周面の一
部に形成された歯部38bと、それに噛合するラック55
と、そのラック55を進退移動させるエアシリンダ56と、
ハウジング36に貫通螺着された、各々ナット57を具える
二本の位置決めねじ58,59と、クイル38の外周面に固定
された当接部材60とからなる。上記ラックピニオン機構
50と同様の構成の、これもクイル周方向位置選択手段と
してのラックピニオン機構61を有し、このラックピニオ
ン機構61にあっては、エアシリンダ56のヘッド側および
ロッド側ポートにエア圧を選択的に供給することにて、
ラック55が図中実線で示す前進限位置と図中仮想線で示
す後退限位置との間で進退移動して、そこに噛合するク
イル38が中心軸線Ｆ周りに、当接部材60があらかじめ固
定位置を調節された位置決めねじ58または59に当接して
特定される二箇所の回動限周方向位置間で、60°の回動
角で両方向へ回動される。

従って、上記ラックピニオン機構61は、三本の工具支
持軸35をクランクシャフト33の端部フランジ33aに対
し、上記ピッチ円ｆ上にて周方向へ等間隔に六箇所に配
置することができる。

そしてハウジング36の、クイル38の側方には、油圧シ
リンダ51と同様の構成の油圧シリンダ62が取付けられ、
この油圧シリンダ62によれば、ピストンロッド62aの先
端部に固定された押さえ部材63を、図中実線で示す様に
当接部材60に当接してそれを位置決めねじ58または59に
押さえつけるロック位置と図中仮想線で示す様に当接部
材60から離間してその回動を許容する待機位置との間で
進退移動させ得て、クイル38が上記二箇所の回動限周方
向位置の何れかに位置する際に、クイル38をそこに確実
に固定することができる。

尚、図中64および65は、上記カム53およびマイクロス
イッチ54と同様に機能する、油圧シリンダ62の作動制御
のためのカムおよびマイクロスイッチを示す。

この一方、上記クイル37,38を回動させる機構に加え
て上記ハウジング36内には、第１図ではクイル37に関す
るものについてのみ示すが、クイル37,38の各々につき
一個ずつ、それらと同心に内歯歯車66が配置され、それ
らの内歯歯車66は各々二個のボールベアリング67を介し
ハウジング36に回転可能に支持されて、工具支持軸35の
他端部（第１図では右端部）に固定された歯車68およ
び、各クイルにつき一本ずつこれも各々二個のボールベ
アリング69を介しハウジング36に回転可能に支持された
アイドル軸70の一端部に固定された歯車71に噛合してお
り、かかる伝動機構72によってここでは、クイル37,38
を何れの周方向位置としても、常に各アイドル軸70の回
転を各工具支持軸35へ伝達して、それらをドリル34によ
る孔明けに適した同一方向へ回転させることができる。

しかも上記伝動機構72によれば、各内歯歯車66で三本
および四本の工具支持軸35を同一方向へ駆動し得るの
で、後述する入力軸74と各工具支持軸35との間の伝動機
構の構成を簡易ならしめることができる。

またハウジング36には、一本の筒状のブラケット73が
外部へ突出する様に固定され、そのブラケット73には一
本の入力軸74がハウジング36内まで入り込むように挿通
されており、この入力軸74は三個のボールベアリング75
を介しブラケット73およびハウジング36に回転可能に支
持されている。

そして、上記入力軸74の一端部（第１図では右端部）
にはプーリ76が固定され、そのプーリ76は、第４図に示
す如くハウジング36に添うよう固定されたモータ台77上
の工具駆動モータ78の出力軸78aに固定されたプーリ79
に、図示しないＶベルトを介し駆動結合されており、ま
た入力軸74の中間部には歯車80が固定され、その歯車80
は、各クイルにつき一本ずつこれも各々二個のボールベ
アリング81を介しハウジング36に回転可能に支持された
他のアイドル軸82の中間部に固定された歯車83に噛合
し、各アイドル軸82の中間部にはさらに歯車84が固定さ
れ、それらの歯車84は、先の二本のアイドル軸70の中間
部に固定された歯車85にそれぞれ噛合している。

尚、第２図には、上記各軸の中心軸線を入力軸74につ
いては符号Ｇ、アイドル軸82については符号Ｈ、アイド
ル軸70については符号１として、それらの軸の配置を示
す。

従って、工具駆動モータ78は、各工具支持軸35ひいて
はドリル34を、上記Ｖベルト伝動機構および歯車列66,6
8,71,80,83〜85を介し回転駆動することができ、かか
る、伝動機構72を含む工具支持軸回転駆動機構と、前記
ラックピニオン機構50,61と、前記油圧シリンダ51,62
と、前記直線移動機構32との機能を用いることにて、こ
こにおける工作機械はクランクシャフト33の端部フラン
ジ33aに対し進退移動し、そのフランジ33aに同一ピッチ
円上にて周方向へ等間隔に、クランクシャフト33の種類
に応じて六箇所または八箇所の孔明け加工を行うことが
できる。

尚、上記入力軸74の他端部（第１図では左端部）に
は、ハウジング36に固定されたオイルポンプ86の入力軸
86aが結合されており、このオイルポンプ86は、入力軸7
4により駆動され、ハウジング36内の下部に溜められた
潤滑油を汲み出して各軸受け部および歯車の噛合部へ供
給し、各部を冷却および潤滑する。

従って、上記実施例のギヤヘッド31によれば、クラン
クシャフト33の端部フランジ33aの如き狭い部分に多く
の孔明け加工を施す場合でも、工具支持軸35を動力損失
が極めて小さいボールベアリング39を介して支持するこ
とができるので、工具駆動モータ78を小型化することが
でき、しかも工具支持軸35およびボールベアリング39の
外径を大きくしてハウジング36に対する工具支持軸35の
支持剛性を充分ならしめることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の
例に限定されるものでなく、例えば、クイルの本数や、
各クイルが支持する工具支持軸の本数は、所要に応じて
変更することができ、また、工具支持軸が支持する工具
も上記ドリル以外の例えばタップやリーマ等に変更する
ことができる。

（発明の効果） かくしてこの発明の工作機械のギヤヘッドによれば、
工具支持軸で支持した工具でワークの狭い部分の一つの
ピッチ円上に互いに等間隔をあけて集中的に位置する多
数の加工箇所に加工を施す場合に、ギヤヘッドにおける
工具支持軸の配置間隔をそれらの加工箇所の間隔の二倍
に広げることができるので、工具支持軸を動力損失の極
めて少ない転がり軸受けを介して支持し得て工具駆動モ
ータを小型化することができるとともに、各工具支持軸
および対応する軸受けの外径を大きくし得てギヤヘッド
のハウジングに対する各工具支持軸の支持剛性を充分高
めることができ、ひいては高い加工精度を得ることがで
きる。

しかもこの発明の工作機械のギヤヘッドによれば、上
記の如くワークの狭い部分に集中的に位置する多数の加
工箇所に加工を施すために、回動可能なクイルに複数本
の工具支持軸を、転がり軸受けを介して支持しつつ可能
な限り互いに近接させて配置しても、それら複数本の工
具支持軸を駆動するための伝動機構を、簡易でかつ伝動
効率の高い構成のものとすることができ、その高い伝動
効率によって工具駆動モータの小型化を助長し得るとと
もに、その簡易な構成によってギヤヘッドを信頼性が高
くかつ製造コストが低いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工作機械のギヤヘッドの一実施例の
内部構造の一部を展開して示す断面図、 第２図は上記ギヤヘッドを示す正面図、 第３図は上記ギヤヘッドの前部を示す平面図、 第４図は上記ギヤヘッドをモータ台上の工具駆動モータ
とともに示す側面図、 第５図は上記ギヤヘッドを第４図の矢印Ｖ−Ｖ方向から
みた矢視図、 第６図は上記ギヤヘッドの第４図のVI−VI線に沿う縦断
面図、 第７図〜第10図は従来のギヤヘッドを示す正面図，平面
図，側面図および背面図、 第11図は上記従来のギヤヘッドの内部構造の一部を展開
して示す断面図、 第12図は上記従来のギヤヘッドの軸配置を示す正面図で
ある。 31……ギヤヘッド、34……ドリル 35……工具支持軸、37,38……クイル 50,51……ラックピニオン機構 60……内歯歯車、68……歯車 72……伝動機構、E,F……中心軸線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部に工具を支持する複数本の工具支持
   軸（35）を具え、 入力軸（74）への入力回転を前記工具支持軸へ伝達して
   前記工具を回転させる工作機械のギヤヘッドにおいて、 前記複数本の工具支持軸を各々、当該クイルの中心軸線
   （E,F）を中心とした一つのピッチ円上にて、互いに等
   しい所定間隔をあけて、前記中心軸線と平行に、かつ回
   転可能に支持するクイル（37,38）と、 前記クイルを前記中心軸線周りに、前記所定間隔の半分
   だけ前記各工具支持軸が前記ピッチ円上で移動するよう
   な所定の二箇所の周方向位置間で回動させるクイル周方
   向位置選択手段（50,51）と、 前記入力軸に駆動結合されて前記中心軸線周りに回転す
   る内歯歯車（66）および、前記クイルに支持された工具
   支持軸の他端部に固定されて前記内歯歯車に噛合する歯
   車（68）を有する伝導機構（72）と、 を設けたことを特徴とする、工作機械のギヤヘッド。