JP2881220B2 - 相対回転運動伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転体の中に外部より任意の相対回転運動
を伝達するための装置に関する。 例えば、中ぐり盤では主軸前端に装着した刃物を主軸
の回転軸心に直交する方向に送って加工することがある
が、本発明は、この刃物を取付けた面削用スライドに外
部より送り運動を伝達する装置として利用できる。 （従来の技術） 中ぐり盤のように回転中の主軸の中の装置に外部から
送り運動を伝達するには、差動歯車装置を用いればよく
原理的には簡単であるが、実際には様々な制約があり、
設計は必ずしも簡単ではない。 従来のこの種の差動装置は、構造が複雑でコストが高
く、そのうえ高速回転や高精度の送りに適さないため、
中ぐり盤では実用上大型の機械に限定されていた。 小型高速回転用としては、差動歯車装置の代りに回転
軸の中を長手方向に移動する軸を設け、この軸の運動を
カムやリンク等を介して送り運動に変換する方法が行わ
れている。しかしこのような長手方向の運動を変換する
方法では、送り運動のストロークの長さや送り剛性ある
いは精度に限界があり、用途が自ずから限られていた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点の第１は、通常の形
態の主軸台上にも簡単に設置できるような簡潔な構成に
することである。また主軸の後方に設置し、しかもその
後の空間を開放することである。主軸の後方が開放して
いれば、工具着脱用の駆動装置等の付加装置を設けた
り、後方より空圧や液体を供給するにも便利である。 その点、従来の差動歯車装置は、予め主軸及び主軸台
の形態に適合するように設計する必要があり、汎用性や
経済性に問題があり、また主軸後方を開放する必要上、
差動歯車装置を主軸前部に設けるので、切削性能や作業
性、保守性等にも問題があった。 第２は、主軸の回転に対し大巾な増速部分をなくすこ
とである。増速部分がなければ、主軸を高速回転しても
装置全体が良くこれに耐える。 第３は、送り運動の駆動軸に対し適当な減速比を与え
ることである。一般に丸削り加工においては、半径方向
の送り距離は長手方向の移動距離よりも短いが加工精度
は一層厳しく要求される。精度を上げるには、送り運動
の駆動源と送りねじとの間に、適当な減速比のあること
が好ましい。適当な減速比があれば、高い精度が得やす
く送り用モータも小型で足りる利点がある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の構成を実施例の概念図（第１図）の符号を用
いて説明する。 本発明は、任意の回転をする主軸３と、この主軸の回
転とは無関係にこれに対し所望の回転数を加え若しくは
減じた回転を行うべき副軸12を有する。 主軸３の回転数を受け取り副軸12に所望の回転を与え
る減速機19は、同一軸線上に入力軸20と出力軸28を配
し、且つこれら入力軸出力軸の軸線を中心に減速機の機
体19aを回転自在に支承した構造とする。 そして減速機19の機体19aに固定した減速機歯車18を
主軸３に固定した主軸歯車17に連結すると共に、減速機
19の出力軸28に固定した出力軸歯車21を副軸12に固定し
た副軸歯車22に連結する。 しかして減速機19の減速比（出力軸の回転数／入力軸
の回転数）を とした場合、主軸歯車17の歯数Z₁と、減速機歯車18の歯
数Z₂と、出力軸歯車21の歯数Z₃と、副軸歯車22の歯数Z₄
とが、次の関係式 を満たすように設定する。 （作用） 主軸３に主軸駆動源４を連結して主軸３をN₁回転する
と共に、減速機19の入力軸20を移動子駆動源Ｍによりｍ
回転すると、副軸12は だけ回転する。 つまり副軸12は、主軸１の回転数N₁に移動子駆動源Ｍ
の回転数ｍにより決まる回転数を加えた数だけ回転し、
この回転により移動子に送り運動を付与する。 （実施例） 本発明をボーリングユニットに施した実施例を第２図
に示す。 １は長手送り用のスライドユニットであり主軸台２を
移動可能に載置する。主軸台２には中空の主軸３を長手
方向に架設し、主軸駆動モータ４にベルト4aで連結す
る。スライドユニット１は送りネジ杆30に連結し、送り
モータ31により送りネジ杆30を正転または逆転し、スラ
イドユニット１を長手方向に直進または後退する。 主軸３には、その前端に切削工具を取付けるための切
刃取付台５を設ける。切刃取付台５の前面には主軸３の
軸心と直交する方向に摺動自在な送りスライド６を設
け、この送りスライド６の前面に切刃８を保持するバイ
トホルダ７を固着し、送りスライド６の一端に主軸３の
軸心と直交方向の送りねじ９を螺合する。32は工作物を
示す。 そして送りねじ９に傘歯車10、11を介して副軸12を連
結すると共に、副軸12を主軸３の中心に挿通する。 16は差動装置で、長手送りユニット２の後部のブラケ
ット13にボルト14により懸吊すると共に、差動装置自身
の機壁に主軸３の後端部を挿通し軸受15により支持す
る。 Ｍは、工具取付台５上の送りスライド６を移動するた
めの駆動源のNC用サーボモータで、差動装置16の機壁に
取付ける。 次に差動装置16を第１図の概念図により説明する。 差動装置16は内部に回転自在に装架した歯車減速機19
を有し、その回転する機体に減速機歯車18を固定し、主
軸３の後端に固定する主軸歯車17と減速機歯車18を噛み
合せる。一方、減速機19の回転中心線上に入力軸20と出
力軸28を設け、出力軸に固定する出力軸歯車21を副軸12
に固定する副軸歯車22に噛み合せる。 これらの歯車17、18、21、22の歯数Z₁、Z₂、Z₃、Z
₄は、減速機19の減速比 と次式のような関係になるように設定する。（ｅは、入
力軸20と出力軸歯車21の回転方向が同一の場合は正、逆
の場合は負とする。） 減速機19は入力軸と出力軸が同軸上にあれば、どのよ
うな形式でもよい。第３図と第４図はそれぞれ減速機19
の別々の実施例を示し、共通部分は同じ符号で示す。 第３図では、差動装置16の機壁16aの軸受23、24に減
速機19の中核を成す機体19aを回転自在に架装し、この
機体19aに固定した減速機歯車18を主軸歯車17に噛み合
せ、主軸３により機体19aを回転する。 そして機体19aに３本の軸25を120度づつ等間隔に配置
し、各軸25に中間歯車26を回転自在に支承してこれら３
個の中間歯車26の内側に、入力軸20の先端に形成するピ
ニオン20aを噛み合せる。中間歯車26の外側には内歯歯
車27を噛み合せ、内歯歯車27をこの減速機の出力軸28に
取付けた出力軸歯車21に固定する。 この差動装置16は次のように作用する。 ピニオン20a、中間歯車26、内歯歯車27の歯数をそれ
ぞれZ₅、Z₆、Z₇とすると、入力軸20を固定した状態で減
速機歯車18を回転した場合、出力軸歯車21は同じ方向に だけ回転する。 だけ増速される。 これを前記の減速比 を用いて示すと だから、 となる。 いま主軸３を、従って主軸歯車17をN₁回転だけ回す
と、減速機歯車18は だけ回転する。従って、出力軸歯車21は式より となり、副軸12の副軸歯車22はこれに を乗じた次の値N₂となる。 式のうち は、式で示すとおり１に設定してあるので、結局 N₂＝N₁ となる。つまり主軸３と副軸12との間には、主軸３の回
転数にかかわらず相対回転は無い。 次に主軸３を回さずに入力軸20だけをｍ回転回すと、
副軸12は減速比の減速機19を経て、 回転だけ回される。 そこでこれら主軸３及び入力軸20の回転を両方併合す
ると、主軸３のN₁回転に対して副軸12は だけ回転することになる。 次に歯車類の歯数に数値を次のとおり代入して具体的
に説明する。 いま減速比を とした場合、式を満たす歯数の組合せは次のとおりで
ある。 Z₁＝36、Z₂＝54、Z₃＝50、Z₄＝40、Z₅＝12、Z₆＝24、
Z₇＝60 そこで主軸３即ち主軸歯車17を１回転すると（N₁＝
１）、減速機歯車18は 回転する。このとき出力軸歯車21は式より 回転し、副軸歯車22は式より 回転する。 また減速機19の入力軸20を５回転すると中間歯車26は
逆方向に 回転し、内歯歯車27は逆方向に 回転し、出力軸歯車21も内歯歯車27と一体的に１回転す
る。 従って、副軸歯車22は式より 回転する。換言すると、入力軸20を１回転すると副軸歯
車22は 回転に減速する。 しかして主軸３と入力軸20を同時にそれぞれ１回転す
ると、副軸歯車22は 回転する。 一方、入力軸20を固定した状態で減速機歯車18を１回
転すると、出力軸歯車21は前述のとおり だけ回転するから、これに数値を代入すると、 回転することになり、わずか 回転しか増速しないことが判る。 歯車類の歯数の組合せは式を満足すればよく、 たとえば Z₁＝36×２＝72 Z₂＝54×２＝108 でもよい。 （発明の効果） これを要するに本発明は、歯車減速機構を一種の差動
装置として利用して減速機と差動装置の両方の機能を兼
るようにしたもので、簡潔な構成によって、回転する主
軸の中に任意の送り運動を移動子に付与でき、また大巾
な増速部分がないため主軸を高速回転しても装置全体が
良く耐え、さらに減速機の入力軸の回転が副軸に減速し
て伝達するから移動子の送り精度が向上すると共に入力
側の移動子駆動源のモータが小型で足りるという効果を
奏する。 本発明は中ぐり盤、フェイシング装置、NCフェイシン
グ装置等の刃物送り装置に利用できるほか、回転中の物
体のねじ締めやロールコンベアにおいて左右のロールの
回転数を相対的に決めたりする装置などに広く利用でき
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施したボーリングユニットの概念
図、第２図はその全体断面図、第３図は要部拡大断面
図、第４図は別の実施例の要部拡大断面図である。 ２は主軸台、３は主軸、４は主軸駆動モータ、５は工具
取付台、６は送りスライド、８は切刃、９は送りねじ、
12は副軸、16は差動装置、17は主軸歯車、18は減速機歯
車、19は減速機、19aは機体、20は入力軸、21は出力軸
歯車、22は副軸歯車、28は出力軸。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．主軸駆動源により回転する主軸と、 前記主軸と同軸に設けた副軸と、 同一軸線上に入力軸と出力軸を配し、且つこれら入力軸
   出力軸の軸線を中心に機体を回転自在に設けた減速機
   と、 を備え、 前記減速機の機体に固定した減速機歯車を、前記主軸に
   固定した主軸歯車に連結し、 前記減速機の出力軸に固定した出力軸歯車を、前記副軸
   に固定した副軸歯車に連結し、 そしてこれら前記主軸歯車の歯数Z₁と、 前記減速機歯車の歯数Z₂と、 前記出力軸歯車の歯数Z₃と、 前記副軸歯車の歯数Z₄とが、 前記減速機の減速比（出力軸の回転数／入力軸の回転
   数）を、減速比＝1/eとしたとき、次の関係式 を満たすことを特徴とする相対回転運動伝達装置。