JP3032672B2 - テーパ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテーパ加工装置に関する
ものであり、特に、動バランスの調整に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】テーパ加工装置には、切削工具を回転さ
せつつ移動させてテーパ穴やテーパ外周面を形成する装
置がある。この種のテーパ加工装置は、例えば、（ａ）
一軸線まわりに回転するとともに先端面からその回転軸
線に対して傾斜した傾斜穴が形成された主軸と、（ｂ）
その主軸の傾斜穴にその傾斜穴の長手方向に相対移動可
能かつ相対回転不能に嵌合され、傾斜穴から突出した突
出端部に切削工具を保持する工具保持体と、（ｃ）その
工具保持体を移動させる工具保持体移動装置とを含むよ
うに構成される。工具保持体が主軸の回転軸線に対して
傾斜させられているため、工具保持体が工具保持体移動
装置によって移動させられるとき、主軸の半径方向にお
ける切削工具の刃先位置が変わり、テーパ穴やテーパ外
周面を加工することができるのである。特開平４−８７
７０７号公報に記載のテーパ加工装置はその一例であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
この種のテーパ加工装置においては動バランスがとられ
ておらず、加工時に振動が発生し、加工精度の低下や切
削工具の寿命の低下等が生ずる問題があった。工具保持
体を主軸に対して斜めに移動させれば、切削工具の刃先
位置が変わるのに伴って工具保持体の重心の主軸の半径
方向における位置が変わり、動バランスが崩れて上記の
問題が生ずるのである。請求項１ないし３の発明はそれ
ぞれ、工具保持体を主軸の回転軸線に対して傾斜した方
向に移動させて切削工具の刃先の主軸の半径方向におけ
る位置を変え、テーパ加工を行う装置において、簡単な
構造のバランス装置により動バランスをとることを可能
にすることを課題として為されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るテ
ーパ加工装置は、上記の課題を解決するために、前記
（ａ）主軸，（ｂ）工具保持体および（ｃ）工具保持体
移動装置に加えて、（ｄ）主軸に主軸の回転軸線と交差
する向きに移動可能に嵌合されたバランスピースと、
（ｅ）工具保持体とバランスピースとのいずれか一方
に、主軸の回転軸線に対してその回転軸線に対する工具
保持体の移動方向の傾斜方向と同じ方向に一層大きな傾
斜角で傾斜して形成された係合溝と、（ｆ）工具保持体
とバランスピースとの他方に突設され、係合溝にその係
合溝の長手方向に相対移動可能に係合させられた係合突
起とを含むように構成される。

【０００５】請求項２の発明に係るテーパ加工装置は、
主軸にバランスピースの移動方向に平行に固定された案
内筒にバランスピースが移動可能に嵌合されるととも
に、係合突起がバランスピースに突設され、案内筒にバ
ランスピースの移動方向に平行に形成された長穴を通っ
て工具保持体に形成された係合溝に係合させられる。

【０００６】請求項３の発明に係るテーパ加工装置は、
係合突起が、工具保持体とバランスピースとのいずれか
一方に形成された嵌合穴に嵌合されて少なくとも一端部
がその嵌合穴から突出させられたピンにより構成され、
その嵌合穴と係合溝との少なくとも一方とピンとの間に
ラジアル軸受が配設される。

【０００７】

【作用】請求項１の発明に係るテーパ加工装置において
は、工具保持体が傾斜穴から突出する前進方向へ移動さ
せられるのに伴ってバランスピースの主軸の半径方向に
おける位置が変わる。係合溝が工具保持体の移動方向の
傾斜方向と同じ方向に一層大きな傾斜角で傾斜させられ
ているため、バランスピースの重心は半径方向において
工具保持体の重心とは逆向きに移動する。工具保持体が
それの重心が主軸の回転軸線から離れる向きに移動する
ときには、バランスピースもそれの重心が主軸の回転軸
線から離れる向きに移動し、工具保持体がそれの重心が
主軸の回転軸線に接近する向きに移動するときには、バ
ランスピースもそれの重心が主軸の回転軸線に接近する
向きに移動する。バランスピースは主軸の回転軸線に対
して工具保持体と対称的（向きが対称という意味であっ
て、距離まで対称であるとは限らない）に移動し、工具
保持体の移動により生ずる動的アンバランスが打ち消さ
れ、あるいは軽減される。

【０００８】バランスピースが主軸の回転軸線に対して
直角な方向に移動させられるときには、工具保持体の移
動に伴ってバランスピースは主軸の半径方向においての
み移動し、主軸の半径方向における動バランスがとられ
る。バランスピースが主軸の回転軸線に対して傾斜した
方向に移動させられるときは、工具保持体の移動に伴っ
てバランスピースは主軸の半径方向のみならず軸方向に
も移動する。したがって、バランスピースの移動方向
を、工具保持体が前進させられるのに伴ってバランスピ
ースも前進するように設定すれば、回転軸線方向の各位
置における動的アンバランスも軽減することができる。

【０００９】工具保持体の移動に伴うバランスピースの
移動量は、係合溝の傾斜角やバランスピースの移動方向
の選定により調整することができ、係合溝を直線的なも
のとしても工具保持体の移動範囲の全部においてアンバ
ランス量を許容し得る範囲に収めることができる場合が
多いが、係合溝を適切な曲線に沿ったものとすれば、工
具保持体の移動範囲の全部において動バランスを良好に
とることができる。

【００１０】請求項２の発明に係るテーパ加工装置にお
いては、工具保持体が移動させられるとき、係合突起の
移動が長穴により許容され、バランスピースは案内筒に
より案内されて主軸の回転軸線と交差する方向に移動す
る。そのため、例えば、実施例の項において述べるよう
に、バランスピースが主軸に嵌合されるとともに工具保
持体に形成された切欠内に位置させられるとき、主軸か
ら外れて切欠内へ移動しても、予め設定された方向へ移
動することが保証される。

【００１１】請求項３の発明に係るテーパ加工装置にお
いては、ラジアル軸受により係合突起としてのピンと係
合溝との相対移動抵抗が軽減される。ラジアル軸受は、
実施例の項において述べる針状ころ軸受のようなころが
り軸受でもよく、すべり軸受でもよい。すべり軸受とす
る場合には、ピンにローラを相対回転可能に嵌合し、す
べり軸受として機能させることができる。

【００１２】

【発明の効果】このように請求項１の発明によれば、テ
ーパ加工を行うべく工具保持体を主軸の回転軸線に対し
て傾斜した方向に移動させても、バランスピースが動的
アンバランスを打ち消す方向に移動して動バランスがと
られるため、加工時の振動が低減し、加工精度が高く、
切削工具の寿命の長いテーパ加工装置が得られる。

【００１３】しかも、バランスピースは工具保持体に係
合溝と係合突起の係合により連携させられているため、
バランス装置を簡易にかつ安価に構成することができ
る。工具保持体の移動により生ずる動的アンバランスを
軽減するためには、バランスピースを工具保持体の移動
と関連付けて移動させることが必要であり、そのために
バランスピースと工具保持体とを連携させる機構には種
々のものが考えられるが、係合溝と係合突起とを利用し
た機構が特に簡単なのである。

【００１４】請求項２の発明によれば、バランスピース
は案内筒により案内され、案内筒が主軸の一部として機
能することとなり、主軸に嵌合穴，嵌合溝等のバランス
ピース案内手段を直接形成する場合に比較して、バラン
スピース案内手段の形成が容易となる。また、案内筒を
主軸より摺動抵抗の低い材料によって形成し、あるいは
ころがり軸受を内蔵したものとすることも可能であり、
その場合には、バランスピースの移動抵抗を軽減でき、
工具保持体の移動に対してバランスピースを正確に移動
させることができ、動バランスを精度良くとることがで
きる。

【００１５】請求項３の発明によれば、係合突起と係合
溝との相対移動抵抗が軽減され、バランスピースがスム
ーズに移動することができ、動バランスを精度良くとる
ことができる。また、係合突起が係合溝の溝壁面上をす
べる場合に比較して摩耗が少なくて済み、耐久性が向上
する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１において１０は主軸である。主軸１０
は、図示しないフレームにより自身の軸線のまわりに回
転可能に支持された円筒状の回転軸１２と、その回転軸
１２の先端面に同心に固定されたヘッド本体１４とを有
し、回転軸１２が図示しない回転駆動装置によって回転
させられることにより、主軸１０が回転軸１２の回転軸
線Ｏのまわりに回転させられる。

【００１７】ヘッド本体１４は断面形状が円形を成し、
軸方向の一端部には半径方向外向きのフランジ部１５が
形成されるとともに、このフランジ部１５の後端面に嵌
合穴１６が形成されている。この嵌合穴１６にはカラー
１７が嵌合されるとともに、ボルト１８により固定さ
れ、固定後はヘッド本体１４の一部として機能する。ヘ
ッド本体１４はカラー１７が回転軸１２の中心穴に嵌合
されることにより回転軸１２と同心に位置決めされ、か
つ、ピン２０により相対位相を決められて、ボルト２２
により回転軸１２に固定されている。なお、ヘッド本体
１４は上記のように回転軸１２と共に主軸１０を構成す
る部材であると解することができるが、見方を変えれ
ば、回転軸１２が主軸であって、ヘッド本体１４はその
主軸の先端に取り外し可能に取り付けられるテーパ加工
ヘッドの本体であると考えることもできる。

【００１８】ヘッド本体１４内には、ヘッド本体１４の
先端面、すなわち主軸１０の先端面２４に開口し、主軸
１０の回転軸線Ｏに対して傾斜した傾斜穴２６が形成さ
れている。この傾斜穴２６は、図２に示すように、断面
形状がほぼ矩形を成し、工具保持体３０が嵌合されてい
る。工具保持体３０の断面形状は、傾斜穴２６より寸法
の小さい矩形を成し、スペーサ３２，３４，３６を介し
て傾斜穴２６に傾斜穴２６の長手方向に相対移動可能か
つ相対回転不能に嵌合されている。

【００１９】スペーサ３２は、図１および図２に示すよ
うに薄い板状を成し、傾斜穴２６の長さより僅かに短
く、工具保持体３０の一側面と傾斜穴２６の一内壁面と
の間に挟まれている。これら一側面および一内壁面は、
工具保持体３０の移動方向に平行でかつ主軸１０の回転
軸線Ｏを含む基準平面Ｐ（図２参照）と直交する面であ
る。スペーサ３２の後部（回転軸１２側の部分）には切
欠３８が形成され、図３に示すように二股状を成す。ま
た、スペーサ３２の工具保持体３０に接触する側の面に
は、図示は省略するが、油溝が形成されている。この油
溝は、ヘッド本体１４に形成された油通路４０（図１参
照）に連通させられて潤滑油が供給される主油溝と、そ
の主油溝からスペーサ３２全体にわたって分岐させられ
た多数の分岐油溝とを有し、工具保持体３０との間に潤
滑油を供給し、工具保持体３０の摺動面を潤滑する。

【００２０】スペーサ３４も同様に薄い板状を成し、傾
斜穴２６の長さより僅かに短く、工具保持体３０の上記
基準平面Ｐに平行な面とそれに対向する傾斜穴２６の内
壁面との間に挟まれている。スペーサ３４の工具保持体
３０に接触する面にも油溝が形成され、ヘッド本体１４
に形成された図示しない油通路から潤滑油が供給され、
工具保持体３０の摺動面が潤滑される。

【００２１】スペーサ３６は細長い板状を成し、傾斜穴
２６の長さより僅かに短く、図２に示すように、基準平
面Ｐに対して傾斜した姿勢で工具保持体３０とヘッド本
体１４との間に挟まれている。スペーサ３６には、図４
に示すように、工具保持体３０に接触させられる側の面
に油溝４１が形成されるとともに、スペーサ３６の長手
方向の一端部には係合溝４２が形成されており、ヘッド
本体１４に螺合されたねじ４４の頭部４６が係合溝４２
に係合させられることにより、スペーサ３６のヘッド本
体１４からの抜け出しが防止されている。

【００２２】スペーサ３６は、図４に示すように、ねじ
４４が係合させられる側とは反対側の端に向かって厚さ
が漸減させられるとともに、その端には傾斜面４８が形
成されており、スペーサ３６は、図３に示すように、ヘ
ッド本体１４の後部に嵌合されたこま５０により工具保
持体３０に押し付けられる。こま５０には、傾斜面４８
に対応する傾斜の傾斜面が形成されており、この傾斜面
がねじ５２によりスペーサ３６の傾斜面４８に押し付け
られ、スペーサ３６が工具保持体３０側へ押されるとと
もに、工具保持体３０がスペーサ３２，３４側へ押され
る。

【００２３】工具保持体３０の傾斜穴２６から突出した
突出端部には、図１に示すように仕上げ加工用の切削工
具５６が着脱可能に取り付けられている。切削工具５６
は、チップホルダ５８と、チップホルダ５８に固定され
たチップ６０とを有し、チップホルダ５８に設けられた
円形断面の嵌合部６２において工具保持体３０に形成さ
れた嵌合穴６４に嵌合され、ピン６６により工具保持体
３０に対する相対位相が決められるとともにセットスク
リュ６８（図２参照）により固定されている。切削工具
５６は工具保持体３０に、工具保持体３０が傾斜穴２６
から突出する前進方向へ移動させられるとき、チップ６
０の刃先が主軸１０の回転軸線Ｏに接近する位置に固定
されている。

【００２４】工具保持体３０の切削工具５６が固定され
た側とは反対の後端部には、図１に示すように、カラー
１７にブッシュ７２を介して軸方向に移動可能に保持さ
れた移動部材７４が係合させられている。工具保持体３
０の後端部には、図１および図５に示すように、断面形
状がＴ字形を成し、前記基準平面Ｐに平行で主軸１０の
回転軸線Ｏに直角な方向に延びる係合溝７６が形成され
ている。

【００２５】移動部材７４は、断面形状が円形を成す移
動軸８０と、移動軸８０の一端部に固定された係合部材
８２とを有する。係合部材８２は、図１および図６に示
すように、係合溝７６に摺動可能に係合可能な寸法のＴ
字形を成し、移動軸８０の直径より長く、係合溝７６よ
りは短い板状の係合部８４と、係合部８２に突設された
脚部８６とを有し、脚部８６において移動軸８０に固定
されている。この係合部材８２は、係合溝７６の底面に
広い面で当接し、工具保持体３０にこじりモーメントを
与えることなく、また、工具保持体３０が係合部材８２
に対して移動軸８０の軸線に直角な方向に軽快に摺動す
ることを許容しつつ、工具保持体３０を前進させること
ができる。移動軸８０は、前記カラー１７およびブッシ
ュ７２を貫通して回転軸１２内へ突出しており、主軸１
０の回転軸線Ｏ上を移動可能である。

【００２６】移動軸８０の回転軸１２内へ突出した側の
端部には、小径の係合軸部９６が同心に突設されるとと
もに、係合軸部９６より径の大きい係合部９８が形成さ
れ、係合部９８と移動軸８０との間に円環状の係合溝１
００が形成されている。この係合溝１００には、回転軸
１２内に軸方向に相対移動可能かつ相対回転可能に設け
られた駆動軸１０２が係合させられている。駆動軸１０
２は、先端に開口した中心穴の内周面から半径方向内向
きに突出した係合部１０４を有している。この係合部１
０４は特定の位相では係合部９８を軸方向に通過可能で
あり、係合部９８を通過して係合溝１００に達してから
一定角度回転させられることによって、係合部９８によ
り離脱を防止された状態で係合溝１００に係合する。

【００２７】駆動軸１０２は、上記係合部９８との係合
離脱のための図示しない回転駆動装置に連結されるとと
もに、ステッピングモータを駆動源とする図示しない軸
方向駆動装置にも連結されている。本実施例において
は、これら回転駆動装置および軸方向駆動装置は回転不
能に設けられており、駆動軸１０２に、駆動軸１０２が
主軸１０と共に回転することを許容する状態で連結され
ているが、これらの少なくとも一つを主軸と共に回転す
る状態で設けることも可能である。

【００２８】ヘッド本体１４には、移動部材７４の前進
時に係合部材８２との干渉を避けるために、図１および
図３に示すように、傾斜穴２６に開口する逃げ溝１０６
が形成されている。また、工具保持体３０の主軸１０の
回転軸線Ｏ上の位置には、図１および図５に示すよう
に、前記基準平面Ｐに沿って切欠１１０が形成されてい
る。切欠１１０は工具保持体３０を貫通して形成され、
工具保持体３０の基準平面Ｐに直角な２つの側面に開口
させられている。

【００２９】上記逃げ溝１０６，切欠１１０等の形成に
よりヘッド本体１４と工具保持体３０との組立体の動バ
ランスが大きくくずれるため、これを補償するために、
ヘッド本体１４にバランス部１１１が設けられている。
バランス部１１１はヘッド本体１４の外周面から半径方
向外向きに突出した突部として、傾斜穴２６の、回転軸
１２に近い側の端部に近接して設けられている。このバ
ランス部１１１は、後に説明するように、最終的な動バ
ランス調整のための材料除去部としても利用される。

【００３０】バランス部１１１の形成により、ヘッド本
体１４と工具保持体３０との組立体の動バランスがとら
れても、工具保持体３０が前進すれば工具保持体３０の
重心が主軸１０の回転軸線Ｏに接近して動バランスがく
ずれるため、この動バランスのくずれを低減させるため
に、バランス装置１１２が設けられている。以下、この
バランス装置１１２について説明する。

【００３１】工具保持体３０の、切欠１１０の両側に位
置する一対の側壁１１３（図５参照）にはそれぞれ、主
軸１０の回転軸線Ｏに対して、その回転軸線Ｏに対する
工具保持体３０の移動方向の傾斜方向と同じ方向に一層
大きな傾斜角で傾斜する係合溝１１４が形成されてい
る。

【００３２】工具保持体３０が傾斜穴２６からの突出量
が最も少ない後退端位置にあるとき、ヘッド本体１４
の、切欠１１０の前端部に対応する位置には案内筒１２
０が設けられている。案内筒１２０は、主軸１０の回転
軸線Ｏと直交し、かつ、基準平面Ｐに平行な方向に移動
可能に嵌合されるとともに、案内筒１２０にバランスピ
ース１２２が同方向に移動可能に嵌合されている。案内
筒１２０は、スペーサ３２を貫通するとともに、切欠１
１０に相対移動可能に嵌入させられており、両端部がヘ
ッド本体１４の嵌合穴に嵌合されている。この案内筒１
２０の前記側壁１１３に対向する２個所にはそれぞれ、
バランスピース１２２の移動方向に平行に長穴１２４が
形成されている。

【００３３】バランスピース１２２には、ピン１３０が
主軸１０の回転軸線Ｏおよびバランスピース１２２の移
動方向と直交する方向に針状ころ軸受１３２を介して嵌
合されている。ピン１３０は、長穴１２４の側壁面に接
触することなく長穴１２４を貫通し得る直径を有してお
り、ピン１３０の案内筒１２０から突出した両端部はそ
れぞれ、工具保持体３０に形成された係合溝１１４に相
対移動可能に係合させられている。

【００３４】ピン１３０は、図７に示すように、工具保
持体３０の幅より短く、両端部がそれぞれ係合溝１１４
に係合させられた状態では工具保持体３０から突出せ
ず、工具保持体３０の移動を邪魔することはない。ま
た、ピン１３０はバランスピース１２２の移動方向の一
端部に嵌合されており、工具保持体３０が図１に示すよ
うに後退端位置にあるとき、係合溝１１４の前端の近傍
部に係合するとともに、バランスピース１２２のほぼ全
体が主軸１０の回転軸線Ｏの片側に位置するようにされ
ている。

【００３５】そして、工具保持体３０が前進に伴って回
転軸線Ｏに直角な方向に図１において上方へ移動すると
き、バランスピース１２２は、係合溝１１４の斜面の効
果により、逆に下方へ移動し、図８に示すように工具保
持体３０が前進端位置まで前進した状態では、バランス
ピース１２２のほぼ全体が回転軸線Ｏの図１におけると
は反対の片側に位置する状態となる。工具保持体３０と
バランスピース１２２とは、主軸１０の直径方向におい
て回転軸線Ｏに対して対称的に移動させられるのであ
る。

【００３６】バランスピース１２２が移動させられると
き、案内筒１２０はピン１３０との干渉を避けつつバラ
ンスピース１２２の移動を案内し、また、バランスピー
ス１２２により針状ころ軸受１３２を介して回転可能に
保持されたピン１３０は係合溝１１４内をころがりつつ
移動する。

【００３７】なお、ピン１３０は、図７に示すように、
ヘッド本体１４に形成されたピン挿入穴１３６からスペ
ーサ３４に形成された貫通穴１３８を通って係合溝１１
４，長穴１２４およびバランスピース１２２に取り付け
られた針状ころ軸受１３２に挿通される。ピン１３２
は、バランスピース１２２が針状ころ軸受１３２がピン
挿入穴１３６と一致する位置に位置決めされるととも
に、工具保持体３０が長穴１２４がピン挿入穴１３６と
一致する位置へ移動させられた状態で挿通され、挿通
後、ピン挿入穴１３６はプラグ１４２により閉塞され
る。プラグ１４２の先端部はスペーサ３４の貫通穴１３
８に嵌合されてスペーサ３４のずれを防止する役割を果
たすとともに、その先端面がスペーサ３４の工具保持体
３０側の面と同一平面上に位置してピン１３０の貫通穴
１３８側への移動を阻止する。ピン１３０を外す場合に
は、プラグ１４２を外し、ピン１３０の端部に形成され
た雌ねじ穴１４６に、取外し工具の雄ねじ部を螺合し、
ピン１３０を引き出す。

【００３８】以上の説明から明らかなように、係合溝１
１４，ピン１３０，針状ころ軸受１３２，案内筒１２
０，バランスピース１２２等によりバランス装置１１２
が構成されており、また、ヘッド本体１４，工具保持体
３０，バランス装置１１２等によりテーパ加工ヘッド１
４８が構成されている。

【００３９】次に、バランス装置１１２によるテーパ加
工ヘッド１４８の動バランス調整について説明する。動
バランス調整は、テーパ加工ヘッド１４８を回転軸１２
から取り外し、バランシングマシンに取り付けて行う。
まず、工具保持体３０をその移動範囲の中間位置へ移動
させた状態で動バランスをとる。バランス部１１１はや
や過大に形成されているため、ヘッド本体１４のバラン
ス部１１１とは反対側の位置に種々の質量のバランスピ
ースをガムテープ等により貼り付けて動バランスをとる
ことができる。

【００４０】この動バランスがとれた状態から、工具保
持体３０を設定距離ずつ（例えば５mmずつ）前進端位置
まで移動させ、移動させる毎に動的アンバランス量を測
定する。また、中間位置から後退端位置まで設定距離ず
つ移動させ、移動させる毎にアンバランス量を測定す
る。そして、全部の測定点におけるアンバランス量が許
容し得る大きさとなるように、バランス部１１１とは反
対側の位置のバランスピースの質量を調整する。その
後、調整後のバランスピースをテーパ加工ヘッド１４８
から外し、そのバランスピースの質量を測定し、その質
量と同量の材料をバランス部１１１から切削により除去
すれば、テーパ加工ヘッド１４８は動バランスがとれた
状態となる。

【００４１】本テーパ加工装置によるテーパ穴の加工時
には、図９に示す被加工物１５０が図示しない保持治具
により、予め定められた位置にセットされる。保持治具
は、被加工物１５０が、工具保持体３０と共に後退端位
置にある切削工具５６に対して図９の相対位置となるよ
うに製作される。被加工物１５０にはテーパ穴１５２の
下穴としてのストレート穴１５４が形成されており、切
削工具５６は、工具保持体３０の早送りにより被加工物
１５０から小距離離れた切削送り開始位置へ前進させら
れる。この早送り時には主軸１０は回転させられても、
させられなくてもよい。

【００４２】次いで、切削工具５６は主軸１０の回転に
より回転させられつつ加工に適した速度（切削送り速
度）で前進させられ、テーパ穴１５２の切削加工を行
う。切削工具５６は、テーパ穴１５２全体の加工を終え
る加工終了位置まで前進させられた後、回転させられつ
つ早送りで後退端位置へ戻される。

【００４３】切削工具５６のチップ６０の刃先の移動範
囲は、図９に示す後退端位置から前進端位置までに決ま
っており、後退端位置にあるチップ６０の刃先と前進端
位置にあるチップ６０の刃先とを結ぶ直線を主軸１０の
回転軸線Ｏのまわりに回転させた場合の直線の軌跡であ
るテーパ面の一部に相当するテーパ穴であれば、種々の
直径のものを本テーパ穴加工装置で加工することができ
る。前進端位置に対する被加工物１５０の軸方向の相対
位置を種々に変えればよいのであり、この相対位置の変
更は複数種類の保持治具を準備することで実現できる。

【００４４】本テーパ加工装置においては、動的アンバ
ランス量が工具保持体３０の移動範囲全体にわたって許
容される程度に調整されているため、切削加工時の振動
が少なく、テーパ穴１５２を精度良く加工することがで
きる。

【００４５】また、ピン１３０は針状ころ軸受１３２を
介してバランスピース１２２に嵌合されているため、回
転抵抗が少なく、工具保持体３０の係合溝１１４の側壁
面上を転がりつつ移動することができ、バランスピース
１２２が正確な位置に移動させられ、動バランスが良好
にとられて、この点からも加工精度が向上する。

【００４６】さらに、バランスピース１２２は工具保持
体３０の切欠１１０内を通過して移動させられるが、こ
の移動は案内筒１２０により案内されるため、バランス
ピース１２２全体が切欠１１０内に至ってもバランスピ
ース１２２がピン１３０のまわりに回動することがな
く、主軸１０の回転軸線Ｏと直交する方向にのみ移動す
ることが保証される。ヘッド本体１４自体に、バランス
ピース１２２の嵌合穴を形成する部分を設けることも不
可能ではないが、ヘッド本体１４の形状が複雑になって
加工が面倒になる。本実施例におけるように、案内筒１
２０をヘッド本体１４とは別体に製造し、後にヘッド本
体１４に固定して、ヘッド本体１４の一部として機能す
るようにすれば、ヘッド本体１４の加工が簡単になる。

【００４７】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、駆動軸１０２、駆動源の一種である回転駆
動源としてのステッピングモータ、駆動源の運動を駆動
軸１０２の軸方向運動に変換する運動変換機構等が工具
保持体移動装置を構成し、針状ころ軸受１３２がラジア
ル軸受を構成しているのである。

【００４８】なお、上記実施例においては、バランスピ
ース１２２が工具保持体３０の切欠１１０内に配置され
ていたが、図１０および図１１に概略的に示すように、
工具保持体１６０の外側にバランスピース１６２を設け
てもよい。

【００４９】工具保持体１６０は、主軸１６４の回転軸
線Ｏに対して傾斜した傾斜穴１６５に相対移動可能かつ
相対回転不能に嵌合され、切削工具であるチップ１６６
は、工具保持体１６０に、工具保持体１６０が前進する
に従って回転軸線Ｏから離れる位置に取り付けられてい
る。図１〜図９に示す実施例とは、加工されるテーパ穴
の直径が大きく、テーパの向きが逆なのである。

【００５０】バランスピース１６２は、図１１に示すよ
うに、主軸１６４の工具保持体１６０の両側の位置にそ
れぞれ、主軸１６４の回転軸線Ｏに対して傾斜した方向
に形成された矩形断面の案内溝１６７に移動可能に嵌合
されている。バランスピース１６２には、工具保持体１
６０の移動方向の傾斜方向と同じ方向に一層大きな傾斜
角で傾斜した係合溝１６８が形成され、工具保持体１６
０に挿通されたピン１７０の工具保持体１６０から突出
した両端部がそれぞれ、ラジアル軸受としてのローラ１
７２を介して係合させられている。

【００５１】したがって、工具保持体１６０が移動させ
られるのに伴って２個のバランスピース１６２も移動さ
せられるのであるが、バランスピース１６２の主軸１６
４の回転軸線Ｏに対する傾斜方向は、工具保持体１６０
の前進時にバランスピース１６２も前進する向きに設定
されている。また、係合溝１６８は、工具保持体１６０
が後退端に位置するとき、係合突起としてのピン１７０
とローラ１７２とが係合溝１６８の後方側端の近傍部分
に係合する位置に形成されている。

【００５２】本テーパ加工装置において工具保持体１６
０が前進させられる際、工具保持体１６０は図１０にお
いて上方へ移動し、バランスピース１６２は下方へ移動
する。それにより、工具保持体１６０の移動により生ず
る主軸１６４の半径方向における動的アンバランスが軽
減される。その上、本実施例においては、工具保持体１
６０が前進するのにともなってバランスピース１６２も
前進するため、主軸１６４の回転軸線Ｏに沿った各位置
における動的アンバランスの発生も良好に回避される。
テーパ加工ヘッド全体としては動バランスがとれていて
も、例えば前端部と後端部とのそれぞれにおける動バラ
ンスが悪くなればテーパ加工ヘッドが振動するのであ
り、この傾向は工具保持体の軸方向の移動距離が長いほ
ど顕著となる。したがって、工具保持体の軸方向の移動
距離が長い場合には、工具保持体が前進する際にはバラ
ンスピースも前進しつつ動バランスをとるようにするこ
とが望ましい。

【００５３】工具保持体１６０の外側にバランスピース
１６２を設ける場合、バランスピース１６２の移動によ
り、バランスピース１６２の移動方向と工具保持体１６
０の移動方向とに直角な方向の動的アンバランスが生ず
るが、本実施例においてはバランスピース１６２が工具
保持体１６０の両側に対称に設けられているため、各バ
ランスピース１６２の移動にともなって生ずる上記方向
の動的アンバランスが互に逆向きとなって打ち消し合
い、動バランスが良好となる。

【００５４】しかし、バランスピースを工具保持体の外
側に対称に２個設けることは不可欠てはなく、１個のみ
設けてもよい。上記バランスピース１６２の移動方向と
工具保持体１６０の移動方向とに直角な方向の動的アン
バランスは２次的なものであり、１次的な動的アンバラ
ンスは１個のバランスピースを工具保持体の外側に設け
るのみでもとれるのである。

【００５５】上記各実施例においては、工具保持体３
０，１６０の移動範囲内の複数個所における動的アンバ
ランス量を測定し、その測定結果に基づいて工具保持体
３０，１６０の全移動範囲で動的アンバランス量が許容
し得る大きさとなるようにバランス部１１１の材料切除
量を決定したが、測定結果に基づいて係合溝１１４，１
６８の位置，方向，形状を変えて動バランスをとること
も可能である。この場合には、工具保持体３０やバラン
スピース１６２を作り直すことが必要であるため、両者
のうち構造の簡単な側に係合溝を形成するのがよく、一
般にはバランスピース側に形成するのがよい。また、係
合溝の形状を変える場合には、当初は直線的な係合溝を
形成し、測定結果に基づいて適切な曲線に沿った形状に
変更するのがよい。

【００５６】また、上記各実施例においては主軸１０，
１６４の材料の一部を除去することにより動バランスを
とるようにされていたが、バランスピースを主軸に固定
的に付加することにより動バランスをとることも可能で
ある。この場合、バランスピースを着脱可能としておけ
ば、バランスピースを追加または交換することにより動
バランスをとることができ、材料を切削によりり除去す
る場合でもバランスピースを取り外して切削すれば作業
が容易となる。また、工具保持体３０，１６０と連携さ
せられるバランスピース１２２，１６２、あるいは工具
保持体３０，１６０のの質量を変えることにより動バラ
ンスをとることも可能である。

【００５７】さらに、テーパ加工装置の各構成要素の形
状，寸法をコンピュータ等による計算によって決定する
ことにより、設計の段階で動バランスをとることも可能
である。例えば、図１〜図９の実施例において、ヘッド
本体１４，工具保持体３０，バランスピース１２２等の
一応の形状，寸法を決定したならば、それらの慣性乗積
を計算し、それらの組立体であるテーパ加工ヘッド１４
８の重心を通る慣性主軸の一つが主軸１０の回転軸線Ｏ
と一致するように、ヘッド本体１４，工具保持体３０，
バランスピース１２２等の少なくとも一つの形状，寸法
を変更するのである。なお、この形状，寸法の変更には
係合溝１１４の位置，方向，形状も含む。

【００５８】図１〜図９に示す実施例におけるようにピ
ン１３０がバランスピース１２２に形成された嵌合穴に
回転可能に嵌合されるとともに、バランスピース１２２
から突出した少なくとも一端部が工具保持体に形成され
た係合溝１１４に係合させられるときに、ピン１３０と
嵌合穴との間に針状ころ軸受１３２等のラジアル軸受を
設けるのに代えて、あるいはそれに加えて、係合溝１１
４とピン１３０との間にラジアル軸受を設けてもよい。
図１０，１１に示す実施例におけるようにピン１７０が
工具保持体１６０に形成された嵌合穴に回転可能に嵌合
されるとともに、工具保持体１６０から突出した少なく
とも一端部がバランスピース１６２に形成された係合溝
１６８に係合させられる場合に、ピン１７０と係合溝１
６８との間にローラ１７２等のラジアル軸受を設けるの
に代えて、あるいはそれに加えて、ピン１７０と工具保
持体１６０との間にラジアル軸受を設けてもよい。

【００５９】また、上記各実施例においては、バランス
ピースあるいは工具保持体にピンを貫通して設け、ピン
のバランスピースあるいは工具保持体から突出した両端
部がそれぞれ係合突起を構成するようにされており、製
作が簡単になる利点があるが、それに限らず、例えば、
バランスピースあるいは工具保持体に形成した嵌合穴に
それぞれ短いピンを嵌合して係合突起としてもよい。こ
の場合、ピンはバランスピースあるいは工具保持体に固
定してもよく、ラジアル軸受を介して支持されるように
してもよい。また、係合突起は、バランスピースあるい
は工具保持体と一体に設けてもよい。係合突起をバラン
スピースや工具保持体に固定する場合には、係合突起と
係合溝との間にラジアル軸受を設けることになる。ラジ
アル軸受を省略することも可能である。

【００６０】図１〜図９に示す実施例において、工具保
持体３０に形成された切欠１１０は工具保持体３０を貫
通して形成され、案内筒１２０が切欠１１０を貫通して
両端をヘッド本体１４に支持されていたため、案内筒１
２０の支持が安定する利点があったが、切欠を一方の端
が閉じた凹部としてもよい。この場合、案内筒を設ける
必要があれば、主軸に片持ち状に支持させ、凹部内を相
対移動するものとすればよい。

【００６１】さらに、図１〜図９に示す実施例において
は、主軸１０に案内筒１２０を嵌合してバランスピース
１２２の移動を案内させるようになっており、バランス
ピース１２２の案内手段を容易に設けることができる
が、主軸１０に一体的に案内筒を設けてもよい。この場
合には、例えば、工具保持体に設ける切欠を後端面にも
開口させ、案内筒との干渉を避けるようにすればよい。

【００６２】また、上記各実施例において工具保持体３
０，１６０は断面形状が矩形のものとされ、この断面形
状が非円形であることが主軸１０，１６４の回転を工具
保持体３０，１６０に伝達する回転伝達手段として機能
するようにされていたが、工具保持体を円形断面のもの
とすることも可能である。この場合には、主軸の回転を
工具保持体に伝達する回転伝達手段を別途設けるのであ
る。

【００６３】本発明は、被加工物にテーパ穴を荒加工す
るテーパ加工装置，テーパ外周面を荒加工し、あるいは
仕上げ加工するテーパ加工装置，主軸と被加工物とを主
軸の回転軸線に平行な方向に相対移動させる軸方向移動
装置を有するテーパ加工装置等にも適用することができ
る。

【００６４】さらに、請求項１〜３の発明は、上記各実
施例の構成要素を互に組み合わせて実施することが可能
である。その他、特許請求の範囲を逸脱することなく、
当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様
で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１ないし３の発明に共通の一実施例であ
るテーパ加工装置を示す正面断面図である。

【図２】上記テーパ加工装置の左側面図である。

【図３】上記テーパ加工装置の主軸を構成するヘッド本
体および工具保持体を、カラー外した状態で示す右側面
図である。

【図４】上記テーパ加工装置の工具保持体とヘッド本体
との間に挟まれるスペーサを示す正面図である。

【図５】上記テーパ加工装置の工具保持体を示す平面図
である。

【図６】上記テーパ加工装置の移動部材を示す平面図で
ある。

【図７】図１におけるVII-VII 断面図である。

【図８】上記テーパ加工装置の工具保持体が前進端位置
まで移動させられた状態を示す正面断面図である。

【図９】上記テーパ加工装置によるテーパ穴加工を説明
する図である。

【図１０】請求項１および３の発明の別の実施例である
テーパ加工装置を概略的に示す図てあって、図１１にお
けるX-X 断面図である。

【図１１】図１０に示すテーパ加工装置を概略的に示す
左側面図である。

【符号の説明】

１０ 主軸 ２４ 先端面 ２６ 傾斜穴 ３０ 工具保持体 ５６ 切削工具 ７４ 移動部材 １０２ 駆動軸 １１４ 係合溝 １２０ 案内筒 １２２ バランスピース １２４ 長穴 １３０ ピン １３２ 針状ころ軸受 １６０ 工具保持体 １６２ バランスピース １６４ 主軸 １６５ 傾斜穴 １６６ チップ １６８ 係合溝 １７０ ピン １７２ ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥川 道隆 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−122504（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87707（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−171707（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−137788（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−345205（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−110893（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−39903（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 29/034 B23Q 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一軸線まわりに回転するとともに先端面
   からその回転軸線に対して傾斜した傾斜穴が形成された
   主軸と、 その主軸の傾斜穴にその傾斜穴の長手方向に相対移動可
   能かつ相対回転不能に嵌合され、傾斜穴から突出した突
   出端部に切削工具を保持する工具保持体と、 その工具保持体を移動させる工具保持体移動装置と、 前記主軸に主軸の回転軸線と交差する向きに移動可能に
   嵌合されたバランスピースと、 前記工具保持体と前記バランスピースとのいずれか一方
   に、前記主軸の回転軸線に対してその回転軸線に対する
   前記工具保持体の移動方向の傾斜方向と同じ方向に一層
   大きな傾斜角で傾斜して形成された係合溝と、 前記工具保持体と前記バランスピースとの他方に突設さ
   れ、前記係合溝にその係合溝の長手方向に相対移動可能
   に係合させられた係合突起とを含むことを特徴とするテ
   ーパ加工装置。
2. 【請求項２】 前記主軸に前記バランスピースの移動方
   向に平行に固定された案内筒に前記バランスピースが移
   動可能に嵌合されるとともに、前記係合突起がバランス
   ピースに突設され、前記案内筒にバランスピースの移動
   方向に平行に形成された長穴を通って前記工具保持体に
   形成された係合溝に係合させられている請求項１に記載
   のテーパ加工装置。
3. 【請求項３】 前記係合突起が、前記工具保持体と前記
   バランスピースとのいずれか一方に形成された嵌合穴に
   嵌合されて少なくとも一端部がその嵌合穴から突出させ
   られたピンにより構成され、その嵌合穴と前記係合溝と
   の少なくとも一方とピンとの間にラジアル軸受が配設さ
   れた請求項１に記載のテーパ加工装置。