JP4227551B2 - ワーク回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガンドリル等の長尺工具を使用する深穴加工機のワーク回転装置に関する。

ガンドリル等の長尺工具を使用する深穴加工機には、一般にワークを固定し、工具を回転する工具回転方式が採用されている。この工具回転方式の利点は、回転できないような異形のワークや大物のワークの場合にも加工は可能であり、ガンドリルを回転させながら前進させ、ワークに深穴を加工する。ガンドリルの先端には振れ止めが設けられ、ガンドリルである工具の振れを抑えている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この工具回転方式では深穴の芯ずれが生ずるという欠点があった。
そこで、この芯ずれを解消する方法として、ワークも回転させるワーク＆ツール回転方式が採用されている。このワーク回転により、深穴の芯ずれが矯正され、高精度の加工ができるとともに、ワークの回転数の増加分、送りを上げることができるので生産性の向上を図ることができる。

図５（ａ）は従来のガンドリル用深穴加工機の正面図である。図５（ａ）に示すように、深穴加工機２０のベッド２１上には、ベース２２ａが載置されている。ベース２２ａ上には、ガイドレール２２ｂが配設され、そのガイドレール２２ｂ上にはＺ１軸（左右）方向に摺動自在のテーブル２２ｃが配設されている。このテーブル２２ｃ上には、正面に向って右側に主軸台２３が載置されており、その主軸台２３のスピンドルには長尺のガンドリル２４が装着されている。また、ベッド２１上の左側にも同様に、図示しないガイドレールが配設され、そのガイドレール上にはＺ２軸（左右）方向に摺動自在のスライド２１ａが配設されている。そのスライド２１ａ上に従来のワーク回転装置３０が載置されている。

図５（ｂ）は従来のワーク回転装置３０の外観図である。図５（ｂ）に示すように、ワーク回転装置３０の主軸台３１には、回転自在の主軸（図示せず）が設けられている。この主軸にはコレットチャック３３が取り付けられ、このコレットチャック３３にはコレット３４が装着されている。前記主軸台３１の後部には、コレット３４の開閉によりワークＷをクランプ（把持）、アンクランプ（解除）するためのシリンダ３５が内蔵されている。また、ワークＷを回転するために、前記主軸の外周に嵌入されたプーリ３６ａと、モータ３６ｃのモータ軸に設けられたプーリ３６ａとの間にベルト３６ｂが掛けられて、モータ３６ｃの回転力が主軸に伝達され、ワークＷが回転される。
特開２００１−１０５２１５号公報（段落００２３、図４）

しかしながら、従来のワーク回転装置３０は、貫通した中空構造になっていないため、短尺ワークしか加工できず、長尺のワークは加工できないという問題があった。また、長尺のワークの後端部は、ワーク回転装置が貫通できないため、ワーク回転装置を反転してワークの後端部から加工しようとしても加工できないという問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために創案されたものであり、ワークが長尺であってもワークのクランプが可能で、ワーク回転装置を反転してワークの後端部からの加工ができる中空構造のワーク回転装置を提供することを課題とする。

請求項１に係るワーク回転装置１０の発明は、ワークをクランプするクランプ機構を内蔵し、ワークを回転させるモータを搭載したワーク回転装置であって、ボディ１と、前記ボディ１に嵌合され、フランジ部２ａが形成された略リング状のハウジング２と、前記ハウジング２にベアリング３、３が嵌入されて回転自在に軸支され、外周にはギア１３が固定され、内周にはテーパ穴４ａを有する主軸４と、前記主軸４のテーパ穴４ａに装着され、後端部に外周ネジ部５ａを有する筒状のコレット５と、前記コレット５の外周ネジ部５ａに螺着され、後端部に外周ネジ部６ａを有するコレット引込みリング６と、先端部７ａが前記主軸４の後端外周部４ｂに嵌入され、後端部７ｂがコレット引込みリング６の外周ネジ部６ａに螺着されたコレット引込みノブ７と、前記ハウジング２とエンドブラケット１１により形成されたスペースに嵌入され、作動流体によって主軸軸線方向に進退するピストン８が挿入されたシリンダ部１２と、前記ギア１３にアイドルギア１４が噛み合い、前記アイドルギア１４にモータ軸１６ａに嵌入されたギア１５が噛み合い、回転力を発生させるモータ１６と、を備え、前記主軸４、前記コレット５、および前記コレット引き込みリング６は、前記ワークが通り抜けできるように貫通する中空構造で構成され、前記コレット引込みノブ７の外周７ｃに前記ピストン８の内周に突き出して形成された内周凸部８ａを挟持するようにベアリング９ａ、９ｂを設け、このベアリング９ａ、９ｂを介して前記コレット引込みノブ７を回転自在に支持したことを特徴とする中空構造のワーク回転装置１０である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のワーク回転装置１０であって、主軸４に前記コレット５を装着したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のワーク回転装置１０であって、前記コレット５の後端に、前記コレット引込みリング６が螺着されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、中空構造のワーク回転装置により、ワークが長尺であってもクランプが可能で、また、ワーク回転装置を反転してワークの後端から加工できるため、加工方向に制約がないワーク回転装置を提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、従来のコレットチャックが有する機能を主軸に持たせたことにより、コレットチャック自体が不要になり、その分コンパクトなワーク回転装置を提供することができる。

請求項３に係る発明によれば、コレットの後端部にコレット引込みリングが螺着されたので、ワークがコレット引込みリングを貫通することができ、ワーク回転装置を反転してワークの後端からも深穴加工ができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１はガンドリルの長尺工具を使用する深穴加工機を示し、図１（ａ）は深穴加工機２０の正面図であり、図１（ｂ）は深穴加工機２０の左側面図である。なお、前記した図４（ａ）の説明と重複する説明は、同じ符号を付して説明を省略する。図１（ａ）に示すように、ベッド２１の正面図の右側部には、強電パネル２８が配設されている。また、ガンドリルの深穴加工機２０のベッド２１上の左側には、図１（ｂ）に示すように、ガイドレール２１ｂ、２１ｂが配設され、そのガイドレール２１ｂ、２１ｂ上にはＺ２軸（左右）方向に摺動自在のスライド２１ａが配設されている。そのスライド２１ａ上にワーク回転装置１０が載置されている。
図１（ｂ）に示すように、深穴加工機２０の後方には、ガンドリル２４（図１（ａ）参照）の刃先の冷却、および切屑の排出のために、刃先から高圧のクーラント液を噴射させるための高圧クーラントユニット２９が設置されている。また、ガンドリル２４の刃先により削り出された切粉とクーラント液は、最初にチップボックス２６（図１（ａ）参照）で回収され、シュート２６ａを通り、大きなチップボックス２６ｂに回収される。

図２は本発明のワーク回転装置１０を示す断面図である。図２に示すように、ワーク回転装置１０の本体であるボディ１は、スライド２１ａ（図１（ａ）参照）に載置され固定されている。
略リング状をしたハウジング２は、前記ボディ１に設けられた穴１ａに嵌合され、フランジ部２ａがボルト１ｂによって、ボディ１に固定されている。
主軸４は内周にテーパ穴４ａを有しており、また、前記主軸４がハウジング２にベアリング３、３を介して回転自在に軸支されている。また、主軸４の外周にはギア１３が固定されている。
前記主軸４のテーパ穴４ａに装着されたコレット５は筒状であり、棒状のワークＷが通り抜けできるように貫通しており、コレット５の後端部に外周ネジ部５ａを有している。
コレット５の先端部には複数のすり割り５ｂが形成されており、弾性変形し易くなっている。
リング状のコレット５を引き込むコレット引込みリング６は、コレット５の外周ネジ部５ａに螺着され、後端部に外周ネジ部６ａを有している。
コレット引込みノブ７は、その先端部７ａが前記主軸４の後端外周部４ｂに嵌合され、後端部７ｂがコレット引込みリング６の外周ネジ部６ａに螺着され、その外周７ｃにはピストン８の内周に突き出した内周凸部８ａを挟持したベアリング９ａ，９ｂによって回転自在に軸支されている。
シリンダ部１２は、前記ハウジング２とエンドブラケット１１により形成されたスペースにピストン８が挿入されている。エアである作動流体によってピストン８が主軸４の軸線方向に後退、前進することにより、主軸４の先端部内周に設けられたテーパ穴４ａによってコレット５が開閉し、ワークＷをクランプ、アンクランプする。このように、ワークＷをクランプするクランプ機構を内蔵している。
モータ１６は、モータ軸１６ａに嵌入されたギア１５がアイドルギア１４に噛み合い、そのアイドルギア１４が前記主軸４に固定されたギア１３に噛み合い、モータ１６によって回転力を主軸４に伝え、主軸４を回転させ、ワークＷを回転させる。
以上、このように、ワーク回転装置１０が構成されている。

ここで、ワーク回転装置１０を使用した深穴加工機２０の動作について図１、図２を参照して説明する。
（１）ワーク回転装置１０の筒状のコレット５にワークＷを挿入し、操作盤２７（図１（ａ）参照）のワーククランプボタン（図略）を押すと、高圧エアが空圧継手Ａから供給されてピストン８は後退（図２中左方向へ移動）し、筒状のコレット５を後退させて、ワークＷをクランプ（把持）する。
（２）ワーク回転装置１０の前進ボタン（図略）を押すと、エアシリンダ２１ｃ（図１（ｂ）参照）により前進（Ｚ２軸）し、チップボックス２６のドリルブッシュにワークＷを押し当てる。
（３）ワーク回転装置１０の回転起動ボタン（図略）を押すと、モータ１６が回転し、ギア１５、アイドルギア１４、ギア１３に回転力が伝達され、主軸４を回転させる。
（４）主軸台２３のスピンドル回転起動ボタン（図略）を押し、ガンドリル２４を回転させる。クーラントの起動ボタン（図略）を押す。そして、主軸台２３の前進起動ボタン（図略）を押すと、深穴加工機２０のテーブル２２ｃ上に配設された主軸台２３は、ガンドリル２４（図３（ａ）参照）の刃先から高圧のクーラント液が噴射され、回転したワークＷの先端に向って切削送りで前進する。そして、切削が開始する。図３ワーク回転装置１０の加工状況を示す説明図であり、（ａ）は第１工程を示す説明図であり、（ｂ）は第２工程を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、第１工程は、長尺のワークＷの場合、コレット５（図２参照）によるクランプによりワークＷの約半分を加工する。
（５）続いて、ワーク回転装置１０を反転する。そして、同様の手順に従って図３（ｂ）に示すように、残り半分の深穴加工を行い、主軸台２３が元の位置に戻る（図１参照）。
（６）ワーク回転装置１０の後退ボタン（図略）を押すと、エアシリンダ２１ｃ、２１ｃ（図１（ｂ）参照）により後退（Ｚ２軸）し、チップボックス２６（図１参照）からワークＷが離間する。
（７）ワークアンクランプボタン（図略）を押すと、高圧エアは空圧継手Ｂから供給されてピストン８は前進し、コレット５を前進させてワークＷの把持を緩める。そこで、ワークＷを機外に取り出すことで終了となる。
このように、従来のワーク回転装置３０（図５参照）ではできなかった長尺のワークＷの深穴加工が、本願発明のワーク回転装置１０であれば、加工することができる。

図４は、長尺のワークＷに突起部Ｗａのある場合の穴あけ方法を示し、図４（ａ）は第１工程を示す説明図であり、図４（ｂ）はワークＷを反転して第２工程を示す説明図である。図４（ａ）に示すように、ワークＷの一方の軸端部には枝状等の突起部が形成されている。この場合の第１工程は、ワーク回転装置１０の前方からワークＷを挿入し、コレットによってクランプした後、ガンドリル２４によってワークＷの半分を加工する。さらに、図４（ｂ）に示すように、第２工程は、ワークＷを一旦抜き取り、反転してワーク回転装置１０の後方からワークＷを挿入し、同様にコレットによってクランプした後、ガンドリル２４によって残り半分のワークＷを加工する。
このように、従来のワーク回転装置３０（図５参照）では、第１工程はできるとしても、第２工程はできなかったが、本願発明のワーク回転装置１０であれば、突起部Ｗａのある長尺のワークＷであっても、加工することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されることなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、図２に示すように、ワーク回転装置１０のコレット５は前側に装着したが、ボディ１に両サイドからおのおののハウジング２、２を搭載し、ダブルのコレット５、５を設けてもよい。

ガンドリルの長尺工具を使用する深穴加工機を示し、（ａ）は深穴加工機の正面図であり、（ｂ）は深穴加工機の左側面図である。 本発明のワーク回転装置を示す断面図である。 ワーク回転装置の使用状況を示し、（ａ）はワークの半分を加工する状態を示す説明図、（ｂ）はワーク回転装置を反転して加工する状態を示す説明図である。 長尺のワークに突起部のある場合の穴あけ方法を示し、（ａ）は第１工程を示す説明図、（ｂ）は第２工程を示す説明図である。 従来のガンドリル用深穴加工機の正面図であり、（ｂ）は従来のワーク回転装置の外観図である。

符号の説明

１ ボディ
１ａ 穴
１ｂ ボルト
２ ハウジング
２ａ フランジ部
３ ベアリング
４ 主軸
４ａ テーパ穴
４ｂ 後端外周部
５ コレット
５ａ 外周ネジ部
６ コレット引込みリング
６ａ 外周ネジ部
７ コレット引込みノブ
７ａ 先端部
７ｂ 後端部
７ｃ 外周
８ ピストン
８ａ 内周凸部
９ａ、９ｂ ベアリング
１０ ワーク回転装置
１１ エンドブラケット
１２ シリンダ部
１３、１５ ギア
１４ アイドルギア
１６ モータ
１６ａ モータ軸
２０ 深穴加工機

Claims (3)

1. ワークをクランプするクランプ機構を内蔵し、ワークを回転させるモータを搭載したワーク回転装置であって、
   ボディ（１）と、
   前記ボディ（１）に嵌合され、フランジ部（２ａ）が形成された略リング状のハウジング（２）と、
   前記ハウジング（２）にベアリング（３、３）が嵌入されて回転自在に軸支され、外周にはギア（１３）が固定され、内周にはテーパ穴（４ａ）を有する主軸（４）と、
   前記主軸（４）のテーパ穴（４ａ）に装着され、後端部に外周ネジ部（５ａ）を有する筒状のコレット（５）と、
   前記コレット（５）の外周ネジ部（５ａ）に螺着され、後端部に外周ネジ部（６ａ）を有するコレット引込みリング（６）と、
   先端部（７ａ）が前記主軸（４）の後端外周部（４ｂ）に嵌入され、後端部（７ｂ）がコレット引込みリング（６）の外周ネジ部（６ａ）に螺着されたコレット引込みノブ（７）と、
   前記ハウジング（２）とエンドブラケット（１１）により形成されたスペースに嵌入され、作動流体によって主軸軸線方向に進退するピストン（８）が挿入されたシリンダ部（１２）と、
   前記ギア（１３）にアイドルギア（１４）が噛み合い、前記アイドルギア（１４）にモータ軸（１６ａ）に嵌入されたギア（１５）が噛み合い、回転力を発生させるモータ（１６）と、を備え、
   前記主軸（４）、前記コレット（５）、および前記コレット引き込みリング（６）は、前記ワークが通り抜けできるように貫通する中空構造で構成され、
   前記コレット引込みノブ（７）の外周（７ｃ）に前記ピストン（８）の内周に突き出して形成された内周凸部（８ａ）を挟持するようにベアリング（９ａ、９ｂ）を設け、このベアリング（９ａ、９ｂ）を介して前記コレット引込みノブ（７）を回転自在に支持したことを特徴とする中空構造のワーク回転装置（１０）。
   
2. 前記主軸（４）に前記コレット（５）を装着したことを特徴とする請求項１に記載のワーク回転装置（１０）。
3. 前記コレット（５）の後端に前記コレット引込みリング（６）が螺着されたことを特徴とする請求項２に記載のワーク回転装置（１０）。

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