JP5375070B2 - 穴加工装置の工具装置 - Google Patents

Description

本発明は、穴加工装置の工具装置に関し、例えば穴加工装置の主軸に対し直交または傾斜方向に沿って回転する工具を有し、主軸側の駆動力を受けて工具を回転駆動する駆動伝達機構を備える工具装置に適用して好適なものである。

例えば被加工対象物に穴加工する工作装置の工具装置であって、工作装置の主軸または非回転支承部内の主回転軸に対し直交または傾斜方向に位置する被加工対象を穴明け加工する工具を有するものがある。この種の工具装置は、主軸または主回転軸の長手方向と異なる方向に、工具の回転軸の角度を変化させつつ、主軸または主回転軸側に発生する駆動力を工具に伝達する駆動伝達機構を備えている。

このような工具装置の一種として特許文献１に開示する装置では、駆動力伝達機構として、空気などの作動流体の圧力を工具の回転駆動力に変換するタービンを有する回転機を設けている。この技術では、主軸または主回転軸においてその軸を工具が設置されている位置まで長手方向に伸ばす必要がないので、主軸または非回転支承部の堅牢化が可能となる。

駆動力伝達方向の角度を変換する方法として、上記駆動力伝達機構は、駆動歯車と従動歯車とを有する歯車機構を有し、かつ従動歯車をベベルギヤといった傘歯車とする構成としている。

なお、ここで、主軸または主回転軸の長手方向と異なる方向に、工具の回転軸の角度を変換させ、上記軸の長手方向と異なる方向の内壁面を加工することを、アングル加工という。
特開２００６−６８８５５号公報

アングル加工の加工対象として、被加工対象物の内部に設けられた主穴部などの空間部がより狭いものとなっており、狭い空間部位での内壁面加工が要求されている。また、加工条件の一つとして工具回転が所定回転速度に設定されることになるが、設定可能な回転範囲で常に高い回転トルクが発生することが望まれている。

しかしながら、特許文献１による従来技術では、作動流体が空気などの圧縮性流体であるため、低速回転領域にて高い回転トルクを発生しがたいのである。低速回転領域の回転トルクを高めようとすると、上記回転機のタービンの大型化を招くことになるので、小型化への制約を受けることになる。

また、この従来技術の駆動伝達機構の歯車機構では、駆動歯車に対し従動歯車である傘歯車を重ねるようにオフセット配置することになるので、小型化への制約を受けることになる。傘歯車のモジュールを小さくすることで小型化は可能となるが、傘歯車の強度並びに回転トルクの伝達力が小さくなるため、被加工対象物への高トルクによる加工（以下、高トルク加工）の実現が困難となる。

故に、そのような従来技術では、小型化と、高トルク加工の実現とが両立しないのである。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、比較的狭い空間部位での内壁面加工に対し、小型化と、高トルク加工の実施を可能とすることとが両立する穴加工装置の工具装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至１１に記載の発明では、被加工対象物の内部に形成された空間部の内壁面を加工する工具を有する穴加工装置の工具装置であって、穴加工装置の主軸または内部に主回転軸を有する非回転支承部の長手方向に対し異なる方向に、工具の工具回転軸を設定し、かつ主軸または非回転支承部側の駆動力を工具の回転力に角度変換する駆動伝達機構を備える穴加工装置の工具装置において、
駆動伝達機構は、少なくとも三つの歯車を有し、歯車が長手方向に並ぶと共に、長手方向に隣接する歯車同士が噛み合う歯車機構であって、これらの歯車の少なくともいずれかに工具を設け、かつ歯車の軸に工具を取り付ける歯車機構を備え、歯車機構は、長手方向に配列される複数の歯車のうちの隣接する歯車同士であって、軸同士が長手方向に対し直交する直交方向にずれて設けられている歯車同士を有していることを特徴とする。

これによると、駆動伝達機構は、少なくとも三つの歯車を有し、歯車が長手方向に並ぶと共に、長手方向に隣接する歯車同士が噛み合う歯車機構を有する構成とするので、少なくとも三つの歯車を有する歯車機構が長手方向に延びるように、各歯車の軸が長手方向に対し直交する方向に配置されることになる。歯車機構は、これらの歯車の少なくともいずれかに工具を設け、かつ歯車の軸に工具を取り付ける構成としている。

以上の構成により、駆動伝達機構は、主軸または非回転支承部側の駆動力を、長手方向に延びる歯車機構の機械的な噛み合いにより、長手方向側に設置される工具へ伝達できるので、空気などの流体エネルギーを利用した回転機を介さず、工具への駆動力伝達が実現できる。言い換えると、駆動力の伝達効率は、工具の回転速度に関係なく、一定に保持されるので、工具の回転範囲に係わらず、高トルク加工が可能となる。

上記歯車機構の歯車群は、長手方向に延びるように隣接する歯車同士が噛み合うので、歯車同士の軸は概ね平行にされ、従って隣接する軸同士の交差を回避することができる。言い換えると、歯車同士において一方の歯車に対し他方の歯車が、例えば長手方向に対し直交する方向に重ねるようにオフセット配置されることはないので、従来技術のようにオフセット配置による小型化への制約を、受けることはない。

以上の請求項１によれば、小型化と、高トルク加工の実施を可能とすることとが両立する穴加工装置の工具装置を得ることができる。

駆動伝達機構が伝達可能な駆動力を高める場合において、モジュール並びに基準円直径などの歯車の設計要素の大きさを拡大することで、各歯車の伝達可能な駆動力を拡大することが可能となる。しかしかしながら、上記拡大された歯車が長手方向に沿って直線状に配列される構成では、駆動伝達機構の長手方向のサイズによって歯車の相互間隔、言い換えると歯車の軸の相互間隔が制約を受けることになる。このような制限は、駆動伝達機構の伝達駆動力の拡大を図る上でネックとなるので改善が望まれる。

これに対し請求項１に記載の発明によれば、長手方向に沿って配列され複数の歯車のうち隣接する歯車同士については、軸同士が長手方向の直交方向にずれることで、軸の相互間隔の拡大が可能となる。こうした歯車軸の相互間隔の拡大作用によれば、駆動伝達機構の伝達駆動力に関し、その伝達駆動力の拡大を図ると共に、駆動伝達機構の長手方向のサイズの制約を受けることなく歯車を配列することができる。

また、請求項２に記載の発明では、歯車機構は、歯車が、平歯車、はすば歯車、及び傘歯車のいずれかで構成され、かつ歯車の各軸が長手方向に対し直交する直交方向に配置されていることを特徴とする。

これによると、複数の歯車が、平歯車、はすば歯車、及び傘歯車のいずれかで構成される歯車機構は、これらの歯車の各軸が長手方向の直交方向に配置されるので、歯車が、平歯車、はすば歯車、及び傘歯車のいずれかで構成される場合であっても、隣接する歯車同士において一方の歯車に対し他方の歯車が、長手方向の直交方向に重ねるようにオフセット配置されることはない。

また、請求項３に記載の発明では、工具は、歯車の軸と共用する回転軸を一体的に有し、歯車の内壁面に対し回転軸が嵌合またはねじ締結される構成としたことを特徴とする。

これによると、工具の回転軸が歯車に直接的に嵌合またはねじ締結することになるので、工具の回転軸を歯車の軸位置に精度よく組付け固定することができ、従って工具への回転駆動力の伝達ロスを低減することが可能となる。

また、請求項４に記載の発明では、駆動伝達機構は、歯車を回転可能に軸支するころがり軸受け要素であって、工具に直接的に嵌合するころがり軸受け要素を有していることを特徴とする。

これによると、歯車を回転可能に軸支するころがり軸受け要素を有するので、歯車並びに工具をスムースに回転させ、工具への回転駆動力の伝達ロスを低減することができる。さらに、ころがり軸受け要素が工具に直接的に嵌合する構成とするので、被加工対象物への比較的狭い空間部位の内壁面加工を実施する際に、工具の回転軸の軸振れをころがり軸受け要素により抑制することで、内壁面への穴加工を精度よく実現することができる。

また、請求項５乃至７に記載の発明では、駆動伝達機構を収容するハウジングであって、歯車の並ぶ長手方向に沿って複数に区分けされるハウジング区分を有するハウジングを備え、ハウジング区分には、ハウジング区分同士を嵌合により連結する連結要素が設けられていることを特徴とする。

歯車の並ぶ長手方向に沿って複数に区分けされるハウジング区分を有するハウジングを備える構成とする場合には、駆動伝達機構を構成する歯車などの構成要素を内部に収容すると共に、ハウジング区分を着脱することが可能となる。このようなハウジング区分を有するハウジングは、例えばハウジング区分同士をねじ締結要素で均一な締付け力により締結固定されることが好ましい。しかしながら、比較的狭い空間部位の内壁面を被加工対象とすると、狭い空間内に侵入し易いようにハウジングの体格が制限されるので、ねじ締結要素も発生する締付け力が比較的小さいものに制限されることになる。それ故に、万が一駆動力を受けてハウジング区分が過度に変形する場合には、締付け力の低下を招いてハウジング区分同士が分離し易いという懸念がある。

これに対し請求項５に記載の発明によれば、ハウジング区分同士を嵌合により連結する連結要素を有するので、ハウジング区分が変形したとしても、連結要素によるハウジング区分同士を連結する連結力が低下することはない。こうした連結要素の連結作用によれば、万が一駆動力を受けてハウジング区分が変形する場合があったとしても、ハウジング区分同士の分離を阻止することができる。

また、請求項６記載の発明では、連結要素は、ハウジング区分同士の少なくとも一方に設けられた嵌合穴と、嵌合穴に嵌合する嵌合部とを有していることを特徴とする。

これによると、ハウジング区分同士の分離を阻止する連結要素を、ハウジング区分同士の少なくとも一方に設けられた嵌合穴と、嵌合穴に嵌合する嵌合部とを有するという簡素な構成で実現できる。

また、請求項７記載の発明では、連結要素は、少なくとも二組から構成され、長手方向に沿って離散して配置されていることを特徴とする。

かかる発明では、駆動伝達機構を構成する歯車などの構成要素が工具へ回転駆動力を伝達可能に、ハウジングの内部に収容されるように、ハウジング区分同士を、精度よく重ね合わせて組付ける必要がある。

これに対し請求項７に記載の発明によれば、少なくとも二組からなる連結要素を、長手方向に沿って離散して配置する構成とするので、連結要素によってハウジング区分同士を、精度よく重ね合わせて組付けることができる。

また、請求項８に記載の発明では、ハウジングは、前記ハウジング区分をねじ締結するねじ締結要素を有していることを特徴とする。

これによると、ねじ締結要素によりハウジング区分同士が均一な締付け力により締結固定されることで、駆動伝達機構を内部に収容するハウジングが概ね筒状体に形成される。こうした筒状体を呈するハウジングは、駆動力などの外力に対し変形しにくくする、たわみ剛性を確保することができる。

また、請求項９に記載の発明では、ハウジング区分は、歯車の並ぶ長手方向に延びる溝部であって、少なくとも歯車を収容する溝区分を有し、溝区分が連通する溝部を備えていることを特徴とする。

これによると、ハウジング区分同士の組付けにより組合せられる溝部同士は、長手方向に並ぶ歯車に対応する各溝区分に、潤滑液を溜めることが可能となる。溝区分に内部に溜められる潤滑液は、隣接する歯車同士の回転により歯車の噛み合い部位を潤滑する。言い換えると、こうした溝部に溜められた潤滑液を、歯車などの構成要素へ給油することで、外部から潤滑油を導入することなく、内部給油することが可能となる。

また、請求項１０に記載の発明では、溝部内に加工液を供給する供給手段であって、加工液を霧化する霧化手段を有する供給手段を備えていることを特徴とする。

こうした構成の工具装置によれば、溝部内に、例えばクーラントといった加工液を供給する供給手段を有するので、溝部の内部の潤滑液中に異物を混入したまま滞留するのを抑制することができる。さらに、供給手段は、当該加工液を霧化する霧化手段を有するので、霧化された加工液を歯車などの構成要素間の空間を流通させ、潤滑液中に含まれる異物を、工具が設置された歯車のうちの少なくとも工具の周辺部分から、霧化された加工液と共に外部へ排出することが可能となる。

なお、加工液は、工具と被加工対象である内壁面との切削部位にオイルミスト状に噴霧されることで、冷却並びに潤滑を行なうものであるから、潤滑液を加工液で兼ねる構成とすることが可能である。

また、請求項１１に記載の発明では、ハウジングを穴加工装置側に固定する筐体部であって、前記歯車のうち、駆動力が入力される駆動側歯車を回転駆動する駆動歯車を有する駆動装置を、内部に収容する筐体部を備え、筐体部は、供給手段に常時連通し、加工液を内部に導入する導入部を有していることを特徴とする。

これによると、溝部の内部へ潤滑油を供給する供給回路と、溝部の内部へ加工液を導入する回路とを別回路に設けることなく、潤滑油を加工液で併用して溝部の内部へ導入することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符合を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１〜５、及び７は、本発明の実施形態による穴加工装置の工具装置（以下、工具装置という）を示している。図１は、工具装置を適用した穴加工装置の一例を示しており、図２〜５は工具装置の特徴的構成を示すものである。図７は、図４中の歯車機構の特徴的構成を説明するものである。

本発明の工具装置２は、例えば工作装置としての穴加工装置１に装着され、図６に示すような被加工対象物（以下、ワーク）９に形成された「空間部」としての主穴部９１の内壁面９１ａに対し穴明けを行なうものである。

この工具装置２が取り扱う穴明けの被加工対象は、主穴部９１内の空間が比較的狭いものに対し、その主穴部９１の長手方向に延在する内壁面９１ａに対し穴明けを実施する。なお、上記被加工対象は、このような比較的狭い空間部である主穴部９１の内壁面９１ａに限らず、比較的狭い空間を有するものの、その空間の長手方向長が比較的短い空間部、あるいは比較的広い空間部の内壁面のいずれであってもよい。

穴加工装置１は、図１に示すように、工具装置２と、非回転支承部３と、穴加工装置本体４とを備えている。

穴加工装置本体４は、図示しないモータによって回転する主軸４ａを有している。穴加工装置本体４は、非回転支承部３の工具装置側とは反対の端部を回転不能に支持しており、主軸４ａは、非回転支承部３内の「主回転軸」としての回転体３２４を駆動する。

非回転支承部３は、筐体部３１と、駆動力出力部３２とを有しており、筐体部３１は、工具装置２側に向けて長手方向に延在しており、内部に駆動力出力部３２を収容する。この筐体部３１の上記反対の端部には、主軸４ａを内部に挿入可能な開口部が設けられている。駆動力出力部３２は、交差軸の関係にある二つの傘歯車３２１、３２２と、回転体３２４と、「駆動歯車」としての駆動平歯車３２３とを備えている。第１傘歯車３２１は主軸４ａの軸端部に相対回転不能に一体的に装着されており、即ち主軸４ａと一体回転可能に構成されている。第２傘歯車３２２は、回転体３２４を外側から回転不能に軸支している。それ故に、第２傘歯車３２２は、交差軸の関係にある第１傘歯車３２１により回転されることで、主軸４ａに対し直交する方向に、回転体３２４の回転を角度変換する。

回転体３２４は、所定の軸方向位置に駆動平歯車３２３が一体的に装着されている。回転体３２４は、両軸端部にベアリング３３、３４で回転自在に軸支されており、駆動平歯車３２３を内側から一体回転可能に軸支するように構成されている。駆動平歯車３２３は、主軸４ａの回転対し回転角度変換された駆動力を、駆動ロスなく、工具装置２の駆動伝達機構２１へ出力する。

なお、本実施形態では、主軸４ａと第１傘歯車３２１、第２傘歯車３２２と回転体３２４、及び回転体３２４と駆動平歯車３２３との各相対回転不能に一体的に装着される構造は、各キー３６、３７、３８を介在させて回転方向に対し係止させている。なお、上記構造は、キー３６、３７、３８に限らず、回転方向に対し係止させる回転係止手段であればいずれでもよい。

以上、穴加工装置１の基本構成について説明した。以下、工具装置２の構成について説明する。

図１に示すように、工具装置２は、駆動伝達機構２１と、工具２５と、ハウジング２７とを備えている。ハウジング２７は、ハウジング本体２７ａと、フランジ部２７ｂとを備えており、ハウジング本体２７ａは、駆動伝達機構２１の構成要素、及び工具２５の一部を内部に収容する。工具２５のうちの工具本体２５１がハウジング本体２７ａから突出する。

フランジ部２７ｂは、非回転支承部３の筐体部３１の工具装置側端部に設置され、非回転支承部３側の駆動平歯車３２３と、駆動伝達機構２１側の駆動側平歯車２３との噛み合い部分が一致するように、取り付けられている。具体的には、フランジ部２７ｂは、ハウジング本体２７ａの外壁から径方向外側に延びて、円板状に形成されている。フランジ部２７ｂは、筐体部３１の段付き状の支持穴部３１１に同心的、かつ周方向の所定位置に配置される。周方向の所定位置の配置は、フランジ部２７ｂ及び筐体部３１に形成される係止穴２７ｂ１、３１２と、両係止穴２７ｂ１、３１２に嵌合される係止ピン３９とで規定されている。

ハウジング本体２７ａは、非回転支承部３の長手方向（図１中の左右方向）に延びており、概ね筒状体を呈している。非回転支承部３及び工具装置２のハウジング本体２７ａは、図１に示すように上記長手方向に延びるように構成されている。ここで、図１及び図２の左右方向を、長手方向Ｌとし、また上下方向である、長手方向Ｌに対して直交する方向を、直交方向Ｏ１とする。また、図３において紙面に対して垂直な方向が長手方向Ｌであり、図３中の左右方向である、長手方向Ｌ並びに直交方向Ｏ１に対して直交する方向を、直交方向Ｏ２とする。

なお、ハウジング本体２７ａの詳細については後述する。

駆動伝達機構２１は、図１及び図２に示すように、少なくとも三つ（本実施例では１５個）の平歯車２２、２３を有する歯車機構２１ａを備えている。各平歯車２２、２３の軸は概ね平行に配置されており、軸同士が交差しないように構成されている。

図２に示すように、歯車機構２１ａは、一つの駆動側平歯車２２、及び複数の従動側平歯車２３を有している。これらの平歯車２２、２３は上記長手方向に並ぶと共に、隣接する平歯車２２、２３同士が常時噛み合うように配置されている。複数の従動側平歯車２３のうち、上記長手方向の先端側の歯車（以下、第１従動側平歯車）２３１の軸には工具２５が取り付けられている。なお、第１従動側平歯車２３１は、長手方向の先端側の歯車に限定するものではなく、複数の従動側平歯車２３のうちのいずれかであってもよい。

これによると、駆動伝達機構２１は、駆動力出力部３２側の駆動力を、長手方向に延びる歯車機構２１ａの各平歯車２２、２３の機械的な噛み合いにより、長手方向側に設置される第１従動側平歯車２３１の工具２５へ伝達できる。こうした構成の駆動伝達機構２１は、空気などの流体エネルギーを利用した回転機を介さず、工具２５への駆動力伝達が実現できる。言い換えると、駆動力の伝達効率は、工具２５の回転速度に関係なく、一定に保持されるので、工具２５の回転範囲に係わらず、高トルク加工が可能となる。

さらに、上記歯車機構２１ａの平歯車２２、２３群は、長手方向に延びるように隣接する平歯車２２、２３同士が噛み合うので、平歯車２２、２３同士の軸は概ね平行にされ、従って隣接する軸同士が交差する関係となる構成を回避することができる。言い換えると、平歯車２２、２３同士において一方の平歯車に対し他方の平歯車が、長手方向の直交方向に重ねるようにオフセット配置されることはない（図７（ａ）参照）ので、従来技術のように歯車同士が交差軸の関係にあることでオフセット配置による小型化への制約を、受けることはない。

ここで、駆動伝達機構２１が伝達可能な駆動力を高める場合において、モジュール並びに基準円直径などの歯車の設計要素の大きさを拡大する方法が考えられる。これにより、各平歯車２２、２３の伝達可能な駆動力を拡大することが可能となる。しかしながら、「上記拡大された平歯車２２、２３が、例えば長手方向Ｌに平行な中心軸Ｌ０、Ｌ２、Ｌ３のいずれか直線状に配列される」という構成（以下、第１比較例構成という）では、駆動伝達機構２１の長手方向Ｌのサイズが拡大されることになる。それ故に、駆動伝達機構２１の長手方向Ｌの要求されるサイズによって平歯車２２、２３の相互間隔、言い換えると平歯車２２、２３の軸の相互間隔が制約を受けることになる。このような制限は、駆動伝達機構２１の伝達駆動力の拡大を図る上でネックとなるので改善が望まれる。

これに対し本実施形態による歯車機構２１ａの上記従動側平歯車２３は、第１従動側平歯車２３１に加えて、長手方向Ｌに対して以下のように配置される、第２従動側平歯車２３２及び第３従動側平歯車２３３を有している。即ち、第２従動側平歯車２３２及び第３従動側平歯車２３３の各軸は、長手方向Ｌに対し直交方向Ｏ２にずれているように設置されている。

具体的には、図４において長手方向Ｌに対して平行な中心軸Ｌ０に対し、第２中心軸Ｌ２が直交方向Ｏ２の上方側にずれて配置され、また第３中心軸Ｌ３が直交方向Ｏ２の下方側にずれて配置されている。この第２中心軸Ｌ２上に、第２従動側平歯車２３２の各軸が設定され、また第３中心軸Ｌ３上に、第３従動側平歯車２３３の各軸が設定されるように構成されている。

ここで、図７の模式図に示されるように、歯車機構２１ａの平歯車２２、２３群の各平歯車２２、２３１、２３２、２３３は、同じ設計要素の大きさを有することを前提とすると、平歯車２２、２３の軸の相対間隔は、いずれも論理間隔ＰＬ０となる。上記第１比較例構成の場合は、平歯車の個数Ｋに対し相対間隔の総和である、（Ｋ−１）×ＰＬ０が、長手方向Ｌのサイズを規定する。

一方、本実施例を模式的に示す図７（ｂ）の歯車配列に示されるような駆動側平歯車２２と第２従動側平歯車２３２、第２従動側平歯車２３２と第３従動側平歯車２３３の各軸の長手方向Ｌの間隔は、論理間隔ＰＬ０より短い第１間隔ＰＬ１、第２間隔ＰＬ２となる。このように軸同士が長手方向の直交方向にずれて設けられる平歯車同士を有する構成とする本実施形態では、長手方向Ｌの間隔の総和ＰＬＳを、第１比較例構成での（Ｋ−１）×ＰＬ０よりも短くすることができる。言い換えると、所定の長手方向Ｌの要求サイズに対し、論理間隔ＰＬ０で規定される平歯車２２、２３の軸の相対間隔の拡大が可能となる。

こうした本実施形態による平歯車２２、２３の軸の相互間隔の拡大作用によれば、駆動伝達機構２１の伝達駆動力に関し、その伝達駆動力の拡大を図ると共に、駆動伝達機構２１の長手方向のサイズの制約を受けることなく平歯車２２、２３を配列することができる。

なお、上記配列による平歯車２２、２３群であっても、図７（ａ）に示すように平歯車２２、２３１、２３２、２３３同士が長手方向の直交方向に重ねるようにオフセット配置されることはないのである。

また、平歯車２２、２３１、２３２、２３３において上記軸は、図２に示すように、工具２５の回転軸２５２または歯車軸部２６で構成され、回転軸２５２及び歯車軸部２６は、「ころがり軸受け要素」としてのベアリング２４で両軸端部が回転自在に軸支されている。

具体的には、第１従動側平歯車２３１の軸は、工具２５の回転軸２５２で併用されている。回転軸２５２は、工具２５の工具本体２５１に一体的に設けられており、第１軸部２５２ａと、第１軸部２５２ａより小径の第２軸部２５２ｂと、第１軸部２５２ａ及び第２軸部２５２ｂの間を繋ぐねじ部２５２ｃとを有している。第１軸部２５２ａ及び第２軸部２５２ｂは、それぞれ、ベアリング２４である第１ベアリング２４１、第２ベアリング２４２で直接的に軸支されている。

工具２５のねじ部２５２ｃは、第１従動側平歯車２３１の内壁に形成されたねじ部２３１ａにねじ締結される。これによると、工具２５の回転軸２５２が第１従動側平歯車２３１に直接的にねじ締結することになるので、工具２５の回転軸２５２を第１従動側平歯車２３１の軸位置に精度よく組付け固定することができ、従って工具２５への回転駆動力の伝達ロスを低減することが可能となる。

また、駆動側平歯車２２、第２従動側平歯車２３２、及び第３従動側平歯車２３３の軸は、歯車軸部２６で併用されている。歯車軸部２６は、平歯車２２、２３２、２３３の内壁面に嵌合により一体的に取り付けられている。歯車軸部２６の両軸端部は、それぞれ、ベアリング２４である第１ベアリング２４１、第２ベアリング２４２で直接的に軸支されていることが好ましい。これによると、軸を工具２５の回転軸２５２で併用する第１従動側平歯車２３１と、第１従動側平歯車２３１以外の他の平歯車２２、２３２、２３３とを同じベアリング２４で共用することができる。

なお、平歯車２２、２３１、２３２、２３３に対し同じベアリング２４の仕様を共通使用するものに限らず、第１従動側平歯車２３１と、他の平歯車２２、２３２、２３３とで別のベアリングの仕様を用いる構成としてもよい。

上記工具２５の回転軸２５２は、ベアリング２４の第１ベアリング２４１、及び第２ベアリング２４２に対し直接的に嵌合されることで、第１ベアリング２４１、及び第２ベアリング２４２の内輪と一体回転可能に軸支されている。これによると、第１ベアリング２４１及び第２ベアリング２４２の各内輪、つまりベアリング２４が工具２５に直接的に嵌合する構成とするので、ワーク９の主穴部９１の空間が比較的狭い場合での内壁面９１ａへ穴明けを実施する際に、工具２５の回転軸２５２の軸振れをベアリング２４により抑制されることになるので、内壁面９１ａへの穴加工を精度よく実現することができる。

また、図２、図４及び図５に示すように、ハウジング２７は、長手方向Ｌに沿って複数（本実施例では二つ）の区分けされるハウジング区分２７１、２７２を備えている。ハウジング区分２７１、２７２は、双方を重ね合わせることで、筒状のハウジング２７が形成される。こうした構成のハウジング２７では、駆動伝達機構２１を構成する構成要素２２、２３、２４を内部に収容すると共に、ハウジング区分２７１、２７２を着脱することが可能となる。そのようなハウジング２７は、図４及び図５に示すように、ハウジング区分２７１、２７２同士を「ねじ締結要素」としてのボルト２８で均一な締付け力により締結固定されることが好ましい。具体的には、第１ハウジング区分２７１及び第２ハウジング区分２７２の一方に、ボルト２８をねじ締めするねじ穴２７４が設けられており、ハウジング区分２７１、２７２同士をボルト２８とねじ穴２７４を挟み込むことで締結固定が実施される。

ここで、被加工対象に関し、ワーク９の上記主穴部９１における内壁面９１ａを被加工対象とする場合には、主穴部９１内の狭い空間に侵入し易いようにハウジング２７の体格が制限されるので、ボルト２８及びねじ穴２７４のスペース確保が難しくなるおそれがある。そのため、ねじ締結要素２７４、２８の発生する締付け力が比較的小さいものに制限されることになる。それ故に、万が一駆動力を受けてハウジング区分２７１、２７２が過度に変形する場合には、締付け力の低下を招いてハウジング区分２７１、２７２同士が分離し易いという懸念があるのである。

これに対し本実施形態では、ハウジング区分２７１、２７２同士を嵌合により連結する連結要素２７５、２９が設けられている。連結要素２７５、２９は、嵌合穴２７５と、「嵌合部」としての嵌合ピンとを有する簡素な構成としている。嵌合穴２７５は、第１ハウジング区分２７１及び第２ハウジング区分２７２の双方に設けられている。重ね合わせたハウジング区分２７１、２７２同士の嵌合穴２７５に、嵌合ピン２９を嵌合することで、ハウジング区分２７１、２７２同士が確実に連結される。

これにより、ハウジング区分２７１、２７２が変形したとしても、連結要素２７５、２９によるハウジング区分２７１、２７２同士を連結する連結力が低下することはない。こうした連結要素２７５、２９の連結作用によれば、万が一駆動力を受けてハウジング区分が過度に変形する場合があったとしても、ハウジング区分２７１、２７２同士の分離を阻止することができる。

ここで、駆動伝達機構２１の構成要素２２、２３、２４が工具２５へ回転駆動力を伝達可能に、ハウジング２７の内部の収容部２７３に収容されるように、ハウジング区分２７１、２７２同士を、精度よく重ね合わせて組付ける必要がある。

これに対し本実施形態では、上記連結要素２７５、２９が、少なくとも二組（本実施例では二組）から構成され、長手方向Ｌに沿って離散して配置されている。こうした構成の連結要素２７５、２９により、ハウジング区分２７１、２７２同士を、精度よく重ね合わせて組付けることができる。

また、ハウジング２７の上記収容部２７３は、以下の構成を有するハウジング区分２７１、２７２の双方で形成されている。即ち、図５に示すように、ハウジング区分２７１、２７２は、平歯車２２、２３１、２３２、２３３の並ぶ長手方向に延びる溝部２７３ａを有している。溝部２７３ａは、これらの平歯車及びベアリング２４を収容する溝区分２７３ｂを有し、溝区分２７３ｂが連通するように構成されている。

これによると、溝部２７３ａ同士が、ハウジング区分２７１、２７２同士の組付けにより組合せられることで、収容部２７３が形成される。この収容部２７３のうち、長手方向に並ぶ歯車に対応する各溝区分２７３ｂ内には、潤滑液を溜めることが可能となる。溝区分２７３ｂに溜められる潤滑液は、隣接する平歯車同士の回転により平歯車の噛み合い部位を潤滑する。言い換えると、こうした溝部２７３ａに溜められた潤滑液を、平歯車などの構成要素２２、２３、２４へ給油することで、外部から潤滑油を導入することなく、内部給油することが可能となる。

また、本実施形態では、歯車機構２１ａの構成要素２２、２３のうち、第２従動側平歯車２３２の軸と第３従動側平歯車２３３の軸との配列が、第１中心軸Ｌ０に対し、直交方向Ｏ２の相反するずれ方向に配置されている。これによると、図４及び図５に示すように、ハウジング２７の直交方向Ｏ２の外周部に、ねじ締結要素２７４、２８、並びに連結要素２７５、２９のスペースの確保が容易となる。

さらに、ねじ締結要素２７４、２８、並びに連結要素２７５、２９を、筒状のハウジング２７の延在範囲に対し、概ね対称に配置することを可能にしている。これにより、例えばねじ締結要素２７４、２８による均一な締付けが更に確実になる。

また、連結要素２７５、２９を二組の構成だけで、ハウジング区分２７１、２７２同士の高精度な組付けができる。ハウジング区分２７１、２７２の着脱に関し、再組付けによる復元時の組合せ再現性を高めることができる。

また、以上の構成のハウジング２７は、内部に収容部２７３が形成される筒状体を呈するので、駆動力などの外力に対し変形しにくくする、たわみ剛性を確保することができる。

なお、外力は、駆動力以外に、意図しない振動や他の装置との干渉や衝突等によっても生じる場合がある。このような意図しない異常負荷や偏荷重に対しても信頼性の低下を抑制することができる。

以上説明した本実施形態では、小型化と、高トルク加工の実施を可能とすることとが両立する工具装置２を得ることができる。特に、図３に示すように工具装置２の断面形状に関し、工具本体２５１の加工スローク方向である直交方向Ｏ１の体格が、直交方向Ｏ２の体格に比べて薄肉化されるように小型化できるので、主穴部９１内の狭い空間に侵入し易い、ハウジング２７の体格形状を得ることができる。なお、工具２５の加工スロークは、図６に示す主穴部９１と副穴部９３の壁の肉厚などで規定されている。

また、以上説明した本実施形態では、空気などの流体エネルギーを利用した回転機を介さず、工具２５への駆動力伝達が実現できることを説明した。このような本実施形態による工具装置２では、空気などの流体エネルギー伝達ロスによって生じる、工具２５の回転制御時において制御不能に至る可能性のある回転変動、いわゆる脱調現象が防止され、駆動力出力部３２からの回転駆動力を、工具２５の正確な回転速度に回転伝達することができる。

これにより、穴加工装置本体４側の駆動力出力部３２の駆動源であるモータを制御する制御装置を有するものにおいて、駆動力出力部３２の回転速度または工具装置２の駆動側平歯車２２の回転速度を入力側回転速度とし、その入力側回転速度を常時監視することで、出力側の工具２５の回転速度を把握することができる。

また、上記制御装置は、駆動力出力部３２もしくはモータの発生トルクに基づいて入力側の負荷を把握することが可能であるので、入力側の負荷を常時監視することで、出力側の工具２５の被加工抵抗を把握することができる。これによると、制御装置は、工具２５の被加工抵抗を把握することによって、工具２５を適正使用するように、工具の回転速度並びに穴明けトルクを調整することができる。

また、以上説明した本実施形態では、工具装置２に取り付けられる工具２５は、主穴部９１の内壁面９１ａなどの被加工対象に対し、垂直な穴９２の加工を実現することができる（図６参照）。

ここで、図１５は第２比較例の構成を示している。図１５に示す第２比較例では、ガンドリル９０２を、主穴部９１内に挿入し、内壁面９１ａに対して傾斜した穴９９２の加工を実現するものである。傾斜した穴９９２の両端部（エッジ部）は、鋭角形状になり易いため、ばり等が発生し易い。また、穴９９２明けのための加工ストロークが増加するため、加工時間の増加を招く。また、ガンドリル９０２が軸振し易くなるので、穴明けの品質低下を招くおそれもある。

これに対し、本実施形態による工具装置２では、第２比較例の如き構成に比べて、ばり等の発生抑制、加工時間の短縮、並びに穴明けの品質向上が図れる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図８に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、工具装置２のハウジング２７の収容部２７３内に加工液を供給する供給手段５を設けた一例を示すものである。図８は、本実施形態に係わる工具装置２を示している。

図８に示すように、供給手段５は、非回転支承部３の筐体部３１に形成された導入部３１９に、クーラントといった加工液を供給する。供給手段５は、供給手段５と導入部３１９との間に加工液を流通させる加工液通路５１を有しており、加工液通路５１が導入部３１９に接続されている。これによると、工具装置２のハウジング２７において、収容部２７３とは別の、加工液を導入する穴部を設ける必要がない。

即ち、供給手段５から供給される加工液は、導入部３１９より筐体部３１の内部へ流入する。その加工液は、駆動力出力部３２の各要素３２１、３２２、３２３、３２４を潤滑する。そして、加工液は、駆動平歯車３２３に噛合う駆動側平歯車２２側へ流入するので、収容部２７３の駆動側平歯車２２側の開口部から、収容部２７３内の各溝区分２７３ｂへ加工液を内部流入させることができるのである。

こうした構成の工具装置によれば、収容部２７３の各溝区分２７３ｂの内部の潤滑液中に異物を混入したまま滞留するのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、供給手段５は、加工液を霧化する霧化手段を有している。加工液の霧化作用によれば、霧化された加工液を、歯車機構２１ａの各平歯車２２、２３間の空間を流通する。そして、潤滑液中に含まれる異物を、工具２５が設置された第１従動側平歯車２３１のうちの少なくとも工具２５の周辺部分から、図９に示すように、霧化された加工液と共に外部へ排出することが可能となる。

また、上記加工液は、工具２５と被加工対象である内壁面９１ａとの切削部位にオイルミスト状に噴霧されることで、冷却並びに潤滑を行なうものであるから、潤滑液を加工液で兼ねる構成とすることが可能となる。

以上の構成によると、収容部２７３の内部へ潤滑油を供給する供給回路と、収容部２７３の内部へ加工液を導入する回路とを別回路に設けることなく、潤滑油を加工液で併用して溝部の内部へ導入することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

（１）以上説明した本実施形態では、駆動伝達機構２１の歯車機構２１ａの駆動側平歯車２２及び従動側平歯車２３にうち、一つの第１従動側平歯車２３１に工具２５を取り付ける構成とした。これに限らず、図１０に示すように従動側平歯車２３のうちの隣接する４つの平歯車を、第１従動側平歯車２３１とし、各第１従動側平歯車２３１に工具２５を取り付ける構成としてもよい。また、図１１に示すように従動側平歯車２３のうちのいずれか２つの平歯車を、第１従動側平歯車２３１とし、各第１従動側平歯車２３１に工具２５を取り付ける構成としてもよく、歯車機構の平歯車２２、２３のうち少なくともいずれかに工具２５を設け、平歯車の軸に工具を取り付ける構成であれば、いずれでよい。

また、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、直交方向Ｏ２に工具２５を取り付ける構成としてもよい。この場合、第１従動側平歯車２３１と他の従動側平歯車２３２、２３３との速度伝達比を変更し、第１従動側平歯車２３１の設計要素の大きさを他の従動側平歯車２３２、２３３より小さくすることで、配置可能となる。

（２）以上説明した本実施形態では、歯車機構２１ａを平歯車２２、２３で構成した。これに限らず、図１３及び図１４の各他の実施形態に示すように、傘歯車１２３で構成してもよい。

図１３に示す他の実施形態の一例では、隣接する傘歯車１２３同士を長手方向Ｌに並べつつ、当該隣接する傘歯車１２３の軸が平行になるように噛合い部分を配列する。さらに、ハウジング本体２５１の先端側においては、上記噛合い部分の配列を換えることで、隣接する傘歯車１２３の軸を若干交差する方向に変化させる。このように噛合い部分を配列した傘歯車１２３群であっても、隣接する傘歯車１２３の一方の傘歯車に対し他方の傘歯車が重ねるようにオフセット配置されることはない。これにより、非回転支承部３の長手方向Ｌに対し、異なる方向である、斜め方向に角度変換された工具２５の回転軸２５１を実現することが可能となる。

また、図１４に示す他の実施形態の別一例では、上記隣接する傘歯車１２３の軸が交差する度合いを、図１３の他の実施形態の一例に比べて大きくしたものである。

上記他の実施形態の一例のいずれも、被加工対象の内壁面９１ａに対し垂直な穴９２明けが実施できる。図１３及び図１４中の矢印方向が、工具２５の加工ストローク方向を示している。
（３）以上説明した本実施形態において、歯車機構２１ａの平歯車２２、２３を、はすば歯車にかえてよい。いずれの構成であっても、隣接する当該歯車の軸は平行に配置されることになるからである。

本発明の第１実施形態による工具装置を適用した穴加工装置の構成を示す模式的断面図である。 図１中の工具装置の特徴的構成を示す断面図である。 図１中の工具の周辺構成を示す図であって、図２中のIII−III線断面図である。 図３中のVI方向からみた矢視図である。 図４中のハウジングの構造を説明する図であって、図３中のV−V線断面図である。 本発明の第１実施形態による工具装置の特徴を説明するための図であって、ワークへの加工過程を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による工具装置の駆動伝達機構を説明する模式図である。 第２実施形態に係わる工具装置を示す模式的断面図である。 第２実施形態による工具装置の特徴を説明するための図であって、ワークへの加工過程を示す模式図である。 他の実施形態による工具装置の一例を示す模式的断面図である。 他の実施形態による工具装置の一例を示す模式的断面図である。 他の実施形態による工具装置の一例を示す図であって、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は側面図である。 他の実施形態による工具装置の一例を示す図であって、ワークへの加工過程を示す模式図である。 他の実施形態による工具装置の一例を示す図であって、ワークへの加工過程を示す模式図である。 比較例による工具装置を説明するための図であって、ワークへの加工過程を示す模式図である。

符号の説明

１ 穴加工装置
２ 工具装置
２１ 駆動伝達機構
２１ａ 歯車機構
２２ 駆動側平歯車（駆動側歯車、平歯車）
２３ 従動側平歯車（従動側歯車、平歯車）
２３１ 第１従動側平歯車
２３１ａ ねじ部
２３２ 第２従動側平歯車
２３３ 第３従動側平歯車
２４ ベアリング（ころがり軸受け要素）
２４１ 第１ベアリング
２４２ 第２ベアリング
２５ 工具
２５１ 工具本体
２５２ 回転軸
２５２ａ 第１軸部
２５２ｂ 第２軸部
２５２ｃ ねじ部
２６ 歯車軸部
２７ ハウジング
２７ａ ハウジング本体
２７ｂ フランジ部
２７ｂ１ 係止穴
２７１ 第１ハウジング区分
２７２ 第２ハウジング区分
２７３ 収容部
２７３ａ 溝部
２７３ｂ 溝区分
２７４ ねじ穴（ねじ締結要素）
２７５ 嵌合穴（連結要素）
２８ ボルト（ねじ締結要素）
２９ 嵌合ピン（連結要素、嵌合部）
３ 非回転支承部
３１ 筐体部
３１１ 支持穴部
３１２ 係止穴
３２ 駆動力出力部
３２１ 傘歯車
３２２ 傘歯車
３２３ 駆動平歯車（駆動歯車）
３２４ 回転体
３３、３４ ベアリング
３６、３７、３８ キー
３９ 係止ピン
４ 穴加工装置本体
４ａ 主軸
９ ワーク（被加工対象物）
９１ 主穴部（空間部）
９１ａ 内壁面（被加工対象）
９２ 連通穴
９３ 副穴部

Claims (11)

1. 被加工対象物の内部に形成された空間部の内壁面を加工する工具を有する穴加工装置の工具装置であって、前記穴加工装置の主軸または内部に主回転軸を有する非回転支承部の長手方向に対し異なる方向に、前記工具の工具回転軸を設定し、かつ前記主軸または前記非回転支承部側の駆動力を前記工具の回転力に変換する駆動伝達機構を備える穴加工装置の工具装置において、
   前記駆動伝達機構は、少なくとも三つの歯車を有し、前記歯車が前記長手方向に並ぶと共に、前記長手方向に隣接する前記歯車同士が噛み合う歯車機構であって、これらの前記歯車の少なくともいずれかに前記工具を設け、かつ前記歯車の軸に前記工具を取り付ける歯車機構を備え、
   前記歯車機構は、前記長手方向に配列される複数の前記歯車のうちの隣接する前記歯車同士であって、前記軸同士が前記長手方向に対し直交する直交方向にずれて設けられている前記歯車同士を有していることを特徴とする穴加工装置の工具装置。
2. 前記歯車機構は、前記歯車が、平歯車、はすば歯車、及び傘歯車のいずれかで構成され、かつ前記歯車の各前記軸が前記長手方向に対し直交する直交方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工装置の工具装置。
3. 前記工具は、前記歯車の前記軸と共用する回転軸を一体的に有し、前記歯車の内壁面に対し前記回転軸が嵌合またはねじ締結される構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の穴加工装置の工具装置。
4. 前記駆動伝達機構は、前記歯車を回転可能に軸支するころがり軸受け要素であって、前記工具に直接的に嵌合するころがり軸受け要素を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の穴加工装置の工具装置。
5. 前記駆動伝達機構を収容するハウジングであって、前記歯車の並ぶ長手方向に沿って複数に区分けされるハウジング区分を有するハウジングを備え、
   前記ハウジング区分には、前記ハウジング区分同士を嵌合により連結する連結要素が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の穴加工装置の工具装置。
6. 前記連結要素は、前記ハウジング区分同士の少なくとも一方に設けられた嵌合穴と、前記嵌合穴に嵌合する嵌合部とを有していることを特徴とする請求項５に記載の穴加工装置の工具装置。
7. 前記連結要素は、少なくとも二組から構成され、前記長手方向に沿って離散して配置されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の穴加工装置の工具装置。
8. 前記ハウジングは、前記ハウジング区分をねじ締結するねじ締結要素を有していることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の穴加工装置の工具装置。
9. 前記ハウジング区分は、前記歯車の並ぶ長手方向に延びる溝部であって、少なくとも前記歯車を収容する溝区分を有し、前記溝区分が連通する溝部を備えていることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の穴加工装置の工具装置。
10. 前記溝部内に、加工液を供給する供給手段であって、前記加工液を霧化する霧化手段を有する供給手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の穴加工装置の工具装置。
11. 前記ハウジングを前記穴加工装置側に固定する筐体部であって、前記歯車のうち、駆動力が入力される駆動側歯車を回転駆動する駆動歯車を有する駆動装置を、内部に収容する筐体部を備え、
    前記筐体部は、前記供給手段に常時連通し、前記加工液を内部に導入する導入部を有していることを特徴とする請求項１０に記載の穴加工装置の工具装置。

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