JPH081413A - 工作機械用切削加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンドルの同一方向の回転のみにより、バ
イトがスピンドルと直交する方向に自動的に前進及び後
退するようにすることにより、操作が簡単で、モータに
過負荷が掛ることがなく、迅速かつ正確にリセッシング
及びフェーシング加工等を行なうことができるようにす
る。 【構成】 支持筒１０を工作機械のフレームに装着し、
かつ回転軸１１をスピンドルに連結して回転させると、
その回転軸１１とともに、バイトホルダ２２及びその下
端に固定されたバイト２５がともに回転させられ、また
減速歯車機構２０を介して回転軸１１に連係された偏心
カム１９は、回転軸１１に対して徐々に相対回転し、そ
れに伴って、偏心カム１９を両側方より挾むガイド片２
３を有するバイトホルダ２２及びバイト２５は、回転軸
１１と直交する外側方に向かって徐々に移動させられ、
リセッシングやフェーシング等が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボール盤やマシニング
センター等のスピンドルに装着して使用され、バイトを
回転させつつ、スピンドルの軸線と直交する方向に徐々
に移動させて、リセッシングやフェーシングを行なうよ
うにした工作機械用切削加工ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの円孔の内面に環状溝を切削する
には、すなわちリセッシングを行なうには、通常、ワー
クを旋盤のチャックに把持して回転させながら、円孔内
に挿入したバイトを直径方向に移動させている。

【０００３】しかしこの場合は、ワークのチャックへの
着脱と環状溝の切削は、手作業で行われるため、ワーク
が多数の場合手間がかかり、かつ不良品がしばしば発生
するので、図７に示すような装置が提供されている。

【０００４】同７において、(１)は、ボール盤等の固定
部に回転止めして装着される本体で、その下部の回転部
(３)は、スピンドル(２)に連結されて回転させられる。
この回転部(３)の下面に切設したあり溝状の係合溝(図
示省略)には、バイトホルダ(４)の上面の係合部(4a)が
摺動自在に嵌合されて吊支され、バイトホルダ(４)に垂
設した取付杆(５)の下端には、バイト(６)が取付けられ
ている。

【０００５】バイトホルダ(４)は、スピンドル(２)が正
回転すると、図７の右方である外側方に徐々に前進し、
逆回転すると、図７の左方である内側方に後退するよう
になっている。

【０００６】上述の装置において、有底円筒状の固定し
たワーク(７)の円孔(８)内に、バイト(６)を装着した取
付杆(５)を挿入して、スピンドル(２)を正回転させれ
ば、バイト(６)はスピンドル(２)とともに回転しつつバ
イトホルダ(４)とともに外側方に前進して、円孔(８)の
内面に環状溝(９)を切削し、環状溝(９)が所定の深さ切
削されると、内部に設けたストッパピンがストッパ(い
ずれも図示略)に当接して、クラッチが切れる。環状溝
(９)が所定の深さ切削されたとき、スピンドル(２)を逆
回転させて、バイトホルダ(４)とともにバイト(６)を後
進させるようにしてもよい。なお、バイト(６)を取付杆
(５)の下端に真下又は斜め下方に向けて取付けると、ワ
ーク(７)の円孔(８)の開口縁部に浅い段孔等を形成す
る、いわゆるフェーシング加工を行なうことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７に略示した装置に
は、バイト(７)が環状溝(10)を所定の深さまで切削した
時、ストッパ等の停止手段によりバイトホルダ(４)の前
進を停止させたり、逆回転させたりする必要があり、操
作が面倒で時間がかかったり、ストッパ当接時にモータ
に過負荷が掛ったり、又は環状溝(９)の深さを正確に出
すことが難しい。すなわち、バイトの前進端の精密位置
決めが難しい等の問題点がある。

【０００８】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、スピンドルの同一方向の回転のみによ
り、バイトがスピンドルと直交する方向に自動的に前進
及び後退するようにすることにより、操作が簡単で、モ
ータに過負荷が掛ることがなく、迅速かつ正確にリセッ
シング及びフェーシング加工等を行なうことができるよ
うにした、工作機械用切削加工ヘッドを提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。

【００１０】(１) 工作機械のフレームに装着される支
持筒に、工作機械のスピンドルに連結される上下方向を
向く回転軸を枢設し、該回転軸の下端に、直径方向を向
く案内溝を切設し、該案内溝に、下端部にバイトを固定
しうるようにしたバイトホルダの上端に設けた水平な係
合部を摺動自在に嵌合し、該バイトホルダの係合部の両
端より起立する１対のガイド片により、回転軸の下端部
に外嵌した偏心カムを両側方より回転可能に挾み、前記
偏心カムと回転軸とを、入力回転数と出力回転数とがわ
ずかだけ異なるようにした減速歯車機構をもって互いに
連係する。

【００１１】(２) 上記(１)項において、減速歯車機構
を、回転軸に外嵌され、１個が回転軸に、かつ別の１個
が偏心カムにそれぞれ回り止めされ、歯数がわずかに相
違する少なくとも２個の平歯車と、支持筒に枢支され、
かつ前記２個の平歯車と噛合する歯数が同一か又は近似
する２個の歯を有する少なくとも１個の伝動歯車とを有
するものとする。

【００１２】(３) 上記(２)項において、２個の平歯車
の間に中間の平歯車を設け、該中間の平歯車と他の平歯
車とを、それぞれ別の連係ギヤをもって連係する。

【００１３】(４) 上記(１)項において、減速歯車機構
を、回転軸に外嵌され、かつ回り止めされた外歯歯車
と、回転軸と偏心するようにして支持筒内に形成された
環状溝に回転自在に嵌合されるとともに、前記外歯歯車
とわずかに異なる歯数をもって外歯歯車と噛合し、かつ
偏心カムと相対回転不能として連係された内歯歯車とを
有するものとする。

【００１４】(５) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおい
て、案内溝をあり溝とし、かつそれに摺動自在に嵌合す
るバイトホルダの係合部をあり形とする。

【００１５】(６) 上記(１)〜(５)項のいずれかにおい
て、回転軸から減速歯車機構を経て偏心カムに至るまで
の伝動経路の途中に、摩擦継手を設ける。

【００１６】(７) 上記(６)項において、摩擦継手を、
スプリングキャッチとする。

【００１７】

【作用】支持筒を工作機械のフレームに装着し、かつ回
転軸をスピンドルに連結して回転させると、その回転軸
とともに、バイトホルダ及びその下端に固定されたバイ
トがともに回転させられ、また減速歯車機構を介して回
転軸に連係された偏心カムは、回転軸に対して徐々に相
対回転し、それに伴って、偏心カムを両側方より挾むガ
イド片を有するバイトホルダ及びバイトは、回転軸と直
交する外側方に向かって徐々に移動させられ、リセッシ
ングやフェーシング等が行なわれる。

【００１８】ガイド片に対して偏心カムの死点が通過す
ると、バイトホルダの移動方向が反転して、徐々に内側
に移動するので、バイトホルダをストッパに当接させて
停止させる必要がない。

【００１９】

【実施例】図１〜図３は、請求項１〜３及び５に記載の
本発明の実施例を示すもので、ボール盤やマニシングセ
ンタ等のフレーム(図示略)に回り止めして装着される支
持筒(10)内には、上下方向を向く回転軸(11)が挿通さ
れ、軸受(12)により枢支されている。回転軸(11)の上端
部は、ボール盤等のスピンドル(図示略)に連結される。

【００２０】回転軸(11)の下端近くには、駆動平歯車(1
3)が外嵌して回り止めされ、その直下には、駆動平歯車
(13)より僅かに大径の中間平歯車(14)が回動自在に外嵌
され、その直下には、直径が両平歯車(13)(14)の中間を
なす従動平歯車(15)が回動自在に外嵌されている。

【００２１】駆動平歯車(13)と中間平歯車(14)、および
中間平歯車(14)と従動平歯車(15)は、それぞれ、支持筒
(10)の下面に固着された支持環(16)に枢設した第１連係
ギヤ(17)および第２連係ギヤ(18)により連係されてい
る。両連係ギヤ(17)(18)は、外径が若干異なる小径の２
枚の同軸をなす上下の歯(17a)(17b)(18a)(18b)を有して
いる。

【００２２】かくして、駆動平歯車(13)、中間平歯車(1
4)、従動平歯車(15)、連係ギヤ(17)(18)により、入力回
転数と出力回転数とがわずかだけ異なるようにした減速
歯車機構(20)が形成されている。これらの歯数は、例え
ば次のように定めることができる。

【００２３】駆動平歯車(13)−112、歯(17a)−40、歯(1
7b)−38、中間平歯車(14)−116(この歯数は何個でもよ
い)、歯(18a)−34、歯(18b)−36、従動平歯車(15)−11
4。

【００２４】従って、回転軸(11)とともに、駆動平歯車
(13)が回転すると、従動平歯車(15)は駆動平歯車(13)と
僅かに異なる回転速度でともに回転し、従動平歯車(15)
は回転軸(11)に対して相対的に微速で回転する。上記の
ような歯数とすると、回転軸(11)が200回転する間に、
従動ギヤ(15)は、201.176回転する。

【００２５】従動平歯車(15)の下面には、回転軸(11)に
回動自在に外嵌された偏心カム(19)が一体的に連設され
ている。回転軸(11)の下面には、回転軸(11)の直径方面
を向くあり溝とした案内溝(21)が切設されている。

【００２６】案内溝(21)には、バイトホルダ(22)の上面
に形成した水平方向を向くあり形状の係合部(22a)が側
方摺動自在に嵌合され、バイトホルダ(22)は吊支されて
いる。バイトホルダ(22)における係合部(22a)の両端に
は、上向き突出する１対のガイド片(23)が固着され、両
ガイド片(23)の上部内面間には、偏心カム(９)が回転可
能として挾まれている。

【００２７】バイトホルダ(22)に垂設したバイト取付杆
(24)の下端には、側方を向くバイト(25)が取り付けられ
ている。

【００２８】上述の本発明の装置において、回転軸(11)
に対するバイトホルダ(22)の初期位置を所定の位置とし
て、バイト(25)を有底円筒状のワーク(26)の円孔(27)内
に進入させた後、回転軸(11)を回転させれば、バイト(2
5)は、回転軸(11)とともに回転して切削を開始する。

【００２９】また、回転軸(11)の回転に伴って、偏心カ
ム(19)は減速歯車機構(20)により、回転軸(11)に対して
徐々に相対回転させられ、その偏心カム(19)の差動回転
により、偏心カム(19)を挾む１対のガイド片(23)を有す
るバイトホルダ(22)は、案内溝(21)に沿って、バイト(2
5)が突出する外側方に向かって僅かずつ前進して、環状
溝(28)が次第に深く切削される。

【００３０】偏心カム(19)の上死点に相当する部分が、
図１の右方のガイド片(23)を通過するとき、バイトホル
ダ(22)が最も前進し、環状溝(28)が所定の深さまで切削
される。その後、偏心カム(19)がさらに差動回転を続け
ると、バイト(25)は、バイトホルダ(22)とともに、図１
の左方、すなわち内側方に後退を開始して、環状溝(28)
より脱出する。

【００３１】上述の実施例においては、駆動平歯車(13)
と従動平歯車(15)の間に、中間平歯車(14)を設けたが、
駆動平歯車(13)と従動平歯車(15)を十分大径としうる場
合には、中間平歯車(14)と第２連係ギヤ(18)を省略して
もよい。

【００３２】図４及び図５は、請求項４及び５に記載の
本発明の実施例を示す。この実施例において、図１〜図
３と同一の部材には、同一の符号を付して図示するに止
め、それらについての詳細な説明は省略する(後述する
図６に示す実施例においても同様とする)。図４及び図
５の実施例においては、減速歯車機構(30)として、いわ
ゆるハーモニックドライブ機構に類似した構成を採用し
ている。

【００３３】すなわち、減速歯車機構(30)は、回転軸(1
1)に外嵌され、かつ回り止めされた外歯歯車(31)と回転
軸(11)と偏心するようにして支持筒(10)内に形成された
環状溝(32)に回転自在に嵌合されるとともに、外歯歯車
(31)とわずかに異なる歯数をもって外歯歯車(31)と噛合
し、かつ偏心カム(34)と相対回転不能として連係された
内歯歯車(33)とを有している。

【００３４】内歯歯車(33)の下端には、求心方向を向く
複数の突起(35)が、円周方向に等間隔をもって突設さ
れ、各突起(35)が偏心カム(34)の軸部(34a)の上端部に
形成した放射状の溝(36)に係合することにより、内歯歯
車(33)は、偏心カム(34)の軸部(34a)に対して、回転軸
(11)と直交する方向への移動は可能であるが、相対回転
は不能として連係されている。

【００３５】図４及び図５に示すような構成としても、
減速歯車機構(30)により、回転軸(11)の回転力を、著し
く１に近い減速比をもって偏心カムに伝達することがで
き、図１〜図３のものと同様の作用及び効果を奏するこ
とができる。

【００３６】図６は、請求項６及び７に記載の本発明の
実施例を示す。図６に示す実施例においては、回転軸(1
1)と駆動平歯車(13)との間に、スプリングキャッチ式の
摩擦継手(40)を設けている。

【００３７】この摩擦継手(40)は、回転軸(11)における
駆動平歯車(13)と等高の部分に、十字形の孔(41)を穿設
し、この孔(41)の外端部と内端部とに配設した鋼球(42)
(42)間に圧縮ばね(43)をそれぞれ縮設し、中央の４個の
鋼球(42)間に、回転軸(11)の下端中央より螺挿した調節
ねじ(44)の上端部に形成した円錐部(44a)を進退させる
ことにより、圧縮ばね(43)による外側の鋼球(42)の外向
きの付勢力を調節しうるようにし、この外側の鋼球(42)
が圧縮ばね(43)により付勢されて、駆動平歯車(13)の内
面に円周方向に等間隔で形成された縦方向の溝(45)に係
合することにより、回転軸(11)と駆動平歯車(13)との間
に限度以上のトルクが掛った場合に、回転軸(11)と駆動
平歯車(13)とが相対回転して、伝動部品の破損を防止し
うるようになっている。

【００３８】なお、このような摩擦継手(40)は、回転軸
(11)から減速歯車機構(20)を経て偏心カム(19)に至るま
での伝動経路の途中であれば、どのような個所に設けて
もよい。

【００３９】このような摩擦継手(40)を設けることによ
り、安全性を向上することができるとともに、これと、
案内溝(21)に沿うバイトホルダ(22)の１往復を検出する
適宜のセンサ(図示略)とを組み合わせ、バイトホルダ(2
2)が予め設定した時間内に１往復しない場合は、摩擦継
手(40)がスリップするような、なんらかの異常が発生し
たとみなして、スピンドルの回転を停止させるようにす
れば、より効果的である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によると、次のような効果を奏す
ることができる。 (ａ) 回転軸を同一方向に回転させ続けるだけで、バイ
トは、偏心カムの作用により、回転軸と直交する方向に
ゆっくりと連続往復移動し、その移動範囲は偏心カムの
偏心量により予め定まっているので、リセッシング等を
行なう際に、切削する環状溝の深さ等を正確に定め、高
精度の加工を行なうことができる。

【００４１】(ｂ) バイトが後退移動している間に、ワ
ークを交換するようにすれば、回転軸の回転を停止させ
ることなく、多数のワークの加工を連続して迅速に行な
うことができ、生産性を高めることができる。

【００４２】(ｃ) 従来のように、バイトの外側方への
移動をストッパ等により停止させる必要がないので、モ
ータに過負荷が掛ることがなく、またクラッチを設けた
り、モータを頻繁にオン、オフさせたりする必要がな
い。

【００４３】(ｄ) 請求項２のような減速歯車機構を用
いると、ヘッド全体をコンパクトにまとめ、小型化する
ことができるとともに、減速比を著しく１に近づけ、回
転軸の回転数に対するバイトの送り込み速度を低くし
て、精密な加工を行なうことができる。特に、請求項３
のようにすれば、さらに減速比を１に近づけることがで
きる。

【００４４】(ｅ) 請求項４のようなハーモニックドラ
イブ機構に似た減速歯車機構を用いると、ヘッド全体を
さらに小型化できるととともに、用いるギヤの数を低減
し、構造の簡素化を図ることができる。

【００４５】(ｆ) 請求項５のように、案内溝をあり溝
とし、かつそれに摺動自在に嵌合するバイトホルダの係
合部をあり形とすれば、バイトホルダを回転軸の下端に
簡単に吊支するとができ、バイトホルダの落下を防止す
る手段を別途設ける必要がない。

【００４６】(ｇ) 請求項６のように、回転軸から減速
歯車機構を経て偏心カムに至るまでの伝動経路の途中
に、摩擦継手を設ければ、回転軸と偏心カムとの間に限
度以上のトルクが掛った場合に、摩擦継手にすべりが生
じて、伝動部品の破損を防止することができ、安全であ
る。

【００４７】(ｈ) 請求項７のように、摩擦継手を、ス
プリングキャッチとすれば、構造を簡素化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜３及び５に記載の本発明の実施例の
中央縦断正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】請求項４及び５に記載の本発明の実施例の中央
縦断正面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】請求項５〜７に記載の本発明の実施例の中央縦
断正面図である。

【図７】従来装置の一部切欠一部省略正面図である。

【符号の説明】

(１)支持筒 (２)スピンドル (３)案内板 (４)バイトホルダ (4a)嵌合部 (５)バイト取付杆 (６)バイト (７)ワーク (８)円孔 (９)環状溝 (10)支持筒 (11)回転軸 (12)軸受 (13)駆動平歯車 (14)中間平歯車 (15)従動平歯車 (16)支持環 (17)第１連係ギヤ (18)第２連係ギヤ (19)偏心カム (20)減速歯車機構 (21)案内溝 (22)バイトホルダ (22a)係合部 (23)ガイド片 (24)バイト取付杆 (25)バイト (26)ワーク (27)円孔 (28)環状溝 (30)減速歯車機構 (31)外歯歯車 (32)環状溝 (33)内歯歯車 (34)偏心カム (34a)軸部 (35)突起 (36)溝 (40)摩擦継手 (41)孔 (42)鋼球 (43)圧縮ばね (44)調節ねじ (44a)円錐部 (45)溝

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のフレームに装着される支持筒
   に、工作機械のスピンドルに連結される上下方向を向く
   回転軸を枢設し、該回転軸の下端に、直径方向を向く案
   内溝を切設し、該案内溝に、下端部にバイトを固定しう
   るようにしたバイトホルダの上端に設けた水平な係合部
   を摺動自在に嵌合し、該バイトホルダの係合部の両端よ
   り起立する１対のガイド片により、回転軸の下端部に外
   嵌した偏心カムを両側方より回転可能に挾み、前記偏心
   カムと回転軸とを、入力回転数と出力回転数とがわずか
   だけ異なるようにした減速歯車機構をもって互いに連係
   したことを特徴とする工作機械用切削加工ヘッド。
2. 【請求項２】 減速歯車機構を、回転軸に外嵌され、１
   個が回転軸に、かつ別の１個が偏心カムにそれぞれ回り
   止めされ、歯数がわずかに相違する少なくとも２個の平
   歯車と、支持筒に枢支され、かつ前記２個の平歯車と噛
   合する歯数が同一か又は近似する２個の歯を有する少な
   くとも１個の連係ギヤとを有するものとした請求項１記
   載の工作機械用切削加工ヘッド。
3. 【請求項３】 ２個の平歯車の間に中間の平歯車を設
   け、該中間の平歯車と他の平歯車とを、それぞれ別の連
   係ギヤをもって連係したことを特徴とする請求項２記載
   の工作機械用切削加工ヘッド。
4. 【請求項４】 減速歯車機構を、回転軸に外嵌され、か
   つ回り止めされた外歯歯車と、回転軸と偏心するように
   して支持筒内に形成された環状溝に回転自在に嵌合され
   るとともに、前記外歯歯車とわずかに異なる歯数をもっ
   て外歯歯車と噛合し、かつ偏心カムと相対回転不能とし
   て連係された内歯歯車とを有するものとした請求項１記
   載の工作機械用切削加工ヘッド。
5. 【請求項５】 案内溝をあり溝とし、かつそれに摺動自
   在に嵌合するバイトホルダの係合部をあり形とした請求
   項１〜４のいずれかに記載の工作機械用切削加工ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 回転軸から減速歯車機構を経て偏心カム
   に至るまでの伝動経路の途中に、摩擦継手を設けた請求
   項１〜５のいずれかに記載の工作機械用切削加工ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 摩擦継手を、スプリングキャッチとした
   請求項６記載の工作機械用切削加工ヘッド。