JPH0333380Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、各種掘削装置に用いられるスパイ
ラルドリルカラー溝加工装置に関する。更に詳し
くは、この考案は石油井戸掘削、鉱山調査、地質
調査、建設工事、深井戸などの掘削に用いられる
ボーリング用スパイラルドリルカラー溝加工装置
に関する。

［考案の背景］ 地質調査、鉱山調査、地熱調査などの調査、建
設工事、石油掘削などの掘削工事ではボーリング
マシンが用いられている。ボーリングマシンに
は、種々のタイプが知られているが、通常先端に
掘削用のビツトを有し、中間部はパイプであるド
リルカラーを多数個連結して使う。このドリルカ
ラーは、ストレートの管材も使われるが、螺旋状
の一条ないし多条の溝、すなわちスパイラル溝を
設けたスパイラルドリルカラーが知られている。

このスパイラル溝は、掘削された孔壁に内圧に
よつてドリルカラーが付着するのを防止するた
め、スライムの排出の容易性のためなどの理由で
設けられている。これは、掘削抵抗が少なくなり
掘削効果が向上することが知られている。このス
パイラル溝の断面形状は、種々のタイプが知られ
ているが標準的なものは、軸線直角に断面をとれ
ば周面が直線のものが用いられている。一般的に
棒、管材の外周の溝の加工は、回転フライスによ
る加工方法が知られている（例えば、特公昭53−
11118号公報、特公昭46−13240号公報）。ネジ加
工は、工具をバイトを用いて旋盤加工も古くから
用いられている。

近年では、NC旋盤を用いて一条または多条ね
じが切削されている。ボーリング用スパイラルド
リルカラーの加工も種々の加工方法が採用されて
いる。例えば、NC旋盤方式を用いる切削方法で
は、刃物台にバイトの代りにフライスカツターを
取り付け、スパイラル溝を１本毎に切削し、切込
送り（ワークの半径方向）はＸ軸サーボモータ
で、縦送り（ワーク軸線方向）はＺ軸サーボモー
タで行う。

スパイラル溝の加工は、主軸サーボモータの回
転とＺ軸サーボモータの移動を電気的に連動させ
て同期運転している。しかし、フライスカツター
の切削抵抗が大きいため、主軸サーボモータとＺ
軸サーボモータに負荷がかかり同期運転が困難で
ある。このため、ワークを僅かに回転させながら
低速で一本の溝毎に切削を行うものであつた。そ
して多条のスパイラル溝加工は、一本の溝加工が
終了すると、この溝の本数に応じて割出しモータ
で換え歯車を介してその溝の本数に応じて割出し
て加工するので、多条溝の切削には長時間を要す
る。

このスパイラル溝の切削の効率を上げるには、
主軸駆動用モータに比較的大容量のDCモータを
用いる必要がある。しかし、切削負荷が大きいた
め精度向上を図るにはワーク支持装置（センタレ
スト）が必然的に大きくなる。

［考案が解決しようとする課題］ この考案は、以上のような技術的背景で考案さ
れたものであり、次の課題を達成する。

この考案の目的は、ワークの交換を迅速にして
加工能率を向上させたボーリング用スパイラルド
リルカラー溝加工装置を提供することにある。

この考案の他の目的は、ワークの芯出しが容易
なボーリング用スパイラルドリルカラー溝加工装
置を提供することにある。

この考案の更に他の目的は、段取り時間が短い
ボーリング用スパイラルドリルカラー溝加工装置
を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために次のような手段を採
る。この手段は、 ａ 本体を構成し案内面を有する長尺ベツド１
と、 ｂ 前記案内面上を移動自在に設けられた主軸台
２と、 ｃ この主軸台２内に回転自在に支持された主軸
３と、 ｄ この主軸３の一端にワーク２６を保持するチ
ヤツク１４と、 ｅ 前記主軸台２にねじ込まれた前記案内面上を
移動させて送るための送り螺杆２２と、 ｆ 前記主軸３と前記送り螺杆２２とを連動させ
るための歯車連動機構と、 ｇ 前記主軸３の回転と前記送り螺杆２２を前記
歯車連動機構により、連動回転駆動させて、前
記主軸台２を前記案内面上を通常の切削送りす
るための主軸駆動および送り用モータ１５と、 ｈ 前記送り螺杆２２を回転駆動して前記主軸台
２を急速送りするための急速送りモータ１６
と、 ｉ 前記ワーク２６の振れを見るための振れ見用
モータ１７と、 ｊ 前記振れ見用モータ１７の回転出力を前記主
軸３の回転へ伝達するための歯車伝達機構と、 ｋ 前記長尺ベツド１の一端部に固定され前記主
軸３の軸線のほぼ外周等角度位置でかつ前記主
軸３の軸線に向かう方向に設けられた複数のカ
ツター９，１０と、 ｌ このカツター９，１０を回転駆動するための
カツター駆動用モータ１８と、 ｍ 前記カツター９，１０の主軸軸線前後に固定
され、前記ワーク２６を支持するために主軸軸
線と垂直方向に設けられた複数のワーク支持手
段５，６，６と、 ｎ 前記長尺ベツド１の一端の位置に前記加工済
のワーク２６を載置するための加工部支持手段
２１と ｏ から成るボーリング用スパイラルドリルカラ
ー溝加工装置である。

前記ワーク支持ロール５，６，６の少なくとも
１個が前記ワーク２６を前記チヤツク１４に把持
させるときに、干渉しないように退避するための
退避機構を有すると更に効果的である。

［作用］ ワークを主軸台のチヤツクに保持させる。主軸
駆動および送りモータを駆動させると、ワークを
保持する主軸台が送り螺杆に駆動され、ベツド１
上を移動する。主軸台上のチヤツクは、ワークを
回転させつつ切削送りし、この送りで複数個のカ
ツターでワーク外周にスパイラル溝加工される。
このとき、移動しないワーク支持部材でワークは
支持されている。加工済のワークは、ベツドの端
部に設けた加工部支持手段により支持される。主
軸台の早送りは、急速送り用モータを起動し送り
螺杆を回して行う。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を図面に従つて説明す
る。長尺ベツド１は、本体を構成するものであ
り、長いものを加工するので通常の工作機械のベ
ツドより長い。長尺ベツド１は、レベリングブロ
ツク１９の上に載せてある。レベリングブロツク
１９は、長尺ベツド１を水平に設置するためのも
のである。長尺旋盤の長尺ベツド１上には、主軸
台２を摺動自在に支持するすべり案内面が形成し
てある。主軸台２には、主軸３が回転自在に設け
てある。

主軸２の前端面には、チヤツク１４が設けてあ
る。チヤツク１４は、ワーク２６の一端を把持し
て回転駆動する公知のものである。主軸駆動およ
び送り用モータ１５（本例では、AC，3.7KW）
は、主軸３の駆動と後述する送り螺杆２２を同時
に回転駆動するものである。主軸３と送り螺杆２
２との間は、歯車連動機構を有している（第８図
参照）。従つて、主軸駆動および送り用モータ１
５は、主軸３の回転と送り螺杆２２とを同期回転
させる。

急速送り用モータ１６（本例では、AC，
1.5KW）は、送り螺杆２２を駆動するものであ
り、主軸台２を早送りするときに起動させるもの
であり、切削送りのときは使用しない。従つて、
急速送りモータ１６と送り螺杆２２との動力伝達
機構には、必要があればクラツチなどの動力遮断
手段を設ける。振れ見用モータ１７（本例では、
AC，0.75KW）、は、ワーク２６をチヤツク１４
に把持したときに芯出しするためにインチング用
のモータである。

すなわち、周知のようにワーク２６をチヤツク
１４に把持したのみでは、チヤツク１４の芯、す
なわち主軸３の軸線とワーク２６の中心とは一致
しないので、通常ワーク２６を低速あるいは寸動
回転させて芯出しさせる。振れ見用モータ１７
は、この芯出し用のモータである。主軸台２の下
面には、ナツトが設けてありこのナツトには送り
螺杆２２がねじ込んである。送り螺杆２２を回転
させると、主軸台２は長尺ベツド１上の案内面上
を移動する。

一方、長尺ベツド１の一端の案内面上には、機
枠７が固定して設けてある（第１，７図参照）。
この機枠７は、回転するワーク２６を支持するも
のであり、センタレストとも呼ばれているもので
ある。センタレストは、ワーク２６を主軸３の中
心線ａの方向に摺動自在に支持し、回転方向に摺
動自在に支持するものである。このワーク支持位
置であるｂ点、すなわち主軸３の軸線上の一点に
は、上方向と、下方から２方向との合計３方向か
ら支持されている。垂直下向ワーク支持ロール５
は、上からワーク２６を支持するためのものであ
る。

垂直下向ワーク支持ロール５は、垂直下向昇降
調節筒４に挿入されており、ワーク２６のラジア
ル方向に位置が角ネジ１３により調節自在であ
る。垂直下向ワーク支持ロール５の下方には、２
個の斜上ワーク支持ロール６，６がワーク２６で
支持している。結局、１個の垂直下向ワーク支持
ロール５と、２個の斜上ワーク支持ロール６，６
は120゜の等角度位置に配置されている。２個の斜
上ワーク支持ロール６，６は、それぞれ２個の斜
上向摺動調節筒４，４に挿入され、ラジアル方向
の調節は角ネジ１３により行われる。

更に、長尺ベツド１の一端には、機枠８が設置
されている。機枠８内のｃ点すなわち主軸３の軸
線上の一点には、前記１個の垂直下向ワーク支持
ロール５と、２個の斜上ワーク支持ロール６，６
と同一構造のワーク支持装置が設けてある（第６
図参照）。更に、機枠８には、スパイラル溝加工
用の垂直下向カツター９および２個の斜上向カツ
ター１０，１０がラジアル方向に摺動自在に設け
られている。同カツター９，１０は、外周に複数
の工具を有するフライス工具である（第５図参
照）。

同カツター９，１０，１０は、互いに角度120
度開いた位置に設けられている。同カツター９，
１０，１０は、それぞれ機枠８に設けたユニツト
カツターヘツド１１の工具軸にクランプされてい
る。このユニツトカツターヘツド１１は、８段変
速できる変速歯車機構を内蔵している。ユニツト
カツターヘツド１１に、カツター駆動用モータ
（本例では、AC，15KW）１８が取り付けてあ
る。カツター駆動用モータ１８の回転は、変速歯
車機構により減速されて同カツター９，１０，１
０を駆動する。

同カツター９，１０，１０の切り込み送りは、
油圧モータと送りネジにより移動させる（図示せ
ず）。カツター９，１０，１０の切り込み送りが
終了すると、所定の位置に油圧クランプ装置で固
定する。同カツター９，１０，１０の切込み深さ
の調節はカツターヘツドクイル１２の出し入れに
より行うものである。

長尺ベツド１の内部に設けた切粉排出シユート
２０は、切削切粉を効率良く排出するためのシユ
ーターである（第５図参照）。加工部支持ローラ
コンベヤ２１は、加工中または加工後のワーク２
６を支持するためのものである。上部開閉部２３
は、機枠７の上部を蓋するものであり、ワーク２
６をロール５，６，６内に挿入する時に外せるよ
うにしたものである（第７図参照）。回動用ピン
ン２４は、上部開閉部２３を開くときの軸であ
り、一種の蝶番である。固定用ピン２５は、上部
開閉部２３を機枠７に止めるるためのピンであ
る。

加工方法 以下、この実施例の加工装置の使用方法を述べ
る。第１，２図に示すものは、加工されるボーリ
ング用スパイラルドリルカラーを示すワーク２６
である。ワーク２６の外周には、３条のスパイラ
ル溝２７が形成されている。スパイラル溝２７の
周面は、ほぼ直線である。しかし、このスパイラ
ル溝は、楕円の場合もある。先ず、ワーク２６を
チヤツキングするために、上部開閉部２３をピン
２４を中心に回動して機枠７の上部を開口する。

ワーク２６をクレーンで吊つてその先端部を機
枠７の斜上ロール６，６上に載せ右方（第３図で
見たとき）に移動させて同カツター９，１０，１
０の中央空間から機枠８のロール５，６，６の空
間を通過させる。その後同ワーク２６の一端部を
チヤツク１４で把持する。振れ見用モータ１７を
駆動させて、ワーク２６が正しく主軸３の芯に合
つているか確認し、芯がずれていればチヤツク１
４の爪を移動し調節する。

同様に、ロール５，６，６もの位置も調節し、
センターを中心線ａに一致させる。上記開閉部２
３を閉じる（第７図）。その後主軸台２の動作に
よりワーク２６を中心線ａの回りに回転させると
同時に第３図右方に摺動させ、ワーク２６の所定
位置において前記３個のカツター９，１０，１０
を回動しかつ中心点ｄに向かつて同時に送つて所
定切込み深さで加工を行う。

この加工でワーク２６の表面には、第２図の断
面図に示すように３条のスパイラル溝２７，２
７，２７が切削形成されるものである。本例で
は、ワーク２６の全長9753.6mmに対し上記スパイ
ラル溝２７，２７，２７の切削部長は7645.6mmで
あり、ワーク２６の直径は304.8mmであり、溝の
深さは11.9mmである。そして上記３条の溝２７は
同時に切削形成されるものである（因みに切削時
間60分、送り速度127mm／分、切削速度80ｍ／分
であつた）。

加工が完了した部分のワーク２６は、主軸台２
に押されながら加工部支持ローラーコンベヤ２１
上に載せられる（第３図、想像線）。主軸台２は、
加工が完了するとチヤツク１４からワーク２６を
外し、直ちに元の位置に戻り次のワーク２６をセ
ツトする。加工済のワーク２６は、加工機側に残
つたワーク部分を加工部支持ローラーコンベヤ２
１側に引つ張つて取り外す。

したがつて、ワーク２６の加工は休むことなく
連続的にできる。加工が完了したワーク２６は、
加工終了後、きわめて迅速に加工済の長尺のワー
ク２６を取り外しができ、加工終了後のワークの
取扱いを簡略化できる。

［考案の効果］ この考案は前記の溝加工装置で加工するので、
従来の旋盤による加工方法および装置と比較して
次のような効果がある。

ａ 加工中のワークを支持する加工部支持手段を
カツターを支持する固定された機枠の近くに設
けたので、加工済の長尺のワークを溝加工装置
から取り外す必要がなく、単に主軸台を元の位
置に復帰させて新しいワークをチヤツキングす
るだけで良い。したがつて、ワークの交換を迅
速にできる。

ｂ カツタおよびセンタレストを有する重量物で
ある機枠を固定し、主軸台を移動させた構造な
ので、主軸台が軽量化し、この移動時にベツド
の変形が刃物台移動型に比べて少ない。

ｃ 振れ見用のモータ、機構を備えているので、
迅速に振れの修正ができる。

ｄ 棒材ワークを曲げようとする切削力が３条溝
の同時加工によつて打消されるため、工作物の
振動によるびびりを極度に減らすことができ
る。このため、強力切削を行うことができ、更
に加工能率を向上させることができた。

ｅ ワークのたわみが少ないので、高精度に加工
できる。

ｆ 歯車などの機械的連動機構を用いたので、電
気的同期装置より、確実に主軸と送りとの同期
がとれ、重切削が可能になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の加工装置によつて加工された
スパイラルドリルカラーの斜視図、第２図は第１
図Ａ−Ａ線による縦断面図、第３図は本考案の装
置の側面図、第４図は第３図Ｂ−Ｂ線による正面
図、第５図は第３図Ｃ−Ｃ線による正面図、第６
図は第３図Ｄ−Ｄ線による正面図、第７図は第３
図Ｅ−Ｅ線による正面図、第８図は主軸台の説明
側面図である。 ２６…長尺ワーク、ａ…中心線、ｂ，ｃ…ワー
ク支持点、ｄ…加工点、１…長尺ベツド、２…主
軸台、３…主軸、５…垂直下向ワーク支持ロー
ル、６…斜上向ワーク支持ロール、９…垂直下向
カツター、１０…斜上向カツター、１５…主軸駆
動および送り用モータ、１６…急速送り用モー
タ、１７…振れ見用モータ、２１…加工部支持ロ
ーラコンベヤ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ａ 本体を構成し案内面を有する長尺ベツド
   １と、 ｂ 前記案内面上を移動自在に設けられた主軸
   台２と、 ｃ この主軸台２内に回転自在に支持された主
   軸３と、 ｄ この主軸３の一端にワーク２６を保持する
   チヤツク１４と、 ｅ 前記主軸台２にねじ込まれ前記案内面上を
   移動させて送るための送り螺杆２２と、 ｆ 前記主軸３と前記送り螺杆２２とを連動さ
   せるための歯車連動機構と、 ｇ 前記主軸３の回転と前記送り螺杆２２を前
   記歯車連動機構により、連動回転駆動させ
   て、前記主軸台２を前記案内面上を通常の切
   削送りするための主軸駆動および送り用モー
   タ１５と、 ｈ 前記送り螺杆２２を回転駆動して前記主軸
   台２を急速送りするための急速送りモータ１
   ６と、 ｉ 前記ワーク２６の振れを見るための振れ見
   用モータ１７と、 ｊ 前記振れ見用モータ１７の回転出力を前記
   主軸３の回転へ伝達するための歯車伝達機構
   と、 ｋ 前記長尺ベツド１の一端部に固定され前記
   主軸３の軸線のほぼ外周等角度位置でかつ前
   記主軸３の軸線に向かう方向に設けられた複
   数のカツター９，１０と、 ｌ このカツター９，１０を回転駆動するため
   のカツター駆動用モータ１８と、 ｍ 前記カツター９，１０の主軸軸線の前後に
   固定され、前記ワーク２６を支持するために
   主軸軸線と垂直方向に設けられた複数のワー
   ク支持手段５，６，６と、 ｎ 前記長尺ベツド１の一端の位置に前記加工
   済のワーク２６を載置するための加工部支持
   手段２１と ｏ から成るボーリング用スパイラルドリルカ
   ラー溝加工装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１番目において、
   前記ワーク支持手段５，６，６の少なくとも１
   個が前記ワーク２６を前記チヤツク１４に把持
   させるときに、干渉しないように退避するため
   の退避機構を有することを特徴とするボーリン
   グ用スパイラルドリルカラー溝加工装置。