JPH04217442A - 旋回工具アダプタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工具角度調節可能な
旋回工具アダプタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術においては、アングルヘッド
は、工具角度が固定であったり、工具角度が可変であっ
ても回転伝達機構に歯車機構を用いたり可撓軸を用いた
りしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
おける歯車機構を用いた形式は、長さが長く、重量も重
い。しかも最高回転速度が３０００ｒｐｍ　程度であっ
て金型の仕上げに不適当である。又、可撓軸を用いた形
式は工具角度や伝達トルクが大きく制限されている。そ
して、通常の工作機械の主軸に装着されて使用され、工
具角度が広い範囲で可変であり、しかも高速小型軽量で
ある適当な回転工具用アダプタはなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明による旋回工具
アダプタは、工作機械の固定側に係合離脱自在に結合さ
れる固定ハウジングと、固定ハウジングに回転自在に支
承され、固定ハウジングからの突出後端部が工作機械の
主軸に取付られるシャンクとなっている入力回転軸部と
、固定ハウジングに対し入力回転軸部の回転軸線と交差
した回動軸線回りに回動可能に、且つ該回動軸線方向位
置調節自在に結合された旋回ハウジングと、旋回ハウジ
ングに前記回動軸線と交差した回転軸線回りに回転自在
に支承され、旋回ハウジングからの突出前端部が工具取
付手段を具備する出力回転軸部と、入力回転軸部及び出
力回転軸部の夫々に取付けられたプーリにベルトが巻掛
けられている回転伝達機構とより構成されている。

【０００５】上記の固定ハウジングと旋回ハウジングと
の結合は、例えば入力回転軸部の回転軸線と交差した回
動軸線回りのねじ面でねじ結合であったり、入力回転軸
部の回転軸線と交差した回動軸線回りに該軸線方向の位
置調節可能なストッパを介しての回転自在の嵌合であっ
たりする。必要に応じてベルトをメビウスの帯状にする
のがよく、又出力回転軸部に遊星増速機構を介在させて
もよい。

【０００６】

【作用】上記の旋回工具アダプタにおいて、固定ハウジ
ングに対し入力回転軸部の軸線と交差した回動軸線回り
に旋回ハウジングを旋回して所望の工具角度位置に位置
決めする。ねじ結合の場合には、旋回ハウジングの旋回
に応じて両者の回転軸線距離が変り、調節自在ストッパ
付きの嵌合の場合には、両者の回転軸線距離が適宜調節
されるので、ベルト巻掛け長さ即ちベルトの張力は、略
一定に保たれる。

【０００７】それから、上記の旋回工具アダプタにおい
て、工具保持手段に所定の工具のシャンクを保持させ、
この工具装着済の旋回工具アダプタのシャンクが主軸に
装着される。その際、固定ハウジングは、適宜の手段に
より主軸頭に固定され、その結果、入力回転軸部は主軸
と共に固定ハウジングに対し回転自在となる。かくして
、旋回工具アダプタを装着した主軸が回転駆動されると
、入力回転軸部は回転する。従って、ベルト・プーリ機
構を介して出力回転軸部は回転駆動される。すると工具
保持手段に保持された所定の工具は回転し、工作物に対
し切削（研削）加工を行うのである。

【０００８】旋回ハウジングは、固定ハウジングに対し
入力回転軸部の回転軸線と交差した回動軸線回りに適宜
旋回され、所望の旋回位置に位置決め固定されるので、
工具の回転軸線は、主軸の軸線に対し所望の交差角に設
定される。そのような状態においてもベルト・プーリ機
構により主軸の回転は、工具に確実に伝達される。なお
、出力回転軸部に遊星増速機構が介在すると工具の回転
速度は主軸の回転速度より増速され、高速切削（研削）
加工が行われる。

【０００９】

【実施例】

この発明の実施例を図面に従って説明する。なお以下の
説明における上下左右方向は、第１図における方向であ
る。図１及び図４において、工具角度調節可能な旋回工
具アダプタは、マシニングセンタのような工作機械の主
軸Ｍに挿着される入力回転軸部とハウジング部とハウジ
ング部に内蔵された回転伝達機構と工具を取付ける出力
回転軸部とから構成されている。

【００１０】入力回転軸部は、先端の回転軸部１、中間
の溝付き鍔部２及び後端のテーパシャンク３が共軸線関
係に一体となって形成されている。テーパシャンク３に
は主軸Ｍの引張棒が螺合するねじ穴が穿設されてある。 ハウジング部は、例えば主軸頭Ｍ０　のような固定側に
係合離脱自在に結合される固定ハウジング４と固定ハウ
ジング４に旋回位置調節自在に取付られた旋回ハウジン
グ５とより構成されている。

【００１１】固定ハウジング４は、水平軸線の略円筒形
で、下側外周壁の中央部には、上下軸線の突出円筒部６
が形成されており、右側端壁には、回転軸部挿入用の挿
入孔が開口している。回転軸部１は、挿入孔から固定ハ
ウジング４内に挿入され、固定ハウジング４内の左右両
端に設けられた転がり軸受７，７により回転自在に支承
されており、回転軸部１の中間部には、プーリ８が固着
されている。旋回ハウジング５は、数個の部分で組立て
られているが、全体として水平軸線の略円筒形であり、
上側外周壁の右側部には上下軸線の突出円筒部９が形成
されている。

【００１２】旋回ハウジング５内の右側中空部において
は、回転軸１０が突出円筒部９の左右両側に設けられた
転がり軸受１１，１１により回転自在に支承されており
、回転軸１０の中間部には、プーリ１２が固着されてい
る。回転軸１０の左端部には遊星ローラ増速機構の遊星
ローラ１３を保持する遊星ローラキャリア１４が設けら
れている。旋回ハウジング５内の左側中空部においては
、旋回ハウジング５の左端の挿入孔２３から挿入された
出力回転軸部の回転軸１６の中間部が転がり軸受１５，
１５により回転自在に支承されており、回転軸１６の右
端部には、遊星ローラ増速機構の太陽ローラ１６ａ　が
形成されている。

【００１３】そして、遊星ローラ１３と太陽ローラ１６
ａ　と旋回ハウジング５内の中央大径中空部に取付けら
れた固定軌道輪１７との相互の係合により遊星ローラ増
速機構が構成されている。

【００１４】回転軸１６の左端部は、旋回ハウジング５
の挿入孔２３から突出しており、適宜の工具保持手段１
８が設けられている。固定ハウジング４と旋回ハウジン
グ５とは、突出円筒部６と突出円筒部９とが回動位置調
節自在に嵌合固締されることにより結合されている。そ
して、上記の回転軸部１のプーリ８と回転軸１０のプー
リ１２にはベルト１９が巻掛けられている。

【００１５】上記のベルト巻掛けについて述べると、旋
回範囲が固定ハウジング４の軸線Ｌ１　と旋回ハウジン
グ５の軸線Ｌ２　が平行状態位置（旋回角０度）である
原点から正負いずれか適宜の範囲（例えば旋回角０〜９
０度の旋回範囲で、この場合、旋回中立位置は旋回角±
４５度である）の旋回工具アダプタの場合には、ベルト
１９は通常の平ベルト、Ｖベルト又はタイミングベルト
等の無端ベルトである。そして、プーリ８，１２は、Ｖ
ベルト及びタイミングベルの夫々に応じた形状のもので
あることはいうまでもない。なお、プーリ８，１２は、
旋回角が大きくなるにつれてベルト端縁部がプーリ鍔と
接触することにより摩耗するのを減少させるべく、プー
リ鍔は、先縁部がＲ形状になっており、且つ幅方向外方
に約３０度以上拡げられている。

【００１６】旋回中立位置が固定ハウジング４の軸線Ｌ
１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　が直角交差状態位
置（旋回角±９０度）である旋回工具アダプタの場合に
は、ベルト１９は半捻りされて無端状に接合された所謂
メビウスの帯を呈している。

【００１７】旋回中立位置が旋回角＋９０度の旋回工具
アダプタと旋回角−９０度の旋回工具アダプタとでは、
ベルトの半捻りされている側が互に反対側となる。

【００１８】ベルト１９は、例えば平ベルト、Ｖベルト
、タイミングベルト等のいずれでもよいが、Ｖベルト及
びタイミングベルトの場合は、表裏両面が同一形状に成
形されてある必要がある。

【００１９】そうして、旋回角０度の原点からの旋回角
が増大される場合、両プーリの軸線の距離、即ち軸線Ｌ
１　と軸線Ｌ２　との距離がそのままで交差角が増大す
ると、両プーリに巻掛けられた無端ベルトの巻掛け長さ
は増加し、無端ベルトに加わる張力が増大する。

【００２０】ここで、固定ハウジング４と旋回ハウジン
グ５との旋回位置調節自在の結合構成、即ち突出円筒部
６と突出円筒部９と回動位置調整自在の嵌合結合につい
て述べる。

【００２１】図１及び図２に示す第１実施例においては
、固定ハウジング４の突出円筒部６の外周面には、雄ね
じが刻設されて雄ねじ部６１が形成されており、旋回ハ
ウジング５の突出円筒部９の内周面には、雌ねじが刻設
されて雌ねじ部９１が形成されている。そうして、雄ね
じ部６１と雌ねじ部９１とが螺合されることにより固定
ハウジング４と旋回ハウジング５とは、夫々の突出円筒
部６，９において結合され（図示の例では、突出円筒部
６が雄で、突出円筒部９が雌となっているが、逆でもよ
い）。

【００２２】雄ねじ部６１・雌ねじ部９１のねじのねじ
方向（右ねじ・左ねじ）は、旋回ハウジング５の旋回角
範囲により異なる。雄ねじ部６１・雌ねじ部９１のねじ
のねじ方向（右ねじ・左ねじ）は、固定ハウジング４に
対する旋回ハウジング５の旋回範囲が固定ハウジング４
の軸線Ｌ１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　と平行で
ある（交差角が零度の）位置を原点して正負の旋回範囲
のいずれであるかによって異なる。即ち、原点基準に旋
回角が増大した場合、軸線Ｌ１　と軸線Ｌ２　との距離
が減少するようなねじ方向である。

【００２３】従って、既述のように旋回による無端ベル
トに加わる張力の増大という問題に対しては、固定ハウ
ジング４の軸線Ｌ１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　
と平行である（旋回角が零度の）の原点から旋回角が増
大するように固定ハウジング４の突出円筒部６に対し旋
回ハウジング５の突出円筒部９を回動した場合に、上記
のようなねじ結合のため旋回に応じて固定ハウジング４
の軸線Ｌ１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　との距離
が減少するので、両プーリ間の巻掛け長さの増加、即ち
無端ベルトに加わる張力の増大は抑制される。逆に原点
から旋回角が減少する旋回の場合には、無端ベルトが無
用に緩まない。

【００２４】そのために、雄ねじ部６１・雌ねじ部９１
のねじピッチは、原点からの旋回角度の増加・減少にも
拘らず、両プーリ間の巻掛け長さができるだけ変化しな
いようなねじピッチが選択されている。

【００２５】固定ハウジング４に対し、旋回ハウジング
５を所定の旋回位置に固定するために、突出円筒部９に
螺着された止ねじで回転止めをしてある。

【００２６】詳細に説明すると、図２及び図３に示すよ
うに突出円筒部９に円周等間隔に半径方向に穿設された
適宜数、例えば３、４個のねじ孔２０，２０‥‥の夫々
には、先づ、先端面に突出円筒部９の内周面の雌ねじの
一部をなすねじ山が刻設された黄銅製の円筒体片２１が
嵌入され、更にボルト２２，２２‥‥が螺入され、その
先端が円筒体片２１の後端面に当接するようになってい
る。

【００２７】図４及び図５に示す第２実施例においては
、固定ハウジング４の突出円筒部６の外周面と旋回ハウ
ジング５の突出円筒部９の内周面とは滑動自在に嵌合さ
れるようになっており、突出円筒部９は周方向の一箇所
において軸線方向に切断され適宜の間隙をもったスリッ
ト９２が形成されている。そして突出円筒部９の外周面
の上端部にはねじが刻設され雄ねじ部９３が形成され、
雄ねじ部９３にはねじ環２４が螺合されている。突出円
筒部９の外周面において、雄ねじ部９３の下側にはスリ
ット９２の両側各側に半径方向の耳部９４，９５が突出
形成されている。耳部９４，９５には、共軸線関係の孔
が穿設され、一方の孔はボルト孔９６であり他方の孔は
ねじ孔９７である。ボルト孔９６に挿入された締付ボル
ト２５がねじ孔９７に螺入されている。

【００２８】そこで、突出円筒部６と突出円筒部９との
回動位置調整自在の嵌合結合において、適宜の突出位置
に調節螺合したねじ環２４の端面が固定ハウジング４の
下側面に当接することにより突出円筒部６と突出円筒部
９との軸線方向の相対位置は位置決めされる。即ち、固
定ハウジング４の軸線Ｌ１　と旋回ハウジング５の軸線
Ｌ２　との距離が所望の大きさにセットされる。

【００２９】従って、既述のように旋回による無端ベル
トに加わる張力の増大という問題に対しては、固定ハウ
ジング４の軸線Ｌ１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　
との距離が旋回角度とは無関係に適宜の大きさに調節設
定され得るので、両プーリ間の巻掛け長さの増大・減小
、即ち無端ベルトに加わる張力の増大や無端ベルトの無
用の緩みが抑制される。

【００３０】上記の工具角度調節可能な旋回工具アダプ
タの作用について説明する。第１実施例の所望の旋回範
囲の旋回工具アダプタにおいて、ボルト２２，２２‥‥
を緩めると、円筒体片２１，の先端面のねじ山が突出円
筒部６のねじ面から緩み、突出円筒部９は、突出円筒部
６に対し回転自在になるので、旋回ハウジング５を固定
ハウジング４に対し所要の旋回角度だけ旋回し、所望の
工具角度に位置決めし、ボルト２２，２２‥‥を締める
。すると、ボルト２２，２２‥‥の先端が円筒体片２１
に当接して円筒体片２１を押込み、円筒体片２１の先端
面のねじ山が突出円筒部６のねじ面に係合して押圧する
。従って、突出円筒部９は、突出円筒部６に対し固締さ
れ、旋回ハウジング５は、固定ハウジング４に対し所望
の工具角度で一体化される。

【００３１】第２実施例の所望の旋回範囲の旋回工具ア
ダプタにおいて、締付ボルト２５を緩めると、スリット
９２が拡がり、突出円筒部９は、突出円筒部６に対し回
転自在になるので、旋回ハウジング５を固定ハウジング
４に対し所要の旋回角度だけ旋回し、所望の工具角度に
位置決めし、更にねじ環２４の端面が固定ハウジング４
の下側面に当接しながら回転調節することにより無端ベ
ルトの適正な張力が得られる固定ハウジング４の軸線Ｌ
１　と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　との距離を調節し
た上、締付ボルト２５を締付ける。するとスリット９２
が狭くなり、突出円筒部６は、突出円筒部９に締付けら
れ、突出円筒部９は、突出円筒部６に対し固締され、旋
回ハウジング５は、固定ハウジング４に対し所望の工具
角度で一体化される。

【００３２】それから、両実施例において、工具保持手
段１８に所定の工具のシャンクが保持されることにより
、工具は旋回工具アダプタに装着される。この工具装着
済の旋回工具アダプタは、図６に示すように例えばマシ
ニングセンタの工具マガジンに貯蔵されており、交換ハ
ンドにより溝付き鍔部２の環状溝を把持されて、マシニ
ングセンタの主軸Ｍに所定角度位置関係で装着される。 テーパシャンク３が主軸Ｍのテーパ孔に挿入され、ねじ
穴に主軸Ｍの引張棒が螺合し、テーパシャンク３を引込
むことにより、旋回工具アダプタは主軸Ｍに固着される
。

【００３３】その際、固定ハウジング４は、例えば位置
決めピンＰ等の適宜の手段により主軸頭Ｍ０　に固定さ
れ、その結果、入力回転軸部は主軸Ｍと共に固定ハウジ
ング４に対し回転自在となる。かくして、旋回工具アダ
プタを装着した主軸Ｍが回転駆動されると、回転軸部１
、延いてはプーリ８は、固定ハウジング４に対して回転
する。従って、ベルト１９を介してプーリ１２、延いて
は回転軸１０は回転駆動される。すると遊星ローラキャ
リア１４に保持された遊星ローラ１３は、固定軌道輪１
７に接触したまま自転すると共に、回転軸１０の軸線回
りに公転する。

【００３４】すると、遊星ローラ１３に接触する太陽ロ
ーラ１６ａ　は、回転軸１０の回転より増速されて回転
する。即ち、回転軸１６の工具保持手段１８にシャンク
が保持された工具は、回転軸１０の回転、延いては主軸
Ｍの回転より増速されて回転し、高速回転する工具によ
り工作物に対し切削（研削）加工が行われるのである。 工具に対するスラスト荷重は、回転軸１６、転がり軸受
１５，１５、ハウジング部、転がり軸受７，７及び入力
回転軸部を介して主軸Ｍによって支承される。

【００３５】既述のように、旋回ハウジング５は、固定
ハウジング４に対し突出円筒部６，９の軸線回りの所望
の旋回位置に位置決め固定され、旋回ハウジング５の軸
線、即ち工具の軸線Ｌ２　は、固定ハウジング４の軸線
、即ち主軸軸線Ｌ１　に対し所望の交差角に設定され、
旋回ハウジング５の旋回中立位置から±４５度に設定さ
れていても、上記のように固定ハウジング４の軸線Ｌ１
と旋回ハウジング５の軸線Ｌ２　との距離が調節される
のでベルト１９の張力が略一定で、プーリ８の回転はプ
ーリ１２に確実に伝達される。

【００３６】特に旋回ハウジング５の旋回中立位置が旋
回角±９０度である場合には、ベルト１９がメビウスの
帯状のであるため、旋回中立位置で両方の連行部が９０
度捩じれていることから、プーリ８の回転は、無理なく
プーリ１２に伝達される。旋回ハウジング５が更に±４
５度旋回されて位置決めされても、メビウスの帯状のベ
ルト１９であるため、旋回中立位置で両方の直行部が９
０度捩じれ、そこから正負に更に旋回しても、少なくと
も一方は、捩じれが少なくなるようになるので、通常の
無端ベルトを９０±４５度に捩じるよりも、プーリ８の
回転は、無理なくプーリ１２に確実に伝達される。

【００３７】そこで、上記のような夫々の旋回中立位置
が旋回角＋９０度、０度及び−９０度である３種の旋回
工具アダプタが用意され、それらを適宜調節することに
より−（９０＋４５）度から＋（９０＋４５）度までの
広範囲の工具角度に設定された旋回工具アダプタを用意
することができる。工作物の加工形状等により予じめ任
意の旋回角に設定された旋回工具アダプタの選択プログ
ラムが作成され、マシニングセンタ等で選択使用される
のである。

【００３８】

【発明の効果】この発明の工具角度調節可能な旋回工具
アダプタは、小型軽量であり、工具角度が広範囲（例え
ば−（９０＋４５）度乃至＋（９０＋４５）度）の任意
の角度に調節できる上、工具角度を変化しても内部のベ
ルト伝動においてベルトの張力が略一定に維持し得て、
高速回転が可能である。それによって、例えば、複雑な
形状の金型の仕上げ加工にも好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例における旋回工具アダプ
タの断面側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

【図３】この発明の実施例における旋回工具アダプタの
旋回固定用のボルト及び円筒体片の斜視図である。

【図４】この発明の第２実施例における旋回工具アダプ
タの突出円筒部間の嵌合結合部の断面側面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。

【図６】この発明の実施例における旋回工具アダプタの
正面図である。

【符号の説明】

１　　回転軸部 ２　　溝付き鍔部 ３　　テーパシャンク ４　　固定ハウジング ５　　旋回ハウジング ６，９　　突出円筒部 ６１，９３　　雄ねじ部 ９１　　雌ねじ部 ９２　　スリット ９４，９５　　耳部 ９６　　ボルト孔 ９７，２０　　ねじ孔 ７，１１，１５　　転がり軸受 ８，１２　　プーリ １０，１６　　回転軸 １３　　遊星ローラ １４　　遊星ローラキャリア １６ａ　　　太陽ローラ １７　　固定軌道輪 １８　　工具保持手段 １９　　ベルト ２１　　円筒体片 ２２　　ボルト ２３　　挿入孔 ２５　　締付ボルト ２４　　ねじ環 Ｍ０　　　主軸頭 Ｍ　　主軸 Ｐ　　位置決めピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　工作機械の固定側に係合離脱自在に結
   合される固定ハウジングと、固定ハウジングに回転自在
   に支承され、固定ハウジングからの突出後端部が工作機
   械の主軸に取付られるシャンクとなっている入力回転軸
   部と、固定ハウジングに対し入力回転軸部の回転軸線と
   交差した回動軸線回りに回動可能に、且つ該回動軸線方
   向位置調節自在に結合された旋回ハウジングと、旋回ハ
   ウジングに前記回動軸線と交差した回転軸線回りに回転
   自在に支承され、旋回ハウジングからの突出前端部が工
   具取付手段を具備する出力回転軸部と、入力回転軸部及
   び出力回転軸部の夫々に取付けられたプーリにベルトが
   巻掛けられている回転伝達機構とより構成された旋回工
   具アダプタ
2. 【請求項２】　　固定ハウジングと旋回ハウジングとの
   結合が入力回転軸部の回転軸線と交差した回動軸線回り
   のねじ面でねじ結合である特許請求の範囲第１項に記載
   の旋回工具アダプタ
3. 【請求項３】　　固定ハウジングと旋回ハウジングとの
   結合が入力回転軸部の回転軸線と交差した回動軸線回り
   に該軸線方向の位置調節可能なストッパを介しての回転
   自在の嵌合である特許請求の範囲第１項に記載の旋回工
   具アダプタ
4. 【請求項４】　　ベルトがメビウスの帯状である特許請
   求の範囲第１項乃至第に第３項に記載の旋回工具アダプ
   タ