JPH044083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中ぐり面削りヘツドおよび該中ぐり
面削りヘツドを取付けて使用する工作機械に関す
るものである。

従来の中ぐり盤やフライス盤は公知の中ぐりヘ
ツドや面削りヘツドを取付け、これらのヘツドに
中ぐり、面削り、ねじ切り等それぞれの作業に応
じた適切な刃物を取付けて使用する。

これらの中ぐりヘツドや面削りヘツドにはバニ
ヤ付きのノブが備えられており、このノブによつ
て工作機のテーパまたは主軸の回転軸線に対して
径方向に刃物（ツール）を移動させるようになつ
ている。そのために、これらの中ぐり、面削りヘ
ツドは刃物の位置を径方向に移動させる都度オペ
レータが手動によつてノブを操作しなければなら
ない。

本体内部に数値制御装置により動作を制御され
る直流モータを備え、これによつて刃物を工作機
主軸の回転軸線に対し半径方向にプリセツト量だ
け自動的に移動させるように構成した中ぐり面削
りヘツドが提案されているが、この種のヘツドは
重く、外径が大きくて扱い難い上に、接続用ケー
ブルを備える必要があり、これらの電源ケーブル
や制御ケーブルを常時直流モータおよび各付帯装
置に接続しておかなければならないという欠点が
ある。

最近では、加工物に対し複数の切削加工を行な
うよう構成されたマシニングセンタが次第に多く
市場に出されており、これらのマシニングセンタ
は一連の加工操作の各特定の操作に合わせてそれ
ぞれ作られた多数の刃物を使用するが、これらの
刃物はデイスクマガジンまたはチエーンマガジン
に収納されていて、所望の機械加工を行なうのに
必要な刃物をこれらのマガジンから自動的にピツ
クアツプして工作機主軸に装着し、その加工操作
が終了すると、次に必要な刃物をマガジンよりピ
ツクアツプして工作機主軸に装着されている刃物
と自動的に交換するよう構成されている。

従来、前述したような重くて外形が大きく刃物
ヘツドに対して半径方向に移動調整するのに手動
操作が必要な公知の中ぐりヘツドや面削りヘツド
は工作機の機械加工部あるいはいわゆるマシンセ
ンタに連結されたツールマガジンに組込むことは
不可能であり、その結果、これらのヘツドをワー
クに対する刃物（ツール）の位置決めを通常数値
制御装置によつて行なうマシニングセンタに使用
することは不可能であつた。

さらに、上記後者の中ぐり、面削りヘツド、す
なわち数値制御方式のヘツドは重過ぎて非常に扱
い難く、通常工作機主軸に必要なカツプリングテ
ーパがなく、また直流モータ用の電源ケーブル
や、たとえば数値制御装置で発生した信号を伝送
する等のために多くのケーブルが必要であるた
め、ツール交換型マガジンを備えたマシンセンタ
用としては不向きである。このように多くのケー
ブルやリード線を要するヘツドはツール交換型の
マガジンと共に使用することができないというこ
とは明らかであろう。

このような理由によつて、中ぐりヘツド、面削
りヘツドの使用には数々の利点があるにもかかわ
らず機械加工部あるいはいわゆるマシンセンタで
は、山形削り、平面フライス削り、面削り等各加
工段階毎に特性形状を有する従来型ツールを取付
け使用するというやり方が依然として行なわれて
いる。従来構成においては、面削り加工の場合ワ
ークテーブルおよびツールホルダーヘツドを共に
交換しなければならないことも多く、その結果、
工作機案内部の摩耗が激しくなつたり、平削り加
工や面削り加工の精度や公差が悪くなるという欠
点もある。さらに、公知のツールでは従来型マシ
ンセンタに取付けて使用する場合、アンダーカツ
ト、ねじ切り、テーパ穴ぐり、凸面削り、あるい
はその他の中ぐり作業が実施できないことも多
い。

本発明の目的は上記のような従来技術の欠点を
解消するためにツールを数値制御手段に合わせて
調節し移動させることのできるツール交換型マガ
ジンを備えたマシニングセンタに取付けて使用す
ることができ、しかもツール位置調節のためのオ
ペレータによるノブの手動調整や電源ケーブル、
制御信号用ケーブル等のケーブルを必要としない
新規な中ぐり面削りヘツドを提供することにあ
る。

本発明の上記目的は、工作機械の主軸に挿入さ
れるように作られた本体部と、ツールと、該主軸
の軸心と直交する方向に配設されているねじ付軸
とツールを支持する親ねじとを含む第１の手段
と、前記ねじ付軸に連結され、かつ前記工作機械
に設けられた回転スリーブと係合され、該回転ス
リーブの回転運動により前記ねじ付軸を回転させ
るため数値制御装置により精密制御される第２の
手段とからなる前記工作機械に使用するための中
ぐり面削りヘツドにおいて、前記第２の手段が本
体部の側方に配設されており、本体部から側方に
張出した側方張出部と、該側方張出部から前記主
軸と平行に延びる第２の張出部と、側方張出部の
中に配置された回転軸と、第２の張出部の中に配
置された第２の回転軸と、該回転軸から回転軸へ
回転を伝達する歯車列とを有することを特徴とす
る中ぐり面削りヘツドによつて達成される。

以下、本発明の実施例について図面を参照し
つゝ詳細に説明する。

まず第１図において、１は中ぐり面削りヘツド
を示し、該ヘツド１の本体部２には公知のテーパ
部材３が工作機６の主軸５の軸穴４に挿入可能な
よう突設されている。該テーパ部材３は本体部２
の内部において軸受７により公知の方法で支持さ
れている。さらに、本体部２の内部においてはテ
ーパ部材３の回わりにクラウン歯車８が配設さ
れ、該クラウン歯車８は動作上歯車９に結合され
ている。該歯車９はもう１つのクラウン歯車１０
を介してねじ付軸１２の一体部分をなすテーパピ
ニオン１１に係合され、該軸１２は親ねじ１３を
介してスライド１４に係合している。スライド１
４は中ぐり面削りヘツド１の下部に設けられたあ
り溝形案内１５に沿つてテーパ部材３のＸ軸に対
し半径方向に移動することができ、該スライド１
４にはツール１６が取り付けられている。ツール
１６は、工作機の主軸５に挿入された軸たるテー
パ部材３により回転する切削ツールである。以上
に説明した構成部分７ないし１６は従来技術にお
いて公知であり、本発明においては詳しい説明は
省略する。本体部２の側方張出部２ａの中には軸
受１７に支持された水平回転軸１８が配設され、
該回転軸１８のクラウン歯車８側の端部には該歯
車８を含む歯車機構に係合するウオームねじ１９
が取付けられている。回転軸１８の他端部、すな
わち、ウオームねじ１９と反対側の端部にはテー
パ歯車２０が備えられており、該テーパ歯車２０
は垂直軸２２の一体部分をなすもう１つのテーパ
歯車２１に係合している。該垂直軸２２の自由端
に精密結合タン部材２３が取付けられている。

テーパ部材３の軸線Ｘと工作機６の主軸５の軸
穴４の軸線をそろえると、結合タン部材２３が回
転スリーブ２４に直面し、該スリーブ２４には垂
直駆動軸２２のタン部材２３を嵌合結合すること
ができるような幾何学的形状の凹部２５が形成さ
れている。駆動軸２２の上端部の回わりにはばね
装置２７の作用に抗して駆動軸２２の軸線方向に
移動可能なロツクリング２６が配設されており、
該ロツクリングの内側には径方向に対向させて突
起部２８が形成され、該突起部２８は駆動軸２２
の上端部に座支された横ピン２９と係合してい
る。上記に説明した中ぐり面削りヘツド１を工作
機から切離した状態においても、結合用タン部材
２３は常に工作機６より突出するスリーブ２４の
凹部２５の延長線上に整合された位置にあるた
め、休止位置にある時に偶発的にあるいは誤操作
によつて駆動軸２２に回転運動が加わるのを防ぐ
とともに、その後テーパ部材３を主軸５の軸穴に
挿入することによりタン部材２３と凹部２５を自
動的に結合することができる。

第１図に２６，２７，２８および２９で示すタ
ン部材２３の位置決めロツク手段はテーパ部材を
軸穴４に挿入し、ロツクリング２６が工作機６の
前側部に接触して矢印ｆの方向に押されることに
よつて、横ピン２９と径方向突起部２８との係合
がはずれる結果、タン部材２３に対するロツク作
用が解除され、駆動軸２２が自由に回転すること
のできる状態となる。そして駆動軸２２が回転
し、これに伴つてテーパ歯車２０により駆動され
る回転軸１８が回転すると、クラウン歯車８、歯
車９、クラウン歯車１０およびピニオン１１を介
してねじ付軸１２に回転運動が伝達される結果、
親ねじ１３およびスライド１４を介してツール１
６をあり溝形ガイド１５に沿つて移動させること
ができる。

第１図の実施例においては回転運動は工作機６
により駆動されるスリーブ２５によつて直接駆動
軸２２に伝達されるが、他の実施例においてはテ
ーパ歯車２０および２１を用いず、回転軸１８を
さらに長くするとともにその自由端にタン部材２
３と同じような結合タン部材を取付け、回転軸１
８に直接回転運動を伝達するよう構成することも
可能である。このような実施例においては、数値
制御装置により回転運動を制御された産業用ロボ
ツトの回転スピンドル部によつて回転軸１８に回
転を与えることも可能である。

第２図に示すように、本発明の中ぐり面削りヘ
ツドの回転軸１８は該ヘツドの長手方向軸線に対
して斜め方向に配置されているため、該ヘツドの
本体部を先細状の非常にコンパクトで扱いやすい
形状とすることができるため、本発明のヘツドは
外形の大きい従来のヘツドに付随する支障もなく
容易にツールマガジンに導入し位置決めすること
ができる。

第３図は本発明の中ぐり面削りヘツドの力の伝
達系統を示す概略図である。第３図から明らかな
ように、駆動軸２２の自由端には結合タン部材２
３が突設されており、該駆動軸２２はテーパ歯車
２１を介して回転軸１８のテーパ歯車２０に結合
され、該回転軸１８はウオームねじ１９を介して
クラウン歯車８に結合され、該クラウン歯車８は
歯車９（第３図に図示なし）を介してもう１つの
クラウン歯車１０に結合され、該クラウン歯車１
０はツールスライド１４の親ねじ１３に係合され
たねじ付軸１２の一体部分をなすテーパピニオン
１１に係合している。

第４図は工作機６の前側部より突出するスリー
ブ２４に制御された所要の回転運動を与えるため
の手段の概略構成を示す図である。該スリーブ２
４は工作機６の前側部においてテーパ部材を嵌合
せるよう形成されたツールホルダースピンドル５
のＸ軸と平行にかつこれに近接させて軸受３０を
配設することにより回動可能に支持することが望
ましい。スリーブ２４を常に所望の位置にロツク
する、すなわちスリーブ２４の結合用凹部を駆動
軸２２のタン部材２３にそろえてロツクすること
ができるよう、スリーブ２４には電磁ブレーキ３
１またはこれと同様の制御手段を連結させて備え
ることが望ましい。スリーブ２４の凹部２５と反
対側の端部には第１歯車３２および第２歯車３３
が備えられ、該第１歯車３２は直流モータ３６の
軸３５の一体部分をなす歯車３４と係合されてお
り、該第２歯車３３はねじ付ロツド３８の一体部
分をなす歯車３７に係合されている。さらに、該
ねじ付ロツド３８には歯車３９が一体に結合され
ており、該歯車３９は歯車４０に係合され、該歯
車４０はクラツチ４１を介してレゾルバまたはエ
ンコーダ４２あるいはその他の変換器に結合され
ている。これらのレゾルバ、エンコーダ等の変換
器としては通常自動制御分野で用いられている装
置を使用する。

該ねじ付ロツド３８上には雌ねじを有する親ね
じ４３が摺動可能に嵌込まれており、該親ねじ４
３にはスイツチを作動させるためのステム４４が
突設され、該ステム４４は支持ブラケツト４６上
に位置調節可能に取付けられたストロークエンド
カム４５により起動することができる。上記に説
明した構成部分３１ないし４６はなるべくハウジ
ング４７に収納することが望ましく、また該ハウ
ジング４７をそつくり工作機６のスピンドルホル
ダーヘツド内に配設してもよい。該ハウジング４
７にはコネクタ４８および４９が備えられてお
り、該コネクタ４８はケーブル５０を介してレゾ
ルバまたはエンコーダ４２の入力部に接続されて
いる。他方、該コネクタ４９にはストロークエン
ドスイツチ４４に接続されたケーブル５１、直流
モータ３６の電源ケーブル５２および直流モータ
３６と一体に結合された回転計ダイナモ５４に接
続されたケーブル５３が接続されている。コネク
タ４８および４９にはさらに数値制御装置より制
御信号を受けるためのケーブルおよび数値制御装
置に案内信号を供給するためのケーブルが接続さ
れている。

以下、本発明の中ぐり面削りヘツドの上記実施
例の動作について説明すると、まずヘツド１が公
知機構によりツールマガジン（図示なし）からピ
ツクアツプされ、そのテーパ部材３が工作機主軸
５の軸穴４に挿入される。テーパ部材３は公知手
段によつて工作機６に自動的にロツクされるが、
テーパ部材３を主軸穴４に挿入する間にタン部材
２３が工作機６より突出する回転スリーブの凹部
２５に係合される。ここで、ヘツドに装着された
ツール１６は工作機外部において調節あるいはプ
リセツトされており、ヘツド１を工作機に装着す
る時点ではその刃先はプリセツトされた基準点に
位置するということに留意する必要がある。ツー
ル１６を工作機主軸５の径方向に移動させるに
は、スライド１４をあり溝形ガイド１５に沿つて
径方向に移動させる。この移動動作はねじ付軸１
２、ピニオン１１、クラウン歯車１０、歯車９、
水平回転軸１８上のウオームねじ１９に係合する
クラウン歯車８、テーパ歯車２０，２１、垂直回
転軸２２、回転スリーブ２４の凹部２５に係合さ
れるタン部材２３によつて確実に与えられる。

第４図に示すように、回転スリーブ２４は直流
モータ３６により駆動される歯車３２，３４によ
つて駆動される。回転計ダイナモ５４は直流モー
タ３６の回転数を検出し、これにもとづく数値制
御装置による追従調節（制御）を可能にするため
に備えられている。

レゾルバまたはエンコーダ４２はプリセツト時
に設定した基準点に対するツールの現在位置を検
出するための手段である。

ねじ付ロツド３８に取付けられた親ナツト４３
はツール１６の移動に従つて軸方向に移動する
が、該親ナツト４３には押ボタンスイツチ（スト
ロークエンドスイツチ）４４が備えられており、
該スイツチ４４はプリセツト可能なストロークエ
ンドカム４５と係合するようになつているため、
これによつて親ナツト４３、従つてツール１６の
最大ストロークを決定することができる。さらに
該押ボタンスイツチ４４は緊急時の安全スイツチ
として使用することもできる。コネクタ４８およ
び４９は３６，５４，４２，４３，４４等の駆動
手段および制御手段を相互に接続する他、回転計
ダイナモ５４およびレゾルバまたはエンコーダ４
２からの信号を数値制御装置に供給することによ
つて直流モータ３６を制御させ、プリセツトされ
たプログラムに従いツール１６の移動、位置決め
および駆動を行なうように構成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の中ぐり面削りヘツドの一実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図に示す中ぐ
り面削りヘツドの−線断面とした平面図、第
３図は第１図の実施例の径方向移動機構の原理を
示す概略図、第４図は本発明の中ぐり面削りヘツ
ドの調節および制御動作を行なうための電気的・
電子的手段を示す概略図である。 １：中ぐり面削りヘツド、３：テーパ部材、
５：工作機主軸、６：工作機、８，１０：クラウ
ン歯車、１２：ねじ付軸、１３：親ねじ、１４：
スライド、１５：あり溝形ガイド、１６：ツー
ル、１８：水平回転駆動軸、１９：ウオームね
じ、２０，２１：テーパ歯車、２２：垂直回転駆
動軸、２３：結合用タン部材、２４：回転スリー
ブ、２５：凹部、２６：ロツクリング、２７：ば
ね装置、２８：突起部、３１：電磁ブレーキ、３
６：直流モータ、３８：ねじ付ロツド、４１：ク
ラツチ、４２：レゾルバまたはエンコーダ、４
３：親ねじ、４４：ステム（ストロークエンド押
ボタンスイツチ）、４５：ストロークエンドカム、
５４：回転計ダイナモ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械６の主軸５に挿入されるように作ら
   れた本体部２と、 ツール１６と、 該主軸５の軸心と直交する方向に配設されてい
   るねじ付軸１２とツール１６を支持する親ねじ１
   ３とを含む第１の手段と、 前記ねじ付軸１２に連結され、かつ前記工作機
   械に設けられた回転スリーブ２４と係合され、該
   回転スリーブの回転運動により前記ねじ付軸１２
   を回転させるため数値制御装置により精密制御さ
   れる第２の手段と からなる前記工作機械に使用するための中ぐり面
   削りヘツドにおいて、 前記第２の手段が 本体部の側方に配設されており、 本体部２から側方に張出した側方張出部２ａ
   と、 該側方張出部２ａから前記主軸５と平行に延び
   る第２の張出部と、 側方張出部２ａの中に配置された回転軸１８
   と、 第２の張出部の中に配置された第２の回転軸２
   ２と、 該回転軸２２から回転軸１８へ回転を伝達する
   歯車列と を有することを特徴とする中ぐり面削りヘツド。 ２ 前記第２の回転軸２２が、工作機械に設けら
   れた回転スリーブ２４と係合するジヨイントクラ
   ツチ式結合手段２３を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の中ぐり面削りヘツド。 ３ 前記第２の手段が、工作機械６に設けられた
   回転スリーブ２４と係合されるジヨイントクラツ
   チ式結合手段２３と、該結合手段と第１の手段と
   に連結される回転駆動伝達部材２２，２１，２
   ０，１８，１９とを有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の中ぐり面削りヘツド。 ４ ジヨイントクラツチ式結合手段２３が工作機
   械に設けられた回転スリーブ２４と係合すること
   ができる形状を有し、回転スリーブがジヨイント
   クラツチ式結合手段の前記形状に対応する凹部２
   ５を有することを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の中ぐり面削りヘツド。 ５ ジヨイントクラツチ式結合手段２３を回転に
   対して開放可能にロツクするために本体部２とジ
   ヨイントクラツチ式結合手段２３とに連結された
   ロツク手段２６を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の中ぐり面削りヘツド。 ６ 前記回転軸１８が本体部２の主軸に垂直なツ
   ール移動軸線に対し鋭角に傾斜させて配設された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の中
   ぐり面削りヘツド。