JPH05111842A - 加工装置における主軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷変動時のかさ歯車の変位及びこれに起因
する振動発生を抑えることにより、加工精度の向上を図
る。 【構成】 第２のかさ歯車３４を支持するかさ歯車支持
軸３０の一端部をハウジング１２の側壁１２ｂに固定す
る。さらに、このかさ歯車支持軸３０において上記ハウ
ジング１２内に突出している端部を、縦主軸１４を跨ぐ
跨軸部材４２と固定軸４４とからなる連結部材を介し
て、上記側壁１２ｂと対向するハウジング本体１２ａの
壁に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハウジングに主軸が回
転可能に支持された加工装置において、上記主軸をかさ
歯車対を用いて回転駆動するための装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の加工装置の中には、その主軸の方
向と駆動力の入力方向との関係上、主軸への駆動伝達に
かさ歯車対が用いられるものがある。

【０００３】図４は、その一例を示す縦横兼用主軸頭の
断面平面図である。図において、ハウジング９０内には
上下方向（図では紙面に垂直な方向）に延びる縦主軸９
１が図外の軸受を介して回転可能に支持されるととも
に、同じハウジング９０内に、上記縦主軸９１と直交す
る水平方向（図では上下方向）に延びる横主軸９２が軸
受９３，９４を介して回転可能に支持されている。

【０００４】上記縦主軸９１の上部には第１のかさ歯車
９５が固定されている。これに対し、ハウジング９０の
側壁には、上記横主軸９２と同方向に延びるかさ歯車支
持軸９６が上記縦主軸９１に向かって突出する位置に固
定されている。そして、このかさ歯車支持軸９６の突出
端部に軸受９７を介して回転可能に第２のかさ歯車９８
が取付けられるとともに、この第２のかさ歯車９８が上
記第１のかさ歯車９５に噛合されている。この第２のか
さ歯車９８の外周面にはこのかさ歯車９８と一体に回転
するように平歯車９９が固定されており、この平歯車９
９に対し、上記横主軸９２に固定された平歯車１００が
噛合されるとともに、図外の駆動源に連結された駆動伝
達機構の平歯車（図示せず）が噛合されている。

【０００５】このような主軸頭において、図外の駆動源
から駆動伝達機構を経て平歯車９９に回転駆動力が伝達
されると、この平歯車９９と噛合されている平歯車１０
０と、この平歯車１００が固定された横主軸９２とが一
体に回転駆動されると同時に、上記平歯車９９に一対の
かさ歯車９８，９５を介して連結された縦歯車９１も回
転駆動されることとなる（図の矢印参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記装置では、かさ歯
車のレイアウト上、縦主軸９１とかさ歯車支持軸９６と
が交差することになるので、かさ歯車支持軸９６の両端
をハウジング９０に支持させることができない。このた
め、図示のように、かさ歯車支持軸９６はその一端のみ
がハウジング９０に固定された片持ちはりの状態となっ
ており、従って、このかさ歯車支持軸９６の自由端に取
付けられている第２のかさ歯車９８はかさ歯車支持軸９
６の撓みによって変位し易く、特に主軸負荷変動時に大
きく変動する状態にある。このような変位がかさ歯車９
５，９８同士の適正なバックラッシュ量に加算されるこ
とにより、一方のかさ歯車９８（９５）の歯面が他方の
かさ歯車９５（９８）の歯面を叩き、これが主軸頭振動
の大きな要因となって、加工精度向上の大きな妨げとな
る。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、負荷変
動時のかさ歯車の変位を抑えることにより、加工精度の
向上を図ることができる回転駆動装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジングに
主軸が回転可能に支持された加工装置において、上記主
軸の周囲に固定された第１のかさ歯車と、上記ハウジン
グに固定され、このハウジングの内面から上記主軸の軸
方向と直交する方向に突出するかさ歯車支持部材と、こ
のかさ歯車支持部材に回転可能に支持され、上記第１の
かさ歯車と噛合された第２のかさ歯車と、この第２のか
さ歯車に駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達機構
と、上記かさ歯車支持部材において上記ハウジング内に
突出している端部を上記ハウジングにおいてかさ歯車支
持部材が固定されている部分と異なる部分に連結する連
結部材とを備えたものである（請求項１）。

【０００９】より具体的には、上記かさ歯車支持部材及
び連結部材がハウジングに固定される部分を丸軸状に形
成し、かつこれらの中心軸が上記主軸を挾んで同一直線
上に並ぶように連結部材を形成するとともに、上記ハウ
ジングにおいて上記主軸を挾んで互いに対向する壁に中
心軸が一直線状に並ぶ嵌入穴をそれぞれ設け、これらの
嵌入穴に上記かさ歯車支持部材及び連結部材の丸軸状部
分を嵌入、固定したものが好適である（請求項２）。

【００１０】

【作用】まず、請求項１記載の装置によれば、かさ歯車
支持部材においてハウジング内に突出している端部が連
結部材を介してハウジングの他の部分に連結されること
により、かさ歯車支持部材の支持剛性が高まってその撓
み量が少なくなる。これにより、このかさ歯車支持部材
に取付けられている第２のかさ歯車の変位が抑制され
る。

【００１１】さらに、請求項２記載の装置によれば、ハ
ウジングにおいて上記かさ歯車支持部材及び連結部材の
丸軸状部分が嵌入される嵌入穴の中心軸が一直線上に並
べられているので、１回の芯出し作業により、双方の嵌
入穴の加工を行うことができる。

【００１２】

【実施例】図３は、本発明装置が適用される加工装置の
一例として、縦横兼用主軸頭を示したものである。図に
おいて、１０は各軸方向に移動可能に構成されたラム本
体であり、このラム本体１０の下端部に主軸ハウジング
１２が固定されるとともに、この主軸ハウジング１２
に、上下方向に延びる縦主軸（本発明にいう主軸）１
４、及び水平方向に延びる横主軸１６が回転可能に支持
されている。

【００１３】その内部構造を図１，２に示す。図示のよ
うに、上記主軸ハウジング１２は、ハウジング本体１２
ａと、このハウジング本体１２ａに着脱可能に固定され
た側壁１２ｂ（図１）とを備え、上記ハウジング本体１
２ａの底壁には軸受箱１２ｃが着脱可能に固定されてい
る。ハウジング本体１２ａの天壁には貫通穴１２ｄが設
けられ、この貫通穴１２ｄを上記縦主軸１４が貫通した
状態でこの縦主軸１４の上部が図外の軸受によりラム本
体１０側に回転可能に支持されている。縦主軸１４の下
端部には工具装着部１７が設けられており、この工具装
着部１７が、上記軸受箱１２ｃに設けられた軸受１８を
介して主軸ハウジング１２側に回転可能に支持されてい
る。

【００１４】この縦主軸１４において上記貫通穴１２ｃ
に略対応する部分の外周面には、キー２０を介して縦主
軸１４と相対回転不能に第１のかさ歯車２２が取付けら
れている。この第１のかさ歯車２２と上記軸受１８との
間には筒状のスペーサ２３，２４が介在するとともに、
縦主軸１４において第１のかさ歯車２２の装着部分の直
上方部分には雄ねじ２６が設けられ、これにナット２８
が締付けられており、このナット２８及び上記スペーサ
２３，２４により第１のかさ歯車２２の軸方向の位置決
めがなされている。

【００１５】上記側壁１２ｂにおいて上記縦主軸１４と
左右方向に合致する位置には、横主軸１６と平行に、断
面円状のかさ歯車支持軸（かさ歯車支持部材）３０が固
定されている。詳しくは、上記側壁１２ｂに円形状の嵌
入穴１２ｅが水平方向に貫設され、この嵌入穴１２ｅに
上記かさ歯車支持軸３０の片端部が嵌入された状態で、
この端部がピン３２及び固定板３１を介して側壁１２ｂ
側に回転不能に固定されており、かさ歯車支持軸３０
は、側壁１２ｂの内面から縦主軸１４に向かって突出し
た状態となっている。

【００１６】このかさ歯車支持軸３０の外周面には、軸
受３３を介して回転可能に第２のかさ歯車３４が取付け
られるとともに、この第２のかさ歯車３４が上記第１の
かさ歯車２２に噛合されている。この第２のかさ歯車３
４の外周面には、キー３６を介して相対回転不能に平歯
車３８が固定されており、この平歯車３８に、図外の駆
動源に連結された駆動伝達機構の平歯車（図示せず）が
噛合されている。また、上記横主軸１６の外周面には平
歯車４０が固定されており、この平歯車４０も上記平歯
車３８に噛合されている。

【００１７】従って、上記駆動源の駆動力が駆動伝達機
構を介して上記平歯車３８に入力されることにより、こ
の平歯車３８と噛合されている平歯車４０と横主軸１６
とが一体に回転駆動されると同時に、上記平歯車３８と
かさ歯車対３４，２２を介して連結されている縦主軸２
２も回転駆動されるようになっている。

【００１８】さらに、この装置の特徴として、上記かさ
歯車支持軸３０においてハウジング１２内に突出する側
の端部（図１では下端部）が、跨軸部材４２及び固定軸
４４からなる連結部材を介してハウジング本体１２ａ側
に連結されている。跨軸部材４２は、図１に示すよう
に、縦主軸１４を跨いで両軸３０，４４をつなぐ形状、
換言すれば、一側方への開口４３をもつ凹部を有する形
状とされている。そして、この跨軸部材４２において上
記かさ歯車支持軸３０がつながる面と反対側の面（図１
では下側面）に上記固定軸４４がつながっている。

【００１９】この固定軸４４は、上記かさ歯車支持軸３
０と同様に丸軸状に形成されており、ハウジング本体１
２ａにおいて上記縦主軸１４を間に挾んで側壁１２ｂと
対向する壁（図１では下側の壁）に固定されている。詳
しくは、上記壁に円形の嵌入穴１２ｆが水平方向に貫設
されるとともに、この嵌入穴１２ｆに上記固定軸４４を
嵌入した状態で、この固定軸４４が固定板４５及びピン
４６を介してハウジング本体１２ａ側に回転不能に固定
されている。

【００２０】さらに、この装置の第２の特徴として、上
記かさ歯車支持軸３０の中心軸３０ａと固定軸４４の中
心軸４４ａとが一直線上に並ぶように両軸３０ａ，４０
ａが配置されている。すなわち、かさ歯車支持軸３０の
中心軸３０ａの延長線上に固定軸４４の中心軸４４ａが
位置している。

【００２１】このような構成によれば、かさ歯車支持軸
３０の一端部が側壁１２ｂに固定されるだけでなく、他
端部が跨軸部材４２及び固定軸４４を介してハウジング
本体１２ａ側に固定されているので、前記図４に示すよ
うにかさ歯車支持軸９６が片持ちはりの状態になってい
る従来構造に比べ、かさ歯車支持軸３０の支持剛性が飛
躍的に高まり、その撓みが抑制される。これにより、か
さ歯車支持軸３０に支持されている第２のかさ歯車３４
の変位も抑制されるため、加工中に縦主軸１４に大きな
負荷変動が生じても、これに伴うかさ歯車２２，３４に
おける歯面同士の叩き合いはほとんどなくなる。従っ
て、この叩きに起因する主軸頭振動の振動も抑制され、
これにより加工精度の向上を図ることができる。

【００２２】しかも、かさ歯車支持軸３０及び固定軸４
４を丸軸状とし、これらの中心軸３０ａ，４４ａを同一
直線上に配しているので、単一の素材を用いて、かさ歯
車支持軸３０、跨軸部材４２、及び固定軸４４を旋盤等
により一体成形することが可能である。また、上記かさ
歯車支持軸３０及び固定軸４４に対応する嵌入穴１２
ｅ，１２ｆの中心軸も同一直線上にあるので、一回の芯
出し作業で両嵌入穴１２ｅ，１２ｆを容易に加工（例え
ばボーリング加工）することができ、これによりコスト
の大幅な削減を図ることができる。すなわち、仮に上記
中心軸３０ａ，４４ａの位置がずれている場合には、こ
のずれ量と対応する量だけ正確に嵌入穴１２ｅ，１２ｆ
同士の相対位置も調整しなければならず、その位置決め
作業には大変な労力を要するが、この実施例装置によれ
ば、かさ歯車支持軸３０及び固定軸４４の加工も、両嵌
入穴１２ｅ，１２ｆの加工も、それぞれ１回の芯出し作
業で簡単に行うことができる。

【００２３】さらに、上記かさ歯車支持軸３０及び固定
軸４４の径も等しく設定すれば、同一のボーリングバー
等で両嵌入穴１２ｅ，１２ｃを同時に加工することも可
能となる。

【００２４】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものでなく、例として次のような態様をとることも
可能である。

【００２５】(1) 本願における請求項１記載の発明にお
いては、かさ歯車支持部材と連結部材においてハウジン
グに固定される部分とを必ずしも丸軸状に形成する必要
はなく、またこれらの中心軸を同一直線上に配していな
くてもよい。この場合、かさ歯車支持部材を連結部材を
介してハウジングに連結する個所は、適当な支持剛性が
得られる個所であればどこでもよく、例えば図１におい
て跨軸部材４２の右側面から右側方に連結軸を延設し、
その端部をハウジング本体１２ａの側壁に固定するよう
にしてもよい。

【００２６】(2) 本願における請求項２記載の発明にお
いて、かさ歯車支持部材及び連結部材は全体が丸軸状で
ある必要がなく、少なくともこれらがハウジングに固定
される部分が丸軸状であればその効果を得ることが可能
である。

【００２７】(3) 上記実施例では、本発明の連結部材と
して、縦主軸１４を跨ぐ形状の跨軸部材４２を備えたも
のを示したが、その他、縦主軸１４が貫通可能な貫通穴
を持つ連結部材を用いても上記と同様の効果を得ること
ができる。ただし、上記のような跨軸部材４２、すなわ
ち一側方への開口４３をもつ部材を用いれば、図１に示
す固定軸４４の嵌入寸法ａを、スペーサ２３も含めた縦
主軸１４の外周面と跨軸部材４２において固定軸４４に
近い側の内周面との隙間の寸法ｂよりも小さく設定する
ことにより、縦主軸１４をハウジング１２から外さずに
かさ歯車支持軸３０や跨軸部材４２、固定軸４４等を取
りだすことが可能である。すなわち、側壁１２ｂをハウ
ジング本体１２ａから切離し、かさ歯車支持軸３０や跨
軸部材４２、固定軸４４等を一体に手前側（図では上
側）に移動させて固定軸４４を嵌入穴１２ｆから抜き、
かつ上記かさ歯車支持軸３０、跨軸部材４２、固定軸４
４等を図１の右側に移動させて跨軸部材４２を縦主軸１
４から完全に外すことにより、これらをハウジング本体
１２ａから抜き取ることが可能である。

【００２８】(4) 上記実施例では、縦横兼用主軸頭に本
発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、
主軸が単一のものであっても、そのレイアウトの関係か
ら主軸の駆動にかさ歯車対が必要な種々の加工装置に有
効に適用することが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、かさ歯車支持部
材の所定部分をハウジングに固定するのに加え、このか
さ歯車支持部材において上記ハウジング内に突出してい
る端部を、上記ハウジングにおいてかさ歯車支持部材が
固定されている部分と異なる部分に連結したものである
ので、上記かさ歯車支持部材が片持ちはりの状態にある
従来装置に比べて、かさ歯車支持部材の支持剛性を高
め、このかさ歯車支持部材の撓み量及びこのかさ歯車に
支持されたかさ歯車の変位量を削減することができる。
これにより、主軸負荷変動時におけるかさ歯車対の歯面
同士の叩き合いを抑え、これに起因する加工装置の振動
を効果的に抑制することができ、もって加工精度の向上
に寄与することができる。

【００３０】さらに、請求項２記載の装置は、上記かさ
歯車支持部材及び連結部材がハウジングに固定される部
分を丸軸状に形成してこれらの中心軸を同一直線上に並
べ、これらの丸軸状部分を上記ハウジングに設けられた
嵌入穴に嵌入、固定するようにしたものであるので、こ
れらの嵌入穴を１回の芯出し作業で容易に加工すること
ができ、これにより装置の低コスト化を図ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における縦横兼用主軸頭の断
面平面図である。

【図２】図１のII-II線断面図である。

【図３】上記縦横兼用主軸頭の斜視図である。

【図４】従来の縦横兼用主軸頭の断面平面図である。

【符号の説明】

１２ 主軸ハウジング １２ｅ，１２ｆ 嵌入穴 １４ 縦主軸 ２２ 第１のかさ歯車 ３０ かさ歯車支持軸 ３０ａ かさ歯車支持軸の中心軸 ３４ 第２のかさ歯車 ３８ 平歯車（駆動伝達機構の一部を構成） ４２ 跨軸部材（連結部材を構成） ４４ 固定軸（連結部材における丸軸状部分） ４４ａ 固定軸の中心軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに主軸が回転可能に支持され
   た加工装置において、上記主軸の周囲に固定された第１
   のかさ歯車と、上記ハウジングに固定され、このハウジ
   ングの内面から上記主軸の軸方向と直交する方向に突出
   するかさ歯車支持部材と、このかさ歯車支持部材に回転
   可能に支持され、上記第１のかさ歯車と噛合された第２
   のかさ歯車と、この第２のかさ歯車に駆動源からの駆動
   力を伝達する駆動伝達機構と、上記かさ歯車支持部材に
   おいて上記ハウジング内に突出している端部を上記ハウ
   ジングにおいてかさ歯車支持部材が固定されている部分
   と異なる部分に連結する連結部材とを備えたことを特徴
   とする加工装置における主軸駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加工装置における主軸駆
   動装置において、上記かさ歯車支持部材及び連結部材が
   ハウジングに固定される部分を丸軸状に形成し、かつこ
   れらの中心軸が上記主軸を挾んで同一直線上に並ぶよう
   に連結部材を形成するとともに、上記ハウジングにおい
   て上記主軸を挾んで互いに対向する壁に中心軸が一直線
   状に並ぶ嵌入穴をそれぞれ設け、これらの嵌入穴に上記
   かさ歯車支持部材及び連結部材の丸軸状部分を嵌入、固
   定したことを特徴とする加工装置における主軸駆動装
   置。