JPH05599Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ギヤシフト装置に関し、工作機械そ
の他の機械に用いられるギヤシフト装置一般に利
用できる。

［背景技術とその問題点］ 工作機械その他の機械には、ギヤシフト装置が
用いられている。このギヤシフト装置は、回転駆
動源の回転を、スライドギヤを有する変速ギヤ機
構を介して主軸に伝達するもので、スライドギヤ
をシフトさせて歯数の異なるギヤに噛合させ、こ
れにより主軸の回転数を変えるものである。

従来、ギヤシフト装置においてスライドギヤを
シフトさせるには、次のように行つている。ま
ず、回転駆動源を少し回転させてスライドギヤを
移動させることを繰返えし、これをスライドギヤ
が完全にシフトされたことをシフト完了スイツチ
が検出するまで行う。または、回転駆動源の短期
の正逆転を行いながらスイツチギヤを移動させて
シフトさせる。あるいは、ギヤシフト装置とは別
系統のシフト専用小型モータを設置し、このモー
タを低速回転させながらスライドギヤをシフトさ
せる。

ところが、このような従来例では、スライドギ
ヤをシフトさせるのに、試行錯誤を繰返えさなけ
ればならず、能率が低いという問題点がある。従
つて、前述の作業に時間と労力とがかかるという
問題がある。

［考案の目的］ 本考案の目的は、スライドギヤを所定のギヤに
迅速、確実に噛合可能としたギヤシフト装置を供
給することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本考案は、回転駆動源と連結されるスライドギ
ヤとこのスライドギヤと噛合するとともに主軸と
連結される歯数の異なる複数のギヤとを有し、か
つ、スライドギヤをいずれかのギヤと噛合する位
置といずれもギヤとも噛合しない位置とに切り換
え可能とした変速ギヤ機構を備え、スライドギヤ
とギヤとを噛合して回転駆動源の回転をスライド
ギヤ、ギヤおよび主軸の順に伝達するギヤシフト
装置に関するもので、その特徴とするところは、
変速ギヤ機構のスライドギヤよりも主軸側に主軸
側回転角度検知手段を設け、主軸を一定位置で停
めて固定し、駆動源側回転角度検知手段を設け、
スライドギヤの角度を検出し、制御手段を設け、
前記主軸側および駆動源側回転角度検知手段から
の信号により前記スライドギヤの歯すじが新たに
噛合すべきギヤの歯すじに一致するよう回転駆動
源を駆動し、さらに、主軸を所定角度で停止させ
る割出回転停止機構を、変速ギヤ機構のスライド
ギヤよりも主軸側に設け、これにより、スライド
ギヤのシフトを１回で終了できるようにして前記
目的を達成しようとするものである。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

概略構成を示す第１図において、回転駆動源と
してのモータ１には、歯車２が取付けられてい
る。この歯車２は、歯車軸３に取付けられた歯車
４と噛合し、前記歯車軸３には、前記歯車４の他
にスプライン結合などによりスライドギヤ５が取
付けられ、モータ１の回転をスライドギヤ５に伝
達するようになつている。前記歯車軸３の一端に
は、駆動源側回転角度検知手段としての駆動源側
ロータリエンコーダ６が設けられ、前記スライド
ギヤ５の角度位置を電気的に検知するようになつ
ている。

前記スライドギヤ５は、前記歯車軸３に沿つて
スライド可能に構成されるとともに、歯数の異な
る大小２個の歯車５Ａおよび５Ｂを備えている。
これら歯車５Ａまたは５Ｂは、スライドギヤ５が
第１図中右または左に移動されることにより、歯
車軸７に取付けられた歯数の異なるギヤ８または
９に噛合され、スライドギヤ５の回転を異なる回
転数で歯車軸７に伝達するようになつている。前
記スライドギヤ５の歯車５Ａおよび５Ｂの間に
は、係合溝５Ｃが設けられ、この係合溝５Ｃに
は、前記歯車軸３と垂直に設けられたシフトレバ
ー１０の先端が係合されている。前記シフトレバ
ー１０は、歯車軸３と平行に設けられたシフトシ
リンダ１１のピストンロツド１１Ａに直角に取付
けられ、このシフトシリンダ１１は、中立位置停
止用ピストン１１Ｂを有し、このピストン１１Ｂ
に主ピストン１１Ｃが当接しその位置で停止しあ
るいは一緒に移動することによつて前記シフトレ
バー１０に係合されたスライドギヤ５を、後退、
中立、前進の３位置にシフトできるようになつて
いる。この際、スライドギヤ５が後退のときは、
前記歯車５Ｂとギヤ９とが噛合され、前進のとき
は、前記歯車５Ａとギヤ８とが噛合され、中立の
ときは、これらの歯車がいずれも噛合されること
がないようになつている。前記シフトシリンダ１
１のピストンロツド１１Ａの先端には、ドツグ１
２が設けられ、また、ドツグ１２の移動方向に沿
つて各々所定間隔離れた３個のリミツトスイツチ
１３が設けられ、前記スライドギヤ５の位置、す
なわち、後退、中立、前進の位置を検知できるよ
うになつている。ここで、前記歯車軸３、スライ
ドギヤ５、歯車軸７、ギヤ８および９、シフトレ
バー１０、シフトシリンダ１１、ドツグ１２およ
びリミツトスイツチ１３を備えて変速ギヤ機構１
４が構成されている。

前記歯車軸７の一端には、ブレーキ１５が設け
られ、歯車軸７の回転を停止固定できるようにな
つている。また、前記歯車軸７の他端近傍には、
歯車１６が設けられ、この歯車１６は、歯車１７
と噛合され、さらに、この歯車１７は、主軸１８
に取付けられた歯車１９に噛合されている。これ
により、前記歯車軸７の回転を前記主軸１８に伝
達できるようになつている。この際、前記主軸１
８の先端はキー溝１８Ａを有し、図示しない工具
が取付けられて加工が行えるようになつている。
前記歯車軸７の他端には、減速機２０を介して主
軸側回転角度検知手段としての主軸側ロータリエ
ンコーダ２１が設けられている。前記減速機２０
は、前記歯車軸７と主軸１８との回転が１対１の
関係になるよう減速するようになつている。前記
主軸側ロータリエンコーダ２１は、前記主軸１８
の回転角度を電気的に検知できるようになつてい
る。

前記主軸１８の基端側には、割出回転停止機構
２２が設けられている。前記割出回転停止機構２
２は、第３図にも示されるように、前記主軸１８
に取付けられるとともに周縁の対角線上に一箇所
の切欠部を有するカム部材２３と、このカム部材
２３の切欠部にくさび状先端を係止させるように
形成したロケートシリンダ２４とを備えて構成さ
れている。これにより、前記主軸１８のキー溝先
端が所定位置にきたときに主軸１８を固定してギ
ヤ８および９の位置決めができるようになつてい
る。

前記駆動源側および主軸側ロータリエンコーダ
６および２１は、制御手段２５と接続され、この
制御手段２５は、前記モータ１と電気的に接続さ
れている。前記制御手段２５は、前記ギヤ８，９
の歯すじを前記割出回転停止機構２２により前記
主軸１８が固定された状態で記憶し、また、前記
スライドギヤ５の歯車５Ａ，５Ｂの歯すじを駆動
源側ロータリエンコーダ６で検知した歯車軸３の
回転角度と関連させて記憶しているもので、さら
に、前記スライドギヤ５の歯すじが新たに噛合す
べきギヤ８，９の歯すじに一致するよう前記モー
タ１を駆動させるようになつている。

このような構成において、スライドギヤ５をシ
フトさせるには、次のように行う。

例えば、歯車５Ａとギヤ８との噛合を解除して
歯車５Ｂとギヤ９とを噛合させるには、まず、モ
ータ１の駆動を中止するとともに制御手段および
ブレーキ１５によつて前記主軸１８の回転を停止
させる。この前記主軸１８の回転停止は、主軸側
ロータリエンコーダ２１によつて主軸先端のキー
溝１８Ａが所定位置になるようにする。この際、
前記主軸１８の回転は、工具交換するときには、
必ず停止線どうりに停止しなければならないの
で、前記割出回転停止機構２を作動させてロケー
トシリンダ２４のくさび状先端をカム部材２３に
係止させる。これによつて、主軸１８が定位置で
固定されて前記ギヤ８および９の位置決めがなさ
れる。

次にシフトシリンダ１１を作動させて、スライ
ドギヤ５を前進、すなわち歯車５Ａとギヤ８とが
噛合されている状態から、中立の位置になるよう
にシフトさせる。この際、中立位置停止用ピスト
ン１１Ｂはそのままの位置に停止させておくこと
により、主ピストン１１Ｃの左方への移動を規制
して中立位置を設定する。その後、駆動軸側およ
び主軸側ロータリエンコーダ６および２１よりス
ライドギヤ５および主軸１８の回転角度の信号が
制御手段２５に送られる。この信号を受けて、制
御手段２５は、スライドギヤ５、すなわち、前記
歯車５Ｂの歯すじが新たに噛合しようとしている
ギヤ９の歯すじに一致させるようモータ１を駆動
させる信号を送り、この信号を受けてモータ１が
駆動して歯車軸３を所定角度回転させる。

さらにその後、中立位置停止用ピストン１１Ｂ
を左方に移動させてシフトシリンダ１を作動さ
せ、スライドギヤ５を中立から後退、すなわち、
歯車５Ｂがギヤ９に噛合する位置までシフトさせ
る。このシフトは、歯車５Ｂの歯すじがギヤ９の
歯すじと一致しているので、滑らかに行われる。

スライドギヤ５のシフトが終了したならば、前
記割出回転停止機構２２のロケートシリンダ２４
を後退させ、カム部材２３との係止を解除する。
さらに、モータ１を駆動させて主軸１８を異なる
回転数で回転させて次の所定の加工等を行わせ
る。

このような本実施例によれば、ギヤシフト装置
のスライドギヤ５をシフトさせるのに能率が高
い。すなわち、駆動源側および主軸側ロータリエ
ンコーダ６および２１と、これらのエンコーダ６
および２１からの信号によりスライドギヤ５の歯
すじが新たに噛合すべきギヤ８および９の歯すじ
に一致するようにモータ１を駆動する制御手段２
５とを備えているので試行錯誤を行うことなく１
回でスライドギヤ５のシフトが行える。また、シ
フト専用小型モータを用いないので、ギヤシフト
装置の構造を簡易なものとすることができる。し
かも、本実施例では、前記割出回転停止機構２２
を、所定の箇所に切欠部を有するカム部材２３
と、このカム部材２３の切欠部と係止するロケー
トシリンダ２４とから構成したから、この点から
も、ギヤシフト装置の構造を簡易なものにでき
る。さらに、主軸側回転角度検知手段をロータリ
エンコーダ２１としたので、主軸１８の回転角度
を正確に検知できる。しかも、主軸１８を所定角
度で停止させる割出回転停止機構２２を設けたの
で、ギヤ８および９の位置決めがなされ、この点
からもスライドギヤ５のシフトが確実に行える
他、正確に主軸１８を停止線どうりに停止させ、
工具交換装置を用いるときでも、工具交換をする
ことができる。さらに、ドツグ１２およびリミツ
トスイツチ１３を設けたので、スライドギヤ５の
シフト位置を検知できる。

なお、前記実施例では、主軸側ロータリエンコ
ーダ２１を歯車軸７の一端に設けたが、本考案で
は、スライドギヤ５よりも主軸側であるならば、
主軸１８、歯車１７が取付けられている歯車軸等
のいずれでもよい。ただし、主軸側ロータリエン
コーダ２１を主軸１８に設けるのならば、減速機
２０は不要となり、ギヤシフト装置の構造を簡単
にすることができる。また、駆動源側ロータリエ
ンコーダ６を歯車軸３の一端に設けたが、スライ
ドギヤ５よりも回転駆動源側であるならば、モー
タ１の歯車軸等の他の位置でもよい。さらに、回
転駆動源はステツプモータでもよい。これによれ
ば、ステツプモータが駆動源側回転角度検知手段
を併用することになり、駆動源側ロータリエンコ
ーダ６は不要となる。さらにまた、主軸側回転角
度検知手段を主軸側ロータリエンコーダ２１とし
たが、主軸１８のキー溝１８Ａが所定位置に停止
できるものであるならば、リミツトスイツチおよ
びカムでもよい。さらに、変速ギヤ機構１４が２
段の歯車列により構成されるとしたが、３段以上
の歯車列であつてもよい。

［考案の効果］ 前述のような本考案によれば、ギヤシフト装置
のスライドギヤを所定のギヤに迅速、確実に噛合
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る一実施例の概略構成図、
第２図は第１図中−線に沿う矢視図である。 １……回転駆動源としてのモータ、５……スラ
イドギヤ、６……駆動源側回転角度検知手段とし
ての駆動源側ロータリエンコーダ、８，９……ギ
ヤ、１４……変速ギヤ機構、１８……主軸、２１
……主軸側回転角度検知手段としての主軸側ロー
タリエンコーダ、２２……割出回転停止機構、２
３……カム部材、２４……ロケートシリンダ、２
５……制御手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 回転駆動源と連結されるスライドギヤとこの
   スライドギヤと噛合するとともに主軸と連結さ
   れる歯数の異なる複数のギヤとを有し、かつ、
   スライドギヤをいずれかのギヤと噛合する位置
   といずれのギヤとも噛合しない位置とに切り換
   え可能とした変速ギヤ機構を備え、スライドギ
   ヤとギヤとを噛合して回転駆動源の回転をスラ
   イドギヤ、ギヤおよび主軸の順に伝達するギヤ
   シフト装置において、 前記変速ギヤ機構のスライドギヤよりも主軸
   側に主軸側回転角度検知手段を設けるととも
   に、変速ギヤ機構のスライドギヤよりも回転駆
   動源側に駆動源側回転角度検知手段を設け、前
   記主軸側および駆動源側回転角度検知手段から
   の信号により前記スライドギヤを回転させてス
   ライドギヤの歯すじが新たに噛合すべきギヤの
   歯すじに一致するように回転駆動源を駆動する
   制御手段を設け、変速ギヤ機構のスライドギヤ
   よりも主軸側に主軸を所定角度で停止させる割
   出回転停止機構を設けたことを特徴とするギヤ
   シフト装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項のギヤシフト
   装置において、前記割出回転停止機構は、主軸
   に取り付けられるとともに所定の箇所に切欠部
   を有するカム部材と、このカム部材の切欠部と
   係止するロケートシリンダとを備え構成された
   ことを特徴とするギヤシフト装置。