JPH06143078A - マシニングセンタ用のツールホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 バリ取り研摩用工具のワークに対する接觸方
向を多様に変えて、平均した研削を行う。 【構成】 ツールホルダＴは、マシニングセンタＭの主
軸の取付孔１１にシャンク９により取付け、ストッパピ
ン１９により回り止めする。主軸１０の回転を増速する
ため、第１の遊星差動装置として太陽歯車３、遊星歯車
４，４、駆動傘歯車１３を、第２の遊星差動装置として
内歯太陽歯車３５、遊星歯車３６，３６、受動歯車３８
を設ける。増速した回転を傘歯車１４，１５により従動
軸８に伝達する。従動軸８にブラシ１，１を取付ける。
ブラシ１は自転、公転を行なう。取付枠６、内歯太陽歯
車３５、トップ枠１２をボルト締め固定することによ
り、歯車比の交換を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マシニングセンタに
取り付けて使用するツールホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種ツールホルダは、マシニン
グセンタの主軸と同一軸に工具を回転させるものであっ
た。例えば特開昭５９−４２２３０号公報においては、
被加工面をツールホルダとしてのグラインダーの回転の
み、あるいはグラインダーの回転と主軸の回転との合成
による回転で、選択した速度での研削または研摩加工を
行なうようにして、砥石の回転速度を任意に変更して使
用できるようにしたものが提示されているが、これも工
具が主軸と同軸に回転することにおいて変りがないもの
である。

【０００３】また、マシニングセンタに特には関係しな
いツールホルダではあるが、電解バフ複合研摩装置とし
て、特開昭５４−１０５３９８号公報には、モーターの
回転軸を変向機構により９０°変向し、変向した軸の一
端に研摩材を取り付けたものが提示されているが、これ
も実質的には変向された軸が主軸であって、主軸と同一
軸に工具を回転させるものであることに変りがなかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のツールホルダ
は、上記のように主軸と同一軸に回転するものであった
ので、マシニングセンタにツールホルダを取り付けてコ
ンピュータ制御により工具操作を行ないバリ取りや研摩
を行なった場合、如何に正確にコンピュータ制御が行な
われたとしても、工具の動きに手動のような融通性がな
いので、ワーク表面を平均して仕上げることができない
という難点があった。また工具を保持するツールホルダ
自体についても、例えば従来のバリ取り用のものでは、
ブラシがツールホルダの原動軸を中心に自転するもの
と、原動軸に対して直交する軸を中心に自転するものと
の２種類があるが、後者のホルダーではブラシがワーク
端縁を一方向にのみ摩擦するため、バリが反転するだけ
で取れないことがあり、また新たにバリが発生すること
もあるため、実際には使用されていない。

【０００５】また、前者ホルダーでは、ブラシの移動と
回転との相対関係でワーク表面をブラシが多方向から平
均して摩擦する利点はあるが、図６に示すようにブラシ
の素材が遠心力で放射状に開いて腰がへたるため、ブラ
シの動力が低下するばかりか、変形するので使用できる
寿命が短いという欠点があった。

【０００６】そこでこの発明は、バリ取り研摩用工具
が、ワーク表面に摩擦する方向を多様に変えて平均して
当たり、且つその表面仕上げを効率良くなし得るマシニ
ングセンタ用のツールホルダを提供することを目的とし
たものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、この発明は、ツールホルダがその本体と工具受け
と工具とから成り；上記本体は、マシニングセンタに固
定される固定枠部と回転自在に構成され上記工具受けと
連結され且つ内側に遊星伝動装置を連結した回転枠部と
からなる枠体と、この枠体の中心に設けられ基端がマシ
ニングセンタの主軸に連結され先端に工具受けへの伝動
装置を備えた原動軸と、上記枠体と上記原動軸との間に
設けられ原動軸の回転を上記回転枠部に伝動する第１の
遊星差動装置とを備え；上記工具受けは、上記原動軸に
対し直交方向に軸支された従動軸と、この従動軸に取り
付けられ上記原動軸先端の伝動装置を受けて従動軸を自
転させる伝動装置と、上記従動軸を軸支し、且つ上記本
体の回転枠部先端と連結し、上記回転枠部の回転により
従動軸を原動軸方向を中心に回転させる箱体とを備え；
上記工具は上記工具受けの従動軸の先端に取り付けら
れ、工具が従動軸を中心に自転すると共に、原動軸を中
心に公転するように構成したマシニングセンタ用のツー
ルホルダにおいて；上記遊星差動装置よりも前方側に上
記工具の公転に対する自転の比率を変えるための第２の
遊星差動装置を上記回転枠部と上記原動軸を介して設け
たものである。

【０００８】更に具体的には、枠体のうちの回転枠体
が、第１の遊星差動装置を取付けた取付枠と、工具受け
に連結したトップ枠と、上記取付枠と上記トップ枠との
間にこの両者と一体に回転するように組み込まれた内歯
太陽歯車とから成り；原動軸が、枠体内において後部原
動軸と前部原動軸とに前後に同心的に分離され；後部原
動軸の前端に上記内歯太陽歯車と噛合する一対の遊星歯
車を設け、前部原動軸の基端部に上記一対の遊星歯車間
にそれらと噛合する受動歯車を一体に取り付け、上記内
歯太陽歯車と上記一対の遊星歯車と上記受動歯車とで第
２の遊星差動装置を構成したものである。

【０００９】

【作用】このように構成された本発明ツールホルダによ
れば、マシニングセンタの主軸の回転はツールホルダ本
体の原動軸に伝動され、同時に第１の遊星差動装置と第
２の遊星差動装置並びに原動軸先端の伝動装置が回転す
る。そして、第２の遊星差動装置を介して原動軸の回転
は工具受け内の伝動装置に伝えられ従動軸が回転（自
転）する。

【００１０】一方、第１の遊星差動装置の遊星伝動装置
に連結された本体の回転枠部は、遊星伝動装置と共に回
転する。そして、この回転枠部の回転は、それと一体に
連結された工具受けの従動軸軸支枠体に伝えられ、従動
軸軸支枠体を回転させる。

【００１１】これにより、従動軸は上記自転と共に遊星
差動装置による原動軸を中心とした振り回し回転（公
転）も同時にすることになる。

【００１２】従って、この従動軸の先端に取り付けられ
た工具は、従動軸を中心に自転すると共に、原動軸を中
心に公転することにもなる。そして、この公転と自転と
の比は、第１及び第２の遊星差動装置によって調整され
る。特に本発明では、第２の遊星差動装置によって、公
転に対する自転の比率を更に高めるのに最適である。

【００１３】工具のこのような回転により、例えば工具
に研摩材を取り付けた場合は、研摩材は高速自転しなが
ら公転回動されるので、マシニングセンタによる原動軸
の移動とも合わせると、あらゆる方向のバリを除去する
ことができる。また、ワーク表面や端縁が複雑な形状を
していても、むらのない平均的な表面仕上げを行なうこ
とができる。

【００１４】また工具は、公転によって従動軸の軸方向
への遠心力が作用するから、工具がブラシやバフである
場合に、その素材の延びる方向に対して直角方向へ公転
による遠心力を受けるが、自転と公転との比率関係か
ら、自転による遠心力の勢いを高めることによって、工
具素材の腰のへたり等の変形を防止できる。そのため、
工具素材がワーク表面に直角状態で効果的に作用し得
る。

【００１５】

【実施例】図１ないし図５はこの発明の一実施例を示し
たもので、Ｍはマシニングセンタ，Ｔはバリ取り研摩用
のツールホルダであって、ツールホルダＴはその本体Ａ
と工具受けＢ及び工具Ｃとからなり、本体Ａの先端に工
具受けＢを取り付け、その工具受けＢには、本体Ａの原
動軸２に対して直交する方向に従動軸８を架設すると共
に、工具受けＢをマシニングセンタＭの主軸１０と同軸
に回転する原動軸２を中心に回転し得るようにも構成
し、また上記従動軸８の両端に工具Ｃとして一対のバリ
取り用の回転ブラシ１，１が取り付けられ、この回転ブ
ラシ１，１が上記従動軸８を中心に自転すると共に、原
動軸２を中心に公転するように構成されている。

【００１６】即ち、ツールホルダＴの先端には工具Ｃと
して一対の回転ブラシ１，１が車の両輪の如く工具受け
Ｂの両横に取り付けられ、そのブラシ１，１は遊星歯車
機構により自転しながら公転するようになっているので
ある。

【００１７】その機構の概略を具体的に説明すると、ツ
ールホルダＴの本体Ａにおいて、２はマシニングセンタ
Ｍの主軸１０と共に回転する原動軸であって、この原動
軸２は枠体Ｆａの中心にて回転する。枠体Ｆａは、固定
枠部と回転枠部とを有し、具体的には、マシニングセン
タＭに固定された基端側の固定枠５と、中間部にて回転
枠部として回転する取付枠６と、先端側にて同じく回転
枠部として回転するトップ枠１２とで構成され、このト
ップ枠１２の先端に工具受けＢが取り付けられている。

【００１８】原動軸２は、枠体Ｆａ内において前端部近
くで後部原動軸２ａと前部原動軸２ｂとに前後に同心的
に分離され、取付け枠６と後部原動軸２ａ間には、太陽
歯車３、遊星歯車４及び駆動傘歯車１３よりなる第１の
遊星差動装置が設けられ、遊星歯車４の取付枠６とトッ
プ枠１２との間に内歯太陽歯車３５をボルト３０を介し
てその両者と一体に回転するように組み込み、後部原動
軸２ａの前端に遊星歯車３６，３６の取付板３７を固着
し、前部原動軸２ｂの基端部に遊星歯車３６，３６間に
それらと噛合する受動歯車３８を一体に取り付けてあっ
て、この遊星歯車機構により後部原動軸２ａの回転数よ
りも前部原動軸２ｂの回転数を多くしてある第２の遊星
差動装置が設けられている。

【００１９】固定枠５は太陽歯車３の固定枠であり、取
付枠６は遊星歯車４の取付枠である。トップ枠１２は、
ベアリング２９を介して前部原動軸２ａを遊支してい
る。そして、本体Ａの先端に設けられた工具受けＢは、
本体Ａと一体に回転するように構成されている。

【００２０】即ち、工具受けＢにおいて、８は上記原動
軸２に対して直交方向に配されてその軸支枠体である左
右側板３３，３３に架設された従動軸であって、この従
動軸８の両端に上記回転ブラシ１，１が固着され、本体
Ａの取付枠６及びトップ枠１２と、工具受けＢの従動軸
軸支枠体である左右側壁３３とが一体的に連結され、本
体Ａの回転枠部と工具受けＢとが一体的に回転するよう
になっているのである。

【００２１】原動軸２のうち後部原動軸２ａは、基端部
にマシニングセンタＭの主軸１０の取付孔１１に嵌合す
るシャンク９が形成され、キー（図示省略）により主軸
１０に固定されている。そしてこの後部原動軸２ａの先
端部近くに取付枠６に取り付けられた遊星歯車４と噛合
する背面向きの駆動傘歯車１３を、また先端には遊星歯
車３６，３６の取付板３７を固着してある。一方、前部
原動軸２ｂの基端部には、この遊星歯車３６，３６間に
これらと噛合する受動歯車３８を一体に取り付けてあっ
て、また前部原動軸２ｂの先端には工具受けＢの従動軸
８の傘歯車１５と噛合する正面向きの傘歯車１４をそれ
ぞれ取り付けてある。

【００２２】太陽歯車３は、筒状に形成された制動傘歯
車であって後部原動軸２ａに遊支され、先端面に前記遊
星歯車４と噛合し前記駆動傘歯車１３と歯数が同数で且
つ歯どうしが互いに対面している正面向きの傘歯１６が
形成されている。そして基端の固定枠５にボルト１７で
止め、固定枠５は廻り止めピン１８、ストッパーピン１
９およびその取付片（図示省略）によりマシニングセン
タＭの主軸１０の支承部２１に固定されている。したが
って太陽歯車３はその支承部２１に対して固定され、そ
れに対して回転する後部原動軸２ａにはベアリング２
２，２３を介して嵌まっていて、２４はベアリング２３
を止めるナットである。

【００２３】遊星歯車４にも傘歯車が使用され、その取
付枠６の内側面に一対の遊星歯車軸２６，２６を軸止さ
せて相対向して突設し、この両軸２６，２６にそれぞれ
遊星歯車４，４を嵌め、固定された太陽歯車３と、後部
原動軸２ａと共に回転する駆動傘歯車１３との間に挾ま
せてある。

【００２４】遊星歯車４の取付枠６は、筒状に形成され
ており、後半部を太陽歯車３の外側に、また前半部を後
部原動軸２ａの先端部に嵌め、それぞれとは自由に回転
するよう各嵌まる間にベアリング２７，２８を介在させ
てあり、前端のベアリング２８は内歯太陽歯車３５によ
り止めてある。

【００２５】このようにして、取付枠６は、固定された
太陽歯車３と、後部原動軸２ａと共に回転する駆動傘歯
車１３と、この両者の間に挾まれた遊星歯車４，４とに
より構成された第１の遊星差動装置により、遊星歯車軸
２６，２６を介して、回転するように構成されている。

【００２６】トップ枠１２は、前部原動軸２ｂの先端部
にそれとは自由に回転するよう間にベアリング２９を介
して嵌まり、取付枠６及び内歯太陽歯車３５並びに工具
受けＢには四者一体に回転するようボルト３０，３１に
より固定されている。３２はベアリング２９を止めるナ
ットである。

【００２７】工具受けＢは、その箱体Ｆｂとして従動軸
の軸支枠体である左右側板３３，３３と前面板３４を有
し、両側板３３，３３間に、従動軸８が、その軸方向と
本体Ａの原動軸２の軸方向とを直交させて軸支されてい
る。また、従動軸８には従動傘歯車１５が取付けられ、
この傘歯車１５に前部原動軸２ｂの先端に取付けられた
原動傘歯車１４が噛合している。従って、従動軸８の自
転は原動軸２より直接的に伝動されるが、従動軸８はま
た回転枠部であるトップ枠１２からの軸支枠体３３の回
転によって振り回し公転もなされる。

【００２８】このような工具受けＢの軸支枠体である左
右側板３３，３３の外側に、回転ブラシ１，１が従動軸
８を通して回転自在に固定されている。従って、回転ブ
ラシ１自体は、従動軸８の回転に伴ない自転すると共
に、工具受けＢ即ち従動軸８の振り回し回転に伴ない、
いわゆる公転もすることになる。５０は回転ブラシ１を
止める半割りナットである。

【００２９】次にこのように構成された上記実施例の動
作を説明する。

【００３０】マシニングセンタＭの主軸１０の回転によ
り原動軸２が回転すると、従動軸８が回転してその両端
のブラシ１，１が前後方向に自転する。

【００３１】また、原動軸２が回転しても太陽歯車３は
回転しないから、原動軸２の傘歯車１３と噛合する遊星
歯車４，４が太陽歯車３の傘歯１６の回りを回転し、遊
星歯車４，４の軸２６，２６に固着された取付枠６と共
にそれと一体の工具受けＢが回転する。そのため工具受
けＢに軸承されているブラシ１，１は原動軸２を中心に
すなわち左右方向に回転する。この回転を公転とする
と、ブラシ１，１は上記した自転と共に公転もすること
になる。

【００３２】ブラシ１，１の自転と公転の比率について
は、歯車の取り変えにより変えられるようになっている
が、本発明では第１の遊星差動装置に加えて、構造的に
歯車の取り変えに便利な第２の遊星差動装置が設けられ
ているので一層好都合である。なお、後記する理由から
自転の回転比率が多いほどブラシ素材の腰のへたりを防
止できる。

【００３３】次に、ブラシの作用を図４および図５に示
すようにワークＷ端縁のバリをブラシ１，１により取る
場合について説明すると、今仮にブラシ１が自転により
図４の如くワークＷの端縁を下向きＰ₁にはつっている
とすれば、図５に示すように半回転公転してワークＷの
端縁に再び達したときには、マシニングセンタＭによる
原動軸２自体の移動とも相俟って、逆にその端縁を上向
きＰ₂にはつることになる。半回転公転によりブラシ１
がワークＷ端縁の同じ位置をはつらないけれども、ブラ
シ１がワーク端縁に沿って移動する一連の動作のうちで
は、端縁のいずれの箇所も上下のはつりを受けることに
なる。

【００３４】またブラシ１の素材の方向は従動軸８即ち
自転軸から放射方向であるが、公転よりも自転の比が一
般に大きいので、ブラシ１素材が公転による遠心力の影
響で曲がることはほとんどなく、正常な形態を保って素
材の先端がワーク表面に垂直に当たるので、マシニング
センタＭによる正当なコントロールを受けることによっ
て、正確且つ効率的にバリ取りをすることができる。

【００３５】またこれはバリ取りに限らず、ワーク表面
を広く研磨する場合についても言えることであって、ブ
ラシ１がワーク表面を無限と言えるほどに多方向に摩擦
することになるため、ワーク表面が複雑な形状をしてい
ても、その表面を平均して研磨することができる。

【００３６】なお工具としては、上記の如くブラシの
他、バフ，グラインダー等が使用される。また、上記実
施例では、伝動装置がいずれも歯車伝動装置であった
が、摩擦伝動装置であっても、同様に実施することがで
き、同様の作用・効果を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明によるツールホルダは以上説明
した如くであって、工具は、横軸としての従動軸を中心
に自転するとともに、縦軸としての原動軸を中心に公転
するので、マシニングセンタによる原動軸の移動とも合
わせると、工具はワーク表面を無限ともいえるほどに多
方向から摩擦する。そのためバリ取り研摩の表面仕上げ
を平均して行なうことができ、ワーク表面や端縁が複雑
な形状をしていても、むらのない理想的な表面仕上げと
なる。殊にバリ取りの場合であると、バリが残ったり新
たなバリが発生することは決してない。

【００３８】また、工具は公転によって自転軸の軸方向
へ遠心力が作用するから、工具がブラシやバフである場
合に、その素材の延びる方向に対して直角方向へ公転に
よる遠心力を受けるが、自転と公転との比率を自由に変
えることができ、特に本発明では、歯車の取り変えが構
造的に非常に簡単で、且つ公転に対する自転の比率を更
に高め得る第２の遊星差動装置を備えているので、公転
に対し自転率を高め、自転による遠心力の勢いを高める
ことによって、工具素材の腰のへたり等の変形を防止で
きる。そのため工具素材がワーク表面に直角状態で効果
的に作用する。また遠心力が工具の寿命に悪影響を及ぼ
すことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示したもので、マシニン
グセンタに取り付けたツールホルダの縦断面図。

【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視の断面図。

【図３】図１のＹ−Ｙ線矢視の断面図。

【図４】ワークに対する工具の作用状態を示す説明図。

【図５】ワークに対する工具の作用状態を示す説明図。

【図６】従来のツールホルダの使用によって生じるブラ
シ素材の腰のへたり現象を示す説明図。

【符号の説明】

Ｍ マシニングセンタ Ｔ ツールホルダ Ａ 本体 Ｂ 工具受け Ｃ 工具 Ｆａ 本体の枠体 Ｆｂ 工具受けの箱体 １ ブラシ ２ 原動軸 ２ａ 後部原動軸 ２ｂ 前部原動軸 ８ 従動軸 １０ マシニングセンタの主軸 ３３ 従動軸 ３５ 内歯太陽歯車 ３６ 遊星歯車 ３７ 取付板 ３８ 受動歯車

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールホルダがその本体と工具受けと工
   具とから成り；上記本体は、マシニングセンタに固定さ
   れる固定枠部と回転自在に構成され上記工具受けと連結
   され且つ内側に遊星伝動装置を連結した回転枠部とから
   なる枠体と、この枠体の中心に設けられ基端がマシニン
   グセンタの主軸に連結され先端に工具受けへの伝動装置
   を備えた原動軸と、上記枠体と上記原動軸との間に設け
   られ原動軸の回転を上記回転枠部に伝動する遊星差動装
   置とを備え；上記工具受けは、上記原動軸に対し直交方
   向に軸支された従動軸と、この従動軸に取り付けられ上
   記原動軸先端の伝動装置を受けて従動軸を自転させる伝
   動装置と、上記従動軸を軸支し且つ上記本体の回転枠部
   先端と連結し上記回転枠部の回転により従動軸を原動軸
   方向を中心に回転させる従動軸軸支枠体とを備え；上記
   工具は上記工具受けの従動軸の先端に取り付けられ；こ
   の工具が上記従動軸を中心に自転すると共に、上記原動
   軸を中心に公転するように構成したマシニングセンタ用
   のツールホルダにおいて；上記遊星差動装置よりも前方
   側に上記工具の公転に対する自転の比率を変えるための
   第２の遊星差動装置を上記回転枠部と上記原動軸を介し
   て設けたことを特徴とするマシニングセンタ用のツール
   ホルダ。
2. 【請求項２】 枠体のうちの回転枠体が、第１の遊星差
   動装置を取付けた取付枠と、工具受けに連結したトップ
   枠と、上記取付枠と上記トップ枠との間にこの両者と一
   体に回転するように組み込まれた内歯太陽歯車とから成
   り；原動軸が、枠体内において後部原動軸と前部原動軸
   とに前後に同心的に分離され；後部原動軸の前端に上記
   内歯太陽歯車と噛合する一対の遊星歯車を設け、前部原
   動軸の基端部に上記一対の遊星歯車間にそれらと噛合す
   る受動歯車を一体に取り付け、上記内歯太陽歯車と上記
   一対の遊星歯車と上記受動歯車とで第２の遊星差動装置
   を構成したことを特徴とする請求項１記載のマシニング
   センタ用のツールホルダ。