JPH07308812A - 工具の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドリルやタップのような工具を回転切削する
に当たり、その回転を停止することなく連続して正回
転、逆回転できるようにする。 【構成と効果】 駆動側２ではモータＭに回転盤２１を
固定し、被駆動側１では減速機Ｇに駆動腕１１を固定す
るとともに、それぞれにはピン１２、２２を植設、該ピ
ン１２、２２に連結棒６を枢着して前記回転盤２１の円
運動を該連結棒６によって駆動腕１１に直線運動するク
ランク作動を伝達、前記減速機Ｇには該駆動腕１１の直
線運動を回転往復運動に変換、他方、工具取付軸３ｂと
軸受部４をネジ螺合して、前記減速機Ｇからの回転に基
づく正回転Ｕ３と前進Ｌ及び逆回転Ｄ３と後退Ｒを工具
３に伝達して、被工作物を該前進Ｌにより加工、該後退
Ｒにより該工具３を引き戻すようにしたもので、その回
転と前後進の切換えは同時に、かつ、切換え時はゆっく
りと、切換えまでは滑らかに加減速する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、孔を加工もしくはその
孔にネジを刻設する工作機械に係り、詳しくは工具を正
逆回転させるとともに前進と後退を同時にしながら加工
する動力伝達装置に関する。

【０００２】自動車や一般家庭家具は勿論のこと、機械
部品にあっても標準化されて使用される部品も共通なも
のが用いられている。例えば、ボルトやナットあるいは
釘のような部品や取付に使用されるカラー、ブシュとい
うように定形的な小物では数多くのものがある。一般的
には、これらはプレス機械で製造され、大量生産されて
いる。

【０００３】しかしながら、ネジ孔加工のようにネジを
転造加工するような場合、そのタップを正回転させてネ
ジを立て、また、逆回転するため工作機械におけるモー
タを正回転あるいは逆回転させるように、スイッチで操
作させるようにしている。このスイッチ操作をクラッチ
やブレーキを使用して、電気回路によって自動的にスム
ーズに切換えるような方法も採用されている。

【０００４】また、ドリルまたはリーマによる孔明け加
工や、転造によりネジ加工するような場合、例えば、ネ
ジ加工で最もネジ深さの長いものとして、車両用ニップ
ルがある。このニップルは、細いスポークと螺合する長
さも長いため、一般のナットと異なりネジ長さは少なく
とも孔径の２．５倍以上もあり、自動化によるネジ加工
でもタップが折損することが多く、そのためタップ交換
の時間損失と、折れたタップが製品のネジ孔内に残存す
るようなことがしばしばあった。その車両用ニップル
は、回転テーブル上に孔のないニップルをチャック装置
で保持して、ドリルやタップを前進させて、順次下孔加
工、タップ切削仕上げというように加工されていた。そ
のため、ドリル加工では切削速度が速過ぎると焼け付け
が起因してドリルの折損になったり、タップ加工ではネ
ジ切り切削速度だけでなく、該タップ切削後の逆回転を
させる前に一旦回転を停止させるため、小さな切粉がタ
ップのネジと切削したネジとの間に挟み込まれて、逆回
転するときには回転速度と関係するが、瞬時しゃくり
（抉る）現象を起こして衝撃的な回転をすることがあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記ネジ孔加工のよう
な場合は、特にタップを正回転して前進させてネジを刻
設し、そしてタップを逆回転して後退させるために一旦
回転を停止している。回転を停止すると、その停止の時
間だけタイミング損失があるとともに、正回転後の逆回
転時には物品に食い付くようにタップががネジ溝としっ
くりと噛み合っているから、衝撃を与えるような上述し
ゃくりが起こり、チャッキング装置内で被工作物を空回
転したり、該装置から離脱させるようなこともあった。
また、このしゃくりは工具がある程度摩耗して使用寿命
が終りに近く、切れ味が劣ってきたときに多く表われて
おり、工具の使用初期であっても折損させることもあっ
た。この原因は、刻設したネジとタップが噛み合ってい
るようにしゃくりと摩擦係合されていることと、刻設し
たネジとタップとの間に小さな切粉があるためクサビ効
果のような働きをするためである。

【０００６】本発明は、一旦停止して逆回転することに
よる上記問題点を解決するために、機械的にモータと減
速機を連結して、該モータから減速機にクランク運動を
伝達して、スムーズに正逆回転を連続的に行なわせるよ
うにしたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述事情によりなされた
本発明を図１及び図２を用いて述べるに、モータ（Ｍ）
の回転を減速機（Ｇ）に伝達し、該減速機（Ｇ）は被駆
動側（１）に動力を伝達することにより工具（３）を回
転させて、該工具（３）によって被工作物を加工するよ
うにした工具の動力伝達装置において、前記モータ
（Ｍ）の駆動軸（２０）には円盤状の回転盤（２１）を
固着し、該回転盤（２１）の外周でかつ該駆動軸（２
０）中心から所定間隔離れた位置でピン（２２）を植立
して、他方、前記減速機（Ｇ）の軸（１０ａ）を枢軸と
する駆動腕（１１）を固定するとともに、該駆動腕（１
１）の一端側にピン（１２）を植立して固定し、前記回
転盤（２１）と駆動腕（１１）とに植立したピン（１
２、２２）に連結棒（６）を該ピン（１２、２２）に対
して自由回動を許容するように枢着連結し、前記モータ
（Ｍ）の回転に伴い、該連結棒（６）は回転盤（２１）
の回転によりクランク作動し、前記駆動腕（１１）は所
定角度（Ａ）回転して、前記減速機（Ｇ）を介して工具
（３）を正回転（Ｕ３）及び逆回転（Ｄ３）を連続して
可能としている。

【０００８】また、前記減速機（Ｇ）の駆動軸（１０
ｂ）には大歯車（５）を、工具軸（３ｅ）には小歯車
（３ａ）を設けて動力を伝達するようにしている。

【０００９】さらには、前記被駆動側（１）において、
工具取付軸（３ｂ）にはネジを刻設し、軸受部（４）は
ナットとしてネジ螺合して、該被駆動側（１）の正（Ｕ
３）逆（Ｄ３）回転に伴い前記工具（３）は工作物に対
して、前進（Ｌ）と正回転（Ｕ３）及び後退（Ｒ）と逆
回転（Ｄ３）とを連続して作動可能としたことを特徴と
するものである。

【００１０】

【作用】モータ（Ｍ）の駆動軸（２０）に円盤状の回転
盤（２１）を固着し、減速機（Ｇ）には駆動腕（１１）
を固定して、該駆動腕（１１）の長さは前記駆動軸（２
０）中心からピン（２２）までのピッチと同一かもしく
は該ピッチ以上としたから、前記回転盤（２１）の回転
により該ピン（２２）を円運動するように導く。する
と、該円運動は連結棒（６）を介して連結した駆動腕
（１１）を所定角度（Ａ）回転させ、かつ、側面視では
ピン（１２）は上方（Ｕ１）及び下方（Ｄ１）へ、即
ち、移動量（Ｈ２、Ｈ１）の直線運動をする。そして、
その直線運動は正弦波形を描くように減速から増速、さ
らに減速へと連続的にモータ（Ｍ）の動力を減速機
（Ｇ）に伝達する。従って、前記駆動腕（１１）は滑ら
かな直線運動が繰り返されることとなるから、所定角度
（Ａ）回転させられる該駆動腕（１１）は、前記減速機
（Ｇ）を介して工具（３）を停止させることなく連続し
て正回転（Ｕ３）、逆回転（Ｄ３）に切換えられる。

【００１１】そして、減速機（Ｇ）に伝えられる前記駆
動腕（１１）の回転角（Ａ）は、該減速機（Ｇ）の駆動
軸（１０ｂ）から大歯車（５）に、工具軸（３ｅ）に設
けた小歯車（３ａ）へと伝達され、工具（３）に必要な
回転数とともに回転方向が得られる。

【００１２】さらには、前記被駆動側（１）において、
工具取付軸（３ｂ）と軸受部（４）はそれぞれネジを刻
設して螺合することにより、該駆動側（１）の正回転
（Ｕ３）のときは、工具（３）はその回転により前進
（Ｌ）の推力を受け、また、逆回転（Ｄ３）のときは該
工具（３）は切削方向とは逆に後退（Ｒ）することにな
る。従って、前記前進（Ｌ）時の推力は切削のために有
効な働きをもたらす。

【００１３】上記括弧内符号は、図面と対照するための
ものであるが、何等本発明の構成を限定するものではな
い。

【００１４】

【実施例】ついで、本発明を図１及び図２に沿って説明
する。

【０００５】まず、駆動側２は、モータＭの駆動軸２０
に円盤状の回転盤２１をキー（図示していない）で固定
し、該モータＭの回転に伴って共に回転するようになっ
ている。その回転盤２１の外周一か所に、前記駆動軸２
０中心から所定距離隔てた位置（ピッチ）でピン２２を
植立固定する。即ち、該所定距離隔てた位置でピン２２
が回転によって、円運動をして上下方向、つまり移動量
Ｈ２の運動を可能にしている。

【００１６】被駆動側１は、前記駆動側２とは位置を隔
てて、減速機Ｇが設けられており、該減速機Ｇの軸１０
ａには駆動腕１１がキー止め（図示せず）等の固定手段
により固定され、該駆動腕１１の端部にはピン１２が植
立固定してある。このピン１２の位置は、前記回転盤２
１上に植立固定したピン２２の位置（ピッチ）と同一
か、それよりもやや長くしたピッチで植立されている。
そして、該ピン１２と、前記回転盤２１に植立したピン
２２とは、連結棒６で両ピン１２、２２を枢軸として該
回転盤２１が回転することにより、該ピン２２の移動量
Ｈ２を該ピン１２に伝達し、その移動によって前記駆動
腕１１は上方Ｕ１及び下方Ｄ１へと移動を繰り返し、そ
の都度軸１０ａを所定角度（回転角）Ａ回転させられる
ようになっている。即ち、該連結棒６はクランク運動を
伝達し、その移動量Ｈ１移動させて該駆動腕１１を上下
運動させる。

【００１７】前記駆動腕１１のピン１２の位置が、回転
盤２１上に植立固定したピン２２の位置（ピッチ）と同
一か、それよりやや長くしたピッチで植立したのは、ピ
ン２２の位置よりピン１２の位置が短いときは、該駆動
腕１１を一方向に回転させてしまうからである。そのた
め、その移動量Ｈ２の１／２の長さよりやや長くしたピ
ッチとすることにより、駆動腕１１の移動量Ｈ１によっ
て得られる回転角Ａが大きく取れるようにしてある。他
方、該駆動腕１１のピン位置（ピッチ）を大きくする
と、回転盤２１のピン２２の移動量Ｈ２と等しい駆動腕
１１のピン１２の移動量Ｈ１が得られ、そのピッチに比
例して回転角Ａは小さくなるので、後述するように工具
３側へ伝達されて変換回転するとき、例えば減速状態で
正回転Ｕ３から逆回転Ｄ３へ、あるいはその逆に連続し
て回転させるようにしているから、該減速区間が長くな
り被工作物との位置合せのタイミングがとり易くなる。

【００１８】また、前記減速機Ｇの駆動軸１０ｂには、
大歯車５が該軸１０ｂにキー止め（図示せず）され固着
されている。そして、機体Ｆ上に固定した軸受部４によ
って支持された工具３の後端には小歯車３ａが形成さ
れ、前記大歯車５と噛み合っている。従って、大歯車５
は小歯車３ａとが噛み合って、該減速機Ｇの回転角Ａに
伴う変速（減速機Ｇ内に組み込まれたウォームとウォー
ムホイルの回転比率による）を該大歯車５から噛み合っ
た小歯車３ａに伝達される。前記駆動腕１１が移動する
上方Ｕ１、下方Ｄ１への回転角Ａに基づき、大歯車５は
左回転Ｕ５と右回転Ｄ５を繰り返し、それによって工具
３は右（正）回転Ｕ３及び左（逆）回転Ｕ３を伝達する
ようになっている。

【００１９】前記大歯車５を広幅としているのは、後記
するように、工具３が正回転Ｕ３のときには該工具３が
前進Ｌし、逆回転Ｄ３のときは該工具３が後退Ｒできる
ようにするため、大歯車５と小歯車３ａとが噛み合った
まま、該小歯車３ａを摺動可能としている。従って、小
歯車３ａを幅広にし、大歯車５の幅を小さくして摺動可
能に構成してもよい。また別の方法としては、大歯車５
と小歯車３ａを同一幅とし、工具３の工具軸３ｅ部分で
スプライン結合してもよく、これに代わって小歯車３ａ
と工具軸３ｅをスプライン結合するようにしても目的は
果たせる。

【００２０】工具３は、先端３ｃは孔明け加工の場合に
はドリル、孔を浚える加工のときはリーマ、ネジ加工の
場合はタップのように回転によって切削する切刃部であ
り、シャンク部３ｄと繋っているが、このシャンク部３
ｄで図示しないが、一般的なホール盤で用いられるチャ
ックを装着することにより、工具先端３ｃを交換できる
ようにしてもよい。該シャンク部３ｄには工具取付軸３
ｂが軸受部４によって保持されているが、該工具取付軸
３ｂには雄ネジが刻設され、該軸受部４の孔４ｂには雌
ネジを刻設したナットになっていて、互いにネジ螺合さ
れている。このネジは、一般的な孔明け加工のときはボ
ールネジでもよいが、加工物に対してネジを加工するよ
うな場合は、該ネジと同一のネジピッチを有するネジと
することが好都合である。それは、上述のように小歯車
３ａが回転すると工具軸３ｅ、工具取付軸３ｂ、シャン
ク部３ｄ及び先端３ｃは一体的に正回転Ｕ３され前進Ｌ
して、そして連続して逆回転Ｄ３されて後退（進）Ｒす
ることにより加工しているので、その先端３ｃへの推力
を付与するときと、引き戻されるときに有効である。よ
って、ネジ加工のような場合は、前記工具取付軸３ｂと
軸受部４の孔４ｂとにネジを設けることによって、その
前進Ｌのとき該ネジに案内されて右回転し、後退Ｒのと
きには左回転してネジの切り込み速さ（進むピッチ）及
び戻りのピッチが制限されることになる。

【００２１】次に、作用について述べることとする。

【００２２】モータＭが回転（矢印方向）すると、回転
盤２１が同様に回転し、ピン２２とピン１２を連結した
連結棒６が作動して、ピン２２の移動量Ｈ２だけ駆動腕
１１を上方Ｕ１及び下方Ｄ１の円弧を描くように、その
移動量Ｈ１（＝Ｈ２）を伝達する。このとき、ピン２２
は円運動であるから、該回転盤２１のＸ軸方向（移動量
Ｈ２で示した位置）では、クランク運動の上死点と下死
点の関係と同じように駆動軸１１の上方Ｕ１と下方Ｄ１
とに相当し、該駆動腕１１の移動方向の切換わり点とな
り、出力側となる駆動軸１０ｂではそのＹ軸中心線上で
は最も速い回転速度となって、切換え時はゆっくりと、
回転時は加速されながらもゆっくりと減速されていき、
回転盤２１が回転しているかぎり、停止することなく行
なわれる。

【００２３】駆動腕１１は所定角度Ａ回転すると、減速
機Ｇ内にあるウォームとウォームホイル（図示していな
い）に軸１０ａの回転が入力され、該入力は駆動軸１０
ｂに伝達され、大歯車５を回転させるから、該大歯車５
と噛み合った小歯車３ａを回転させる。軸受部４では、
孔４ｂと工具取付軸３ｂとがネジ螺合されているので、
そのネジのスクリュに基づき、前記小歯車３ａの回転に
よって正回転Ｕ３のときは前進Ｌして、工具３を被加工
物方向へ回転しながら進め、回転方向が逆回転Ｄ３に切
換わったときは所定の切削を終了して後退Ｒする。

【００２４】即ち、連結棒６に伝達される回転盤２１の
円運動は駆動腕１１を上方Ｕ１及び下方Ｄ１への直線運
動をするクランク作動し、該駆動腕１１の直線運動は減
速機Ｇに対して回転角Ａを伝達して大歯車５を回転さ
せ、該大歯車５は小歯車３ａにその回転を伝達し、工具
取付軸３ｂと軸受部４におけるネジ螺合によって工具３
には該小歯車３ａの回転に基づく正回転Ｕ３と前進Ｌを
伝達して、工具３の先端３ｃ前方に定置される被工作物
（図示せず）に孔加工する。該孔加工が所定量（前進Ｌ
によって定まっている深さ）されると、直ちに逆回転Ｄ
３し、前記工具取付軸３ｂと軸受部４との螺合により後
退Ｒ方向に回転しながら加工した孔を浚える。この後退
Ｒ完了したとき、回転テーブル（図示せず）は回転し
て、次の被工作物を先端３ｃ前方に位置させるように構
成し、順次加工される。

【００２５】従って、回転盤２１は円運動であるから、
その駆動腕１１の直線運動は正弦曲線で描かれる曲線と
同様な滑らかな加速度と減速とを連続して伝達し、工具
３に対しては回転に伴う前進Ｌと後退Ｒの推力を付与
し、その加速とともに減速をしながら回転方向の切換え
が行なわれる。

【００２６】

【発明の効果】以上本発明の構成によると、回転盤の回
転が駆動腕を直線運動に、そして、該直線運動は工具の
回転と軸受部の構成による前進と後退とを同時に駆動源
の切換えを行なうことなく出来るので、加工時間は短縮
できるとともに、その回転と前進、後退は正弦曲線に基
づく加減速と、ネジによる理想的な推力の供給ができ、
被工作物に対して衝撃を与えるようなしゃくり現象もな
く切換えが行なえ、回転切削する工具に対しても異常な
トルクが避けられるから、工具の切削寿命も長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構想を示す側面図。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視正面図。

【符号の説明】

１ 駆動側 ２ 被駆動側 ３ 工具 ３ａ 小歯車 ３ｂ 工具取付軸 ３ｅ 工具軸 ５ 大歯車 ６ 連結棒 １０ａ 軸 １０ｂ （減速機Ｇの）駆動軸 １１ 駆動腕 １２ ピン ２０ （モータＭの）駆動軸 ２１ 回転盤 ２２ ピン Ａ 所定角度（回転角） Ｕ１ 上方 Ｕ３ 正回転 Ｄ１ 下方 Ｄ３ 逆回転 Ｇ 減速機 Ｍ モータ Ｌ 前進 Ｒ 後退 Ｈ１、Ｈ２ 移動量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転を減速機に伝達し、該減速
   機は被駆動側に動力を伝達することにより工具を回転さ
   せて、該工具によって被工作物を加工するようにした工
   具の動力伝達装置において、 前記モータの駆動軸には円盤状の回転盤を固着し、該回
   転盤の外周でかつ該駆動軸中心から所定間隔離れた位置
   でピンを植立して、 他方、前記減速機の軸を枢軸とする駆動腕を固定すると
   ともに、該駆動腕の一端側にピンを植立して固定し、 前記回転盤と駆動腕とに植立したピンに連結棒を該ピン
   に対して自由回動を許容するように枢着連結し、 前記モータの回転に伴い、該連結棒は回転盤の回転によ
   りクランク作動し、前記駆動腕は所定角度回転して、前
   記減速機を介して工具を正回転及び逆回転を連続して可
   能とした、ことを特徴とする、 工具の動力伝達装置。
2. 【請求項２】 前記減速機の駆動軸には大歯車を、工具
   軸には小歯車を設けて動力を伝達する、ことを特徴とす
   る、 請求項１記載の工具の動力伝達装置。
3. 【請求項３】 前記被駆動側において、工具取付軸には
   ネジを刻設し、軸受部はナットとしてネジ螺合して、該
   被駆動側の正逆回転に伴い前記工具は工作物に対して、
   前進と正回転及び後退と逆回転とを連続して作動可能と
   した、ことを特徴とする、 請求項１及び２記載の工具の動力伝達装置。