JPH0746443Y2

JPH0746443Y2 - 工具ユニット

Info

Publication number: JPH0746443Y2
Application number: JP9281190U
Authority: JP
Inventors: 徹八上
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2005-09-03
Also published as: JPH0451344U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、ボールねじ機構とボールスプライン機構を併
用した工具ユニットの改良に関するものである。

従来の技術先端にドリル等の回転工具を装着する主軸が回転しつつ
軸方向に往復運動する工具ユニットとして、本出願人は
ボールねじ機構とボールスプライン機構を併用した工具
ユニットを実願平2-56381号において提案した。

上記出願に係る工具ユニットは、前記主軸の外周面にボ
ールねじ溝と、該ボールねじ溝を横切って軸方向に延び
るボールスプライン溝とが設けられる一方、前記主軸に
嵌合したボールねじ用ナットとボールスプライン用ナッ
トを個別に回転させる第１及び第２の回転駆動手段が設
けられ、更に、前記第１及び第２の回転駆動手段を差動
制御する制御手段が設けられていて、第１の回転駆動手
段によりボールねじ用ナットを回転させると主軸は軸方
向に往復運動し、一方、第２の回転駆動手段によりボー
ルスプライン用ナットを回転させると主軸は回転運動を
行い、第１及び第２の回転駆動手段を同時に作動させる
と主軸は回転しつつ軸方向に往復運動するようになって
いる。そして、前記両ナットの回転を前記制御手段で差
動制御することにより回転及び主軸の軸方向の運動すな
わち軸送りを制御している。

考案が解決しようとする課題しかし、上記した工具ユニットは、ボールねじ用ナット
とボールスプライン用ナットとの回転差のみによって主
軸の軸送りが制御されているため、工作中に停電や、NC
の異常が発生して工具ユニットを非常停止させたとき、
前記両ナットの回転差が増大して異常な軸送りがかか
り、主軸が暴走して前記ナットから抜け落ちたり、前記
ナットのねじ溝が破損するなどのおそれがあった。特
に、主軸が高速回転しているときには、主軸の暴走が急
激で非常に危険であった。

本考案は上記のような問題点を解決することを目的とし
てなされたものである。

課題を解決するための手段上記の目的を達成するために、本考案においては、当該
工具ユニットの非常停止ボタンの操作に応答して作動す
るクラッチを、第１の回転駆動手段と第２の回転駆動手
段との減速比の同じ場合にはその間に設け、前記第１及
び第２の回転駆動手段を連動連結して前記両ナットの回
転差をなくすか、または、前記クラッチをボールねじ用
ナットとボールスプライン用ナットとの間に設けて、前
記両ナットを連動連結することにより両ナット間の回転
差をなくすようにしたものである。

作用上記構成を有する工具ユニットによれば、当該工具ユニ
ットの非常停止ボタンを操作したとき、これに応答して
前記クラッチが作動し前記両ナット間の回転差をなくす
ので、主軸は回転しても、軸送りのみ瞬時に停止する。

実施例以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案による工具ユニットを示しており、主軸
10の先端にはドリル等の回転工具（図示せず）を装着す
るためのアタッチメント11が取り付けられている。ま
た、主軸10の外周面には後端からほぼ中央部分まで螺旋
状のボールねじ溝12が設けられると共に、該ボールねじ
溝12を横切って軸方向に延びる複数のボールスプライン
溝13が主軸10の後端からボールねじ溝12の形成領域を越
えて設けられている。一方、後述する支持フレーム21か
ら突出する主軸先端部分10aはボールねじ溝12及びボー
ルスプライン溝13のいずれも加工していない丸軸状をな
している。

而して、前記主軸10には多数のボール14を介してボール
ねじ用ナット15とボールスプライン用ナット16が嵌合さ
れる。ボールねじ用ナット15の端部には伝動プーリ17が
固着され、ボールスプライン用ナット16の端部には伝動
プーリ18が固着されている。

上述のように主軸10に嵌合されたボールねじ用ナット15
とボールスプライン用ナット16は、それぞれ軸受19又は
20を介して支持フレーム21に回転自在に支持される。こ
のとき、主軸10の先端部分10aが支持フレーム21に連設
した筒状体22を通じて外部に突出し、該主軸先端部分10
aの外周面と筒状体22の端部開口22aとの間にシールリン
グ23が介装される。

一方、ボールねじ用ナット15は、支持フレーム21に付設
した第１サーボモータ24により、その回転軸25に固装し
た駆動プーリ26、タイミングベルト27及び伝動プーリ17
を介して回転駆動されるようになっている。また、ボー
ルスプライン用ナット16は、同じく支持フレーム21に付
設した第２サーボモータ28により、その回転軸29に固装
した駆動プーリ30、タイミングベルト31及び伝動プーリ
18を介して回転駆動されるようになっている。

そして、第１サーボモータ24とボールねじ用ナット15間
における減速比と、第２サーボモータ28とボールスプラ
イン用ナット16間における減速比が同一に設定されてい
る。32は第１サーボモータ24と第２サーボモータ28を差
動制御する制御装置である。

33は両駆動プーリ26,30の間に配設した電磁クラッチ
で、その電磁コイル34は支持フレーム21に固定されてい
る。一方、相対向するクラッチ板35,36は、片方のクラ
ッチ板35に突設した軸37を他方のクラッチ板36に突設し
た筒軸38にスプライン嵌合するか又はキーを介して摺動
可能に嵌合すると共に、ばね39によって互いに離反する
ように付勢されており、かつ、筒軸38が軸受40を介して
電磁コイル34内に回転自在に支承されている。

電磁コイル34は、第２図に示すように、当該工具ユニッ
トの非常停止ボタン41の電気回路に接続されていて、作
業者が非常停止ボタン41を操作したとき、電流が遮断さ
れるようになっている。したがって、常時には電磁コイ
ル34に電流が流れて両クラッチ板35,36がばね39に抗し
て互いに接近せしめられ、非作動状態（ニュートラル状
態）を保っているが、非常停止ボタン41の操作により電
磁コイル34への電流が切れると、両クラッチ板35,36が
ばね39によって互いに離反し、クラッチ板35が駆動プー
リ26に当接すると共に、クラッチ板36が駆動プーリ30に
当接し、両駆動プーリ26,30がクラッチ板35及び36を介
して連動連結するようになっている。

上記の構成を有する工具ユニットは、ボールねじ用ナッ
ト15を回転駆動すると、主軸10は軸方向に往復運動し、
ボールスプライン用ナット16を回転駆動すると、主軸10
は回転運動を行なう。したがって、両ナット15,16を同
時に回転駆動すると、主軸10は回転しつつ軸方向に往復
運動するので、主軸10の先端に装着したドリル、タップ
その他の回転工具（図示せず）によって、穴あけ加工、
ねじ立て加工などを行なう。

しかし、ボールねじ軸でもある主軸10をボールねじ用ナ
ット15に対して回転させると、そのねじ作用で主軸10自
体が軸方向に運動するので、主軸10の回転時には第１サ
ーボモータ24と第２サーボモータ26を常時作動させてお
き、制御装置32によって両ナット15,16の回転を一定の
回転差に保つように差動制御することにより、主軸10の
軸方向への運動、すなわち軸送りを任意に設定する。こ
の場合、両ナット15,16が常時回転しているので、軸送
り速度を容易かつ迅速に調整できる。

また、回転工具の作動部となる主軸10の先端部分10aに
はボールねじ溝12及びボールスプライン溝13が設けられ
ておらず、かつ外周面はシールリング23によってシール
されているので、両ナット15,16に粉塵その他の異物が
侵入するのを有効に防止できる。一方、ボールねじ溝12
及びボールスプライン溝13を設けた軸部分はシールリン
グ23により前方には露出しないので、該軸部分に塗布し
たグリースや潤滑油などが飛散するような不都合も生じ
ない。

而して、上述した工具ユニットによる工作中に停電ある
いはNCの異常発生などによって、作業者が非常停止ボタ
ン41を作動すると、電磁コイル34の電流が遮断されるの
で、両クラッチ板35,36がばね39の作用で互いに押し出
され、クラッチ板35が駆動プーリ26に当接すると共に、
クラッチ板36が駆動プーリ30に当接し、両駆動プーリ2
6,30が両クラッチ板35,36を介して連動連結される。両
駆動プーリ26,30の連動連結によって、回転軸25と回転
軸29が同期回転し、さらに、両駆動プーリ26,30からの
減速比が等しい両ナット15,16も同期回転してその回転
差がなくなるので、主軸10の軸送りが停止する。このと
き、第１及び第２サーボモータ24及び28への電流も遮断
されるが、その回転軸25及び29は慣性力によって回転を
続けるので、ボールスプライン用ナット16を介して主軸
10は回転するけれども、軸送りは直ちに停止する。

第３図は、電磁クラッチ33をボールねじ用ナット15とボ
ールスプライン用ナット16との間に設けて、非常停止時
に両ナット15,16を直接、連動連結し同期回転させるよ
うにした工具ユニットを示している。

この工具ユニットでは、クラッチ板35及び36はそれぞ
れ、ナット15及び16の端部に軸方向に摺動可能に取り付
けられると共に、ばね42によって互いに当接するように
付勢されている。一方、両クラッチ板35,36の間に配設
した電磁コイル34は、その励磁によって両クラッチ板3
5,36をばね42に抗して離間させるように作用している。

したがって、作業者が非常停止ボタン41を作動して、電
磁コイル34の電流を遮断すると、両クラッチ板35,36が
ばね42の作用で当接し、両ナット15,16が両クラッチ板3
5,36を介して連動連結され、同期回転するので、主軸10
の軸送りが停止する。

考案の効果以上説明したように、本考案の工具ユニットは、非常停
止ボタンの操作に応答して作動するクラッチにより、ボ
ールねじ用ナットとボールスプライン用ナットとを同期
回転させて、前記両ナット間の回転差をなくすように構
成されているから、主軸の回転を止めずに、軸送りのみ
を瞬時に停止させることができる。

したがって、停電、NCの異常発生などによって工具ユニ
ットを非常停止させたとき、主軸の暴走を確実に防ぐこ
とができ、安全性がきわめて高い。

しかも、装置全体をコンパクトに構成でき、高精度で安
全性の高い一軸の工具ユニットが得られる。

また、ボールねじ用ナットとボールスプライン用ナット
を差動制御することによって、主軸の送り速度を容易か
つ迅速に調整できるので、回転機構と送り機構を別個に
した従来装置に比べてレスポンスがすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る工具ユニットの縦断正面図、第２
図は同クラッチの電気回路図、第３図は別の実施例を示
す縦断正面図である。 10……主軸、11……アタッチメント 12……ボールねじ溝 13……ボールスプライン溝、14……ボール 15……ボールねじ用ナット 16……ボールスプライン用ナット 17,18……伝動プーリ、21……支持フレーム 24……第１サーボモータ 28……第２サーボモータ、32……制御装置 33……電磁クラッチ、34……電磁コイル 35,36……クラッチ板 41……非常停止ボタン

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】先端にドリル等の回転工具を装着する主軸
の外周面にボールねじ溝と、該ボールねじ溝を横切って
軸方向に延びるボールスプライン溝とが設けられ、前記主軸に嵌合したボールねじ用ナットとボールスプラ
イン用ナットを個別に回転させる第１及び第２の回転駆
動手段が設けられ、更に、前記第１及び第２の回転駆動手段を差動制御する
制御手段が設けられている工具ユニットにおいて、当該工具ユニットの非常停止ボタンの操作に応答して作
動するクラッチが、減速比の等しい第１の回転駆動手段
と第２の回転駆動手段との間に設けられていることを特
徴とする工具ユニット。
【請求項２】当該工具ユニットの非常停止ボタンの操作
に応答して作動するクラッチが、ボールねじ用ナットと
ボールスプライン用ナットとの間に設けられていること
を特徴とする請求項１記載の工具ユニット。