JPH0780701A - ダイナミックバランサ付工具ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具ヘッドのスライダやバランサを安定して
精度良く移動させると共に、それらの過剰な移動を防止
する。 【構成】 本体の下部に取り付けたホルダ５に軸線方向
に直交する径方向に貫通する貫通孔５ａを形成し、この
孔５ａに相互に接合するスライダ１７とバランサ１８を
嵌合する。ピストン部材９に相互に反対向きのカム溝９
ｂ、９ｃを形成し、スライダ１７と、バランサ１８に溝
９ｂ、９ｃに係合するカム突起１７ａ、１８ａをそれぞ
れ形成する。スライダ１７とバランサ１８にバランスウ
エイト１９ａ、１９ｂと長溝１７ｂ、１８ｂをそれぞれ
設け、長溝１７ｂ、１８ｂ内にホルダ５に設けたピン２
０ａ、２０ｂの先端をそれぞれ位置付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸の先端
に取り付ける工具ヘッドに関し、特に刃物を備えたスラ
イダを径方向に移動する間に、バランサを反対方向に移
動することにより重心が回転中心から偏在することを防
止するダイナミックバランサ付工具ヘッドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｕ軸等の付加軸を備えたマシニン
グセンタ等には、刃物を取り付けたスライダを付加軸の
軸線方向と直交する径方向に移動自在に装着した工具ヘ
ッドが使用されている。例えば、実公昭５２−８１４８
号公報及び実公昭５３−５１５０９号公報においては、
Ｕ軸に相当する軸の動きはラックとピニオンを介して径
方向の動きに変換され、ツールスライドとバランスウエ
イトが相互に反対方向に移動されるようになっている。

【０００３】また、実開昭５２−１４２２９０号公報に
おいては、Ｕ軸に相当するドローバの動きが揺動体とピ
ンを介して径方向の動きに変換され、重錘支持体とフェ
ーシングスライドが相互に反対方向に移動されるように
なっている。更に、特開平４−２０１１５５号公報にお
いては、Ｕ軸に相当する工具駆動軸の回転が歯車とねじ
を介して径方向の動きに変換され、送り台が移動される
と共に第１及び第２のバランサが揺動されるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来例においては、軸の移動や回転を刃物やバランスウ
エイトの移動に変換する構造が複雑になり、軸が高速で
回転する場合には刃物が遠心力により外方へ飛び出す虞
れがある。また、刃物の動きを歯車等を介してバランス
ウエイトの逆方向の動きに変える場合には、刃物の動き
が遠心力により助長される虞れがある。更に、送り台を
使用する場合には、遠心力による影響が少ない代りに構
造が極めて複雑かつ大型になり、マシニングセンタ等に
は使用し難いという問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、簡単な構造によりスライダやバランサを安定して移
動できると共に過剰な移動を防止できるダイナミックバ
ランサ付工具ヘッドを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係るダイナミックバランサ付工具ヘッド
は、軸線方向に移動する付加軸を備えた主軸に着脱自在
に装着する本体と、該本体に軸線方向に移動自在かつ前
記付加軸に結合自在に設けたピストン部材と、該ピスト
ン部材の前記付加軸の反対側に設けた軸線と直交する径
方向に移動する刃物を取り付けたスライダと、該スライ
ダに並設し径方向に移動するバランサとから成り、前記
ピストン部材に相互に反対向きの第１及び第２の作用部
を設け、前記スライダ及びバランサに前記第１及び第２
の作用部にそれぞれ係合する第１及び第２の従動部を設
け、前記付加軸が軸線方向に移動することにより前記ス
ライダ及びバランサが径方向にかつ相互に反対方向に移
動することを特徴とする。

【０００７】

【作用】上述の構成を有するダイナミックバランサ付工
具ヘッドにおいては、ピストン部材に設けた相互に反対
を向く作用部が、スライダとバランサに設けた従動部に
それぞれ係合し、ピストン部材が軸線方向に移動する
と、スライダとバランサは径方向かつ相互に反対方向に
移動する。

【０００８】また、請求項２においては、バランスウエ
イトに発生する遠心力は、長径側と短径側にそれぞれ発
生する遠心力の不均衡を減殺する。

【０００９】そして、請求項３においては、スライダや
バランサが過剰に移動した場合に、突状体が長溝の側端
に当接してそれらの移動を停止する。

【００１０】更に、請求項４においては、付勢手段がピ
ストン部材を付加軸側に常に付勢し、ピストン部材と付
加軸間の遊びを減少する。

【００１１】

【実施例】本発明を図１〜図４に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１は要部断面図、図２は図１のＡ
−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり、工
作機械の主軸１には、工具ヘッド２がナット３により着
脱自在に装着され、工具ヘッド２の本体４の下端には、
ホルダ５が固定されている。主軸１には、Ｕ軸に相当す
る付加軸６を挿通する中空孔１ａと、ナット３の雌ねじ
３ａと螺合する雄ねじ１ｂと、本体４の接触端面４ａに
密着する接触端面１ｃと、先端に向けて縮径し本体４の
テーパ孔４ｂと嵌合する雄テーパ１ｄとが設けられてい
る。主軸１の接触端面１ｃには、主軸１の回転を本体４
に伝達するための適当数のドライブキー７が取り付けら
れている。ここで、付加軸６は主軸１に同心状に配設さ
れ、回転自在で軸線方向に移動自在とされている。

【００１２】ナット３の内周下部には、ドライブキー７
の間隔に対応する間隔で爪３ｂが突設され、ナット３の
外周には適当数のロック孔３ｃが設けられている。ロッ
ク孔３Ｃの外方には、ロック手段８が工作機械の固定部
に取り付けられ、ロック手段８のロッド８ａがロック孔
３ｃに嵌入されることにより、ナット３が回転方向に固
定されるようになっている。

【００１３】本体４の上部は接触端面４ａを有するフラ
ンジ４ｃとされ、フランジ４ｃにはドライブキー７と係
合するキー溝４ｄが設けられている。フランジ４ｃの下
部は第１の環状溝４ｅとされ、環状溝４ｅにはキー溝４
ｄが連通されると共に、ナット３の爪３ｂが嵌入されて
いる。第１の環状溝４ｅの下方には第２の環状溝４ｆが
設けられ、図示しないＡＴＣ（自動工具制御装置）のア
−ムが嵌入されるようになっている。

【００１４】本体４の軸心には、テーパ孔４ｂに連通す
る段付孔４ｇが設けられ、段付孔４ｇにはピストン部材
９が軸線方向に移動自在に嵌合されている。ピストン部
材９の上端には、リテーナ１０、スリーブ１１、鋼球１
２、ばね１３ａ、１３ｂ等から成る連結機構１４が設け
られ、この連結機構１４によりピストン部材９は付加軸
６の軸継手１５に連結されている。軸継手１１は主軸１
のガイド溝１ｅにピン１５ａが係合されることにより、
軸線方向に移動自在とされると共に、回軸方向に固定さ
れている。ピストン部材９のフランジ９ａの下面と段付
孔４ｇの底面４ｈとの間にはばね１６が設けられ、ピス
トン部材９は軸継手１５側に付勢されている。そして、
ピストン部材９の下端には、相互に反対方向に傾斜する
カム溝９ｂ、９ｃが形成されている。

【００１５】一方、本体４の下部に固定されたホルダ５
には、軸線方向に直交する径方向に貫通孔５ａが形成さ
れると共に、本体４の下端の孔５ｂにホルダ５の環状の
突起部が嵌合され、相互の径方向の位置が固定されてい
る。貫通孔５ａには相互に平行に接合するブロック状の
スライダ１７とバランサ１８が摺動自在に嵌合され、ス
ライダ１７とバランサ１８の重心近傍の接合側には相互
に反対方向に傾斜するカム突起１７ａ、１８ａがそれぞ
れ形成されている。これらのカム突起１７ａ，１８ａは
カム溝９ｂ、９ｃにそれぞれ係合され、ピストン部材９
が軸線方向に移動すると、スライダ１７とバランサ１８
は軸線と直交する径方向にかつ相互に反対方向に移動す
るようにされている。

【００１６】そして、スライダ１７の回転中心を挟んだ
刃物Ｔの反対側には、例えば鉛から成るバランスウエイ
ト１９ａが埋設され、同様にバランサ１８の回転中心と
刃物Ｔに対応する側にもバランスウエイト１９ｂが埋設
されている。また、スライダ１７の回転中心と刃物Ｔの
間に長溝１７ｂが形成され、長溝１７ｂ内にはホルダ５
の外側から取り付けられたピン２０ａの先端が位置付け
られている。同様に、バランサ１８の回転中心を挟んだ
バランスウエイト１９ｂの反対側には長溝１８ｂが形成
され、長溝１８ｂ内にはホルダ５の外側から取り付けら
れたピン２０ｂの先端が位置付けられている。

【００１７】このように構成された工具ヘッド２は、図
４に示すように付加軸６を備えた主軸１に取り付けられ
て使用される。主軸１は主軸ヘッド２１にベアリング２
２、２３を介して回転自在に支持され、駆動手段２４に
連結されている。主軸１の中空孔１ａの上端にはナット
２５が固定され、ナット２５には付加軸６がスプライン
結合されている。このことにより、付加軸６は回転方向
にナット２５と一体化されると共に、軸線方向に移動自
在とされている。

【００１８】付加軸６の上端には継手２６を介してねじ
軸２７が結合され、ねじ軸２７にはねじナット２８がボ
ールねじ機構により係合されて、図示しない工作機械の
固定部に固定されている。ねじナット２８の外側にはプ
ーリ２９が固定され、プーリ２９はタイミングベルト３
０とプーリ３１を介してサーボモータ３２に連結されて
いる。従って、付加軸６はサーボモータ３２により駆動
され、主軸１は駆動手段２４により駆動されることによ
り、主軸１と付加軸６はそれぞれ個別に駆動されること
になる。

【００１９】加工径を変更する際には、ＮＣ装置の指令
によりサーボモータ３２が回転し、プーリ３１、タイミ
ングベルト３０、プーリ２９を介してねじナット２８が
回転する。ねじナット２８が回転すると、ねじ軸２７が
軸線方向に移動し、ナット２５にスプライン結合された
付加軸６が軸線方向に移動する。付加軸６が移動する
と、軸継手１５と連結機構１４を介して結合されたピス
トン部材９が軸線方向に移動する。ピストン部材９が移
動すると、カム溝９ｂ、９ｃにそれぞれ係合されたカム
突起１７ａ，１８ｂが移動し、スライダ１７とバランサ
１８がそれぞれ軸線方向に直交する径方向で、かつ相互
に反対方向に移動する。

【００２０】ここで、スライダ１７とバランサ１８は相
互に反対方向に移動するため、主軸１の重心が回転中心
から偏在することがなくなり、主軸１の重心と回転中心
の平衡状態が保持される。一方、スライダ１７の刃物Ｔ
を含む長径側と短径側に作用する遠心力の不均衡は、バ
ランスウエイト１９ａに作用する遠心力により均衡さ
れ、スライダ１７は安定した位置に保持される。同様
に、バランサ１８の長径側と短径側に作用する遠心力の
不均衡も、バランスウエイト１９ｂに作用する遠心力に
より均衡され、バランサ１８も安定した位置に保持され
る。

【００２１】また、スライダ１７とバランサ１８に作用
する遠心力の均衡状態が崩れた場合には、ピン２０ａ、
２０ｂにより過剰な移動が防止される。更に、ピストン
部材９はばね１６により軸継手１５側に付勢されている
ため、軸継手１５と連結機構１４の間の遊びが減少し、
付加軸６の移動がスライダ１７やバランサ１８に精度良
く伝達される。

【００２２】なお、本実施例ではナット３を使用して主
軸１に工具ヘッド２を連結しているが、工具ヘッド２の
本体４に雄テーパを形成し、主軸１の雌テーパに嵌合し
て連結するようにしてもよい。この場合にも、付加軸６
を主軸１や本体４の中心に設置することが望ましい。

【００２３】また、ピストン部材９を付加軸６に連結す
るためにリテーナ１０、スリーブ１１、鋼球１２、ばね
１３ａ、１３ｂ等から構成される連結機構１４を使用し
たが、他の連結機構を使用してもよい。

【００２４】更には、カム溝８ｂ、８ｃを一体溝状に形
成したが、駒を溝内に固定する構成としても支障はな
い。また、バランスウエイト１９ａ、１９ｂに鉛を使用
したが、他の材料を使用してもよい。更に、スライダ１
７とバランサ１８の移動を規制するためにピン２０ａ、
２０ｂを使用したが、他の機構を用いることもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイナ
ミックバランサ付工具ヘッドは、第１及び第２の作用部
にスライダ及びバランサの第１及び第２の従動部を係合
し、スライダとバランサを相互に反対方向に移動するよ
うに設けたので、簡単な構造で重心が回転中心から偏在
することを防止できる。

【００２６】また、請求項２においては、スライダ及び
バランサにバランスウエイトをそれぞれ設けたので、ス
ライダやバランサの長径側と短径側に作用する遠心力の
不均衡をバランスウエイトにより均衡でき、スライダや
バランサを安定した位置に保持できる。

【００２７】そして、請求項３においては、スライダ及
びバランサに長溝を設け、これらの長溝に突状体を嵌入
したので、スライダやバランサの過剰な移動を防止でき
る。

【００２８】更に請求項４においては、ピストン部材を
付加軸側に付勢する付勢手段を設けたので、ピストン部
材と付加軸の間の遊びを減少でき、付加軸の移動をスラ
イダやバランサに精度良く伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の要部断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】全体の断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 工具ヘッド ４ 本体 ５ ホルダ ６ 付加軸 ９ ピストン部材 ９ｂ、９ｃ カム溝 １４ 連結機構 １７ スライダ １７ａ、１８ａ カム突起 １７ｂ、１８ｂ 長溝 １８ バランサ １９ａ、１９ｂ バランスウエイト ２０ａ、２０ｂ ピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向に移動する付加軸を備えた主軸
   に着脱自在に装着する本体と、該本体に軸線方向に移動
   自在かつ前記付加軸に結合自在に設けたピストン部材
   と、該ピストン部材の前記付加軸の反対側に設けた軸線
   と直交する径方向に移動する刃物を取り付けたスライダ
   と、該スライダに並設し径方向に移動するバランサとか
   ら成り、前記ピストン部材に相互に反対向きの第１及び
   第２の作用部を設け、前記スライダ及びバランサに前記
   第１及び第２の作用部にそれぞれ係合する第１及び第２
   の従動部を設け、前記付加軸が軸線方向に移動すること
   により前記スライダ及びバランサが径方向にかつ相互に
   反対方向に移動することを特徴とするダイナミックバラ
   ンサ付工具ヘッド。
2. 【請求項２】 前記スライダの回転中心を挟む前記刃物
   の反対側と、前記バランサの回転中心よりも前記刃物に
   対応する側にバランスウエイトをそれぞれ設けた請求項
   １に記載のダイナミックバランサ付工具ヘッド。
3. 【請求項３】 前記スライダ及びバランサに長溝を設
   け、これらの長溝に前記本体に取り付けた突状体をそれ
   ぞれ嵌入した請求項１に記載のダイナミックバランサ付
   工具ヘッド。
4. 【請求項４】 前記ピストン部材を前記付加軸の方向に
   付勢する付勢手段を設けた請求項１に記載のダイナミッ
   クバランサ付工具ヘッド。