JPH091410A - フェーシング型ボーリング主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 刃具付きバーのツールスライダの重量アンバ
ランスを解消する新規なバランサ機構を設けたボーリン
グ主軸装置を提供することを目的とする。 【構成】 主軸３の軸芯に軸方向のみ移動するドローバ
ー６を貫挿し、上記ドローバー先端の大リードのボール
ネジ６Ｂは主軸内周に承持された回動筒２１に螺合さ
せ、上記ドローバーの進退移動により回動筒を単独に回
動させられる構成となす。上記主軸先端のフランジ３Ａ
には半径方向に摺動するよう係合した刃具付きバー２６
のツールスライダ４の中心部の楕円孔４Ｂに、上記回動
筒の先端部に偏心させた第一円板カム２５を係合させ、
又回動筒の先端部には第一円板カム２５と１８０度の対
称位置に偏心させた第二円板カムＢＷを設け、これには
フランジ３Ａに摺動させたバランススライダ４Ａの楕円
孔４Ｃを係合させたバランサ機構Ｂを備えたフェーシン
グ型ボーリング主軸装置１０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中ぐり加工機における
フェーシング型ボーリング主軸装置に関し、特に、クイ
ルバーを取付けたツールスライダの軸芯に対して偏心取
付された状態での重量アンバランスを解消し、高速回転
切削を可能にすべく改良したバランサー機構に係わるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、中ぐり加工機におけるフェーシン
グ型ボーリング主軸装置（中ぐり主軸装置）は、孔加工
を行なうために、工具を主軸の軸芯に対して所要の回転
半径となる偏心位置に取付けている。そして、孔加工を
行う工具を孔内へ差入れる時や引出す時及び工具摩耗を
補正するために半径方向へ工具を移動させる刃具自動補
正装置を備えている。

【０００３】上記実施例においては、主軸台上に回転自
在に承持された主軸の先端に、ツールスライダを設け、
これに取付けたクイルバー先端の刃具の半径方向位置の
微調節は、主軸の軸芯に開けた中心孔に貫挿したドロー
バーをシリンダ等による進退移動で行なわれる刃具自動
補正装置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記フェーシング型ボ
ーリング主軸装置では、刃具を半径方向へ変位させると
重量アンバランスが生じる。これがため、主軸を高速で
回転できず、せいぜい１０００ｒｐｍ程度しか回転数が
上げられないから、クイルバーを取付けたスライダのア
ンバランスによる偏重心回転でボーリング加工や溝加工
等が高速且つ高精度に行えない。更に、主軸台上に回転
自在に承持された主軸のツールスライダとこのクイルバ
ーに取付けた刃具の半径方向位置の微調節が円滑且つ高
精度に行えない。

【０００５】本発明は、上記従来の中ぐり加工機におけ
るフェーシング型ボーリング主軸装置（中ぐり主軸装
置）が持つ問題に鑑み、ツールスライダ（クイルバー付
き）が軸芯に対して偏心取付され且つこの刃具や刃具取
付位置の調節用カムの重量アンバランスを解消する新規
なバランサ機構を設けたフェーシング型ボーリング主軸
装置を提供することを主たる目的とする。

【０００６】更に、本発明は、主軸台上に回転自在に承
持された主軸のツールスライダ（クイルバー付き）及び
これに取付けた刃具の半径方向位置の微調節が円滑且つ
高精度に行なえるようにしたフェーシング型ボーリング
主軸装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく、請求項１においては、主軸の軸芯に軸方向のみ
移動するドローバーを貫挿させ、上記ドローバー先端の
大リードのボールネジは主軸内周に承持された回動筒に
螺合させ、上記ドローバーの進退移動により回動筒を単
独に回動させられる構成となし、上記主軸先端のフラン
ジに半径方向に摺動するよう係合したツールスライダの
中心部に明けた楕円孔には、上記回動筒の先端部に偏心
固着させた第一円板カムを係合させ、回動筒の回転でク
イルバーを備えたツールスライダを半径方向の内外ヘ微
動させる構成としたことを特徴とするフェーシング型ボ
ーリング主軸装置としたものである。

【０００８】そして、本発明は上記主たる目的を達成す
べく、請求項２では、請求項１記載のフェーシング型ボ
ーリング主軸装置において、上記回動筒には第一円板カ
ムと１８０度の対称位置に第二円板カムを付設したダブ
ルカムを設け、上記ツールスライダと逆位相の半径方向
に摺動するバランススライダの楕円孔に第二円板カムを
係合させることで上記ツールスライダとバランススライ
ダとの重量均衡を図るバランサ機構となし、主軸回転や
ツールスライダの半径位置の調節に関係無く両者の動的
バランス状態を維持することを特徴とするフェーシング
型ボーリング主軸装置としたものである。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１によると、円板カムと楕円孔
との係合関係がエキセントリック曲線になっており、円
板カムの角変位に対し、一次函数変位として与えられる
ため、ツールスライダに取付けたクイルバーの偏心量
（半径の大きさ）を円滑に微調節することができる作用
が発揮される。

【００１０】本発明の請求項２によると、主軸とクイル
バーのツールスライダとの間に生じる動的な重量アンバ
ランスを積極的に解消するバランサ機構はツールスライ
ダの第一円板カムに対してその対称位置に第二円板カム
を設け、これにバランススライダを設けたものである。
これにより、主軸の回転に伴って主軸及びクイルバー及
びこのツールスライダの偏心量により生じる重量アンバ
ランスを積極的に解消するバランススライダが、丁度エ
ンジン内のクランク軸のバランサウエイトと同じように
制振作用する。これにより、ボーリングの中ぐり加工や
溝加工等の精密な加工精度を低下させず、６０００ｒｐ
ｍ前後の高速回転のもとに実施できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に示す実施例につき説明する。図
１は本発明に係る中ぐり加工機のフェーシング型ボーリ
ング主軸装置の全体を示す縦断面図であり、図２，３は
本発明に係る要部の断面図である。図４はバランサ機構
を説明する斜視図である。更に図５はバランサ機構の要
部を説明する断面図である。

【００１２】先ず、図１において、本発明のフェーシン
グ型ボーリング主軸装置１０は、ボーリングの中ぐり加
工や内孔面の溝加工等を行なうワークＷに向かって進退
する送り装置台１と、この送り装置台１上の主軸本体２
と、主軸本体２内に回転可能に軸架された主軸３と、こ
の主軸３のプーリー５にベルト掛けした回転駆動用のモ
ータ（図示なし）と、主軸先端に設けたスライダ４と、
このスライダ４のクイルバー２６に取付けた刃具Ｈと、
この刃具Ｈを半径方向に位置調節する刃具外径調節部材
２０等からなる。

【００１３】上記刃具外径調節部材２０は、主軸３の軸
心方向に開けた中心孔３Ａにドローバー６を貫挿し、こ
のドローバー６をサーボモータＳＭの回転制御によるボ
ールネジ７の回転でスライダ８を位置制御させて進退移
動するように支配されている。続いて、上記刃具外径調
節部材２０の詳細構成を説明する。サーボモータＳＭは
送り本体１の上面に取付けられ、このサーボモータＳＭ
のプーリー１１が送り本体１の下面に付設したブラケッ
ト９に回転自在に軸架されたボールネジ７のプーリー１
３に、ベルト１２で連結されている。また、スライダ８
は本体１の下面に付設した１本又は２本のレール１４に
移動自在に吊架され、その作動片８Ａをドローバー６の
後端側にベアリング１５とスリーブ１６及びロックナッ
ト１７とで連結している。しかして、サーボモータＳＭ
の正逆転でスライダ８を進退移動させると、ドローバー
６も進退移動される。このドローバー６を主軸３の軸芯
方向へ進退移動することで、ツールスライダ４とこれに
取付けた刃具Ｈを半径方向に位置調節する。

【００１４】続いて、上記刃具外径調節部材２０のドロ
ーバー６とツールスライダ４との関係構成を説明する。
ベアリング群１８で主軸本体２内に回転可能に軸架され
た主軸３は、この軸芯の中心孔３Ａにドローバー６を貫
挿させ、このドローバー６の中腹部に凸設したキー６Ａ
に回転止具１９を係合させている。これにより、ドロー
バー６は主軸３と一体になって回転し、且つ軸芯方向に
移動する。上記主軸３の先端側には広い円筒空間Ｓを備
え、この内周に回動筒２１がニードルベアリング２２等
を介して承持され、この回動筒２１の孔内２１Ａにナッ
ト体２３が挿入嵌着している。上記ナット体２３にドロ
ーバー６の先端部に螺設した大リードのボールネジ６Ｂ
を螺通させ、ドローバー６の進退移動により回動筒２１
を主軸３に係わり無く単独に回動させる。勿論、回動筒
２１はドローバー６の進退移動が停止時は、主軸３の回
転及び停止に対して、一体した動きを示す。

【００１５】上記主軸３の先端部には大径フランジ３Ａ
が設けられ、この前端面には、半径方向に凹設した１対
のガイド溝３Ｂを２組設けるべく二股状に切開したガイ
ド体３Ｃ，３Ｄを左右両側に備えている（図２，３参
照）。上記ガイド溝３Ｂには、ツールスライダ４とバラ
ンススライダ４Ａが同位相の半径方向に各々移動可能に
係合し、このツールスライダ４とバランススライダ４Ａ
の各中心部にはカムフォロアとなる楕円孔４Ｂ及び４Ｃ
が軸芯方向に明けられている。上記楕円孔４Ｂ及び４Ｃ
には、回動筒２１の先端部に偏心させた第一円板カム
（ハート形カムとも云う）２５と第二円板カム（ハート
形カムとも云う）ＢＷを備え、この第一円板カム２５が
上記カムフォロアとなる楕円孔４Ｂに係合し、又第二円
板カムＢＷがバランススライダ４Ａの楕円孔４Ｃに係合
している。

【００１６】これにより、主軸３に対して回動筒２１が
ドローバー６の進退移動により時計方向又は半時計方向
に回転すると、これと一体の第一円板カム２５と第二円
板カムＢＷも時計方向又は半時計方向に回転し、ツール
スライダ４とバランススライダ４Ａとを半径方向の内外
に相反して微動（接近又は離反し合う）させるバランサ
機構ＢＡの構成になっている。上記ツールスライダ４の
先端面には、主軸３の軸芯方向の先端に突出する刃具付
きバー２６を備え、ワークＷにボーリングの中ぐりされ
た孔Ｗ１の部分加工やこの孔Ｗ１の一部内周面にＣリン
グ等の溝加工Ｗ２を行うのに適している。

【００１７】続いて、図２〜５でバランサ機構ＢＡの詳
細構成を説明する。上記第一円板カム２５と第二円板カ
ムＢＷとは、１８０度の逆位置（逆位相の対称位置）と
なるように回動筒２１上にダブルカムとして取付けられ
ている。この各カム２５，ＢＷに係合するツールスライ
ダ４とバランススライダ４Ａとは１８０度の逆位相の対
称位置の関係にあり、且つ同じ重量に選定されている。
尚、ツールスライダ４はクイルバー２６と刃具Ｈの重量
を含んでいる。そして、上記部材４，４Ａの重心はこの
センター位置（Ｏ）にあり、クイルバー２６の取付位置
（Ｐ２）は、バランススライダ４Ａに備えたバランサ４
Ｅ，４Ｆ間の中心位置（Ｐ１）との対称位置にある。即
ち、中心位置（Ｐ１）を中心にした対称位置（Ｌ＝Ｌ，
Ｌ１＝Ｌ１）の関係に配置されている。尚、クイルバー
２６とバランサ４Ｅ，４Ｆの４箇所の重量を同じにして
いる。しかして、このバランサ機構ＢＡは、丁度エンジ
ン内のクランク軸のバランサウエイトと同じ構成及び機
能を有しており、両部材４，４Ａの偏心した半径位置に
関係なく制振作用を効果的に発揮する。

【００１８】しかして、Ｃリング等の溝加工に際し、そ
の溝Ｗ２の深さ寸法制御は、上記刃具外径調節部材２０
の心臓部であるサーボモータＳＭの回転制御によるボー
ルネジ７の回転でスライダ８を位置制御させ、これで進
退移動するドローバおよび回動筒２１の回動量により第
一円板カム２５と楕円孔４Ｂとの係合位置を変えること
で、ツールスライダ４とバランススライダ４Ａとを相反
する半径方向へ同量だけ微動させる。これで、上記第一
カム２５と楕円孔４Ｂとの係合関係は、エキセントリッ
ク曲線になっており、円滑にクイルバー２６の偏心量
（半径の大きさ）を微調節することができるものであ
る。上記クイルバー２６を半径方向に設定された主軸３
を回転するとクイルバー２６は、主軸３と一体に回転
し、中ぐり加工や溝加工を行う。

【００１９】上記ガイド溝３Ｂとツールスライダ４及び
バランススライダ４Ａとの摺動面やこの楕円孔４Ｂ，４
Ｃに偏心させた第一円板カム２５及び第二円板カムＢＷ
が係合し、これらの摩耗を防止するセンタースルータイ
プの潤滑手段Ｇを図１，４他で説明する。ドローバー６
の後端には、ロータリージョイント３０が付設され、こ
こからドローバー６の軸芯に貫通させた通孔Ｈ１が回動
筒２１内に連通している。上記回動筒２１の先端に明け
た通孔Ｈ２から各スライダ４，４Ａとの摺動面やこの楕
円孔４Ｂ，４Ｃに偏心させた各カム２５，ＢＷにも連絡
されており、ロータリージョイント３０から通孔Ｈ１へ
供給される潤滑油ＯＬが適量ずつ吐出し、各部の潤滑を
行うように構成されている。

【００２０】本発明に係わるフェーシング型ボーリング
主軸装置は、上記のように構成され、以下のように作用
する。先ず、第一円板カム２５と楕円孔４Ｂ（第二円板
カムＢＷと楕円孔４Ｃも同じ）との係合関係がエキセン
トリック曲線になっているから、円板カムの角変位に対
し、一次函数変位として与えられ、円滑にクイルバー２
６の偏心量（半径の大きさ）を円滑に微調節することが
できる作用が発揮される。

【００２１】次に、第一円板カム２５やクイルバー２６
やツールスライダ４間に生じる動的な重量アンバランス
を積極的に解消するバランサ作用を説明する。ボーリン
グ加工やＣリング等の溝加工に際し、その溝Ｗ２の深さ
寸法制御は、上記刃具外径調節部材２０の心臓部である
サーボモータＳＭの回転制御によるボールネジ７の回転
でスライダ８を位置制御させ、これで進退移動するドロ
ーバおよび回動筒２１の回動量により第一円板カム２５
と楕円孔４Ｂとの係合位置（バランススライダＢＷと楕
円孔４Ｃも同じ）を変えることで、クイルバー２６の偏
心量（半径の大きさ）を微調節して行う。上記第一円板
カム２５と楕円孔４Ｂとの係合関係（ＢＷと４Ｃも同
じ）は、エキセントリック曲線になっており、円滑にク
イルバー２６の偏心量（半径の大きさ）を微調節するこ
とができる。上記のように設定された主軸３を回転する
とクイルバー２６は、主軸３と一体に回転し、ボーリン
グの中ぐり加工や溝加工を行う。

【００２２】本発明は、上記第一円板カム２５やクイル
バー２６に生じる動的な重量アンバランスを積極的に解
消するバランススライダのバランサ機構ＢＡを備えてい
るから、丁度エンジン内のクランク軸のバランサウエイ
トと同じ構成及び機能を有しており、制振作用を効果的
に発揮する。この作用は、クイルバー２６の半径位置の
調節に関係無く、常時維持する。

【００２３】本発明は上記実施例に限定されず、要部構
成を設計変更できる。例えば、バランサ機構ＢＡや刃具
外径調節部材２０の構成は、図示のものを基本としてそ
の細部を適宜に変更しても良い。尚、上記バランサ機構
ＢＡは、クイルバー２６の半径方向の調節や刃具Ｈの交
換に関係無く、更にバランサ４Ｅ，４Ｆはこれを錘でも
抜き孔でも良く、何れも制振作用が発揮されること勿論
である。

【００２４】

【効果】本発明の請求項１によると、第一円板カムと楕
円孔との係合関係がエキセントリック曲線になっている
から、円板カムの角変位に対し、一次函数変位として与
えられて、円滑且つ高精度にクイルバーの偏心量（半径
の大きさ）を微調節することができる効果がある。

【００２５】更に、本発明の請求項２によると、クイル
バーに生じる動的な重量アンバランスを積極的に解消す
るバランススライダのバランサ機構を備えたものである
から、主軸の回転に伴ってクイルバー及びツールスライ
ダが振動しようとすると、ツールスライダの偏心量によ
り生じる動的な重量アンバランスをバランススライダに
より積極的に解消する効果がある。これは、丁度エンジ
ン内のクランク軸のバランサウエイトと同様の制振作用
を効果的に発揮し、主軸を例えば６０００ｒｐｍ前後に
高速回転させられる。これにより、ボーリングの中ぐり
加工や溝加工等の精密の加工精度を低下させることなく
高能率に行える優れた効果もある。そして、このバラン
ス状態は、クイルバー及びツールスライダの半径方向の
調節を行っても相反移動するバランススライダにより連
続的に維持する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中ぐり加工機のフェーシング型ボ
ーリング主軸装置の全体を示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る要部を示し、図１に示すＡ−Ａ線
の断面図である。

【図３】本発明に係る要部を示し、図１に示すＢ−Ｂ線
の断面図である。

【図４】本発明に係るバランサー機構を説明する斜視図
である。

【図５】本発明に係るバランサー機構を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１ 送り装置台 ２ 主軸本体 ３ 主軸 ３Ａ 大径フランジ ３Ｂ ガイド溝 ３Ｃ，３Ｄ ガイド体 ４ ツールスライダ ４Ａ バランススライダ ４Ｂ，４Ｃ 楕円孔 ４Ｅ，４Ｆ 抜き孔又はバランサ用錘 ６ ドローバー ６Ｂ，７ ボールネジ １０ フェーシング型ボーリン
グ主軸装置 ２０ 刃具外径調節部材 ２１ 回動筒 ２３ ナット体 ２５ 第一円板カム ２６ クイルバー ＢＡ バランサ機構 ＢＷ 第二円板カム Ｈ 刃具(バイト)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の軸芯に軸方向のみ移動するドロー
   バーを貫挿させ、上記ドローバー先端の大リードのボー
   ルネジは主軸内周に承持された回動筒に螺合させ、上記
   ドローバーの進退移動により回動筒を単独に回動させら
   れる構成となし、上記主軸先端のフランジに半径方向に
   摺動するよう係合したツールスライダの中心部に明けた
   楕円孔には、上記回動筒の先端部に偏心固着させた第一
   円板カムを係合させ、回動筒の回転でクイルバーを備え
   たツールスライダを半径方向の内外ヘ微動させる構成と
   したことを特徴とするフェーシング型ボーリング主軸装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフェーシング型ボーリン
   グ主軸装置において、上記回動筒には第一円板カムと１
   ８０度の対称位置に第二円板カムを付設したダブルカム
   を設け、上記ツールスライダと逆位相の半径方向に摺動
   するバランススライダの楕円孔に第二円板カムを係合さ
   せることで上記ツールスライダとバランススライダとの
   重量均衡を図るバランサ機構となし、主軸回転やツール
   スライダの半径位置の調節に関係無く両者の動的バラン
   ス状態を維持することを特徴とするフェーシング型ボー
   リング主軸装置。