JPS6341690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、中ぐり加工中にバイトの半径方向
の位置調整ができるようにすると共に、中ぐりク
イールの自動交換を可能にした数値制御中ぐり加
工装置に関するものである。

従来、中ぐり加工装置において、バイトの半径
方向位置を調整可能にしたものは、種々あるが、
大別して中ぐり加工中に半径方向の位置調整が可
能なものと、不可能なものとに分けられる。

前者の中ぐり加工中にバイトの半径方向の位置
調整が可能なものは、バイトの半径方向の位置調
整機構が、主軸ヘツドまたは主軸と一体的に結合
されており、中ぐりクイール自体も主軸の端面に
ボルト締めされているため、工作物の変更に伴う
中ぐりクイールの自動交換が不可能であつた（特
公昭47−29032号公報参照）。

また、後者の中ぐり加工中にはバイトの半径方
向の位置調整が不可能なものには、中ぐりクイー
ル内に遊星歯車機構を内蔵し、この遊星歯車機構
の一部の回転を止めて中ぐりクイールを回転させ
ると、バイトを半径方向に移動させることが可能
な構成を備えたものがあり、この構成のものでは
バイトの半径方向の位置調整機構が中ぐりクイー
ル内に組込まれており、バイトの位置調整に主軸
の回転を利用しているために、中ぐりクイールが
主軸に対し着脱可能であり、したがつて、自動工
具交換装置を有するマシニングセンタなどに採用
されている。しかし、このような中ぐり加工装置
では、中ぐりクイールの自動交換は可能である
が、中ぐり加工中にバイトの半径方向の位置調整
ができないことにより、中ぐり加工径の設定換え
やバイトの摩耗に対する補正にしか利用できな
い。

前述したような従来の中ぐり加工装置は、例え
ばデイーゼルエンジンのシリンダブロツクにシリ
ンダライナーを圧入するためのボアをボーリング
するには第５図に示すような複雑な形状の孔加工
が要求されるなど、円筒中ぐり加工に他に座ぐ
り、面取り、テーパ孔加工を含む中ぐり加工を必
要とする場合や、これに加えて工作物のボア径の
変化にまで対応することが不可能であり、したが
つて多種少量生産用には適さないという問題があ
つた。

この発明は、前述した問題を解決して、中ぐり
加工中に数値制御によりバイトの半径方向の位置
を任意に調整することができるようにし、座ぐ
り、面取り、テーパ穴加工ができると共に、しか
もボア径が異なる各種工作物に対応できるように
バイトの半径方向の位置調整が可能な中ぐりクイ
ールを自動交換できるようにし、多種少量生産に
適する数値制御中ぐり加工装置を提供することを
目的とするものである。

前述した目的を達成するために、この発明の数
値制御中ぐり加工装置は、主軸ヘツドに主軸を回
転自在に軸承し、この主軸の先端部に中ぐりクイ
ールを着脱可能に受入れる受口を形成し、前記主
軸の中心部に中ぐりクイールに設けたプルスタツ
ドに離脱可能に係合する中空状のクランプ軸を軸
線方向に摺動可能に設け、このクランプ軸内に操
作軸を軸線方向に移動可能に挿通し、この操作軸
を軸線方向に数値制御送りで移動調整するせり出
し用サーボモータを前記主軸ヘツドに設け、前記
中ぐりクイールにバイトが装着されたバイトホル
ダを半径方向へ移動可能に支持し、中ぐりクイー
ルに前記操作軸の先端部に当接する作動軸を軸線
方向に移動可能に支持し、この作動軸と前記バイ
トホルダとの間に作動軸の軸線方向移動でバイト
ホルダを半径方向へ位置調整する連繋機構を配置
し、前記中ぐりクイール内に前記作動軸を操作軸
の先端部に当接させる方向に付勢するスプリング
を設け、前記クランプ軸を進退させて前記中ぐり
クイールをクランプ、アンクランプするクランプ
機構を具備させたことを特徴とするものである。

以下、この発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。

第１図、第２図において、１はベツドであり、
このベツド１の後部両側にはコラム２が固定さ
れ、これらのコラム２上にはクロスビーム３が水
平に架設、固定されている。前記ベツド１には工
作物支持テーブル４が前後方向への往復動可能に
装着され、前記支持テーブル４は、ベツド１の後
端に設けたテーブル移動用サーボモータ５の駆動
により、前記コラム２間に出入移動可能に構成さ
れている。コラム２の前面に設けた横送り用案内
部材６に横送り台７が支持され、横送り台７は横
送りねじ軸８にねじ嵌合され、横送りねじ軸８が
クロスビーム３の一側端に設けた横送り用サーボ
モータ９に連結されており、このサーボモータ９
の駆動により横送りねじ軸８を介して横送り台７
が支持テーブル４の移動方向と直交する左右方向
に水平移動可能になつている。横送り台７の前面
には正面円弧状の旋回用案内部材１０が固定さ
れ、この案内部材１０に旋回台１１が支持され、
この旋回台１１の背面には旋回軸１２が旋回用案
内部材１０の形成する円弧の中心に位置して植設
され、前記旋回軸１２はベアリング１３を介して
横送り台７に支持されている。横送り台７前面の
旋回用案内部材１０下方には、これと同心状の扇
形歯車１４が固定され、この扇形歯車１４と噛合
う歯車１５の軸１６が旋回台１１に軸支され、軸
１６に嵌着した傘形歯車１７が傘形歯車１８と噛
合され、後者の傘形歯車１８が中間軸１９に嵌着
され、中間軸１９が旋回台１１上に歯車箱２０を
介して固定された旋回用サーボモータ２１に歯車
箱２０内の歯車（図示省略）を介して連結されて
いる。そして、旋回用サーボモータ２１の駆動に
より、歯車箱２０内の歯車、中間軸１９、傘形歯
車１８，１７、軸１６を介して歯車１５に駆動力
が伝達され、この歯車１５が横送り台７に固定さ
れた扇形歯車１４に噛合されているため、旋回台
１１は旋回軸１２を中心とし、横送り台７に対し
て垂直位置から左右両側にそれぞれ約45゜の角度
範囲で旋回可能になつている。旋回台１１の前面
部左右両側に設けた主軸ヘツド案内部材２２に主
軸ヘツド２３が支持され、主軸ヘツド２３はヘツ
ド送りねじ軸２４にねじ嵌合され、ヘツド送りね
じ軸２４が旋回台１１上に固定されかつ数値制御
可能なヘツド上下用サーボモータ２５に連結され
ている。そして、このサーボモータ２５の駆動に
よりヘツド送りねじ軸２４を介して主軸ヘツド２
３が旋回台１１の垂直位置での上下方向に移動可
能になつている。

第１図ないし第４図に示すように、主軸ヘツド
２３にはこれの移動方向と平行な軸方向の主軸２
６がベアリング２７を介して支持され、主軸２６
の末端部に嵌着された歯車２８が、主軸ヘツド２
３に固定された主軸駆動用モータ２９から駆動力
が伝達される駆動歯車３０と噛合されており、主
軸２６は前記主軸駆動用モータ２９の駆動によつ
て回転されるようになつている。また、主軸２６
の先端部には円錐面をもつ受口２６ａが形成さ
れ、この受口２６ａには中ぐりクイール３１が後
述するクランプ機構３２にてクランプされて着脱
可能に嵌合支持される。前記中ぐりクイール３１
には基部側本体３３と先端側本体３４とが設けら
れ、先端側本体３４には軸方向への摺動可能に作
動軸としてのカム軸３５が嵌挿されていると共
に、軸線方向と直交する半径方向への摺動可能に
バイトホルダ３６が嵌挿されており、バイトホル
ダ３６の一端部には中ぐりバイト３７が設けら
れ、このバイト３７は先端側本体３４の外周から
突出されるようになつている。前記カム軸３５の
先端部には連繋機構としての傾斜カム面３５ａが
形成され、このカム面３５ａがバイトホルダ３６
の中間部側壁に形成された係合溝３６ａに係合さ
れ、バイトホルダ３６の他端部に設けたフランジ
３６ｃがスプリング３８で先端側本体３４に支持
されて、バイトホルダ３６は係合溝３６ａの一側
壁がカム面３５ａに押付けられかつバイト３７が
引込められる方向に附勢されている。一方、カム
軸３５は、基部側本体３３にも摺動可培に嵌挿さ
れ、両本体３３，３４で囲まれた内部に設けたス
プリング３９で鍔部３５ｂが支持されて上方に附
勢され、基部側本体３３の末端から突出するカム
軸３５の末端が操作軸４０の先端に当接されてい
る。この操作軸４０は、主軸２６の中心部に軸線
方向への摺動可能に嵌挿された中空状のクランプ
軸４１の中心部を摺動可能に貫通して、主軸２６
およびクランプ軸４１の末端から上方に末端部が
突出しており、この突出部が連結部材４２にベア
リング４３を介して回転可能にかつ軸方向には拘
束されて取付けられている。前記連結部材４２に
設けたナツト４２ａが主軸ヘツド２３に支持され
たせり出し用送りねじ軸４４にねじ嵌合され、せ
り出し用送りねじ軸４４は主軸ヘツド２３に固定
された数値制御可能なせり出し用サーボモータ４
５で回転されるようになつている。そして、せり
出し用サーボモータ４５の駆動によるせり出し用
送りねじ軸４４の回転により、これにナツト４２
ａがねじ嵌合されているので、連結部材４２が上
下動し、連結部材４２の下降時にはこれに伴う操
作軸４０の下降により、スプリング３９に抗して
カム軸３５が下降し、カム軸３５のカム面３５ａ
でスプリング３８に抗してバイトホルダ３６およ
びバイト３７を主軸２６の半径方向に押出し、ま
た、連結部材４２の上昇時には、これと一体に操
作軸４０が上昇すると共に、スプリング３９の復
元力でカム軸３５が上昇し、かつスプリング３８
の復元力でバイトホルダ３６およびバイト３７が
中ぐりクイール３１の中心側に引込められる。な
お、中ぐりクイール３１の基部側本体３３の末端
部には、主軸２６の受口２６ａに密接して嵌合す
る円錐台部３３ａが形成され、この円錐台部３３
ａより先端側の円周方向の一部には回り止め溝３
３ｂが形成され、この溝３３ａが主軸２６の先端
面に設けた回り止めキー４６に係脱可能に係合し
て、中ぐりクイール３１の主軸２６に対する相対
回転が阻止されている。また、操作軸４０は主軸
２６と一体に回転されるようになつている。前記
クランプ機構３２は、クランプ軸４１の末端部に
スプリング受４７が軸方向の位置調整可能にねじ
嵌合され、スプリング受け４７と主軸２６の内周
面に設けた段２６ｂとの間にクランプ用スプリン
グ４８が介在され、このスプリング４８は主軸２
６に内蔵されて、クランプ軸４１を上方すなわち
クランプ方向に附勢している。クランプ軸４１の
主軸２６末端から突出した末端上方にはアンクラ
ンプ用シリンダ４９が主軸ヘツド２３と一体に設
けられ、アンクランプ用シリンダ４９に上下方向
の摺動可能に嵌合したピストン５０と一体にピス
トンロツド５１が設けられ、このピストンロツド
５１の先端がクランプ軸４１の主軸２６末端から
突出した未端と当接可能に対向している。なお、
操作軸４０はピストンロツド５１、ピストン５０
およびアンクランプ用シリンダ４９のシリンダカ
バー５２を摺動可能に貫通してこれらの上方に延
び、連結部材４２に取付けられている。前記クラ
ンプ軸４１の先端部に形成した大内径部４１ａに
は内周方向の複数個所にクランプボール５３が保
持され、これらのボール５３の大内径部４１ａ内
周面からの突出量を規制するスリーブ５４が主軸
２６の受口２６ａ上に連続する下部内周面に形成
されて、クランプ軸４１の下方への押出しにより
クランプボール５３が大内径部４１ａ外周側への
変位を許容するようにされている。前記中ぐりク
イール３１の末端部には中空状のプルスタツド５
５がねじ込み固定され、プルスタツド５４の中ぐ
りクイール３１末端上に突出した端部にはクラン
プボール５３と係脱可能に係合する係合鍔部５５
ａが外周側に突出形成され、係合鍔部５５ａの上
面外周部はアール状または円錐台状に面取りされ
ている。そして、通常時には、クランプ用スプリ
ング４８のばね力でクランプ軸４１が上方へ引張
られているため、クランプボール５３がスリーブ
５４の上部に支持されて大内径部４１ａの中心側
への突出量が大きく、クランプボール５３に下方
から係合鍔部５５ａが係合され、プルスタツド５
５を介して中ぐりクイール３１が上方に引張ら
れ、これの円錐台部３３ａが主軸２６の受口２６
ａにテーパ嵌合されて、中ぐりクイール３１が主
軸２６にクランプされた状態を保つている。な
お、この状態でクランプボール５３はプルスタツ
ド５５を半径方向内方に押付けていないので、プ
ルスタツド５５の内周面に嵌合固定された軸受メ
タル５６を貫通してこれに支持されたカム軸３５
の軸線方向への移動には支障を生じない。また、
アンクランプ用シリンダ４９のピストン５０上方
に圧油を供給して、このピストン５０とピストン
ロツド５１を下降させ、ピストンロツド５１でク
ランプ軸４１をクランプ用スプリング４８に抗し
て下方に押出すと、クランプボール５３の内周側
への変位が許容されるため、プルスタツド５５の
軸線方向への移動が自由なアンクランプ状態とな
り、中ぐりクイール３１の主軸２６に対する着脱
が可能になる。このアンクランプ状態で、中ぐり
クイール３１の円錐台部３３ａを主軸２６の受口
２６に挿入すると、プルスタツド５５の係合鍔部
５５ａがクランプボール５３を乗越えてこれらの
上方に到達する。ここでアンクランプ用シリンダ
４９のピストン５０下方に圧油を供給してピスト
ン５０とピストンロツド５１を上昇復帰させて、
ピストンロツド５１をクランプ軸４１と離間させ
ると、クランプ用スプリング４８の復元力によつ
てクランプ軸４１が上方に引張られ、前述したク
ランプ状態となる。さらに、前記コラム２の一方
の前面には工具マガジン５７が固定され、工具マ
ガジン５７の工具支持部５７ａには前述した中ぐ
りクイール３１とほぼ同様な中ぐりクイール３１
ａ〜３１ｃが主軸２６の横送り方向に着脱可能に
支持され、これらのクイール３１ａ〜３１ｃは互
に異なつたバイト、バイトホルダが装着されてい
る。

次に以上のように構成された中ぐり加工装置の
作動について説明する。まず、工作物支持テーブ
ル４がベツド１先端部のコラム２間から十分に離
れた位置で、Ｖ形デイーゼルエンジンのシリンダ
ブロツクのような工作物を前記支持テーブル４上
に位置決めして装着する。この場合に、工作物の
ボア孔が垂直面に対し所定角度で傾斜して左右両
側に位置し、左右それぞれ複数のボア孔が前後方
向に並ぶようにする。次に、所要の中ぐりクイー
ル３１がクランプ機構３２で主軸２６にクランプ
されている状態で、テーブル移動用サーボモータ
５の駆動により前記支持テーブル４をコラム２間
に入れ、ボア孔と主軸２６と中ぐりクイール３１
の中心との前後方向の位置を合せる。その後、必
要に応じて、横送り用サーボモータ９の駆動によ
り横送り台７を左右方向に移動させ、工作物の左
右方向一側のボア孔と主軸２６、中ぐりクイール
３１の左右方向の位置を合せる。さらに、旋回用
サーボモータ２１の駆動により旋回台１１を旋回
させて、主軸ヘツド２３を主軸２６、中ぐりクイ
ール３１の軸線方向がボア孔の軸線方向と一致す
るように傾斜した状態にする。この状態で、ヘツ
ド上下用サーボモータ２５の駆動により旋回台１
１に対して主軸ヘツド２３を下降させ、主軸２６
に中ぐりクイール３１を介して装着したバイト３
７をボア孔の１つに挿入し、主軸駆動用モータ２
９の駆動により、主軸２６、中ぐりクイール３１
およびバイトホルダ３６を介してバイト３７を回
転させると共に、せり出し用サーボモータ４５の
駆動により、バイトホルダ３６と共にバイト３７
を中ぐりクイール３１の半径方向外方に突出さ
せ、バイト３７でボア孔の中ぐり加工を行う。こ
の加工操作すなわち、主軸ヘツド２３の上下動、
主軸２６および中ぐりクイール３１の回転開始と
停止、バイト３７の半径方向の位置調整は、適宜
の順序で行うものとし、数値制御により予め設定
されたプログラムに従つて主軸２６が回転してい
る状態で、ヘツド上下用サーボモータ２５とせり
出し用サーボモータ４５とを関連的に制御するこ
とにより、第５図に示すように、工作物５８のボ
ア孔５９に円筒中ぐり加工の他に座ぐり面取り、
テーパ加工を含む中ぐり加工を行なうことができ
る。１つのボア孔の加工完了後に、主軸ヘツド２
３の上昇復帰、主軸２６および中ぐりクイール３
１の回転停止と、必要に応じバイト３７の原位置
への復帰とを行う。前述のようにして１つのボア
孔の加工を完了し、ここからバイト３７を抜出し
た後に、支持テーブル４を前後方向に移動させ、
次のボア孔に対し主軸２６、中ぐりクイール３１
の前後方向の位置を合せ、前述した加工操作を行
い、工作物の一側にある複数のボア孔の全部の加
工を終る。その後、横送りサーボモータ９の駆動
により横送り台７を移動させて工作物の左右方向
他側のボア孔と主軸２６、中ぐりクイール３１の
左右方向の位置を合せ、旋回用サーボモータ２１
の駆動により旋回台１１を旋回させて主軸２６、
中ぐりクイール３１の軸線方向と他側のボア孔の
軸線方向とを一致させる。これ以後は、前述した
一側のボア孔の場合と同様にして他側のボア孔の
全部に加工を行う。そして支持テーブル４をコラ
ム２間からベツド１の先端部に復帰させ、ここ
で、加工を終つた工作物と、次の加工を行う工作
物とを交換する。

この場合に、工作物の変更に伴い中ぐりクイー
ル３１の交換が必要な場合には、せり出し用サー
ボモータ４５を制御して、カム軸３５がスプリン
グ３９で戻された位置などの原位置にバイトホル
ダ３６およびバイト３７を復帰させ、主軸２６の
中心を工具マガジン５７の中ぐりクイールのない
工具支持部５７ａ上に位置させ、主軸ヘツド２３
を下降させ、クランプ機構３２をアンクランプ状
態にして、中ぐりクイール３１を工具支持部５７
ａに戻して支持させる。次に、主軸ヘツド２３を
上昇させ、使用する中ぐりクイール３１ａ〜３１
ｃの１つの軸線方向と主軸２６の中心が一致する
位置に主軸ヘツド２３を移動させ、これを下降さ
せて中ぐりクイール３１ａ〜３１ｃの１つを主軸
２６に挿着してクランプし、主軸ヘツド２３を上
昇復帰させ、前述したと同様にして、変更した工
作物の中ぐり加工を行う。

なお、この実施例において、各中ぐりクイール
のバイト刃先位置は前記原位置を基準としてそれ
ぞれ刃先回転半径が予め設定されているものと
し、基準半径と加工径との差に応じたせり出し量
を予めプログラムしておき、これによつて指令パ
ルスをサーボモータに与えることにより調整する
ものとする。

上記実施例においては、作動軸としてカム軸
を、連繋機構として傾斜カム面を示したが、これ
に限らずラツクピニオン機構とかリンク機構を介
して作動軸の軸方向移動をバイトホルダの半径方
向変位に変換するようにしても有効である。

この発明において、ヘツド上下用サーボモータ
２５、せり出し用サーボモータ４５を数値制御す
ることは勿論であるがその他サーボモータも数値
制御するようにしてもよく、また、前記実施例で
はクランプ用スプリング４８とアンクランプ用シ
リンダ４９でクランプ軸４１の引張り、押出し手
段を構成したが、この手段をシリンダ機構のみで
構成してもよい。さらに、前記シリンダブロツク
以外の工作物にも、この発明の中ぐり加工装置は
広く使用できるものである。

以上説明したように、この発明によれば、主軸
ヘツドを主軸の軸線方向にサーボモータで数値制
御送りすると共に、前記主軸ヘツドに設けたせり
出し用サーボモータで連結部材を介し、主軸に中
空状のクランプ軸と共に挿通した操作軸を軸線方
向に移動させ、中ぐりクイールに設けた作動軸が
前記操作軸と当接しているので、これと共に軸線
方向に作動軸を移動させ、作動軸の移動によつて
連繋機構を介してバイトホルダおよびこれに設け
たバイトを半径方向に数値制御で位置調整するこ
とができ、かつこれらの作動が主軸の回転中に行
えるので、円筒中ぐり加工の他に座ぐり、面取
り、テーパ孔加工などを連続して行い、複雑な形
状の孔加工ができ、しかも、主軸には操作軸外周
側に配置して前記クランプ軸を挿通してあり、こ
のクランプ軸をクランプ機構により進退させてで
前記中ぐりクイールを主軸に対してクランプ、ア
ンクランプさせるようにしたので、中ぐりクイー
ルの自動交換を行うことができ、したがつて、ボ
ア径の異なつた各種工作物に容易に所要の中ぐり
加工を行うことができて、多種少量生産に適する
数値制御中ぐり加工装置を提供できるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による数値制御中
ぐり加工装置を示す正面図、第２図は同一部を断
面した側面図、第３図は第２図の−線に沿う
部分拡大側断面図、第４図は主軸ヘツドの装着状
態を示す平面図、第５図は工作物の加工状態を示
す主軸および中ぐりクイール部分の一部を断面し
た正面図である。 １１……旋回台、２２……主軸ヘツド案内部
材、２３……主軸ヘツド、２４……ヘツド送りね
じ軸、２５……ヘツド上下用サーボモータ、２６
……主軸、２６ａ……受口、２９……主軸駆動用
モータ、３１……中ぐりクイール、３２……クラ
ンプ機構、３５……カム軸、３５ａ……カム面、
３６……バイトホルダ、３７……バイト、３９…
…スプリング、４０……操作軸、４１……クラン
プ軸、４２……連結部材、４４……せり出し用送
りねじ軸、４５……せり出し用サーボモータ、４
８……クランプ用スプリング（クランプ軸の引張
手段）、４９……アンクランプ用シリンダ、５０
……ピストン、５１……ピストンロツド（クラン
プ軸の押出し手段）、５３……クランプボール、
５４……スリープ、５５……プルスタツド、５７
……工具マガジン、５８……工作物、５９……ボ
ア孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸ヘツドに主軸を回転自在に軸承し、この
   主軸の先端部に中ぐりクイールを着脱可能に受入
   れる受口を形成し、前記主軸の中心部に中ぐりク
   イールに設けたプルスタツドに離脱可能に係合す
   る中空状のクランプ軸を軸線方向に摺動可能に設
   け、このクランプ軸内に操作軸を軸線方向に移動
   可能に挿通し、この操作軸を軸線方向に数値制御
   送りで移動調整するせり出し用サーボモータを前
   記主軸ヘツドに設け、前記中ぐりクイールにバイ
   トが装着されたバイトホルダを半径方向へ移動可
   能に支持し、中ぐりクイールに前記操作軸の先端
   部に当接する作動軸を軸線方向に移動可能に支持
   し、この作動軸と前記バイトホルダとの間に作動
   軸の軸線方向移動でバイトホルダを半径方向へ位
   置調整する連繋機構を配置し、前記中ぐりクイー
   ル内に前記作動軸を操作軸の先端部に当接させる
   方向に付勢するスプリングを設け、前記クランプ
   軸を進退させて前記中ぐりクイールをクランプ、
   アンクランプするクランプ機構を具備させたこと
   を特徴とする数値制御中ぐり加工装置。