JPS6368304A - ドリル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は穿孔刃物による切り屑の排出性能を改良したド
リル装置に関するものである。

〔従来技術〕

先端に切り刃を有する環状カッタやツイストドリルなど
の穿孔刃物は、その切り刃に連なる溝を外周に備え、穿
孔作業によって生ずる切り屑をその溝に沿って穴の外へ
排出する。このようにして穴の外に排出される切り屑は
、被穿孔材料、切削速度、及び穿孔刃物の送り速度など
によって異なるが、通常は所定の長さをもって連続的に
排出される。

ところで、ドリルスピンドルの送り速度をほぼ一定にし
て穿孔刃物に推力を与えると、連続的に穴の外に排出さ
れる切り廁の長さは比較的長く連なり、その自重及び排
出抵抗の増大によって切り屑の排出性能が低下して、切
り屑が穴と穿孔刃物との間に詰まり、それによって増大
する切削抵抗により快削性が損なわれて穿孔作業効率が
低下し、更には、切り刃が異常に摩耗したり、その摩擦
熱によって切り刃が鈍るという問題があった。この点に
関する簡便な対策として、従来は、穿孔刃物の上方に位
置するケーシングに、連続的に連なる切り屑と当接可能
なように障壁部材を固定し、斯る障壁部材に切り屑が当
接するときの衝撃や抵抗によって切り屑を強制的に折断
する技術が提案されているが、そのような障壁部材を穿
孔刃物の近傍に設けるとそれが穿孔作業の邪魔になるば
かりか、螺旋状を呈したりうねったりして、連続的に排
出される切り屑が確実に障壁部材に当接する保証はない
、また、穿孔刃物の内部を通して高圧切削油を供給し、
その圧力で切り肩を切削油と共に流し出すようなガンド
リルを用いることもできるが、その場合には専用の工作
機械や工具ヘッドが必要とされ、携帯可能なものや比較
的小型のボール盤などのドリル装置には適用不可能であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

連続的に連なって穴から排出される切り肩を強制的に切
断する簡便な手段として上記した障壁部材を用いると、
それが穿孔作業の邪魔になるばかりか、切り屑が障壁部
材に当接せずにそのまま連続排出され易いという問題が
あり、本発明は斯る問題点を根本的に解決するもので、
切り屑を所定長に制御して穴から排出することができる
ドリル装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するための手段として、穿
孔刃物の装着部を先端部に備えたドリルスピンドルを、
軸方向に往復移動可能にケーシングに軸支すると共に、
ドリルスピンドル盈びケーシングには一対のスラストリ
ングを相互に対向させて固定し、更に、上記スラストリ
ングの対向面に、少なくとも３個の転動子を、相互の相
対位置を規制し、且つ上記ケーシングに固定したスラス
トリングの定位置で自転可能に介在させると共に、該転
動子の転動軌道上には、全ての転動子が一時的に同時に
基台する凹部を複数個形成した構造を採用するものであ
る。

〔作　用〕

本発明のドリル装置は、ドリルスピンドルのスラスト方
向荷重を受けて転動する転動子が、同スピンドルの所定
回転毎に夫々の凹部に一時的に同時に嵌入すると、その
とき、スラスト方向に沿った進出力を穿孔刃物に作用し
ているドリルスピンドルが、凹部の深さに呼応して軸方
向に僅かに変位することにより、穿孔刃物による切削を
瞬間的に停止し、それによって、ドリルスピンドルの所
定回転毎に切り屑を所定長に切断して、穴から排出する
。

〔実　施　例〕

本実施例のドリル装置は、第４図に示されるように、被
加工物１の所望位置に電磁吸着によって固定される電磁
吸着ベース２をドリルスタンド３の下部に有し、同スタ
ンド３の側方には、昇降操作ハンドル４の回転操作や図
示しない自動送りユニットの動作によって被加工物に対
して進退な穿孔機５を支持して成る。

穿孔機５は、第１図のように、ケーシング６に図示しな
い電気モータを内蔵し、そのモータ軸７の回転を２組の
料量ギア８Ａ乃至８Ｄにより減速して、先端に環状カッ
タなどの穿孔刃物９を着脱可能なドリルスピンドル１０
に伝達する。

上記ドリルスピンドル１０はケーシングｑの下端に螺着
固定したハウジングブロック１１からその先端部が突出
され、同ハウジングブロック１１に嵌入固定したラジア
ルニードルベアリング１２にドリルスピンドル１ｏの中
間部を軸支すると共に、ケーシング６の隔板１３に設け
たラジアルニードルベアリング１４にドリルスピンドル
１０の上端部を軸支する。ドリルスピンドル１０上にお
いて、上記１対のラジアルニードルベアリング１２及び
１４によって接触支持可能な部位は、同ベアリングの軸
方向長さよりも僅かに長く設定されることにより、ドリ
ルスピンドル１０はその軸方向に僅かに往復動可能に設
けられている。

１５は、上記ラジアルニードルベアリング１２の上方に
位置するドリルスピンドル１ｏの外周部に、それと一体
回転可能に固定したフランジ状の第１スラストリングで
、同リング１５の直上位置には、それに対向させて、中
心孔をドリルスピンドル１０に遊嵌したディスク状の第
２スラストリング１６を、その外周面を介してケーシン
グ６に嵌着固定する。

上記第２スラストリング１６の下端面には、第２図のよ
うに、３個の転動子としてのスラストボール１７，１７
．１７をドリルスピンドル１０の軸心に一致する同リン
グ１６の中心Ｃ２から夫々異なる距離Ｄｉ、Ｄ２．Ｄ３
　（但しＤｉ＞Ｄ２＞Ｄ３）を保有させて支持するため
に、当該スラストボール１７，１７，１７を第１スラス
トリング１５の上端面で転動可能に個別的に収容するボ
ール収容穴１８を中心からの距離を何れも違えて設ける
。更に、第１スラストリング１５の上端面には、上記ボ
ール収容穴１８に収容されて同穴内で自転可能なスラス
トボール１７の夫々の転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３上に、
上記ボール収容穴１８相互の相対角度位置θ１．θ２．
θ３に等しい関係をスラストリング１５の中心Ｃ１に対
して持つ球面状の凹部２０を、全て同−深さに形成し、
それによって、第１スラストリング１５上で転動する３
個のスラストボール１７，１７，１７は、ドリルスピン
ドル１０と一体に回転する第１スラストリング１５の１
回転に１回の割合で、一時的に且つ同時に夫々の凹部２
０に嵌入するようになっている。

上記第１スラストリング１５は、スペーサ２３を介して
上記ラジアルニードルベアリング１２の上端面との間に
介在される圧縮コイルスプリング２４の弾発力を受け、
ドリルスピンドル１０と一体的に被加工物から離反する
方向に向ｄて付勢されている。したがって、第１スラス
トリング１５は、その上端面を上記スラストボール１７
に弾発的に押圧することにより、同リング１５と一体の
ドリルスピンドル１ｏをそのスラスト方向に支持する。

　尚、第１スラストリング１５は、上記したように夫々
異なる転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３をもって３個のスラス
トボール１７，１７，１７に弾発的に押圧された状態で
３点支持されているが、夫々スラストボール１７の転動
軌道が異なると、スラストリング１５には偏心荷重がが
かり易くなるので、夫々のスラストボールの設置位置に
作用する荷重がドリルスピンドル１０の軸心位置で釣り
合うようにする。第１スラストリング１５の中心Ｃ１及
び第２スラストリング１６の中心Ｃ２は、夫々の重心が
一致している。そのような配慮がなされると、１対のス
ラストリング１５及び１６と、３個のスラストボール１
７，１７，１７とは、回転数に関係なく偏心回転や傾倒
力が与えられることなくドリルスピンドル１０をそのス
ラスト方向に安定状態に支持し、更に、個々のスラスト
ボール１７やその転動軌道の偏摩耗を防止する。

上記第１スラストリング１５を弾発的に３点支持する３
個のスラストボール１７，１７．１７が同リング１５に
形成されている凹部２０に同時に嵌入するとき、その第
１スラストリング１５と一体のドリルスピンドル１０は
、その凹部２０の深さ寸法に相当する距離だけ後退する
（第１図において上方に変位する）、上記凹部２０の深
さは、穿孔刃物９によって削り取られる切り屑の最大許
容厚さ寸法とほぼ同等に設定する。切り屑の最大許容厚
さ寸法は、ドリル装置がその最大穿孔能力として持つド
リルスピンドル１０の最大回転数及び穿孔機５の最大許
容送り速度、更には被加工物１の材質などとの関係にお
いて決定される。したかって、穿孔加工中に、穿孔刃物
９に作用しているドリルスピンドル１０の送り力によっ
て、スラストボール１７，１７．１７が凹部２０に基台
すると、穿孔刃物９による切削が瞬間的に停止し、それ
によって、切り屑の長さは、ドリルスピンドル１０のほ
ぼ１回転で決まる切削長さに制御されることになる。

上記穿孔刃物９は環状カッタであり、ドリルスピンドル
１０のカッタアーバ２５に留めねじ２６によって着脱可
能に固定されているが、穿孔刃物９の軸心上にはパイロ
ットピン２７が同穿孔刃物９の下端面から出没自在に嵌
挿されている。穿孔刃物９がドリルスピンドル１０に装
着されたとき、パイロットピン２７の頭部は、ドリルス
ピンドル１０のカッタアール２５内に収容した圧縮コイ
ルスプリング２８の弾発力を受けるプレスピース２９に
よって押圧され、その状態において、同パイロットピン
２７の先端は穿孔刃物９の下端面から突出して同刃物９
のセンタとして機能し、穿孔途上においては、ドリルス
ピンドル１０の送りに応じて被加工物の表面、正確には
コアの表面近＜）こ接した状態で空転して、カッタアー
バ２５を上昇変位し、穿孔加工終了後に穿孔機５を上昇
復帰したとき、圧縮コイルスプリング２８の弾発力によ
って切断片を穿孔刃物９内部から押し出すようになって
いる。

次に上記実施例の作用を説明する。

第１スラストリング１５は、第２スラストリング１６に
収容支持されている３個のスラストボール１７を弾発的
に押圧することにより、同リング１５と一体のドリルス
ピンドル１０をそのスラスト方向に支持する。斯るドリ
ルスピンドル１０を回転駆動すると、第２スラストリン
グ１６のボール収容穴１８から一部表面の突出する３個
のスラストボール１７，１７，１７が、第１スラストリ
ング１５上の夫々異なる転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３に転
がり接触しながら定位置で自転して、第１スラストリン
グ１５と一体的なドリルスピンドル１０の１回転につき
１度、第１スラストリング１５の転動軌道ＬＬ、Ｌ２．
Ｌ３上に設けられている凹部２０に同時に嵌入する。そ
うすると、圧縮コイルスプリング２４によって反光端部
方向へ弾発力されているドリルスピンドル１０及び第１
スラストリング１５は、その凹部２０の深さ寸法に呼応
した距離だけ軸方向に動き、第１図において上方に変位
し、第１図の状態から第３図め状態に変化する。したが
って、穿孔加工中に、回転掻作ハンドル４や図示しない
自動送りユニットを介してスラスト方向に沿った下向き
の送り力を穿孔刃物９に作用しているドリルスピンドル
１０が、斯る凹部２０の深さに呼応して摺動変位すると
、その動きは穿孔刃物９の切削方向への送りを実質的に
停止させることに相当し、且つ、その変位量は穿孔刃物
９によって削り取られる切り屑の最大許容厚さ寸法とほ
ぼ同等であるから、それと同時に穿孔刃物９による切削
が瞬間的に停止し、それによって、切り屑は、ドリルス
ピンドル１０のほぼ１回転で決まる切削長さに制御され
て、穿孔途上の穴から断続的に排出される。

以上本発明を１実施例に基づいて詳細に説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、上記実施例ではドリルスピンドルの１回転に１
度の割合で斯るスピンドルを後退変位するように構成し
たが、比較的切削径の大きな環状カッタを適用するもの
にあっては、上記実施例の各転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３
に、３個のスラストボール１７が同時に嵌入可能な凹部
２０を２個所づつ形成し、ドリルスピンドル１０の１回
転毎に同スピンドル１０を２回反先端部方向へ変位する
ように構成したり、また、第５図に示されるように、３
個のスラストボールの転動軌道を共通にして、その軌道
上に３個のスラストボールが同時に嵌入可能な１組の凹
部を形成し、ドリルスピンドルの１回転毎に同スピンド
ルを３回軸方向に摺動変位するように構成することもで
き、スラストボール、転動軌道、及び凹部の数を適宜設
定して組合せることにより、ドリルスピンドルの回転数
に対する同スピンドルの変位回数を１以上に種々変更可
能である。

また、上記実施例における第１スラストリング及び第２
スラストリングの対向面はドリルスピンドルのスラスト
方向に向くように構成したが、第６図のように、ボール
収容穴３０をドリルスピンドル１０の外周方向に向けて
持つ第１スラストリング３１をドリルスピンドル１０に
一体的に固定すると共に、ボール収容穴３ｏがら突出す
るスラストボール１７が転動する転動軌道溝３２を内周
面に持つ第２スラストリング３３をケーシング６に固定
し、更に、圧縮コイルスプリング２４の弾発力を受けて
上方に付勢されているスラストボール１７を嵌入可能な
球面状の凹部３４を、上記転動軌道溝３２の上端縁の所
定位置に下に向けて形成して構成することも可能である
。

更に、１対のスラストリングに介在される転動子はスラ
ストボールに限定されず、円錐ころに変更してもよく、
また、その転動子は１対のスラストリングのどちらに収
容してもよい。

また、ドリルスピンドルの先端部に装着する穿孔刃物は
環状カッタに限定されず、ツイストドリルであってもよ
い。

上記実施例では携帯可能な電磁吸着ベースを備えたドリ
ル装置に本発明を適用した場合について説明したが、本
発明は、小型ボール盤や電気ドリルにも適用可能である
。

〔発明の効果〕

本発明のドリル装置は、穿孔刃物の装着部を先端部に備
えたドリルスピンドルを、軸方向に往復移動可能にケー
シングに軸支すると共に、ドリルスピンドル及びケーシ
ングには一対のスラストリングを相互に対向させて固定
し、更に、上記スラストリングの対向面に、少なくとも
３個の転動子を、相互の相対位置を規制し、且つ上記ケ
ーシングに固定したスラストリングの定位置で自転可能
に介在させると共に、該転動子の転動軌道上には。

全ての転動子が一時的に同時に系合する凹部を複数個形
成して、ドリルスピンドルのスラスト荷重を受けて転動
する転動子が同ドリルスピンドルの所定回転毎に夫々の
凹部に同時に落ち込んだとき、ドリルスピンドルを、凹
部の深さに呼応して僅かに変位させるようにしたから、
本発明によれば。

ドリルスピンドルが変位するたびに穿孔刃物による切削
を瞬間的に的確に停止することができ、それによって、
ドリルスピンドルの所定回転毎に切り屑を短小長に切断
して、穿孔途上の穴から切り屑を断続的に排出すること
ができる。したがって。

連続的に穴の外に排出される切り屑が長く連なってその
排出性能が低下したり、また、切り屑が穴と穿孔刃物と
の間に詰ったりすることがなく、従前のようにそれら原
因によって増大する切削抵抗で快削性が損なわれて穿孔
作業効率が低下したり、更には切り刃が異常に摩耗する
という事態を確実に阻止することができる。

特に、上記実施例に示したように、３個以上の転動子の
曲率を全て変え、夫々の転動軌道上に転動子が同時に嵌
入する凹部を１個づつ形成し、ドリルスピンドルの１回
転毎に同スピンドルを瞬間的に摺動変位するように構成
すれば、比較的切削径の小さな環状カッタで削り取られ
る切り屑の長さが極端に短くなって逆に穴から切り屑が
排出され難くなることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るドリル装置の１実施例を示すもので
、第１図は切削時におけるドリルスピンドルの正規の状
態を示す同スピンドル周りの縦断面図、第２図はスラス
トボールの転動軌道とその軌道上に形成されるスラスト
リングの凹部との関係を示す斜視図、第３図は切削中断
時におけるドリルスピンドルの状態を示す同スピンドル
周りの縦断面図、第４図はドリル装置の全体を示す概略
正面図、第５図はスラストボールの転動軌道とその軌道
上に形成されるスラストリングの凹部どの他の組合せを
示す斜視図、第６図は他の実施例の要部を示す縦断面図
である。 ５・・・穿孔機、６・・・ケーシング、９・・・穿孔刃
物。 １０・・・ドリルスピンドル、１５・・・第１スラスト
リング、１６・・・第２スラストリング、１７・・・ス
ラストボール（転動子）、１８・・・ボール収容穴、２
゜・・・四部、ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３・・・転動軌道、３０
・・・ボール収容穴、３１・・・第１スラストリング、
３２・・・転動軌道溝、３３・・・第２スラストリング
、３４・・・凹部。 特許出願人　　　　日東工器株式会社 第２図 第３図 第５図 旧 第６図 １゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 穿孔刃物の装着部を先端部に備えたドリルスピンドルを
   、軸方向に往復移動可能にケーシングに軸支すると共に
   、ドリルスピンドル及びケーシングには一対のスラスト
   リングを相互に対向させて固定し、更に、上記スラスト
   リングの対向面に、少なくとも３個の転動子を、相互の
   相対位置を規制し、且つ、上記ケーシングに固定したス
   ラストリングの定位置で自転可能に介在させると共に、
   該転動子の転動軌道上には、全ての転動子が一時的に同
   時に系合する凹部を複数個形成したドリル装置。