WO1999046074A1

WO1999046074A1 - Structure de positionnement d'outil et machine-outil

Info

Publication number: WO1999046074A1
Application number: PCT/JP1999/001196
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Komai; Yukio Masuda
Original assignee: NT Engineering KK
Current assignee: NT Engineering KK
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2000-09-12
Also published as: EP1070563A8; JPH11254210A; EP1070563A1; EP1070563A4

Description

明細書道具位置調整構造および作業機械技術分野

本発明は、道具が装着される道具位置調整構造およびこの道具位置調整構造が組み込まれる作業機械に関する。背景技術

通常、マシユングセンタ等において、自動工具交換機構 (AT C) により種々の工具（道具）を自動的に交換する作業が行われている。この種の作業では、所謂、 AT Cシャンクを有するツールホルダを設けた機械が使用されており、このツールホルダをスピンドルに対して自動的に着脱する構成が一般的に採用されている。

ところで、上記の機械により高精度な作業、例えば、ボーリング加工を行うためには、刃先径の位置調整が必要になる。このため、磨耗した刃先を新しい刃先に交換する際には、刃先位置が加工寸法に応じてプリセットされているものの、プリセット誤差が存在するために、先ず、試し加工を行い、その加工結果に基づいて刃先位置を調整した後、実際の加工作業が開始されている。

また、 AT C精度に比べて高い加工精度が要求される場合には、工具を自動的に交換した状態で即座に加工を開始することができない。従って、前加工として所望の加工径ょりも小径な加工径で加工を行った後、その加工寸法から刃先位置を調整し、次いで所望の加工作業が行われている。

さらにまた、同一の刃先で加工作業が継続して行われると、この刃先に磨耗が発生して該刃先による加工径が変化してしまう。このため、加工径の変化に伴つて、刃先の位置調整作業が行われている。

しかしながら、上記の刃先位置の調整作業は、ミクロン単位で行う必要があるため、実際上、作業者の手作業に依存している。すなわち、作業者は、ミクロン単位のダイヤルゲージを見ながら手先の微妙な感覚により刃先の調整を行っており、この種の調整作業が相当に煩雑でかつ時間を要するものになっているという問題が指摘されている。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、道具の位置調整作業を自動的かつ高精度に遂行可能な道具位置調整構造および作業機械を提供することを目的とする。発明の開示

駆動機構を介してシャンク部の軸方向に沿った軸回りに回転力が付与されると、回転力変換機構の作用下に前記回転力が前記軸方向に直交する径方向の中、一つの S 方向にのみ変換される。その際、ハウジングは、シャンク部に設けられる固定部と、道具が取着される移動部と、前記固定部および前記移動部の間に設けられる弾性部とを有しており、前記道具が前記シャンク部の径方向に位置調整される。

これにより、道具が取着されるハウジング自体が位置調整機能を有しており、高速回転や切削振動等に十分に耐え得るとともに、前記道具をシャンク部の径方向に対して自動的かつ容易に位置調整することが可能になる。

ここで、回転力変^ ^構が、シャンク部に固定されるインナハウジングと、このィンナハウジングの外周部に沿って回転自在な第 1偏心リングと、前記第 1偏心リングを収容する内周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記移動部の內周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、駆動機構の回転力を前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向の力、つ同期的な回転に変換して伝達する伝動手段とを備えている。このため、駆動機構の回転力を道具の径方向への直線運動に効率的に変換することができるとともに、切削抵抗等にも十分に耐え得ることが可能になる。

さらに、伝動手段が、駆動機構に連結される第 1および第 2ドライブギヤと、第 1偏心リングに設けられ、前記第 1 ドライブギヤに嚙合する外歯車と、第 2偏心リングに設けられ、前記第 2ドライブギヤに嚙合する内歯車とを備え、前記外歯車のピッチ円直径 X、前記第 1 ドライブギヤのピッチ円直径 x、前記内歯車のピッチ円直径 Y、および前記第 2ドライブギヤのピッチ円直径 yは、 X/ x =Y / y , X + x =Y— yの関係を有する値に設定される。このため、簡単な作業で第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向のかつ同期的な回転を高精度で伝 ¾1 "ることが可能になる。その際、インナハウジング、第 1偏心リング、第 2 偏心リングおよび移動部の各摺動部位には、それぞれ複数の転動体が配設されており、回転力変 m 構が円滑に駆動される。

また、回転力変構は、ハウジングを囲繞してシャンク部に固定されるァゥタハウジングと、移動部の外周部に沿って回転自在な第 1偏心リングと、前記第 1偏心リングを収容する内周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記ァウタハウジングの内周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、駆動機構の回転力を、前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向のかつ同期的な回転に変換して伝 ^ "る伝動手段とを備えている。これにより、ハウジングがァウタハウジングに囲繞されており、このハウジングが有効に小型化されるとともに、所望の剛性を確保することができる。

また、回転力変,構が、駆動機構に連結されて回転するテーパ軸と、固定部の第 1支持部内面と移動部の第 2支持部内面に一体的に挿入され、前記テーパ軸のテーパ外周面との間に所定の間隙を設けるテーパ内周面が形成された拡縮可能なリング部材と、前記テーパ外周面と前記テーパ内周面に一体的にするとともに、該テーパ外周面の周方向に傾斜して前記間隙に配設されるローラ部材とを備えている。従って、駆動機構の回転力を道具の径方向への直線運動に効率的に変換することができるとともに、切削抵抗等にも十分に耐え得ることが可能になる。

さらにまた、道具の径方向への移動状態を検出する道具位置検出機構を備えており、前記道具の位置調整作業が一層効率的かつ高精度に遂行される。

また、コントローラが、ツールホルダに設けられた送受信機構と無線通信を行うことにより、道具位置検出機構からの信号に基づいて駆動機構を制御する。これにより、道具の位置調整作業が、無線通信によりコントローラを介して遠隔操作によって自動的かつ高精度に行われる。なお、ツールホルダがスピンドルに対して着脱自在であり、このツールホルダの保守管理が簡素化する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るツールホルダの縦断面説明図である。図 2は、図 1中、 I I— I I線断面図である。

図 3は、前記ツールホルダを構成する回転力変換機構の動作説明図である。図 4は、本発明の第 2の実施形態に係るツールホルダの縦断面説明図である。図 5は、本発明の第 3の実施形態に係るツールホルダの縦断面説明図である。図 6は、前記ツールホルダを構成するパワーリングの側面図である。

図 7は、本発明の第 4の実施形態に係る作業機械の概略斜視説明図である。図 8は、前記第 4の実施形態に係る作業機械を構成するツールホルダの縦断面説明図である。

図 9は、前記ツールホルダを構成する回転力変換機構の分解斜視説明図である図 1 0は、前記回転力変換機構を構成する各歯車の径を設定するための説明図である。

図 1 1は、前記各歯車の径の算出例である。

図 1 2は、前記ツールホルダに内蔵される検出機構の回路構成図である。図 1 3は、本発明の第 5の実施形態に係る作業機械を構成するツールホルダの縦断面説明図である。

図 1 4は、図 1 3中、 X I V— X I V線断面図である。

図 1 5は、前記ツールホルダに内蔵される検出機構の回路構成図である前記ッールホルダに内蔵される検出機構の回路構成図である。発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る道具位置調整構造であるツールホルダ 1 0の縦断面説明図であり、図 2は、図 1中、 I I— I I線断面図である。ツールホルダ 1 0は、一端側をシャンク部 1 2に固定されるとともに、他端が側にボーリングバ一等の工具（道具） 1 4が取着されるハウジング 1 6と、前記シャンク部 1 2の軸方向（矢印 Α方向）に沿った軸回りに回転力を付与する駆動機構 1 8と、前記回転力を前記シャンク部 1 2の径方向の中、一つの ¾ 方向（矢印 B方向）のみに対する直線運動に変換することにより、前記工具 1 4を前記径方向に位置調整可能な回転力変,構 2 0とを備える。

ハウジング 1 6は、シャンク部 1 2に固定される固定部 2 2と、工具 1 4が取着される移動部 2 4と、前記固定部 2 2と前記移動部 2 4の間に設けられ、前記工具 1 4を前記シャンク部 1 2の軸方向に直交する径方向の中、一つの直線方向

(矢印 B方向）にのみ移動自在な互いに平行な一対の平板状弾性部 2 6 a、 2 6 bとを有する。固定部 2 2および移動部 2 4は、リング状に構成されるとともに、この移動部 2 4の内側に内周部 3 0が形成される。弾性部 2 6 a、 2 6 bは、弾性変形可能なように比較的薄肉に形成され、固定部 2 2と移動部 2 4の間に一体的に設けられているが、この固定部 2 2およびこの移動部 2 4と個別に構成してネジ止め等によって固着してもよい。また、弾性部 2 6 a、 2 6 bは、一対に限定されるものではなく、互いに平行な対をなす構成であれば、二対以上であつてもよい。

駆動機構 1 8は、ツールホルダ 1 0に内装された図示しない回転駆動源から延在する駆動軸 3 2を備え、この駆動軸 3 2に回転力変■構 2 0が連結される。回転力変■構 2 0は、ハウジング 1 6内でシャンク部 1 2に固定されかっこのシャンク部 1 2と同軸な外周部 3 4を有するインナハウジング 3 6と、軸心 O 1 が前記シャンク部 1 2の軸心 Oに対して距離 Hだけ偏心し（図 2参照）、前記ィンナハウジング 3 6の外周部 3 4に沿って回転自在な第 1偏心リング 3 8と、所定の初期角度位置で軸心〇 2が前記シャンク部 1 2の軸心 Oと同軸上にあり、前記第 1偏心リング 3 8を収容する内周部 4 0が偏心して設けられるとともに、外周部 4 2が移動部 2 4の内周部 3 0に沿って回転自在な第 2偏心リング 4 4と、駆動軸 3 2の回転力を、前記第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4に伝達する伝動手段 4 6とを備える。この伝動手段 4 6は、第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4に対し互いに反対方向の回転に変換して伝達する機能を有しており、例えば、歯車、ベルトまたはチヱ一ン等を備えている。

インナハウジング 3 6の外周部 3 4と第 1偏心リング 3 8の内周部 4 8の間、前記第 1偏心リング 3 8の外周部 5 0と第 2偏心リング 4 4の内周部 4 0の間、および前記第 2偏心リング 4 4の外周部 4 2と移動部 2 4の内周部 3 0の間には、それぞれ複数のローラ（転動体） 5 2が配設される。

このように構成される第 1の実施形態に係るツールホルダ 1 0の動作について、以下に説明する。

先ず、駆動機構 1 8の作用下に駆動軸 3 2が矢印 C方向に回転すると、伝動手段 4 6を介して第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4が互いに反対方向に回転する。具体的には、図 2に示すように、第 1偏心リング 3 8が矢印 D方向に回転する一方、第 2偏心リング 4 4が矢印 E方向に回転する。

その際、弾性部 2 6 a、 2 6 bは、互いに平行平板を構成しており、矢印 B方向にのみ変形可能である。このため、第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4力互いに反対方向にかつ同期的に回転すると、この第 2偏心リング 4 4の外周部 4 2がローラ 5 2を介して係合している移動部 2 4は、固定部 2 2に対して弾性部 2 6 a、 2 6 bを介し矢印 B方向に略平行に移動する。

具体的には、図 2および図 3 ( a ) に示すように、駆動軸 3 2が所定の初期角度位置（0 ° ) に配置された状態で、第 2偏心リング 4 4の軸心 0 2がシャンク部 1 2の軸心 Oと同軸になる。次いで、第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4 が、互いに反対方向にかつ同一角度だけ回転すると、図 3 ( b ) および（c ) に示すように、第 2偏心リング 4 4が矢印 B 1方向に直線上に移動し、この第 2偏心リング 4 4の外周部 4 2は、ローラ 5 2を介して係合している移動部 2 4の内周部 3 0を矢印 B 1方向に押圧する。

これにより、移動部 2 4は、第 2偏心リング 4 4の外周部 4 2の押圧作用下に矢印 B 1方向に略平行移動（以下、単に TO¹移動という）し、この移動部 2 4に取着された工具 1 4が矢印 B 1方向に平行移動する。また、第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4が、上記とは反対方向に回転すれば、移動部 2 4は、第 2偏心リング 4 4の外周部 4 2の押圧作用下に矢印 B 2方向に平行移動し、工具 1 4を矢印 B 2方向に位置調整される。

このように、第 1の実施形態では、駆動軸 3 2を介してシャンク部 1 2の軸方向に沿った軸回りに回転力が付与されると、回転力変,構 2 0を構成する第 1 および第 2偏心リング 3 8、 4 4が互いに反対方向にかつ同期的に回転し、平板を構成する弾性部 2 6 a、 2 6 bを介して移動部 2 4と一体的に工具 1 4が前記シャンク部 1 2の径方向に S 的かつ効率的に位置調整される。これにより、工具 1 4が取着されるハウジング 1 6自体が位置調整機能を有しており、前記工具 1 4の刃先 1 4 aをシャンク部 1 2の径方向に対して自動的かつ容易に位置調整することが可能になるとともに、前記ハウジング 1 6が該工具 1 4による切削抵抗等に十分に耐え得ることが可能になるという効果が得られる。

ここで、インナハウジング 3 6、第 1偏心リング 3 8、第 2偏心リング 4 4および移動部 2 4の各摺動部位には、それぞれ複数のローラ 5 2が配設されており、回転力変換機構 2 0が円滑に駆動される。なお、ローラ 5 2に代替してボールを使用してもよく、また、含油メタル等を用いることも可能であるとともに、転動体を使用しなレ、構成であつてもよレ、。

図 4は、本発明の第 2の実施形態に係るツールホルダ 5 4の縦断面説明図である。なお、第 1の実施形態に係るツールホルダ 1 0と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

ツールホルダ 5 4は、ハウジング 5 6と駆動機構 1 8と回転力変 «構 5 8とを備える。回転力変^ ^構 5 8は、ハウジング 5 6を囲繞してシャンク部 1 2に固定されかっこのシャンク部 1 2と同軸な内周部 6 0を有するァウタハウジング 6 2と、移動部 2 4の外周部 6 4に沿って回転自在な第 1偏心リング 3 8と、外周部 4 2が前記ァウタハウジング 6 2の内周部 6 0に沿って回転自在な第 2偏心リング 4 4と、駆動軸 3 2の回転力を、前記第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4に伝る伝動手段 4 6とを備える。

このように構成されるツールホルダ 5 4では、駆動機構 1 8の作用下に駆動軸 3 2が矢印 C方向に回転すると、伝動手段 4 6を介して第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4が互いに反対方向に同期的に回転する。その際、ハウジング 5 6は、移動部 2 4が互いに平行平板を構成する弾性部 2 6 a、 2 6 bを介して矢印 B 方向にのみ変形可能である一方、第 2偏心リング 4 4の外周側を支持するァウタハウジング 6 2は、シャンク部 1 2に固定されて矢印 B方向に移動不能である。このため、第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4力互いに反対方向にかつ同期的に回転すると、移動部 2 4が固定部 2 2に対して矢印 B方向に略平行に移動する。

これにより、第 2の実施形態では、ハウジング 5 6がァウタハウジング 6 2内に配設されるため、このハウジング 5 6の径を有効に小さく設定することができる。従って、ハウジング 5 6自体の小型化が図られるとともに、前記ハウジング 5 6の剛性を確保することが可能になるという効果が得られる。

図 5は、本発明の第 3の実施形態に係るツールホルダ 7 0の縦断面説明図である。ツールホルダ 7 0は、一端側をシャンク部 7 2に固定されるとともに、他端側にボーリングバー等の工具（道具） 7 4が取着されるハウジング 7 6と、前記シャンク部 7 2の軸方向（矢印 A方向）に沿った軸回りに回転力を付与する駆動機構 7 8と、前記回転力を前記シャンク部 7 2の径方向（矢印 B方向）に対する直線運動に変換することにより、前記工具 7 4を前記径方向に位置調整可能な回転力変■構 8 0とを備える。

ハウジング 7 6は、シャンク部 7 2に固定される固定部 8 2と、工具 7 4が取着される移動部 8 4と、前記固定部 8 2と前記移動部 8 4の間に一体的に設けられ、前記工具 7 4を前記シャンク部 7 2の軸方向に直交する径方向の中、一つの直線方向（矢印 B方向）に移動自在な弾性部 8 6 a、 8 6 bと、前記弾性部 8 6 aより内方に位置して前記固定部 8 2から前記移動部 8 4側に突出する第 1支持部 8 8と、前記弾性部 8 6 bより内方に位置して該移動部 8 4から該固定部 8 2 側に突出する第 2支持部 9 0とを有する。

弾性部 8 6 a、 8 6 bは、弾性変形可能なように比較的薄肉な平行平板状に形成されるとともに、ハウジング 7 6に S字状のスリット 9 1を形成することにより、第 1支持部 8 8、第 2支持部 9 0および弾性部 8 6 a、 8 6 bが一体的に設けられる。

回転力変構 8 0は、駆動機構 7 8を構成する駆動軸 9 2に連結されて回転するとともに、非動作状態でシャンク部 7 2の軸心と同軸な軸心を有するテーパ軸 9 4と、第 1支持部 8 8の内面 8 8 aと第 2支持部 9 0の内面 9 0 aに一体的に挿入され、前記テーパ軸 9 4のテーパ外周面 9 4 aとの間に所定の間隙 Sを設けるテーパ内周面 9 6 aが形成されたパワーリング（リング部材） 9 6と、前記間隙 Sに配設されて前記テーパ外周面 9 4 aと前記テーパ内周面 9 6 aに一体的に接触するとともに、軸心が前記テーパ軸 9 4の軸方向に対して該テーパ外周面 9 4 aの周方向に角度 Θ° だけ傾斜して転動する複数のローラ部材 9 8とを備える。なお、ローラ部材 9 8は、テ一パ外周面 9 4 aおよびテーパ内周面 9 6 a に点接触しているが、より確実な接触を可能にすべく、前記テーパ外周面 9 4 a および前記テーパ内周面 9 6 aを湾曲面に設定したり、前記口一ラ部材 9 8をォ一バル形状に設定することもできる。

図 6に示すように、パワーリング 9 6は、外周面がストレート外周に設定されており、その両端側からそれぞれ一対のスリット 9 7が互いに近接して設けられ、所定の範囲内で拡径可能である。

このように構成される第 3の実施形態に係るツールホルダ 7 0の動作について、以下に説明する。

先ず、駆動機構 7 8の作用下に駆動軸 9 2が矢印 C方向に回転すると、テーパ軸 9 4が回転してこのテーパ軸 9 4のテーパ外周面 9 4 aに摺接する複数の口一ラ部材 9 8が回転する。口一ラ部材 9 8は、テーパ外周面 9 4 aの周方向に角度 Θ° だけ傾斜しており、このローラ部材 9 8が回転することによってパワーリング 9 6が拡径する方向に押圧される。

その際、パワーリング 9 6は、第 1支持部 8 8の内面 8 8 aと第 2支持部 9 0 の内面 9 0 aに一体的に挿入されるとともに、この第 1支持部 8 8が固定部 8 2 を介してシャンク部 7 2に連結される一方、前記第 2支持部 9 0が矢印 B方向に移動自在な移動部 8 4に連結されている。従って、パワーリング 9 6は、ローラ部材 9 8の回転作用下に移動部 8 4を矢印 B方向に移動させ、この移動部 8 4は、平行平板を構成する弾性部 8 6 a、 8 6 bを介して矢印 B方向に平行移動する。これにより、移動部 8 4に取着された工具 7 4は、矢印 B方向に TO移動してその刃先 7 4 aの位置調整が行われる。

このように、第 3の実施形態では、工具 7 4が取着されるハウジング 7 6自体が位置調整機能を有しており、前記工具 7 4をシャンク部 7 2の径方向に対して自動的かつ容易に位置調整することが可能になるとともに、 ttrlEハウジング 7 6 が該工具 7 4による切削抵抗等にも十分に耐え得ることが可能になる等、第 1の実施形態と同様な効果が得られる。

図 7は、本発明の第 4の実施形態に係る作業機械 1 0 0の全体斜視説明図であり、図 8は、前記作業機械 1 0 0を構成するツールホルダ 1 0 2の縦断面説明図である。なお、第 1の実施形態に係るツールホルダ 1 0と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

作^ ^械 1 0 0は、ェ嫌 1 0 4と、前記ェ繊 1 0 4のスピンドル（AT C スピンドル） 1 0 6に着脱自在なツールホルダ 1 0 2と、前記ツールホルダ 1 0 2に設けられる通信制御回路（送受信機構） 1 0 8と、この通信制御回路 1 0 8 と電磁波により無線通信を行うコントローラ 1 1 0と、前記ツールホルダ 1 0 2 に内装された電池（D C電源） 1 1 2の充電を行う充電器 1 1 4とを備える。スピンドル 1 0 6は、図示しない回転駆動源に連結されて可動ベース 1 1 5に回転可能に支持されるとともに、矢印 X方向（水平方向）、矢印 Y方向（鉛直方向）および矢印 Z方向（軸方向）に移動自在である。

図 8に示すように、電池 1 1 2は、エネルギ回路 1 1 6を介して駆動機構 1 8 に電気工ネルギを供給するとともに、この電池 1 1 2に充電器 1 1 4の一対の充電ピン 1 1 4 a、 1 1 4 bよりエネルギを捕充するための一対の充電端 1 1 8 a 、 1 1 8 bがツールホルダ 1 0 2の外周に設けられている。ツールホルダ 1 0 2 内には、アンテナ 1 2 0が設置されており、コントローラ 1 1 0からこのアンテナ 1 2 0に無線通信により送られる指示は、前記アンテナ 1 2 0に連結された通信制御回路 1 0 8で制御信号となり、エネルギ回路 1 1 6を介して駆動機構 1 8 を制御する。 6は、その中央部に電装品用孔部 122が形成され、この電装品用孔部 122を周回して複数の電池用穴 124とモータ用穴 126が設けられる。電装品用孔部 122には、通信制御回路 108およびエネルギ回路 1 1 6を構成する電子基板 127が収容され、複数の電池用穴 124に電池 112が収容されるとともに、モータ用穴 126には、駆動機構 18を構成する正逆転可能な DCモータ 128がモータハウジング 130を介して配設される。

D Cモータ 128の駆動軸に減速機 132が連結され、この減速機 132は、大きな減速比に設定されるとともに、モータハウジング 130に収容されている。モータハウジング 130は、減速機 132の出力軸 134が矢印 B方向に僅かに変位するため、外周に切り込み 130 aが形成されて前記モータハウジング 1 30自体の矢印 B方向への変形を許容している。

図 8および図 9に示すように、減速機 132の出力軸 134にギヤアダプタ 1

36が連結され、このギヤアダプタ 136には、伝動手段 46を構成する小径側の第 1 ドライブギヤ 140と大径側の第 2ドライブギヤ 138とが同軸的に取り付けられる。第 2ドライブギヤ 138は、第 2偏心リング 44の端部に固着された内歯車 142に嚙合する一方、第 1 ドライブギヤ 140は、第 1偏心リング 3 8の端部に固着された外歯車 144に嚙合する。第 2ドライブギヤ 138、第 1 ドライブギヤ 140、内歯車 142および外歯車 144は、 DCモータ 128の駆動作用下に第 1および第 2偏心リング 38、 44が互いに反対方向にかつ同一角度だけ同期回転するように設定される。なお、第 1および第 2ドライブギヤ 1

40, 138が外歯車 144および内歯車 142に直接嚙合しているが、チェ一ンゃベルト等を介して間接的に嚙合するように構成することもできる。

図 10に示すように、外歯車 144のピッチ円直径を X、この外歯車 144に嚙合する第 1 ドライブギヤ 140のピッチ円直径を x、内歯車 142のピッチ円直径を Y、この内歯車 142に嚙合する第 2ドライブギヤ 138のピッチ円直径を yとすると、 X=a x、 Y=a y (a ；薩比）、従って、 X/x=Y/yの関係を有する。さらに、 Y = X+x + yの関係を有するとともに、中心間距離 r は、 r= (X+x) /2= (Y-y) Z2となる。上記の方程式を満たす実用的な例が、図 1 1に示されている。

ツールホルダ 1 0 2には、回転力変換機構 2 0による工具 1 4の矢印 B方向に対する調整状態を検出するための検出機構（道具位置検出機構） 1 4 6が設けられる。図 8および図 1 2に示すように、検出機構 1 4 6は、インナハウジング 3 6の先端にアダプタ 1 4 8を介して固着される作動ピン 1 5 0と、ハウジング 1 6を構成する移動部 2 4の内部にアダプタ 1 5 2を介して固着される変位検出センサ（リニアセンサ） 1 5 4とを備える。

このセンサ 1 5 4は、図 1 2に示すように、磁気遮蔽体 1 5 6内に配設される卷線コイル 1 5 8を有し、この卷線コイル 1 5 8が外装されるガイド部 1 6 0に沿って測定コア 1 6 2が進退自在である。測定コア 1 6 2は、コンタクト部 1 6 4に設けられるとともに、コンタクト部 1 6 4には、金属製べローズカプセル 1 6 6の一端が固定され、このべローズカプセル 1 6 6により卷線コィノレ 1 5 8および磁気遮蔽体 1 5 6が覆われている。ベローズカプセノレ 1 6 6は、検出機構 1 4 6全体を防水する機能を有するものであり、この目的を達成し得るものであれば、他の部材、例えば、 Oリングを有した筒、またはゴムカバ一等を採用してもよい。

センサ 1 5 4の卷線コイル 1 5 8は、発振変調回路 1 6 8に接続されるとともに、この発振変調回路 1 6 8がツールホルダ 1 0 2に内蔵された電子基板 1 2 7

(図 8参照）に設けられている。発振変調回路 1 6 8から通信制御回路 1 0 8を介して送信機 1 7 0に MH Z (メガヘルツ）帯の高周波が送られる一方、この送信機 1 7 0にアンテナ 1 2 0が接続される。アンテナ 1 2 0には、受信機 1 7 2 が接続され、この受信機 1 7 2により受信された信号は、通信制御回路 1 0 8からエネルギ回路 1 1 6に送られ、さらにモータ駆動回路 1 7 4を介して D Cモータ 1 2 8の正逆転の制御を行う。

このように構成される第 4の実施形態に係る作業機械 1 0 0の動作について、以下に説明する。

図 7に示すように、ツールホルダ 1 0 2は、スピンドル 1 0 6に装着された状態で、工作機 1 0 4の作用下に回転しながら矢印 X方向、矢印 Y方向および矢印 z方向に選択的に移動し、図示しないワークに所定の加工（例えば、穴加工）を施す。そして、工具 1 4の刃先が磨耗して新しい工具 1 4に交換する際や、磨耗により刃先径が変化した際、前記工具 1 4の刃先位置調整作業が行われる。すなわち、一連の加工が終了して次のワーク（図示せず）の加工に移行するまでの間、スピンドル 1 0 6が所定の待機位置に移送されてツールホルダ 1 0 2カ状態に至る。次いで、コントローラ 1 1 0から無線通信により送られた指示は、図 1 2に示すように、ツールホルダ 1 0 2のアンテナ 1 2 0に入り、このァンテナ 1 2 0に連結された受信機 1 7 2を介して通信制御回路 1 0 8に送られる。この通信制御回路 1 0 8では、無線通信により送られた指示が制御信号となり、エネルギ回路 1 1 6を介して駆動機構 1 8を構成するモータ駆動回路 1 7 4が制御され、 D Cモータ 1 2 8がコントロールされる。

D Cモータ 1 2 8が回転すると、図 8および図 9に示すように、減速機 1 3 2 により相当に減速されてこの減速機 1 3 2の出力軸 1 3 4に連接されたギヤァダプタ 1 3 6を介して第 1および第 2ドライブギヤ 1 4 0、 1 3 8がー体的に回転する。このため、第 1および第 2ドライブギヤ 1 4 0、 1 3 8に嚙合する外歯車

1 4 4および内歯車 1 4 2を固着した第 1および第 2偏心リング 3 8、 4 4は、互いに反対方向にかつ同一角度だけ回転し、ハウジング 1 6の移動部 2 4が工具 1 4と一体的に矢印 B方向に平行移動する。

その際、移動部 2 4が矢印 B方向に移動すると、図 1 2に示すように、コンタクト部 1 6 4が作動ピン 1 5 0に押圧されて測定コア 1 6 2がガイド部 1 6 0に沿って摺動する。そして、卷線コイル 1 5 8の総合コンダクタンスが変化し、発振変調回路 1 6 8よりセンサ可変高周波（MH Z ) 信号波が得られる。この高周波は、送信機 1 7 0からアンテナ 1 2 0を介してコントローラ 1 1 0に無線通信され、それが前記コントローラ 1 1 0にて復調された後にカウントされてセンサ

1 5 4の変位、すなわち、工具 1 4の矢印 B方向の変位が測定される。

これにより、第 4の実施形態では、工具 1 4の矢印 B方向の変位が検出機構 1

4 6を介して自動的に検出され、その検出結果が無線通信によりコントローラ 1 1 0に送られるとともに、前記コントローラ 1 1 0は、該検出結果に基づいて駆動機構 18を無線通信によりコントロールすることができる。従って、ツールホルダ 102自体で十分な剛性を有して高速回転や切削振動に耐え得るとともに、工具 14の位置調整作業が自動的カゝっ高精度に遂行されるという効果が得られる。なお、第 2の実施形態に係るツールホルダ 54を作業機械 100を構成するッールホルダ 102に代替して使用しても、同様な効果を得ることができる。ところで、ツールホルダ 102に內装されている電池 1 12にエネルギを補充する際には、このツールホルダ 102がスピンドル 106から離脱された後、前記ツールホルダ 102が充電器 1 14に対応して配置される。次いで、充電器 1 14の一対の充電ピン 1 14 a、 1 14 bがツールホルダ 102の一対の充電端 1 18 a, 1 18 bに接合され、電池 1 12へのエネルギ充電作業が円滑に行われる。なお、充電器 1 14は、一対の充電ピン 114 a、 1 14bを備えているが、これに代替して単一のピンジャックを使用してもよレ、。

図 13は、本発明の第 5の実施形態に係る作業機械 200を構成するツールホルダ 202の側面説明図であり、図 14は、図 13中、 X IV— X I V線断面図である。

なお、作難械 200は、図 7に示す第 4の実施形態に係る作業機械 100において、ツールホルダ 102に代替してツールホルダ 202を装着しており、その他の構成は前記作業機械 100と同様であってその詳細な説明は省略する。また、ツールホルダ 202は、第 3の実施形態に係るツールホルダ 70と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

ツールホルダ 202内には、電池（DC電源） 1 12および電子基板 206が設置されるとともに、このツールホルダ 202の外周には、この電池 1 12の充電を行うための一対の充電端 1 18 a, 1 18 bおよびアンテナ 120が設けられる。電子基板 206は、電池 112の電気工ネルギを駆動機構 78に供給するエネルギ回路 1 16およびアンテナ 120に連結された通信制御回路 108を設けている。

駆動機構 78は、正逆転可能な DCモータ 128を備え、この DCモータ 12 8の駆動軸に減速機 2 1 4が連結される。この減速機 2 1 4の出力軸 2 1 6には、ドライブアダプタ 2 1 8が連結され、このドライブアダプタ 2 1 8の先端側に軸線方向（矢印 A方向）に延在して形成されたスリット 2 2 0には、ピン 2 2 2 を介してテーパ軸 9 4が軸方向に進退自在に係合する。ハウジング 7 6の先端側には、回転力変換機構 8 0による工具 7 4の矢印 B方向に対する調整状態を検出するための検出機構 2 2 4が配設される。

検出機構 2 2 4は、検出機構 1 4 6と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。図 1 3および図 1 5に示すように、検出機構 2 2 4は、センサ 1 5 4とセンサ押圧部 2 2 6とを備え、このセンサ 1 5 4を装着するアダプタ 1 5 2がパワーリング 9 6の一方の拡縮半片にネジ止めされるとともに、前記センサ押圧部 2 2 6が前記センサ 1 5 4に対向して前記パワーリング 9 6の他方の拡縮半片にネジ止めされる。

このように構成される第 5の実施形態に係る作械 2 0 0の動作について、以下に説明する。なお、作業機械 2 0 0の基本的な動作は、第 4の実施形態に係る作業機械 1 0 0の動作と同様であり、ツールホルダ 2 0 2の動作について概略的に説明する。

D Cモータ 1 2 8が回転すると、図 1 3に示すように、減速機 2 1 4により相当に減速されてこの滅速機 2 1 4の出力軸 2 1 6に連接されたドライブアダプタ 2 1 8が回転する。このドライブアダプタ 2 1 8にスリット 2 2 0およびピン 2 2 2を介して係合するテーパ軸 9 4が回転し、さらに前記テーパ軸 9 4のテ一パ面 9 4 aに摺接する複数のローラ 9 8が回転する。従って、テ一パ軸 9 4およびローラ 9 8が前後方向（矢印 A方向）に転動し、パワーリング 9 6が所定の範囲内で拡縮することにより、工具 7 4の位置調整作業が遂行される。

これにより、第 5の実施形態では、ツールホルダ 2 0 2自体で十分な剛性を有して高速回転や切削振動に耐え得るとともに、工具 7 4の位置調整作業が自動的力、つ高精度に遂行される等、第 3の実施形態と同様な効果が得られる。産業上の利用可能性本発明に係る道具位置調整構造および作業機械では、駆動機構を介してシャンク部の軸方向に沿った軸回りに回転力が付与されると、回転力変構の作用下に前記回転力が前記径方向の中、一つの直線方向にのみ変換される。ここで、ハウジングは、シャンク部に設けられる固定部と、道具が取着される移動部と、前記固定部および前記移動部の間に設けられる互いに平行な平板状弾性部とを有しており、前記道具が前記シャンク部の径方向に位置調整される。

これにより、道具が取着されるハウジング自体が位置調整機能を有しており、このハウジングが高速回転^ 0削振動等にも十分に耐え得るとともに、前記道具をシャンク部の径方向に対して自動的かつ容易に位置調整することが可能になる

Claims

請求の範囲

1 . シャンク部に一体的または個別に設けられる固定部、道具が取着される移動部、および前記固定部と前記移動部の間に一体的または個別に設けられ、前記道具を前記シャンク部の軸方向に直交する径方向の中、一つの直線方向にのみ移動自在な互いに平行な対をなす平板状弾性部を有するハウジングと、

前記シャンク部の軸方向に沿った軸回りに回転力を付与する駆動機構と、前記回転力を前記径方向に対する直線運動に変換することにより、前記道具を前記径方向に位置調整可能な回転力変構と、

を備えることを特徴とする道具位置調整構造。

2 . 請求項 1記載の構造において、前記回転力変換機構は、前記ハウジング内で前記シャンク部に固定されかつ該シャンク部と同軸な外周部を有するインナハウジングと、

軸心が前記シャンク部の軸心に対して偏心し、前記ィンナハウジングの外周部に沿って回転自在な第 1偏心リングと、

前記第 1偏心リングを収容する内周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記移動部の内周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、

前記駆動機構の回転力を、前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向のかつ同期的な回転に変換して伝達する伝動手段と、

を備えることを特徴とする道具位置調整構 3to

3. 請求項 2記載の構造において、前記伝動手段は、前記駆動機構に連結される第 1および第 2 ドライブギヤと、

前記第 1偏心リングに設けられ、前記第 1 ドライブギヤに嚙合する外歯車と、前記第 2偏心リングに設けられ、前記第 2 ドライブギヤに嚙合する内歯車と、を備えるとともに、

前記外歯車のピッチ円直径 X、前記第 1 ドライブギヤのピッチ円直径 x、前記内歯車のピッチ円直径 Y、および前記第 2 ドライブギヤのピッチ円直径は、

X/ x = Y/ y , X + x =Y— y

の関係を有する値に設定されることを特徴とする道具位置調整構造。 lo

4. 請求項 2記載の構造において、前記インナハウジングの外周部と前記第 1偏心リングの内周部の間、前記第 1偏心リングの外周部と前記第 2偏心リングの内周部の間、および前記第 2偏心リングの外周部と前記移動部の内周部の間には、それぞ ¾数の転動体が配設されることを特徴とする道具位置調整構造。

5 . 請求項 1記載の構造において、前記回転力変換機構は、前記ハウジングを囲繞して前記シャンク部に固定されかつ該シャンク部と同軸な内周部を有するァゥタハウジングと、

軸心が前記シャンク部の軸心に対して偏心し、前記移動部の外周部に沿って回転自在な第 1偏心リングと、

前記第 1偏心リングを収容する内周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記ァウタハウジングの内周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、

ΙίίΙΞ駆動機構の回転力を、前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向のかつ同期的な回転に変換して伝達する伝動手段と、

を備えることを特徴とする道具位置調整構造。

6. 請求項 5記載の構造において、前記移動部の外周部と前記第 1偏心リングの内周部の間、前記第 1偏心リングの外周部と前記第 2偏心リングの内周部の間、および前記第 2偏心リングの外周部と前記ァウタハウジングの内周部の間には、それぞれ複数の耘動体が配設されることを特徴とする道具位置調整構造。

7 . 請求項 1記載の構造において、前記回転力変換機構は、前記駆動機構に連結されて回転するとともに、前記シャンク部の軸心と同軸的な軸心を有するテーパ軸と、

前記固定部から前記移動部側に突出する第 1支持部の内面と該移動部から該固定部側に突出する第 2支持部の内面に一体的に挿入され、前記テーパ軸のテーパ外周面との間に所定の間隙を設けるテ一パ内周面が形成された拡縮可能なリング部材と、

前記間隙に配設されて前記テーパ外周面と前記テーパ内周面に一体的に接触するとともに、軸心が前記テーパ軸の軸方向に対して該テーパ外周面の周方向に傾斜して転動するローラ部材と、 iy

を備えることを特徴とする道具位置調整構造。

8 . 請求項 1記載の構造において、前記道具の前記径方向への移動状態を検出する道具位置検出機構を備えることを特徴とする道具位置調整構造。

9. 道具が固着されるツールホルダと、

前記ツールホルダに設けられる送受信機構と、

tins送受信機構と電磁波により無線通信を行うコントローラと、

を備え、

前記ツールホルダは、シャンク部に一体的または個別に設けられる固定部、前記道具が取着される移動部、および前記固定部と前記移動部の間に一体的または個別に設けられ、前記道具を前記シャンク部の軸方向に直交する径方向の中、一つの直線方向にのみ移動自在な互いに平行な対をなす平板状弾性部を有するハウジングと、

前記シャンク部の軸方向に沿った軸回りに回転力を付与する駆動機構と、前記回転力を前記径方向に対する直線運動に変換することにより、前記道具を前記径方向に位置調整可能な回転力変,構と、

前記道具の前記径方向への移動状態を検出する道具位置検出機構と、を備えるとともに、

前記コントローラは、前記送受信機構と無線通信を行うことにより、前記道具位置検出機構からの信号に基づいて前記駆動機構を制御可能に構成することを特徴とする作^械。

1 0. 請求項 9記載の作業機械において、前記回転力変換機構は、前記ハウジング内で前記シャンク部に固定されかつ該シャンク部と同軸な外周部を有するインナハウジングと、

前記第 1偏心リングを収容する内周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記移動部の內周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、

前記駆動機構の回転力を、前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向の力つ同期的な回転に変換して伝達する伝動手段と、

を備えることを特徴とする作業機械。

1 1 . 請求項 9記載の作業機械において、前記回転力変換機構は、前記ハウジングを囲繞して前記シャンク部に固定されかつ該シャンク部と同軸な内周部を有するァウタハウジングと、

前記第 1偏心リングを収容する內周部が偏心して設けられるとともに、外周部が前記ァウタハウジングの内周部に沿って回転自在な第 2偏心リングと、前記駆動機構の回転力を、前記第 1および第 2偏心リングに対し互いに反対方向の力つ同期的な回転に変換して伝達する伝動手段と、

を備えることを特徴とする作^ ^械。

1 2. 請求項 9記載の作業機械において、前記回転力変賺構は、前記駆動機構に連結されて回転するとともに、前記シャンク部の軸心と同軸的な軸心を有するテーパ軸と、

前記固定部から前記移動部側に突出する第 1支持部の内面と該移動部から該固定部側に突出する第 2支持部の内面に一体的に挿入され、前記テーパ軸のテ一パ外周面との間に所定の間隙を設けるテーパ内周面が形成された拡縮可能なリング部材と、

前記間隙に配設されて前記テーパ外周面と前記テーパ内周面に一体的に接触するとともに、軸心が前記テーパ軸の軸方向に対して該テーパ外周面の周方向に傾斜して転動する口一ラ部材と、

を備えることを特徴とする作翻械。

1 3. 請求項 9記載の作業機械において、前記ツールホルダは、スピンドルに対して着脱自在に構成されることを特徴とする作^ ^械。