JPH0611936U - 工作機械用着脱式主軸旋回制御ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 別個独立の駆動源を必要とすることのない繰
り出し主軸を備えた工作機械用着脱式主軸旋回制御ユニ
ットを提供する。 【構成】 回転主軸２内に、先端に刃具が装着されるス
ライド主軸を挿入配置し、該スライド主軸５を回転主軸
２と共に回転駆動するとともに軸方向に移動させるよう
にした繰り出し主軸１を備えた工作機械に着脱可能に装
着される着脱式主軸旋回制御ユニット１０を構成する。
このユニット１０を、主軸ケース１ｃに実質的に着脱可
能にかつ回転不能に装着されるユニットケース１１と、
該ユニットケース１１に上記回転主軸２と平行の平行旋
回軸Ａ回りに回動可能に装着された旋回ケース１２と、
該旋回ケース１２に上記平行旋回軸Ａと直角の加工軸Ｂ
回りに回転可能に装着された刃具Ｔ２と、上記回転主軸
２の回転を上記刃具Ｔ２の上記加工軸Ｂ回りの回転に変
換する回転駆動機構１３と、上記スライド主軸５の軸方
向動作を上記旋回ケース１２の上記回転主軸２と直角の
面内における上記平行旋回軸Ａ回りの回動動作に変換す
る旋回駆動機構１４とを備えたものとする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の主軸等に自由に装着，取り外しできるようにした着脱式 主軸旋回制御ユニットに関し、詳細には繰り出し主軸を備えた工作機械において 使用でき、スライド主軸の軸方向動作を利用することにより、専用の旋回駆動源 を設けることなく旋回制御を可能にした旋回制御ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

旋回制御装置は、主軸と平行又はこれに直角の軸回りにおける刃具の角度位置 を制御可能とすることにより、ワークを固定したままで複数の方向から孔明け加 工等ができるようにした装置であり、上記刃具の旋回制御を行う構造として従来 から各種の構造が提案されている。例えば主軸の駆動源と別個独立の旋回制御専 用の駆動装置を設け、これにより旋回制御を行うもの（例えば実開昭64-26137号 , 特開平3-50652 号公報参照）、主軸の回転を利用して旋回制御を行うもの（特 開平3-4339号公報参照）、あるいはＸ，Ｙテーブルによって旋回制御を行うもの （特開平3-21296 号公報参照）がある。

【０００３】 しかしこれらは何れも該工作機械に当初から組込む構造であることから、既存 の工作機械に後から装着することはできない。そこで既存の工作機械に後から装 着でき、かつ取り外すことのできる着脱式主軸旋回制御ユニットが提案されてい る。これは例えば、主軸の刃具保持用テーパ穴に着脱可能に装着できるホルダを 設け、該ホルダに刃具を主軸回りに回動可能に装着する。そしてこのホルダに設 けた別個独立の駆動源（例えばサーボモータ）で上記刃具を主軸回りに旋回させ る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記従来の着脱式主軸旋回制御ユニットは、別個独立の駆動源を 必要とすることからコスト高となる上、既存の工作機械に後から装着できるとい っても電気配線、ＮＣ装置、カバー等改造する必要があり制御軸も一軸増えるこ とにより制御が複雑化する問題がある。

【０００５】 本考案は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、特に繰り出し主軸を持つ 工作機械において別個独立の駆動源を設けず、機械本体を改造する必要のない繰 出し主軸を備えた工作機械用着脱式主軸旋回制御ユニットを提供することを目的 としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、回転主軸内に、先端に刃具が装着されるスライド主軸を挿 入配置し、該スライド主軸を回転主軸と共に回転駆動するとともに軸方向に移動 させるようにした繰り出し主軸を備えた工作機械に着脱可能に装着される着脱式 主軸旋回制御ユニットであって、上記主軸ケースに着脱可能にかつ回転不能に装 着されるユニットケースと、該ユニットケースに上記回転主軸と平行の平行旋回 軸回りに回動可能に装着された旋回ケースと、該旋回ケースに上記旋回軸と直角 の加工軸回りに回転可能に装着された刃具と、上記回転主軸の回転を上記刃具の 上記加工軸回りの回転に変換する回転駆動機構と、上記スライド主軸の軸方向動 作を上記旋回ケースの上記回転主軸と直角の面内における平行旋回軸回りの回動 動作に変換する旋回駆動機構とを備えたことを特徴としている。

【０００７】 請求項２の考案は、上記請求項１の考案における旋回ケースを上記回転主軸と 直角の直角旋回軸回りに回転可能に装着するとともに、旋回駆動機構により上記 スライド主軸の軸方向動作を上記回転主軸と平行の面内における上記直角旋回軸 回りの回動動作に変換して上記旋回ケースに伝達するようにしたことを特徴とし ている。

【０００８】 請求項３の考案は、上記請求項２の考案におけるユニットケースを主軸ケース に実質的に着脱可能にかつ上記回転主軸回りに回動可能に装着し、このユニット ケースを旋回駆動機構によって上記回転主軸回りに回動させるようにしたことを 特徴としている。

【０００９】

【作用】

本考案に係る着脱式主軸旋回制御ユニットでは、回転主軸の回転が回転駆動機 構によって刃具に伝達され、これにより刃具が加工軸回りに回転する。そしてこ の場合に、スライド主軸を軸方向に移動させると、この軸方向動作が旋回駆動機 構によって回転主軸と平行，又は直角の旋回軸回りの旋回動作に変換されて刃具 に伝達され、これにより該刃具の上記平行旋回軸回り、又は上記直角旋回軸回り の角度位置が制御される。

【００１０】 さらに請求項３の考案では、上記旋回駆動機構によってユニットケースが回転 主軸回りに回動駆動され、これにより上記刃具は、上述の旋回軸回りの角度位置 に加えて回転主軸回りの角度位置も制御される。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図について説明する。 図１ないし図４は請求項１の考案の第１実施例による着脱式主軸旋回制御ユニ ットを説明するための図であり、図１は該実施例ユニットを工作機械に装着した 状態の断面側面図、図２は上記装着状態の正面図、図３は上記制御ユニットを装 着する前の刃具を装着した状態の断面側面図、図４は該実施例工作機械の概略構 成図である。

【００１２】 図４において、１は本実施例の主軸旋回制御ユニットを装着できるように構成 された工作機械の繰り出し主軸である。この繰り出し主軸１の主軸ケース１ｃは ベース８によって図示Ｚ軸方向に移動可能に支持されており、該ケース１ｃに固 着されたボールナット１ａにＺ軸ボールねじ１ｂを螺挿し、該ボールねじ１ｂを 主軸送りモータＭ２で回転駆動することにより、Ｚ軸方向に移動可能になってい る。

【００１３】 また上記主軸ケース１ｃ内には回転主軸２が軸受３ａ〜３ｃによって回転可能 かつ軸方向移動不能に挿入配置されている。この回転主軸２は、伝達機構４ａ， ４ｂを介して主軸駆動モータＭ１によって回転駆動される。また上記回転主軸２ 内にはスライド主軸５が軸方向に摺動可能に挿入されている。このスライド主軸 ５はスベリキー６によって上記回転主軸２に回転方向に固定されており、該回転 主軸５と共に回転する。またこのスライド主軸５の軸芯にはドロー穴５ａが貫通 形成されており、その前端部には刃具Ｔ１を保持するテーパ状の保持穴５ｂが形 成されている。

【００１４】 また上記ドロー穴５ａ内には、ドローバー５ｄが挿入されている。このドロー バー５ｄは、上記保持穴５ｂ内に挿入された刃具Ｔ１（図３参照）をロックする コレット５ｃを図示右方に引っ張り、又は上記刃具Ｔ１を突き出すためのもので ある。なお、５ｅは上記ドローバー５ｄをロック方向に付勢する皿ばね、５ｆは ドローバー５ｄをロック解除方向に押圧する解除ロッドである。

【００１５】 また上記スライド主軸５の後端部にはブラケット７が軸受７ａを介して装着さ れている。このブラケット７に固着されたボールナット７ｃにはスライド主軸駆 動用ボールねじ７ｂが螺挿されており、該ボールねじ７ｂは駆動モータＭ３で回 転駆動される。これにより、上記スライド主軸５は回転主軸２と共に回転し、か つＺ軸方向に繰り出し可能となっている。

【００１６】 図１，図２において、１０は本実施例の主軸旋回制御ユニットであり、これは 上記主軸ケース１ｃに対して実質的に着脱可能に、かつ回転不能に装着されたユ ニットケース１１と、該ユニットケース１１にＺ軸と平行の平行旋回軸Ａ回りに 回動可能に装着された旋回ケース１２と、該旋回ケース１２に上記平行旋回軸Ａ と直角の加工軸Ｂ回りに回転自在に装着された刃具Ｔ２と、該刃具Ｔ２に上記回 転主軸２の回転を該刃具Ｔ２の上記加工軸Ｂ回りの回転に変換して伝達する回転 駆動機構１３と、上記スライド主軸５の軸方向動作を上記刃具Ｔ２の上記Ｚ主軸 と直角の面内における上記平行旋回軸Ａ回りの回動動作に変換して伝達する平行 軸回り旋回駆動機構１４とから構成されている。

【００１７】 上記ユニットケース１１は、上記回転駆動機構１３の一部を構成する歯車筒１ ５に軸受１５ａを介して軸支されており、この歯車筒１５は上記回転主軸２の先 端テーパ部２ａに嵌合し、かつ固定ナット１６で固定されている。またこのユニ ットケース１１は掛止ピン１１ａを固定フランジ１７の掛止穴１７ａに挿入する ことによって回り止めされている。これによりこのユニットケース１１は主軸ケ ース１ｃに対して実質的に着脱可能に、かつ回転不能に装着されている。

【００１８】 上記旋回ケース１２は、上記ユニットケース１１の先端下部に軸受１１ｂを介 して平行旋回軸Ａ回りに回動可能に軸支されている。また上記刃具Ｔ２は、その 基部が上記回転駆動機構１３の一部を構成する回転軸１８の先端部に固定ナット １９で固定されている。この回転駆動機構１３は、外周に駆動ギヤ１５ｂが形成 された上記歯車筒１５と、上記平行旋回軸Ａ回りに回転可能に軸受２０ａで軸支 され、上記駆動歯車１５ｂに噛合する中間軸２０と、上記加工軸Ｂ回りに回転可 能に軸受１８ａで軸支され、上記中間軸２０に噛合する上記回転軸１８とで構成 されている。

【００１９】 また上記平行軸回り旋回駆動機構１４は、上記スライド主軸５の保持穴５ｂに 保持されたホルダ２１に軸受２１ａを介してラック２２を連結し、これのラック ギヤ２２ａをユニットケース１１の先端に軸支された中間軸２３のピニオン２３ ａに噛合させ、該中間軸２３のウォーム２３ｂを上記旋回ケース１２の外周に形 成されたウォームギヤ１２ａに噛合させた構造となっている。

【００２０】 次に本実施例装置の作用効果について説明する。 本実施例の工作機械を通常の状態で使用する場合は、図３，図４に示すように 、スライド主軸５に刃具Ｔ１を装着し、この状態で回転主軸２を主軸駆動モータ Ｍ１により伝達機構４ａ，４ｂを介して回転駆動すれば、これにより回転主軸２ と共にスライド主軸５も回転する。またこの状態で駆動モータＭ３の回転により 、ボールねじ７ｂ，ボールナット７ｃ，及びブラケット７を介してスライド主軸 ５が軸方向に移動し、これにより加工が行われる。

【００２１】 そして主軸旋回制御を行う場合は、まず上記解除ロッド５ｆでドローバー５ｄ を前進させることによりスライド主軸５から刃具Ｔ１を取り外し、主軸旋回制御 ユニット１０を装着する。この場合、ホルダ２１をスライド主軸５の保持穴５ｂ 内に挿入し、これの掛止片２１ｂにコレット５ｃを掛止させるとともに解除ロッ ド５ｆを後退させれば、皿ばね５ｅの付勢力によりドローバー５ｄが上記コレッ ト５ｃを引っ張り、上記ホルダ２１を保持穴５ｂ内にロックする。そしてさらに 歯車筒１５を回転主軸２の先端テーパ部２ａに嵌合させるとともに、該歯車筒１ ５を回転主軸２に固定ナット１６で固定する。またこの時、ユニットケース１１ の掛止ピン１１ａを固定フランジ１７の掛止孔１７ａ内に掛止させてユニットケ ース１１の回り止めを行う。

【００２２】 上記主軸旋回制御ユニット１０を装着した後、主軸駆動モータＭ１で回転主軸 ２を回転駆動する。するとこの回転主軸２と共にスライド主軸５が回転し、また この回転主軸２の回転が回転駆動機構１３によって、歯車筒１５，中間軸２０， 回転軸１８を介して刃具Ｔ２に伝達され、これにより加工が行われる。なお、こ の場合のＺ軸方向の送りについては、主軸送りモータＭ２によって主軸ケース１ ｃごと繰り出し主軸１を移動させることによって行う。

【００２３】 そして主軸の旋回制御、つまり上記加工方向の制御については、上記駆動モー タＭ３によりスライド主軸５をＺ軸方向に送ることにより行う。即ち、スライド 主軸５の移動に伴ってホルダ２１がラック２２と共に移動して中間軸２３を回転 させ、この中間軸２３が旋回ケース１２を平行旋回軸Ａ回りに回動させ、これに より旋回ケース１２の角度位置が変化し、方向が所望の方向に制御される。

【００２４】 このように本実施例では、通常の繰り出し加工の機構，及び機能はそのままに 保持しながら主軸旋回制御ユニット１０を装着することにより主軸旋回制御加工 をも１台の工作機械で実現できる。

【００２５】 そしてこの場合、通常の繰り出し加工を行うための駆動モータＭ３，ボールね じ７ｂ等及びスライド主軸５をそのまま主軸旋回制御の駆動源として利用するこ とができ、上述の従来例のような別個独立の主軸旋回制御専用の駆動源を必要と しないからそれだけコスト高の問題を回避できる。

【００２６】 図５，図６は請求項２の考案に係る第２実施例の主軸旋回制御ユニットであり 、図中、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例の主軸旋回 制御ユニット３０は、ユニットケース１１と、旋回ケース１２と、刃具Ｔ２と、 回転駆動機構１３と、直角軸回り旋回駆動機構１４’とから構成されており、基 本的構成は上記請求項１の考案に係る第１実施例と同様である。

【００２７】 上記旋回ケース１２は、上記Ｚ軸と直角の直角旋回軸Ａ’を軸線とする支持軸 １２ｂを有し、該支持軸１２ｂが上記ユニットケース１１の先端下部に軸受１２ ｃを介して回動可能に軸支されている。またこの旋回ケース１２の軸方向一側に は上記直角旋回軸Ａ’を中心軸とするピニオンギヤ１２ａが形成されている。

【００２８】 上記回転駆動機構１３は、歯車筒１５と、これの駆動歯車１５ｂに噛合する中 間軸２０と、中間傘歯車２３を介して該中間軸２０に噛合する回転軸１８とで構 成されている。

【００２９】 また上記直角軸回り旋回駆動機構１４’は、ホルダ２１に連結されたラック２ ２のラックギヤ２２ａを上記旋回ケース１２の外周に形成されたピニオンギヤ１ ２ａに噛合させた構造となっている。

【００３０】 本実施例構造においても、上記第１実施例と同様に、回転主軸２の回転が回転 駆動機構１３を介して刃具Ｔ２に伝達される。またスライド主軸５が軸方向移動 すると、この軸方向動作がラック２２のラックギヤ２２ａと旋回ケース１２のピ ニオンギヤ１２ａとによって回転動作に変換され、これにより旋回ケース１２が 直角旋回軸Ａ’回りに旋回し、加工の方向制御が行われる。

【００３１】 図７及び図８は請求項３の考案に係る第３実施例を説明するための図であり、 図中、図１〜図６と同一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例は、上記刃具 Ｔ２を上記Ｚ軸回り，及び上記直角旋回軸Ａ’回りの両方において旋回可能とし た例である。

【００３２】 本実施例の旋回制御ユニット４０は、上記第２実施例の制御ユニット３０にお いて、ユニットケース１１を上記主軸ケース１ｃに対して上記Ｚ軸回りに回動可 能とするとともに、上記ユニットケース１１を回動駆動するＺ軸（主軸）回り旋 回駆動機構２５を付加したものである。

【００３３】 上記Ｚ軸回り旋回駆動機構２５は以下の構造になっている。ユニットケース１ １の掛止ピン１１ａを旋回フランジ２４のピン穴２４ｂ内に挿入し、この旋回フ ランジ２４を主軸ケース１ｃの先端にボルト締め固定された固定フランジ１７に より軸受２４ａを介して軸支する。そして上記旋回フランジ２４の外周に形成さ れた旋回歯２４ｃに中間歯車２６を介してサーボモータ２７の駆動歯車２７ａを 連結する。

【００３４】 本実施例装置では、上記第２実施例と同様に刃具Ｔ２が回転主軸２の回転によ って加工軸Ｂ回りに回転し、かつスライド主軸５の軸方向動作によって直角旋回 軸Ａ’回りに旋回する。さらにＺ軸回り旋回駆動機構２５のサーボモータ２７の 回転が旋回駆動歯車２７ａから中間軸２６を介して旋回フランジ２４に伝達され 、これによりユニットケース１１全体が上記Ｚ軸回りに旋回する。

【００３５】

【考案の効果】

以上のように本考案に係る工作機械の着脱式主軸旋回制御ユニットによれば、 該ユニットを回転主軸部分に装着することにより、一般的な繰り出し加工及び回 転主軸と平行又は直角の旋回軸回りにおける主軸旋回制御加工の両方を１台の工 作機械で実現できる効果があり、またこの場合にスライド主軸の軸方向動作を旋 回動作に変換して刃具を移動させるようにしたので、主軸旋回制御専用の駆動源 が不要であり、機械本体を改造する必要がないなど構造，制御構成を簡素化でき る効果がある。また請求項３の考案によれば、上記直角の旋回軸回りにおける旋 回制御に加えて、上記回転主軸回りの旋回制御も実現でき、旋回制御の範囲を大 きく拡大できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の考案に係る第１実施例の主軸旋回制
御ユニットの装着状態を示す断面側面図である。

【図２】上記第１実施例ユニットの正面図である。

【図３】上記主軸旋回制御ユニットの代わりに刃具を装
着した状態の断面側面図である。

【図４】上記第１実施例ユニットが装着される繰り出し
主軸の概略構成図である。

【図５】請求項２の考案に係る第２実施例の主軸旋回制
御ユニットの装着状態を示す断面側面図である。

【図６】上記第２実施例ユニットの正面図である。

【図７】請求項３の考案に係る第３実施例の主軸旋回制
御ユニットの装着状態を示す断面側面図である。

【図８】上記第３実施例ユニットの正面図である。

【符号の説明】

１ 繰り出し主軸 １ｃ 主軸ケース ２ 回転主軸 ５ スライド主軸 １０，３０，４０ 主軸旋回制御ユニット １１ ユニットケース １２ 旋回ケース １３ 回転駆動機構 １４ 平行軸回り旋回駆動機構 １４’ 直角軸回り旋回駆動機構 ２５ 主軸回り旋回駆動機構 Ｔ１ 刃具 Ｔ２ 刃具 Ａ 平行旋回軸 Ａ’ 直角旋回軸 Ｂ 加工軸

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ケース内に回転自在に配設された回
   転主軸と、該回転主軸内に該回転主軸と共に回転しかつ
   軸方向に移動可能に挿入され、先端部に刃具が装着され
   るスライド主軸とからなる繰り出し主軸を備えた工作機
   械に着脱可能に装着される主軸旋回制御ユニットであっ
   て、上記主軸ケースに実質的に着脱可能にかつ回転不能
   に装着されるユニットケースと、該ユニットケースに上
   記回転主軸と平行の平行旋回軸回りに回動可能に装着さ
   れた旋回ケースと、該旋回ケースに上記平行旋回軸と直
   角の加工軸回りに回転可能に装着された刃具と、上記回
   転主軸の回転を上記刃具の上記加工軸回りの回転に変換
   する回転駆動機構と、上記スライド主軸の軸方向動作を
   上記旋回ケースの上記回転主軸と直角の面内における上
   記平行旋回軸回りの回動動作に変換する平行軸回り旋回
   駆動機構とを備えたことを特徴とする工作機械用着脱式
   主軸旋回制御ユニット。
2. 【請求項２】 主軸ケース内に回転自在に配設された回
   転主軸と、該回転主軸内に該回転主軸と共に回転しかつ
   軸方向に移動可能に挿入され、先端部に刃具が装着され
   るスライド主軸とからなる繰り出し主軸を備えた工作機
   械に着脱可能に装着される主軸旋回制御ユニットであっ
   て、上記主軸ケースに実質的に着脱可能にかつ回転不能
   に装着されるユニットケースと、該ユニットケースに上
   記回転主軸と直角の直角旋回軸回りに回動可能に装着さ
   れた旋回ケースと、該旋回ケースに上記直角旋回軸と直
   角の加工軸回りに回転可能に装着された刃具と、上記回
   転主軸の回転を上記刃具の上記加工軸回りの回転に変換
   する回転駆動機構と、上記スライド主軸の軸方向動作を
   上記旋回ケースの上記回転主軸と平行の面内における上
   記直角旋回軸回りの回動動作に変換する直角軸回り旋回
   駆動機構とを備えたことを特徴とする工作機械用着脱式
   主軸旋回制御ユニット。
3. 【請求項３】 主軸ケース内に回転自在に配設された回
   転主軸と、該回転主軸内に該回転主軸と共に回転しかつ
   軸方向に移動可能に挿入され、先端部に刃具が装着され
   るスライド主軸とからなる繰り出し主軸を備えた工作機
   械に着脱可能に装着される主軸旋回制御ユニットであっ
   て、上記主軸ケースに実質的に着脱可能にかつ上記回転
   主軸回りに回動可能に装着されるユニットケースと、該
   ユニットケースに上記回転主軸と直角の直角旋回軸回り
   に回動可能に装着された旋回ケースと、該旋回ケースに
   上記直角旋回軸と直角の加工軸回りに回転可能に装着さ
   れた刃具と、上記ユニットケースを上記回転主軸回りに
   回動させる主軸回り旋回駆動機構と、上記回転主軸の回
   転を上記刃具の上記加工軸回りの回転に変換する回転駆
   動機構と、上記スライド主軸の軸方向動作を上記旋回ケ
   ースの上記回転主軸と平行の面内における上記直角旋回
   軸回りの回動動作に変換する直角軸回り旋回駆動機構と
   を備えたことを特徴とする工作機械用着脱式主軸旋回制
   御ユニット。