JP2000514369A - 多重直径穴ぐり加工用の２本の偏心スピンドルを有する工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工作機械１０は機械加工軸線２２のまわりを回転するように装着された支持部材２０と、該部材を前記機械加工軸線のまわりに回転させるよう作動可能な第１のモータ２８と、機械加工軸線と平行をなし、かつこれからオフセットされている工具位置決め軸線３２のまわりを回転するように前記支持部材上に装着された工具ホルダ３０と、該工具ホルダを工具位置決め軸線のまわりに回転させるよう作動可能な第２のモータ５０と、制御手段装置とを有している。一定直径の機械加工円に対しては、前記支持部材２０および工具ホルダ３０はそれらが１つのユニットとして回転するように、それらの軸線のまわりを等しい角速度を以って回転させられる。機械加工円の直径を調節するために、前記モータ２８，５０の一方のモータはある期間他方のモータとは異なる角速度で作動し、かくして工具ホルダ３０の前記工具位置決め軸線３２のまわりにおける支持部材２０に対する位置が変更される。

Description

【発明の詳細な説明】 多重直径穴ぐり加工用の２本の偏心 スピンドルを有する工作機械 本発明は工作機械に関するものであり、特に加工円のまわりに切削工具を移動 させることによって、孔の表面を機械加工するのに適した工作機械に関するもの である。 孔の表面を機械加工するのが必要になる多くの場合がある。通常、孔がその長 手方向に沿って一定の直径を有している場合には、切削工具は工具キャリア上に 固定的に装着されており、孔に沿って動かされる一方、前記キャリアは孔の長手 方向軸線と一致する加工軸線のまわりを一定の角速度を以って回転させられる。 切削工具は、かくして、一定の直径の加工円のまわりを機械加工する。この過程 には、工具をそのキャリア上に再装着すること無しに、機械加工直径の微調整を してやることが不可能であるという不具合がある。 孔直径が変動する場合には、すなわち孔が輪郭形状を有している場合には、孔 を機械加工する際に加工円の直径を変化させて行くということが通常行なわれる 。このことは工具キャリア上に横断滑動路を設け、工具をこの滑動路上に装着し てやることにより達成される。機構が工具キャリア中および工具キャリアが装着 されている工具ホルダ中から、例えばボールねじによって移動可能なスラストワ ッシャへと延びており、該機構によって工具は滑動路に沿って内向きまたは外向 きに移動させられることによって、工具は工具キャリアに関して横断方向に移動 することが出来る。一定の直径の孔を機械加工する時に、この機構もまた微調整 を行なうのに用いることが可能である。しかしながら、この構造は比較的に複雑 であるばかりでなく、滑動路が切屑で詰まってしまうという欠点をも有している 。 本発明の一つの目的は、工作機械であって、機械加工円の直径が切削工具を再 装着してやること無く変更可能で、同工具をその工具キャリアに関して横断方向 に動かしてやること無く直径が変更可能である工作機械を提供することである。 本発明は調節自在な直径を有する機械加工円のまわりで切削工具を動かすこと によって孔の表面を機械加工するのに用いるのに適した工作機械を提供すること であり、該工作機械は機械加工軸のまわりを回転するよう装着された支持部材と 、該支持部材を前記機械加工軸線のまわりで回転させるよう作動可能な第１のモ ータとを有しており、前記工作機械の特徴とする所は、それがまた前記機械加工 軸線と平行をなし、オフセットされている工具位置決め軸線のまわりを回転する よう前記支持部材上に装着された工具ホルダをも有しており、該工具ホルダは切 削工具が装着されている１つの工具キャリアを収納するようにされており、更に 前記工作機械は前記工具位置決め軸線のまわりで工具ホルダを回転させるよう作 動可能な第２のモータと、所定のプログラムに従って前記第１および第２のモー タの回転速度を制御し、前記機械加工円に対して一定の直径を維持するための制 御手段装置を有しており、前記支持部材および工具ホルダはそれらが一体となっ て回転するようにそれらのそれぞれの軸線のまわりを回転させられており、機械 加工円の直径を調節するために、前記モータの一方が他方のモータとは異なる角 速度である期間作動することにより、前記工具位置決め軸線のまわりにおける工 具ホルダの支持部材に対する位置を変更し、工具ホルダ上に装着された切削工具 の機械加工軸線からの距離を変更せしめている。 本発明に係る工作機械においては、機械加工円の直径は切削工具を再装着させ ることなく、かつまた該工具を工具ホルダに対して移動させること無く移動させ ることが可能なため、切削屑が詰まりを誘起せしめる危険性が無い。前記工作機 械はまた機械的に比較的簡単な構造をなしている。また、工具を横断方向の滑動 路上に装着させることに関連したわずらわしさを生ずること無く、工具を装着さ せた取換え工具を工具上に装着可能なので、切削工具を変更することが比較的に 簡単である。前記オフセット量が小さい場合、例えば０．１ｍｍの場合、前記工 作機械は機械加工円の直径を加工が進行するにつれて例えば得られる直径のフィ ードバックに対応して微細調節することで、公称一定直径の孔を機械加工するの に用いることが出来る。前記オフセット量が例えば２．５ｍｍのようにより大き い場合には、工作機械は輪郭孔を機械加工してやるのに用いることが出来る。 前記位置決め軸線は前記機械加工軸線から０．１〜５ｍｍの間の値だけオフセ ットしてやることが出来る。 前記第２のモータから前記工具ホルダへと駆動力を伝達してやるための１つの 好適な機構は前記第２のモータが内歯歯車を設けた中空円筒形ギヤを駆動させ、 該円筒状ギヤが前記支持部材上に回転装着されたアイドラギヤを駆動し、該アイ ドラギヤが前記工具ホルダ上に固定装着されたギヤを駆動するような機構である 。 場合によっては、前記工作機械がまた工具位置決め軸線のまわりで、支持部材 に対する工具ホルダの回転を錠止するよう作動可能な錠止手段装置をも有するよ うにするのが有利である。そのような錠止手段装置は掛金を有していても良い。 もしも機械加工円の調節が長時間必要とされない場合には、前記錠止手段装置を 作動させることが可能である。 以下本発明を例示する工作機械の詳細なる説明を、付図を参照して行なうこと にする。 付図において、 図１は例示的工作機械を通して眺めた垂直横断面図である。 図２は前記例示的工作機械に係る歯車装置の、拡大尺度で描ける、概略図、 図３は前記例示的工作機械の制御手段装置の、減少尺度で描ける、概略図、 図４は輪郭孔中を眺めた横断面図である。 例示的工作機械１０は調節自在な直径を有する機械加工円のまわりに切削工具 を移動させることにより輪郭孔の表面を機械加工するのに用いるのに適している 。例えば、工作機械１０は図４に示された孔１４の表面１２を機械加工するのに 用いることが出来る。孔１４は内燃エンジンのピストンのピストンピン収納孔で ある。前記孔１４はそれがピストンピン保持クリップを収納するよう内部に円筒 状凹所１６を有しているという点を除けば一定の直径を有している。かくして、 孔１４を機械加工するのに用いられる切削工具は孔１４の軸線１８から遠く離れ るよう移動することによって凹所１６に進入しなければならず、軸線１８へとよ り近く移動することで凹所１６を去らなければならない。 前記工作機械１０は工具１０の機械加工軸線２２のまわりを回転するよう装着 された支持部材２０を有している。支持部材２０は全体として円筒形状をなして おり、工具１０の全体として円筒形状のフレーム２６内に装着された２対の球軸 受２４上に装着されている。フレーム２６は、それが滑動路２７（図２）上にお いてのみ線形移動を行なうように装着されており、滑動路２７は機械加工軸線２ ２と平行に走行しているので、回転することは出来ない。フレーム２６およびそ の上に装着された全ての部品はボールねじ２９の形態をした線形移動手段装置を 作動させることによって、前記滑動路に沿ってコントロールされた態様で移動さ れることが可能である。 工作機械１０はまた機械加工軸線２２のまわりで支持部材２０を回転させるよ う作動可能な第１のモータ２８をも有している。モータ２８はステータモータで あり、支持部材２０を取囲むようにフレーム２６内に固定的に装着されている。 モータ２８は支持部材２０を機械加工軸線２２のまわりで回転させるよう作動す る。 工作機械１０はまた工具位置決め軸線３２のまわりで回転するよう支持部材２ ０上に装着された工具ホルダ３０を有している。工具位置決め軸線３２は機械加 工軸線２２と平行をなしており、これからオフセットしている。この場合には、 前記オフセット量は２．５ｍｍである。より詳細に述べるならば、工具ホルダ３ ０は支持部材２０を貫通した長手方向孔３４内に装着されており、孔３４は工具 位置決め軸線３２上に心が合わされている。孔３４は一対のボール軸受並びにニ ードル軸受を含んでおり、それらの上に工具ホルダ３０が装着されている。工具 ホルダ３０はその上に切削工具が装着される工具キャリアを収納するようにされ ている。この目的のために、前記工具ホルダ３０はその内部に盲孔４０を有して おり、該盲孔はその心が軸線３２と合わされており、工具ホルダ３０の一方の端 部内に形成され、その端部表面中を開口している。工具ホルダ３０の他方の端部 の、支持部材２０を超えて突出する部分上において、歯車４２が固定装着されて おり、歯車４２が回転すると、工具ホルダ３０が軸線３２のまわりを回転するよ うにされている。歯車４２は２２枚の外歯を有している。 工具ホルダ３０内の孔はその中に固定されて工具キャリア４４を収納している 。工具キャリア４４のスピンドル４６は軸線３２に沿って支持部材２０から出る よう突出している。このスピンドル４６はその上に装着されて金属被加工材を機 械加工するのに用いられるタイプの通常の切削工具４８を有している。工作機械 １０の作動においては、工具４８が機械加工軸線２２のまわりを回転させられ、 工 具４８の切削エッジによって描かれる円が機械加工円のもととなる。 工作機械１０はまた工具位置決め軸線３２のまわりにおいて工具ホルダ３０を 回転させるよう作動可能な第２のモータ５０をも有している。モータ５０は支持 部材２０の脇においてフレーム２６の外側上に固定装着されており、機械加工軸 線２２と整合された出力シャフト５２を有している。モータ５０は４７枚の内歯 を設けた中空状円筒歯車５４（図３参照）を駆動している。歯車５４はアイドラ 歯車５６と噛合い、これを駆動しており、歯車５６は１４枚の外側歯を有し、支 持部材２０上に装着された短軸５８のまわりを回転するよう歯車５４内に装着さ れている。アイドラ歯車５６は歯車４２と噛合い、これを駆動している。 工作機械１０はまた図２において図式的に示された制御装置６０を有している 。制御装置６０は第１のモータ２８および第２のモータ５０を制御している。制 御装置６０はこれらのモータをしてコントロールされた角速度で回転させる信号 を生じさせるよう作動可能である。制御装置６０はマイクロプロセッサ６６を有 しており、該プロセッサは前記モータが所定のプログラムにしたがって作動する ように該モータに制御信号を提供している。前記制御装置６０はまたモニタ手段 装置を有しており、該装置はモータ２８および５０の作動をモニタするよう作動 可能であり、モータ２８および５０の回転速度および角度位置をマイクロプロセ ッサ６６へとフィードバックする役目を果たしている。モータ２８の場合には、 前記モニタ手段装置はフレーム２６上に装着されたパルスカウンタ６８を有し、 支持部材２０の外側表面の一部分上に形成された６９を検出する。モータ５０の 場合には、モニタ手段装置はモータと連結された角度レンコーダ７０である。 前記制御手段装置６０は所定のプログラムにしたがってモータ２８および５０ の回転速度をコントロールするよう作動可能であり、機械加工円に対する一定直 径を保持するために、支持部材２０および工具ホルダ３０はそれぞれの軸線２２ および３２のまわりを等角速度を以って回転させられる。これにより工具ホルダ ３０および支持部材２０は１つのユニットとして回転する。すなわち、歯車４２ 、５４および５６は軸線２２のまわりをユニットとして回転する。この運動の間 、歯車５６は軸線２２のまわりを円を描いて移動するが、それ自身の軸のまわり には回転しない。かしくて、歯車５６は歯車５４および歯車４２の両者とは同一 の 接触点を保持する。 制御手段装置６０はまた機械加工円の直径を調節するべく、モータ２８および ５０の回転速度を制御するよう作動可動であり、モータ５０はモータ２８と異な る角速度である期間作動することにより、工具ホルダ３０の軸線３２まわりにお ける支持部材に対する位置を変更することが出来る。このことにより、軸線３２ は軸線２２からオフセットしているが故に、工具４８の軸線２２からの距離が変 更される。代りにモータ２８をある期間異なる角速度で作動させることによって も同一の効果を達成することが可能である。 モータ２８を角速度を変更することなく、モータ５０の角速度を変更すると、 歯車５６はその軸線のまわりを旋廻し、歯車４２が軸線４２のまわりを旋廻する 。このことにより、工具ホルダ３０の支持部材２０に対する位置が変更される。 支持部材２０に対して工具ホルダ３０が３６０°回転すると、機械加工円の直径 は５ｍｍの振幅（軸線２２および３２のオフセット量の２倍の距離）を以って準 正弦状に変化する。 前記制御手段装置はまた前述の滑動路２７に沿ってのフレーム２６の動き量を 制御しており、この位置のフィードバック情報をリニアエンコーダ７２から受取 っている。エンコーダ７２は滑動路２７と、フレーム２６から突出しているブラ ケット７４の間において装着されている。 工作機械１０を作動させて、孔１４の表面１２を機械加工させる場合には、孔 １４が形成されるピストンは孔１４の軸線１８が工作機械１０の機械加工軸線２ ２と整合された状態で装着される。切削工具４８が機械加工軸線２２から適正な 距離離れていて表面１２の一部分を凹所１８から取り去るよう機械加工している 場合には、すなわち工具４８が軸線２２からの中間距離にある場合には、モータ ２８および５０は例えば６０００ｒｐｍのような等角速度で作動され、支持部材 ２０および工具ホルダ３０は機械加工軸線２２のまわりを１つのユニットとして 回転する。次にボールねじ２９が作動され、フレーム２６が滑動路２７に沿って 動かされ、かくして工具４８は孔１４内に移動され、工具４８が表面１２を一定 直径へと機械加工する。 工具４８が孔１４の凹所１６位置に到達した時には、モータ５０がモータ２８ の角速度に等しい速度へと復帰する以前にモータ２８の速度にくらべて少し低い 速度迄短時間減速させられる。こうすることにより、工具ホルダ３０は支持部材 ２０に関して軸線３２のまわりを旋廻させられる。工具ホルダ３０は支持部材２ ０に対して例えば約９０°だけ旋廻する。軸線２２および３２がオフセットして いるために、工具ホルダ３０が旋廻すると、工具４８は軸線２２から離れるよう に移動し、工具４８は凹所１６に進入する。凹所１６が機械加工され終ると、モ ータ５０は短時間モータ２８の速度よりも高い速度へと増速された後等しい角速 度へと戻る。こうすることにより、工具ホルダ３０は軸線３２のまわりを支持部 材２０に関して反対方向向きに旋廻させられ、支持部材２０に対してそのもとの 配向姿勢へと復帰する。その結果、工具４８は凹所１６を去り、孔１４の残りは 前述のと同一の一定直径へと機械加工することが出来る。 孔１４の機械加工が完了した時には、モータ５０は再びモータ２８の速度に対 して増速された後、等しい角速度へと戻る。このことにより工具４８は機械加工 軸線２２から最も近い距離の地点へと移動し、そこで同工具は表面１２に接触す ることなく、孔１４中を通過することが出来る。ボールねじ２９が次に作動して 工具４８が孔１４から引き出される。 工作機械１０においては、機械加工円の直径が切削工具４８を工具ホルダ３０ に対して移動させること無く調節可能になることが明白である。 本例示的工作機械の修整例においては、歯車４２、５４および５６はカム構造 体によって置換えることが可能である。更にまた、コンパクト性を増すために、 モータ５０を支持部材２０内に装着することも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワイアット，コリン イギリス国 シーブイ22 ６ティアール ウオリックシャー，ラグビイ，ダンチャー チ，ダンスモア ヒース 10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．調節可能な直径を有する機械加工円のまわりで切削工具（４８）を動かす ことにより、孔（１４）の表面（１２）を機械加工するのに用いるのに適した工 作機械（１０）であって、該工作機械は機械加工軸線（２２）のまわりを回転す るように装着された支持部材（２０）と、該支持部材を前記機械加工軸線のまわ りで回転させるよう作動可能な第１のモータ（２８）とを有する工作機械におい て、該工作機械はまた前記機械加工軸線（２２）と平行をなし、これからオフセ ットしている工具位置決め軸線（３２）のまわりを回転するよう支持部材（２０ ）上に装着された工具ホルダ（３０）にして、該ホルダは切削工具（４８）が装 着されている工具キャリア（４６）を収納するようにされている工具ホルダ（３ ０）と、該工具ホルダを前記工具位置決め軸線のまわりで回転させるよう作動可 能な第２のモータ（５０）と、前記第１（２８）および第２（５０）のモータの 回転速度を所定のプログラムに従って制御するよう作動し、かくして機械加工円 に対して一定の直径が維持されるようにした制御手段装置（６０）とを有してお り、前記支持部材（２０）および工具ホルダ（３０）はそれぞれの軸線（２２， ３２）のまわりを等しい角速度で回転することによって前記工具ホルダおよび支 持部材は１つのユニットとして回転しており、前記機械加工円の直径を調節する ために、前記モータの一方が短期間他方のモータの角速度と異なる角速度を以っ て作動することによって、工具ホルダ（３０）の前記工具位置決め軸線（３２） のまわりにおける支持部材（２０）に対する位置が変更されるとともに、該工具 ホルダ上に装着された切削工具（４８）の機械加工軸線（２２）からの距離が変 更されることを特徴とする工作機械（１０）。 ２．前記工具位置決め軸線（３２）が前記機械加工軸線（２２）から０．１ｍ ｍ〜５ｍｍだけオフセットすることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械（ １０）。 ３．請求項１および請求項２のいづれか１つの項に記載の工作機械において、 前記第２のモータ（５０）は内歯（５４）を設けた中空円筒状歯車を駆動してお り、該円筒状歯車は前記支持部材（２０）上で回転するよう装着されたアイドラ 歯車（５６）を駆動しており、該アイドラ歯車は前記工具ホルダ（３０）上に固 定装着された１つの歯車（４２）を駆動することを特徴とする工作機械。 ４．前記工作機械がまた前記工具位置決め軸線（３２）のまわりにおいて工具 ホルダ（３０）が支持部材（２０）に対して回転しないよう該ホルダ（３０）を 錠止するよう作動可能な錠止装置をも有していることを特徴とする、請求項１か ら請求項３迄のいづれか１つの項に記載の工作機械。