JP2002096217A - ブローチ盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速でラム４を移動させることが可能なブロ
ーチ盤を提供する。 【解決手段】 ブローチ盤におけるラム４の駆動手段と
してリニアモータを使用する。具体的には、固定部材で
あるフレーム２とこのフレーム２に対して相対移動可能
にされたラム４とを有し、フレーム２またはラム４のい
ずれか一方にリニアモータを構成する部材の一つである
磁石板５を設け、他方にリニアモータを構成する部材の
一つであり前記磁石板５と対をなしてリニアモータの推
力を発生する電機子６を設けるようにした。これによ
り、ラム４はリニアモータが発生する推力により固定部
材であるフレーム２に対して相対移動されることにな
り、その結果、加工時における最大切削速度として１０
０ｍ／ｍｉｎを超える速度を得ることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】各種の機械部品や電気部品な
どの工作物と刃具としてのブローチを相対移動させるこ
とにより、工作物の内面あるいは外面を所定形状に加工
するようにされたブローチ盤に関し、特に、工作物ある
いはブローチを高速に移動可能にされたブローチ盤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】立形の内面ブローチ盤（例えばドーナツ
状の工作物の内面を加工するブローチ盤）には、工作物
と刃具としてのブローチの相対移動において、工作物を
移動させるようにしたワーク移動式と、ブローチを移動
させるようにした刃具移動式とがある。このうちワーク
移動式のブローチ盤では、ブローチの前つかみ部をフレ
ームに固定されたプルヘッドで把持し、工作物はラムと
呼ばれる移動体に取り付けられたボルスタと呼ばれる工
作物を受ける台上に置かれ、ラムがフレームに対して移
動することにより、移動体である工作物が静止状態にあ
るブローチにより加工される。一方、刃具移動式のブロ
ーチ盤では、工作物はフレームに固定されたボルスタ上
に置かれ、ラムに取り付けられたプルヘッドにブローチ
の前つかみ部を把持し、ラムがフレームに対して移動す
ることにより、移動体であるブローチが静止状態にある
工作物を加工する。

【０００３】また、上述の内面ブローチ盤とは異なり工
作物の外面（表面）を加工する所謂外面ブローチ盤で
は、工作物はフレームと対峙して設けられたテーブル上
に固定され、一方、ブローチはフレームに設けられたガ
イドに案内されて移動するラムに対してこのラムの移動
方向とブローチの長手方向を合わせて固定され、ラムが
フレームに対して移動することにより、移動体であるブ
ローチが静止状態にある工作物を加工する。よって、こ
れらのいずれの方式によるブローチ盤でも、ラムを移動
させることにより加工が行われることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このラムを移動させる
ための駆動手段としては、油圧シリンダ装置を用いる
か、あるいはサーボモータとボールねじを組み合わせた
装置を用いるかしている。近年、ブローチ加工において
も切削速度の高速化の要求が高まってきたが、上述の駆
動手段では、比較的高速駆動が可能なサーボモータとボ
ールねじを組み合わせた装置を使用した場合でも、サー
ボモータの回転数向上やボールねじの大リード化といっ
た対策では、実用切削速度としては６０ｍ／ｍｉｎ程度
が限界であり、１００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速で
ラムを移動させることはできなかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、１００ｍ／ｍｉｎを超え
るような高速でラムを移動させることが可能なブローチ
盤を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、ブローチ盤におけるラムの駆動手段
としてリニアモータを使用することとした。

【０００７】すなわち、請求項１に係る発明では、固定
部材であるフレームとこのフレームに対して相対移動可
能にされたラムとを有し、フレームまたはラムのいずれ
か一方にリニアモータを構成する部材の一つである磁石
板を設け、他方にリニアモータを構成する部材の一つで
あり前記磁石板と対をなしてリニアモータの推力を発生
する電機子を設けるようにしたことを特徴とするブロー
チ盤とした。なお、請求項１おけるリニアモータは、一
つの軸線方向に多数の磁石片を延設してなる磁石板と、
この磁石板と作用空隙を介して対設されるとともに磁石
板と電磁相互作用する巻線を有し磁石板に対して前記軸
線方向に可動な電機子６と、を備えたものである。

【０００８】請求項１に係る構成としたことにより、ラ
ムはリニアモータが発生する推力により固定部材である
フレームに対して相対移動されることになり、その結
果、加工時における最大切削速度として１００ｍ／ｍｉ
ｎを超える速度を得ることが可能になる。

【０００９】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明のより具体的な形態の一つとして、固定部材である
フレームとフレームに対して相対移動可能にされたラム
とを有し、フレームは少なくともラムと相対移動する箇
所については相対移動の方向に対して直交する断面形状
が略長方形を呈し、ラムは相対移動の方向に対して直交
する断面形状が略ロの字の枠型を呈し、ラムはその枠型
の内部に少なくともフレームの相対移動する箇所を所定
の間隙を介してフレームに対して挿通して配置され、フ
レームのラムに対向した面またはラムのフレームに対向
した面のいずれか一方にリニアモータを構成する部材の
一つである磁石板を設け、他方にリニアモータを構成す
る部材の一つであり前記磁石板と対をなしてリニアモー
タの推力を発生する電機子を設けるようにした。係る構
成としたことにより、固定部材であるフレームに対して
挿通して配置されたラムはリニアモータが発生する推力
によりフレームに対して相対移動されることになる。

【００１０】請求項３に係る発明では、請求項１に係る
発明のより具体的な形態の他の一つとして、固定部材で
あるフレームとフレームに対して相対移動可能にされた
ラムとを有し、フレームは少なくともラムと相対移動す
る箇所については相対移動の方向に対して直交する断面
形状が凹型を呈し、ラムは相対移動の方向に対して直交
する断面形状が凸型を呈し、ラムはその凸型部分がフレ
ームの凹型部分に対して所定の間隙を介して対向して配
置され、フレームのラムに対向した面またはラムのフレ
ームに対向した面のいずれか一方にリニアモータを構成
する部材の一つである磁石板を設け、他方にリニアモー
タを構成する部材の一つであり前記磁石板と対をなして
リニアモータの推力を発生する電機子を設けるようにし
た。係る構成としたことにより、固定部材であるフレー
ムに対して対向して配置されたラムはリニアモータが発
生する推力によりフレームに対して相対移動されること
になる。

【００１１】請求項４に係る発明では、請求項１乃至３
のいずれかに係る発明において、ラムはフレームに対し
てリニアガイドを介して摺動可能にされるようにした。
前述したように、リニアモータでは磁石板と電機子とを
空隙を介して対設させる必要がある。そこで、請求項４
においては、ラムとフレームの間にリニアガイドを介在
させることにより、磁石板と電機子との間に必要な空隙
を確保し、さらにはラムがフレームに対して安定して移
動されるようにした。

【００１２】請求項５に係る発明では、請求項１乃至４
のいずれかに係る発明において、工作物を載置可能にさ
れるとともにラムに連動して移動可能にされたボルスタ
を有するようにした。係る構成は、移動体である工作物
が静止しているブローチにより加工される所謂ワーク移
動式のブローチ盤に関する構成である。係る構成によ
り、ラムに連動して移動可能にされたボルスタに載置さ
れた工作物は、固定部材であるフレームに対してリニア
モータが発生する推力により移動されることになり、こ
れにより工作物は静止状態にあるブローチにより所定の
加工が施されることになる。

【００１３】ところで、立形のブローチ盤における工作
物またはブローチを動かす手段としてリニアモータを使
用してラムを駆動する装置を構成する場合、所望の最高
速度に到達後、速度一定の範囲内で少なくとも１０ｋＮ
以上の加工をするためには、最高速度に到達後の一定速
度中に加工に必要な引き抜き力を確保しなければならな
いが、リニアモータの移動側となる電機子あるいは磁石
板を含む移動体としてのラムは相当の重量を有してお
り、加えてリニアモータ自身を構成する磁石板と電機子
の間に常時存在する、最大推力の約３倍の磁気吸引力
が、使用するリニアガイドの摩擦損失を大きくする現象
が発生する。

【００１４】さらに、リニアモータは最高速度に近づく
につれて発生可能な最大推力が低下するという特性を持
っているため、特に、ラムが上方へ移動するワーク移動
式の場合、ラムを動かすための推力に加えて上述の加工
に必要な引き抜き力となる推力を確保しなければならな
いこと、及びラムが移動可能な全スロークのうち最高速
度で一定となる範囲をできるだけ長くするために、加工
前の加速時に必要な加速度を確保しなければならないと
いう点において、また、ラムが下方に移動する刃具移動
式の場合、ワーク移動式とは逆に、ラムを下向きの最高
速度から停止させるための減速時に必要な負の加速度に
対抗する上向きの力を確保しなければならないという点
で、リニアモータのみでは推力不足となる場合が生ず
る。これに対処するためには推力の大きなリニアモータ
を採用すればよいが、これでは装置が大型化してラム等
の移動体の重量が増大し、さらには価格も高額化するこ
とになる。

【００１５】そこで、請求項６に係る発明では、請求項
１乃至５のいずれかに係る発明において、フレームとラ
ムとの相対移動方向が上下方向である所謂立形ブローチ
盤において、フレームとラムとはバランスシリンダを介
して連結され、このバランスシリンダは常時上方向の力
をラムに対して付勢するようにされるようにした。係る
構成としたことにより、ラムには下向きの重力に反する
向きすなわち上向きにバランスシリンダからの付勢力が
常時加わることになるので、リニアモータがラムを動か
すための推力が軽減されることになる。

【００１６】特に、請求項７に記載のように、バランス
シリンダが少なくともラムの重量以上の推力を発生する
ようにすれば、実質的に、ラムの重量を無視することが
できるので、リニアモータの推力は横型のブローチ盤の
場合と同様にして算定することができることになる。

【００１７】さらに、請求項８に係る発明では、請求項
１乃至７のいずれかに係る発明において、フレームとラ
ムとの間にアシストシリンダを介在させ、このアシスト
シリンダは刃具が工作物を切削している間はその時のラ
ムの移動方向に対して力を付勢するようにされるように
した。係る構成としたことにより、切削中はリニアモー
タの推力に付加するようにアシストシリンダが作用する
ので、上述したリニアモータ固有の特性を補完すること
ができることになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、本実施形態におけ
るリニアモータは、一つの軸線方向に多数の磁石片を延
設してなる磁石板５と、この磁石板５と作用空隙を介し
て対設されるとともに磁石板５と電磁相互作用する巻線
を有し磁石板５に対して前記軸線方向に可動な電機子６
と、を備えたものである。

【００１９】図１は、本体フレーム２、ラム４、リニア
モータを構成する部材としての磁石板５と電機子６、及
びバランスシリンダ１６とアシストシリンダ１７の配置
を示す断面図である。また、図２は、図１に示した断面
図の構成が適用される本体フレーム２、ラム４の外形及
び配置の一例を示した斜視図である。なお、図２に示し
た矢印は、固定部材としての本体フレーム２に対するラ
ム４の相対移動方向である。この図１及び図２に示した
ものは、断面形状が略ロの字の枠型を呈する可動部材と
してのラム４が、断面形状が略長方形を呈する固定部材
としての本体フレーム２に挿通して相対移動する形態の
ものである。すなわち、前述の相対移動方向に対して直
交する断面形状が略長方形を呈する固定部材としての本
体フレーム２には、リニアモータを構成する部材の一つ
である磁石板５が本体フレーム２の左右に取り付けられ
ている。また、相対移動方向に対して直交する断面形状
が略ロの字の枠型を呈する可動部材としてのラム４に
は、リニアモータを構成する部材の一つで磁石板５と対
をなす電機子６が前述の磁石板５の各々に対して対向し
て取り付けられている。

【００２０】さらに、磁石板５と電機子６との間には、
リニアモータの機構上必要となる空隙を確保するととも
に、ラム４が本体フレーム２に対して直線的に動作する
ための補助部材として、リニアガイド７がラム４と本体
フレーム２の互いに対向する面の数カ所に設けられてい
る。リニアガイド７の構成としては、例えば、リニアガ
イド７を、直線状に延在するガイドレールと、このガイ
ドレールに画成された溝部に摺接して転動するボールを
介してガイドレールに沿って変位するガイドブロックと
から構成するようにし、ガイドレールを本体フレーム２
に設けるとともに、ガイドブロックをラム４に設けるよ
うにする。なお、磁石板５、電機子６、及びリニアガイ
ド７の配置や個数については、図１に示した形態に限定
されるものではない。

【００２１】係る構成により、リニアモータ５、６が駆
動されると、ラム４が本体フレーム２に対して図２に示
した矢印の方向に直線的に相対移動し、例えばワーク移
動式の内面ブローチ盤であればラム４に連結されたボル
スタ（工作物置き台）８上に載置された工作物が刃具に
対して相対移動し、また刃具移動式の内面ブローチ盤で
あればラム４に連結された刃具が工作物に対して相対移
動することにより、それぞれ所定の加工が行われること
になる。

【００２２】ところで、上述の構成は断面形状が略長方
形を呈する本体フレーム２に断面形状が枠型のラム４を
組み合わせたものであったが、本発明はこの形状のもの
に限定されるものではない。例えば、図３に示すよう
に、断面形状が凹型の本体フレーム２に断面形状が凸型
のラム４を組み合わせたものであってもよい。なお、図
３（ａ）に示した矢印は、固定部材としての本体フレー
ム２に対するラム４の相対移動方向である。以下、この
図３の形態について詳述する。前述の相対移動方向に対
して直交する断面形状が凹型を呈する固定部材としての
本体フレーム２には、リニアモータを構成する部材の一
つである磁石板５が、本体フレーム２の凹部の対向する
面の２か所に取り付けられている。また、相対移動方向
に対して直交する断面形状が凸型を呈する可動部材とし
てのラム４には、リニアモータを構成する部材の一つで
磁石板５と対をなす電機子６が前述の磁石板５の各々に
対して対向して取り付けられている。さらに、磁石板５
と電機子６との間には、リニアモータの機構上必要とな
る空隙を確保するとともに、ラム４が本体フレーム２に
対して直線的に動作するための補助部材として、リニア
ガイド７がラム４と本体フレーム２の互いに対向する面
の数カ所に設けられている。

【００２３】なお、上述した２つの構成では、いずれ
も、本体フレーム２に磁石板５を設けラム４に電機子６
を設けるようにしていたが、磁石板５と電機子６とはリ
ニアモータの対をなす部材なので、上述の構成とは逆
に、本体フレーム２に電機子６を設けラム４に磁石板５
を設けるようにしてもよい。

【００２４】図１に示したように、本実施形態において
は、リニアモータ５、６の推力を補うために、バランス
シリンダ１６やアシストシリンダ１７を備えているが、
これらのシリンダの構成と機能については、以下にあげ
る本発明に係る構成が適用されるブローチ盤の実例にお
いて説明する。

【００２５】図４は、本発明が適用される立形のワーク
移動式の内面ブローチ盤における加工開始前の各部材の
配置を示した機構図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）
図は右側面図をそれぞれ示しており、一方、図５は、加
工終了後の各部材の配置を示した機構図であり、（ａ）
図は正面図、（ｂ）図は右側面図をそれぞれ示してい
る。また、図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図は前述した図
１である。なお、以下の説明においては、説明の便宜
上、フレームは下フレーム１、本体フレーム２、及び上
フレーム３に分割して記述している。

【００２６】設置面に載置された下フレーム１上には、
これに対して直立して水平断面形状が長方形を呈する固
定部材としての本体フレーム２が設けられている。本体
フレーム２の両側面にはリニアモータを構成する部材の
一つである磁石板５が取り付けられている。本体フレー
ム２の上部には上フレーム３が設けられており、この上
フレーム３にはリフタガイド１５を介してリフタ本体１
４が取り付けられており、リフタ本体１４がリフタガイ
ド１５上を上下に移動することにより、リフタ本体１４
に連結されたリトリュービングヘッド１０が上下に移動
するようにされている。一方、下フレーム１にはプルヘ
ッド台１３が固定載置され、このプルヘッド台１３に載
置されたプルヘッド９が加工中に刃具１１の前つかみ部
（刃具１１の下部）を把持するようにされている。

【００２７】ラム４は水平断面形状が枠型を呈してお
り、この枠型の内部に前述の本体フレーム２が挿通され
る配置となっている。図１に示すように、ラム４の枠型
の内面すなわち本体フレーム２に対向した面には、リニ
アモータを構成する部材の一つであり前述の磁石板５と
対をなす電機子６が、２枚の磁石板５の各々に対向して
設けられている。また、ラム４の枠型の内面と本体フレ
ーム２の間には摺動部材としてのリニアガイド７が６箇
所に設けられており、このリニアガイド７の作用によ
り、磁石板５と電機子６との間にリニアモータの機構上
必要となる空隙が確保されるとともに、固定部材として
の本体フレーム２に対して可動部材としてのラム４が上
下に安定して移動されることになる。さらに、ラム４に
は工作物１２の置き台としてのボルスタ８が連結されて
おり、加工中に工作物１２を載置したボルスタ８がラム
４とともに上昇することにより、静止状態にある刃具１
１により工作物１２が切削加工されることになる。

【００２８】次に、バランスシリンダ１６の構成につい
て説明する。図１に示すように、バランスシリンダ１６
は、ラム４の両側面の前方側にそれぞれ１本ずつ設けら
れており、ラム４を含む移動体の重量を常時保持するよ
うにされている。各バランスシリンダ１６は、その本体
下部が下フレーム１に載置され、ラム４の移動方向と同
じ方向にシリンダロッドが伸縮するように配設されてい
る。このシリンダロッドとラム４との結合に関しては、
図６を参照して説明する。バランスシリンダ１６による
バランス力を受けるためのブラケット２５が、ラム４の
両側面に突き出すようにして固定されている。このブラ
ケット２５には、カプラ本体２３、及びこのカプラ本体
を内包するようにカプラフランジ２４が取り付けられて
いる。カプラ本体２３はバランスシリンダ１６のロッド
端部とは螺結合されているが、カプラ本体２３はカプラ
フランジ２４に対して横方向には心ずれ可能な構造とな
っているので、カプラ本体２３はこれに作用するシリン
ダロッドから受ける力を上方向のみに伝えることにな
る。この２本のバランスシリンダ１６は、少なくともラ
ム４の重量以上の推力を発生するようにされており、し
かもラム４の移動や停止に関わらず常時ラム４の重量バ
ランスをとるように作用する。したがって、２本のバラ
ンスシリンダ１６はラム４を含む移動体の重量を常時安
定して保持することができるものとなっている。

【００２９】次に、アシストシリンダ１７の構成につい
て説明する。図１に示すように、アシストシリンダ１７
は、ラム４の両側面の後方側にそれぞれ１本ずつ設けら
れており、加工中にはラム４を付勢することにより、リ
ニアモータ５、６の推力を補助するようにされている。
各アシストシリンダ１７は、その本体下部が下フレーム
１に固定された取付けベース１８に固定され、ラム４の
移動方向と同じ方向にシリンダロッドが伸縮するように
配設されているが、前述のバランスシリンダ１６とは異
なり、そのロッド端部をラム４とは結合させずに、図７
に示すような構造としている。すなわち、ブラケット２
６がラム４の両側面に突き出すようにして固定されてい
る。アシストシリンダ１７のロッド端部は刃具１１が工
作物１２を切削しているときのみ、詳細にはラム４の上
方（切削方向）への移動開始後から刃具１１の切れ刃が
工作物１２を切削加工し終るまでの間だけブラケット２
６に圧接し、これによりアシストシリンダ１７がラム４
を上方（切削方向）に付勢することになるが、それ以外
ではロッド端部はブラケット２６とは離れた状態にあ
り、アシストシリンダ１７はラム４を付勢しないよう
に、シリンダのストロークを限定した構造とされてい
る。

【００３０】このアシストシリンダ１７を設ける点につ
いて、さらに詳細に述べる。図８に示すように、使用す
るリニアモータの到達できる最高速度になる前の特性上
決まる特定の途中速度から最高速度にかけての領域で発
生可能な最大推力が、リニアモータの移動開始から前記
特性上決まる特定の途中速度に至るまでの領域で発生可
能な一定の最大推力に対して漸次低減する特性を持ち、
前記特性上決まる特定の途中速度から最高速度にかけて
の領域の速度で加工しようとする場合は、バランスシリ
ンダ１６とは別に、推力補助専用のシリンダすなわちア
シストシリンダ１７を、このアシストシリンダ１７のシ
リンダロッドが、バランスシリンダ１６のシリンダロッ
ドと同じ方向に出入りするように併設する。

【００３１】アシストシリンダ１７のシリンダロッドと
移動体となるラム４とは機械的に締結させず、ラム４が
加工のために移動開始する前は離れていて、加工サイク
ルの開始に合わせてラム４と同時にアシストシリンダ１
７を作動させ、刃具１１が工作物１２を切削し始める前
には、リニアモータ５、６が加工中での速度で発生可能
な推力すなわち制御可能な推力の範囲内に調整された推
力でラム４を付勢し始める。次いで、ラム４が刃具１１
の最終切れ刃が加工完了する位置まで移動した直後に、
アシストシリンダ１７のシリンダロッドがラム４と再度
離れて付勢をやめるようにアシストシリンダ１７のスト
ロークを規制するか、予めストロークの短いシリンダを
使用することによりラム４の減速時には付勢しないよう
にさせる。最後に、加工サイクル終了後、ラム４が加工
開始位置へ戻る前にアシストシリンダ１７のシリンダロ
ッドを縮めておくよう制御することにより、ラム４の戻
り動作中及び無負荷運転中はアシストシリンダ１７を作
動させないで、バランスシリンダ１６のみ有効となるよ
うにする。

【００３２】なお、本発明の要旨とは直接関係はない
が、本実施形態におけるブローチ盤には、本体フレーム
２とラム４との間への切屑侵入防止のために、ラム４と
上フレーム３との間に取付けられた上ジャバラ１９と、
ラム４と下フレーム１との間に取付けられた下ジャバラ
２０と、さらに装置全体を囲むように設けられた全体カ
バー２１とが設けられている。以上、本実施形態におけ
るワーク移動式の内面ブローチ盤の構成について説明し
た。

【００３３】次に、上述のワーク移動式の内面ブローチ
盤におけるブローチ加工工程について、加工開始前の各
部材の配置を示した図４、及び加工終了後の各部材の配
置を示した図５を参照して説明する。

【００３４】まず、加工前の機械の所謂原位置状態で
は、ラム４は下降端に位置しており、刃具１１の後ろつ
かみ部（以下「刃具１１の上端部」と記す）を把持した
リトリュービングヘッド１０が上昇端に位置して、刃具
１１の，前つかみ部（以下「刃具１１の下端部」と記
す）の端面がラム４に取付けられたボルスタ８の上面に
工作物１２を置いた場合のこの工作物１２の上面よりも
高くなるように設定されている。すなわち、ボルスタ８
の上面に工作物１２を設置する際に、刃具１１が工作物
１２と干渉しないように、刃具１１が上方に逃げている
状態にある。この状態から加工作業を行う場合、予め、
手動または図示しない自動ローディング装置により、工
作物１２をボルスタ８上の所定の位置に置くことにな
る。

【００３５】次に、加工起動によって、刃具１１の上端
部を把持したリトリュービングヘッド１０とともにリフ
タ本体１４をリフタガイド１５にガイドさせて、刃具１
１の下端部がボルスタ８上に置かれた工作物１２の加工
前の穴を貫挿して、プルヘッド９の把持用の穴に挿入さ
れるまで下降させて、刃具１１の下端部をプルヘッド９
で把持させ、しかる後、本体フレーム２の両側面に貼り
付けられたリニアモータの磁石板５と、ラム４に磁石板
５に対向するように取付けられたリニアモータの電機子
６との作用により、ラム４に上向きの推力を付与し、工
作物１２の下面が刃具１１の上端部の端面よりも上にな
るまでラム４を上昇させ、これにより工作物１２の内面
を切削加工する。この際、加工途中で、リトリュービン
グヘッド１０による刃具１１の上端部の把持をやめ、リ
トリュービングヘッド１０をリフタ本体１４とともに、
図示しないリフタシリンダによって上昇させる。

【００３６】一方、カプラフランジ２４に内包されたカ
プラ本体２３にシリンダロッドの端部を螺結させた２本
のバランスシリンダ１６により、ラム４の両側面に突き
出すように設けられたバランス力を受けるためのブラケ
ット２５の下面に対してカプラ本体２３を常時押し付け
ながら、バランスシリンダ１６によるバランス力をラム
４に対して上向きに付勢させ続けている。

【００３７】さらに、２本のアシストシリンダ１７を加
工起動とほぼ同時に作動させ、アシストシリンダ１７の
シリンダロッドの端部を上昇中のラム４の両側面に設け
られたアシスト力を受けるブラケット２６の下面に追い
付くようにして押し付けさせて、切削中はこの状態を続
けさせ、刃具１１の最終切刃が工作物１２の切削を終え
た直後からラム４が加工のための上昇動作を完了するま
での間には、アシストシリンダ１７のシリンダロッドの
端部がアシスト力を受けるブラケット２６の下面から離
れるように、アシストシリンダ１７のシリンダロッドの
ストロークを限定することにより、リニアモータの推力
にアシストシリンダ１７の推力を加工中のみ付加させ
る。

【００３８】加工終了後は、手動または図示しない自動
ローディング装置のアンローディング動作により加工済
みの工作物１２をボルスタ８上から取り除き、戻し動作
を手動もしくは自動で起動させる。ここで、戻し動作
は、戻し起動により、アシストシリンダ１７のシリンダ
ロッドを縮めて下降させ、次いでラム４を下降させ、次
にリトリュービングヘッド１０をリフタ本体１４と伴に
図示しないリフタシリンダによって下降させて、刃具１
１の上端部を把持させ、続いてプルヘッド９による刃具
１１の下端部の把持をやめ、再びリトリュービングヘッ
ド１０を刃具１１の上端部を把持させたまま上昇端まで
上昇させ、前述の原位置状態とさせてブローチ加工作業
が終了することになる。なお、加工作業に先立ってブロ
ーチ盤本体に刃具１１をセットする必要があり、これは
手動または自動によりプルヘッド９に対して行われる
が、本発明の要旨ではないので詳細な説明は省略する。

【００３９】以上、本実施形態に係るリニアモータ駆動
のブローチ盤の構成によれば、仮にバランスシリンダ１
６のみを設置した場合でも、リニアモータ５、６の発生
する推力をラム４を含む移動体の重量を移動させること
自体に浪費することなく、リニアモータ５、６の発生す
る推力をすべて加工に使えることになる。さらに、バラ
ンスシリンダ１６に加えてアシストシリンダ１７を併設
することにより、図８に示すように、例えばリニアモー
タ５、６の推力が小さくなる最高速度で加工する場合で
も、リニアモータ５、６が発生する推力（Ｂ）とアシス
トシリンダ１７で発生する推力（Ａ）との合力が加工に
必要な推力（Ｃ）となるようアシストシリンダ１７で発
生する推力を調整することにより、リニアモータ５、６
の高速性を維持しつつ大きな引き抜き力での加工も可能
になる。

【００４０】なお、リニアモータ５、６の高速性に対応
するために、本実施形態のバランスシリンダ１６及びア
シストシリンダ１７はすべてエアシリンダを採用してい
るが、リニアモータ５、６の高速性に対応可能であれば
油圧シリンダを採用してもよい。また、バランスシリン
ダ１６及びアシストシリンダ１７のラム４に対する設置
位置について、これは本実施形態の図１に示した設置位
置に限定されず、ラム４に対して安定して力を付勢でき
る設置位置であればよい。さらに、加工中の推力を補助
する方法として、バランスシリンダ１６のエア圧力をア
シストシリンダ１７がラム４を付勢するのと同様なタイ
ミングで必要な推力を発生するよう制御させてもよい。
なお、本実施形態においては、リニアモータ５、６の制
御に必要となる図示及び説明していない高速対応のリニ
アスケールを、固定側の本体フレーム２と移動側のラム
４との間に設置していることは言うまでもない。

【００４１】ところで、上記実施形態は工作物１２を移
動させるようにしたワーク移動式の内面ブローチ盤に本
発明を適用したものであったが、刃具１１を移動させる
ようにした刃具移動式の内面ブローチ盤や外面ブローチ
盤に本発明を適用することも可能である。すなわち、こ
れらのブローチ盤においては、リニアモータ５、６によ
り移動されるラム４に連動させて刃具１１を動作させ、
固定部材としてのフレーム２に載置された工作物１２に
対して所定の加工を行わせるようにすればよい。

【００４２】

【発明の効果】請求項１乃至３に係る発明によれば、固
定部材であるフレームとこのフレームに対して相対移動
可能にされたラムとを有し、フレームまたはラムのいず
れか一方にリニアモータを構成する部材の一つである磁
石板を設け、他方にリニアモータを構成する部材の一つ
であり前記磁石板と対をなしてリニアモータの推力を発
生する電機子を設けるようにしたことを特徴とするブロ
ーチ盤としたので、ラムはリニアモータが発生する推力
により固定部材であるフレームに対して相対移動される
ことになり、その結果、加工時における最大切削速度と
して１００ｍ／ｍｉｎを超える速度を得ることが可能に
なった。そのため、実加工時間が大幅に減少し、切削抵
抗の減少効果も得られることから、刃具寿命の延長が可
能となり、合わせて省エネルギー効果も奏することとな
った。また、元来、断続切削であるブローチ加工中のラ
ムの速度変動についても、従来のボールねじ駆動に比べ
てモータが直接負荷変動を制御するため、高速加工に伴
なう速い負荷変動に対しても反応が速く、ラムの速度変
動を比較的少なくできることとなり、その結果、安定し
て高速高出力な加工が可能となるブローチ盤を提供でき
ることとなった。

【００４３】請求項４に係る発明によれば、ラムはフレ
ームに対してリニアガイドを介して摺動可能にされるよ
うにした。そのため、ラムとフレームの間に介在された
リニアガイドにより、磁石板と電機子との間にリニアモ
ータの機構上必要となる空隙が確保されるとともに、ラ
ムはフレームに対して安定して移動されるようになっ
た。

【００４４】請求項５に係る発明によれば、工作物を載
置可能にされるとともにラムに連動して移動可能にされ
たボルスタを有するようにした。そのため、ラムに連動
して移動可能にされたボルスタに載置された工作物は、
固定部材であるフレームに対してリニアモータが発生す
る推力により移動されることになり、これにより工作物
が静止状態にあるブローチにより所定の加工が施される
所謂ワーク移動式のブローチ盤を構成できるものとなっ
た。

【００４５】請求項６に係る発明によれば、フレームと
ラムとの相対移動方向が上下方向である所謂立形ブロー
チ盤において、フレームとラムとはバランスシリンダを
介して連結され、このバランスシリンダは常時上方向の
力をラムに対して付勢するようにされるようにした。そ
のため、ラムには下向きの重力に反する向きすなわち上
向きにバランスシリンダからの付勢力が常時加わること
になるので、リニアモータがラムを動かすための推力が
軽減されることになる。特に、請求項７に係る発明のよ
うに、バランスシリンダが少なくともラムの重量以上の
推力を発生するようにすれば、実質的に、ラムの重量を
無視することができるので、リニアモータの推力は横型
のブローチ盤の場合と同様にして算定することができる
ものとなった。

【００４６】請求項８に係る発明によれば、フレームと
ラムとの間にアシストシリンダを介在させ、このアシス
トシリンダは刃具が工作物を切削している間はその時の
ラムの移動方向に対して力を付勢するようにされるよう
にした。そのため、切削中はリニアモータの推力を補う
ようにしてアシストシリンダが作用するので、リニアモ
ータ固有の特性をカバーすることができるものとなっ
た。すなわち、リニアモータの特性上、最高速度で加工
する場合に推力が低下しても、加工のために必要な引き
抜き力を確保することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における本体フレーム２、ラム４、及び
リニアモータを構成する部材としての磁石板５と電機子
６の配置を示す断面図である。

【図２】本発明における本体フレーム２、ラム４の外形
及び配置の一例を示した斜視図である。

【図３】本発明における本体フレーム２、ラム４、及び
リニアモータを構成する部材（磁石板５と電機子６）等
の外形及び配置を示す他の例であり、（ａ）図は斜視
図、（ｂ）図は断面図をそれぞれ示している。

【図４】本発明が適用されるワーク移動式の内面ブロー
チ盤における加工開始前の各部材の配置を示した機構図
であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は右側面図をそれ
ぞれ示している。

【図５】本発明が適用されるワーク移動式の内面ブロー
チ盤における加工終了後の各部材の配置を示した機構図
であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は右側面図をそれ
ぞれ示している。

【図６】本発明におけるラム４とバランスシリンダ１６
の結合構造を示した機構図である。

【図７】本発明におけるラム４とアシストシリンダ１７
の結合構造を示した機構図である。

【図８】リニアモータの推力と、バランスシリンダ１６
及びアシストシリンダ１７の推力との関係を示した図で
ある。

【符号の説明】

１ 下フレーム（フレーム） ２ 本体フレーム（フレーム） ３ 上フレーム（フレーム） ４ ラム ５ 磁石板（リニアモータ） ６ 電機子（リニアモータ） ７ リニアガイド ８ ボルスタ（工作物置き台） ９ プルヘッド １０ リトリュービングヘッド １１ 刃具（ブローチ） １２ 工作物 １３ プルヘッド台 １４ リフタ本体 １５ リフタガイド １６ バランスシリンダ １７ アシストシリンダ １８ 取付けベース １９ 上ジャバラ ２０ 下ジャバラ ２１ 全体カバー ２３ カプラ本体 ２４ カプラフランジ ２５ ブラケット ２６ ブラケット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定部材であるフレームと該フレームに対
   して相対移動可能にされたラムとを有し、 前記フレームまたはラムのいずれか一方にリニアモータ
   を構成する部材の一つである磁石板を設け、他方に前記
   リニアモータを構成する部材の一つであり前記磁石板と
   対をなしてリニアモータの推力を発生する電機子を設け
   るようにしたことを特徴とするブローチ盤。
2. 【請求項２】固定部材であるフレームと該フレームに対
   して相対移動可能にされたラムとを有し、 前記フレームは少なくとも前記ラムと相対移動する箇所
   については前記相対移動の方向に対して直交する断面形
   状が略長方形を呈し、 前記ラムは前記相対移動の方向に対して直交する断面形
   状が略ロの字の枠型を呈し、 前記ラムはその枠型の内部に少なくとも前記フレームの
   相対移動する箇所を所定の間隙を介して前記フレームに
   対して挿通して配置され、 前記フレームの前記ラムに対向した面または前記ラムの
   前記フレームに対向した面のいずれか一方にリニアモー
   タを構成する部材の一つである磁石板を設け、他方に前
   記リニアモータを構成する部材の一つであり前記磁石板
   と対をなしてリニアモータの推力を発生する電機子を設
   けるようにしたことを特徴とするブローチ盤。
3. 【請求項３】固定部材であるフレームと該フレームに対
   して相対移動可能にされたラムとを有し、 前記フレームは少なくとも前記ラムと相対移動する箇所
   については前記相対移動の方向に対して直交する断面形
   状が凹型を呈し、 前記ラムは前記相対移動の方向に対して直交する断面形
   状が凸型を呈し、 前記ラムはその凸型部分が前記フレームの凹型部分に対
   して所定の間隙を介して対向して配置され、 前記フレームの前記ラムに対向した面または前記ラムの
   前記フレームに対向した面のいずれか一方にリニアモー
   タを構成する部材の一つである磁石板を設け、他方に前
   記リニアモータを構成する部材の一つであり前記磁石板
   と対をなしてリニアモータの推力を発生する電機子を設
   けるようにしたことを特徴とするブローチ盤。
4. 【請求項４】前記ラムは前記フレームに対してリニアガ
   イドを介して摺動可能にされていることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載のブローチ盤。
5. 【請求項５】工作物を載置可能にされるとともに前記ラ
   ムに連動して移動可能にされたボルスタを有することを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のブローチ
   盤。
6. 【請求項６】前記フレームと前記ラムとの相対移動方向
   が上下方向である所謂立形ブローチ盤において、 前記フレームと前記ラムとはバランスシリンダを介して
   連結され、 該バランスシリンダは常時上方向の力をラムに対して付
   勢するようにされていることを特徴とする請求項１乃至
   ５のいずれかに記載のブローチ盤。
7. 【請求項７】前記バランスシリンダは少なくとも前記ラ
   ムの重量以上の推力を発生するようにされていることを
   特徴とする請求項６に記載のブローチ盤。
8. 【請求項８】前記フレームと前記ラムとの間にアシスト
   シリンダを介在させ、 該アシストシリンダは刃具が工作物を切削している間は
   その時の前記ラムの移動方向に対して力を付勢するよう
   にされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれ
   かに記載のブローチ盤。