JP2009028816A - ブローチ盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク移動式のブローチ盤において、小型かつ簡易な構成でありながら、切削加工の際にワークをその切削方向に精度良く移動可能とする。
【解決手段】切削方向に向けて互いに平行に配置された一対のねじ軸５と、それらねじ軸によって切削方向に駆動されるワークホルダ６とを備えたワーク移動式のブローチ盤１において、ワークホルダが、一対のねじ軸にそれぞれ螺合する一対のボールねじナット（雌ねじ部）４２と、ワークを支持するワーク受台４３とを有し、当該ワーク受台が切削方向に対して雌ねじ部よりも後方に配置された構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワーク移動式のブローチ盤に係り、ワーク（被工作物）の加工精度の向上を図る技術に関する。

従来、この種のブローチ盤として、切削方向に向けて互いに平行に配置された２本のねじ軸によってワークホルダを切削方向に駆動するものが存在する（特許文献１参照）。このブローチ盤では、ワークの移動に油圧シリンダ等を用いる場合のようにシリンダ等の伸縮スペースを確保する必要がないため、鉛直方向のサイズを小さくできるという利点がある。

特表２００３−５２１２１３号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたような従来技術では、例えば、図１１に示すように、平板状のワークホルダ１０１の上面にワーク１０２が固定支持されており、切削加工の際には、ワーク１０２の穴１０２ａの内面にブローチ１０３の刃による下向きの切削力Ｆが作用する。しかしながら、このような構成では、切削力Ｆの作用部位は、ワークホルダ１０１の螺合部位（即ち、２本のねじ軸１０４に対する雌ねじ部１０１ａ）よりも上方に切削力Ｆが作用するため、例えば、図１２に示すように、切削力Ｆがワークホルダ１０１を傾ける方向（図１２中の矢印１０５で示す方向）に作用することが多かった。その場合、本来水平に保持されるべきワークホルダ１０１に傾きが生じ、切削加工の際にワーク１０２をブローチ１０３の軸心に沿って安定的に移動させることが難しくなるおそれがあった。特に高精度の加工が要求される場合等には、傾きを規制するための案内手段（ガイドレール等）を別途設ける必要が生じ、製造コストの上昇や構成部品の点数増大を余儀なくされていた。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ワーク移動式のブローチ盤において、小型かつ簡易な構成でありながら、切削加工の際にワークをその切削方向に精度良く移動可能としたブローチ盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、ブローチ（４）に対してワーク（２）を切削方向に移動させるワーク移動式のブローチ盤（１）であって、前記切削方向に向けて互いに平行に配置された一対のねじ軸（５）と、前記一対のねじ軸によって前記切削方向に駆動されるワークホルダ（６）とを備え、前記ワークホルダは、前記一対のねじ軸にそれぞれ螺合する一対の雌ねじ部（４２）と、前記ワークを支持するワーク受台（４３）とを有し、当該ワーク受台は、前記切削方向に対して前記一対の雌ねじ部よりも後方に配置された構成とする。

上記第１の発明によれば、ワーク移動式のブローチ盤において、ワークを支持するワーク受台を切削方向に対して雌ねじ部よりも後方に配置したので、小型かつ簡易な構成でありながら、切削加工の際にワークをその切削方向に精度良く移動可能となるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るブローチ盤の斜視図であり、図２はブローチ盤を正面から見た縦断面図であり、図３は図２のIII−III断面図であり、図４は図２のIV−IV断面図である。

ブローチ盤１は、ワーク２の内面に所望の切削加工を施すためのものであり、ハウジング３内に、軸心が鉛直方向に配置されたブローチ４と、切削方向（ここでは、鉛直上向き）に向けて互いに平行に配置された一対のねじ軸５と、これらねじ軸５に螺合された状態でその軸間に配置され、ねじ軸５の回転によりブローチ４の軸心に沿って上下方向に駆動されるワークホルダ６とを備える。

ハウジング３は、相互に締結された複数の壁部材により略直方体状に形成された本体部７と、この本体部７を支持する脚部８とを有する。本実施形態では、ハウジング３の構成について、本体部７を構成する主要な６枚の壁部材（上壁１１、下壁１２、左壁１３、右壁１４、前壁１５、後壁１６）に注目して説明する。壁１１〜１６は、比較的薄い（例えば、５ｍｍ厚）複数の金属板が相互に固着されない状態（即ち、相互に溶接等されない状態）で積層されてなる。金属板は、例えば、レーザ加工機を用いて所望の形状に加工したものを用いることができる。また、詳細は後述するが、壁１１〜１６は、複数の締結具（ボルト・ナット）１７による相互の締結に際して、一方の壁に設けた嵌合部が他方の壁部に設けた被嵌合部に嵌合された状態となり、これにより溶接等の処理を不要としている。

このようにハウジング３を形成することにより、工作機械のハウジングとしての必要な剛性及び騒音防止特性等を確保しつつ、軽量化及び製造の容易化が実現可能となる。また、従来の鋳鉄製のハウジングの場合と異なり、必要に応じてハウジングの形状やサイズを容易に変更できるという利点もある。

ブローチ４は、詳細は図示しないが、下端に位置する前つかみ部２１と上端に位置する後つかみ部２２との間に鍔状の切削刃（荒刃、仕上刃等）を積み重ねた刃部２３を有する周知の切削工具である。ブローチ４は２本のねじ軸５の略中間に配置される。図２に示すように、切削加工の際には、ブローチ４の前つかみ部２１は、ハウジングの下壁１２に取り付けられた下部ホルダ２４によって固定支持される一方、後つかみ部２２は解放された状態とされる。前つかみ部２１及び後つかみ部２２は、チャック機構を有する下部ホルダ２４及び上部ホルダ７１（図１０参照）にそれぞれ安定的に締め付け固定可能な形状を有している。なお、ブローチ４の形状及びサイズは、必要とされる加工（例えば、丸穴加工、角穴加工、スプライン加工等）に応じて種々の変更が可能である。

ねじ軸５は、金属棒の外周面にねじ溝が形成されたものであり、これらは、ハウジング３の上壁１１及び下壁１２にそれぞれ取り付けられた軸受３１及び軸受３２によって回転自在に支持される。軸受３１，３２には、例えば、自動調心機能を備えた汎用の軸受を用いることができる。また、ねじ軸５は、その下端にプーリ３３が取り付けられており、図４に示すように、これら２つのプーリ３３とギヤドモータ３４のプーリ３５との間に巻き掛けられたチェーン３６でモータ３４の動力が伝達されることによって回転駆動される。モータ３４は、モータ支持部材３７によってハウジング３に取り付けられ、その動作は図示しないインバータ及びシーケンサを備えた制御装置によって制御される。

このような構成を採用することにより、構造が簡易でありながら高い駆動効率でねじ軸５を同期的に回転させることができ、製作コストやランニングコストを低減することが可能となる。

ワークホルダ６は、正面側から見た形状が概ねＵ字状をなす一対の支持板４１を有している。これら支持板４１は、ねじ軸５を挟み込むようにしてハウジング３の前後方向に一定間隔を置いて平行に配置される。図２では、説明の便宜上、正面側の支持板を省略して示している（図８〜図１０も同様）。支持板４１の間には、ねじ軸５にそれぞれ螺合してねじ軸５とともにボールねじを構成する２つのボールねじナット（雌ねじ部）４２と、切削加工の際にワーク２が固定支持されるワーク受台４３とが取り付けられている。ボールねじナット４２はナット保持具４４を介して支持板４１に取り付けられる。また、ワーク受台４３の中央部には、ブローチ４が挿通される開口部４３ａが設けられている。

ワークホルダ６において、ボールねじナット４２はワークホルダ６の上部（Ｕ字の両側の直上部）に配置される一方、ワーク受台４３はワークホルダの下部（Ｕ字の中央部上面）に配置される。即ち、ワーク受台４３は、ボールねじナット４２よりも鉛直方向下側（ワーク２の切削方向に対して後方）に配置される。

なお、ワークホルダ６の構成は本実施形態で示すものに限定されないが、上述のようにワークホルダ６を構成することにより、切削加工の際にワーク２を視認可能な状態に置きつつ、ワーク受台４３をボールねじナット４２よりも鉛直方向下側に配置することが容易となる。

次に、上記ブローチ盤におけるハウジングの詳細構成について図５〜図７を参照して説明する。ここで、図５はブローチ盤の上部を拡大して示す正面図であり、図６は図２のVI−VI断面図の一部であり、図７は図２のVII−VII断面図である。

図５及び図６に示すように、左壁１３（右壁１４も同様）は３枚の金属板が積層された第１壁５１とその外側に配置された２枚の金属板が積層された第２壁５２とからなる。第１壁５１（第２壁５２も同様）の両側縁部には、前壁１５に設けられた複数の開口部（被嵌合部）１５ａ及び後壁１６に設けられた複数の開口部（被嵌合部）１６ａとそれぞれ嵌合可能な複数の凸部（嵌合部）５１ａが設けられている。

また、図５及び図７に示すように、上壁１１は４枚の金属板が積層された構成を有し、その両側縁部には、前壁１５に設けられた複数の開口部１５ｂ及び後壁１６に設けられた複数の開口部１６ｂとそれぞれ嵌合可能な複数の凸部１１ａが設けられている。

ハウジング３の組み立ての際には、左壁１３の複数の凸部５１ａを前壁１５及び後壁１６の複数の開口部１５ａ，１６ａにそれぞれ嵌合させた状態で、また、上壁１１の複数の凸部１１ａを前壁１５及び後壁１６の複数の開口部１５ｂ，１６ｂにそれぞれ嵌合させた状態で、第１壁５１と第２壁５２との間に挿入した複数の締結具１７により締結を行う。

このように構成されたハウジング３は、金属板を溶接してハウジングを形成した場合のように残留応力が生じることもなく、組み立て精度を良好に維持できるため、ブローチ盤１における切削加工の精度を向上させることが可能となる。

なお、ここで言及しない他の壁の場合についても上記と同様である。また、金属板に形成される嵌合部及び被嵌合部の形状及び配置は種々の変更が可能であり、例えば、上記開口部の代わりに壁の周縁に凸部が嵌合される凹部を設けてもよい。さらに、各金属板の間に金属以外の板状部材（例えば、樹脂製フィルム等）を挟み込んだ構成も可能である。

次に、上記構成のブローチ盤の動作手順について上述の図２及び図８〜図１０を参照して説明する。ここで、図２は切削開始前にワーク及びブローチがセットされた状態を示し、図８は切削開始後にワークホルダが上昇中の状態を示し、図９は切削終了後にワークホルダが上限位置にある状態を示し、図１０は次の切削準備のためにブローチを下部ホルダから取り外した状態を示す。

ブローチ盤１において切削加工を実施する際には、まず、ワーク及びブローチが所定位置にセットされる。このとき、図１０に示すように、ブローチ４は、その後つかみ部２２が昇降自在に設けられた上部ホルダ７１によって固定支持される。このようにブローチ４が吊り下げられた状態で、ワーク２が、図示しない搬出装置や手作業等により搬入され、下限位置にあるワーク受台４３に固定支持される。この切削加工前のワーク２には適切な大きさの下穴加工が施されている。

その後、上部ホルダ７１を下降させることで、図２に示すように、ブローチ４の前つかみ部２１が、ワーク２の下穴及びワーク受台４３の開口部４３ａに通されて下部ホルダ２１に固定支持される。一方、後つかみ部２２の上部ホルダ７１による固定は解除され、上部ホルダ７１は、切削加工の際にワークホルダ６と干渉しない退避位置（図示せず）まで上昇する。

次に、モータを起動してねじ軸５を回転駆動させると、図８に示すようにワークホルダ６が上昇を開始し、これによりワーク２の切削が行われる。このとき、ワーク２の穴２ａの内面には、図１１及び図１２の場合と同様に、ブローチ４の刃による下向きの切削力Ｆ１が作用することになる。また、ボールねじナット４２には、ねじ軸５の回転による駆動力Ｆ２が鉛直上向きに作用する。

ここで、ブローチ盤１は、ワーク受台４３がボールねじナット４２よりも鉛直方向下側に配置され、切削力Ｆ１の作用部位が駆動力Ｆ２の作用部位よりも下側に位置するように構成されている。従って、上述の図１２の場合のように切削力がワーク受台を傾ける方向に作用することはなく、切削力Ｆ１と駆動力Ｆ２とのバランスにより、ワーク２をブローチ４の軸心に沿って上昇させる調心作用が働く。これにより、小型かつ簡易な構成でありながら、切削加工の際にワーク２をその切削方向に精度良く移動させることが可能となる。

続いて、図８に示した状態から更にワークホルダ６を上昇させて上限位置まで達すると、モータ（ねじ軸５の回転）が停止されて切削が終了する。このとき、図９に示すように、ブローチ４がワーク２の穴２ａから抜けた状態となる。ワーク受台４３上の加工済みのワーク２は、図示しない搬出装置や手作業等により搬出され、次のワークの切削準備が開始される。ワーク２が取り出された後は、モータによりねじ軸５が逆向きに回転駆動され、ワークホルダ６が再び下限位置まで戻される。そして、前つかみ部２１の下部ホルダ２４による固定が解放され、ブローチ４の後つかみ部２２が上部ホルダ７１によって把持されて図１０に示す状態となる。その後は、上述と同様の切削加工が繰り返し実行可能である。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であり、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本願発明は縦型のブローチ盤のみならず横型のブローチ盤にも適用可能である。また、上述のハウジングの構成は、ブローチ盤だけでなく他の工作機械のハウジングに適用することが可能である。さらに、上述のハウジングの壁のように金属板を積層させた構成は、それらの壁以外の部材（例えば、ワークホルダの支持板）についても同様に適用することができる。

本発明に係るブローチ盤の斜視図 ブローチ盤を正面から見た縦断面図 図２のIII−III断面図 図２のIV−IV断面図 ブローチ盤の上部を拡大して示す正面図 図２のVI−VI断面図 図２のVII−VII断面図 ブローチ盤の切削動作を示す図 ブローチ盤の切削動作を示す図 ブローチ盤の切削動作を示す図 従来のブローチ盤の構成を示す図 従来のブローチ盤の構成を示す図

符号の説明

１ ブローチ盤
２ ワーク
３ ハウジング
４ ブローチ
５ ねじ軸
６ ワークホルダ
１１ 上壁
１１ａ 凸部
１２ 下壁
１３ 左壁
１４ 右壁
１５ 前壁
１５ａ，１５ｂ 開口部
１６ 後壁
１６ａ，１６ｂ 開口部
１７ 締結具
２４ 下部ホルダ
３４ ギヤドモータ
４１ 支持板
４２ ボールねじナット
４３ ワーク受台
７１ 上部ホルダ

Claims (1)

1. ブローチに対してワークを切削方向に移動させるワーク移動式のブローチ盤であって、
   前記切削方向に向けて互いに平行に配置された一対のねじ軸と、
   前記一対のねじ軸によって前記切削方向に駆動されるワークホルダと
   を備え、
   前記ワークホルダは、前記一対のねじ軸にそれぞれ螺合する一対の雌ねじ部と、前記ワークを支持するワーク受台とを有し、当該ワーク受台は、前記切削方向に対して前記一対の雌ねじ部よりも後方に配置されたことを特徴とするブローチ盤。

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