JP2011016190A - Ｕ軸ホルダユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ツールスライダの位置ずれを阻止するにあたり、簡単な構造で組み付け性に優れた阻止機構となるＵ軸ホルダユニットを提供する。
【解決手段】先端にカッタチップＴが設けられたツールスライダ７を備え、主軸回転中心Ｐ回りの駆動軸５の回転量を、主軸回転中心Ｐと直交する方向のツールスライダ７の切込み送り量に変換する変換機構を備えたＵ軸ホルダユニット１において、ツールスライダ７に楔係合する楔部材１６と、この楔部材１６を押圧し、楔係合面１６ａ、１８ａを介してツールスライダ７を主軸回転中心Ｐと直交する方向に常時付勢する圧縮コイルばね２１と、を備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に装着されるＵ軸ホルダユニットに関する。

主軸回転中心回りの駆動軸の回転量を、主軸回転中心と直交する方向のツールスライダの切込み送り量に変換する変換機構を備えたＵ軸ホルダユニットの従来例として、特許文献１、２に記載のものが挙げられる。前記変換機構として、特許文献１には遊星歯車機構および差動歯車機構から構成した技術が記載されており、同文献の符号を付して説明すれば、駆動軸７１の回転力を伝達用歯車７２から差動歯車機構６を経て遊星歯車機構１０に伝え、駆動用ベベルギヤ１１の回転による送りねじ作用によってネジ棒３１を移動させてスライド部３（ツールスライダ）をスライドさせる技術が記載されている。

一方、特許文献２には、前記変換機構としてラックアンドピニオン機構から構成した技術が記載されている。また、特許文献２にはツールスライダの切込み送り側への移動を阻止する技術が記載されており、同文献の符号を付して説明すれば、刃物台ブロック７に揺動自在に軸支されるレバー１７の一端にバランスウェイト２０を取り付け、バランスウェイト２０に作用する遠心力をレバー１７の他端からラックスライダ９（ツールスライダ）に伝達することでラックスライダ９の移動を阻止する技術が記載されている。

特開平５−３０１１０１号公報（段落[０００７]〜[００１３]） 特許第３２９３２５２号公報（段落[００１０]、図５）

しかしながら、特許文献１の遊星歯車機構および差動歯車機構を用いた技術は、歯車などの構成部材の点数の多い構造となるため、製品の組み付け性が悪くなりやすいという問題がある。
また、特許文献２に記載されたツールスライダの移動阻止の技術については、レバーを刃物台ブロックに揺動自在に軸支する構造のため、やはり製品の組み付け性が悪くなりやすくなる。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、遠心力等によって生じ得るツールスライダの位置ずれなどの移動を阻止するにあたり、簡単な構造で組み付け性に優れた移動阻止機構となるＵ軸ホルダユニットを提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明は、先端にカッタチップが設けられたツールスライダを備え、主軸回転中心回りの駆動軸の回転量を、主軸回転中心と直交する方向の前記ツールスライダの切込み送り量に変換する変換機構を備えたＵ軸ホルダユニットにおいて、前記ツールスライダに楔係合する楔部材と、該楔部材を押圧し、楔係合面を介して前記ツールスライダを主軸回転中心と直交する方向に常時付勢する付勢部材と、を備えたことを特徴とする。

当該構成によれば、ツールスライダに楔係合する楔部材と、楔部材を押圧し、楔係合面を介してツールスライダを主軸回転中心と直交する方向に常時付勢する付勢部材とにより、ツールスライダの位置ずれを阻止できる。楔係合方式の機構は構造も簡単で組み付け性にも優れるため、Ｕ軸ホルダユニットの製作コストを低減できる。

また、本発明は、前記付勢部材を前記駆動軸に外嵌される圧縮コイルばねとし、前記駆動軸と同軸に配されて駆動軸に沿って移動可能なリング部材を設け、前記圧縮コイルばねが前記リング部材を介して前記楔部材を押圧する構成としたことを特徴とする。

当該構成によれば、駆動軸の周りに圧縮コイルばねおよびリング部材が配されることとなり、これら部材のレイアウトスペースがコンパクトとなり、組み付け性も向上する。

また、本発明は、主軸回転中心を挟んで前記ツールスライダと対向するバランスウェイトスライダを備えたＵ軸ホルダユニットであって、前記バランスウェイトスライダに楔係合するバランス用楔部材を備え、前記リング部材は前記楔部材と前記バランス用楔部材の両方を押圧する構成としたことを特徴とする。

当該構成によれば、単体のリング部材によってツールスライダとバランスウェイトスライダの両方の位置ずれを阻止でき、部材点数の削減と部材のレイアウトスペースのコンパクト化が図れる。

また、本発明は、Ｕ軸ホルダユニットのハウジングには、前記ツールスライダおよび前記バランスウェイトスライダの各軸部を挿通させる挿通孔が形成され、各挿通孔にリング状のシール部材を付設して前記ハウジングの内部を密閉構造としたことを特徴とする。

当該構成によれば、ハウジングの内部を容易に密閉構造にすることができ、内部駆動系、内部各機構に対するクーラントや切粉の侵入を抑制できる。

また、本発明は、前記変換機構を、前記ツールスライダに形成されるカム溝と、前記駆動軸の先端面に偏心して突設され、前記カム溝に嵌入されるカムピンとからなるカム機構としたことを特徴とする。

当該構成によれば、変換機構の構造が簡単となって製作コストを低減できる。ツールスライダには楔部材と付勢部材とによって常に主軸回転中心と直交する方向に力が働いているため、カム溝とカムピンとのがたつきによるツールスライダの位置ずれも抑制される。

また、本発明は、前記変換機構を、前記ツールスライダに形成されるラックギアと、前記駆動軸に形成され、前記ラックギアに噛合するピニオンギアとからなるラックアンドピニオン機構としたことを特徴とする。

当該構成によれば、変換機構の構造が簡単となって製作コストを低減できる。ツールスライダには楔部材と付勢部材とによって常に主軸回転中心と直交する方向に力が働いているため、ラックギアとピニオンギアとのバックラッシによるツールスライダの位置ずれも抑制される。

本発明によれば、ツールスライダに楔係合する楔部材と、楔部材を押圧し、楔係合面を介してツールスライダを主軸回転中心と直交する方向に常時付勢する付勢部材とにより、ツールスライダの位置ずれを阻止できる。楔係合方式の機構は構造も簡単で組み付け性にも優れるため、Ｕ軸ホルダユニットの製作コストを低減できる。

本発明の第１実施例におけるＵ軸ホルダユニットの側断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の第１実施例におけるツールスライダ周りの分解斜視図である。 本発明の第１実施例におけるカム機構の作用説明図である。 本発明の第１実施例における楔係合部の作用説明図である。 本発明の第２実施例におけるＵ軸ホルダユニットの側断面図である。 図６におけるＣ−Ｃ断面図である。 図６におけるＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第２実施例における楔係合部の作用説明図である。

本発明について以下では、主軸回転中心回りの駆動軸の回転量を、主軸回転中心と直交する方向のツールスライダの切込み送り量に変換する変換機構として、カム機構から構成した第１実施例とラックアンドピニオン機構から構成した第２実施例とに分けて説明する。

「第１実施例」
図１ないし図５を参照して第１実施例について説明する。図１において、Ｕ軸ホルダユニット１の他端側には、マシニングセンタ等の工作機械の主軸（図示せず）にシャンク面同士の密着によって装着される着脱ホルダ２が一体に設けられている。この着脱ホルダ２はＵ軸ホルダユニット１のハウジング３に対して一体に成形されたものでもよいし、別部材であってもよい。

Ｕ軸ホルダユニット１のハウジング３には、主軸回転中心Ｐ回りに回転する入力軸４、駆動軸５と、入力軸４の回転速度に対し減速して駆動軸５を回転させる減速機６とが内蔵されている。詳述はしないが、着脱ホルダ２のプルスタッド２ａは例えば着脱ホルダ２に対して回転自在に取り付けられ、主軸側の回転部材（図示せず）と連結して回転するようになっている。入力軸４はこのプルスタッド２ａと一体的に連結することで回転する。また、プルスタッド２ａが着脱ホルダ２に対して回転不能に構成されている場合には、例えばプルスタッド２ａを中空とし、この中空部を介して主軸側の回転部材と入力軸４とが直接連結される。

Ｕ軸ホルダユニット１の一端側には、ハウジング３と駆動軸５との間に適宜な回転速度差を生じさせることで、主軸回転中心Ｐと直交する方向に移動するツールスライダ７が設けられている。ツールスライダ７は図３にも示すように略直方体形状のベース部７ａと円柱状の軸部７ｂとを有しており、軸部７ｂの先端にはカッタチップＴが設けられている。ツールスライダ７が移動する際には、ベース部７ａがハウジング３の平面状の内壁部やハウジングキャップ８によってガイドされ、軸部７ｂがハウジング３の外壁に固設した平板状のハウジングプレート９の挿通孔１０によってガイドされる。ハウジング３、ハウジングプレート９、ハウジングキャップ８は請求項に記載の「ハウジング」を構成する部材である。挿通孔１０におけるハウジングプレート９の外面側は大径に形成されており、該大径部には、軸部７ｂとの隙間をシールするためのリング状のシール部材２３が付設されている。

図２（ｂ）に示すように、主軸回転中心Ｐを挟みツールスライダ７と対向してバランスウェイトスライダ１１が設けられている。バランスウェイトスライダ１１は、ツールスライダ７のベース部７ａ、軸部７ｂと同一形状のベース部１１ａ、軸部１１ｂを有した部材であり、主軸回転中心Ｐを挟んでツールスライダ７と反対方向に移動する。このバランスウェイトスライダ１１についても、移動の際には、ベース部１１ａがハウジング３の平面状の内壁部やハウジングキャップ８によってガイドされ、軸部１１ｂはシール部材２３が付設されたハウジングプレート９の挿通孔１０によってガイドされる。

本実施例において、後記するカム機構や楔係合機構は構造が簡単でコンパクトとなることから、これらは全てＵ軸ホルダユニット１のハウジング（ハウジング３、ハウジングプレート９、ハウジングキャップ８）に内蔵されており、ハウジングの内外を通して可動する構成部材は、ツールスライダ７の軸部７ｂとバランスウェイトスライダ１１の軸部１１ｂのみとなっている。したがって、前記したように軸部７ｂ、１１ｂが通る両挿通孔１０をシール部材２３でシールすることのみで、ハウジングの内部を容易に密閉構造にすることができ、内部駆動系、内部各機構に対するクーラントや切粉の侵入を抑制できる。

ツールスライダ７のベース部７ａには、ツールスライダ７の移動方向と直交する方向でかつ主軸回転中心Ｐと直交する方向に沿ってカム溝１２が形成されている。同様に、バランスウェイトスライダ１１のベース部１１ａには、バランスウェイトスライダ１１の移動方向と直交する方向でかつ主軸回転中心Ｐと直交する方向に沿ってカム溝１３が形成されている。一方、駆動軸５の先端面には、カム溝１２、１３にそれぞれ嵌入されるカムピン１４、１５が主軸回転中心Ｐから偏心して突設されている。カムピン１４、１５は互いに主軸回転中心Ｐを挟んで１８０度反対の位置に突設されている。カムピン１４、１５としてはカムフォロアが好適である。

以上により、図４に示すように駆動軸５が回転すると、カムピン１４、１５が主軸回転中心Ｐ回りに回転変位してカム溝１２、１３内を移動し、カム溝１２、１３がカムピン１４、１５から押圧力を受けることでツールスライダ７、バランスウェイトスライダ１１が主軸回転中心Ｐと直交する方向に移動する。

以上の構成からなるＵ軸ホルダユニット１において、本発明は、図１ないし図３に示すように、ツールスライダ７に楔係合する楔部材１６と、この楔部材１６を押圧し、楔係合面１６ａ、１８ａを介してツールスライダ７を主軸回転中心Ｐと直交する方向に常時付勢する、本実施例では引き込み側に常時付勢する付勢部材１７と、を備えたことを主な特徴とする。

ツールスライダ７のベース部７ａには、楔係合面１８ａを形成した楔片１８が一体に設けられており、楔部材１６は、その楔係合面１６ａが楔片１８の楔係合面１８ａに常時接面する態様で、ハウジング３の内壁等にガイドされて駆動軸５に沿って移動可能に設けられている。バランスウェイトスライダ１１側にも同様の楔片１９が一体に設けられ、この楔片１９に楔係合するようにバランス用楔部材２０が設けられる。楔部材１６、バランス用楔部材２０は例えば略三角形を呈した平板状部材から構成される。

付勢部材１７は例えば圧縮コイルばね２１からなる。駆動軸５の先端にはリング部材２２が摺動可能に外嵌されており、圧縮コイルばね２１はハウジング３の内壁とリング部材２２とによって圧縮される態様で駆動軸５に外嵌されている。リング部材２２は圧縮コイルばね２１の付勢力を受けて楔部材１６、バランス用楔部材２０の両方を常に押圧している。

以上により、圧縮コイルばね２１はリング部材２２を介して楔部材１６を主軸回転中心Ｐに沿って押圧し、その押圧力は楔係合面１６ａ、１８ａによってツールスライダ７を引き込み側に付勢する力として作用する。勿論、前記したカム溝１２、カムピン１４のカム機構によりツールスライダ７がいかなるスライド位置まで移動したときも、図５に示すように、楔部材１６は駆動軸５の脇の逃げ空間を通って後退しつつも楔係合面１６ａ、１８ａ同士の接面を維持し、ツールスライダ７を引き込み側に付勢する機能を維持する。バランスウェイトスライダ１１側についても同様である。

本発明によれば、ツールスライダ７に楔係合する楔部材１６と、この楔部材１６を押圧し、楔係合面１６ａ、１８ａを介してツールスライダ７を主軸回転中心Ｐと直交する方向に常時付勢する付勢部材１７とを備えることにより、遠心力によるツールスライダ７の位置ずれ、カム溝１２とカムピン１４とのがたつきによるツールスライダ７の位置ずれを抑制できる。楔係合方式の機構は構造が簡単で組み付け性に優れ、Ｕ軸ホルダユニット１の製作コストを低減できる。

また、付勢部材１７を駆動軸５に外嵌される圧縮コイルばね２１とし、駆動軸５と同軸に配されて駆動軸５に沿って移動可能なリング部材２２を設け、圧縮コイルばね２１がリング部材２２を介して楔部材１６を押圧する構成とすれば、これら圧縮コイルばね２１やリング部材２２のレイアウトスペースがコンパクトとなり、組み付け性も向上する。

さらに、リング部材２２が楔部材１６とバランス用楔部材２０の両方を押圧する構成とすれば、単体のリング部材２２によってツールスライダ７とバランスウェイトスライダ１１の両方の位置ずれを阻止でき、部材点数の削減と部材のレイアウトスペースのコンパクト化が図れる。

「第２実施例」
図６ないし図９を参照して第２実施例について説明する。なお、第２実施例における着脱ホルダ２、ハウジング３、入力軸４、駆動軸５、減速機６についての構成は第１実施例と同様であり、その説明は省略する。

Ｕ軸ホルダユニット３１の一端側には主軸回転中心Ｐと直交する方向に移動するツールスライダ３７が配設されている。ツールスライダ３７は略直方体形状のベース部３７ａと円柱状の軸部３７ｂとを有しており、軸部３７ｂの先端にカッタチップＴが設けられている。なお、軸部３７ｂについては一対設けられている。ツールスライダ３７が移動する際には、ベース部３７ａ、軸部３７ｂがハウジング３の平面状の内壁部やハウジングキャップ３８、ハウジングプレート３９の挿通孔４０（図８）等によってガイドされる。挿通孔４０にも第１実施例と同様の目的でリング状のシール部材５３が付設されている。

第２実施例においても、図８に示すように、主軸回転中心Ｐを挟みツールスライダ３７と対向してバランスウェイトスライダ４１が設けられている。バランスウェイトスライダ４１は、ツールスライダ３７のベース部３７ａ、軸部３７ｂと同一形状のベース部４１ａ、軸部４１ｂを有した部材であり、主軸回転中心Ｐを挟んでツールスライダ３７と反対方向に移動する。軸部４１ｂが挿通する挿通孔４０にも前記シール部材５３が付設されている。

そして、後記するラックアンドピニオン機構や楔係合機構は構造が簡単でコンパクトとなることから、これらは全てＵ軸ホルダユニット３１のハウジング（ハウジング３、ハウジングプレート３９、ハウジングキャップ３８）に内蔵されており、ハウジングの内外を通して可動する構成部材は、ツールスライダ３７の軸部３７ｂとバランスウェイトスライダ４１の軸部４１ｂのみとなっている。したがって、軸部３７ｂ、４１ｂが通る両挿通孔４０をシール部材５３でシールすることのみで、ハウジングの内部を容易に密閉構造にすることができ、内部駆動系、内部各機構に対するクーラントや切粉の侵入を抑制できる。

ツールスライダ３７のベース部３７ａとバランスウェイトスライダ４１のベース部４１ａの各一側面にはそれぞれラックギア４２、４３が形成され、駆動軸５の先端にはラックギア４２、４３に噛合するピニオンギア４４が軸着されている。駆動軸５が回転すると当該ラックアンドピニオン機構の作用によりツールスライダ３７、バランスウェイトスライダ４１が主軸回転中心Ｐと直交する方向に移動する。

ツールスライダ３７のベース部３７ａには楔係合面４８が形成される。楔部材４６は、その楔係合面４６ａが楔係合面４８に常時接面する態様で、ハウジング３の内壁等にガイドされて駆動軸５に沿って移動可能に設けられている。バランスウェイトスライダ４１側にも同様にしてバランス用楔部材５０が設けられる。

楔部材４６を押圧し、楔係合面４６ａ、４８を介してツールスライダ３７を主軸回転中心Ｐと直交する方向に常時付勢する、本実施例では引き込み側に常時付勢する付勢部材４７は例えば圧縮コイルばね５１からなる。駆動軸５周りには、駆動軸５と同軸に配され、ハウジング３の内壁にガイドされて駆動軸５に沿って移動可能なリング部材５２が設けられ、圧縮コイルばね５１は減速機６の側面とリング部材５２とによって圧縮される態様で駆動軸５周りに外嵌されている。リング部材５２は圧縮コイルばね５１の付勢力を受けて楔部材４６、バランス用楔部材５０の両方を常に押圧している。

以上により、圧縮コイルばね５１はリング部材５２を介して楔部材４６を主軸回転中心Ｐに沿って押圧し、その押圧力は楔係合面４６ａ、４８によってツールスライダ３７を引き込み側に付勢する力として作用する。図９に示すように、ラックアンドピニオン機構によりツールスライダ３７がいかなるスライド位置まで移動したときも、楔部材４６は駆動軸５の脇の逃げ空間を通って後退しつつも楔係合面４６ａ、４８同士の接面を維持し、ツールスライダ３７を引き込み側に付勢する機能を維持する。バランスウェイトスライダ４１側についても同様である。

本実施例でも、ツールスライダ３７に楔係合する楔部材４６と、この楔部材４６を押圧し、楔係合面４６ａ、４８を介してツールスライダ３７を主軸回転中心Ｐと直交する方向に常時付勢する付勢部材４７とを備えることにより、遠心力によるツールスライダ３７の位置ずれ、ラックギア４２、４３とピニオンギア４４とのバックラッシによるツールスライダ３７の位置ずれを抑制できる。

また、付勢部材４７を駆動軸５に外嵌される圧縮コイルばね５１とし、駆動軸５と同軸に配されて駆動軸５に沿って移動可能なリング部材５２を設け、圧縮コイルばね５１がリング部材５２を介して楔部材４６を押圧する構成とすれば、これら圧縮コイルばね５１やリング部材５２のレイアウトスペースがコンパクトとなり、組み付け性も向上する。

さらにリング部材５２が楔部材４６とバランス用楔部材５０の両方を押圧する構成とすれば、単体のリング部材５２によってツールスライダ３７とバランスウェイトスライダ４１の両方の移動を阻止でき、部材点数の削減と部材のレイアウトスペースのコンパクト化が図れる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。本発明の付勢部材としては、圧縮コイルばねの他に、皿ばねや板ばねなどの弾発部材が挙げられる。

１、３１ Ｕ軸ホルダユニット
３ ハウジング
５ 駆動軸
７、３７ ツールスライダ
７ｂ、３７ｂ 軸部
９、３９ ハウジングプレート（ハウジング）
１１、４１ バランスウェイトスライダ
１１ｂ、４１ｂ 軸部
１２ カム溝
１４ カムピン
１６、４６ 楔部材
１７、４７ 付勢部材
２０、５０ バランス用楔部材
２１、５１ 圧縮コイルばね（付勢部材）
２２、５２ リング部材
２３、５３ シール部材
４２、４３ ラックギア
４４ ピニオンギア
Ｐ 主軸回転中心
Ｔ カッタチップ

Claims (6)

1. 先端にカッタチップが設けられたツールスライダを備え、
   主軸回転中心回りの駆動軸の回転量を、主軸回転中心と直交する方向の前記ツールスライダの切込み送り量に変換する変換機構を備えたＵ軸ホルダユニットにおいて、
   前記ツールスライダに楔係合する楔部材と、
   該楔部材を押圧し、楔係合面を介して前記ツールスライダを主軸回転中心と直交する方向に常時付勢する付勢部材と、
   を備えたことを特徴とするＵ軸ホルダユニット。
2. 前記付勢部材を前記駆動軸に外嵌される圧縮コイルばねとし、
   前記駆動軸と同軸に配されて駆動軸に沿って移動可能なリング部材を設け、
   前記圧縮コイルばねが前記リング部材を介して前記楔部材を押圧する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のＵ軸ホルダユニット。
3. 主軸回転中心を挟んで前記ツールスライダと対向するバランスウェイトスライダを備えたＵ軸ホルダユニットであって、
   前記バランスウェイトスライダに楔係合するバランス用楔部材を備え、
   前記リング部材は前記楔部材と前記バランス用楔部材の両方を押圧する構成としたことを特徴とする請求項２に記載のＵ軸ホルダユニット。
4. Ｕ軸ホルダユニットのハウジングには、前記ツールスライダおよび前記バランスウェイトスライダの各軸部を挿通させる挿通孔が形成され、
   各挿通孔にリング状のシール部材を付設して前記ハウジングの内部を密閉構造としたことを特徴とする請求項３に記載のＵ軸ホルダユニット。
5. 前記変換機構を、前記ツールスライダに形成されるカム溝と、前記駆動軸の先端面に偏心して突設され、前記カム溝に嵌入されるカムピンとからなるカム機構としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＵ軸ホルダユニット。
6. 前記変換機構を、前記ツールスライダに形成されるラックギアと、前記駆動軸に形成され、前記ラックギアに噛合するピニオンギアとからなるラックアンドピニオン機構としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＵ軸ホルダユニット。

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