JP2015071218A - 穴あけ及び面削りヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度への悪影響を克服した穴あけ及び面削りヘッドを提供する。
【解決手段】工作機械のマンドレルで回転可能に駆動し、取付スライドに取り付けられた切削工具を備えた、穴あけ及び面削りヘッド１である。取付スライドは、円筒状の本体１１に動作可能に接続されるねじ軸１２でヘッドの本体の軸（X）の横方向に制御可能に駆動することができる。円筒状の本体は、マンドレルと一体となり、制御可能なモーターで駆動する歯車１９に動作可能に接続されているリングギア１７を回転可能に収容する。リングギア１７は、ねじ軸１２と一体となった歯車５２と係合する環状の歯配置で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、穴あけ及び面削りヘッドに関する。

周知のように、そのようなヘッドは、工作機械で使用することができ、数値制御機械システムで製造することができる。

穴あけ及び面削りヘッドは、手動か自動で、例えば、中央加工ユニットや特殊機械などの工作機械のマンドレルに連結される。自由に選択可能な回転操作、面削り操作、穴あけ操作を行うために、機械加工される工作物は、局部的に動かないように保持される。

動作中、ヘッドは切削工具でそのチップの除去作業を行う。切削工具は、工作機械のマンドレルのＸ軸の横方向で制御可能に駆動する取付スライドに取り付けられている。

穴あけ及び面削りヘッドは、当技術分野で周知であり、ゆえにそれに関してさらに詳細な開示を必要としない。

しかしながら、そのヘッドは工作機械を動作可能に動かすために、比較的複雑な外サイクロイド機構（epicycloidal mechanism）で構成されているので、スライドを支持する回転ツールの駆動速度は、非常に遅い。また、最新の工作機械において、加工具用支持スライドが、工作機械のデットタイムや望ましくない過度の発熱を大幅に減らすために、非常に速い駆動速度で駆動することができたとしても、そのヘッドやその加工精度に悪影響を与える。

したがって、本発明の目的は、工作機械のマンドレルで回転駆動する穴あけ及び面削りヘッドを提供することにより、上述の欠点を克服することである。本発明の穴あけ及び面削りヘッドは、工作機械のマンドレルで回転可能に駆動し、取付スライドに取り付けられた切削工具を備えている。取付スライドは、ねじ軸で本体の軸Xの横方向に制御可能に駆動することができる。円筒状の本体は、マンドレルと一体となり、制御可能なモーターで駆動する歯車に動作可能に接続されたリングギアを回転可能に収容する。リングギアは、ねじ軸と一体となった歯車と係合する環状の歯配置で構成されている。

本発明の更なる利点及び特徴は、以下の開示、請求項、添付の図で明らかになるだろう。

工作機械のマンドレルに連結され、かつ、駆動手段及び数値制御手段を備えた、穴あけ及び面削りヘッドを示す概略図である。 駆動ねじエレメントで動作する駆動モーターを備えた、本発明に係るヘッドの断面図である。 ツール駆動装置をさらに備えた穴あけ及び面削りヘッドを示す。 穴あけ及び面削りヘッドの駆動軸から取り外された図３の駆動装置の一部を示す。 穴あけ及び面削りヘッドの他の実施形態を示す。

図１は、従来の穴あけ及び面削りヘッドを示す。その穴あけ及び面削りヘッドは、参照番号１で示される。

穴あけ及び面削りヘッド１は、周知の駆動スライド２として作られた下部で構成されている。駆動スライド２は、ヘッドの固定部３に対して、動かすことができる（矢印ｆで示す）。

工作機械に設けられた各駆動モーター５で駆動される既知の工作機械マンドレル４によって、操作工具６は、Ｘ軸の周りを回転駆動することができる。

工作機械のマンドレル４を回転駆動させるために、その工作機械の制御可能なモーター５は、動作可能に工作機械数値制御システム７に連結される。

以下に示される操作工具６の駆動装置は、ヘッド１の固定部又は本体３に設けられている。また、操作工具６の駆動装置は、本体３に設けられた複数の歯車、又は、ベルト駆動式車輪や滑車を動作可能に駆動するために、ヘッド１の固定部又は本体３と一体となって追加の駆動モーター８に動作可能に連結されている。なお、駆動装置の詳細は、以下に示す。

モーター８は、工作機械数値制御システム７によって制御される。

図２は、穴あけ及び面削りヘッド１の断面図であり、その穴あけ及び面削りヘッド１の回転部に連結された工作機械のマンドレル４を示す。

ヘッド１の固定部又は本体３は、円筒状の本体１１で構成されており、支持軸受部１０で支持されて動作可能にマンドレル４に連結されている。その下部において、円筒状の本体１１は、各支持軸受部１４、１５で支持されるねじ軸１２に横断している。

円筒状の本体１１は、ベアリング１６を介してリングギア１７と係合する。リングギア１７は、かさ歯車１９に連結される上部歯部１８を有する。かさ歯車１９は、追加の支持ベアリング２０によって支持されており、工作機械数値制御システム７で制御されるモーター８に動作可能に接続されている。

図３は、上述したように、工作機械のマンドレル４によって駆動する機械加工のヘッド１を示す。ヘッド１は、円筒状の本体１１と係合する固定部３を有する。円筒状の本体１１は、ベアリング１６を介してリングギア１７と係合し、上述の工作機械数値制御システム７で制御される駆動モーター４２に動作可能に連結された駆動軸４１と一体となった各歯車４０を通じで駆動する。

図３に示すように、歯車４０は、リングギア１７と係合する。リングギア１７は、順に、ねじ軸１２と一体となった追加のかさ歯車５２に動作可能に接続される。ねじ軸１２は、上述したように、支持ベアリング１４、１５に支持されている。

図４に示すように、駆動軸４１は、クラッチ構造体（clutch arrangement）を形成する端部４５を有する。端部４５は、着脱可能なように接続アセンブリ４６に接続してもよい。

工作機械のベアリングスライドの駆動モーターは、シャフトを有する。そのシャフトは、リングギアと直接係合するピニオンを支持する。また、そのシャフトは、回転本体の中心に設けられ、ウォームスクリューを再循環させるボールに順に連動する追加のピニオンと係合し、スライドの駆動方向と軸方向に位置合わせされ、そのスライドに固定される。したがって、ヘッドの回転本体は、休止中にスライドと共に回転可能に駆動するので、駆動モーターは、リングギアが順にその回転本体と同じ回転速度で駆動するような回転速度で回転駆動する。

ゆえに、回転本体の回転軸と一体となった基準システム（reference system）において、リングギアは、ゼロに相当する関連した駆動速度で駆動し、ピニオン及びウォームねじシステム（endless screw system）は、回転駆動しない。

工作機械のマンドレルの回転数をモーターに同期化させた場合には、スライドを正または負に移動させるために、モーターの回転数を増やしたり、減らしたりするのに十分である。

本発明の主な特徴は、工作機械のマンドレルに設けられる穴あけ及び面削りヘッドに適用される同期の概念である。その同期は、工作機械の取付スライド（tool mounting slide）の相互移動（cross displacement）を駆動するために、必要不可欠である。

このため、本発明に係るヘッドは、差動システム（differential system）、又は、外サイクロイドシステム（epicycloidal system）を有していない。ゆえに、モーター８の回転速度とマンドレル４の毎分の回転数との同期を提供することが必須である。

モーター８とマンドレル４との同時同期回転中に、モーター８の回転数の増加や減少が、歯車１９を通じて、歯車５２及びねじ軸１２の結果として起こる動作、及び、正方向または負方向のいずれかに工作機械の取付スライドの関連の相互移動（cross displacment）と共に、円筒状の本体１１に対してリングギア１７の対応する回転動作を提供する。

この接続において、２つの回転軸の同期が工作機械数値制御システム７で直接制御されていることを注目すべきである。

図５は、参照番号１で示される穴あけ及び面削りヘッドを示す。ヘッド１は、変更された構成の構造物を有する。ここで示されているように、工具の取付スライド（mounting slide）１０１は、マンドレルアセンブリ１０３の後部に設けられた駆動モーター１０２で動作可能に駆動する。穴あけ及び面削りヘッド１０４は、動作可能にマンドレルに連結されている。マンドレルは、駆動歯車１０５を通じてヘッド１０４を回転可能に駆動する。駆動歯車１０５は、順番にベルト１０６で駆動する。ベルト１０６は、車輪１０７に動作可能に接続されている。車輪１０７は、駆動モーター１０８のシャフトに順に動作可能に連結されている。

ヘッド１０４は、そのヘッド１０４に動作可能に連結された駆動軸１０９を通じてモーター１０２で制御可能に駆動する。これにより、一対のかさ歯車１１０を回転可能に駆動して、順に、ねじ１１１を動作可能に駆動し、その結果、スライド１０１に放射状に動力が供給される。そのスライドの動作は、モーター１０２の回転をモーター１０８の回転と同期させることにより制御される。

工作機械のモーター５の動作とヘッドのモーター８との完全な同期を提供するために、モーター５及びモーター８は、工作機械数値制御システム７で同期して制御される。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 穴あけ及び面削りヘッド
２ 駆動スライド
３ 固定部、本体
４ マンドレル
５、８ モーター
６ 切削工具
７ 工作機械数値制御システム
１１ 円筒状の本体
１２ ねじ軸
１６、２０ ベアリング
１７ リングギア
１８ 上部歯部
１９ かさ歯車
５２ 歯車

Claims (4)

1. 工作機械のマンドレル（４）で駆動し、取付スライド（２）に取り付けられる切削工具（６）を備えた、穴あけ及び面削りヘッド（１）において、
   前記取付スライド（２）は、円筒状の本体（１１）に動作可能に接続されるねじ軸（１２）で前記ヘッド（１）の本体の軸（X）の横方向に制御可能に駆動することができ、
   前記円筒状の本体は、前記マンドレル（４）と一体なって、制御可能なモーター（８）で駆動する歯車（１９）に動作可能に接続されるリングギア（１７）を回転可能に収容し、
   前記リングギア（１７）は、前記ねじ軸（１２）と一体になった歯車（５２）と係合する環状の歯配置で構成されている
   ことを特徴とする穴あけ及び面削りヘッド。
2. 前記ヘッド（１）は、前記工作機械の前記マンドレル（４）に動作可能に接続される強固な円筒状の本体（１１）を備えた固定部（３）を有し、
   前記固定部の下部において、前記円筒状の本体（１１）が、前記スライド（２）に動作可能に接続されるねじ軸（１２）に横断している
   ことを特徴とする請求項１に記載の穴あけ及び面削りヘッド。
3. 前記本体（１１）が、ベアリング（１６）を介して、リングギア（１７）を有し、
   前記リングギア（１７）は、上部歯部（１８）を備え、
   前記上部歯部（１８）は、かさ歯車（１９）に連結され、
   前記かさ歯車（１９）は、ベアリング（２０）に支持されて、工作機械数値制御ユニットで制御することができるモーター（８）に動作可能に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の穴あけ及び面削りヘッド。
4. 制御動作の同期を提供するために、前記モーター（５）及び前記モーター（８）は、前記工作機械数値制御システム（７）で制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載の穴あけ及び面削りヘッド。

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