JP2547789Y2 - ツールホルダ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、エンジンのカムシャフ
ト孔やクランクシャフト孔などを高精度に加工する長尺
のボーリングバーあるいはリーマなどのツールホルダ装
置に関し、詳しくは、過負荷による工具の破損を未然に
回避するようにしたツールホルダ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの高性能化に伴って、カ
ムシャフト孔やクランクシャフト孔に要求される寸法公
差、真円度、真直度などの加工精度は益々厳しいものと
なってきている。また、カムシャフトやクランクシャフ
トの摩擦損失を低減するため、これらの軸受寸法が小径
化する傾向にあり、これに応じてカムシャフト孔やクラ
ンクシャフト孔の孔径も小径化している。

【０００３】一方、カムシャフト孔やクランクシャフト
孔の加工工具についてみると、炭素工具鋼製の長尺のボ
ーリングバーやリーマなどが、従来一般に使用されてい
る。しかし、前述のようにカムシャフト孔やクランクシ
ャフト孔の孔径が小径化していることから、炭素工具鋼
製のボーリングバーやリーマでは曲げ剛性に問題が生
じ、超硬合金製のものを使用しなければ対処できなくな
ってきている。

【０００４】ここで、超硬合金製の長尺のボーリングバ
ーやリーマなどは極めて高価であり、刃先の損傷、焼付
き、加工機械の操作ミスなどにより過負荷がかかって破
損すると、経済的に大きな損失を招く。そこで、このよ
うな工具を使用した加工中に焼付きなどの異常が生じる
と、駆動モータの電流値の変化や異常音、推力の変化な
どから異常を検知して駆動モータを停止するようにした
種々の手段が講じられている（実開昭６２−７４９５２
号、実開昭６２−７８２４９号、実開昭６２−８１５４
９号、実開昭６２−１００８０７号、実開昭６２−１３
８５５２号の各公報参照）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところで、駆動モータ
を停止しても、駆動モータから工具に至る駆動系にはモ
ータのロータ、プーリ、歯車、スピンドル等の慣性マス
があるため、結局のところ工具の過負荷発生部分に慣性
エネルギが集中するのであり、工具の折損や破損は避け
ることができない。

【０００６】そこで本考案は、ボーリングバーやリーマ
などの工具を使用した加工中に工具に過負荷がかかった
場合には、工具をその駆動系から切り離すと共に、駆動
モータ等を停止して工具の破損を未然に回避することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的のため本考案に
よるツールホルダ装置は、駆動モータにより回転駆動さ
れるスピンドルに着脱自在に固定されて工具の基端部を
抜止めして回転自在に支持するハウジングと、工具の中
間部を基端部と同心状に回転自在に支持する軸受部と、
上記工具の基端部に一端部が固定され、他端部がハウジ
ングを貫通して回転方向にハウジングと係合するシアピ
ンと、このシアピンの他端部を外方に付勢するバネ部材
と、シアピンの切断時にその他端部の突出位置を所定位
置に規制するストッパと、このストッパにより位置規制
されたシアピンの他端部の接近により上記駆動モータに
停止信号を出力する近接スイッチとを備えたことを手段
としている。

【０００８】

【作用】このような手段では、駆動モータの回転により
工具はスピンドル、ハウジング、シアピンを介して回転
駆動される。その際、工具は軸受部により中間部が基端
部と同心状に支持されるので、曲がり易い長尺の工具で
あっても高い加工精度が得られる。

【０００９】このような工具を使用した孔加工中に、刃
先の損傷、焼付き、加工機械の操作ミスなどによって工
具に過負荷がかかると、シアピンが切断して工具はハウ
ジングに対して相対回転可能となり、駆動系から切り離
される。そして切断したシアピンの他端部がバネ部材の
付勢力及び遠心力で外方に突出してストッパにより所定
位置に規制されることで、近接スイッチがその接近を検
出して駆動モータに停止信号を出力し、こうして駆動モ
ータが停止する。従って、工具の破損が未然に回避され
る。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の一実施例を添付の図面に基づ
いて具体的に説明する。図２はツールホルダ装置１が適
用されるリーマ加工機の概略構成を示しており、ベッド
２上にはワーククランプ治具３及びシリンダ装置を内蔵
するフィードユニット４が固定されている。そしてこの
フィードユニット４上には、図示省略したシリンダ装置
により駆動されるテーブル５が前後移動自在に載置され
ている。また、このテーブル５上には駆動モータ６とス
ピンドルヘッド７とが上下に配置して固定され、駆動モ
ータ６の回転軸６ａとスピンドル８とがベルト伝動装置
９を介して伝動構成されている。

【００１１】ここで、スピンドル８の前端部には、工具
としてのリーマ１０の基端部を保持するハウジング１１
が固定され、このハウジング１１から前方に突出するリ
ーマ１０の中間部を回転自在に支持するように、前記ベ
ッド２上には軸受部１２が固定されている。そしてこの
リーマ１０によりカムシャフト孔１３ａが加工されるシ
リンダヘッド１３がワークとして前記ワーククランプ治
具３上に固定されている。

【００１２】図１はツールホルダ装置１を構成する前記
ハウジング１１及び軸受部１２の詳細を示しており、ス
ピンドルヘッド７にベアリング１４を介して回転自在に
支持されるスピンドル８の前端部には、前記ハウジング
１１がボルト１５を介して着脱自在に固定されている。
即ち、図３に示すように、ハウジング１１のボルト挿通
孔１１ａはいわゆるダルマ孔になっていて、その大径部
にボルト１５の頭部１５ａを位置合わせすることでハウ
ジング１１はスピンドル８に対し容易に着脱できるよう
になっている。そしてこのハウジング１１とスピンドル
８の前端部とに跨って、前記リーマ１０の基端部が嵌合
する嵌合孔１６及びリング溝１７が形成され、この嵌合
孔１６とリング溝１７の壁面にわたって断面Ｌ字形の一
対の滑り軸受ブッシュ１８，１８が圧入固定されてい
る。

【００１３】一方、前記リーマ１０は中心部にオイル孔
１０ａが穿設されたもので、その基端面にはスピンドル
８の前端部に装着されたオイルシール１９に嵌合する小
径部１０ｂが突設され、また基端部外周には前記リング
溝１７内に臨むツバ部１０ｃが形成されている。そして
このツバ部１０ｃの前後の面が滑り軸受ブッシュ１８，
１８に微少な間隙を開けて対面し、ツバ部１０ｃの両側
の基端部外周が滑り軸受ブッシュ１８，１８に微少な間
隙を開けて嵌合することで、リーマ１０はハウジング１
１及びスピンドル８に対し、スラスト方向に位置決めし
て相対回転自在に支持されている。

【００１４】ここで、リーマ１０のツバ部１０ｃ外周に
はシアピン２０が植設されている。このシアピン２０
は、一端部がボルト２１を介してリーマ１０に固定さ
れ、他端部がハウジング１１に形成された切込み溝１１
ｂを貫通してハウジング１１に対し回転方向に係合する
もので、ツバ部１０ｃの外周から露出する箇所にリング
状の切込み部２０ａを有している。またこのシアピン２
０の他端部外周には、図４、図５にも示すように板バネ
２２の係合溝２０ｂが形成され、他端部の先端には後述
の近接スイッチに対応した突起２０ｃが形成されてい
る。

【００１５】前記板バネ２２は、その外側に配置された
ストッパ２３と共に基端部がボルト２４によりハウジン
グ１１の外周に固定されたもので、その先端部にはスト
ッパ２３の先端部に当接して弾性変位が規制されるフォ
ーク部２２ａが形成されている。そしてこのフォーク部
２２ａが前記シアピン２０の係合溝２０ｂに差し込まれ
て係合することで、シアピン２０の他端部が外方に付勢
されている。

【００１６】ここで、シアピン２０の切断を検出する近
接スイッチ２５が、ブラケット２６を介して前記スピン
ドルヘッド７の前端部を構成するカバー２７に支持され
ている。この近接スイッチ２７は前記ストッパ２３の先
端部の外方に臨んでおり、切断したシアピン２０の他端
部が外方に突出した際に、その先端の突起２０ｃの接近
を検出して前記駆動モータ６に停止信号を出力するよう
なっている。

【００１７】また、前記軸受部１２は、ベアリング２
８，２８の内輪に嵌合して固定される回転自在なブッシ
ュ２９を備え、このブッシュ２９内に微少な間隙を開け
てリーマ１０を挿通することで、リーマ１０の中間部を
基端部と同心状に回転自在に支持し、かつ前後方向に移
動自在に支持している。

【００１８】次に、以上のように構成された一実施例に
つき、その作用を説明する。駆動モータ６が作動してそ
の回転軸６ａが回転すると、ベルト伝動装置９を介して
スピンドルヘッド７のスピンドル８が回転する。そして
このスピンドル８の回転はハウジング１１、シアピン２
０を介してリーマ１０の基端部に伝達され、こうしてリ
ーマ１０はスピンドル８と共に回転する。また、テーブ
ル５がフィードユニット４上を前方に移動することで、
リーマ１０は軸受部１２のブッシュ２９内を滑りながら
ワーククランプ治具３上のシリンダヘッド１３に向けて
前進し、そのカムシャフト孔１３ａを加工する。ここ
で、上記ブッシュ２９はリーマ１０の中間部を基端部と
同心状に支持しているので、リーマ１０は曲がりが抑制
されてカムシャフト孔１３ａを高精度に加工する。

【００１９】このようなカムシャフト孔１３ａの加工中
において、リーマ１０の刃先が損傷し、あるいは焼付き
が生じてリーマ１０に過負荷が作用すると、駆動モータ
６からリーマ１０に至る伝動系で一番弱いシアピン２０
の切込み部２０ａにその過負荷が集中し、シアピン２０
が切込み部２０ａで切断する。すると切断したシアピン
２０の他端部は遠心力と板バネ２２の付勢力とで外方に
突出し、こうしてリーマ１０はハウジング１１側の駆動
系から切り離されてハウジング１１及びスピンドル８に
対し回転方向に自由となる。

【００２０】また、板バネ２２のフォーク部２２ａがス
トッパ２３の先端部に当接することで、切断されたシア
ピン２０の他端部の突出位置が規制され、こうしてシア
ピン２０の他端部の先端に形成された突起２０ｃがハウ
ジング１１の回転に応じて近接スイッチ２５に接近す
る。そこで、近接スイッチ２５は駆動モータ６に停止信
号を出力し、駆動モータ６が停止する。なお、この駆動
モータ６の停止に連動してテーブル５の移動も停止する
ものである。

【００２１】このように、リーマ１０はハウジング１１
及びスピンドル８に対し回転方向に自由となり、また駆
動モータ６が停止することで、リーマ１０の過負荷によ
る破損が未然に回避される。

【００２２】なお、本考案は前記実施例におけるリーマ
１０に限らず、ボーリングバーやドリルなど適宜の回転
工具に適用できるものである。

【００２３】また、前記実施例における板バネ２２は、
これに代えてコイルスプリングとすることもできる。こ
の場合、シアピン２０の他端部にはバネ受けを設け、こ
のバネ受けとハウジング１１の外周との間においてコイ
ルスプリングをシアピン２０に外装するものである。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したとおり本考案によれば、駆
動モータの回転により工具はスピンドル、ハウジング、
シアピンを介して回転駆動される。その際、工具は軸受
部により中間部が基端部と同心状に支持されるので、曲
がり易い長尺の工具であっても高い加工精度が得られ
る。

【００２５】このような工具を使用した孔加工中に、刃
先の損傷、焼付き、加工機械の操作ミスなどによって工
具に過負荷がかかると、シアピンが切断して工具はハウ
ジングに対して相対回転可能となり、駆動系から切り離
される。そして切断したシアピンの他端部がバネ部材の
付勢力及び遠心力で外方に突出してストッパにより所定
位置に位置規制されることで、近接スイッチがその接近
を検出して駆動モータに停止信号を出力し、こうして駆
動モータが停止する。従って、工具の破損を未然に回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるツールホルダ装置の一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】一実施例が適用されるリーマ加工機の概略構成
を示す側面図である。

【図３】図１のＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１のＩ■矢視図である。

【図５】図４の部分斜視図である。

【符号の説明】

１ ツールホルダ装置 ２ ベッド ３ ワーククランプ治具 ４ フィードユニット ５ テーブル ６ 駆動モータ ７ スピンドルヘッド ８ スピンドル ９ ベルト伝動装置 １０ リーマ １０ａ オイル孔 １０ｂ 小径部 １０ｃ ツバ部 １１ ハウジング １２ 軸受部 １３ シリンダヘッド １３ａ カムシャフト孔 １４ ベアリング １５ ボルト １５ａ 頭部 １６ 嵌合孔 １７ リング溝 １８ 滑り軸受ブッシュ １９ オイルシール ２０ シアピン ２０ａ 切込み部 ２０ｂ 係合溝 ２０ｃ 突起 ２１ ボルト ２２ 板バネ ２２ａ フォーク部 ２３ ストッパ ２４ ボルト ２５ 近接スイッチ ２６ ブラケット ２７ カバー ２８ ベアリング ２９ ブッシュ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動モータにより回転駆動されるスピン
   ドルに着脱自在に固定されて工具の基端部を抜止めして
   回転自在に支持するハウジングと、工具の中間部を基端
   部と同心状に回転自在に支持する軸受部と、上記工具の
   基端部に一端部が固定され、他端部がハウジングを貫通
   して回転方向にハウジングと係合するシアピンと、この
   シアピンの他端部を外方に付勢するバネ部材と、シアピ
   ンの切断時にその他端部の突出位置を所定位置に規制す
   るストッパと、このストッパにより位置規制されたシア
   ピンの他端部の接近により上記駆動モータに停止信号を
   出力する近接スイッチとを備えたことを特徴とするツー
   ルホルダ装置。