JP2596711B2 - 間欠割だし装置及び工作機械の刃物割だし盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターレット旋盤等その
他の工作機械における刃物割だし盤、並びにこの刃物割
だし盤に組み込んで用いるのに適した間欠割だし装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばターレット旋盤等のように
予め加工に必要な多数の刃物を割だし盤に取付けてお
き、加工に際しては前記刃物割だし盤を適宜回転するこ
とによって、加工に必要な刃物をワーク加工位置に位置
決めして所要の加工を行なうようにしたものは公知であ
り、この様な刃物割だし盤において、回転盤の周縁部に
取付けた種々の刃物をワーク加工位置に位置決めする間
欠割だし機構にグロボイダルカムを用いたものがある。

【０００３】一般に、このグロボイダルカムを用いた間
欠割だし機構は、出力軸に一体的に取付けたターレット
の外周側に放射状に適宜間隔をあけて複数のカムフォロ
ワーを固定し、このカムフォロワーを入力軸に一体的に
取付けたグロボイダルカムのテーパリブに係合させてい
る。この際、隣接する２つのカムフォロワーは上記テー
パリブの左右両側面を挾持するようになっていて、グロ
ボイダルカムとカムフォロワーとはそれらの間にバック
ラッシュがない確動カムとして構成されている。

【０００４】グロボイダルカムのテーパリブは、入力軸
の回転角度に応じた軸方向への変位が与えられた割出し
（インデックス）区間と、入力軸の回転に対する軸方向
の変位が与えられていない滞留（ドゥエル）区間とを有
して所望のカムプロフィール形状に形成されている。そ
して、カムフォロワーが割だし区間に係合している時は
入力軸の回転に応じて出力軸が所定角度回転されて刃物
の位置決め等がなされ、滞留区間に係合している時は入
力軸の回転にかかわらず出力軸は回転されずに所望の刃
物が所定の位置に位置決めされた状態に保持されるよう
になっている。

【０００５】つまり、滞留区間にカムフォロワーが係合
している状態であれば、カービックカップリングやギヤ
カップリングなどのロッキング手段を特に設けなくて
も、出力軸を所定の位置に強固に位置決め固定すること
ができる。また、入力軸は回転制御モータで駆動される
ようになっていて、加工時にはテーパリブとカムフォロ
ワーとが滞留区間で係合されている状態で上記回転制御
モータが停止されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにグロボイダルカムのテーパリブに滞留区間を形成
し、その滞留区間にカムフォロワーを係合させた状態で
所望の刃物をワーク加工位置に強固に保持させるように
した刃物割だし盤であると、その滞留区間にカムフォロ
ワーが係合しているときに、入力軸あるいは出力軸のい
ずれか一方になんらかの原因によって衝撃力等の過大な
荷重が加わると、その過大な荷重はテーパリブとカムフ
ォロワーとの接触部に作用して、それらの接触部に圧痕
を生じさせたり、カムフォロワーに曲げなどの永久歪み
を生じさせてしまう虞があり、このような永久歪みを生
じさせてしまうと刃物割だし盤の精度の低下を引起こし
てしまうという問題があった。

【０００７】本発明はこの様な事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、入力軸あるいは出力軸のいづれ
か一方に過大な荷重が加わっても、テーパリブやカムフ
ォロワーに圧痕ないしは曲げ等の永久歪みが生じること
がない、剛性及び耐久性の高い間欠割だし装置、並びに
当該間欠割だし装置を用いた工作機械の刃物割だし盤を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係わる間欠割だし装置では、ハウジングに回
転自在に軸支された入力軸と、この入力軸に一体的に取
付けられたグロボイダルカムと、このグロボイダルカム
のテーパリブに係合されるカムフォロワーと、このカム
フォロワーが所定の間隔をあけて放射状に複数設けられ
たターレットと、このターレットが一体的に取付けられ
て前記ハウジングに回転自在に軸支された出力軸とを有
する間欠割だし装置において、前記カムフォロワーを固
定する前記ターレットの各支持部を径方向の外方に突出
させて該各支持部間に前記テーパリブの先端部を挿通さ
せる凹部を形成し、該凹部の両側壁面と前記テーパリブ
の両側壁面との間には、前記カムフォロワーとテーパリ
ブとの相互間に作用する荷重によってカムフォロワーに
変形が生じたときに該変形の弾性変形域内で前記凹部の
側壁面とテーパリブの側壁面とが当接する微少な隙間を
設けた。

【０００９】また、上記目的を達成するために本発明に
係わる工作機械の刃物割りだし盤では、工作機械の基台
上に前後及び左右方向に水平移動自在に設けられたハウ
ジングと、このハウジングに回転自在に軸支された入力
軸と、この入力軸に一体的に取付けられたグロボイダル
カムと、このグロボイダルカムのテーパリブに係合され
るカムフォロワーと、このカムフォロワーが所定の間隔
をあけて放射状に複数設けられたターレットと、このタ
ーレットが一体的に取付けられて前記ハウジングに回転
自在に軸支された出力軸と、この出力軸の軸端に取付け
られた回転盤と、この回転盤の周縁部に保持された複数
の刃物とを有し、加工時に所定の刃物をワーク加工位置
に位置ぎめして固定する工作機械の刃物割だし盤におい
て、前記カムフォロワーを固定する前記ターレットの各
支持部を径方向の外方に突出させて該各支持部間に前記
テーパリブの先端部を挿通させる凹部を形成し、前記支
持部の両側壁面と前記テーパリブの両側壁面との間に
は、前記カムフォロワーとテーパリブとの相互間に作用
する荷重によってカムフォロワーに変形が生じたときに
該変形の弾性変形域内で前記支持部の側壁面とテーパリ
ブの側壁面とが当接する微小な隙間を設けた。

【００１０】

【作用】上記構成の本発明に係わる間欠割だし装置によ
れば、入力軸側あるいは出力軸側に過大な負荷が作用し
てグロボイダルカムのテーパリブとカムフォロワーとの
相互間に大きな衝撃力が作用するとカムフォロワーに弾
性変形が生じ、この弾性変形量が上記の隙間以上になる
とターレットに突出させて形成したカムフォロワーの支
持部の側壁面（凹部の側壁面）が前記テーパリブの先端
部の側壁面に当接する。すると前記過大な力はそれら支
持部の側壁面とテーパリブの側壁面との当接部で受けら
れ、これにより応力が分散されるようになる。このた
め、カムフォロワーが塑性変形域まで変形されることを
防止できるようになり、またテーパリブ及びカムフォロ
ワー双方の接触部に圧痕が生じることを可及的に防止で
きるようになる。

【００１１】また、上記構成の本発明に係わる工作機械
の刃物割だし盤によれば、刃物割だし盤の入力軸側ある
いは出力軸側に過大な負荷が加わってグロボイダルカム
のテーパリブとカムフォロワーとの相互間に大きな衝撃
力が作用した場合、カムフォロワーに弾性変形が生じ、
この弾性変形量が上記の隙間以上になるとターレットに
形成したカムフォロワーの支持部の側壁面と前記テーパ
リブの先端部の側壁面とが当接する。このため、この当
接部に前記過大な力を分散させることができるようにな
り、刃物割だし盤の剛性及び耐久性を可及的に向上でき
るようになる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の好適な一実施例を図面に基
づき詳述する。図１及び図２において２は工作機械１の
基台であり、この基台２にはワーク取付け用チャック４
とセンター６、及び刃物割だし盤８とが取付けられてい
る。刃物割だし盤８は基台２に対して前後及び左右方向
に水平移動自在に設けられていて、２つの移動テーブル
１０，１２を有している。一方の移動テーブル１０は上
記基台２上に上記チャック４とセンター６との軸方向に
沿って前後方向に摺動自在に設けられていて、基台２側
に支持されて設けられた周知の送りネジ機構１４で駆動
制御されるようになっている。また、送りネジ機構１４
には移動制御モータ１６が取付けられている。他方の移
動テーブル１２は上記一方の移動テーブル１０上に設け
られていて、この一方の移動テーブル１０の移動方向と
直交する左右方向に同じく移動制御モータ１８を有する
送りネジ機構２０で駆動制御されるようになっている。

【００１３】他方の移動テーブル１２上には間欠割だし
装置のハウジング２２が固定されていて、このハウジン
グ２２には入力軸２４と出力軸２６とが相互に直角に交
叉されて回転自在に軸支されている。入力軸２４には回
転制御モータ２８が接続されていて、このモータ２８は
ハウジング２２の外側に固定されている。一方、出力軸
２６には回転盤３０が取付けられ、この回転盤３０の周
縁部には種々の刃物３２が所定の間隔をあけて放射状
に、ホルダー３４を介して着脱自在に取付けられてい
る。

【００１４】図３〜図６に示すようにハウジング２２内
においては、入力軸２４にはグロボイダルカム３６が一
体的に取付けられていて、このグロボイダルカム３６の
テーパリブ３８にはカムフォロワー４０が係合されてい
る。このカムフォロワー４０は出力軸２６に一体的に取
付けられたターレット４２の外周面に所定の間隔を開け
て放射状に複数個設けられており、隣接する２つのカム
フォロワー４０，４０で上記テーパリブ３８の両側面３
８ａ，３８ｂを挾持するようになっている。またカムフ
ォロワー４０は支軸４０ａとこの支軸４０ａに回転自在
に軸支されたローラ４０ｂとからなり、支軸４０ａがタ
ーレット４２の外周面に植設されてこれに固定支持され
ている。

【００１５】テーパリブ３８は、割だし（インデック
ス）区間Ａと滞留（ドゥエル）区間Ｂとを有して螺旋状
に形成されている。滞留区間Ｂではテーパリブ３８には
その入力軸２４の軸方向に沿った方向への変位が与えら
れておらず、このためカムフォロワー４０がこの滞留区
間Ｂでテーパリブ３８に係合しているときは、入力軸２
４が回転しても出力軸２６は回転しないようになってい
る。つまりこの滞留区間Ｂでは間欠割だし装置の出力軸
２６に回転盤３０を介して取付けられた刃物３２は同じ
位置に位置決めされた状態に保持されて停滞されるよう
になっている。

【００１６】また、割だし区間Ａではテーパリブ３８に
は入力軸２４の回転角度に応じた入力軸２４の軸方向へ
の変位が与えられていて、この割だし区間Ａにカムフォ
ロワー４０が係合しているときは入力軸２４の回転角度
に応じて出力軸２６が所定角度回転されるようになって
いる。つまり入力軸２４の回転数に応じて、回転盤３０
に取付けてある所望の刃物３２が新たにワーク加工位置
に位置ぎめ固定される。

【００１７】ところで、カムフォロワー４０を固定して
支持するターレット４２は、その各支持部４４が径方向
の外方に向けて断面矩形状に突出されて形成され、その
各支持部４４間には上記テーパリブ３８の先端部が挿通
される凹部４６が形成されている。上記支持部４４はカ
ムフォロワー４０のローラ４０ｂの直径Ｄ_ａより若干小
さい幅ωで形成され、ローラ４０ｂが滞留区間Ｂでテー
パリブ３８の側壁３８ａ，３８ｂに接触しているとき
は、その支持部４４の側壁４４ａ，４４ｂとテーパリブ
３８の先端部の側壁３８ａ，３８ｂとの間には僅かに隙
間ｓがあくようになっている。この隙間ｓの大きさは、
ターレット４２の接線方向に作用する荷重によってカム
フォロワー４０に生じる変形の弾性変形域内に設定さ
れ、カムフォロワー４０とテーパリブ３８との相互間に
カムフォロワー４０を塑性変形域まで変形させるような
過大な荷重が作用したときには、カムフォロワー４０に
塑性変形が生じる前に支持部４４の側壁４４ａ，４４ｂ
とテーパリブ３８の側壁３８ａ，３８ｂとが当接して面
接触し、上記カムフォロワー４０とテーパリブ３８との
相互間に作用する過大な荷重が上記当接部に分散される
ようになっている。

【００１８】一方、上記のように支持部４４を矩形状に
突出させて、その各支持部４４の間に形成した凹部４６
にテーパリブ３８の先端部を挿通させるようにすると、
割だし区間Ａで上記支持部４４の角部４４ｃがテーパリ
ブ３８の側壁面３８ａ，３８ｂと干渉してしまう。この
ため図示するようにその割だし区間Ａのテーパリブ３８
側の側壁面３８ａ，３８ｂには支持部４４との干渉を避
けるための切欠部４８が形成されている。

【００１９】従って、上記のような間欠割だし装置を備
えてなる工作機械の刃物割だし盤８では、カムフォロワ
ー４０がテーパリブ３８の割だし区間Ａに係合している
と、入力軸２４の回転によって出力軸２６は所定角度回
転駆動される。そして、そのカムフォロワー４０とテー
パリブ３８との係合が滞留区間Ｂに移行すると、入力軸
２４の回転にかかわらず出力軸２６の回転は止まり、所
定の刃物３２がワーク加工位置に位置決めされた状態に
保持される。なお、この位置での保持時間を長く取りた
いときは、カムフォロワー４０がテーパリブ３８の滞留
区間Ｂに係合している状態で入力軸２４の回転を停止さ
せるようにすればよい。また、入力軸２４の回転数を制
御することで所望の刃物３２をワーク加工位置に位置決
め固定し得る。

【００２０】ところで、この滞留区間Ｂでの保持中に入
力軸２４側あるいは出力軸２６側の負荷がなんらかの原
因によって過大になり、グロボイダルカム３６のテーパ
リブ３８とターレット４２のカムフォロワー４０との接
触部相互間に衝撃力等の過大な荷重が作用すると、まづ
カムフォロワー４０が弾性変形する。そしてこの弾性変
形量が支持部４４の側壁４４ａ，４４ｂとテーパリブ３
８の側壁３８ａ，３８ｂとの間に設けた隙間ｓより大き
くなると、それら支持部４４の側壁４４ａ，４４ｂとテ
ーパリブ３８の側壁３８ａ，３８ｂとが当接して面接触
し、テーパリブ３８とカムフォロワー４０との接触部間
に作用している過大な荷重が上記支持部４４の側壁４４
ａ，４４ｂとテーパリブ３８の先端部の側壁３８ａ，３
８ｂとの当接部に分散されて伝達される。

【００２１】このため、間欠割だし盤はテーパリブ３８
の側壁面３８ａ，３８ｂとローラ４０ｂとの接触部に圧
痕が生じたり、カムフォロワー４０の支軸４０ａに曲げ
などの永久歪みが生じることが可及的に防止されるよう
になる。この結果、この間欠割だし盤を備えてなる刃物
割だし盤８の剛性及び耐久性を可及的に向上できるよう
になる。

【００２２】また、図７はカムフォロワーに加わるラジ
アル荷重Ｑとこのラジアル荷重Ｑによってカムフォロワ
ーに生じる半径方向の変位δとの関係をグラフに示した
もので、線分が従来の刃物割だし盤を、線分が本実
施例の刃物割だし盤８を示している。ここでこのグラフ
について説明すると、一般に２つの物体が接触している
ときにその接触面内のある部分に材料の弾性限界を越え
るような荷重が加わると、その部分には局部的な永久歪
みが生じるのであるが、上記のようなカムフォロワーの
場合、通常ではローラの径Ｄ_ａの０．０１％の永久歪み
までは機能上特に問題が生じないので許容範囲とされて
いる。つまりグラフにおいて、縦軸のδ０はその許容限
界の０．０１％の永久歪みが残存してしまうときのカム
フォロワーの変位を示していて、線分で示す従来の刃
物割だし盤では横軸に示すＣ０なる荷重（＝基本静定格
荷重）まで耐えられることを示している。

【００２３】一方これに対して、線分で示す本実施例
の刃物割だし盤８では、カムフォロワー４０の変位量が
隙間ｓ以上になると支持部４４の側壁４４ａ，４４ｂと
テーパリブ３８の先端部の側壁３８ａ，３８ｂとが当接
してここに荷重が分散されるようになるので、それらの
当接以後は荷重の増加に対する変位量の増加割合は低減
されて、いわばカムフォロワー４０の剛性が向上され、
このカムフォロワー４０にδ０の変位を生じさせる荷重
Ｃｘは従来のＣ０に比べて数倍高くなる。また、グラフ
中で曲線となっているＰ_ａ〜Ｐ_ｂの区間は、支持部４４
の側壁４４ａ，４４ｂとテーパリブ３８の先端部の側壁
３８ａ，３８ｂとの間の潤滑状態が極圧潤滑状態になっ
ていることを示し、この区間での残存隙間Δｓは流体潤
滑領域を形成する限界値δ_Ｃ以下にまで縮小されている
ことを示す。

【００２４】すなわち、この刃物割だし盤８では隙間ｓ
の大きさは上記流体潤滑の限界値δ_Ｃから上記許容限界
値δ０の範囲内（δ_Ｃ＜ｓ＜δ０）で任意に設定可能な
ものとなるが、刃物割だし盤８の通常運転時における動
力の摩擦損失を可及的に抑えつつ緊急時の耐衝撃性を高
めるためには、その隙間ｓの大きさは支持部４４の側壁
４４ａ，４４ｂとテーパリブ３８の側壁３８ａ，３８ｂ
との間の潤滑状態を流体潤滑領域に保持し得る範囲でで
きるだけ最小に設定することが望ましいことになる。

【００２５】図８〜図１０は第１変形実施例を示してい
る。この第１変形実施例ではテーパリブ３８の先端部は
滞留区間Ｂを形成する部分のみがターレット４２の支持
部４４，４４間の凹部４６に挿通されるようになってお
り、割だし区間Ａを形成する部分ではそのテーパリブ３
８の先端部は切欠かれていて支持部４４の角部４４ｃと
テーパリブ３８の側壁３８ａ，３８ｂとには干渉が生じ
ないようになっている。

【００２６】図１１〜図１２は第２変形実施例を示して
いる。この第２変形実施例ではターレット４２の支持部
４４は断面円形状に突出されている。そして、その支持
部４４の径はローラ４０ｂの径Ｄ_ａよりも若干小さく設
定されていて、テーパリブ３８の先端部の両側面３８
ａ，３８ｂに対して隙間ｓが生じるようになっている。
従って、この第２変形実施例では割だし区間Ａで支持部
４４とテーパリブ３８とが干渉することがなく、テーパ
リブ３８には干渉を避けるための切欠や逃げ溝を形成す
る必要がない。

【００２７】

【発明の効果】以上要するに本発明に係わる間欠割だし
装置によれば、カムフォロワーを固定するターレットの
支持部を径方向外方に向けて突出させて形成し、その突
出させた各支持部間の凹部にはテーパリブの先端部を挿
通させ、そのテーパリブ先端の両側壁とこの両側壁に対
面する上記支持部の側壁との間には、カムフォロワーに
弾性変形が生じたときにその弾性変形域内で上記テーパ
リブ先端部の側壁と上記支持部の側壁とを当接させる隙
間を設けたので、通常運転時の動力の摩擦損失を低く抑
えつつ緊急時における耐衝撃力を可及的に高めることが
でき、剛性及び耐久性の向上を図ることができる。ま
た、この間欠割だし装置は工作機械の刃物割りだし盤へ
の適用に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工作機械の刃物割だし盤の一実施
例の側面図である。

【図２】第１図における右側面図である。

【図３】刃物割だし盤に組み込まれる間欠割だし装置の
ハウジング内の構成を示す断面図である。

【図４】第３図中に示すターレットの部分斜視図であ
る。

【図５】第３図中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

【図６】テーパリブの展開図である。

【図７】カムフォロワーに加わるラジアル荷重と半径方
向への変位との関係を示すグラフである。

【図８】第１変形実施例を示すもので図３中の要部に相
当する図である。

【図９】第１変形実施例を示すもので図５中の要部に相
当する図である。

【図１０】第１変形実施例を示すもので図６中の要部に
相当する図である。

【図１１】第２変形実施例を示すものでそれぞれ図４に
相当する図である。

【図１２】第２変形実施例を示すものでそれぞれ図６に
相当する図である。

【符号の説明】

８ 刃物割だし盤 ２２ ハウジング ２４ 入力軸 ２６ 出力軸 ３０ 回転盤 ３２ 刃物 ３６ グロボイダルカム ３８ テーパリブ ３８ａ，３８ｂ テーパリブの両側壁面 ４０ カムフォロワー ４２ ターレット ４４ 支持部 ４４ａ，４４ｂ 支持部の両側壁面 ４６ 凹部 ｓ 隙間

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に軸支された入力
   軸と、この入力軸に一体的に取付けられたグロボイダル
   カムと、このグロボイダルカムのテーパリブに係合され
   るカムフォロワーと、このカムフォロワーが所定の間隔
   をあけて放射状に複数設けられたターレットと、このタ
   ーレットが−体的に取付けられて前記ハウジングに回転
   自在に軸支された出力軸とを有する間欠割だし装置にお
   いて、前記カムフォロワーを固定する前記ターレットの
   各支持部を径方向の外方に突出させて該各支持部間に前
   記テーパリブの先端部を挿通させる凹部を形成し、該凹
   部の両側壁面と前記テーパリブの両側壁面との間には、
   前記カムフォロワーとテーパリブとの相互間に作用する
   荷重によってカムフォロワーに変形が生じたときに該変
   形の弾性変形域内で前記凹部の側壁面とテーパリブの側
   壁面とが当接する微少な隙間を設けたことを特徴とする
   間欠割だし装置。
2. 【請求項２】 工作機械の基台上に前後及び左右方向に
   水平移動自在に設けられたハウジングと、このハウジン
   グに回転自在に軸支された入力軸と、この入力軸に一体
   的に取付けられたグロボイダルカムと、このグロボイダ
   ルカムのテーパリブに係合されるカムフォロワーと、こ
   のカムフォロワーが所定の間隔をあけて放射状に複数設
   けられたターレットと、このターレットが一体的に取付
   けられて前記ハウジングに回転自在に軸支された出力軸
   と、この出力軸の軸端に取付けられた回転盤と、この回
   転盤の周縁部に保持された複数の刃物とを有し、加工時
   に所定の刃物をワーク加工位置に位置ぎめして固定する
   工作機械の刃物割だし盤において、前記カムフォロワー
   を固定する前記ターレットの各支持部を径方向の外方に
   突出させて該各支持部間に前記テーパリブの先端部を挿
   通させる凹部を形成し、前記支持部の両側壁面と前記テ
   ーパリブの両側壁面との間には、前記カムフォロワーと
   テーパリブとの相互間に作用する荷重によってカムフォ
   ロワーに変形が生じたときに該変形の弾性変形域内で前
   記支持部の側壁面とテーパリブの側壁面とが当接する微
   小な隙間を設けたことを特徴とする工作機械の刃物割だ
   し盤。