JP2728431B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加工装置に係り、特に高速化、装置の長寿
命化に好適な動力伝達機構に関する。

〔従来の技術〕

この種の工作機構においては実公昭60−21147に示す
ような装置があり、またねじ立て装置として第４図に示
す例がある。これは汎用モータ２を常時一方向回転さ
せ、多板クラッチ（又は円錐クラッチ）18を多板クラッ
チ切換用シリンダ22にて上下し、正転逆転の切換を行
う。19は中間歯車、20は正転側歯車、21は逆転側歯車、
23、24はブッシュである。

さらに第５図に示すねじ立て盤の構造が多く使用され
ている。汎用モータ２を正転逆転に切換え、ねじ径に合
せた専用歯車37によりピッチ送り用ブッシュ27上下させ
転とピッチ送りの周期を回っている。

又、第６図にマシニングセンタ等の工作機械に見られ
る伝達機構を示す。本方式は回転用モータ28と、ピッチ
送り用モータ29の２つのモータを有し、いずれもサーボ
モータを使用し２軸補間によりねじ立て加工を行ってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来技術では、次の点に問題があった。

第４図の構造では回転軸部のブッシュ部23、24には高
速でかつ、ラジアル方向とスラスト方向の摺動加わり、
周速が増す（ラジアル方向のみの約10％アップ）。この
ため適当な軸受がなく、メタルブッシュとなっており摩
耗が激しく油洩れや、ガタが大きくなりねじ精度を悪化
させる。

また摩擦力により動力を伝達しており滑りが発生し、
効率が悪く、高速化しようとした場合さらに滑りが増大
し、バラツキも大きくなり、クラッチの摩耗が激しくメ
ンテナンス費用が多く必要である。（数ヶ月に１回） 第５図の構造では汎用モータで正転・逆転しているた
め、加工スピードに限界があり高速化できなく（現在ト
ップレベルは65回／分である。）、またねじ径（ピッ
チ）毎に歯車37を交換する必要があり段取り時間を要す
る。

さらに多軸の場合、全て同ねじ径である必要条件があ
る。（例えばM3とM4を同時に加工できない。） 第６図の構造ではNCマシニングセンタ等が主流であ
り、サーボモータ２ヶ必要とし高価であり、また多軸に
は不向きである。

本発明の目的は、高速動作で長寿命な加工装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、供給された被加工材に下穴加工を行うプ
レス装置に装着されて被加工材にねじ立加工を行う加工
装置であって、正逆回転が可能なサーボモータと、この
サーボモータの回転軸に固定されてサーボモータの回転
軸の軸方向に延びる歯を有する駆動側歯車と、この駆動
側歯車に係合してサーボモータの回転軸の軸方向に沿っ
て摺動自在に設けられた複数個の従動側歯車と、この複
数個の従動側歯車の各々の回転中心にこの従動側歯車と
同軸に嵌挿されてサーボモータの回転力を伝達する第１
の回転軸と、駆動側歯車に面して設けられ第１の回転軸
を複数本同時に回転自在に支持する第１の支持板と、こ
の第１の支持板を第１の回転軸の軸方向に沿って上下に
移動させる駆動手段と、この駆動手段により第１の支持
板が移動するとき第１の支持板を第１の回転軸の軸方向
に摺動案内する案内部材と、駆動手段および案内部材を
支えるとともに第１の回転軸が貫通するベースと、この
ベースに関して第１の支持板と反対側に設けられて第１
の回転軸を複数本同時に回転自在に支持する第２の支持
板と、駆動手段により第１の支持板が移動するとき第１
の支持板および第２の支持板に対する第１の回転軸の軸
方向の位置関係を一定に保つリングと、第１の回転軸の
下部に第１の回転軸と同軸に接続されて第２の支持板よ
り下方に延びる第２の回転軸と、この第２の回転軸にユ
ニバーサルジョイントを介して接続されて被加工材の加
工を行う加工刃と、被加工材の加工時には上記サーボモ
ータを正転させるとともに加工後はサーボモータを逆転
させる正逆切換手段を備えたことにより達成される。

〔作用〕

伝達機構の回転部分と摺動部分はそれぞれの動きを分
担するので、周速が少なくて済み軸受部分の摩耗が少な
くて済む。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第３図および第７図、第
８図により説明する。

11はサーボモータ、３はモータ３の回転軸に固定され
た駆動側歯車、４は歯車３に係合する従動側歯車、38は
歯車４と共に回転する回転軸、14は回転軸38に連結され
たユニバーサルジョイント、15はこのジョイント14に取
付られたタップ、17はタップによりねじが形成される被
加工材である。７と８はそれぞれ第１の支持板（以下支
持板７）および第２の支持板（以下支持板８）で、第１
の回転軸としての回転軸38をリング39を介して摺動はで
きないが回転自在に支えている。支持板７は駆動手段と
しての上下用シリンダ12によって駆動され貫通したシャ
フト９によって上下方向（回転軸の軸方向）に摺動案内
され、これに伴って回転軸が軸方向に移動する。６はモ
ータとシャフト９を支える取付枠、５は案内部材として
のシャフト９とシリンダ12を支えるベース、13は支持板
８を上下摺動可能に油密を支えるシリンダである。上記
取付枠６とシリンダ13で囲まれる部分には油41が封入さ
れる。16は油密性を保つＯリングからなるパッキングで
ある。

サーボモータ１からタップ15までの回転動力伝達系と
しては、サーボモータ１→駆動側歯車３→従動側歯車４
→回転軸38→ユニバーサルジョイント14である。本伝達
系で駆動側歯車３と従動側歯車４は回転方向とスラスト
方向の双方の摺動となるが、長寿命化のため焼処理、表
面処理、仕上状態を良くし対策する。また、回転軸38と
支持板7,ベース５、支持板８の摺動部はラジアル方向の
みとしたことにより、専用のラジアルベアリングが使用
でき、高速化かつ長寿命化が図れる。タップ15を被加工
材17に食い込ませるための上下方向の伝達系は、上下シ
リンダ12の動力より支持板７→カラー状のリング39（支
持板７に固定され回転軸38を回転自在に支える）→支持
板８→ユニバーサルジョイント14→タップ15である。

本伝達系には、駆動側歯車３と従動側歯車４以外には
ラジアル方向とスラスト方向双方の摺動を受ける部品は
なく、シャフト９とベース５およびモータ取付枠の摺動
部はスラスト方向摺動専用のリニアモーションベアリン
グ10が使用できるので、長寿命化が図れる。また、回転
軸38と支持板７、８の係合刃回転専用のラジアルベアリ
ング11が用いられる。

また第３図の（イ）と（ロ）はそれぞれ本装置の動作
上の上死点と下死点を示した図である。すなわち、第３
図（イ）の状態ではシリンダ12によって支持板７が上方
に持上げられており、これと共にリング39、支持板８、
回転軸38、ジョイント14およびタップ15が上死点位置に
ある。

タッピング動作においては、上記（イ）の状態でモー
タ１を回転させ、同時にシリンダによって支持板７を下
降（矢印方向）させる。従って上記各部分８、14、38、
39が下降してタップ15が被加工材17に当接し、そのまま
タップ加工を行う。

なお、支持板８下方の第２の回転軸としての回転軸42
はパイプ状を呈して内部にバネによって持上げられ上下
摺動可能な中軸43を有しており、この中軸にジョイント
14の上端が固定される。従ってタップ加工に際し中軸43
はバネ圧に抗して下降することになる。タップ加工後は
モータ１を逆転させてタップ15を被加工材から抜取る。
従って従来のような正転逆転用のクラッチ、歯車は不用
となる。この正逆切替はクラッチより高速になされる。
本装置では高速で摺動する部分が多く、焼付け等の恐れ
がある。これを防止するためのタップヘッド内部40に潤
滑油41を充満させ長寿命化を図る。潤滑油は、油圧ユニ
ットタンク（図示せず）へ戻し常に新鮮な潤滑油を供給
する。実施例ではサーボモータ１を3000rpm（汎用モー
タは1200rpm）で回転させることができる。

本実施例によれば従来加工スピード65回／分（１分に
65個のねじが切れる）を3000rpmの場合85〜90回／分と
約35％スピードアップが図れる。このスピードアップは
回転速度向上と、正逆切替の高速化によって達成され
る。

また、磨耗部品は従来クラッチ、ブッシュ類と多くあ
り伝達部全体を分解する必要があるためメンテナンス時
間が多かったが、本実施例によれば、摩耗部品は駆動側
歯車のみである。これは長寿命化対策により交換回数が
減少し、かつ駆動側歯車を上部に配置することにより交
換時分解も容易であるためメンテナンスが容易で、費用
を安くすることができる。

また、第７図は本実施例の多軸ねじ立盤をプレス機材
に内蔵し、プレス加工と同時にねじ立加工を行う多機能
プレスの外観を示す。

30はタッピングを行うタッピングユニット、32はプレ
スラム、33は操作盤、35はねじ立加工機、36は被加工材
の完成品である。

本実施例ではプレス＋ねじ立同時加工を40〜45回／分
可能となる。第８図はその加工例を示す。被加工材17を
供給し下穴加工44打出し加工34ねじ立て加工35およびプ
レス抜き曲げ加工後分断し完成品36となる。

本加工によりねじ立てプレス部品の大幅な原価低減が
可能となる。

なお、先の実施例では次のことが言える。

（１）モータ直動方式では滑りが皆無であり、モータの
回転力をムダなく全て伝達可能である。このため高速化
ができる。

（２）サーボモータは許容回転トルクが大きいので、高
速回転が可能で、正逆立ち上り時間が極めて短い等の特
長がある。このため高速かつ、高頻度のねじ立てが可能
となる。

（３）ラジアル方向の回転はモータ１より駆動側歯車３
→従動側歯車４→回転軸38→ユニバーサルジョイント14
と伝達する。伝達方向は回転方向のみとし、各々ラジラ
ルベアリング11を配置する。またスラスト方向の伝達は
上下用シリンダ12→支持板７→シャフト９→支持板８→
ユニバーサルジョイント14とする。これにより、ラジラ
ル方向の回転と、スラスト方向の摺動を分割した。本方
式により摺動部の回転周速を10〜15％低減でき、かつス
ラスト方向、ラジアル方向専用の軸受を選定できる。

（４）摩耗が予想される部品を駆動側歯車のみとし駆動
側歯車は交換容易なように上部に配置した。これにより
長寿命、メンテナンスが容易になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サーボモータの使用により回転伝達
部の回転数を高めて加工スピードを高めることができ、
また、磨耗部品が少なくなり装置の長寿命化が図れると
ともに高精度のねじ立てが可能となり、高速動作で長寿
命な加工装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のねじ立てユニットの斜視図、第２図
は同じく要部の断面図、第３図は動作状態を示す断面
図、第４図は従来例の断面図、第５図は他の従来例の斜
視図、第６図、第７図は本発明を多機能プレスに応用し
た実施例の斜視図、第８図は加工部のレイアウトを示す
図である。 1:モータ、3:駆動側歯車、4:従動側歯車、5:ベース、1
0:摺動係合部、11:回転係合部、12:駆動手段、15:加工
刃、７・8:支持板、9:案内部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給された被加工材に下穴加工を行うプレ
   ス装置に装着されて上記被加工材にねじ立加工を行う加
   工装置であって、正逆回転が可能なサーボモータと、こ
   のサーボモータの回転軸に固定されて上記サーボモータ
   の回転軸の軸方向に延びる歯を有する駆動側歯車と、こ
   の駆動側歯車に係合して上記サーボモータの回転軸の軸
   方向に沿って摺動自在に設けられた複数個の従動側歯車
   と、この複数個の従動側歯車の各々の回転中心にこの従
   動側歯車と同軸に嵌挿されて上記サーボモータの回転力
   を伝達する第１の回転軸と、上記駆動側歯車に面して設
   けられ上記第１の回転軸を複数本同時に回転自在に支持
   する第１の支持板と、この第１の支持板を上記第１の回
   転軸の軸方向に沿って上下に移動させる駆動手段と、こ
   の駆動手段により上記第１の支持板が移動するとき上記
   第１の支持板を上記第１の回転軸の軸方向に摺動案内す
   る案内部材と、上記駆動手段および上記案内部材を支え
   るとともに上記第１の回転軸が貫通するベースと、この
   ベースに関して上記第１の支持板と反対側に設けられて
   上記第１の回転軸を複数本同時に回転自在に支持する第
   ２の支持板と、上記駆動手段により上記第１の支持板が
   移動するとき上記第１の支持板および上記第２の支持板
   に対する上記第１の回転軸の軸方向の位置関係を一定に
   保つリングと、上記第１の回転軸の下部に上記第１の回
   転軸と同軸に接続されて上記第２の支持板より下方に延
   びる第２の回転軸と、この第２の回転軸にユニバーサル
   ジョイントを介して接続されて上記被加工材の加工を行
   う加工刃と、上記被加工材の加工時には上記サーボモー
   タを正転させるとともに加工後は上記サーボモータを逆
   転させる正逆切換手段を備えたことを特徴とする加工装
   置。