JP2821012B2 - 自動工具交換可能な増速ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は増速ヘッドに係り、特に、ラム（クイル）に
設けられた主軸が軸方向に変位可能にされた中ぐり盤に
取り付けられる増速ヘッドに関する。

〔背景技術〕

中ぐり盤等の工作機械においては、その機械の主軸が
有する最高回転数よりも高速の回転数、例えば２倍、３
倍の回転数を欲しい場合がある。このような場合、主軸
側から伝達される回転を、歯車列等を利用した機構によ
って、２倍、３倍に増速する増速ヘッドが利用されてい
る。

このように増速ヘッドは、増速ヘッドを必要とするた
びに、作業者によってボルト等で主軸へ取付けられてい
た。また、従来の増速ヘッドにおける工具ホルダの着脱
も作業者の手作業によって行われていた。すなわち、増
速ヘッド内に設けられている主軸に対して、工具ホルダ
を取付けるには、主軸先端側に設けられたノーズナット
を緩めておいて、工具を取付けた工具ホルダを主軸テー
パ孔に挿入し、その後、ノーズナットを締め付けて工具
ホルダをクランプしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の増速ヘッドにおける工具ホルダの着脱は、作業
者がその都度、主軸先端に設けられたノーズナットを緩
めたり、締め付けたりして行っている。このため、加工
が変わるたびに、工具および工具ホルダを取換えなけれ
ばならず、その都度、前記のような作業を行っていたの
では、面倒であり、加工準備が悪いものであった。ま
た、ノーズナットは所定角度以上回すと空回りしたよう
な状態となり、初めの状態に戻るような性質のものであ
る。従って、ノーズナットの締付け調整も難しいもので
あった。

このような増速ヘッドにおいても、段取り作業の効率
化を図るため、当然ATCによる工具ホルダの自動交換が
望ましい。しかし、増速ヘッド内でクランプした工具ホ
ルダを、アンクランプ状態とするアンクランプ機構を、
限られたスペース内でどこに設けるか等、困難な問題が
あり、実現されていないが、要望されていた。

本発明の目的は、中ぐり盤において、ATCによる自動
工具交換可能な増速ヘッドを提供するにある。

また、このような増速ヘッドにおいてクーラント等の
流体を供給することができる自動工具交換可能な増速ヘ
ッドを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、中ぐり盤の中ぐり軸側に着脱可能に取付け
られる本体と、この本体内において前記中ぐり軸の軸線
上に回転自在に設けられ工具ホルダが挿着可能な主軸
と、前記本体側に設けられ本体が中ぐり軸側に取付けら
れた際中ぐり軸に連結され、中ぐり軸の回転を変速して
増速ヘッド内の主軸に伝達すると共に中ぐり軸の出入り
に連れて前後動する回転伝達手段と、前記主軸内に設け
られ主軸内に挿入された工具ホルダを主軸内の付勢手段
でクランプすると共に、前記回転伝達部材の前進でアン
クランプとする工具ホルダ着脱手段とを備えて自動工具
交換可能な増速ヘッドを構成した。

また、主軸軸受と主軸との間には付勢部材が設けられ
るとともに、前記主軸にはこの主軸が前記付勢部材に抗
して軸方向に移動する際本体に当接して主軸のそれ以上
の移動を規制する当接部材が設けられると好適である。

更に、中ぐり盤の中ぐり軸側に着脱可能に取付けられ
る本体と、この本体内において前記中ぐり軸の軸線上に
回転自在に設けられ工具ホルダが挿着可能な主軸と、前
記本体側に設けられ本体が中ぐり軸側に取付けられた際
中ぐり軸に連結され、中ぐり軸の回転を変速して増速ヘ
ッド内の主軸に伝達すると共に中ぐり軸の出入りに連れ
て前後動する回転伝達手段と、前記主軸内に設けられ主
軸内に挿入された工具ホルダを主軸内の付勢手段でクラ
ンプすると共に、前記回転伝達部材の前進でアンクラン
プとする工具ホルダ着脱手段と、前記回転伝達部材と前
記工具ホルダ着脱手段とを回転自在に連結するロータリ
ジョイントとを備えて自動工具交換可能な増速ヘッドを
構成した。

〔作用〕

このような本発明では、増速ヘッドを使用する場合、
本体を中ぐり軸側であるラム、クイル、主軸頭等に取付
け、同時に回転伝達手段を中ぐり軸に連結させる。

増速ヘッド内の主軸に工具ホルダを挿着する際は、中
ぐり軸をくり出して、回転伝達手段で工具ホルダ着脱手
段を押圧する。工具ホルダ着脱手段は前進し、工具ホル
ダを把持可能な状態で待機する。

ATCにより、工具ホルダを主軸内に挿入すると、工具
ホルダと工具ホルダ着脱手段とが係合する。その後、中
ぐり軸を後退させると、付勢手段の作用により工具ホル
ダ着脱手段が工具ホルダを引張り込んでクランプする。

主軸軸受と主軸との間に付勢部材を設ける一方、主軸
の軸方向の移動量を規制する当接部材を設けた場合に
は、次のような作用が付加される。

すなわち、中ぐり軸をくり出して、回転伝達手段の工
具ホルダ着脱手段押圧によるアンクランプ状態の時、工
具ホルダ着脱手段の反力によって前進しようとする主軸
は、当接部材の壁部との係合でストップされる。従っ
て、軸受には中ぐり軸によるスラスト力は直接加わら
ず、軸受に対するスラスト力は付勢部材の変形に伴う付
勢力のみであるため、軸受が傷んだりすることがない。

また、回転伝達手段と工具ホルダ着脱手段とがロータ
リジョイントで連結されていれば、中ぐり軸側と増速ヘ
ッド側との回転差があっても、クーラント等の液体を供
給することができる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明の第一実施例が示されている。

同図に示されるように、横中ぐり盤のラム51に、軸受
52を介してフライス軸53および中ぐり軸54が回転自在に
設けられている。中ぐり軸54は、フライス軸53と一緒に
回転自在であるとともに、図略の駆動機構により中ぐり
軸54の軸線方向に出入り可能である。

中ぐり軸54先端には、工具ホルダを挿着するテーパ孔
54Aが形成されるとともに、軸内部にはドローバー55、
コレット56等が設けられている。このドローバー55、コ
レット56は、一般的な構造であり、中ぐり軸54後方に設
けられた図略の皿ばねの付勢力によって後方に引張り込
まれるようになっている。

また、このドローバー55、コレット56は、中ぐり軸54
後方に、中ぐり軸54とは独立して設けられたシリンダ等
からなるアンクランプ機構によって、前方に押出される
ようになっている。

このような中ぐり軸54部前方に、増速ヘッド１が着脱
自在に設けられる。

増速ヘッド１は、中ぐり軸54が有する最高回転数より
も高速の回転数を必要とするような場合に用いられるも
のである。増速ヘッド１は本体10を備え、この本体10
は、ラム51等に着脱可能に図略のボルト等により手動
で、あるいは、自動工具交換装置（ATC）と同様な機構
により自動で取付けられる。

本体10内の後方（本体10を中ぐり軸54側に取付けた時
の中ぐり軸54側、図中右方）には、駆動歯車11が設けら
れている。駆動歯車11は、軸受12,12によって軸支され
るとともに、伝達歯車13Aと噛合される。この伝達歯車1
3Aは図略のキーによって軸14に連結されている。

軸14にはもう１つの伝達歯車13Bが固着されている。
そして、この伝達歯車13Bは、後に述べる主軸の外周に
設けられた従動歯車15と噛合している。

これら、駆動歯車11、伝達歯車13A,13B、従動歯車15
によって歯車列20が構成されている。

この歯車列20、特に駆動歯車11に、中ぐり軸54の回転
を伝達するために、回転伝達部材16が設けられている。

回転伝達部材16は、一端がキー17によって駆動歯車11
に回転不能かつ軸方向移動可能に支持されるとともに、
他端は先端が細くなるテーパ部16Aに形成されている。
このテーパ部16Aの端部平面は、プルスタッド18が取付
けられている。

回転伝達部材16は、テーパ部16Aを中ぐり軸54のテー
パ孔54A内に挿入して取付れられ、プルスタッド18が中
ぐり軸54内のコレット56によって引張り込まれてクラン
プされる。

なお、符号16Bは回転伝達部材16に形成されたフラン
ジ部である。

これら、歯車列20や回転伝達部材16によって回転伝達
手段２が構成される。

本体10内には前記駆動歯車11に隣接して、主軸25が設
けられている。この主軸25は、主軸軸線が中ぐり軸54の
軸線上に一致するように設けられる。

主軸25内部には、段付貫通孔25Aが形成されるととも
に、先端（図中左側）部にテーパ孔25Bが形成される。

主軸25の前記段付貫通孔25A内には、ドローボルト26
が設けられる。このドローボルト26の後方には、抜止め
を兼ねたばね押え26Aが形成されている。一方、主軸25
後端にはストッパ29が設けられ、ドローボルト26が主軸
25から抜けないようにされている。また、ドローボルト
26後端が回転伝達部材16との係合部となっている。

ドローボルト26前方には、例えばすり割りタイプのコ
レット27が取付けられている。このコレット27は、主軸
25のテーパ孔25B内に挿入された工具ホルダ60のプルス
タッド61と係合・離脱し、工具ホルダ６をクランプ、ア
ンクランプする。

ドローボルト26のばね押え26Aと、主軸25内の段付貫
通孔25Aの段部との間には、付勢手段である皿ばね28が
介装されている。この皿ばね28は、ドローボルト26、コ
レット27等を引張り込む方向（図中右方向）に付勢力が
働くようになっている。

これらドローボルト26、コレット27、皿ばね28で工具
ホルダ着脱手段３が構成される。

主軸25の前方外周にはスリーブ30が嵌合されている。
主軸25は、スリーブ30と嵌合する軸受31と、主軸25後方
の軸受32とによって本体10に回転自在に支承されてい
る。

主軸25外周の中央近傍には、前記したように従動歯車
15が設けられている。

従動歯車15の前方には、当該部材33が主軸25に取付け
られており、この当接部材33と軸受31のインナレースと
の間に形成される空間には、付勢部材である皿ばね34が
挿入される。当接部材33は、当接部材33の端部と軸受31
を内蔵している本体10の壁部10Aとの間で、わずかの隙
間を確保して設けられる。

なお、符号35は軸受押えであり、ボルト止め等の方法
で本体10に取付けられる。

これら本体10、回転伝達手段２、主軸25、工具ホルダ
着脱手段３等で増速ヘッド１が構成される。

このような増速ヘッド１では、歯車列20の歯数を適宜
に設定して所定の増速比を得ることができる。実施にあ
たり異なる増速比のヘッドを複数用意すればよい。

次に、本実施例の作用を述べる。

中ぐり軸54の回転数よりも高速の回転数が欲しい加工
の場合、所定の回転数が得られるように構成された増速
ヘッド１を、中ぐり軸54側のラム51等に取付ける。

次に、ドリルやフライス等の所定の工具が取付けられ
た工具ホルダ60を、増速ヘッド１内の主軸25に挿着させ
るために、まず中ぐり軸54を繰り出す。これにより、中
ぐり軸54と連結された回転伝達部材16も一体的に前進
し、端部でドローボルト26端部を押圧する。

ドローボルト26の前進に伴いドローボルト26、コレッ
ト27は皿ばね28の付勢力に抗して前進する。そして、コ
レット27が開いて工具ホルダ60の挿入を待機する状態と
なる。

このドローボルト26等が前進するにあたっては、皿ば
ね28の反力により、主軸25も、前進されるが、当接部材
33が本体壁部10Aに当接することで、その移動が停止さ
れる。これにより、皿ばね28の反力は、当接部材33を介
して本体壁部10Aにより受けられ、軸受31には皿ばね34
の変形に伴う僅かな付勢力のみが作用する。

主軸25のテーパ孔25B内にATCによって挿入された工具
ホルダ60は、そのプルスタッド61が、待機しているコレ
ット27内に挿入される。この状態で、中ぐり軸54を後退
させると、皿ばね28の付勢力により、ドローボルト26、
コレット27が引張り込まれる。これにより、コレット27
でプルスタッド61が把持され、工具ホルダ60がクランプ
される。

次に、中ぐり軸54をフライス軸53と共に回転させる
と、中ぐり軸54の回転は回転伝達部材16から駆動歯車1
1、伝達歯車13A,13B、従動歯車15を経る間に所定の回転
数に増速されて、主軸25に伝達される。

この回転により工具による所定の加工が行われ、以後
同様の手順が繰り返される。

前述のような本実施例によれば、次のような効果があ
る。

すなわち、増速ヘッド１内に皿ばね28を利用した工具
ホルダ着脱手段３を内蔵してあり、この工具ホルダ着脱
手段３をアンクランプとする駆動源として、中ぐり軸54
のくり出しを利用している。従って、増速ヘッド１内で
工具ホルダ60のクランプ・アンクランプが可能なので、
増速ヘッド１内においてもATCによる自動工具交換がで
きるようになった。その結果、工具ホルダ60の交換が容
易となり、加工準備が向上するものとなった。

また、ドローボルト26等を押圧してアンクランプ状態
とする際、皿ばね28の反力によって主軸25にスラスト力
が働くが、当接部材33が本体壁部10Aにまず当接し、軸
受31には皿ばね34が変形した分しかスラスト力は働かな
い。従って、軸受31に不要な傷などがつかないという効
果が生じる。

さらに、主軸25のテーパ孔25Bを、各種規格、例えばA
NSI規格の60番用、50番用に適応させて作成したものを
準備しておけば、工具の適用範囲が広くなる。

第２図には、本発明の第２実施例が示されている。本
実施例は、前記第１実施例において離して設けていた回
転伝達部材16とドローボルト26とを、ロータリジョイン
ト40で連結したものである。

すなわち、回転伝達部材16とドローボルト26とは回転
差があるが、ある面で滑ることで回転差を吸収できるよ
うな、公知のロータリジョイント40を用いて連結されて
いる。

この場合、ロータリジョイント40内部には、中ぐり軸
54後方から供給されるクーラント等の液体が流れうるよ
うな貫通孔55Aが形成されている。

このような本実施例においても、前記第１実施例と同
様な作用、効果を奏することができる外、増速ヘッド１
内にもクーラント等の液体を供給することができるとい
う効果を付加できる。

なお、本発明は前述の第１、第２実施例に限定される
ものではなく、次に示すような変形などを含むものであ
る。

すなわち、前記実施例では、増速ヘッド１内で回転数
を変える手段として、４つの歯軸11,13A,13B,15を用い
たが、歯車の数はこれに限定されず、必要に応じて設け
ることもできる。また、当接部材33は従動歯車15と軸受
31との間に設けるものに限らず他の位置でもよく要する
に主軸25が僅かな距離軸方向に移動したとき、本体10の
いずれかの壁に当接して皿ばね28の反力を受けるもので
あればよい。また、工具ホルダ着脱手段３のコレット27
はすり割り溝タイプに限らず、それぞれの爪が独立して
動く独立タイプのコレットでもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状
等は、本発明の目的を達成できる範囲であれば他の構造
等でもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、中ぐり盤に
おいて、ATCによる自動工具交換可能な増速ヘッドを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動工具交換可能な増速ヘッドの
第１実施例を示す側面断面図、第２図は同第２実施例を
示す一部拡大図である。 １……増速ヘッド、２……回転伝達手段、３……工具ホ
ルダ着脱手段、10……本体、10A……壁部、20……歯車
列、25……主軸、33……当接部材、34……付勢部材であ
る皿ばね、40……ロータリジョイント、51……中ぐり
軸、54……中ぐり軸。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 47/30 B23B 3/155 B23B 3/157

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中ぐり盤の中ぐり軸側に着脱可能に取付け
   られる本体と、この本体内において前記中ぐり軸の軸線
   上に回転自在に設けられ工具ホルダが挿着可能な主軸
   と、前記本体側に設けられ本体が中ぐり軸側に取付けら
   れた際中ぐり軸に連結され、中ぐり軸の回転を変速して
   増速ヘッド内の主軸に伝達すると共に中ぐり軸の出入り
   に連れて前後動する回転伝達手段と、前記主軸内に設け
   られ主軸内に挿入された工具ホルダを主軸内の付勢手段
   でクランプすると共に、前記回転伝達部材の前進でアン
   クランプとする工具ホルダ着脱手段とを備えたことを特
   徴とする自動工具交換可能な増速ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１において、主軸軸受と主軸との間
   には付勢部材が設けられるとともに、前記主軸にはこの
   主軸が前記付勢部材に抗して軸方向に移動する際本体に
   当接して主軸のそれ以上の移動を規制する当接部材が設
   けられたことを特徴とする自動工具交換可能な増速ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】中ぐり盤の中ぐり軸側に着脱可能に取付け
   られる本体と、この本体内において前記中ぐり軸の軸線
   上に回転自在に設けられ工具ホルダが挿着可能な主軸
   と、前記本体側に設けられ本体が中ぐり軸側に取付けら
   れた際中ぐり軸に連結され、中ぐり軸の回転を変速して
   増速ヘッド内の主軸に伝達すると共に中ぐり軸の出入り
   に連れて前後動する回転伝達手段と、前記主軸内に設け
   られ主軸内に挿入された工具ホルダを主軸内の付勢手段
   でクランプすると共に、前記回転伝達部材の前進でアン
   クランプとする工具ホルダ着脱手段と、前記回転伝達部
   材と前記工具ホルダ着脱手段とを回転自在に連結するロ
   ータリジョイントとを備えたことを特徴とする自動工具
   交換可能な増速ヘッド。