JP2980347B2

JP2980347B2 - 工作機械のヘッド

Info

Publication number: JP2980347B2
Application number: JP2159222A
Authority: JP
Inventors: 俊雄梶川; 洋岸本
Original assignee: KURODA SEIKO KK
Current assignee: KURODA SEIKO KK
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH0453602A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、工作機械の主軸に装着され、フェーシング
加工，ボーリング加工等の機械加工を行なうヘッドに関
する。

〔従来の技術〕

従来、フライス盤，中ぐり盤等の工作機械において、
工具によるフェーシング加工またはボーリング加工は、
機械主軸に取り付けたシャンク部材の下端部に設けた本
体の下端面に、軸線と直角となる蟻溝等を介して摺動自
在な工具支持機構を設け、主軸回転とともに、その軸線
と直角な水平方向に工具支持機構を送り或いは戻り装置
で移動させることにより行なわれていたが、その都度作
業者が、手動で装置を操作する必要があった。

そこで、工作機械の主軸の回転を利用して、主軸の回
転とともに、工具を装着したツールホルダの自動送り，
自動停止，自動戻り送りが可能な工作機械のヘッドが案
出され、例えばアメリカ特許3371559号明細書（第５
図，第６図図示）に示すように知られている。

第５図において、101は工作機械の主軸102に装着自在
のシャンク部材と一体の本体軸部で、その外周壁面にコ
ロ用凹部103が形成されている。本体軸部101の先端部
に、ツールホルダ104が径方向に移動可能に設けられて
いる。

本体軸部101にその周り方向に回転可能にギヤリング1
05が外嵌され、内周面に凹部105Aが円周方向に沿って所
定間隔で形成されるとともに外周面を外嵌105Bが形成さ
れている。

本体軸部101の周囲に本体軸部101と相対回転自在にケ
ース部106が配置され、主軸近傍に固定された位置決め
ブロック（図示せず）に固定支持自在になっている。

107は二段歯車で、ケース部106内に支持され、ギヤリ
ング105の外歯105Bに噛み合う前段歯車107A及び前段歯
車107Aに同軸的に縦設された後段歯車107Bとを有してい
る。

109は内歯付外歯車で、内周面に内歯109Aが形成され
ており、二段歯車107の後段歯車107Bからの回転力で回
転する。

110は駆動歯車で、本体軸部101に偏心して軸支され、
本体軸部101の回転量と内歯付外歯車109の内歯109Aの回
転量との差で回転する。

111は駆動歯車110からの回転力でツールホルダ104を
径方向に移動させる回転・直進変換手段で、ウォーム11
1A及びウォームホイール111Bを利用し、螺子111Cの回転
により雌螺子ラック111Dが直線運動をする。

112はレバーで、本体軸部101にその軸方向に沿って形
成された縦孔101A内に収容されている。

113はコロで、レバー112の一端により、ギヤリング10
5の内周面と凹部105Aへ付勢されている。

本体軸部101の側面にはストッパピン114が突出してお
り、ツールホルダ104の側面に、その径方向の移動に伴
いストッパピン114に当接する位置にストッパ115が設け
られている。

また、本体軸部101にその側面から穿設されたピン用
孔部101B内に、移動自在に送りピン116が設けられ、こ
の送りピン116の切欠溝116Aにはレバー112の他端が係合
している。

また、第６図に示すように、送りピン116にＶ溝116B
が形成され、本体軸部101に、ピン用孔部101Bに連通す
る装着孔117が穿設されており、装着孔117内に、バネ11
8及びこのバネ118で付勢され送りピン116のＶ溝116Bに
当接する駒119が設けられている。

しかして、主軸を回転させると、ツールホルダ104が
回転し、ツールホルダ104に設けられた工具が、回転す
ると同時に径方向に送られてワークにフェーシング加工
が施される。主軸の回転によるツールホルダ104の径方
向の送り動作を以下に説明する。

バネ118の付勢力により、送りピン116,レバー112を介
してコロ113がギヤリング105側に押圧されており、本体
軸部101とギヤリング105がコロ113を介して連結状態に
ある。主軸の回転は、本体軸部101→ギヤリング105→二
段歯車107→内歯付外歯車109→駆動歯車110→ウォーム1
11A→ウォームホイール111B→螺子111C→雌螺子ラック1
11Dと伝達され、ツールホルダ104を送る。

ツールホルダ104が設定位置まで移動すると、ツール
ホルダ104に突出したストッパ115がストッパピン114に
当接するに至り、ツールホルダ104は停止する。この抵
抗によりコロ113がリングギヤ105の凹部105Aから外れ
て、送り機構が解除される。

戻り送りはギヤリング105の凹部105Aとコロ113の位置
を合わせ、送りピン116を押し込み、本体軸部101とギヤ
リング105を、コロ113を介して連結状態にし、主軸を逆
転させる。

主軸の回転は送り動作の時と同様に伝達され、ツール
ホルダを戻り方向へ送る。

戻り送りの他の方法として、ケース部106に設けられ
た戻りピン（図示せず、アメリカ特許第3371559号明細
書には図示）を押し込み、ケース部106と内歯付外歯車1
09を連結し、ケース部106を回転不能に支持し、主軸を
正回転する。主軸の回転はケース部106（内歯付外歯車1
09）→駆動歯車110→ウォーム111A→ウォームホイール1
11B→ねじ111C→ねじラック111Dと伝えられ、ツールホ
ルダを径方向へ送る。（この場合は、早戻りとなる。）戻り送りの自動停止は、送り動作の時と同様に、スト
ッパ115がストッパピン114に当接した時の抵抗によりコ
ロ113がギヤリング105の凹部105Aから外れ、送り機構が
解除され、ツールホルダの送りが停止する。

早戻りの時はピンが内歯付外歯車から外れ、送り機構
が解除され、ツールホルダの送りが停止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の方法では自動停止での送り機構の解除
が、ストッパがストッパピンに当接した時の抵抗により
行われるため回転・直進変換手段であるウォーム111A→
ウォームホイール111B→ねじ111C→ねじラック111Dの部
分に喰付が発生する。

この喰付が発生すると、歯車列がロック状態となり、
送りピン116を押し込み、本体軸部101とギヤリング105
をコロ113を介して連結状態にし、主軸を逆回転（又は
戻りピンを押し込み、ケース部106と内歯付外歯車109を
連結し、主軸を正回転）し、ツールホルダを戻り方向へ
送ろうとしても、喰付による抵抗のため、連結状態が解
除されてしまうことがあり、ツールホルダの送り動作、
戻り送り動作が確実に行われなかった。

また、上記問題を解決するため回転・直進変換手段に
喰付の発生し難いラック・ピニオン機構とすることが考
えらえる。

しかし、従来の工作機械のヘッドの場合、ギヤリング
105から内歯付外歯車109に至る駆動経路では、二段歯車
107を配置したことによる変速しかできないので、内歯
付外歯車109における変速比が制限を受け、そのため、
回転量の大きい主軸102の回転を内歯付外歯車109におい
て充分変速することができない。従って、内歯付外歯車
109と本体軸部101の回転差が大きくなり、ラック・ピニ
オン機構とした場合、主軸１回転当たりのツールホルダ
の移動量が大きくなって切削抵抗が大きくなり、その結
果、工具やワークを破損する虞があった。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、回転・直進変換手段に、従来における
送りねじによる方法の代わりにラツク・ピニオン機構を
使用しても充分減速され、主軸１回転当たりのツールホ
ルダの移動量が少なく、切削抵抗を少なくでき、また、
ラック・ピニオン機構とすることで喰付現象が排除され
るため、本体軸部から歯車列に回転を確実に伝達し、ツ
ールホルダの送り動作を確実にすることができる工作機
械ヘッドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、
工作機械の主軸に装着自在に設けられて外周壁面にコロ
用凹部が形成された本体軸部と、本体軸部の先端部に径
方向に移動可能に設けられたツールホルダと、本体軸部
にその周り方向に回転可能に外嵌され、内周面に凹部が
円周方向に沿って形成されるとともに外周面に外歯が形
成されたギヤリングと、本体軸部の周囲に本体軸部と相
対回転自在に配置され、固定支持自在のケース部と、ケ
ース部内に支持され、ギヤリングの外歯に噛み合う前段
歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設された後段歯車と
を有する第１の二段歯車と、第１の二段歯車の後段歯車
からの回転力で回転するとともに内周面に内歯が形成さ
れた内歯付外歯車と、本体軸部に軸支されて本体軸部の
回転量と内歯付外歯車の内歯の回転量との差で回転する
駆動歯車と、駆動歯車からの回転力でツールホルダを径
方向に往復動させる回転・直進変換手段と、本体軸部に
その軸方向に沿って形成された縦孔内に収容されたレバ
ーと、レバーの一端によりギヤリングの内周面へ付勢さ
れるコロと、本体軸部の側面から穿設されたピン用孔部
内に移動自在に設けられレバーの他端に連結される送り
ピンと、本体軸部の側面に突出したストッパピンと、ツ
ールホルダの側面に、その径方向の移動に伴いストッパ
ピンに当接する位置に設けられたストッパとを備えた工
作機械のヘッドにおいて、第１の二段歯車と内歯付外歯
車との間に、本体軸部の周りに回転自在に配置されて第
１の二段歯車の後段歯車に噛み合う前段歯車及びこの前
段歯車に同軸的に設けた後段歯車とを有する二段外歯車
と、二段外歯車の後段歯車から回転力が伝達される前段
歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設され内歯付外歯車
に回転力を伝達する後段歯車とを有する第２の二段歯車
とを介装し、ギヤリングから二段外歯車に至る変速比ま
たは二段外歯車から内歯付外歯車に至る変速比のうち、
いずれか一方の変速比を１以上にし、他方の変速比を１
以下にしたものである。

請求項２記載の発明は、工作機械の主軸に装着自在に
設けられて外周壁面にコロ用凹部が形成された本体軸部
と、本体軸部の先端部に径方向に移動可能に設けられた
ツールホルダと、本体軸部にその周り方向に回転可能に
外嵌され、内周面に凹部が円周方向に沿って形成される
とともに外周面に外歯が形成されたギヤリングと、本体
軸部の周囲に本体軸部と相対回転自在に配置され、固定
支持自在のケース部と、ケース部内に支持され、ギヤリ
ングの外歯に噛み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸
的に縦設された後段歯車とを有する第１の二段歯車と、
第１の二段歯車の後段歯車からの回転力で回転するとと
もに内周面に内歯が形成された内歯付外歯車と、本体軸
部に軸支されて本体軸部の回転量と内歯付外歯車の内歯
の回転量との差で回転する駆動歯車と、駆動歯車からの
回転力でツールホルダを径方向に往復動させる回転・直
進変換手段と、本体軸部にその軸方向に沿って形成され
た縦孔内に収容されたレバーと、レバーの一端によりギ
ヤリングの内周面へ付勢されるコロと、本体軸部の側面
から穿設されたピン用孔部内に移動自在に設けられレバ
ーの他端に連結される送りピンと、本体軸部の側面に突
出したストッパピンと、ツールホルダの側面に、その径
方向の移動に伴いストッパピンに当接する位置に設けら
れたストッパとを備えた工作機械のヘッドにおいて、第
１の二段歯車と内歯付外歯車との間に、本体軸部の周り
に回転自在に配置されて第１の二段歯車の後段歯車に噛
み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に設けた後段
歯車とを有する二段外歯車と、二段外歯車の後段歯車か
ら回転力が伝達される前段歯車及びこの前段歯車に同軸
的に縦設される後段歯車とを有する第２の二段歯車を介
装し、さらに、第２の二段歯車から回転力が伝達される
後段の二段外歯車及び内歯付外歯車に回転力を伝達する
第３の二段歯車を１以上の段に亘って介装し、ギヤリン
グから二段外歯車に至る変速比，二段外歯車から後段の
二段外歯車に至る変速比，後段の二段外歯車から内歯付
外歯車に至る１以上の変速比のうち、いずれか１つの変
速比を１以上にするとともに、他のいずれか１つの変速
比を１位以下にしたものである。

請求項３記載の発明は、工作機械の主軸に装着自在に
設けられて外周壁面にコロ用凹部が形成された本体軸部
と、本体軸部の先端部に径方向に移動可能に設けられた
ツールホルダと、本体軸部にその周り方向に回転可能に
外嵌され、内周面に凹部が円周方向に沿って形成される
とともに外周面に外歯が形成されたギヤリングと、本体
軸部の周囲に本体軸部と相対回転自在に配置され、固定
支持自在のケース部と、ケース部内に支持され、ギヤリ
ングの外歯に噛み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸
的に縦設された後段歯車とを有する第１の二段歯車と、
第１の二段歯車の後段歯車からの回転力で回転するとと
もに内周面に内歯が形成された内歯付外歯車と、本体軸
部に軸支されて本体軸部の回転量と内歯付外歯車の内歯
の回転量との差で回転する駆動歯車と、駆動歯車からの
回転力でツールホルダを径方向に往復動させる回転・直
進変換手段と、本体軸部にその軸方向に沿って形成され
た縦孔内に収容されたレバーと、レバーの一端によりギ
ヤリングの内周面へ付勢されるコロと、本体軸部の側面
から穿設されたピン用孔部内に移動自在に設けられレバ
ーの他端に連結される送りピンと、本体軸部の側面に突
出したストッパピンと、ツールホルダの側面に、その径
方向の移動に伴いストッパピンに当接する位置に設けら
れたストッパとを備えた工作機械のヘッドにおいて、前
記送りピンの対向する２カ所に溝部を形成し、本体軸部
に、ピン用孔部に連通する一対の装着孔を穿設し、これ
らの装着孔に、バネ及びこのバネで付勢され送りピンの
溝部に当接する駒をそれぞれ設けたものである。

〔作用〕

請求項１記載の発明においては、ギヤリングから内歯
付外歯車に至る駆動経路に、第１の二段歯車に加えて、
第２の二段歯車が配置されているので、第１の二段歯車
を配置して得られる変速比に、第２の二段歯車を配置し
て得られる変速比とを掛け合わせた変速比を、内歯付外
歯車において得られる。

しかも、第１の二段歯車による変速比または第２の二
段歯車による変速比のうち、いずれか一方の変速比を１
以上にし、他方の変速比を１以下にしたので、ギヤリン
グから内歯付外歯車に至る変速比を１に近づけることが
でき、従って、内歯付外歯車と本体軸部との回転差が微
小になる。

請求項２記載の発明においては、請求項１記載の発明
と同様に、ギヤリングから内歯付外歯車に至る変速比を
１に近づけることができ、従って、内歯付外歯車と本体
軸部との回転差が微小になる。

請求項３記載の発明においては、送りピンは、その対
向する２カ所の溝部で、それぞれ駒により押圧されて支
持されているので、大きい力でバランス良く支持され、
ピン用孔部内で偏ることがない。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の実施例に係わる工作機
械のヘッドを示す。

図において、１は工作機械の主軸に装着自在のテーパ
状のシャンク部材で、このシャンク部材１の先端には、
工具交換用のフランジ部２が設けられている。

シャンク部材１の支持孔1Aには、本体軸部３の基端側
に形成されシャンク部材１より緩匂配のシャンク部3Aが
挿入され、本体軸部３がシャンク部材１にボルト４を介
して固定されている。

本体軸部３の先端部には径方向（主軸の軸線と直角方
向）に移動可能にツールホルダ５が設けられている。即
ち、本体軸部３の先端部には蟻溝６が設けられ、この蟻
溝６に、ツールホルダ５の上部に設けた蟻ほぞ5Aが係合
し、ツールホルダ５が水平方向に摺動するようになって
いる。

ツールホルダ５の下部には取付孔5Bが設けられ、この
取付孔5Bに工具46が螺子７により固定されている。

本体軸部３の先端部側面にはストッパピン８が突出
し、ツールホルダ５の側面に断面Ｔ字形状の溝９が形成
され、この溝９にストッパ10,10が摺動固定自在に係合
している。ストッパ10,10は、ツールホルダ５の径方向
の移動に伴いストッパピン８に当接する位置にある。

そして、本体軸部３の上部の外周壁面3Bにコロ用凹部
11が形成され、また、本体軸部３にその軸方向に沿って
縦孔12が形成され、この縦孔12内にレバー13が収容され
ている。さらに、本体軸部３には横孔3Cが設けられ、こ
の横孔3C内に内蔵したバネ部材14が円筒部材15を介して
ボール16を外方に押圧している。このボール16はレバー
13の一端を外方に押圧している。

17はケース部で、本体軸部３の周囲に本体軸部３と相
対回転自在に配置され、このケース部17の側面には、位
置決めピン19が取り付けられている。詳しく説明する
に、位置決めピン19は、スリーブ19aを介して支持部18
に取り付けられており、位置決めピン19には回り止めピ
ン19bがロッド19cを介して止め螺子19dにより固定され
ている。スリーブ19aには回り止めピン19b用の長孔19g
が形成され、位置決めピン19は軸方向に動くが回転しな
いようになっている。

また、位置決めピン19は、ばね19eにより軸方向主軸
側へ押圧されており、機械装着時は位置決めブロック
（図示せず）により位置決めピン19の頭部が押さえられ
て本図の位置となり、機械主軸から取り外した時は回り
止めピン19bが工具交換用のフランジ部２に設けた溝19f
に係合し、位置決めピン19の位置が固定される。

ケース部17内にはギヤリング20が収容され、このギヤ
リング20は、本体軸部３にその周り方向に回転可能に外
嵌され、その内周面20Aに複数の凹部21が円周方向に沿
って所定間隔で形成されるとともに外周面20Bに外歯22
が形成されている。

ギヤリング20の凹部21内にコロ23が係合している。

本体軸部３に、その側面からピン用孔部3Dが穿設さ
れ、このピン用孔部3D内に送りピン24が移動自在に設け
られている。この送りピン24の先端の係合溝24Aには、
レバー13の他端が係合している。

送りピン24には、その対向する２カ所にＶ溝26からな
る溝部が形成されており、ピン用孔部3Dに連通する一対
の装着孔27,27が本体軸部３に穿設されている。これら
の装着孔27,27に、バネ28及びこのバネ28で付勢され送
りピンのＶ溝26に当接する駒29がそれぞれ設けられてい
る。

バネ28,28で押圧された駒29,29の保持力により送りピ
ン24が中心軸側へ付勢され、従って、レバー13の一端を
ギヤリング20側に押しているが、これと相俟って、上述
したように、バネ部材14で円筒部材15を介してボール16
をレバー13の一端に押すことにより、ギヤリング20の内
周面20Aの凹部21へコロ23が付勢され、係合しようとす
る。なお、ボール16,バネ部材14は、レバー13の一端を
ギヤリング20側に押圧するためのバネ28,28の弾発力を
補助している。

そして、ケース部17内には、それに固定されたピン3
0,30に第１の二段歯車31,31が対向支持されている。第
１の二段歯車31は、ギヤリング20の外歯22に噛み合う前
段歯車31A及び前段歯車31Aに同軸的に縦設された後段歯
車31Bとを有している。

本体軸部３の周りに二段外歯車32がベアリング33を介
してギヤリング20の下方に回転自在に配置され、二段外
歯車32は、第１の二段歯車31の後段歯車31Bに噛み合う
前段歯車32A及びこの前段歯車32Aに同軸的に設けた後段
歯車32Bとを有している。

さらに、ケース部17内には、それに固定されたピン3
4,34に第２の二段歯車35,35が対向支持されている。第
２の二段歯車35,35は、二段外歯車32の後段歯車32Bに噛
み合う前段歯車35A及びこの前段歯車35Aに同軸的に縦設
される後段歯車35Bとを有している。

本体軸部３にその周り方向に回転可能に内歯付外歯車
36が外嵌され、第２の二段歯車35の後段歯車35Bと噛み
合って外周面に形成される外歯36Aと、内周面に形成さ
れた内歯36Bとを有している。

本体軸部３に形成した端面3Eに支持ピン37が本体軸部
３の軸線から偏心した位置に軸支され、この支持ピン37
に駆動歯車38が固定されている。この駆動歯車３は内歯
付外歯車36の内歯36Bと噛み合い、本体軸部３の回転量
と内歯付外歯車36の内歯36Bの回転量との差で回転す
る。

駆動歯車38を固定した支持ピン37に、ピニオン39が一
体に縦設されており、このピニオン39にラック40が噛み
合っている。ラック40はツールホルダ５の蟻ほぞ5Aの上
面にボルト41で固定されている。

そして、ツールホルダ５に一体に設けられたラック40
と駆動歯車38に同軸的に縦設されたピニオン39とでラッ
ク・ピニオン機構42からなる回転・直進変換手段が構成
されている。

なお、図中、43はケース部17の下端に設けたベアリン
グである。44は蟻溝６と蟻ほぞ5Aの間に挿入されたスト
リップ部材で、このストリップ部材44はツールホルダ５
と一緒に動かないように螺子45で引っ掛けて、本体軸部
３側に固定されている。

また、本実施例においては、ギヤリング20の歯数Ｚ＝
122,第１の二段歯車31の前段歯車31Aの歯数Ｚ＝28,同後
段歯車31Bの歯数Ｚ＝24,二段外歯車32の前段歯車32Aの
歯数Ｚ＝126,同後段歯車32Bの歯数Ｚ＝124,第２の二段
歯車35の前段歯車35Aの歯数Ｚ＝24,同後段歯車35Bの歯
数Ｚ＝28、内歯付外歯車36の外歯36Aの歯数Ｚ＝120,同
内歯36Bの歯数Ｚ＝60,駆動歯車38の歯数Ｚ＝20,ピニオ
ン39の径ｄ＝11.2mmに設定している。従って、ギヤリン
グ20から二段外歯車32に至る変速比は122/28×24/126＝
約0.83で、１以下になっており、また、一方、二段外歯
車32から内歯付外歯車36に至る変速比は124/24×28/120
＝約1.20で、１以上となっている。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、シャンク部材１を工作機械の主軸に装着する
と、位置決めピン19が、主軸近傍に固定されたブロック
（図示せず）に係合し、ケース部17を固定状態にする。

最初に、ツールホルダ５の送り動作について説明す
る。主軸を回転させると、ツールホルダ５が回転し、ツ
ールホルダ５に設けられた工具46が、回転すると同時に
径方向に送られてワークにフェーシング加工が施され
る。主軸の回転によるツールホルダ５の径方向の送りに
ついて以下に説明する。

主軸の回転はシャンク部材１を介して本体軸部３に伝
達するが、ギヤリング20の凹部21内にコロ23が係合して
いるので、本体軸部３の回転力がコロ23を介してギヤリ
ング20に伝達され、ギヤリング20は本体軸部３とともに
回転する。即ち、コロ23は本体軸部３とギヤリング20の
連結部となっている。

また、上述のように、ケース部17は固定状態にあるの
で、ギヤリング20が回転し、その回転は第１の二段歯車
31に伝達され、第１の二段歯車31→二段外歯車32→第２
の二段歯車35→内歯付外歯車36の順序で内歯付外歯車36
に伝達される。

この時、上述の計算のようにギヤリング20から二段外
歯車32に至る変速比は約0.83で、１以下になっており、
二段外歯車32の回転は、本体軸部３に対して回転が遅れ
る。

また、二段外歯車32から内歯付外歯車36に至る変速比
は約1.20で、１以上となっており、内歯付外歯車36は二
段外歯車32に対して回転が進む。

総合すると、内歯付外歯車36の回転は、本体軸部３の
回転１に対して122/28×24/126×124/24×28/120の変速
比を掛けた値として得られ、従って、本体軸部３と内歯
付外歯車36との回転のずれは、（122/28×24/126×124/
24×28/120−１）＝0.00053回転となる。

このような内歯付外歯車36の回転と本体軸部３の回転
のずれにより、駆動歯車38が本体軸部３に対して微小回
転差で回転する。

この駆動歯車38の回転は、ピニオン39を介してラック
40に伝達され、このラック40の移動によりこれと一体の
ツールホルダ５が径方向（本体軸部３の軸線方向に直角
方向）に送られる。

この時、ツールホルダ５の送り量は、（122/28×24/1
26×124/24×28/120−１）×60/20×11.2π＝0.05585mm
/1回転となる。

次に、ツールホルダ５の停止動作及び戻り送り動作に
ついて説明する。

ツールホルダ５の溝９の所望の位置に予めストッパ1
0,10が固定されており、上述の如き送り動作でツールホ
ルダ５が径方向に送られれると、ストッパ10は、本体軸
部３の先端部側面に突出したストッパピン８に当接す
る。

このストッパ10とストッパピン８の当接により、ツー
ルホルダ５の送りが妨げられる。

従って、回転しようとする本体軸部３とツールホルダ
５の停止で回転を停止されたギヤリング20との連結部分
（ギヤリング20の凹部21に係合したコロ23の部分）に抵
抗が加わり、この抵抗が、コロ23をギヤリング20側に押
圧しているレバー13の付勢力（送りピン24を保持してい
るバネ28,28及びバネ部材14の弾発力）に打ち勝ち、レ
バー13の一端が本体軸部３の内方に変位し、送りピン24
が外方に移動してその頭部が突出する。これに伴い、コ
ロ23がギヤリング20の凹部21から外れて本体軸部３のコ
ロ用凹部11内に入り込む。

この結果、本体軸部３の駆動力がギヤリング20に伝達
されず、ツールホルダ５の送りを停止した状態が保たれ
る。

なお、この場合、コロ23は常にレバー13によりギヤリ
ング20側に付勢されているため、主軸の回転中、コロ23
はギヤリング20の他の凹部21と再び係合するが、上述の
ようにストッパ10とストッパピン８との当接によりツー
ルホルダ５の送りが妨げられているので、コロ23に抵抗
が加わり、再び凹部21から外れることになる。

このように、ツールホルダ５が設定位置まで送られる
と、その位置でツールホルダ５の送りが停止しているの
で、この状態で主軸をワークから引き上げる方向に移動
させてからツールホルダ５の戻り送りをさせる。この戻
り送りは主軸を逆転して行なわれる。主軸の逆転によ
り、コロ23がギヤリング20の凹部21に係合し、ギヤリン
グ20の逆転が一連の歯車列を介してラック40に伝達し、
ラック40がツールホルダ５の送り方向と反対方向に移動
し、ツールホルダ５の戻り送りが行なわれる。ツールホ
ルダ５の戻り送り動作時には、ストッパ10がストッパピ
ン８から離れるように移動するので、コロ23には抵抗が
加わらず、円滑な戻り送りが行なわれる。

なお、加工前にツールホルダ５を所定位置に設定する
場合、上述の戻り動作では、上述の変速機構が働き、微
小送りしかできない。そこで、送りピン24を引っ張り、
変速機構を解除するとツールホルダ５は自由に移動でき
る状態になり、手動でツールホルダ５を設定位置まで迅
速に移動させ、微調整には上述の送り動作を用いる。

以上の如き構成によれば、駆動歯車38の回転をツール
ホルダ５の適切な速度での直線運動に変換するための回
転・直進変換手段として、ツールホルダ５に一体に設け
られたラック40と駆動歯車38の回転力で回転するピニオ
ン39とからなるラック・ピニオン機構42を採用したの
で、従来における螺子部分（ウォームとウォームホイー
ルの間及び螺子と雌螺子ラックとの間の２箇所）を利用
しないで、駆動歯車38の回転力をラック・ピニオン機構
42を介してツールホルダ５側に伝達でき、ラック・ピニ
オン機構42では、喰付き現象が排除される。

従って、ツールホルダ５に設けた工具のワークに対す
る送り停止位置での喰付きを起こし難くすることができ
る。これにより、喰付きで引き起こされる歯車列のロッ
ク状態の発生を防ぎ、ツールホルダ５の戻り送り動作を
確実にすることができる。

また、ギヤリング20から内歯付外歯車36に至る駆動経
路に、第１の二段歯車31に加えて、二段外歯車32,第２
の二段歯車35が配置されているので、第１の二段歯車31
を配置して得られる変速比に、第２の二段歯車35を配置
して得られる変速比とを掛け合わせた変速比を、内歯付
外歯車36において得られる。

しかも、第１の二段歯車31による変速比は１以下にな
っており、第２の二段歯車35による変速比は１以上とな
っているので、ギヤリング20から内歯付外歯車36に至る
変速比（約0.996）は、第１の二段歯車31を配置したこ
とによる変速比（約0.83），第２の二段歯車35を配置し
たことによる変速比（約1.20）に比して１に近づいてい
る。

従って、回転量の大きい主軸の回転を内歯付外歯車36
において充分変速することができ、従って、内歯付外歯
車36と本体軸部３の回転差を微小にできる。従って、ツ
ールホルダ５の変速比が小さくなり、これにより、ツー
ルホルダ５の１回転当たりの移動量を少なくして切削抵
抗を少なくし、工具やワークの破損を確実に防止するこ
とができる。

さらに、送りピン24は、その対向する２カ所のＶ溝26
で、それぞれ駒29により押圧されて支持されているの
で、大きい力でバランス良く支持され、ピン用孔部3D内
で偏ることがない。

従って、レバー13の姿勢を正しく保ち、レバー13の一
端をコロ23に正確に当接させてギヤリング20の内周面20
Aの凹部21へコロ23を付勢することができ、本体軸部３
からギヤリング20へ回転を逃がさずに伝達することがで
きる。

なお、本実施例においては、ギヤリング20の歯数Ｚ＝
122,第１の二段歯車31の前段歯車31Aの歯数Ｚ＝28,同後
段歯車31Bの歯数Ｚ＝24,二段外歯車32の前段歯車32Aの
歯数Ｚ＝126,同後段歯車32Bの歯数Ｚ＝124,第２の二段
歯車35の前段歯車35Aの歯数Ｚ＝24,同後段歯車35Bの歯
数Ｚ＝28、内歯付外歯車36の外歯36Aの歯数Ｚ＝120,同
内歯36Bの歯数Ｚ＝60,駆動歯車38の歯数Ｚ＝20,ピニオ
ン39の径ｄ＝11.2mmに設定しているが、これらの数値に
限定されないことは勿論である。

また、本実施例においては、ギヤリング20から二段外
歯車32に至る変速比は１以下になっており、一方、二段
外歯車32から内歯付外歯車36に至る変速比は１以上とな
っているが、ギヤリング20から二段外歯車32に至る変速
比を１以上にし、一方、二段外歯車32から内歯付外歯車
36に至る変速比を１以下にすることもできる。

さらに、本実施例においては、第１の二段歯車31と内
歯付外歯車36との間に、二段外歯車32と、第２の二段歯
車35とを介装し、第１の二段歯車31による変速比が１以
下になっており、第２の二段歯車35による変速比が１以
上になっているが、ギヤリング20と内歯付外歯車36との
間に、上記歯車（二段外歯車32及び第２の二段歯車35）
に加えて、第２の二段歯車35から回転力が伝達される後
段の二段外歯車及び内歯付外歯車36に回転力を伝達する
第３の二段歯車を１以上の段に亘って介装し、第１の二
段歯車31による変速比，第２の二段歯車35による変速
比，第３の二段歯車による１以上の変速比のうち、いず
れか１つの変速比を１以上にするとともに、他のいずれ
か１つの変速比を１位以下にし、これにより、内歯付外
歯車36と本体軸部３の回転差を微小にできる。

そして、本実施例においては、工作機械のヘッドはフ
ェーシングヘッドとして利用される場合について述べた
が、送りピン24を引っ張った状態で送りピン24の頭部と
本体軸部３の間に爪を噛ませたり、またはサイドロック
等の手段で固定状態に保持し、ツールホルダ５を固定状
態に保持してワークを加工すれば、ボーリング加工を施
すことができる。

そして、また、本実施例においては、バネ28,28の弾
発力により送りピン24を介してレバー13の一端をギヤリ
ング20側に押圧するため、ボール16,バネ部材14が補助
的に用いられているが、バネ28の弾発力を適切に設定す
ることによりボール16,バネ部材14を省略することもで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、ギ
ヤリングから内歯付外歯車に至る駆動経路に、第１の二
段歯車に加えて、二段外歯車，第２の二段歯車が配置さ
れているので、第１の二段歯車を配置して得られる変速
比に、第２の二段歯車を配置して得られる変速比とを掛
け合わせた変速比を、内歯付外歯車において得られる。

しかも、第１の二段歯車による変速比または第２の二
段歯車による変速比のうち、いずれか一方の変速比を１
以上にし、他方の変速比を１以下にしたので、ギヤリン
グから内歯付外歯車に至る変速比を１に近づけることが
できる。

従って、回転量の大きい主軸の回転を内歯付外歯車に
おいて充分変速することができ、従って、内歯付外歯車
と本体軸部の回転差を微小にできる。従って、回転・直
進変換手段に、従来における送りねじによる方法の代わ
りにラック・ピニオン機構を使用しても充分減速され、
主軸１回転当たりのツールホルダの移動量が少なく、切
削抵抗を少なくでき、工具やワークの破損を防止し、ま
た、ラック・ピニオン機構とすることで喰付現象が排除
されるため、本体軸部から歯車列に回転を確実に伝達
し、ツールホルダの送り動作を確実にすることができ
る。

請求項２記載の発明によれば、ギヤリングから内歯付
外歯車に至る駆動経路に、請求項２記載の発明による歯
車列に加えて後段の二段外歯車及び第３の二段歯車が１
以上の段に亘って配置され、第１の二段歯車による変速
比，第２の二段歯車による変速比，第３の二段歯車によ
る１以上の変速比のうち、いずれか１つの変速比を１以
上にするとともに、他のいずれか１つの変速比を１位以
下にしたので、請求項１記載の発明と同様な効果を奏す
る。

請求項３記載の発明によれば、送りピンは、その対向
する２カ所の溝部で、それぞれ駒により押圧されて支持
されているので、大きい力でバランス良く支持され、ピ
ン用孔部内で偏ることがない。

従って、レバーの姿勢を正しく保ち、レバーの一端を
コロに正確に当接させてギヤリングの内周面の凹部へコ
ロを付勢することができ、本体軸部からギヤリングに回
転を逃がさずに確実に伝達することができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる工作機構のヘッドであ
る。第２図は第１図のII−II線に沿った縦断面図である。第３図は第２図のIII−III線に沿った横断面図である。第４図は第２図のIV−IV線に沿った横断面図である。第５図は従来における工作機械のヘッドの縦断面図であ
る。第６図は第５図の送りピンの保持状態を示す横断面図で
ある。〔主要な部分の符号の説明〕３……本体軸部 3D……ピン用孔部５……ツールホルダ８……ストッパピン 10……ストッパ 11……コロ用凹部 12……縦孔 13……レバー 17……ケース部 20……ギヤリング 21……凹部 23……コロ 24……送りピン 26……Ｖ溝 27……装着孔 28……バネ 29……駒 31……第１の二段歯車 32……二段外歯車 35……第２の二段歯車 36……内歯付外歯車 38……駆動歯車 39……ピニオン 40……ラック 42……ラック・ピニオン機構（回転・直進変換手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の主軸の装着自在に設けられて外
周壁面にコロ用凹部が形成された本体軸部と、本体軸部
の先端部に径方向に移動可能に設けられたツールホルダ
と、本体軸部にその周り方向に回転可能に外嵌され、内
周面に凹部が円周方向に沿って形成されるとともに外周
面に外歯が形成されたギヤリングと、本体軸部の周囲に
本体軸部と相対回転自在に配置され、固定支持自在のケ
ース部と、ケース部内に支持され、ギヤリングの外歯に
噛み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設され
た後段歯車とを有する第１の二段歯車と、第１の二段歯
車の後段歯車からの回転力で回転するとともに内周面に
内歯が形成された内歯付外歯車と、本体軸部に軸支され
て本体軸部の回転量と内歯付外歯車の内歯の回転量との
差で回転する駆動歯車と、駆動歯車からの回転力でツー
ルホルダを径方向に往復動させる回転・直進変換手段
と、本体軸部にその軸方向に沿って形成された縦孔内に
収容されたレバーと、レバーの一端によりギヤリングの
内周面へ付勢されるコロと、本体軸部の側面から穿設さ
れたピン用孔部内に移動自在に設けられレバーの他端に
連結される送りピンと、本体軸部の側面に突出したスト
ッパピンと、ツールホルダの側面に、その径方向の移動
に伴いストッパピンに当接する位置に設けられたストッ
パとを備えた工作機械のヘッドにおいて、第１の二段歯
車と内歯付外歯車との間に、本体軸部の周りに回転自在
に配置されて第１の二段歯車の後段歯車に噛み合う前段
歯車及びこの前段歯車に同軸的に設けた後段歯車とを有
する二段外歯車と、二段外歯車の後段歯車から回転力が
伝達される前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設さ
れ内歯付外歯車に回転力を伝達する後段歯車とを有する
第２の二段歯車とを介装し、ギヤリングから二段外歯車
に至る変速比または二段外歯車から内歯付外歯車に至る
変速比のうち、いずれか一方の変速比を１以上にし、他
方の変速比を１以下にしたことを特徴とする工作機械の
ヘッド。
【請求項２】工作機械の主軸に装着自在に設けられて外
周壁面にコロ用凹部が形成された本体軸部と、本体軸部
の先端部に径方向に移動可能に設けられたツールホルダ
と、本体軸部にその周り方向に回転可能に外嵌され、内
周面に凹部が円周方向に沿って形成されるとともに外周
面に外歯が形成されたギヤリングと、本体軸部の周囲に
本体軸部と相対回転自在に配置され、固定支持自在のケ
ース部と、ケース部内に支持され、ギヤリングの外歯に
噛み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設され
た後段歯車とを有する第１の二段歯車と、第１の二段歯
車の後段歯車からの回転力で回転するとともに内周面に
内歯が形成された内歯付外歯車と、本体軸部に軸支され
て本体軸部の回転量と内歯付外歯車の内歯の回転量との
差で回転する駆動歯車と、駆動歯車からの回転力でツー
ルホルダを径方向に往復動させる回転・直進変換手段
と、本体軸部にその軸方向に沿って形成された縦孔内に
収容されたレバーと、レバーの一端によりギヤリングの
内周面へ付勢されるコロと、本体軸部の側面から穿設さ
れたピン用孔部内に移動自在に設けられレバーの他端に
連結される送りピンと、本体軸部の側面に突出したスト
ッパピンと、ツールホルダの側面に、その径方向の移動
に伴いストッパピンに当接する位置に設けられたストッ
パとを備えた工作機械のヘッドにおいて、第１の二段歯
車と内歯付外歯車との間に、本体軸部の周りに回転自在
に配置されて第１の二段歯車の後段歯車に噛み合う前段
歯車及びこの前段歯車に同軸的に設けた後段歯車とを有
する二段外歯車と、二段外歯車の後段歯車から回転力が
伝達される前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設さ
れる後段歯車とを有する第２の二段歯車を介装し、さら
に、第２の二段歯車から回転力が伝達される後段の二段
外歯車及び内歯付外歯車に回転力を伝達する第３の二段
歯車を１以上の段に亘って介装し、ギヤリングから二段
外歯車に至る変速比，二段外歯車から後段の二段外歯車
に至る変速比，後段の二段外歯車から内歯付外歯車に至
る１以上の変速比のうち、いずれか１つの変速比を１以
上にするとともに、他のいずれか１つの変速比を１位以
下にしたことを特徴とする工作機械のヘッド。
【請求項３】工作機械の主軸に装着自在に設けられて外
周壁面にコロ用凹部が形成された本体軸部と、本体軸部
の先端部に径方向に移動可能に設けられたツールホルダ
と、本体軸部にその周り方向に回転可能に外装され、内
周面に凹部が円周方向に沿って形成されるとともに外周
面に外歯が形成されたギヤリングと、本体軸部の周囲に
本体軸部と相対回転自在に配置され、固定支持自在のケ
ース部と、ケース部内に支持され、ギヤリングの外歯に
噛み合う前段歯車及びこの前段歯車に同軸的に縦設され
た後段歯車とを有する第１の二段歯車と、第１の二段歯
車の後段歯車からの回転力で回転するとともに内周面に
内歯が形成された内歯付外歯車と、本体軸部に軸支され
て本体軸部の回転量と内歯付外歯車の内歯の回転量との
差で回転する駆動歯車と、駆動歯車からの回転力でツー
ルホルダを径方向に往復動させる回転・直進変換手段
と、本体軸部にその軸方向に沿って形成された縦孔内に
収容されたレバーと、レバーの一端によりギヤリングの
内周面へ付勢されるコロと、本体軸部の側面から穿設さ
れたピン用孔部内に移動自在に設けられレバーの他端に
連結される送りピンと、本体軸部の側面に突出したスト
ッパピンと、ツールホルダの側面に、その径方向の移動
に伴いストッパピンに当接する位置に設けられたストッ
パとを備えた工作機械のヘッドにおいて、前記送りピン
の対向する２カ所に溝部を形成し、本体軸部に、ピン用
孔部に連通する一対の装着孔を穿設し、これらの装着孔
に、バネ及びこのバネで付勢され送りピンの溝部に当接
する駒をそれぞれ設けたことを特徴とする工作機械のヘ
ッド。