JP3491054B2 - 回転ヘッドを備える切削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 回転ヘッドを備える切削装置 本発明は、回転ヘッドの軸と同軸をなす非回転被加工部
材を加工するための、少なくとも２対の回転するカッタ
ーを支持する回転ヘッドを備える切削装置に関し、この
装置は、次の諸要素を具備している。 ・回転ヘッドおよびこのヘッドに密接な関係にあるスピ
ンドルを有するロータを保持するフレーム ・前記ローターには、被加工物を案内する軸方向を向く
管が設けられ、かつ回転駆動をするための手段と連結さ
れている ・被加工部材の軸方向の位置を制御するようになってお
り、かつスピンドルまたは回転ヘッドに軸受をもって取
付けられている制御手段。 ・被加工部材を保持して、軸方向に供給する手段。 ・軸線の回りを回転するようにして、回転ヘッドに取付
けられ、回転軸に対して平行に配置され、かつそれぞれ
操作レバーを有する少なくとも４本のカッター支持体。 ・ローター内を軸方向に移動している間に可動であり、
かつ移動制御装置に連結されている回転体と、それぞれ
各操作レバーとそれに対応する回転体に設けられ、楕円
表面と、回転している支持体の運動に対して、異なる位
置において設けられている駆動面を有し、前記駆動面
は、カッター支持体に設けられ、かつ対応する駆動面
は、回転制御手段に設けられており、さらに回転カッタ
ー支持体に対応する各案内面は、前記支持体の回転軸線
と一致する軸まわりに傾斜部を有し、この案内面は、そ
の反対側にステップを有する前記操作レバーの回転制御
手段。 このタイプの切削ヘッドは、国際特許出願WO91/14527号
明細書に記載されているように、対をなす４本のカッタ
ーを備えるカッター支持体を有し、対をなすカッター
は、軸により制御されるようになっている。 この装置には、比較的進歩した制御装置が使用されてい
るため、その価格は高価となる。

【０００２】 この装置は、不便であり、かつ安価に製造することは困
難である。 この不経済性を軽減させるために、本発明では、４つの
連結されたカッターを有するスピンドルを設け、そのう
ち１対のカッターのみを同時に作動しうるようにしてあ
る。 １対のカッターは、カッターを支持しているスピンドル
の回転中に選択し得るようになっている。 具体的に述べると、本発明の装置は、次の要素を備えて
いる。 ・スピンドルに同軸的に取付けられ、軸方向に移動して
第１位置と中間位置と第２位置をとりうるようになって
いる操作スリーブ。 ・一端に、支持装置における傾斜部と協動して、カッタ
ーを突出させるようになっている２つの楕円表面を有す
るスピンドル。 ・操作スリーブを軸方向に移動させる手段。 ・操作スリーブを軸方向に移動させる手段。 操作スリーブを移動させる手段は、スピンドルを支持す
るフレームに設けた軸まわりに回転することができ、か
つ操作スリーブの外周に同軸的に取付けられたスリーブ
に設けた溝と係合する係合片に、２個の駆動ナットを設
けた操作レバーからなるものとするのが好ましい。 スリーブは、加圧接触しているボールベアリングをもっ
て、操作スリーブに設けるのが好ましい。

【０００３】 位相変更装置は、前記プーリとスピンドルが一体的に回
転し、かつスピンドルが軸方向へ自由に変位しうるよう
にする２つのコッタピンによって操作スピンドルに連結
されたプーリからなるものとし、前記プーリを、逆転プ
ーリを支持する環状支持部材に設けた偏位プーリと連結
し、スピンドルに回転可能に設けられ、かつ駆動モータ
によって駆動される駆動プーリに連結してあると製造上
有利である操作スリーブに連結されたプーリと回転プー
リとの連結は、ベルトにより行いうる。 逆転プーリと駆動プーリとの連結も、ベルトにより行い
うる。 位相変更装置は、逆転プーリに対する回転プーリの角度
位置を変化させる手段を有することが好ましい。 ２つのプーリの角度位置を変化させる手段は、前記シャ
フトに設けられた２つの長手方向の溝と、このシャフト
を軸方向に移動させる手段とに係合するようにして、前
記プーリに設けた２つの固定接触部を含んでいるのがよ
い。

【０００４】 前記ピストンは、作動を開始させる信号を発するように
して、固定位置センサーに連結するのが好ましい。 回転プーリおよび逆転プーリは、歯付きで、歯数が同数
であるのが好ましい。 この場合、長手方向の溝は、ピストンがシャフトを最初
の位置から第２の位置に変更させると、操作スリーブに
おける固定プーリの変位は、加工ヘッドにおけるカッタ
ーが２対であると、スピンドルの固定軸に対して、双方
同じ90゜となる。 ピストンは、そのストロークを制限する調整ねじに関連
づけてあるのが好ましい。 添付図面を示す例を参照することにより、本発明をより
詳しく理解しうると思う。 図１は、本発明による切削装置のローターを示す断面図
である。 図2Aおよび図2AAは、加工されるべき材料に１つのカッ
ターが突進する際の最初の位置を示す、本発明による回
転切削装置の正面図である。 図2Bおよび図2BBは、カッターが、切削されるべき材料
から離れる第２の位置を示す、本発明による切削装置の
回転ヘッドの正面図であり、 図2Cおよび図2CCは、カッターが、図2AAに示す切削位置
にある被加工材料に突進するカッタに対向している状態
の本発明の切削装置の回転ヘッドの正面図である。 図３は、操作スリーブが始めの位置にあるとき、すなわ
ちカッターが図2A、図2AA、図2B、図2BB、図2Cおよび図
2CCに示す位置と対応する位置にあるときの回転ヘッド
の拡大断面図である。 図4A、図4AA、図4B、図4BB、図4Cおよび図4CCは、それ
ぞれ、操作スリーブが第２の位置にあるときの、図2A、
図2AA、図2B、図2BB、図2Cおよび図2CCに対応する類似
の図である。 図５は、操作スリーブが図4A、図4AA、図4B、図4BB、図
4Cおよび図4CCに示すカッターの位置に対応する第２の
位置にあるときの回転ヘッドの拡大断面図である。 図６は、カッターの操作部の詳細を示す立面図である。 図面に示すように、本発明の切削装置は、ローター、位
相変更装置、およびカッターに運動を伝達する手段とを
主要な構成要素として構成されている。 ローター（100）は、図１に示すように、前部ベアリン
グ（２）と、滑りばめしたケース（3C）の受孔内に設け
られた２つのベアリング（3a）（3b）からなる後部ベア
リング（３）とによって支持された回転軸から成ってい
る。前後のベアリング（２）（３）は直列に設けられ、
圧縮ばね（４）により負荷されている。

【０００５】 スピンドル（101）は、歯付きベルト
（６）をもって駆動モータ（図示せず）に連結された駆
動プーリ（５）により回転させられる。ワイヤー状の切
削されるべき材料は、２つのベアリング（８）により支
持された案内シリンダー（７）によって案内される。把
持装置（図示せず）により、材料は確実に供給される。 支持筒（１）には、その回転軸線からは外れたところ
に、回転軸と平行をなす４つの筒孔が設けられ、各筒孔
には、カッター取付軸（9a）（9b）（9c）および（9d）
が設けられている。 カッター取付軸（9a）（9c）は、カッター取付軸（9b）
（9d）と同一の構造を有している。 これらの取付軸の前部は、複列ニードルベアリング（1
0）により、または後部はキャップ（12）内に設けた単
列ニードルベアリング（11）により支持されている。こ
れらのベアリングの間には、カッター取付軸、および操
作レバー（13a）〜（13d）が配置されている（図２参
照）。 操作レバー（13a）（13c）と、操作レバー（13b）（13
d）とは同一の構造を有している。 操作レバー（13a）（13c）は、傾斜部（14a）（14c）を
支持し、操作レバー（13b）（13d）は、傾斜部（14b）
（14d）を支持している。 傾斜部（14a）（14c）は、傾斜部（14b）（14d）とは同
一の構造を有しているが、後者２つは、前者とは逆方向
を向いている。 押しばね（15）（図２参照）は、ワークの係合を補償
し、押しねじ（16）は操作レバー、従って対応するカッ
ター取付軸の角度間隙の調節をする。 カッター保持体（17）が、カッター取付軸（9a）（9b）
（9c）および（9d）の前端部に取付けられている。 切断面（18）からの希望の直径へのカッターの移動は、
カッター取付軸を（9a）の姿勢から（9d）の姿勢に揺動
させることにより得られる。 この揺動は、先端に傾斜部（14a）（14b）に接触しうる
ようにした２つの楕円表面（20a）（20b）を有する操作
スリーブ（19）を軸方向に変位させることにより行なわ
れる。

【０００６】 操作スリーブ（19）が図３および図５に
示す２つの両極端の位置に対してその中間位置にある
と、押しばね（15）は、操作レバー（13a）〜（13d）を
押してこれを回転させ、それに伴い、カッター取付軸
（9a）〜（9d）も移動して、押しねじ（16）を押圧す
る。押しねじ（16）は、このようにして調節され、操作
スリーブ（19）のこの位置において、押しばね（15）は
楕円表面（20a）（20b）から離間する。 図３に示すように、操作スリーブ（19）が右方へ移動し
て、楕円表面（20a）が傾斜部（14a）に当接すると、操
作レバー（13a）およびカッター取付軸（9a）は回転さ
せられ、その結果、カッターは被加工材料に向かって前
進する。

【０００７】カッター操作操作レバー（13b）は、押し
ねじ（16）に対して静止したままである。カッター操作
レバー（13c）（13d）についても同様である。 図５に示すように、操作スリーブ（19）が左方へ移動し
て、楕円表面（20b）が傾斜部（14b）に当接すると、カ
ッター取付軸（9b）の操作レバー（13b）は回転させら
れ、この結果、カッターは材料に対して突進する。 カッター操作レバー（13a）は、押しねじ（16）に対し
て静止したままである。 カッター取付軸（9c）（9d）を動かすためには、操作ス
リーブ（19）を支持筒（１）に対して90゜回転させるだ
けでよい。上述したことは、カッター取付軸（9a）（9
d）ばかりでなく、各カッター取付軸（9c）（9d）につ
いても同じである。 操作スリーブ（19）の回転は、位相変更装置により開始
させられる。 この装置は、２つのコッタピン（21）を介して操作スリ
ーブ（19）に連結された固定プーリ（22）を有してい
る。コッタピンは、両者を回転方向に連結しているが、
操作スリーブ（19）が、固定プーリ（22）に対して軸方
向に移動可能としている。

【０００８】 この固定プーリ（22）は、プーリ（22）
の軸と対称な位置で円周方向に配置された２つの環状溝
（22A）を有し、各環状溝には、支持筒（１）に連結さ
れたストッパ（23）が設けられている。環状溝の入り口
の角度は、支持筒（１）に対して固定プーリ（22）を90
゜回転しうるように定めてある。環状溝（22A）とスト
ッパ（23）は固定プーリ（22）の軸方向位置の保持にも
寄与している。 駆動プーリ（５）は、ベルト（24）をもって、逆転プー
リ（25）に連結されている。 この逆転プーリ（25）は、軸受（26）により、支持管
（27）に回転可能として設けられている。 この同じ支持管（27）上に、別の歯付きプーリ（28）が
軸受（29）により取付けられている。 このプーリ（28）は、プーリ（22）を駆動するべくベル
ト（30）により固定プーリ（22）に連結されている。 逆転プーリ（25）は、２つの接触部（32）によりシャフ
ト（31）と連結され、各接触部（32）は、２つの螺旋溝
33の一方と係合している。 プーリ（28）が、２つの軸方向溝（35）に係合された２
つの接触片（34）により、シャフト（31）に連結されて
いる。 シャフト（31）は、ピストン（36）の力で軸方向に移動
しうる。 このピストン（36）には、シャフト（31）の前端部に位
置する筒形カバー（37）が設けられ、このカバーの中に
は、圧力ベアリング（38）が設けられている。 この圧力ベアリングの内側リングは、シャフト（31）に
固定されている。 位置センサー（39）は、ピストン（36）の移動を規制し
ている。シャフト（31）が図１で示す位置にあると、プ
ーリ（25）（28）および駆動プーリ（５）（22）の歯数
が等しいので、プーリ（22）および操作スリーブ（19）
は、支持筒（１）と正確に同じスピードで回転する。 固定プーリ（22）に対する支持筒（１）の角度位置は一
定である。 ピストン36を左方へ移動させると（図１）、ピストン
（36）は、筒形カバー（37）およびスラストベアリング
（38）を介してシャフト（31）を押す。これにより、螺
旋溝（33）は、ベルト（24）（30）によって回転させら
れるプーリ（25）（28）間において、相対的な角度変更
をし、固定プーリ（22）を、支持筒（１）に対して周方
向に相対移動させる。 螺旋溝（33）の配置、ピストン（36）の軌道、およびプ
ーリ（５）と（25）および固定プーリ（22）と（28）間
の関係を選ぶことにより、支持筒（１）に固定されたプ
ーリ（５）と、操作スリーブ（19）上の固定プーリ（2
2）との相対回転角度を90゜とすることができる。 この角度は、ピストン（36）の移動を制限する調節ねじ
（40）により調節可能である。 １組のカッター等の選択は、操作スリーブ（19）が中間
位置にあるときにのみ可能である。すなわち、楕円表面
（20a）（20d）と傾斜部（14a）〜（14d）とは接触しな
い。

【０００９】カッターの数は、２対にのみに限られず、
スペースがあれば、１対あるいは数対の補助カッターを
スピンドルに取付けることが可能である。 上述した位相変更装置は、作業者が作業する場合の所望
の、１対カッターを選択するための手段である。 この装置は、他の装置と交換できる。例えば、駆動プー
リと同じ機能を有する噛合装置とである。 図１および図６を参照して、カッターの駆動装置につい
て、より詳しく述べる。その機能は、スピンドルの回転
中に、カッターを確実に突出させるために、操作スリー
ブ（19）を移動させることである。 そのために、支持体（51）がスピンドルのフレーム（5
2）の上方に設けられ、この支持体（51）には、操作レ
バー（49）を回転させる軸（50）が設けられている。 操作レバー（49）には、スピンドルの近傍に位置する２
つの駆動ナット（53）が、軸（54）をもって取付けら
れ、駆動ナット（53）は、操作スリーブ（19）の外周に
嵌合したスリーブ（42）（図１参照）における溝に係合
している。 操作レバー（49）は、軸（54）、ナット（53）、スリー
ブ（42）および加圧接触している１対のボールベアリン
グ（41）を介して、操作スリーブ（19）を移動させる。 この運動をさせる装置は、カップリング（44）によりボ
ールねじ（45）を回転させるようになっているサーボモ
ータ（43）である。 軸方向の応力を吸収するようにベアリング（56）が設け
られている。ボールねじ（45）の他端は、ブロック（5
5）内に設けられ、かつ支持体（51）に固定されたベア
リング（57）により支持されている。 ボールねじ（45）のナット（46）は、操作レバー（49）
に設けた軸（48）と相対的に回転しうるブロック（47）
内に設けられている。 サーボモータ（43）が一定の回転運動をすると、この運
動により、ねじ装置を介して、ナット（46）およびブロ
ック（47）は、直線運動させられる。 このブロック（47）は、軸（48）により操作レバー（4
9）と連結され、操作レバー（49）を回転させる。 この結果、軸（50）と（48）、および軸（50）と（54）
との距離は、それぞれ等しくなり、操作スリーブ（19）
は、ブロック（47）と正確に等距離を移動する。 組立てを入念にすることにより、移送装置の遊びをなく
すことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−56303（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8407（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223801（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−2583（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−126690（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭36−12690（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 21/00 B23B 29/24

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と同軸をなす非回転被加工部材を切
   削するための少なくとも２対のカッターが枢着されてい
   る回転ヘッドを備えた切削装置であって、 回転ヘッドと回転ヘッドのための回転スピンドルを含む
   ローターが取付けられたフレーム、前記ローターには固
   定スピンドルの軸方向の溝が形成され、かつこのロータ
   に回転駆動する手段に連結されている被加工部材を軸方
   向に案内し、かつベアリングをもって、スピンドル内に
   回転ヘッドにより取付けられている被加工部材の案内シ
   ャフトと、被加工部材を保持して軸方向に移動させる手
   段と、回転ヘッドにその軸線と平行をなす軸まわりに回
   転しうるようにして取付けられ、かつ軸方向と直角方向
   を向く操作レバーが取付けられている少なくとも４つの
   カッター支持体と、ローター内を軸方向に移動している
   間に可動であり、かつ移動制御装置に連結されている回
   転体と、それぞれ各操作レバーとそれに対応する回転体
   に設けられ、かつ楕円表面と、回転している支持体の運
   動に対して、異なる位置において設けられている駆動面
   を有し、前記案内面は、カッター支持体に設けられ、か
   つ対応する駆動面は、回転制御手段に設けられており、
   さらに回転カッター支持体に対応する各案内面は、前記
   支持体の回転軸線と一致する軸まわりに傾斜部を有し、
   この案内面はその反対側に、ステップを有する前記操作
   レバーの回転制御手段を備えるものにおいて、前記スピ
   ンドル（101）に同軸的に取付けられ、軸方向に移動し
   て、その移動範囲の一端部である第１の位置、同範囲の
   他端部である第２の位置、および前記両位置の中間であ
   る中間位置を取り得るようになっており、かつ一端に２
   つの楕円表面（20a）（20b）を有し、これらの楕円表面
   は、カッターを突進させるための駆動装置の傾斜部（14
   a）（14b）（14c）（14d）と協動するようになっている
   操作スリーブ（19）と、操作スリーブ（19）を軸方向に
   移動させるための手段と、操作スリーブ（19）を、その
   軸回りに一定の角度回転させるべく位置決めされている
   位相変更手段とを有することを特徴とする切削装置。
2. 【請求項２】操作スリーブ（19）を移動させる手段は、
   スピンドル（101）に取付けたフレーム（52）に固定さ
   れた支持体（51）に設けた軸（50）まわりに回転しうる
   操作レバー（49）を有し、この操作レバーは、操作スリ
   ーブ（19）の外周に同軸的に取付けられたスリーブ（4
   2）の溝に係合する軸（54）と同心をなす２つの駆動ナ
   ット（53）を有することを特徴とする請求項１記載の切
   削装置。
3. 【請求項３】スリーブ（42）は、斜めの加圧接触片を有
   する２つのボールベアリングにより、操作スリーブ（1
   9）に取付けられていることを特徴とする請求項２記載
   の切削装置。
4. 【請求項４】位相変更装置が２つのコッタピン（21）に
   より操作スリーブ（19）と連結されたプーリ（22）を有
   し、この操作スリーブとプーリとは軸方向に自由に移動
   しうるが相対的な回転はコッタピンにより阻止されてお
   り、スピンドルに取付けられ、駆動モータにより駆動さ
   れるようになっている駆動プーリ（５）と、これに連結
   され、かつ自由回転しうるようにして設けられた逆転プ
   ーリ（25）と、これを支持している支持管（27）に設け
   た回転プーリ（28）に前記プーリ（22）が連結されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の切削装置。
5. 【請求項５】プーリ（22）と回転プーリ（28）との連結
   は、ベルト（30）により行なわれていることを特徴とす
   る請求項４記載の切削装置。
6. 【請求項６】駆動プーリ（５）と逆転プーリ（25）との
   連結は、ベルト（24）により行なわれていることを特徴
   とする請求項４記載の切削装置。
7. 【請求項７】位相変更装置は、逆転プーリ（25）に対す
   る回転プーリ（28）の角度位置を変化させるための手段
   を備えていることを特徴とする請求項４記載の切削装
   置。
8. 【請求項８】二つのプーリの角度位置を変化させる手段
   は、シャフト（31）に設けた２つの螺旋溝（33）と係合
   する逆転プーリ（25）と一体化された２つの相互依存す
   る接触部（32）と、シャフト（31）の縦方向の二つのに
   係合する回転プーリと一体化された相互依存する二つの
   接触辺および前記シャフト（31）を軸方向に移動する要
   素（36）を有することを特徴とする請求項７記載の切削
   装置。
9. 【請求項９】前記要素（36）はピストンであり、このピ
   ストン（36）は、筒形カバー（37）と、シャフト（31）
   の一端に設けたスラストベアリング（38）によりシャフ
   ト（31）に連結されていることを特徴とする請求項８記
   載の切削装置。
10. 【請求項１０】前記要素（36）は、その移動の受信信号
    を送るための位置センサーと関連づけられていることを
    特徴とする請求項９記載の切削装置。
11. 【請求項１１】回転プーリ（28）および逆転プーリ（2
    5）は、同数の歯を有する歯付きのプーリであることを
    特徴とする請求項８記載の切削装置。
12. 【請求項１２】螺旋溝（33）は、ピストン（36）がシャ
    フト（31）を第１の位置から第２の位置へ向かって移動
    させ、スピンドル（101）と連結された支持筒（１）に
    対する操作スリーブ（19）と連結された固定プーリ（2
    2）の角度位置の変化が、切削ヘッドにより保持された
    バイトの数が２対のとき、90゜となるように配置してあ
    ることを特徴とする請求項８記載の切削装置。
13. 【請求項１３】ピストン（36）は、その移動量を制御す
    る調節ねじ（40）と接続されていることを特徴とする請
    求項12記載の切削装置。