JP3682899B2 - 5-side machining head device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした5面加工ヘッド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
5面加工ヘッド装置は、設定替え無しでワークの複数の面、例えば上面と4つの周面の合計5面を加工することができ、加工効率の向上に役立つ。
【0003】
5面加工ヘッド装置は、主軸方向と平行でない旋回軸の回りに、主軸を旋回させるための旋回機構を有している。旋回機構により主軸の向きを変え、例えば立位置と横位置で加工を行うのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の旋回機構は構造が複雑であり、ヘッド装置全体が大型かつ大重量となっていた。
【0005】
本発明は、構造が非常に簡単かつシンプルであって、小型化かつ小重量化が容易な5面加工ヘッド装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした5面加工ヘッド装置において、ケーシング(41)を設け、第1旋回ケーシング(27)をケーシング(41)に対して旋回可能に設け、さらに第2ケーシング(26)を第1旋回ケーシング(27)に対して旋回可能に設け、主軸(17)を第2旋回ケーシング(26)に配置し、主軸を駆動するための動力軸(11)をケーシング(41)に配置し、主軸駆動用の動力軸(11)の回転を主軸(17)に伝達するためのかさ歯車(12〜16)を設け、第1及び第2旋回ケーシング(27、26)を旋回させるための第1及び第2サーボモータ(28、19)をケーシング(41)と固定関係に配置し、第2サーボモータ(19)の駆動力を第2旋回ケーシング(26)に伝えるためのカップリング部材(20、21)を設け、その一方(20)をケーシング(41)側に配置し、他方(20)を第1旋回ケーシング(27)側に配置し、第1旋回ケーシング(27)が所定の旋回位置にある時にのみ、カップリング部材の一方(20)と他方(21)を連結して、第2旋回ケーシング(26)を第1旋回ケーシング(27)と相対的に旋回できる構成にしたことを特徴とする5面加工ヘッド装置を解決手段の1つのとしている。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の5面加工ヘッド装置は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした5面加工ヘッド装置において、ケーシングを設け、第1旋回ケーシングをケーシングに対して旋回可能に設け、さらに第2ケーシングを第1旋回ケーシングに対して旋回可能に設け、主軸を第2旋回ケーシングに配置し、主軸を駆動するための動力軸をケーシングに配置し、主軸駆動用の動力軸の回転を主軸に伝達するためのかさ歯車を設け、第1及び第2旋回ケーシングを旋回させるための第1及び第2サーボモータをケーシングと固定関係に配置し、第2サーボモータの駆動力を第2旋回ケーシングに伝えるためのカップリング部材を設け、その一方をケーシング側に配置し、他方を第1旋回ケーシング側に配置し、第1旋回ケーシングが所定の旋回位置にある時にのみ、カップリング部材の一方と他方を連結して、第2旋回ケーシングを第1旋回ケーシングと相対的に旋回できる構成になっている。
【0009】
第1旋回ケーシングをケーシングと相対的に360゜旋回可能に、第2旋回ケーシングを第1旋回ケーシングと相対的に180゜旋回可能に構成できる。
【0010】
第1サーボモータの駆動力は、ウオーム軸、ウオームホイールを介して第1旋回ケーシングに伝達する構成にできる。
【0011】
第2サーボモータの駆動力は、カップリング部材、かさ歯車、平歯車、内歯歯車を介して第2旋回ケーシングに伝達する構成にできる。
【0012】
主軸駆動用動力軸の回転を主軸に伝達するかさ歯車のうちの2つを第2旋回ケーシングの旋回軸と同軸上に配置し、その一方のかさ歯車を主軸駆動用の動力軸側に配置し、他方のかさ歯車を主軸側に配置することができる。
【0013】
カップリング部材の一方を移動するためのアクチュエータをケーシングと固定関係に配置し、アクチュエータにより両方のカップリング部材を係合・離脱させる構成にできる。この係合・離脱動作は、第1旋回ケーシングが所定の旋回位置にある時に実行される。
【0014】
本発明の5面加工ヘッド装置の他の態様は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした5面加工ヘッド装置において、ケーシングを設け、第1旋回ケーシングをケーシングに対して旋回可能に設け、さらに第2ケーシングを第1旋回ケーシングに対して旋回軸を中心に旋回可能に設け、主軸を第2旋回ケーシングに配置し、主軸を駆動するための動力軸をケーシングに配置し、主軸駆動用の動力軸の回転を主軸に伝達するためのかさ歯車を設け、これらのかさ歯車のうちの2つを第2旋回ケーシングの旋回軸と同軸上に配置し、その一方のかさ歯車を主軸駆動用の動力軸側に配置し、他方のかさ歯車を主軸側に配置した構成になっている。
【0015】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【0016】
先ず、図1〜図4を参照して、本発明の5面加工ヘッド装置10における主軸17の旋回動作を簡単に説明する。
【0017】
図1と図2は本発明の5面加工ヘッド装置の動作原理を示す図であり、図中ケーシング類が省略されている。図3と図4はケーシング類をつけた図である。
【0018】
主軸17(第2旋回ケーシング26)は第2旋回ケーシング26に設定され、主軸駆動用動力軸11によって駆動される。主軸駆動用動力軸11と主軸17の間にはかさ歯車12〜16が配置されており、これらを介して駆動力が伝達される。
【0019】
主軸17は図1及び図3に示す立位置と、図2及び図4に示す横位置との間で旋回可能である。この旋回動作は、旋回軸18を中心にした180°の範囲での反転動作となる。
【0020】
動力伝達用のかさ歯車のうちの2つ13、14は、この旋回軸18と同軸に配置される。他の2つのかさ歯車12、16はそれぞれ駆動軸11上と主軸17上に配置され、残りのかさ歯車15はかさ歯車14と16の間に配置される。
【0021】
主軸17(第2旋回ケーシング26)の旋回時には、かさ歯車15,16はいわゆる遊星歯車となり、旋回軸18の回りを公転しながら自転する。
【0022】
第2旋回ケーシング26を旋回させる動力、すなわち、主軸17を立位置と横位置の間の180°の範囲で旋回させる動力は、後述する第2サーボモータから供給される。第2サーボモータの駆動力は、カップリング部材21、かさ歯車22と23、及び、後述する平歯車24と内歯歯車25を介して第2旋回ケーシングに伝達される。
【0023】
以下、図5〜図7も参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0024】
図5は本発明の5面加工ヘッド装置の実施例を全体的に示す図であり、図中ケーシング類は省略されている。図6は図5の5面加工ヘッド装置のケーシング類をつけた状態を部分的に示す図であり、図7は図5の5面加工ヘッド装置の主軸駆動用動力軸とその周辺を示す斜視図である。
【0025】
5面加工ヘッド装置10は、装置を全体的に支持するケーシング41を備えている。ケーシング41には、複数の軸受を介して主軸駆動動力軸11が配置されている。
【0026】
ケーシング41の上部には、主軸駆動動力軸11を駆動するための多段式の駆動部42が配置されている。
【0027】
ケーシング41の下側には、第1旋回ケーシング27が配置されている。第1旋回ケーシング27は、ケーシング41に対して360°の範囲で旋回可能である。第1旋回ケーシング27の旋回軸は、主軸駆動動力軸11と同軸である。
【0028】
第1旋回ケーシング27の下側には、第2旋回ケーシング26が配置されている。第2旋回ケーシング26は、第1旋回ケーシング27に対して180°の範囲で旋回軸18を中心に旋回可能である。
【0029】
この実施例では、第2旋回ケーシング26の旋回軸18は、第1旋回ケーシング27の旋回軸と45°の角度を成している。
【0030】
第2旋回ケーシング26には、軸受を介して主軸17が配置されている。
【0031】
主軸駆動用動力軸11の回転は、かさ歯車12〜16を介して主軸17に伝達される。
【0032】
第1旋回ケーシング27を旋回させるための第1サーボモータ28が、ケーシング41と固定関係に配置されている。第1サーボモータ28の出力軸には、ウオーム軸29が接続されている。ウオーム軸29は、ウオームホイール30と噛み合っている。
【0033】
ウオームホイール30は、主軸駆動動力軸11の外周に配置されている。ウオームホイール30は主軸駆動動力軸11とは回転自在であり、第1旋回ケーシング26とは固定関係に連結されている。
【0034】
第1サーボモータ28によってウオーム軸29を駆動すると、ウオームホイール30と共に第1旋回ケーシング26が旋回する。旋回軸は、ウオームホイール30の回転軸、すなわち主軸駆動動力軸11と同軸である。
【0035】
第1旋回ケーシング27は、例えば、腕部材によって主軸駆動動力軸11と同軸に配置されたリング部材にぶら下がるかたちで支持できる。
【0036】
第1旋回ケーシング26とケーシング41の間には、周知のロック機構が配置される。ロック機構に関しては詳述しないが、例えば歯型カップリングと油圧シリンダーを用いて構成することができる。
【0037】
ロック機構によって、第1旋回ケーシング26をケーシング41に対して強固に固定することが可能となる。
【0038】
ロック機構を解除することにより、第1旋回ケーシング26を360°の範囲で旋回することが可能となる。任意の旋回位置で割り出しを行い、再びロック機構で強固に固定し、その後で加工を行う。
【0039】
割り出しロック位置は、例えば1度〜数度毎に定めることができる。頻度の多い90°毎の4か所としても良い。
【0040】
第1旋回ケーシング27を任意の割り出し位置でロックして加工を行っても良いし、旋回させながら加工を行う構成にすることもできる
一方、第2旋回ケーシング26は、ケーシング41と固定関係に配置された第2サーボモータ19の動力で旋回する。
【0041】
第2サーボモータ19の出力軸には歯車43が接続されている。歯車43の隣りには歯車44が配置され、両者は噛み合っている。歯車44はアクチュエータ45によって、軸方向(上下方向)に移動可能である。歯車43は歯車44よりも厚肉であり、歯車44は両者が噛み合う範囲内で軸方向に移動する。
【0042】
歯車44の下側には、カップリング部材20が接続されている。カップリング部材20は、油圧シリンダ等のアクチュエータ45によって歯車44と一緒に軸方向(上下方向)に移動する。
【0043】
このカップリング部材20と協働するカップリング部材21は、第1旋回ケーシング27側に配置されている。ケーシング41側のカップリング部材20の上下移動によって、両方のカップリング部材20、21が係合・離脱する。両方のカップリング部材20、21は、第1旋回ケーシング27が基準位置(0°位置)にある時にのみ、整列して係合可能となる。
【0044】
カップリング部材21の軸の下端部には、かさ歯車22が配置されている。かさ歯車22は、旋回軸18と平行な軸の自由端に取付けられた別のかさ歯車23に噛み合っている。かさ歯車23の軸の支持側端部寄りには平歯車24が配置されている。平歯車24には内歯歯車25が噛み合っている。かさ歯車23と平歯車24の軸は、軸受を介して第1旋回ケーシング27に配置されている。
【0045】
内歯歯車25は第2旋回ケーシング26と固定関係にある。
【0046】
第2サーボモータ19の駆動力は、歯車43と44、カップリング部材20と21、かさ歯車22と23、平歯車24、内歯歯車25を介して第2旋回ケーシング26に伝達される。
【0047】
第1旋回ケーシング27を図面に示す基準位置(0°位置)に移動し、アクチュエータ45を作動させてカップリング部材20と21を係合させることによって、第2旋回ケーシング26が旋回可能となる。
【0048】
この状態で、第2サーボモータを駆動することにより、第2旋回ケーシング26を第1旋回ケーシング27と相対的に旋回させることができる。第2旋回ケーシング26は、図1及び図3に示す立位置と、図2及び図4に示す横位置の間の任意の位置(180°の範囲)で割り出し可能である。
【0049】
第2旋回ケーシング26は、例えば、旋回軸18と同軸に配置された段付のリング状部材を用いて支持できる。この段付のリング状部材は、第1旋回ケーシング27の支持部で支持される。
【0050】
第2旋回ケーシング26と第1旋回ケーシング27の間には、周知のロック機構が配置される。ロック機構は、例えば歯型カップリングと油圧シリンダーを用いて構成することができる。
【0051】
ロック機構を作動させた時に両者が固定関係になり、ロック機構を非作動とした時に第2旋回ケーシング26が第1旋回ケーシング27と相対的に旋回可能となる。
【0052】
第2旋回ケーシング26を任意の割り出し位置でロックして加工を行っても良いし、旋回させながら加工を行うことも可能である。
【0053】
本発明の5面加工ヘッド10は、図8に示す立型の工作機械1や、図9に示す門型の工作機械1、さらに、その他様々なタイプの工作機械に容易に適用することができる。図8の工作機械1は、XYテーブルを備え、5面加工ヘッド10はZ方向に移動可能である。図9の工作機械1では、5面加工ヘッド10がXZ方向に移動可能である。
【0054】
本発明の5面加工ヘッド10によれば、5面加工に限らず多面加工も可能であり、ワークの円周面の任意の箇所の加工も可能である。
【0055】
本発明は前述の実施例に限定されない。例えば、動力伝達用のかさ歯車の個数は図示のものに限らない。
【0056】
【発明の効果】
本発明の5面加工ヘッド装置は、構造が非常に簡単かつシンプルであって、小型化かつ小重量化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の5面加工ヘッド装置の動作原理を示す図で、図中ケーシング類が省略されている。
【図2】本発明の5面加工ヘッド装置の動作原理を示す図で、図中ケーシング類が省略されている。
【図3】第1・第2旋回ケーシングをつけた状態の図1に相当する動作図。
【図4】第1・第2旋回ケーシングをつけた状態の図2に相当する動作図。
【図5】本発明の5面加工ヘッド装置の実施例を全体的に示す図で、図中ケーシング類は省略されている。
【図6】図5の5面加工ヘッド装置のケーシングと第1・第2旋回ケーシングをつけた状態を部分的に示す図。
【図7】図5の5面加工ヘッド装置の主軸駆動用動力軸とその周辺を示す斜視図。
【図8】本発明の5面加工ヘッド装置の工作機械への適用例を示す図。
【図9】本発明の5面加工ヘッド装置の他の工作機械への適用例を示す図。
【符号の説明】
10 5面加工ヘッド装置
11 主軸駆動用動力軸
12〜16 かさ歯車
17 主軸
18 旋回軸
19 第2サーボモータ
20、21 カップリング部材
22、23 かさ歯車
24 平歯車
25 内歯歯車
26 第2ケーシング
27 第1ケーシング
28 第1サーボモータ
29 ウオーム軸
30 ウオームホイール
45 アクチュエータ
W ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a five-side machining head device configured to be able to machine a plurality of surfaces of a workpiece by turning a spindle.
[0002]
[Prior art]
The 5-side machining head device can machine a plurality of surfaces of a workpiece, for example, a total of 5 surfaces including an upper surface and four peripheral surfaces without changing the setting, and is useful for improving the machining efficiency.
[0003]
The five-face machining head device has a turning mechanism for turning the main shaft around a turning shaft that is not parallel to the main shaft direction. The direction of the spindle is changed by the turning mechanism, and for example, the machining is performed in the standing position and the lateral position.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional turning mechanism has a complicated structure, and the entire head device is large and heavy.
[0005]
An object of the present invention is to provide a five-face machining head device that is very simple and simple in structure, and that can be easily reduced in size and weight.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a five-face machining head device configured to machine a plurality of surfaces of a workpiece by turning a spindle, and a casing (41) is provided, and the first turning casing (27) is attached to the casing (41). And the second casing (26) is provided so as to be rotatable with respect to the first swivel casing (27), the main shaft (17) is disposed in the second swivel casing (26), and the main shaft is driven. The power shaft (11) is disposed on the casing (41), and bevel gears (12 to 16) are provided for transmitting the rotation of the power shaft (11) for driving the main shaft to the main shaft (17). The first and second servo motors (28, 19) for rotating the two-turn casing (27, 26) are arranged in a fixed relationship with the casing (41), and the driving force of the second servo motor (19) is set to the second. Turning A coupling member (20, 21) for transmitting to the casing (26) is provided, one of which (20) is disposed on the casing (41) side and the other (20) is disposed on the first swivel casing (27) side. Only when the first swivel casing (27) is in the predetermined swivel position, one (20) and the other (21) of the coupling members are connected to connect the second swivel casing (26) to the first swivel casing (27). A five-face machining head device characterized in that it can be turned relative to the other).
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The five-surface machining head device of the present invention is a five-surface machining head device configured to be capable of machining a plurality of surfaces of a workpiece by turning a spindle, and a casing is provided, and the first turning casing can be turned with respect to the casing. And the second casing is provided so as to be rotatable with respect to the first revolving casing, the main shaft is disposed in the second revolving casing, a power shaft for driving the main shaft is disposed in the casing, and a power shaft for driving the main shaft A bevel gear is provided to transmit the rotation of the first and second rotating casings, and first and second servo motors for rotating the first and second rotating casings are disposed in a fixed relationship with the casing, and the driving force of the second servo motor is provided. A coupling member for transmitting to the second swivel casing is provided, one of which is disposed on the casing side, the other is disposed on the first swivel casing side, and the first swivel case is disposed. Ring only when it is in the predetermined turning position, by connecting one and the other coupling member has a structure in which the second pivot casing can pivot relative to the first pivot housing.
[0009]
The first swivel casing can be turned by 360 ° relative to the casing, and the second swivel casing can be turned by 180 ° relative to the first swivel casing.
[0010]
The driving force of the first servomotor can be transmitted to the first turning casing via the worm shaft and the worm wheel.
[0011]
The driving force of the second servo motor can be transmitted to the second turning casing via a coupling member, a bevel gear, a spur gear, and an internal gear.
[0012]
Two of the bevel gears that transmit the rotation of the power shaft for driving the main shaft to the main shaft are disposed coaxially with the swivel shaft of the second swivel casing, and one of the bevel gears is disposed on the power shaft side for driving the main shaft. The other bevel gear can be arranged on the main shaft side.
[0013]
An actuator for moving one of the coupling members can be arranged in a fixed relationship with the casing, and both coupling members can be engaged and disengaged by the actuator. This engagement / disengagement operation is executed when the first revolving casing is in a predetermined revolving position.
[0014]
According to another aspect of the five-surface machining head device of the present invention, in the five-surface machining head device configured to process a plurality of surfaces of the workpiece by turning the main shaft, a casing is provided, and the first turning casing is used as the casing. Further, the second casing is provided so as to be capable of turning about the turning axis with respect to the first turning casing, the main shaft is disposed in the second turning casing, and the power shaft for driving the main shaft is provided in the casing. A bevel gear is provided for transmitting the rotation of the power shaft for driving the main shaft to the main shaft, and two of these bevel gears are arranged coaxially with the swivel shaft of the second swivel casing, The bevel gear is arranged on the power shaft side for driving the main shaft, and the other bevel gear is arranged on the main shaft side.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, the turning operation of the
[0017]
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the operation principle of the five-face machining head device of the present invention, in which casings are omitted. 3 and 4 are views with casings attached.
[0018]
The main shaft 17 (second revolving casing 26) is set to the second revolving
[0019]
The
[0020]
Two of the
[0021]
During the turning of the main shaft 17 (second turning casing 26), the
[0022]
The power for turning the second turning casing 26, that is, the power for turning the
[0023]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 5 is a view generally showing an embodiment of a five-face machining head device of the present invention, in which casings are omitted. 6 is a view partially showing a state in which the casings of the five-surface machining head device of FIG. 5 are attached, and FIG. 7 is a perspective view showing a power shaft for driving the spindle of the five-surface machining head device of FIG. FIG.
[0025]
The five-face
[0026]
A
[0027]
A
[0028]
A second swivel casing 26 is disposed below the
[0029]
In this embodiment, the turning
[0030]
The
[0031]
The rotation of the main shaft driving
[0032]
A
[0033]
The
[0034]
When the
[0035]
The first swivel casing 27 can be supported, for example, by hanging on a ring member arranged coaxially with the main shaft
[0036]
A known lock mechanism is disposed between the first revolving
[0037]
The
[0038]
By releasing the lock mechanism, the first revolving
[0039]
The index lock position can be determined, for example, every 1 to several degrees. It is good also as four places for every 90 degrees which are frequent.
[0040]
The
[0041]
A
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
A
[0045]
The
[0046]
The driving force of the
[0047]
By moving the first revolving
[0048]
In this state, the second turning casing 26 can be turned relative to the
[0049]
The second swivel casing 26 can be supported using, for example, a stepped ring-shaped member disposed coaxially with the
[0050]
A well-known lock mechanism is disposed between the second swivel casing 26 and the
[0051]
When the lock mechanism is activated, the two are in a fixed relationship, and when the lock mechanism is deactivated, the second revolving
[0052]
Processing may be performed by locking the second revolving
[0053]
The five-
[0054]
According to the five-
[0055]
The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the number of bevel gears for power transmission is not limited to that illustrated.
[0056]
【The invention's effect】
The five-face machining head device of the present invention is very simple and simple in structure, and can be easily reduced in size and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an operation principle of a five-side machining head device of the present invention, in which casings are omitted.
FIG. 2 is a diagram showing an operation principle of a five-side machining head device of the present invention, in which casings are omitted.
FIG. 3 is an operation diagram corresponding to FIG. 1 with the first and second swivel casings attached.
4 is an operation diagram corresponding to FIG. 2 with the first and second swivel casings attached.
FIG. 5 is a diagram generally showing an embodiment of a five-side machining head device of the present invention, in which casings are omitted.
6 is a view partially showing a state in which the casing and the first and second swivel casings of the five-face machining head device of FIG. 5 are attached. FIG.
7 is a perspective view showing a main shaft driving power shaft and its periphery of the five-face machining head device of FIG. 5; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an application example of a five-side machining head device of the present invention to a machine tool.
FIG. 9 is a view showing an application example of the five-side machining head device of the present invention to another machine tool.
[Explanation of symbols]
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