JP4071080B2

JP4071080B2 - 軸送り装置

Info

Publication number: JP4071080B2
Application number: JP2002288663A
Authority: JP
Inventors: 昭仁毛利; 高志小峰
Original assignee: Osaki Precision Co Ltd
Current assignee: Osaki Precision Co Ltd
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: JP2004122274A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸送り装置に関し、さらに詳しくは、送り量を変更可能な構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸の移動過程において作業を行う装置の一つに管路などを対象とした穿孔作業に用いられる穿孔装置がある。
穿孔装置には、モータなどの駆動源からの駆動力を複数の歯車を用いた減速機構を介して穿孔用刃物を取り付けた主軸に伝達する駆動機構を用いる場合がある。
【０００３】
穿孔装置は、穿孔時と穿孔終了あるいは任意な時期とで主軸の送り量を変えて効率的な作用が行なえるようにすることが望まれており、このための構成として、穿孔刃物が端部に取り付けられて外周面にはネジが形成されている主軸とこれに平行して駆動源からの駆動力を減速されて伝達される駆動軸とを備え、駆動軸には減速歯車に噛み合と共に主軸のネジに噛み合うナット歯車と噛み合う駆動歯車を設け、さらに主軸には主軸とキーを介して連動するとともに駆動歯車との間に所定の減速比が設定されて歯数が設定されている従動歯車が設けられ、各歯車に対しては駆動力の断接が可能なクラッチ機構を設けることにより、各歯車への駆動力伝達経路を設定することで駆動歯車と従動歯車との減速比に応じた回転比によって主軸を微量移動させる場合と従動歯車の回転を停止させてナット部とすることにより駆動歯車の回転により主軸をネジのリード量に応じた大きな移動量により移動させる場合とを選択できるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、このような構成においては、クラッチ機構を各歯車を対象として設けたり減速機構の他に各軸に歯車を設けるなどの構成が必要であることから構成の複雑化さらには操作の繁雑性は否めない。そこで、主軸においてモータにより駆動される駆動歯車および主軸外周に形成されているネジに噛み合う送りナット歯車を設け、これに対して補助軸には駆動歯車に噛み合う補助歯車および送りナット歯車に噛み合う送り歯車を設け、補助軸を軸方向に移動させることにより補助軸と補助歯車との噛み合いを切り換えるようにし、穿孔時には補助軸と補助歯車とを連結して各歯車同士を回転させることにより主軸側の駆動歯車と送りナット歯車との減速比に対応した回転比により主軸を微量進行させ、穿孔終了時などには補助軸を軸方向に移動させて保持歯車との一体化を解除することにより送り歯車および送りナット歯車を回転不能にしてナット状態とし、駆動歯車の回転により主軸のリード量に対応した移動を行わせるようにした構成が本出願人から提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭４２−９８７３号公報（第１頁、左欄１８行乃至右欄第１行、第１図）
【特許文献２】
昭和５９年実用新案登録願第１１７８６８号（実開平６１−３１６０８号のマイクロフィルム）（全文明細書第４頁第２行乃至第５頁第４行、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に示されている構成には、次のような不具合がある。
第１に、噛み合い箇所が多くなることにより加工誤差や組み立て誤差が相乗されやすく、主軸の移動量が適正化できないこと、第２に特許文献１に示された構成に比べて構成部品点数が少なくなるものの、主軸側に設けられている歯車の数に合わせた数の歯車が補助軸側にも必要となることから噛み合い箇所での滑りなどが発生する箇所が多くなり、上述した相乗的な誤差による微量移動が正確に行えなくなるばかりでなく、駆動歯車のみによる主軸の移動を行う際に用いられる部品、つまり、補助軸の係止構造やキーおよびキー溝などが必要となることから部品点数の低減化には限界があり、これによって第１番目の挙げた不具合を助長する虞があることである。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の軸送り装置における問題に鑑み、送り対象となる軸の移動量を正確に設定できると共に、移動量設定に用いられる部品点数を低減してコストの上昇を防止できる構成を備えた軸送り装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、外周の少なくとも一部に雄ネジが形成された主軸と、上記主軸に対して平行に配置されると共に、一部に嵌合部が形成された補助軸と、上記補助軸を軸方向に摺動可能かつ回転可能に軸支すると共に、上記補助軸の上記嵌合部が嵌合された場合には上記補助軸の回転を不能とする係止部が形成された軸支部と、内周に上記主軸の上記雄ネジに螺合する雌ネジが形成されると共に、外周に第１の歯数の歯が形成されたナット歯車と、内周に上記主軸が挿嵌される挿嵌部を有すると共に、外周に上記第１の歯数と異なる第２の歯数の歯が形成された送り歯車と、上記補助軸に設けられ、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部に嵌合した場合には上記ナット歯車に噛み合うと共に、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部から抜け出た場合には上記ナット歯車および上記送り歯車の両方に噛み合う送り設定歯車と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記送り歯車は、上記挿嵌部の内周の形状が多角形とされ、上記主軸は、上記挿嵌部に対応した外周の形状が上記挿嵌部の多角形状に対応した形状とされていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記主軸には回転刃が取り付け可能であることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記主軸の軸送りのための駆動源は、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部に嵌合した場合には上記主軸側に設置され、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部から抜け出た場合には上記主軸側又は上記補助軸側のいずれかに設定可能であることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態による軸送り装置を適用した装置の要部を示す図であり、同図において、軸送り装置１は、管路などを対象とした穿孔装置２に付属して用いられる。
穿孔装置２は、管路の穿孔位置に設置されるシャッター装置３とこれに連続して設けられている主軸筒４と主軸筒４の端部に取り付けられた軸送り装置１とで構成されている。
【００１５】
軸送り装置１は、その詳細が図２に示されており、図２において、軸送り装置１は、ケーシング１Ａの内部に位置して端部にホールソー５等の回転刃物（図１参照）を取り付けられた主軸６と、これに平行する補助軸７とが設けられており、主軸６には軸方向に沿ってナット歯車８および穿孔作業時などの主軸６の微速送りを行う際に用いられる送り歯車９がそれぞれ並置され、補助軸７には送り設定歯車１０が設けられている。
【００１６】
主軸６側に設けられているナット歯車８は、主軸６の外周面に形成されているネジ６Ａに嵌合する雌ねじが内周面に形成されており、回転しない状態で保持された場合には主軸６の回転時にナットとして機能して主軸６の移動を行わせることができる部材である。
送り歯車９は、主軸６の挿嵌部、つまり、内周面の形状が六角形などの多角形とされ、これに対応する外周面形状とされた主軸６が挿嵌されることにより、主軸６との間に常時連動して回転伝達が可能な歯車であり、後述するようにナット歯車８と連動した際に発生するナット歯車８との回転差により穿孔作業時に主軸６の微速送り量を設定するために用いられる。
【００１７】
補助軸７は、ケーシング１Ａに装着されている軸支部材１１によって軸方向に摺動可能に支持されており、後述する構成により、送り設定歯車１０の噛み合い位置を、ナット歯車８および送り歯車９の両方を対象とする場合（図２において中心線の下側に示す状態）と、ナット歯車８のみを対象とする場合（図２において中心線の上側に示す状態）とを選択できるようになっている。
送り設定歯車１０は、ナット歯車８および送り歯車９とを対象として噛み合うことができる歯幅を有しており、補助軸７の軸方向移動位置に応じて主軸６側の歯車との噛み合いが設定されるようになっている。このため、送り歯車９は、送り設定歯車１０との噛み合い状態に応じてナット歯車８と連動する状態とフリーな状態とに切り換えられることができ、いわゆる、ナット歯車８に対して駆動力の断接状態が切り換えられる部材とされている。
【００１８】
ナット歯車８および送り歯車９は、僅差の歯数が設定されて共に回転した際に所定の回転差が生じるようになっており、主軸６への回転伝達と共に回転差による主軸６のリード送り、つまり微速（微量）移動が行える構成とされている。
これら歯数の異なるナット歯車８および送り歯車９は、共に噛み合いが可能な送り設定歯車１０に対して相対する値に設定された転位歯車で構成され、これにより、送り設定歯車１０との間での回転中心間距離が一致させてある。
【００１９】
図３は、補助軸７とこれの支持部材である軸支部材１１との原理構成を模式的に示す部分的な斜視図であり、同図において、補助軸７には、軸支部材１１への挿嵌部の一部に周面が平坦とされた嵌合部７Ａが形成されており、嵌合部７Ａは、軸支部材１１のボス部に形成されている係止部としての嵌合溝部１１Ａに向きが一致した場合に嵌合できるようになっている。
補助軸７の嵌合部７Ａが軸支部材１１の嵌合溝部１１Ａに嵌合した場合には図２に示すように、送り設定歯車１０がナット歯車８に噛み合う状態であり、嵌合部７Ａが嵌合溝部１１Ａから抜け出た場合には図４に示すように、送り設定歯車１０がナット歯車８および送り歯車９の両方に噛み合う状態とされている。
嵌合部７Ａが嵌合溝部１１Ａに嵌合すると（図２に示す状態）、補助軸７が係止されてその回転は不能となり、これにより送り設定歯車１０およびこれに噛み合うナット歯車８も回転しない状態に保持される。このため、主軸６が回転した場合には、ナット歯車８がナットとして機能することになり、これに嵌合する主軸６のネジ６Ａのリードピッチに対応して主軸６の高速移動が行えるようになっている。
【００２０】
本実施形態は以上のような構成において、補助軸７の軸方向での移動位置に応じて主軸６の微速移動および高速移動が行われる。つまり、補助軸７の嵌合部７Ａが軸支部材１１の嵌合溝部１１Ａと嵌合していない位置にあるときには（図４に示す状態）、送り設定歯車１０がナット歯車８および送り歯車９の両方に噛み合う。この状態ではナット歯車８は、内周面に形成された雌ねじにより主軸６の外周面に形成されているネジ６Ａに螺合した状態で、主軸６を螺通させる。一方、送り歯車９は、多角形に形成された内周面に主軸６の挿嵌部が挿嵌することで主軸６に対して非回転の状態で、主軸６を挿通させる。このため、送り設定歯車１０を介して僅差の歯数が設定されたナット歯車８および送り歯車９が回転した場合には、両歯車間での回転差により主軸６が微速移動することになる。
【００２１】
また、補助軸７の嵌合部７Ａが軸支部材１１の嵌合溝部１１Ａに嵌合すると（図２に示す状態）、送り設定歯車１０がナット歯車８のみに噛み合ってナット歯車８が不動状態に維持される。このため、送り歯車９は送り設定歯車１０との噛み合いが解除されてナット歯車８との連動関係が断たれる。この状態でナット歯車８は、内周面に形成された雌ねじにより主軸６の外周面に形成されているネジ６Ａに螺合した状態で、主軸６を螺通させる。一方、送り歯車９は、多角形に形成された内周面に主軸６の挿嵌部が挿嵌することで主軸６に対して非回転の状態で、主軸６を挿通させるので、上述した両歯車を用いた場合の主軸６の微速移動は行われず、主軸６が回転した場合にはナット歯車８に嵌合するネジ６Ａを介して主軸６がネジ６Ａのリードピッチに対応して高速でしかも移動量が多い移動を行うことができる。これにより、送り設定歯車１０をナット歯車８および送り歯車９に対する共通の中継歯車として用いることができるので、ナット歯車８および送り歯車９にそれぞれアイドラーとしての歯車を設ける場合に比べて噛み合い箇所の低減により相乗誤差の発生を少なくして主軸６の移動量を正確に設定することができる。
【００２２】
主軸６の送りに際しての駆動源は、ナット歯車８および送り歯車９と送り設定歯車１０とが互いに噛み合っている場合には補助軸７側に設置することができ、ナット歯車８の回転が固定されている場合には主軸６側に設置することができる。しかも、駆動源は、軸送り装置１に備え付ける必要がなく、穿孔作業の際に主軸６の回転を司るモータなどの駆動源をそのまま用いることができるので、敢えて軸送りのための駆動源を準備する必要がない。
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、主軸側に設けられているナット歯車および送り歯車は、補助軸に設けられている送り設定歯車に対する噛み合い状態を切り換えるだけで、ナット歯車と送り歯車との歯数の違いによる回転差に応じて主軸を微速移動させる場合と主軸の回転中においてナット歯車の回転を不能にしてナットとして機能させることにより主軸を高速移動させる場合の切換が行える。そして、移動量の変更時に用いられる送り設定歯車は主軸側の両歯車に共通して噛み合うことができる部品であるので、用いられる歯車の数を少なくすることができる。これにより、ナット歯車および送り歯車と噛み合う歯車の数を減らして歯車の数が多くなる場合に発生する相乗的な誤差の発生を防止できることにより主軸の移動量を所定のリード量に即応させて正確に設定することが可能となる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、送り歯車は、挿嵌部の内周の形状が多角形とされ、主軸は、上記挿嵌部に対応した外周の形状が上記挿嵌部の多角形状に対応した形状とされているので、キーなどの連結部材を要することがない。これにより部品点数の低減化が可能となる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、上記主軸には回転刃が取り付け可能であるので、回転刃の送り量を簡単な構成により変更設定することが可能となる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、上記主軸の軸送りのための駆動源は、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部に嵌合した場合には上記主軸側に設置され、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部から抜け出た場合には上記主軸側又は上記補助軸側のいずれかに設定可能であるので、送り量変更のための駆動源を予め準備する必要がなく、作業に用いる電動モータなどの駆動源をそのまま送り量の変更と作業とに兼用させて設備の簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による軸送り装置が適用される装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による軸送り装置の要部構成を説明するための部分的な断面図である。
【図３】図２に示した要部構成に用いられる補助軸と軸支部材との構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図４】図２に示した要部構成の一態様を示す部分的な断面図である。
【符号の説明】
１軸送り装置
１Ａケーシング
２穿孔装置
６主軸
６Ａネジ
７補助軸
７Ａ嵌合部
８ナット歯車
９送り歯車
１０送り設定歯車
１１軸支部材
１１Ａ嵌合溝部

Claims

外周の少なくとも一部に雄ネジが形成された主軸と、
上記主軸に対して平行に配置されると共に、一部に嵌合部が形成された補助軸と、
上記補助軸を軸方向に摺動可能かつ回転可能に軸支すると共に、上記補助軸の上記嵌合部が嵌合された場合には上記補助軸の回転を不能とする係止部が形成された軸支部と、
内周に上記主軸の上記雄ネジに螺合する雌ネジが形成されると共に、外周に第１の歯数の歯が形成されたナット歯車と、
内周に上記主軸が挿嵌される挿嵌部を有すると共に、外周に上記第１の歯数と異なる第２の歯数の歯が形成された送り歯車と、
上記補助軸に設けられ、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部に嵌合した場合には上記ナット歯車に噛み合うと共に、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部から抜け出た場合には上記ナット歯車および上記送り歯車の両方に噛み合う送り設定歯車と、
を備えることを特徴とする軸送り装置。
請求項１記載の軸送り装置において、
上記送り歯車は、上記挿嵌部の内周の形状が多角形とされ、
上記主軸は、上記挿嵌部に対応した外周の形状が上記挿嵌部の多角形状に対応した形状とされていることを特徴とする軸送り装置。
請求項１または２記載の軸送り装置において、
上記主軸には回転刃が取り付け可能であることを特徴とする軸送り装置。
請求項１乃至３のうちの一つに記載の軸送り装置において、
上記主軸の軸送りのための駆動源は、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部に嵌合した場合には上記主軸側に設置され、上記補助軸の上記嵌合部が上記軸支部の上記係止部から抜け出た場合には上記主軸側又は上記補助軸側のいずれかに設定可能であることを特徴とする軸送り装置。