JP4181675B2 - ボーリングヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、孔加工用の工具と端面加工用の工具とを同軸に有するボーリングヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、図３に示すものがあった。図３において、１は移動台（図示省略）によって左右方向に移動されるヘッドケースであり、このヘッドケース１内に中空の主軸２がベアリング３を介して回転自在に支持されている。この主軸２の左端軸心部に筒状の支持筒４をボルト５により着脱可能に取付け、該支持筒４内にリーマ１３を保持する内部工具ホルダ６を軸方向摺動可能にかつ相対回転不能に嵌合させる。
【０００３】
上記内部工具ホルダ６内に上記リーマ１３を挾持・解放するコレットチャック７を嵌合させ、該コレットチャック７を内部工具ホルダ６の左端部にねじ嵌合させた押し具８により開閉作動させる。この押し具８は左端部外周に被動ギヤ８ａを有する。９は上記内部工具ホルダ６を左右方向に移動させる送りロッド、１０は該送りロッド９をガイドするガイド管である。
【０００４】
上記主軸２の左端面にリング状の支持環１５をボルト１６により着脱可能に取付け、該支持環１５に外部工具ホルダ１７をボルト１８により着脱可能に取付ける。上記外部工具ホルダ１７は左部を段状に小径にし、この小径部の左端外周に端面加工用のチップ２３をボルト締め固定し、軸心部に上記リーマ１３をガイドするガイド筒１９を嵌合させる。また、上記外部工具ホルダ１７に、前述した押し具８を操作する操作具２０を取付ける。
【０００５】
上記操作具２０は、外部工具ホルダ１７に左右移動可能に嵌合させ、右端（内端）部に上記押し具８と係脱する駆動ギヤ２０ａを有し、左端は外部工具ホルダ１７から外部に露出させる。この操作具２０はコイルばね（符号省略）により左方（外方）に移動付勢されて通常時は上記押し具８から離間されている。リーマ１３を内部工具ホルダ６に取付け、取外しする際には、上記操作具２０を左方に押し込んでその駆動ギヤ２０ａを押し具８の被動ギヤ８ａに噛合させ、該操作具２０を所定方向に回転させることにより、前述したコレットチャック７を開閉作動させてリーマ１３を内部工具ホルダ６に取付け、取外しする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、内部工具ホルダ６及び外部工具ホルダ１７をボルト１６、１８を使用して順次主軸２に締結するようにしていたので、これらの取付け、交換は手作業となり、手数及び労力を要する不具合があった。また、取付け、交換が自動化でき難いものであった。本発明は、上記不具合を解消した新規なボーリングヘッドを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１の発明は、主軸の軸端部に着脱可能に嵌合するとともに軸方向外端部でアウタ工具を保持する外部工具ホルダと、該外部工具ホルダの軸心部に軸方向に移動可能にかつ相対回転不能に嵌合するとともに前記外部工具ホルダの軸心部に挿通されたインナ工具を保持する内部工具ホルダとを設け、前記主軸内に外部作動管、内部作動管及び送りロッドを順次同軸状に嵌合させてそれぞれ軸方向移動可能に設け、前記外部作動管の軸方向移動によって前記外部工具ホルダを主軸に係脱させるホルダ連結装置と、前記内部作動管の軸方向移動によって前記送りロッドを内部工具ホルダに係脱させるロッド連結装置とを設け、前記外部作動管及び内部作動管を前記ホルダ連結装置及びロッド連結装置が係合作動する軸方向にそれぞれ移動付勢する外部弾性体及び内部弾性体を設け、シリンダケース内に前記外部作動管に連結される第１ピストン及び前記内部作動管に連結される第２ピストンを互いに接離方向に移動可能に嵌合させ、前記シリンダケースに前記第１ピストン及び第２ピストンを前記ホルダ連結装置及びロッド連結装置が解除作動する軸方向にそれぞれ移動させる流体供給口を有するシリンダを設ける構成にしたものである。
また、請求項２の発明は、前記外部工具ホルダ内に係合筒を所定量軸方向移動可能に設けるとともに、該係合筒を軸方向の所定方向に移動付勢する弾性体を設け、前記外部作動管の軸方向移動によって前記係合筒を主軸に係脱させるホルダ連結装置を設ける構成にしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明の実施例を示す断面図、図２はその要部拡大断面図である。図１〜図２において、３０は移動台（図示省略）に載置されて左右方向に移動されるヘッドケースであり、左部（前部）側の軸心部に円筒状の主軸３１を回転自在に取付け、後部側の上部に上記主軸３１を回転させる主軸モータ３２を取付ける。３３ａ，３３ｂは主軸モータ３２の出力軸と上記軸３１とを連結する伝導ギヤ、３４は主軸３１を回転自在に支持するベアリングである。
【０００９】
上記主軸３１の左端部に工具を保持する工具ホルダユニット３５を着脱可能に取付ける。この工具ホルダユニット３５は、図２に示すように、大径の外部工具ホルダ３６と小径の内部工具ホルダ４５とを有する。外部工具ホルダ３６は、右部に主軸３１の左端部に着脱可能にテーパー嵌合する円筒状のソケット部３６ａを形成し、左部は左方に向かって段状に小径となる保持部３６ｂを形成し、この保持部３６ｂの左端外周にアウタ工具４２、例えば端面加工用のチップをボルト締め固定する。
【００１０】
上記ソケット部３６ａの内周に係合筒３７を左右摺動可能に嵌合させるとともに、ソケット部３６ａに螺合したピンキー３８を係合筒３７に形成した左右方向の溝に係合させて相対回転不能とし、該係合筒３７をコイルばね（弾性体）３９により左方に移動付勢する。この係合筒３７は右端部を上記ソケット部３６ａから右方に突出させ、その突出端の外周に後述するクラッチ用のボール５５ａを作動させるドグ３７ａを形成する。また、上記保持部３６ｂの軸心部にインナ工具６１、例えばリーマをガイドするガイド筒４０を嵌合固定する。４１は保持部３６ｂの基部外周に形成したＶ型の係合溝であり、自動工具交換装置の挾持爪（図示省略）が係合するものである。
【００１１】
前述した内部工具ホルダ４５は、上記係合筒３７及び外部工具ホルダ３６の右部軸心部に左右方向（軸方向）に移動可能に嵌合させるとともに、内部工具ホルダ４５に係止したキー４６を係合筒３７に形成した左右方向の溝に係合させて相対回転不能とする。上記内部工具ホルダ４５の右端部は上記係合筒３７から右方に突出させ、この突出端部に半径方向に膨出する係合ヘッド４５ａを形成する。また、上記内部工具ホルダ４５の軸心部にインナ工具５０、例えばリーマを挾持・解放するコレットチャック４７を嵌合させ、該コレットチャック４７を内部工具ホルダ４５の左端部にねじ嵌合させた押し具４８により開閉作動させる。この押し具４８は左端部外周に被動ギヤ４８ａを有する。この押し具４８は外部工具ホルダ３６に取付けた操作具４９によって正逆回転され、従来と同様にして上記コレットチャック４７を開閉作動させる。
【００１２】
前述した主軸３１内及びヘッドケース３０の右部（後部）内に、外部作動管５１、内部作動管５２及び送りロッド５３を順次同軸状にかつ互いに軸方向移動可能に嵌合させて挿通し、外部作動管５１はホルダ連結装置５５を介して外部工具ホルダ３６の係合筒３７に係脱可能に連結し、送りロッド５３はロッド連結装置５６を介して内部工具ホルダ４５に着脱可能に連結する。上記ホルダ連結装置５５はボールクラッチからなり、外部作動管５１の左部（前部）５１ａを大径管にしてその左端部を係合筒３７の外周に嵌合させ、該左端部に多数のボール５５ａを半径方向移動可能に嵌合させ、外部作動管５１を介して上記各ボール５５ａを左右方向、つまり係合筒３７のドグ３７ａに対して接離方向に移動させ、各ボール５５ａがドグ３７ａに接近した際に該ドグ３７ａで各ボール５５ａを半径方向外方に移動させて主軸３１の内周面に圧接係合させ、各ボール５５ａがドグ３７ａから離れた際に上記主軸３１の内周面への圧接係合を解除する。
【００１３】
また、上記ロッド連結装置５６はコレットチャックからなり、送りロッド５３の左端部に左部がすり割りされた筒状のコレット５６ａを取付け、このコレット５６ａを内部工具ホルダ４５の右端部の係合ヘッド４５ａに嵌合させ、この状態で内部作動管５２を左右方向に移動させてその左端に形成したカム面（符号省略）を上記コレット５６ａの円錐部に圧接又は離間させ、カム面がコレット５６ａの円錐部に圧接した際に上記円錐部を半径方向内方に変形させて上記係合ヘッド４５ａを挾持し、カム面がコレット５６ａの円錐部から離れた際にこの円錐部を半径方向外方に弾性復帰させて上記係合ヘッド４５ａの挾持を解除する。
【００１４】
６０は上記外部作動管５１及び上記内部作動管５２を単独で軸方向に移動させる作動装置であり、この作動装置６０は、外部弾性体６１、内部弾性体６３、及びシリンダ６５からなる。上記外部弾性体６１は多数の皿バネを重ねてなり、外部作動管５１の右部５１ｂを主軸３１から右方に突出させ、この右端部に固定したばね受け６２ａと、上記主軸３１の右端部に取付けたばね受け６２ｂとの間に上記外部弾性体６１を介装し、これの弾性力で上記外部作動管５１を右方に移動させ、図２の下半部に示すように、前述したホルダ連結装置５５を係合作動させる。また、上記内部弾性体６３はコイルばねからなり、内部作動管５２の左部５２ａを大径にしてばね収容室を形成し、このばね収容室の右部側で送りロッド５３に係止したばね受け６４ａと、ばね収容室の左部に形成した内部作動管５２のばね受け６４ｂとの間に上記内部弾性体体６３を介装し、これの弾性力で上記内部作動管５２を左方に移動させ、図２の下半部に示すように、前述したロッド連結装置５６を係合作動させる。
【００１５】
上記シリンダー６５は、油圧式のシリンダからなり、ヘッドケース３０の右部に固定したシリンダケース６５ａ内に第１ピストン６６と第２ピストン６７とを左右に対面させて互いに接離方向に移動可能に嵌合させ、左部の第１ピストン６６のロッド部は外部作動管５１の右端に対面させ、右部の第２ピストン６７のロッド部は内部作動管５２の右端に対面させる。上記シリンダケース６５ａの左右中心部の室に第１、第２ピストン６６，６７を互いに離間方向に移動させるための流体供給口６５ｂを形成し、また、シリンダケース６５ａの左部室と右部室とに呼吸口６５ｃ，６５ｄを形成する。６５ｅはシリンダケース６５ａの左右中心部の室に形成した中立用の規制壁であり、上記各第１ピストン６６及び第２ピストン６７のシリンダ中心方向への移動を所定値で規制するためのものである。
【００１６】
７０は前述した送りロッド５３を左右方向に移動させる送り装置であり、ヘッドケース３０の右端部に取付けた支持台７１に、サーボモータ７２によって正逆回転される送りねじ７３を取付け、上記支持台７１に駆動台７４を左右摺動可能に支持するとともに、該移動台７４の下部を上記送りねじ７３に螺合させ、この駆動台７４の上部に前述した送りロッド５３の右端（後端）部を回転可能に連結する。そして、上記サーボモータ７２を正逆回転させることにより、送りねじ７３、駆動台７４、送りロッド５３を介して前述した内部工具ホルダ４５を左右方向に移動させ、該内部工具ホルダ４５に取付けたインナ工具５０を外部工具ホルダ３６に対して出没させる。
【００１７】
本発明は、上記構造にしたので、工具ホルダユニット３５にアウタ工具４２及びインナ工具５０を取付けて主軸モータ３２を起動させると、伝導ギヤ３３ａ，３３ｂ、主軸３１、工具ホルダユニット３５を介して上記アウタ工具４２及びインナ工具５０が所定方向に回転される。この状態で上記サーボモータ７２を例えば正回転させると、送りねじ７３、駆動台７４、送りロッド５３を介して前述した内部工具ホルダ４５が左方向に移動され、インナ工具５０、つまりリーマが外部工具ホルダ３６から左方に突出して被加工物の孔を仕上げ加工する。また、この孔の仕上げ加工が終了した後に上記サーボモータ７２を逆回転させると、インナ工具５０が右方に退避する。また、この状態でヘッドケース３０を移動装置（図示省略）により左方に移動させると、工具ホルダユニット３５が左方に移動され、外部工具ホルダ３６に取付けたアウタ工具４２、つまりチップが被加工物の孔の端面を仕上げ加工する。
【００１８】
次に、工具ホルダユニット３５を主軸３１から取り外す際には、主軸モータ３２を停止し、上記サーボモータ７２を回転させて内部工具ホルダ４５を初期位置に移動（退避）させた状態で、作動油を流体供給口６５ｂからシリンダケース６５ａの左右中心部の室に供給すると、第１、第２ピストン６６，６７が外部弾性体６１、内部弾性体６３の反力に抗して左右方向に離間移動され、図２の上半部に示すように、外部作動管５１が左方に移動されてホルダ連結装置５５が解除作動、即ち、各ボール５５ａがドグ３７ａから離れて主軸３１の内周面への圧接係合が解除される。また、内部作動管５２が右方に移動されてロッド連結装置５６が解除作動、即ち、内部作動管５２の左端のカム面（符号省略）がコレット５６ａの円錐部から離れて該円錐部が半径方向外方に弾性復帰し、係合ヘッド４５ａの挾持が解除される。これにより、工具ホルダユニット３５を主軸３１から左方に離脱させることができる。
【００１９】
次に上記工具ホルダユニット３５を主軸３１に取付ける際には、該工具ホルダユニット３５の保持部３６ｂを主軸３１の左端部に嵌合させ、この状態で上記流体供給口６５ｂへの作動油の供給を解除すると、外部作動管５１が外部弾性体６１の反力により右方に移動されてホルダ連結装置５５が係合作動、即ち、各ボール５５ａがドグ３７ａにより半径方向外方に移動されて主軸３１の内周面に圧接係合し、また、内部作動管５２が内部弾性体６３の反力により左方に移動されてロッド連結装置５６が係合作動、即ち、内部作動管５２の左端のカム面がコレット５６ａの円錐部に圧接し、該円錐部を半径方向内方に変形させて上記係合ヘッド４５ａを挾持する。これにより、工具ホルダユニット３５が主軸３１に連結されることになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本願の請求項１による発明は、アウタ工具を保持する外部工具ホルダとインナ工具を保持する内部工具ホルダとをユニット状にし、主軸内に設けた外部作動管及び内部作動管の係合方向の軸移動を弾性体により、解除方向の軸移動を一個のシリンダーにより行うことにより、ホルダ連結装置を作動させて外部工具ホルダを主軸に、また、ロッド連結装置を作動させて主軸内に設けた送りロッドを内部工具ホルダにそれぞれ係脱させるようにしたので、上記外部工具ホルダ及び内部工具ホルダの取付け取外しが迅速に行えることになる。しかも、構造が簡素になるとともに、ホルダ連結装置及びロッド連結装置の作動が円滑に行われることになる。また、工具交換の自動化が容易となる。
また、請求項２による発明は、上記外部工具ホルダ内に、弾性体によって軸方向所定方向に移動付勢される係合筒を設け、この係合筒を上記ホルダ連結装置により主軸に係脱させるようにしたので、上記外部工具ホルダが主軸に係合する際に、この係合力が安定するとともに係合時の遊びがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】従来例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
３０ ヘッドケース
３１ 主軸
３２ 主軸モータ
３３ａ，３３ｂ 伝導ギヤ
３４ ベアリング
３５ 工具ホルダユニット
３６ 外部工具ホルダ
３６ａ ソケット部
３６ｂ 保持部
３７ 係合筒
３７ａ ドグ
３８ ピンキー
３９ コイルばね（弾性体）
４０ ガイド筒
４１ 係合溝
４２ アウタ工具
４５ 内部工具ホルダ
４５ａ 係合ヘッド
４６ キー
４７ コレットチャック
４８ 押し具
４８ａ 被動ギヤ
４９ 操作具
５０ インナ工具
５１ 外部作動管
５１ａ 左部
５１ｂ 右部
５２ 内部作動管
５２ａ 左部
５２ｂ 右部
５３ 送りロッド
５５ ホルダ連結装置
５５ａ ボール
５６ ロッド連結装置
５６ａ コレット
６０ 作動装置
６１ 外部弾性体
６２ａ，６２ｂ ばね受け
６３ 内部弾性体
６４ａ，６４ｂ ばね受け
６５ シリンダ
６５ａ シリンダケース
６５ｂ 流体供給口
６５ｃ，６５ｄ 呼吸口
６５ｅ 規制壁
６６ 第１ピストン
６７ 第２ピストン
７０ 送り装置
７１ 支持台
７２ サーボモータ
７３ 送りねじ
７４ 駆動台

Claims (2)

1. 主軸（３１）の軸端部に着脱可能に嵌合するとともに軸方向外端部でアウタ工具（４２）を保持する外部工具ホルダ（３６）と、該外部工具ホルダ（３６）の軸心部に軸方向に移動可能にかつ相対回転不能に嵌合するとともに前記外部工具ホルダ（３６）の軸心部に挿通されたインナ工具（５０）を保持する内部工具ホルダ（４５）とを設け、前記主軸（３１）内に外部作動管（５１）、内部作動管（５２）及び送りロッド（５３）を順次同軸状に嵌合させてそれぞれ軸方向移動可能に設け、前記外部作動管（５１）の軸方向移動によって前記外部工具ホルダ（３６）を主軸（３１）に係脱させるホルダ連結装置（５５）と、前記内部作動管（５２）の軸方向移動によって前記送りロッド（５３）を内部工具ホルダ（４５）に係脱させるロッド連結装置（５６）とを設け、前記外部作動管（５１）及び内部作動管（５２）を前記ホルダ連結装置（５５）及びロッド連結装置（５６）が係合作動する軸方向にそれぞれ移動付勢する外部弾性体（６１）及び内部弾性体（６３）を設け、シリンダケース（６５ａ）内に前記外部作動管（５１）に連結される第１ピストン（６６）及び前記内部作動管（５２）に連結される第２ピストン（６７）を互いに接離方向に移動可能に嵌合させ、前記シリンダケース（６５ａ）に前記第１ピストン（６６）及び第２ピストン（６７）を前記ホルダ連結装置（５５）及びロッド連結装置（５６）が解除作動する軸方向にそれぞれ移動させる流体供給口（６５ｂ）を有するシリンダ（６５）を設けたことを特徴とするボーリングヘッド。
2. 外部工具ホルダ（３６）内に係合筒（３７）を所定量軸方向移動可能に設けるとともに、該係合筒（３７）を軸方向の所定方向に移動付勢する弾性体（３９）を設け、外部作動管（５１）の軸方向移動によって前記係合筒（３７）を主軸（３１）に係脱させるホルダ連結装置（５５）を設けたことを特徴とする請求項１記載のボーリングヘッド。

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