JP5410234B2 - 多軸ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、複数のドリルやタップ等の回転工具を支持して回転駆動させる多軸ヘッドに関する。

従来、ボール盤等に取り付けて複数のドリルにより複数の穴を一度に加工する多軸ヘッド（多軸アタッチメントともいう）が開発されている。この多軸ヘッドは、ボール盤等の主軸上のメインギア（駆動用ギア）と噛合する複数の中間歯車を備えて、その複数の中間歯車等の回転によって各回転工具（ドリル）をそれぞれ切削回転できるようにしている。このような多軸ヘッドでは、穴あけ等を行う位置を正確にするために、回転工具が取り付けられるスピンドル（ドリル軸）の軸単位毎に、位置決め及び軸間ピッチの調節が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に記載の二軸ドリルヘッドは、スピンドルを支持した左右の調節用ギアと、この調節用ギアを左右連動するように連結したラックと、ヘッド本体に装着したラック駆動手段と、からなるピッチ調整装置を備えて、２つのスピンドルの軸間ピッチの調節を可能にしている。

また、特許文献２に記載の二軸穿孔機は、スピンドル（ドリル固定軸）が、締結ボルト及び固定ボルトを緩めることによって、ドリル固定軸支持筒を押し引きしてドリルの位置を調節できるようにしている。

また、４つのスピンドルを有する多軸ヘッドにおける回転工具の位置を調節する手段としては、回転プレートに穿設された４つの円弧状のリード孔に、４つのスピンドル（回転軸）を挿入配置して、回転プレートを回動させることによって、スピンドルにそれぞれ設けた工具の位置をリード孔のピッチ円の範囲で調節可能にしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

実開昭６０−１４８０６号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図及び第２図参照） 特開昭５３−１３６７８８号公報（第２図及び第３図参照） 実開平１−９７８１０号公報（第１図及び第２図）

しかしながら、前記特許文献１に記載の二軸ドリルヘッドは、２つのスピンドルを任意の位置に配置が可能で、さらに、二軸を同時に調節するためのつまみと目盛を有するものの、各スピンドルの位置を表す目盛がないので、それぞれのスピンドルを正確に調節することが困難であるという問題点があった。

また、特許文献２に記載の二軸穿孔機は、ドリルの位置を調節し、その調節した位置にドリル固定軸支持筒を固定する際に、２本の締結ボルトと、４つの長孔に設けられた４本の固定ボルトとを緩めて、押し引きして位置調節した上で、各ボルトを締めることが不可欠である。このため、スピンドルを位置調節するときの作業工数が多く、作業時間及び手間がかかるという問題点があった。

また、特許文献３に記載の多軸ヘッドは、仕様上は任意に４つのスピンドルを位置調節することが可能である。しかし、実際に調節作業を行う場合は、ピッチ変更機構を作動させると共に、モータ、カップリング、ウォーム、ホイール等を介在し、さらに、駆動歯車、中間歯車、従動歯車及びリンクの種々の機構を介在して位置調節が行われるので、各所で調節ミスやバックラッシやガタツキが発生するという問題点があった。このため、４つのスピンドルを位置調節する際には、調整不良や加工不良品等が発生するおそれがある。

さらに、前記特許文献１〜３に記載の多軸ヘッドは、いずれも、各スピンドルを正確に位置調節する場合、各スピンドルを個別に調節する必要があり、位置調節するのに作業時間がかかるという問題点があった。
それらの多軸ヘッドを利用して４つのスピンドルを四等配置に設定した場合には、バックラッシやガタツキ等が四箇所で発生するので、四等配置したスピンドルの中心とヘッドの中心とがずれる可能性もある。

そこで、本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、複数のスピンドルの軸間ピッチを調節する際に、複数のスピンドルを同時に、かつ、各スピンドル間の相互関係を保持したまま調節することができる多軸ヘッドを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の多軸ヘッドの発明は、クイルに固定されるボディと、複数の回転工具をそれぞれ保持する複数のスピンドルと、動力源によって回転駆動されるメインギアに噛合して連動回転し、前記複数のスピンドルをそれぞれ回転させる複数のスピンドル駆動機構と、前記複数のスピンドル駆動機構の位置を調節するスピンドル位置調節機構と、を備えた多軸ヘッドであって、前記スピンドル位置調節機構は、前記ボディに回転可能に支持された調節軸と、前記ボディに固定された複数のアイドルシャフトに回転可能に支持され前記スピンドルが偏心して挿入された複数のスピンドルハウジングと、前記複数のスピンドルハウジングに固定された複数のハウジングギアと、前記調節軸に外嵌して固定され、前記複数のハウジングギアと噛合してバックラッシを調節可能な外歯歯車から成るバックラッシ調節ギアと、を備え、前記バックラッシ調節ギアは、前記調節軸が回転されることによって回転し、前記バックラッシ調節ギアに噛合された前記ハウジングギアを介して前記スピンドルハウジングを回転させて、前記複数のスピンドルの配置位置を同時に調節することを特徴とする。
ここで、「多軸ヘッド」とは、二つ以上の複数の回転工具をそれぞれ回転させるスピンドルを備えたヘッドをいう。

かかる構成によれば、多軸ヘッドは、メインギアが動力源によって回転駆動されると、スピンドル駆動機構を介在して、それぞれの回転工具が回転して被加工物を加工する。また、スピンドル位置調節機構の調節軸を回転させると、バックラッシ調節ギアを介在して、複数のハウジングギアが回転して各スピンドルハウジングがスピンドルと共に回転する。その複数のスピンドルハウジングは、ボディに固定された各アイドルシャフトを中心として回転して、複数のハウジングギア、スピンドル及び回転工具を回転させ、複数のスピンドル及び回転工具間の軸間ピッチ及び位置を同時に調節することができる。

請求項２に記載の多軸ヘッドの発明は、請求項１に記載の多軸ヘッドであって、前記各スピンドル駆動機構は、前記ボディにそれぞれの前記アイドルシャフトを介在して回転可能に支持され、前記メインギアに噛合する複数のアイドルギアと、前記複数のアイドルギアにそれぞれ噛合し、前記複数のスピンドルに外嵌されて一体に回転する複数のスピンドルギアと、を備え、前記スピンドル位置調節機構は、前記調節軸を回転させることにより、前記複数のスピンドルハウジングと、前記複数のスピンドルと、前記複数のハウジングギアとが、それぞれ前記スピンドルを中心として連動回転し、前記複数のスピンドル及び前記調節軸は、先端部が、前記複数のスピンドルハウジングに前面側に配置されたセフティカバーから突出した状態に配置されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、スピンドル駆動機構は、主軸と一体に回転するメインギアが回転すると、これに噛合している複数のアイドルギアが回転し、各スピンドルギアを介在してそれぞれスピンドル及び回転工具が回転して被加工物を加工する。スピンドル位置調節機構は、調節軸を回転させることにより、複数のハウジングギアが、アイドルシャフトを中心として、それぞれのスピンドルハウジング、スピンドル及び回転工具を連動回転させて、それらの位置を調節することができる。

請求項３に記載の多軸ヘッドの発明は、請求項１または請求項２に記載の多軸ヘッドであって、前記スピンドル駆動機構は、正面視して前記ボディを中心として任意の円周上に配置された第１スピンドル駆動機構と、第２スピンドル駆動機構と、第３スピンドル駆動機構と、第４スピンドル駆動機構とを四等配置してなることを特徴とする。

かかる構成によれば、スピンドル駆動機構は、主軸を回転させることによって、４組の第１〜第４スピンドル駆動機構を四等配置の状態で、ボディの中心部を中心として回転させることができる。このため、第１〜第４スピンドル駆動機構を一度に回転させて４つのスピンドルの各軸間ピッチを同時に調節することが可能である。

請求項４に記載の多軸ヘッドの発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多軸ヘッドであって、前記バックラッシ調節ギアは、前記調節軸に固定された第１バックラッシ調節ギアと、前記調節軸に回転可能に外嵌されて前記第１バックラッシ調節ギアに締結される第２バックラッシ調節ギアとからななり、第１及び第２バックラッシ調節ギアは、互いに回転方向にずらして前記調節軸に締結することにより、両者が噛合する前記ハウジングギアとのバックラッシを低減させることを特徴とする。

かかる構成によれば、第１及び第２バックラッシ調節ギアとは、両者が噛合するハウジングギアの歯溝の一方の歯面に第１バックラッシ調節ギアの歯面と当接させて、他方の歯面に第２バックラッシ調節ギアの歯面と当接させ、第１バックラッシ調節ギアと第２バックラッシ調節ギアとを互いに回転方向にずらして調節軸に固定する。このようにすることにより、第１及び第２バックラッシ調節ギアを、ハウジングギアの歯溝にガタツクことなく当接させることができるので、バックラッシをゼロにすることができる。

請求項５に記載の多軸ヘッドの発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多軸ヘッドであって、前記複数のスピンドルハウジングと前記ボディとは、一方の外周部に前記複数スピンドルの軸間ピッチを読み取るための目盛を有し、他方の外周部に目印を有することを特徴とする。

かかる構成によれば、スピンドルハウジングとボディとは、一方の外周部に目盛を有し、他方の外周部に目印を有することによって、正確に位置を調節することができる。

請求項６に記載の多軸ヘッドの発明は、請求項２に記載の多軸ヘッドであって、前記回転工具は、前記スピンドルに、ラジアル方向への移動を可能に支持するフローティング機構を介在して取り付けられ、前記フローティング機構は、前記回転工具の基端部側に外嵌させたスリーブと、前記スリーブを内嵌し、前記スピンドルの先端部に開口して形成された中空部にクッション材を介在して挿入されるスリーブホルダと、前記スリーブホルダを前記スピンドルに固定するための固定具と、を備え、前記クッション材は、前記スリーブホルダの外周部に形成された環状溝に嵌合される断面視して略半円形のリング状部材から成ることを特徴とする。

かかる構成によれば、回転工具は、スピンドルに、ラジアル方向への移動を可能に支持するフローティング機構を介在して取り付けられていることにより、工具にラジアル方向の負荷がかかると、ラジアル方向に弾性的に移動して負荷を吸収させることができる。

かかる構成によれば、フローティング機構は、回転工具固定用のスリーブを内嵌したスリーブホルダが、クッション材を介在してスピンドルの中空部内に保持されることにより、回転工具にラジアル方向の負荷がかかると、クッション材が弾性変形するため、回転工具にかかる余分な負荷や衝撃を吸収することができる。また、回転工具で加工している際に、回転工具にラジアル方向の偏荷重がかかったり、スピンドルが損傷するような衝撃力が負荷されたり、回転工具の軸心がずれたりするのを、クッション材が弾性変形することによって抑制することができる。

本発明に係る多軸ヘッドによれば、複数のスピンドルの軸間ピッチを調節する際に、正確に容易に、かつ、同時に位置調節することができる。また、多軸ヘッドは、多種ある被加工物に対して１台のヘッドで加工できると共に、被加工物が変わった場合の段取り替えを短時間で行うことができる。さらに、多軸ヘッドは、複数のスピンドル駆動機構及び回転工具の位置を同時に調節することができるので、スピンドル毎の位置調節を不要にして簡略化することができる。このため、従来の調節式ヘッドと比較して、スピンドルの配置調節の作業時間を「１／軸の本数」以下の割合で削減することができ、スピンドルの位置を調節する作業の作業効率を向上させることができる。また、多軸ヘッドは、スピンドルの配置調節を容易に行えることによって、スピンドルの位置調節ミスを低減させて、加工不良品の発生を防止することができる。

本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの概略断面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの正面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドに設けられた目盛を示す要部拡大図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドにおけるハウジングギアと第１及び第２バックラッシ調節ギアとの噛合状態を示す要部拡大図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す図であり、軸の配置を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す図であり、歯車の配置を示す概略正面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す図であり、一部断面を有する側面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す背面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ヘッドの変形例を示す図であり、目盛を示す要部拡大図である。

まず、図１〜図４を参照しながら本発明の実施形態に係る多軸ヘッドＨを説明する。なお、便宜上、主軸４８が配置される側を基端部側、多軸ヘッドＨに回転工具１が設置される側を先端側（前側）として説明する。

≪多軸ヘッドの構成≫
図１に示すように、多軸ヘッドＨは、この多軸ヘッドＨに取り付けた回転工具１を回転させるによって被加工物（図示省略）を切削などして所定の形状に加工する加工機である。多軸ヘッドＨは、被加工物をどのように加工するかは、特に限定されない。この多軸ヘッドＨは、複数の回転工具１を取り付けて、被工作物（図示省略）に対して複数個所を同時に加工することができるが、以下、その一例として、２本の回転工具１（タップ）を取り付けてタップ加工を行う場合を例に挙げて説明する。
多軸ヘッドＨは、筒状のクイル５０と、クイル５０に固定されるボディ２７と、クイル５０に回転可能に内嵌された主軸４８と、動力源によって回転駆動される主軸４８に固定されるメインギア２８と、複数の回転工具１と、複数の回転工具１がそれぞれ保持された複数のスピンドル１０と、メインギア２８に噛合して連動回転する第１スピンドル駆動機構Ａ及び第２スピンドル機構Ｂと、第１及び第２スピンドル駆動機構Ａ，Ｂによってそれぞれ回転するスピンドル１０の位置（軸間ピッチ）を調節するスピンドル位置調節機構Ｓと、を主に備えている。

≪クイル、ボディの構成≫
図１に示すクイル５０は、主軸４８を回転可能に軸支する筒状の部材であり、多軸ヘッドＨの装置本体（図示省略）に設けられている。
ボディ２７は、フランジ３０及びクランプ３２を介在してクイル５０にボルト３１，４９によって着脱自在に固定されるヘッド本体である。ボディ２７は、第１及び第２スピンドル駆動機構Ａ，Ｂ及びスピンドル位置調節機構Ｓを保持するための略円盤状の部材からなる。ボディ２７には、メインギア２８が回転可能に挿入配置されるメインギア配置穴２７ａと、スピンドルハウジング１８、アイドルギア２５及びスピンドルギア４４が回転可能に挿入配置される歯車配置穴２７ｂと、アイドルシャフト２１の基端部が固定される軸止部２７ｃと、調節軸３５を軸支する軸受部材４２が装着される軸受設置穴２７ｄと、が形成されている。

≪主軸、メインギア及び回転工具の構成≫
主軸４８は、多軸ヘッドＨの電動モータ等の動力源（図示省略）によって回転される回転軸である。主軸４８は、ボディ２７の中心部上に配置され、先端部に、メインギア２８をこの主軸４８に固定するためのボルト２９が螺着される雌ねじを有している。
メインギア２８は、主軸４８と一体に回転する歯車であり、２つのアイドルギア２５が噛合している。
回転工具１は、例えば、スピンドル１０の先端部に配置されて、回転しながら被加工物（図示省略）をタップ加工するタップであり、ドリルやリーマ等であっても構わない。

≪第１及び第２スピンドル駆動機構の構成≫
図１に示すように、第１及び第２スピンドル駆動機構Ａ,Ｂは、回転する１つのメインギア２８の回転を２つの回転工具１にそれぞれ伝達して回転させる歯車伝達機構であり、メインギア２８に噛合して減速、等速、あるいは増速回転させるための２組の伝達機構からなる。第１及び第２スピンドル駆動機構Ａ，Ｂは、メインギア２８に噛合するアイドルギア２５と、各アイドルギア２５を回転可能それぞれ支持するアイドルシャフト２１と、各アイドルギア２５に噛合するスピンドルギア４４と、基端部側を各スピンドルギア４４に内嵌して一体に回転するスピンドル１０と、各スピンドル１０の先端部に回転工具１を弾性的に保持するためのフローティング機構Ｆと、をそれぞれ１組ずつ備えて構成されている。

＜アイドルギアの構成＞
アイドルギア２５は、１つのメインギア２８と２つのスピンドルギア４４との間にそれぞれ介在されて、メインギア２８の回転をスピンドル１０と一体に回転するスピンドルギア４４に伝達するための中間歯車である。アイドルギア２５は、メインギア２８に噛合する大歯車部２５ａと、スピンドルギア４４に噛合する小歯車２５ｂと、を有する２つの歯車からなる。各アイドルギア２５は、２つのニードルベアリング２４を介在してそれぞれのアイドルシャフト２１に回転可能に支持されている。

＜アイドルシャフトの構成＞
図１に示すように、各アイドルシャフト２１は、基端側がボディ２７に固定され、先端側にスピンドルハウジング１８を回転可能に支持するための軸棒であり、両端部にそれぞれ雄ねじ部を有している。換言すると、各アイドルシャフト２１は、基端側の雄ねじ部をボディ２７に形成された雌ねじ部に螺着し、ワッシャ２６、アイドルギア２５に内嵌したニードルベアリング２４、ワッシャ２３、スピンドルハウジング１８及び座金１４を介在して、先端側の雄ねじ部にナット１３を螺合している。

＜スピンドルギアの構成＞
図１に示すように、スピンドルギア４４は、各小歯車２５ｂに噛合する２つの歯車からなり、スピンドル１０の基端部に外嵌され、キー４５、ギアロックナット４６及びロックナット４７によってそのスピンドル１０に固定されている。

＜スピンドルの構成＞
スピンドル１０は、基端部側がそれぞれスピンドルギア４４に内嵌されて、先端部にフローティング機構Ｆを介在して回転工具１を取り付けられて、それらと一体に回転する２つの軸棒からなる。スピンドル１０には、フローティング機構Ｆが内設される中空部１０ａと、スピンドルハウジング１８の前側に配置され、前記中空部１０ａが形成された大径部１０ｂと、先端側がスピンドルハウジング１８内に挿入され、基端部側にスピンドルギア４４等が固定された小径部１０ｃと、大径部１０ｂと小径部１０ｃとの間に形成された段差部１０ｄと、大径部１０ｂに穿設された固定具装着孔１０ｅと、が形成されている。スピンドル１０は、小径部１０ｃを前側からスピンドルハウジング１８内に挿入して、その小径部１０ｃに、ベアリングプレート１１、スラストベアリング１２、スラストベアリングカバー１９、ニードルベアリング２０、ベアリングスペーサ２２、ニードルベアリング２０、スラストベアリングカバー１９、スラストベアリング１２、スピンドルギア４４、キー４５、ギアロックナット４６を介して基端部にロックナット４７が外嵌されることにより、スピンドルハウジング１８に回転可能に支持されている。

中空部１０ａは、有底円筒状の大径部１０ｂ内に形成された円柱形状の空間からなり、隙間Ｅを介してフローティング機構Ｆのスリーブホルダ４が挿入されて、固定具７によって固定されている。中空部１０ａの内壁面には、スリーブホルダ４の外周部に装着した複数の弾性材料からなるクッション材６（クッションリング）が当接している。
大径部１０ｂは、スピンドルハウジング１８に穿設された軸孔よりも大きな外径で形成されて、スピンドルハウジング１８の前面のセフティカバー１６から突出した状態に配置されている。

段差部１０ｄとスピンドルハウジング１８との間には、ベアリングプレート１１、一方のスラストベアリング１２及びスラストベアリングカバー１９が外嵌されている。
スピンドルハウジング１８の軸孔内に配置された小径部１０ｃには、中央部にベアリングスペーサ２２が外嵌され、その両側にニードルベアリング２０，２０がそれぞれ外嵌されている。
スピンドルハウジング１８の軸孔内からボディ２７のメインギア配置穴２７ａ内に突出した小径部１０ｃには、スピンドルギア４４をスピンドル１０に固定するキー４５が挿入されるキー溝が形成されている。小径部１０ｃにおいて、前記スピンドルギア４４の先端側に他方のスラストベアリング１２及びスラストベアリングカバー１９が外嵌され、基端部側にスピンドルギア４４をスピンドル１０に固定するためのギアロックナット４６及びロックナット４７が外嵌されている。
固定具装着孔１０ｅは、固定具７を挿入後、Ｃリング８によって抜け止めしている。

＜フローティング機構の構成＞
図１に示すように、フローティング機構Ｆは、回転工具１をスピンドル１０にラジアル方向へ移動可能に弾性支持するためのものである。フローティング機構Ｆは、回転工具１の基端部側に外嵌させたスリーブ５と、スリーブ５を内嵌したスリーブホルダ４と、スリーブホルダ４を回転工具１に固定するための止めねじ３と、止めねじ３と回転工具１との間に介在されるロックスペーサ２と、スピンドル１０にスリーブホルダ４を固定するための固定具７と、固定具７及び大径部１０ｂの外周部に外嵌されるＣリング８と、スリーブホルダ４とスピンドル１０の中空部１０ａとの間の隙間Ｅによるガタツキを防止するためのクッション材６と、固定具７の側面を押圧するリターンスプリング９と、を備えて構成されている。

例えば、被加工物（図示省略）に設けられた下穴に、ドリルまたはタップからなる回転工具１で加工する場合には、被加工物の下穴の位置と、スピンドル１０の位置にズレが生じるときがある。このような位置ズレがある場合は、加工穴の径の精度が悪くなったり、加工穴に傾きが生じたりする可能性がある。また、多軸ヘッドＨは、加工の際に、スピンドル１０に偏荷重がかかるため、スピンドル１０が破損して、寿命が短くなる可能性がある。このような問題点を解消すべく、回転工具１とスピンドル１０との間には、回転工具１のラジアル方向の位置のズレや、回転工具１に加わった衝撃を吸収するフローティング機構Ｆが介在されている。
このため、スピンドル１０の中空部１０ａの内壁とスリーブホルダ４との間には、ラジアルフローティング量である隙間Ｅが設けられている。スリーブホルダ４は、外周部に弾性変形するクッション材６を設けて、隙間Ｅに配置することにより、スピンドル１０の中空部１０ａに対してスリーブホルダ４が略隙間Ｅ分浮いた状態で弾性支持されている。

スリーブ５は、回転工具１を固定するための円筒状の部材であり、外周面にロックスペーサ２が挿入される設置穴５ａを有している。
スリーブホルダ４は、スリーブ５を大径部１０ｂにスラスト方向及びラジアル方向に弾性的に固定するための段付円筒形状の部材からなり、クッション材６を介在してスピンドル１０の先端方向に向けて形成された中空部１０ａ内に挿入配置される。スリーブホルダ４には、固定具７をスラスト方向に移動可能に挿入する長孔４ａと、止めねじ３が軸心方向に向けて螺合される雌ねじ部４ｂと、スリーブ５が装着されるスリーブ装着部４ｃと、リターンスプリング９のばね受け部４ｄと、が形成されている。
ロックスペーサ２は、スリーブ５の設置穴５ａに内設されると共に、回転工具１の外周面と、止めねじ３の先端との間に介在されて、スリーブ５の回り止めと、回転工具１のクランプとを行うための部材である。

図１に示すように、固定具７は、スリーブホルダ４に穿設された長孔４ａと固定具装着孔１０ｅとに挿入される部材であり、例えば、平行ピンからなる。
Ｃリング８は、固定具７と大径部１０ｂとに外嵌することによって、固定具７が大径部１０ｂから脱落するのを防止する脱落防止部材である。
クッション材６は、スリーブホルダ４の外周部に形成された環状溝に嵌合されるリング状の弾性部材であり、スリーブホルダ４とスピンドルの中空部１０ａとの間の隙間Ｅに配置される。クッション材６は、外周方向に弾性変形可能にするために、断面視して半円状に形成されている。
リターンスプリング９は、圧縮円筒コイルばねからなり、基端側がスリーブホルダ４内のばね受け４ｄを押圧する状態に配置され、先端側が固定具７の側面を先端側に押圧する状態に圧縮されて内設されている。このため、リターンスプリング９は、ばね力によってスリーブホルダ４を基端側に常に押圧している。

≪スピンドル位置調節機構の構成≫
前記スピンドル位置調節機構Ｓは、ボディ２７に回転可能に支持された調節軸３５と、ボディ２７に固定された２本の前記アイドルシャフト２１と、アイドルシャフト２１に回転可能に支持された２本のスピンドルハウジング１８と、２本のアイドルシャフト２１にそれぞれ設けられたハウジングギア１７と、調節軸３５に固定され、２つのハウジングギア１７にそれぞれ噛合する第１バックラッシ調節ギア３７及び第２バックラッシ調節ギア３８と、ハウジングギア１７とこれに噛合する第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８との間のバックラッシを調節するバックラッシ調節機構Ｇと、を備えて構成されている。スピンドル位置調節機構Ｓは、調節軸３５を回転させることにより、２つのスピンドルハウジング１８と、２つのスピンドル１０と、２つのハウジングギア１７とが、それぞれアイドルシャフト２１を中心として連動回転するように設けられている。

＜調節軸の構成＞
調節軸３５は、この調節軸３５をスパナ等で回転させることにより、第１及び第２スピンドル駆動機構Ａ，Ｂを同時に回動させて二軸間の軸間ピッチを調節する１本の軸棒である。調節軸３５は、基端部側がボディ２７に回動可能に軸支され、先端部側がセフティカバー１６から突出した状態に配置されている。調節軸３５には、この調節軸３５の先端部に略六角柱形状に形成された頭部３５ａと、第１バックラッシ調節ギア３７を調節軸３５に固定するためのキー３３が挿入されるキー溝３５ｂと、第１バックラッシ調節ギア３７が軸方向に移動するのを阻止する止め輪３４が装着される環状溝（図示省略）と、基端部側にストッパ３５ｃと、が形成されている。その調節軸３５には、第１バックラッシ調節ギア３７と、第２バックラッシ調節ギア３８と、軸受部材４２とが外嵌されている。

＜スピンドルハウジングの構成＞
スピンドルハウジング１８は、アイドルシャフト２１に回転可能に外嵌された回転体であり、２つの略円柱状の部材からなる。図２に示すように、各スピンドルハウジング１８は、中央部にアイドルギア２５を軸支したアイドルシャフト２１が配置され、前側外周部にハウジングギア１７がボルト締めされ、後側外周部がボディ２７の歯車配置穴２７ｂ内に回転自在に収納され、アイドルシャフト２１の周辺部位にスピンドルギア４４を固定した２つのスピンドル１０が回転可能に挿入されている（図１参照）。
図３に示すように、各スピンドルハウジング１８とボディ２７とは、スピンドルハウジング１８（一方）の外周部に目盛５２を有し、ボディ２７（他方）の外周部に目印５３を有している。このため、調節軸３５を回転した際に、スピンドルハウジング１８がどの程度回転したか確認できるようになっている。

＜ハウジングギアの構成＞
ハウジングギア１７は、２つのスピンドルハウジング１８の外周部前側にそれぞれ固定された歯車からなる。ハウジングギア１７は、スパナ等で調節軸３５を回転させることにより、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８を介在して連動回転して、２つのスピンドル１０、回転工具１及びスピンドルハウジング１８をアイドルシャフト２１を中心として回転させる。換言すると、２つのハウジングギア１７は、それぞれが噛合する第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８が回転すると、それらの歯車と共に２つのスピンドル１０及び回転工具１も回転するようになっている。

≪バックラッシ調節機構の構成≫
バックラッシ調節機構Ｇは、複数のハウジングギア１７と、これに噛合する第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８とのバックラッシを除去するための調節を行うものである。バックラッシ調節機構Ｇは、第１バックラッシ調節ギア３７と、第２バックラッシ調節ギア３８と、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８とを固定する連結具３６と、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８が固定される調節軸３５と、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８が噛合するハウジングギア１７と、を備えて構成されている。

＜第１及び第２バックラッシ調節ギアの構成＞
第１バックラッシ調節ギア３７は、調節軸３５に固定されて一体に回転する歯車であり、ハウジングギア１７に噛合している。第１バックラッシ調節ギア３７は、複数のボルトからなる連結具３６がそれぞれ螺着される雌ねじ部３７ａを有している。
第２バックラッシ調節ギア３８は、調節軸３５に回転可能に外嵌されて第１バックラッシ調節ギア３７の前側の隣接した位置に連結具３６によって締結されて、第１バックラッシ調節ギア３７と共に回転する。第２バックラッシ調節ギア３８には、バックラッシ調節用の連結具３６が挿入される円弧状の遊動孔３８ａが穿設されている。このため、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８は、図４に示すように、第２バックラッシ調節ギア３８を第１バックラッシ調節ギア３７対して回転方向（矢印ｅ，ｆ方向）に互いにずらして、ハウジングギア１７の歯溝１７ａに一方に歯面３７ｂと他方の歯面３８ｂとに当てた状態で調節軸３５に締結することにより、両者が噛合するハウジングギア１７とのバックラッシをゼロにすることが可能である。

＜連結部の構成＞
図４に示すように、連結具３６は、第１バックラッシ調節ギア３７と、この第１バックラッシ調節ギア３７に軸方向の前側に重ねるようにして配置される同一形状で同じ大きさの歯車からなる第２バックラッシ調節ギア３８と、を固定するボルトからなる（図１参照）。換言すると、連結具３６は、ハウジングギア１７の歯溝１７ａに対する第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８の歯面３７ｂ，３８ｂを当接させてバックラッシをゼロ（低減）にした状態で前側の第２バックラッシ調節ギア３８を後側の第１バックラッシ調節ギア３７に固定してバックラッシを制限するための部材である。

≪作用≫
次に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施形態に係る多軸ヘッドＨの作用を説明する。

＜スピンドルの位置を調節する場合＞
スピンドル１０の位置を調節する場合は、まず、図２に示す２つのナット１３，１３を緩める。これにより、スピンドル１０の位置を調節することが可能になる。次に、スパナ等を用いて設定したいスピンドル１０の位置まで、調節軸３５を回転させる。調節軸３５を回転させることにより、２つのスピンドル１０，１０の位置は、互いに近づいたり、離れたりする。

図２に示すように、例えば、スパナ等で調節軸３５を右方向（矢印ａ方向）に回転させると、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８も同じ右方向（矢印ｂ方向）に回転する。すると、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８に噛合しているハウジングギア１７，１７は、アイドルシャフト２１，２１を中心として左方向（矢印ｃ方向）へスピンドル１０、回転工具１、スピンドルハウジング１８等と共に回転する。このため、２つのスピンドル１０，１０間の距離Ｌが近くなったり、遠くなったりして、その間の距離Ｌ（軸間ピッチ）を調節することができる。
このように、二軸ヘッドの場合は、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８を多軸ヘッドＨの中心位置からオフセットした位置に配置して、これらに噛合している２つのハウジングギア１７，１７に設けたスピンドル１０，１０がアイドルシャフト２１を中心として同時に回転して、スピンドル１０，１０間の距離Ｌを狭めたり、広げたりして、軸間ピッチを調節することができる。

図４に示すように、スピンドルハウジング１８が回転することによって、スピンドルハウジング１８に設けた目盛５２も回転する。このため、ボディ２７の目印５３と目盛５２とにより、スピンドル１０の位置（スピンドル１０，１０の軸間ピッチ）を読み取ることができる。２つのスピンドル１０，１０間の距離Ｌが設定したい位置になった場合は、緩めたナット１３，１３を締め付けることで、その状態に固定することができる。

＜回転工具で被加工物を加工する場合＞
図１に示すように、回転工具１，１で被加工物（図示省略）を加工する場合は、電動モータ等の動力源（図示省略）を回転駆動させると、主軸４８、メインギア２８、アイドルギア２５，２５を介在してスピンドルギア４４，４４と共に、スピンドル１０，１０、フローティング機構Ｆ，Ｆ及び回転工具１，１が回転して被加工物を切削加工する。

例えば、加工の際に、被加工物（図示省略）に形成された下穴と、スピンドル１０の中心とがずれている場合、下穴にタップ等の回転工具１が倣おうとするが、そのときに、スリーブホルダ４に偏荷重がかかる。この偏荷重がクッション材６にかかると、クッション材６が弾性変形して、偏荷重と衝撃力とを吸収すると共に、スリーブホルダ４の位置がスピンドル１０に対してラジアル方向に弾性的に移動して偏心し、スリーブホルダ４の中心（回転工具１の中心）と下穴の中心とを一致させる方向に弾性力が働いて、自動的に位置合わせをしようとする。このため、スリーブホルダ４内にスリーブ５を介在して取り付けられた回転工具１は、スリーブホルダ４と一体に移動して中心位置が自動的に微調整されて、被加工物の所定位置を正確に切削加工することができる。

回転工具１による被加工物の加工が終了すると、回転工具１が被加工物から離れると同時に、被加工物から回転工具１、スリーブ５を介在してスリーブホルダ４に外力がかからなくなるので、スリーブホルダ４への偏荷重もかからなくなるため、クッション材６は元の形状に戻る。
すると、スピンドル１０の軸心に対してずれた状態になっていた回転工具１、スリーブ５及びスリーブホルダ４が、クッション材６の弾力によって押圧されて元の軸心が互いに一致する位置に自動復帰する。

[変形例]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。以下、前記実施形態の変形例を説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。

前記実施形態では、スピンドル１０を２つ有するいわゆる二軸へッドの場合を例に挙げて説明したが、本発明は二軸のものに限定されるものではなく、スピンドル１０が２つ以上のものでも適用可能である。

その一例として、図５〜図１０を参照しながらスピンドル１０を４つ有するいわゆる四軸ヘッドからなる多軸ヘッドＨ１を説明する。
図５に示すように、この場合、多軸ヘッドＨ１は、ボディ２７を正面視して、メインギア２８及び調節軸３５を中心として任意の円周上に配置され、それぞれ同一構造の４組の第１〜第４スピンドル駆動機構Ａ〜Ｄを四等配置してなる。

図６に示すように、変形例の第１〜第４スピンドル駆動機構Ａ〜Ｄは、前記実施形態のメインギア２８とアイドルギア２５との間に２組の中間歯車２５Ａ，２５Ｂがそれぞれ増設されている。つまり、動力源（図示省略）によってメインギア２８が回転すると、その回転は、メインギア２８から４組の中間歯車２５Ａ、中間歯車２５Ｂ、アイドルギア２５の大歯車部２５ａ及び小歯車２５ｂを介在して各スピンドルギア４４に伝達される。図８に示すように、各スピンドルギア４４の回転によって前記実施形態と同様に、それぞれのスピンドルギア４４、スピンドル１０、固定具７、スリーブホルダ４、スリーブ５及び回転工具１が一体に回転して４つの回転工具１による切削加工が可能になる。
このように回転工具１を設けたスピンドル１０の数を４つ増設した場合には、その数に合わせてスピンドル駆動機構の数も増設すればよい。

その場合、図５に示すように、スピンドル位置調節機構Ｓ及びバックラッシ調節機構Ｇは、調節軸３５、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８がボディ２７の中心に配置され、その第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８の外周部に４つのハウジングギア１７が噛合した状態に四等配置される。
図８に示すように、調節軸３５を回転させれば、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８に噛合している４つのハウジングギア１７（図５参照）が同時に回転して、各ハウジングギア１７に固定されたスピンドルハウジング１８と、スピンドルハウジング１８に軸入されたスピンドル１０とがアイドルシャフト２１を中心として回転する。すると、４つのスピンドル１０（４つの回転工具１）のそれぞれの間の距離Ｌ（軸間ピッチ）を同時に狭くしたり、広げたりすることができる。

また、第１及び第２バックラッシ調節ギア３７，３８と、４つのハウジングギア１７とのそれぞれのバックラッシも、図４に示す前記実施形態と同様に、連結具３６を緩めて、第１バックラッシ調節ギア３７の歯面３７ｂと第２バックラッシ調節ギア３８の歯面３８ｂをハウジングギア１７の歯溝１７ａの両側側面に当てることによって、ゼロにすることができきる。
以上のように、本発明に係る多軸ヘッドＨ，Ｈ１は、スピンドル１０を２つ以上有するものに適用することが可能である。

１ 回転工具
４ スリーブホルダ
５ スリーブ
６ クッション材
７ 固定具
１０ スピンドル
１０ａ 中空部
１７ ハウジングギア
１８ スピンドルハウジング
２１ アイドルシャフト
２５ アイドルギア
２７ ボディ
２８ メインギア
３５ 調節軸
３７ 第１バックラッシ調節ギア（バックラッシ調節ギア）
３８ 第２バックラッシ調節ギア（バックラッシ調節ギア）
４４ スピンドルギア
５０ クイル
５２ 目盛
５３ 目印
Ａ 第１スピンドル駆動機構（スピンドル駆動機構）
Ｂ 第２スピンドル駆動機構（スピンドル駆動機構）
Ｃ 第３スピンドル駆動機構（スピンドル駆動機構）
Ｄ 第４スピンドル駆動機構（スピンドル駆動機構）
Ｆ フローティング機構
Ｇ バックラッシ調節機構
Ｈ，Ｈ１多軸ヘッド
Ｓ スピンドル位置調節機構

Claims (6)

1. クイルに固定されるボディと、
   複数の回転工具をそれぞれ保持する複数のスピンドルと、
   動力源によって回転駆動されるメインギアに噛合して連動回転し、前記複数のスピンドルをそれぞれ回転させる複数のスピンドル駆動機構と、
   前記複数のスピンドル駆動機構の位置を調節するスピンドル位置調節機構と、を備えた多軸ヘッドであって、
   前記スピンドル位置調節機構は、前記ボディに回転可能に支持された調節軸と、
   前記ボディに固定された複数のアイドルシャフトに回転可能に支持され前記スピンドルが偏心して挿入された複数のスピンドルハウジングと、
   前記複数のスピンドルハウジングに固定された複数のハウジングギアと、
   前記調節軸に外嵌して固定され、前記複数のハウジングギアと噛合してバックラッシを調節可能な外歯歯車から成るバックラッシ調節ギアと、を備え、
   前記バックラッシ調節ギアは、前記調節軸が回転されることによって回転し、前記バックラッシ調節ギアに噛合された前記ハウジングギアを介して前記スピンドルハウジングを回転させて、前記複数のスピンドルの配置位置を同時に調節することを特徴とする多軸ヘッド。
2. 前記各スピンドル駆動機構は、前記ボディにそれぞれの前記アイドルシャフトを介在して回転可能に支持され、前記メインギアに噛合する複数のアイドルギアと、
   前記複数のアイドルギアにそれぞれ噛合し、前記複数のスピンドルに外嵌されて一体に回転する複数のスピンドルギアと、を備え、
   前記スピンドル位置調節機構は、前記調節軸を回転させることにより、前記複数のスピンドルハウジングと、前記複数のスピンドルと、前記複数のハウジングギアとが、それぞれ前記スピンドルを中心として連動回転し、
   前記複数のスピンドル及び前記調節軸は、先端部が、前記複数のスピンドルハウジングに前面側に配置されたセフティカバーから突出した状態に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多軸ヘッド。
3. 前記スピンドル駆動機構は、正面視して前記ボディを中心として任意の円周上に配置された第１スピンドル駆動機構と、第２スピンドル駆動機構と、第３スピンドル駆動機構と、第４スピンドル駆動機構とを四等配置してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多軸ヘッド。
4. 前記バックラッシ調節ギアは、前記調節軸に固定された第１バックラッシ調節ギアと、
   前記調節軸に回転可能に外嵌されて前記第１バックラッシ調節ギアに締結される第２バックラッシ調節ギアとからなり、
   第１バックラッシ調節ギアと第２バックラッシ調節ギアは、互いに回転方向にずらして前記調節軸に締結することにより、両者が噛合する前記ハウジングギアとのバックラッシを低減させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多軸ヘッド。
5. 前記複数のスピンドルハウジングと前記ボディとは、一方の外周部に前記複数スピンドルの軸間ピッチを読み取るための目盛を有し、他方の外周部に目印を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多軸ヘッド。
6. 前記回転工具は、前記スピンドルに、ラジアル方向への移動を可能に支持するフローティング機構を介在して取り付けられ、
   前記フローティング機構は、前記回転工具の基端部側に外嵌させたスリーブと、
   前記スリーブを内嵌し、前記スピンドルの先端部に開口して形成された中空部にクッション材を介在して挿入されるスリーブホルダと、
   前記スリーブホルダを前記スピンドルに固定するための固定具と、を備え、
   前記クッション材は、前記スリーブホルダの外周部に形成された環状溝に嵌合される断面視して略半円形のリング状部材から成ることを特徴とする請求項２に記載の多軸ヘッド。

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