JPH02116406A

JPH02116406A - 工具ユニット

Info

Publication number: JPH02116406A
Application number: JP63267814A
Authority: JP
Inventors: Chikamasa Hatsutori; 服部　親将; Ikuo Kameyama; 亀山　郁雄
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1990-05-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、タップやドリルなどの工具を回転させながら
前進あるいは後退させることができる、単軸式の工具ユ
ニットに関するものである。

［従来技術］従来、タッピングユニットなどの前記工具ユニットは、
モータ軸に接続され、工具を前後進させるための直進駆
動装置の軸と、別のモータ軸に接続され、工具を回転さ
せるための回転駆動装置の軸との、少なくとも２つの軸
を備えており、少なくとも２つの軸からギヤ系列を介し
て工具を支持する主軸に前後進運動と回転運動を与える
構造になっていた。

また、ボールネジ軸部とボールスプライン軸部を有する
主軸と同一軸上に、１つのモータを組み込んで、クラッ
チ機構を介して駆動部を切り換えることにより、主軸を
回転させたり、前後進させたりする構造のものが提案さ
れている（特開昭６１−３８８９２号）。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記した従来技術のうち前者は、前後進
運動と回転運動を発生させる装置が、同一軸上にない２
つの軸又は２つ以上の軸で構成されるため、装置全体の
外径が大きくなって、スペースが余分に必要となり、ま
た、その製作上も組み付は時の少なくとも２つの軸の位
置精度を高める必要があり、更に、装置を構成する部品
点数が多くて構造が複雑になるという問題点があった。

後者は、主軸の回転と前後進とを、クラッチ機構の切り
換えによって選択的に行うので、工具を回転させながら
同時に前後進させることはできない。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、単軸により回転運動と前後進運動とを可能に
して、装置全体をコンパクトにして取り扱いを容易にし
、設置スペースか少なく、構成部品点数の削減と組み付
は時の位置精度の向上が図れる、工具ユニットを提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この目的を解決するために本発明の工具ユニットは、ハ
ウジング内の中心部又は略中心部にその軸方向に摺動自
在に嵌挿され、外周面の適所に第１ネジ部を有するクイ
ルと、該クイル内に回動自在に支承され、前記ハウジン
グより外方に突出する先端部に工具取付用チャックを有
し、外周面の所定部分に回転被伝達部を設けた主軸と、
前記ハウジングの内周面に配設された主軸移動用モータ
によって正・逆方向に選択的に回転され、内周面に前記
第１ネジ部と螺合可能な第２ネジ部を有し、前記クイル
の周囲に回動自在に配装された第１の中空ロータと、前
記ハウジングの内周面に配設された主軸回転用モータに
よって正・逆方向に選択的に回転され、前記主軸の回転
被伝達部にその軸方向に相対的に摺動自在に係合し、ハ
ウジング内に回動自在に配装された第２の中空ロータと
を備え、前記主軸移動用モータと主軸回転用モータとを
同期して回転させることにより、主軸が回転すると同時
に軸方向に移動するように構成している。

また、前記クイルの第１ネジ部に螺合可能な第２ネジ部
を有する環状のネジ部材を、そのネジ部材と前記第１の
中空ロータとが相離間方向又は相接近方向に付勢される
ようにバネを介装して第１の中空ロータに配設すること
が望ましい。

［作用］上記の構成を有する本発明の工具ユニットによれば、前
記主軸回転用モータを正・逆方向に選択的に回転させる
と、その回転により第２の中空ロータが回転しこれと回
転方向で係合する主軸が回転する。前記主軸回転用モー
タの回転に同期させて前記主軸移動用モータを正・逆方
向に選択的に回転させると、その回転により第【の中空
ロータが回転しこれと螺合するが回転が規制された前記
クイルが、前記ハウジングに対しその軸方向に前進又は
後進する。クイルの前後進に伴って主軸が回転しながら
前後進する。

前記主軸の回転と前記クイル（主軸）の前後進は、同期
しているので、工具を自由なビッヂで送ることができる
。

また、請求項２記載の装置によれば、第１の中空ロータ
の第２ネジ山をクイルの第１ネジ山の一方の壁面に当接
するとと６に、環状ネジ部材の第２ネジ山をバネの付勢
力によって前記第１ネジ山の対向する壁面又は他方の壁
面に圧接することにより、クイルの第１ネジ山と中空口
−タの第２ネジ山との隙間によるバックラッシュを解消
し、精度の高い加工を行うことができる。

［実施例］以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図において、円筒状ハウジング１０内の中心部に、
クイルｌがすべり軸受け１４ａ、１４ｂを介して摺動自
在に嵌挿されている。また、クイルｌは、ハウジング１
０に固定された回り止め部材１５に保合部１ｂを介して
係合し、その回転が規制されている。クイルｌの外周面
の適所には、雄ネジ部（第１ネジ部）　Ｉａか形成され
ている。クイルｌ内には、主軸２がころがり軸受け１３
ａ、１３ｂを介して回動自在に支承されている。主軸２
の先端側は、クイルｌ及び前記ハウジングｌＯより外方
に突出し、その先端に工具（本実施例では、タップ工具
２１）取付用チャック２０が装着されている。また、主
軸２の基端側もクイルｌの基端より突出し、その突出部
分の周囲には、回転被伝達部としての複数本のスプライ
ン２ａが軸方向に刻設されている。ハウジング１０内の
クイルｌの周囲に、第１の中空ロータ７がころがり軸受
け１２ａ、１２ｂを介してハウジング１０に対し回動自
在に支承され、この中空ロータ７の内周面にはクイルｌ
の前記雄ネジ部１ａと螺合可能な雌ネジ部（第２ネジ部
）７ａが形成されている。クイルｌの周囲で前記ハウジ
ング１０の内周面に、主軸２移動用モータ８が配設され
ている。モータ８には正・逆方向に選択的に回転可能な
モータが用いられている。第１の中空ロータ７の先端側
外周面に、中空ロータ７の回転位置や回転速度を検出す
るためのエンコーダ９が配備されている。

前記ハウジング１０内の主軸２の基端側スプライン２ａ
の周囲に、第２の中空ロータ４がころがり軸受けｌｌａ
、ｌｌｂを介してハウジング１０に対し回動自在に支承
されている。スプライン２ａと係合して主軸２の軸方向
に相対的に摺動自在なスリーブ状ボールスプライン３が
、中空ロータ４内の先端側にキー４ａを介して中空ロー
タ４と一体回転可能に配設されている。主軸２の基端部
分の周囲で前記ハウジング１０の内周面に、主軸２回転
用モータ５が配設されている。モータ５には、前記モー
タ８と同様に正・逆方向に選択的に回転可能なモータが
用いられている。第２の中空ロータ４の基端側外周面に
、中空ロータ４の回転位置や回転速度を検出するための
エンコーダ６が配備されている。

また、面記第１の中空ロータ７の基端には、クイル１の
雄ネジ部１ａに螺合可能な雌ネジ部（第２ネジ部）１７
ａを有する環状のネジ部材１７が、第２図に示すように
圧縮バネ１９を介装してクイルｌの軸方向に移動可能に
止めネジ１８により配設されている。その止めネジ１８
によりネジ部材１７の位置を調節して、第１の中空ロー
タ７の雄ネジ山７ａをクイルｌの雄ネジ山１ａの一方の
壁面に当接するとともに、環状ネジ部材１７の雄ネジ山
１７ａをバネ１９の付勢力によって前記雄ネジ山１ａの
反問する壁面に圧接する。これにより、クイルｌの雄ネ
ジ山１ａと調節ロータ７の雄ネジ山７ａとの隙間による
ガタがなくなり、クイルｌの軸方向のバックラッシュを
解消することができる。なお、前記圧縮バネ１９は、止
めネジ１８の頭部とネジ部材１７との間に介装してもよ
い。また、圧縮バネ１９に代えて引張バネを、ネジ部材
１７と中空ロータ７の基端面との間に介装してもよい。

次に、上記実施例の工具ユニットについてその作動態様
を説明する。

第１図において、前記主軸回転用モータ５を正方向（又
は逆方向）に回転させると、第２の中空ロータ４が正方
向に回転し、ボールスプライン３を介して主軸２が正回
転する。この時、中空ロータ４の回転速度をエンコーダ
６が検出し、図示していないコントローラで演算され、
図示していないドライバーにより前記モータ５に同期す
るように主軸２移動用モータ８を正方向（又は逆方向）
に回転させる。モータ８の回転により第１の中空ロータ
７が正方向に回転し、その回転力がロータ７の雌ネジ部
７ａ及びこれと螺合するクイルｌの雄ネジ部１ａによっ
てクイル！に伝達される。クイルｌは、回り止め部材１
５により回転が規制されているので、クイルｌに伝達さ
れる回転力は、軸方向への移動力に変換され、ハウジン
グＩＯに対してクイルｌが前進してその先端方向に移動
する。クイルｌの前進に伴って、主軸２が正回転しなが
ら先端方向に移動し、先端のタップ工具２１によりタッ
ピング作業が遂行される。

ここで、前記クイルｌに伝達される回転力が、軸方向へ
の移動力に変換される原理を、第３図に基づいて説明す
る。第３図はクイルｌの雄ネジ山１ａの１つを展開した
状態を示す説明図で、図において、θをネジ化のリード
角、ｐをネジ化のピッチ、ｒをネジ化の有効半径、Ｔを
クイルｌに伝達される回転力、Ｆを軸方向への移動力と
すると、Ｆ　Ｘ　ｐ　＝２πｒＸ　Ｔ／ｒ＝２ｒｔ　Ｔ、’、　
Ｆ　＝　２πＴ／ｐ・・・■ ｐ＝２πｒＸｔａｎθ・・・■ ■及び■より、Ｆ　＝　２ｙｒ　”Ｔ　／　（２πｒ４
ａｎθ）−（Ｔ　／ｒ）（１／ｌａｎθ）となる。した
がって、軸方向への移動力Ｆは、回転力Ｔに比例し、ｒ
とｔａｎθに反比例する。

ところで、前記実施例では、第２の中空ロータ４の回転
力を主軸２に伝達するのに、スプライン２ａとボールス
プライン３とを用いたが、主軸２の軸方向にキー溝を形
成し、このキー溝に係合するキーを中空ロータ４の内周
面に固定しても、同様の作用が達成される。

［発明の効果コ以上詳述したことから明らかなように、本発明の工具ユ
ニットは下記の効果を奏する。

（１）工具の回転用の軸と送り（移動）用の軸とを共通
にして単軸とし、その単軸の周囲に同心的に回転及び移
動用のモータをそれぞれ配設したので、装置全体の大き
さ（特に外径）が小さくなり、タッピングやドリリング
などの加工作業が容易になり、また設置スペースの縮小
と構成部品点数の削減が図られ、組み付は時の各部材の
位置精度が向上する。しかも、動力伝達部に歯車を持た
ないので騒音が小さく、また、回転運動と前後進運動と
を別々に駆動可能で主軸の回転と送り速度の同期を電子
制御で行えるので、ビヴチの変更が任意に設定できる。

（２）請求項２記戦の工具ユニットによれば、上記（１
）の効果の他に、クイルと第１の中空ロータのネジ山間
のバックラッシュを解消できるので、精度の高い加工作
業が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は工具ユニットの全体を示す断面図で
あり、第２図は中空ロータのパックラッノユ除去機構を
示す第１図の一部拡大断面図であり、第３図はクイルの
雄ネジ山の１つを展開した状態を示す説明図である。 ■・・・クイル、ｌａ・・・雄ネジ部（第１ネジ部）、
１ｂ・・・係合部、２・・・主軸、２ａ・・・スプライ
ン部、３・ボールスプライン、４・・・第２の中空ロー
タ、５・・・主軸回転用モータ、６．９・・・エンコー
ダ、７・・・第１の中空ロータ、７ａ・・・雌ネジ部（
第２ネジ部）、８・・・主軸移動用モータ、１０・・・
ハウジング、ｌｌａ、ｌｌｂ、＋２ａＳ１２ｂ、１３ａ
、１３ｂ−・ころがり軸受け、１４ａ、　１４ｂ・・・
ずべり軸受、１５・・・回り止め部材、１７・・・環状
ネジ部材、１７ａ・・・雌ネジ部（第２ネジｉ１）、１
ｇ・・・止めネジ、１９・・・圧縮バネ。

Claims

【特許請求の範囲】１、ハウジング内の中心部又は略中心部にその軸方向に
摺動自在に嵌挿され、外周面の適所に第１ネジ部を有す
るクイルと、該クイル内に回動自在に支承され、前記ハウジングより
外方に突出する先端部に工具取付用チャックを有し、外
周面の所定部分に回転被伝達部を設けた主軸と、前記ハウジングの内周面に配設された主軸移動用モータ
によって正・逆方向に選択的に回転され、内周面に前記
第１ネジ部と螺合可能な第２ネジ部を有し、前記クイル
の周囲に回動自在に配装された第１の中空ロータと、前記ハウジングの内周面に配設された主軸回転用モータ
によって正・逆方向に選択的に回転され、前記主軸の回
転被伝達部にその軸方向に相対的に摺動自在に係合し、
ハウジング内に回動自在に配装された第２の中空ロータ
とを備え、前記主軸移動用モータと主軸回転用モータと
を同期して回転させることにより、主軸が回転すると同
時に軸方向に移動するように構成したことを特徴とする
工具ユニット。２、前記クイルの第１ネジ部に螺合可能な第２ネジ部を
有する環状のネジ部材を、そのネジ部材と前記第１の中
空ロータとが相離間方向又は相接近方向に付勢されるよ
うにバネを介装して第１の中空ロータに配設した請求項
１記載の工具ユニット。