JPH0325855Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は工作機械の主軸に取り付けられて複数
の回転切削工具を保持するマルチスピンドルユニ
ツトに関し、特に主軸への取付誤差に影響される
ことなく、回転切削工具に高精度の加工を行わせ
ることができるユニツトに関するものである。

従来技術 従来より、ボール盤、中ぐり盤などの専用機、
あるいは一台の装置で多種類の加工を自動的に行
うマシニングセンタ等の工作機械にドリル、リー
マ、中ぐり工具等の回転切削工具を取り付けるた
めに、一端部において回転切削工具を保持し、他
端部において工作機械の主軸に固定される回転切
削工具ホルダが使用されている。

しかしながら、工作機械の主軸に対する工具ホ
ルダの取付けに際して、脱着に伴う摩耗あるいは
切削屑、塵埃等の付着のために嵌合面、位置決め
面等に必ずしも十分な密着性が得られるわけでは
なく、主軸の中心線に対して工具ホルダの中心線
が偏心したり傾斜したりする取付誤差が生ずるこ
とが避けられなかつた。このような工具ホルダの
取付誤差は、工具ホルダの先端部に固定された回
転切削工具の振れ幅に対して大きな影響を与える
ものであり、例えば加工穴の径が拡大する等の加
工精度の低下を招来していた。このような加工精
度の低下は、高い加工精度が必要とされるリーマ
加工、フアインボーリング等において特に重大な
問題となる。

そこで、本出願人は先に、特願昭58−126768号
（特公昭61−7894号公報）として、工作機械の主
軸に対する取付誤差に起因する加工精度の低下を
防止し得る回転切削工具ホルダを提案した。この
工具ホルダは、工作機械の主軸に固定されるホル
ダ本体と、一端部に回転切削工具取付部を備えて
ホルダ本体と同心的に配設される回転軸とを備え
るものであり、回転軸は回転切削工具取付部が設
けられた側と反対側の端部においてホルダ本体に
相対変位可能かつ回転トルク伝達可能に連結され
る。そして、回転軸の外側に相対回転可能にケー
シングが取り付けられ、このケーシングが主軸の
周辺に位置固定に設けられた位置決め部材と係合
して正確に位置決めされることにより、回転軸を
位置決めする機能を果たすようにされるのであ
る。

このような工具ホルダにおいては、一端部に回
転切削工具が取り付けられる回転軸が上記ケーシ
ングによつて位置決めされ、ケーシングは主軸の
周辺に設けられた位置固定の位置決め部材によつ
て正確に位置決めされるため、このケーシングに
よる位置決めによつて、工具ホルダの主軸に対す
る取付誤差とは無関係に回転切削工具に高精度の
加工を行わせることが可能となるのである。

しかしながら、その後、そのように高精度の加
工を複数の穴に対して同時に行うことにより加工
精度のみならず加工能率も向上させる要求が生ま
れてきた。

考案の目的 本考案は、この要求を満たすために工作機械の
主軸に脱着して使用される回転切削工具ホルダで
あつて、その主軸によつて同時に駆動される複数
の小スピンドルを備え、それら小スピンドルを本
体の主軸に対する取付精度とは無関係に精度良く
位置決めし得るマルチスピンドルユニツトを提供
することを目的としてなされたものである。

考案の構成 上記の目的を達成するために本考案に係るマル
チスピンドルユニツトは、（ａ）工作機械の主軸
に脱着可能に固定されるユニツト本体と、（ｂ）
そのユニツト本体と一端部において相対変位可能
かつ回転トルク伝達可能に連結された回転軸と、
（ｃ）それらユニツト本体と回転軸とを軸方向に
おいて互いに接近する向きに付勢する弾性部材
と、（ｄ）回転軸の外側に相対回転可能に取り付
けられ、ユニツト本体が主軸に固定されるとき主
軸の周辺に位置固定に設けられた位置決め部材に
弾性部材の付勢力により押圧されてその位置決め
部材と係合し、中心線の位置および中心線まわり
の角度位置を正確に位置決めされるケーシング
と、（ｅ）そのケーシングの回転軸の軸心から外
れた複数の位置に、回転軸の軸心と平行な軸心の
まわりに回転可能に設けられ、ケーシングから突
出したそれぞれの先端部に回転切削工具取付部を
有する複数の小スピンドルと、（ｆ）ケーシング
内に設けられ、複数の小スピンドルに回転軸の回
転を伝達する回転伝達機構とを含むように構成さ
れる。

考案の効果 このように構成されたマルチスピンドルユニツ
トにおいては、それぞれ回転切削工具を保持する
複数の小スピンドルが位置決め部材により正確に
位置決めされたケーシングによつて、ユニツト本
体の主軸に対する取付誤差に影響されることなく
高精度に位置決めされる。すなわち、ケーシング
は位置決め部材に対して中心線の位置およびその
中心まわりの角度位置を正確に位置決めされるた
め、そのケーシングによつて位置決めされる各小
スピンドルの中心線位置も正確に定まり、穴あけ
加工、リーマ加工、中ぐり加工等の穴加工が高精
度で行われ得るのである。しかも、複数の回転切
削工具から複数の小スピンドルに加えられる切削
反力は、ケーシングおよび位置決め部材を介して
中ぐり盤、ボール盤、マシニングセンタ等工作機
械の本体によつて剛性高く受けられることとなる
ため、切削反力によつて各回転切削工具が変位す
ることも有効に防止されて相当の重切削も可能と
なり、複数の穴加工が同時に行われることと相俟
つて加工能率も著しく向上するのである。

その上、ユニツト本体と回転軸とが弾性部材に
より軸方向に互いに接近する向きに付勢されてお
り、ユニツト本体が工作機械の主軸に固定される
とき、ケーシングが回転軸を介して伝達される弾
性部材の付勢力により位置決め部材に押圧されて
それと係合し、位置決めされるようになつている
ため、マルチスピンドルユニツトを工作機械に取
り付けるためにはユニツト本体を主軸に固定すれ
ばよく、ケーシングをボルト等により工作機械の
本体に固定する必要がないため、マルチスピンド
ルユニツトの脱着を簡易、迅速に行うことがで
き、この点からも加工能率が向上する効果が得ら
れる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図において２は円筒状をなしてその軸心ま
わりに回転駆動される中ぐり盤の主軸であり、主
軸２の先端部には第２図から明らかなように複数
の回転切削工具４が取り付けられるマルチスピン
ドルユニツト（以下、単にユニツトと称する）６
が取り付けられ、主軸２の回転が複数の回転切削
工具４に同時に伝達されるようになつている。

ユニツト６は、主軸２に固定されるユニツト本
体８と、そのユニツト本体８に相対変位可能かつ
回転トルク伝達可能に連結された回転軸１０と、
その回転軸１０と相対回転可能なケーシング１２
と、ケーシング１２により回転軸と平行にかつ回
転可能に保持された複数の小スピンドル１４と、
これら小スピンドル１４に回転軸１０の回転を伝
達する揺動板１６とを備えている。

ユニツト本体８は軸方向に貫通する段付状の中
心穴２０を備えた筒状の部材であつて、外径が後
端部に向かつて漸次小さくなる外周テーパ面２２
を有している。ユニツト本体８の後端部すなわち
小径側端部には軸心方向に突き出すプルスタツド
２４が固定される一方、大径側端部にはその軸心
に対して直角な方向に突き出す円環状のフランジ
部２６が設けられている。このフランジ部２６に
は係合溝２８が形成されていて、ユニツト本体８
が主軸２内に引き込まれて外周テーパ面２２が主
軸２の先端部に形成された内周テーパ面３０に密
着する際、主軸２の先端面に中心から外れた位置
に突設された係合突起３２と係合し、主軸２とユ
ニツト本体８との相対回転を阻止するようにされ
ている。

回転軸１０は円形断面の段付軸状をなしてお
り、ユニツト本体８側の端部がユニツト本体８に
螺合されたリング部材３４内に緩く嵌合されてい
る。リング部材３４の内周面には中心線に平行な
キー溝３６が形成されており、このキー溝３６に
回転軸１０に固定のキー３８が嵌入させられるこ
とにより、回転軸１０はユニツト本体８に対して
軸方向に相対移動可能ではあるが、相対回転は不
能とされている。また、回転軸１０のリング部材
３４に嵌合された部分の端面にはボルト４０が軸
方向に立設されていて、このボルト４０の頭部と
リング部材３４との間に配設された弾性部材とし
ての皿ばね４２により、回転軸１０は常時ユニツ
ト本体８の側に付勢されている。すなわち、回転
軸１０とユニツト本体８とは皿ばね４２の付勢力
に抗して軸方向に相対移動が可能であるととも
に、それらの軸心の僅かな相対変位、すなわちユ
ニツト本体８の軸心に対する回転軸１０の軸心の
微小な半径方向のずれおよび傾斜が許容されるよ
うに連結されているのである。

回転軸１０の外側にはラジアルベアリング４４
およびスラストベアリング４６を介してケーシン
グ１２が相対回転可能に取り付けられている。ケ
ーシング１２は前記ユニツト本体８のフランジ部
２６に対向する端面５０を備えており、取り外さ
れた状態においてはボルト４０、回転軸１０およ
びスラストベアリング４６を介して伝達される皿
ばね４２の付勢力によつて、この端面５０がフラ
ンジ部２６の端面に押し付けられているが、取付
状態においては図示のようにフランジ部２６から
一定量浮き上がつた状態となるようにされてい
る。この端面５０には凹所５２が形成される一
方、フランジ部２６には突起５４が設けられ、両
者が係合した状態ではユニツト本体８とケーシン
グ１２との相対回転が阻止されるようになつてい
る。

ケーシング１２は更に、ユニツト本体８側に向
かつて直径の漸減する外周テーパ面５６と、その
外周テーパ面５６の大径端側から半径方向外向き
に延び出す端面５８とを備えており、これら外周
テーパ面５６と端面５８とによつて位置決め部材
６０に密着するようにされている。位置決め部材
６０はほぼ円環状の部材であつて、中ぐり盤の本
体６２の主軸２を囲む部分に予め精度良く位置決
めされて固定されており、前記外周テーパ面５６
としまり嵌合可能な内周テーパ面６４と、前記端
面５８と密着可能な端面６６とを備えている。ま
た、位置決め部材６０は中心線から可及的に離れ
た位置において位置決め用突起６８を備えてお
り、この位置決め用突起６８がケーシング１２の
対応する位置に形成された位置決め用切欠７０と
精度良く係合することにより、ケーシング１２の
中心線まわりの角度位置を正確に規定するように
されている。

ケーシング１２は、上記端面５０、外周テーパ
面５６、端面５８等を備えた皿形の第一部材７２
の外に、その第一部材７２の外周部に固定された
短い円筒状の第二部材７４と、その第二部材７４
の開口端を塞ぐ円板状の第三部材７６とから成
り、閉じられた円形容器の形態をなしているが、
上記第三部材７６には前記回転軸１０の中心線、
すなわちケーシング１２の中心線から外れた位置
に複数の嵌合穴７８が形成されており、これにそ
れぞれボス部材８０が嵌合され、固定されてい
る。そして、各ボス部材８０にはベアリングハウ
ジング８２、ラジアルベアリング８４、スラスト
ベアリング８６、８８等を介して小スピンドル１
４が回転可能に取り付けられている。小スピンド
ル１４は組付けの都合上いくつかの部材に分割さ
れているが、組付け後は一体のスピンドルとして
機能し、先端部に回転切削工具４を挿入すべき工
具取付穴９０を備える一方、末端部には自身の回
転中心線から一定量偏心した偏心軸部９２を備え
ている。

上記各小スピンドル１４の偏心軸部９２には、
ラジアルベアリング９４を介して前記揺動板１６
が係合させられている。揺動板１６は全体として
円板状をなす部材であり、外周部に上記偏心軸部
９２と嵌合される複数の穴を有するとともに、中
心部にも嵌合穴を有しており、この嵌合穴におい
て、前記回転軸１０の先端部に突設された偏心軸
部９６にラジアルベアリング９８およびスラスト
ベアリング１００，１０２を介して回転可能に取
り付けられている。回転軸１０、その偏心軸部９
６、小スピンドル１４およびその偏心軸部９２等
にすべて互いに平行に設けられており、かつ、回
転軸１０の回転中心線に対する偏心軸部９２の偏
心量と小スピンドル１４の回転中心線に対する偏
心軸部９６の偏心量とは等しくされているため、
回転軸１０が回転すれば揺動板１６は回転軸１０
の回転中心線のまわりに円形の軌跡を描いて揺動
運動を行い、これによつて各小スピンドル１４に
回転軸１０の回転を伝達する。すなわち、本実施
例においては、揺動板１６、偏心軸部９２，９６
等によつて回転伝達機構が構成されているのであ
る。

以上のように構成されたユニツト６は、リー
マ、ドリル、中ぐり工具等の回転切削工具４が各
小スピンドル１４に取り付けられた状態で中ぐり
盤に取り付けられるのであるが、取付け前の状態
においては、ユニツト本体８とケーシング１２と
が皿ばね４２の弾性力により付勢されてフランジ
部２６と端面５０とにおいて互いに密着するとと
もに、突起５４と凹所５２との係合によつて相対
回転を防止された状態にある。

この状態のユニツト６が、位置決め部材６０の
位置決め用突起６８とケーシング１２の位置決め
用切欠７０の相対位置が合わされた状態で、ユニ
ツト本体８側から主軸２に挿入される。このと
き、まず上記位置決め用突起６８と位置決め用切
欠７０とが係合してケーシング１２の角度位置が
決められ、次にケーシング１２の外周テーパ面５
６が位置決め部材６０の内周テーパ面６４に接触
する。続いて、主軸２内においてプルスタツド２
４に図示しないドローバーによつて引込力が加え
られ、ユニツト本体８の外周テーパ面２２が主軸
２の内周テーパ面３０にしまり嵌合させられる。
これに伴つて皿ばね４２がリング部材３４によつ
て圧縮され、それによつて生じた弾性力がボルト
４０、回転軸１０およびスラストベアリング４６
を介してケーシング１２に伝達され、ケーシング
１２は位置決め部材６０に強く押し付けられる。
そのため、ケーシング１２の外周テーパ面５６が
位置決め部材６０の内周テーパ面６４にしまり嵌
合するとともに、ケーシング１２の端面５８が位
置決め部材６０の端面６６に密着させられてケー
シング１２の中心線のずれおよび傾きが除かれ
る。この場合、回転軸１０および各小スピンドル
１４はケーシング１２に対して精度良く位置決め
されているが、回転軸１０とユニツト本体８とは
半径方向において微小相対変位が可能とされてい
るため、ケーシング１２はユニツト本体８の主軸
２に対する取付誤差とは無関係に位置決め部材６
０によつて精度良く位置決めされる。したがつ
て、そのケーシング１２によつて精度良く保持さ
れている各小スピンドル１４も精度良く位置決め
されることとなる。

取付け状態においては、主軸２の回転が係合突
起３２と係合溝２８との係合によつてユニツト本
体８に伝達され、さらにリング部材３４のキー溝
３６とキー３８との係合によつて回転軸１０に伝
達される。そして、この回転軸１０の回転は偏心
軸部９６、揺動板１６および偏心軸部９２によつ
てそれぞれ小スピンドル１４に伝達され、これら
に取り付けられている回転切削工具を回転させ
る。したがつて、このユニツト６に対して被加工
物を所定の位置に位置決めし、主軸２を含む軸類
あるいは被加工物を前進させてユニツト６と被加
工物とを接近させれば、複数の穴に対する加工が
一挙に行われる。この場合、ケーシング１２は中
心線から十分離れた位置において位置決め部材６
０の端面６６に密着し、しかも、位置決め用突起
６８および位置決め用切欠７０も中心線から十分
隔たつた位置において精度良く係合するようにさ
れているため、回転切削工具４から各小スピンド
ル１４に加えられる切削反力によつてケーシング
１２が傾き、あるいは回転することがなく、高い
剛性をもつて複数の回転切削工具を保持すること
ができる。

ユニツト６を主軸２から取り外す必要が生じた
場合には、プルスタツド２４に加えていた引込力
を解除すれば、皿ばね４２の弾性力によつてユニ
ツト本体８と主軸２とのしまり嵌合が解かれ、ユ
ニツト本体８のフランジ部２６がケーシング１２
の端面５０に当接する。これに続いてプルスタツ
ド２４を介してユニツト本体８に更に押圧力を加
えれば、この押圧力はフランジ部２６からケーシ
ング１２に伝えられ、ケーシング１２と位置決め
部材６０とのしまり嵌合が解かれてユニツト６が
取外し可能な状態となる。

以上、本考案の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通り例示であつて、本考案はこれに限
定されるものではない。

例えば、回転軸１０の回転を複数の小スピンド
ル１４に伝達するために揺動板１６と偏心軸部９
２，９６とから成る回転伝達機構を使用すること
は不可欠ではなく、歯車列等、他の回転伝達機構
によつて伝達することも可能である。また、ケー
シングの位置決め部材に対する位置決め手段も上
記実施例のものに限定されるわけではなく、本出
願人の先の出願（特願昭58−126768号）に係る明
細書および添付図面に記載されているように、ケ
ーシングにそれの中心線に平行な複数の位置決め
ピンを立設し、これらを位置決め部材に形成され
た位置決め穴に精度良く嵌合するなど、別の手段
を採用することも可能である。

その他、具体的な説明は割愛するが、当業者の
知識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で
本考案を実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例であるマルチスピン
ドルユニツトの縦断面図であつて、中ぐり盤の主
軸に取り付けられた状態を示す図である。第２図
は第１図における右側面図である。 ２……主軸、４……回転切削工具、６……ハル
チスピンドルユニツト、８……ユニツト本体、１
０……回転軸、１２……ケーシング、１４……小
スピンドル、１６……揺動板、２２，５６……外
周テーパ面、２４……プルスタツド、２６……フ
ランジ部、３０，６４……内周テーパ面、４２…
…皿ばね、５０，５８，６６……端面、６０……
位置決め部材、６８……位置決め用突起、７０…
…位置決め用切欠、９０……工具取付穴、９２，
９６……遍心軸部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 工作機械の主軸に脱着可能に固定されるユニツ
   ト本体と、 そのユニツト本体と一端部において相対変位可
   能かつ回転トルク伝達可能に連結された回転軸
   と、 それらユニツト本体と回転軸とを軸方向におい
   て互いに接近する向きに付勢する弾性部材と、 前記回転軸の外側に相対回転可能に取り付けら
   れ、前記ユニツト本体が前記主軸に固定されると
   き主軸の周辺に位置固定に設けられた位置決め部
   材に前記弾性部材の付勢力により押圧されてその
   位置決め部材と係合し、中心線の位置および中心
   線まわりの角度位置を正確に位置決めされるケー
   シングと、 そのケーシングの前記回転軸の軸心から外れた
   複数の位置に、回転軸の軸心と平行な軸心のまわ
   りに回転可能に設けられ、ケーシングから突出し
   たそれぞれの先端部に回転切削工具取付部を有す
   る複数の小スピンドルと、 前記ケーシング内に設けられ、前記複数の小ス
   ピンドルに前記回転軸の回転を伝達する回転伝達
   機構と を含むことを特徴とするマルチスピンドルユニツ
   ト。