JPH0360944A - 遊星増速機構内蔵工具アダプタ - Google Patents

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〕 この発明は、遊星増速機構内蔵工具アダプタに関する。

〔従来の技術） 従来の技術による工作機械の主軸に挿着される回転部と
例えば主軸頭のような固定側に係合離脱自在に結合され
る固定部と工具を取付ける工具取付部とから構成されて
いる遊星増速機構内蔵工具アダプタ、例えば遊星ローラ
増速機構内蔵工具アダプタにおいては、回転部は、中空
ハウジングである固定部内に挿通され、転がり軸受をも
って回転自在に支承されており、先端部分に工具を取付
ける工具取付部は、回転部の中心穴内に挿通され、転が
り軸受をもって回転自在に支承され、且つ回転部に遊星
増速機構を介して接続されている。そうして、各転がり
軸受の軌道輪は、隙間嵌めをもっテ夫々嵌着されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術による上記のような遊星ローラ増速機構内蔵
工具アダプタにおいては、相方に同静白在の二重回転構
造となっている固定部・回転部・工具取付部相互間の支
承軸受の軌道輪が組立・分解を容易にするため隙間嵌め
をもって嵌着されているので、回転荷重により軌道輪が
クリープし摩耗が生じるのみならず、固定部と回転部と
の間においては、このような隙間嵌めで取付けられた転
がり軸受を介して遊星ローラ増速機構の固定輪を支持す
る固定部のハウジングが支承されているので、遊星ロー
ラ増速機構の剛性の低下をきたす。

更に、固定輪と遊星ローラとが適正な状態で組み付けら
れないことも考えられ、この場合には転勤面間の偏摩耗
や潤滑油切れによる焼付き等が発生する。これらの理由
により、工具アダプタの高速軸の剛性及び回転精度に悪
影響を及ぼす結果、高精度の切削（研削）加工が行い得
ない。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による遊星増速機構内蔵工具アダプタは、工作
機械の固定側に係合離脱自在に結合される中空ハウジン
グである固定部と、中心穴が形成された前半部分が中空
ハウジング内に挿通され、且つ軌道輪が締まり嵌めをも
って嵌着されている転がり軸受をもって回転自在に支承
され、後半部分が工作機械の主軸に装着される回転部と
、回転部の中心穴内に挿通され、軌道輪が締まり嵌めを
もって嵌着されている転がり軸受をもって回転自在に支
承され、且つ回転部に遊星増速機構を介して接続された
先端部分に工具を取付ける工具取付部とから構成されて
いる。

又、上記の転がり軸受としては、少なくも転動体がセラ
ミックである転がり軸受が好ましい。

〔作　　用〕

遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタを装着した工作機
械の主軸が回転駆動されると、回転部は、工作機械の固
定側に結合された中空ハウジングに対して転がり軸受に
支承され回転する。すると、遊星増速機構を介して回転
部に接続されている工具取付部は、回転部に対して転が
り軸受に支承され主軸の回転より増速されて回転する。

即ち工具取付部に装着された工具は、主軸の回転より増
速されて高精度に回転する。

〔実　施　例〕

この発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図において、遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタ
は、マシニングセンタのような工作機械の主軸にソケッ
トＳを介して装着される回転部Ａと例えば主軸頭のよう
な固定側にホルダを介して係合離脱自在に結合される固
定部Ｂと工具を取付ける工具取付部Ｃとから構成されて
いる。

回転部Ａは、先端の中空軸部１及び後端のストレートシ
ャンク２が共軸縁関係に一体となって形成されている。

ストレートシャンク２の外周面の一部には、長方形の回
り止め用平面部３が形成されている。

第１図乃至第４図に示すように中空軸部１の中間部には
、外周面から中心穴４に貫通して放射状に断面長方形の
遊星ローラ挿着用の挿着孔５，５゜５（図示の例では中
心角１２０度間隔で３個）が穿設され、更に、挿着孔５
の中空軸部１の軸線方向の両端に続いて、遊星ローラ駆
動ピン用の断面四辺形の取付溝６ａ、６ｂが形成されて
いる。

遊星ローラ７は、断面略四辺形の細首８ａ、８ｂが形成
された駆動ピン８に針状ころ軸受９を介して回転自在に
取付けられている。

遊星ローラ７を取付けた駆動ピン８を中空軸部１に取付
けるのに際しては、中空軸部１の外径側から半径方向に
遊星ローラ７を挿着孔５に、細首８ａ、８ｂを取付溝６
ａ、６ｂに夫々挿入する。かくして、各遊星ローラ７は
、挿着孔５において回転自在に中空軸部１に取付けられ
る。

従って、遊星転動体の駆動軸部材を中空軸部の円筒状周
壁部に軸線方向に穿設された取付孔に対し軸線方向から
の圧入により嵌着されて組立てる必要がなく、そのため
に回転部を先端の中空軸部と後端のテーパシャンク部と
を別体にし、共軸縁関係にボルトをもってテーパ面接合
で一体的に組立てることもない。

その結果、両者の間の接続剛性の低下を来すこともない
上、回転時の振れ発生の原因ともなるテーバ面接合の面
接触の不具合が生じる可能性も避けられる。

しかも、転動体は半径方向に変位自在であるので、転動
体の輪状固定軌道面乃至太陽ローラ部の外周面及び駆動
軸部材に対する接触圧に悪影響を与えない。

後述するように回転部Ａは固定部Ｂに転がり軸受ｔｏ；
ｉ１．１１により回転自在に支承されているのであるが
、挿着孔５，５．５の両端側で転がり軸受（例えばセラ
ミックボールをもったアンギュラ玉軸受）１０の内輪と
同じ（転がり軸受１１．１１の内輪とは、遊星ローラ７
に干渉しないように形成された第５図に示すような櫛形
スペーサ１２を間にして中空軸部１の外周面に締まり嵌
めをもって嵌着されている。締め代が過大であると、軸
受の寿命に影響を与え、焼付き等の原因ともなるので、
締め代は、例えば、約２〜４μｍが適当である。

櫛形スペーサ１２は、スリーブの一端部の環状部１２ａ
を残して櫛目間隙１２ｂが押付孔５と同数、同位相、同
幅に形成された形状のものである。従って、遊星ローラ
７は、挿着孔５へ挿入取付けられていると共に櫛形スペ
ーサ１２の櫛目間隙１２ｂにも挿入されていることにも
なる。

櫛形スペーサ１２は、その補光端部１２ｃの内周面に形
成された凹部１２ｄと中空軸部１の外周面の穴に嵌入さ
れた鋼球１３との係合により位置決めされており、遊星
ローラ７との干渉が防止されている。

そこで、遊星ローラ７を取付けた駆動ピン８を挿入組込
は、転がり軸受１０及び鍔輪６３ａが取付溝６ｂを覆っ
ているので、取付溝６ａの方に軸線方向の多少の余裕を
与えておき、先ず駆動ピン８の一端を遊星ローラ７の一
端面と面一の状態（駆動ピン８が取付溝６ａの方に突出
している状態）で挿入組込み、その後で駆動ピン８が取
付溝６ｂの方へ変位される。

更にその後、駆動ピン８が取付溝６ａの方に偏位しない
ための第６図（ａ）（ｂ）に示すような手段が設けられ
ている。第６図（ａ）のものは、中空軸部１の中間部の
外周面に形成された円周溝に嵌着されたＯリング１４ａ
であり、Ｏリング１４ａに細首８ａの端面が係合するよ
うになっている。第６図（ｂ）のものは、取付溝６ａに
おける遊隙に挿着されたゴム球１４ｂのような充填材で
あり、ゴム球１４ｂに細首８ａの端面が係合するように
なってし＼る。

かくして、遊星ローラ７が挿着孔５の中心位置に位置決
めされて、遊星ローラ７は、挿着孔５（こおいて回転自
在に中空軸部１に取付けられる。

駆動ピン８の細首８ａ、８ｂと取付溝６ａ、６ｂとの接
触面において発生するフレッティング摩耗（こ対する対
策として次のような手段を講じてもより＼。

例えば、駆動ピン８をセラミック製にするカニ、又は駆
動ピン８における細首８ａ、８ｂの取付溝６ａ。

６ｂとの接触面にセラミックコーティングを施す。

そうすると、異質材の接触であるので、凝着し難く、フ
レツチング摩耗が生じなし）。

細首８ａの外側周面には、分解用の係合溝８Ｃを刻設す
ると便利である。

櫛形スペーサ１２、又は、駆動ピン８自体の利用によっ
て転がり軸受１０；１１，１１に予圧を与えることがで
きる。

更に、中空軸部１の後端部と転がり軸受ｌＯとの間及び
転がり軸受１１．１１の先端面と中空軸部１の先端に嵌
着されたキャップ状部材１７の後端に鍔状に形成された
ラビリンスシール部１８の後端面との間において、中空
軸部ｌの外周面にはリップ１９ａ。

２０ａを備えたＶ字型シール１９．２０が夫々嵌着され
ている。更にキャップ状部材１７の先端孔１７ａに臨ん
で中空軸部１の先端面にはリップ２１ａを備えたＶ字型
シール２１が取付けられている。

固定部Ｂは、中間部外周面にジャケット溝３１が、中間
部内周面に遊星ローラ用の輪状固定軌道面３２が、更に
両端部内周面にＶ字型シール１９．２０のリップ１９ａ
、　２０ａに密接する突縁部３３．３４が夫々形成され
ると共に、後端面と溝付き鍔部２との間にラビリンスシ
ール部３５が形成され、更にジャケット溝３Ｉから先端
面の切削（研削）冷却剤噴出口３６に向って貫通した通
孔３７が穿設されている略円筒状の中空ハウジング３０
で構成され、その外周面にジャケット溝３１を覆うジャ
ケットカバー３８が嵌着されている。輪状固定軌道輪３
２の外周のジャケット溝３１を通って冷却剤が噴出口３
６に導かれるので、遊星ローラ７が軌道輪３２の内周面
を転動する際の発熱が冷却される。

このジャケットカバー３８の嵌着に際しては、中空ハウ
ジング３０の内外径を旋削してジャケットカバー３８を
締まり嵌めで嵌着した後、輪状固定軌道面３２等の中空
ハウジング３０の内周面を研削仕上げする。こうするこ
とにより、ジャケットカバー３８の締まり嵌めによる歪
を除去し、中空ハウジング３０の精度が維持される。

更に中空ハウジング３０の外周面には回り止め装置４０
が設けられている。回り止め装置４０は、中空ハウジン
グ３０の外周面から半径方向へ突設されたブラケット４
１と、それに固着された主軸軸方向の案内スリーブ４２
と、案内スリーブ４２内に滑動自在に嵌合され、圧縮ば
ね４３により主軸軸線方向に後方向きに付勢されている
回止めピン４４と、溝付き鍔部２の前端面に形成された
位置決め穴に係合離脱自在の係合爪腕４５が半径方向へ
突設され、案内スリーブ４２及び回止めピン４４に滑動
自在に外嵌され、圧縮ばね４６により主軸軸線方向に後
方向きに付勢されている調整スリーブ４７とから構成さ
れている。そうして、回止めピン４４の先端は、テーパ
シャンク２の主軸挿着時に、マシニングセンタの固定部
、例えば主軸頭の先端面の回止め部材の係合凹部に係合
されるようになっている。

中空軸部１の外周に取付けられた中空ハウジング３０に
おいては、その内周面には、輪状固定軌道面３２の前後
側において転がり軸受１０．１１．１１の外輪が内輪と
同様の締まり嵌め（例えば、締め代は約２〜４μｍ）を
もって嵌着されると共に、突縁部３３゜３４にＶ字型シ
ール１９．２０のリップ１９ａ、　２０ａが密接し、輪
状固定軌道面３２には遊星ローラ７、７．７の外周面が
係合し、先端部内周面は、ラビリンスシール部１８と対
向する。

工具取付部Ｃは、転がり軸受（例えばセラミックボール
をもったアンギュラ玉軸受）５１．５１を介して中空軸
部１の中心穴４に回転自在に挿着された回転軸５０であ
るが、転がり軸受５１．５１の外輪は中空軸部１の中心
穴４の内周面に、内輪は回転軸５０の外周面に、転がり
軸受１０．１１と同様に夫々締まり嵌め（例えば、締め
代は約２〜４μｍ）をもって嵌着されている。そうして
、回転軸５０におけるキャップ状部材１７の先端孔１７
ａとの係合部には、鍔状のラビリンスシール部５３が形
成され、ラビリンスシール部５３には、■字型シール２
１のリップ２１ａが密接している。

回転軸５０の後端部は、太陽ローラ部５２となって遊星
ローラ７．７．７と外接し、先端部は、回転部Ａのキャ
ップ状部材１７の先端孔１７ａから突出し、工具Ｔのテ
ーパシャンクが挿着されるテーパ孔が形成されている。

結局、輪状固定軌道面３２、遊星ローラ７．７．７及び
太陽ローラ部５２によって遊星ローラ増速機構が構成さ
れているのである。

上記の遊星増速機構内蔵工具アダプタをマシニングセン
タの主軸に装着するのに使用するソケットＳは、先端の
ソケット部６１と中間の溝付き鍔部６２と後端のテーパ
シャンク６３とが共軸線関係に一体となって形成されて
いる。

ソケット部６１には、回転部Ａのストレートシャンク２
が挿入される中心穴６４が穿設されていると共に、中心
穴６４に向って外周面から半径方向に貫通したねじ孔６
５．６５が軸線方向に間隔をあけて列設され、各ねじ孔
６５には、止めねじ６６が螺着されている。溝付き鍔部
６２には、環状溝６７及びキー溝６８が形成され、前者
には、自動工具交換装置の交換ハンドが係合し、後者に
は主軸のキーが係合するのである。テーパシャンク６３
の後端面には、ねじ穴６９が中心軸線方向に穿設され、
ねじ穴６９にはマシニングセンタの主軸の引張棒が螺合
し、テーパシャンク６３が主軸のテーパ孔に挿着される
ようになっている。

マシニングセンタ、即ち工作機械の主軸のテーパ孔には
、種々のテーパサイズのものがあるので、中心穴６４は
、回転部Ａのストレートシャンク２に適合した共通サイ
ズであるが、テーパシャンク６３が種々のテーパサイズ
である多数のソケットＳを用意しておくことにより、単
一の遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタを種々の工作
機械に適用することが可能である。

上記の遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタの作用につ
いて説明する。

先ず、マシニングセンタの工具主軸のテーパ孔に適合す
るテーパシャンク６３を備えたソケットＳを選択し、ソ
ケットＳの中心穴６４に遊星ローラ増速機構内蔵工具ア
ダプタのストレートシャンク２を挿入し、その回り止め
用平面部３に対し、ねじ孔６５内の止めねじ６６を捩じ
込む。かくして、遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタ
にソケットＳが取付けられる。

回転軸５０の先端のテーパ孔に所定の工具Ｔのシャンク
が挿着されることにより、工具Ｔは、遊星ローラ増速機
構内蔵工具アダプタに把持されている。その際、溝付き
鍔部６２の前端面に形成された位置決め穴に係合爪腕４
５が圧縮ばね４６のばね力により係合され、回転部Ａと
固定部Ｂとは固定関係にあり、キー溝６８と工具Ｔとは
所定の回転方向相対位置関係に維持されている。

この工具装着済の遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタ
は、例えばマシニングセンタの工具マガジンに貯蔵され
ており、交換ハンドにより溝付き鍔部２の環状溝を把持
されて、マシニングセンタの主軸に所定角度位置関係で
装着される。即ち、キー溝６８に主軸のキーが係合され
て、テーパシャンク６３が主軸のテーパ孔に挿入され、
ねじ穴６９に主軸の引張棒が螺合し、テーパシャンク６
３を引込むことにより、遊星ローラ増速機構内蔵工具ア
ダプタは主軸に固着される。その際、主軸頭の先端面の
回止め部材の係合凹部に回止めビン４４の先端が係合し
、回止めビン４４は、圧縮ばね４３のばね力に抗して退
縮すると共に、調整スリーブ４７は、回止め部材の先端
面に当接し、圧縮ばね４６のばね力に抗して退縮して、
係合爪腕４５は位置決め穴から離脱する。その結果、固
定部Ｂ、即ち中空ハウジング３０は固定され、回転部Ａ
は主軸と共に固定部Ｂに対し回転自在となる。

かくしそ、遊星ローラ増速機構内蔵工具アダプタを装着
した主軸が回転駆動されると、中空軸部１は、中空ハウ
ジング３０に対して回転する６従って、輪状固定軌道面
３２に接触する各遊星ローラ７は、駆動ビン８回りに自
転すると共に、主軸軸線回りに公転する。すると、遊星
ローラ７に接触する太陽ローラ部５２、即ち回転軸５０
に装着された工具Ｔは、回転部Ａ、即ち主軸の回転より
増速されて回転する。

工具Ｔに対するスラスト荷重は、回転軸５０、転がり軸
受５１．５１及び回転部Ａを介して主軸によって支承さ
れる。

高速回転する工具Ｔにより切削（研削）加工が行われる
のであるが、その際、切削（研削）冷却剤がジャケット
溝３１から通孔３７を通して噴出口３６に向って送られ
、そこから加工箇所に噴射される。

そうして、加工中の切削（研削）冷却剤飛沫の遊星増速
機構内蔵工具アダプタ内部への浸入は、低速回転中には
、Ｖ字型シール１９．２０及びＶ字型シール２１により
阻止され、高速回転中には、摩擦熱を防止するべく各Ｖ
字型シールのリップ１９ａ、　２０ａ。

２１ａが遠心力で撓み、密接点から離れるが、ラビリン
スシール部３５．１８．５３により阻止される。

〔発明の効果］ この発明の遊星増速機構内蔵工具アダプタにおいては、
相互に回転自在の二重回転構造となっている固定部・回
転部・工具取付部相互間の支承軸受の軌道輪が締まり嵌
めをもって嵌着されているので、回転荷重による転り軸
受の接触域の摩耗が防止され、又、遊星ローラと固定輪
との適正な組み付は状態が得られるので、遊星ローラ増
速機構の剛性の向上と共に遊星ローラと固定輪の転動面
との間の偏摩耗や潤滑油切れによる焼付きの発生もない
。従って、工具アダプタの高速軸の剛性向上及び高精度
の回転が得られることとなり、高精度の切削（研削）加
工を行い得る。

更に、固定部・回転部・工具取付部相互間の支承軸受を
少なくとも転動体がセラミック製である転がり軸受にす
ることにより、軸受軌道輪を締まり嵌めをもって嵌着し
ても、高速回転時（ｄｉ　Ｎ値１５〜２０Ｘ１０’）で
の転動体の損傷を回避し得るので、上記の発明の効果が
長期に亘り維持される。

又、セラミック転がり軸受の適用により、冷却剤がアダ
プタ内部に浸入した際に、冷却剤によつて軸受潤滑油が
飛散し、潤滑油切れを引き起した場合にも、軸受が破損
する恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例における遊星増速機構内蔵
工具アダプタの部分断面正面図、第２図は、第１図の■
−■線における断面概略図、 第３図は、この発明の実施例における遊星増速機構内蔵
工具の駆動ピン及び遊星ローラ挿着孔の斜視図、 第４図は、この発明の実施例における遊星増速機構内蔵
工具アダプタの駆動ピン及び遊星ローラの挿着状態の説
明図、 第５図は、この発明の実施例における遊星増速機構内蔵
工具アダプタの櫛形スペーサの斜視図、第６図は、この
発明の実施例における遊星増速機構内蔵工具アダプタの
駆動ピン及び遊星ローラの挿着位置決め手段の説明図、 第７図は、この発明の実施例における遊星増速機構内蔵
工具アダプタに取付けられるソケットの部分断面図であ
る。 １：中空軸部　　　　　２ニストレードシャンク３：回
り止め用平面部　４：中心穴　５：挿着孔６ａ、６ｂ：
取付溝　７：遊星ローラ　　８：駆動ピン８ａ、８ｂ：
細首　　８ｃ：係合溝　９：針状ころ軸受１０．１１，
５１：転がり軸受　　　１２：櫛形スペーサ＋２ａ：環
状部　１２ｂ：櫛目間隙　１２ｃ：段部　１３：鋼球１
４ａ：Ｏリング　　１４ｂ：ゴム球 １７：キャップ状部材　　１９，２０，２１：Ｖ字形シ
ール１８．３５，５３：ラビリンスシール部１９ａ、　
２０ａ、　２１ａ：接触リップ　３０：中空ハウジング
３１：ジャケット溝　　　　　３２：輪状固定軌道面３
３、３４二突縁部　３６：噴出口　３７：通孔３８：ジ
ャケットカバー　　　４０：回止め装置４１；ブラケッ
ト　　４２：案内スリーブ４３．４６：圧縮ばね　４４
：回止めピン　４５：係合爪腕４７：調整スリーブ　５
０：回転軸　５２：太陽ローラ部Ａ：回転部　　　　Ｂ
：固定部　　Ｃ：工具取付部Ｓ：ソケット　６１：ソケ
ット部　６２：溝付き鍔部６３：テーパシャンク ６４：中心穴 ６５：ねじ孔 ６６：止めねじ６７：環状溝 ６８：キー溝 ６９：ねじ穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の固定側に係合離脱自在に結合される中
   空ハウジングである固定部と、中心穴が形成された前半
   部分が中空ハウジング内に挿通され、軌道輪が締まり嵌
   めをもって嵌着されている転がり軸受をもつて回転自在
   に支承され、且つ後半部分が工作機械の主軸に装着され
   る回転部と、回転部の中心穴内に挿通され、軌道輪が締
   まり嵌めをもつて嵌着されている転がり軸受をもって回
   転自在に支承され、且つ回転部に遊星増速機構を介して
   接続され、先端部分に工具を取付ける工具取付部とから
   構成されている遊星増速機構内蔵工具アダプタ
2. （２）転がり軸受は、少なくも転動体がセラミックであ
   る請求項（１）に記載の遊星増速機構内蔵工具アダプタ