JPH05116028A - 電極ネジ切り加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】テーパネジ加工において、Ｘ軸の切込み移動と
テーパ移動とのつながりを滑らかにする。 【構成】モータ１９により回転（自転）しているネジ切
りカッターをＣ軸によりロータ７を回転させ、ネジ切り
カッター２０に公転をさせる。Ｘ軸方向に移動させるこ
とにより公転半径を変え、被加工物Ｗの下穴の形状に対
応した移動を溝板カム２６、ローラ２２により行うとと
もに、移動台２のＺ軸方向に移動させることによりネジ
切りカッター２０を移動させる。この状態から第２のＸ
軸移動機構４５によりＸ軸方向に切込む。このことによ
り、Ｘ軸の切込み移動とテーパ移動を行うため、衝撃が
なく、滑らかなネジ切り加工を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電極ネジ切り加工機に関
し、更に詳しくは被加工物固定で総形ネジ切りカッター
でのネジ切り加工において、カッター切込みから公転、
公転からの逃がしが滑らかに行える機能を備えた電極ネ
ジ切り加工機に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、電炉などに使用される黒鉛電極の利
用が増大しており、それにともなって電極の下穴にネジ
を形成するネジ加工の需要が高まっている。このネジ加
工においては、まず電極の端面を削り（又は研磨し）そ
のあと下穴にネジ加工を行う工程が必要である。

【０００３】そのため、電極の端面加工を行うためのフ
ェイスミルと下穴にネジ切り加工を行うためのネジ切り
カッターとをロータに併設させ、これらに公転運動と自
転運動とを行わせ加工を行うタイプの電極ネジ切り加工
機が開発されている。例えば、特公昭４９−２５８０号
公報のようなカーボン電極の加工専用機がそれである。

【０００４】これは、フェイスミル用第１軸、ネジ切り
カッター用第２軸とを平行に配置してロータに設け、ま
ず自転する第１軸のフェイスミルをロータの回転で公転
させて端面の仕上加工を行う。その後、くし刃形総形の
ネジ切りカッターを取付け自転した第２軸によりロータ
の回転を公転させるとともに、ロータの軸線方向である
Ｚ軸の送りと切込み方向であるＸ軸との送りによる合成
移動とにより、素材を回転させることなくネジ切り加工
を行うことができるものである。

【０００５】しかし、総形のネジ切りカッターを使用す
る場合、被加工物内部で切込みを行うため、Ｘ軸方向切
込み完了と同時に移動方向を切換えテーパ軌跡の移動を
行う必要がある。したがって、Ｘ軸切込み完了時点が仕
上寸法となるため、切込み移動からテーパ移動を切換え
る時に遅れやショックを発生させ、加工精度不良となる
という問題点を生じた。

【０００６】しかし、従来のカーボン電極の加工専用機
のようなメカニカル方式では、バックラッシュがあるた
めこの影響を無くすことが不可能であり、熟練した作業
者による微妙な調整により精度出し加工を行っていた
（図５参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記加工専
用機のＸ軸方向の移動変更時に生じる遅れやショックの
ため加工精度不良を防止するため、Ｘ軸方向の移動を複
動にしてカム機構による第２の移動機構を設けることに
より、ネジ切り加工時の寸法調整を容易にし、Ｘ軸の切
込み移動とテーパ移動とのつながりを滑らかにして、熟
練者でない作業者でも高精度のネジ切り加工が行えるこ
とを加工とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。

【０００９】スライドベースに対して被加工物のネジの
軸線方向であるＺ軸方向に移動可能な移動台と、この移
動台に前記Ｚ軸方向と平行な軸線を中心に回転可能に軸
支されたロータと、このロータにその軸芯と偏心して軸
支され、且つ前記ロータ内で前記Ｚ軸方向に移動可能な
フライス加工用のフライスを備えたフライス軸と、前記
ロータ内にその軸芯と偏心して軸支され、且つロータ内
で前記Ｚ軸と直角な切込みを行うＸ軸方向に第１のＸ軸
移動機構により移動可能なネジ切り用カッターを備えた
ネジ切り軸と、よりなる電極ネジ切り専用機において、
前記ネジ切り軸が前記ロータ内で前記Ｘ軸方向に行う移
動に加え、滑らかな切込み軌跡を得るための移動を行う
第２のＸ軸方向移動機構を有する電極ネジ切り加工機で
ある。

【００１０】更に、前記ネジ切り軸の前記第１のＸ軸移
動機構によるＸ軸方向の移動は、前記ロータ内に設けら
れたカム機構と、前記移動台に前記ロータの回転中心と
同一軸線上を前記Ｚ軸方向に移動自在に設けられ、前記
カム機構と連動するスリーブロッドと、このスリーブロ
ッドを前記移動台に対して移動させる送りネジ・ナット
手段により行うと良い。

【００１１】更に、前記ネジ切り軸の第２のＸ軸移動機
構によるＸ軸方向の移動は前記スリーブロッドと前記送
りネジ・ナット手段との間に設けたスリーブロッドを略
正弦曲線状送り速度で移動させるカム送り機構を設ける
と良い。

【００１２】

【作 用】本発明は、上記のように構成されているの
で、次の作用を生じる。モータにより回転（自転）して
いるネジ切りカッターをＣ軸によりロータを回転させ、
ネジ切りカッターに公転をさせる。Ｘ軸方向に移動させ
ることにより公転半径を変え、被加工物の下穴の形状に
対応した移動を行うとともに、移動台のＺ軸方向に移動
させることによりネジ切りカッターを移動させる。

【００１３】Ｘ軸およびＺ軸の移動は、数値制御により
Ｃ軸回転に対し一定比率で送られ、ネジ切りカッターは
２軸の構成軌跡であるネジ切り軌跡を移動する。この状
態では、ネジ切りカッターは被加工物に接していない。
この状態からカム機構によりＸ軸方向に切込む。このこ
とにより、Ｘ軸の切込み移動とテーパ移動を行うため、
衝撃がなく、滑らかなネジ切り加工を行うことができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を挙げ図面に基づいて本発明に
ついて詳しく説明する。まず、図１はＮＣ電極ネジ切り
加工機の概略図である。図１において、スライドベース
１は本体を成す構造物である。スライドベース１には、
移動台２が摺動自在に設けられている。スライドベース
１には送りネジ３が配置されており、この送りネジ３の
一端は、スライドベース１に固定されたＺ軸サーボモー
タ４の出力軸に連結され駆動される。

【００１５】送りネジ３にはナット５がねじ込まれてお
り、ナット５は移動台２と一体に固定されている。した
がって、スライドベース１の上で移動台２が後述するロ
ータ７の軸線方向であるＺ軸方向に移動自在である。移
動台２の前面のヘッド部６には、ロータ７が回転自在に
ベアリング８で支承（軸支）されている。ロータ７の外
周には、ウオームホイール９が取り付けられている。

【００１６】ウオームホイール９は、ウオーム１０に噛
み合っている。ウオーム１０は、ヘッド部６に設けられ
たＣ軸サーボモータ１１に連結されており、これにより
回転駆動される。更に、ロータ７の軸芯と偏心したとこ
ろにフライス軸１２が軸支されている。フライス軸１２
の中心には、軸が回転自在に支持されており、このフラ
イス軸１２の後端には、モータ１３の出力軸が連結され
ており、先端はフェイスミル１４が装着されている。

【００１７】フェイスミル１４は、素材の端面を切削加
工するためのものである。また、フライス軸１２は、油
圧シリンダ１５のピストンロッド１６にブラケットを介
して連結されており、Ｚ軸方向に移動自在になってい
る。したがって、フェイスミル１４はフライス軸１２の
Ｚ軸方向に移動することにより切込み、Ｃ軸サーボモー
タ１１によりロータ７を公転させ素材の端面を切削加工
することができる。同じように、ロータ７の軸芯と偏心
したところにネジ切り軸１７がスライダー１８を介して
軸支されている。

【００１８】ネジ切り軸１７は、モータ１９により回転
される。スライダー１８は、ロータ７内をロータ７の形
方向に切込む方向（以下、Ｘ軸という）に摺動可能に設
けられている。ネジ切り軸１７の先端には、ネジ切りカ
ッター２０が取り付けられており、これにより素材の下
穴にネジ切りを行う。スライダー１８には、ブラケット
２１が取り付けられており該ブラケット２１にはローラ
２２が軸支されている。

【００１９】ロータ７の軸芯より外れたところには、ロ
ッド２５が軸線方向に移動自在に設けられており、ロッ
ド２５には溝板カム２６が取り付けられている。そして
ローラ２２が溝板カム２６に軸線方向斜めに形成された
長溝２７に嵌まり込んでいる。したがって、ロッド２５
の往復移動により溝板カム２６が移動すると、ローラ２
２はそれにつれて図１において上下（Ｘ軸方向）に移動
する。即ち、スライダー１８も同じように移動しネジ切
り軸１７もまた同様に移動する。この場合、ネジ切り軸
１７の移動は、取りも直さず素材をネジ加工する場合の
ネジ切りカッター２０の公転半径の拡大縮小を意味する
ことはいうまでもない。

【００２０】ロッド２５の後端は、ブラケット３０に取
り付けられている。ブラケット３０は、スリーブロッド
３１に回転自在に軸受３２により支持されて取り付けら
れている。スリーブロッド３１は、移動台２から立設さ
れた前端支持壁３３ａに摺動自在に挿入されている。ス
リーブロッド３１内部には中心ロッド３４が挿入されて
おり、この中心ロッド３４の後部は後端支持壁３３ｂに
摺動自在に支持されている。結局、スリーブロッド３１
は、中心ロッド３４上を摺動自在に移動可能である。

【００２１】一方、スリーブロッド３１の後端には、別
のブラケット４０が摺動自在に嵌挿されている。ブラケ
ット４０には、ナット４１が一体に固定されている。ナ
ット４１には、送りネジ４２がねじ込まれており、この
送りネジ４２の前端支持壁３３に回転自在に支持されて
いる。送りネジ４２はＸ軸サーボモータ４３により回転
駆動される。これらブラケット４０、ナット４１、送り
ネジ４２、Ｘ軸サーボモータ４３はいわゆるナット・送
りネジ機構を構成する。

【００２２】第２のＸ軸移動機構４５ 図２は第２のＸ軸移動機構４５の詳細な断面図であり、
図３は図２のIII-III線切断図である。油圧シリンダ４
６はスリーブロッド３１を軸線方向に駆動するためのア
クチュエータである。油圧シリンダ４６のピストンロッ
ド４７には、ラック４８が連結されている。ラック４８
には、ピニオン４９が噛み合っている。ピニオン４９に
は、ピニオン軸５０がキー結合されている。ピニオン軸
５０は、両端をブラケット４０に支持された軸受５１，
５１で支持されている。ピニオン軸５０の一端には、偏
心カム５２が一体に設けられている。

【００２３】偏心カム５２の外周には、軸受５３が嵌入
されカムフォロア５４を形成している。。カムフォロア
５４とスリーブロッド３１とが一体に設けられている。
したがって、油圧シリンダ４６の駆動によりピストンロ
ッド４７が動くことにより、ラック４８とピニオン４９
の噛み合いからスリーブロッド３１がブラケット４０に
対してＺ軸方向に移動する。また、Ｘ軸サーボモータ４
３が回転されると、ナット４１が送りネジ４２により移
動させられブラケット４０もこれについて移動する。そ
して、この移動は油圧シリンダ４６のピストンロッド４
７、ラック４８、ピニオン４９の順でその移動が伝わり
スリーブロッド３１がＺ軸方向に移動する。

【００２４】スリーブロッド３１が移動するとブラケッ
ト３０、ロッド２５、溝板カム２６、ローラ２２、ブラ
ケット２１、スライダー１８とその動きが伝わり、最後
にはネジ切り軸１７がＸ軸方向に移動する。これが、す
なわちネジ切り軸１７の公転の半径を変えることは前述
したとおりである。ここで重要なことは、スリーブロッ
ド３１はもともとＸ軸サーボモータ４３によりブラケッ
ト４０と一体にＺ軸方向に移動されるものであるが、更
にまた油圧シリンダ４６によってスリーブロッド３１は
ブラケット４０に対して移動が加算された移動を行うこ
とができる。

【００２５】油圧シリンダ４６を設けＸ軸方向の移動を
加算できることは、すなわちＸ軸サーボモータ４３を駆
動源とするＸ軸移動軌跡に切込み完了時、逃がし開始時
のなめらかなＸ軸移動が加算できることを意味する。こ
こでロータ７とスリーブロッド３１との関係について述
べておく。Ｃ軸サーボモータ１１の回転により、ロータ
７が回転しネジ切り軸１７の公転が行われるが、この時
当然ロッド２５が軸芯に対してやはり公転する。

【００２６】しかしロータ７の軸芯は、スリーブロッド
３１の軸芯と一致させてあり、またスリーブロッド３１
に対してブラケット３０が回転自在になっているためロ
ッド２５はスリーブロッド３１の回りを旋回運動（Ｃ軸
回転）を行う。

【００２７】作 動 ここで、素材Ｗを加工するための全体の動きを述べる。
最初にモータ１９を作動させフェイスミル１４を回転さ
せる。そしてＣ軸サーボモータ１１を作動することによ
り、ウオームホイール９すなわちロータ７を回転させ
る。フェイスミル１４は自転と公転を行い素材の端面を
切削加工する。その深さ度合いはシリンダー１５を作動
させてこのフェイスミル１４のＺ軸移動を行うことによ
り自由に調整可能である。

【００２８】次に、モータ１９を作動させることによ
り、ネジ切りカッター２０を回転させるとともにロータ
７の回転により、自転と公転とを同時に行う。まず、Ｘ
軸サーボモータ４３により、ネジ切りカッター２０を所
定の位置までＸ軸方向に移動させる。次に、Ｃ軸サーボ
モータ１１のエンコーダからの信号によりロータ７の回
転当りの所定の送り速度でＸ軸は公転半径を変化させ、
また、Ｚ軸は被加工物Ｗ側に前進させてこのＺ軸の合成
によりテーパネジ加工軌跡を成立させ、テーパネジの下
穴に沿ってネジ切りカッター２０を移動させる。

【００２９】この時、ネジ切りカッター２０は被加工物
Ｗの内径に接していない。この状態で油圧シリンダ４６
が作動すると偏心カム５２を回転させて、Ｘ軸方向の移
動に加算して切込み方向にネジ切りカッター２０が移動
する。そのため、ここで初めて被加工物Ｗにネジ切りカ
ッター２０が切削を行う。偏心カムによる切込み速度は
正弦状の軌跡で行われるため、切込み完了時のショック
は無く、Ｘ軸の送り方向の切換えが無いためテーパネジ
の継ぎめの加工精度がよいネジが加工できる。また、ネ
ジ切りカッター２０が逃がし時も同様な速度曲線で移動
するため、カッターマークが残らず高精度のネジ加工が
できる。

【００３０】以上、本発明を説明してきたが、この発明
はその目的、効果を踏まえたところの発明の本質から逸
脱することなく他のいろいろな変形例が可能である。そ
の意味で上述してきた実施例については単なる例示であ
り、何らそれだけに限定的に解釈されるものではない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は以下のよ
うな利点をもつ。ネジ切りカッターの切込み方向の移動
をネジ切り軌跡移動と、カッター切込み移動に分けたた
め、ネジ切りのための切込み終了時に逃がし開始時のシ
ョックがなくなり高精度のネジ加工ができる。また、ネ
ジ切込み時の速度調整が容易となり、ネジ切り軌跡移動
を数値制御化したため、段取り時間を大幅に短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は電極ネジ切り専用機を示す全体図であ
る。

【図２】図２は微調整送り機構の詳細を示す断面図であ
る。

【図３】図３は図２のIII-III 線で切断した断面図であ
る。

【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）はネジ切りカッターに
よる加工状況を示す図である。

【図５】図５はネジ切りカッターの公転と切り込みの関
係を示す線図である。

【符号の説明】

１…スライドベース、２…移動台、３，４２…送りネ
ジ、４…Ｚ軸サーボモータ、５…ナット、６…ヘッド
部、７…ロータ、８…ベアリング、９…ウオームホイー
ル、１０…ウオーム、１１…Ｃ軸サーボモータ、１２…
フライス軸、１３，１９…モータ、１４…フェイスミ
ル、１５…油圧シリンダ、１６…ピストンロッド、１７
…ネジ切り軸、１８…スライダ、２０…ネジ切りカッタ
ー、２１，３０，４０…ブラケット、２２…ローラ、２
５…ロッド、２６…溝板カム、２７…長溝、３１…スリ
ーブロッド、３２…軸受、３３…支持壁、３４…中心ロ
ッド、４１…ナット、４３…Ｘ軸サーボモータ、４５…
第２のＸ軸移動、４８、…ラック、５０…ピニオン軸、
５２…偏心カム

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スライドベースに対して被加工物のネジの
   軸線方向であるＺ軸方向に移動可能な移動台と、 この移動台に前記Ｚ軸方向と平行な軸線を中心に回転可
   能に軸支されたロータと、 このロータにその軸芯と偏心して軸支され、且つ前記ロ
   ータ内で前記Ｚ軸方向に移動可能なフライス加工用のフ
   ライスを備えたフライス軸と、 前記ロータ内にその軸芯と偏心して軸支され、且つロー
   タ内で前記Ｚ軸と直角な切込みを行うＸ軸方向に第１の
   Ｘ軸移動機構により移動可能なネジ切り用カッターを備
   えたネジ切り軸と、 よりなる電極ネジ切り専用機において、 前記ネジ切り軸が前記ロータ内で前記Ｘ軸方向に行う移
   動に加え、滑らかな切込み軌跡を得るための移動を行う
   第２のＸ軸方向移動機構を有することを特徴とする電極
   ネジ切り加工機。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ネジ切り軸の前記第１のＸ軸移動機構によるＸ軸方
   向の移動は、前記ロータ内に設けられたカム機構と、 前記移動台に前記ロータの回転中心と同一軸線上を前記
   Ｚ軸方向に移動自在に設けられ、前記カム機構と連動す
   るスリーブロッドと、 このスリーブロッドを前記移動台に対して移動させる送
   りネジ・ナット手段により行うことを特徴とする電極ネ
   ジ切り加工機。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記ネジ切り軸の第２のＸ軸移動機構によるＸ軸方向の
   移動は前記スリーブロッドと前記送りネジ・ナット手段
   との間に設けたスリーブロッドを略正弦曲線状送り速度
   で移動させるカム送り機構により行うことを特徴とする
   電極ネジ切り加工機。