JPH06126508A - 偏心スピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡便で安価な構造により、主軸の工具
等の装着孔の偏心量を微少に、かつ高精度に変化させる
偏心スピンドルを提供する。 【構成】 装置本体１に枢支される主軸外筒２とそれに
枢支される主軸３にリードが逆で同一歯数の第１および
第２のヘリカルギヤ５，６を連結し、それぞれに噛合す
る第３および第４のヘリカルギヤ８，９を有する移動機
構部７を第１のモータ１２により軸線方向に沿って移動
させて偏心量を調整する。 【効果】 バックラッシュ，メカニカルロスによる誤差
が低減し、高精度の偏心量の調整が可能になる。また、
比較的安価に実施出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等の偏心スピ
ンドルに係り、特に、偏心量を変えることが可能な偏心
スピンドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の主軸（スピンドル）に形成さ
れる工具等の装着される装着孔（テーパ孔の場合が多
い）は該主軸外周と同心の場合が多いが、偏心可能に形
成されるものもある。すなわち、装着孔を若干偏心さ
せ、その偏心量を可変にし得ることにより、芯違いの生
じた加工孔等を高精度に調整加工することが出来るため
偏心スピンドルは従来より採用され、各種形式のものが
ある。図５はその一例を示すものである。主軸台等の装
置本体１ａには、主軸外筒２ａが枢支され、主軸外筒２
ａ内には主軸３ａが偏心して枢支される。主軸３ａには
工具１７が着脱自在に装着されるテーパ孔４ａ（装着
孔）が偏心して穿孔される。なお、工具１７は主軸３ａ
内のドローバ１８により主軸３ａ内に把持される。主軸
外筒２ａには第２のギヤ３１が固定され、主軸３ａには
第１のギヤ３０と同一歯数の第１のギヤ３０が固定され
る。一方、装置本体１ａには主軸３ａの軸線方向に沿っ
てガイド軸３２，３３が設けられ、ガイド軸３２，３３
間にはプラネタリギヤ機構からなる回転伝達機構部３４
が介設される。また、ガイド軸３２には第２のギヤ３１
と噛合する第２の歯車３６が固定され、ガイド軸３３に
は第２の歯車３６と同一歯数の第１の歯車３５がクラッ
チ３７を介して連結される。また、ガイド軸３３には第
１のモータ３８が連結される。一方、第１の歯車３５に
は歯車３９，４０を介し第２のモータ４１が連結され
る。なお、第１および第２のモータ３８，４１は装置本
体１ａに固定される。以上の構造により第２のモータ４
１を回転すると第１および第２の歯車３５，３６が同時
に回転し、第１および第２のギヤ３０，３１に回転が伝
達される。その結果、主軸外筒２ａと主軸３ａは同時に
回転する。一方、第１のモータ３８を回転すると、詳細
な説明は省略するがプラネタリギヤ機構からなる回転伝
達機構部３４により差動回転伝達が生じ、第１のギヤ３
０と第２のギヤ３１との間でずれが生ずる。それによ
り、主軸外筒２ａが静止状態にあると仮定した場合に主
軸３ａが前記ずれの分だけ回転し、テーパ孔４ａの偏心
量が変化する。以上により、主軸３ａの偏心量を調整す
ることが出来る。

【０００３】偏心スピンドルの他の公知技術として主軸
外筒２ａおよび主軸３ａに連結する２つのモータを用い
て両モータ間で回転位置ずれを生じさせて偏心量を調整
するものもある。この場合には、両モータ間の同期制御
のための制御機構が必要になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した偏心スピ
ンドルの場合には前記したように回転伝達機構部３４を
必要とする。そのため、構造が複雑になり、高価なもの
となる。また、多くの歯車を用いるためバックラッシュ
誤差が生じ易く、かつメカニカルロスも大きい。一方、
一対のモータを用いるものは、同期制御機構を必要と
し、高価なものになると共に、一対のモータが正常回転
状態に立ち上がるまでの同期制御に問題があり、高精度
の偏心量調整が出来ない問題点もある。

【０００５】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、バックラッシュ誤差やメカニカルロスが少なく、か
つ高精度の微少の偏心量調整が出来る安価な偏心スピン
ドルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、装置本体に枢支される主軸外筒と、該
主軸外筒内に偏心して枢支されると共に工具等が着脱自
在に装着される装着孔を偏心して形成する主軸と、該主
軸に固着される第１のヘリカルギヤと、前記主軸外筒に
固着され前記第１のヘリカルギヤと逆ねじの第２のヘリ
カルギヤと、前記主軸軸線方向に沿って配置され前記装
置本体に枢支されるスプライン軸と、該スプライン軸に
摺動可能に噛合すると共に前記第１および第２のヘリカ
ルギヤに噛合する第３および第４のヘリカルギヤを形成
してなる移動機構部と、該移動機構部をその軸線方向に
沿って移動する第１のモータと、前記スプライン軸を回
転する第２のモータを備え、前記第１のモータと移動機
構部間には、該移動機構部に軸線方向の移動を拘束され
て枢支されるナット状部材および該ナット状部材に螺合
すると共に第１のモータに連結するねじ軸が介設される
ようにした偏心スピンドルを構成するものである。

【０００７】

【作用】偏心量を調整しない通常の主軸駆動時には第１
のモータを作動させないで第２のモータのみを駆動す
る。第２のモータの駆動によりスプライン軸が回転し、
それに噛合する移動機構部が回転する。移動機構部の第
３および第４のヘリカルギヤが主軸および主軸外筒の第
１および第２のヘリカルギヤに同時に噛合する。そのた
め、主軸を主軸外筒とが同時に同一回転する。一方、第
１のモータを駆動すると、ねじ軸およびナット状部材を
介して移動機構部がスプライン軸に沿って移動する。そ
のため、移動機構部の第３および第４のヘリカルギヤに
噛合する第１および第２のヘリカルギヤが移動機構部の
移動量に見合うねじれ角度分だけ回転する。第１および
第２のヘリカルギヤは互いに逆リードに形成されている
ため主軸と主軸外筒間の回転方向にずれが生じ、主軸の
装着孔の偏心量が変化する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本発明の一実施例の全体構造を説明するた
めの軸断面図であり、図２はその作用を説明するための
拡大一部軸断面図であり、図３および図４は偏心量の変
化を説明するための横断面図である。

【０００９】図１において、主軸外筒２は装置本体１に
軸受１５，１６を介して支持される。一方、主軸３は図
３，図４に示すように主軸外筒２内に偏心して枢支され
る。また、図３に示すように主軸３にはテーパ孔４が偏
心して穿孔される。すなわち、主軸外筒２の中心をＯ₁
とすると主軸２はＯ₁から偏心した中心Ｏ₂の位置にあ
り、テーパ孔４は更に偏心した中心Ｏ₃の位置に穿孔さ
れる。テーパ孔４内には図１に示すように工具１７が着
脱自在に装着される。工具１７は主軸３の内孔内に収納
されているドローバ１８により把持される。なお、ドロ
ーバ１８はエアシリンダ１９が当接係合し、工具１７を
把持するチャック爪２０を開閉動作し工具１７の着脱を
行う。主軸３には右リードの第１のヘリカルギヤ５が固
定され、主軸外筒２には左リードの第２のヘリカルギヤ
６が固定される。

【００１０】装置本体１には主軸３の軸線と平行してス
プライン軸１４が軸受２１，２２により軸線方向の移動
を拘束されて配置される。

【００１１】移動機構部７はスプライン軸１４に噛合す
る筒状体２３と、それに一体的又は固着される第３のヘ
リカルギヤ８および第４のヘリカルギヤ９からなる。第
３のヘリカルギヤ８は第１のヘリカルギヤ５に噛合する
右リードの歯車からなり、第４のヘリカルギヤ９は左リ
ードの歯車からなり第２のヘリカルギヤに噛合する。ま
た、移動機構部７の筒状体２３には軸受２４を介してナ
ット状部材１０が枢支される。なお、ナット状部材１０
は軸線方向の移動を拘束して筒状体２３に連結される。
ナット状部材１０には雌ナット２５が嵌着される。ねじ
軸１１はスプライン軸１４と並設され、雌ナット２５と
螺合し装置本体１に枢支される。なお、ねじ軸１１は軸
線方向の移動を拘束される。ねじ軸１１には第１のモー
タ１２が連結する。

【００１２】スプライン軸１４には歯車２６が固定さ
れ、歯車２６は中間歯車２７を介して歯車２８に連結す
る。歯車２８は第２のモータ１３に連結する回転軸２９
に固定される。

【００１３】次に、本実施例の作用を説明する。まず、
偏心量を調整しない通常運転の場合を説明する。この場
合、第１のモータ１２は駆動しない。第２のモータ１３
を駆動すると回転軸２９に固定する歯車２８が回転し、
中間歯車２７および歯車２６を介してスプライン軸１４
が回転する。スプライン軸１４には移動機構部７が噛合
連結されているためその第３および第４のヘリカルギヤ
８，９が回転する。しかしながら、ナット状部材１０は
軸受２４により筒状体２３に枢支されているため回転し
ない。第３および第４のヘリカルギヤ８，９は第１およ
び第２のヘリカルギヤ５，６に噛合するため、移動機構
部７の回転により主軸３および主軸外筒２が同時に回転
する。第１および第２のヘリカルギヤ５，６はリードは
異なるが歯車は同一のため主軸３と主軸外筒２とは同時
に回転し、ずれが生じない。そのため、図３に示すよう
に、主軸３のテーパ孔４の中心Ｏ₃は主軸外筒２の中心
Ｏ₁に対して一定の偏心δ₁の関係位置を保持したまま回
転する。

【００１４】次に、偏心量の調整作用を図２により説明
する。第１のモータを駆動し、ねじ軸１１を回転すると
ナット状部材１０が軸線方向に沿って移動されようとす
る。ナット状部材１０は移動機構部７に軸線方向の移動
を拘束されて連結されているため、ねじ軸１１の回転に
より移動機構部７が軸線方向に沿ってスプライン軸１４
を移動する。それに伴って第３および第４のヘリカルギ
ヤ８，９が軸線方向に沿って移動する（２点鎖線で示
す）。第３のヘリカルギヤ８は第１のヘリカルギヤ５に
噛合し、かつ右リードのため移動量分だけ主軸３を右リ
ード方向に回動させる。一方、第４のヘリカルギヤは左
リード第２のヘリカルギヤ６に噛合するため主軸外筒２
を左リード方向に回動する。その結果、図４に示すよう
に主軸３と主軸外筒２間には図３の場合に較べて角度θ
₂だけずれが生じる。そのため、テーパ孔４の中心Ｏ₃は
主軸外筒２の中心Ｏ₁に対してδ₂＜δ₁だけ偏心した位
置に偏心量調整される。以上のように第１のモータ１２
の回転角度を適宜設定することにより主軸３のテーパ孔
４の偏心量を任意に、かつ高精度に調整変化させること
が出来る。

【００１５】本実施例において、第１および第２のヘリ
カルギヤ５，６と第３および第４のヘリカルギヤ８，９
とはバックラッシュなしで噛合するため、バックラッシ
ュによるエラが生じない。また、プラネタリギヤ機構等
の歯車機構を使用しないためメカニカルロスもなく、正
確な偏心量調整が出来る。

【００１６】本実施例において、図示のような第１乃至
第４のヘリカルギヤを採用したが、その詳細連結構造は
図示に限定しない。また、第１のヘリカルギヤ５を右リ
ードとし、第２のヘリカルギヤ６を左リードとしたが勿
論逆でもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 （１）単一の第１のモータを駆動するだけで、偏心量の
調整が簡単に行われる。また、従来技術のように同期制
御機構を必要としないため、比較的安価に実施すること
が出来る。 （２）歯車機構が少ないため、バックラッシュ誤差がな
く、高精度の偏心量の調整が出来る。 （３）プラネタリギヤ機構や一対のモータを同期制御す
る従来技術に較べ、逆リードのヘリカルギヤによる回転
方向のずれを利用する構造を作用するため安価に実施す
ることが出来る。 （４）偏心量の微少調整が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を説明するための
軸断面図である。

【図２】本実施例の偏心量調整作用を説明するための拡
大一部軸断面図である。

【図３】本実施例の偏心量調整作用を説明するための横
断面図である。

【図４】本実施例の偏心量調整作用を説明するための横
断面図である。

【図５】従来の偏心スピンドルの一例を示す軸断面図で
ある。

【符号の説明】 １ 装置本体 ２ 主軸外筒 ３ 主軸 ４ テーパ孔 ５ 第１のヘリカルギヤ ６ 第２のヘリカルギヤ ７ 移動機構部 ８ 第３のヘリカルギヤ ９ 第４のヘリカルギヤ １０ ナット状部材 １１ ねじ軸 １２ 第１のモータ １３ 第２のモータ １４ スプライン軸 １５ 軸受 １６ 軸受 １７ 工具 １８ ドローバ １９ エアシリンダ ２０ チャック爪 ２１ 軸受 ２２ 軸受 ２３ 筒状体 ２４ 軸受 ２５ 雌ナット ２６ 歯車 ２７ 中間歯車 ２８ 歯車 ２９ 回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体に枢支される主軸外筒と、該主
   軸外筒内に偏心して枢支されると共に工具等が着脱自在
   に装着される装着孔を偏心して形成する主軸と、該主軸
   に固着される第１のヘリカルギヤと、前記主軸外筒に固
   着され前記第１のヘリカルギヤと逆ねじの第２のヘリカ
   ルギヤと、前記主軸軸線方向に沿って配置され前記装置
   本体に枢支されるスプライン軸と、該スプライン軸に摺
   動可能に噛合すると共に前記第１および第２のヘリカル
   ギヤに噛合する第３および第４のヘリカルギヤを形成し
   てなる移動機構部と、該移動機構部をその軸線方向に沿
   って移動する第１のモータと、前記スプライン軸を回転
   する第２のモータを備え、前記第１のモータと移動機構
   部間には、該移動機構部に軸線方向の移動を拘束されて
   枢支されるナット状部材および該ナット状部材に螺合す
   ると共に第１のモータに連結するねじ軸が介設されるこ
   とを特徴とする偏心スピンドル。