JPH06277946A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ねじ溝及びスプライン溝が形成された一本の軸
を回転制御することによりねじ穴あるいは孔を形成する
ことを可能にする。装置自体を小型化及び軽量化する。 【構成】所定の軸線長さからなる軸のねじ溝に対してね
じナット部材を、またスプライン溝にスプラインナット
部材を夫々噛み合わせる。ねじナット部材に連結された
第１モーター及びスプラインナット部材に連結された第
２モーターを駆動制御して軸に取り付けられた加工具
を、非回転状態の通常送り、回転状態の倍速送り及び微
速送りしてワークにねじ穴及び孔を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワークに対してねじ
切り具或いは穿孔具等の加工具を押圧しながら回転させ
てねじ切り或いは穿孔加工する加工装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の加工装置は、例えばフレームに支持
されたスライダーにシリンダーを連結して移動可能にす
ると共に該スライダーに回転可能に支持され、ねじ切り
具或いは穿孔具等の加工具を固定するチャックが取り付
けられた回転軸に電動モーターを連結して正逆方向へ回
転させている。

【０００３】そしてスライダーの移動により加工具をワ
ークに押し付けながら回転させることによりねじ切り或
いは穿孔を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の加工装置にあっては、ワークに対して加工具を押
圧する押圧機構と、該加工具を回転する回転機構とを別
々に設ける必要があり、装置が複雑化して大型化及び重
量化する問題を有している。

【０００５】特に、ロボットのアームに加工装置を取り
付け、該アームを移動制御して所定の加工位置へ移動さ
せることにより加工作業を行なうシステムにあっては、
装置が大型化及び重量化した場合にはアームの移動応答
性が悪くなって所定の位置へ移動するのに時間がかか
り、加工作業を効率的に行なえない問題を有している。
また狭少スペース内に装置を侵入させることが困難にな
り、加工作業が可能な作業形態が限定される問題をも有
している。

【０００６】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたものであり、その目的とするところ
は、小型化及び軽量化を図りながらワークに対して加工
具を所望のトルクで押圧しながら回転させてねじ切り或
いは穿孔することができる加工装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明は上記した従来
の欠点を解決するため、請求項１は所定の軸線長さから
なり、外周面に１条のねじ溝が所定のリード角で旋設さ
れると共に軸線方向へ延びる複数のスプライン溝がねじ
溝と交差するように形成された軸と、ステーターの中心
部にて回転可能に支持されると共に軸を挿通する中空部
を有し、所定の回転数で回転されるローターが内蔵され
た第１モーターと、ローターと同心状に取り付けられ、
軸のねじ溝に対して多数のボールを介して噛み合うねじ
ナット部材と、軸のスプライン溝に対して多数のボール
を介して噛み合うスプラインナット部材と、スプライン
ナット部材を所定の回転数で回転させる第２モーター
と、軸の一端にチャックを介して取り付けられたねじ切
り具と、第１及び第２モーターの少なくとも一方或いは
双方を正逆転駆動してねじ切り具を、非回転状態で通常
送り、回転状態での通常送り、倍速送り或いは微速送り
となるように移動制御する制御装置とからなることを特
徴としている。

【０００８】また請求項２は、軸線長さが所定の長さか
らなり、外周面に１条のねじ溝が所定のリード角で旋設
されると共に軸線方向へ延びる複数のスプライン溝が交
差するように形成された軸と、ステーターの中心部にて
回転可能に支持されると共に軸を挿通する中空部を有
し、所定の回転数で回転されるローターが内蔵された第
１モーターと、ローターと同心状に取り付けられ、軸の
ねじ溝に対して多数のボールを介して噛み合うねじナッ
ト部材と、軸のスプライン溝に対して多数のボールを介
して噛み合うスプラインナット部材と、該スプラインナ
ット部材を所定の回転数で回転させる第２モーターと、
軸の一端に取り付けられた穿孔具と、第１及び第２モー
ターの少なくとも一方或いは双方を正逆転駆動して穿孔
具を、非回転状態で通常送り、回転状態での通常送り、
倍速送り或いは微速送りとなるように移動制御する制御
装置とからなることを特徴としている。

【０００９】

【発明の作用】請求項１は、第１モーターが所定の回転
数で駆動されると、ねじ切り具は軸のねじ溝に噛み合う
ねじナット部材の回転に伴って該回転数に応じた所定の
移動ストロークで、装置に下方に配置された支持台上の
ワークに近接される。そして上記した第１モーターの駆
動状態を保った状態で第２モーターが所定の回転数で逆
転駆動されると、ねじ切り具は軸のスプライン溝に噛み
合うスプラインナット部材の回転に伴って所定の回転数
で回転しながら、ねじナット部材の回転数に応じた移動
ストロークとスプラインナット部材の回転数に応じた移
動ストロークとの差の移動量で移動してワークにねじ穴
を形成する。

【００１０】そしてねじ穴を形成した後において第２モ
ーターの駆動状態を保った状態で第１モーターが逆回転
駆動されると、ねじ切り具は回転しながら、ねじナット
部材の回転数に応じた移動ストロークとスプラインナッ
ト部材の回転数に応じた移動ストロークとの和の移動量
でワークから離間する方向へ移動される。

【００１１】請求項２は、第１モーターが所定の回転数
で駆動されると、穿孔具は軸のねじ溝に噛み合うねじナ
ット部材の回転に伴って該回転数に応じた所定の移動ス
トロークで、装置に下方に配置された支持台上のワーク
に近接される。そして上記した第１モーターの駆動状態
を保った状態で第２モーターが所定の回転数で逆転駆動
されると、穿孔具は軸のスプライン溝に噛み合うスプラ
インナット部材の回転に伴って所定の回転数で回転しな
がら、ねじナット部材の回転数に応じた移動ストローク
とスプラインナット部材の回転数に応じた移動ストロー
クとの差の移動量で移動してワークに穴を形成する。

【００１２】そして穴を形成した後において第２モータ
ーの駆動状態を保った状態で第１モーターが逆回転駆動
されると、穿孔具は回転しながら、ねじナット部材の回
転数に応じた移動ストロークとスプラインナット部材の
回転数に応じた移動ストロークとの和の移動量で穴が形
成されたワークから離間する方向へ移動される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って説明
する。

【００１４】請求項１ 加工装置としてのねじ切り装置１のフレーム３には数値
制御可能な第１モーター５が上下方向に軸線を有するよ
うに取り付けられ、該第１モーター５のモータハウジン
グ７内にはほぼ円筒形状のステーター９が内蔵されてい
る。該ステーター９の中空部内には中心に貫通孔１１ａ
を有したローター１１がステーター９の中空部内周面と
微少間隔を有した状態で軸受１５により回転可能に支持
されている。そしてモータハウジング７から突出したロ
ーター１１の下部にはねじナット１７が、該ローター１
１と同心状に取り付けられている。

【００１５】また、モータハウジング７の上方へ突出し
たローター１１にはロータリーエンコーダー等の第１回
転量検出装置１８が取り付けられている。

【００１６】第１モーター５には軸１９が、ローター１
１の貫通孔１１ａを挿通し、かつねじナット１７と噛み
合うように取り付けられている。該軸１９の外周面には
一条のねじ溝１９ａが、所定のリード角で旋設されてい
ると共に複数のスプライン溝１９ｂが軸線方向へねじ溝
１９ａと交差するように形成され、ねじナット１７は軸
１９のねじ溝１９ａに対し、転動可能に装着された多数
のボール１７ａを介して噛み合わされている。

【００１７】上記ねじナット１７の下方に位置する軸１
９にはスプラインナット２１が同心状に噛み合わされて
いる。該スプラインナット２１は軸１９のスプライン溝
１９ｂに対し、転動可能に装着された多数のボール２１
ａを介して噛み合わされている。該スプラインナット２
１の下部には歯付きプーリー２３が同心状に取り付けら
れ、該歯付きプーリー２３にはフレーム３に取り付けら
れた数値制御可能な第２モーター２５が、歯付きベルト
２７を介して連結されている。

【００１８】該第２モーター２５は、例えばハーモニッ
ク減速機構或いは多数の歯車を組み合わせた減速機構２
８が内蔵され、第２モーター２５の回転数に対して所望
の減速比（１／α）で、歯付きベルト２７が張設される
歯付きプーリー２９、従ってスプラインナット２１を回
転させる。

【００１９】尚、第２モーター２５には、例えばロータ
リーエンコーダー等の第２回転量検出装置２６が取り付
けられている。

【００２０】軸１９の下端部にはチャックコレット３１
が取り付けられ、該チャックコレット３１にはねじ切り
具としてのタップ３３が交換可能に取り付けられてい
る。

【００２１】また、フレーム３の上部には、例えば近接
スイッチからなる原点検出器３５が、軸１９の軸線方向
上端に取り付けられた永久磁石３７と相対するように取
り付けられている。

【００２２】次に、上記のように構成されたねじ切り装
置１の基本動作を説明する。

【００２３】第２モーター２５の駆動を中断した状態で
第１モーター５が、例えば（＋ａ）rpm ｛（＋）は軸１
９を図示する軸線下方へ移動させる際の回転方向を、ま
た（−）は軸１９を軸線上方へ移動させる際の回転方向
を示す｝の回転数で駆動されると、軸１９はねじ溝１９
ａに噛み合って回転数（＋ａ）rpm で回転するねじナッ
ト１７により移動ストロークＳａ／pulsで軸線下方へ移
動される。

【００２４】また、第１モーター５及び第２モーター２
５が、例えば（＋ａ）rpm の回転数で夫々駆動される
と、軸１９は（＋ａ）rpm の回転数で回転するねじナッ
ト１７に応じた移動ストロークＳａ／pulsと（＋ａ／
α）rpm で回転するスプラインナット２１に応じた移動
ストロークＳｂ／pulsとの和の移動量で、かつ（＋ａ／
α）rpm の回転数で回転しながら移動される。

【００２５】更に、第１モーター５が（＋ａ）rpm で駆
動されると共に第２モーター２５が（−ａ）rpm で駆動
されると、軸１９は（＋ａ）rpm の回転数で回転するね
じナット１７に応じた移動ストロークＳａ／pulsと（−
ａ／α）rpm で回転するスプラインナット２１に応じた
移動ストロークＳｂ／pulsとの差の移動量で、かつ（＋
ａ／α）rpm の回転数で回転しながら移動される。

【００２６】次に、ねじ切りを具体的に説明する。

【００２７】ねじ切り装置１の下方に配置された支持台
３９上に下穴４１ａが形成されたワーク４１が位置決め
された状態で載置されると、該支持台３９に設けられた
検出器（図示せず）からの検出信号に基づいて、先ず第
１モーター５が（＋ａ）rpmの回転数で駆動される。

【００２８】これにより図３に示すように軸１９は（＋
ａ）rpm の回転数で回転するねじナット１７により、移
動ストロークＳａ／pulsの移動量で軸線下方へ移動し、
タップ３３をワーク４１の下穴４１ａの上方に近接させ
る。

【００２９】そして第１回転量検出装置１８により検出
される第１モーター５の回転量に基づいて軸１９、従っ
てタップ３３がワーク４１に対して所定の近接位置へ移
動されたことが検出されると、第１モーター５の駆動状
態を維持したまま、第２モーター２５を（−ａ）rpm の
回転数で駆動させる。

【００３０】これにより図４に示すように軸１９は回転
数（＋ａ）rpm で回転するねじナット１７に応じた移動
ストロークＳａ／pulsと回転数（−ａ／α）rpm で回転
するスプラインナット２１に応じた移動ストロークＳｂ
／pulsとの差の移動量で軸線下方へ移動しながら回転数
（ａ／α）rpm で回転し、ワーク４１の下穴４１ａ内に
てタップ３３を回転させることにより該した穴４１ａの
内周面にねじを形成する。

【００３１】そして第２モーター２５の駆動開始後に第
１及び第２回転量検出装置１８・２６から検出される夫
々の回転数に基づいてワーク４１にねじ穴４３が形成さ
れたことが検出されると、第２モーター２５の回転駆動
を停止すると共に第１モーター５を（−ａ）rpm にて駆
動して回転するねじナット１７により軸１９を非回転状
態で回転数（ａ）rpm に応じた異同ストロークＳａ／pu
lsの移動量にて軸線上方へ移動させることによりタップ
３３をワーク４１のねじ穴４３から抜き出した後、第モ
ーター５の回転状態を保ちながら第２モーター２５を
（−ａ）rpm で回転駆動させる。

【００３２】これにより図５に示すように軸１９は回転
数（−ａ）rpm で回転するねじナット１７に応じた移動
ストローク−Ｓａ／pulsと回転数（−ａ／α）rpm で回
転するスプラインナット２１に応じた移動ストローク−
Ｓｂ／pulsとの和の移動量で軸線上方へ移動し、ワーク
４１のねじ穴４３から抜き出したタップ３３を上方の原
位置へ移動させる。尚、この復帰動作時において軸１９
は（−ａ／α）rpm の回転数で回転している。

【００３３】上記軸線上方に対する移動に伴って軸１９
の上部に取り付けられた永久磁石３７が原点検出器３５
に相対されると、該原点検出器３５からの検出信号に基
づいて第１モーター５及び第２モーター２５の駆動を中
断してねじ締め作業を終了する。

【００３４】このように本実施例は、ねじ溝１９ａ及び
スプライン溝１９ｂが設けられた１本の軸１９によりタ
ップ３３を通常移動、倍速移動、微速移動させると共に
必要に応じて回転させながらねじ穴４３を形成すること
ができ、装置自体を小型化及び軽量化することができ
る。

【００３５】請求項２ 請求項２に係る加工装置としての穿孔装置は、図６に示
すように請求項１のタップ３３の代わりにドリル６１を
取り付けてワークに孔を形成するものであり、その構成
については請求項１に係るねじ切り装置１と同様である
ため、その詳細な説明に付いては省略する。

【００３６】上記説明は、ねじ切り装置１の下方に支持
台３９を配置して載置されたワーク４１にねじ穴４３を
形成するものとしたが、例えば多関節形式のロボットの
アーム先端にねじ切り装置或いは穿孔装置を取り付け、
アームの移動に伴ってこれら加工装置を所定の位置へ移
動して根紙きり或いは穿孔作業を行ってもよい。

【００３７】上記説明は、タップ３３或いはドリルを、
先ず非回転状態で移動させてワークに近接させ、次に微
速移動させながら回転させてねじ穴４３を形成した後、
非回転状態で軸線上方へ移動させてねじ穴４３からタッ
プ３３を抜き出した後、倍速移動させて原位置へ復帰さ
せる制御方式としたが、本発明は非回転状態の通常移
動、回転状態の倍速移動及び微速移動の適宜組み合わせ
により所望の作業を行う方法であってもよい。

【００３８】また、上記説明は第２モーター２５に減速
機構を組み込んで軸１９を所定の減速比で回転させるも
のとしたが、本発明は減速機構の有無に限定されるもの
ではない。

【００３９】

【発明の効果】このため本発明は、小型化及び軽量化を
図りながらワークに対して加工具を所望のトルクで押圧
しながら回転させてねじ切り或いは穿孔することができ
る加工装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ねじ切り装置の概略を示す全体斜視図である。

【図２】軸に対する各ナットの噛み合わせ状態を示す略
体断面図である。

【図３】ねじ切り具の移動状態を示す説明図である。

【図４】ねじ切り具の移動状態を示す説明図である。

【図５】ねじ切り具の移動状態を示す説明図である。

【図６】請求項２に係る加工装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ねじ切り装置 ５ 第１モーター ９ ステーター １１ ローター １７ ねじナット １７ａ ボール １９ 軸 １９ａ ねじ溝 １９ｂ スプライン溝 ２１ スプラインナット ２１ａ ボール ２５ 第２モーター ３３ ねじ切り具としてのタップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の軸線長さからなり、外周面に１条の
   ねじ溝が所定のリード角で旋設されると共に軸線方向へ
   延びる複数のスプライン溝がねじ溝と交差するように形
   成された軸と、ステーターの中心部にて回転可能に支持
   されると共に軸を挿通する中空部を有し、所定の回転数
   で回転されるローターが内蔵された第１モーターと、ロ
   ーターと同心状に取り付けられ、軸のねじ溝に対して多
   数のボールを介して噛み合うねじナット部材と、軸のス
   プライン溝に対して多数のボールを介して噛み合うスプ
   ラインナット部材と、スプラインナット部材を所定の回
   転数で回転させる第２モーターと、軸の一端にチャック
   を介して取り付けられたねじ切り治具と、第１及び第２
   モーターの少なくとも一方或いは双方を正逆転駆動して
   ねじ切り具を、非回転状態で通常送り、回転状態での通
   常送り、倍速送り或いは微速送りとなるように移動制御
   する制御装置とからなることを特徴とする加工装置。
2. 【請求項２】軸線長さが所定の長さからなり、外周面に
   １条のねじ溝が所定のリード角で旋設されると共に軸線
   方向へ延びる複数のスプライン溝が交差するように形成
   された軸と、ステーターの中心部にて回転可能に支持さ
   れると共に軸を挿通する中空部を有し、所定の回転数で
   回転されるローターが内蔵された第１モーターと、ロー
   ターと同心状に取り付けられ、軸のねじ溝に対して多数
   のボールを介して噛み合うねじナット部材と、軸のスプ
   ライン溝に対して多数のボールを介して噛み合うスプラ
   インナット部材と、該スプラインナット部材を所定の回
   転数で回転させる第２モーターと、軸の一端に取り付け
   られた穿孔具と、第１及び第２モーターの少なくとも一
   方或いは双方を正逆転駆動して穿孔治具を、非回転状態
   での移動、回転状態での通常送り、回転状態での通常送
   り、倍速送り或いは微速送りとなるように移動制御する
   制御装置とからなることを特徴とするねじ締め装置。
3. 【請求項３】第２モーターは減速機構を介してスプライ
   ンナット部材に連結され、該第２モーターの駆動に伴っ
   てスプラインナット部材を所定の減速比で回転させる請
   求項１及び２の加工装置。