JPH11123626A

JPH11123626A - スピンドルの公転制御装置

Info

Publication number: JPH11123626A
Application number: JP9291288A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawai; 猛川合
Original assignee: HIKOZAKA KIGI KK
Current assignee: HIKOZAKA KIGI KK
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンドルの公転を簡単に且つ高い耐久性で
可能とする。【解決手段】公転スリーブ４の偏心孔４ａには偏心ス
リーブ１３が軸支され、偏心スリーブ１３には、偏心孔
１３ａが穿設されてスピンドル３３が嵌入される。又偏
心スリーブ１３の後方にはカムスリーブ１４が連結さ
れ、そのリード溝２０，２０に、オフセットモータ２２
の駆動で軸方向に前後移動するリードリング２８のリー
ドピン３２，３２が貫通しており、リードリング２８の
移動に従ってカムスリーブ１４が回転し、偏心スリーブ
１３が回転して、公転スリーブ４の軸線Ｌとスピンドル
３３の軸心Ｏ₁ との距離を変更可能となっている。一方
ドライブモータ１０を駆動させると、公転スリーブ４が
回転して、偏心スリーブ１３とスピンドル３３とが軸線
Ｌ回りに円運動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端に装着した工
具を所定の軸線回りに円運動させるスピンドルの公転制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟削材の金属材料の切削加工時には、切
粉が連続して排出するため、これを除去するために工具
の送りを瞬時に止めて後退させたり、切削液で除去した
りしている。しかし多段孔の加工の場合は、組み合わせ
ドリルを用いるため、切粉が刃に詰まったり、塊状にな
ったりして加工の障害となりやすい。そこでマシニング
センタを利用して、スピンドルをＸ・Ｙ軸の組み合わせ
で自転させながら公転させ、これにＺ軸への送りを加え
て螺旋状の動作を与えるコンタリング加工が多く用いら
れている。これによれば、排出される切粉は断続の三日
月形状となるため、切削液での除去が簡単になり、又公
転径の変更も可能であるから、多段孔の加工も容易に行
うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記マシニング
センタによるものでも、工具を公転させる径が小さくな
ると、公転の回転数が高くなって、スピンドルのＸ・Ｙ
軸方向へ小さいストロークで多量の往復動が必要となる
と共に、重量が大きい加工ヘッドを移動させることにも
なるため、振動が発生して加工精度の低下や耐久性の劣
化を招いてしまう。

【０００４】そこで請求項１に記載の発明は、公転径が
小さくても、簡単な構造で良好な加工精度や耐久性を維
持できる公転制御装置を提供することを目的としたもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ビットを着脱可能な回転
軸を内蔵したスピンドルと、そのスピンドルを自身の偏
心位置で把持する偏心スリーブと、その偏心スリーブを
自身の偏心位置で回動自在に軸支する公転スリーブと、
前記偏心スリーブを所定量自転させる第一の回転制御機
構と、前記公転スリーブを回転させる第二の回転制御機
構とを備えてなるものである。又、請求項２に記載の発
明は、請求項１の目的に加えて、前記第一の回転制御機
構を簡単且つ合理的に構成するために、前記第一の回転
制御機構を、前記偏心スリーブの後方へ一体回転可能に
連結され、軸方向へ螺旋状に形成されるリード溝を備え
たカムスリーブと、モータ駆動によって軸方向へ前後移
動し、前記リード溝を貫通するピンを備えた案内部材と
で構成したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示す公転制御装置１におい
て、まず装置本体２の前方（図の左側）には、クロスロ
ーラベアリング３，３によって軸線Ｌと同軸で公転スリ
ーブ４が軸支されており、公転スリーブ４の後方には、
ドライブスリーブ５のフランジ部６が同軸で連結される
と共に、クロスローラベアリング７で装置本体２の後方
を閉塞するキャップ８に軸支されている。又フランジ部
６の後面には、ギヤ９が固着されて、下方に配置された
ドライブモータ１０のモータ軸１０ａと一体のドライブ
ギヤ１１と噛合し、ドライブモータ１０が駆動すると、
ギヤ９を介してドライブスリーブ５と公転スリーブ４と
が回転する第二の回転制御機構が構成されている。又、
公転スリーブ４には、軸線Ｌから偏心した偏心孔４ａが
穿設され、その偏心孔４ａには、クロスローラベアリン
グ１２を介して偏心スリーブ１３が軸支されており、偏
心スリーブ１３の後方には、ドライブスリーブ５に同軸
で遊挿され、ボールベアリング５ａで軸支されるカムス
リーブ１４が配置されている。この偏心スリーブ１３と
カムスリーブ１４との間には、図２にも示すように、前
後面に互いに直交する突条１６，１６・・を夫々突設し
たオルダムジョイント１５が介在され、前後の突条１
６，１６が、夫々偏心スリーブ１３の後端のオルダムキ
ャップ１７と、カムスリーブ１４の前端のフランジ１８
に形成された溝１９，１９・・に嵌合することで、偏心
スリーブ１３とカムスリーブ１４とは一体回転可能に連
結されている。そして、カムスリーブ１４の外周には、
前方から後方まででカムスリーブ１４の周方向に夫々１
８０°変位する螺旋状のリード溝２０，２０が軸線Ｌを
中心に対称に形成されている。

【０００７】一方、装置本体２の後方に延設される筒状
部２１の上方には、軸線Ｌと平行にオフセットモータ２
２が配置され、そのモータ軸２２ａには、オフセットギ
ヤ２３が固着されている。このオフセットギヤ２３は、
筒状部２１へ軸線Ｌと同軸で遊挿されるオフセットスリ
ーブ２４のギヤ部２４ａと噛合しているが、オフセット
スリーブ２４は、ギヤ部２４ａより後方をスリットによ
って差込片２５，２５・・に４分割されて、ドライブス
リーブ５に外装されるオフセットナット２６に更に外装
されている。又オフセットナット２６の大径部には、図
２，４にも示す如く、各差込片２５，２５・・の円周方
向の長さに対応させた円弧状の長孔２７，２７・・が形
成されており、ここでは各差込片２５，２５・・を各長
孔２７，２７・・に差し込んで、オフセットスリーブ２
４とオフセットナット２６との回転を一体化している。
尚、オフセットナット２６は、その大径部の外周に雄ネ
ジ部２６ａが形成されて、筒状部２１の内周に形成され
た雌ネジ部２１ａと螺合している。更に、オフセットナ
ット２６の内周には、案内部材としてのリードリング２
８が遊挿されて、後方側ではオフセットナット２６内周
の段部に、前方側ではスラストリング２９によって軸方
向の移動を規制され、前後夫々の対向面には、ボール３
０，３０・・が介在されている。よってリードリング２
８は、オフセットナット２６とは、回転は別体で、軸方
向の移動は一体となる。

【０００８】そして、リードリング２８の内周には、ド
ライブスリーブ５に上下一対で形成された軸方向と平行
なガイド溝３１，３１に嵌入するガイド突起２８ａ，２
８ａが夫々突設されると共に、そのガイド突起２８ａ，
２８ａ部分にリードピン３２，３２が夫々挿着されて、
各リードピン３２，３２は、内周のカムスリーブ１４の
リード溝２０，２０を夫々貫通している。よって、この
第一の回転制御機構においては、オフセットモータ２２
が駆動すると、オフセットギヤ２３を介してオフセット
スリーブ２４が回転し、これと一体のオフセットナット
２６も回転する。オフセットナット２６は雄ネジ部２６
ａが筒状部２１の雌ネジ部２１ａに螺合しているから、
回転に伴って軸方向へネジ送りされる。この移動によっ
てリードリング２８も一体に軸方向へ移動し、リードピ
ン３２，３２が同時に移動すると、この直線移動で螺旋
状のリード溝２０，２０を介してカムスリーブ１４が回
転し、オルダムジョイント１５を介して偏心スリーブ１
３が回転することとなる。

【０００９】一方、偏心スリーブ１３には、自身の軸心
から更に偏心した偏心孔１３ａが穿設され、そこにスピ
ンドル３３が嵌入されている。このスピンドル３３は、
モータを内蔵したビルドインタイプのもので、前方へ突
出した回転軸３４がクロスローラベアリング３５によっ
て軸支され、ビット４６を着脱可能としている。又スピ
ンドル３３の後方には、カップ状のヨーク３６が嵌着さ
れており、そのヨーク３６の後端には、一対の連結片３
７，３７が対向して突設されて、カムスリーブ１４内を
貫通する筒状の連結リンク３８の前端に対向して突設さ
れる一対の連結片３９，３９と周方向に互い違いに隣接
しており、各対の連結片３７及び３９は、これらの中央
に配置されたジョイントリング４０にクロスピン４１，
４１・・によって夫々互いに連結されて、ヨーク３６と
連結リンク３８との自在継手を形成している。同様に、
連結リンク３８の後端においても、中心を軸線Ｌ上に設
定した球形状のジョイントリング４２が、一対のクロス
ピン４３，４３によって支持され、このジョイントリン
グ４２に連結リンク３８の後端が遊挿し、更にこの状態
で、他の一対のクロスピン４４，４４が夫々連結リンク
３８の後端を連結しているが、各クロスピン４３及び４
４は夫々連結リンク３８に軸方向に形成された長孔４
５，４５に挿通して、連結リンク３８の軸方向の移動を
許容する自在継手を形成している。尚スピンドル３３か
らの図示しないリード線はヨーク３６から連結リンク３
８を通って外部へ引き出される。よってここでは、後述
するようにスピンドル３３が公転すると、連結リンク３
８は、後端のジョイントリング４２の中心、即ちクロス
ピン４３，４４の中心を支点として、先端側がヨーク３
６に従って円運動することになる。

【００１０】以上の如く構成された公転制御装置１は、
スピンドル３３の自転は外部からの電気的制御で行う一
方、前述のようにオフセットモータ２２を駆動させてオ
フセットスリーブ２４、オフセットナット２６を回転さ
せ、オフセットナット２６を軸方向へネジ送りし、リー
ドリング２８の移動によってカムスリーブ１４と偏心ス
リーブ１３とを回転させる。すると偏心スリーブ１３の
偏心孔１３ａに装着されるスピンドル３３の軸心Ｏ₁
は、図３に示すように、偏心スリーブ１３の軸心Ｏ₂ 回
りに円運動をすることとなり、その円運動によって軸線
Ｌからの直交方向の距離、即ち公転半径が変化すること
になる。尚、偏心スリーブ１３の自転に伴うスピンドル
３３の軸心Ｏ₁ の公転軌跡Ｓは、軸線Ｌと交わるように
設定されているため、スピンドル３３の自転のみによる
加工も可能である。このように公転半径を設定後、ドラ
イブモータ１０を駆動させると、ドライブギヤ１１、ギ
ヤ９を介してドライブスリーブ５が回転し、これと一体
の公転スリーブ４が自転する。よって公転スリーブ４の
偏心孔４ａに把持される偏心スリーブ１３とスピンドル
３３とが、軸線Ｌ回りに円運動することになる。尚、ド
ライブスリーブ５が回転すると、ガイド溝３１，３１に
嵌入するガイド突起２８ａ，２８ａによってリードリン
グ２８も回転するが、ボール３０，３０・・によってオ
フセットナット２６は回転しないから、オフセットナッ
ト２６、リードリング２８の軸方向の位置は変わらず、
公転半径は変化しない。

【００１１】よって、上記形態によれば、スピンドル３
３に公転半径を簡単に設定することが可能となる上、合
理的な偏心で正確な公転軌跡が得られる。よって小さい
公転半径でも正確な加工と高い耐久性とが維持できる。
又、偏心スリーブ１３の第一の回転制御機構を、偏心ス
リーブ１３に連結されるカムスリーブ１４のリード溝２
０，２０と、これに貫通して直線移動するリードリング
２８のリードピン３２，３２等で構成したことで、偏心
スリーブ１３の自転が簡単且つ合理的に行える。尚、上
記公転制御装置１を用いてマシニングセンタを構成する
場合は、ベッドに備えたレール上でＺ軸方向に移動自在
に設けたコラムの前面に、ボールネジとサーボモータと
によってコラム前面に備えたレールに沿ってＸ軸方向へ
スライド移動するＸ軸テーブルを設けると共に、そのＸ
軸テーブルの前面に、同じくボールネジとサーボモータ
とによってＸ軸テーブル前面に備えたレールに沿ってＹ
軸方向へスライド移動するＹ軸テーブルを設けて、その
Ｙ軸テーブルと一体に上記公転制御装置１を組み付けて
横形マシニングセンタを構成するのが好ましい。

【００１２】尚、第一、第二の回転制御機構は、上記形
態に限定するものでなく、適宜設計変更及び簡略化は可
能で、例えばドライブモータ１０のドライブギヤ１１で
直接公転スリーブ４を回転させて、ドライブスリーブ５
は装置本体２内で固定したり、或はカムスリーブ１４の
リード溝２０とリードリング２８のリードピン３２とを
一つずつ、或は３つ以上設けたりしても差し支えない。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、スピン
ドルに公転半径を簡単に設定することが可能となる上、
合理的な偏心で正確な公転軌跡が得られる。よって小さ
い公転半径でも良好な加工精度と高い耐久性とが維持可
能となる。又、請求項２に記載の発明によれば、請求項
１の効果に加えて、公転スリーブ内に軸支される偏心ス
リーブを自転させる前記第一の回転制御機構が簡単且つ
合理的に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スピンドルの公転制御装置の説明図である。

【図２】第一の回転制御機構の説明図である。

【図３】スピンドル部分の断面説明図である。

【図４】リードリング部分の断面説明図である。

【符号の説明】

１・・公転制御装置、２・・装置本体、４・・公転スリ
ーブ、５・・ドライブスリーブ、１０・・ドライブモー
タ、１３・・偏心スリーブ、１４・・カムスリーブ、２
２・・オフセットモータ、２４・・オフセットスリー
ブ、２６・・オフセットナット、２８・・リードリン
グ、３２・・リードピン、３３・・スピンドル、３８・
・連結リンク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビットを着脱可能な回転軸を内蔵したス
ピンドルと、そのスピンドルを自身の偏心位置で把持す
る偏心スリーブと、その偏心スリーブを自身の偏心位置
で回動自在に軸支する公転スリーブと、前記偏心スリー
ブを所定量自転させる第一の回転制御機構と、前記公転
スリーブを回転させる第二の回転制御機構とを備えてな
るスピンドルの公転制御装置。
【請求項２】前記第一の回転制御機構を、前記偏心ス
リーブの後方へ一体回転可能に連結され、軸方向へ螺旋
状に形成されるリード溝を備えたカムスリーブと、モー
タ駆動によって軸方向へ前後移動し、前記リード溝を貫
通するピンを備えた案内部材とで構成した請求項１に記
載のスピンドルの公転制御装置。