JPS58192717A - 数値制御工作機械用ねじ切りヘツド - 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】 本発明は、一般的に数値制御工作機械に関し、とくに、
数値制御多軸割出し工作機械用のねじ切りヘッドに関す
る。

自動工作機械による機械部品の生産においては、各種形
状の機械部品に対する適応性の見地から比較的大量の部
品生産を行うことがしばしば望まれる。自動搬送ライン
に使用される工作機械は大量の部品生産を達成できるが
、この種自動搬送ライン用の工作機械の多種形状の部品
に対する適応性は極めて限定されている場合が多い。ま
た一方、横形あるいは立形スピンドルのマシニング・セ
ンターのような単一の数値制御工作機械の場合は、たし
かに各種各様の形状の機械部品に対して大いに適応性が
発揮されるが、通常は少量、あるいは精々中量程度の部
品生産しかこなせないのが普通である。大量の部品生産
と、多量の形状の部品に対する適応性の双方を両立させ
ようとする努力の　　２結果として多軸工作機械が開発
された。カーネイ・アンド・トレッカー（Ｋｅａｒｎｅ
ｙ　＆　Ｔｒｅｃｋｅｒ　）などの代表的な多軸盤は、
いわゆるパワー・ステーションを備え、多軸用スピンド
ル・インデックス機構が活用されている。各スピンドル
・ヘッドには孔明け、リーマ通し、ミリング、タッピン
グ等の機能が具えられている。各スピンドル・ヘッド上
のスピンドルは、ひとたびスピンドルヘッドが作動位置
にインデックスされた場合、パワーステーションに契合
するように、スピンドルヘッドから後方に延在する入力
軸によって回転自在に駆動される。選択されたスピンド
ルヘッドが作動位置にインデックスされて工具保持スピ
ンドルが駆動され得るようにするために入力シャンクが
パワーステーションによって駆動され得るようになった
後、部品が取り付けられた加工テーブルを、スピンドル
ヘッドの回転軸線に平行な経路に沿ってスピンドルヘッ
ドに対にて前後に往復動させることにより、未完成部品
に対して機械加工作業が始められる。スピンドルヘラＰ
のスピンドルに支持された工具による部品に対する特定
の機械加工作業が完了した後、適当なスピンドルヘッド
をパワーステーションにインデックスすることにより別
の機械作業を遂行することができる。加工テーブル上の
部品の所望の機械加工作業が全て完了すれば、加工され
た部品は加工テーブル上から取り出され新しい部品がテ
ーブルにのせられて同様にして機械加工を加えられる。

今日のごとき多軸ヘッド工作機械が穴あけ、フライスリ
ーマ仕上げ、加工片のタッピング作架に適しているとし
ても、多軸ヘッド割出し工作機械を加工片の内外のねじ
っけを行うのに適したものでない。なぜならねじづけ作
業を行うために多軸ヘッドスピンドル並進運動と回転運
動を正確にコーディネートすることは不可能であるから
である。

スピンドルヘッドの回転速度を正確に制御して。

これとともに作業台を速度を正確に制御することによっ
て多軸割出工作機械を用いてねじづけすることはできる
が、一定のピンチのねじづけは、このやり方では、不可
能であり、ある場合には、ねじづけが相補的ねじ要素と
合致した場合には、ねじの交叉が生じる。これに対し本
発明では、加工片の内外の正確なねじづけを行うために
数値制御多軸ヘッド工作機械に用いられる。ねじづけヘ
ッドに関するものである。

本発明の目的は、機械部品上に外ねじまたは内ねじを正
確に切るための数値制御工作機械用ねじ切りヘッドを提
供することにある。

本発明の更に他の目的は、数値制御指令に応じて制御さ
れた長さと深さとを有するねじを機械部品上に正確に切
るための数値制御工作機械用ねじ切りヘッドを提供する
ことにある。

本発明の更にまたの目的は、数値制御指令に応答して制
御され得るねじ部の長さ、深さ、およびピッチを具えた
内ねじまたは外ねじを機械部品の上に切るための数値制
御工作機械用ねじ切りヘッドを提供することにある。

約言すれば、本発明の好適な実施例によるならば、数値
制御工作機械用ねじ切りヘッドは、ある軸線の周りに回
転し且つその軸線に沿ってフレームに出入するように、
管状スピンドルが支承されるべきフレームを具備する。

スピンドルは、ボール・ナツトと、フレームとスピンド
ルとの間に固定されたボールねじとの組合せにより、ス
ピンドルが動くにつれてフレームから外方へ進み、ある
いはフレーム内に退き、ボールねじは数値制御指令に応
じてボール・ナツト内へ回りながらねじ込まれ、らせん
状の軌跡が、フレームから遠いスピンドルの端にスライ
ド自在に支えられた横引き切削工具に伝えられる。スピ
ンドルの回転軸線に垂直な軸線の周りに回転するように
スピンドルの端に支承されたねじ、ねじとこのねじにね
じ契合するように横引き切削工具の後端に固定されたね
じ付きブロックとを回転駆動するためのサーボ制御モー
タ、これらを含む装置がスピンドルの回転中に横引き切
削工具の軌跡を精確に制御するために設けられる。

この好適な実施例においては、スピンドルが一対の同心
スリーブを備え、外側スリーブはフレームに対して軸方
向に進退できるようにフレームにキー止めされ、他方内
側スリーブは外側スリーブ内に回転自在に支承される。

ボール・ナツトは、内外スピンドル・スリーブに平行し
てフレーム内に回転自在に支承されるボールねじとねじ
契合するように外側スリーブに固定される。内側スピン
ドル・スリーブとが一ルねじとは歯車列を介して単一の
サーボ駆動モータにより一緒に制御される。

内側スリーブが回転すると内、外画スリーブは伸縮する
。このため、横引き切削工具にらせん運動が加えられる
。歯車列はシフト部材を含み、ボールねじの回転に対す
る内側スリーブの回転の比が変更ｉＪ能である。これに
よりねじのリードを横引き切削工具によって設けること
ができる。

第１図は、本発明の教示に従った数値制御工作機械のね
じ切りヘッド１０の縦断面を示す。ねじ切りヘッド１０
には、工作機械数値制御系（図示せず）の指令の下に、
以下に２軸として示す経路に沿って作動位置に向は前進
後退できる工作機械加工物保持テーブル（図示せず）と
正反対にこの作動位置に向け１ｖｉＪ進後退できるよう
に工作機械１４に取り付けられたフレーム１２が備えら
れる。

フレーム１２はその前方（右方）の面を貫く開口部を有
し、その大きさは、フレームを超えて前方（右方）に延
在するようにその開口部を通して配設される管状スピン
ドル１６を入れるに充分なものとする。この好適な実施
例の場合、スピンドル１６には、ポルト２７によりフレ
ーム１２に締め付けられたボール・ナツト１８にねじ込
まれる管状ざ一ルねじが備えられ、それにより、フレー
ムの開口部にボールねじがねじで支承される。以下によ
って詳細にわかるように、ボールねじ山のピッチは、ね
じ切りヘッドによって切られるねじ山の所望のピッチに
一致するように選定される。

回転エネルギは、ボールねじの肩に当接されるスペーサ
２９とボールねじの後端にねじ契合されるナツト３０と
の間でボールねじの後端に保持されナツト３０によりス
ペーサ２９に押し付けられる歯車２８によってボールね
じに伝えられ、ボールねじはボール・ナツトにねじ込ま
れる。ｆ−ルねじの回転中にナツトのゆるみを防止する
ため、複数の止めねじ（図示せず）がナツト３０に放射
状にねじ込まれる。

歯車２８は、軸受３２−１３２ｂによりボールねじ１６
と平行にフレーム１２に回転自在に支承されて歯車２８
にかみ合い契合する駆動ピニオン３１によって駆動され
る。駆動ピニオン３１はその後方（左方）の端に、数値
制御サーボ・モータ３５の軸に設けられたかさ歯車３４
とかみ合い契合するように締め付けられたかさ歯車３３
を有する。電動機３５は、その軸がフレーム頂部の開口
部に設けられた軸受３８を通してフレーム内に下方に延
在するように、ポルト３６によってフレーム１２の頂部
に固定される。歯車２８の駆動ピニオン３１とのかみ合
い契合と、かさ歯車３３のかさ歯車３４とのかみ合い契
合とが、第１図の線２−２についての断面図である第２
図に詳細に示されている。

数値制御サーボ・モータ３５は一般に、電動機軸の角位
置を示す電気信号を生成する内部フィードバック変換器
（図示せず）をその中に備える。

電動機３５内の内部フィードバック変換器からの電気信
号は、技術上周知の数値制御回路３９に送られる。電動
機の内部フィードバック変換器により与えられる電気信
号に従い、テープ読取り装置またはその他同種のもの（
図示せず）により生成されるような数値制御指令に応答
して、数値制御回路３９がサーボ・モータ３５の励磁を
制御し、ボールねじ１６の回転を精確に制御する。数値
制御回路３９からの信号に応答するサーボ・モータ３５
によりボールねじ１６がボール・ナツト１８に回転自在
にねじ込まれるにつれ、フレーム１２に固定されたぜ一
ル・ナツト１８とのざ一ルねじのねじ契合により、ボー
ルねじけ、ボールねじの回転方向に応じてその回転につ
れフレームの外に伸び、あるいはフレームの中に引き込
まれる。ボールねじがその回転につれて移動するため、
駆動ピニオン３１は、軸方向のボールねじの移動全行路
にわたって歯車２８が駆動ピニオンと常にかみ合い契合
を保つに充分な長さの寸法を具えなければヶ、、ヶい。

え９．１い、２−ヤゎ、１６□　　・　軒・径とぜ−ル
ねじ山のピッチとは、ボールねじの完全な５回転によっ
てフレームから約７５８１１（３インチ）の距離だけね
じが完全に伸びるように選定される。従って、ボールね
じが上述のように形成された場合、駆動ピニオンと歯車
２８との間の一定のかみ合い契合を確保するため駆動ピ
ニオン３１も同様に７５ｆｆｉ１１１だけ長くなければ
ならない。

言うまでもなく、ボールねじの直径の変更ならびにボー
ルねじ山のピッチの変更に従って、ある定められた回数
のボールねじ回転後の７レームからのボールねじ前進長
さが変化し、従って駆動ピニオンもそれに従った寸法を
具えることが必要となることは当業者の認めるところで
ある。

ボルト４２によって、フレーム１２がら遠いボールねじ
１６の端にハウジング４０が締め付けられ、このハウジ
ングはボールねじと共に回転する。

ハウジング内には、ボールねじ１６の回転軸線に垂直な
軸線の周りに回転するように軸受４６−１４６１）によ
ってハウジング内に支承されたねじ４４がある。ねじ４
４には、後方のハウジング壁を貫いてボールねじ１６の
中空孔内に延在してボールねじの孔と同心の駆動軸５２
の前端に結合するようにハウジング４０の後壁内に支承
された対応かさ歯車５０とかみ合い契合するかさ歯車４
８が一体に結合される。軸５２の後端は、ボルト５６に
よってボールねじ１６の後端に取り付けられた数値制御
サーボ・モータ５４の軸に取り付けられ、電動機は第２
図に示すようにボールねじと同軸となる。

次に第６図および第４図について説明する。ハウジング
４０はその前面に、横引き切削工具６゜を支えるためボ
ールねじから半径方向に延在するように配設されたみぞ
５８を有し、横引き切削工具の後端はみぞを貫いてハウ
ジングの内部に延在する。横引き切削工具６０は、ハウ
ジングのみぞの両側に沿ってそれぞれ締付は具（図示せ
ず）で固定された案内６２（第４図）に沿ってみぞ５８
内を滑る。一対のガード６４が案内６２の上になるよう
にハウジング４０の前面にそれぞれポルト６６によって
締め付けられ、それによって横引き切削工具をみぞ内に
保持する。次に第１図および第４図について一緒に説明
する。ブロック６８が切削工具６０の後に締め付けられ
、これを貫き垂直に配設されてねじ４４を受けるねじ孔
を備える。

実際上、ブロック６８と横引き切削工具６０とは一体の
単一体として作られる。横引き切削工具６０とブロック
６８とを一体の単一体として作るに際し、ブロック６８
へのねじ４４のねじ込みを容易にするためにハウジング
４０の頂端に開口部を設ける必要はない。軸受４６ａ（
第１図）を備えた点検プレート７０（第１図）がフレー
ム頂部の開口部の上にくるようにフレーム４０に締め付
けられる。

第１図のサーボ制御モータ５４は、サーざ制御モータ３
５と同じく、電動機５４の軸の位置を示す電気信号を生
成するため、その中に統合されたフィードバック変換器
を備える。サーボ制御モータ５４内のフィードバック変
換器によって生成された電気信号は、数値制御指令に応
答し電動機のフィードバック変換器により生成されるフ
ィーＰパック信号に従って電動機５４の励磁を制御して
軸５２と、従って軸４４のかさ歯車４８と軸５２のかさ
歯車５０とのかみ合い契合により軸５２に常時契合する
ねじ４４とを精確に制御する数値制御回路３９に送られ
る。軸４４のブロック６８とのねじ契合により、切削工
具６０は、軸５２の回転に応じてボールねじから外方へ
、またはボールねじに向けて内方へ半径方向に移動され
るため、電動機５４の励磁を制御することにより、横引
き切削工具６０の軌道と、従ってそれにより切られるね
じの深さとを制御することができる。図示はされていな
いが、数値制御回路３９とサーボ制御モータ５４との間
を電気信号で結合するため、技術上周知のごときスリッ
プ・リング装置が設けられ、電動機５４がスピンドルと
共に回転する際、それらの間に一定の電気的な結合が保
たれる。

作動に際しては、数値制御回路３９に適切な数値制御指
令を入力することにより、ねじ切りヘラＰ１０の横引き
切削工具６Ｇによって加工物に内ねじまたは外ねじを切
ることができる。数値制御回路３９は、切られるべきね
じ部の長さとねじ切りを行う速度とを示す数値制御指令
に応答して電動機３５の励磁を制御し、同時にねじ切り
の深さを示す数値制御指令に応答して電動機５４の励磁
を制御する。

横引き切削工具によって切られるねじ山のピッチは、実
際上精密研削されたボールねじ１６のねじ山の一定した
ピッチによって定められるので、横引き切削工具によっ
て切られるねじ山はボールねじのねじ山と同様に精密な
ものとなり、それにより、横引き切削工具６０で切られ
る加工物のねじ山が対応するねじ付き部材とかみ合った
場合のねじ込みの不具合が除去される。

上述のねじ切りヘッド１０は、横引き切削工具の構成に
よって加工物に内ねじまたは外ねじを速やかに且つ正確
に切ることができるが、これによれば単一リードでテー
パ無しのねじ出しか切れない、という欠点を具えている
。ある種の機械加工部品、とくに油井掘り管、の製作に
おいては、この種のねじ山が対応するねじ付き部材のね
じ山とかみ合う際にくさび作用を確保するため、テーパ
付きねじ山、即ち幅にテーパのあるねじ山を切ることが
しばしば求められる。加工物にこの種のテーパ付きねじ
山を切ることができるねじ切りヘッド１０′を第５図の
断面図に示す。第５図に示すねじ切りヘッド１０′は多
くの点で第１図ないし第４図に示すねじ切りヘッドと同
様であり、従って、説明されない同棹の構成要素を゛示
すために同一の番号が第５図に使用されている。これら
の構成要素の説明については第１図ないし第４図を参照
されたい。第５図のねじ切りヘッド１０′は多くの点で
第１図ないし第４図のねじ切りへツげと類似しているが
、一つの重要な点において異なっている。

締付は具２７によりボール・ナツト１８がフレーム１２
に固定的に取り付けられている第１図ないし第４図のね
じ切りヘッド１０と異なり、第５図のねじ切りヘッド１
０′のボール・ナツト１８′は、軸受１９′によってフ
レーム１２の内壁に支承され、ボールねじの周りに回転
するようにボールねじとねじ契合される。ボールねじを
入れるに充分な大きさの孔を貫通させた歯車２０′が、
ボールねじと同心になるようにボルト２１′でボール・
ナツト１８′の右方の面に締め付けられる。第５図の横
引き切削工具６０によって切られるねじ山のテーパ、即
ち幅を変化させるため、以下に説明するようにしてボー
ルねじと無関係にボール・ナツトを回転させるための回
転エネルギのざポル・ナツトへの移行は歯車２０′を介
して行われる。

第５図と第６図とを一緒に説明する。第６図は第５図の
線６−６についての、第５図のねじ切りヘッド１０′の
断面図であって、歯車２０′は、ざポルねじ１６の回転
軸線に平行な軸線の周りに回転するよう軸受２３′（第
５図）によってフレーム１２内に支承された駆動ビニオ
ン２２′により回転開動される。第一のかさ歯車２４′
ａは駆動ピニオン２２′の右端に結合され、フレーム１
２頂部に置かれたサーボ制御モータ２５′の軸に備えら
れたがさ歯車２４′ｂとかみ合い契合する大きさを有し
、電動機の軸はフレーム頂部の開口部に１動機軸を支承
する軸受２６′を通して垂直下方にフレーム内に延在す
る。′電動機はポル）　２７’ａによってフレームに確
実に固定される。回転するボール・ナツトのフレーム１
２内への組込みを可能にするため、第５図に示すように
、ポル）　’ｌ　７’　ｃによって７レームに締め付け
られるプレー）　２．７’　ｂを被せた大きい開口部が
フレームの右（前）端に設けられる。

？−ボ［制御モータ２５′は第１図のサーボ制御モータ
３５．５４と同様に構成され、電動機軸の角位置と、従
ってボール・ナツト１８の角位置とを示す電気信号を生
成する内部フィードバック変換器を備える。第１図の数
値制御回路３９と同様に構成された数値制御回路（図示
せず）にサーボ制御モータ２５′からのフィードバック
変換器信号が送られ、ねじ山のテーパを示す数値制御指
令に応答しその変換器フィードバック信号に従って数値
制御回路が電動機２５′の励磁を制御し、電動機軸と従
ってボール・ナツトとの回転を精確に制御する。更に、
数値制御回路にはまた、サーボ制御モータ３５．５４内
の内部フィードバック変換器か５．Ｄフィー）、２、ッ
、。ヵ、１５ゎ、わ。あ。オ　　・町・とねじ切り速度
とを示す数値制御信号とねじ切り深さを示す数値制御信
号とに応答しそれぞれの電動機のフィードバック変換器
によって生成されるフィードバック信号に従って数値制
御回路がそれぞれサーが・モータ３５．５４の励磁を制
御し、従ってそれぞれボールねじ１６とねじ４４との回
転を精確に制御する。

第５図のねじ切りへツ２１０′は第１図のねじ切りヘラ
１０と°同様に作動し、第１図ないし第４図のねじ切り
ヘッド１０の横引き切削工具によって切られるねじ部の
長さとこのようなねじを切る速度とを第１図の電動機３
５の励磁を制御することによって変化させたと同様にし
て、第５図の横引き切削工具６０によって切られるねじ
部の長さとこれらを切る速度とが第５図の電動機３５の
励磁を制御することによって変化させられる。同じく、
第１図の横引き切削工具６０によって切られるねじ山の
深さが第１図のサーボ・モータ５４に与えられる励磁に
よって制御されたと全く同様にして第５図の横引き切削
工具ねじ切りへツＰ１０′によって切られるねじ山の深
さは第５図のサーボ制御モータ５４に与えられる励磁を
制御することによって制御される。しかし第１図ないし
第４図のねじ切りヘッド１０と異なり、第５図および第
６図のねじ切りヘッド１０′の場合は、好都合なことに
、これによって切られるねじ山の幅を、ボール・ナツト
１８′の回転を変化させる数値制御指令に応答する第５
図の電動機２５′の励磁を調整することにより変化させ
て不均一ならせん運動をボールねじに伝えることができ
る。この不均一なボールねじのらせん運動によって第５
図の横引き切削工具６０が幅にテーパのあるねじ山を切
る。

本発明の教示に従って構成されるねじ切りヘッドの更に
他の好適な実施例を第７図に示し、これを一般的に参照
数字１００で示す。ねじ切りヘッド１００には、工作機
械制御系（図示せず）の指令の下に、２軸として示す経
路に沿って作動位置に向は前進後退できる工作機械の加
工テーブル（図示せず）と正反対の作動位置に置かれる
ように数値制御工作機械１１４に取り付けられたフレー
ム１１２が備えられる。

フレーム１１２はその前面に、フレームを超えて前方に
延在するスピンドル１１６を入れるに充分な大きさの開
口部を有する。スピンドル１１６を入れるだけの大きさ
の孔を有するシール１１７ａがフレームの開・口部の上
にくるようにボルト１１７ｂでフレーム１１２に締め付
けられる。この好適な実施例においては、スピンドル１
１６が一対の同心スリーブ１１６ａ、１１６ｂを具備し
、スリーブ１１６ｂはスリーブ１１６ｂの前端と後端と
に各設けられた一対の軸受１１６ｃによってスリーブ１
１６ａ内に回転自在に支承される。キー１１７Ｃは、フ
レームの開口部に切り込まれた対応キーみぞに契合する
ようにスリーブ１１６ａの周囲に軸方向にはめ込まれる
。このようにしてスリーブ１１６１．１１６ｂはＺ軸に
平行な軸線に沿ってフレームに対して前進後退すること
ができるが、スリーブ１１６ｂだけはその周りに回転す
ることができる。

スリーブ１１６ａ、１１６ｂは、スリーブ１１６ａの外
周に取り付けられたポール・ナツト１１８と、両スリー
ブに平行且つポール・ナツトとねじ契合するように軸受
１２０ａ、１２０ｂによってフレーム１１４内に支承さ
れたポールねじ１１９との組合せによって、フレーム１
１２の内外に向けて軸方向に移動される。ポールねじ１
１９は、一対の軸受１２３（一方のみを示す）によって
ポールねじと平行にフレーム１１２内に支承される軸１
１２にキー止めされた対応寸法を具える歯車１２１ｂと
かみ合い契合するようにポールねじの後端にキー止めさ
れた歯車１２１ａによって回転駆動される。軸１２２上
に支えられた一対の集合歯車１２４ａ、１２４ｂの各の
孔内のスプラインに契合させるため、軸１２２にはスプ
ラインが設けられる。各集合歯車においては、シフト・
フォーク１２５ａ、１２５１）のそれぞれ個々の一つに
契合させるために、シフト・カラー１２４　ａ−。

１２４ｂｂのそれぞれ個々の一方を歯車の左方の面に結
合させている。

シフト・フォーク１２５＆、１２５ｂの各は技術上周知
されているような一対の機械式または液圧式のシフト機
構（図示せず）の個々の一つに連接されている。シフト
・フォーク１２５ａ。

１２５ｂの各がそれに対応するシフト機構によってその
中央の位置から右方または左方のいずれかに押し付けら
れた場合、シフト・フォークが集合歯車１２４ａ、１２
４ｂの対応する一方をそれぞれ右方または左方のいずれ
かに片寄せる。集合歯車１２４ａは、それがシフト・フ
ォーク１２５ａによってその中央位置から右方または左
方のいずれかに押し付けられた場合には、軸受１２７ｂ
（一方のみを示す）によって軸１２２と平行にフレーム
１１２内に支承される軸１２７−上にその各が間隔を置
いてキー止めされた歯車１２６ａまたは１２６ｂの個々
の一つにそれぞれ契合する。

集合歯車１２４ｂは、それが関連するシフト・フォーク
によって右方または左方にシフトされた場合には、歯車
１２６＆、１２６ｂと間隔を置いて軸１２７ａ上に平行
にキー止めされた歯車１２６Ｃ１１２６ｄの個々の一つ
にそれぞれ契合する。実際上歯車１２６ａ〜１２６ｄな
らびに集合歯車１２４ａ、１２４ｂの各は、集・合歯車
１２４ａが右方および左方に寄せられて歯車１２６＆、
１２６ｂの個々の一つにそれぞれ契合した場合に軸１２
７ａが軸１２２の各回転に対してそれぞれ１・５および
２・０回転されるような寸法とされる。集合歯車１２４
ｂが歯車１２６Ｃ，１２６ｄの個々の一つに契合する場
合、軸１２７ａの回転と軸１２２の回転との比はそれぞ
れ６・０対１および４・０対１となる。以下によって詳
細にわかるように、歯車１２６ａ〜１２６ｄならびに集
合歯車１２４ａ、１２４ｂが上記の比をなすような寸法
にされた場合、スリーブ１１６＆、１１６ｂの遠い端に
取り付けられた、以下に説明する横引き切削工具によっ
て切られるねじ山のピッチはそれぞれユニット当たり６
．４．６．８条となる。

集合歯車１２４ａ、１２４ｂの寸法と歯車１２６ｅＬ、
１２６ｂ、１２６Ｃ，１２６ｄの寸法とを変えることに
よって異なったピッチのねじ山を切ることができること
は当業者の認めるところである。

想起されるように、軸受１１６Ｃによってスリーブ１１
６ａ内に回転自在に支承されるスリーブ１１６ｂは、ス
リーブ１１６ａから後方に延在するスリーブ１１６ｂの
後端に近接して設けられた歯車１２８によって回転駆動
される。歯車１２８は、スリーブの後端とねじ契合する
ナラ）１３０により、左方の軸受１１６ｃの低いレース
に当接するスヘーサ１２９に押し付けられることによっ
てスリープ１１６ｂ上に保持される。ナツト１３０が回
転しないようにするために、複数の止めねじ（図示せず
）がナツト１３０を貫いて放射状にねじ込まれる。

第８図に詳細に示すごとく、歯車１２８に対応した寸法
を具えた駆動ピニオン１３１が、歯車１３０と平行し且
つかみ合い契合するように軸受１３２＆、１３２ｂによ
ってフレーム１１２内に支承される。第１図のねじ切り
ヘッド１０の駆動ピニオン３１と同様に、第７図のねじ
切りヘッド１００の駆動ピニオン１３１は、ポール・ナ
ツト１１８にねじ込まれたボールねじ１１９によってス
リーブ１１６ａ、１１６ｂがスリーブがら外方に進む際
に歯車１２Ｂと常にかみ合い契合を保つように充分な長
さを具えなければならない。駆動ピニオン１３１はその
後端に、平行に間隔を置いて、かさ歯車１３３ａと平歯
車１３３ｂとを結合させている。平歯車１３３ｂは、こ
れとがみ合い契合する軸１２７ａ上の平歯車１３３ｃに
対応した寸法を具える。従って、かさ歯車１３３１を介
して駆動ピニオン１３１が駆動される場合、回転エネル
ギは平歯車１３３ｂ、１３３０（第７図）を介して軸１
２７ａに伝えられ、歯車１２６ａないし１２６ｃの個々
の一つと集合歯車１２４−。

１２４ｂの関連する一つとを経て軸１２２に伝えられ、
歯車１２１ａ、１２１ｂを経てボールねじ１１９に伝え
られる。かさ歯車１３３ａは、電動機１３５の軸が軸受
１３８を通してフレーム内に延在するようにボルト１３
６でフレーム１１２の頂部に取り付けられたサーボ制御
モータ１３５の下方に延在する軸上に支えられたかさ歯
車１３４　　　　′、うえ、えオ□□え、。　　　　　
　　　♂サーボ制御モータ１３５は第１図のサーボ制御
モータ３５と同様に構成され、第７図のサーボ・モータ
１３５は第１図のサーボ・モータ３５のように、電動機
軸の位置を示す電気信号を生成する内部フィードバック
変換器を結合している。電動機１３５内のフィードバッ
ク変換器からの電気信号は、数値制御回路３９と同様に
構成された数値制御回路１３９に送られる。数値制御回
路１３９は数値制御信号に応答性があり、この種の数値
制御信号に応答した数値制御回路は、内部フィードバッ
ク変換器によって生成されるフィードバック信号に従っ
て電動機１３５の励磁を制御して電動機１３５の軸の位
置を精確に制御する。

第７図のｉ！８−８についての第７図のねじ切りヘッド
１００の断面図である第９図に詳細に示すごとく、電圧
を印加されると、電動機１３５はかさ歯車１３３，１３
４を介してピニオン歯車１３１を駆動する一方、同時に
、それぞれシフト・フォーク１２５ａ、１２５ｂの個々
の一つによって集合歯車の個々の一つが片寄せられてそ
れぞれ歯車１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｅ、１２６ｄの
対応する一つと契合された場合に集合歯車１２４−。

１２４ｂの一つを介してボールねじ１１９を駆動する。

駆動ピニオン１３１とポールねじ１１９との同時回転に
より、スリーブ１１６ｂ（第７図）はその回転につれて
フレームから軸方向に前進し、それによりらせん運動が
スリーブに伝えられる。

スリーブ１１６ａ、１１６ｂの距離は、スリーブ１１６
ｂの各回転がポールねじ１１９の回転と駆動ピニオン１
３１の回転との比によって定められる間にフレーム１１
２から軸方向に移行するので、集合歯車１２４ａ、１２
４ｂをシフトして軸１２７ａの回転と軸１２２の回転と
の比を変えることによってスリーブ１１６ｂに取り付け
られた後述の切削工具の有効な軌跡を制御でき、従って
これによって切られるねじ山のリードを変え得ることが
容易にわかる。

再び第７図について説明する。ハウジング１４０が、ス
リーブと一緒に回転するよう・に、フレーム１１２から
遠いスリーブ１１６ｂの面にボルト１４２によって取り
付けられる。ハウジング１４０は第１図のハウジング４
０と同様に機成され、スリーズ１１６ｂの回転軸線に垂
直な軸線の周りに回転するように軸受１４６ａ、１４６
ｂでハウジング内に支承されたねじ１４４を有する。ね
じ１４４は、ハウジング１４０の後壁に支承されてねじ
の回転軸線に垂直なスリーブ１１６ｂ内に更に延在する
ようにされた対応かさ歯車１５０とかみ合い契合するか
さ歯車１４８を備える。かさ歯車１５０と同軸で且つこ
れに固定された軸１５２が、第８図に示すごとくスリー
ブ１１６ｂと同軸になるようにボルト１５６によってス
リーブ１１６ｂの後端に固定された第二のサーボ制御モ
ータ１５４の軸に取り付くようにかさ歯車から後方に延
在する。サーボ制御モータ１５４は、サーボ制御モータ
１３５のように、電動機軸の位置を示す電気信号を生成
する内部フィードバック変換器を備える。電動機１５４
の内部フィードバック変換器からの電気信号は、スリッ
プ・リング装置（図示せず）を経由し、数値制御指令に
応答しフィードバック変換器の信号に従い同一のスリッ
プ・リング装置を介して電動機１５４の励磁を制御し軸
１５２とねじ１４４との回転を制御する数値制御回路１
３９（第７図）に送られる。軸１５２を介してサーボ制
御モータ１５４により回転駆動されるかさ歯車１４８を
経由してねじ１４４が回転駆動されると、ねじは、横引
き切削工具から後方に延在するプルツク１６８とねじ契
合するねじ１４４によって、ハウジング１４０の前面に
スライド自在に取り付けられた横引き切削工具１６０を
、ハウジングを横切って半径方向に移動させる。

ねじ切りヘッド１００は第１図のねじ切りヘッド１０と
ほとんど同様に作動し、横引き切削工具１６０によって
切られるねじ部の長さとそれらを切る速度とが数値制御
回路１３９が受ける数値制御指令に応じて変えられ、今
度はそれが電動機１３５に加えられる励磁を変化させる
。切削工具１６０によって切られるねじ山の深さは、サ
ーボ・モータ１５４に加えられる励磁を適宜に変化させ
る数値制御回路１３９が受ける数値制御指令によって制
御される。しかし、第１図のねじ切りヘッド１０と異な
り、第７図のねじ切りヘッド１００の場合は都合の良い
ことに、ポールねじ１１９の回転のスリーブ１１６ｂの
回転に対する比を変えるように集合歯車１２４ａ、１２
４ｂをシフトすることにより、横引き切削工具によって
切られるねじ山のリードを変化させることができる。

第５図のサーボ制御モータ２５′の励磁を制御すること
によってその幅を変えることのできる第４図のねじ切り
ヘッド１０′によって切られるねじ山と異なり、第７図
のねじ切りヘッド１００の横引き切削工具１６０によっ
て切られるねじ山が、ねじ切りヘッド１０の横引き切削
工具６０によって切られるねじ山のように一定の幅を持
っていることは注意しなければならない。第７図のねじ
切りヘッド１００で幅にテーパの付いたねじ山を切り得
るようにするために、第１０図および第１１図に示すよ
うにねじ切りヘッドを修正することができるが、第１０
図は修正されたねじ切りヘッドの一部を示す拡大切取り
図、第１１図は第１０図の線１１−１１についての端面
図である。第１０図および第１１図について説明する。

幅にテーパのあるねじ山を切るように修正されたねじ切
りヘッド１００にはスリーブ１１６ａから半径方向に延
在する７ランジ１７５が設けられる。７ランジ１７５に
は、スリーブ１１６ｂに固定的に取り付けられる第７図
のポール・ナツト１１８とは対照的に、ポール・ナツト
とねじ契合するポールねじ１１９と相対的にポール・ナ
ツトが回転できるようにセール・ナツト１１８を７ラン
ジ１７５に支承する軸受１γ７を受けるために、スリー
ブ１１６ｂの回転軸線に平行な中空貫通孔が備えられる
。第１０図および第１１図のポール・ナツト１１８には
、ポール・ナツトと一緒に回転するようにねじ１７９＆
によって同心に取けられた歯車１７９が備えられる。第
１１図のみについて説明する。歯車１７９と、従ってポ
ール・ナツト１１８とは、歯車１８０が歯車１７９と、
締付は具（図示せず）で７ランゾ１７５に取り付けられ
たサーボ制御モータ１８４の軸に支えられた対応寸法を
具える歯車１８２とにかみ合い契合するようにポール・
ナツト１１８の回転軸線に平行に７ランジ１７５に支承
された軸１８１に取り付けられた遊び歯車１８０を介し
て回転駆動される。サーボ制御モータ１８４はサーボ制
御モータ１３５．１５４と同様に構成され、電動機軸と
、従ってボールねじとの角位置を示す電気信号を生成す
る内部フィードバック変換器をその中に包含する。サー
ボ制御モータ１８４に結合されたフィードバック変換器
からの信号は、電動機１８４と結合したフィードバック
変換器によって生成されるフィードバック信号に従って
所望のねじ山の幅のテーパを得るようにボール・ナツト
１１Ｂを回転させる数値制御指令に応答性のある電動機
１８４の励磁を制御する第７図の数値制御回路１３９の
ような数値制御回路に送られる。

以上は、加工物にリードおよび幅の変化する内ねじまた
は外ねじを正確に切ることのできる数値制御多軸割出し
工作機械用の改良されたねじ切りヘッドについて説明し
たものである。

本発明に関連した実際に作動できる構造体を充分に開示
する目的で、本発明の例証的な具体例についてかなり詳
細に説明したが、ここに示し説明した特定の装置は単に
例示のためのものであり、本発明の種々の新規な特徴は
、特許請求の範囲に定められた本発明の精神と範囲とに
もとることなくこれを他の構造形態において具体化でき
ることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による数値制御多軸割出し工作機械用ね
じ切りヘッドの好適な実施例の縦断面図、第２図は第１
図の線２−２についての第１図のねじ切りヘッドの断面
図、第６図は第１図のねじ切り−・ラドに備えられた横
引き切削工具の取付けを示す第１図のねじ切りヘッドの
端面図、第４図は第３図の線４−４についての断面図、
第５図は本発明の教示に従って構成されたねじ切りヘラ
降の別の好適な実施例の縦断面図、第６図は第５図の線
６−６についての断面図、第７図は本発明のねじ切りヘ
ッドの更に他の別の好適な実施例の縦断面図、第８図は
第７図の線８−８についての断面図、第９図は第８図の
、Ｉ！９−９についての断面図、第１０図は第７図のね
じ切りヘッドの修正された様式の拡大切取り縦断面図、
第１１図は第１０図の線１１−１１についての第１０図
に示すねじ切りヘッドの端面図である。 代理人　浅　村　　　皓 図面のｉｆ書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　６ 手続補正書（自発） 昭和５８年り月／θ８ 特許庁長官殿 １、事件の表示 １１８ｆｔ＋５８年ｔＳｎ願第２５４８’　　号２、発
明の名称 数値制御工作機械用ねじ切りヘッド ３、補ｉｔミをする者 下１′１との関１ｆ　　持Ｊ′１°出願人ｆｉ所 ４、代理人 昭［１１年　　　　月　　　　口 ６、補１１；により増加する発明の数 ７、補１１−の対象 明細書 ８、補正の内容　　別紙のとおり 明細書の浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和　５８年特許願第　　２５４８１　　　号３、補正
をする者 事件との関係　特工′「出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和５８　年　５月　３１日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図面の浄、ｉｌ（内容に変更なし） ８、補正の内容　　別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）開口部を有するフレームと、第一の軸線の周りに
   回転し且つ前記軸線に沿って移動するように前記フレー
   ムに支承された管状のスピンドルと、前記スピンドルを
   横切って半径方向に移動するように前記フレームから遠
   い前記スピンドルの端にスライド自在に取り付けられた
   横引き切削工具と、前記フレームに固定され上記スピン
   げルを一緒に回転するように上記スピンドルに結合され
   らせん状の・軌跡を上記横引き切削工具に伝えるように
   数値制御指令に応答して前記スピンドルを前記フレーム
   に対して前進後退させる装置と、前記スピンドルを横切
   って前記横引き切削工具を半径方向に移動させるように
   前記スピンドルに取り付けられ数値制御指令に応答して
   前記横引き切削工具の曲るらせん状の軌跡を変化させて
   前記横引き切削工具が加工物にねじ山を切り得るように
   する装置とを具備する数値制御工作機械用ねじ切りヘッ
   ド。 （２、特許請求の範囲第ｉｍに記載のねじ切りヘッドに
   おいて、前記スピンドルが管状のボールねじを備え、前
   記スピンドルを前記フレームに対してらせん状に前進後
   退させる前記装置が前記管状ざ一ルねじにねじ契合する
   ように前記フレーム開口部に固定的に取り付けられたボ
   ール・ナツトと、電気信号に応答して前記ボールねじを
   精確に回転するように前記ボールねじに軸を結合させた
   サーボ制御モータと、巡動機軸の位置に従って前記サー
   ボ制御モータの励磁を制御するための電気信号を送る数
   値制御指令に応答する数値制御装置と、前記サーボ制御
   モータを前記管状ボールねじに結合するように前記ボー
   ルねじと前記サーボ制御モータとに契合する前記フレー
   ム内に配設された歯車列とを備えるもの。 （３）特許請求の範囲第１項に記載のねじ切りへツげに
   おいて、前記スピンドルが管状のボールねじを備え、前
   記スピンドルを前記フレームに対してらせん状に前進後
   退させる前記装置が前記ポールねじ内でねじ契合するよ
   うに前記フレーム内に回転自在に支承されたボール・ナ
   ツトと、所望のボールねじ角位１置を示す電気信号に応
   答して前記ボール・ナツトを精確に回転させるために前
   記フレームに回定され前記ボール・ナツトに結合された
   第一のサーボ制御モータと、所望のボールねじ角位置を
   示す電気信号に従って前記ボールね・じを精確に回転さ
   せるために前記フレームに取り付けられた第二のサーボ
   制御モータと、前記の第一および第二のサーボ制御モー
   タを制御する電気信号を生成するための数値制御指令に
   応答する数値制御回路と、前記ボールねじを前記第二サ
   ーボ制御モータに結合するために前記ボールねじと前記
   第二サーボ制御モータとに契合する前記フレーム内に配
   設された歯車列とを備えるもの。 （４）　　特ｆｆｆｌｆｌ求の範囲第１項に記載のねじ
   ９Ｊリヘツドにおいて、前記スピンドルが前記フレーム
   開口部を貫いて配設された外側および内側の同心スリー
   ブを備え、前記外側スリーブが前記フレームに対して前
   進後退できるように前記フレームにキー止めされ、前記
   内側フレームが前記両スリーブの共通軸線の周りに回転
   できるように前記外側スリーブ内に回転自在に支承され
   、前記横引き切削工具が前記内側スリーブの遠い端に取
   り付けられ、前記スピンドルを前記フレームに対してら
   せん状に前進後退させる前記装置が前記内側スリーブの
   前記回転軸線に平行な軸線の周りに回転できるように前
   記フレーム内に回転自在に支承されたが一ルねじと、前
   記ボールねじとねじ契合するように前記外側スリーブに
   固定されたボール・ナツトと、前記フレームに固定され
   送られた電気信号に応答して前記内側スリーブならびに
   前記ボールねじと一緒に１０１るための回転駆動軸を有
   するサーボ制御駆動モータと、前記数値制御指令と電動
   機軸の位置とに従って前記サーボ制御モータを制御する
   電気信号を送るための数値制御指令と電動機位置とに応
   答する数値制御装置と、前記内側スリーブを前記サーボ
   制御モータに結合して前記内側スリー　　　　Ｐプが回
   転駆動され得るようにするため前記フレーム内に配設さ
   れた第一歯車列と、前記内側スリーブの回転に比例的に
   前記ボールねじを回転駆動して前記横引き切削工具に精
   確ならせん状軌跡を伝えるために前記第一歯車列と契合
   し前記ボールねじと契合する前記フレーム内に配設され
   た第二歯車列とを備えるもの。 （５）特許請求の範囲第４項に記載のねじ切りヘッドに
   おいて、前記ボール・ナツトが前記外側スリーブ内に回
   転自在に支承され更に、前記ボール・ナツトに取り付け
   られた平歯車と、前記外側スリーブに取り付けられ具っ
   前記ボール・ナツトを回転駆動するための回転駆動軸を
   有するサーボ制御モータと、前記サーボ制御モータを前
   記平歯車に結合するために前記サーボ制御モータ軸と前
   記平歯車とに契合して前記外側スリーブ内に支承された
   装置と、数値制御指令と電動機軸位置とに応答して前記
   サーボ制御モータの励磁を制御するために前記サーボ制
   御モータに結合された数値制御装置とを備えるもの。 （６）特許請求の範囲第４項に記載のねじ切りヘッドに
   おいて、前記第二歯車列が前記内側スリーブの回転軸線
   に平行な第一軸線の周りに回転できるように前記フレー
   ム内に支承された第−軸と、歯車の１枚が前記第一歯車
   列とかみ合い契合するように間隔を置いて前記第−軸に
   キー止めされた少なく共２枚の歯車と、前記内側スリー
   ブの回転軸線と前記第−軸の回転軸線とに平行な軸線の
   周りに回転できるように前記フレーム内に支承された第
   二軸と、歯車の１枚が前記ボールねじと常に駆動契合し
   その他の前記歯車が前記第二軸に沿ってスライドでき前
   記第一軸上の前記の２枚の歯車のいずれかとかみ合い契
   合するように前記第二軸上にキー止めされた少なく共２
   枚の歯車とを備えるもの。 （７）特許請求の範囲第１項に記載のねじ切りヘッドに
   おいて、数値制御指令に応答して前記スピンドルを横切
   って半径方向に前記横引き切削工具を移動させ前記横引
   き切削工具の軌跡を変化させる装置が前記スピンドルの
   回転軸線に垂直に前記スピンドルに支承されたねじと、
   前記ねじとねじ契合するように前記横引き切削工具に備
   えられたねじ契合装置と、前記ねじを前記ねじ契合装置
   にねじ込んで前記横引き切削工具を前記スピンドルを横
   切って半径方向に移動させるために前記ねじを回転駆動
   する前記スピンドルと同心で前記ねじと駆動契合する駆
   動軸と、電気信号に応答して前記駆動軸を精確に回転さ
   せるため前記スピンドルの後端に固定されたサーボ制御
   モータとを備え、前記サーボ制御モータが前記スピンド
   ルと同心の前記駆動軸と駆動契合する軸を有し、数値制
   御指令と前記電動機軸の位置とに応答して前記サーボ制
   御モータの励磁を制御するために前記サーボ制御モタに
   結合された数値制御装置を備えるもの。 （８）　　開口部を有するフレームと、前記フレーム開
   口部に固定されたボール・ナツトと、前記フレームを超
   えて延在するように前記ボール・ナツトとねじ契合する
   前記フレーム内に配設された管状のボールねじと、前記
   ボールねじを前記フレームに対してらせん状に前進後退
   させる数値制御指令に応答して前記ボールねじを精確に
   回転させるために前記フレームに固定され前記ボールね
   じに結合された第一サーボ制御モータ装置と、前記ボー
   ルねじの前記フレームから遠い端にスライド自在に取り
   付けられた横引き切削工具と、前記横引き切削工具によ
   って加工具にねじ切りができるように横引き切削工具の
   軌跡を変化させる′数値制御指令に応答して前記ボール
   ねじを横切って半径方向に前記横引き切削工具を精確に
   移動させるために前記フレーム内の前記スピンドルの端
   に固定され且つ　　−前記横引き切削工具に連接された
   第二サーボ制御モータ装置とを備える改良された数値制
   御工作機械用ねじ切りヘッド。 （９）特許請求の範囲第８項に記載のねじ切りヘッドに
   おいて、前記第一および第二サーボ制モータ装置の各が
   電動機軸の回転を示す゛電気信号を生成するために内部
   フィードバック変換器を有するサーボ制御モータと、前
   記の電動機のフィーダパック変換器からの電気信号に従
   って前記サーボ制御モータの励磁を制御するための数値
   制御指令に応答する数値＠両回路とを備えるもの。 （１０）　　開口部を有するフレームと、前記開口部に
   連通して前記フレーム内に回転自在に支承されるボール
   ・ナツトと、数値制御指令に応答して前記ボール・ナツ
   トを精確に回転させるために前記フレームに取り付けら
   れ且つ前記ボール・ナツトに結合された第一サーボ制御
   モータ装置と、前記ポール・ナツトとねじ契合するよう
   に前記開口部を通って前記フレーム内に配設された管状
   ポールねじと、数値制御指令に応答して前記ボールねじ
   を前記ボール・ナツトに精確にねじ込むために前記フレ
   ーム内に配設され且つ前記ボールねじに結合された第二
   サーボ制御モータ装置と、ボールねじを横切って半径方
   向に移動するように前記ボールねじの前記フレームに遠
   い端にスライド自在に取り付けられた横引き切削工具と
   、前記フレーム内の前記ボールねじの端に固定された第
   三サーボ制御制御指令に従って横引き切削工具の軌跡を
   変化させるように前記第三サーボ制御モータ装置が前記
   横引き切削工具に連接されることを特徴とする改良され
   た数値制御工作機械用ねじ切りヘッド。 ０υ　開口部を有するフレームと、前記フレームに対し
   て回転せずに前進後退できるように前記フレーム内に配
   設され且つこれにキー止めされた第一スリーブと、前記
   スリーブの共通軸線の周りに回転するように前記第一ス
   リーブ内に同心に支承された第ニスリーブと、前記第一
   スリーブに固定されたボール・ナツトと、前記ボール・
   ナツトとねじ契合するように前記第一および第ニスリー
   ブと平行に前記フレーム内に回転自在に支承されたボー
   ルねじと、前記第ニスリーブと前記ボールねじとを一緒
   に回転させて前記第一および第ニスリーブを前記フレー
   ムから外方に前進させ前記第一および第ニスリーブを前
   記フレーム内に後退させ前記第ニスリーブに回転を行わ
   せる歯車列と、数値制御指令に応答して前記歯車列を精
   確に駆動するための第一サーボ制御モータ装置と、前記
   外側スリーブを横切って半径方向に移動するように前記
   外側スリーブの前記フレームに遠い端にスライド自在に
   取り付けられた横引き切削工具と、前記横引き切削工具
   によって加工物にねじ切りができるように横引き切削工
   具の軌跡を変化させる数値制御指令に応答して前記第一
   スリープの端を横切って半径方向に前記横引き切削工具
   を移動させるために前記フレーム内の前記第一スリーブ
   の端に固定され具つ前記横引き切削工具に連接された第
   二サーボ制御モータ装置とを具備する数値制御工作機械
   用ねじ切りヘッド。 （ロ）−緒に回転するように工作機械のスピンドルに支
   持されるようにされた本体と、ハウジングと、横切って
   移動するように前記ハウジングにスライド自在に支えら
   れる切削工具と、前記ハウジングを横切って前記切削工
   具をスライド自在に動かす前記本体内の装置と、工作機
   械のスピンドルが回転駆動されて前記切削工具にらせん
   連動が伝えられる際に前記ハウジングを前記本体に出入
   させるために前記本体にあって前記ハウジングに取り付
   けられる装置とを具備する加工物にねじを切るために回
   転駆動されるスピンドルを有する数値制御工作機用ねじ
   切りヘッド。