JPS60197351A - タツプ用多軸ヘツド - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、加工機のドライブユニットに着脱交換される
タップ用多軸ヘッドに関する。

（従来技術） 従来、加工機のドライブユニットにタップ用多軸ヘッド
を連結してタッピング加工を行う場合に、タップ用多軸
ヘッドの実稼働率を最大限にするため、ドライブユニッ
トを早送りしてタップドリルの先端をワーク表面の間際
の位置（例えば３ｍ）まで接近させてから、タップ用多
軸ヘッドを駆動させてタッピング加工が開始される。

ところが、タップ用多軸ヘッドでの加工完了後、それを
ドライブユニットから切離し移送装置で移送中にタップ
用多軸ヘッドが繰返し振動を受け、タップ駆動系の歯車
が少しずつ回転していくと、タップドリルのスピンドル
がそのリードネジの作用で少しずつ進出してその基準位
置から移動してしまう。その状態のままこの多軸ヘッド
をドライブユニットに装着し前記の如く早送りするとタ
ップの先端がワークに衝突し、この衝撃で損傷したタッ
プは交換しなければならず、また板状のワークでは上記
衝撃力で著しく凹損し製品として使用できなくなるなど
、時間的・物的損失は多大なものとなる。

（発明の目的） 本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、タップ用
多軸ヘッドをドライブユニットに連結した状態では多軸
ヘッドの駆動系の回転が妨げられず、連結しない状態で
は上記駆動系をロックし得るようなタップ用多軸ヘッド
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明のタップ用多軸ヘッドは、加工機のドライブユニ
ットへ移送装置で移送されドライブユニットに着脱交換
されるタップ用多軸ヘッドにおいて、上記ドライブユニ
ットの駆動主軸に連結されタップ駆動系を駆動する回転
軸と、上記回転軸の回転をロック・アンロックするクラ
ッチ部材であって、そのクラッチ歯が回転軸のクラッチ
係合部に係脱するロック位置とアンロック位置とに切換
自在にしたクラッチ部材と、上記多軸ヘッドの軸方向へ
摺動自在の可動ロッドとを設け、多軸ヘッド本体をドラ
イブユニットに連結した状態では、上記ドライブユニッ
トで押動される上記可動ロッドを介してクラッチ部材が
アンロック位置に保持され、また連結しない状態ではク
ラッチ部材がスプリングでロック位置に保持されるよう
にしたものである。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されるから、タップ用多軸ヘ
ッドがドライブユニットに連結されずに分離さｈた状態
ではクラッチ部材がスプリングでロック位置へ付勢され
、そのクラッチ歯が回転軸のクラッチ係合部に係合され
回転軸が回転しないようにロックされるので、多軸ヘッ
ド本体に対しタップのスピンドルをその基準原点位置に
保持できる。

従って、タップ用多軸ヘッドの早送り時にタップとワー
クとが衝突するという問題が解消するのと同時に、早送
り量を最大限に大きくして加工の能率向上を図ることが
出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

先ず、第１図〜第３図により加工機１及びタップ用多軸
ヘッドを移送する移送装置２について説明する。

この加工機１はワークに同時に多軸のタッピング加工を
行う為の複数のタップ用多軸ヘッド３を移送装置２を介
して自動交換し、各ワークに応じた多軸タッピング加工
を行うものであって、各ワークが取付られたパレット４
は加工機１の前側に配設されたワーク搬送ライン５で移
送され、このワーク搬送ライン５内に設けられた加工機
１のインデックステーブル６上へ搬送され、そこに位置
決めして固定されワークの加工に供される。

上記タップ用多軸ヘッド３が連結されるドライブユニッ
ト７は、ベースフレーム８の後部上に支持されたサドル
９であって、駆動モータ１０の駆動力でスクリュー軸や
ボールネジを介して前後に進退駆動されるサドル９上に
固定され、このドライブユニット７の前面の取付部７ａ
に連結された多軸ヘッド３の多軸スピンドル３５はドラ
イブユニット７の主軸駆動モータ１２で回転駆動される
。

多軸ヘッド３を自動交換する為の移送装置２は、多軸ヘ
ッド３を前後方向へ移送するチェーンコンベア２ａと左
〆右方向へ移送するローラコンベア２ｂ及び横送り装置
２ｃとからなり、多軸ヘッド３はそのスピンドル３５を
前方へ向けたまま第２図の矢印方向へ平行に移送される
。

すなわち、５種の多軸ヘッド３がコンベア２ａ・２ｂ上
に装備され、第２図に於いて例えば第１多軸ヘツド３ａ
はドライブユニット７に連結され、第２多軸ヘツド３ｂ
は右側の前方移送用のチェーンコンベア２ａの前端部と
重複しているローラコンベア２ｂの右側部上にあり、第
３多軸ヘツド３Ｃは右側の前方移送用チェーンコンベア
２ａ上にあり、第４多軸ヘツド３ｄは後側のローラコン
ベア２ｂ上にあり、第５多軸ヘツド３ｅは後方移送用チ
ェーンコンベア２ａ上にある。

上記チェーンコンベア２ａはモータ（図示路）でスプロ
ケット１３を駆動することにより多軸ヘッド３を搬送す
るようになっているが、ローラコンベア２ｂは遊転ロー
ラコンベアであって、その上方に設けられた横送り装置
２ｃで２個の多軸ヘッド３を同時にピッチ送り出来るよ
うになっている。

また、前側及び後側のローラコンベア２ｂは各々３ブロ
ツクに分割されていて、第１及び第４多軸ヘツド３ａ・
３ｄが載っている中央ローラコンベア２ｂの搬送面はチ
ェーンコンベア２ａの搬送面よりも一段高くなっている
のに対し、その左右両隣りの側部ローラコンベア２ｂは
エアシリンダ１４で昇降自在で、下降状態ではその搬送
面がチェーンコンベア２ａよりも低く、上昇状態ではそ
の搬送面がチェーンコンベア２ａよりも高くなる。

上記横送り装置２ｃは、ケーシング１５に左右に摺動自
在に支持され、シリンダ（図示路）などの横送り駆動手
段で所定ストロークだけ横送りされるスライダ１６と、
スライダ１６の左右１対の枢支部に回動自在に支持され
回動手段１７で約９０°回動される回動軸１８と、回動
軸１８に外嵌固定されたキャリア１９と、キャリア１９
に突設され多軸ヘッド３の左右両側面に係合する２組の
係合爪２０とから構成され、上記回動手段１７は例えば
回動軸１８にスプライン嵌合させたスリーブをシリンダ
等で回動させるようになっている。

例えば、第１多軸ヘツド３ａに代えて第２多軸ヘツド３
ｂをドライブユニット７の取付部７ａへ移送する場合に
は、ドライブユニット７の取付部７ａの下側に設けられ
た中央ローラコンベア２ｂのレベルまで右側部ローラコ
ンベア２ｂを上昇させてから、上記回動手段１７で回動
軸１８及びキャリア１９を下方へ約９０°回動させるこ
とにより各組の係合爪２０を第１多軸へラド３ａ及び第
２多軸ヘツド３ｂに係合させ、次に横送り駆動手段でス
ライダ１６を左方へ移送して第１多軸ヘツド３ａを左側
部ローラコンベア３ｂ上へまた第２多軸ヘツド３ｂを中
央ローラコンベア２ｂ上へ移動させ、次に回動軸１８及
びキャリア１９を上方へ回動復帰させて係合爪２０の係
合を外し、横送り駆動手段によりスライダ１６を右限の
原位置へ復帰させる。そして、上記のように移動された
第１多軸へラド３ａは左側部ローラコンベア２ｂを下降
させてチェーンコンベア２ａ上へ載せ替えればチェーン
コンベア２ａで後方へ移送することが出来る。

以上のように、上記移送装置２により各多軸ヘッド３を
ドライブユニット７の取付部７ａへ移送し交換すること
が出来る。

ところで、本発明は上記タップ用多軸ヘッド３をドライ
ブユニット７に連結した状態ではドライブユニット７の
駆動主軸２１に連結される回転軸２２でタップ駆動系２
３を回転させる一方、多軸ヘッド３をドライブユニット
７から分離した状態では上記回転軸２２を回転ロック機
構でロックするものである（第４ＷＪ参照）。

以下、上記回転ロック機構について第４図に基き詳しく
説明する。

上記ドライブユニット７には多軸ヘッド本体２４を高精
度に位置決めする位置決め装置２５及び多軸ヘッド本体
２４を固定するクランプ装置２６及び主軸駆動モータ２
７で回転駆動される駆動主軸２１が設けられている。

上記位置決め装置２５はドライブユニット本体のガイド
孔２５ａに前後摺動自在に装着された複数の位置決めロ
ッド２５ｂの後端をベース板２５Ｃに固定し、複動エア
シリンダ２５ｄでベース板２５Ｃを前方へ進出させるこ
とによりロッド２５ｂの先端を多軸ヘッド本体２４の嵌
合孔２８へ嵌入させて多軸ヘッド本体２４を位置決めす
るようにしたものである。

上記クランプ装置２６はクランプ本体２６ａ内に設けた
皿バネでクランプ軸２６ｂを強力に後方へ付勢し、クラ
ンプ軸２６ｂの先端のクランプヘッド２６ｃで多軸ヘッ
ド本体２４をクランプする一方、油圧シリンダ２６ｄの
ピストンロッドに連結されたブツシュロッド２６ｅでク
ランプ軸２６ｂ°の後端部を押動させてクランプ解除す
るようにしたものである。

上記駆動主軸２１内には可動主軸２１ａがスプライン嵌
合され、可動主軸２１ａの前端面にはツメクラッチ２９
ａの台形爪が形成されると共に、可動主軸２１ａの後端
部に軸直交方向に挿通連結されたピン３０が駆動主軸２
１の長孔３１から両側へ突出してスライド部材３２に連
結され、このスライド部材３２は駆動主軸２１に摺動自
在に外嵌されその外周面の環状１１３２ａには上記ベー
ス板２５ｃに固定されたＬ形ブロック３３の係合爪３３
ａが回転摺動自在に嵌められている。

上記多軸ヘッド３を側方より移送しドライブユニット７
の取付部７ａに装着する場合、多軸ヘッド本体２４の全
幅に互たるＴ溝３４内にクランプヘッド２６Ｃが相対摺
動し、多軸ヘッド本体２４が略正規の位置に位置した段
階でエアシリンダ２５ｄでベース板２５Ｃを介して位置
決めロッド２５ｂを進出させて嵌合孔２８に嵌入させる
と、係合爪３３ａでスライド部材３２及びピン３０を介
して可動主軸２１ａが前方へ進出させられ、ツメクラッ
チ２９ａが多軸ヘッド３の回転軸２２のツメクラッチ２
９ｂに係合しドライブユニット７と多軸ヘッド３の回動
駆動機構は連動連結される。

上記位置決め後油圧シリンダ２６ｄのブツシュロッド２
６ｅを前進位置から後退させクランプ軸２６ｂから切り
離すと多軸ヘッド本体２４がバネ力でクランプされる。

上記各タップ用多軸ヘッド３は、ワークに同時に多軸の
タッピング加工を行う為複数のスピンドル３５を有し、
各スピンドル３５の先端にはタップ３６が装着され、各
スピンドル３５は回転軸２２で駆動される駆動系２３に
より回転駆動され、リードネジ３７で前方へリード送り
されるようになっている。

上記回転軸２２は駆動主軸２１と同軸状に多軸ヘッド本
体２４に装着され、その後端面にはツメクラッチ２９ｂ
の台形爪が形成され、これが多軸ヘッド本体２４の後面
に臨んでいる。

ここで、多軸ヘッド本体２４をドライブユニット７から
分離したときに回転軸２２が勝手に回動しないようにロ
ックする回転・ロック機構は次のようになっている。

多軸ヘッド本体２４内にレバー状のクラッチ部材３８が
ピン３９で揺動自在に支持され、その下端のクラッチ歯
４０が回転軸２２の周面の１個所若しくは複数個所に軸
方向の凹溝状に形成されたクラッチ係合部４１に保税自
在であり、上記クラッチ部材３８はクラッチ歯４０がク
ラッチ係合部４１に係合するロック位置（仮想線で図示
）と係合しないアンロック位置（実線で図示）とに揺動
させて切換えられる。

更に、上記クラッチ部材３８はピン３９よりも上方でク
ラッチ部材３８と多軸ヘッド本体２４間に付設された引
張りスプリング４２でロック側へ付勢され、またクラッ
チ部材゛３８は多軸ヘッド３とドライブユニット７とを
連結した状態においては可動ロッド４３を介してアンロ
ック位置へ切換えられる。

即ち、上記可動ロッド４３は多軸ヘッド本体２４の後壁
の摺動孔に前後に向けて摺動自在に装着され、その前端
部はクラッチ部材３８の上端に接当し、その後端部は前
記嵌合孔２８へ突出している。

以上の構成においてその作動を説明すると、多軸ヘッド
３をドライブユニット７の取付部７ａに位置決めしクラ
ンプした状態では、上記可動ロッド４３が位置決めロッ
ド２５ｂで前方へ押動され、この可動ロッド４３でクラ
ッチ部材３８の上端部が前方へ押動されてクラッチ部材
３８がアンロック位置に保持され、回転軸２２はドライ
ブユニット７の駆動主軸２１及び可動主軸２１ａで自由
に回転駆動される。

これに対し、多軸ヘッド３をドライブユニット７に連結
しない状態では、可動ロッド４３が位置決めロッド２５
ｂで押されないのでクラッチ部材３８はスプリング４２
でロック位置に保持され、クラッチ歯４０が回転軸２２
のクラッチ係合部４１に係合して回転軸２２が回転ロッ
クされる。

上記回転ロック機構は横型のタップ用多軸ヘッド以外に
立型のタップ用多軸ヘッドにも適用し得るものである。

次に、上記回転ロック機構についての別実施例を第５図
に基いて説明する。

このタップ用多軸ヘッド３Ａは立型のタップ用多軸ヘッ
ドであって、前記移送装置とは異なる形式の移送装置で
移送され立型のドライブユニット７Ａへ着脱交換される
ものである。

ドライブユニット７Ａ側の位置決め用のロッド４７は図
示外のエアシリンダ及びベース板とを介して上下に駆動
され、また上記ロッド４７に連結され側方へ水平に突設
されたレバー４４の先端には遊転ローラ４５が付設され
、このローラ４５は駆動主軸４９の環状溝４６に回転摺
動自在に嵌められている。

上記ロッド４７を下方移動させて多軸ヘッド本体５０の
嵌合孔４８に嵌入させると、これと同時に下方移動する
レバー４４を介して駆動主軸４９も下方移動し、駆動主
軸４９の下端部が多軸ヘッド３Ａの回転軸５１のスプラ
イン穴５２内へ突入して回転軸５１とスプライン嵌合し
、駆動主軸４９と回転軸５１及びタップ駆動系５３が連
動連結されるようになっている。

上記回転軸５１の中心の摺動ロッド孔５４に可動ロッド
５６がピン状のキー５５を介して回転不能で軸方向へ摺
動自在に挿通され、この可動ロッド５６の上端部がスプ
ライン穴５２へ突出しかつ可動ロッド５６の下端部分は
回転軸５１の下方へ延出されている。また、上記可動ロ
ッド５６の下端部分に回転自在で上下動不能に外嵌され
たクラッチ部材５７は多軸ヘッド本体５０に固定された
バネ受はスリーブ５８に平行キー５９により回転不能で
上下動自在に内嵌され、このクラッチ部材５７はバネ受
はスリーブ５８の下端のバネ受部とクラッチ部材５７の
下端面との間に介装された圧縮コイルスプリング６０で
上方へ付勢されている。

更に、回転軸５１の下端面及びクラッチ部材５７の上端
面には１対のツメクラッチ６０ａ・６０ｂが形成されて
いて、多軸ヘッド３Ａをドライブユニット７Ａに連結し
た状態においては駆動主軸４９で下方へ押動された可動
ロッド５６によりクラッチ部材５７が下方へ移動したア
ンロック位置へ切換えられて上記ツメクラッチ６０ａ・
６０ｂの係合が外れ、回転軸５１と可動ロッド５６は駆
動主軸４９で自由に回転駆動される。

これに対して、多軸ヘッド３Ａをドライブユニッ）７Ａ
に連結しない状態においては、駆動主軸４９がスプライ
ン穴５２から外れるためクラッチ部材５７はスプリング
６０で上方へ押動されてロック位置に切換えられ上記１
対のツメクラッチ６０ａ・６０ｂが係合し、回転軸５１
はツメクラッチ６０．ａ・６０ｂ・クラッチ部材５７・
バネ受はスリーブ５８を介して多軸ヘッド本体５０に回
動ロックされる。

次に、各ワークに対応する多軸タンピング加工が出来る
ように、各タップ用多軸ヘッド３Ａ毎にスピンドル６１
のリード送り量が設定されるが、この所定のリード送り
の上限位置及び下限位置を検出する為の検出装置につい
て簡単に説明する。

多軸ヘッド本体５０の下端部に上下１対のリミットスイ
ッチ６２ａ・６２ｂが付設され、作動片６３が固定具６
４でスピンドル６１に固定され、固定具６４はこれに挿
通するガイドロッド６５で案内されるようになっている
。

図示の状態において、スピンドル６１は上限の基準位置
に在り、スピンドル６１の上限位置及び下限位置は各々
上限リミットスイッチ６２ａ及び下限リミットスイッチ
６２ｂで検出される。

ところで、上記リミットスイッチ６２ａ・６２ｂは多軸
ヘッド３Ａ側に設けられているため多軸ヘッド３Ａの交
換の都度、制御装置（図示路）から上記リミットスイッ
チ６２ａ・６２ｂへ至る検出用回路（図示路）をコネク
タ等で接続しなければならないが、その接続作業を省略
するため非接触型のコネクタとして多軸ヘッド３Ａの側
部に２個の発信ヘッド６６が付設され、またドライブユ
ニット７Ａ側には上記発信ヘッド６６に対応する２個の
受信ヘッド６７が付設され、これら２組の発信ヘッド６
６と受信ヘッド６７とを介して上記リミットスイッチ６
２ａ・６２ｂが制御装置へ電気的に接続され、スピンド
ル６１の上限位置と下限位置とが検出される。

尚、上記の回転ロック機構及び検出装置は横型のタップ
用多軸ヘッド３にも適用することが出来ることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

・　図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は加工
機の要部正面図、第２図は同平面図、第３図は同側面図
、第４図はドライブユニットとこれに連結された横型タ
ップ用多軸ヘッドの要部縦断側面図、第５図は別実施例
を示しドライブユニットとこれに連結された立型タップ
用多軸ヘッドの部分切欠き縦断要部正面図である。 ２・・移送装置、　３・３Ａ・・タップ用多軸ヘッド、
７・７Ａ・・ドライブユニット、２１・４９・・駆動主
軸、　２１ａ・・可動主軸、２２・５１・・回転軸、　
２３・５３・・タップ駆動系、　３８・５７・・クラッ
チ部材、　４３・５６・・可動ロッド、４２・６０・・
スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　加工機のドライブユニットへ移送装置で移送さ
   れドライブユニットに着脱交換されるタップ用多軸ヘッ
   ドにおいて、上記ドライブユニットの駆動主軸に連結さ
   れタップ駆動系を駆動する回転軸と、上記回転軸の回転
   をロック・アンロックするクラッチ部材で゛あって、そ
   のクラッチ歯が回転軸のクラッチ係合部に係脱するロッ
   ク位置とアンロック位置とに切換自在にしたクラッチ部
   材と、上記多軸ヘッドの軸方向へ摺動自在の可動ロッド
   とを備え、多軸ヘッド本体をドライブユニットに連結し
   た状態では、上記ドライブユニットで押動される上記可
   動ロッドを介してクラッチ部材がアンロック位置に保持
   され、また連結しない状態ではクラッチ部材がスプリン
   グでロック位置に保持されるように構成したことを特徴
   とするタップ用多軸ヘッド