JPS61270007A - 切削加工装置 - 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 この発明は、孔あけ加工等の切削加工に用いられるクイ
ルフィード式スピンドルユニットニ関スる。

従来の技術 クイルフィード式スピンドルユニットの１つとして例え
ば第７図に示すようなドリリングユニットがある。

これは同図から明らかなように、ケース１内には軸方向
に移動可能なりイル２が配設されており、さらにクイル
２には先端にドリル３を有するスピンドル４が内挿され
ている。スピンドル４の後端部には補助スピンドル５が
あり、これらスピンドル４と補助スピンドル５とはスプ
ライン部４ａｌこおいてスプライン結合されている。し
たがって、スピンドル４と補助スピンドル５とは一体と
なって回転するものの、軸方向には相対移動可能である
。

つまり、補助スピンドル５にはプーリ６．７およびｖベ
ルト８を介してモータ９の出力が伝達され、これにより
補助スピンドル５とスピンドル４とが一体となって回転
する。

ケース１ｉこはスピンドル４と平行にボールスクリュー
ンヤフト等の送りねじ１０が配設されており、送りねじ
１０はカップリング１１を介し・てモータ１２により回
転駆動される。また、送りねじ１０に螺合する送りナツ
ト１３はクイル側のブラケット１４に固定されている。

したがって、送りねじ１００回転によりクイル２に送り
が与えられ、クイル２はスピンドル４とともに前進また
は後退することになる。

発明が解決しようとする間咄点 上記のような従来のクイルフィード式ドリリングユニッ
トにあっては、クイルに軸方向の送りを与えるためのモ
ータの軸心とスピンドルの軸心トが平行になるように設
定するのが普通であるため、スピンドル回転駆動用のモ
ータと送り用のモータとを平行に並べて取り付けること
になる。そのためにユニット全体が大型化することにな
る。

このことは、ドリリングユニット自体を、スピンドルの
軸心と直交する軸心回りを旋回可能な構成として、例え
ば斜め孔加工等を対象としたいわゆる切削ロボットを製
作しようとするときに特に問題となる。

例えば第７図の軸心０．または０．を旋回中心としてド
リリングユニット全体を旋回させようとするとき、軸心
０．　＃　０．とモータ９，１２の軸心とは一致しない
。そのために重量バランスが悪く、軸心０゜またはＯ！
の位置の選定にあたって十分に配慮する必要がある。

また、上記の旋回のほかにドリリングユニットを上下方
向および左右方向にも移動可能な構成としようとする場
合に、モータ９．１２のレイアウトからしてドリリング
ユニットが移動できる範囲が制約されるほか、装置全体
も大型なものとなるとともに、動力系の負荷も大きくな
る。

本発明は、とりわけ旋回中心の選定が容易で、ロボット
化に適した小型のクイルフィード式のスピンドルユニッ
トを提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、軸方向に移動可能なクイルと、クイル内に回
転可能に支持されたスピンドルと、スピンドルを回転駆
動させるモータと、クイルに軸方向の送りを与えるモー
タとを備えてなるクイルフィード式スピンドルユニット
におい′て、前記２つのモータのうちいずれか一方のモ
ータの軸心がスピンドルの軸心と直交する配置とする。

この場合、他方のモータの軸心がスピンドルの軸心上に
位置゛するような配置とする。

そして、スピンドルユニットを、スピンドルの軸心と直
交する軸心回りを旋回可能な構成とする場合には、前述
した直交配置のモータの軸心と旋回中心とを一致させる
。また、本発明のスピンドルユニットには、ドリリング
以外のポーリング等のユニットも含む。

作用 本発明によれば、前述したような旋回式のスピンドルユ
ニットを構成する場合に、その旋回中心と一方のモータ
の軸心とを一致させることができることになる、したが
って、スピンドルユニットを用いていわゆる切削ロボッ
ト５：ｓ成した場合に、モータのレイアウトによる作動
範囲の制約を緩和され、また重量バランスもよくなるこ
とから動力系の負荷も軽減できる。

実施例 第２図〜第４図は本発明の一実施例を示す図で、ドリリ
ングユニットを３自由度をもつ、いわゆる切削ロホット
に適用した場合について例示シテイル。

第２図〜第４図に示すように、一対のガイドレール２０
を備えたペース２１にはスライドベース２２が搭載され
ており、さらにスライドベース２２にはコラム２３が一
体に立設されている。スライドベース２２はモータ２４
により水平方向の送りが与えられて、コラム２３ととも
にＹ方向ｌこスライドする。

コラム２３には一対のガイドレール２５があり、ガイド
レール２５にキャリア２６が配設されている。キャリア
２６にはモータ２７および送りねじ２８により鉛直方向
の送りが与えられて、キャリア２６は２方向にスライド
する。

キャリア２６にはクイルフィード式のスピンドルユニッ
トすなわちドリリングユニット２９が搭載されており、
このドリリングユニット２９は後述するようにモータ５
１のはたらきにより該モータ５１の軸心を旋回中心とし
てθ方向に旋回することができる。

したがって、第５図に示すようにドＩＪ　１１ングユニ
ツト２９をθ方向に所定量だけ旋回させ、かつクイル３
２をＸ方向に伸長させることにより、治具３０１こクラ
ンプされたワークＷに対して斜めの孔加工を行なえる。

第１図はド１１１Ｊングユニツト２９の詳細について示
しており、第４図の１−１１Ｊ断面に対応している。

ケース３１には軸方向に移動可能なりイル３２が支持さ
れており、クイル３２の後端にはブラケットおを介して
送りナツトとしてのボールスクリューナツト３４が固定
されている。また、クイル３２内にはベアリング３５を
介してスピンドル３６が回転可能に支持されている。

スピンドル３６は、その先端にホルダー３７に保持され
たドリル３８を備えるほか、後端部にはボールスプライ
ン軸部ｊ９が一体に形成されている。

ケース３１にはスピンドル３６と平行な送りねじとして
のボールスクリューシャフト４０が配設されてイル。ボ
ールスクリューシャフト４０はベアリング４１により回
転可能に支持される一方、ボールスクリューナツトηに
螺合している。そして、ボールスクリューシャフト４０
の一端にはベベルギヤ４２が固定されている一方、他端
にはロータリーエンコーダ４３が連結されている。この
ロータリーエンコーダ４３はクイル３２の送り量を検出
する。祠はストッパーである。

スピンドル３６の後端部にはこれと同芯状に補助スピン
ドル４５が配設されている。補助スピンドル４５はベア
リング４６により回転可能に支持されるとともに、先端
にはボールスプラインブッシュ４７カ一体に取り付けら
れている。そして、ボールスプラインブツシュ４７がボ
ールスプライン軸部３９とス贋 プライン結合されてい、る。

ケース３１の後端には、スピンドル３６を回転駆動させ
るためのモータ化が取り付けられている。このモータ４
８はスピンドル３６と同一軸線上に位置しており、その
出力軸４９がシュパンリングを介して補助スピンドル４
５の後端に一体に連結されている。

つまり、モータ４８のはたらきにより、補助スピア）／
Ａ／４５１ボールスプラインブツシュ４７オよヒホール
スプライン軸部３９を介してスピンドル３６が回転する
。

ケース３１の後端部の両側には、クイル３２に軸方向（
第４図のＸ方向）の送りを与えるためのモータ５０と、
ドリリングユニット２９全体をθ方向（第４図）に旋回
させるためのモータ５１とが互いに向き合うように配設
されている。これらのモータ５０゜５１はいずれもスピ
ンドル３６と直交する軸線Ｑ上に位置している。

モータ５０はノ・クランプ５２に固定され、ノ・クラン
プ５２はキャリア２６に固定されている。また、モータ
５０の出力軸５３はカップリング８を介して中間シャフ
ト５５に連結されている。中間シャフト５５にはベベル
ギヤ（資）が填り付けられており、このベベルギヤ５１
（ボールスクリューシャフト４０側のベベルギヤ４２と
噛み合っている。したがって、モータ５０のはたらきに
よりボールスクリューシャフト４０オよびボールスクリ
ューナツトあを介してクイル３２に軸方向の送りが与え
られる。

尚、出力軸５３とカップリング５４の連結、およびカッ
プリング図と中間シャフト５５の連結はいずれもシュパ
ンリングによる。

ハウジング５２内には、ブレーキユニット５７および旋
回軸５８が出力軸５３と同芯状に配設されている７旋回
軸団はケース３１に固定され、かつベアリング５９を介
してキャリア２６に回転可能に支持されている。またブ
レーキユニット５７そのものはキャリア２６に固定され
ているものの、ブレーキディスク６０はカラー６１に固
定され、さらにカラー６１はシュパンリングにより旋回
軸５８に連結されている。

モータ５１はハウジング６２に固定され、ハウジング６
２はキャリア２６に固定されている。そして、ハウジン
グ６２内には減速機構（市販商品名：・・−モニツクド
ライブ）６３と旋回軸６４が同芯状に配設されている。

旋回軸図は先に説明した旋回軸間と同様にケース３１に
固定されており、ベアリング６５を介してキャリア２６
に回転可能に支持されている。

減速機構部は、楕円状のカムの外周にボールベアリング
を配したジェネレータ６６と、外周にスプラインが形成
された弾性変形可能なカップ状のリングギヤ６７と、内
周にリングギヤ６７と噛み合うスプラインが形成された
リングギヤ錦とから構成される。

そして、ジェネレータ６６がモータ５１の出力軸のに連
結される一方、リングギヤ６７が旋回軸６４に固定され
、リングギヤ銘がハウジング６２に固定されている。ま
た、リングギヤ田の歯数はリングギヤ６７のそれよりも
例えば２枚多く設定されている。

したがって、モータ５１のはたらきによりジェネレータ
団が１回転したときに、リングギヤ６７ひいてはドＩＪ
　ＩＪソングニット２９が先の歯数差分だけθ方向に回
転することになる。このときの旋回中心は軸＃！Ｑ上の
旋回軸５８．６４である。

ここで、モータ５０，５１は、いずれもブレーキユニッ
ト５７とは別のブレーキを内蔵したいわゆるブレーキ付
モータを採用しているほか、モータ５１については変位
検出器としてのロータリーエンコーダ７０を備えている
。

このように構成されたドリリングユニット２９は次のよ
うに作用する。

例えばドリリングユニット２９が第４図のような水平姿
勢にあるものとすると、モータ４８の起動により補助ス
ピンドル４５およびボールスプラインブツシュ４７を介
してドリルあを備えたスピンドル：３６が回転する。

同様にモータ５０の起動によりベベルギヤ５６．４２を
介してボールスクリューシャフト４０が回転する。

ボールスクリューシャフト４０の回転変位がボールスク
リューナツトあとの螺合によりクイル３２のスライド変
位に変換され、クイル３２はスピンドル３６とともに軸
方向に前進（または後退）する。この］ 時、ボールスプラインブツシュ３９はスピンドル３６の
軸方向の移動を許容する。

そして、第２図〜第４図に示したよう番こスライドテー
ブル２２のＹ方向の移動とキャリア２６の２方向の移動
とを併用することで、任意位置における水平な孔の加工
が可能となる。

また、モータ５１の起動により、減速機構６３の出力を
受けてドリリングユニット２９が旋回軸５８．６４を中
心としてＩｒ４図のθ方向ｌこ旋回する。そして、ド１
１　＋１ングユニツト２９が予め設定された量だけ旋回
すると、ブレーキユニット５７が作動してドリリングユ
ニット２９をその旋回位置にロックする。

したがって、この状態でクイル３２に軸方向の送りを与
えることで第５図に示すように斜め孔の加工が可能とな
る。

ここで、クイル３２の送り量はボールスクリューシャフ
ト４０の端部に設けたロータリーエンコーダ４３により
検出されるが、ロータリーエンコーダ４３の取付位置と
してはスピンドル３６と平行な軸線上であることが条件
とされる。

例えば、ロータリーエンコーダ４３をモータ５０の軸線
上に設けてもクイル３２の送り量の検出は可能である。

その場合、第５図に示すようｌこドリリングユニット２
９を傾動させて例えば斜め孔加工を行なおうとすると、
ドリリングユニット２９が水平である場合と比べ誤差が
生じ、何らかの補正を行なう必要があるからである。

以上のように本実施例によれば、スピンドルの軸心とｍ
ｌ交する軸線上において、ケース３１をはさんで左右対
称ｌこモータ５０．５１を配置し、かつそれらのモータ
５０，５１の軸心とドリリングユニット２９の旋回中心
とを一致させているものである。したがってユニット全
体としての重量バランスがよく、旋回用のモータ５１の
負荷を小さくできる。

また、スピンドル回転駆動用のモータ４８がスピンドル
３６と同一軸線上に位置していることにより、ドリリン
グユニット後端部の構造がシンプルナモのとなり、ドリ
リングユニット２９の旋回スペースの制約が緩和される
。

第６図は本発明の第２の実施例を図で、第１図ト比べ、
スピンドル１３６を回転駆動させるためのモータ１４８
と、クイル１３２に軸方向の送りを与えるモータ１５０
の位置を入れ替えた点が異なる。

本実施例の場合、モータ１４８の出力がカップリンク１
５４．中間シャフト１５５およびベベルギヤ１５６゜１
４２を介して補助スピンドルとしてのボールスプライン
シャフト１４５に伝達される。そして、ボールスプライ
ンシャフト１４５とスピンドル１３６側のボールスプラ
インブツシュ１４７とがスプライン結合されていること
から、それによってスピンドル１３６が回転する。

同様に、モータ１５０の出力はカップリング１７１を介
してボールスクリューシャフト１４０に伝達され、ボー
ルスクリューシャフト１４０とボールスクリューナツト
１３４とが螺合していることから、このボールスクリュ
ーナツト１３４と一体のクイル１３２１こ軸方向の送り
が与えられる。尚、送り量の検出はロータリーエンコー
ダ１４３による。

また、モータ５Ｈこよるドリリングユニット四の旋回は
第１図と同様である。

本実施例の場合の第１の実施例と同様の作用効果が得ら
れる。

発明の効果 本発明によれば、旋回式のスピンドルユニットを構成す
る場合に、その旋回中心と、スピンドル駆動用または送
り用のモータの軸心とを一致させることができる。この
ため、実施例に示したようないわゆる切削ロボットに用
いた場合に、モータのレイアウトによる作動範囲の制約
を緩和できるほか全体の重量バランスもよくなり、動力
系の負荷も節減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図で、第４図の１
−１線に沿う断面図、第２図は本発明のスピンドルユニ
ットを備えた切削加工用産業用ロボットの正面図、第３
図は第２図の平面図、第４図は８Ｊ２図の右側面図、第
５図は第４図の作動説明図、第６図は本発明の第２の実
施例を示す断面図、第７図は従来のクイルフィード式ド
リリングユニットの断面図である、 ２２・・・スライドベース、　２６・・キャリア、２９
・・・スピ　　）ンドルユニットとしてのドリリングユ
ニット、３１・・・ケース、３２・・・クイル、　３４
・・・ボールスクリューナツト、３Ｇ・・・スピンドル
、３８・ドリル、４０・・・ボールスクリューシャフト
、４８・・モータ、　５０・・・モータ、５１・・・モ
ータ、絽・・・旋回軸、刺・・・旋回軸、１３２・・ク
イル、１３６・・・スピンドル、１４８・・・そ−９，
１５０・・・モータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に移動可能なクイルと、クイル内に回転可
   能に支持されたスピンドルと、スピンドルを回転駆動さ
   せるモータと、クイルに軸方向の送りを与えるモータと
   を備えてなるクイルフイード式スピンドルユニットにお
   いて、前記２つのモータのうちいずれか一方のモータの
   軸心がスピンドルの軸心と直交する配置としたことを特
   徴とするクイルフイード式スピンドルユニット。
2. （２）２つのモータのうちいずれか一方のモータの軸心
   がスピンドルの軸心と直交する配置とし、他方のモータ
   の軸心がスピンドルの軸心上に位置する配置としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のクイルフイー
   ド式スピンドルユニット。