JPS62176725A - 二重回転自在ユニバ−サルヘツド - 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） 本発明は工作機械の二重回１転自在ユニバーサルヘッド
に関するものである。

（従来の技術） 工作（成域の二重回転自在ユニバーサルヘッドは既知で
ある。これら既知のユニバーサルヘッドハはぼ水平な駆
動軸から運動を伝えられ、スピンドルの向きに無関係に
この運動をスピンドル軸に伝達する。

このような既知のヘッドのうちの一つとして、工作機械
のスライドに回転自在に連結したヘッドキャリヤと、こ
のヘッドキャリヤに回転自在に連結し、駆動軸の軸線に
対して４５°の角度をなしてヘッドキャリヤに接触する
面を有する実際のヘッドとを有するものがある。

ヘッドキャリヤの内部には駆動軸およびスピンドル軸の
軸線に対して４５°の角度をなす伝動軸を設ける。

スピンドルを所望方向にして位置決めするためには、オ
ペレータは連結ボルトをゆるめ、ヘッドキャリヤをスラ
イドの回りに回転させ、またヘッドを回転させる。スピ
ンドルを所望方向に位置決めするに必要なヘッドおよび
ヘッドキャリヤの角度は適当な表に定めておく。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これら既知のヘットは幾つかの欠点を有し、特
に、 一相互連結部分間にボルトおよびねじ連結装置があるた
めにスピンドルの所望方向への位置決めに要する時間が
長くかかる、 一ヘッドおよびヘッドキャリヤの重量および寸法が大き
いためオペレータがスピンドルの所望方向へのセツティ
ングを行うのに困難がある、という欠点がある。

これらの欠点を解決するため、２個の直流モータにより
ヘッドおよびヘッドキャリヤの向きを決める自動位置決
め可能なユニバーサルへ・ノドが提案された。

しかし、このようなヘッドは、特に２個のモータおよび
これらモータに関連する装置があるため、コストおよび
総寸法がかさむという欠点がある。

更に、ヘッド、ヘッドキャリヤおよびスライドがモータ
および回転機構自体の作用により互いにロックされてい
るため、スピンドルによる出力は一定値を越えることが
できず、自ら効率に限界がある。

ヘッドキャリヤとくう゛′ドとの間およびヘッドとヘッ
ドキャリヤとの間０）掛合を、２個の環状フランジの対
向面相互に山を設ける差込嵌合装置により行っているヘ
ッドも既知である。この場合ヘッドおよびヘッドキャリ
ヤの向き決めはモータまたは空気圧若しくは液圧装置に
より行っており、所望位置への位置決めがなされると、
歯相互を掛合させることにより互いにロックするもので
ある。

このヘッドは、回転装置および連結装置によるコスト高
、また歯のピッチに関連して無段階可変調整を行うこと
ができないという欠点がある。

従って本発明の目的は、これら既知のヘッドにおける欠
点を解決し、低コストかつ小型であり、ト目互固着装置
を不要とする工作機械の二重回転自在ユニバーサルヘッ
ドを得るにある。

更に本発明の目的は、位置決め用のモータを付加するこ
となくスピンドルを任意の向きに指向させることができ
るヘッドを得るにある。

更に本発明の目的は、数値制御装置により制御できるユ
ニバーサルヘッドを得るにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明は、工作機械のスラ
イドに装着するユニバーサルヘッドであり、スピンドル
を支持する実際のヘッドと、必要に応じてヘッドとスラ
イドとの間に挿入して工作機械の駆動軸の回転をスピン
ドルに伝達するヘッドキャリヤとを具え、前記ヘッドお
よびスライド並びにヘッドキャリヤは、相対回転装置の
軸線に対して角度をなす表面により調整自在に互いに回
転自在の連結を行ってスピンドルの軸線を所望方向に指
向させるようにし、また好適な角度位置に素子をロック
する相互ロック装置を設けた二重回転自在ユニバーサル
ヘッドにおいて、前記相対回転装置はヘッドに対するス
ピンドルの回転をロックするロック部材を有し、前記相
互ロック装置が不作動のときスピンドルを回転させる構
成としたことを特徴とする。

（実施例） 次に図面につき本発明の詳細な説明する。

ヘッドキャリヤ１は円筒形の支持部４を有し、この支持
部４は工作機械７のスライド６に固着した相補形状のフ
ランジ５に挿入する。転勤接触軸受８をフランジ５と支
持部４との対向面間に設ける。

支持部４の後端に環状のフランジ９を装着し、フランジ
５の対応の段部とともに環状室１０を生じ、中央液圧ユ
ニット（図示せず）に接続したダクト１１から導かれる
オイルをこの環状室１０に充填する。

工作機械７の駆動軸１２の前端を支持部４内に収納する
。駆動軸１２の後端には、工作機械の電動モータ（図示
せず）により回転するピニオン３８に噛合する歯車３７
を設ける。更に、駆動軸１２の前端にはかさ歯車１３を
設け、ヘッド２の軸線方向に貫入する伝動軸１５に固着
したかさ歯車１４にかさ歯車１３を掛合させる。

伝動軸１５の軸線は、駆動軸１２の軸線およびスピンド
ル３の軸線の双方に対して４５°の角度をなすよう配設
し、１云動輔１５のｉ１？？　＋χ１１（には更に池の
かさ歯車１６を設ける。

伝動軸１５を円筒形の支持部１７内に配置し、この支持
部１７自体はヘッド２の軸線方向に形成した対応の円筒
形のキャビティ内に収納し、このキャビティと支持部１
７との対向面間に適当な転勤接触軸受１８を介在させる
。

ヘッドキャリヤ１には、更に精密な歯１９を加工した周
縁リムを設け、スライド６に取付けたエンコーダ２１に
固着した軸に設けた対応歯車２０に歯１９を掛合させる
。

ヘッド２の後端には環状のフランジ２２を装着し、支持
部１７に設けた前方段部とともに室２３を生じ、この室
２３にオイルを充填するとともに、ダクト２４により中
央液圧ユニットに連通させる。

ヘッド２には精密な歯２５を加工した周縁リムを設け、
ヘッドキャリヤ１に取付けたエンコーダ２７に固着した
軸に設けた対応の歯車２６に歯２５を掛合させる。

歯車２８をスピンドル３に連結し、伝動軸１５に連結し
た歯車１Ｇとともにがさ歯車対を構成する。外周に由を
形成したフランジ３４をスピンドル３の下端に設ける。

７ランジ３４に対応して、ピストン２９を設け、このピ
ストン２９はヘッド２に形成した円筒形のキャビティ３
０に収納し、このピストンの軸線をスピンドル３の軸線
に対して直交させる。ピストン２９の上流域にあるキャ
ビティ３０の部分３１にオイルを充填し、このための給
油ダクトを中央液圧ユニットに接続し、ピストン２９の
下流域におけるキャビティ３０の部分３２には螺旋ばね
３３をピストンに対して同軸状に配置する。

エンコーダ２１．２７の双方は中央電子ユニットに接続
し、この中央電子ユニットは種々の構成部分の修正動作
を制御し、すべての動作を自動化することができる。

（作　用） 本発明によるユニバーサルヘッドの動作は以下の通りで
ある。

図面に示す形態では、ヘッドキャリヤ１をスライド６に
連結し、駆動軸１２の軸線、伝動軸１５の軸線、スピン
ドルの軸線が同一平面上に位置するようへラド２をヘッ
ドキャリヤｌに連結する。図示の形態では、駆動軸１２
の回転運動はこのとき縦向きに配置されているスピンド
ル３に伝達される。

スピンドルを所望方向に指向させるための手順は以下の
通りである。

ヘッドキャリヤ１をスライド６の周りに回転させ、また
へラド２をヘッドキャリヤ１の周りに回転させてスピン
ドル３の軸線を所定方向に指向させる各回転角度は中央
電子制御ユニットにセットする。これら角度の値はこの
目的のため作成された表から得る。

工作機械のスイッチをオンにすると、中央電子制御ユニ
ットが動作してオイルを高圧で室１０．２３に流入させ
、油量が増大するとそれぞれのフランジ９，２２を押圧
する。このようにしてヘッドキャリヤ１とスライド６の
対向面は互いに付着し合い、同様にヘッド２とヘッドキ
ャリヤ１の対向面も互いに付着し合い、従って互いに強
固にロックされる。

次に、駆動軸１２を最小回転速度で回転させ、また室１
０の圧力を減少させる。この圧力減少によりヘッドキャ
リヤの面がスライドの対向面に圧着する力も相当減少し
、ヘッドキャリヤ１はスライド６に掛合しつつ回転する
ことができるようになる。

同時に加圧オイルを室３１に供給し、これによりピスト
ン２９を前進させ、スピンドル３のフランジの歯付部分
に掛合させ、スピンドル３がヘッド２に対して回転しな
いよう阻止する。スピンドル３のこの阻止によりスピン
ドルに掛合する伝動軸１５の回転も阻止される。しかし
伝動軸１５は駆動軸１２にも掛合しているため、このと
き回転している駆動軸１２により伝動軸は、軸１２の軸
線と軸１５の軸線が交差する点３５を回転中心として軸
１２の周りを回転させられる。従って、ヘッドキャリヤ
１はスライド６の周りに回転させられ、この回転はエン
コーダ２１がプリセット回転値をとるまで持続する。

この時点において、中央電子制御ユニットは駆動軸１２
の回転を停止させ、加圧オイルの室１０への供給も停止
させ、同時に室２３の圧力も減少する。

このようにして、ヘッドキャリヤ１とスライド６との間
の強固な連結は回復し、ヘッドとヘッド専、・リヤ相互
：ま解放される。

再び巧区勤袖１２を動作させると、スピンドル３はヘッ
ド２に対して依然として阻止されているため、スピンド
ルの軸線と軸１５の軸線との交点３６を回転中心として
１云動軸１５の周りにスピンドル３は回転させられる。

従って、ヘッドはヘッドキャリヤの周りに回転させられ
、この回転はエンコーダ２７がセットした回転値を示す
まで持続する。

この値に達したとき、中央電子制御ユニットは加圧オイ
ルを室２３に供給し、再びヘッドとヘッドキャリヤを互
いに連結し、同時に室３１の圧力を減少し、螺旋ばね２
３の弾性反作用によりピストン２９をスピンドル３のフ
ランジ３４の歯付き部分から離脱させ、このスピンドル
を自由回転させる。

（発明の効果） 上述したところから明らかなように、多数の利点があり
、特に、 一ヘッドおよびヘッドキャリヤを回転させるのに同一の
駆動軸を使用できるため低コストとなる、総帥法が小さ
く、この寸法は既知の装置ヘッド自体の寸法程度である
、 一スピンドルの指向性をは’ｌ　無段階に変化させるこ
とができる、 一ボルトまたはねじなどの連結素子を使用する必要なく
、個々の部分間の相互付着により掛合を生ずる、 一計算機により制御して工作機械を完全に自動化するこ
とができる。

好適な実施例においては、スピンドルを駆動するモータ
とともに修正動作だけのための直流モータを使用するこ
ともできる。この低出力モータは例えば第２ピニオン３
９（点線で示す）により駆動軸１２に掛合させ、ヘッド
キャリヤ１に対するヘッド２の角度位置およびスライド
６に対するベッドキャリヤｌの角度位置を極めて効果的
に調整することができる。

更に、はぼ完全な精度を得るために、少なくともよりよ
く使用される形態において、往復動自在素子即ちヘッド
２、ヘッドキャリヤ１、およびスライド６に孔（図示せ
ず）を設け、これら孔の位置に応じて孔相互を対向させ
、ピンを自動的に挿入することができるようにする。こ
のピン挿入によりこれらの位置を厳密に設定する。実用
的には４個のよりよく使用される位置としてスピンドル
の軸線が垂直である（図面参照）位置、スピンドルの軸
線が駆動軸１２に平行である位置、スピンドルの軸線が
、駆動軸１２と同一水平面上にありかつ駆動軸の左右で
駆動軸に直交する位置がある。

ヘッド２、ヘッドキャリヤ１およびスライド６の相互間
に１対の電子カードを接続し、相互の角度位置に無関係
にヘッドの修正動作のために必要なデータを伝送するよ
うにすることもできる。このカード間接続は電子結合（
掃過接触）により行うことができ、このことにより幾つ
かの素子が制限なしに自由回転することができる。更に
３６０　　。

の回転を自動的にゼロにし、円弧角度のみを考慮し、一
回転を何回も繰り返す間違いが起こらないようにする電
子回路を設けることができる。

上述の二重回転自在ユニバーザルヘッドによれば、スピ
ンドル３の軸線をいかなる方向にも指向させることがで
きる。更に、少なくとも基本原理において同じ進歩性の
ある着想を使用する限り本発明の範囲内であり、ヘッド
２をスライド６に直接掛合させる一層簡単な構成の実施
例であるユニバーサルヘッドも本発明の範囲内である。

この実施例はスピンドルの軸線は所要の方向に指向させ
ることはできないが、駆動軸の軸線とスピンドルの軸線
とがなす角度に応じた開き角を有する円錐面の母線に沿
う指向のみが得られること勿論である。しかしこの制限
は実用上の加工には容認できるものであり、この場合構
成をより簡単にすることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、ヘッドキャリヤ、スピンドルを有するヘッドを
具える本発明によるユニバーサルヘッドの縦断面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工作機械のスライド（６）に装着するユニバーサル
   ヘッドであり、スピンドル（３）を支持する実際のヘッ
   ド（２）と、必要に応じてヘッド（２）とスライド（６
   ）との間に挿入して工作機械の駆動軸（１２）の回転を
   スピンドル（３）に伝達するヘッドキャリヤ（１）とを
   具え、前記ヘッドおよびスライド並びにヘッドキャリヤ
   は、相対回転装置（１２、１５、３）の軸線に対して角
   度をなす表面により調整自在に互いに回転自在の連結を
   行ってスピンドルの軸線を所望方向に指向させるように
   し、また好適な角度位置に素子をロックする相互ロック
   装置（９、２２）を設けた二重回転自在ユニバーサルヘ
   ッドにおいて、前記相対回転装置は、ヘッド（２）に対
   するスピンドル（３）の回転をロックするロック部材（
   ２９）を有し、前記相互ロック装置（９、２２）が不作
   動のときスピンドル（３）を回転させる構成としたこと
   を特徴とする二重回転自在ユニバーサルヘッド。 ２、前記ロック部材（２９）は、前記ヘッド（２）に連
   結し、スピンドル（３）に掛合するようスピンドルの軸
   線に対して直交する方向に動作するピストンにより構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の二
   重回転自在ユニバーサルヘッド。 ３、前記ピストン（２９）はスピンドル（３）に関連す
   る歯付部分（３４）に掛合させたことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の二重回転自在ユニバーサルヘ
   ッド。 ４、ヘッド（２）、もしあればヘッドキャリヤ（１）、
   およびスライド（６）を往復動させて互いにロックさせ
   る前記相互ロック装置は、相互接触面間に強制付着を生
   ぜしめる液圧作動ピストンにより構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の二重回転自在ユニバ
   ーサルヘッド。 ５、前記ピストン（９、２２）は環状形状に形成し、隣
   接素子に設けた環状面に連係動作する構成としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の二重回転自在
   ユニバーサルヘッド。 ６、前記ピストン（９、２２）は、中央電子ユニットの
   制御の下に動作させ、この中央電子ユニットに相対角度
   回転検出装置を接続したことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の二重回転自在ユニバーサルヘッド。 ７、前記検出装置は、２個の相対回転する素子（１、２
   、３）のうちの一方に固着した歯付きリム（１９、２５
   ）と、前記素子（１、２、３）の他方に取付けて前記歯
   付きリム（１９、２５）に掛合する歯車（２０、２６）
   と、この歯車（２０、２６）に連結したエンコーダ（２
   １、２７）とにより構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の二重回転自在ユニバーサルヘッド
   。 ８、ヘッド（２）、スライド（６）間にヘッドキャリヤ
   （１）を配置し、ヘッドおよびヘッドキャリヤの結合面
   は駆動軸（１２）の軸線およびスピンドル（３）の軸線
   に対して４５°の角度をなすよう形成し、特定の角度位
   置は相互に阻止し合う固定装置により限定することを特
   徴とする特許請求の範囲第１乃至７項のうちのいずれか
   一項に記載の二重回転自在ユニバーサルヘッド。 ９、前記固定装置は、ヘッド（２）、ヘッドキャリヤ（
   １）およびスライド（６）に設け、特定の角度位置に応
   じて互いに整列し合う孔に挿入することができるピンと
   したことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の二
   重回転自在ユニバーサルヘッド。 １０、前記相対回転装置は、前記素子の位置信号を伝送
   するためヘッドキャリヤ（１）とスライド（６）との間
   に配置した電子結合装置を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第６または８項に記載の二重回転自在ユニバ
   ーサルヘッド。 １１、前記電子結合装置は回路に関連させ、この回路は
   実際の回転から３６０°の整数倍の回転を差し引くもの
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   の二重回転自在ユニバーサルヘッド。 １２、スピンドル（３）の平素駆動のため駆動軸（１２
   ）に掛合したモータと、スピンドル（３）の軸線の向き
   を決めるため駆動軸に掛合させる低出力直流モータとを
   有するものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   乃至１１項のうちのいずれか一項に記載の二重回転自在
   ユニバーサルヘッド。