JPS62264843A - 工作機械用主軸駆動装置 - 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〕 本発明は、低・中速は歯車伝導装置により、高速はベル
ト伝導装置により主軸を回転駆動して、主軸の回転数を
広範囲にわたり切り換えるようにした工作機械用主軸駆
動装置に関する。

〔従来技術〕

この種の工作機械用主軸駆動装置においては、主軸を軸
承する主軸頭本体に対し、主軸の工具装着端側と同一側
に駆動モータ等の回転駆動装置を設けると加工の邪魔に
なるので、工具装着側と反対側に回転駆動装置を設けて
いる。例えば第４図に示す従来の工作機械用主軸駆動装
置は、主軸頭本体１に軸承されその一例より突出する一
端２ａに工具を装着する主軸２と、主軸頭本体１に軸承
され前記−例に対し背部に位置する他側に駆動モータ３
を直結した駆動軸４と、中間軸５を備え、中間軸５に設
けた摺動歯車６をシフタ７により軸方自己こ摺動させて
主軸２の低・中速の回転数切換を行い、また駆動軸４の
駆動モータ３側に固定した駆動プーリ４ａと主軸２の他
端の被動プーリ部２ｂとの間に通常は緩く伝導ベルト８
を巻回し、ｒＪ駆動歯車を中立位置にした状態において
凹路のベルトテンショナを伝導ベルト８に押し付け、こ
れに張力与えて主軸２を高速回転駆動している。

主軸２の他端側には、工具を主軸２に着脱するためのク
ランプ・アンクランプ用シリンダ９が設けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる従来技術においては、歯車伝導による低速回転駆
動と、ベルト伝導による高速回転駆動の切替は、摺動歯
車６のシフト操作とベルトテンショナの押圧切替えの両
方を操作しなければならず、構成の複雑化とコストアッ
プを招いていた。又高速回転においてはベルトテンショ
ナが振動しやすいため、高速用には不向きてあった。

〔問題点を解決するための手段〕 こめような問題点を解決するために、本発明による工作
機械用主軸駆動装置は、第１図〜第３図に例示する如く
、主軸頭本体に軸承され同主軸頭本体の一側より突出す
る一端に工具を装着し他端に被動プーリを有すると共に
中間部に従動歯車を有する主軸と、この主軸と平行に前
記主軸頭本体に軸承され回転駆動装置と連結される駆動
歯車を有する駆動軸と、この駆動歯車に常時噛合し主軸
側従動歯車と選択的に噛合可能な摺動歯車を有する中間
軸を備えてなる工作機械用主軸駆動装置において、前記
摺動歯車と選択的に噛合する中間歯車を一端に有し他端
に駆動プーリを有するプーリ軸を主軸と平行に軸承し、
前記被動プーリと駆動プーリの間に巻回されて此等両プ
ーリを連動する伝導ベルトを備えてなることを特徴とす
るものである。

〔作用〕

摺動歯車３２．３３を移動して主軸２０に設けられた従
動歯車３４．３５のいずれかに噛合させることにより主
軸２０は駆動歯車３１．摺動歯車３２．３３及び従動歯
車３４．３５を介して回転駆動装置１５に゛より低・中
速で回転駆動される。

摺動歯車３３を移動してプーリ軸４１の中間歯車３６に
噛合させると、主軸２０は、駆動歯車３１゜摺動歯車３
３．プーリ軸４１．駆動プーリ４３゜伝導ベルト４４及
び被動プーリ４２を介して回転駆動装置１５により高速
回転駆動される。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、歯車伝導とベルト伝導の
切替えは摺動歯車のシフト操作のみによって行うことが
できる。また、プーリ軸は中間軸中心として回動てきる
ため、歯車の噛合状態を変化させることなく、被動プー
リに対する駆動プーリの心間距離を調整することができ
、ベルトテンションの調整ができるばかりでなくベルト
の交換も容易に行うことができる。

〔実施例〕

以下に、第１図〜第３図に示す実施例により本発明の説
明をする。

第１図に示す如く、主軸頭本体１０はその一部をな子円
筒状の突出部１１を有し、この突出部１１と同軸に主軸
２０の両端部をころがり軸受を介して軸承している。主
軸頭本体１０の一側１０ａより突出する主軸２０の一端
２０ａには、工具ホルダ２６に固定された工具Ｔが着脱
可能に装着されている。また、主軸頭本体１０には、主
軸２０と平行に駆動軸２６及び中間軸２７の各両端部が
ころがり軸受を介して軸承されている。駆動軸２６には
、前記−側１０ａに対し背部に位置する主軸頭本体１０
の他側１０ｂに同軸に取り付けられた駆動モータ１５の
出力軸１５ａがキーを介して連結され、また両端の軸承
部を除くほぼ全長にわたり駆動歯車３１が形成されてい
る。中間軸２７には、その両端の軸承部を除くほぼ全長
にわたり形成されたスプライン２７ａを介して、互に一
体に結合された第１及び第２摺動歯車３２．３３が軸方
向摺動可能に支持されている。また、主軸２０には第１
及び第２従動歯車３４．３５がキー及びリングナツトを
介して固定されている。第２摺動歯車３３は後述するシ
フト機構６０により軸方向の３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃにシ
フトされ、その全位置において駆動歯車３１と噛合して
おり（第２図参照）、また位置Ａにおいては第１摺動歯
車３２が第１従動歯車３４と噛合して歯車伝導の低速段
を形成し、位置Ｂにおいては第２摺動歯車３３が第２従
動歯車３５と噛合して歯車伝導の中速段を形成し、位置
Ｃにおいては第２摺動歯車３３が後述する中間歯車３６
に噛合してベルト駆動装置４０を作動させる。此等の各
歯車３１〜３５は歯車伝導装置３０を構成する。

第１図及び第３図に示す如く、第１及び第２摺動歯車３
２．３３はシフト機構６０により前述の３位置Ａ、Ｂ、
Ｃにシフトされる。シフトｉ構６０は、第２図及び第３
図に示す如く、主軸頭本体１０の他側１０ｂに固定され
たシフト用シリンダ本体６１と、これに形成されたシリ
ンダ６１ａに嵌合するピストン６２と、これに固定され
た作動ロッド６３と、その先端に固定されパイロットパ
ー６５により回り止めが施されて第２摺動歯車３３を回
転自在に挟持するフォーク部材６４を主要な構成部材と
している。作動ロット６３は油路６１ｂ、６１ｃからシ
リンダ６１ａの両室に選択的に供給される作動油により
軸方向にシフトされ、作動ロッド６３の後端に固定した
ドグ６６とブラケット６７を介してシフト用シリンダ本
体６１に取り付けられた３個の近接スイッチ６８の電気
的なオン・オフ作用により位置決め停止されて第２摺動
歯車３３を３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃにシフトするものであ
る。

第１図〜第３図に示す如く、主軸頭本体１０の他側１０
ａにはプーリ支持アーム５０が中間軸２７を中心として
揺動可能に支持されている。プーリ支持アーム５０は、
その内側に形成された浅い有底孔５２を主軸頭本体１０
の他側１０ａに螺着された中間軸２７の軸受押さえ１２
の外周面１２ａに回動可能に嵌合し、中間軸２７に対し
円周方向に配置した４個の長孔５４及び締付はボルト５
δにより主軸頭本体１０に取り付けられている。

また、プーリ支持アーム５０には、中間軸２７に対し腐
心した位置の内側に、円筒状のボス部５１が一体に形成
され、主軸頭本体１０の他側１０ｂの壁部にはプーリ支
持アーム５０の前記揺動を許すようにこのボス部５１を
隙間をおいて収納する小判形の貫通孔１３が形成されて
いる。第２図に示す如く、プーリ支持アームＳＯの右端
には円筒状の外周面を有し凹溝５３ａが形成された突起
５３が設けられている。主軸頭本体１０に固定された支
持突起１６に螺合された調整ねじ５７の先端には両端に
フランジ部５７ａ、５７ａを有する細径部５７ｂが形成
され、この細径部５７ｂは凹溝５３ａ内に位置して、両
端のフランジ部５７ａ、５７ａが突起５３の外周面に係
合されている。これにより、締付ボルト５５を緩めて調
整ねじ５７を回転すればプーリ支持アーム５０は中間軸
２７を中心として回動する。

次にベルト伝導装置４０につき説明する。主として第１
図に示す如く、プーリ支持アーム５０のボス部５１には
、軸受押え５６により支持された複数の球軸受を介して
、主軸２０と平行にプーリ軸４１が軸支されている。プ
ーリ軸４１の内端部には中間歯車３６が一体に形成され
、主軸頭本体１００（ｔ！！１１１０　ｂより突出する
外端部４１ａには、キーと座金４５を介して大径の駆動
プーリ４３が固定されている。主軸２０の他端２０ｂは
主軸頭本体１０の他側１０ｂから突出し、この他端２０
ｂにはキーとリングナツトを介して小径の被動プーリ４
２が固定されている。両プーリ４２，４３の間には駆動
プーリ４３の回転を増速して被動プーリ４２に伝達する
伝導ベルト４４が巻回されている。締付ボルト５５を緩
め、調整ねじ５７を回動してプーリ支持アーム５０を中
間軸２７の回りに揺動すれば、伝導ヘルド４４の張力は
調節され、調整後は再び締付ボルト５５によりプーリ支
持アーム５０を主軸頭本体１０に固定する。此等プーリ
軸４１、駆動プーリ４３、伝導ベルト４４及び被動プー
リ４２がベルト伝導装置４０を構成している。

第１図に示す如く、主軸２０にはその一端２０ａに装着
される工具ホルダ２６の係止装置２１が設けられている
。係止装置２１は、後方に延びるドローバ−２２を介し
てスプリング２３により図示の如く後方に引っ張られた
状態においては、主軸２０に装着された工具ホルダ２６
の後端のプルスタッド２６ａに係合して工具ホルダ２Ｇ
を係止し、次に述べるクランプ・アンクランプ用シリン
ダ７０によりスプリング２３に抗して前進した状態にお
いては、プルスタッド２６ａとの係合を解除して工具ホ
ルダ２６を離脱可能とするものである。主軸２０の他端
２Ｏｂ側には、主軸頭本体１０に固定されたブラケット
１４を介してクランプ・アンクランプ用シリンダ７０が
設けられている。

クランプ・アンクランプ用シリンダ７０は、第１図に示
す如く、主軸２０と同軸に軸方向摺動可能にブラケット
１４に支持されて、凹路の弱いスプリングによりフラン
ジ部７１ｂがブラケット１４に当接する位置に位置決め
されたシリンダ本体７１と、その内部に形成されたシリ
ンダ７１ａに嵌合するピストン７２を主要な構成部材と
している。

油路７１ｃを介してシリンダ７１ａの一方の室に油圧を
与えれば図示の状態となり、油！Ｈ７１ｃｊを介して他
方の室に油圧を与えればピストン７２の先端がプルロッ
ド２２の後端に当接し、シリンダ本体７１にねし止めし
た係合板７３が主軸２０の他端２０ｂに固定した係合部
材２４に係合するまでシリンダ本体７１が後退した後、
ピストン７２はプルロット２２をスプリング２３に抗し
て前進させて工具ホルダ２６を離脱可能とする。

次に上記実施例の作動につき説明する。

第１図に示す如く、シフト機構６０により第２摺動歯車
３３が位置Ａに位置決めされた状態においては、主軸２
０は駆動歯車３１．第２摺動歯車３３、第１Ｎ動歯車３
２及び第１従動歯車３４を介して、駆動モータ１５によ
り低速で回転駆動される。第２摺動歯車３３が位置Ｂに
位置決めされた状態では、主軸２０は駆動歯車３１．第
２摺動歯車３３及び第２従動歯車３５を介して中速で回
転駆動される。第２摺動歯車３３が位置Ｃに位置決めさ
れた状態では、主軸２０は駆動歯車３１゜第２摺動歯車
３３．中間歯車３６．プーリ軸４１゜駆動プーリ４３．
伝導ベルト４４及び被動プーリ４２を介して高速で回転
駆動される。このように第１および第２宿動肯車３２．
３４をシフトさせろ動作のみで歯車伝導装置３０からヘ
ルド伝導装置４０に容易に切替れる。

伝導ベルト４４の交換の際には、先ず４本の締付ボルト
５５を緩め、調整ねじ５７を戻してプーリ支持アームを
第２図において反時計方向に回動させ、駆動プーリ４３
を被動プーリ４２に接近させて伝導ベルト４４を緩める
。次いて第１図に示すクランプ・アンクランプ用シリン
ダ７０のシリンダ本体７１にねじ止めされた係合板７３
を外す。

この状態において伝導ベルト４４は両プーリ４３゜４２
から容易に取り外し、また新しい伝導ベルト４４を装着
することができる。次いて、前述と逆の手＋１［Ｄによ
りシリンダ本体７１に係合板７３を取り付け、調整ねじ
５７により伝導ベルト４４に張力を与えた後、締付ボル
ト５５を締め付けれは伝導ベルト４４の交換は完了する
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による工作機械用主軸駆動装置
の一実施例を示し、第１図は全体構造を示す断面図で第
２図のＴ−Ｉ断面図に相当し、第２図は第１図の■−■
線に沿った一部破断した側面図、第３図は第２図の■−
■断面図、第４図は従来技術の全体構造を示す概略断面
図である。 符号の説明 １０・・・主軸頭本体、１０ａ・・・−側、１５・・・
回転駆動装置（駆動モータ）、２０・・・主軸、２０ａ
・・・一端、２０ｂ・・・他端、２６・・・駆動軸、２
７・・・中間軸、３１・・・駆動歯車、３２．３３・・
・摺動歯車、３４，３５・・・従動歯車、３６・・・中
間歯車、４１・・・プーリ軸、４２・・・被動プーリ、
４３・・・駆動プーリ、４４・・・伝導ベルト、５０・
・・回動部材（プーリ支持アーム）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸頭本体に軸承され同主軸頭本体の一側より突
   出する一端に工具を装着し他端に被動プーリを有すると
   共に中間部に従動歯車を有する主軸と、この主軸と平行
   に前記主軸頭本体に軸承され回転駆動装置と連結される
   駆動歯車を有する駆動軸と、この駆動歯車に常時噛合し
   主軸側従動歯車と選択的に噛合可能な摺動歯車を有する
   中間軸を備えてなる工作機械用主軸駆動装置において、
   前記摺動歯車と選択的に噛合する中間歯車を一端に有し
   他端に駆動プーリを有するプーリ軸を主軸と平行に軸承
   し、前記被動プーリと駆動プーリの間に巻回されて此等
   両プーリを連動する伝導ベルトを備えてなることを特徴
   とする工作機械用主軸駆動装置。
2. （２）前記プーリ軸は、前記中間軸の軸心を回動中心と
   して回動可能な回動部材上に軸承されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の工作機械用主軸駆動
   装置。