JPS63245342A - 工具ヘツド - 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】ユＪ冴七引分立 本発明は、一又は複数の工具を備え、ボール盤、フライ
ス盤、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に取りつけ
られる工具ヘッドに関し、更に詳述すればワークの加工
位置に対して工具の位置を割り出すことができるように
なった工具ヘッドに関する。

従末久仮玉 工具ヘッドの一例として、ドリル等の工具を複数を備え
、一度に多数の穴加工を行えるようにした多軸ヘッドと
称せられものがある。そして、従来の多軸ヘッドはこれ
の先端側に回転不能に設けた多軸ヘッド本体に複数の工
具を回転自在に取りつけ、これらの工具を工作機械の主
軸に連結した駆動軸で回転させるものであった。

、また、工具ヘッドの他の例として、一又は複数の工具
を工作機械の主軸に対して所定角度傾いた状態で取りつ
けれるようにした、アングルヘッドと称せられるものが
ある。そして、かかるアングルヘッドの従来例について
も上記同様の駆動形態をとっていた。

日　＜１　しよ゛とする口　占 しかしながら、従来の多軸ヘッドによる場合は、多軸ヘ
ッド本体が回転不能であるため加工効率の向上を図るに
は必然的に以下に示す実施形態をとる外はなく、下記に
示す欠点があった。

■穴の数に応じた数の工具を備えた多軸ヘッドを用い、
多数の穴加工を同時に行う実施形態をとる。

しかるに、この場合には多軸ヘッドが大型化し、また構
造が複雑になるという欠点がある。

■穴の数よりも少ない数の工具を備えた複数の多軸ヘッ
ドを用い、各々の多軸へ・ノドで該当する箇所の穴の加
工を行う実施形態をとる。しかるに、この場合は多軸ヘ
ッドの交換作業が必要になるため、その分だけ加工効率
の向上を図るには限界がある。

そして、かかる欠点は上記アングルヘッドについても同
様に発生する。

本発明はかかる従来技術の問題点を解決するため□にな
されたものであり、簡潔な構造で多種多様な加工が迅速
に行えることになる工具ヘッドを提供することを目的と
する。

山　占を”ンするための 本発明に係る工具ヘッドは、工作機械の主軸に連結され
る基端連結部と、該基端連結部の先端側に設けてあり、
先端側に一又は複数の工具を備えた工具保持部と、これ
らの中間に設けてあり、前記工具を前記基端連結部の軸
心又はこれと傾いた軸回りに割り出す割り出し機構とを
具備する工具ヘッドであって、前記割り出し機構が、前
記基端連結部の先端側に設けてあり、前記工具を直接又
は間接的に駆動する駆動軸と、該駆動軸を回転自在に支
持するハウジングと、該ハウジングの周縁部に設けてあ
り、内蔵する位置決め部材を進出させてハウジングを前
記工作機械に固定支持する支持筒と、前記位置決め部材
の内部に設けてある流体通路と、該支持筒に内蔵してあ
り、前記流体通路を介して支持筒内に流入する流体によ
り基端側に移動する第１のピストンと、前記ハウジング
内に前記駆動軸を囲繞するようにして設けてあり、先端
側に係合片を有し、内面側に係合凹部を有する環体と、
前記駆動軸の内部に設けてあり、前記流体の流入により
進出し、先端部が前記係合凹部に係合する第２のピスト
ンと、前記ハウジングに回転自在に支持してあり、先端
側に前記係合片と連動して回転する間欠歯車を有し、基
端側に駆動用歯車を連繋してある回転体と、前記工具保
持部の基端側内周面に設けてあり、前記駆動歯車に噛合
する内歯車と、該内歯車に一又は複数設けてあり、前記
流体の前記支持筒内への流入を停止した時点で前記第１
のピストンの先端部が係合する位置決め凹部とで構成さ
れてなる。

皿 しかるときは、支持筒内に流体を流入すると、第１のピ
ストンと位置決め凹部との係合、つまりハウジングと工
具保持部との連結が解除され、また第２のピストン、係
合片、駆動用歯車及び内歯車を介して駆動軸と工具保持
部とが連繋されることになるので、駆動軸、つまり主軸
を回転させると、間欠歯車の歯数等により定まる所定の
減速比により工具が回転することになるので、工具のワ
ークに対する位置を変更できることになる。

１韮更 以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明を多軸ヘッドに適用した実施例を示す縦
断面図、第２図は間欠歯車周りの構造を示す略示側面図
である。

この多軸ヘッドは、マシニングセンタの主軸１に嵌合連
結した基端連結部１０と、基端連結部１０の先端側に設
けた駆動軸１１を回転自在に支持するハウジング２０と
、ドリル等の工具（図示せず）を複数回転自在に支持す
る多軸ヘッド本体３０とを有してなる。

主軸１に対する基端連結部１０の取りつけは、具体的に
はこれの図上左側に位置するテーパシャンク１２を主軸
１に設けた嵌合穴１ａに押込んで行われる。このとき、
主軸１の対向する２位置に設けたキー２　（図面では１
本のみが現れている）が基端連結部１０の周面に設けた
キー溝１３に嵌合し、これで基端連結部１０の主軸１に
対する回り止めが行われるようになっている。

ハウジング２０は基端側筒体２１と先端側筒体２２とを
連結してなり、ハウジング２０の周縁部にはこれをマシ
ニングセンタに対して固定支持するための支持筒５０を
設けてある。即ち、支持筒５０には位置決めピン５１を
内蔵してあり、この位置決めピン５１がテーパシャンク
１２を主軸１の嵌合穴１ａに押込む際にマシニングセン
タ側に設けた位置決めブロック６０の係合溝６１に係合
し、これでハウジング２０がマシニングセンタに対して
固定支持されるようになっている。なお、位置決めピン
５１は支持筒５０の先端側内部に設けたコイルスプリン
グ５２により常時基端側に付勢されている。

駆動軸１１の回転支持は４（［１ｉ１のベアリング２３
．２４．３１．３２により行われている。ベアリング２
３．２４．３１．３２は基端側筒体２１の基端側内周面
、先端側筒体２２の先端側内周面、多軸ヘッド本体３０
の基端側内周面及び多軸ヘッド本体３０の先端側内周面
に夫々嵌着されている。

また、工具は多軸ヘッド本体３０内に回転自在に支持さ
れた工具駆動軸４２の先端側にチャック４１を介して連
結されており、工具駆動軸４２と一体回転するようにな
っている。この回転は主軸１を回転することにより行わ
れるようになっている。叩ち、工具駆動軸４２の基端側
には前記駆動軸１１の中間部に設けた駆動歯車１４に噛
合する歯車４３を設けてあり、これらの歯車を介して主
軸１の回転が工具４０に伝動されるようになっている。

なお、他の工具についても同様の構造になっている。

さて、この多軸ヘッドには多軸ヘッド本体３０をハウジ
ング２０に対して回転可能になし、工具のワーク（図示
せず）に対する位置決め（以下割り出しという）を可能
にする手段が設けられている。

この手段の詳細は以下に示す通りであるが、基本的には
前記支持ブロック６０側から支持筒５０内に流入するエ
アー等の作動流体により、駆動軸１１と多軸ヘッド本体
３０を回転させるための歯車群とを連繋し、駆動軸１１
、つまりこれに連結した主軸１の回転により多軸ヘッド
本体３０を回転させる構造になっている。

以下この手段の詳細について説明する。位置決めピン５
１の内部には流体通路（図示せず）を設けてあり、位置
決めピン５１を位置決めブロック６０に連結した状態に
おいて、位置決めブロック６０、流体通路を介して支持
筒５０内に作動流体が流入するようになっている。

ハウジング２０の支持筒５０に隣接する部分にはシリン
ダ２５を内蔵するシリンダ収納室２６を形成してあり、
シリンダ２５内にはピストン２７を主軸１の軸長方向へ
の移動可能に設けてある。ピストン２７はシリンダ収納
室２６の基端側に収納したコイルスプリング２８により
常時先端側に付勢されている。このピストン２７はハウ
ジング２０と、これに対して回転可能になった多軸ヘッ
ド本体３０との位置決めを行うためのものである。

即ち、前記作動流体が支持筒５０内に流入しない時点に
おいては、第１図に仮想線で示すようにピストン２７の
先端部が後述する内歯車３４の周方向における所定の位
置に、例えば均等間隔で４本設けた位置決め溝３５に係
合しており、これで多軸ヘッド本体３０のハウジング２
０に対する回り止め、つまり位置決めが行われるように
なっている。

この回り止め状態は、作動流体の支持筒５０内への流入
により解除されるようになっているｔ即ち、シリンダ収
納室２６の先端側には支持筒５０内に連通する流体通路
２９を設けてあり、支持筒５０内に流入した作動流体が
流体通路２９を介してシリンダ２５内に流入すると、こ
の流体圧によりコイルスプリング２８の付勢力に抗して
ピストン２７が先端側に移動し、ピストン２７と係合穴
３５との係合が解除されることになるので、多軸ヘッド
本体３０の回り止め状態が解除されることになる。なお
、前記作動流体の支持筒５０内への流入及び排出は図外
の方向切換バルブ等からなる流体供給手段により制御さ
れるようになっている。

駆動軸１１の中間部にはこれを径方向に挿通するように
してシリンダ１１０を取りつけてあり、シリンダ１１０
内にはピストン１１１を設けてある。ピストン１１１は
シリンダ１１０内に収納したコイルスプリング１１２に
より駆動軸１１の内部方向に常時付勢されている。この
ピストン１１１は次に述べる歯車群を介して駆動軸１１
の回転を多軸ヘッド本体３０に伝え、多軸ヘッド本体３
０のハウジング２０に対する位置決め、つまり工具のワ
ークの加工位置に対する割り出しを行うためのものであ
る。

叩ち、シリンダ１１０の内部と前記シリンダ２５の内部
とを連通させるべく駆動軸１１に形成した流体通路１１
３を介して作動流体がシリンダ１１０内に流入すると、
これがピストン１１１の先端部を駆動軸１１の外方に突
出させ、この先端部が駆動軸１１を囲墳するようにして
ハウジング２０の内周面に取りつけた環体１１４の内周
面の所定位置に凹設した係合溝１１５に係合することに
なる。

しかして、環体１１４の基端面における周方向の位置に
は第３図に示すように係合ピン１１６を突出形成してあ
り、主軸１を回転すると駆動軸１１と連動する係合ピン
１１６がこれの回転域に設けた星状をなす間欠歯車１１
７をこれの歯数に応じた所定の減速比で回転させること
になる。因に、図示せる間欠歯車１１７の歯数は５本に
設定されており、この結果主軸１及び駆動軸１１の１回
転で間欠歯車１１７が１１５回転することになる。この
間欠歯車１１　　　　７の回転は次に述べる歯車群を介
して多軸ヘッド本体３０に伝えられるようになっている
。なお、間欠歯車１１７のハウジング２０に対する取り
つけ位置は第２図に示す通りであり、第１図においては
描画の便宜上この位置に表示してある。また、１１８は
駆動軸１１とシリンダ１１０との間に介装したＯリング
であり、作動流体が駆動軸１１の外部に漏れるのを防止
すると共に、シリンダ１１０が駆動軸１１に対して不測
に回転するのを防止すべく機能する。

同様に環体１１４　とハウジング２０の内周面との間に
はＯリング１１９を介装してあり、作動流体の漏れ及び
環体１１４が不測に回転するのを防止するようになって
いる。

次に歯車群について説明する。前記間欠歯車１１７は先
端側筒体２２と基端側筒体２１との間において回転自在
に支持された支持ピン１２０の基端側に軸支されており
、支持ピン１２０の先端側にはピニオン１２１を軸支し
てある。ビニオン１２１は先端側筒体２２に回転自在に
支持された伝動軸１２２の基端側に設けた歯車１２３に
噛合しており、伝動軸１２２の先端側には多軸ヘッド本
体３０の基端側内周面に取りつけた環状の内歯車３４に
噛合する駆動用歯車１２４を設けてある。なお、内歯車
３４の周方向の複数の位置には前述したようにしてピス
トン２７の先端部が係合する位置決め溝３５（又は穴）
を設けてある。

かくして、主軸ｌを回転させ、これに伴い間欠歯車１１
７が回転するとこれらの歯車群を介して駆動用歯車１２
４が内歯車３４、つまり多軸ヘッド本体３０が間欠歯車
１１７の歯数と歯車群の歯数比に対応した所定の減速比
で駆動軸１１回りに回転することになり、工具４０の割
り出しが行えるようになっている。なお、前記キー１３
の回転域には主軸１の回転数を検知する、近接スイッチ
等の回転数検出器７１を設けてある。即ち、この回転数
検出器７１は２本のキー１３の近接を検知し、検知信号
を演算制御装置７０に与えるようになっている。しかし
て、演算制御装置７０はこの検知信号を計数し、この検
知信号２本につき主軸１が１回転したと判断する。

この演算制御装置７０はマシニングセンタ等に装備され
ており、次に述べるようにして加工作業を制御する。

次に加工作業の詳細について、今４本の工具を用いて１
６本の穴加工を行う場合について説明する。

まず、ピストン２７を所定位置にある第１の位置決め溝
３５に係合し、工具の位相をワークの初期加工位置に設
定する。次いで主軸１を回転させ、且つこれに送りを与
え、まず４本の穴加工を行う。次に、流体供給手段を駆
動し、支持筒５０内に作動流体を通流せしめてピストン
２７と第１の位置決め溝３５との係合を解除する。しか
る後、工具を時計方向又は反時計方向に９０”回転させ
、この状態で支持筒５０内の作動流体を排出し、ピスト
ン２７を第２の位置決め溝３５に係合させ、同様にして
４本の穴加工を行う。そして、以下上記同様の動作を行
い、合計４回の穴明は作業を行って、合計１６本の穴加
工を行う。

ここに、２回目以降の工具の位相設定及び穴加工は演算
制御装置７０により制御されるようになっている。即ち
、演算制御装置７０には工具を９０°回転させるのに要
する主軸１の回転数が予め設定されており、この回転数
に対応した回転数検知信号が前記回転数検出器７１から
入力される時点で、主軸１の回転を停止させ、また流体
供給手段に流体排出指令信号を発してピストン２７を第
２の位置決め溝３５に係合させ、これで第２の加工位置
における工具の位相を設定する。そして、その後主軸１
に所定の駆動指令信号発して、穴加工を実行させる。そ
して、穴加工が終了すると、再度流体供給手段に流体供
給指令信号を発してピストン２７と第２の位置決め溝３
５との係合を解除し、ピストン２７を第３の位置決め溝
３５に係合させるべく上記同様にして主軸１を回転させ
る。

以上の説明の如く、演算制御装置７０を設ける実施形態
をとる場合は、自動的に精度のよい穴加工゛を迅速に行
えることになるという利点があるので、実施するうえで
望ましいが、演算制御装置７０を設けない実施形態をと
ってもよいことは勿論である。

血夏尖立桝 第３図は本発明をアングルヘッドに適用した実施例を示
す。

このアングルヘッドの基端部の構造は、上記実施例のそ
れと同様であるので、対応する部分については説明を省
略し、以下界なる部分についてのみ説明する。

図示するように上記同様のハウジング２０の先端側には
駆動軸１１の先端側を回転自在に支持する中間ハウジン
グ８０を介して工具保持部１３０を連結してある。この
中間ハウジング８０はハウジング２０に対して駆動軸１
１の軸心回りの回転自在になっている。即ち、中間ハウ
ジング８０の基端側内周面には上記同様に駆動用歯車１
２４と噛合する内歯車３４を取りつけてあり、これで中
間ハウジング８０が主軸と一体回転するようになってい
る。

工具保持部１３０は軸心が主軸に対して９０°傾いた円
筒状をなし、中間ハウジング８０に固定連結されている
。工具保持部１３０の図上上側に位置する先端側には駆
動軸１１に対して９０°傾けて上記同様の工具（同じく
図示せず）、例えば１本取りつけである。この工具は工
具保持部１３０内に回転自在に支持された工具駆動軸１
３１に連繋されている。

工具駆動軸１３１の基端部には駆動軸１１の先端部に取
りつけた傘歯車１３２に噛合する傘歯車１３３を設けて
あり、これらの傘歯車１３２　、’１３３を介して主軸
の回転が回転方向を９０”違えて工具に伝えられるよう
になっている。

かくして、このアングルヘッドにおいて、上記同様にし
て主軸を回転させると、工具保持部１３０、つまり工具
のワークに対する割り出しが可能になり、主軸に対して
９０°傾いた加工面を有するワークの加工が行えること
になる。なお、工具保持部１３０のハウジング２０に対
する取りつけ角度は９０゜に限定されるものではなく、
加工対象のワークに応じて種々の傾き角度を選定するこ
とができることは勿論であり、また工具の種類、本数に
ついても上記のものに限定されるものではない。

光■夏班果 以上の本発明による場合は、一又は複数の工具を取りつ
けた工具保持部を主軸の回りに回転させることができる
ので、ワークに対する工具の割り出しが可能になる。従
って、小数の工具で多数の穴加工等の加工が行えること
になるので、加工部と同数の工具を具備する実施形態を
とる従来例による場合に比べて工具ヘッドの小型化及び
構造の簡潔化が図れることになるという効果がある。

また、工具の数よりも多い数の加工部の加工が１基の工
具ヘッドで行えることになるので、上述の従来例の如く
複数の工具ヘッドを交換して加工を行う形態をとる場合
に比べて、多種多様な加工の加工効率を大幅に向上でき
ることになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示しており、第
１図は本発明を多軸ヘッドに適用した実施例を示す縦断
面図、第２図は間欠歯車周りの構造を示す略示側面図、
第３図は本発明をアングルヘッドに適用した実施例を示
す縦断面図である。 １　・・・主軸 １０・・・基端連結部 １１・・・駆動軸 ２０・・・ハウジング ２７．１１１　　・・・ピストン ３０・・・多軸ヘッド本体 ３４・・・内歯車 ３５・・・位置決め溝 ５０・・・支持筒 ５１・・・位置決めピン １１４　　・・・環体 １１５　・・・係合溝 １１６　　・・・係合ピン １１７　　・・・間欠歯車 １２４　　・・・駆動用歯車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の主軸に連結される基端連結部と、該基
   端連結部の先端側に設けてあり、先端側に一又は複数の
   工具を備えた工具保持部と、これらの中間に設けてあり
   、前記工具を前記基端連結部の軸心又はこれと傾いた軸
   回りに割り出す割り出し機構とを具備する工具ヘッドで
   あって、前記割り出し機構が、前記基端連結部の先端側
   に設けてあり、前記工具を直接又は間接的に駆動する駆
   動軸と、該駆動軸を回転自在に支持するハウジングと、
   該ハウジングの周縁部に設けてあり、内蔵する位置決め
   部材を進出させてハウジングを前記工作機械に固定支持
   する支持筒と、前記位置決め部材の内部に設けてある流
   体通路と、該支持筒に内蔵してあり、前記流体通路を介
   して支持筒内に流入する流体により基端側に移動する第
   １のピストンと、前記ハウジング内に前記駆動軸を囲繞
   するようにして設けてあり、先端側に係合片を有し、内
   面側に係合凹部を有する環体と、前記駆動軸の内部に設
   けてあり、前記流体の流入により進出し、先端部が前記
   係合凹部に係合する第２のピストンと、前記ハウジング
   に回転自在に支持してあり、先端側に前記係合片と連動
   して回転する間欠歯車を有し、基端側に駆動用歯車を連
   繋してある回転体と、前記多軸ヘッド本体の基端側内周
   面に設けてあり、前記駆動歯車に噛合する内歯車と、該
   内歯車に一又は複数設けてあり、前記流体の前記支持筒
   内への流入を停止した時点で前記第１のピストンの先端
   部が係合する位置決め凹部とで構成されていることを特
   徴とする工具ヘッド。