JPS6338969Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動工具交換装置付きの工作機械等に
好適な工具補正装置、とりわけ工具ホルダに保持
した工具を主軸の回転を利用して位置補正できる
ようにした工具補正装置に関するもので、その目
的とするところは、主軸の正逆回転によつて工具
位置を任意に補正できるようにするとともに、そ
の位置補正をきわめて微細に行い得るようにする
ことである。

自動工具交換装置付きの工作機械に使用される
中ぐり工具等にあつては、主軸に装着される工具
ホルダ内に工具せり出し機構を内蔵させ、この工
具せり出し機構を主軸の回転により作動させて工
具を半径方向に移動調整するようになつている。
かかる工具せり出し機構は、例えばねじ機構とテ
ーパカム機構とを組合せてなり、工具ホルダに与
えられた回転をねじ機構により軸方向運動に変換
し、この軸方向運動をテーパカムにより半径方向
運動に変換して工具に伝えるようになつている。

この種の工具補正装置においては、ねじのピツ
チ、テーパカムの勾配等により、主軸の１回転に
対する工具の単位補正量を設定し得るが、それら
ピツチおよび勾配には自ずと限度があるため、工
具の補正をミクロン単位で行うことはきわめて至
難である。このために一部においては主軸の回転
をラチエツト機構によつて一定角度づつ歩進させ
ることが考えられているが、ラチエツト機構は一
方向にしか回転伝達できないため、例えば加工穴
径に応じて工具位置を自由に補正することができ
なく、しかも限界寿命に達した工具を取替えたよ
うな場合には工具ホルダを分解して工具せり出し
機構を原位置に復帰させねばならない問題があ
る。

本考案は上述した従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、主軸の正逆回転によつて工具位置を任
意に補正でき、しかもその位置補正を微細に行い
得るようにした工具補正装置を提供せんとするも
のである。

以下本考案の実施例を図面に基いて説明する。
第１図および第２図において、１０は例えば自動
工具交換装置付き数値制御工作機械の主軸ヘツド
を示し、この主軸ヘツド１０には先端にテーパ穴
１１を形成した主軸１２が回転可能に軸承されて
いる。主軸１２は図略の駆動モータにより回転駆
動されるが、工具交換時には定位置停止装置によ
り一定の角度位置に停止され、また工具補正時に
は近接スイツチにより１回転毎に回転が検出され
るようになつている。なお、前記工作機械は例え
ば特開昭55−9158号公報に記載されている如く、
接触検出を利用した穴径測定機能を有する。

１３は前記工作機械に使用される工具ホルダを
示し、この工具ホルダ１３は前記テーパ穴１１に
着脱可能に装着されるシヤンク部１４と、このシ
ヤンク部１４の先端にボルト１５によつて固着さ
れる筒状の工具取付部１６とからなり、このシヤ
ンク部１４と工具取付部１６との接合部には後述
する構成の減速歯車機構１７を収納する収納凹部
１８が形成されている。

前記工具取付部１６内にはねじ軸２０が工具ホ
ルダ１３の回転軸線上に摺動のみ可能に嵌装さ
れ、このねじ軸２０の先端部外周に先端に向つて
登り勾配に傾斜する傾斜カム面２１が形成されて
いる。傾斜カム面２１には作動駒２２が係接さ
れ、この作動駒２２は工具取付部１６とこれの先
端部に固着した穴径測定用の接触検出ヘツド２３
との間に形成された係合溝２４に半径方向にのみ
移動可能に保持されている。また前記工具取付部
１６の先端部外周には、先端に切削刃２５を有す
る工具２６の基部がボルト２７によつて固着さ
れ、この工具２６には切削刃２５が外方に撓み得
るようにスリツト２８が形成されている。工具２
６の撓み部と前記作動駒２２との間には作動ピン
２９が工具取付部１６を半径方向に貫通して介在
され、これにより前記ねじ軸２０が軸方向に摺動
されると、この軸方向運動が傾斜カム面２１によ
り作動駒２２の半径方向運動に変換されて作動ピ
ン２９を介して工具２６が撓められ、切削刃２５
が半径方向に移動調整されるようになつている。

前記シヤンク部１４と工具取付部１６との接合
部に形成された収納凹部１８には、シヤンク部１
４に回転可能に支承された回転歯車３０と、工具
取付部１６に固着された固定歯車３１とが工具ホ
ルダ１３の回転軸線上にそれぞれ並設され、この
回転歯車３０はねじ軸２０の一端に形成したねじ
部３２に螺合されている。収納凹部１８にはまた
前記回転歯車３０および固定歯車３１を包むよう
にリング状の伝動歯車３３が工具ホルダ１３の回
転軸線のまわりに回転可能に収納され、この伝動
歯車３３には前記回転歯車３０および固定歯車３
１にそれぞれ噛合する２つの小歯車３４，３５を
一体的に取付けた支軸３６が回転軸承されてい
る。ここで回転歯車３０、固定歯車３１およびこ
れらに噛合する小歯車３４，３５の歯数は、回転
歯車３０の歯数をN5、これに噛合う小歯車３４
の歯数をN6とした場合、固定歯車３１の歯数は
N5−１、これに噛合う小歯車３５の歯数はN6＋
１に設定され、これにより伝動歯車３３に対する
回転歯車３０の減速比を大きくしている。

さらに前記シヤンク部１４と工具取付部１６の
接合部外周には、リング状の内歯歯車３７が工具
ホルダ１３の回転軸線のまわりに回転可能に被嵌
されており、シヤンク部１４にはこの内歯歯車３
７に噛合しかつ前記伝動歯車３３に噛合する遊星
歯車３８が回転軸承されている。内歯歯車３７は
通常スプリング３９で付勢された係合ボール４０
に係合されて工具ホルダ１３に対し回り止めされ
ているが、工具補正時には前記主軸ヘツド１０に
形成したシリンダ４１に摺動可能に嵌装せるピス
トンロツド４２に係合されて主軸ヘツド１０に対
し回り止めされるようになつている。

次に上記したように構成された本考案装置の動
作について説明する。

まず一定角度位置に停止されている主軸１２の
テーパ穴１１に中ぐり用工具ホルダ１３のシヤン
ク部１４が工具交換装置により装着される。続い
て主軸１２が図略の駆動モータにより回転駆動さ
れ、工具２６によりワーク加工穴Ｗ１を加工す
る。中ぐり加工が終了すると、接触検出ヘツド２
３を加工穴Ｗ１の直径方向に相対移動させて穴径
Ｄを測定し、その測定結果に基いて切削刃２５の
摩耗量が測定される。そして切削刃２５が定めら
れた値以上摩耗している場合には、以下に述べる
工具補正動作が行われる。

すなわち、まずシリンダ４１の作動によりピス
トンロツド４２が前進されて内歯歯車３７に係合
し、内歯歯車３７を主軸ヘツド１０に対し回り止
めする。しかる状態で主軸１２が前記駆動モータ
により低速で回転駆動され、工具ホルダ１３が一
体的に回転される。かかる内歯歯車３７に対する
工具ホルダ１３の相対回転により、遊星歯車３８
を介して伝動歯車３３が工具ホルダ１３に対して
それと同方向に相対回転され、この伝動歯車３３
の回転により小歯車３５が固定歯車３１のまわり
を公転運動されるため、小歯車３４を介して回転
歯車３０が工具ホルダ１３に対して相対回転され
る。

ここで主軸１２の１回転に対する回転歯車３０
の相対回転量θは、内歯歯車３７の歯数をN1、
伝動歯車３３の歯数をN2、固定歯車３１の歯数
をN3、これに噛合う小歯車３５の歯数をN4、回
転歯車３０の歯数をN5、これに噛合う小歯車３
４の歯数をN6とすると、 θ＝N1／N2（N3・N6／N4・N5−１） となり、主軸１２の回転は回転歯車３０に減速し
て伝えられる。

前記工具ホルダ１３に対する回転歯車３０の回
転により、ねじ軸２０が軸方向（第１図の右方
向）に摺動され、このねじ軸２０の軸方向移動に
より傾斜カム面２１にて作動駒２２が半径方向に
移動され、この作動駒２２の移動により作動ピン
２９を介して工具２６の切削刃２５が工具ホルダ
１３の半径方向に移動調整される。

このようにして工具２６の切削刃２５は主軸１
２の１回転に対して単位量だけ位置補正されるた
め、工具２６の摩耗量に応じて主軸１２をｎ回転
（但しｎは整数）して工具２６の摩耗を補正する。

上記した動作においては、工具２６を摩耗量に
応じて単位量づつせり出す例について述べたが、
上記した如き穴径測定機能をもたせることにより
工具２６のセツチングにも利用できる。すなわ
ち、工具ホルダ１３に工具２６をおおまかにセツ
チングしてワークを試し削りし、その穴径の測定
に基いて工具２６を必要な量だけ補正してやれ
ば、工具２６の自動セツチングが可能となる。

しかも上記した如くシヤンク部１４と工具取付
部１６の接合部に減速歯車機構１７が備えられて
いるので、加工穴径に応じて多数の工具取付部１
６を用意しておけば、工具取付部１６のみ取替え
るのみで種々の加工穴径に対応した工具ホルダ１
３が容易に得られるようになる。

以上述べたように本考案は、主軸に着脱可能に
装着される工具ホルダのシヤンク部と工具取付部
との接合部に収納凹部を形成し、この収納凹部内
に、シヤンク部および工具取付部の一方に回転歯
車を工具ホルダの回転軸線のまわりに回転可能に
支承するとともに、他方に回転歯車と歯数の異な
る固定歯車を同軸上に並設固定し、また収納凹部
内に、回転歯車および固定歯車を包むようにリン
グ状の伝動歯車を工具ホルダの回転軸線のまわり
に回転可能に収納し、この伝動歯車に回転歯車お
よび固定歯車にそれぞれ噛合する２つの小歯車を
一体的に設けた支軸を回転可能に支承し、シヤン
ク部と工具取付部との接合部外周に、リング状の
内歯歯車を工具ホルダの回転軸線のまわりに回転
可能に被嵌し、この内歯歯車に噛合しかつ伝動歯
車に噛合する遊星歯車を前記シヤンク部に回転可
能に支承するとともに、工具取付部に一端に傾斜
カム面を、他端にねじ部を形成したねじ軸を軸方
向移動のみ可能に支持し、このねじ軸のねじ部を
回転歯車に螺合し、ねじ軸の傾斜カム面と工具と
の間に、ねじ軸の軸方向移動によつて工具を半径
方向に変位させる作動部材を設け、工具の補正時
には内歯歯車を主軸ヘツドに対して回り止めする
回り止め手段を主軸ヘツドに設け、また加工時に
は内歯歯車を工具ホルダに対して回り止めする回
り止め部材を内歯歯車と工具ホルダとの間に設け
た構成であるので、工具ホルダを装着した主軸の
回転によつて工具を位置補正するものにおいて、
工具ホルダ１回転当たりの工具補正量をきわめて
微細にでき、しかも主軸の正逆回転によつて工具
位置を突出方向にも引込み方向にも任意に補正で
きる効果がある。

しかも本考案は、上記減速歯車機構を、遊星歯
車機構と、この遊星歯車機構の内部に設けた回転
歯車と固定歯車との歯数差を利用した減速機構と
の組合せによつて構成したので、主軸の回転を高
減速してねじ軸に螺合する回転歯車に伝えること
ができるとともに、これが工具ホルダの限られた
スペース内に組込むことができる効果も併せて奏
せられる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
工具補正装置を示す断面図、第２図は第１図の
−線矢視断面図である。 １０……主軸ヘツド、１１……テーパ穴、１２
……主軸、１３……工具ホルダ、１４……シヤン
ク部、１６……工具取付部、１７……減速歯車機
構、２０……ねじ軸、２１……傾斜カム面、２２
……作動駒、２６……工具、２９……作動ピン、
３０……回転歯車、３１……固定歯車、３３……
伝動歯車、３７……内歯歯車、３８……遊星歯
車、４２……回り止め用ピストンロツド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸ヘツドに回転可能に軸承された主軸のテー
   パ穴に、半径方向に移動調整可能な工具を有する
   工具ホルダを着脱可能に装着し、この工具ホルダ
   の工具を主軸の回転によつて移動調整する工具補
   正装置にして、前記工具ホルダは、前記主軸のテ
   ーパ穴に着脱可能に装着されるシヤンク部と、こ
   のシヤンク部の先端に固着される筒状の工具取付
   部とからなり、このシヤンク部と工具取付部との
   接合部に収納凹部を形成し、この収納凹部内に、
   前記シヤンク部および工具取付部の一方に回転歯
   車を工具ホルダの回転軸線のまわりに回転可能に
   支承するとともに、他方に前記回転歯車と歯数の
   異なる固定歯車を同軸上に並設固定し、また前記
   収納凹部内に、前記回転歯車および固定歯車を包
   むようにリング状の伝動歯車を工具ホルダの回転
   軸線のまわりに回転可能に収納し、この伝動歯車
   に前記回転歯車および固定歯車にそれぞれ噛合す
   る２つの小歯車を一体的に設けた支軸を回転可能
   に支承し、前記シヤンク部と工具取付部の接合部
   外周に、リング状の内歯歯車を工具ホルダの回転
   軸線のまわりに回転可能に被嵌し、この内歯歯車
   に噛合しかつ前記伝動歯車に噛合する遊星歯車を
   前記シヤンク部に回転可能に支承するとともに、
   前記工具取付部に一端に傾斜カム面を、他端にね
   じ部を形成したねじ軸を軸方向移動のみ可能に支
   持し、このねじ軸のねじ部を前記回転歯車に螺合
   し、前記ねじ軸の傾斜カム面と工具との間に、ね
   じ軸の軸方向移動によつて前記工具を半径方向に
   変位させる作動部材を設け、前記工具の補正時に
   は前記内歯歯車を前記主軸ヘツドに対して回り止
   めする回り止め手段を主軸ヘツドに設け、また加
   工時には前記内歯歯車を工具ホルダに対して回り
   止めする回り止め部材を内歯歯車と工具ホルダと
   の間に設けてなる工具補正装置。