JPS6357183B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転切削工具あるいは旋盤工具など
の切削刃を切削するために、切削されるべき工具
を保持する回転可能な受スピンドルと、この受ス
ピンドルを工具と共に、少なくとも隣接した切削
刃の間隔に対応した段階毎に自動的に進める被動
割出し機構とを備え、この割出し機構は長手方向
に移動可能ないし回転可能な第１マシンテーブル
に配置され、更に、研削ホイールを支持する第２
マシンテーブルを備え、前記受スピンドルと少な
くともこの受スピンドルを支持するマシンテーブ
ルとが所定の減速比を持つた遊びのない伝達機構
を介して電動ステツプモータに直接結合される工
具切削機に関する。

例えば、西ドイツ特許公開第2641568号公報に
は次のような構造の工具研削機が記載されてい
る。すなわち、割出し機構が適宜の減速比の歯車
機構を介して電動ステツプモータにより直接的に
駆動される。この駆動機構の利点は、ステツプモ
ータ及び歯車機構を適当に構成することにより、
受スピンドル内に保持された工具の切削刃の正確
な位置調節が簡単な手段でなし得ることにある。
これは、ステツプモータが受スピンドルを正確に
定められた僅かな増分毎に進めるからである。こ
のようにステツプモータが間欠的に運動すること
により、ぐつと引くようなある程度の衝撃が引き
起こされる。これは、このステツプモータにより
長手方向に移動可能なスライダが駆動される場合
にも同様である。このような衝撃的な駆動運動
は、減速比の大きい歯車機構及びステツプモータ
用の適当な電子制御装置によつて、工具研削機の
適正な作動を損わない程度まで抑制することが可
能である。

しかし、このような遊びのない大減速比の歯車
機構及びステツプモータの複雑な電子制御装置は
きわめて高価である。

ステツプモータの衝動的な回転モーメントを抑
制する手段として、米国特許第3545301号にはモ
ータ軸に弾性緩衝部材を介して慣性体を結合し、
モータ軸に対する慣性体の抑制された相対回転を
可能とする技術が開示されている。しかし、この
米国特許の目的は、所定の刻み速度における共振
による移送のずれを防止することにある。移送の
ずれすなわち脱調を起こすとステツプモータは駆
動トルクを発生することは不可能である。慣性体
すなわちフライホイールと弾性緩衝部材は、ステ
ツプモータ自身の特性（回転質量、ねじり剛性
等）に対応される。

更にフランス特許第902796号からは、特に打抜
きあるいは引抜きプレス機である産業機械におい
て、これらの駆動軸あるいはクランク軸に慣性体
を設けることが知られており、この慣性体は環状
デイスクに形成される場合がある。この慣性体は
上記の軸に同心状にスプライン結合されたスリー
ブに弾性バツドにより結合されている。このよう
に、駆動軸あるいはクランク軸に慣性体を弾性的
に結合することにより、軸の損傷が防止される。
このように慣性体が取付けられてない場合には、
これらの軸はその作動特性により急激な回転の変
化を受ける。この慣性体の効果は通常のフライホ
イールと同じである。すなわち、プレスに一般に
用いられるフライホイールと同様に、運動エネル
ギを蓄える作用をなす。

したがつて、本発明は上記型式の工具研削機に
おいて、受スピンドルと、このスピンドルを支持
する少なくとも長手方向スライダとを駆動機構を
介してステツプモータで駆動し、遊びをなくした
高価な伝達機構を必要とせず、更にステツプモー
タを制御する複雑な電子制御装置を必要としない
工具研削機を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明による工具研
削機は、駆動機構のねじり共振振動数に対応する
慣性体が、前記割出し機構の駆動軸ないし少なく
とも１のマシンテーブルにカツプリング装置を介
して連結され、このカツプリング装置は加速度に
よる回転モーメントの影響の下で前記駆動軸に対
して慣性体のスリツプ摩擦力により制動された相
対回転を可能とし、前記慣性体は環状デイスクに
形成され、前記カツプリング装置は前記環状デイ
スクと駆動軸に強固に取付けられた同軸スリーブ
との間に配設されて摩擦係合する弾性部材を備
え、環状デイスクとスリーブとが直接摩擦係合す
ることを特徴とする。

慣性体は、割出し機構の駆動軸ないし少なくと
も１のマシンテーブルに、この軸に対して制動さ
れた相対回転を可能とするようにカツプリング装
置を介して連結されているため、軸の角加速度の
ピークが均され、これにより、ステツプモータに
よる急激な動きが滑らかになる。慣性体は、「駆
動機構−慣性体」の一定の共振振動数を有する振
動系における振動体として作用する。慣性体の大
きさと、弾性カツプリング部材のばね定数とを適
宜に選択することにより、この共振振動数は例え
ば駆動軸のねじり振動数の80パーセントに合せる
ことができ、したがつて駆動軸のねじり振動数は
その振動数において緩衝される。ねじり振動数の
緩衝は駆動軸の回転振動を減少し、これにより研
削作用に対する悪影響を防止することができる。

更に、慣性体は他のステツピング振動あるいは
駆動軸の振動数、例えば共振振動数よりも20パー
セント以上異なる振動数において真のフライホイ
ールデイスクとして作用する。フライホイールは
一時的にエネルギを蓄えあるいは解放し、駆動軸
の回転を均一にする。

カツプリング装置は、駆動軸を摩擦係合により
慣性体に連結する少なくとも１の弾性部材を備え
るため、この部材とスリーブとの間あるいは環状
デイスクとスリーブ間の摺動摩擦から生じる振動
系に更に減衰機能が作用し、これにより一部の振
動がより速く減衰する。しかし、本発明において
は、ばね定数がほぼ同様な場合であつてもよい。
このような場合には、駆動軸の回転を滑らかにす
ることは、駆動軸のステツプ駆動による加速ある
いは減速段階で、駆動軸が慣性体に対してスリツ
プすることによる。したがつて、これらの回転段
階で駆動軸に制動効果が生じ、一方、一定速度で
回転している間は駆動軸と慣性体とが強固に連結
される。

本発明の他の実施例では、弾性部材は半径方向
のリツプシールを有する環状体に形成され、この
半径方向リツプシールは摩擦係合により環状デイ
スクないしスリーブに結合される。

この半径方向リツプシールは、慣性体と駆動軸
間に形成される相対的な振動に対してある程度の
相対的なスリツプを可能とする。このスリツプは
摩擦力を増加し、これにより緩衝効果を生じる。
しかし、装置全体については耐摩耗性を有し、更
に、与えられたねじり振動数あるいは駆動軸の不
規則な回転による慣性体と駆動軸との間の非常に
大きな相対的な回転が可能となり、装置全体の滑
らかな回転を損うことがないという利点がある。

半径方向リツプシールの弾性は、上述のように
振動系のばね定数として作用する。

本発明の他の実施例では、弾性部材は弾性リン
グに形成することができ、この弾性リングは環状
デイスクの環状フランジの内周面と、これに対向
するスリーブの溝の底面との間に配置する。この
弾性リングは先の実施例と同様に、慣性体と駆動
軸との間にある程度のスリツプが生じるのを可能
とし、このスリツプにより摩擦力を増加し、これ
により緩衝作用をなす。

この弾性リングは、例えばポリテトラフルオロ
エチレンである耐摩耗性材料からなるリングによ
り半径方向に支持することができる。この場合に
は、スリツプ面の摩耗を防止し、使用寿命を延長
することができる。

この弾性リングがＯリングである場合には、ス
リーブの外周部で開口する環状溝内に挿入し、環
状デイスクの環状スランジに隣接して配置するこ
とが好ましい。弾性リングをＯリングで形成する
ことにより、その径及び断面積の大きさを適宜に
選定してスリツプ摩擦力を調整でき、その着脱が
容易となる。

この装置を所定の共振振動数あるいは他のステ
ツピング振動数に対応容易とするために、駆動軸
に対するフライホイールデイスクの有効な慣性モ
ーメントを可変とすることが有益である。これ
は、例えば環状デイスクに形成された慣性体の外
周面あるいは上記のスリーブに関連するカツプリ
ング装置を介して他のリングを取付けることで可
能となる。

同様な理由から、カツプリング装置を調整可能
とすることも有益である。この調整は、半径方向
リツプシールを備える実施例では、径が異なりか
つ半径方向リツプシールと外側の環状デイスク間
に嵌合する他の半径方向リツプシールを設けるこ
とで可能となり、予め張力を与えられた弾性リン
グを備える実施例では、断面積ないしリングの予
張力を可変とすることで可能となる。

以下添付図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。

第１図及び第２図に示す工具研削機は、縦方向
ないし長手方向のスライダとして構成された第１
の可動マシンテーブル２を支持する基台１を有す
る。長手方向のスライダ２は作業テーブル３を支
持し、そのテーブル上に工具支持キヤリヤ４がお
かれている。

第１のマシンテーブル２に隣接して横方向に
は、横方向のスライダとして構成された縦方向に
可動な第２のマシンテーブル５が基台１上に支持
されるとともにポスト６を支持している。このポ
スト６は研削ホイールないし研削といし８を支持
する研削ヘツド７を支持する。研削といし８は電
動モータにより駆動される。第２のマシンテーブ
ル５の横方向の位置決めは手動ホイール１０を介
してなされる。第２の手動ホイール１１は研削ヘ
ツド７の高さ方向の位置決めをなす。

第３図乃至第５図に示すように、第１のマシン
テーブル２はステツプモータ１２により駆動さ
れ、そのモータ１２は、ここには詳しく示されて
いない減速歯車機構とともにハウジング１３に取
付けられている。そのハウジング１３は次いでア
ングル部材１４によつて第１のマシンテーブル２
に連結される。ステツプモータ１２は中間軸１７
を駆動する。その軸１７は駆動軸１５及び遊びの
ないクランプ形カツプリング１６を介してハウジ
ング１３に回転可能に支持されている。軸１７は
次いでねじ付きスピンドル１８に連結され、その
共働するスピンドルナツト１９が基台１に取付け
られている。

駆動軸１５上には平滑化及び緩衝の装置２０が
設けられている。その構造を、以下より詳しく第
６図ないし第８図で説明する。

第２のマシンテーブル５は、もし、手動ホイー
ル１０のかわりに自動駆動機構が求められるばあ
いには、基本的には同様の態様で駆動される。

工具用キヤリヤ４は長尺のハウジング２１を有
し、それは作業テーブル３に所望の位置で、くさ
び作用をなす装置２２により作業テーブル３に取
付けられている。受スピンドル２２はハウジング
２１に遊びなく支持されている。そして、ウオー
ムギヤ２３（第５図）がこのハウジング２１にキ
ーとキー溝により連結されている。ウオームギア
２３は図には詳しく示していないウオーム軸によ
つてステツプモータ２５の駆動軸２４に連結され
ている。このモータ２５は減速ギヤ機構と組合わ
されるとともにハウジング２１上にセツトされて
いる。

受スピンドルの一端にはモールステーパ２６が
設けられており、回転する工具をうけ入れる。そ
の工具は図に示していないが、たとえば切削ヘツ
ド（エンド・ミル）であり、その工具は引込みボ
ルト２７により固定される。

ステツプモータ２５の駆動軸２４には、又、緩
衝及び平滑化の装置が取付けられている。そし
て、その構造は次に説明される。

第６図及び第７図の実施例において、当該装置
は一体的な環状フランジ２８を有するスリーブ２
９を備える。スリーブ２９は駆動軸１５又は２４
に、くさび状ピン３０により固定されている。環
状デイスク３１の形状をなす慣性体はスリーブ２
９と同軸的に配置されている。そして、デイスク
３１も又、環状フランジ３２を備え、組立てたば
あい、２つのフランジ間には半径方向のクリアラ
ンスが形成される。

環状デイスク３１はスチールよりなり、カツプ
リング装置によつてスリーブに連結されている。
このカツプリング装置は、スリーブ２９したがつ
て駆動軸１５あるいは駆動軸２４に対し、角加速
度の影響の下で制限されたあるいは制動された回
転を可能とする。

第６図の実施例では、環状デイスク３１は中央
の環状フランジ３２がデイスク状のスリーブ２９
の環状フランジ２８上に直接載置されるように配
設されている。環状の溝４１がスリーブ２９の周
囲に形成されており、この溝４１内には耐まもう
性でまさつの少ない、たとえば、ポリテトラフル
オロエチレンよりなるスロツトを有するリング４
２が挿入されている。環状フランジ３２に当接し
たデイスク４４により所定位置に保持されたＯリ
ング４３は、リング４２と環状デイスク３１の環
状フランジ３２の内面との間の中間スペースにテ
ンシヨン状態で取付けられている。そして、デイ
スク４４は安全リング４５により固定されてい
る。このリング４５はスリーブ２９の対応する環
状溝に係合している。

第７図の実施例は基本的には同様の構造であ
り、異なる点は、Ｏリング４３の代りに図の右側
に示すように矩形の断面形状を有する弾性リング
４３ａが配設されていることである。このリング
４３ａはその外周部で、環状デイスク３１のフラ
ンジ３２に、たとえば、加硫により取付けられて
いる。

第７図の左側に示された実施例では、スリーブ
２９と環状デイスク３１との間に弾性部材として
半径方向リツプシール４６が取付けられている。
この半径方向リツプシール４６は外周面を環状デ
イスク３１の対応する内周面に取付けられてい
る。また、この半径方向リツプシール４６はその
内周面をスリーブ２９の外周側に対応するシリン
ダ状の面に固定することもできる。この半径方向
リツプシール４６は周知のオイルシールのよう
に、例えばリーフスプリングであるばね手段を内
包した構造を有する。このばね手段は取付け面と
は反対側の半径方向リツプを、スリーブ２９ある
いは環状デイスク３１の対向するシリンダ状面に
向けて押圧する。

第７ａ図を参照して第７図の左側に示す実施例
を更に詳細に説明する。

この半径方向リツプシール４６は通常のもので
あり、金属板で形成されたハウジング４６ｃを有
し、このハウジングがフランジ３２のシリンダ状
面に取付けられている。このハウジング４６ｃ
は、弾性樹脂によりリング状に形成された半径方
向リツプ４６ａを保持する。この半径方向リツプ
４６ａはリング４２あるいは駆動軸に固定された
スリーブ２９のシリンダ状面に当接する。上記リ
ーフスプリングと同等なばね手段である環状のバ
ネ４６ｂは半径方向リツプ４６ａを囲み、リング
４２の対向するシリンダ状面に向けて押圧する。
これにより、半径方向リツプ４６ａを摩擦接触さ
せる。

環状デイスク３１は大きい角加速度の下で、ス
リーブ２９と相対的に回転して移動できる。駆動
軸１５又は２４の不均一な回転あるいは減速ない
し加速の状態中に生ずるスリーブ２９に対する相
対的な環状デイスク３１のスリツプが生ずる間、
まさつを伴なう制動作用が「ジヤムした面」のと
ころ、すなわち、第６図及び第７図の実施例で
は、リング４２と弾性リング４３又は４３ａの
間、又はリツプシール４６とリーフスプリング４
８に隣接する表面部の間で生ずる。このまさつを
伴なう制動作用は振動系に緩衝効果をもたらし、
従つて、駆動軸の回転運動がより平滑化される。
このブレーキ作動の間に生ずる摩耗の程度は相当
に小さい。そして、摩耗の少ないリング４２やリ
ツプシール４６の適宜の構造とすることにより、
摩耗を最小限に小さくすることができる。

プレテンシヨンを適宜に定めるとともに弾性リ
ング４３，４３ａ又はリツプシール４６及びばね
手段の材料を適宜に選択することにより、所望の
ば定数及び所望の緩衝機能を振動系に導入するこ
とができる。第６図及び第７図の緩衝及び平滑化
の装置２０の作用は、第８図に曲線４０及び４０
ａないし４０ｃにより表わしたダイヤグラムの態
様に似ている。

振動径の共振振動数は、環状デイスク３１質量
と弾性部材のばね定数を、例えば駆動軸のねじり
振動数のほぼ80％となるように適宜に選定するこ
とにより、関連する駆動軸１５，２４のねじり振
動数に合せることができる。この関係は第８図に
示されている。同図の実験記録では、ステツプモ
ータと駆動機構と駆動軸からなる振動系のねじり
振動数に対して曲線４０でその大きさが示されて
いる（電気計測器の電圧で）。緩衝及び平滑化装
置２０を用いない状態を示す曲線４０に対し、曲
線４０ａ，４０ｂ，４０ｃは弾性部材のばね定数
を変化した場合における緩衝及び平滑化装置２０
の共振振動を示す。

曲線４０に曲線４０ａ乃至４０ｃを重ね合せる
ことにより、駆動軸のねじり振動が大きく減少す
ることが分る。

一方、環状デイスク３１は共振振動数から20％
離れた振動数の箇所でフライホイールとして有効
に作用し、これにより、ステツプモータ１２ある
いは２５のそれぞれのステツピング回転による駆
動軸１５あるいは２４の衝動を緩衝する。

慣性体の質量を変えるために、環状デイスク３
１に他のリングを取付けることができる。又、複
数の環状デイスク３１を互いに隣接して配置する
ことも可能である。

スリーブ２９と相対的な環状デイスク３１の軸
方向の支持は、必ずしも常にスリーブ２９のとこ
ろの環状フランジによりなされる必要はない。環
状デイスク３１は、ハウジング１３の部分に対し
て、あるいはステツプモータ１２のハウジングの
部分に対して当接させることによつても、軸方向
の支持が得られる。

以上のように、工具研削機を説明したが、すで
に述べたように、緩衝及び平滑化の装置２０は、
第１のマシンテーブル２の駆動機構及び受スピン
ドル２２の駆動機構にのみ設けられる。勿論、他
の運動軸線におかれた工具研削機の位置決め装置
に、緩衝及び平滑化の装置２０を有する間欠駆動
機構を採用することもできる。又、受スピンドル
２２の間欠駆動機構のみが緩衝及び平滑化の装置
２０を備えるような実施例も考え得る。

本発明のここに示した実施例では、緩衝及び平
滑化の装置２０は駆動軸１５又は２４上におかれ
る。又、この駆動軸は、ステツプモータ１２又は
２５にそれぞれ取付けられた減速機構の駆動軸を
構成する。勿論、緩衝及び平滑化の装置２０が他
の駆動系路中の他の場所、たとえば、ステツプモ
ータの軸上に直接、すなわち、駆動機構の動力入
力の後側に配置することも、実施例として考え得
る。基本的にいえば、緩衝及び平滑化の装置を、
最も高速度で回転する軸上に配置するのが好まし
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工具研削機の概略的側面図、
第２図は第１図における工具研削機の異なる概略
側面図、第３図は第１図における工具研削機の工
具テーブル駆動機構の、異なるスケールで示す軸
方向に沿う部分破断側面図、第４図は第１図にお
ける工具研削機の支持スピンドルのための駆動機
構を異なるスケールで表わす部分破断側面図、第
５図は第４図のアツセンブリの軸方向に沿う他の
部分破断側面図、第６図及び第７図は第１図にお
ける工具研削機のための緩衝及び平滑化の２つの
装置の具体例を示す説明図、第７ａ図は第７図の
左側部分の説明図、第８図は第１図における工具
研削機の緩衝及び平滑化の装置の効果を具体的に
示す線図である。 １……基台、２，３，５……テーブル、７……
といし、１２，２５……モータ、１５，２４……
駆動軸、１８，２２……スピンドル、２８……環
状フランジ、２９……スリーブ、３１……環状デ
イスク、３２……環状フランジ、４２，４３，４
３ａ……リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転切削工具あるいは旋盤工具などの切削刃
   を研削するために、切削されるべき工具を保持す
   る回転可能な受スピンドル２２と、この受スピン
   ドルを工具と共に、少なくとも隣接した切削刃の
   間隔に対応した段階毎に自動的に進める被動割出
   し機構とを備え、この割出し機構は長手方向に移
   動可能ないし回転可能な第１マシンテーブル２に
   配置され、更に、研削ホイールを支持する第２マ
   シンテーブルを備え、前記受スピンドル２２と少
   なくともこの受スピンドルを支持するマシンテー
   ブル２とが所定の減速比を持つた遊びのない伝達
   機構を介して電動ステツプモータに直接結合され
   る工具研削機であつて、 駆動機構１２，１５，１８，２５，２４，２２
   のねじり共振振動数に対応する慣性体３１が、前
   記割出し機構の駆動軸１５，２４ないし少なくと
   も１のマシンテーブル２，５にカツプリング装置
   を介して連結され、このカツプリング装置は加速
   度による回転モーメントの影響の下で前記駆動軸
   １５，２４に対して慣性体のスリツプ摩擦力によ
   り制動された相対回転を可能とし、前記慣性体は
   環状デイスク３１に形成され、前記カツプリング
   装置は前記環状デイスク３１と駆動軸１５，２４
   に強固に取付けられた同軸スリーブ２９との間に
   配設されて摩擦係合する弾性部材４３，４６を備
   え、環状デイスク３１とスリーブ２９とが直接摩
   擦係合することを特徴とする工具研削機。 ２ 前記弾性部材は半径方向リツプシール４６で
   ある特許請求の範囲第１項記載の工具研削機。 ３ 前記弾性部材は環状デイスク３１の環状フラ
   ンジ３２の内周面と、この内周面に対向するスリ
   ーブ２９の溝４１の底面との間に配置される弾性
   リング４３である特許請求の範囲第１項記載の工
   具研削機。 ４ 前記弾性リング４３，４３ａは耐摩耗性材料
   からなるリング４２により半径方向に支持されて
   いる特許請求の範囲第３項記載の工具研削機。 ５ 前記弾性リングはＯリング４３ａであり、こ
   のＯリングは、前記スリーブの外周部で開口する
   環状溝内に挿入され、環状デイスク３１の環状フ
   ランジ３２に隣接して配置される特許請求の範囲
   第３項又は第４項記載の工具研削機。 ６ 前記環状デイスク３１は他のデイスクを取付
   けることができ、駆動軸１５，２４に対して有効
   慣性モーメントを可変である特許請求の範囲第１
   項乃至第５項いずれか１に記載の工具研削機。