JPS6368305A - ドリル装置 - 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〕 本発明は穿孔刃物による切り屑の排出性能を改良したド
リル装置に関するものである。

〔従来技術〕

先端に切り刃を有する環状カッタやツイストドリルなど
の穿孔刃物は、その切り刃に連なる溝を外周に備え、穿
孔作業によって生ずる切り屑をその溝に沿って穴の外へ
排出する。このようにして穴の外に排出される切り肩は
、被穿孔材料、切削速度、及び穿孔刃物の送り速度など
によって異なるが、通常は所定の長さをもって連続的に
排出される。

ところで、ドリルスピンドルの送り速度をほぼ一定にし
て穿孔刃物に推力を与えると、連続的に穴の外に排出さ
れる切り屑の長さは比較的長く連なり、その自重及び排
出抵抗の増大によって切り屑の排出性能が低下して、切
り屑が穴と穿孔刃物との間に詰まり、それによって増大
する切削抵抗により快削性が損なわれて穿孔作業効率が
低下し、更には、切り刃が異常に摩耗したり、その摩擦
熱によって切り刃が鈍るという問題があった。この点に
関する簡便な対策として、従来は、穿孔刃物の上方に位
置するケーシングに、連続的に連なる切り屑と当接可能
なように障壁部材を固定し、斯る障壁部材に切り屑が当
接するときの衝撃や抵抗によって切り屑を強制的に折断
する技術が提案されているが、そのような障壁部材を穿
孔刃物の近傍に設けるとそれが穿孔作業の邪魔になるば
かりか、螺旋状を呈したりうねったりして、連続的に排
出される切り屑が確実に障壁部材に当接する保証はない
、また、穿孔刃物の内部を通して高圧切削油を供給し、
その圧力で切り屑を切削油と共に流し出すようなガンド
リルを用いることもできるが、その場合には専用の工作
機械や工具ヘッドが必要とされ、携帯可能なものや比較
的小型のボール盤などのドリル装置には適用不可能であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕 連続的に連なって穴から排出される切り屑を強制的に折
断する簡便な手段として上記した障壁部材を用いると、
それが穿孔作業の邪魔になるばかりか、切り屑が障壁部
材に当接せずにそのまま連続排出され易いという問題が
あり、本発明は斯る問題点を根本的に解決するもので、
切り屑を所定長に制御して穴から排出することができる
ドリル装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するための手段として、穿
孔刃物の装着部を先端部に備えだなドリルスピンドルを
、軸方向に往復動可能にケーシングに軸支すると共に、
ドリルスピンドルの軸心方向に対向する１対のスラスト
リングを上記ドリルスピンドル及びケーシングに夫々固
定し、当該スラストリング相互間に、それら１対のスラ
ストリングの両対向面に接触させて少なくとも３個の転
動子を、転動子指示リングで相互の相対位置を規制し、
且つ、円周方向に転動可能に支持すると共に、該転動子
支持リングを、ドリルスピンドル上に転動子の転がり移
動に追従して相対回転可能に設け、更に、上記転動子の
転動軌道上には、上記転動子支持リングによって規制さ
れる転動子の相対位置と等しい位置関係をもって、全て
の転動子が一時的に果合する凹部を複数個形成した構造
を採用するものである。

〔作　用〕

本発明のドリル装置は、理論上ドリルスピンドルの半分
の回転数をもって相対回転する転動子支持リングに収容
した転動子が、同スピンドルの所定回転毎に夫々の凹部
に同時に嵌入すると、そのとき、スラスト方向への進出
力を穿孔刃物に作用しているドリルスピンドルが、凹部
の深さに呼応して僅かに軸方向へ変位することにより、
穿孔刃物による切削を瞬間的に停止し、それによって、
ドリルスピンドルの所定回転毎に切り屑を所定長に切断
して、穴から排出する。

〔実　施　例〕

本実施例のドリル装置は、第４図に示されるように、被
加工物１の所望位置に電磁吸着によって固定される電磁
吸着ベース２をドリルスタンド３の下部に有し、同スタ
ンド３の側方には、昇降操作ハンドル４の回転操作や図
示しない自動送りユニットの動作によって被加工物に対
して進退可能な穿孔機５を支持して成る。

穿孔機５は、第１図のように、ケーシング６に図示しな
い電気モータを内蔵し、そのモータ軸７の回転を２Ｍｉ
の料量ギア８Ａ乃至８Ｄにより減速して、先端に環状カ
ッタなどの穿孔刃物９を着脱可能なドリルスピンドル１
０に伝達する。

、上記ドリルスピンドル１ｏはケーシング６の下端に螺
着固定したハウジングブロック１１からその先端部が突
出され、同ハウジングブロック１１に嵌入固定したラジ
アルニードルベアリング１２にドリルスピンドル１０の
中間部を軸支すると共に、ケーシング６の隔板１３に設
けたラジアルニードルベアリング１４にドリルスピンド
ル１０の上端部を軸支する。ドリルスピンドル１ｏ上に
おいて、上記１対のラジアルニードルベアリング１２及
び１４によって接触支持可能な部位は、同ベアリングの
軸方向長さよりも僅かに長く設定されることにより、ド
リルスピンドル１０はその軸方向に僅かに往復動可能に
設けられている。

１５は、上記ラジアルニードルベアリング１２の上方に
位置するドリルスピンドル１０の外周部に、それと一体
回転可能に固定したフランジ状の第１スラストリングで
、同リング１５の直上位置には、所定の間隙をもってそ
れに対向させて、中心孔をドリルスピンドル１０に遊嵌
したディスク状の第２スラストリング１６を、ケーシン
グ６に嵌着固定する。

２０は、３個の転動子としてのスラストボール２１．２
１．２１を回転自在に且つ相互の相対位置を規制して個
別に嵌合するボール収容孔２２を持つボール支持リング
（転動子支持リング）で、上記スラストリング１５及び
１６の相互対向空間内に位置するドリルスピンドル１０
の外周部に回転自在に遊嵌し、同スピンドル１０の段付
き部２３及び同スピンドル１ｏに嵌合固定したストップ
リング２４がボール支持リング２０の軸方向への無用な
摺動を規制する。ボール収容孔２２は、第２図に示され
るように、スラストボール２１の転動軌道を異にするよ
うにドリルスピンドル１０の細心に一致する中心Ｃ２か
ら夫々異なる距、ＩＤＩ。

Ｄ２．Ｄ３　（但しＤｉ＞０２＞Ｄ３）をもって、且つ
、同中心Ｃ２に対して相互に相対角度位置θ１、θ２．
θ３を採るように３個形成されている。

斯るボール収容孔２２に嵌合したスラストボール２１は
、表面の一部がボール支持リング２０の上下面から突出
して、スラストリング１５及び１６の対向面に夫々接触
して転動可能であるから、ドリルスピンドル１０と一体
的に第１スラストリング１５が回転されると、スラスト
ボール２１は。

ボール支持リング２０と共に転動し、その転動軌道ＬＬ
、Ｌ２．Ｌ３上で夫々転がり回転するようになっている
。

上記第１スラストリング１５の上端面には、上記ボール
収容穴２２に収容されて転動するスラストボール２１の
夫々の転動軌道Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３上に、上記ボール収容
穴２２相互の相対角度位置θ１．θ２．θ３に等しい関
係をスラストリング１５の中心Ｃ１に対して持つ球面状
の凹部２５を全て同−深さに１個づつ形成する。

したがって、ドリルスピンドル１０と一体的に第１スラ
ストリング１５が回転されると、３個のスラストボール
１１，２１，２１の上面が転がり接触する第２スラスト
リング１６と、当該スラストボール２１，２１．２１の
下面が転がり接触する第１スラストリング１５との間で
、３個のスラストボール２１が相対的に転がり移動し、
それにともなってボール支持リング２０が回転する。而
して、スラストボール２１に対する第１スラストリング
の相対的な転がり移動距離は、第２スラストリング１６
に対するスラストボール２１の転がり移動距離に等しく
されるから、第１スラストリング１５が回転されると、
スラストボール２１゜２１．２１は、その第１スラスト
リング１５の回転角度に対して半分の行程をもって第２
スラストリング１６上を転がり移動する。そのため、ド
リルスピンドル１０と一体に回転する第１スラストリン
グ１５の２回転に１回の割合で、スラストボール２１，
２１．２１が夫々の凹部２５に瞬間的に果合可能になる
。

上記第１スラストリング１５は、スペーサ２７を介して
上記ラジアルニードルベアリング１２の上端面との間に
介在される圧縮コイルスプリング２８の弾発力を受け、
ドリルスピンドル１０と一体的に被加工物から離反する
方向に向けて付勢されている。したがって、第１スラス
トリング１５は、上記スラストボール２１を弾発的に第
２スラストリング１６に押圧することにより、同リング
１５と一体のドリルスピンドル１０をそのスラスト方向
に支持している。

尚、スラストリング１５及び１６は、上記したように夫
々異なる転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３をもって３個のスラ
ストボール２１，２１，２１に弾発的に押圧された状態
で３点支持されているが、夫々のスラストボール２１，
２１，２１の転動軌道が異なると、スラストリング１５
には偏荷重がかかり易くなるので、夫々のスラストボー
ルの設置位置に作用する荷重がドリルスピンドル１０の
軸心位置で釣り合うようにする。そのために、上記ボー
ル収容孔２２相互の相対角度位置θ１．θ２、θ３及び
ドリルスピンドル１０の軸心に対する夫々の距離Ｄｉ、
Ｄ２．Ｄ３を所定値に設定し、上記ボール支持リング２
０の中心Ｃ２を、その重心に一致させる。その結果、１
対のスラストリング１５，１６、及びボール支持リング
２０．並びにスラストボール２１は、偏心回転や傾倒力
が与えられることなく回転数に関係なくドリルスピンド
ル１０をスラスト方向に安定状態に支持し、更に、個々
のスラストボール２１やその転動軌道の偏摩耗を防止す
る。

上記第１スラストリング１５を弾発的に３点支持する３
個のスラストボール２１，２１．２１が同リング１５に
形成されている凹部２５に同時に嵌入するとき、その第
１スラストリング１５と一体のドリルスピンドル１０は
、その凹部２５の深さ寸法に相当する距離だけ後退する
（第１図において上方に変位する）、上記凹部２５の深
さは、穿孔刃物９によって削り取られる切り屑の最大許
容厚さ寸法とほぼ同等に設定する。切り屑の最大許容厚
さ寸法は、ドリル装置がその最大穿孔能力として持つド
リルスピンドル１０の最大回転数及び穿孔機５の最大許
容送り速度、更には被加工物１の材質などとの関係にお
いて決定される。したがって、穿孔加工中に、穿孔刃物
９に作用しているドリルスピンドル１０の送り力でスラ
ストボール２１が斯る凹部２５に基金すると、穿孔刃物
９による切削が瞬間的に停止し、それによって、切り肩
の長さは、ドリルスピンドル１０のほぼ２回転で決まる
切削長さに制御されることになる。

上記穿孔刃物９は環状カッタであり、ドリルスピンドル
１ｏのカッタアーバ３ｏに留めねじ３１によって着脱可
能に固定されているが、穿孔刃物９の軸心上にはパイロ
ットビン３２が同穿孔刃物９の下端面から出没自在に嵌
挿されている。穿孔刃物９がドリルスピンドル１０に装
着されたとき、パイロットビン３２の頭部は、ドリルス
ピンドル１０のカッタアーバ３０内に収容した圧縮コイ
ルスプリング３３の弾発力を受けるプレスピース３４に
よって押圧され、その状態において、同パイロットビン
３２の先端は穿孔刃物９の下端面から突出して同刃物９
のセンタとして機能し、穿孔途上においては、ドリルス
ピンドル１０の送りに応じて被加工物の表面、正確には
コアの表面近くに接した状態で空転して、カッタアーバ
３０を上昇変位し、穿孔加工終了後に、穿孔機５を上昇
復帰したとき、圧縮コイルスプリング３３の弾発力によ
って切断片を穿孔刃物９内部から押し出すようになって
いる。

次に上記実施例の作用を説明する。

第１スラストリング１５は、ボール支持リング２ｏに収
容支持された３個のスラストボール２１を、弾発的に第
２スラストリング１６に向けて押圧することにより、同
リング１５と一体のドリルスピンドル１０をそのスラス
ト方向に支持する。

斯るドリルスピンドル１０を回転駆動すると、ボール支
持リング２０に収容支持したスラストボール２１は、ケ
ーシング６に固定されている第２スラストリング１６及
びドリルスピンドル１０と一体で回転する第１スラスト
リング１５の対向面に夫々相対的に転がり接触しながら
、ドリルスピンドル１０の２回転につき斯るボール支持
リング２０と共に夫々の転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３を１
回転し、その転動軌道Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３におけるスラス
トボール２１の１回転につき１回、３個のスラストボー
ル２１が、転動軌道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３に設けられている
凹部２５に同時に嵌入する。そうすると、圧縮コイルス
プリング２８によって反光端部方向に弾発されている相
互に一体的なドリルスピンドル１０及び第１スラストリ
ング１５は。

その凹部２５の深さ寸法に呼応した距離だけ軸方向に動
き、第１図において上方に変位して、第１図の状態から
第３図の状態に変化する。したがって、穿孔加工中に、
回転操作ハンドル４や図示しない自動送りユニットを介
してスラスト方向に沿った下向きの送り力を穿孔刃物９
に作用しているドリルスピンドル１０が、斯る凹部２５
の深さに呼応して摺動変位すると、その動きは穿孔刃物
９の切削方向への送りを実質的に停止させることに相当
し、且つ、その変位量は穿孔刃物９によって削り取られ
る切り屑の最大許容厚さ寸法とほぼ同等であるから、そ
れと同時に穿孔刃物９による切削が瞬間的に停止され、
それによって、切り屑は、ドリルスピンドル１０のほぼ
２回転で決まる切削長さに制御されて、穿孔途上の穴か
ら断続的に排出される。

以上本発明を１実施例に基づいて詳細に説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、上記実施例ではドリルスピンドル１０の２回転
に１回の割合で斯るスピンドル１０を反光端部方向に変
位するように構成したが、比較的切削径の大きな環状カ
ッタを適用するものにあっては、上記実施例の各転動軌
道ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３に、３個のスラストボール２１が同
時に嵌入可能な凹部２５を２個づつ形成し、ドリルスピ
ンドル１０の１回転毎に同スピンドル１０を１回変位す
るように構成したり、また、第５図に示されるように、
３個のスラストボールの転動軌道を共通にして、その軌
道上に３個のスラストボールが同時に嵌入可能な１組の
四部を形成し、ドリルスピンドルの２回転毎に同スピン
ドルを３回変位するように構成することもでき、種々の
穿孔加工条件に応じて、スラストボール、転動軌道、及
び凹部の数を適宜設定して組合せることにより、ドリル
スピンドルの回転数に対する同スピンドルの変位回執 数の比を種々変更することが可能である。

上記実施例のボール支持リング２ｏは、段付き部２３及
びストップリング２４により、ドリルスピンドル１０の
軸方向への動きを最小限にとどめて振動及び騒音の低減
を図っているが、単にボール支持リング２０をドリルス
ピンドル１０に回転自在に遊嵌してもよい。また、ボー
ル支持リング２０のがたを防止するには、第６図のよう
に、ボール支持リング２０の外周部を嵌入支持する断面
コ字状のガイドチップ４０をケーシング６の内面に固定
してもよく、その場合に、斯るガイドチップ４０を摩擦
係数の小さな材質で構成すれば、スラストボール２１の
転動移動に追従して回転するボール支持リング２０の摩
擦抵抗を少なくして。

転動するスラストボール２１の滑りを低減することがで
きる。

更に、１対のスラストリングに介在される転動子はスラ
ストボールに限定されず、円錐ころに変更してもよく、
また、その転動子を嵌入可能な凹部は１対のスラストリ
ングの少なくともどちらか一方に形成すればよい。また
、ドリルスピンドルの先端部に装着する穿孔刃物は環状
カッタに限定されず、ツイストドリルであってもよい。

上記実施例では本発明を携帯可能な電磁吸着ベースを備
えたドリル装置に適用した場合について説明したが、本
発明は小型ボール盤や電気ドリルにも適用可能である。

〔発明の効果〕 本発明のドリル装置は、軸方向に往復移可能に軸支した
ドリルスピンドルとケーシングに夫々２枚のスラストリ
ングを対向させて個別的に固定すると共に、少なくとも
３個の転動子を、相互の相対位置を規制して円周方向に
転動可能に設けて、ドリルスピンドルのスラスト荷重を
受は得るようにし、更に、該転動子の転動軌道上に、全
ての転動子が一時的に同時に果合する凹部を複数個形成
して、ドリルスピンドルの概ね半分の回転数をもって相
対回転する転動子支持リングに収容した転動子が同スピ
ンドルの所定回転毎に夫々の凹部に同時に嵌入したとき
に、ドリルスピンドルを、その凹部の深さに呼応して僅
かに変位させるようにしたから、本発明によれば、ドリ
ルスピンドルが変位するたびに穿孔刃物による切削を瞬
間的に的確に停止させることができ、それによって、切
り屑を短小長に切断して、穿孔途上の穴から切り屑を断
続的に排出することができる。したがって、穴の外に排
出される切り屑が長く連なってその排出性能が低下した
り、また、切り屑が穴と穿孔刃物との間に詰まったりす
ることがなく、従前のように快削性が損なわれて穿孔作
業効率が低下したり、更には切り刃が異常に摩耗すると
いう事態を確実に防止することができる。

特に、上記実施例に示したように、３個以上の転動子が
転動する軌道の曲率を全て変え、夫々の転動軌道上に転
動子が同時に系合する凹部を１個づつ形成し、ドリルス
ピンドルの２回転毎に同スピンドルを瞬間的に摺動変位
させるように構成すれば、比較的切削径の小さな環状カ
ッタで削り取られる切り肩の長さが極端に短くなって逆
に穴から切り屑が排出され難くなることを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るドリル装置の１実施例を示すもので
、第１図は切削時におけるドリルスピンドルの正規の状
態を示す同スピンドル周りの縦断面図、第２図はボール
支持リングによって規制されるスラストボールの転動軌
道とその軌道上に形成されるスラストリングの凹部との
関係を示す斜視図、第３図は切削中断時におけるドリル
スピンドルの状態を示す同スピンドル周りの縦断面図、
第４図はドリル装置の全体を示す概略正面図、第５図は
ボール支持リングによって規制されるスラストボールの
転動軌道とその軌道上に形成されるスラストリングの凹
部との他の組合せを示す斜視図、第６図はボール支持リ
ングのがたつきを防止する他の構成を示す縦断面図であ
る。 ５・・・穿孔機、６・・・ケーシング、９・・・穿孔刃
物、１０・・・ドリルスピンドル、１５・・・第１スラ
ストリング、１６・・・第２スラストリング、２０・・
・ボール支持リング（転動子支持リング）、２１・・・
スラストボール（転動子）、２２・・・ボール収容孔、
２５・・・凹部、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３・・・転動軌道、４
０・・・ガイドチップ。 特許出願人　　　　日東工器株式会社 第２図 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 穿孔刃物の装着部を先端部に備えたなドリルスピンドル
   を、軸方向に往復動可能にケーシングに軸支すると共に
   、ドリルスピンドルの軸心方向に対向する１対のスラス
   トリングを上記ドリルスピンドル及びケーシングに夫々
   固定し、当該スラストリング相互間に、それら１対のス
   ラストリングの両対向面に接触させて少なくとも３個の
   転動子を、転動子指示リングで相互の相対位置を規制し
   、且つ、円周方向に転動可能に支持すると共に、該転動
   子支持リングを、ドリルスピンドル上に転動子の転がり
   移動に追従して相対回転可能に設け、更に、上記転動子
   の転動軌道上には、上記転動子支持リングによって規制
   される転動子の相対位置と等しい位置関係をもって、全
   ての転動子が一時的に系合する凹部を複数個形成したド
   リル装置。