JPS6368307A - 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屑は
、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、切り肩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＃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切
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、
穿孔条件に応じて切り屑の長さを選択的に制御して穴か
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たドリルスピンドルを、
軸方向に沿って往復動可能にケーシングに軸支すると共
に、ドリルスピンドル及びケーシングに１対のスラスト
リングをドリルスピンドルの半径方向に同心に対向させ
て固定し、同スラストリングの対向面に少なくとも３個
の転動子を、転動子支持リングで相互の相対位置を規制
して円周方向に転動可能に介在させると共に、該転動子
支持リングを、一方のスラストリングに対する固定状態
と双方のスラストリングに対する自由回転状態を選択的
に採り得るようにドリルスピンドル上に支持し、更に、
他方のスラストリング上における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相対位置が規制され
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
動子が一時的に係合する凹部を複数個形成した構成を採
用する。

〔作　用〕

本発明のドリル装置は、ドリルスピンドルのスラスト方
向荷重を受けて転動する転動子を支持する転動子支持リ
ングが一方のスラストリングに対して固定状態にされる
と、夫々の転動子はその一方のスラストリング上の定位
置で自転しながら他方のスラストリングと転がり接触し
、それら転動子が、ドリルスピンドルの所定回転毎に他
方のスラストリング上に形成されている夫々の四部に嵌
入したときに、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を、凹部の深さに呼応して
軸方向に僅かに変位させて、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、穿孔途上の穴から排
出する。転動子支持リングを双方のスラストリングに対
して自由回転状態にしたときには、それに支持されてい
る各転動子は、双方のスラストリングに夫々転がり接触
しながら転動し、その転動量は、ドリルスピンドルと一
体的に回転するスラストリングの回転角度に対して半分
の行程となって、転動子支持リングがドリルスピンドル
の半分の回転数をもって相対回転することになり、その
ときのドリルスピンドルの回転数に対する同スピンドル
の反光端部方向への変位回数は、上記のように凹部を持
たない一方のスラス）へリングに対して転動子支持リン
グを固定状態にしたときの変位回数の半分とされる。こ
のようにして、ドリルスピンドルの回転数に対する同ス
ピンドルの摺動変位回数の２段階切り換えに応じて、切
り屑を選択的に２通りの長さに切断して排出する。

〔実　施　例〕

本実施例のドリル装置は、第６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２組の
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１０
に伝達する。

上記ドリルスピンドル１０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に斯るドリルスピン
ドル１０の上端部を軸支する。ドリルスピンドル１０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Ｊ
ドリルスピンドル１０はその軸方向に僅かに往復動可能
になっている。

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に一体回転可能に固定し
た第１スラストリングで、その外周面には、スラストボ
ール１６の曲率に等しく上向きに湾曲したスラスト荷重
を受は得る転動軌道１７を形成する。同リング１５の外
周方向には、上記転動軌道１７と所定の間隙をもって内
周面が対向する第２スラストリング１８をケーシング６
に嵌着固定し、同リング１８の内周面には、上記スラス
トボール１６の曲率に等しく下向きに湾曲したスラスト
荷重を受は得る転動軌道１９を形成する。

２０は、上記転動軌道１７及び１９に転動可能な転動子
としての３個のスラストボール１６を回転自在に且つ相
互の相対位置を規制して個別に且つ同心に嵌合するボー
ル収容孔２２を持つ板金製ボール支持リング（転動子支
持リング）で、そのボール支持リング２０の内外周面か
らスラストボール１６の表面の一部を突出させて転動軌
道１７及び１９に接触させただ状態で上記スラストリン
グ１５及び１８の相互対向空間内に配置する。ボール収
容孔２２は、ボール支持リング２０の軸心に対して１２
０″間隔で形成されている。第１スラストリング１５は
、スペーサ２５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２６の弾発力を受け、ドリルスピンドル１０と一体的
にその被加工物から離反する方向に向けて付勢される。

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１６を弾発的に第２スラストリング１８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。

第１スラストリング１５の転動軌道１７上には、その軸
心に対して１２０’間隔で、上記スラストボール１６が
係脱可能な球面状凹部２７を全て同−深さに３個形成す
る。斯る凹部２７に３個のスラストボール１６が同時に
嵌入すると、圧縮コイルスプリング２６によって反光端
部方向に弾発付勢されている第１スラストリング１５と
一体のドリルスピンドル１０は、それと同時に、その凹
部２７の深さ寸法に相当する距離だけ後退変位する（第
１図において上方に変位する）。上記凹部２７の深さは
、例えば、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。

上記ボール支持リング２０は、その下端部外周縁がスラ
ストリング１５及び１８の対向空間内から下方に突出さ
れ、その突出する外周縁には、概ね半円形の切欠き３０
を複数個形成し、更に、その切欠き３０に嵌入してボー
ル支持リング２ｏを先端部で係止する操作ノブ３１を、
ケーシング６の外部から皿ばね３２を介して長孔３３に
挿通し。

その中間部を、ケーシング６の内面に摺動し得るナツト
３４にねじ嵌合する。ボール支持リング２０は、上記操
作ノブ３１が切欠き３０に嵌入係止されることによって
第２スラストリング１８に対する固定状態を採り、また
、上記操作ノブ３１が切欠き３０から離脱されることに
よって自由回転状態を採るようになっている。

ボール支持リング２０を第２スラストリング１８に対し
て固定状態にすると、ボール支持リング２０が収容支持
するスラストボール１６は、その第２スラストリング１
８上の定位置で自転するのみであるから、ドリルスピン
ドル１０と一体の第１スラストリング１５の１回転に３
回の割合で上記凹部２７に嵌入して、上記圧縮コイルス
プリング２６によって反先端部方向に弾発されているド
リルスピンドル１０を軸方向に変位させる。したがって
、斯る状態においては、穿孔刃物９に下向きの推力を作
用するドリルスピンドル１ｏは、その１回転に３回の割
合で、凹部２７の深さに応じて反光端方向に変位して穿
孔刃物９による切削を瞬間的に停止させ、それによって
、切り屑の長さを、穿孔刃物９のほぼ１７３回転で決ま
る切削長さに制御する。

ボール支持リング２０を自由状態にして、ドリルスピン
ドル１０と一体的に第１スラストリング１５を回転する
と、スラストボール１６の外周面側が転がり接触する第
２スラストリング１８と、当該スラストボール１６の内
周面側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１６が相対的に転がり移動し、
それに追従し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１６に対する第１スラストリング１
５の相対的な転がり移動距離は、第２スラストリング１
８に対するスラストボール１６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１６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１８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３回の割合で、３個のスラストボール１６が各凹
部２７に嵌入してドリルスピンドル１０を軸方向に摺動
変位させる。したがって、斯る状態においては、ドリル
スピンドル１０はその２回転に３回の割合で凹部２７の
深さに応じて反先端部方向に変位して、穿孔刃物９によ
る切削を瞬間的に停止させ、それによって、切り屑の長
さを、穿孔刃物９のほぼ２／３回転で決まる切削長さに
制御する。

上記穿孔刃物９は環状カッタであり、ドリルスピンドル
１０のカッタアーバ３９に留めねじ４０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
ットピン４１が穿孔刃物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、パイロットピン４１の頭部は、ドリルスピ
ンドル１０のカッタアーバ３９内に収容した圧縮コイル
スプリング４２の弾発力を受けるプレスピース４３の先
端部によって押圧され、その状態において、同パイロッ
トピン４１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
確にはコアの表面に接した状態で空転して、カッタアー
バ３９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４２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。

次に上記ドリル装置の作用を説明する。

第１スラストリング１５は、ボール支持リング２０に収
容支持された３個のスラストボール１６を、弾発的に第
２スラストリング１８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。

例えば、穿孔刃物９の切削径が比較的小さく、又は穿孔
深さが比鮫的深い場合、第１図のように操作ノブ３１を
長孔３３の下端に位置させて、操作ノブ３０の先端部を
ボール支持リング２０の切欠き３０から離脱させ、その
状態を維持するように操作ノブ３１を回してナツト３４
をケーシング６の内面に緊締固定する。この状態で、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１６は、ケーシン
グ６に固定されている第２スラストリング１８の転動軌
道１９．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の転動軌道１６に夫々転がり接触
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と共に第２スラストリング１８の転
動軌道１９上を１回転し、その移動途上で３個のスラス
トボール１６が、転動軌道Ｌｉ２上に設けた３個の凹部
２７に、ドリルスピンドル１０の２回転に３回の割合で
同時に嵌入すると、圧縮コイルスプリング２６の弾発力
を受け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２７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２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
送り力を穿孔刃物９に作用しているドリルスピンドル１
ｏが、斯る凹部２７の深さに呼応して反先端部方向に変
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し、それによって、切り屑は、
穿孔刃物９のほぼ２７３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。

前記の場合よりも、穿孔刃物９の切削径が比較的大きく
、又は穿孔深さが比較的浅い場合、第３図のように操作
ノブ３１を長孔３３の上端に位置させることにより操作
ノブ３１の線な端部をボール支持リング２０の切欠き３
０に嵌入して、ボール支持リング２ｏを係止固定し、そ
の状態を維持するように操作ノブ３１を回してナツト３
４をケーシング６の内面に緊締固定する。この状態で。

ボール支持リング２０はケーシング６との固定状態、言
い換えるなら、第２スラストリング１８との固定状態を
採り、ドリルスピンドル１０を回転駆動すると、そのボ
ール支持リング２０に収容支持されている３個のスラス
トボール２１は夫々第２スラストリング１８上の定位置
で自転して、第１スラストリング１５と転がり接触し、
ドリルスピンドルの１回転につき３回の割合で、第１ス
ラストリング１５の転動軌道１７上に設けた凹部２７に
同時に嵌入して、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２７の深さ寸
法に呼応した距離だけ軸方向に変位し、第３図の状態か
ら第４図の状態に変化する。したがって、斯る場合に切
り屑は、穿孔刃物９のほぼ１７３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、穿孔刃物９の反先端部方向へ
の変位回数を、ドリルスピンドル１０の２回転につき３
回又は６回選択的に切り換え可能に構成したが、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、
上記実施例の転動軌道１７に、６個の凹部２７を６０°
間隔で形成し。

ドリルスピンドル１０の１回転に対して同スピンドル１
０を３回又は６回の割合で選択的に後退変位するように
構成することもでき、種々の穿孔加工条件に応じて、ス
ラストボール及び凹部の数を適宜設定して組合せること
により、相互に切り換え可能な後退変位回数の比を一定
に保ちながら。

ドリルスピンドルの回転数に対する同スピンドルの最大
後退変位回数の比を３／２以上に種々変更可能である。

更に、上記実施例では凹部２７を第１スラストリング１
５に設けたが、第２スラストリング１８に設けてもよく
、その場合には、ボール支持リング２０を第１スラスト
リング１５に係止することにより、ドリルスピンドル１
０はその１回転に３回の割合で反先端部方向に変位され
る。また、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、円錐ころに変更可能であ
り、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、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、穿孔刃物の装着部を先端部に備
えたドリルスピンドルを、軸方向に沿って往復動可能に
ケーシングに軸支すると共に、ドリルスピンドル及びケ
ーシングに１対のスラストリングをドリルスピンドルの
半径方向に同心に対向させて固定し、同スラストリング
の対向面に少なくとも３個の転動子を、転動子支持リン
グで相互の相対位置を規制して円周方向に転動可能に介
在させると共に、該転動子支持リングを、一方のスラス
トリングに対する固定状態と双方のスラストリングに対
する自由回転状態を選択的に採り得るようにドリルスピ
ンドル上に支持し、更に、他方のスラストリング上にお
ける転動子の転動軌道上には、上記伝動子支持リングに
よって相対位置が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係合する凹部
を複数個形成して構成したから、ドリルスピンドルのス
ラスト荷重を受けて転動する転動子が同スピンドルの所
定回転毎に夫々の四部に同時に係合したとき、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
ドルを、その四部の深さに呼応して僅かに変位させるこ
とができるもので、本発明によれば、穿孔刃物による切
削を瞬間的に的確に停止して、それによって、ドリルス
ピンドルの所定回転毎に切り肩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
。従って、穴の外に排出される切り肩が長く連なってそ
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。

しかも、転動子支持リングを両スラストリングに対して
自由状態にしたとき、転動子支持リングはドリルスピン
ドルの半分の回転数をもって相対回転するから、そのと
きのドリルスピンドルの回転数に対する同スピンドルの
反先端部方向への変位回数は、凹部を持たないスラスト
リングに転動子支持リングを固定状態にしたときの変位
回数に対して理論上半分とされ、それによって、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数は
２段階に切り換え設定可能になり、穿孔条件に応じて切
り屑を選択的に２通りの長さで排出することができる。

特に、四部が形成されているスラストリングに、転動子
支持リングを、転動子を同門部に嵌入した状態で選択的
に係止固定可能とすれば、ドリルスピンドルを後退変位
させずに穿孔加工を行うことも可能になる。

【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図はドリルスピンドルの２回転に３回の割合で同
スピンドルを変位可能なボール支持リングの位置決め状
態において切削時におけるドリルスピンドル周りの正規
の状態を示す縦断面図、第２図はドリルスピンドルの２
回転に３回の割合でドリルスピンドルを後退変位可能な
ボール支持リングの位置決め状態において切削中断時に
おけるドリルスピンドル周りの状態を示す縦断面図、第
３図はドリルスピンドルの１回転に３回の割合で同スピ
ンドルを後退変位可能なボール支持リングの位置決め状
態において切削時におけるドリルスピンドル周りの正規
の状態を示す縦断面図、第４図はドリルスピンドルの１
回転に３回の割合で同スピンドルを後退変位可能なボー
ル支持リングの位置決め状態において切削中断時におけ
るドリルスピンドル周りの状態を示す縦断面図、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
凹部との関係を示す斜視図、第６図はドリル装置の全体
を示す概略正面図である。 ５・・・穿孔機、６・・・ケーシング、９・・・穿孔刃
物、１ｏ・・・ドリルスピンドル、１５・・・第１スラ
ストリング、１６・・・スラストボール（転動子）、１
７・・・転動軌道、１８・・・第２スラストリング、１
９・・・転動軌道、２０・・・ボール支持リング（転動
子支持リング）、２２・・・ボール収容孔、２７・・・
凹部、３０・・・切欠き、３１・・・操作ノブ。 特許出願人　　　　日東工器株式会社 第２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ドリルスピンドルを
   、軸方向に沿って往復動可能にケーシングに軸支すると
   共に、ドリルスピンドル及びケーシングに１対のスラス
   トリングをドリルスピンドルの半径方向に且つ同心に対
   向させて固定し、同スラストリングの対向面に少なくと
   も３個の転動子を、転動子支持リングで相互の相対位置
   を規制して円周方向に転動可能に介在させると共に、該
   転動子支持リングを、一方のスラストリングに対する固
   定状態と双方のスラストリングに対する自由回転状態を
   選択的に採り得るようにドリルスピンドル上に支持し、
   更に、他方のスラストリング上における転動子の転動軌
   道上には、上記転動子支持リングによって相対位置が規
   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係合する凹部を複数個形成したド
   リル装置。