JPS643610Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はCNCボール盤機構、特にその多軸ス
ピンドルヘツドの構造に関する。

通常、自動車工業等で用いられる専用機として
のボール盤においては、ギヤングヘツド（切削工
具を保持する単軸または多軸スピンドルヘツド）
が製品の機種毎に異なる。例えばクランクケース
加工用のボール盤のギヤングヘツドは、製品のモ
デルチエンジ毎に新らしく作られたりあるいは大
改造が施こされている。

またこのような専用加工機においては上記ギヤ
ングヘツドの交換・取付の作業に長い時間を要
し、製品のコスト・アツプの一要因ともなつてい
る。

さらに上記ギヤングヘツドの製作費は高価であ
るにも拘らず、近年は商品のライフサイクルが短
かくなつてきているので、上記ギヤングヘツドの
製作のための投資額が膨大である。そしてこれは
製品の製造コスト上無視できない額となつてい
る。

本考案は、製品のモデルチエンジに容易に対処
すべく多軸スピンドルヘツドの各スピンドルの配
置を変えることができ、かつ各スピンドルの位置
を微調整することができるCNCボール盤機構を
提案することを目的とする。

以下図面を参照しながら従来技術による専用機
としてのボール盤と、本考案による多軸スピンド
ルヘツドについて説明する。

第１図は従来技術による専用機としてのボール
盤の一例の概念的斜視図である。

この専用加工機は、加工機のベツド１の上面に
スライドガイド２があり、その上に滑動可能に載
置された滑動部３があり、これにモータ４で駆動
されるスピンドル駆動部５が付設されており、該
スピンドル駆動部５に多軸スピンドルヘツド６
（ギヤングヘツド）が取付けられている。上記多
軸スピンドルヘツド６における各スピンドル７の
配置は、製品のモデルに対応する各多軸スピンド
ルヘツド毎に異なる。治具８に取付けられた加工
ワーク９（例えばクランクケース）へのボール加
工は上記スピンドルヘツド６をスライドガイドに
沿つてｚ軸方向に移動することにより行なわれ
る。

この場合ｚ軸と垂直な直交２軸（ｘ軸、ｙ軸）
についてはスピンドル７の配置が固定されている
ので、この方式のギヤングヘツドにおいてはモデ
ルチエンジに対応してギヤングヘツド全体の交換
をしなければならない。

本考案のスピンドルヘツドは、上記直交２軸
（ｘ軸、ｙ軸）面内においてスピンドルの配置を
変化させることができるように第２図に示された
構造を有している。

第２図は本考案のスピンドルヘツドを（ｘ，
ｙ）面で見た概念的部分断面正面図である。

ここにおいて座標系は、第１図と共通とする。
すなわち各スピンドルはｚ軸方向の軸を持ち、ｚ
軸方向にスピンドルヘツドを移動することにより
ワーク９を加工する。そして上記ｚ軸と垂直な面
内で各スピンドルの配置を変えることができる。
第２図において、ｚ軸は紙面に垂直な方向であ
り、ｘ軸、ｙ軸は矢印で示された方向である。

第２図のスピンドルヘツドの構造は次のように
なつている。独立にそれぞれ回転駆動力源（第３
図参照）を有し、ｚ軸と平行に（紙面に垂直に）
配置された４本のスピンドル１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄが４つのy′軸スライドベース１１′
ａ，１１′ｂ，１１′ｃ，１１′ｄ上に取付けられ
ている。上記y′軸スライドベース１１′ａ，１
１′ｂ，１１′ｃ，１１′ｄは４つのｘ軸スライド
ベース１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ上に移動
可能に取付けられている（この取付け構造につい
ては後述する）。上記ｘ軸スライドベース１１ａ，
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは（ｘ，ｙ）面内におい
て次に説明するように移動可能であり、スピンド
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは上記ｘ軸ス
ライドベース１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに
対して相対運動可能である。このことはスピンド
ルの位置を微調整することを可能にする。

第２図に示すように上記ｘ軸スライドベース１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄはｘ軸スライドバ
ー１２₁，１２₂，１２₃，１２₄に沿つて移動可能
に形成されている（例えば２本の平行なｘ軸スラ
イドバーが上記スライドベースを滑動可能に貫通
する構造を有する）。

第２図に、ｘ軸スライドバー１２₁，１２₂を含
む（ｘ，ｙ）面におけるｘ軸スライドベース１１
ａの断面図が示されている。さらにｘ軸スライド
ベースをスライドバーに沿つて移動させるため
に、各ｘ軸スライドベースは独立にそれぞれｘ軸
運動用駆動力源（例えばパルスモータまたは直流
サーボモータ）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ
を有する。各ｘ軸運動用駆動力源はそれぞれｙ軸
スライドベース１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
上に取付けられ（上記ｘ軸スライドバー１２₁，
１２₂は１４ａ，１４ｂ間を、１２₃，１２₄は１
４ｃ，１４ｄ間を橋絡する）、それぞれボールス
クリユー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを介し
てｘ軸スライドベースと連結されている。

なお各ｘ軸運動用駆動力源と各ｘ軸スライドベ
ースとの連結は第２図に示されているように行う
ことが好ましい。すなわち例えばｘ軸運動用駆動
力源１３ａとｘ軸スライドベース１１ａを連結す
るボールスクリユー１５ａは、ｙ軸スライドベー
ス１４ａとｘ軸スライドベース１１ｂとは螺合せ
ず単にそれらを貫通し、ｘ軸スライドベース１１
ａとだけ螺合する。同様に１３ｂと１１ｂを連結
する１５ｂは、１４ｂ，１１ｂとは螺合せず単に
それらを貫通し、１１ｂとだけ螺合する。ｘ軸ス
ライドベース１１ａ，１１ｂは、ｙ軸スライドベ
ース１４ａ，１４ｂの間の全範囲を動くことがで
きる。

さらにｘ軸運動用駆動力源が取付けられている
ｙ軸スライドベース１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄはｙ軸スライドバー１６ac，１６bdに沿つ
て移動可能に形成されている（例えばｙ軸スライ
ドベースをｙ軸スライドバーが滑動可能に貫通す
る）。そしてｙ軸スライドベース１４ａと１４ｂ
を対としてまた１４ｃと１４ｄを対として、ｙ軸
スライドバー１６acと１６bdに沿つて移動させ
るために、それぞれの対は独立にｙ軸運動用駆動
力源（例えばパルスモータまたは直流サーボモー
タ）１７ab，１７cdを有する。

上記ｙ軸運動用駆動力源１７ab，１７cdはｚ
軸スライドベース１８に取付けられている。ここ
においてｚ軸スライドベース１８は、上記ｙ軸ス
ライドバー１６ac，１６bdをｙ軸方向の２辺と
する長方形の枠体である。ｙ軸運動用駆動力源１
７abはｙ軸スライドベース１３ｂと、また１７
cdは１３ｃとそれぞれボールスクリユー１９ｂ，
１９ｃを介して結合されている。上記ボールスク
リユー１９ｂ，１９ｃは上記ｙ軸スライドバー１
６ac，１６bdと平行に上記ｚ軸スライドベース
１８のｚ軸に平行な辺の間で橋絡され、１９ｂは
ｙ軸スライドベース１３ｂとのみ螺合し１９ｃは
１３ｃとのみ螺合する。

１７abの回転駆動によりボールスクリユー１
９ｂを回転駆動すると、１３ｂと１３ａはそれぞ
れｙ軸スライドバー１６bd，１６acに沿つて、
一対となつてｙ軸方向で移動する。１３ｃと１３
ｄについても同様である。

さらにまた上記ｚ軸スライドベース１８は、ｚ
軸と平行なｚ軸スライドバー２０に沿つて滑動可
能に保持されており、ｚ軸スライドベース１８と
螺合するボールスクリユー２１の回転によつてｚ
軸方向に移動する。治具８に固定されたワーク９
に近ずきまた離れるために、上記ボールスクリユ
ー２１はそれを回転駆動する独立のｚ軸運動用駆
動力源（図示せず）を有している。

このような構造をスピンドルヘツドが有してい
るので、ｚ軸スライドバー２０に沿つてｚ軸スラ
イドベース１８がｚ軸方向に移動することがで
き、ｚ軸スライドベース１８の一部であるｙ軸ス
ライドバー１６bd，１６acに沿つてｙ軸スライ
ドベース１４ｂ，１４ｄ，１４ａ，１４ｃがｙ軸
方向に移動することができ、上記ｙ軸スライドベ
ース１４ｂ，１４ａ；１４ｄ，１４ｃを橋絡する
ｘ軸スライドバー１２₁，１２₂，１２₃，１２₄に
沿つてｘ軸スライドベース１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄがｘ軸方向に移動することができる。

本考案のスピンドルヘツドはさらに上記ｘ軸ス
ライドベース１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに
対して移動できる。すなわち該ｘ軸スライドベー
ス１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対して相対
運動可能なy′軸スライドベース１１′ａ，１１′
ｂ，１１′ｃ，１１′ｄに各スピンドルヘツドが固
定されている。

y′軸スライドベース１１′ａ，１１′ｂ，１１′
ｃ，１１′ｄの運動は（ｘ，ｙ）面内の任意の方
向、例えばｘ軸またはｙ軸における並進運動、あ
るいはｚ軸を回転軸とする回転運動とすることが
できる。

以下y′軸スライドベース１１′ａ，１１′ｂ，１
１′ｃ，１１′ｄの運動方向がｙ軸に平行な並進運
動の場合の実施例について説明する。

第２図に、y′軸スライドベースの運動方向がｙ
軸に平行な場合の、y′軸スライドベースのｘ軸ス
ライドベースへの取付構造が示されている。第２
図の実施例のy′軸スライドベース１１′ａ，１
１′ｂ，１１′ｃ，１１′ｄはそれぞれｘ軸スライ
ドベース１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに同じ
態様で取付けられており、y′軸スライドベース１
１′ｂについては正面図が、y′軸スライドベース
１１′ｃ，１１′ｄについてはｘ軸スライドベース
１１ｃ，１１ｄとの連結部における断面図が示さ
れている。なおy′軸スライドベース１１′ａは二
点鎖線で示されている。

第３図は第２図のＡ−Ａ断面図である。

第２図、第３図に示されているように、y′軸ス
ライドベース１１′ｄは、ｙ軸に平行でかつｘ軸
スライドベース１１ｄに固定されたy′軸スライド
バー２２に沿つて移動可能に（例えばy′軸スライ
ドベースをy′軸スライドバーが滑動可能に貫通す
る）、ｘ軸スライドベース１１ｄの上面に配設さ
れている。

上記y′軸スライドベース１１′ｄをy′軸スライ
ドバー２２に沿つて移動させるために、y′軸スラ
イドベース１１′ｄはボールスクリユー２３に螺
合し、該ボールスクリユー２３はy′軸運動用駆動
力源２４（例えばパルスモータまたは直流サーボ
モータ）によつて回転駆動される。

本考案のスピンドルヘツドは上述した構造を有
しているので、製品のモデルチエンジに対応して
スピンドルの配置を容易に変更することができ
る。さらに微小変更に対しても容易に対処するこ
とができる。また加工ワーク変更時の段取時間が
短縮されるという効果がもたらされる。

さらに本考案のスピンドルヘツドにおいてはス
ピンドルが２本づつ対をなしてｙ軸方向に移動す
るので、２列に平行に並んだ孔をワークに穿孔す
ることが容易である。

本考案のスピンドルヘツドを用いると、あらか
じめ設定された入力信号によりボールスクリユー
の回転角度を制御しスピンドルユニツトを設定さ
れた位置に（各工程毎に）動かすこともできる。

なお孔間距離が極めて狭い孔を穿孔するため
に、各y′軸スライドベース上のスピンドルの取付
け位置を、第４図に図示するように内側隅部に設
けることが好ましい。このような配置にすると孔
間距離が短い場合にも、工程を２回に分けること
なく穿孔することが可能である。

なお各スピンドルが互いに干渉（機械的な衝突
又は当り）をしないように、マイクロプロセツサ
ーを用いて自己判断させる機能を付与することも
当然に可能である。

このボール盤のスピンドルヘツドは構造が比較
的単純であるので価格もCNCボール盤としては
安価となる。したがつて自動車工業ばかりでな
く、多品種小量生産の加工工場で使用する場合に
も有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるスピンドルヘツドを有
するボール盤の概念的斜視図、第２図は本考案に
係るスピンドルヘツドを（ｘ，ｙ）面で見た概念
的部分断面正面図、第３図はy′軸スライドベース
とｘ軸スライドベースの連結構造を示す第２図の
Ａ−Ａ断面図、第４図は密集位置におけるy′軸ス
ピンドルヘツドの配置を示すy′軸スライドベース
の正面図である。 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ……スピンド
ル、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ……ｘ軸ス
ライドベース、１１′ａ，１１′ｂ，１１′ｃ，１
１′ｄ……y′軸スライドベース、１２₁，１２₂，
１２₃，１２₄……ｘ軸スライドバー、１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄ……ｘ軸運動用駆動力源、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ……ｙ軸スライ
ドベース、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ……
ボールスクリユー、１６ac，１６bd……ｙ軸ス
ライドバー、１７ab，１７cd……ｙ軸運動用駆
動力源、１８……ｚ軸スライドベース、１９ｂ，
１９ｃ……ボールスクリユー、２０……ｚ軸スラ
イドバー、２１……ボールスクリユー、２２……
y′軸スライドバー、２３……ボールスクリユー、
２４……y′軸運動用駆動力源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ｚ軸と平行なｚ軸スライドバーに沿つて滑動
   可能に保持され、ｚ軸に平行なボールスクリユ
   ーを介してｚ軸運動用駆動力源によつて移動さ
   せることができる長方形枠体であるｚ軸スライ
   ドベースと、上記ｚ軸スライドベースの長方形
   の２辺であるｙ軸スライドバーに沿つて滑動可
   能に保持され、上記ｙ軸スライドバーに平行な
   ボールスクリユーを介してｙ軸運動用駆動力源
   によつて移動させることができる４つのｙ軸ス
   ライドベースと、上記ｙ軸と直角なｘ軸と平行
   でありかつ上記ｙ軸スライドベースの中の２個
   のｙ軸スライドベースを対となすべくこれらを
   橋絡するｘ軸スライドバーに沿つて滑動可能に
   保持され、上記ｘ軸スライドバーに平行なボー
   ルスクリユーを介して、上記ｙ軸スライドベー
   スに取付けられたｘ軸運動用駆動力源によつて
   移動させることができるｘ軸スライドベース
   と、上記ｘ軸スライドベースに対して相対運動
   可能に上記スライドベースに取付けられ、該相
   対運動用駆動力源を備えるy′軸スライドベース
   と、上記y′軸スライドベースに取付けられｚ軸
   に平行な軸を有するスピンドルと、上記スピン
   ドルを駆動する回転駆動力源とを備えることを
   特徴とするボール盤のスピンドルヘツド。 (2) 上記ｙ軸運動用駆動力源と上記ｘ軸運動用駆
   動力源と上記相対運動用駆動力源がパルスモー
   タであることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載のボール盤のスピンドルヘツ
   ド。 (3) 上記ｙ軸運動用駆動力源と上記ｘ軸運動用駆
   動力源と上記相対運動用駆動力源が直流サーボ
   モータであることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載のボール盤のスピンドルヘ
   ツド。 (4) 上記相対運動が上記ｙ軸スライドバーと平行
   な並進運動であることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のボール盤のスピンド
   ルヘツド。 (5) 上記相対運動が上記ｘ軸スライドバーと平行
   な並進運動であることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のボール盤のスピンド
   ルヘツド。 (6) 上記スピンドルヘツドの取付け位置が、各
   y′軸スライドベースの内側隅部に位置すること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のボール盤のスピンドルヘツド。