(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃具を主軸回転中心と交差する方向に移動させるＵ軸ホルダユニットにおいて、
主軸回転中心回りに回転するハウジングと、
主軸回転中心に同心状に設けられ、前記ハウジングと異なる回転数で回転可能な駆動軸と、
前記ハウジング内に設けられ、前記駆動軸の回転数と前記ハウジングの回転数との差により油圧を発生する油圧発生手段と、
を備え、
前記油圧発生手段からの油圧により前記刃具を移動させる構成としたことを特徴とするＵ軸ホルダユニット。
【請求項２】
ロッドの駆動により主軸回転中心に沿う方向に作動する第１ピストンを有した前記油圧発生手段としての第１油圧シリンダ室と、
ロッドの先端側に刃具が取り付けられ、前記刃具の移動方向に作動する第２ピストンを有した第２油圧シリンダ室と、
前記第１油圧シリンダ室と前記第２油圧シリンダ室とを接続する油圧閉回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＵ軸ホルダユニット。
【請求項３】
前記油圧閉回路は、前記第１油圧シリンダ室と前記第２油圧シリンダ室のヘッド側油室同士およびロッド側油室同士を接続した構成からなることを特徴とする請求項２に記載のＵ軸ホルダユニット。
【請求項４】
前記第１ピストンのロッドは、前記駆動軸を雄ねじとする送りねじ機構の動作によって駆動することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＵ軸ホルダユニット。
【請求項５】
前記第１油圧シリンダ室に並設され、ロッドの駆動により主軸回転中心に沿う方向に作動する第３ピストンを有した第３油圧シリンダ室と、
前記第２油圧シリンダ室に並設され、主軸回転中心と交差する方向にバランスウェイトとして作動する第４ピストンを有した第４油圧シリンダ室と、
前記第３油圧シリンダ室と前記第４油圧シリンダ室とを接続する油圧閉回路と、
をさらに備え、
前記送りねじ機構は前記駆動軸の雄ねじに螺合するスライダを備えた構成からなり、
該スライダに前記第１ピストンおよび前記第３ピストンの各ロッドが取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のＵ軸ホルダユニット。
【請求項６】
前記スライダを前記駆動軸に沿う方向に常時付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項５に記載のＵ軸ホルダユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に装着されるＵ軸ホルダユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
主軸回転中心回りの駆動軸の回転量を、主軸回転中心と直交する方向の刃具の切込み送り量に変換する変換機構を備えたＵ軸ホルダユニットの従来例として、特許文献１、２に記載のものが挙げられる。前記変換機構として、特許文献１には遊星歯車機構および差動歯車機構から構成した技術が記載されており、同文献の符号を付して説明すれば、駆動軸７１の回転力を伝達用歯車７２から差動歯車機構６を経て遊星歯車機構１０に伝え、駆動用ベベルギヤ１１の回転による送りねじ作用によってネジ棒３１を移動させて刃具付きのスライド部３をスライドさせる技術が記載されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、前記変換機構としてラックアンドピニオン機構から構成した技術が記載されており、同文献の符号を付して説明すれば、送り軸１１の頭部にピニオン１２を形成し、刃物台１４を取り付けたラックスライダ９のラック１３をピニオン１２に噛合させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０１１０１号公報（段落[０００７]〜[００１３]）
【特許文献２】特許第３２９３２５２号公報（段落[０００９]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術はいずれも歯車機構を用いる構造のために、バックラッシによる刃具の位置ずれが起きやすいという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、刃具の位置ずれを容易に抑制可能なＵ軸ホルダユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、刃具を主軸回転中心と交差する方向に移動させるＵ軸ホルダユニットにおいて、主軸回転中心回りに回転するハウジングと、主軸回転中心に同心状に設けられ、前記ハウジングと異なる回転数で回転可能な駆動軸と、前記ハウジング内に設けられ、前記駆動軸の回転数と前記ハウジングの回転数との差により油圧を発生する油圧発生手段と、を備え、前記油圧発生手段からの油圧により前記刃具を移動させる構成としたことを特徴とする。
【０００８】
当該構成によれば、刃具の切込み送り量が油圧によって制御されることとなるので、刃具の送り精度が向上し、刃具の位置ずれを抑制できる。
【０００９】
また、本発明は、ロッドの駆動により主軸回転中心に沿う方向に作動する第１ピストンを有した前記油圧発生手段としての第１油圧シリンダ室と、ロッドの先端側に刃具が取り付けられ、前記刃具の移動方向に作動する第２ピストンを有した第２油圧シリンダ室と、前記第１油圧シリンダ室と前記第２油圧シリンダ室とを接続する油圧閉回路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
当該構成によれば、簡単な油圧回路となるために油圧機構をハウジング内に容易に収めることができ、Ｕ軸ホルダユニットのコンパクト化が図れる。
【００１１】
また、本発明は、前記油圧閉回路は、前記第１油圧シリンダ室と前記第２油圧シリンダ室のヘッド側油室同士およびロッド側油室同士を接続した構成からなることを特徴とする。
【００１２】
油圧閉回路としては、ヘッド側油室同士のみの間で油圧閉回路を構成し、ロッド側油室については空気室とすることも可能であり、逆にロッド側油室同士のみの間で油圧閉回路を構成し、ヘッド側油室については空気室とすることも可能であるが、空気室を大気開放させる通気孔が必要となる。これに対し、ヘッド側油室同士とロッド側油室同士の両方について油圧閉回路を構成すれば、通気孔を設ける必要もなくなるのでハウジングの密閉構造化が容易に図れる。
【００１３】
また、本発明は、前記第１ピストンのロッドは、前記駆動軸を雄ねじとする送りねじ機構の動作によって駆動することを特徴とする。
【００１４】
当該構成によれば、駆動軸の回転を第１ピストンの動作に変換する機構として、部品点数の削減およびコンパクト化が図れる。
【００１５】
また、本発明は、前記第１油圧シリンダ室に並設され、ロッドの駆動により主軸回転中心に沿う方向に作動する第３ピストンを有した第３油圧シリンダ室と、前記第２油圧シリンダ室に並設され、主軸回転中心と交差する方向にバランスウェイトとして作動する第４ピストンを有した第４油圧シリンダ室と、前記第３油圧シリンダ室と前記第４油圧シリンダ室とを接続する油圧閉回路と、をさらに備え、前記送りねじ機構は前記駆動軸の雄ねじに螺合するスライダを備えた構成からなり、該スライダに前記第１ピストンおよび前記第３ピストンの各ロッドが取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
当該構成によれば、スライダに第１油圧シリンダの駆動ロッドとともに第３油圧シリンダの駆動ロッドも取り付けることで、バランスウェイト側における部品点数の削減およびコンパクト化が図れる。
【００１７】
また、本発明は、前記スライダを前記駆動軸に沿う方向に常時付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする。
【００１８】
歯車機構に比べて送りねじ機構のバックラッシはさほど生じるものではないが、スライダを駆動軸に沿う方向に常時付勢する付勢部材を設ければ、送りねじ機構のバックラッシを確実に抑制でき、刃具の送り精度が一層向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、刃具の切込み送り量が油圧によって制御されることとなり、刃具の送り精度が向上し、刃具の位置ずれが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のＵ軸ホルダユニットの平断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１におけるＣ矢視図である。
【図５】本発明のＵ軸ホルダユニットの作用説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において、Ｕ軸ホルダユニット１の他端側には、マシニングセンタ等の工作機械の主軸（図示せず）にシャンク面同士の密着によって装着される着脱ホルダ２が一体に設けられている。この着脱ホルダ２はＵ軸ホルダユニット１のハウジング３に対して一体に成形されたものでもよいし、別部材であってもよい。
【００２２】
Ｕ軸ホルダユニット１は、主軸回転中心Ｐ回りに回転する駆動軸５を備える。符号６は駆動軸５をハウジングキャップ４に支承させる軸受である。詳述はしないが、着脱ホルダ２のプルスタッド２ａは例えば着脱ホルダ２に対して回転自在に取り付けられ、主軸側の回転部材（図示せず）と連結して回転するようになっている。駆動軸５は例えば減速機（図示せず）等を介してこのプルスタッド２ａと連結することで回転する。また、プルスタッド２ａが着脱ホルダ２に対して回転不能に構成されている場合には、例えばプルスタッド２ａを中空とし、この中空部を介して主軸側の回転部材と駆動軸５とが連結される。
【００２３】
図２において、Ｕ軸ホルダユニット１の一端側には、ハウジング３と駆動軸５との間に適宜な回転速度差を生じさせることで、主軸回転中心Ｐと交差する方向、本実施形態では直交する方向に切込み送りされる刃具（カッタチップＴ）が設けられている。本発明に係るＵ軸ホルダユニット１は、駆動軸５の回転量をカッタチップＴの切込み送り量に変換する構造として、駆動軸５の回転力に基づいて油圧を発生する油圧発生手段７をハウジング３内に備え、この油圧発生手段７からの油圧によりカッタチップＴを移動させる構成としたことを主な特徴とする。
【００２４】
Ｕ軸ホルダユニット１は、ロッド８Ａ（以降、駆動ロッドという）の駆動により主軸回転中心Ｐに沿う方向に作動する第１ピストン８を有した前記油圧発生手段７としての第１油圧シリンダ室９と、ロッド１０Ａの先端側にカッタチップＴが取り付けられ、カッタチップＴの移動方向に、本実施形態では主軸回転中心Ｐと直交する方向に作動する第２ピストン１０を有した第２油圧シリンダ室１１と、第１油圧シリンダ室９と第２油圧シリンダ室１１とを接続する油圧閉回路と、を備える。
【００２５】
本実施形態において、第１ピストン８は、駆動軸５を雄ねじとする送りねじ機構１２の動作によって作動する。図１に示すように、駆動軸５の先端には雄ねじ５Ａが螺設されており、この雄ねじ５Ａにスライダ１３が螺合している。スライダ１３は、その外周がハウジング３のスライダ収容空間１４の内周壁１４Ａに摺接する円形の部材として形成され、中心部にて雄ねじ５Ａと螺合しているものの、偏心位置で第１ピストン８の駆動ロッド８Ａ等と連結しているため、ハウジング３に対して相対回転不能となり、駆動軸５と連れ回ることなく駆動軸５に沿って移動する。
【００２６】
図２において、第１油圧シリンダ室９、第２油圧シリンダ室１１は、例えばハウジング３の一端側の中実部に穿設加工される態様で形成される。第１油圧シリンダ室９は、例えば前記スライダ収容空間１４の一端壁１４Ｂに穿設加工された孔空間からなり、その開口部が後記するばね支持片１７により塞がれることでシリンダ室が構成される。また、ハウジング３の一端側の外周面は主軸回転中心Ｐを挟んだ２箇所にて切り欠き形成されており、各切り欠き底面１５は主軸回転中心Ｐと平行な面をなし、かつ互いに対向するように形成されている。第２油圧シリンダ室１１は、両切り欠き底面１５にわたって貫通するように穿設加工された孔空間からなり、両開口部が各切り欠き底面１５に固設した平板状のハウジングプレート１６により塞がれることでシリンダ室が構成される。
【００２７】
スライダ収容空間１４の一端壁１４Ｂには円板状のばね支持片１７が固設されており、第１ピストン８の駆動ロッド８Ａは、このばね支持片１７を挿通してスライダ１３に連結している。勿論、駆動ロッド８Ａが挿通するばね支持片１７の孔には適宜にオイルシール処理が施されている。ばね支持片１７とスライダ１３との間には、スライダ１３を駆動軸５に沿う方向、本実施形態ではスライダ１３をＵ軸ホルダユニット１の他端側に向けて常時付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね３０が設けられている。
【００２８】
第２ピストン１０のロッド１０Ａは一方のハウジングプレート１６を挿通し、その先端にはカッタチップＴを有する刃具支持片１８が固設されている。ロッド１０Ａが挿通するハウジングプレート１６の孔には適宜にオイルシール処理が施される。特に、孔の外面側は大径に形成されており、この大径部には、ロッド１０Ａとの隙間をシールするリング状のシール部材３１が付設されている。刃具支持片１８は、側面視Ｌ字形状を呈しており、その一辺部がロッド１０Ａに固設され、他辺部は、カッタチップＴをがたつきなく移動させるために、ハウジング３の端面に設けたガイド溝１９（図１参照）に摺動可能に嵌合している。
【００２９】
前記油圧閉回路として、第１油圧シリンダ室９の第１ピストン８を挟んでピストンヘッド側に形成されるヘッド側油室９Ａと、第２油圧シリンダ室１１の第２ピストン１０を挟んでピストンヘッド側に形成されるヘッド側油室１１Ａとが油路２０により連通して当該回路に作動油が充填され、第１油圧シリンダ室９の第１ピストン８を挟んでロッド側に形成されるロッド側油室９Ｂと、第２油圧シリンダ室１１の第２ピストン１０を挟んでロッド側に形成されるロッド側油室１１Ｂとが油路２１により連通して当該回路に作動油が充填されている。
【００３０】
以上のカッタチップＴ用の油圧機構と同様にして、Ｕ軸ホルダユニット１にはバランスウェイト用の油圧機構が設けられる。バランスウェイト用の油圧機構は、図１に示すように、第１油圧シリンダ室９に並設され、駆動ロッド２２Ａの駆動により主軸回転中心Ｐに沿う方向に作動する第３ピストン２２を有した第３油圧シリンダ室２３と、第２油圧シリンダ室１１に並設され、主軸回転中心Ｐと交差する方向に、本実施形態では主軸回転中心Ｐと直交する方向に、かつバランスウェイトとして第２ピストン１０と反対方向に作動する第４ピストン２４を有した第４油圧シリンダ室２５と、第３油圧シリンダ室２３と第４油圧シリンダ室２５とを接続する油圧閉回路と、を備えている。駆動ロッド８Ａと同様に、第３ピストン２２の駆動ロッド２２Ａもばね支持片１７を挿通してスライダ１３に連結している。
【００３１】
このバランスウェイト用の油圧機構は、主軸回転中心Ｐを挟んでカッタチップＴ用の油圧機構と１８０度反対の位置に設けられており、第４ピストン２４の作動方向が第２ピストン１０と反対方向である点を除けばカッタチップＴ用の油圧機構と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
各油圧機構は構造が簡単でコンパクトとなることから、これらは全てＵ軸ホルダユニット１のハウジング（ハウジング３、ハウジングキャップ４、ハウジングプレート１６）に容易に内蔵可能となり、ハウジングの内外を通して可動する構成部材は、図３に示すように、第２ピストン１０のロッド１０Ａと第４ピストン２４のロッドのみとなっている。したがって、これらのロッドが挿通するハウジングの孔を前記シール部材３１でシールすることで、ハウジングの内部を容易に密閉構造にすることができ、ハウジングの内部へのクーラントや切粉の侵入を抑制できる。
【００３３】
Ｕ軸ホルダユニット１は以上のように構成され、図５において、駆動軸５の回転数がハウジング３（主軸）の回転数よりも高い場合には、雄ねじ５Ａに螺合したスライダ１３が送りねじ作用によってＵ軸ホルダユニット１の一端側に移動し、それぞれ駆動ロッド８Ａ、２２Ａを介して第１ピストン８、第３ピストン２２がＵ軸ホルダユニット１の一端側に移動することで第１油圧シリンダ室９、第３油圧シリンダ室２３に油圧が発生する。油圧閉回路においては、第１油圧シリンダ室９のヘッド側油室９Ａ内の作動油が油路２０を介して第２油圧シリンダ室１１のヘッド側油室１１Ａに流れ、第２油圧シリンダ室１１のロッド側油室１１Ｂ内の作動油が油路２１を介して第１油圧シリンダ室９のロッド側油室９Ｂに流れる。第３油圧シリンダ室２３および第４油圧シリンダ室２５においても同様である。これにより、第２ピストン１０および第４ピストン２４が作動して、カッタチップＴおよびバランスウェイトが送り側に移動する。
【００３４】
駆動軸５の回転数がハウジング３（主軸）の回転数よりも低い場合は逆の動作となり、スライダ１３がＵ軸ホルダユニット１の他端側に移動し、第１ピストン８がＵ軸ホルダユニット１の他端側に移動して、ヘッド側油室１１Ａからヘッド側油室９Ａに作動油が流れ、ロッド側油室９Ｂからロッド側油室１１Ｂに作動油が流れる。第３油圧シリンダ室２３および第４油圧シリンダ室２５においても同様である。これにより、カッタチップＴおよびバランスウェイトが戻し側に移動する。
【００３５】
以上のように、駆動軸５の回転力に基づいて油圧を発生する油圧発生手段７をハウジング３内に備え、この油圧発生手段７からの油圧によりカッタチップＴを移動させる構成とすれば、カッタチップＴの切込み送り量が油圧によって制御されるため、カッタチップＴの送り精度が向上し、カッタチップＴの位置ずれを抑制できる。
【００３６】
また、駆動ロッド８Ａの駆動により主軸回転中心Ｐに沿う方向に作動する第１ピストン８を有した油圧発生手段７としての第１油圧シリンダ室９と、ロッド１０Ａの先端側にカッタチップＴが取り付けられ、カッタチップＴの移動方向に作動する第２ピストン１０を有した第２油圧シリンダ室１１と、第１油圧シリンダ室９と第２油圧シリンダ室１１とを接続する油圧閉回路と、を備える構成とすれば、簡単な油圧回路となるために油圧機構をハウジング３内に容易に収めることができ、Ｕ軸ホルダユニット１のコンパクト化が図れる。
【００３７】
また、油圧閉回路としては、第１油圧シリンダ室９と第２油圧シリンダ室１１のヘッド側油室９Ａ、１１Ａ同士のみの間で油圧閉回路を構成し、ロッド側油室９Ｂ、１１Ｂについては空気室とすることも可能であり、逆にロッド側油室９Ｂ、１１Ｂ同士のみの間で油圧閉回路を構成し、ヘッド側油室９Ａ、１１Ａを空気室とすることも可能である。但し、この場合には空気室を大気開放させる通気孔が必要となるため、ハウジング３を密閉構造とすることが困難となる。これに対し、ヘッド側油室９Ａ、１１Ａ同士とロッド側油室９Ｂ、１１Ｂ同士の両方について油圧閉回路を構成すれば、通気孔を設ける必要もなくなるのでハウジング３の密閉構造化が容易に図れる。
【００３８】
さらに、第１ピストン８のロッド８Ａを、駆動軸５を雄ねじとする送りねじ機構１２の動作によって駆動させる構造とすれば、駆動軸５の回転を第１ピストン８の動作に変換する機構として、部品点数の削減およびコンパクト化が図れる。特に本実施形態のようにバランスウェイト用の油圧機構も有している場合、送りねじ機構１２のスライダ１３に駆動ロッド８Ａとともに駆動ロッド２２Ａも連結することで、バランスウェイト側における部品点数の削減およびコンパクト化も図れる。
【００３９】
また、歯車機構に比べて送りねじ機構のバックラッシはさほど生じるものではないが、スライダ１３を駆動軸５に沿う方向に常時付勢する付勢部材（圧縮コイルばね３０）を設ければ、送りねじ機構１２のバックラッシを確実に抑制でき、カッタチップＴの送り精度が一層向上する。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。前記付勢部材としては、圧縮コイルばねの他に、皿ばねや板ばねなどの弾発部材が挙げられる。
【符号の説明】
【００４１】
１      Ｕ軸ホルダユニット
３      ハウジング
５      駆動軸
７      油圧発生手段
８      第１ピストン
８Ａ    駆動ロッド（ロッド）
９      第１油圧シリンダ室
９Ａ    ヘッド側油室
９Ｂ    ロッド側油室
１０      第２ピストン
１０Ａ    ロッド
１１      第２油圧シリンダ室
１１Ａ    ヘッド側油室
１１Ｂ    ロッド側油室
１２      送りねじ機構
１３      スライダ
２２      第３ピストン
２３      第３油圧シリンダ室
２４      第４ピストン
２５      第４油圧シリンダ室
３０      圧縮コイルばね（付勢部材）
Ｐ        主軸回転中心
Ｔ        カッタチップ（刃具）
【図１】
0005547920.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005547920.tif 000004
【図４】
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【図５】
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