(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して中心軸回りに回動自在な支持筒と、該支持筒を回動させる支持筒駆動手段と、前記支持筒によって中心から偏心した位置に回動自在に軸支されるスピンドルと、該スピンドルと同軸上に嵌合された入力ギヤと、前記支持筒駆動手段により前記中心軸回りに回動した前記支持筒が第１の回動位置でのみ前記入力ギヤと外歯同士で噛み合う第１出力ギヤと、前記支持筒駆動手段により前記中心軸回りに回動した前記支持筒が第２の回動位置でのみ前記入力ギヤと外歯同士で噛み合う第２出力ギヤと、前記第１及び第２出力ギヤを回動させるスピンドル駆動手段とを具えたことを特徴とする加工位置可変型スピンドル装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工位置可変型スピンドル装置において、前記入力ギヤは、前記第１出力ギヤまたは前記第２出力ギヤの少なくとも一方と常に噛み合っていることを特徴とする加工位置可変型スピンドル装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の加工位置可変型スピンドル装置において、前記スピンドル駆動手段は、動力源により駆動されて前記第１出力ギヤを嵌合するメインシャフトと、該メインシャフトの動力を複数のギヤ列を介して該メインシャフトを中心として周方向に沿って複数配設された前記第２出力ギヤに伝達する歯車伝達機構とからなり、前記スピンドルは前記複数の第２出力ギヤに対応して複数配設されると共に、前記第１の回動位置のときに前記メインシャフトからの放射線上を内方へ最大偏心し、前記第２の回動位置のときに前記放射線上を外方へ最大偏心するように前記支持筒に配設されていることを特徴とする加工位置可変型スピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスピンドルがそれぞれ保持した加工具の位置を変更可能とした加工位置可変型スピンドル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生産機械にて、一般に、同一の平面に複数の穴加工を行う場合、加工する穴の位置に対応した加工具（例えば、ドリル）をその数だけヘッドに装着した多軸スピンドルヘッドを用いることが効率的である。この多軸スピンドルヘッドによる加工位置を変更できるようにしたものとして、ロータリ式や平行シフト式多軸スピンドルヘッドを有するヘッドチェンジャ方式の多軸自動盤がある。このロータリ式多軸スピンドルヘッドとは、ドリルの取付位置が異なる２つの多軸スピンドルヘッドをその中心軸がほぼ直交するように配設し、両者の位置を回転により変更可能としたものである。また、シフト式多軸スピンドルヘッドとは、２つの多軸スピンドルヘッドをその中心軸が平行をなすように配設し、両者の位置をスライドにより変更可能としたものである。
【０００３】
ところが、このようなロータリ式や平行シフト式多軸スピンドルヘッドを有するヘッドチェンジャ方式の多軸自動盤にあっては、２つの多軸スピンドルヘッドを搭載することから、構造が複雑化してしまうと共に、装置が大型化して設置スペースが大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、加工位置に合わせてスピンドルの位置を変更でき、且つ、装置をシンプルでコンパクトとした加工ヘッドを提供するものとして、例えば、特開平９−２３４６４３号公報に開示されたものがある。この公報に開示された「加工ヘッド」は、ハウジングに一対の支持筒を回動自在に支持し、各支持筒の偏心位置にスピンドル軸を回転自在に支持し、スピンドル軸駆動歯車を一対の内外歯一体歯車の外周歯に噛み合わせ、内周歯にスピンドル軸被動歯車を噛み合わせて構成し、支持筒被動歯車によって各支持筒を回動することで、偏心位置にある各スピンドル軸のピッチ間隔を変更可能としたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の加工位置可変な「加工ヘッド」にあっては、各スピンドル軸のピッチ間隔を変更するために各支持筒を回動しても、スピンドル軸に固定されたスピンドル軸被動歯車が内外歯一体歯車の内周歯に噛み合ったままであるため、スピンドル軸駆動歯車の回転力が内外歯一体歯車及びスピンドル軸被動歯車を介してスピンドル軸に伝達することができる。
【０００６】
ところが、このようにスピンドル軸を回転させるための駆動系に内外歯一体歯車を用いた場合、インボリュート干渉（歯元干渉）、トロコイド干渉、トリミング（逃げ干渉）を考慮して歯車を設計する必要がある。即ち、インボリュート干渉とは、平歯車の歯元と内歯車の歯先が干渉するものであり、平歯車の歯数が小さいときに起こりやすい。また、トロコイド干渉とは、平歯車の歯先が歯溝から抜けるときに内歯車の歯先と干渉するものであり、内歯車と平歯車の歯数差が少ないときに起こりやすい。また、トリミングとは、正常に噛み合っている内歯車と平歯車においてその噛み合い位置から平歯車を半径方向に移動することができないものであり、内歯車と平歯車の歯数差が少ないときに起こりやすい。従って、このような干渉が起こらないように前述した従来の加工ヘッドを設計すると、内歯車と平歯車の中心距離を所定値以上としなければならず、周辺スペースを大きく専有してしまって装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、設計的な制約がなく、且つ、大型化することもなく、加工位置を容易に変更可能とした加工位置可変型スピンドル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の加工位置可変型スピンドル装置では、支持筒を支持筒駆動手段によりハウジングに対して中心軸回りに回動自在とし、この支持筒に中心から偏心した位置にスピンドルを回動自在に軸支して同軸上に入力ギヤを嵌合する一方、支持筒駆動手段により中心軸回りに回動した支持筒が第１の回動位置でのみ入力ギヤと外歯同士で噛み合う第１出力ギヤと、第２の回動位置でのみ入力ギヤと外歯同士で噛み合う第２出力ギヤとを設け、スピンドル駆動手段によりこの第１及び第２出力ギヤを回動可能としている。
【０００９】
従って、支持筒駆動手段により支持筒をハウジングに対して中心軸回りに回動すると、スピンドルは支持筒の第１の回動位置と第２の回動位置との間を移動することで、容易に加工位置を変更することができ、ワークサイズが異なることに起因して生じる作業位置の違いに容易に対応することができる。また、支持筒の第１の回動位置では入力ギヤが第１出力ギヤと外歯同士で噛み合い、第２の回動位置では入力ギヤが第２出力ギヤと外歯同士で噛み合うこととなり、何れの回動位置であっても、スピンドル駆動手段の駆動力を第１出力ギヤあるいは第２出力ギヤ、入力ギヤを介してスピンドルを回転することができる。このようにスピンドルに固定した入力ギヤを支持筒の偏心移動によって第１出力ギヤあるいは第２出力ギヤと外歯同士で噛み合うようにしたので、偏心量を予め小さく設定することで、２つの作業位置が接近した場合であっても適用することができ、装置を小型化できる。
【００１０】
また、請求項２の発明の加工位置可変型スピンドル装置では、入力ギヤを第１出力ギヤまたは第２出力ギヤの少なくとも一方と常に噛み合うようにしている。従って、入力ギヤが第１出力ギヤと第２出力ギヤの両方に対してフリーになることはなく、入力ギヤの噛み合いが第１出力ギヤと第２出力ギヤとの間で切り換わるとき、歯先同志の干渉を防止できる。
【００１１】
更に、請求項３の発明の加工位置可変型スピンドル装置では、スピンドル駆動手段を、動力源により駆動して第１出力ギヤが嵌合するメインシャフトと、メインシャフトの動力を複数のギヤ列を介してメインシャフトを中心として周方向に沿って複数配設された第２出力ギヤに伝達する歯車伝達機構とから構成し、スピンドルを複数の第２出力ギヤに対応して複数配設すると共に、第１の回動位置のときにメインシャフトからの放射線上を内方へ最大偏心し、第２の回動位置のときに外方へ最大偏心するように支持筒に配設している。従って、複数の作業位置が存在するワークの加工位置が放射方向に異なるとき、スピンドルを放射方向に複数設ける必要はなく、微妙な作業径の違いにも微妙な偏心量の設定により対応が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の一実施形態に係る加工位置可変型スピンドル装置の断面、図２に加工位置可変型スピンドル装置の作動を表す断面、図３に加工位置可変型スピンドル装置の正面視、図４に図３のIV−IV断面、図５にスピンドルの位置変更時の作動を表す概略、図６にワークの概略を示す。
【００１４】
本実施形態の加工位置可変型スピンドル装置にて加工するワークは、図６に示すように、車両において、ブレーキドラムを取付けるためにリヤアクスルハウジングに溶接されるリテーナ101であって、リング状をなして外周部に６つの貫通穴102が形成されている。このリテーナ101における複数の貫通穴102の円の径Ｄは車種ごとに異なる場合があり、本実施形態の加工位置可変型スピンドル装置は、貫通穴102の径Ｄが異なる２種類のリテーナ101を加工可能となっている。
【００１５】
本実施形態の加工位置可変型スピンドル装置において、図１及び図３に示すように、ハウジング１１にはリテーナ101の貫通穴102に対応する位置に６つの支持筒としての偏心スリーブ１２が中心軸心Ｐ回りに回動自在に取付けられている。この各偏心スリーブ１２には中心軸心Ｐから所定量偏心した中心軸心Ｓ回りにスピンドル１３がそれぞれ回動自在に軸支されており、この各スピンドル１３の先端部には加工具としてのドリル１４が取付けられている。また、ハウジング１１には各リテーナ101の中心に位置して支持筒駆動手段としての切換操作軸１５が回動自在に支持されており、この切換操作軸１５には切換駆動ギヤ１６が固結されている。そして、この切換駆動ギヤ１６は６つの中間ギヤ１７を介して各偏心スリーブ１２に固結された切換従動ギヤ１８と噛み合っている。
【００１６】
従って、切換操作軸１５を回動すると、回転力が中間ギヤ１７を介して切換従動ギヤ１８に伝達されて各偏心スリーブ１２を回動することができ、このとき、偏心スリーブ１２が中心軸心Ｐ回りに回動することで、各偏心スリーブ１２に支持されたスピンドル１３の位置を変更することができる。
【００１７】
また、各スピンドル１３の基端部には同軸上に入力ギヤ１９がそれぞれ固結されている。一方、ハウジング１１には切換操作軸１５と同軸上にスピンドル駆動手段としての駆動軸２０が回転自在に支持されており、この駆動軸２０は図示しない駆動源、例えば、電気モータによって駆動回転可能となっている。そして、この駆動軸２０の先端部には第１出力ギヤ２１が固結され、入力ギヤ１９と噛み合い可能となっている。また、ハウジング１１には入力ギヤ１９を挟んで各第１出力ギヤ２１とは反対側の位置にそれぞれ回転軸２２が回転自在に支持され、この各回転軸２２の先端部には第２出力ギヤ２３がそれぞれ固結され、入力ギヤ１９と噛み合い可能となっている。そして、駆動軸２０の基端部には歯車伝達機構を構成する駆動ギヤ２４が固結され、駆動ギヤ２４は６つの連結ギヤ２５を介して各回転軸２２に固結された従動ギヤ２６とそれぞれ噛み合っている。
【００１８】
従って、図１及び図５(ａ)に示すように、偏心スリーブ１２の回動角度により、中心Ｏと中心軸心Ｐ，Ｓとを通る放射線Ｒ上で、偏心スリーブ１２の中心軸心Ｐに対してスピンドル１３の中心軸心Ｓが回転軸２２側に位置する第２の回動位置では、入力ギヤ１９が第２出力ギヤ２３と噛み合い、中心Ｏからスピンドル１３の中心軸心Ｓまでの距離はＤ2 ／２となる。そのため、この状態で駆動軸２０を駆動回転すると、その回転力は駆動ギヤ２４、各連結ギヤ２５、各従動ギヤ２６、各回転軸２２、各第２出力ギヤ２３を介して各入力ギヤ１９にそれぞれ伝達され、この入力ギヤ１９が固結された各スピンドル１３と共にドリル１４を回転し、このドリル１４によってワークの所定位置に６つの穴を加工できる。
【００１９】
そして、この状態から、前述したように、切換操作軸１５を回動して各偏心スリーブ１２を回動すると、図２及び図５(ｃ)に示すように、各偏心スリーブ１２はその偏心作用によりスピンドル１３の位置が変更され、放射線Ｒ上で偏心スリーブ１２の中心軸心Ｐに対してスピンドル１３の中心軸心Ｓが切換操作軸１５側に位置する第１の回動位置となり、この位置では入力ギヤ１９が第１出力ギヤ２１と噛み合い、中心Ｏからスピンドル１３の中心軸心Ｓまでの距離はＤ1 ／２（Ｄ1 ＜Ｄ2 ）となる。そのため、この状態で駆動軸２０を駆動回転すると、その回転力は第１出力ギヤ２１を介して各入力ギヤ１９にそれぞれ伝達され、この入力ギヤ１９が固結された各スピンドル１３と共にドリル１４を回転し、このドリル１４によってワークの所定位置に６つの穴を加工できる。
【００２０】
この場合、駆動軸２０の駆動力が第１出力ギヤ２１、入力ギヤ１９を介してスピンドル１３に伝達される第１駆動力伝達経路と、駆動軸２０の駆動力が駆動ギヤ２４、連結ギヤ２５、従動ギヤ２６、回転軸２２、第２出力ギヤ２３、入力ギヤ１９を介してスピンドル１３に伝達される第２駆動力伝達経路との何れの伝達経路であっても、駆動軸２０に対するスピンドル１３の回転数比が同じになるように各ギヤ比が設定されている。
【００２１】
なお、この切換操作軸１５による切換操作において、偏心スリーブ１２の偏心作用によりスピンドル１３と共に入力ギヤ１９を第１出力ギヤ２１（第１の回動位置）と第２出力ギヤ２３（第２の回動位置）との間で切換移動するとき、図５(ｂ)に示すように、この入力ギヤ１９は第１出力ギヤ２１または第２出力ギヤ２３の少なくとも一方と常に噛み合うようになっている。そのため、入力ギヤ１９が第１出力ギヤ２１と第２出力ギヤ２３に対してフリーで回転することはなく、入力ギヤ１９と第１出力ギヤ２１及び第２出力ギヤ２３との噛み合い位置が規制され、入力ギヤ１９の噛み合いが第１出力ギヤ２１と第２出力ギヤ２３との間で切り換わるとき、歯先同志の干渉が防止される。
【００２２】
また、図１、図３、図４に示すように、各偏心スリーブ１２の先端部はハウジング１１の前面部よりも突出し、その先端面には１８０度対向してテーパ状の切欠部３１，３２が形成されており、第２切欠部３２は偏心スリーブ１２におけるスピンドル１３が偏心した側に形成され、第１切欠部３１はその反対側に形成されている。一方、ハウジング１１の前面部には各偏心スリーブ１２に隣接して油圧シリンダ３３により移動自在なクランプ３４が装着されており、クランプ３４の先端部に形成されたテーパ状の係止部３５が各切欠部３１，３２に嵌合可能となっている。この油圧シリンダ３３は、ハウジング１１に形成されたシリンダ３６と、このシリンダ３６に移動自在に嵌合するピストン３７と、クランプ３４とピストン３７とを連結するピストンロッド３８とから構成され、油圧給排管３９，４０が接続されている。また、６つの偏心スリーブ１２のうちの１つ（図３にて左下）の偏心スリーブ１２の先端部側面には係止ピン４１が固定される一方、ハウジング１１にはクランプ３４の係止部３５が各切欠部３１，３２に嵌合可能な位置でこの係止ピン４１が当接するストッパ４２，４３が形成されている。
【００２３】
従って、油圧給排管３９，４０からの油圧の給排により油圧シリンダ３３を伸長すると、クランプ３４はハウジング１１の前面部から前進して係止部３５が切欠部３１あるいは３２から抜け出し、偏心スリーブ１２を回動自在とすることができる。この状態で切換操作軸１５を回動すると、各偏心スリーブ１２が回動して係止ピン４１がストッパ４２あるいは４３に当接する位置で停止され、この停止位置で油圧シリンダ３３を収縮すると、クランプ３４の係止部３５が切欠部３１あるいは３２に嵌合し、偏心スリーブ１２を回動不能とし、スピンドル１３の位置が変更された入力ギヤ１９が第１出力ギヤ２１と噛み合う第１の回動位置、あるいは第２出力ギヤ２３と噛み合う第２の回動位置に位置決めすることができる。この場合、偏心スリーブ１２の係止ピン４１がストッパ４２あるいは４３に当接した位置で、クランプ３４の係止部３５が切欠部３１あるいは３２に嵌合するとき、両者の傾斜面により偏心スリーブ１２（スピンドル１３）は適正な位置に位置決め固定することができる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、スピンドル１３にドリル１４を装着して装置を穴加工用として適用したが、これに限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように、請求項１の発明の加工位置可変型スピンドル装置によれば、ハウジングに回動自在な支持筒にその中心からの偏心位置にスピンドルを回動自在に軸支して入力ギヤを嵌合する一方、支持筒の第１の回動位置でのみ入力ギヤと外歯同士で噛み合う第１出力ギヤと、第２の回動位置でのみ入力ギヤと外歯同士で噛み合う第２出力ギヤとを設け、スピンドル駆動手段により第１及び第２出力ギヤを回動可能としたので、スピンドルの加工位置を容易に変更することで、ワークサイズが異なることに起因して生じる作業位置の違いに適正に対応することができると共に、スピンドルの入力ギヤが各位置で第１または第２出力ギヤと外歯同士で噛み合って駆動力が得られるため、スピンドル位置の偏心量を予め小さく設定することで、２つの作業位置が接近した場合であっても干渉などの設計的な制約を受けることなく適用することができ、装置を小型化することができる。
【００２６】
また、請求項２の発明の加工位置可変型スピンドル装置によれば、入力ギヤを第１出力ギヤまたは第２出力ギヤの少なくとも一方と常に噛み合うようにしたので、入力ギヤがフリーになることはなく、噛み合いが第１出力ギヤと第２出力ギヤとの間で切り換わるとき、歯先同志の干渉を防止することができる。
【００２７】
また、請求項３の発明の加工位置可変型スピンドル装置によれば、スピンドル駆動手段を、動力源により駆動して第１出力ギヤが嵌合するメインシャフトと、メインシャフトの動力を複数のギヤ列を介してメインシャフトを中心とした周方向に沿って複数配設された第２出力ギヤに伝達する歯車伝達機構とから構成し、スピンドルを複数の第２出力ギヤに対応して複数配設すると共に、第１の回動位置のときにメインシャフトからの放射線上を内方へ最大偏心し、第２の回動位置のときに外方へ最大偏心するように支持筒に配設したので、複数の作業位置が存在するワークの加工位置が放射方向に異なるとき、スピンドルを放射方向に複数設ける必要はなく、微妙な作業径の違いにも微妙な偏心量の設定により対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工位置可変型スピンドル装置の断面図である。
【図２】加工位置可変型スピンドル装置の作動を表す部断面図である。
【図３】加工位置可変型スピンドル装置の正面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】スピンドルの位置変更時の作動を表す概略図である。
【図６】ワークの概略斜視図である。
【符号の説明】
１１  ハウジング
１２  偏心スリーブ（支持筒）
１３  スピンドル
１４  ドリル
１５  切換操作軸（支持筒駆動手段）
１６  切換駆動ギヤ
１８  切換従動ギヤ
１９  入力ギヤ
２０  駆動軸
２１  第１出力ギヤ
２３  第２出力ギヤ
２４  駆動ギヤ（歯車伝達機構）
２５  連結ギヤ（歯車伝達機構）
２６  従動ギヤ（歯車伝達機構）
３１，３２  切欠部
３４  クランプ
【図１】
0003726563.tif 000002
【図２】
0003726563.tif 000003
【図３】
0003726563.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003726563.tif 000006
【図６】
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