(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした５面加工ヘッド装置において、ケーシング（４１）を設け、第１旋回ケーシング（２７）をケーシング（４１）に対して旋回可能に設け、さらに第２ケーシング（２６）を第１旋回ケーシング（２７）に対して旋回可能に設け、主軸（１７）を第２旋回ケーシング（２６）に配置し、主軸を駆動するための動力軸（１１）をケーシング（４１）に配置し、主軸駆動用の動力軸（１１）の回転を主軸（１７）に伝達するためのかさ歯車（１２〜１６）を設け、第１及び第２旋回ケーシング（２７、２６）を旋回させるための第１及び第２サーボモータ（２８、１９）をケーシング（４１）と固定関係に配置し、第２サーボモータ（１９）の駆動力を第２旋回ケーシング（２６）に伝えるためのカップリング部材（２０、２１）を設け、その一方（２１）をケーシング（４１）側に配置し、他方（２０）を第１旋回ケーシング（２７）側に配置し、第１旋回ケーシング（２７）が所定の旋回位置にある時にのみ、カップリング部材の一方（２０）と他方（２１）を連結して、第２旋回ケーシングを第１旋回ケーシング（２７）と相対的に旋回できる構成にしたことを特徴とする５面加工ヘッド装置。
【請求項２】
第１旋回ケーシング（２７）がケーシング（４１）と相対的に３６０°旋回可能であり、第２旋回ケーシング（２６）が第１旋回ケーシング（２７）と相対的に１８０°旋回可能であることを特徴とする請求項１に記載の５面加工ヘッド装置。
【請求項３】
第１サーボモータ（２８）と第１旋回ケーシング（２７）の間にウオーム軸（２９）とウオームホイール（３０）を配置し、これらを介して第１サーボモータ（２８）の駆動力を第１旋回ケーシング（２７）に伝達することを特徴とする請求項１又は２に記載の５面加工ヘッド装置。
【請求項４】
カップリング部材（２０、２１）と第２旋回ケーシング（１６）の間にかさ歯車（２２、２３）、平歯車（２４）、内歯歯車（２５）を配置し、これらを介して第２サーボモータ（１９）の駆動力を第２旋回ケーシング（２６）に伝達することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の５面加工ヘッド装置。
【請求項５】
主軸駆動用動力軸（１１）の回転を主軸（１７）に伝達するかさ歯車（１２〜１５）のうちの２つ（１３、１４）を第２旋回ケーシング（２６）の旋回軸（１８）と同軸上に配置し、その一方のかさ歯車（１３）を主軸駆動用の動力軸側に配置し、他方のかさ歯車（１４）を主軸側に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の５面加工ヘッド装置。
【請求項６】
カップリング部材（２０、２１）の一方（２０）を移動するためのアクチュエータ（４５）をケーシング（４１）と固定関係に配置し、アクチュエータ（４５）により両方のカップリング部材（２０，２１）を係合・離脱させる構成にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の５面加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした５面加工ヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
５面加工ヘッド装置は、設定替え無しでワークの複数の面、例えば上面と４つの周面の合計５面を加工することができ、加工効率の向上に役立つ。
【０００３】
５面加工ヘッド装置は、主軸方向と平行でない旋回軸の回りに、主軸を旋回させるための旋回機構を有している。旋回機構により主軸の向きを変え、例えば立位置と横位置で加工を行うのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の旋回機構は構造が複雑であり、ヘッド装置全体が大型かつ大重量となっていた。
【０００５】
本発明は、構造が非常に簡単かつシンプルであって、小型化かつ小重量化が容易な５面加工ヘッド装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした５面加工ヘッド装置において、ケーシング（４１）を設け、第１旋回ケーシング（２７）をケーシング（４１）に対して旋回可能に設け、さらに第２ケーシング（２６）を第１旋回ケーシング（２７）に対して旋回可能に設け、主軸（１７）を第２旋回ケーシング（２６）に配置し、主軸を駆動するための動力軸（１１）をケーシング（４１）に配置し、主軸駆動用の動力軸（１１）の回転を主軸（１７）に伝達するためのかさ歯車（１２〜１６）を設け、第１及び第２旋回ケーシング（２７、２６）を旋回させるための第１及び第２サーボモータ（２８、１９）をケーシング（４１）と固定関係に配置し、第２サーボモータ（１９）の駆動力を第２旋回ケーシング（２６）に伝えるためのカップリング部材（２０、２１）を設け、その一方（２０）をケーシング（４１）側に配置し、他方（２０）を第１旋回ケーシング（２７）側に配置し、第１旋回ケーシング（２７）が所定の旋回位置にある時にのみ、カップリング部材の一方（２０）と他方（２１）を連結して、第２旋回ケーシング（２６）を第１旋回ケーシング（２７）と相対的に旋回できる構成にしたことを特徴とする５面加工ヘッド装置を解決手段の１つのとしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の５面加工ヘッド装置は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした５面加工ヘッド装置において、ケーシングを設け、第１旋回ケーシングをケーシングに対して旋回可能に設け、さらに第２ケーシングを第１旋回ケーシングに対して旋回可能に設け、主軸を第２旋回ケーシングに配置し、主軸を駆動するための動力軸をケーシングに配置し、主軸駆動用の動力軸の回転を主軸に伝達するためのかさ歯車を設け、第１及び第２旋回ケーシングを旋回させるための第１及び第２サーボモータをケーシングと固定関係に配置し、第２サーボモータの駆動力を第２旋回ケーシングに伝えるためのカップリング部材を設け、その一方をケーシング側に配置し、他方を第１旋回ケーシング側に配置し、第１旋回ケーシングが所定の旋回位置にある時にのみ、カップリング部材の一方と他方を連結して、第２旋回ケーシングを第１旋回ケーシングと相対的に旋回できる構成になっている。
【０００９】
第１旋回ケーシングをケーシングと相対的に３６０゜旋回可能に、第２旋回ケーシングを第１旋回ケーシングと相対的に１８０゜旋回可能に構成できる。
【００１０】
第１サーボモータの駆動力は、ウオーム軸、ウオームホイールを介して第１旋回ケーシングに伝達する構成にできる。
【００１１】
第２サーボモータの駆動力は、カップリング部材、かさ歯車、平歯車、内歯歯車を介して第２旋回ケーシングに伝達する構成にできる。
【００１２】
主軸駆動用動力軸の回転を主軸に伝達するかさ歯車のうちの２つを第２旋回ケーシングの旋回軸と同軸上に配置し、その一方のかさ歯車を主軸駆動用の動力軸側に配置し、他方のかさ歯車を主軸側に配置することができる。
【００１３】
カップリング部材の一方を移動するためのアクチュエータをケーシングと固定関係に配置し、アクチュエータにより両方のカップリング部材を係合・離脱させる構成にできる。この係合・離脱動作は、第１旋回ケーシングが所定の旋回位置にある時に実行される。
【００１４】
本発明の５面加工ヘッド装置の他の態様は、主軸を旋回させることにより、ワークの複数の面を加工できる構成にした５面加工ヘッド装置において、ケーシングを設け、第１旋回ケーシングをケーシングに対して旋回可能に設け、さらに第２ケーシングを第１旋回ケーシングに対して旋回軸を中心に旋回可能に設け、主軸を第２旋回ケーシングに配置し、主軸を駆動するための動力軸をケーシングに配置し、主軸駆動用の動力軸の回転を主軸に伝達するためのかさ歯車を設け、これらのかさ歯車のうちの２つを第２旋回ケーシングの旋回軸と同軸上に配置し、その一方のかさ歯車を主軸駆動用の動力軸側に配置し、他方のかさ歯車を主軸側に配置した構成になっている。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１６】
先ず、図１〜図４を参照して、本発明の５面加工ヘッド装置１０における主軸１７の旋回動作を簡単に説明する。
【００１７】
図１と図２は本発明の５面加工ヘッド装置の動作原理を示す図であり、図中ケーシング類が省略されている。図３と図４はケーシング類をつけた図である。
【００１８】
主軸１７（第２旋回ケーシング２６）は第２旋回ケーシング２６に設定され、主軸駆動用動力軸１１によって駆動される。主軸駆動用動力軸１１と主軸１７の間にはかさ歯車１２〜１６が配置されており、これらを介して駆動力が伝達される。
【００１９】
主軸１７は図１及び図３に示す立位置と、図２及び図４に示す横位置との間で旋回可能である。この旋回動作は、旋回軸１８を中心にした１８０°の範囲での反転動作となる。
【００２０】
動力伝達用のかさ歯車のうちの２つ１３、１４は、この旋回軸１８と同軸に配置される。他の２つのかさ歯車１２、１６はそれぞれ駆動軸１１上と主軸１７上に配置され、残りのかさ歯車１５はかさ歯車１４と１６の間に配置される。
【００２１】
主軸１７（第２旋回ケーシング２６）の旋回時には、かさ歯車１５，１６はいわゆる遊星歯車となり、旋回軸１８の回りを公転しながら自転する。
【００２２】
第２旋回ケーシング２６を旋回させる動力、すなわち、主軸１７を立位置と横位置の間の１８０°の範囲で旋回させる動力は、後述する第２サーボモータから供給される。第２サーボモータの駆動力は、カップリング部材２１、かさ歯車２２と２３、及び、後述する平歯車２４と内歯歯車２５を介して第２旋回ケーシングに伝達される。
【００２３】
以下、図５〜図７も参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２４】
図５は本発明の５面加工ヘッド装置の実施例を全体的に示す図であり、図中ケーシング類は省略されている。図６は図５の５面加工ヘッド装置のケーシング類をつけた状態を部分的に示す図であり、図７は図５の５面加工ヘッド装置の主軸駆動用動力軸とその周辺を示す斜視図である。
【００２５】
５面加工ヘッド装置１０は、装置を全体的に支持するケーシング４１を備えている。ケーシング４１には、複数の軸受を介して主軸駆動動力軸１１が配置されている。
【００２６】
ケーシング４１の上部には、主軸駆動動力軸１１を駆動するための多段式の駆動部４２が配置されている。
【００２７】
ケーシング４１の下側には、第１旋回ケーシング２７が配置されている。第１旋回ケーシング２７は、ケーシング４１に対して３６０°の範囲で旋回可能である。第１旋回ケーシング２７の旋回軸は、主軸駆動動力軸１１と同軸である。
【００２８】
第１旋回ケーシング２７の下側には、第２旋回ケーシング２６が配置されている。第２旋回ケーシング２６は、第１旋回ケーシング２７に対して１８０°の範囲で旋回軸１８を中心に旋回可能である。
【００２９】
この実施例では、第２旋回ケーシング２６の旋回軸１８は、第１旋回ケーシング２７の旋回軸と４５°の角度を成している。
【００３０】
第２旋回ケーシング２６には、軸受を介して主軸１７が配置されている。
【００３１】
主軸駆動用動力軸１１の回転は、かさ歯車１２〜１６を介して主軸１７に伝達される。
【００３２】
第１旋回ケーシング２７を旋回させるための第１サーボモータ２８が、ケーシング４１と固定関係に配置されている。第１サーボモータ２８の出力軸には、ウオーム軸２９が接続されている。ウオーム軸２９は、ウオームホイール３０と噛み合っている。
【００３３】
ウオームホイール３０は、主軸駆動動力軸１１の外周に配置されている。ウオームホイール３０は主軸駆動動力軸１１とは回転自在であり、第１旋回ケーシング２６とは固定関係に連結されている。
【００３４】
第１サーボモータ２８によってウオーム軸２９を駆動すると、ウオームホイール３０と共に第１旋回ケーシング２６が旋回する。旋回軸は、ウオームホイール３０の回転軸、すなわち主軸駆動動力軸１１と同軸である。
【００３５】
第１旋回ケーシング２７は、例えば、腕部材によって主軸駆動動力軸１１と同軸に配置されたリング部材にぶら下がるかたちで支持できる。
【００３６】
第１旋回ケーシング２６とケーシング４１の間には、周知のロック機構が配置される。ロック機構に関しては詳述しないが、例えば歯型カップリングと油圧シリンダーを用いて構成することができる。
【００３７】
ロック機構によって、第１旋回ケーシング２６をケーシング４１に対して強固に固定することが可能となる。
【００３８】
ロック機構を解除することにより、第１旋回ケーシング２６を３６０°の範囲で旋回することが可能となる。任意の旋回位置で割り出しを行い、再びロック機構で強固に固定し、その後で加工を行う。
【００３９】
割り出しロック位置は、例えば１度〜数度毎に定めることができる。頻度の多い９０°毎の４か所としても良い。
【００４０】
第１旋回ケーシング２７を任意の割り出し位置でロックして加工を行っても良いし、旋回させながら加工を行う構成にすることもできる
一方、第２旋回ケーシング２６は、ケーシング４１と固定関係に配置された第２サーボモータ１９の動力で旋回する。
【００４１】
第２サーボモータ１９の出力軸には歯車４３が接続されている。歯車４３の隣りには歯車４４が配置され、両者は噛み合っている。歯車４４はアクチュエータ４５によって、軸方向（上下方向）に移動可能である。歯車４３は歯車４４よりも厚肉であり、歯車４４は両者が噛み合う範囲内で軸方向に移動する。
【００４２】
歯車４４の下側には、カップリング部材２０が接続されている。カップリング部材２０は、油圧シリンダ等のアクチュエータ４５によって歯車４４と一緒に軸方向（上下方向）に移動する。
【００４３】
このカップリング部材２０と協働するカップリング部材２１は、第１旋回ケーシング２７側に配置されている。ケーシング４１側のカップリング部材２０の上下移動によって、両方のカップリング部材２０、２１が係合・離脱する。両方のカップリング部材２０、２１は、第１旋回ケーシング２７が基準位置（０°位置）にある時にのみ、整列して係合可能となる。
【００４４】
カップリング部材２１の軸の下端部には、かさ歯車２２が配置されている。かさ歯車２２は、旋回軸１８と平行な軸の自由端に取付けられた別のかさ歯車２３に噛み合っている。かさ歯車２３の軸の支持側端部寄りには平歯車２４が配置されている。平歯車２４には内歯歯車２５が噛み合っている。かさ歯車２３と平歯車２４の軸は、軸受を介して第１旋回ケーシング２７に配置されている。
【００４５】
内歯歯車２５は第２旋回ケーシング２６と固定関係にある。
【００４６】
第２サーボモータ１９の駆動力は、歯車４３と４４、カップリング部材２０と２１、かさ歯車２２と２３、平歯車２４、内歯歯車２５を介して第２旋回ケーシング２６に伝達される。
【００４７】
第１旋回ケーシング２７を図面に示す基準位置（０°位置）に移動し、アクチュエータ４５を作動させてカップリング部材２０と２１を係合させることによって、第２旋回ケーシング２６が旋回可能となる。
【００４８】
この状態で、第２サーボモータを駆動することにより、第２旋回ケーシング２６を第１旋回ケーシング２７と相対的に旋回させることができる。第２旋回ケーシング２６は、図１及び図３に示す立位置と、図２及び図４に示す横位置の間の任意の位置（１８０°の範囲）で割り出し可能である。
【００４９】
第２旋回ケーシング２６は、例えば、旋回軸１８と同軸に配置された段付のリング状部材を用いて支持できる。この段付のリング状部材は、第１旋回ケーシング２７の支持部で支持される。
【００５０】
第２旋回ケーシング２６と第１旋回ケーシング２７の間には、周知のロック機構が配置される。ロック機構は、例えば歯型カップリングと油圧シリンダーを用いて構成することができる。
【００５１】
ロック機構を作動させた時に両者が固定関係になり、ロック機構を非作動とした時に第２旋回ケーシング２６が第１旋回ケーシング２７と相対的に旋回可能となる。
【００５２】
第２旋回ケーシング２６を任意の割り出し位置でロックして加工を行っても良いし、旋回させながら加工を行うことも可能である。
【００５３】
本発明の５面加工ヘッド１０は、図８に示す立型の工作機械１や、図９に示す門型の工作機械１、さらに、その他様々なタイプの工作機械に容易に適用することができる。図８の工作機械１は、ＸＹテーブルを備え、５面加工ヘッド１０はＺ方向に移動可能である。図９の工作機械１では、５面加工ヘッド１０がＸＺ方向に移動可能である。
【００５４】
本発明の５面加工ヘッド１０によれば、５面加工に限らず多面加工も可能であり、ワークの円周面の任意の箇所の加工も可能である。
【００５５】
本発明は前述の実施例に限定されない。例えば、動力伝達用のかさ歯車の個数は図示のものに限らない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の５面加工ヘッド装置は、構造が非常に簡単かつシンプルであって、小型化かつ小重量化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の５面加工ヘッド装置の動作原理を示す図で、図中ケーシング類が省略されている。
【図２】本発明の５面加工ヘッド装置の動作原理を示す図で、図中ケーシング類が省略されている。
【図３】第１・第２旋回ケーシングをつけた状態の図１に相当する動作図。
【図４】第１・第２旋回ケーシングをつけた状態の図２に相当する動作図。
【図５】本発明の５面加工ヘッド装置の実施例を全体的に示す図で、図中ケーシング類は省略されている。
【図６】図５の５面加工ヘッド装置のケーシングと第１・第２旋回ケーシングをつけた状態を部分的に示す図。
【図７】図５の５面加工ヘッド装置の主軸駆動用動力軸とその周辺を示す斜視図。
【図８】本発明の５面加工ヘッド装置の工作機械への適用例を示す図。
【図９】本発明の５面加工ヘッド装置の他の工作機械への適用例を示す図。
【符号の説明】
１０    ５面加工ヘッド装置
１１    主軸駆動用動力軸
１２〜１６    かさ歯車
１７    主軸
１８    旋回軸
１９    第２サーボモータ
２０、２１    カップリング部材
２２、２３    かさ歯車
２４    平歯車
２５    内歯歯車
２６    第２ケーシング
２７    第１ケーシング
２８    第１サーボモータ
２９    ウオーム軸
３０    ウオームホイール
４５    アクチュエータ
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003682899.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003682899.tif 000008
【図８】
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【図９】
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