(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、軸芯上に軸挿通部を有し、前記ハウジングに軸受を介して支持され、回転駆動される外側の軸と、軸端に工具の装着部を有し、前記外側の軸の軸挿通部に軸受を介して軸方向に移動可能に支持された内側の軸と、前記外側の軸の外周面上に軸方向にスライド可能に配置されたガイド部材と、前記外周面上に軸挿通部に交差状に貫通して形成された軸方向に長い長穴状のガイド穴と、前記ガイド穴に配置され、前記ガイド部材と前記外側の軸と前記内側の軸とを一体に回転可能に、かつ前記ガイド部材と前記内側の軸とを一体に前記外側の軸に対して軸方向に移動可能に結合するガイドピンと、前記ガイド部材に設けられ、Ｎ極とＳ極の磁極を軸方向に向けられた回転側のマグネット、及び前記ハウジングの、前記回転側のマグネットに対して軸方向に対向する位置に固定され、前記外側の軸の回転により前記回転側のマグネットのＮ極とＳ極の磁極が交互に対向可能に、Ｎ極とＳ極の磁極を軸方向に向けられた固定側のマグネットを有し、前記外側の軸の軸挿通部上の前記内側の軸を軸方向に進退駆動する軸駆動部とを備えたことを特徴とする工具駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削加工などの工作機械に使用する工具駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作物の研削加工に、研削盤などの工作機械が用いられている。例えば、内円筒面研削加工の場合、内面研削盤が使用され、その高速回転する小径の砥石車で工作物の円筒内周面を削り取っている。また、外円筒面研削加工の場合、外面研削盤が使用され、その大径の砥石車で工作物の円筒外周を削り取っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の研削盤では、工作物を研削加工している間、砥石車に不断に負荷がかかっているため、研削抵抗が極端に大きくなり、砥石車の研削性能を損ねているという問題がある。
本発明は、このような従来の問題を解決し、砥石車などこの種の工具の負荷を小さくして、工具の性能を十分に引き出し、工作物に対する加工能力を高めることのできる優れた工具駆動装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の工具駆動装置は、ハウジングと、軸芯上に軸挿通部を有し、前記ハウジングに軸受を介して支持され、回転駆動される外側の軸と、軸端に工具の装着部を有し、前記外側の軸の軸挿通部に軸受を介して軸方向に移動可能に支持された内側の軸と、前記外側の軸の外周面上に軸方向にスライド可能に配置されたガイド部材と、前記外周面上に軸挿通部に交差状に貫通して形成された軸方向に長い長穴状のガイド穴と、前記ガイド穴に配置され、前記ガイド部材と前記外側の軸と前記内側の軸とを一体に回転可能に、かつ前記ガイド部材と前記内側の軸とを一体に前記外側の軸に対して軸方向に移動可能に結合するガイドピンと、前記ガイド部材に設けられ、Ｎ極とＳ極の磁極を軸方向に向けられた回転側のマグネット、及び前記ハウジングの、前記回転側のマグネットに対して軸方向に対向する位置に固定され、前記外側の軸の回転により前記回転側のマグネットのＮ極とＳ極の磁極が交互に対向可能に、Ｎ極とＳ極の磁極を軸方向に向けられた固定側のマグネットを有し、前記外側の軸の軸挿通部上の前記内側の軸を軸方向に進退駆動する軸駆動部とを備えたものである。この構成から、外側の軸の回転駆動により、この軸と一体に内側の軸が回転されるとともに、軸駆動部の作動により、内側の軸が外側の軸の軸挿通部上で進退駆動され、この内側の軸の進退運動により、この内側の軸の軸端に装着された工具を軸方向に往復移動させながら回転することができる。すなわち、外側の軸が回転駆動されて、この軸にガイドピンを介して結合された内側の軸、ガイド部材が外側の軸と一体に回転されるとともに、ガイド部材上の回転側のマグネットのＮ極とＳ極がそれぞれ、固定側のマグネットのＮ極とＳ極に交互に対向される。同じ極性が対向されたときに、各マグネットが相互に反発して、ガイド部材が外側の軸の外周面上を軸方向に前進駆動されるとともに、このガイド部材にガイド穴を通して配置されたガイドピンを介して結合された内側の軸が外側の軸の軸挿通部上で前進駆動される。異なる極性が対向されたときに、各マグネットが相互に引き合い、ガイド部材が外側の軸の外周面上を軸方向に後退駆動されるとともに、このガイド部材に従動して、内側の軸が外側の軸の軸挿通部上で後退駆動される。この内側の軸の回転運動と進退運動とにより、軸端に装着された工具を軸方向に往復運動させながら回転駆動することができ、工作物に接触する工具の負荷を小さくして、工具の性能を維持向上させることができる。例えば研削工具の場合、研削工具と工作物との間の研削抵抗を小さくして、研削工具の研削性能を最大限に発揮することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の第１の実施の形態を示している。なお、この実施の形態では、研削盤などの工作機械に用いる工具駆動装置を例示している。図１において、この工具駆動装置１は、ハウジング２と、２重構造の外側の軸３、内側の軸４と、軸駆動部５を構成する固定側、回転側のマグネット５１、５２とを備える。
【０００６】
ハウジング２はその内周面の前部及び後部に軸受固定部２０を備え、これらの軸受固定部２０に軸受２１が固定されている。これらの軸受２１にはラジアル方向のボールベアリングが用いられている。また、各軸受固定部２０の中間の内周面上に１８０°の間隔で段部２２が形成され、これらの段部２２にそれぞれ軸駆動部５の固定側のマグネット（永久磁石）５１を埋設されて、その磁極が軸方向前側に向けられている。ここで一方のマグネット５１はＮ極が軸方向前側（図１中、左側）に向けられていて、他方のマグネット５１はＳ極が軸方向前側（図１中、左側）に向けられている。
【０００７】
外側の軸３は、その全長がハウジング２の軸方向よりも長く、その後端部にプーリ３３が取り付けられている。この軸３には前側の軸端から軸芯上に内側の軸４を挿通可能な軸挿通部３０が形成されている。軸挿通部３０は、軸端から漸次小径に段差状に形成され、軸端側と奥側とにそれぞれ軸受３１が固定されている。これらの軸受３１にはスラスト方向のボールベアリングが用いられている。なお、このボールベアリングを軸受メタルに代えることができる。また、この軸３の外周面上の中間所定の位置に軸方向に向けて長い長穴状のガイド穴３２が軸挿通部３０に交差状に貫通して形成されている。内側の軸４は、軸端に図示されない研削工具（砥石車）の装着部４０を有し、外側の軸３の軸挿通部３０に嵌合可能に、研削工具の装着部３０側の一方の軸端から他方の軸端に向けて漸次小径の段差形状に形成されている。またその外周面の軸端側にピン挿通部４１が穿設されている。この軸４は、外側の軸３の軸挿通部３０に圧縮コイルスプリング６１を介して挿通されて、軸受３１に支持される。
【０００８】
外側の軸３には外周面上中間所定の位置に筒状のガイド部材７が軸方向にスライド可能に配置されている。このガイド部材７の周面にピン挿通部７０が穿設されていて、このピン挿通部７０と外側の軸３のガイド穴３２と内側の軸４のピン挿通部４１とを合わせて、ここにガイドピン７１が挿通されて、このガイドピン７１によりガイド部材７、外側の軸３、内側の軸４が一体に回転可能に結合され、かつガイド部材７、内側の軸４が一体に外側の軸３に対して軸方向に移動可能に結合されている。なお、外側の軸３の外周面上にガイド部材７を軸方向後側に向けて押圧するための圧縮コイルスプリング６２が配設され、この圧縮コイルスプリング６２のガイド部材７に対する押圧付勢と軸挿通部３０内の圧縮コイルスプリング６１の内側の軸４に対する押圧付勢とにより、常態としてガイドピン７１がガイド穴３２においてその軸方向中間位置に保持される。
【０００９】
外側の軸３上のガイド部材７には、図２に示すように、その周面に１８０°の間隔で、軸駆動部５の回転側のマグネット（永久磁石）５２が埋設され、その磁極が軸方向後側に向けられている。ここで一方のマグネット５２はＮ極が軸方向後側に向けられていて、他方のマグネット５２はＳ極が軸方向後側に向けられている。
【００１０】
このように外側の軸３に内側の軸４を内設され、その外周面上にガイド部材７が外嵌されて、外側の軸３はハウジング２の２つの軸受２１に支持されるとともに、そのガイド部材７のＮ極、Ｓ極の各マグネット５２が外側の軸３の回転によりハウジング２上の固定側の各マグネット５１のＮ極、Ｓ極に交互に対向可能に配置され、これによりガイド部材７が軸駆動部５に作動連結される。また、この外側の軸３のプーリ３３に図示されない外付けの回転駆動源がベルトを介して作動連結される。なお、この実施の形態では、固定側、回転側の各マグネット５１、５２をそれぞれ、１８０°の角度間隔で２個ずつ設けているが、これらのマグネット５１、５２をそれぞれ、１２０°の角度間隔で３個ずつ設けるなど、１８０°とは異なる角度間隔で複数個ずつ設けることができる。
【００１１】
このようにして工具駆動装置１は、外側の軸３の回転駆動により、この軸３と一体に内側の軸４が回転されるとともに、軸駆動部５の作動により、内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で進退駆動され、この内側の軸４の進退運動により、この内側の軸４の軸端に装着された研削工具を軸方向に往復移動させながら回転する。すなわち、外側の軸３が図示されない外付けの回転駆動源により回転駆動されて、この軸３にガイドピン７１を介して結合された内側の軸４、ガイド部材７が外側の軸３と一体に回転されるとともに、ガイド部材７上の回転側のマグネット５２のＮ極とＳ極がそれぞれ、その周回軌道上の固定側のマグネット５１のＮ極とＳ極に交互に対向される。同じ極性が対向されたときに、各マグネット５１、５２が相互に反発して、ガイド部材７が外側の軸３の外周面上を軸方向に前進駆動されるとともに、このガイド部材７に長穴状のガイド穴３２を通して配置されたガイドピン７１を介して結合された内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で前進駆動され、異なる極性が対向されたときに、各マグネット５１、５２が相互に引き合い、ガイド部材７が外側の軸３の外周面上を軸方向に後退駆動されるとともに、このガイド部材７に従動して、内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で後退駆動される。この内側の軸４の回転運動と進退運動とにより、軸端に装着される砥石車は軸方向に往復運動しながら回転駆動されて、工作物に接触される。この砥石車の往復運動により、砥石車に受ける負荷が断続され、砥石車と工作面との間の研削抵抗が小さくなる。
【００１２】
このように第１の実施の形態によれば、外側の軸３と内側の軸４とを一体に回転するとともに、外側の軸３に対して内側の軸４を進退駆動して、研削工具を軸方向に往復運動しながら回転するので、工作物に接触する研削工具の負荷を小さくして研削工具と工作物との間の研削抵抗を小さくすることができ、研削工具の研削性能を最大限に発揮することができる。したがって、砥石車に著しく良好な切れ具合が得られる。
【００１３】
（実施の形態２）
図３に本発明の第２の実施の形態を示している。なお、この実施の形態においても、研削盤などの工作機械に用いる工具駆動装置を例示している。図３において、この工具駆動装置１１は、ハウジング２と、２重構造の外側の軸３、内側の軸４と、軸駆動部５を構成する固定側、回転側のマグネット５１、５２とを備える。この実施の形態においては、外側の軸３の駆動方式が第１の実施の形態と異なり、ここでは異なる部位に新たな符号を付して説明を加え、他の各部については第１の実施の形態と同じ符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１４】
この工具駆動装置１１においては、その後部に外側の軸３の駆動部として電気モータが連結されるため、外側の軸３の後部側の軸端にかみ合いクラッチ８の一方をなす十字形の凹部を有するボス８０が設けられ、その周囲に外周面にねじ９を切られた連結部材９１がハウジング２の後端部に取り付けられている。
【００１５】
図４にこの工具駆動装置１１に連結する電気モータの一例を示している。図４において、この電気モータ１２は、モータ本体１２１と、電源接続部１２５とを備える。モータ本体１２１はブラシレスのモータで、１２２はマグネット、１２３はコイルである。このモータ本体１２１の出力軸の先端に十字形の軸１２４が設けられ、その周囲に内周面にねじ９を切られた連結部材９２が設けられている。一方、電源接続部１２５は、雄側のコネクタ１２６、雌側のコネクタ１２７、ホール素子１２８、マグネット１２９などを有し、雄側、雌側の各コネクタ１２５、１２６が接続され、ホール素子１２８とマグネット１２９とにより位置検出されて、モータ本体１２１が通電される。
【００１６】
これらの工具駆動装置１１と電気モータ１２は、一方の外側の軸３と他方の出力軸とを十字形の凹部を有するボス８０と十字形の軸１２４からなるかみ合いクラッチ８を介して作動連結されるとともに、両者間の連結部材９１、９２が螺合されて結合される。
【００１７】
このようにして工具駆動装置１１は、第１の実施の形態と同様に、外側の軸３の回転駆動により、この軸３と一体に内側の軸４が回転されるとともに、軸駆動部５の作動により、内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で進退駆動され、この内側の軸４の進退運動により、この内側の軸４の軸端に装着された研削工具を軸方向に往復移動させながら回転する。すなわち、外側の軸３が電気モータ１２により回転駆動されて、この軸３にガイドピン７１を介して結合された内側の軸４、ガイド部材７が外側の軸３と一体に回転されるとともに、ガイド部材７上の回転側のマグネット５２のＮ極とＳ極がそれぞれ、その周回軌道上の固定側のマグネット５１のＮ極とＳ極に交互に対向される。同じ極性が対向されたときに、各マグネット５１、５２が相互に反発して、ガイド部材７が外側の軸３の外周面上を軸方向に前進駆動されるとともに、このガイド部材７に従動して内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で前進駆動され、異なる極性が対向されたときに、各マグネット５１、５２が相互に引き合い、ガイド部材７が外側の軸３の外周面上を軸方向に後退駆動されるとともに、このガイド部材７に従動して内側の軸４が外側の軸３の軸挿通部３０上で後退駆動される。この内側の軸４の回転運動と進退運動とにより、砥石車は軸方向に往復運動しながら回転駆動されて、工作物に接触される。この砥石車の往復運動により、砥石車に受ける負荷が断続され、砥石車と工作面との間の研削抵抗が小さくなる。このようにしても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外側の軸と、工具を装着する内側の軸とを設け、外側の軸と内側の軸とを一体に回転するとともに、外側の軸に対して内側の軸を進退駆動して、工具を軸方向に往復運動しながら回転するので、砥石車などこの種の工具の負荷を小さくして、工具の性能を十分に引き出し、工作物に対する加工能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す研削盤などの工作機械に用いる工具駆動装置の断面図
【図２】同工具駆動装置に備える軸駆動部の断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態として示す研削盤などの工作機械に用いる工具駆動装置の断面図
【図４】同工具駆動装置に用いる外側の軸の駆動部の断面図
【符号の説明】
１  工具駆動装置
２  ハウジング
２０  軸受固定部
２１  軸受
２２  段部
３  外側の軸
３０  軸挿通部
３１  軸受
３２  ガイド穴
３３  プーリ
４  内側の軸
４０  研削工具（砥石車）の装着部
４１  ピン挿通部
５  軸駆動部
５１  固定側のマグネット（永久磁石）
５２  回転側のマグネット（永久磁石）
６１、６２  圧縮コイルスプリング
７  ガイド部材
７０  ピン挿通部
７１  ガイドピン
８  かみ合いクラッチ
８０  ボス
１１  工具駆動装置
１２  電気モータ
１２１  モータ本体
１２２  マグネット
１２３  コイル
１２４  十字形の軸
１２５  電源接続部
１２６  雄側のコネクタ
１２７  雌側のコネクタ
１２８  ホール素子
１２９  マグネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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