(57)【要約】【課題】  ガンドリルの振れ止め規制を、常時、自由ゾーン範囲の均等位置で行うことにより、ガンドリルの作動を安定させ、正確な深孔加工が達成することのできる、新規なガンドリルマシンを開発することを技術課題とした。【解決手段】  チップボックス３と、移動するスピンドルユニット２との間である自由ゾーンＺには、複数の振れ止め装置６が  ガンドリル５の軸方向に移動自在に設けられ、且つ各振れ止め装置６は自由ゾーンＺを等分する配置位置となるように移動するように構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2018062035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
ガンドリルを保持し前記ベッド上において移動始端から移動終端までの範囲を移動するスピンドルユニットと、
このスピンドルユニットの移動終端側に設けられ、前記ガンドリルを回転自在に支承するチップボックスと、
このチップボックスに対しスピンドルユニットと反対側において隣接して配置されるワークホルダとを具え、
スピンドルユニットに保持したガンドリルの先端を、前記チップボックスからワークホルダに保持させたワークに至らせ、
スピンドルユニットにおけるスピンドルの回転と、スピンドルユニットの前進とにより、ワークに対し深孔を穿孔してゆくガンドリルマシンであって、
前記チップボックスと、移動するスピンドルユニットとの間である自由ゾーンには、複数の振れ止め装置が  ガンドリルの軸方向に移動自在に設けられ、
且つ各振れ止め装置は自由ゾーンを等分する配置位置となるように移動するように構成されていることを特徴とするガンドリルマシン。
【請求項２】
前記振れ止め装置は、移動架台と、この移動架台に回転自在に支持され、中心にガイド穴を有する振れ止めブッシュとを具え、
前記移動架台は、スピンドルユニットの移動方向に沿って設けられたリニアレール上を移動するように構成され、
且つ、移動架台にはボールネジ機構が接続され、このネジシャフトの回転により常時、複数の振れ止め装置が自由ゾーンを等分する位置に配置されるよう、駆動されることを特徴とする請求項１記載のガンドリルマシン。
【請求項３】
前記チップボックスは、ギズモシールにおけるドリル孔及びドリルブッシュにおけるドリル孔にガンドリルが挿通され、ドリルブッシュにおけるドリル孔から突出したガンドリルの先端がワークに作用するように構成されたものであり、
前記ギズモシールとドリルブッシュとの間に、サポートブッシュが設けられ、このサポートブッシュに形成されたドリル孔にガンドリルが挿通されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のガンドリルマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対し深孔加工を行うガンドリルマシンに関するものであって、特にガンドリルの作動を安定させ、正確な深孔加工が達成できるようにしたガンドリルマシンの改良に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおりワークに対して深孔加工を行うガンドリルマシンは、作動原理としては特殊断面形状の長尺なガンドリルを回転駆動し、ワーク内に作用させて穿孔するものであり、孔径や加工深さ寸法等が従来手法で対応可能であれば加工技術は確立している（例えば特許文献１参照）。
因みに深孔加工とは直径の２０倍以上の孔を形成することを意味するものである。
一方で、加工要求仕様が極めて厳しい場合には、装置全体の開発と多くのノウハウの蓄積とが要求される。
具体的には難加工要求仕様の一例としては、材質が比較的硬いステンレス系のワークであり、加工寸法は直径１ｍｍ以下で孔長が２００ｍｍを超えるようなものが想定されている。
【０００３】
このような仕様の場合、当然ながらガンドリルは穿孔径１ｍｍ仕様であり、且つその全長は直接穿孔に関与しないマージン部分を含めれば３００ｍｍ程度のものが用いられるが、この形状では細径の針金状であり且つその断面形状は円形形状から切粉の送り溝をほぼ１／４円周分切除したような形状であり、完全な円断面形状ではない。
したがってこれを安定的に回転させることは極めて困難であり、正確な加工は行い得なかった。即ち図５（ａ）に示すように、ガンドリル５′におけるワークＷとの加工端側については、チップボックス３′により正確に規制したとしても、その途中ではガンドリル５′の高速回転（例えば１６００ｒｐｍ程度の回転）に伴い、ガンドリル５′が紡錘状に撓んでしまう縄とび現象乃至はバルーニング現象という状態を呈してしまう。
この動きはガンドリル５′先端にも伝わり、加工精度にも影響を及ぼし、甚だしい場合にはガンドリル５′の折損も生じてしまう。
【０００４】
このため従来から図５（ｂ）に示すように、チップボックス３′とスピンドルユニット２′との間にガンドリル５′を通して安定させる振れ止め装置６′を配置することも行われていたが、図５（ｃ）に示すように振れ止めブッシュ６３′はスピンドルユニット２′の動きに合わせ、これに押され基端側から順次押出状に移動するだけであり、結果的にガンドリル５′の振れ止め規制を行う位置は、自由ゾーンＺ範囲の均等位置とはならない。
すなわち図５（ｂ）に示す状態で、チャック２７′と振れ止めブッシュ６３′との間の距離と、振れ止めブッシュ６３′間の距離と、振れ止めブッシュ６３′とギズモシール３１′との間の距離とを同じ間隔ｄ０としたとしても、スピンドルユニット２′の移動に伴い、チャック２７′と最も基端側の振れ止めブッシュ６３′との間の距離は縮まってゆくため、この距離は前記間隔ｄ０とは異なったものとなる。具体的には図５（ｃ）に示すように、基端側の間隔ｄｘは間隔ｄ０よりも短くなってしまう。
このためガンドリル５′の保持についてはなされてはいるものの、完全な振れ止め作用は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−８６３１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような背景を考慮してなされたものであって、ガンドリルの振れ止め規制を、常時、自由ゾーン範囲の均等位置で行うことにより、ガンドリルの作動を安定させ、正確な深孔加工が達成することのできる、新規なガンドリルマシンを開発することを技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１記載のガンドリルマシンは、ベッドと、ガンドリルを保持し前記ベッド上において移動始端から移動終端までの範囲を移動するスピンドルユニットと、このスピンドルユニットの移動終端側に設けられ、前記ガンドリルを回転自在に支承するチップボックスと、このチップボックスに対しスピンドルユニットと反対側において隣接して配置されるワークホルダとを具え、スピンドルユニットに保持したガンドリルの先端を、前記チップボックスからワークホルダに保持させたワークに至らせ、スピンドルユニットにおけるスピンドルの回転と、スピンドルユニットの前進とにより、ワークに対し深孔を穿孔してゆくガンドリルマシンであって、前記チップボックスと、移動するスピンドルユニットとの間である自由ゾーンには、複数の振れ止め装置が  ガンドリルの軸方向に移動自在に設けられ、且つ各振れ止め装置は自由ゾーンを等分する配置位置となるように移動するように構成されていることを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項２記載のガンドリルマシンは、前記要件に加え、前記振れ止め装置は、移動架台と、この移動架台に回転自在に支持され、中心にガイド穴を有する振れ止めブッシュとを具え、前記移動架台は、スピンドルユニットの移動方向に沿って設けられたリニアレール上を移動するように構成され、且つ、移動架台にはボールネジ機構が接続され、このネジシャフトの回転により常時、複数の振れ止め装置が自由ゾーンを等分する位置に配置されるよう、駆動されることを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項３記載のガンドリルマシンは、前記要件に加え、前記チップボックスは、ギズモシールにおけるドリル孔及びドリルブッシュにおけるドリル孔にガンドリルが挿通され、ドリルブッシュにおけるドリル孔から突出したガンドリルの先端がワークに作用するように構成されたものであり、前記ギズモシールとドリルブッシュとの間に、サポートブッシュが設けられ、このサポートブッシュに形成されたドリル孔にガンドリルが挿通されるように構成されていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１０】
まず請求項１記載の発明によれば、ガンドリルの振れ止め規制を、常時、自由ゾーン範囲の均等位置で行うことにより、ガンドリルの作動を安定させ、正確な深孔加工を達成することができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、複数の振れ止め装置を、自由ゾーンを等分する位置に配置することができる。
【００１２】
また請求項３記載の発明によれば、チップボックスにおいてガンドリルの作動をよりいっそう安定させ、正確な深孔加工を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガンドリルマシンを示す側面図及びその一部を拡大して示す斜視図である。
【図２】スピンドルユニット、チップボックス及びワークホルダを一部拡大して示す側面図である。
【図３】振れ止め装置を示す斜視図である。
【図４】ガンドリルマシンによるワークへの深孔加工の様子を段階的に示す側面図である。
【図５】既存のガンドリルマシン及び振れ止め装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の最良の形態は以下の実施例に述べる通りであるが、本発明の技術的思想の範囲で適宜変更を加えることも可能である。
なお以下の説明にあたっては、まず本発明のガンドリルマシン１の構成を説明し、次いでこの装置の作動態様について説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明のガンドリルマシン１は図１に示すように、ベッドＢと、ガンドリル５を保持し前記ベッドＢ上において移動始端から移動終端までの範囲を移動するスピンドルユニット２と、このスピンドルユニット２の移動終端側に設けられ、前記ガンドリル５を回転自在に支承するチップボックス３と、このチップボックス３に対しスピンドルユニット２と反対側において隣接して配置されるワークホルダ４とを具えて成るものである。
このようなガンドリルマシン１により、前記スピンドルユニット２に保持したガンドリル５の先端を、前記チップボックス３からワークホルダ４に保持させたワークＷに至らせ、スピンドルユニット２におけるスピンドル２３の回転と、スピンドルユニット２の前進とにより、ワークＷに対し深孔Ｈが穿孔されるものである。
そして前記チップボックス３と、移動するスピンドルユニット２との間である自由ゾーンＺには、複数の振れ止め装置６がガンドリル５の軸方向に移動自在に設けられ、且つ各振れ止め装置６は自由ゾーンＺを等分する配置位置となるように移動するように構成されている。
以下、ガンドリルマシン１を構成する各要素について詳しく説明する。
【００１６】
まず前記スピンドルユニット２は、一例として本出願人による特許出願である特開２０１２−８６３１２「ガンドリルマシン」に開示された構成と同様の構成が採られるものである。具体的には図２に示すように、ケーシング２０内に、ステータ２１とロータ２２とが具えられ、ロータ２２におけるスピンドル２３がケーシング２０の両端に対向して具えられた一対の軸受２４に軸支されている。
そしてスピンドル２３の軸方向中心を貫通するように油孔２５が形成されており、更にこのようなスピンドル２３の一端には給油管２６が接続され、もう一端にはチャック２７が接続されている。
なおこのように構成されるスピンドルユニット２は、スピンドル２３の軸方向に沿うように、ベッドＢ上に敷設されたレールＲ２上を、ボールネジ機構等（図示省略）により移動することができるように構成される。
【００１７】
次に前記チップボックス３は、ガンドリル５の先端側を回転自在に支承するとともに、ワークＷから生じる切粉Ｄを回収するための機器であり、更にワークＷを保持するための機器であって、ベッドＢ上におけるスピンドルユニット２とワークホルダ４との間に固定設置される。
具体的には図２に示すように、ケーシング３０の一側部に対してチャック３５が回転可能に具えられるとともに、チャック３５の反対側にギズモシール３１が回転可能に具えられ、更にチャック３５とギズモシール３１との間にドリルブッシュ３２が回転可能に具えられて成る。そしてこれらギズモシール３１におけるドリル孔３１ａ及びドリルブッシュ３２におけるドリル孔３２ａにガンドリル５が挿通され、このドリル孔３２ａから突出したガンドリル５の先端が、ドリルブッシュ３２と接するワークＷに作用することとなる。
なおこの実施例では、前記ギズモシール３１とドリルブッシュ３２との間に、ドリル孔３３ａが形成されたサポートブッシュ３３を設け、このドリル孔３３ａにガンドリル５が挿通されるようにした。
【００１８】
次に前記ワークホルダ４は、ガンドリルマシン１によって加工されるワークＷを、前記チップボックス３との間で保持するための機器であり、更にこの実施例ではワークＷをガンドリル５の回転方向とは逆側に回転させる構成を有するものとした。
具体的には図２に示すように、適宜ギヤを組み合わせて成る相対回転ユニット４１の出力軸に対して、チャック４２が具えられるものであり、相対回転ユニット４１を駆動するためのモータＭ４が具えられて成る。
そしてこのようなワークホルダ４は、チャック４２が、前記チップボックス３におけるチャック３５と対向するように配されるものであり、更に前記スピンドルユニット２におけるスピンドル２３の軸方向に沿うように、ベッドＢ上に敷設されたレールＲ４上を移動することにより、チャック４２とチャック３５との間の距離を調整可能とし、様々な長さのワークＷを保持することができるように構成される。
なおワークホルダ４の形態としては、ワークＷを回転させることなく、固定状態とする構成のものを採ることもできる。
【００１９】
次に前記ガンドリル５は、深孔加工（直径の２０倍以上の孔を形成する加工）を行うためのドリルであって、特に難加工要求仕様の一例としては、ワークＷが比較的硬いステンレス系の素材とされ、深孔Ｈの寸法が直径１ｍｍ以下、孔長が２００ｍｍを超えるような加工を可能にすることができるものが想定されている。
このような仕様の場合、ガンドリル５の全長は直接穿孔に関与しないマージン部分を含め３００ｍｍ程度となる。
そしてガンドリル５の断面形状は図２に拡大して示すように、円形形状からほぼ１／４円周分切除したようなＶ溝５１が形成されており、完全な円断面形状とはなっていない。
またガンドリル５を軸方向に貫通するように、一または複数の油孔５２が形成されている。
なお図２においては、スピンドル２３における油孔２５と、ガンドリル５における油孔５２との軸心がずれているが、両者の間にはチャック２７が介在するため、チャック２７において切削油の溜めを設けることにより、油孔２５から油孔５２への切削油の移動は円滑に行われる。
【００２０】
次に前記振れ止め装置６は、ガンドリル５の高速回転に伴い（例えば１６００ｒｐｍ程度の回転）、紡錘状に撓んでしまう縄とび現象乃至はバルーニング現象という状態を抑止するための装置である。
具体的には図３に示すように、平行配置される一例として二基の支持杆６１、支持杆６２に対し、中心にガイド孔６３ａを有する振れ止めブッシュ６３を、ベアリング６４を介在させて回転自在に支持して成るものであり、前記支持杆６１、６２へのベアリング６４の固定は押え枠６１ａ、６２ａによって行われる。
なおそれぞれの振れ止めブッシュ６３を区別する場合には、支持杆６１に具えられるものを振れ止めブッシュ６３１とし、支持杆６２に具えられるものを振れ止めブッシュ６３２とする。
また前記支持杆６１、支持杆６２は、二本のリニアレール６５上を移動する移動架台６６、移動架台６７に接続されるものであり、実質的にこれら移動架台６６、移動架台６７の構成要素となる部材である。
【００２１】
そしてそれぞれの移動架台６６、移動架台６７は、個別のボールネジ機構６８によってリニアレール６５上の所望の個所に位置することを可能とするものであり、移動架台６６、移動架台６７に具えられるナットブロック６８ａに対してそれぞれネジシャフト６８ｂが螺合しており、これらのネジシャフト６８ｂがステッピングモータＭ６１、Ｍ６２によって回転駆動される。
なお前記リニアレール６５は、前記スピンドルユニット２の軌道であるレールＲ２と平行となるように、ベッドＢ上に立設される側壁６０に対して敷設される。
【００２２】
また図３（ｂ）に示すように、支持杆６１の平面形状と、支持杆６２の平面形状は異なるものであり、支持杆６１を平面視で屈曲させることにより、支持杆６１、６２よりも幅寸法の広いスライドブロック６５ａが接触した状態であっても、振れ止めブッシュ６３１と振れ止めブッシュ６３２とを近接させることが可能とされている。
【００２３】
なおガンドリルマシン１には、前記スピンドルユニット２、ワークホルダ４、振れ止め装置６等を制御するための制御盤８が具えられる。
【００２４】
本発明のガンドリルマシン１は、一例として上述したように構成されるものであり、以下、この装置に作動態様について説明する。
初めにガンドリル５をスピンドルユニット２におけるチャック２７に装着するとともに、ガンドリル５の先端を振れ止め装置６における二基の振れ止めブッシュ６３のガイド孔６３ａに挿通状態とする（図４（ａ））。
【００２５】
次いでスピンドルユニット２を前進させて、ガンドリル５の先端を順次、チップボックス３におけるギズモシール３１のドリル孔３１ａ、サポートブッシュ３３のドリル孔３３ａ、ドリルブッシュ３２のドリル孔３２ａに挿通状態とする（図４（ｂ））。
なおこの際、ガンドリル５の先端がドリルブッシュ３２から突出しないようにするものであり、この状態でガンドリル５が露出した範囲、すなわちスピンドルユニット２におけるチャック２７からチップボックス３におけるギズモシール３１の間の空間を自由ゾーンＺと称するものとする。
更にこの際、振れ止め装置６におけるステッピングモータＭ６１、Ｍ６２を適宜駆動して、チャック２７とギズモシール３１との間で露出したガンドリル５（自由ゾーンＺ）を等分する個所に振れ止めブッシュ６３１、振れ止めブッシュ６３２を位置させる。
すなわちチャック２７と振れ止めブッシュ６３１との間の距離と、振れ止めブッシュ６３１と振れ止めブッシュ６３２との間の距離と、振れ止めブッシュ６３２とギズモシール３１との間の距離とを同じ間隔ｄ１となるようにする。
【００２６】
次いでワークＷをチップボックス３におけるチャック３５及びワークホルダ４におけるチャック４２に装着するものであり、この際、ワークホルダ４を適宜レールＲ４上を移動させてワークＷのチャッキングを確実に行うとともに、その位置にワークホルダ４を固定する（図４（ｂ））。
【００２７】
次いでモータＭ２を駆動してガンドリル５を回転させるとともに、スピンドルユニット２を前進させて、ガンドリル５の先端をドリルブッシュ３２のドリル孔３２ａから反対側に突出させることによりワークＷに作用させて切削し、深孔Ｈを穿孔する。
この際、ワークホルダ４においてモータＭ４によって相対回転ユニット４１が駆動され、ワークＷはガンドリル５と反対方向に回転されることにより、ワークＷに対するガンドリル５の相対回転速度を上昇させることにより、深孔Ｈの穿孔速度を上昇させることができる。
【００２８】
やがて図４（ｄ）に示すように、スピンドルユニット２が移動終端まで進行し、ガンドリル５による深孔Ｈの穿孔が完了するものであり、この状態となるまでに前記自由ゾーンＺの長さは徐々に短くなる。
この際、制御盤８によってステッピングモータＭ６１、Ｍ６２が随時制御されることにより、図４（ｃ）に示すような中間状態においても、振れ止めブッシュ６３１、振れ止めブッシュ６３２は常時、自由ゾーンＺを等分する個所に位置することとなる。
すなわちチャック２７と振れ止めブッシュ６３１との間の距離と、振れ止めブッシュ６３１と振れ止めブッシュ６３２との間の距離と、振れ止めブッシュ６３２とギズモシール３１との間の距離とは同じ間隔ｄ２となるものである。
このようにして加工開始から加工終了までの間、振れ止めブッシュ６３が常にスピンドルユニット２の移動に同期して、自由ゾーンＺを等分する配置を保ったまま移動するため、ガンドリル５の高速回転に伴う縄とび現象乃至はバルーニング現象が、確実に抑止されることとなる。
【００２９】
なおガンドリル５による深孔Ｈの穿孔が行われる際には、給油管２６、油孔２５、油孔５２を通じてガンドリル５の先端から切削油が高圧で供給されるため、穿孔によって生じた切粉Ｄはこの切削油によってＶ溝５１中を逆流搬送され、やがてチップボックス３におけるドリルブッシュ３２を通過した時点で自由状態となり、ケーシング３０内を流下して適宜回収されるものであり、潤滑油は適宜濾過されて循環使用される。
【符号の説明】
【００３０】
１      ガンドリルマシン
２      スピンドルユニット
２０    ケーシング
２１    ステータ
２２    ロータ
２３    スピンドル
２４    軸受
２５    油孔
２６    給油管
２７    チャック
３      チップボックス
３０    ケーシング
３１    ギズモシール
３１ａ  ドリル孔
３２    ドリルブッシュ
３２ａ  ドリル孔
３３    サポートブッシュ
３３ａ  ドリル孔
３５    チャック
４      ワークホルダ
４１    相対回転ユニット
４２    チャック
５      ガンドリル
５１    Ｖ溝
５２    油孔
６      振れ止め装置
６０    側壁
６１    支持杆
６１ａ  押え枠
６２    支持杆
６２ａ  押え枠
６３    振れ止めブッシュ
６３ａ  ガイド孔
６３１  振れ止めブッシュ
６３２  振れ止めブッシュ
６４    ベアリング
６５    リニアレール
６５ａ  スライドブロック
６６    移動架台
６７    移動架台
６８    ボールネジ機構
６８ａ  ナットブロック
６８ｂ  ネジシャフト
８      制御盤
ｄ０    間隔
ｄ１    間隔
ｄ２    間隔
ｄｘ    間隔
Ｂ      ベッド
Ｄ      切粉
Ｈ      深孔
Ｍ２    モータ
Ｍ４    モータ
Ｍ６１  ステッピングモータ
Ｍ６２  ステッピングモータ
Ｒ２    レール
Ｒ４    レール
Ｗ      ワーク
Ｚ      自由ゾーン
【図１】
2018062035.tif 000003
【図２】
2018062035.tif 000004
【図３】
2018062035.tif 000005
【図４】
2018062035.tif 000006
【図５】
2018062035.tif 000007