JP4592144B2 - 割出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は割出装置に関するものであり、特に、剛性の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
割出装置には、例えば、タレット装置がある。タレット装置は、タレットヘッドと、タレットヘッドと同軸に設けられたタレット軸と、タレット軸を回転させる回転駆動装置とを有する。タレットヘッドの外周部には、複数の加工工具が着脱可能に固定され、タレット軸は、ハウジングにより２つのテーパローラベアリングを介して回転可能に支持されている。また、回転駆動装置は、例えば、ローラギヤおよびローラギヤカムを含んで構成されている。ローラギヤはタレット軸と同軸かつ一体的に設けられ、カムフォロワたるローラがローラギヤカムのカムリブに係合させられ、ローラギヤカムが回転させられることにより、ローラギヤが回転させられるとともにタレット軸が所定角度ずつ回転させられ、タレットヘッドが間欠回転させられて、複数の加工工具が択一的に使用位置に位置決めされる。タレットヘッドはハウジングから突出させられるとともに、ハウジングに対して離間させられており、タレットヘッドとハウジングとの互いに対向する端面同士の間に隙間があり、タレットヘッドは、ハウジングとの間に摩擦を生ずることなく、スムーズに回転させられる。このタレット装置において加工時には、タレットヘッドに加えられる軸方向の負荷および半径方向の負荷は２つのテーパローラベアリングにより受けられ、タレット軸の軸線まわりの負荷はローラギヤカムによって受けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
しかしながら、上記タレット装置においては、タレットヘッドがハウジングから離れているため、加工時に加工工具を介してタレットヘッドの外周部に軸方向の成分を有する負荷が加えられれば、タレットヘッドに撓みや変位が生ずることがある。タレットヘッドの剛性を高くすれば、撓みや変位の発生を防止することが可能であるが、タレットヘッドが重くなるため、限度があり、タレットヘッドの撓みや変位によって加工精度の低下が生ずる。この問題は、タレット装置に限らず、割出装置が、ワークピースを支持して複数の回転位置に選択的に位置決めするワークテーブル装置である場合にも同様に生ずる。
【０００４】
本発明は、以上の事情を背景とし、剛性の高い割出装置を提供することを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の割出装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【０００５】
下記各項のうち、(1)項に(5)項に記載の事項を追加したものが請求項１に相当し、その請求項１に(2)項に記載の事項を追加したものが請求項２に、それら請求項１または２に(3)項に記載の事項を追加したものが請求項３に、請求項１ないし３のいずれかに(8)項に記載の事項を追加したものが請求項４に、請求項１ないし３のいずれかに(11)項に記載の事項を追加したものが請求項５に、それぞれ相当する。
（１）回転ヘッドと、
その回転ヘッドから延び出た回転軸と、
その回転軸を軸受装置を介して回転可能に支持する本体部材と、
前記回転軸を所定角度ずつ回転させ、その回転位置に保持する回転駆動装置と、
前記回転軸を前記本体部材に対して、軸方向に、引込位置と突出位置とに相対移動させる軸方向移動装置と
を含む割出装置であって、
前記回転ヘッドと前記本体部材とが、前記回転軸の引込位置において、それぞれ回転軸の軸線に直角な平面である当接面同士で当接する割出装置。
回転軸は、１回転する間に複数の回転位置に停止させられるが、複数の回転位置間の角度間隔は等間隔でもよく、不等間隔でもよい。前者であれば、回転駆動装置が回転軸を回転させる所定角度は一定となり、後者であれば、所定角度は複数に異なることとなる。
回転軸は、所定角度の回転に先立って、あるいは所定角度の回転の初期において、軸方向移動装置によって引込位置から突出位置へ移動させられ、回転ヘッドと本体部材との各当接面が離れた状態で回転ヘッドが回転させられる。また、回転軸は、所定角度の回転後、あるいは所定角度の回転の末期において、軸方向移動装置によって突出位置から引込位置へ移動させられ、回転軸が所定角度回転させられて停止した状態では、回転ヘッドと本体部材との当接面同士が当接した状態となる。回転ヘッドは、回転の大半において本体部材から離間させられるのであり、スムーズに回転させられる。回転ヘッドと本体部材とは、当接面同士において当接させられるため、噛合いクラッチによって噛み合わされる場合に比較して、回転ヘッドを本体部材から離間させるための回転軸の軸方向の移動距離は少なくて済み、容易に離間させることができる。そして、回転ヘッドと本体部材とが当接面同士において当接させられるため、当接させられない場合に比較して、静剛性および動剛性が向上する効果が得られる。回転ヘッドに加えられる軸方向の負荷が、当接面同士の当接を介して本体部材により剛性高く受けられるとともに、半径方向の負荷の一部が当接面間の摩擦力に基づいて本体部材により受けられ、回転ヘッドの支持剛性が向上するとともに、当接面間の摩擦により振動が減衰され、びびりが減少させられるのである。また、剛性の向上により、割出装置がワークピースの加工等に用いられる場合、加工工具の送り速度，ワークピースへの切込み量等を増大させることができ、加工能率が向上する効果が得られる。
（２）前記回転駆動装置が、
前記回転軸に同軸かつ一体的に設けられたローラギヤと、
前記本体部材に、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回転軸線のまわりに回転可能に支持され、前記ローラギヤと係合し、自身の一定速度の回転を前記ローラギヤの間欠回転に変えるローラギヤカムと、
そのローラギヤカムを回転させる回転駆動源と
を含む (1)項に記載の割出装置。
回転駆動装置をローラギヤおよびローラギヤカムを含むものとすれば、それらの係合により回転軸の回転位置が保たれる。
（３）前記回転ヘッドが、外周部に複数の工具保持部を有するタレットヘッドである (1)項または (2)項に記載の割出装置。
本態様においては、割出装置が複数の加工工具を保持してそれら加工工具を択一的に使用位置に位置決めするタレット装置となる。
工具保持部により保持された加工工具による加工は、タレットヘッドと本体部材とが当接面同士において当接した状態で行われる。そのため、加工工具を介してタレットヘッドに加えられる負荷が本体部材により剛性高く受けられ、精度良く加工が行われるとともに、能率良く加工を行うことができる。
（４）前記回転ヘッドが、前記回転軸側とは反対側の面にワークピースを固定するワーク固定部を有するワークテーブルである (1)項または (2)項に記載の割出装置。
本態様においては、割出装置が、ワークピースを支持して複数の回転位置に選択的に位置決めするワークテーブル装置となる。ワークテーブルは、複数、例えば、３つ以上のワーク固定部を有するものとし、３つ以上の回転位置のうちの１つをワークピースの交換を行う交換位置、残りをワークピースに加工を施す加工位置とし、ワークテーブルの所定角度ずつの回転により、複数のワーク固定部にそれぞれ固定されたワークピースの各々が順次加工位置に位置決めされ、複数のワークピースに並行して加工が施されるとともに、交換位置において、加工済みのワークピースと未加工のワークピースとが交換されるようにしてもよく、あるいは、ワークテーブルを２つのワーク固定部を有するものとし、２つの回転位置の一方をワークピースに加工を施す加工位置、他方の回転位置をワークピースの着脱を行うワークピース交換位置としてもよい。
ワーク固定部に固定されたワークピースへの加工は、ワークテーブルと本体部材とが当接面同士において当接させられた状態において行われ、ワークピースを介してワークテーブルに加えられる負荷が本体部材により剛性高く受けられ、ワークピースに精度良く加工が施されるとともに、能率良く加工が行われる。
（５）前記軸受装置が、
内輪と外輪と複数のテーパローラとを有して前記回転軸の前記回転ヘッドに近い部分を支持し、回転ヘッド側が大径側である第一テーパローラベアリングと、
内輪と外輪と複数のテーパローラとを有して前記回転軸の前記回転ヘッドから遠い部分を支持し、回転ヘッド側とは反対側が大径側であり、かつ、前記外輪が前記本体部材により軸方向に相対移動可能に支持された第二テーパローラベアリングと、
その第二テーパローラベリングの前記外輪を前記本体部材に対して前記回転ヘッドから遠ざかる向きに付勢する付勢装置と
を含む (1)項ないし (4)項のいずれか１つに記載の割出装置。
第一テーパローラベアリングは、内輪およびテーパローラが外輪に対して移動し、第二テーパローラベアリングは全体が付勢装置の付勢力に抗して移動させられて回転軸が軸方向移動装置によって引込位置から突出位置へ移動することを許容する。回転軸は、軸方向移動装置が回転軸の突出位置から引込位置への移動を許容する状態において、付勢装置の付勢により突出位置から引込位置へ移動させられる。回転ヘッドと本体部材との各当接面は、付勢装置の付勢によって互いに当接した状態に保たれ、当接面同士が当接しない場合に比較して回転ヘッドが剛性高く支持される。また、本態様によれば、回転軸を軸受装置によって回転可能に支持されたままの状態で移動させることができる。
（６）前記付勢装置が、前記本体部材と前記第二テーパローラベリングの外輪との間に予荷重を付与されて配設された皿ばねを含む (5)項に記載の割出装置。
付勢装置を皿ばねにより構成すれば、付勢装置をコンパクトに構成しつつ、回転ヘッドに負荷が加えられる状態において、回転ヘッドと本体部材との各当接面同士を当接した状態に保つのに十分な付勢力が容易に得られる。
（７）前記回転軸を、前記第二テーパローラベリングを介することなく引込方向に付勢する付勢装置を含む (5)項または (6)項に記載の割出装置。
（８）前記軸方向移動装置が、
前記回転軸と一体的に設けられ、回転軸の軸線に直角な端面がカム面とされた端面カムと、
前記本体部材に固定され、前記端面カムと係合するカムフォロワと
を含み、端面カムの回転軸と一体的な回転に基づいて回転軸を軸方向に移動させるカム装置である (1)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の割出装置。
軸方向移動装置をカム装置とすれば、カム面の形状の設定により、回転軸の移動距離や回転に対する移動時期等の設定を容易に行うことができる。また、回転軸の回転に伴って端面カムが回転させられ、回転駆動装置と軸方向移動装置とが駆動源を共用し、装置を簡易にかつ安価に構成することができる。
（９）前記カムフォロワが、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回転軸線のまわりに回転可能なローラである (8)項に記載の割出装置。
（１０）前記軸方向移動装置が、
前記ローラギヤカムと一体的に設けられ、ローラギヤカムの回転軸線に直角な端面に形成されたカム溝を備え、そのカム溝が、回転軸線からの距離が互いに異なる２つの円弧部とそれら円弧部を滑らかにつなぐ傾斜部とを有する溝カムと、
前記本体部材に、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回動軸線のまわりに回動可能に支持されたレバーと、
そのレバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記溝カムと係合するカムフォロワと、
前記レバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記回転軸の中心軸線と直交する肩面と係合する作用部と
を含み、前記溝カムの回転に伴う前記レバーの回動により、前記作用部が前記肩面を押して前記回転軸を軸方向に移動させる (2)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の割出装置。
カムフォロワがカム溝の円弧部を移動するときには、レバーは回動せず、回転軸は軸方向に移動させられず、傾斜部を移動するとき、レバーが回動させられて回転軸が軸方向に移動させられる。カムフォロワが２つの傾斜部のうちの一方を移動する場合と、他方を移動する場合とでは、レバーの回動方向が互いに逆になり、回転軸の引込位置から突出位置への移動と、突出位置から引込位置への移動とが得られる。２つずつの傾斜部と円弧部とが交互に設けられており、回転軸が引込位置から突出位置へ移動した後、軸方向において停止した状態が得られる。したがって、回転軸が突出位置へ移動し、軸方向において停止した状態において、回転駆動装置によって回転させられるように溝カムを設ければ、換言すれば、ローラギヤカムがローラギヤを回転させることなく、回転している間に回転軸が軸方向に移動するように溝カムを設ければ、回転ヘッドを、その当接面が本体部材の当接面から離れた状態において回転させることができる。回転ヘッドを、その回転期間の全部において、当接面同士の当接を生ずることなく、回転させることができるのである。
（１１）前記軸方向移動装置が、
前記ローラギヤカムと共に回転し、ローラギヤカムの回転軸線のまわりに形成されたカム面を備え、そのカム面が、回転軸線を中心とする円弧部と、その円弧部より回転軸線に近い側と遠い側とのいずれか一方に外れた部分と、その外れた部分の両端と前記円弧部の両端とを滑らかにつなぐつなぎ部とを有する回転カムと、
前記本体部材に、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回動軸線のまわりに回動可能に支持されたレバーと、
そのレバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記回転カムと係合するカムフォロワと、
前記レバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記回転軸の中心軸線と直交する肩面と係合する作用部と
を含み、前記カム面の前記円弧部から外れた部分が前記カムフォロワに対応する状態では前記回転軸が前記引込位置へ移動することを許容し、前記回転カムの回転に伴う前記つなぎ部と前記カムフォロワとの係合により前記レバーを回動させ、前記作用部と前記肩面との係合を介して前記回転軸を軸方向に移動させ、前記円弧部と前記カムフォロワとの係合により回転軸を前記突出位置に保つ (2)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の割出装置。
回転カムを、前記(10)項におけるようにローラギヤカムと一体的に構成すれば軸方向移動装置の構成を単純化し得るが、不可欠ではない。例えば、回転カムを、ローラギヤカムあるいは回転駆動源と歯車列等により接続し、ローラギヤカムが回転する際にはその回転角度に対応した角度回転するようにすればよいのである。回転カムとしては、前記(10)項に記載の溝カムが代表的なものであるが、例えば、カム溝の両側面の一方のみをカム面として有するものとすることができる。外周面がカム面とされた板カムとすることも、内周面がカム面とされた環状カムとすることも可能なのである。ただし、両者は回転カムの回転軸線の互いに反対側においてカムフォロワと係合することとなる。また、「円弧部から外れた部分」は半径を異にする別の円弧部とすることも可能であるが、円弧であることは不可欠ではない。「円弧部から外れた部分」はカムフォロワと係合せず、カムフォロワから離間していてもよいからである。
（１２）前記カムフォロワが、前記レバーにそのレバーの回動軸線に平行な回転軸線のまわりに回転可能に取り付けられたカムローラである(10)項または(11)項に記載の割出装置。
（１３）前記作用部が、前記レバーにそのレバーの回動軸線に平行な回転軸線のまわりに回転可能に取り付けられた作用回転体である(10)項ないし(12)項のいずれか１つに記載の割出装置。
作用回転体は、ボールあるいはローラ等により構成される。
（１４）前記レバーの回動軸線から前記カムフォロワまでの距離がレバーの回動軸線から前記作用部までの距離より大きい(10)項ないし(13)項のいずれか１つに記載の割出装置。
本態様によれば、作用回転体が回転軸の肩面を押す際に大きい力が得られる。（１５）前記軸方向移動装置が、前記回転駆動源により駆動され、前記ローラギヤカムが前記ローラギヤを回転させることなく回転している間に前記回転軸を前記引込位置から突出位置へ移動させ、ローラギヤカムがローラギヤを回転させている全ての期間、回転軸を突出位置に保つものである (2)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の割出装置。
本態様によれば、回転ヘッドを、その回転期間の全部において、当接面同士の当接を生ずることなく、回転させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をタレット旋盤のタレット装置に適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において１０は回転ヘッドたるタレットヘッドであり、タレットヘッド１０の外周部には、複数の工具保持部１２が等角度間隔に設けられ、加工工具１４が着脱可能に固定されている。加工工具１４には、例えば、ドリル等の切削工具あるいは研削工具がある。図１において工具保持部１２および加工工具１４はそれぞれ、代表的に１つずつ図示されている。工具保持部１２は、本実施形態においては、タレットヘッド１０の外周部に等角度間隔に設けられ、タレットヘッド１０の回転軸線と直交する直線に対して直角な取付面１６を備え、その取付面１６に、加工工具１４を保持した工具保持部材１８が位置決めされて、ボルト等の固定手段により着脱可能に固定される。
【０００７】
タレットヘッド１０には、回転軸たるタレット軸２０が同軸に固定されている。タレットヘッド１０とタレット軸２０とは、タレットヘッド１０の中心線上に設けられた円形断面の位置決め凹部２２に、タレット軸２０の中心軸線上に設けられた円形断面の位置決め突部２４が嵌合されることにより、軸心が合わされるとともに、タレットヘッド１０とタレット軸２０との一方に設けられた図示しない位置決め部材たる位置決めピンと、他方に設けられた位置決め穴との嵌合により、相対回転が防止された状態で固定手段の一種である複数本のボルト２６によって着脱可能に固定され、タレット軸２０はタレットヘッド１０から同軸に延び出させられている。
【０００８】
タレット軸２０は段付状を為し、本体部材たるハウジング３０により軸受装置３２を会して、本実施形態では水平軸線まわりに回転可能に支持されている。ハウジング３０は、製造の都合上、複数の部材が互いに一体的に組み付けられて成り、それら複数の部材は、組付け後は一体のハウジングとして機能する。ハウジング３０は、図示しない移動装置を構成する移動部材上に設けられており、本実施形態においてタレット装置は、ワークピースを保持して回転する主軸の軸線に平行な方向と、水平面内において主軸回転軸線と直交する方向とに移動させられる。
【０００９】
本実施形態の軸受装置３２は、第一テーパローラベアリング（以下、第一ベアリングと略称する）３４および第二テーパローラベアリング（以下、第二ベアリングと略称する）３６を含む。第一ベアリング３４は、内輪３８と外輪４０と複数のテーパローラ４２とを有し、タレット軸２０のタレットヘッド１０に近い側の部分を支持しており、タレットヘッド１０側が大径側とされている。内輪３８の外周面および外輪４０の内周面はそれぞれテーパ面とされ、タレットヘッド１０側ほど、径が大きくなる向きに設けられているのである。内輪３８はタレット軸２０に圧入されており、外輪４０は、ハウジング３０に設けられた環状溝４４に、軸方向においてスペーサ４６を挟んで圧入されている。外輪４０は、環状溝４４の軸方向において隔たった２つの溝側面に挟まれてハウジング３０に対して軸方向に移動不能であるが、第一ベアリング３４は、タレットヘッド１０側を大径側とされるとともに、内輪３８はハウジング３０によって軸方向の移動を規制されていないため、内輪３８およびテーパローラ４２は、外輪４０に対して、タレットヘッド１０側へ移動可能である。
【００１０】
第二ベアリング３６は、内輪５４と外輪５６と複数のテーパローラ５８とを有して、タレット軸２０のタレットヘッド１０から遠い側の部分であって、第一ベアリング３４により支持された部分より小径の小径部６０を回転可能に支持しており、第二ベアリング３６はタレットヘッド１０側とは反対側が大径側とされている。内輪５４の外周面および外輪５６の内周面はそれぞれテーパ面とされ、タレットヘッド１０側とは反対側ほど径が大きくなる向きに設けられているのである。内輪５４は小径部６０に圧入され、外輪５６はハウジング３０に軸方向に相対移動可能に嵌合されており、第二ベアリング３６は、ハウジング３０により軸方向に相対移動可能に支持されている。第二ベアリング３６は第一ベアリング３４より小径とされている。第二ベアリング３６は、第一ベアリング３４に対してタレットヘッド１０とは反対側に設けられ、第二ベアリング３６と第一ベアリング３４との距離は、タレットヘッド１０と第一ベアリング３４との距離より大きく、第二ベアリング３６に半径方向において加えられる負荷が第一ベアリング３４のそれより小さいからである。
【００１１】
第二ベアリング３６の外輪５６は、ハウジング３０との間に配設された皿ばね６６により、ハウジング３０に対してタレットヘッド１０から遠ざかる向きに付勢されている。本実施形態においては皿ばね６６が付勢装置を構成しているのである。皿ばね６６の一端部はハウジング３０により支持され、他端部は、円環状のばね受け６８を介して外輪５６に当接させられている。タレット軸２０の前記小径部６０に設けられた雄ねじ部７０には、ナット７２，７４が螺合され、内輪５４の小径部６０への圧入位置の調節により、皿ばね６６の予荷重が調整され、その予荷重の大きさによって、内輪５４，外輪５６，テーパローラ５８間のネガティブクリアランスの大きさが決まる。また、タレットヘッド１０が、第二ベアリング３６，タレット軸２０を介して皿ばね６６によりハウジング３０側へ付勢され、タレットヘッド１０とハウジング３０とが、タレット軸２０の中心軸線に直角な平面である当接面７６，７８同士で当接させられる。皿ばね６６の付勢力はタレット軸２０から第一ベアリング３４にも作用し、第一ベアリング３４のクリアランスは０あるいは僅かにネガティブとされている。当接面７６，７８同士が当接した状態におけるタレット軸２０の位置がタレット軸２０の引込位置であり、当接面７６，７８同士の当接によって皿ばね６６の付勢によるタレット軸２０の移動限度が規定される。
【００１２】
当接面７６，７８同士が当接した状態では、前記第一ベアリング３４の内輪３８と、ハウジング３０に、内輪３８よりタレットヘッド１０側に設けられたダストシール８０との間に軸方向において隙間があり、内輪３８，テーパローラ４２が外輪４０に対してタレットヘッド１０側へ移動することが可能である。
【００１３】
タレット軸２０には、ローラギヤ８４が同軸にかつ一体的に設けられている。ローラギヤ８４は、タレット軸２０に設けられ、前記小径部６０より径の大きいローラ保持部８６と、ローラ保持部８６に保持された複数のカムフォロワたるローラ８８とを含む。複数のローラ８８は、ローラ保持部８６の外周面の、タレット軸２０の中心軸線を中心として等角度を隔てた位置に、タレット軸２０の中心軸線と直交する軸線まわりに回転可能に取り付けられている。複数のローラ８８は、ローラ保持部８６に放射状に取り付けられているのである。なお、図１には、図の簡略化のために、ローラ８８が代表的に２つのみ図示されている。
【００１４】
ローラギヤ８４は、ローラギヤカム９０と係合させられる。ローラギヤカム９０には軸９２が一体的に設けられ、ハウジング３０により、タレット軸２０の中心軸線と直角に立体交差する回転軸線のまわりに回転可能に支持され、図示しない回転駆動源たる電動モータにより一定速度で回転させられる。ローラギヤカム９０の外周面には、図示しないカムリブが設けられている。カムリブは、両側のリブ面が、ローラギヤ８４の隣接する２個のローラ８８の外周面のうち、カムリブに同時に接触する部分が成すテーパに対応するテーパを成すテーパリブである。カムリブは、ローラギヤカム９０の回転軸線に直角な平面に対してリード角を有する傾斜部と、リード角を有しない直角部とを含む。
【００１５】
ローラギヤカム９０がローラギヤ８４と噛み合わされて回転させられるとき、ローラギヤ８４は、ローラ８８がカムリブの傾斜部と噛み合う状態では回転させられ、直角部と噛み合う状態では停止させられる。ローラギヤカム９０の傾斜部が設けられた部分が割出部であり、直角部が設けられた部分が停留部である。本実施形態では、ローラギヤカム９０の１回転により、ローラギヤ８４が１間欠回転角度ないし１割出角度、すなわち３６０度を工具保持部１２の数で除することにより得られる角度ずつ、間欠回転させられる。本実施形態では、ローラギヤ８４，ローラギヤカム９０，電動モータを含んで回転駆動装置９４が構成されている。
【００１６】
タレット軸２０にはまた、端面カム１００が一体的に設けられている。前記ローラギヤ８４のローラ保持部８６の、タレット軸２０の前記小径部６０から半径方向外向きに突出した端面であって、タレットヘッド１０とは反対側の端面がカム面１０２とされている。タレット軸２０の軸線に直角な端面がカム面１０２とされているのであり、タレット軸２０のカム面１０２が設けられた部分が端面カム１００を構成し、端面カム１００はタレット軸２０の回転により回転させられる。ハウジング３０には、ローラ１０４が、タレット軸２０の中心軸線と直角に立体交差する回転軸線まわりに回転可能に設けられ、端面カム１００と係合するカムフォロワを構成している。ローラ１０４は、ハウジング３０に回転可能であるが、位置を固定して設けられているのである。
【００１７】
カム面１０２には、図２に展開して示すように、タレットヘッド１０の複数の工具保持部１２と同じ数の凹部１０６が等角度間隔に設けられており、ローラ１０４は、凹部１０６に嵌入した状態において、皿ばね６６の付勢により、当接面７６，７８同士が当接することを許容する。ローラ１０４が凹部１０６に嵌入した状態において、タレット軸２０は引込位置に位置するのであり、この際、ローラ１０４は凹部１０６に嵌入するが、凹部１０６の底面には当たらない。そして、タレット軸２０の回転により端面カム１００が回転させられ、ローラ１０４が凹部１０６から抜け出させられて、カム面１０２の凹部１０６が形成されていない部分である駆動面１１０に係合すれば、タレット軸２０は、皿ばね６６の付勢力に抗してタレットヘッド１０側へ移動させられ、当接面７６が当接面７８から離間させられる。当接面７６，７８が離間した状態におけるタレット軸２０の位置が突出位置である。タレット軸２０の移動距離は、当接面７６，７８同士を離間させるに足る大きさであればよく、僅かであり、ローラ１０４の凹部１０６への嵌入量は僅かである。なお、図２においては、図示および理解を容易にするために、凹部１０６の深さは実際より大きく図示されている。また、複数の凹部１０６は、複数の加工工具１４の一つが使用位置に位置決めされ、タレット軸２０の回転が停止させられた状態において、ローラ１０４が凹部１０６に嵌入し、タレット軸２０を引込位置に位置させ、当接面７６，７８同士が当接した状態となる位相で形成されている。本実施形態においては、端面カム１００，ローラ１０４を含んで軸方向移動装置たるカム装置１１２が構成されている。
【００１８】
次に作動を説明する。
加工時には、タレット装置は図示しない移動装置によって移動させられ、使用位置に位置決めされた加工工具１４によって図示しないワークピースに加工を施す。加工時には、複数の加工工具１４の一つが使用位置に位置決めされ、タレット軸２０は引込位置に位置して当接面７６，７８同士が当接させられるとともに、回転駆動装置９４を構成するローラギヤ８４とローラギヤカム９０との係合により、加工に使用される加工工具１４が使用位置に位置する回転位置に保持された状態にある。
【００１９】
加工に用いる加工工具１４を別の加工工具１４に交替させる際には、ローラギヤカム９０が電動モータによって一定速度で回転させられる。それによりローラギヤ８４が回転させられれば、タレット軸２０が回転させられるとともに、端面カム１００が回転させられ、ローラ１０４が凹部１０６から駆動面１１０に乗り上げてタレット軸２０を押し、タレット軸２０を皿ばね６６の付勢力に抗して引込位置から突出位置へ移動させる。タレット軸２０の移動は、第一ベアリング３４の内輪３８およびテーパローラ４２が外輪４０およびハウジング３０に対して、タレットヘッド１０側へ移動させられるとともに、第二ベアリング３６全体が皿ばね６６の付勢力に抗してハウジング３０に対して移動させられることにより許容される。タレット軸２０は軸受装置３２によって回転可能に支持されたままの状態で移動させられ、当接面７６が当接面７８から離間させられる。なお、このタレット軸２０の移動に伴って、ローラギヤ８４とローラギヤカム９０との係合位置も変わるため、ローラギヤカム９０のリブがそのことを考慮した形状とされることが望ましい。ただし、上記係合位置の変化は僅かであるため上記考慮は省略してもよい。
【００２０】
複数の加工工具１４の１つが使用位置に位置決めされ、タレット軸２０が回転を停止させられた状態では、タレット軸２０は引込位置にある。そのため、この状態からローラギヤカム９０が回転させられれば、図３に示すように、ローラギヤ８４が回転を開始させられ、タレット軸２０が回転を開始させられた後、ローラ１０４がカム面１０２の駆動面１１０に乗り上げてタレット軸２０が引込位置から突出位置へ移動させられ、当接面７６，７８が離間した状態が得られ、その状態から更にタレット軸２０が回転させられてタレットヘッド１０が回転させられる。この間、ローラ１０４は、カム面１０２の駆動面１１０に係合した状態を保ち、回転しつつ駆動面１１０に対して移動する。タレットヘッド１０の１割出角度の回転の初期においてタレット軸２０が引込位置から突出位置へ移動させられ、回転の大半において当接面７６，７８が離間した状態とされ、タレットヘッド１０がスムーズに回転させられる。そして、タレットヘッド１０の１割出角度の回転の末期においてローラ１０４が凹部１０６に嵌入し、タレット軸２０の引込位置への移動を許容し、タレット軸２０が皿ばね６６の付勢により引込位置へ移動させられ、当接面７６，７８同士が当接させられる。タレット軸２０は、タレットヘッド１０が１割出角度、回転させられる毎に突出位置と引込位置との間を往復移動させられ、タレットヘッド１０が所定回数、間欠回転させられることにより、次に加工に使用される加工工具１４が使用位置に位置決めされる。位置決め後、ローラギヤカム９０は回転を停止させられ、ローラギヤ８４はローラ８８がカムリブの直角部に係合した状態で停止しており、タレット軸２０の回転位置は、ローラギヤ８４とローラギヤカム９０との係合により保持され、加工に使用される加工工具１４が使用位置に位置する状態に保たれる。加工時にタレットヘッド１０に加えられるタレット軸２０の軸線まわりの負荷は、ローラギヤカム９０により受けられる。
【００２１】
また、タレット軸２０が回転を停止させられ、加工工具１４が使用位置に位置決めされた状態では、当接面７６，７８同士が当接した状態となる。そのため、加工時に加工工具１４を介してタレットヘッド１０に加えられる負荷であって、軸方向の成分を有する負荷が、当接面７６，７８同士の当接を介してハウジング３０により剛性高く受けられ、半径方向の負荷は、一部が第一，第二ベアリング３４，３６によって受けられるとともに、一部が当接面７６，７８間の摩擦力に基づいてハウジング３０により受けられ、タレットヘッド１０はハウジング３０により静剛性および動剛性高く支持され、ワークピースに精度良く加工が施されるとともに、能率良く加工が行われる。
【００２２】
上記実施形態において第二ベアリング３６は第一ベアリング３４より小さいものとされていたが、第一ベアリング３４と同様に大きいものとするとともに、皿ばね６６のばね力を大きくし、当接面７６，７８間により大きい摩擦力および当接力が得られるようにしてもよい。
【００２３】
あるいは、第二テーパローラベアリングの外輪を付勢する付勢装置に加えて別の付勢装置を設け、当接面７６，７８に作用する力を、第二テーパローラベアリングの外輪を付勢する付勢装置のみにより得られる力より大きくするようにしてもよい。また、上記実施形態においてタレット軸２０は、１回の間欠回転の回転開始時と回転終了時とにそれぞれ、軸方向に移動させられるようにされていたが、タレット軸２０の回転と軸方向移動とが全く異なる時期に行われるようにしてもよい。それらの例を図４および図５に基づいて説明する。その他の構成は上記実施形態と同じであり、同じ作用を為す構成要素には同一の符号を付して対応関係を示し、説明を省略する。
【００２４】
タレット軸２０の雄ねじ部７０が設けられた端面には、雄ねじ部７０より小径の段付きの突部１４０が突設され、ばね受け１４２が肩面１４３に当接するまで嵌合されるとともに、固定手段の一種であるボルト１４４によってタレット軸２０に固定されている。ばね受け１４２とハウジング３０の後端面との間に複数の皿ばね１４６が配設され、タレット軸２０を、第二ベアリング３６を介することなく、引込方向（タレット軸２０が突出位置から引込位置へ移動する方向）へ付勢する付勢装置を構成している。皿ばね１４６の付勢力は、皿ばね６６より大きく、タレット軸２０には、複数の皿ばね１４６により、当接面７６が当接面７８に接近する向きの力が作用し、当接面７６，７８が互いに当接させられたとき、より大きい摩擦力が得られるとともに、第一ベアリング３４に作用する引込方向の力を大きくすることができ、第一ベアリング３４の内輪３８，テーパローラ４２，外輪４０間のクリアランスがネガティブクリアランスとされている。本実施形態において、第二ベアリング３６の外輪５８を付勢する皿ばね６６は、主として、第二ベアリング３６のネガティブクリアランスの大きさを決める役割を果たす。
【００２５】
ハウジング３０には、レバー１５０の一端部が、軸１５２により、タレット軸２０の中心軸線と直角に立体交差する回動軸線のまわりに回動可能に支持されている。レバー１５０の他端部には、カムフォロワたるカムローラ１５４が、レバー１５０の回動軸線に平行な回転軸線のまわりに回転可能に取り付けられ、ローラギヤカム９０と一体的に設けられた溝カム１５６のカム溝１５８に回転可能に、かつカム溝１５８の幅方向において隙間なく嵌合されている。また、レバー１５０のハウジング３０により支持された部分と、カムローラ１５４が取り付けられた部分との間であって、軸１５２に近接した位置に、作用回転体たるボール１６０が軸受１６２を介して回転可能に保持されており、タレット軸２０の中心軸線と直交する肩面１６４と係合する。ボール１６０は、レバー１５０の回動軸線に平行な回転軸線のまわりに回転可能であることは勿論、あらゆる回転軸線のまわりに回転可能である。本実施形態においては、これらレバー１５０，カムローラ１５４，溝カム１５６，ボール１６０を含んで軸方向移動装置１６６が構成されている。
【００２６】
カム溝１５８は、ローラギヤカム９０の回転軸線に直角な端面に形成されている。カム溝１５８は、ローラギヤカム９０の回転軸線からの距離が互いに異なる２つの円弧部１７０，１７２と、それら円弧部１７０，１７２を滑らかにつなぐ傾斜部１７４，１７６とを有し、カムローラ１５４が円弧部１７０，１７２に係合する状態では、レバー１５０が停止させられ、傾斜部１７４，１７６に係合する状態では、レバー１５０が回動させられる。
【００２７】
溝カム１５６は、本実施形態では、ローラギヤカム９０の回転により、図４において矢印で示す方向に回転させられ、レバー１５０を回動，停止させ、タレット軸２０を軸方向に移動，停止させる。カムローラ１５４が、ローラギヤカム９０の回転軸線からの距離が大きい円弧部１７０に係合する状態では、タレット軸２０は引込位置に位置し、レバー１５０は非作用位置にあって、ボール１６０は肩面１６４から極く僅かに離れている。その状態からカムローラ１５４が傾斜部１７４に係合し、ローラギヤカム９０の回転軸線からの距離が小さい円弧部１７２に向かってカム溝１５８内を相対的に移動するとき、レバー１５０が図４においては時計方向へ回動させられ、ボール１６０が肩面１６４に係合してタレット軸２０を押し、皿ばね６６，１４６の付勢力に抗して突出位置へ移動させる。そして、カムローラ１５４が円弧部１７２に係合する状態では、レバー１５０は、ボール１６０がタレット軸２０を押す作用位置へ回動した状態に保たれ、タレット軸２０は突出位置に位置する状態に保たれる。その後、カムローラ１５４が傾斜部１７６に係合し、円弧部１７０に向かって相対的に移動させられるとき、レバー１５０が図４においては反時計方向へ非作用位置に向かって回動させられ、ボール１６０が肩面１６４から離れる向きに移動させられてタレット２０の引込位置への移動を許容し、タレット軸２０は皿ばね６６，１４６の付勢によって突出位置から引込位置へ移動させられる。円弧部１７０，傾斜部１７４，１７６は短く、カム溝１５８は、ローラギヤカム９０がローラギヤ８４を回転させることなく回転している間に、カムローラ１５４が傾斜部１７６，円弧部１７０，傾斜部１７４を移動し、タレット軸２０を引込位置と突出位置との間で移動させる長さおよび位相で形成されており、ローラギヤカム９０がローラギヤ８４を回転させているすべての期間、カムローラ１５４は円弧部１７２に係合し、タレット軸２０は突出位置に保たれる。本実施形態では、溝カム１５６は、タレット軸２０とは別体に設けられており、タレット軸２０の回転によらずに回転させられ、タレット軸２０が回転していない状態において軸方向に移動させるようにすることができる。また、本実施形態では、円弧部１７０が、円弧部１７２より、ローラギヤカム９０の回転軸線に遠い側に外れた部分を構成し、傾斜部１７４，１７６が円弧部１７０，１７２の各両端を滑らかにつなぐつなぎ部を構成している。
【００２８】
加工に使用する加工工具１４の交替時には、ローラギヤカム９０が電動モータによって一定速度で回転させられる。そして、図５に示すように、まず、ローラギヤ８４がローラギヤカム９０によって回転させられていない状態において、カムローラ１５４と傾斜部１７４との係合によりタレット軸２０が皿ばね６６，１４６の付勢力に抗して引込位置から突出位置へ移動させられ、移動後、ローラギヤ８４が回転させられてタレット軸２０が回転させられる。この回転時には、カムローラ１５４は円弧部１７２に係合しており、タレット軸２０は突出位置に保たれて当接面７６，７８同士は離れており、タレットヘッド１０はスムーズに回転させられる。タレット軸２０の１割出角度の回転後、カムローラ１５４が傾斜部１７６に係合する状態となり、タレット軸２０が皿ばね６６，１４６の付勢により、突出位置から引込位置へ移動させられ、当接面７６，７８同士が当接させられる。タレットヘッド１０が回転しているすべての期間、当接面７６，７８は離間させられているのである。
【００２９】
皿ばね１４６を設けることにより当接面７６，７８間の当接力および摩擦力が増大させられ、タレットヘッド１０に加えられる軸方向の成分を有する負荷がハウジング３０によって一層強固に受けられるとともに、クリアランスがネガティブに調節された第一ベアリング３４により、半径方向の負荷がより強固に受けられ、剛性の高いタレット装置が得られる。当接面７６，７８間の摩擦力が大きくされても、タレット軸２０は当接面７６，７８が離間した状態で回転させられるため、タレットヘッド１０の回転が妨げられることがなく、ローラギヤカム９０が１回転させられる毎に、タレットヘッド１０が精度良く、１割出角度回転させられる。また、レバー１５０の回動軸線からカムローラ１５４の回転軸線までの距離が、レバー１５０の回動軸線からボール１６０の球心までの距離より大きくされており、ボール１６０がタレット軸２０を押すのに十分な大きさの力が得られ、タレット軸２０を皿ばね６６，１４６の付勢力に抗して移動させることが容易である。
【００３０】
なお、図４および図５に示す実施形態において、作用回転体としてボール１６０に代えてローラを用いてもよい。その場合、ローラは、レバーに、レバーの回動軸線に平行な回転軸線のまわりに回転可能に取り付ける。
【００３１】
また、上記実施形態において、タレットヘッド１０に複数の工具保持部１２が等角度間隔に設けられていたが、不等角度間隔に設けてもよい。
【００３２】
さらに、付勢装置に代えて、タレット軸を突出位置から引込位置へ機械的に引き込む引込装置を設け、回転ヘッドと本体部材との各当接面同士を互いに当接した状態に保つようにしてもよい。これら付勢装置および引込装置は、当接状態維持装置を構成していると考えることができる。
【００３３】
また、本発明は、ワークテーブル装置にも適用することができる。ワークテーブル装置は、例えば、上記各実施形態において、タレットヘッド１０に代えて回転ヘッドを設け、回転ヘッドの、タレット軸２０に代えて設けられる回転軸とは反対側の面にワークピースを固定するワーク固定部を設けることにより得られ、図示および説明は省略する。
【００３４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるタレット装置を示す正面断面図である。
【図２】上記タレット装置を構成する端面カムのカム面を示す展開図である。
【図３】上記タレット装置のタレット軸の回転と軸方向移動とのタイミングを説明する図である。
【図４】本発明の別の実施形態であるタレット装置を示す正面断面図である。
【図５】図４に示すタレット装置のタレット軸の回転と軸方向移動とのタイミングを説明する図である。
【符号の説明】
１０：タレットヘッド １２：工具保持部 １４：加工工具 ２０：タレット軸 ３０：ハウジング ３２：軸受装置 ３４：第一テーパローラベアリング ３６：第二テーパローラベアリング ３８：内輪 ４０：外輪 ４２：テーパローラ ５４：内輪 ５６：外輪 ５８：テーパローラ ６６：皿ばね ７６，７８：当接面 ８４：ローラギヤ ８８：ローラ ９０：ローラギヤカム ９２：電動モータ ９４：回転駆動装置
１００：端面カム １０２：カム面 １０４：ローラ １１２：カム装置 １５０：レバー １５４：カムローラ １５６：溝カム １５８：カム溝 １６０：ボール １６４：肩面 １６６：軸方向移動装置 １７０，１７２：円弧部 １７４，１７６：傾斜部

Claims (5)

1. 回転ヘッドと、
   その回転ヘッドから延び出た回転軸と、
   その回転軸を軸受装置を介して回転可能に支持する本体部材と、
   前記回転軸を所定角度ずつ回転させ、その回転位置に保持する回転駆動装置と、
   前記回転軸を前記本体部材に対して、軸方向に、引込位置と突出位置とに相対移動させる軸方向移動装置と
   を含み、前記回転ヘッドと前記本体部材とが、前記回転軸の引込位置において、それぞれ回転軸の軸線に直角な平面である当接面同士で当接する割出装置であって、
   前記軸受装置が、
   内輪と外輪と複数のテーパローラとを有して前記回転軸の前記回転ヘッドに近い部分を支持し、回転ヘッド側が大径側である第一テーパローラベアリングと、
   内輪と外輪と複数のテーパローラとを有して前記回転軸の前記回転ヘッドから遠い部分を支持し、回転ヘッド側とは反対側が大径側であり、かつ、前記外輪が前記本体部材により軸方向に相対移動可能に支持された第二テーパローラベアリングと、
   その第二テーパローラベリングの前記外輪を前記本体部材に対して前記回転ヘッドから遠ざかる向きに付勢する付勢装置と
   を含むことを特徴とする割出装置。
2. 前記回転駆動装置が、
   前記回転軸に同軸かつ一体的に設けられたローラギヤと、
   前記本体部材に、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回転軸線のまわりに回転可能に支持され、前記ローラギヤと係合し、自身の一定速度の回転を前記ローラギヤの間欠回転に変えるローラギヤカムと、
   そのローラギヤカムを回転させる回転駆動源と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の割出装置。
3. 前記回転ヘッドが、外周部に複数の工具保持部を有するタレットヘッドであることを特徴とする請求項１または２に記載の割出装置。
4. 前記軸方向移動装置が、
   前記回転軸と一体的に設けられ、回転軸の軸線に直角な端面がカム面とされた端面カムと、
   前記本体部材に固定され、前記端面カムと係合するカムフォロワと
   を含み、端面カムの回転軸と一体的な回転に基づいて回転軸を軸方向に移動させるカム装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の割出装置。
5. 前記軸方向移動装置が、
   前記ローラギヤカムと共に回転し、ローラギヤカムの回転軸線のまわりに形成されたカム面を備え、そのカム面が、回転軸線を中心とする円弧部と、その円弧部より回転軸線に近い側と遠い側とのいずれか一方に外れた部分と、その外れた部分の両端と前記円弧部の両端とを滑らかにつなぐつなぎ部とを有する回転カムと、
   前記本体部材に、前記回転軸の中心軸線と直角に立体交差する回動軸線のまわりに回動可能に支持されたレバーと、
   そのレバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記回転カムと係合するカムフォロワと、
   前記レバーの前記回動軸線から離れた部分に設けられ、前記回転軸の中心軸線と直交する肩面と係合する作用部と
   を含み、前記カム面の前記円弧部から外れた部分が前記カムフォロワに対応する状態では前記回転軸が前記引込位置へ移動することを許容し、前記回転カムの回転に伴う前記つなぎ部と前記カムフォロワとの係合により前記レバーを回動させ、前記作用部と前記肩面との係合を介して前記回転軸を軸方向に移動させ、前記円弧部と前記カムフォロワとの係合により回転軸を前記突出位置に保つことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の割出装置。

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