JPH0533245Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、マシニングセンタ、ボール盤、フラ
イス盤等の工作機械の主軸にドリル、エンドミル
等の工具を取つけるための工具ヘツドに関し、更
に詳述すれば増速機構を内蔵し、高速加工を可能
にした工具ヘツドに関する。

従来の技術 この種の工具ヘツドの従来例として第３図に示
すものがある。そこでは、マシニングセンタの主
軸１０１に基端軸部を嵌合連結した工具ヘツド本
体１２０の先端部を回転自在に支持するハウジン
グ１３０の内周面に設けた内歯車１３８と、工具
ヘツド本体１２０の先端部に内蔵した工具駆動軸
１６０に設けた歯車１３８と、工具ヘツド本体１
２０に回転自在に設けてあり、内歯車１３８、歯
車１３６に噛合する遊星歯車１２６とで遊星歯車
列からなる増速機構を構成し、工具駆動軸１６０
の先端部に連結した工具１６１を高速回転させる
構造になつている。

しかして、かかる工具ヘツドにおいては、図外
のワークを切削する際に高温となる工具１６１の
冷却を行う必要がある。この冷却は図外の冷却源
に接続された位置決めブロツク３００、支持部材
１５０及びこれの先端側に接続されたノズル１５
２を介して工具１６１の刃先側に切削油等の冷却
流体を噴出させて行われる。

なお、支持部材１５０は前記ハウジング１３０
の工具ヘツド本体１２０に対する回り止めを行う
ためのものであり、この回り止めは支持部材１５
１の先端側に設けた位置決めピン１５０を位置決
めブロツク３００に設けた支持溝３０１に押込む
ことにより行われる。

考案が解決しようとする問題点 ところで、上記した工具ヘツドにあつては工具
１６１の冷却もさることながら、工具ヘツドの冷
却も行う必要がある。即ち、回転する工具駆動軸
１６０、工具ヘツド本体１２０及びピニオン１２
６とこれらを支持するボールベアリング等の軸受
間に発生する熱により密室状態にある工具ヘツド
の内部が高温になるため、工具ヘツドの冷却を行
わないものとすれば軸受の焼付き等を招来し、こ
れが寿命を損ない、また工具駆動軸１６０等の損
耗を来す。また、工具ヘツド本体１２０及び工具
駆動軸１６０が工具１６１の刃先側に伸び、切り
込み深さが大きくなるため、加工精度を損なうこ
とになる。更には保守作業を頻発することになる
からである。

しかして、上記従来例では工具ヘツドを冷却す
る手段を備えていなかつたため、かかる欠点を解
消するには致らなかつた。

本考案はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、工具の冷却を行うことは勿論のこと、工具ヘ
ツド内を冷却し得るようにして、軸受の焼付きを
防止し、この結果軸受の長命化、工具駆動軸等の
損耗防止、加工精度の向上、更には保守作業の頻
度を低減できることになる工具ヘツドを提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段 本考案にかかる工具ヘツドは、工作機械の主軸
に基端部を連結してあり、工具を保持する工具駆
動軸を先端部内に軸受を介して支持してある工具
ヘツド本体と、該工具ヘツド本体に支持された工
具駆動軸の基端部に設けてある歯車と、前記工具
駆動軸を包囲するようにして固定配置してあり、
基端部に前記歯車に対向する内歯車を有し、先端
部を、工具ヘツド本体の先端部に軸受を介して外
嵌させてあるハウジングと、前記歯車及び内歯車
に噛合するように工具ヘツド本体に支持してあ
り、前記歯車及び内歯車とで増速機構を構成する
遊星歯車とを具備し、前記工具駆動軸とその外周
側の工具ヘツド本体先端部との間に介在する軸受
の外周側に、工具ヘツド本体先端部とその外周側
のハウジング先端部との間に介在する軸受を位置
させ、該軸受の更に外周側のハウジング内に、そ
の内周側の軸受を包囲するように軸心方向に延長
して環状の流体通路を設け、その基端部から流体
通路に冷却用の流体を供給し、流体通路の先端
を、工具駆動軸に保持された工具の刃先に向けて
開口させてある。

作 用 流体通路に冷却用の流体が供給されることによ
り、工具駆動軸に保持された工具の刃先へ流体通
路の先端から冷却用の流体が噴出される。同時
に、流体通路の内周側における発熱が、流体通路
を流れる冷却用の流体を介して放散される。しか
して、流体通路の内周側には、ハウジングと工具
ヘツド本体との間に介在する軸受と、工具ヘツド
本体と工具駆動軸との間に介在する軸受とが順に
位置している。工具ヘツド本体の回転が増速され
て工具駆動軸に伝わるので、内側の軸受のほうが
外側の軸受よりも高速で回転し、発熱が多い。そ
して、発熱の少ない外側の軸受の更に外周側を冷
却用の流体が流れる。これにより、内周側から外
周側へ順次低温となる温度勾配がこの部分に形成
される。その結果、内側の軸受も外側の軸受も共
に冷却用野流体により効率良く冷却される。

実施例 以下、本考案に係る工具ヘツドの一実施例を図
面に基づき説明する。第１図は工具ヘツドをマシ
ニングセンタ野主軸に取付けた状態を示す片断面
図である。

この工具ヘツド１０は、図上左側に相当する基
端側に設けた工具ヘツド本体２０と、これの先端
側に連結したハウジング３０と、ハウジング３０
の外周面に設けた支持部材５０とを備えている。

図において、１は工具ヘツド１０を取付けたア
シニングセンタの主軸である。この取付けは、工
具ヘツド本体２０の基端に設けたテーパシヤンク
２０ａを主軸１のテーパ穴２に嵌入して行われ
る。

このとき、同時に支持部材５０の位置決めピン
５１が位置決めブロツク３のピン溝（又は穴）４
に押込まれ、ハウジング３０の回り止めが確実に
行われることになる。つまり、これで工具ヘツド
１０の先端に保持された工具４４のワーク（図示
せず）に対する位置決めが行われるようになつて
いる。

位置決めブロツク３の内部にはピン溝（又は
穴）４に流体流出口４ａを位置させた第１流体通
路５が設蹴られており、この第１流体通路５には
マシニングセンタ側から、例えば切削油、エアー
又は油霧エアー等の冷却流体が供給されるように
なつている。また、支持部材５０の内部には位置
決めピン５１の先端に流体流入口５１ａを位置さ
せた第２流体通路５２が設けられており、位置決
めピン５１を位置決めブロツク３に連結すると、
第１、第２流体通路５、５２が連通するようにな
つている。

図示するように、工具ヘツド本体２０の先端部
２１は円筒状に形成されており、この先端部２１
にはハウジング３０を外嵌してある。具体的に
は、ハウジング３０と先端部２１との間のベアリ
ング受座３３に２個のボールベアリング３２ａ，
３２ｂをこの順に嵌入してスナツプリング３５に
て係止することにより、先端部２１、つまり工具
ヘツド本体２０を回転自在に支持する構成になつ
ている。

先端部２１の内部には先端部に工具４４を保持
した工具駆動軸４０をボールベアリング２２ａ，
２２ｂ，２２ｃで回転自在に支持してある。先端
部２１の、最基端に位置するボールベアリング２
２ａから少し基端側に偏位した位置に相当する周
方向の３箇所には遊星歯車２６をピン２７を用い
て取付けてある（図面では１個の遊星歯車２６の
みが現れている）。この取りつけは、先端部２１
の外周面側からその軸心に向けて、例えばフライ
ス加工、放電加工等により軸長方向に長いピン取
りつけ穴２９ａを開設し、またこのピン取りつけ
穴２９ａに直交させて遊星歯車挿入穴２９ｂを開
設し、遊星歯車２６の軸心部にピン２７を挿通さ
せてこのピン２７をピン取りつけ穴２９ａに挿着
して行われる。遊星歯車２６はピン２７の対応す
る外周面に嵌着したボールベアリング２８ａ，２
８ｂにより回転自在に支持されている。

前記ハウジング３０の遊星歯車２６と対応する
内周面には遊星歯車２６に噛合する内歯車３６を
形成してあり、前記工具駆動軸４０の遊星歯車２
６と対向する外周面には遊星歯車２６と噛合する
歯車４１を設けてある。

かくして、主軸１を回転すると遊星歯車２６が
主軸１の回転方向と逆向きに内歯車３６上を転動
しつつ、歯車４１を主軸１と同方向に回転させる
ことになり、これら各歯車の歯数比に対応した所
定の増速比で工具駆動軸４０及び工具４４が主軸
１に対して増速された状態で回転することにな
る。

前記支持部材５０の先端部には、この内部に設
けられた第２流体通路５２に基端部を連通させた
流体通流管５３が設けられており、流体通流管５
３の先端部は前記ハウジング３０に設けた環状の
第３流体通路３７に連通している。この連通は、
第３流体通路３７の入側に連設した丸穴３７ａに
流体通流管５３の先端部を接続して行われる。

ここに、第３流体通路３７は、先端側が小径に
なつた段付き円筒状のハウジング本体３０ａの小
径部に先端側が縮径してなる円筒状の覆い筒３０
ｂを同心状に遊嵌結合して形成されている。即
ち、覆い筒３０ｂの内周面と小径部の外周面間に
形成される隙間が第３流体通路３７になつている
のである。第３流体通路３７の先端側に位置する
出側は内方に屈曲しており、前記第１、第２流体
通路５，５２及び流体通流管５３、丸穴３７ａを
介してこれに供給される冷却流体を工具４４の刃
先側に向けて噴出するようになつている。なお、
小径部と覆い筒３７との結合はこれらの周方向に
複数（図面では１個のみ現れている）締結したフ
オロセツトねじ等の締結部材３０ｃにより行われ
る。

かくして、冷却流体を噴出せしめると工具４４
の冷却が行えることになるが、同時にハウジング
３０及びこれの内方に設けた部材の冷却が行われ
ることになる。従つて、工具駆動軸４０の駆動時
において各ボールベアリング３２ａ，３２ｂ，２
８ａ，２８ｂ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃに発生す
る熱が蓄積されることなく、放散することになる
のでボールベアリングに焼付きを招来することが
ない。

他の実施例 第２図は本考案の他の実施例を示している。こ
の実施例は本考案をアングルヘツドに適用したも
のである。

ここにアングルヘツドとは、工具駆動軸４０を
工具ヘツド本体２０に対して所定角度傾けた（図
示例では90°）工具ヘツドをいい、傾斜した加工
面を有するワークの加工に適したものになつてい
る。

即ち、工具ヘツド本体２０に連緊した伝動軸６
０の回転を傘歯車６１，６２を介して伝動軸６０
に対して90°傾けた工具駆動軸４０に伝えるとと
もに、上記同様の歯車４１、内歯車３６、遊星歯
車２６で構成される増速機構により工具駆動軸４
０及びこれに保持された工具４４を高速回転させ
る構造になつている。

しかして、工具駆動軸４０を回転自在に支持す
る内筒６３を更に回転自在に支持するハウジング
３０には前記同様の第３流体通路３７を形成して
あり、上記同様にして冷却流体が工具４４に噴出
されるようになつている。

図示せる実施例の全容は以上の通りであるが、
本考案は各種の変形が可能である。即ち、ホース
等を介して第３流体通路３７と流体供給源とを接
続し、工具４４及びハウジング３０の冷却を行う
実施形態をとつてもよいし、またこの冷却形態と
併せて、例えば主軸１の内部、工具駆動軸４０等
の内部を連通させた流体通路により工具ヘツドの
内部及び工具４４の冷却を行う実施形態をとつて
もよい。なお、この場合に工具としては内部に流
体を通流させる穴を形成した、所謂オイルホール
と呼ばれる工具を用いることになる。

考案の効果 以上のようにした本考案による場合は、工具の
冷却に何等支障なく、上述の従来例では行えなか
った工具ヘツド内部の冷却が行えることになるの
で、軸受の焼付きを防止できることになる。従つ
て、軸受の長命化が図れ、工具駆動軸等の損耗を
防止できることになる。また、工具ヘツド及び工
具駆動軸が工具の刃先側に伸びる虞れがないの
で、切込み深さを均一に維持でき、加工精度の向
上が図れることになる。更には、保守作業の頻度
を低減でき、また長時間にわたる連続運転が可能
になるという利点もある。

特に、工具駆動軸とその外周側の工具ヘツド本
体先端部との間に介在する軸受の外周側に、工具
ヘツド本体先端部とその外周側のハウジング先端
部との間に介在する軸受を位置させ、該軸受の更
に外周側のハウジング内に、その内周側の軸受を
包囲するように軸心方向に延長して環状の流体通
路を設けてあるので、この部分に内周側から外周
側へ順次低温となる温度勾配が形成され、内側の
軸受も外側の軸受も共に冷却用の流体により効率
良く冷却されるという優れた冷却効果が得られ
る。また、工具の刃先の冷却に使用する冷却用の
流体の流体通路を、工具ヘツド内を冷却するため
の冷却ジヤケツトとして併用するので、工具の刃
先と工具ヘツド内の二箇所を同時冷却するにもか
かわらず、ヘツド構造の複雑化が避けられ、且つ
冷却用の流体の量及びコストが節約される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る工具ヘツドをマシニング
センタの主軸に取付けた状態を示す片断面図、第
２図は本考案の他の実施例を示す片断面図であ
る。第３図は従来例を同様に示す片断面図であ
る。 １……主軸、２０……工具ヘツド本体、２６…
…遊星歯車、３０……ハウジング、３６……内歯
車、３７……第３流体通路、４０……工具駆動
軸、４１……歯車、４４……工具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 工作機械の主軸に基端部を連結してあり、工具
   を保持する工具駆動軸を先端部内に軸受を介して
   支持してある工具ヘツド本体と、該工具ヘツド本
   体に支持された工具駆動軸の基端部に設けてある
   歯車と、前記工具駆動軸を包囲するようにして固
   定設置してあり、基端部に前記歯車に対向する内
   歯車を有し、先端部を、工具ヘツド本体の先端部
   に軸受を介して外嵌させてあるハウジングと、前
   記歯車及び内歯車に噛合するように工具ヘツド本
   体に支持してあり、前記歯車及び内歯車とで増速
   機構を構成する遊星歯車とを具備し、前記工具駆
   動軸とその外周側の工具ヘツド本体先端部との間
   に介在する軸受の外周側に、工具ヘツド本体先端
   部とその外周側のハウジング先端部との間に介在
   する軸受を位置させ、該軸受の更に外周側のハウ
   ジング内に、その内周側の軸受を包囲するように
   軸心方向に延長して環状の流体通路を設け、その
   基端部から流体通路に冷却用の流体を供給し、流
   体通路の先端を、工具駆動軸に保持された工具の
   刃先に向けて開口させたことを特徴とする工具ヘ
   ツド。