バックラッシ調整装置及びバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置
【課題】バックラッシのない構造が簡単で軸方向高さの小さいコンパクトなバックラッシ調整装置及び主軸駆動装置を提供。
【解決手段】割出用駆動モータ８の出力軸１０に設けられた駆動はすば歯車１１にかみ合う第１、２のはすば歯車１２，１５と第１、２の平歯車が設けられた第１、２の中間軸２１．２２を設ける。第１、２の平歯車とかみ合う第１、２の中間平歯車１３，１６を設け回転軸２に設けられた従動平歯車１８に同時にかみ合うようにする。第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させバックラッシを調整可能とする。さらに、第１及び第２の中間平歯車又は従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させて従動平歯車と切断又は接続する。主軸（回転軸）２を高速回転用モータ６０に接続された中空高速軸３３内に回転かつ軸方向に摺動可能に挿通させ、中空高速軸と主軸とをクラッチ３７で切断又は接続する。
【解決手段】割出用駆動モータ８の出力軸１０に設けられた駆動はすば歯車１１にかみ合う第１、２のはすば歯車１２，１５と第１、２の平歯車が設けられた第１、２の中間軸２１．２２を設ける。第１、２の平歯車とかみ合う第１、２の中間平歯車１３，１６を設け回転軸２に設けられた従動平歯車１８に同時にかみ合うようにする。第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させバックラッシを調整可能とする。さらに、第１及び第２の中間平歯車又は従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させて従動平歯車と切断又は接続する。主軸（回転軸）２を高速回転用モータ６０に接続された中空高速軸３３内に回転かつ軸方向に摺動可能に挿通させ、中空高速軸と主軸とをクラッチ３７で切断又は接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の歯車伝達装置のバックラッシを調整するバックラッシ調整装置及びバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転と割出しを有する工作機械の一つに、ギヤシェーパがある。例えば特許文献１の図１のギヤシェーパでは、主軸先端にピニオンカッタを取付け、主軸に設けられた従動歯車を割出用駆動モータで回転させると同時に、球面軸受を介してクランク機構を主軸に接続し、主軸を上下に移動させ、歯車を製作している。さらには、複合工作機械の進歩により、ワークを載置又は固定する回転テーブル、あるいは工具が取付けられる工具主軸において割出機能の他に、ワークの穴加工等の高速回転ができるものが増加している。かかる場合は、割出用モータと高速回転用モータとを設けて、クラッチ等により主軸と各モータとを選択的に接続し、割出又は高速回転を行っている。
【０００３】
例えば特許文献２の自動旋盤においては、回転と割出を主軸後端に配置された切換機構を前後させることにより選択している。主軸の後端側にはクラッチコーンとスプラインが形成され、さらに、切換機構及び高速回転用モータによりプーリ駆動される回転伝動軸が配置されている。切換機構は先端側にクラッチコーンと外周に外歯車を有し、前進時には、クラッチコーンに接続され、かつ外歯車は割出用モータに接続された割出機構にかみ合うようにされている。これにより割出を行う。また、切換機構は後端に主軸とスプライン嵌合し後側に延出するスプライン穴を有し、後退時には、回転伝達軸のスプラインと嵌合し、主軸を高速回転するようにしている。
【０００４】
このような割出機構を有する工作機械では割出精度が要求される。しかし、割出は駆動軸から、複数の歯車を介して工具主軸や回転テーブル軸に伝達されるので、歯車によるバックラッシのため、割出精度が低下する。
【０００５】
そこで、特許文献３の図１においては、テーブル回転用であるが、バックラッシを少なくするために、図６に示すようなバックラッシ調整装置８１を用いている。このバックラッシ調整装置は、ターニングテーブル２駆動用であり、駆動軸９０を軸方向移動させることにより、割出と高速回転とを切り替えることができるようにされている。図６は高速回転時を示す。
【０００６】
駆動用の駆動平歯車９１を駆動軸９０に設け、この駆動平歯車にかみ合う第１の平歯車９２と、この第１平歯車と同軸に第２のはすば歯車９４を設けて第１の中間軸８５とする。さらに、第１平歯車９２とは別に、駆動平歯車９１と、かみ合う第３の平歯車９５と、この第３の平歯車と同軸に第４のはすば歯車９７を設けて第２中間軸８６とする。そして、第２、第４のはすば歯車９４、９７をテーブル回転軸６ｃ（主軸）の従動はすば歯車１８に同時にかみ合うようにされている。さらに、第１又は第２中間軸８５、８６の少なくとも一方を軸方向に移動させることにより、従動はすば歯車１８（主軸２）と駆動はすば歯車９１間のバックラッシを調整できる。
【０００７】
割出は駆動軸を下方（矢印）に移動させ、駆動平歯車９１に、第１の平歯車９２と第３の平歯車９５をかみ合わせる。同時にクラッチ１０５を働かせウォームギヤ１０２と駆動軸９０を接続する。図示しない割出用モータでウォームギヤを駆動し、バックラッシを防止しながら割出を行う。さらに、高速回転では、図６に示すように、駆動軸９０を上昇させ、バックラッシ調整機能を解除した状態で高速用駆動モータ１０３により高速回転をおこなう。
【０００８】
しかし、かかる従来のものでは、移動する第２又は第４はすば歯車９４、９７と従動はすば歯車１８とが軸方向に互いに移動し、歯幅方向で歯面同士が接触する部分と接触しない部分が生じるので、偏磨耗や、振動が生じるおそれがある。
【０００９】
そこで、特許文献４の図４のターニングテーブル２では、図７に示すように、第１及び第２中間軸８５、８６を移動させずに、駆動軸８７を移動させるようにしている。特許文献３のバックラッシ調整装置８１は、駆動軸８７にねじれ方向が逆の駆動はすば歯車９１、９３を一組設けて、図でみて、下側の駆動はすば歯車９１にかみ合う第１のはすば歯車９２と、この第１のはすば歯車と同軸に第１のはすば歯車とは、はすば方向が逆方向（逆ねじれ）の第２のはすば歯車９４を設けて第１の中間軸８５とする。
【００１０】
さらに、第１のはすば歯車９２とは別に、図でみて、上側の駆動はすば歯車９３とかみ合う第３のはすば歯車９５と、この第３のはすば歯車と同軸に第３のはすば歯車とは、はすば方向が同方向の第４のはすば歯車９７を設けて第２中間軸８６とする。そして、第２、第４のはすば歯車９４、９７がテーブル回転軸の従動はすば歯車１８に同時にかみ合うようにされている。駆動軸８７には駆動歯車９８が設けられ、駆動モータ８出力軸９０の歯車９９にかみ合うようにされている。駆動軸８７を軸方向に移動させることにより、従動はすば歯車１８と駆動歯車９８間のバックラッシを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１０９２２３号公報
【特許文献２】特許２６３１４１６号公報
【特許文献３】特開２００１−２４６５３３号公報
【特許文献４】特開平８−１９７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献３のものでは、高速・割出用モータの両方を設けるので、バックラッシ側の構造が複雑となる。特許文献４のものでは、高速モータは別に設けるのにもかかわらず歯車の軸方向の段数が4段と多く、軸方向高さが高くなるという問題があった。また、特許文献３では、割出をウォームギヤ１０２でおこなっており、特許文献４のものでは、駆動モータ８と駆動軸８７とを歯車９９、９８で接続するので、駆動モータ８と駆動軸８７間のバックラッシが生じる。このため、駆動モータの回転方向を逆転した場合はバックラッシが発生し、割出精度が低下してしまうという問題があった。さらに、特許文献４の場合、逆転時のバックラッシを防止するためにシフト用の駆動軸８７と駆動モータ軸９０とを一体にすると構造が複雑になってしまうという問題があった。
【００１３】
また、特許文献３では、高速回転時には従動はすば歯車１８（主軸２）は第４のはすば歯車９７とかみ合えばよいが、第２のはすば歯車９４ともかみ合っているので負荷が多くなり、また、歯車抵抗がある。また、特許文献４のものでは、高速回転時に別のモータを用いる場合は、バックラッシ用歯車がつれ回るので、高速回転時の負荷が大きいという問題があった。
【００１４】
一方、特許文献１のギヤシェーパの軸の上下運動と、特許文献２の割出及び高速回転軸とを一体にしたものはなかった。また、特許文献１を特許文献２に適用するためには、剛性向上のために主軸の軸方向長さを確保する必要があり、さらに軸方向に長くしなければならないという問題があった。なお、ＮＣ工作機械の主軸台を上下方向に移動してギヤシェーパと同様の歯車加工する例がある。しかし、この場合は、速度や精度の低下がある。
【００１５】
かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動モータを逆転してもバックラッシのない、軸方向の段数が少なく、構造が簡単で小型のバックラッシ調整装置を提供することである。さらに、一般の穴加工とギヤシェーパの加工を行える主軸駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明においては、工作機械等の回転軸の駆動装置において、割出用駆動モータの出力軸に設けられた駆動はすば歯車と、前記駆動はすば歯車の一方でかみ合う第１のはすば歯車と、前記第１のはすば歯車と同軸に第１の平歯車が設けられた第１の中間軸と、前記第１の平歯車とかみ合う第１の中間平歯車と、前記駆動はすば歯車の他方でかみ合う第２のはすば歯車と、この第２のはすば歯車と同軸に第２の平歯車が設けられた第２の中間軸と、前記第２の平歯車とかみ合う第２の中間平歯車と、を有し、前記第１の中間平歯車及び前記第２の中間平歯車が前記回転軸に設けられた従動平歯車に同時にかみ合うようにされ、さらに、前記第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させることにより、前記駆動はすば歯車と前記従動平歯車間のバックラッシを調整可能にされたバックラッシ調整装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【００１７】
即ち、駆動はすば歯車と従動はすば歯車とのバックラッシを調整する軸方向移動する中間軸を駆動はすば歯車の両側でそれぞれかみ合う第１及び第２の中間軸とし、軸方向移動する第１及び第２の中間軸に設けられた第１及び第２の平歯車と従動平歯車の間に、軸方向に移動しない第１及び第２の中間平歯車を設けた。これにより、中間軸を軸方向移動することにより、バックラッシを調整できる。また、バックラッシを調整するために噛み合い点を軸方向に移動させても、第１及び第２の中間軸即ち、噛み合い点が軸方向移動する第１及び第２の平歯車は従動平歯車とは接触しない。また、軸方向の歯車の段数を２段にできる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明においては、前記第１及び第２の中間平歯車又は前記従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させることにより、前記第１及び第２の中間平歯車と前記従動平歯車とが切断又は接続可能となるようにした。これにより、バックラッシ調整装置と従動平歯車とを接続したり（かみ合わせたり）、遮断（離脱）させることができる。軸方向移動距離は歯幅を超え、従動平歯車と中間平歯車の噛み合いは歯幅全体でかみ合うようにする。また、遮断時は噛み合いがないようにする。
【００１９】
本発明の回転軸は引用文献１や引用文献２の主軸等にも適用できる。特に、高速回転モータとの組み合わせに適している。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記回転軸は高速回転用モータにより回転可能に接続されているバックラッシ調整装置とした。高速回転時に割出用モータとバックラッシ調整装置を回転軸（主軸）と切り離して使用できるようにするのが好ましい。さらに、回転用モータも回転軸に対して断続可能にされているのが好ましいことはいうまでもない。
【００２０】
特に、ギヤシェーパ加工等の割出・往復動軸で穴加工や円筒加工等の高速回転を兼用したい。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記回転軸は、主軸台に転がり軸受で支持された中空高速軸と、前記中空高速軸内両端から突出しかつ前記中空高速軸内を滑り軸受で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端に工具を取付け可能にされた主軸と、を備え、前記主軸は他端側に設けられ前記主軸とは軸方向に摺動可能にかつ前記主軸と一体に回転する前記従動平歯車を有し、前記中空高速軸は前記高速回転用モータに接続されており、前記中空高速軸の先端に設けられ前記主軸の軸方向移動に伴って前記中空高速軸と前記主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチと、を有し、前記主軸の軸方向の往復動又は前記クラッチの断続（入切）ができるように前記主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構と、を備えた主軸駆動装置を提供する。
【００２１】
中空高速軸内両端から突出するように主軸を設けるので、軸方向長さが長くとれる。高速回転時は、主軸と中空高速軸とをクラッチで結合し、高速回転用モータにより転がり軸受で支持された中空高速軸と主軸を回転させる。一方、割出し時は、主軸と中空高速軸とをクラッチで切離し、従動歯車を介して割出用駆動モータにより主軸を割出回転する。また、主軸は中空高速軸内で滑り軸受により支持されているので、往復動機構により軸方向に移動でき、割出及び軸方向往復作動ができる。往復移動機構は、ギヤシェーパ時の往復作動と、中空高速軸と主軸とを断続するクラッチの操作を兼ねる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のバックラッシ調整装置においては、軸方向に移動する第１及び第２の中間軸の第１及び第２の平歯車と従動平歯車との間に軸方向移動のない第１及び第２の中間平歯車を設けた。これにより、第１及び第２の平歯車と第１及び第２の中間平歯車との歯当たりが均一でない場合でも、第１の中間軸が軸方向移動しても従動平歯車と軸方向移動する第１及び第２の平歯車とは直接かみ合うことがないので、噛み合い点移動の片当たりによる磨耗や余分な偏荷重を発生することが少ない。また、駆動軸と軸方向移動軸とを分離でき、構造が簡単なものとなった。また、軸方向の歯車の段数を２段とできるので、高さを低く小型とすることができる。
【００２３】
さらに、請求項２に記載の発明においては、第１及び第２の中間平歯車を軸方向に相対移動させ従動平歯車と接続又は切断させるので、高速回転用モータとの併用が容易である。また、請求項３に記載の発明においては、高速回転用モータと組み合わせ、高精度の割出と、穴や円筒加工等の高速回転加工の両方に適用できるものとなった。さらに、高速回転時に割出用モータとバックラッシ調整装置又は従動歯車を切り離して使用すれば、連れ周りがなくなり、摩擦抵抗、負荷が少なくなり、エネルギー損失が少ない。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明においては、軸方向長さが長くとれるので、剛性が高く、精度の高い主軸を提供するものとなった。高速回転時は転がり軸受で支持され、割出し時は、滑り軸受により支持されて軸方向に移動できるので、ＮＣ工作機械にように主軸台を移動させることなく、従来のギヤシェーパと同様な加工機械で穴加工とギヤシェーパの加工を行え、精度の高い歯車を製作できるものとなった。また、往復移動機構により、ギヤシェーパ歯車加工と、穴加工等の旋削を選択するクラッチを操作できるので構造が複雑化することがない。なお、本発明のバックラッシ調整装置及び主軸駆動装置は、ギヤシェーパに限定されることなく他の工具主軸やワークテーブル等にも適用でき、さらに一般の工作機械をはじめとし、複合工作機械にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置のクラッチを切り主軸と中間回転軸を分離した状態を示す部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の主軸（回転軸）の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の従動平歯車側と往復移動機構の模式図である。
【図６】従来のはすば、平歯車機構の模式斜視図である。
【図７】従来のはすば歯車機構の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１乃至図４に示すように、本発明のバックラッシ調整装置１は、図示しない工具（ピニオンカッタ等）が先端に取付けられる主軸２の割出用に使用するものである。主軸には従動平歯車１８が設けられており、従動平歯車の回転により主軸２が回転する。
【００２７】
従動平歯車１８の側面にバックラッシ調整装置１が設けられている。バックラッシ調整装置の端部に割出用駆動モータ８が設けられている。割出用駆動モータ８は回転割出精度が高いサーボモータが用いられ、遊星減速機９を介して減速され、出力軸１０を介して左ねじれの駆動はすば歯車１１に接続されている。図に示すように、左ねじれの駆動はすば歯車１１の両側にはそれぞれ、右ねじれの第１及び第２のはすば歯車１２、１５がかみ合うようにされている。この第１及び第２のはすば歯車１２、１５は、それぞれ第１及び第２の中間軸２１、２２の下方側に設けられている。第１及び第２の中間軸の上方側にそれぞれ第１及び第２の平歯車１３、１６が設けられ、第１及び第２の平歯車とかみ合う第１及び第２の中間平歯車１４、１７が順次設けられている。この第１及び第２の中間平歯車１４、１７は、主軸２の従動平歯車１８を二カ所から同時にかみ合うようにされている。
【００２８】
第１及び第２の中間軸２１，２２は、それぞれ油圧作動のバックラッシ調整シリンダ２４、２５により軸方向に移動し、はすば歯車のかみ合い状態を押し合い状態にしてバックラッシを調整するようにされている。例えば、第１（又は第２）の中間軸を図１で見て下方向へ移動すると第１（又は第２）のはすば歯車１４は右回転方向に力を受ける。同時に駆動はすば歯車１１は左回転方向に力を受け、従動平歯車１８の歯面を互いに反対側に押すようにしてバックラッシを無くすあるいは少なくすることができる。中間軸２１、２２を互いに逆方向に移動させると少ない移動量でかみ合い量を増して歯車列の隙間は少なくなりさらには歯車面同士が圧接される。これにより、サーボモータ８による主軸２のバックラッシなしの高精度の割出を行うことができる。
【００２９】
さらに、第１及び第２の中間平歯車１４、１７はそれぞれ油圧作動のシフトシリンダ２６、２７により軸方向に移動し、従動平歯車１８とかみ合い又はかみ合いを解除できるようにされている。シフトシリンダをシフトさせかみ合いを外せば、主軸２とバックラッシ調整装置１とが切り離される。サーボモータ８、バックラッシ調整シリンダ１４、１７、シフトシリンダ２６、２７はそれぞれ異なる歯車軸に設けられているので、構造が簡単であり、軸方向の大きさも小さくできる。
【００３０】
次に本発明の実施の形態の主軸駆動装置について説明する。図２乃至５に示すように、主軸駆動装置３０は、バックラッシ調整装置１が取付けられた主軸台３１、主軸台に転がり軸受３２で支持された中空高速軸３３、中空高速軸内両端から突出しかつ中空高速軸内を滑り軸受３４で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端２ａに工具を取付け可能にされた主軸２を有する。さらに、主軸の他端側に従動平歯車１８が設けられている。従動平歯車は主軸とは軸方向に摺動可能にかつ主軸と一体に回転し、軸受ブッシュ１８ａと転がり軸受３８で回転自在に支持されている。中空高速軸３３は高速回転用モータ６０に接続されている。また、中空高速軸の軸端に設けられ主軸の軸方向移動に伴って中空高速軸と主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチ３７が設けられている。さらに、主軸２の軸方向の往復動又はクラッチ３７の断続（入切）ができるように主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構４４を有する。
【００３１】
詳述すると、中空高速軸３３は主軸台３１に転がり軸受３２・・３２で支持され、主軸２（回転軸）は、中空高速軸内３３ｂに滑り軸受３４を介して回転かつ軸方向に摺動自在に挿通されている。主軸２の両端は中空高速軸内から突出し、先端２ａには工具取付穴３５、ドローバ穴３６が開けられ、工具着脱機構（クランプユニット３６ａ及びドローバ３６ｂ）により図示しない工具が取付け、取り外し可能にされている。
【００３２】
また、中空高速軸３３の先端には切り欠き３３ａが設けられ、主軸２の先端側外周には、キー２ｄが設けられている。主軸を軸方向に移動させ、このキーを切り欠き３３ａに嵌合又は離脱することによりクラッチ３７を構成し、主軸と中空高速軸３３を一体に回転、又は分離できる。図２は中空高速軸と主軸とがかみ合った状態を示している。図３に示すように、主軸を図で見て下方に移動させると切り欠き３３ａからキー２ｄが離れ、クラッチが切断される。中空高速軸の切り欠き３３ａに続いてプーリ４１が設けられている。高速回転用モータ６０が中間高速軸３３と平行の出力軸６０ｃを下側に向けて主軸台３１に取付けられている。プーリベルト４２、プーリ４１を介して中空高速軸が高速回転用モータにより回転可能に接続されている。
【００３３】
中空高速軸３３の後端側には、逃げ穴３３ｃ、軸受ブッシュ穴３３ｄ、止めブッシュ穴３３ｅが順次設けられている。中空高速軸３３の軸受ブッシュ穴３３ｄに軸受ブッシュ１８ａが嵌挿され、軸受ブッシュ鍔部１８ｂの先端側端面が軸受ブッシュ穴と止めブッシュ挿入穴３３ｅの段差に当接するようにされている。軸受ブッシュ鍔部１８ｂの後端側端面に隙間をもって当接するように止めブッシュ３３ｆが止めブッシュ穴３３ｅに挿入され、中空高速軸端面３３ｇにねじ固定されている。これにより、軸受ブッシュ１８ａは中空高速軸に対して回転自在にされている。
【００３４】
さらに、軸受ブッシュ１８ａは十字スプライン穴１８ｃを有する鍔付き補強部材１８ｅに嵌着されている。鍔付き補強部材１８ｅの鍔１８ｆ端に従動平歯車１８がねじ固定されている。また、従動平歯車は反軸受ブッシュ１８ａ側で上部転がり軸受３８を介して主軸台３１に支持されている。これにより、従動平歯車１８は、軸受ブッシュ１８ａを介して中空高速軸３３内を回転自在に支持される。
【００３５】
主軸２の後端側には、前述した軸受ブッシュ１８ａの十字スプライン穴１８ｃにキー嵌合する十字形状のキー２ｂを有する（キー）スプラインブッシュ２ｃが嵌合固定されている。このスプラインブッシュ２ｃが軸受ブッシュ１８ａに嵌合されており、主軸と従動平歯車１８とを軸方向移動自在に一体に回転させる。これにより、割出モータ８の回転が従動平歯車１８を介して主軸２に伝達される。さらに、図５に示すように、主軸２は球面軸受等の回転自在に軸方向接続できる回転継手４３を介して、往復移動装置４４に接続されている。これにより、従動平歯車１８及び主軸２が中空高速軸内３３ｂを回転自在にされる。
【００３６】
往復移動装置４４は略して示す回転継手４３に接続された懸架部材４５をリニアガイド４６に沿って上下方向に移動させる。即ち、主軸２をリニアガイド４６に沿って上下方向に移動させる。懸架部材４５は移動クランプ４７の進退により、懸架部材の位置を固定（クランプ）又は上下移動可能（アンクランプ）にされる。即ち、移動クランプ４７により、主軸２の位置固定と軸方向移動との選択が可能となる。懸架部材４５には工具着脱用シリンダ４８が内蔵され、前述したドローバ３６ｂを上下させて工具を着脱する。懸架部材４５の上端には懸架部材の移動方向と直角方向にスライダ溝４９が設けられている。
【００３７】
スライダ溝４９にクランクピン５０先端が嵌合されている。さらに、クランクピン５０はクランプピン取付部材５１を介して回転板５２に偏心可能に取付けられている。回転板の回転によりクランクピンを介してスライダ溝を上下させクランク機構を構成し、懸架部材４５を上下移動させる。さらに、懸架部材、回転継手４３を介して主軸２が上下運動する。回転板５２は歯車減速機構５４を介して上下用モータ５５により回転される。
【００３８】
回転板５２の軸直角方向に送りねじ５６が設けられ、クランプピン取付部材５１が送りねじに螺合されている。送りねじ５６の回転によりクランプピン取付部材５１を軸直角方向に移動させ、クランクピン５０の偏心量を調整する。送りねじ５６の端面には、六角穴５６ａが設けられており、この六角穴に嵌合可能なナットランナ５７が進退可能かつ回転可能に設けられている。ナットランナ５７はランナシリンダ５８により進退され、位置決めモータ５９により回転可能にされている。クランプピン取付部材５１はクランプシリンダ５３の進退により位置保持（クランプ）又は移動可能（アンクランプ）にされる。
【００３９】
クランクピン５０の位置決めは次のように行う。クランプシリンダ５３を後退させクランプピン取付部材５１のクランプを解除する。位置決めモータ５９を回転させながら空気圧式のランナシリンダ５８を進めてナットランナを六角穴に差し込みながら、さらに位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材（クランクピン）が所望の位置になるように調整する。調整が完了したら、クランプシリンダ５３を前進させクランプピン取付部材５１を固定する。次にランナシリンダ５８を後退させ、ナットランナを六角穴から外し、原位置に戻す。なお、ナットランナと六角穴の位相をあわせてから回転させて位置決めしてもよい。
【００４０】
かかる構成の主軸駆動装置３０において、作動について一例を説明する。高速回転時には、まず、クラッチ３７の位置を合わせる。次に図５に示すように、上下用モータ５５を回転させ、回転板５２の送りねじ５６が主軸２と同方向となるような位置にする。そして、クランプピン取付部材５１の位置を調整できるようにし、位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材５１を上方に移動、即ち主軸２を上方に移動させ、図２に示すように、主軸２のキー２ｄと中空高速軸３３の切り欠き３３ａを嵌合し一体にする。さらに、移動クランプ４７を進め懸架部材４５の位置を固定（クランプ）する。これにより、主軸２と中空高速軸３３とは一体となる。
【００４１】
一方、図１、２、５に示すバックラッシ調整装置１のバックラッシ調整シリンダ２４、２５を軸方向に移動し、バックラッシを与える。次に図４に示すように、シフトシリンダ２６、２７を進め、第１及び第２の中間平歯車１４、１７を従動平歯車１８からかみ合いを解除する。高速回転用モータ６０を回転させ、プーリベルト４２、プーリを介して中空高速軸３３、主軸２、従動平歯車１８を回転させる。なお、クランプピン取付部材５１の位置は、クランク動作させる場合の範囲にクラッチ３７の断続に必要な距離をプラスした値より外側である。また、クランクピンを移動させてクラッチ３７の断続（入切）を行った例を示したが、単純に往復移動機構４４全体を上下に移動させるようにして、クラッチの断続を行うようにしてもよい。
【００４２】
割出回転時には、まず、図５に示すように、移動クランプ４７を後退させ懸架部材４５を移動できる（アンクランプ）ようにする。次に、クランプピン取付部材５１の位置を調整できるようにし、位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材５１を移動し、主軸の移動が所定の往復動作範囲となるように設定し、クランプシリンダ５３を前進させクランプピン取付部材５１位置を固定する。このとき、クラッチ３７は解除され、主軸２と中空高速軸３３は互いに回転自在となる。
【００４３】
一方、図１、２、５に示すように、バックラッシ調整装置１のシフトシリンダ２６、２７を後退させ、第１及び第２の中間平歯車１４、１７と従動平歯車１８をかみ合わせる。バックラッシ調整シリンダ２４、２５を軸方向に移動させバックラッシを無くす。次に、割出用駆動モータ８を回転させ、バックラッシ調整装置を介して従動平歯車を回転させ、バックラッシのない回転を主軸２に与える。同時に上下用モータ５５を回転させて主軸を上下方向に往復動させる。これにより、例えば、ギヤシェーパ加工が可能となる。
【００４４】
以上のように、本発明の実施の形態においては、バックラッシ調整装置の割出用駆動モータ８と従動平歯車１８とを切断、接続可能とした。また、高速回転用モータ６０に接続された中空高速軸３３内を軸方向に移動かつ回転可能にされた主軸２の先端に工具を取付けるようにした。これにより、ギヤシェーパのような往復、割出加工を行えると共に、高速回転による穴や筒等の旋削加工ができる複合工作機械を提供するものとなった。
【００４５】
割出加工時には、バックラッシがなく、割出精度よく行われる。この場合、高速用モータ(スピンドルモータ)６０は回転しないのでトルク損失や振動も少ない。また、高速回転動作においては、割出用モータ８を有するバックラッシ調整装置１と従動平歯車１８との噛み合いは解除されるので、振動やトルク損失の影響も少なく、スムースな回転が可能である。
【００４６】
なお、上部転がり軸受３８を挟んで従動平歯車１８の上部に環状のカバー３９がねじ固定されている。カバー３９の下側には環状のオイルパン４０が設けられ、外部からの塵埃の侵入を防ぐ。従動平歯車１８、カバー３９には、鍔付き補強部材１８ｅと同形状、同位相に十字スプライン穴１８ｃが設けられている。また、十字スプライン穴１８ｃは、十字に限らず、対向する一組のキー穴、多数の歯を有するスプライン穴等、回転を伝達し、軸方向に移動可能な軸嵌合機構であればよい。さらに、図４に示す符号６１は、主軸２のみを作動させる時に、中空高速軸３３を固定するクランプである。符号６２はクランプ３７のクランプ位置を割り出すための位置決め用クランプ、符号６３は中空高速軸内の軸受３４に潤滑剤を供給するために中空高速軸外周面に着脱可能にされた給油口及び排油口である。また、各制御はＮＣ制御等種々の制御により制御される。また、例として図４の符号６４で示す検出器等は各図に示すように適宜設定されることはいうまでもない。
【００４７】
以上本発明の実施の形態について、述べたが、本実施の形態に限らず適宜適用が可能であることはいうまでもない。また、本バックラッシ調整装置は特許文献２のような回転軸にも適用できる。また、往復移動装置は特許文献１のような従来のものに、クラッチ３７の断続（入切）のできる上下機構を付加する等、適宜適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１ バックラッシ調整装置。
２ 回転軸（主軸）
２ａ 主軸先端
８ 割出用駆動モータ
１０ 出力軸
１１ 駆動はすば歯車
１２ 第１のはすば歯車
１３ 第１の平歯車
１４ 第１の中間平歯車
１５ 第２のはすば歯車
１６ 第２の平歯車
１７ 第２の中間平歯車
１８ 従動平歯車
２１ 第１の中間軸
２２ 第２の中間軸
３０ 主軸駆動装置
３１ 主軸台
３２ 転がり軸受
３３ 中空高速軸
３３ｂ 中空高速軸内
３４ 滑り軸受
３７ クラッチ
４４ 往復移動機構
６０ 高速回転用モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の歯車伝達装置のバックラッシを調整するバックラッシ調整装置及びバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転と割出しを有する工作機械の一つに、ギヤシェーパがある。例えば特許文献１の図１のギヤシェーパでは、主軸先端にピニオンカッタを取付け、主軸に設けられた従動歯車を割出用駆動モータで回転させると同時に、球面軸受を介してクランク機構を主軸に接続し、主軸を上下に移動させ、歯車を製作している。さらには、複合工作機械の進歩により、ワークを載置又は固定する回転テーブル、あるいは工具が取付けられる工具主軸において割出機能の他に、ワークの穴加工等の高速回転ができるものが増加している。かかる場合は、割出用モータと高速回転用モータとを設けて、クラッチ等により主軸と各モータとを選択的に接続し、割出又は高速回転を行っている。
【０００３】
例えば特許文献２の自動旋盤においては、回転と割出を主軸後端に配置された切換機構を前後させることにより選択している。主軸の後端側にはクラッチコーンとスプラインが形成され、さらに、切換機構及び高速回転用モータによりプーリ駆動される回転伝動軸が配置されている。切換機構は先端側にクラッチコーンと外周に外歯車を有し、前進時には、クラッチコーンに接続され、かつ外歯車は割出用モータに接続された割出機構にかみ合うようにされている。これにより割出を行う。また、切換機構は後端に主軸とスプライン嵌合し後側に延出するスプライン穴を有し、後退時には、回転伝達軸のスプラインと嵌合し、主軸を高速回転するようにしている。
【０００４】
このような割出機構を有する工作機械では割出精度が要求される。しかし、割出は駆動軸から、複数の歯車を介して工具主軸や回転テーブル軸に伝達されるので、歯車によるバックラッシのため、割出精度が低下する。
【０００５】
そこで、特許文献３の図１においては、テーブル回転用であるが、バックラッシを少なくするために、図６に示すようなバックラッシ調整装置８１を用いている。このバックラッシ調整装置は、ターニングテーブル２駆動用であり、駆動軸９０を軸方向移動させることにより、割出と高速回転とを切り替えることができるようにされている。図６は高速回転時を示す。
【０００６】
駆動用の駆動平歯車９１を駆動軸９０に設け、この駆動平歯車にかみ合う第１の平歯車９２と、この第１平歯車と同軸に第２のはすば歯車９４を設けて第１の中間軸８５とする。さらに、第１平歯車９２とは別に、駆動平歯車９１と、かみ合う第３の平歯車９５と、この第３の平歯車と同軸に第４のはすば歯車９７を設けて第２中間軸８６とする。そして、第２、第４のはすば歯車９４、９７をテーブル回転軸６ｃ（主軸）の従動はすば歯車１８に同時にかみ合うようにされている。さらに、第１又は第２中間軸８５、８６の少なくとも一方を軸方向に移動させることにより、従動はすば歯車１８（主軸２）と駆動はすば歯車９１間のバックラッシを調整できる。
【０００７】
割出は駆動軸を下方（矢印）に移動させ、駆動平歯車９１に、第１の平歯車９２と第３の平歯車９５をかみ合わせる。同時にクラッチ１０５を働かせウォームギヤ１０２と駆動軸９０を接続する。図示しない割出用モータでウォームギヤを駆動し、バックラッシを防止しながら割出を行う。さらに、高速回転では、図６に示すように、駆動軸９０を上昇させ、バックラッシ調整機能を解除した状態で高速用駆動モータ１０３により高速回転をおこなう。
【０００８】
しかし、かかる従来のものでは、移動する第２又は第４はすば歯車９４、９７と従動はすば歯車１８とが軸方向に互いに移動し、歯幅方向で歯面同士が接触する部分と接触しない部分が生じるので、偏磨耗や、振動が生じるおそれがある。
【０００９】
そこで、特許文献４の図４のターニングテーブル２では、図７に示すように、第１及び第２中間軸８５、８６を移動させずに、駆動軸８７を移動させるようにしている。特許文献３のバックラッシ調整装置８１は、駆動軸８７にねじれ方向が逆の駆動はすば歯車９１、９３を一組設けて、図でみて、下側の駆動はすば歯車９１にかみ合う第１のはすば歯車９２と、この第１のはすば歯車と同軸に第１のはすば歯車とは、はすば方向が逆方向（逆ねじれ）の第２のはすば歯車９４を設けて第１の中間軸８５とする。
【００１０】
さらに、第１のはすば歯車９２とは別に、図でみて、上側の駆動はすば歯車９３とかみ合う第３のはすば歯車９５と、この第３のはすば歯車と同軸に第３のはすば歯車とは、はすば方向が同方向の第４のはすば歯車９７を設けて第２中間軸８６とする。そして、第２、第４のはすば歯車９４、９７がテーブル回転軸の従動はすば歯車１８に同時にかみ合うようにされている。駆動軸８７には駆動歯車９８が設けられ、駆動モータ８出力軸９０の歯車９９にかみ合うようにされている。駆動軸８７を軸方向に移動させることにより、従動はすば歯車１８と駆動歯車９８間のバックラッシを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１０９２２３号公報
【特許文献２】特許２６３１４１６号公報
【特許文献３】特開２００１−２４６５３３号公報
【特許文献４】特開平８−１９７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献３のものでは、高速・割出用モータの両方を設けるので、バックラッシ側の構造が複雑となる。特許文献４のものでは、高速モータは別に設けるのにもかかわらず歯車の軸方向の段数が4段と多く、軸方向高さが高くなるという問題があった。また、特許文献３では、割出をウォームギヤ１０２でおこなっており、特許文献４のものでは、駆動モータ８と駆動軸８７とを歯車９９、９８で接続するので、駆動モータ８と駆動軸８７間のバックラッシが生じる。このため、駆動モータの回転方向を逆転した場合はバックラッシが発生し、割出精度が低下してしまうという問題があった。さらに、特許文献４の場合、逆転時のバックラッシを防止するためにシフト用の駆動軸８７と駆動モータ軸９０とを一体にすると構造が複雑になってしまうという問題があった。
【００１３】
また、特許文献３では、高速回転時には従動はすば歯車１８（主軸２）は第４のはすば歯車９７とかみ合えばよいが、第２のはすば歯車９４ともかみ合っているので負荷が多くなり、また、歯車抵抗がある。また、特許文献４のものでは、高速回転時に別のモータを用いる場合は、バックラッシ用歯車がつれ回るので、高速回転時の負荷が大きいという問題があった。
【００１４】
一方、特許文献１のギヤシェーパの軸の上下運動と、特許文献２の割出及び高速回転軸とを一体にしたものはなかった。また、特許文献１を特許文献２に適用するためには、剛性向上のために主軸の軸方向長さを確保する必要があり、さらに軸方向に長くしなければならないという問題があった。なお、ＮＣ工作機械の主軸台を上下方向に移動してギヤシェーパと同様の歯車加工する例がある。しかし、この場合は、速度や精度の低下がある。
【００１５】
かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動モータを逆転してもバックラッシのない、軸方向の段数が少なく、構造が簡単で小型のバックラッシ調整装置を提供することである。さらに、一般の穴加工とギヤシェーパの加工を行える主軸駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明においては、工作機械等の回転軸の駆動装置において、割出用駆動モータの出力軸に設けられた駆動はすば歯車と、前記駆動はすば歯車の一方でかみ合う第１のはすば歯車と、前記第１のはすば歯車と同軸に第１の平歯車が設けられた第１の中間軸と、前記第１の平歯車とかみ合う第１の中間平歯車と、前記駆動はすば歯車の他方でかみ合う第２のはすば歯車と、この第２のはすば歯車と同軸に第２の平歯車が設けられた第２の中間軸と、前記第２の平歯車とかみ合う第２の中間平歯車と、を有し、前記第１の中間平歯車及び前記第２の中間平歯車が前記回転軸に設けられた従動平歯車に同時にかみ合うようにされ、さらに、前記第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させることにより、前記駆動はすば歯車と前記従動平歯車間のバックラッシを調整可能にされたバックラッシ調整装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【００１７】
即ち、駆動はすば歯車と従動はすば歯車とのバックラッシを調整する軸方向移動する中間軸を駆動はすば歯車の両側でそれぞれかみ合う第１及び第２の中間軸とし、軸方向移動する第１及び第２の中間軸に設けられた第１及び第２の平歯車と従動平歯車の間に、軸方向に移動しない第１及び第２の中間平歯車を設けた。これにより、中間軸を軸方向移動することにより、バックラッシを調整できる。また、バックラッシを調整するために噛み合い点を軸方向に移動させても、第１及び第２の中間軸即ち、噛み合い点が軸方向移動する第１及び第２の平歯車は従動平歯車とは接触しない。また、軸方向の歯車の段数を２段にできる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明においては、前記第１及び第２の中間平歯車又は前記従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させることにより、前記第１及び第２の中間平歯車と前記従動平歯車とが切断又は接続可能となるようにした。これにより、バックラッシ調整装置と従動平歯車とを接続したり（かみ合わせたり）、遮断（離脱）させることができる。軸方向移動距離は歯幅を超え、従動平歯車と中間平歯車の噛み合いは歯幅全体でかみ合うようにする。また、遮断時は噛み合いがないようにする。
【００１９】
本発明の回転軸は引用文献１や引用文献２の主軸等にも適用できる。特に、高速回転モータとの組み合わせに適している。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記回転軸は高速回転用モータにより回転可能に接続されているバックラッシ調整装置とした。高速回転時に割出用モータとバックラッシ調整装置を回転軸（主軸）と切り離して使用できるようにするのが好ましい。さらに、回転用モータも回転軸に対して断続可能にされているのが好ましいことはいうまでもない。
【００２０】
特に、ギヤシェーパ加工等の割出・往復動軸で穴加工や円筒加工等の高速回転を兼用したい。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記回転軸は、主軸台に転がり軸受で支持された中空高速軸と、前記中空高速軸内両端から突出しかつ前記中空高速軸内を滑り軸受で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端に工具を取付け可能にされた主軸と、を備え、前記主軸は他端側に設けられ前記主軸とは軸方向に摺動可能にかつ前記主軸と一体に回転する前記従動平歯車を有し、前記中空高速軸は前記高速回転用モータに接続されており、前記中空高速軸の先端に設けられ前記主軸の軸方向移動に伴って前記中空高速軸と前記主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチと、を有し、前記主軸の軸方向の往復動又は前記クラッチの断続（入切）ができるように前記主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構と、を備えた主軸駆動装置を提供する。
【００２１】
中空高速軸内両端から突出するように主軸を設けるので、軸方向長さが長くとれる。高速回転時は、主軸と中空高速軸とをクラッチで結合し、高速回転用モータにより転がり軸受で支持された中空高速軸と主軸を回転させる。一方、割出し時は、主軸と中空高速軸とをクラッチで切離し、従動歯車を介して割出用駆動モータにより主軸を割出回転する。また、主軸は中空高速軸内で滑り軸受により支持されているので、往復動機構により軸方向に移動でき、割出及び軸方向往復作動ができる。往復移動機構は、ギヤシェーパ時の往復作動と、中空高速軸と主軸とを断続するクラッチの操作を兼ねる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のバックラッシ調整装置においては、軸方向に移動する第１及び第２の中間軸の第１及び第２の平歯車と従動平歯車との間に軸方向移動のない第１及び第２の中間平歯車を設けた。これにより、第１及び第２の平歯車と第１及び第２の中間平歯車との歯当たりが均一でない場合でも、第１の中間軸が軸方向移動しても従動平歯車と軸方向移動する第１及び第２の平歯車とは直接かみ合うことがないので、噛み合い点移動の片当たりによる磨耗や余分な偏荷重を発生することが少ない。また、駆動軸と軸方向移動軸とを分離でき、構造が簡単なものとなった。また、軸方向の歯車の段数を２段とできるので、高さを低く小型とすることができる。
【００２３】
さらに、請求項２に記載の発明においては、第１及び第２の中間平歯車を軸方向に相対移動させ従動平歯車と接続又は切断させるので、高速回転用モータとの併用が容易である。また、請求項３に記載の発明においては、高速回転用モータと組み合わせ、高精度の割出と、穴や円筒加工等の高速回転加工の両方に適用できるものとなった。さらに、高速回転時に割出用モータとバックラッシ調整装置又は従動歯車を切り離して使用すれば、連れ周りがなくなり、摩擦抵抗、負荷が少なくなり、エネルギー損失が少ない。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明においては、軸方向長さが長くとれるので、剛性が高く、精度の高い主軸を提供するものとなった。高速回転時は転がり軸受で支持され、割出し時は、滑り軸受により支持されて軸方向に移動できるので、ＮＣ工作機械にように主軸台を移動させることなく、従来のギヤシェーパと同様な加工機械で穴加工とギヤシェーパの加工を行え、精度の高い歯車を製作できるものとなった。また、往復移動機構により、ギヤシェーパ歯車加工と、穴加工等の旋削を選択するクラッチを操作できるので構造が複雑化することがない。なお、本発明のバックラッシ調整装置及び主軸駆動装置は、ギヤシェーパに限定されることなく他の工具主軸やワークテーブル等にも適用でき、さらに一般の工作機械をはじめとし、複合工作機械にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置のクラッチを切り主軸と中間回転軸を分離した状態を示す部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の主軸（回転軸）の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置の従動平歯車側と往復移動機構の模式図である。
【図６】従来のはすば、平歯車機構の模式斜視図である。
【図７】従来のはすば歯車機構の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１乃至図４に示すように、本発明のバックラッシ調整装置１は、図示しない工具（ピニオンカッタ等）が先端に取付けられる主軸２の割出用に使用するものである。主軸には従動平歯車１８が設けられており、従動平歯車の回転により主軸２が回転する。
【００２７】
従動平歯車１８の側面にバックラッシ調整装置１が設けられている。バックラッシ調整装置の端部に割出用駆動モータ８が設けられている。割出用駆動モータ８は回転割出精度が高いサーボモータが用いられ、遊星減速機９を介して減速され、出力軸１０を介して左ねじれの駆動はすば歯車１１に接続されている。図に示すように、左ねじれの駆動はすば歯車１１の両側にはそれぞれ、右ねじれの第１及び第２のはすば歯車１２、１５がかみ合うようにされている。この第１及び第２のはすば歯車１２、１５は、それぞれ第１及び第２の中間軸２１、２２の下方側に設けられている。第１及び第２の中間軸の上方側にそれぞれ第１及び第２の平歯車１３、１６が設けられ、第１及び第２の平歯車とかみ合う第１及び第２の中間平歯車１４、１７が順次設けられている。この第１及び第２の中間平歯車１４、１７は、主軸２の従動平歯車１８を二カ所から同時にかみ合うようにされている。
【００２８】
第１及び第２の中間軸２１，２２は、それぞれ油圧作動のバックラッシ調整シリンダ２４、２５により軸方向に移動し、はすば歯車のかみ合い状態を押し合い状態にしてバックラッシを調整するようにされている。例えば、第１（又は第２）の中間軸を図１で見て下方向へ移動すると第１（又は第２）のはすば歯車１４は右回転方向に力を受ける。同時に駆動はすば歯車１１は左回転方向に力を受け、従動平歯車１８の歯面を互いに反対側に押すようにしてバックラッシを無くすあるいは少なくすることができる。中間軸２１、２２を互いに逆方向に移動させると少ない移動量でかみ合い量を増して歯車列の隙間は少なくなりさらには歯車面同士が圧接される。これにより、サーボモータ８による主軸２のバックラッシなしの高精度の割出を行うことができる。
【００２９】
さらに、第１及び第２の中間平歯車１４、１７はそれぞれ油圧作動のシフトシリンダ２６、２７により軸方向に移動し、従動平歯車１８とかみ合い又はかみ合いを解除できるようにされている。シフトシリンダをシフトさせかみ合いを外せば、主軸２とバックラッシ調整装置１とが切り離される。サーボモータ８、バックラッシ調整シリンダ１４、１７、シフトシリンダ２６、２７はそれぞれ異なる歯車軸に設けられているので、構造が簡単であり、軸方向の大きさも小さくできる。
【００３０】
次に本発明の実施の形態の主軸駆動装置について説明する。図２乃至５に示すように、主軸駆動装置３０は、バックラッシ調整装置１が取付けられた主軸台３１、主軸台に転がり軸受３２で支持された中空高速軸３３、中空高速軸内両端から突出しかつ中空高速軸内を滑り軸受３４で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端２ａに工具を取付け可能にされた主軸２を有する。さらに、主軸の他端側に従動平歯車１８が設けられている。従動平歯車は主軸とは軸方向に摺動可能にかつ主軸と一体に回転し、軸受ブッシュ１８ａと転がり軸受３８で回転自在に支持されている。中空高速軸３３は高速回転用モータ６０に接続されている。また、中空高速軸の軸端に設けられ主軸の軸方向移動に伴って中空高速軸と主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチ３７が設けられている。さらに、主軸２の軸方向の往復動又はクラッチ３７の断続（入切）ができるように主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構４４を有する。
【００３１】
詳述すると、中空高速軸３３は主軸台３１に転がり軸受３２・・３２で支持され、主軸２（回転軸）は、中空高速軸内３３ｂに滑り軸受３４を介して回転かつ軸方向に摺動自在に挿通されている。主軸２の両端は中空高速軸内から突出し、先端２ａには工具取付穴３５、ドローバ穴３６が開けられ、工具着脱機構（クランプユニット３６ａ及びドローバ３６ｂ）により図示しない工具が取付け、取り外し可能にされている。
【００３２】
また、中空高速軸３３の先端には切り欠き３３ａが設けられ、主軸２の先端側外周には、キー２ｄが設けられている。主軸を軸方向に移動させ、このキーを切り欠き３３ａに嵌合又は離脱することによりクラッチ３７を構成し、主軸と中空高速軸３３を一体に回転、又は分離できる。図２は中空高速軸と主軸とがかみ合った状態を示している。図３に示すように、主軸を図で見て下方に移動させると切り欠き３３ａからキー２ｄが離れ、クラッチが切断される。中空高速軸の切り欠き３３ａに続いてプーリ４１が設けられている。高速回転用モータ６０が中間高速軸３３と平行の出力軸６０ｃを下側に向けて主軸台３１に取付けられている。プーリベルト４２、プーリ４１を介して中空高速軸が高速回転用モータにより回転可能に接続されている。
【００３３】
中空高速軸３３の後端側には、逃げ穴３３ｃ、軸受ブッシュ穴３３ｄ、止めブッシュ穴３３ｅが順次設けられている。中空高速軸３３の軸受ブッシュ穴３３ｄに軸受ブッシュ１８ａが嵌挿され、軸受ブッシュ鍔部１８ｂの先端側端面が軸受ブッシュ穴と止めブッシュ挿入穴３３ｅの段差に当接するようにされている。軸受ブッシュ鍔部１８ｂの後端側端面に隙間をもって当接するように止めブッシュ３３ｆが止めブッシュ穴３３ｅに挿入され、中空高速軸端面３３ｇにねじ固定されている。これにより、軸受ブッシュ１８ａは中空高速軸に対して回転自在にされている。
【００３４】
さらに、軸受ブッシュ１８ａは十字スプライン穴１８ｃを有する鍔付き補強部材１８ｅに嵌着されている。鍔付き補強部材１８ｅの鍔１８ｆ端に従動平歯車１８がねじ固定されている。また、従動平歯車は反軸受ブッシュ１８ａ側で上部転がり軸受３８を介して主軸台３１に支持されている。これにより、従動平歯車１８は、軸受ブッシュ１８ａを介して中空高速軸３３内を回転自在に支持される。
【００３５】
主軸２の後端側には、前述した軸受ブッシュ１８ａの十字スプライン穴１８ｃにキー嵌合する十字形状のキー２ｂを有する（キー）スプラインブッシュ２ｃが嵌合固定されている。このスプラインブッシュ２ｃが軸受ブッシュ１８ａに嵌合されており、主軸と従動平歯車１８とを軸方向移動自在に一体に回転させる。これにより、割出モータ８の回転が従動平歯車１８を介して主軸２に伝達される。さらに、図５に示すように、主軸２は球面軸受等の回転自在に軸方向接続できる回転継手４３を介して、往復移動装置４４に接続されている。これにより、従動平歯車１８及び主軸２が中空高速軸内３３ｂを回転自在にされる。
【００３６】
往復移動装置４４は略して示す回転継手４３に接続された懸架部材４５をリニアガイド４６に沿って上下方向に移動させる。即ち、主軸２をリニアガイド４６に沿って上下方向に移動させる。懸架部材４５は移動クランプ４７の進退により、懸架部材の位置を固定（クランプ）又は上下移動可能（アンクランプ）にされる。即ち、移動クランプ４７により、主軸２の位置固定と軸方向移動との選択が可能となる。懸架部材４５には工具着脱用シリンダ４８が内蔵され、前述したドローバ３６ｂを上下させて工具を着脱する。懸架部材４５の上端には懸架部材の移動方向と直角方向にスライダ溝４９が設けられている。
【００３７】
スライダ溝４９にクランクピン５０先端が嵌合されている。さらに、クランクピン５０はクランプピン取付部材５１を介して回転板５２に偏心可能に取付けられている。回転板の回転によりクランクピンを介してスライダ溝を上下させクランク機構を構成し、懸架部材４５を上下移動させる。さらに、懸架部材、回転継手４３を介して主軸２が上下運動する。回転板５２は歯車減速機構５４を介して上下用モータ５５により回転される。
【００３８】
回転板５２の軸直角方向に送りねじ５６が設けられ、クランプピン取付部材５１が送りねじに螺合されている。送りねじ５６の回転によりクランプピン取付部材５１を軸直角方向に移動させ、クランクピン５０の偏心量を調整する。送りねじ５６の端面には、六角穴５６ａが設けられており、この六角穴に嵌合可能なナットランナ５７が進退可能かつ回転可能に設けられている。ナットランナ５７はランナシリンダ５８により進退され、位置決めモータ５９により回転可能にされている。クランプピン取付部材５１はクランプシリンダ５３の進退により位置保持（クランプ）又は移動可能（アンクランプ）にされる。
【００３９】
クランクピン５０の位置決めは次のように行う。クランプシリンダ５３を後退させクランプピン取付部材５１のクランプを解除する。位置決めモータ５９を回転させながら空気圧式のランナシリンダ５８を進めてナットランナを六角穴に差し込みながら、さらに位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材（クランクピン）が所望の位置になるように調整する。調整が完了したら、クランプシリンダ５３を前進させクランプピン取付部材５１を固定する。次にランナシリンダ５８を後退させ、ナットランナを六角穴から外し、原位置に戻す。なお、ナットランナと六角穴の位相をあわせてから回転させて位置決めしてもよい。
【００４０】
かかる構成の主軸駆動装置３０において、作動について一例を説明する。高速回転時には、まず、クラッチ３７の位置を合わせる。次に図５に示すように、上下用モータ５５を回転させ、回転板５２の送りねじ５６が主軸２と同方向となるような位置にする。そして、クランプピン取付部材５１の位置を調整できるようにし、位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材５１を上方に移動、即ち主軸２を上方に移動させ、図２に示すように、主軸２のキー２ｄと中空高速軸３３の切り欠き３３ａを嵌合し一体にする。さらに、移動クランプ４７を進め懸架部材４５の位置を固定（クランプ）する。これにより、主軸２と中空高速軸３３とは一体となる。
【００４１】
一方、図１、２、５に示すバックラッシ調整装置１のバックラッシ調整シリンダ２４、２５を軸方向に移動し、バックラッシを与える。次に図４に示すように、シフトシリンダ２６、２７を進め、第１及び第２の中間平歯車１４、１７を従動平歯車１８からかみ合いを解除する。高速回転用モータ６０を回転させ、プーリベルト４２、プーリを介して中空高速軸３３、主軸２、従動平歯車１８を回転させる。なお、クランプピン取付部材５１の位置は、クランク動作させる場合の範囲にクラッチ３７の断続に必要な距離をプラスした値より外側である。また、クランクピンを移動させてクラッチ３７の断続（入切）を行った例を示したが、単純に往復移動機構４４全体を上下に移動させるようにして、クラッチの断続を行うようにしてもよい。
【００４２】
割出回転時には、まず、図５に示すように、移動クランプ４７を後退させ懸架部材４５を移動できる（アンクランプ）ようにする。次に、クランプピン取付部材５１の位置を調整できるようにし、位置決めモータ５９を回転させ、クランプピン取付部材５１を移動し、主軸の移動が所定の往復動作範囲となるように設定し、クランプシリンダ５３を前進させクランプピン取付部材５１位置を固定する。このとき、クラッチ３７は解除され、主軸２と中空高速軸３３は互いに回転自在となる。
【００４３】
一方、図１、２、５に示すように、バックラッシ調整装置１のシフトシリンダ２６、２７を後退させ、第１及び第２の中間平歯車１４、１７と従動平歯車１８をかみ合わせる。バックラッシ調整シリンダ２４、２５を軸方向に移動させバックラッシを無くす。次に、割出用駆動モータ８を回転させ、バックラッシ調整装置を介して従動平歯車を回転させ、バックラッシのない回転を主軸２に与える。同時に上下用モータ５５を回転させて主軸を上下方向に往復動させる。これにより、例えば、ギヤシェーパ加工が可能となる。
【００４４】
以上のように、本発明の実施の形態においては、バックラッシ調整装置の割出用駆動モータ８と従動平歯車１８とを切断、接続可能とした。また、高速回転用モータ６０に接続された中空高速軸３３内を軸方向に移動かつ回転可能にされた主軸２の先端に工具を取付けるようにした。これにより、ギヤシェーパのような往復、割出加工を行えると共に、高速回転による穴や筒等の旋削加工ができる複合工作機械を提供するものとなった。
【００４５】
割出加工時には、バックラッシがなく、割出精度よく行われる。この場合、高速用モータ(スピンドルモータ)６０は回転しないのでトルク損失や振動も少ない。また、高速回転動作においては、割出用モータ８を有するバックラッシ調整装置１と従動平歯車１８との噛み合いは解除されるので、振動やトルク損失の影響も少なく、スムースな回転が可能である。
【００４６】
なお、上部転がり軸受３８を挟んで従動平歯車１８の上部に環状のカバー３９がねじ固定されている。カバー３９の下側には環状のオイルパン４０が設けられ、外部からの塵埃の侵入を防ぐ。従動平歯車１８、カバー３９には、鍔付き補強部材１８ｅと同形状、同位相に十字スプライン穴１８ｃが設けられている。また、十字スプライン穴１８ｃは、十字に限らず、対向する一組のキー穴、多数の歯を有するスプライン穴等、回転を伝達し、軸方向に移動可能な軸嵌合機構であればよい。さらに、図４に示す符号６１は、主軸２のみを作動させる時に、中空高速軸３３を固定するクランプである。符号６２はクランプ３７のクランプ位置を割り出すための位置決め用クランプ、符号６３は中空高速軸内の軸受３４に潤滑剤を供給するために中空高速軸外周面に着脱可能にされた給油口及び排油口である。また、各制御はＮＣ制御等種々の制御により制御される。また、例として図４の符号６４で示す検出器等は各図に示すように適宜設定されることはいうまでもない。
【００４７】
以上本発明の実施の形態について、述べたが、本実施の形態に限らず適宜適用が可能であることはいうまでもない。また、本バックラッシ調整装置は特許文献２のような回転軸にも適用できる。また、往復移動装置は特許文献１のような従来のものに、クラッチ３７の断続（入切）のできる上下機構を付加する等、適宜適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１ バックラッシ調整装置。
２ 回転軸（主軸）
２ａ 主軸先端
８ 割出用駆動モータ
１０ 出力軸
１１ 駆動はすば歯車
１２ 第１のはすば歯車
１３ 第１の平歯車
１４ 第１の中間平歯車
１５ 第２のはすば歯車
１６ 第２の平歯車
１７ 第２の中間平歯車
１８ 従動平歯車
２１ 第１の中間軸
２２ 第２の中間軸
３０ 主軸駆動装置
３１ 主軸台
３２ 転がり軸受
３３ 中空高速軸
３３ｂ 中空高速軸内
３４ 滑り軸受
３７ クラッチ
４４ 往復移動機構
６０ 高速回転用モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械等の回転軸の駆動装置において、割出用駆動モータの出力軸に設けられた駆動はすば歯車と、前記駆動はすば歯車の一方でかみ合う第１のはすば歯車と、前記第１のはすば歯車と同軸に第１の平歯車が設けられた第１の中間軸と、前記第１の平歯車とかみ合う第１の中間平歯車と、前記駆動はすば歯車の他方でかみ合う第２のはすば歯車と、この第２のはすば歯車と同軸に第２の平歯車が設けられた第２の中間軸と、前記第２の平歯車とかみ合う第２の中間平歯車と、を有し、前記第１の中間平歯車及び前記第２の中間平歯車が前記回転軸に設けられた従動平歯車に同時にかみ合うようにされ、さらに、前記第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させることにより、前記駆動はすば歯車と前記従動平歯車間のバックラッシを調整可能とされていることを特徴とするバックラッシ調整装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の中間平歯車又は前記従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させることにより、前記第１及び第２の中間平歯車と前記従動平歯車とが切断又は接続可能にされていることを特徴とする請求項１記載のバックラッシ調整装置。
【請求項３】
前記回転軸は高速回転用モータにより回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバックラッシ調整装置。
【請求項４】
前記回転軸は、主軸台に転がり軸受で支持された中空高速軸と、前記中空高速軸内両端から突出しかつ前記中空高速軸内を滑り軸受で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端に工具を取付け可能にされた主軸と、を備え、前記主軸は他端側に設けられ前記主軸とは軸方向に摺動可能にかつ前記主軸と一体に回転する前記従動平歯車を有し、前記中空高速軸は前記高速回転用モータに接続されており、前記中空高速軸の軸端に設けられ前記主軸の軸方向移動に伴って前記中空高速軸と前記主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチと、を有し、前記主軸の軸方向の往復動又は前記クラッチの断続ができるように前記主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置。
【請求項１】
工作機械等の回転軸の駆動装置において、割出用駆動モータの出力軸に設けられた駆動はすば歯車と、前記駆動はすば歯車の一方でかみ合う第１のはすば歯車と、前記第１のはすば歯車と同軸に第１の平歯車が設けられた第１の中間軸と、前記第１の平歯車とかみ合う第１の中間平歯車と、前記駆動はすば歯車の他方でかみ合う第２のはすば歯車と、この第２のはすば歯車と同軸に第２の平歯車が設けられた第２の中間軸と、前記第２の平歯車とかみ合う第２の中間平歯車と、を有し、前記第１の中間平歯車及び前記第２の中間平歯車が前記回転軸に設けられた従動平歯車に同時にかみ合うようにされ、さらに、前記第１及び第２の中間軸を軸方向に移動させることにより、前記駆動はすば歯車と前記従動平歯車間のバックラッシを調整可能とされていることを特徴とするバックラッシ調整装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の中間平歯車又は前記従動平歯車のどちらか一方を軸方向に移動させることにより、前記第１及び第２の中間平歯車と前記従動平歯車とが切断又は接続可能にされていることを特徴とする請求項１記載のバックラッシ調整装置。
【請求項３】
前記回転軸は高速回転用モータにより回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバックラッシ調整装置。
【請求項４】
前記回転軸は、主軸台に転がり軸受で支持された中空高速軸と、前記中空高速軸内両端から突出しかつ前記中空高速軸内を滑り軸受で回転かつ軸方向に摺動可能に挿通され先端に工具を取付け可能にされた主軸と、を備え、前記主軸は他端側に設けられ前記主軸とは軸方向に摺動可能にかつ前記主軸と一体に回転する前記従動平歯車を有し、前記中空高速軸は前記高速回転用モータに接続されており、前記中空高速軸の軸端に設けられ前記主軸の軸方向移動に伴って前記中空高速軸と前記主軸とを回転方向に切断又は接続可能とするクラッチと、を有し、前記主軸の軸方向の往復動又は前記クラッチの断続ができるように前記主軸を軸方向に往復動させる往復移動機構と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のバックラッシ調整装置を用いた主軸駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９２４８２（Ｐ２０１２−１９２４８２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７８７６（Ｐ２０１１−５７８７６）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
【Ｆターム（参考）】
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