ボール盤
【課題】駆動モータによりドリルに回転運動を与えても、ドリルの偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来るように構成されたボール盤を提供すること。
【解決手段】主軸２３に対し軸方向の相対移動が規制された状態で主軸２３を回転可能に支持する回転支持体２４と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部２０と、ベース部２０に対し回転可能に設けられ回転支持体２４を支持するスピンドル２５と、から少なくとも構成されており、スピンドル２５は、回転支持体２４に対し軸方向に相対移動することで、回転支持体２４の軸心とスピンドル２５の軸心との離間間隔を変化可能に成っている。
【解決手段】主軸２３に対し軸方向の相対移動が規制された状態で主軸２３を回転可能に支持する回転支持体２４と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部２０と、ベース部２０に対し回転可能に設けられ回転支持体２４を支持するスピンドル２５と、から少なくとも構成されており、スピンドル２５は、回転支持体２４に対し軸方向に相対移動することで、回転支持体２４の軸心とスピンドル２５の軸心との離間間隔を変化可能に成っている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータの回転力を主軸に伝達し、この主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリルによる板ガラス等の硬脆材料の孔あけ加工を行うための工作機械として、ドリルを回転させながらドリルと加工対象となる板ガラスとの間に相対的な偏心運動を与えることで、ドリルの孔あけ加工能率を向上させるボール盤があり、ドリルの偏心運動の径を変化可能な偏心量調節体が構成されたボール盤がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７５９３９号公報（第７頁、第６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあっては、偏心量調節体が軸方向に略直交する平面方向に回動することで、ドリルの偏心運動の径が変化するように構成されているため、偏心量調節後に、ドリル自体に回転を与える主軸駆動モータ、及びドリルに偏心運動を与える偏心駆動モータが、偏心量調節体の回動と同じ平面方向に回転することで、これ等モータの回転による遠心力が偏心量調節体にも発生してしまい、偏心量調節体による偏心運動の径にズレが生じ易く、ドリルに正確な偏心運動を与えることが出来ない虞があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、駆動モータによりドリルに回転運動を与えても、ドリルの偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来るように構成されたボール盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明のボール盤は、
駆動モータの回転力を主軸に伝達し、該主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤であって、
前記主軸に対し軸方向の相対移動が規制された状態で該主軸を回転可能に支持する回転支持体と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部と、該ベース部に対し回転可能に設けられ前記回転支持体を支持するスピンドルと、から少なくとも構成されており、
前記スピンドルは、前記回転支持体に対し前記軸方向に相対移動することで、前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間間隔を変化可能に成っていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルと回転支持体とが、軸心同士の離間方向に直交する軸方向に相対移動することで、主軸とスピンドルの軸心同士の離間間隔を変化させることができるため、駆動モータによりドリルに回転運動を与えても、ドリルの偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来る。
【０００７】
本発明のボール盤は、
前記回転支持体と前記スピンドルとは、該回転支持体とスピンドルの一方に設けられ前記軸方向に延びるとともに前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間方向に延びる被係合部と、前記回転支持体とスピンドルの他方に設けられ前記被係合部に係合する係合部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、回転支持体とスピンドルとが、軸方向に延びるとともに回転支持体とスピンドルの軸心同士の離間方向に延びる被係合部と、この被係合部に係合する係合部とを介して互いに組み付けられており、回転支持体とスピンドルとが回転方向に相対移動することなく同期して回転することに成るため、回転支持体とスピンドルとの軸方向の相対移動を、軸心同士の離間方向の相対移動に確実に転換できる。
【０００８】
本発明のボール盤は、
前記被係合部と前記係合部とは、前記軸方向に沿って複数組設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、被係合部と係合部とは、軸方向に沿って複数組設けられていることで、スピンドルを軸方向に沿って真直ぐ相対移動させることができる。
【０００９】
本発明のボール盤は、
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段がベース部に設けられているため、主軸に取り付けられたドリルを、同じベース部に対し回転可能に設けられスピンドルとともに被加工材料の加工位置に移動させ、移動させた加工位置で固定した状態で、スピンドルを軸方向に移動させることができる。
【００１０】
本発明のボール盤は、
前記スピンドルと前記固定手段とは、前記スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、前記固定手段に接続されるとともに前記被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルと固定手段とが、スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、固定手段に接続されるとともに被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられており、固定手段に接続された係止部が、回転するスピンドルの被係止部に係止し続けることに成るため、回転している状態にあるスピンドルを固定手段により軸方向に移動させることができる。
【００１１】
本発明のボール盤は、
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動可能に支持する支持手段が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルが、ベース部に設けられた支持手段に沿って軸方向に安定して移動可能に成る。
【００１２】
本発明のボール盤は、
前記駆動モータの回転力が、ベルトを介して前記主軸に伝達されるように成っており、該ベルトが、前記ベース部に取り付けられた付勢手段によって、張力が与えられる方向に付勢されていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルの回転によって主軸の軸心の位置が変化しても、ベルトの張力を付勢手段によって常に維持でき、ドリルの回転数を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１におけるボール盤を示す側面図である。
【図２】実施例１におけるボール盤を示す正面図である。
【図３】実施例１における主軸頭を示す平面図である。
【図４】実施例１における主軸頭を示す正面断面図である。
【図５】実施例１における主軸頭を示す側面断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】（ａ）は、実施例１におけるボール盤の構造を模式的に示す模式平面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式平面図である。
【図８】（ａ）は、実施例１におけるボール盤の構造を模式的に示す模式正面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式正面図である。
【図９】（ａ）は、実施例２におけるボール盤の構造を模式的に示す模式正面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るボール盤を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１に係るボール盤につき、図１から図８を参照して説明する。以下、図１及び図５の紙面右側をボール盤の正面側（前方側）とし、図３，図６，及び図７の紙面下側をボール盤の正面側（前方側）として説明する。
【００１６】
図１の符号１は、ドリルを用いて加工対象となるガラス板等から成る被加工材料（硬脆材料）Ｇに孔あけ加工を行うためのボール盤である。このボール盤１は、床面に設置され側面視略コ字状に形成された本体部２と、本体部２の前面に設けられた昇降レール３を介して配設された主軸頭５と、から主として構成されている。また、主軸頭５の下方に位置する本体部２の前上面に、被加工材料を載置するためのテーブル６が取り付けられている。
【００１７】
主軸頭５は、本体部２に固設された昇降装置４を用いてワイヤＷを介して伝達される駆動力により、昇降レール３に沿って略鉛直上下方向に昇降可能であり、主軸２３の下端に取り付けられたドリル７が、被加工材料が載置されたテーブル６に対して近づいたり、離れたりすることができる。尚、昇降装置４を用いた昇降操作は、使用者の図示しない昇降スイッチによる手動操作であってもよいし、若しくは図示しない昇降制御部に基づく自動操作であっても構わない。更に尚、主軸頭の昇降操作は、主軸頭に直接接続されたハンドルを用いた回動操作によるものであってもよい。
【００１８】
図２，３に示すように、主軸頭５の下部には、ドリル７が取り付けられるドリルチャック８が配置されており、主軸頭５の左右側には、主軸駆動モータ９や偏心駆動モータ１０、プーリ１１〜１３やベルト１５，１６、更に、主軸頭５の後部側に、固定手段としての上下駆動モータ１８からなる駆動機構部が配置されている。また、この駆動機構部に配置されるプーリ１１〜１３やベルト１５，１６等は、図示しないベルトカバーによって覆われていてもよい。
【００１９】
次に、主軸頭５および駆動機構部について図４，５を参照して説明する。主軸頭５は、昇降レール３に対して固定されたベース部を構成する内空筒状のスリーブ２０を有し、このスリーブ２０内に、外筒２６、スピンドル２５、回転支持体２４、そして前述したドリル７用のドリルチャック８が設けられた主軸２３が、それぞれ内径側に向けて順に配置されている。この主軸２３は回転支持体２４に対して同一の軸心回りに回転可能に支持されている。また、主軸２３及び回転支持体２４の軸心と、外筒２６及びスピンドル２５の軸心とは、互いに平行を成し、垂直方向に延びている。以下、スリーブ２０内部の各部材の構造について詳述する。
【００２０】
外筒２６は、内空構造の筒状体であって、スリーブ２０内周面に設けられたベアリング３４を介してスリーブ２０に対し周方向に回転可能に支持されるとともに、上端及び下端を各々閉塞する環状蓋部４０，４０により、スリーブ２０に対し軸方向の移動が規制されており、外筒２６は支持手段として、スピンドル２５を軸方向に移動可能に支持している。外筒２６の外周面に設けられた歯車部２６ａが偏心駆動モータ１０に接続されたギア１４に噛合しており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力がギア１４を介して外筒２６に伝達されるように成っている。また、図４，６に示されるように、外筒２６は、外筒２６の内径方向に向けて突出して固定された突出部２７を有している。
【００２１】
図４，５に示されるように、スピンドル２５は、外筒２６内に嵌挿された内空構造の筒状体であって、スピンドル２５の外周面に上下方向に形成された嵌合部２５ａが外筒２６の突出部２７に嵌合している。この嵌合部２５ａと突出部２７との嵌合により、スピンドル２５は、外筒２６との周方向の相対移動が規制されるとともに、軸方向の相対移動が所定長さ許容された状態で規制されており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力が外筒２６を介してスピンドル２５に伝達され、スピンドル２５は外筒２６と共に同軸に回転可能に成っている。
【００２２】
また、スピンドル２５の上端部は外筒２６から上方に突出しており、この上端部の外周面に回転方向に亘って被係止部としての凹溝２５ｂが形成されている。更に、凹溝２５ｂ内に、後述する上下駆動モータ１８に接続された係止部としてのカムフォロア２９が凹溝２５ｂに沿って相対回転可能に係止されており、上下駆動モータ１８からの上下駆動力がカムフォロア２９を介してスピンドル２５に伝達されるように成っている。また、スピンドル２５は、スピンドル２５の内径方向に向けて突出して固定された係合部としての凸部２８を有している。
【００２３】
図４，６に示されるように、回転支持体２４は、スピンドル２５内に図示左右方向に所定長さの空隙３０，３０を形成した状態で嵌挿された内空構造の筒状体であって、回転支持体２４の外周面に被係合部としての凹部２４ａが形成され、この凹部２４ａにスピンドル２５の凸部２８が嵌合している。より詳しくは凹部２４ａは、回転支持体２４の外周面に軸方向すなわち上下方向に延びるとともに、回転支持体２４の軸心とスピンドル２５の軸心との離間方向に延びる傾斜形状に形成されている。組となる被係合部としての凹部２４ａと係合部としての凸部２８とは、軸方向に沿って複数組（本実施例では２組）形成された列が、周方向に２列設けられ、すなわち合計４組設けられている。尚、被係合部と係合部との各列の組数若しくは列数は、必ずしも本実施例に限られず、適宜設定可能である。
【００２４】
このような傾斜形状の凹部２４ａと凸部２８との係合により、回転支持体２４は、スピンドル２５との周方向の相対移動が規制されており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力が外筒２６、スピンドル２５を介して回転支持体２４に伝達され、従って回転支持体２４は、外筒２６そしてスピンドル２５と共に回転可能に成っている。
【００２５】
本実施例の凹部２４ａの傾斜の比率は、軸方向寸法：軸心同士の離間寸法＝約１０：１の比率である。尚、被係合部としての凹部の傾斜の比率は、必ずしも本実施例の約１０：１に限られないが、軸方向寸法が軸心同士の離間寸法よりも大きい寸法を採る比率が好ましく、このような傾斜の比率にすることで、スピンドル２５の軸方向の移動量に比して軸心同士の離間方向の移動量が小さく成るため、偏心量の変更の精度を高めることが出来る。
【００２６】
回転支持体２４の下端部は、外径方向に突出形成されており、ベース部を構成する環状底部４１とベアリング３９を介して接続され、回転支持体２４は軸方向の移動が規制されている。
【００２７】
また、回転支持体２４の上端部はスピンドル２５から上方に突出しており、この回転支持体２４の上端部の外周面とスピンドル２５の上端面とに架けて、上下方向に伸縮可能な蛇腹式の防水筒３１が取り付けられている。
【００２８】
図３，５に示されるように、主軸２３は、回転支持体２４内に嵌挿された内空構造の筒状体であって、回転支持体２４内周面に設けられたベアリング３５を介して回転支持体２４に対し周方向に回転可能に支持されており、主軸２３の上端部に取り付けられた主軸プーリ１１に、主軸駆動モータ９からの回転駆動力が伝達される。
【００２９】
より詳しくは、図４に示されるように、主軸２３に与える回転駆動力を発生する主軸駆動モータ９は、スリーブ２０の右側に固着された固着部材４６に対し固定に設けられ、従動プーリ１２は、固着部材４６に対し垂直方向の軸回りに回転可能に枢支された回転腕部４８に、取り付けられている。主軸駆動モータ９に接続された駆動プーリ１３と従動プーリ１２とは、互いに独立して水平方向に回転できるようになっている。更に、駆動プーリ１３と従動プーリ１２の上部との間にはベルト１５が巻き回され、従動プーリ１２の下部と主軸プーリ１１との間にもベルト１６が巻き回されている。
【００３０】
また、図３に示されるように、固着部材４６と回転腕部４８とに架けて、内部にコイルバネ３２が配置された本実施例における付勢手段としての付勢装置３３が取り付けられており、この付勢装置３３が従動プーリ１２を常に外方側に向かって付勢するように成っている。
【００３１】
主軸駆動モータ９を駆動させると、駆動プーリ１３が回転され、ベルト１５を介して従動プーリ１２が回転し、更にベルト１６を介して主軸プーリ１１が取り付けられた主軸２３、及びドリル７が回転される。
【００３２】
図４に示されるように、駆動モータ９で主軸２３を回転させ、別の駆動モータ１０で外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４を回転させる構成になっているので、別途、変速機等を用いる必要がなく、簡単な構成で主軸２３の回転数や回転方向と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４の回転数や回転方向とを、それぞれ独立して任意に設定できるようになる。尚、本実施例では、主軸２３の回転方向と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４の回転方向とが、互いに逆向きになっている。
【００３３】
図５に示されるように、主軸２３の内部には、主軸２３の軸心を貫通する軸心貫通孔３６が形成されている。また、主軸２３の上端部には、主軸２３の軸心貫通孔３６に水を供給するためのホース（図示略）が取り付け可能になっている。更に、主軸２３の下端部に取り付けられたドリル７は、ドリル７の軸心を貫通する軸心貫通孔３７が形成されたコアドリルとなっている。ボール盤１の使用時には、水を前記したホースから主軸２３の軸心貫通孔３６に供給し、この主軸２３の軸心貫通孔３６に供給された水がドリル７の軸心貫通孔３７を通過してドリル７の先端部から流出されるようになっている。
【００３４】
このように、ドリル７の先端部から流出された水は、ドリル７と被加工材料との間に流出されるようになり、孔あけ加工の際に発生する切粉を洗い流すことができる。更に、ドリル７と被加工材料との間の摩擦抵抗や摩擦熱も低減されるため、スムーズに孔あけ加工を行うことができる。尚、本実施例のボール盤１は、２つの駆動モータ９，１０を用いてそれぞれ主軸２３と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４とを独立して回転させているため、主軸２３の軸心に軸心貫通孔３６を形成することが容易になっている。
【００３５】
次に、上下駆動モータ１８は、スリーブ２０の後部に固着されたベース部を構成する固着部材１９に対し、固定に設けられており、固着部材１９に対し上下動作するアクチュエータであるロボシリンダ４２を備える。ロボシリンダ４２の下端部には、後述する回動ブラケット４５を回動可能に枢支する枢支部４３が接続されており、更に枢支部４３の下方にロボシリンダ４２の上下動作を案内する案内ロッド４４が設けられる。ロボシリンダ４２は、図示しない螺合部を介し上下駆動モータ１８の駆動部と接続されており、螺挿により上下動作し、且つ上下動作した所定位置で固定されるように成っている。
【００３６】
図３，５に示されるように、回動ブラケット４５は、スピンドル２５の上端部を左右にフォーク状に挟むように、前後方向に延設された部材であって、回動ブラケット４５の後端部は、ロボシリンダ４２の下端部に配設された枢支部４３に回動可能に接続されるとともに、回動ブラケット４５の前端部は、スリーブ２０の前部に固着されたベース部を構成する固着部材２１に回動可能に接続されている。また、固着部材１９と枢支部４３とに架けて、スピンドル２５の上下位置を維持するべく吊持するバネ部材４７が設けられる。更に、回動ブラケット４５の中央側に、スピンドル２５の凹溝２５ｂに嵌合したカムフォロア２９が回動可能に設けられている。
【００３７】
上下駆動モータ１８によりロボシリンダ４２を上方に動作させることで、回動ブラケット４５は前端部４５ｂを支点にして後端部４５ａが枢支部４３により持ち上げられることに成る。この回動ブラケット４５の動作により、回動ブラケット４５の中央側に設けられたカムフォロア２９を介し、スピンドル２５が上方に向けて動作する。
【００３８】
同様に、上下駆動モータ１８によりロボシリンダ４２を下方に動作させることで、回動ブラケット４５は前端部４５ｂを支点にして後端部４５ａが枢支部４３により下げられることに成る。この回動ブラケット４５の動作により、カムフォロア２９を介し、スピンドル２５が下方に向けて動作する。
【００３９】
次に、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、ドリル７に与えられる偏心運動について詳述する。主軸駆動モータ９に取り付けられた駆動プーリ１３の回転力は、ベルト１５を介し従動プーリ１２に伝達され、更にベルト１６を介し主軸２３に伝達されるようになっている。尚、従動プーリ１２は、付勢装置３３によって主軸２３から離れる方向に付勢されている。また、偏心駆動モータ１０に取り付けられたギア１４の回転力は、外筒２６及びスピンドル２５に伝達され、更に回転支持体２４に伝達されるようになっている。
【００４０】
ドリル７が取り付けられた主軸２３と回転支持体２４とは、ベアリング３５を介し互いに組み付けられており、共に偏心運動するとともに常に同軸の軸心α回りに回転するように成っている。また、スリーブ２０にベアリング３４を介し組み付けられた外筒２６と、外筒２６に突出部２７を介し組み付けられたスピンドル２５とは、常に同一軸の軸心β回りに回転するように成っている。
【００４１】
主軸２３及び回転支持体２４の回転の軸心αと、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとは、互いに平行を成し、互いの離間間隔を変化可能に配置されている。本実施例では、ベース部としてのスリーブ２０に組み付けられた外筒２６及びスピンドル２５の軸心βの位置は常に不動であり、この軸心βに対し、主軸２３及び回転支持体２４の軸心αが移動することで、軸心α，β同士の離間間隔を変化させることができる。
【００４２】
軸心α，βの相対位置について説明すると、図７（ａ）に示されるように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α１と、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとは、同一軸になるように位置している（図８（ａ）参照）。すなわち図７（ａ）に示される軸心α１，βの相対位置において、主軸２３に接続されたドリル７は、軸心βに対し偏心運動することなく、軸心α１回りに回転運動するのみである。
【００４３】
次に、図７（ｂ）に示すように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α２と、外筒２６及びスピンドル２５の軸心βとが離間されて配置された場合、主軸２３が回転するとともに、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４が回転したときに、主軸２３に取り付けられたドリル７自体が軸心α２回りに回転しつつ、このドリル７が外筒２６及びスピンドル２５の軸心βを中心として偏心運動するようになっている（図８（ｂ）参照）。すなわち図７（ａ）に示される軸心α２，βの相対位置において、主軸２３に接続されたドリル７は、軌跡Ｓを描いて被加工材料に対し孔あき加工を行う。
【００４４】
軸心α，β同士の離間間隔を変化させる構造について詳述する。図８（ａ）に示されるように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α１と、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとが同一軸になるように位置している状態から、スピンドル２５を、上述した上下駆動モータ１８を用い外筒２６に対し鉛直上方向すなわち軸方向に移動させることで、スピンドル２５に固定に設けられた係合部としての凸部２８が、回転支持体２４の外周面に上下方向に延びるとともに周方向に延びる傾斜形状に形成された被係合部としての凹部２４ａを、図示左方向に押圧しながら鉛直上方向に移動する。
【００４５】
図８（ｂ）に示されるように、スピンドル２５の移動に伴う凸部２８の鉛直上向きの移動により、凹部２４ａを有する回転支持体２４は、主軸２３とともに軸心αの略直交方向（図示左方向）に移動することに成り、この回転支持体２４及び主軸２３の移動により、軸心α２，β同士が離間するように成っている。
【００４６】
また、図８（ｂ）に示されるスピンドル２５を、外筒２６に対し鉛直下向きに移動させることで、スピンドル２５の凸部２８が回転支持体２４の凹部２４ａを図示右方向に押圧しながら鉛直下方向に移動し、この凸部２８の鉛直下方向の移動により、回転支持体２４及び主軸２３の軸心α，軸心β同士が互いに近づき、図８（ａ）に示されるように、軸心α１，β同士が同一軸に成る。
【００４７】
尚、上述したように、回転支持体２４及び主軸２３は上下方向の動きが規制されているため、スピンドル２５及び凸部２８の上下方向の移動によっても、回転支持体２４及び主軸２３が上下方向に移動することがない。
【００４８】
以上、本実施例のボール盤１によれば、スピンドル２５と回転支持体２４とが、軸心α，β同士の離間方向に直交する軸方向に相対移動することで、主軸２３とスピンドル２５の軸心α，β同士の離間間隔を変化させることができるため、主軸駆動モータ９及び偏心駆動モータ１０によりドリル７に回転運動を与えても、ドリル７の偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来る。また、被加工材料Ｇに対し偏心運動しながら孔あけ加工することで被加工面の仕上りを滑らかにできるばかりか、偏心運動の径を変化させることで孔径の自由度を高め、更に孔あけ後に軸心α，β同士の離間間隔を狭めることでドリル７を被加工材料Ｇから容易に抜き取ることができる。
【００４９】
尚、ドリルをＮＣ制御（数値制御）により偏心運動させる場合には、数値の誤差分だけ、孔の内周面に微細な段差が形成される場合がある。しかしながら本発明のボール盤１によれば、スピンドル２５の支持による物理的な円運動で偏心運動を与えるため、被加工面である孔の内周面を滑らかに仕上げることができる。
【００５０】
回転支持体２４とスピンドル２５とが、軸方向に延びるとともに主軸２３及び回転支持体２４と、スピンドル２５との軸心α，β同士の離間方向に延びる被係合部としての凹部２４ａと、この凹部２４ａに係合する係合部としての凸部２８とを介して組み付けられており、回転支持体２４とスピンドル２５とが回転方向に相対移動することなく同期して回転することに成るため、回転支持体２４とスピンドル２５との軸方向の相対移動を、軸心α，β同士の離間方向の相対移動に確実に転換できる。
【００５１】
また、被係合部としての凹部２４ａと係合部としての凸部２８とは、軸方向に沿って複数組設けられていることで、スピンドル２５を軸方向に沿って真直ぐ相対移動させることができる。
【００５２】
また、スピンドル２５を軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段としての上下駆動モータ１８が、ベース部を構成する固着部材１９に設けられているため、主軸２３に取り付けられたドリル７を、同じベース部を構成するスリーブ２０に対し回転可能に設けられスピンドル２５とともに被加工材料Ｇの加工位置に移動させ、移動した加工位置で固定した状態で、スピンドル２５を軸方向に移動させることができる。
【００５３】
更に、スピンドル２５と固定手段としての上下駆動モータ１８とが、スピンドル２５の回転方向に沿って設けられた被係止部としての凹溝２５ｂと、上下駆動モータ１８に接続されるとともに凹溝２５ｂに沿って相対回転可能に係止する係止部としてのカムフォロア２９と、を介して組み付けられており、上下駆動モータ１８に接続されたカムフォロア２９が、回転するスピンドル２５の凹溝２５ｂに係止し続けることに成るため、回転している状態にあるスピンドル２５を上下駆動モータ１８により軸方向に移動させることができる。
【００５４】
また、ベ−ス部としてのスリーブ２０に、スピンドル２５を軸方向に移動可能に支持する支持手段としての外筒２６が設けられていることで、スピンドル２５が、スリーブ２０に設けられた外筒２６に沿って軸方向に安定して移動可能に成る。更に、偏心駆動モータ１０からの駆動力が伝達される歯車部２６ａが設けられた外筒２６は軸方向に動くことなく、駆動力を確実に受け取ることができる。
【００５５】
図５に示すように、加工時に外筒２６及びスピンドル２５が回転されると、主軸２３の位置が水平方向に変化するので、主軸２３と駆動プーリ１３との間の距離が変化するが、駆動プーリ１３が取り付けられた主軸駆動モータ９が付勢装置３３によって、主軸２３から離れる方向、すなわちベルト１５に張力が与えられる方向に付勢されていることにより、外筒２６及びスピンドル２５の回転によって主軸２３の軸心αの位置が変化しても、ベルト１５の張力を常に維持でき、ドリル７の回転数を安定化できる。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施例２に係るボール盤につき、図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。尚、実施例１と同一構成で重複する構成を省略する。
【００５７】
図９（ａ），（ｂ）に示されるように、ボール盤を構成するベース部としてのスリーブ２０’に、図示しない偏心駆動モータに接続された外筒２６’が設けられている。外筒２６’は、前記した偏心駆動モータにより鉛直方向の不動の軸心β’回りに回転可能であるとともに、この軸心β’に対し所定角度傾斜した軸心γ回りの周形状に形成された内周面２６ａ’を有している。
【００５８】
外筒２６’の内周面２６ａ’に、この外筒２６’と同期して軸心β’回りに回転可能なスピンドル２５’が嵌挿されている。スピンドル２５’は、外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うすなわち軸心γ回りの周形状に形成された外周面２５ａ’を有しており、外筒２６’に対し上下方向に移動可能に設けられている。またスピンドル２５’は、鉛直方向の軸心α’回りに形成された内周面を有している。
【００５９】
スピンドル２５’の内周面に、外筒２６’及びスピンドル２５’と同期して回転可能な回転支持体２４’が嵌挿されている。回転支持体２４’は、図示しない主軸駆動モータに接続されドリル７’が取り付けられた主軸２３’を回転可能に支持し、主軸する２３’とともに鉛直方向の軸心α’回りに回転する。
【００６０】
軸心α’，β’同士の離間間隔を変化させる構造について詳述する。図９（ａ）に示されるように、主軸２３’及び回転支持体２４’の軸心α１’と、外筒２６’及びスピンドル２５’の回転の軸心β’とが同一軸になるように位置している状態から、スピンドル２５’を、図示しない固定手段としての上下駆動モータを用い、外筒２６’に対し図示左上方向すなわち軸心γ方向に移動させる。スピンドル２５’は、その外周面２５ａ’が外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うようにして、図示上方向に移動するとともに、回転支持体２４’を押圧しながら図示左方向すなわち軸心α’，β’同士の離間方向に移動する。
【００６１】
図９（ｂ）に示されるように、スピンドル２５’の図示左上方向の移動により、主軸２３’と同軸の回転支持体２４’は、主軸２３’とともに軸心α’の略直交方向（図示左方向）に移動することに成り、この回転支持体２４及び主軸２３の移動により、軸心α２’，β’同士が離間するように成っている。主軸２３’及び回転支持体２４’の軸心α２’と、外筒２６’及びスピンドル２５’の軸心β’とが離間されて配置された場合、主軸２３’が回転するとともに、外筒２６’、スピンドル２５’、及び回転支持体２４’が回転したときに、主軸２３’に取り付けられたドリル７’自体が軸心α２’回りに回転しつつ、このドリル７’が外筒２６’及びスピンドル２５’の軸心β’を中心として偏心運動するようになっている。
【００６２】
また、図９（ｂ）に示されるスピンドル２５’を、外筒２６’に対し右下向きに移動させることで、スピンドル２５’の外周面２５ａ’が外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うようにして、図示下方向に移動するとともに、回転支持体２４’を押圧しながら図示右方向に移動し、回転支持体２４’及び主軸２３’の軸心α’，軸心β’同士が互いに近づき、図９（ａ）に示されるように、軸心α１’，β’同士が同一軸に成る。
【００６３】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００６４】
例えば、実施例１では、回転支持体２４に被係合部としての凹部２４ａが形成されるとともに、スピンドル２５に係合部としての凸部２８が形成されているが、例えばスピンドルに凹部等から成る被係合部が形成されるとともに、回転支持体に凸部等から成る係合部が形成されてもよい。
【００６５】
また実施例１では、偏心駆動モータ１０からの駆動力は、ギア１４を介して、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４に伝達しているが、例えば偏心駆動モータからの駆動力は、前記実施例の主軸駆動モータ９と同様に、プーリに巻き回されたベルトを介して伝達されてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ ボール盤
５ 主軸頭
７，７’ ドリル
９ 主軸駆動モータ（駆動モータ）
１０ 偏心駆動モータ
１５，１６ ベルト
１８ 上下駆動モータ（固定手段）
１９ 固着部材（ベース部）
２０，２０’ スリーブ（ベース部）
２３，２３’ 主軸
２４，２４’ 回転支持体
２４ａ 凹部（被係合部）
２５，２５’ スピンドル
２５ｂ 凹溝（被係止部）
２６，２６’ 外筒（支持手段）
２８ 凸部（係合部）
２９ カムフォロア（係止部）
３３ 付勢装置（付勢手段）１ ボール盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータの回転力を主軸に伝達し、この主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリルによる板ガラス等の硬脆材料の孔あけ加工を行うための工作機械として、ドリルを回転させながらドリルと加工対象となる板ガラスとの間に相対的な偏心運動を与えることで、ドリルの孔あけ加工能率を向上させるボール盤があり、ドリルの偏心運動の径を変化可能な偏心量調節体が構成されたボール盤がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７５９３９号公報（第７頁、第６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあっては、偏心量調節体が軸方向に略直交する平面方向に回動することで、ドリルの偏心運動の径が変化するように構成されているため、偏心量調節後に、ドリル自体に回転を与える主軸駆動モータ、及びドリルに偏心運動を与える偏心駆動モータが、偏心量調節体の回動と同じ平面方向に回転することで、これ等モータの回転による遠心力が偏心量調節体にも発生してしまい、偏心量調節体による偏心運動の径にズレが生じ易く、ドリルに正確な偏心運動を与えることが出来ない虞があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、駆動モータによりドリルに回転運動を与えても、ドリルの偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来るように構成されたボール盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明のボール盤は、
駆動モータの回転力を主軸に伝達し、該主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤であって、
前記主軸に対し軸方向の相対移動が規制された状態で該主軸を回転可能に支持する回転支持体と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部と、該ベース部に対し回転可能に設けられ前記回転支持体を支持するスピンドルと、から少なくとも構成されており、
前記スピンドルは、前記回転支持体に対し前記軸方向に相対移動することで、前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間間隔を変化可能に成っていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルと回転支持体とが、軸心同士の離間方向に直交する軸方向に相対移動することで、主軸とスピンドルの軸心同士の離間間隔を変化させることができるため、駆動モータによりドリルに回転運動を与えても、ドリルの偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来る。
【０００７】
本発明のボール盤は、
前記回転支持体と前記スピンドルとは、該回転支持体とスピンドルの一方に設けられ前記軸方向に延びるとともに前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間方向に延びる被係合部と、前記回転支持体とスピンドルの他方に設けられ前記被係合部に係合する係合部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、回転支持体とスピンドルとが、軸方向に延びるとともに回転支持体とスピンドルの軸心同士の離間方向に延びる被係合部と、この被係合部に係合する係合部とを介して互いに組み付けられており、回転支持体とスピンドルとが回転方向に相対移動することなく同期して回転することに成るため、回転支持体とスピンドルとの軸方向の相対移動を、軸心同士の離間方向の相対移動に確実に転換できる。
【０００８】
本発明のボール盤は、
前記被係合部と前記係合部とは、前記軸方向に沿って複数組設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、被係合部と係合部とは、軸方向に沿って複数組設けられていることで、スピンドルを軸方向に沿って真直ぐ相対移動させることができる。
【０００９】
本発明のボール盤は、
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段がベース部に設けられているため、主軸に取り付けられたドリルを、同じベース部に対し回転可能に設けられスピンドルとともに被加工材料の加工位置に移動させ、移動させた加工位置で固定した状態で、スピンドルを軸方向に移動させることができる。
【００１０】
本発明のボール盤は、
前記スピンドルと前記固定手段とは、前記スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、前記固定手段に接続されるとともに前記被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルと固定手段とが、スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、固定手段に接続されるとともに被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられており、固定手段に接続された係止部が、回転するスピンドルの被係止部に係止し続けることに成るため、回転している状態にあるスピンドルを固定手段により軸方向に移動させることができる。
【００１１】
本発明のボール盤は、
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動可能に支持する支持手段が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルが、ベース部に設けられた支持手段に沿って軸方向に安定して移動可能に成る。
【００１２】
本発明のボール盤は、
前記駆動モータの回転力が、ベルトを介して前記主軸に伝達されるように成っており、該ベルトが、前記ベース部に取り付けられた付勢手段によって、張力が与えられる方向に付勢されていることを特徴としている。
この特徴によれば、スピンドルの回転によって主軸の軸心の位置が変化しても、ベルトの張力を付勢手段によって常に維持でき、ドリルの回転数を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１におけるボール盤を示す側面図である。
【図２】実施例１におけるボール盤を示す正面図である。
【図３】実施例１における主軸頭を示す平面図である。
【図４】実施例１における主軸頭を示す正面断面図である。
【図５】実施例１における主軸頭を示す側面断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】（ａ）は、実施例１におけるボール盤の構造を模式的に示す模式平面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式平面図である。
【図８】（ａ）は、実施例１におけるボール盤の構造を模式的に示す模式正面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式正面図である。
【図９】（ａ）は、実施例２におけるボール盤の構造を模式的に示す模式正面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じくドリルの偏心運動を模式的に示す模式正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るボール盤を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１に係るボール盤につき、図１から図８を参照して説明する。以下、図１及び図５の紙面右側をボール盤の正面側（前方側）とし、図３，図６，及び図７の紙面下側をボール盤の正面側（前方側）として説明する。
【００１６】
図１の符号１は、ドリルを用いて加工対象となるガラス板等から成る被加工材料（硬脆材料）Ｇに孔あけ加工を行うためのボール盤である。このボール盤１は、床面に設置され側面視略コ字状に形成された本体部２と、本体部２の前面に設けられた昇降レール３を介して配設された主軸頭５と、から主として構成されている。また、主軸頭５の下方に位置する本体部２の前上面に、被加工材料を載置するためのテーブル６が取り付けられている。
【００１７】
主軸頭５は、本体部２に固設された昇降装置４を用いてワイヤＷを介して伝達される駆動力により、昇降レール３に沿って略鉛直上下方向に昇降可能であり、主軸２３の下端に取り付けられたドリル７が、被加工材料が載置されたテーブル６に対して近づいたり、離れたりすることができる。尚、昇降装置４を用いた昇降操作は、使用者の図示しない昇降スイッチによる手動操作であってもよいし、若しくは図示しない昇降制御部に基づく自動操作であっても構わない。更に尚、主軸頭の昇降操作は、主軸頭に直接接続されたハンドルを用いた回動操作によるものであってもよい。
【００１８】
図２，３に示すように、主軸頭５の下部には、ドリル７が取り付けられるドリルチャック８が配置されており、主軸頭５の左右側には、主軸駆動モータ９や偏心駆動モータ１０、プーリ１１〜１３やベルト１５，１６、更に、主軸頭５の後部側に、固定手段としての上下駆動モータ１８からなる駆動機構部が配置されている。また、この駆動機構部に配置されるプーリ１１〜１３やベルト１５，１６等は、図示しないベルトカバーによって覆われていてもよい。
【００１９】
次に、主軸頭５および駆動機構部について図４，５を参照して説明する。主軸頭５は、昇降レール３に対して固定されたベース部を構成する内空筒状のスリーブ２０を有し、このスリーブ２０内に、外筒２６、スピンドル２５、回転支持体２４、そして前述したドリル７用のドリルチャック８が設けられた主軸２３が、それぞれ内径側に向けて順に配置されている。この主軸２３は回転支持体２４に対して同一の軸心回りに回転可能に支持されている。また、主軸２３及び回転支持体２４の軸心と、外筒２６及びスピンドル２５の軸心とは、互いに平行を成し、垂直方向に延びている。以下、スリーブ２０内部の各部材の構造について詳述する。
【００２０】
外筒２６は、内空構造の筒状体であって、スリーブ２０内周面に設けられたベアリング３４を介してスリーブ２０に対し周方向に回転可能に支持されるとともに、上端及び下端を各々閉塞する環状蓋部４０，４０により、スリーブ２０に対し軸方向の移動が規制されており、外筒２６は支持手段として、スピンドル２５を軸方向に移動可能に支持している。外筒２６の外周面に設けられた歯車部２６ａが偏心駆動モータ１０に接続されたギア１４に噛合しており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力がギア１４を介して外筒２６に伝達されるように成っている。また、図４，６に示されるように、外筒２６は、外筒２６の内径方向に向けて突出して固定された突出部２７を有している。
【００２１】
図４，５に示されるように、スピンドル２５は、外筒２６内に嵌挿された内空構造の筒状体であって、スピンドル２５の外周面に上下方向に形成された嵌合部２５ａが外筒２６の突出部２７に嵌合している。この嵌合部２５ａと突出部２７との嵌合により、スピンドル２５は、外筒２６との周方向の相対移動が規制されるとともに、軸方向の相対移動が所定長さ許容された状態で規制されており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力が外筒２６を介してスピンドル２５に伝達され、スピンドル２５は外筒２６と共に同軸に回転可能に成っている。
【００２２】
また、スピンドル２５の上端部は外筒２６から上方に突出しており、この上端部の外周面に回転方向に亘って被係止部としての凹溝２５ｂが形成されている。更に、凹溝２５ｂ内に、後述する上下駆動モータ１８に接続された係止部としてのカムフォロア２９が凹溝２５ｂに沿って相対回転可能に係止されており、上下駆動モータ１８からの上下駆動力がカムフォロア２９を介してスピンドル２５に伝達されるように成っている。また、スピンドル２５は、スピンドル２５の内径方向に向けて突出して固定された係合部としての凸部２８を有している。
【００２３】
図４，６に示されるように、回転支持体２４は、スピンドル２５内に図示左右方向に所定長さの空隙３０，３０を形成した状態で嵌挿された内空構造の筒状体であって、回転支持体２４の外周面に被係合部としての凹部２４ａが形成され、この凹部２４ａにスピンドル２５の凸部２８が嵌合している。より詳しくは凹部２４ａは、回転支持体２４の外周面に軸方向すなわち上下方向に延びるとともに、回転支持体２４の軸心とスピンドル２５の軸心との離間方向に延びる傾斜形状に形成されている。組となる被係合部としての凹部２４ａと係合部としての凸部２８とは、軸方向に沿って複数組（本実施例では２組）形成された列が、周方向に２列設けられ、すなわち合計４組設けられている。尚、被係合部と係合部との各列の組数若しくは列数は、必ずしも本実施例に限られず、適宜設定可能である。
【００２４】
このような傾斜形状の凹部２４ａと凸部２８との係合により、回転支持体２４は、スピンドル２５との周方向の相対移動が規制されており、偏心駆動モータ１０からの回転駆動力が外筒２６、スピンドル２５を介して回転支持体２４に伝達され、従って回転支持体２４は、外筒２６そしてスピンドル２５と共に回転可能に成っている。
【００２５】
本実施例の凹部２４ａの傾斜の比率は、軸方向寸法：軸心同士の離間寸法＝約１０：１の比率である。尚、被係合部としての凹部の傾斜の比率は、必ずしも本実施例の約１０：１に限られないが、軸方向寸法が軸心同士の離間寸法よりも大きい寸法を採る比率が好ましく、このような傾斜の比率にすることで、スピンドル２５の軸方向の移動量に比して軸心同士の離間方向の移動量が小さく成るため、偏心量の変更の精度を高めることが出来る。
【００２６】
回転支持体２４の下端部は、外径方向に突出形成されており、ベース部を構成する環状底部４１とベアリング３９を介して接続され、回転支持体２４は軸方向の移動が規制されている。
【００２７】
また、回転支持体２４の上端部はスピンドル２５から上方に突出しており、この回転支持体２４の上端部の外周面とスピンドル２５の上端面とに架けて、上下方向に伸縮可能な蛇腹式の防水筒３１が取り付けられている。
【００２８】
図３，５に示されるように、主軸２３は、回転支持体２４内に嵌挿された内空構造の筒状体であって、回転支持体２４内周面に設けられたベアリング３５を介して回転支持体２４に対し周方向に回転可能に支持されており、主軸２３の上端部に取り付けられた主軸プーリ１１に、主軸駆動モータ９からの回転駆動力が伝達される。
【００２９】
より詳しくは、図４に示されるように、主軸２３に与える回転駆動力を発生する主軸駆動モータ９は、スリーブ２０の右側に固着された固着部材４６に対し固定に設けられ、従動プーリ１２は、固着部材４６に対し垂直方向の軸回りに回転可能に枢支された回転腕部４８に、取り付けられている。主軸駆動モータ９に接続された駆動プーリ１３と従動プーリ１２とは、互いに独立して水平方向に回転できるようになっている。更に、駆動プーリ１３と従動プーリ１２の上部との間にはベルト１５が巻き回され、従動プーリ１２の下部と主軸プーリ１１との間にもベルト１６が巻き回されている。
【００３０】
また、図３に示されるように、固着部材４６と回転腕部４８とに架けて、内部にコイルバネ３２が配置された本実施例における付勢手段としての付勢装置３３が取り付けられており、この付勢装置３３が従動プーリ１２を常に外方側に向かって付勢するように成っている。
【００３１】
主軸駆動モータ９を駆動させると、駆動プーリ１３が回転され、ベルト１５を介して従動プーリ１２が回転し、更にベルト１６を介して主軸プーリ１１が取り付けられた主軸２３、及びドリル７が回転される。
【００３２】
図４に示されるように、駆動モータ９で主軸２３を回転させ、別の駆動モータ１０で外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４を回転させる構成になっているので、別途、変速機等を用いる必要がなく、簡単な構成で主軸２３の回転数や回転方向と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４の回転数や回転方向とを、それぞれ独立して任意に設定できるようになる。尚、本実施例では、主軸２３の回転方向と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４の回転方向とが、互いに逆向きになっている。
【００３３】
図５に示されるように、主軸２３の内部には、主軸２３の軸心を貫通する軸心貫通孔３６が形成されている。また、主軸２３の上端部には、主軸２３の軸心貫通孔３６に水を供給するためのホース（図示略）が取り付け可能になっている。更に、主軸２３の下端部に取り付けられたドリル７は、ドリル７の軸心を貫通する軸心貫通孔３７が形成されたコアドリルとなっている。ボール盤１の使用時には、水を前記したホースから主軸２３の軸心貫通孔３６に供給し、この主軸２３の軸心貫通孔３６に供給された水がドリル７の軸心貫通孔３７を通過してドリル７の先端部から流出されるようになっている。
【００３４】
このように、ドリル７の先端部から流出された水は、ドリル７と被加工材料との間に流出されるようになり、孔あけ加工の際に発生する切粉を洗い流すことができる。更に、ドリル７と被加工材料との間の摩擦抵抗や摩擦熱も低減されるため、スムーズに孔あけ加工を行うことができる。尚、本実施例のボール盤１は、２つの駆動モータ９，１０を用いてそれぞれ主軸２３と、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４とを独立して回転させているため、主軸２３の軸心に軸心貫通孔３６を形成することが容易になっている。
【００３５】
次に、上下駆動モータ１８は、スリーブ２０の後部に固着されたベース部を構成する固着部材１９に対し、固定に設けられており、固着部材１９に対し上下動作するアクチュエータであるロボシリンダ４２を備える。ロボシリンダ４２の下端部には、後述する回動ブラケット４５を回動可能に枢支する枢支部４３が接続されており、更に枢支部４３の下方にロボシリンダ４２の上下動作を案内する案内ロッド４４が設けられる。ロボシリンダ４２は、図示しない螺合部を介し上下駆動モータ１８の駆動部と接続されており、螺挿により上下動作し、且つ上下動作した所定位置で固定されるように成っている。
【００３６】
図３，５に示されるように、回動ブラケット４５は、スピンドル２５の上端部を左右にフォーク状に挟むように、前後方向に延設された部材であって、回動ブラケット４５の後端部は、ロボシリンダ４２の下端部に配設された枢支部４３に回動可能に接続されるとともに、回動ブラケット４５の前端部は、スリーブ２０の前部に固着されたベース部を構成する固着部材２１に回動可能に接続されている。また、固着部材１９と枢支部４３とに架けて、スピンドル２５の上下位置を維持するべく吊持するバネ部材４７が設けられる。更に、回動ブラケット４５の中央側に、スピンドル２５の凹溝２５ｂに嵌合したカムフォロア２９が回動可能に設けられている。
【００３７】
上下駆動モータ１８によりロボシリンダ４２を上方に動作させることで、回動ブラケット４５は前端部４５ｂを支点にして後端部４５ａが枢支部４３により持ち上げられることに成る。この回動ブラケット４５の動作により、回動ブラケット４５の中央側に設けられたカムフォロア２９を介し、スピンドル２５が上方に向けて動作する。
【００３８】
同様に、上下駆動モータ１８によりロボシリンダ４２を下方に動作させることで、回動ブラケット４５は前端部４５ｂを支点にして後端部４５ａが枢支部４３により下げられることに成る。この回動ブラケット４５の動作により、カムフォロア２９を介し、スピンドル２５が下方に向けて動作する。
【００３９】
次に、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、ドリル７に与えられる偏心運動について詳述する。主軸駆動モータ９に取り付けられた駆動プーリ１３の回転力は、ベルト１５を介し従動プーリ１２に伝達され、更にベルト１６を介し主軸２３に伝達されるようになっている。尚、従動プーリ１２は、付勢装置３３によって主軸２３から離れる方向に付勢されている。また、偏心駆動モータ１０に取り付けられたギア１４の回転力は、外筒２６及びスピンドル２５に伝達され、更に回転支持体２４に伝達されるようになっている。
【００４０】
ドリル７が取り付けられた主軸２３と回転支持体２４とは、ベアリング３５を介し互いに組み付けられており、共に偏心運動するとともに常に同軸の軸心α回りに回転するように成っている。また、スリーブ２０にベアリング３４を介し組み付けられた外筒２６と、外筒２６に突出部２７を介し組み付けられたスピンドル２５とは、常に同一軸の軸心β回りに回転するように成っている。
【００４１】
主軸２３及び回転支持体２４の回転の軸心αと、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとは、互いに平行を成し、互いの離間間隔を変化可能に配置されている。本実施例では、ベース部としてのスリーブ２０に組み付けられた外筒２６及びスピンドル２５の軸心βの位置は常に不動であり、この軸心βに対し、主軸２３及び回転支持体２４の軸心αが移動することで、軸心α，β同士の離間間隔を変化させることができる。
【００４２】
軸心α，βの相対位置について説明すると、図７（ａ）に示されるように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α１と、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとは、同一軸になるように位置している（図８（ａ）参照）。すなわち図７（ａ）に示される軸心α１，βの相対位置において、主軸２３に接続されたドリル７は、軸心βに対し偏心運動することなく、軸心α１回りに回転運動するのみである。
【００４３】
次に、図７（ｂ）に示すように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α２と、外筒２６及びスピンドル２５の軸心βとが離間されて配置された場合、主軸２３が回転するとともに、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４が回転したときに、主軸２３に取り付けられたドリル７自体が軸心α２回りに回転しつつ、このドリル７が外筒２６及びスピンドル２５の軸心βを中心として偏心運動するようになっている（図８（ｂ）参照）。すなわち図７（ａ）に示される軸心α２，βの相対位置において、主軸２３に接続されたドリル７は、軌跡Ｓを描いて被加工材料に対し孔あき加工を行う。
【００４４】
軸心α，β同士の離間間隔を変化させる構造について詳述する。図８（ａ）に示されるように、主軸２３及び回転支持体２４の軸心α１と、外筒２６及びスピンドル２５の回転の軸心βとが同一軸になるように位置している状態から、スピンドル２５を、上述した上下駆動モータ１８を用い外筒２６に対し鉛直上方向すなわち軸方向に移動させることで、スピンドル２５に固定に設けられた係合部としての凸部２８が、回転支持体２４の外周面に上下方向に延びるとともに周方向に延びる傾斜形状に形成された被係合部としての凹部２４ａを、図示左方向に押圧しながら鉛直上方向に移動する。
【００４５】
図８（ｂ）に示されるように、スピンドル２５の移動に伴う凸部２８の鉛直上向きの移動により、凹部２４ａを有する回転支持体２４は、主軸２３とともに軸心αの略直交方向（図示左方向）に移動することに成り、この回転支持体２４及び主軸２３の移動により、軸心α２，β同士が離間するように成っている。
【００４６】
また、図８（ｂ）に示されるスピンドル２５を、外筒２６に対し鉛直下向きに移動させることで、スピンドル２５の凸部２８が回転支持体２４の凹部２４ａを図示右方向に押圧しながら鉛直下方向に移動し、この凸部２８の鉛直下方向の移動により、回転支持体２４及び主軸２３の軸心α，軸心β同士が互いに近づき、図８（ａ）に示されるように、軸心α１，β同士が同一軸に成る。
【００４７】
尚、上述したように、回転支持体２４及び主軸２３は上下方向の動きが規制されているため、スピンドル２５及び凸部２８の上下方向の移動によっても、回転支持体２４及び主軸２３が上下方向に移動することがない。
【００４８】
以上、本実施例のボール盤１によれば、スピンドル２５と回転支持体２４とが、軸心α，β同士の離間方向に直交する軸方向に相対移動することで、主軸２３とスピンドル２５の軸心α，β同士の離間間隔を変化させることができるため、主軸駆動モータ９及び偏心駆動モータ１０によりドリル７に回転運動を与えても、ドリル７の偏心運動の径にズレが生じることなくドリルに正確な偏心運動を与えることが出来る。また、被加工材料Ｇに対し偏心運動しながら孔あけ加工することで被加工面の仕上りを滑らかにできるばかりか、偏心運動の径を変化させることで孔径の自由度を高め、更に孔あけ後に軸心α，β同士の離間間隔を狭めることでドリル７を被加工材料Ｇから容易に抜き取ることができる。
【００４９】
尚、ドリルをＮＣ制御（数値制御）により偏心運動させる場合には、数値の誤差分だけ、孔の内周面に微細な段差が形成される場合がある。しかしながら本発明のボール盤１によれば、スピンドル２５の支持による物理的な円運動で偏心運動を与えるため、被加工面である孔の内周面を滑らかに仕上げることができる。
【００５０】
回転支持体２４とスピンドル２５とが、軸方向に延びるとともに主軸２３及び回転支持体２４と、スピンドル２５との軸心α，β同士の離間方向に延びる被係合部としての凹部２４ａと、この凹部２４ａに係合する係合部としての凸部２８とを介して組み付けられており、回転支持体２４とスピンドル２５とが回転方向に相対移動することなく同期して回転することに成るため、回転支持体２４とスピンドル２５との軸方向の相対移動を、軸心α，β同士の離間方向の相対移動に確実に転換できる。
【００５１】
また、被係合部としての凹部２４ａと係合部としての凸部２８とは、軸方向に沿って複数組設けられていることで、スピンドル２５を軸方向に沿って真直ぐ相対移動させることができる。
【００５２】
また、スピンドル２５を軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段としての上下駆動モータ１８が、ベース部を構成する固着部材１９に設けられているため、主軸２３に取り付けられたドリル７を、同じベース部を構成するスリーブ２０に対し回転可能に設けられスピンドル２５とともに被加工材料Ｇの加工位置に移動させ、移動した加工位置で固定した状態で、スピンドル２５を軸方向に移動させることができる。
【００５３】
更に、スピンドル２５と固定手段としての上下駆動モータ１８とが、スピンドル２５の回転方向に沿って設けられた被係止部としての凹溝２５ｂと、上下駆動モータ１８に接続されるとともに凹溝２５ｂに沿って相対回転可能に係止する係止部としてのカムフォロア２９と、を介して組み付けられており、上下駆動モータ１８に接続されたカムフォロア２９が、回転するスピンドル２５の凹溝２５ｂに係止し続けることに成るため、回転している状態にあるスピンドル２５を上下駆動モータ１８により軸方向に移動させることができる。
【００５４】
また、ベ−ス部としてのスリーブ２０に、スピンドル２５を軸方向に移動可能に支持する支持手段としての外筒２６が設けられていることで、スピンドル２５が、スリーブ２０に設けられた外筒２６に沿って軸方向に安定して移動可能に成る。更に、偏心駆動モータ１０からの駆動力が伝達される歯車部２６ａが設けられた外筒２６は軸方向に動くことなく、駆動力を確実に受け取ることができる。
【００５５】
図５に示すように、加工時に外筒２６及びスピンドル２５が回転されると、主軸２３の位置が水平方向に変化するので、主軸２３と駆動プーリ１３との間の距離が変化するが、駆動プーリ１３が取り付けられた主軸駆動モータ９が付勢装置３３によって、主軸２３から離れる方向、すなわちベルト１５に張力が与えられる方向に付勢されていることにより、外筒２６及びスピンドル２５の回転によって主軸２３の軸心αの位置が変化しても、ベルト１５の張力を常に維持でき、ドリル７の回転数を安定化できる。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施例２に係るボール盤につき、図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。尚、実施例１と同一構成で重複する構成を省略する。
【００５７】
図９（ａ），（ｂ）に示されるように、ボール盤を構成するベース部としてのスリーブ２０’に、図示しない偏心駆動モータに接続された外筒２６’が設けられている。外筒２６’は、前記した偏心駆動モータにより鉛直方向の不動の軸心β’回りに回転可能であるとともに、この軸心β’に対し所定角度傾斜した軸心γ回りの周形状に形成された内周面２６ａ’を有している。
【００５８】
外筒２６’の内周面２６ａ’に、この外筒２６’と同期して軸心β’回りに回転可能なスピンドル２５’が嵌挿されている。スピンドル２５’は、外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うすなわち軸心γ回りの周形状に形成された外周面２５ａ’を有しており、外筒２６’に対し上下方向に移動可能に設けられている。またスピンドル２５’は、鉛直方向の軸心α’回りに形成された内周面を有している。
【００５９】
スピンドル２５’の内周面に、外筒２６’及びスピンドル２５’と同期して回転可能な回転支持体２４’が嵌挿されている。回転支持体２４’は、図示しない主軸駆動モータに接続されドリル７’が取り付けられた主軸２３’を回転可能に支持し、主軸する２３’とともに鉛直方向の軸心α’回りに回転する。
【００６０】
軸心α’，β’同士の離間間隔を変化させる構造について詳述する。図９（ａ）に示されるように、主軸２３’及び回転支持体２４’の軸心α１’と、外筒２６’及びスピンドル２５’の回転の軸心β’とが同一軸になるように位置している状態から、スピンドル２５’を、図示しない固定手段としての上下駆動モータを用い、外筒２６’に対し図示左上方向すなわち軸心γ方向に移動させる。スピンドル２５’は、その外周面２５ａ’が外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うようにして、図示上方向に移動するとともに、回転支持体２４’を押圧しながら図示左方向すなわち軸心α’，β’同士の離間方向に移動する。
【００６１】
図９（ｂ）に示されるように、スピンドル２５’の図示左上方向の移動により、主軸２３’と同軸の回転支持体２４’は、主軸２３’とともに軸心α’の略直交方向（図示左方向）に移動することに成り、この回転支持体２４及び主軸２３の移動により、軸心α２’，β’同士が離間するように成っている。主軸２３’及び回転支持体２４’の軸心α２’と、外筒２６’及びスピンドル２５’の軸心β’とが離間されて配置された場合、主軸２３’が回転するとともに、外筒２６’、スピンドル２５’、及び回転支持体２４’が回転したときに、主軸２３’に取り付けられたドリル７’自体が軸心α２’回りに回転しつつ、このドリル７’が外筒２６’及びスピンドル２５’の軸心β’を中心として偏心運動するようになっている。
【００６２】
また、図９（ｂ）に示されるスピンドル２５’を、外筒２６’に対し右下向きに移動させることで、スピンドル２５’の外周面２５ａ’が外筒２６’の内周面２６ａ’に沿うようにして、図示下方向に移動するとともに、回転支持体２４’を押圧しながら図示右方向に移動し、回転支持体２４’及び主軸２３’の軸心α’，軸心β’同士が互いに近づき、図９（ａ）に示されるように、軸心α１’，β’同士が同一軸に成る。
【００６３】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００６４】
例えば、実施例１では、回転支持体２４に被係合部としての凹部２４ａが形成されるとともに、スピンドル２５に係合部としての凸部２８が形成されているが、例えばスピンドルに凹部等から成る被係合部が形成されるとともに、回転支持体に凸部等から成る係合部が形成されてもよい。
【００６５】
また実施例１では、偏心駆動モータ１０からの駆動力は、ギア１４を介して、外筒２６、スピンドル２５、及び回転支持体２４に伝達しているが、例えば偏心駆動モータからの駆動力は、前記実施例の主軸駆動モータ９と同様に、プーリに巻き回されたベルトを介して伝達されてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ ボール盤
５ 主軸頭
７，７’ ドリル
９ 主軸駆動モータ（駆動モータ）
１０ 偏心駆動モータ
１５，１６ ベルト
１８ 上下駆動モータ（固定手段）
１９ 固着部材（ベース部）
２０，２０’ スリーブ（ベース部）
２３，２３’ 主軸
２４，２４’ 回転支持体
２４ａ 凹部（被係合部）
２５，２５’ スピンドル
２５ｂ 凹溝（被係止部）
２６，２６’ 外筒（支持手段）
２８ 凸部（係合部）
２９ カムフォロア（係止部）
３３ 付勢装置（付勢手段）１ ボール盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータの回転力を主軸に伝達し、該主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤であって、
前記主軸に対し軸方向の相対移動が規制された状態で該主軸を回転可能に支持する回転支持体と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部と、該ベース部に対し回転可能に設けられ前記回転支持体を支持するスピンドルと、から少なくとも構成されており、
前記スピンドルは、前記回転支持体に対し前記軸方向に相対移動することで、前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間間隔を変化可能に成っていることを特徴とするボール盤。
【請求項２】
前記回転支持体と前記スピンドルとは、該回転支持体とスピンドルの一方に設けられ前記軸方向に延びるとともに前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間方向に延びる被係合部と、前記回転支持体とスピンドルの他方に設けられ前記被係合部に係合する係合部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴とする請求項１に記載のボール盤。
【請求項３】
前記被係合部と前記係合部とは、前記軸方向に沿って複数組設けられていることを特徴とする請求項２に記載のボール盤。
【請求項４】
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のボール盤。
【請求項５】
前記スピンドルと前記支持手段とは、前記スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、前記支持手段に接続されるとともに前記被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴とする請求項４に記載のボール盤。
【請求項６】
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動可能に支持する支持手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のボール盤。
【請求項７】
前記駆動モータの回転力が、ベルトを介して前記主軸に伝達されるように成っており、該ベルトが、前記ベース部に取り付けられた付勢手段によって、張力が与えられる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のボール盤。
【請求項１】
駆動モータの回転力を主軸に伝達し、該主軸に取り付けられたドリルを回転させることにより、加工対象となる被加工材料に孔あけ加工を行うためのボール盤であって、
前記主軸に対し軸方向の相対移動が規制された状態で該主軸を回転可能に支持する回転支持体と、被加工材料を加工する加工位置に移動可能なベース部と、該ベース部に対し回転可能に設けられ前記回転支持体を支持するスピンドルと、から少なくとも構成されており、
前記スピンドルは、前記回転支持体に対し前記軸方向に相対移動することで、前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間間隔を変化可能に成っていることを特徴とするボール盤。
【請求項２】
前記回転支持体と前記スピンドルとは、該回転支持体とスピンドルの一方に設けられ前記軸方向に延びるとともに前記回転支持体の軸心と前記スピンドルの軸心との離間方向に延びる被係合部と、前記回転支持体とスピンドルの他方に設けられ前記被係合部に係合する係合部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴とする請求項１に記載のボール盤。
【請求項３】
前記被係合部と前記係合部とは、前記軸方向に沿って複数組設けられていることを特徴とする請求項２に記載のボール盤。
【請求項４】
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動させるとともに移動させた所定位置で固定させる固定手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のボール盤。
【請求項５】
前記スピンドルと前記支持手段とは、前記スピンドルの回転方向に沿って設けられた被係止部と、前記支持手段に接続されるとともに前記被係止部に沿って相対回転可能に係止する係止部と、を介して互いに組み付けられていることを特徴とする請求項４に記載のボール盤。
【請求項６】
前記ベース部に、前記スピンドルを前記軸方向に移動可能に支持する支持手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のボール盤。
【請求項７】
前記駆動モータの回転力が、ベルトを介して前記主軸に伝達されるように成っており、該ベルトが、前記ベース部に取り付けられた付勢手段によって、張力が与えられる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のボール盤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−８８２４５（Ｐ２０１１−８８２４５Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３０２４（Ｐ２００９−２４３０２４）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（３９０００１５３５）旭栄研磨加工株式会社 (9)
【出願人】（５０２０６８９６４）有限会社アオノ技研 (2)
【出願人】（５０５３４６２８５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（３９０００１５３５）旭栄研磨加工株式会社 (9)
【出願人】（５０２０６８９６４）有限会社アオノ技研 (2)
【出願人】（５０５３４６２８５）
【Ｆターム（参考）】
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