JPH0761565B2 - ターンブローチ機の工具ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンのクランクシャフトのジャーナル部
やクランクピン部，その他の加工物の断面円形状の切削
個所を切削加工するターンブローチ機の工具ユニットに
関する。

〔従来の技術〕

最近、クランクシャフトの各ジャーナル部や各クランク
ピン部等を複数個所同時に切削加工する場合に、ブロー
チ機を使用して行なうことが多くなって来ており、この
ブローチ機として例えば公表特許公報：平２−500260号
公報に示すターンブローチ機が知られている。

このターンブローチ機は、カッタースピンドルの外周部
にディスクや円筒状シャフトを外嵌し、さらに、その外
周部にブローチセグメントを取り付け、そのブローチセ
グメントに取り付けた多数のチップを結んで形成される
外周線がほぼスパイラル形状をしたディスク状のターン
ブローチ工具を有しており、このターンブローチ工具が
略１回転する間に、クランクシャフト用の素材を高速回
転させ、クランクシャフトのジャーナル部等の複数個所
が同時に切削加工される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ターンブローチ工具のチップが磨耗した場合やジャーナ
ル部の径等の寸法の異なるクランクシャフトを加工する
場合にターンブローチ工具の交換が必要である。

ところが、従来のターンブローチ機にあっては、この工
具交換方法として、ブローチセグメントを円筒状シャ
フトに取り付けたまま、それらとカッタースピンドルを
ユニットとしてその支持部材から取り外す。チップを
取り付けたブローチセグメントを円筒状シャフトから取
り外して、新しいチップを取り付けたブローチセグメン
トと交換する。ブローチセグメントは交換せずに、チ
ップのみを交換する等の方法がある。

の工具交換方法では、ブローチセグメント，円筒状シ
ャフト，カッタースピンドルを、１つのユニットとして
その支持部材から取り外されなければならず、機械自体
を分解，組立する大掛かりな作業となり、多くの時間が
かかる。

の工具交換方法においては、工具交換の際、例えばク
ランクシャフトの１つのジャーナル部を加工するために
は、約３個〜数個の異なるブローチセグメントが必要に
なり、従って、例えば５個所のジャーナル部を同時加工
しようとすれば、最低15個以上のブローチセグメントの
交換が必要となり、これらのブローチセグメントの交換
には多大な交換時間を必要とする。

の工具交換方法においては、交換するチップの数が多
くあることから、著しく時間が掛かることになる。

以上のように、いずれも、工具の交換に多大な時間を必
要としており、工具の交換毎に機械を停止しなければな
らなかった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、チップを取り付けたターンブローチ工
具の交換の時間を短縮することができるターンブローチ
機の工具ユニットを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、加
工物を回転させる一対の主軸台の軸線に平行な軸線を有
するカッタースピンドルと、カッタースピンドルの外周
部に取付け・取外し自在に設けた半円筒状の一対のハー
フシェルと、これらのハーフシェルとカッタースピンド
ルとの間にあって該ハーフシェルをカッタースピンドル
に対し固定及び固定の解除を行なうクランプ機構と、前
記ハーフシェルの外周部にそれぞれ固定された略円弧状
の外周部を有するブローチセグメントと、各ブローチセ
グメントの外周部に取り付けられた複数のチップとを備
えた構成としたのである。

そして、請求項１記載におけるクランプ機構を、各ハー
フシェルの軸方向両端に、内部側外周面にテーパ部が設
けられるとともに内周面がカッタースピンドルの外周部
に外嵌する半環状フランジをそれぞれ形成し、各ハーフ
シェル内にそれぞれ位置してその軸方向に沿って移動自
在に構成され、ハーフシェルの両側の半環状フランジ方
向に移動してハーフシェルの両側の半環状フランジの各
テーパ部を径内方に向かって締め付ける一対のウェッジ
バーを、前記カッタースピンドル側に設けて構成するこ
とができる。

〔作 用〕

請求項１記載の発明においては、ターンブローチ工具を
交換しようとする時、チップが取り付けられたブローチ
セグメントを固定した一対のハーフシェルが、クランプ
機構の動作によりカッタースピンドルに対する固定を解
除され、半径方向に２つに分離された状態となり、ロボ
ット等の操作機構によりそれぞれカッタースピンドルか
ら容易に取り外される。

そして、新しいチップが取り付けられたブローチセグメ
ントまたは寸法の異なるブローチセグメントを固定した
一対のハーフシェルをカッタースピンドルに外嵌して、
クランプ機構によりそれと一体的に固定する。

このようにして、ターンブローチ機は新しいターンブロ
ーチ工具に交換される。

請求項２記載の発明においては、ターンブローチ工具の
交換の際、クランプ機構におけるカッタースピンドル側
の一対のウェッジバーを、ハーフシェルの両側の半環状
フランジから離すようにそれぞれ移動させて、ハーフシ
ェルの両側の半環状フランジの各テーパ部から離す。

これにより、一対のハーフシェルとカッタースピンドル
の固定状態が解除され、チップが取り付けられたブロー
チセグメントを固定した一対のハーフシェルがカッター
スピンドルとの結合から分離される。

そして、新しいチップが取り付けられたブローチセグメ
ントまたは寸法の異なるブローチセグメントを固定した
一対のハーフシェルをカッタースピンドルに一体に固定
する場合は、カッタースピンドル側の一対のウェッジバ
ーを、ハーフシェルの両側の半環状フランジ方向にそれ
ぞれ移動させて、ハーフシェルの両側の半環状フランジ
の各テーパ部を径内方に向かって締め付けることにより
行なわれる。

〔実施例〕 以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の実施例に係わるターンブ
ローチ機の工具ユニットを示す。

第３図において、符号１は本考案の実施例に係る工具ユ
ニットＴを有するターンブローチ機を示し、ベッド２を
有している。ベッド２上には、主軸台3,3が共軸線関係
に対向して搭載されており、主軸台3,3のチャック3A,3A
により第５図のクランクシャフトＣからなる加工物が位
置決め・把持され、高速で回転される。

符号４はベッド２の上方に配置されたカッターヘッドユ
ニットで、ヘッド５を有し、ヘッド５は往復台4aに固定
されている。ヘッド５の一対のサポート6,6は対向配置
されている。

第４図に示すように、このサポート6,6にはカッタース
ピンドル７が回転可能に支持されている。このカッター
スピンドル７は、一対の主軸台3,3の軸線に平行な軸線
を有しており、第３図に示すサーボモータ7Aによりウォ
ームギヤ等の一連の歯車列（図示せず）を介して駆動さ
れる。

第１図，第２図に示すように、カッタースピンドル７の
外周部に、一対の半円筒状のハーフシェル8,9からなる
円筒状シャフト10が固定・解除自在に設けられている
（固定・解除機構は後述する）。

11はブローチセグメントで、複数個の扇形状ディスク11
a,11b,11c,11dよりなる。12はブローチセグメントで、
複数個の扇形状ディスク12a,12b,12c,12dよりなる。ブ
ローチセグメント11,12は、その基端にフランジ部11A,1
2Aを有してそれぞれ断面逆Ｔ字状になっており、フラン
ジ部11A,12Aはそれぞれハーフシェル8,9の外周部に複数
のボルト13により取り付けられる。

上記各扇状ディスク11a,11b,11c,11d及び各扇状ディス
ク12a,12b,12c,12dの各外周部は、カッタースピンドル
７の軸心中心とする円弧若しくは一端側から他端側に向
けて上記中心から距離が徐々に増大するような弧状に形
成され、ブローチセグメント11,12の外周部は全体とし
て渦巻状に形成されている。

ブローチセグメント11,12のハーフシェル8,9に対する円
周方向の位置は、それぞれハーフシェル8,9の軸方向の
キー14と該ブローチセグメント11,12のキー溝との係合
により正確に保持されている。また、ブローチセグメン
ト11,12のハーフシェル8,9に対する軸方向の位置は、ハ
ーフシェル8,9の外周部に固定した周方向におけるキー1
4aがブローチセグメント11,12の内周面に形成した溝部1
5,15に係合して正確に保持されている。

そして、ブローチセグメント11,12の外周先端にはチッ
プ16が複数個螺子止めされ、ブローチセグメント11,12
上に配列されているチップ16を構成要素として、これら
のチップ16を結んでディスク状のターンブローチ工具17
が形成され、ターンブローチ工具17の外周線は、半径が
最も小さい始端側のチップ16Aから最大半径を有する終
端側のチップ16Zに至るまで徐々に半径が大きくなる渦
巻形状をしている。

このターンブローチ工具17は円筒状シャフト10の外周部
に切削個所分の列だけ固定されている。

次に、半円筒状のハーフシェル8,9からなる円筒状シャ
フト10のカッタースピンドル７に対する固定及びその解
除を行なうクランプ機構について説明する。

上述の一方のハーフシェル８は、本体部8Aと、この本体
部8Aの軸方向両端に複数のボルト18を介して固定された
半環状フランジ19,20とから構成されている。他方のハ
ーフシェル９は、前記一方のハーフシェル８と同様に、
本体部9Aと、この本体部9Aの軸方向両端に、複数のボル
ト（図示せず）を介して固定された半環状フランジ21,2
2とから構成されている。各半環状フランジ19,20,21,22
の内部側外周面に、ハーフシェル8,9の軸方向中央部側
に向けて縮径するテーパ部19A,20A,21A,22Aがそれぞれ
設けられ、また、それらの内周面19B,20B,21B,22Bがカ
ッタースピンドル７の外周部に外嵌している。

円筒状シャフト10とカッタースピンドル７との間には環
状空間23が形成され、この環状空間23内に円筒部材24が
配設され、この円筒部材24は、カッタースピンドル７に
嵌合されるとともに、ボルト（図示せず）により該カッ
タースピンドル７に固定されるとともに、位置決めピン
（図示せず）によりカッタースピンドル７に位置決めさ
れている。

円筒部材24には、その両端面間に亘りその軸方向に沿っ
た長孔25が、複数個円周状に配設されている。長孔25の
円筒部材24の両端面に近い個所には、ウェッジバー用摺
動部26,27が形成されている。また、各長孔25の中央部
には、仕切部材28が固定して設けられ、この仕切部材28
により長孔25に２つのシリンダ部29,30が形成されてい
る。

各シリンダ部29,30内には、それぞれピストン31,32が摺
動自在に設けられ、これらのピストン31,32の先端にウ
ェッジバー33,34が一体に形成されている。各ウェッジ
バー33,34の先端には径外方に向かって傾斜するテーパ3
3A,34Aが形成されている。

ウェッジバー33,34の先端部外側には溝部33B,34Bが形成
され、この溝部33B,34Bに、ウェッジバー33,34の回り止
め用の、円筒部材24に固定したピン35,36が係合してい
る。

シリンダ部29,30内には、仕切部材28とピストン31,32と
の間に圧縮バネ28A,28Bが装着されている。

また、カッタースピンドル７の中心部分には、その軸方
向に沿って４つの独立した第１油路37,第２油路38,第３
油路39,第４油路40が穿設されている。

これらの第１〜第４油路37,38,39,40は、カッタースピ
ンドル７の一端側において該カッタースピンドル端に装
着した回転継手等（図示せず）を介して圧油供給源に連
絡されている。

第１油路37は、その分岐油路37A,37Bを介して他方のハ
ーフシェル９が位置する側の複数（図では４対）のシリ
ンダ部29,30の外側作動室29B,30Bと連通している。

第２油路38は、その分岐油路38A,38Bを介して他方のハ
ーフシェル９が位置する側の上記シリンダ部29,30の内
側作動室29A,30Aと連通している。

同様にして第３油路39は、その分岐油路39A,39Bを介し
て一方のハーフシェル８が位置する側の複数（図では４
対）のシリンダ部29,30の内側作動室29A,30Aと連通して
いる。

第４油路40はその分岐油路40A,40Bを介して一方のハー
フシェル８が位置する側の上記シリンダ部29,30の外側
作動室29B,30Bと連通している。

なお、円筒部材24と、ハーフシェル8,9の円周方向の位
置決めは、円筒部材24に固定したキー41とハーフシェル
8,9に固定した溝部材42により行なわれる。円筒部材24
と、ハーフシェル8,9の軸方向の位置決めは、円筒部材2
4に固定したとキー43とハーフシェル8,9に固定した溝部
材44により行なわれる。

また、第１図において、符号45は、半円筒状のハーフシ
ェル8,9の両端面の間に挟着されたシール部材を示す。

しかして、クランクシャフトＣ用の素材をターンブロー
チ機１の主軸台3,3のチャック3A,3Aに位置決め・把持
し、該クランクシャフトＣ用の素材を高速回転させると
ともに往復台4aを前進させて工具ユニットＴのターンブ
ローチ工具17の始端側のチップ16Aを上記素材の加工個
所に接触させた後、工具ユニットＴを低速で略１回転さ
せると、例えば、第５図に示すクランクシャフトＣのジ
ャーナル部C₁が同時に切削される。詳しく言うと、クラ
ンクシャフトＣは、第１図に示すように、例えば矢印Ｘ
によって示されている反時計方向に高速回転する。一
方、ターンブローチ工具17を有する工具ユニットＴも例
えば矢印Ｙによって示されている反時計方向に低速で略
１回転する。従って、ターンブローチ工具17の回転によ
り、先ず、始端側のチップ16Aが前記クランクシャフト
Ｃの切削を開始し、次々にその他のチップ16が連続して
クランクシャフトＣを切削して行き、最後にクランクシ
ャフトＣは終端側のチップ16Zにより切削され、このよ
うにしてターンブローチ工具17は、その低速回転に伴っ
て徐々に切込みが与えられて、その略１回転で、クラン
クシャフトＣのジャーナル部C₁の切削加工が終了され
る。

次に、本実施例の作用を説明する。

ターンブローチ機１が所定時間運転されて、ターンブロ
ーチ工具17のチップ16が磨耗した場合や寸法の異なるク
ランクシャフトＣを新たに加工する場合等には工具交換
が行なわれる。

工具交換の際には、ターンブローチ機１の運転を停止
し、多数のチップ16が取り付けられたブローチセグメン
ト11を固定した一方のハーフシェル８と、多数のチップ
16が取り付けられたブローチセグメント12を固定した他
方のハーフシェル９とが、工具ユニットＴのクランプ機
構の作動によりカッタースピンドル７から分離され、こ
れらは手動またはマニュピレータ（図示せず）で自動的
に把まれて、カッタースピンドル７から取り外される。

そして、取り外したハーフシェル8,9を、予め新しいチ
ップ16を取り付けたブローチセグメント11,12を有する
予備のハーフシェル、或いは、寸法の異なるクランクシ
ャフトＣに対応したターンブローチ工具17を固定したハ
ーフシェルと交換し、これらのハーフシェルを手動また
はマニュピレータで自動的に把まれてカッタースピンド
ル７に外嵌され、工具ユニットＴのクランプ機構の作動
により、該カッタースピンドル７と一体に結合される。

このようにして、工具ユニットＴは新しいターンブロー
チ工具17に交換される。

上述したハーフシェル8,9のカッタースピンドル７に対
する固定及びその解除をするクランプ機構の作動を以下
に説明する。

第２図においては、その左半部にはハーフシェル8,9が
カッタースピンドル７に対して固定した状態が示され、
右半部には固定が解除された状態が示されている。

その固定解除状態から固定状態にするには、第２油路38
から分岐油路38A,38Bを介して他方のハーフシェル９が
位置する側の各シリンダ部29,30の内側作動室29A,30A内
に圧油が供給されるとともに、これとは別途に第３油路
39から分岐油路39A,39Bを介して一方のハーフシェル８
が位置する側の各シリンダ部29,30の内側作動室29A,30A
内に圧油が供給され、これに伴い、各シリンダ部内のピ
ストン31,32に一体の一対のウェッジバー33,34（カッタ
ースピンドル７側）が、各ハーフシェル8,9の両側の半
環状フランジ19,20,21,22の方向にそれぞれ移動する。
これにより、ウェッジバー33,34のテーパ部33A,34Aが、
ハーフシェル8,9の両側の半環状フランジ19,20,21,22の
各テーパ部19A,20A,21A,22Aを押圧し、各半環状フラン
ジ19,20,21,22は径内方に向かって締め付けられ、カッ
タースピンドル７の外周部に固定される。

一方、その固定を解除するには、第１油路37から分岐油
路37A,37Bを介して他方のハーフシェル９が位置する側
の各シリンダ部29,30の外側作動室29B,30B内に圧油が供
給されるとともに、これとは別途に第４油路40から分岐
回路40A,40Bを介して一方のハーフシェル８が位置する
側の各シリンダ部29,30の外側作動室29B,30B内に圧油が
供給され、これに伴い、各シリンダ部内のピストン31,3
2に一体の一対のウェッジバー35,36（カッタースピンド
ル７側）が、各ハーフシェル8,9の両側の半環状フラン
ジ19,20,21,22から離れるようにそれぞれ移動する。こ
れにより、ウェッジバー33,34のテーパ部33A,34Aが、ハ
ーフシェル8,9の両側の半環状フランジ19,20,21,22の各
テーパ部19A,20A,21A,22Aから離れ、各ハーフシェル8,9
とカッタースピンドル７の外周部の固定が解除される。

なお、上記各ハーフシェル8,9は、両者を同時にカッタ
ースピンドル７に対して固定及びその解除をしても良い
が、一方のハーフシェル８と他方のハーフシェル９の各
シリンダ部29,30への圧油の供給は、それぞれ個別に行
なえるようになっているので、ハーフシェル8,9をその
いずれか一方を先に、他方を後にしてカッタースピンド
ル７に対して固定及びその解除をするようにすることに
より、カッタースピンドル７に対する２つのハーフシェ
ル8,9を別々に取り外すことができ、その作業を容易に
行なうことができる。

以上の如き構成によれば、ターンブローチ工具17を交換
しようとする時、チップ16付きのブローチセグメント1
1,12とハーフシェル8,9とはユニット化されており、こ
れらをカッタースピンドル７に対して取付け・取外しを
して、クランプ機構によりそれらの固定及びその解除を
しさえすれば、ターンブローチ工具17の交換作業を容
易，迅速にすることができる。

従って、ターンブローチ工具17の交換時間を短縮するこ
とができる。

また、ターンブローチ工具17の交換の際、カッタースピ
ンドル７側の一対のウェッジバー33,34を移動させて、
これらのウェッジバー33,34で各ハーフシェル8,9のカッ
タースピンドル７に対する固定またはその解除をするこ
とができ、従って、ハーフシェル8,9のカッタースピン
ドル７に対する取付け・取外しに際し、限られた小空間
内に設けられたクランプ機構により両者の固定及びその
解除を確実に行なうことができる。

なお、本実施例においては、加工物の例としてクランク
シャフトＣを例に挙げているが、これに限定されること
はなく、断面円形の切削個所を有する部材や断面が円形
の棒状部材等に適用することもできる。

また、本実施例においては、ターンブローチ工具17の外
周線は滑らかな滑巻形状をしているが、これに近似して
いる形状でも良い。

さらに、本実施例においては、ターンブローチ工具17の
交換の際、油圧を利用することにより、カッタースピン
ドル７側の一対のウェッジバー33,34を往復動させてい
るが、機械的手段によりウェッジバー33,34の往復動を
させることも可能である。

そして、本実施例においては、カッタースピンドル７に
円筒部材24が外嵌しているが、この円筒部材24をカッタ
ースピンドル７に一体に形成しても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、ター
ンブローチ工具を交換しようとする時、チップ付きのブ
ローチセグメントとハーフシェルとはユニット化されて
おり、これらをカッタースピンドルに対して取付け・取
外しをして、クランプ機構により両者の固定とその解除
をしさえすれば、工具ユニットにおけるターンブローチ
工具の交換を迅速，容易に行なうことができる。

従って、ターンブローチ工具の交換時間を短縮すること
ができる効果を奏する。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明にお
けるターンブローチ工具の交換の際、カッタースピンド
ル側の一対のウェッジバーを移動させて、これらのウェ
ッジバーで各ハーフシェルのカッタースピンドルに対す
る固定またはその解除をすることができ、従って、クラ
ンプ機構の操作側をカッタースピンドルに残したままハ
ーフシェルのカッタースピンドルに対する取付け・取外
を可能にすることができるとともに、クランプ機構は各
ハーフシェルに囲まれた限られた小空間内に小型化して
納められ、工具ユニットを大型化させることなく、ハー
フシェルとカッタースピンドルとの固定及びその解除を
確実に行なうことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるターンブローチ機の工
具ユニットの要部横断面図である。 第２図は同工具ユニットの要部縦断面図である。 第３図は本発明の実施例に係わる工具ユニットを有する
ターンブローチ機の全体を示す側面図である。 第４図は第３図のカッタースピンドルの支持状態を示す
縦断面図である。 第５図はクランクシャフトの斜視図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 １……ターンブローチ機 ７……カッタースピンドル 8,9……ハーフシェル 11,12……ブローチセグメント 16……チップ 17……ターンブローチ工具 19,20,21,22……半環状フランジ 19A,20A,21A,22A……テーパ部 33,34……ウェッジバー Ｔ……工具ユニット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工物を回転させる一対の主軸台の軸線に
   平行な軸線を有するカッタースピンドルと、カッタース
   ピンドルの外周部に取付け・取外し自在に設けた半円筒
   状の一対のハーフシェルと、これらのハーフシェルとカ
   ッタースピンドルとの間にあって該ハーフシェルをカッ
   タースピンドルに対し固定及び固定の解除を行なうクラ
   ンプ機構と、前記ハーフシェルの外周部にそれぞれ固定
   された略円弧状の外周部を有するブローチセグメント
   と、各ブローチセグメントの外周部に取り付けられた複
   数のチップとを備えた構成としたことを特徴とするター
   ンブローチ機の工具ユニット。
2. 【請求項２】請求項１記載におけるクランプ機構を、各
   ハーフシェルの軸方向両端に、内部側外周面にテーパ部
   が設けられるとともに内周面がカッタースピンドルの外
   周部に外嵌する半環状フランジをそれぞれ形成し、各ハ
   ーフシェル内にそれぞれ位置してその軸方向に沿って移
   動自在に構成され、ハーフシェルの両側の半環状フラン
   ジ方向に移動してハーフシェルの両側の半環状フランジ
   の各テーパ部を径内方に向かって締め付ける一対のウェ
   ッジバーを、前記カッタースピンドル側に設けて構成し
   たことを特徴とするターンブローチ機の工具ユニット。