特許 7425879 揺動ヘッド構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-23

(45)【発行日】2024-01-31

(54)【発明の名称】揺動ヘッド構造

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/44 20060101AFI20240124BHJP

   F16H 25/20 20060101ALI20240124BHJP

   F16H 25/24 20060101ALI20240124BHJP

   B23Q 5/22 20060101ALI20240124BHJP

   B23C 1/12 20060101ALI20240124BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/44 B

F16H25/20 Z

F16H25/24 B

B23Q5/22 520F

B23C1/12

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022539211

(86)(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-08

(86)【国際出願番号】 CN2020132122

(87)【国際公開番号】W WO2021135760

(87)【国際公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-06-24

(31)【優先権主張番号】201911419367.6

(32)【優先日】2019-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】517012970

【氏名又は名称】科徳数控股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＫＥＤＥ ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＯ．， ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８ Ｈｕａｎｇｈａｉ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， Ｄａｌｉａｎ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１６６００ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】陳 虎

(72)【発明者】

【氏名】▲デン▼ ▲シン▼

(72)【発明者】

【氏名】湯 洪涛

(72)【発明者】

【氏名】張 海波

(72)【発明者】

【氏名】李 亜鵬

(72)【発明者】

【氏名】郭 翠娟

(72)【発明者】

【氏名】杜 長林

(72)【発明者】

【氏名】▲韋▼ 志鴻

(72)【発明者】

【氏名】孫 宏▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】張 国▲帥▼

(72)【発明者】

【氏名】孔 祥▲遠▼

(72)【発明者】

【氏名】徐 鋼

(72)【発明者】

【氏名】王 大▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】董 大鵬

(72)【発明者】

【氏名】林 猛

(72)【発明者】

【氏名】劉 沛

(72)【発明者】

【氏名】白 彦▲慶▼

(72)【発明者】

【氏名】王 峰

(72)【発明者】

【氏名】李 迎華

(72)【発明者】

【氏名】劉 紹毅

(72)【発明者】

【氏名】鞠 茲丹

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０４８１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９０４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３３６７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１３３５３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００４６４２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５５８４６２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３１０９６９２（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／００－ １／７６

Ｂ２３Ｑ ９／００－ ９／０２

Ｂ２３Ｃ １／００－ ９／００

Ｂ２３Ｑ５／００－５／５８

Ｂ２３Ｂ１／００－２５／０６

Ｆ１６Ｈ１９／００－３７／１６

Ｆ１６Ｈ４９／００

Ｂ２３Ｐ ５／００－１７／０６

Ｂ２３Ｐ２３／００－２５／００

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース（１）と、駆動機構（２）と、カッター（７）を固定するための主軸（３）と、を含み、
前記駆動機構（２）は動力機構（２－１）と、リンク機構（２－２）と、リードスクリュー（２－３）と、を含み、
前記リンク機構（２－２）は第１リンク（２－２－１）と、第２リンク（２－２－２）と、ナットベース（２－２－３）と、を含み、
前記ナットベース（２－２－３）は前記リードスクリュー（２－３）に嵌設され、
前記第１リンク（２－２－１）は、一端がピン軸（５）を介して前記ナットベース（２－２－３）の側壁に固定接続され、他端がピン軸（５）を介して前記第２リンク（２－２－２）の一端に可動的に接続され、
前記第２リンク（２－２－２）の他端は前記主軸（３）の側壁に固定され、且つ前記ベース（１）内に固定された支持軸受（４）に回転可能に接続され、
前記動力機構（２－１）の一端は前記ベース（１）の内壁に固定され、前記動力機構（２－１）の出力端は前記リードスクリュー（２－３）の一端に接続され、
前記リードスクリュー（２－３）は、前記ベース（１）の中において上から下へ斜めに設置され、
前記第１リンク（２－２－１）の長さが前記第２リンク（２－２－２）の２倍であることを特徴とする、揺動ヘッド構造。

【請求項2】

前記動力機構（２－１）はサーボモータ（２－１－１）と、駆動輪（２－１－２）と、従動輪（２－１－３）と、タイミングベルト（２－１－４）と、を含み、
前記サーボモータ（２－１－１）の出力端は前記駆動輪（２－１－２）に接続され、前記駆動輪（２－１－２）と前記従動輪（２－１－３）はタイミングベルト（２－１－４）を介して接続され、前記従動輪（２－１－３）は前記リードスクリュー（２－３）の一端に可動的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の構造。

【請求項3】

前記主軸（３）の中心軸線と前記第２リンク（２－２－２）の中心軸線との夾角βの範囲は０°－１８０°であり、前記主軸（３）の回転角度αの範囲は０°－１２０°であり、αが０°である場合、前記主軸（３）の中心軸線とｘ軸との夾角はθであり、αが１２０°である場合に前記主軸（３）の中心軸線とｙ軸との夾角はγであり、前記θとγとの和は３０°であることを特徴とする、請求項１に記載の構造。

【請求項4】

前記リードスクリュー（２－３）の、それぞれ前記駆動輪（２－１－２）の外側に位置する一端及び前記ナットベース（２－２－３）の外側に位置する一端にいずれも脱落防止部材（６）が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の構造。

【請求項5】

線形測定ユニット（８）及び角度測定ユニット（９）をさらに含み、前記線形測定ユニット（８）は前記ナットベース（２－２－３）に固定され、前記角度測定ユニット（９）は前記支持軸受（４）の端部側壁に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の構造。

【請求項6】

前記ベース（１）の前記主軸（３）の回転軸線と平行な側壁に、前記主軸（３）を回転させるための開口が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の構造。

【請求項7】

前記駆動機構（２）は２組であり、それぞれ前記主軸（３）の両側壁に対称に設置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は工作機械加工分野に関し、特に揺動ヘッド構造に関する。

【背景技術】

【0002】

キャビネット、ハウジング等の航空分野における部品の深穴加工を行う場合、現在一般的なフライス加工ヘッドは、通常は角度が固定され且つ長いフライスヘッドであり、その多くはフライスヘッドの角度及び長さを手動で制御することにより部品の加工を実現しているが、上記方式はいずれも部品に対する連続的な割り出し加工を実現することができず、加工効率を低下させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、上記課題を克服する揺動ヘッド構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、
ベースと、駆動機構と、端部にカッターが固定される主軸３と、を含み、
前記駆動機構は動力機構と、リンク機構と、リードスクリューと、を含み、
前記リンク機構は第１リンクと、第２リンクと、ナットベースと、を含み、
前記ナットベースは前記リードスクリューに嵌設され、
前記第１リンクは、一端がピン軸を介して前記ナットベースの側壁に固定接続され、他端がピン軸を介して前記第２リンクの一端に可動的に接続され、
前記第２リンクの他端は前記主軸の側壁に固定され、且つ前記ベース内に固定された支持軸受に回転可能に接続され、
前記動力機構の一端は前記ベースの内壁に固定され、前記動力機構の出力端は前記リードスクリューの一端に接続される、揺動ヘッド構造
を提供する。

【0005】

さらに、前記動力機構はサーボモータと、駆動輪と、従動輪と、タイミングベルトと、を含み、
前記サーボモータの出力端は前記駆動輪に接続され、前記駆動輪と前記従動輪はタイミングベルトを介して接続され、前記従動輪は前記リードスクリューの一端に可動的に接続される。

【0006】

さらに、前記主軸の中心軸線と前記第２リンクの中心軸線との夾角βの範囲は０°－１８０°であり、前記主軸の回転角度αの範囲は０°－１２０°であり、αが０°である場合、前記主軸の中心軸線とｘ軸との夾角はθであり、αが１２０°である場合に前記主軸の中心軸線とｙ軸との夾角はγであり、前記θとγとの和は３０°である。

【0007】

さらに、前記リードスクリューの、それぞれ前記駆動輪の外側に位置する一端及び前記ナットベースの外側に位置する一端にいずれも脱落防止部材が設置される。

【0008】

さらに、線形測定ユニット及び角度測定ユニットをさらに含み、
前記線形測定ユニットは前記ナットベースに固定され、前記角度測定ユニットは前記支持軸受の端部側壁に固定される。

【0009】

さらに、前記ベースの前記主軸の回転軸線と平行な側壁に、前記主軸３を回転させるための開口が設けられる。

【0010】

さらに、前記駆動機構は少なくとも１組であり、それぞれ前記主軸の両側壁に設置される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の駆動機構は主軸から離れており、主軸に対する干渉範囲が狭く、主軸は自動的に連続した割り出しを行うことができ、小切削量の連動加工を行うこともでき、カッターが同じ角度で回転する時、装置の体積を減少させ、構造がシンプルで、製造コストが低い。

【0012】

本発明の実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかなことは、以下に示された図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の関連する図面を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は本発明の揺動ヘッド構造の全体概略図である。

【図2】図２は本発明の揺動ヘッド構造の主軸が最大角度まで回転した時の全体概略図である。

【図3】図３は本発明の揺動ヘッド構造の主軸が初期位置にある時の全体概略図である。

【図4】図４は本発明の揺動ヘッド構造が２組の駆動機構を有する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下に本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明確、且つ完全に説明するが、明らかな点として、説明される実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく取得した全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

【0015】

（実施例１）
具体的には、図１に示すように、これは本発明の全体構造概略図であり、本発明はベース１と、駆動機構２と、主軸３と、を含む揺動ヘッド構造を提供し、前記駆動機構２は動力機構２－１と、リンク機構２－２と、リードスクリュー２－３と、を含み、
前記ベース１は全体が矩形ステンレスハウジングであり、前記ベース１内の底部に支持軸受４が横方向に固定され、前記主軸３は電気主軸であり、その端部に部品を加工するためのカッター７が固定され、前記カッター７は前記主軸３に伴って同期回転し、前記主軸３は前記リンク機構２－２の一端に固定され、前記リンク機構２－２は線対偶であり、前記リンク機構２－２の前記主軸３が固定される一端は支持軸受４に嵌設され、前記リンク機構２－２は前記支持軸受４の周りを回転することができ、さらに前記主軸３の同期回転を駆動し、前記リンク機構２－２の他端は前記リードスクリュー２－３に可動接続され、前記リンク機構２－２が前記リードスクリュー２－３上を摺動することにより前記主軸３の回転角度を調整し、前記動力機構２－１は前記ベース１の内壁に固定され、前記動力機構２－１の出力端は前記リードスクリュー２－３の先端に接続される。本発明の駆動機構は主軸から離れており、且つ構造全体の外形寸法が小さく、主軸に対する駆動機構の干渉範囲が狭い。

【0016】

（実施例２）
さらに、駆動効果をよりよく実現するために、前記動力機構２－１はサーボモータ２－１－１と、駆動輪２－１－２と、従動輪２－１－３と、タイミングベルト２－１－４と、を含み、
前記サーボモータ２－１－１の出力端は前記駆動輪２－１－２に接続され、前記駆動輪２－１－２と前記従動輪２－１－３はタイミングベルト２－１－４を介して接続され、前記従動輪２－１－３は前記リードスクリュー２－３の一端に可動的に接続される。前記サーボモータ２－１－１は前記駆動輪２－１－２の回転を駆動すると同時に、前記駆動輪２－１－２は前記タイミングベルト２－１－４の運動を駆動し、さらに前記タイミングベルト２－１－４は前記従動輪２－１－３の運動を駆動し、前記従動輪２－１－３は前記リードスクリュー２－３の回転を駆動することができる。

【0017】

前記リンク機構２－２は第１リンク２－２－１と、第２リンク２－２－２と、ナットベース２－２－３と、を含み、前記第１リンク２－２－１と前記リードスクリュー２－３との夾角は１８０°より小さい。

【0018】

前記ナットベース２－２－３は前記リードスクリューに嵌設され、前記第１リンク２－２－１は矩形ステンレスプレートであり、その一端がピン軸５を介して前記ナットベース２－２－３の側壁に接続され、他端がピン軸５を介して略円錐形の前記第２リンク２－２－２の一端に可動的に接続され、前記第２リンク２－２－２の他端は前記主軸３の側壁に固定され、且つ前記支持軸受４に回転可能に接続される。前記サーボモータ２－１－１が正回転する時、即ち前記リードスクリューの一端が回転するように駆動する時、前記ナットベース２－２－３は前記第１リンク２－２－１を駆動して前記リードスクリューに沿って下向きに移動させ、前記第２リンク２－２－２は前記第１リンク２－２－１の推力で、前記支持軸受４の周りを時計回りに回転し、さらに前記主軸４及びカッター７を駆動して時計回りに回転させる。前記サーボモータ２－１－１が反転する時、前記ナットベース２－２－３は前記第１リンク２－２－１を駆動して前記リードスクリューに沿って上向きに移動させ、前記第２リンク２－２－２は前記第１リンク２－２－１により引き上げられて、前記支持軸受４の周りを反時計回りに回転し、さらに前記主軸４及びカッター７を駆動して反時計回りに回転させる。前記第１リンク２－２－１の長さが第２リンク２－２－２の２倍であることから、サーボモータ２－１－１が出力する小さな力により第１リンク２－２－１が主軸３に大きな引き上げ力を印加し、同時に主軸３の回転角度をより大きくする。

【0019】

（実施例３）
さらに、図２及び図３に示すように、前記主軸３の中心軸線と前記第２リンク２－２－２の中心軸線との夾角βの範囲は０°－１８０°であり、前記主軸３の回転角度αの範囲は０°－１２０°である。αが０°である場合、前記主軸３の中心軸線とｘ軸との夾角はθであり、αが１２０°である場合に前記主軸３の中心軸線とｙ軸との夾角はγであり、前記θとγとの和は３０°である。

【0020】

本実施例においてθが２０°の時が、前記主軸の初期位置であり、部品の底部に対する加工を実現することができ、これを前提として、前記主軸が最大角度まで回転すると、前記主軸とｙ軸との夾角は１０°であり、部品の上部又は側面に対する加工を実現することができる。前記カッター７は複数の角度で部品に対する各方位の加工を行うことができ、同時に前記主軸３を前記第２リンク２－２－２と同じ角度で回転させることなく前記カッター７で部品を加工することができる。

【0021】

（実施例４）
さらに、前記ナットベース２－２－３が前記リードスクリュー２－３の両端から脱落することを防止するために、前記リードスクリュー２－３の、それぞれ前記駆動輪２－１－２の外側に位置する一端及び前記ナットベース２－２－３の外側に位置する一端にいずれも脱落防止部材６が設置される。

【0022】

（実施例５）
さらに、線形測定ユニット８及び角度測定ユニット９を含み、前記線形測定ユニット８は前記ナットベース２－２－３に固定され、前記角度測定ユニット９は前記支持軸受４の端部側壁に固定される。

【0023】

具体的には、前記線形測定ユニット８は、具体的には前記ナットベース２－２－３に固定された光学式スケールであり、前記光学式スケールはリニアスケール及び読取ヘッドを含み、光学式スケールは前記ナットベース２－２－３に伴って移動し、前記ナットベース２－２－３の前記リードスクリュー２－３上のストロークを検出するために用いられる（前記光学式スケールの動作原理は従来技術に属し、本願は説明を省略する）。前記角度測定ユニット９は、具体的にはサイズが小さく精度が高い円形格子であり、前記円形格子は円形格子スケール及び読取ヘッドを含み、円形格子は前記主軸３の回転角度βを検出し、それにより前記カッター７が所定位置まで回転したか否かを保証するために用いられる（前記円形格子の動作原理は従来技術に属し、本願は説明を省略する）。

【0024】

（実施例６）
本実施例において、前記ベース１の前記主軸３の回転軸線と平行な２つの側壁に、前記主軸３を回転させるための開口が設けられる。開口のうち１つは前記主軸３が回転する時にベース１と干渉することを防止し、別の開口は主軸が大きすぎる場合、主軸の末端が前記ベースに干渉することを防止する役割を果たす。

【0025】

（実施例７）
さらに、図４に示すように、本実施例における前記駆動機構２は２組であり、それぞれ前記主軸３の両側壁に設置され、高精度の測定を実現し、駆動の安定性を向上させることができる。

【0026】

最後に説明すべきことは、以上の各実施例は本発明の技術的解決手段を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。前記各実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者は以下のことを理解すべきである。それは依然として前記各実施例に記載の技術的解決手段を修正し、あるいはそのうち一部又は全部の技術的特徴を等価置換することができる。これらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本発明の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させるものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】