JP2013136150A - 穴あけ加工装置及び穴あけ加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】穴あけ加工の精度を向上させると共に、穴あけ用工具（特に、切れ刃）の寿命を充分に長くすることができる穴あけ加工装置及び穴あけ加工物の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、軸部に連結された減速手段と、軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを具備しており、軸部を回転させることにより、穴あけ用工具を回転させると共に、減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって減速手段の出力軸に連結された筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施しうるような構成を採用したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンドミルなどの穴あけ工具で、繊維強化樹脂、その積層体などの被加工物に穴あけ加工を施す穴あけ加工装置（偏心駆動式穴あけ加工装置とも言う。）、及び、穴あけ加工物の製造方法に関する。

近時において、航空機における機体、自動車、その他車両における車体などの軽量化を図るべく、機体自体、車体自体又はそれらの構成要素を繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にて形成することが実現されるに至っている。かかる繊維強化樹脂は、カーボン繊維を強化繊維として内在させた熱硬化性樹脂（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維を強化繊維として内在した熱硬化性樹脂（ＧＦＲＰ）、或いは、芳香族ポリアミド、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリイミドなどの耐熱性合成樹脂繊維を強化繊維として内在させた熱硬化性樹脂など、種々の形態のものが提供されており、通常、強化繊維が交互に直交又は斜交させて内在している複数の樹脂層を積層させて、繊維強化樹脂の積層体が構成されている（例えば特許文献１）。

特開２００５−１２６５５７号公報

しかしながら、繊維強化樹脂を航空機、自動車などの機体又は車体、或いはそれらの構成要素に使用する場合、構成要素同士の連結部においてボルト等を挿通させるための穴あけ加工が必要となるのであるが、ドリルなどの工具を軸部に装着して単に回転させる汎用の穴あけ加工装置で繊維強化樹脂（例えば、カーボン繊維、ガラス繊維などが強化繊維として内在されている熱硬化性樹脂、その積層体）を穴あけ加工した場合、その穴あけ加工における摩擦抵抗などによる発熱が著しく生じ、繊維強化樹脂などを穴あけ加工している穴の加工面における平滑性が著しく悪化したものとなってしまうと共に、ドリルなどの穴あけ用工具の寿命が極めて短くなってしまうという問題があった。

これは、汎用の穴あけ加工装置で繊維強化樹脂を穴あけ加工する際、内在する強化繊維（例えば、カーボン繊維、ガラス繊維など）が穴あけ用工具の回転方向（切削方向）に対して同じ方向に配列している箇所においては、ドリルなどの穴あけ用工具の切れ刃と強化繊維との摩擦に起因する摩擦抵抗が過大となって過度に発熱し蓄熱されて、その熱が繊維強化樹脂の基材である合成樹脂（例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂）に影響を与えて加工面に凹凸形状が生じてしまうと考えられる。また、過度の発熱が穴あけ用工具の切れ刃に悪影響を与えるので、穴あけ用工具の寿命が短くなってしまうのである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、穴あけ加工の精度を向上させると共に、穴あけ用工具（特に、切れ刃）の寿命を充分に長くすることができる穴あけ加工装置及び穴あけ加工物の製造方法を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明は、第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、前記軸部に連結された減速手段と、前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、前記軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを、具備しており、前記軸部を回転させることにより、前記穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施しうるような構成を採用したものである。

これにより、穴あけ用工具を単に回転させるのではなく、エンドミルなどの穴あけ用工具を高速に自転させつつ、更に、その工具の軸心を公転させて穴あけ加工を行うので、加工面が過度に発熱されることがない。そして、例えば、被加工物として繊維強化樹脂の積層体を用いた場合には、過度の発熱が繊維強化樹脂の基材である熱硬化性又は熱可塑性樹脂に影響を与えてその加工面に凹凸を生じてしまうことが実質的になく、加工精度を向上できる。また、過度の発熱が穴あけ用工具の切れ刃に悪影響を与えることを極めて減少させうるので、穴あけ用工具の寿命を予想外に長くすることができる。

また、本発明は、前記のエンドミルなどの穴あけ用工具の自転方向と公転方向が互いにことなるダウンカットとすることによって、穴あけ用工具における切れ刃の被加工物（例えば、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰなど）への食込み性が良くなり、過度の発熱も極めて減少するので、加工面である穴の内周面の加工精度をより向上させることができる。
本発明では、被加工物の穴あけ加工を行う際に、穴あけ加工箇所での温度上昇を抑制できるので、熱伝導性が小さいために難削金属であるチタン系合金、インコネル系合金、更に、熱により特性が敏感に変化する樹脂系材料（複合材料も含む）の穴あけ加工に好適に適用することができ、良好な穴を有する穴あけ加工物が得られるという効果がある。

また、本発明は、前記のエンドミルなどの穴あけ用工具の直径と、前記軸部の第１の軸線と前記筒状体の第２の軸線の距離との比とを、１０：０．１〜１０：１．５とすることが特に好ましく、例えば、穴あけ工具の直径が５ｍｍのとき、第１の軸線と第２の軸線との距離を０．０５〜０．７５ｍｍとするこができ、結果として穴の内径を約５．１〜６．５ｍｍとすることができ、エンドミルなどの穴あけ用工具と穴との間に切削屑を除去可能な隙間を形成することができ、また、穴あけ用工具における切れ刃や穴の加工面の過度の発熱を抑制することができるので、加工精度を向上させると共に、穴あけ用工具の寿命を長くすることができる。

また、本発明は、減速手段における前記軸部と回転体との所定の減速比が、１／１４０〜１／７０であることが好ましく、穴あけ用工具を設置した軸部の自転と公転のバランスが良くして、穴あけ用工具による被加工物の穴あけ加工を好適に行うことができる。

さらに、本発明では、前記穴あけ用工具の自転の回転速度が１５００〜４０００ｒｐｍ、特に好ましくは、２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであって、前記所定の減速比が１／１２０〜１／８０とすることによって、穴あけ用工具を設置した軸部の自転と公転のバランスが良く、穴あけ用工具の切れ刃と被加工物の加工面とが断続的に接触するので、穴あけ加工面での発熱を防止しながら、穴あけ加工面での切削を好適に断続して行うことができ、短時間で、より精度よく穴あけ加工を行うことができるので、好適である。

また、本発明は、第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、前記軸部に連結された減速手段と、前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、前記軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを、具備する穴あけ加工装置を用いた被加工物の穴あけ加工方法において、前記軸部を回転させることにより、前記穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施すのである。

本発明に係る穴あけ加工装置は、第１の軸線周りを回転するエンドミルなどの穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、前記軸部に連結された減速手段と、前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体（内筒と外筒）と、前記軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを、具備しており、前記軸部を回転させることにより、前記エンドミルなどの穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体（外筒）の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施すので、製造される穴あけ加工物における穴の加工精度を向上させると共に、穴あけ用工具の寿命を極めて長くすることができる。

本発明に係る穴あけ加工装置の第１の実施形態を示す全体側断面図である。 前進時の全体側断面図である。 後退時の全体側断面図である。 図１のＡ−Ａの矢視図である。 ボールナットの回転止め機構の一例を示す図１のＢ−Ｂ断面図であり、（ａ）は回転角が０度の場合、（ｂ）は回転角が９０度の場合、（ｃ）は回転角が１８０度の場合、（ｄ）は回転角が２７０度の場合の図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 ハーモニックドライブ（登録商標）の動作を示す図１のＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）は回転角が０度の場合、（ｂ）は回転角が９０度の場合、（ｃ）は回転角が３６０度の場合である。 前進用タービン部分で破断して示す図１のＤ−Ｄ断面図である。 後退用タービン部分で破断して示す図１のＥ−Ｅ断面図である。 治具取付台部分で破断して示す図１のＦ−Ｆ断面図である。 穴あけ加工の様子を段階的に示す説明図であり、（ａ）は軸部の公転における回転角が０度の場合、（ｂ）は軸部の公転における回転角が９０度の場合、（ｃ）は軸部の公転における回転角が１８０度の場合、（ｄ）は軸部の公転における回転角が２７０度の場合、（ｅ）は軸部の公転における回転角が３６０度の場合の図である。 スライドガイドの取付状態を示す平断面図である。 偏心量の調整方法を示す図であり、（ａ）は外筒、内筒及び軸部の平断面の略図、（ｂ）は外筒に対する内筒の位相角がθの時の偏心量を示す図である。 ハーモニックドライブの出力軸に遊星歯車機構を適用した実施例を示す側断面図である。 図１４のＧ−Ｇ断面図である。 ハーモニックドライブの出力軸に差動歯車機構を適用した実施例を示す側断面図である。 ストローク調整用ストッパを設けた実施例を示す側断面図であり、（ａ）は前進時、（ｂ）はバルブ移動レバーが後退側に倒れた場合、（ｃ）は後退時、（ｄ）は中立時の図である。 前進・後退切替レバーを設けた実施例を示す側断面図であり、（ａ）は中立時、（ｂ）は前進時、（ｃ）はバルブ移動レバーが後退側に倒れた場合、（ｄ）は後退時の図である。 ボール盤仕様の穴あけ加工装置を示す側断面図である。 図１９の穴あけ加工装置の平断面図である。 図１９の穴あけ加工装置の側面図である。 ハンドドリル仕様の穴あけ加工装置を示す正断面図である。 図２２の穴あけ加工装置の平断面図である。 図２２の穴あけ加工装置の正面図である。 被加工物であるＣＦＲＰの断面図である。

本発明は、第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具（エンドミルなど）を保持する保持具から延びる軸部と、前記軸部に連結された減速手段と、前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、前記軸部と減速手段と筒状体とを各軸方向に移動させうるように収容している、スライド構造が内部に設けられたハウジングとを、具備しており、前記軸部を回転させることにより、前記穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させ、軸方向に移動させながら、被加工物に穴あけ加工を施しうる、穴あけ加工装置に係わるものである。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１３などに基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明における穴あけ加工装置の第１の実施形態を示す全体側断面図である。図２は、前進時の全体側断面図である。図３は、後退時の全体側断面図である。図４は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図５は、ボールナットの回転止め機構の一例を示す図１のＢ−Ｂ断面図であり、（ａ）は回転角が０度の場合、（ｂ）は回転角９０度の場合、（ｃ）は回転角が１８０度の場合、（ｄ）は回転角が２７０度の場合の図である。図６は、図１のＣ−Ｃ断面図である。図７は、ハーモニックドライブ（登録商標）の動作を示す図１のＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）は回転角が０度の場合、（ｂ）は回転角が９０度の場合、（ｃ）は回転角が３６０度の場合である。

図８は、前進用タービン部分で破断して示す図１のＤ−Ｄ断面図である。図９は、後退用タービン部分で破断して示す図１のＥ−Ｅ断面図である。図１０は、治具取付台部分で破断して示す図１のＦ−Ｆ断面図である。図１１は、穴あけ加工の様子を段階的に示す説明図であり、（ａ）は軸部の公転における回転角が０度の場合、（ｂ）は軸部の公転における回転角が９０度の場合、（ｃ）は軸部の公転における回転角が１８０度の場合、（ｄ）は軸部の公転における回転角が２７０度の場合、（ｅ）は軸部の公転における回転角３６０度の場合の図である。図１２は、スライドガイドの取付状態を示す平断面図である。図１３は、偏心量の調整方法を示す図であり、（ａ）は外筒、内筒及び軸部の平断面の略図、（ｂ）は外筒に対する内筒の位相角がθの時の偏心量を示す図である。

図１に示すように、本発明に係る穴あけ加工装置は、第１の軸線Ｃ１周りを回転するエンドミル１などの穴あけ用工具を保持する保持具２から延びる軸部３に連結された減速手段（例えば、ハーモニックドライブ）１４と、減速手段１４の出力軸１４ａに連結されると共に、軸部３を偏心した位置で回転自在に収容し、第１の軸線Ｃ１と平行な第２の軸線Ｃ２周りを回転する筒状体（外筒１９、内筒２０）を具備する。

本発明に係る穴あけ加工装置は、また、図１及び図４に示すように、筒状体（外筒１９、内筒２０）を回転自在に収容し、ガイドレール２２ｂが設けられていて軸方向にスライド可能なスライド収納筒体１７と、スライド収納筒体１７を覆い、そのスライド収納筒体１７に設けられたガイドレール２２ｂによって、移動可能に連結しうるスライダ２２ａ（内部にコロが多数内蔵されている。）が設けられている有底の円筒体をしたハウジング７を具備していることが、スライド収納筒体１７を軸方向に移動させるために好適である。図４に示すように、一般に、前記の内部にコロ（ベアリング）が多数内蔵されているスライダ２２ａとガイドレール２２ｂとを合わせて、スライドガイド２２という。ハウジング７のフランジ部７ａには、治具取付台６がボルト（図示せず）で固定される。

本発明に係る穴あけ加工装置は、さらに、軸部３にカップリング１１を介して連結されたボールネジ１２と、ボールネジ１２を回転自在に保持するボールナット１３と、ハウジング７の底部に配置されるキャップ１０を具備する。

本発明における穴あけ用工具としては、例えば、各種工具材質の標準エンドミル、ラフィングエンドミル、ボールエンドミルなどのエンドミルを用いることができ、そのエンドミル１は、例えば、φ４ｍｍ〜φ１２ｍｍのスクエアエンドミルを使用することが好適である。エンドミル１の下面と側面には、それぞれ刃が設けられており、エンドミル１の下面の刃で被加工物５の表面を削りながら、エンドミル１の側面の刃で穴の内面を削っていくのである。

保持具２は、エンドミル１などの穴あけ用工具を保持することができるものであればよく、例えば、コレットチャックが好ましい。軸部３の先端に取り付ける保持具２を交換することによってφ４ｍｍ〜φ１２ｍｍの広範な径を有するエンドミル１などの穴あけ用工具を用いることができる。

軸部３は、図１に示すように、保持具２を固定する先端部３ａと、そこから軸方向に延びる段付き部３ｂと、エンドミル１の刃のねじれ方向とは同方向にねじれたベーンを有する後退用タービン１６と、エンドミル１の刃のねじれ方向とは逆方向にねじれたベーンを有する前進用タービン１５と、減速手段１４の入力軸１４ｂに嵌合される嵌合部３ｃからなることが好ましい。軸部３は、複数の軸受を介して内筒２０内に第１の軸線Ｃ１周りに回転自在に収容されている。

筒状体は、軸部３の外側に配置される内筒２０と、内筒２０に嵌合される外筒１９からなる。内筒２０は、例えば、軸心を通る面で長手方向に二つ割りにされ、軸部３と軸受を収容した後、外筒１９内に挿入される。内筒２０の外筒面は、軸部３と先端部３ａ方向に行くに従い外径の小さくなるテーパ状にされている。そして、外筒１９に内筒２０を嵌挿して、おねじ２０ａを偏心量調節ナット１８で締め付けることにより、内筒２０が引き出され、両テーパ面が接合した位置で外筒１９に固定される。偏心量調節ナット１８の締結を緩めて、内筒２０を外筒１９に対して回して位相をずらして固定することにより偏心量を調節することができる。ここで、外筒１９の内周面（テーパ面）と内筒２０の外周面（テーパ面）は、それぞれ軸部３の軸線Ｃ１から偏心しているので、内筒２０の外筒１９に対する位相を調節することにより、第１の軸線Ｃ１（自転の回転中心）と第２の軸線Ｃ２（公転の回転中心、外筒１９の中心線）の距離を調整することができる。エンドミル１の直径ｄと、第１の軸線Ｃ１と第２の軸線Ｃ２の距離（偏心量ｔ）の比（ｄ：ｔ）は、１０：０．１〜１０：１．５程度であればよい（図では誇張して記載してある）。

図１３に示すように、第１の軸線（自転運動の回転中心、軸部３の中心軸線）をＣ１、第２の軸線（公転の回転中心、外筒１９の中心軸線）をＣ２、内筒２０の中心軸線をＣ３、外筒１９の中心軸線Ｃ２に対する内筒２０の中心軸線Ｃ３の偏心量をｅ１、内筒２０の中心軸線Ｃ３に対する軸部の中心軸線Ｃ１の偏心量をｅ２、そして、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ１の順に３つの中心が一直線上に揃った基準線からの外筒１９に対する内筒２０の位相角θ、位相角θの時の自転運動中心をＣ１’、位相角θの時の外筒１９の中心軸Ｃ２と自転運動の回転中心Ｃ１’との距離（偏心量）をｔとすると、ｔ＝√〔（ｅ１）^２＋（ｅ２）^２−２（ｅ１）×（ｅ２）×ｃｏｓ（１８０°−θ）〕＝√〔（ｅ１）^２＋（ｅ２）^２＋２（ｅ１）×（ｅ２）×ｃｏｓθ〕となる。
例えば、ｅ１＝ｅ２＝０．５ｍｍの時は、ｔ＝√（０．５＋０．５ｃｏｓθ）となり、
θ＝０° の時は ｔ＝１．０００ｍｍ
θ＝４５° の時は ｔ＝０．９２４ｍｍ
θ＝９０° の時は ｔ＝０．７０７ｍｍ
θ＝１２０°の時は ｔ＝０．５００ｍｍ
θ＝１３５°の時は ｔ＝０．３８３ｍｍ
θ＝１８０°の時は ｔ＝０．０００ｍｍ
となる。
また、エンドミルの直径ｄと加工される穴径Ｄの関係は、Ｄ＝ｄ＋２ｔとなる。

図２に示すように、内筒２０の外周面には、おねじ２０ａのある方から順に、環状の溝２０ｂ、２０ｄ、２０ｆ、２０ｈ、２０ｊが設けられている。溝２０ｂの一箇所からは、径方向内方に向かってノズル２０ｃが形成されている。ノズル２０ｃは、内筒２０の内周面まで貫通しており、後退用タービン１６に導入された空気の排出孔となっている。溝２０ｄのノズル２０ｃに対向する位置からは、径方向内方に向かってノズル２０ｅが形成されている。ノズル２０ｅは、内筒２０の内周面まで貫通しており、後退用タービン１６に導入される空気の導入孔となっている。溝２０ｆからは、図の上下方向から径方向内方に向かってノズル２０ｇ、２０ｌが形成されている。ノズル２０ｇ、２０ｌは、内筒２０の直径部分を内周面まで貫通しており、中立時の空気の排出孔となっている。溝２０ｈの一箇所からは、径方向内方に向かってノズル２０ｉが形成されている。ノズル２０ｉは、ノズル２０ｅと平行に内筒２０の内周面まで貫通しており、前進用タービン１５に導入される空気の導入孔となっている。ノズル２０ｉは、図８に示すように、径方向に所定の角度をもって穿設されており、前進用タービン１５を回転しやすくしている。溝２０ｊのノズル２０ｉに対向する位置からは、径方向内方に向かってノズル２０ｋが形成されている。ノズル２０ｋは、内筒２０の内周面まで貫通しており、前進用タービン１５に導入された空気の排出孔となっている。ノズル２０ｋも、ノズル２０ｉと同様に、径方向に所定の角度をもって穿設され、空気を排出しやすくすることもできる。

図２に示すように、外筒１９の外周面には、エンドミル１のある方から順に、環状の溝１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇ、１９ｉが設けられている。溝１９ａの一箇所からは、径方向内方に向かってノズル１９ｂが形成されている。ノズル１９ｂは、外筒１９の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｅに連通される。溝１９ｅのノズル１９ｂに対向する位置からは、径方向内方に向かってノズル１９ｄが形成されている。ノズル１９ｄは、外筒１９の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｅに連通される。溝１９ｅからは、図の上下方向から径方向内方に向かってノズル１９ｆ、１９ｋが形成されている。ノズル１９ｆは、外筒１９の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｌに連通される。ノズル１９ｋは、外筒１９の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｇに連通される。溝１９ｇの一箇所からは、径方向内方に向かってノズル１９ｈが形成されている。ノズル１９ｈは、ノズル１９ｄと平行に内筒２０の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｉに連通される。溝１９ｉのノズル１９ｈに対向する位置からは、径方向内方に向かってノズル１９ｊが形成されている。ノズル１９ｊは、外筒１９の内周面まで貫通しており、内筒２０のノズル２０ｋに連通される。なお、ノズル２０ｃは、図９に示すように、径方向に所定の角度をもって穿設されており、空気を排出しやすくなっている。また、ノズル２０ｅもノズル２０ｉと同様に、径方向に所定の角度を持って穿設することにより、後退用タービン１６を回転しやすくすることもできる。

図３に示すように、スライド収納筒体１７の内周面には、エンドミル１のある方から順に、環状の溝１７ａ、１７ｃ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｉが設けられている。溝１７ａの一箇所からは、径方向外方に向かってノズル１７ｂが形成されている。ノズル１７ｂは、スライド収納筒体１７の外周面まで貫通しており、外筒１９のノズル１９ｂに連通される。溝１７ｃのノズル１７ｂに対向する位置からは、径方向外方に向かってノズル１７ｄが形成されている。ノズル１７ｄは、スライド収納筒体１７内で軸方向に延びる導入孔１７ｋに連通される。溝１７ｅからは、図の上下方向から径方向外方に向かってノズル１７ｆ、１７ｌが形成されている。ノズル１７ｆは、スライド収納筒体１７を貫通しており、ノズル１７ｌは、スライド収納筒体内で軸方向に延びる導入孔１７ｋに連通される。溝１７ｉのノズル１７ｈに対向する位置からは、径方向外方に向かってノズル１７ｈが形成されている。溝１７ｉのノズル１７ｈに対向する位置からは、径方向外方に向かってノズル１７ｊが形成されている。ノズル１７ｊは、スライド収納筒体１７の外周面まで貫通しており、外筒１９のノズル１９ｊに連通される。導入孔１７ｋは、ノズル１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに連通されると共に、その端部は、スライド収納筒体１７の外周面に連通されている。

なお、スライド収納筒体１７は、図４、図８、図９、図１２に示すように、ハウジング７の内面に設けられ、軸方向に延びた２本のスライドガイド２２（スライダ２２ａを形成している）上を、スライド収納筒体１７に設けられたガイドレール２２ｂによってスライドする。

図３に示すように、ハウジング７の円筒状の胴部には、排気孔７ｂ、７ｃ、７ｄ及び吸気孔７ｅが、径方向に貫通して設けられている。排気孔７ｂはスライド収納筒体１７のノズル１７ｂに連通され、排気孔７ｃはスライド収納筒体１７のノズル１７ｆに連通され、排気孔１７ｄはスライド収納筒体１７のノズル１７ｊに連通され、吸気孔７ｅは、スライド収納筒体１７の導通孔１７ｋに連通される。排気孔７ｂ、７ｄ及び吸気孔７ｅのハウジング７の内周面には、長穴が形成されており、スライド収納筒体１７が軸方向にスライドしても吸排気孔とノズルの間で圧縮空気が行き来できるようになっている。

図３に示すように、ノズル１７ｄ、１７ｆ、１７ｈの略中央部には、３つの孔が穿設されたバルブ９が配置されている。３つの孔は、バルブ９を軸方向に移動させた時に、それぞれノズル１７ｄ、１７ｆ又は１７ｈに連通され、導入孔１７ｋに吸入された空気がそれぞれのノズルを通過できるようになっている。バルブ９の軸方向の端部には、バルブ９を軸方向に移動させるバルブ移動レバー８が設けられている。バルブ移動レバー８は、その略中央部を支点に軸方向に傾けることができ、その側方下部に配置されたバネによって、図１に示すように中立位置に戻るようになっている。

図１に示すように、バルブ移動レバー８が中立位置にあるときは、導入孔１７ｋとノズル１７ｌが連通され、吸気孔７ｅから吸入された圧縮空気は、ノズル１７ｌ、ノズル１９ｆ、ノズル２０ｌ、ノズル２０ｇ、ノズル１９ｋ、ノズル１７ｆを通過して、排気孔７ｃから排出される。このとき、軸部３は回転せず、エンドミル１は自転も公転もしない。

図２に示すように、バルブ移動レバー８が軸方向のエンドミル１のある方とは逆の方向に倒すと、導入孔１７ｋとノズル１７ｈが連通され、吸気孔７ｅから吸入された圧縮空気は、ノズル１７ｈ、ノズル１９ｈ、ノズル２０ｉを通過して前進用タービン１５を回転させ（図８を参照）、ノズル２０ｋ、ノズル１９ｊ，ノズル１７ｊを通過して、排気孔７ｄから排出される。このとき、前進用タービン１５が第１の軸線Ｃ１周りを右回りに回転するので、エンドミル１は右回りに回転し、筒状体（外筒１９、内筒２０）は、第２の軸線Ｃ２周りを左回りに回転し、ボールネジ１２は、ボールナット１３の反力を受け、筒状体等を軸方向のエンドミル１のある方に押出す。このようにして、エンドミル１は、自転しながら公転しつつ、軸方向に推力をも得ることができる。この推力の最大値はおよそ８０〜１００ｋｇｆである。

図３に示すように、バルブ移動レバー８を軸方向のエンドミル１のある方向に倒すと、導入孔１７ｋとノズル１７ｄが連通され、吸気孔７ｅから吸入された圧縮空気は、ノズル１７ｄ、ノズル１９ｄ、ノズル２０ｅを通過して、後退用タービン１６を回転させ、ノズル２０ｃ、ノズル１９ｂ、ノズル１７ｂを通過して、排気孔７ｂから排出される（図９を参照）。このとき、後退用タービン１６が第１の軸線Ｃ１周りを左回りに回転するので、エンドミル１は左回りに回転し、筒状体（外筒１９、内筒２０）は、第２の軸線Ｃ２周りを右回りに回転し、ボールネジ１２は、ボールナット１３の内方に押し込まれ、筒状体等を軸方向のエンドミル１のある方とは逆の方向に移動させる。このようにしてエンドミル１は、自転しながら公転しつつ、後退することができる。

この例では、圧縮空気で軸部３を回転させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述するように、電気モータ等を使用して軸部３を回転させることもできる。

図１〜３に示すように、減速手段１４の入力軸１４ｂには、軸部３の嵌合部３ａが嵌合されており、軸部３の回転が入力軸１４ｂに伝えられる。減速手段１４の出力軸１４ａには、内筒２０及びボールネジ１２が連結されており、それらを軸部３とは異なる方向に回転させる。

減速手段１４は、例えば、図１、図６に示すように、減速比が好ましくは１／１４０〜１／７０程度、特に好ましくは１／１２０〜１／８０であるハーモニックドライブを例示できる。なお、本発明には、これに限定されるものではなく、後述するように、減速手段として、ハーモニックドライブと差動歯車機構を併用したものなどを適用できる。この場合には、それぞれ、併用した減速手段の減速比が、好ましくは１／１４０〜１／７０程度、特に好ましくは１／１２０〜１／８０であればよい。
例えば、減速手段の減速比が１／１００の場合には、エンドミル１の自転回転速度が２０００〜３０００ｒｐｍであれば、エンドミル１の公転の回転速度が２０〜３０ｒｐｍとなる。
また、減速手段１４の入力軸と出力軸の回転方向が逆方向になる場合には、エンドミル１の自転方向と公転方向が互いにことなるダウンカットにすることができる。なお、減速手段１４の入力軸と出力軸の回転方向が逆方向になる場合には、ボールネジ１２を左ネジとすればよい。

図６、図７に示すように、減速手段（ハーモニックドライブ）１４は、その中央に位置する入力軸１４ｂと、入力軸１４ｂと一体に回転する断面楕円状のウェーブ・ジェネレータ１４ｃと、ウェーブ・ジェネレータ１４ｃの外周面に転導体を介して外嵌され、薄肉カップ状の金属弾性体の出力軸（フレクスプライン）１４ａと、出力軸１４ａの外周面の歯車と噛合わされる歯車が内周面形成されたサーキュラ・スプライン１４ｄからなる。入力軸１４ｂには軸部３の嵌合部３ｃが嵌合され、出力軸１４ａには内筒２０及びボールネジ１２が連結され、サーキュラ・スプライン１４ｄはハウジング７に固定される（図示せず）。

例えば、減速手段の減速比が１／１００の場合には、出力軸１４ａの外周面に形成された歯車の数９９、サーキュラ・スプライン１４ｄの内周面に形成された歯車の歯数を１００とすればよい。そして、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、入力軸１４ｂの回転に従い、ウェーブ・ジェネレータ１４ｃが出力軸１４ａを弾性変形させつつ、入力軸１４ａに形成されたサーキュラ・スプライン１４ｄの内周面に形成された歯車と噛合わせる。このとき、入力軸１４ｂが一回転すると、出力軸１４ａは、サーキュラ・スプライン１４ｄに対して、入力軸１４ｂの回転とは逆方向に１歯分だけ回転する。つまり、減速比は、１／１００となる。

ボールネジ１２の外周面には、螺旋状のネジ溝が形成されている。ボールネジ１２には、多数のボールを介して、ボールナット１３が嵌合されている。ボールナット１３の内周面には、螺旋状のネジ溝が形成されている。ボールナット１３には、連結溝が設けられた駒部材などを用いて周回経路が形成されており、その中をボールが循環するようになっている。ボールネジ１２の軸心は、図４にも示すように、このボールネジ１２に連結している軸部３と同様に、スライド収容筒体１７内に内蔵されている筒状体の外筒１９に対して、ｔ（エンドミルの偏心量）だけ偏心している。

図５に示すように、ボールナット１３のフランジ部の一箇所には、径方向に長く延びた回転止め溝１３ａが形成されている。 ボールナット１３の接するハウジング７の底部には、案内溝２３ａが形成されている。案内溝２３ｂには、係合軸２３ｂが挿嵌されており、この係合軸２３ｂは、案内溝２３ｂ内を周回する。係合軸２３ｂには、回転止め溝１３ａが係合されており、ボールナット１３の周方向の移動を制限している。

図５（ａ）に示すように、回転角が０度の場合には、係合軸２３ｂが案内溝２３ａの図の下方に配置されている。この状態から軸部３が回転し、筒状体（外筒１９、内筒２０）及びボールネジ１２が公転すると、図５（ｂ）乃至図５（ｄ）に示すように、ボールナット１３の軸心は、第２の軸線Ｃ２周りに公転する。その際、ボールナット１３が公転しても、ボールナット１３の回転止め溝１３ａに係合する係合軸２３ｂが案内溝２３ａ内を移動するので、ボールナット１３は、自転することはない。このような構成により、ボールネジ１２の公転に伴ってボールナット１３は、自転することなく、同一平面内を公転することができる。

このような構成により、軸部３を回転させることにより、エンドミル１を回転させると共に、減速手段１４の入力軸１４ｂを回転させ、所定の減速比でもって減速手段１４の出力軸１４ａに連結された筒状体（外筒１９、内筒２０）を第２の軸線Ｃ２周りに回すことにより、エンドミル１が第１の軸線Ｃ１周りに自転しながら第２の軸線Ｃ２周りに公転し、被加工物５に穴あけ加工を施すことができる。

治具取付台６は、ボルト（図示せず）によって被加工物５の表面に配置された治具４に固定される。図１０に示すように、治具取付台６の中央には、穴あけ予想円６ａが示されており、エンドミル１は、その予想円６ａに対して偏心した位置に配置されている。治具取付台６の内周面の端部には、切欠きが設けられており、この切欠きには、円環状をしたストッパ２１が取り付けられている。穴あけ加工装置の使用前には、このストッパ２１でスライド収納筒体１７の軸方向の移動を制限している。そして、使用時には、ストッパ２１を外し、スライド収納筒体１７等が軸方向に移動できるようにする。

図１１（ａ）乃至図１１（ｅ）に示すように、エンドミル１は、予想円６ａに対して変心した位置に配置されている。この図では、エンドミル１は、右回りに自転しながら、左回りに公転する。ここでは、例えば、エンドミル１の直径ｄは５ｍｍ、予想円ａの径Ｄは６ｍｍ、エンドミル１の偏心量ｔは、０．５ｍｍである。

次に、本発明の第２の実施形態を図１４、図１５などに基づいて詳細に説明する。
図１４は、ハーモニックドライブの出力軸に遊星歯車機構を適用した実施例を示す断面図である。図１５は、図１４のＧ−Ｇ断面図である。

図１４、図１５に示すように、この例では、ハーモニックドライブ３０と遊星歯車機構３１とで、減速手段１４（２）を構成している。ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂには、軸部３の嵌合部３ｃが嵌合されている。ハーモニックドライブ３０の出力軸３０ａには、遊星歯車機構３１の入力軸３１ａが連結されている。入力軸３１ａには、外周面に配列された多数の歯が形成された小歯車３１ｂが嵌合されている。小歯車３１ｂは、３つの大歯車３１ｃに噛合している。小歯車３１ｂと３つの大歯車３１ｃは、内周面に配列された多数の歯が形成された出力軸３１ｄ内に、小歯車３１ｂが中央に配置されるように収容されている。出力軸３１ｄの一端部は、軸方向に延びて内筒２０に固定されている。出力軸３１ｄの側方には、連結部材３１ｅがボルトで固定されており、連結部材３１ｅは、カップリング１１を介してボールネジ１２に接続している。

この例では、軸部３が回転されると、ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂが回転し、所定の減速比でもって出力軸３０ａが回転される。そうすると、遊星歯車機構３１の入力軸３１ａが回転し、小歯車３１ｂが回転し、小歯車３１ｂに噛合する大歯車３１ｃが回転する。そして、出力軸３１ｄと共に、内筒２０が回転することにより、エンドミル１は公転をすることができる。

なお、ハーモニックドラブ３０の入力軸３０ｂと出力軸３０ａの回転方向が同方向の場合には、遊星歯車機構３１によって、入力軸３０ｂと遊星歯車機構３１の出力軸３１ｄを逆回転にすることができるので、エンドミル１の自転と公転が異なるダウンカットにできる。また、ハーモニックドライブの入力軸３０ｂと出力軸３０ａの回転方向が逆方向の場合には、入力軸３０ｂと遊星歯車機構３１の出力軸３１ｄを同方向に回転することができるので、エンドミル１の自転と公転が同一のアップカットにできる。なお、ハーモニックドライブ３０と遊星歯車機構３１を併せたときの減速比は、好ましくは１／１４０〜１／７０程度、特に好ましくは１／１２０〜１／８０であればよい。

次に、本発明の第３の実施形態を図１６などに基づいて詳細に説明する。
図１６は、ハーモニックドライブの出力軸に差動歯車機構を適用した実施例を示す断面図である。

図１６に示すように、この例では、ハーモニックドライブ３０と差動歯車機構３２とで、減速手段１４（３）を構成している。ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂには、軸部３の嵌合部３ｃが嵌合されている。ハーモニックドライブ３０の出力軸３０ａには、差動歯車機構３２の入力軸３２ａが連結されている。入力軸３２ａには、かさ歯車３２ｂが接続されている。かさ歯車３２ｂには、二つのかさ歯車３２ｃ、３２ｄが噛合されている。かさ歯車３２ｃ、３２ｄには、かさ歯車３２ｅが噛合されている。かさ歯車３２ｅの側面の中央部には、軸方向に延びる出力軸３２ｆが突設されている。出力軸３２ｆには、連結部材３２ｇが固定されている。連結部材３２ｇは、軸方向に延びるカップ状の円筒部を有し、内筒２０に固定されると共に、軸方向の反対側に延びる軸部を有し、カップッリング１１を介して、ボールネジ１２に接続されている。

この例では、ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂが回転し、所定の減速比でもって出力軸３０ａが回転される。そうすると、差動歯車機構３２の入力軸３２ａが回転し、かさ歯車が回転し、かさ歯車３２ｃ、３２ｄがそれぞれ回転し、それに伴い、かさ歯車３２ｅ及び出力軸３２ｆが回転する。このようにして、軸部３を回転させることにより、エンドミル１が自転すると共に、円筒２０が回転することにより、エンドミル１は公転をすることができる。

なお、ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂと出力軸３０ａの回転方向が同方向の場合には、差動歯車機構３２によって、入力軸３０ｂと差動歯車機構３２の出力軸３２ｆを逆回転にすることができるので、エンドミル１の自転と公転が異なるダウンカットにできる。また、ハーモニックドライブ３０の入力軸３０ｂと出力軸３０ａの回転方向が逆方向の場合には、入力軸３０ｂと差動歯車機構３２の出力軸３２ｆを同方向に回転することができるので、エンドミル１の自転と公転が同一のアップカットにできる。なお、ハーモニックドライブ３０と差動歯車機構を併せたときの減速比は、好ましくは１／１４０〜１／７０程度、特に好ましくは１／１２０〜１／８０であればよい。

次に、本発明の第４の実施形態を図１７などに基づいて詳細に説明する。
図１７は、ストローク調整用ストッパを設けた実施例を示す側断面図であり、（ａ）は前進時、（ｂ）はブルブ移動レバーが後退側に倒れた場合、（ｃ）は後退時、（ｄ）は中立時の図である。

図１７に示すように、この例では、バルブ移動レバー８の稼動範囲内の２箇所に、それぞれストローク調整用ストッパ４１ａ、４１ｂが配置されている。まず、図１７（ａ）に示すように、バルブ移動レバー８をエンドミル１のある方に倒すと、導入孔１７ｋとノズル１７ｄが連通し、ノズル１７ｄを通って、圧縮空気が前進用タービン１５に供給される。
なお、この例では、前進用タービン１５と後退用タービン１６の配置が図１〜３の場合と逆になっている。
前進用タービン１５が回転すると、軸部３が回転し、ボールネジ１２が回転し、ボールナット１３の反力により、スライド収納筒体１７が前進する。そうすると、バルブ移動レバー８がストローク調整用ストッパ４１ａにあたり、図１７（ｂ）に示すように、バルブ移動レバー８がエンドミル１のある方とは逆に倒される。そうすると、導入孔１７ｋとノズル１７ｈが連通し、ノズル１７ｈを通って、圧縮空気が後退用タービン１６に供給される。
そして、図１７（ｃ）に示すように、スライド収納筒体１７は、後退する。スライド収納筒体１７が後退すると、図１７（ｄ）に示すように、やがて、バルブ移動レバー８がストローク調整用ストッパ４１ｂにあたり、中立位置に戻される。バルブ移動レバー８が中立位置に戻されると、導入孔１７ｋとノズル１７ｌが連通し、圧縮空気はタービン１５、１６を回さずに排出される。

次に、本発明の第５の実施形態を図１８などに基づいて詳細に説明する。
図１８は、前進・後退切替レバーを設けた実施例を示す側断面図であり、（ａ）は中立時、（ｂ）は前進時、（ｃ）はブルブ移動レバーが後退側に倒れた場合、（ｄ）は後退時の図である。

図１８に示すように、この例では、スライド収納筒体１７のバルブ移動レバー８の右方には、断面略Ｌ字状をしたノックピン４２が突設されている。ノックピン４２の右方には、ブーメラン状をした前進・後退切替レバー４３が配置されている。前進・後退レバー４３の上部は、ハウジング７に回転可能に固定されている。前進・後退レバー４３の下方には、長穴が形成されており、この長穴に挿嵌されたピンを介して、ピストン４４が連結されている。ピストン４４は、スライド収納筒体１７の軸方向に長く延びた孔の中を軸方向に移動可能に配置されている。前進・後退レバー４３の略中央部には、バネ４５が配置されており、ピストン４４がエンドミル１のある方に付勢されている。

図１８（ａ）に示すように、バルブ移動レバー８が中立位置にあるときは、導入孔１７ｋとノズル１７ｌが連通し、圧縮空気はタービン１５、１６を回さずに排出される。この状態から、図１８（ｂ）に示すように、バルブ移動レバー８がエンドミル１のある方とは逆に倒されて、導入孔１７ｋとノズル１７ｈが連通し、ノズル１７ｈを通って、圧縮空気が前進用タービン１５に供給される。そうすると、スライド収納筒体１７が前進する。そして、さらにスライド収納筒体１７が前進すると、図１８（ｃ）に示すように、ノックピン４２の先端と前進・後退切替レバー４３の上端部が当接し、前進・後退切替レバー４３がハウジング７に固定された支点を中心に回転し、ピストン４４をエンドミル１のある方向とは逆方向に押し出し、バルブ９を軸方向にスライドさせる。これにより、導入孔１７ｋとノズル１７ｄが連通し、ノズル１７ｄを通って、圧縮空気が後退用タービン１６に供給され、図１８（ｄ）に示すように、スライド収納筒体１７は後退する。

次に、本発明の第６の実施形態を図１９、図２０、図２１などに基づいて説明する。
図１９は、ボール盤使用の穴あけ加工装置を示す側断面図である。図２０は、図１９の穴あけ加工装置の平断面図である。図２１は、図１９の穴あけ加工装置の側面図である。この実施形態は、穴あけ加工装置をボール盤に適用した例を示すものであり、主な構成は前述の実施例と同様である。

図１９に示すように、この例は、第１の軸線周りを回転するエンドミル５１を保持する保持具５２から延びる軸部５３と、軸部５３に連結された減速手段（ハーモニックドライブと遊星歯車機構）６４と、減速手段６４の出力軸に連結されると共に、軸部５３を偏心した位置で回転自在に収容し、第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体（外筒６９、内筒７０）を具備する。このような構成により、エンドミル５１は、自転しながら公転することができる。また、筒状体（外筒６９、内筒７０）を回転自在に収容し、軸方向にスライド可能なスライド収納筒体６７と、スライド収納筒体６７を覆う有底の円筒状をしたハウジング５７を具備する。スライド収納筒体６７は、筒状体（内筒７０及び外筒６９）の外筒に設けられた軸方向に延びるガイドレール７２ｂと、ハウジング５７の内部に設けられたスライダ７２ａ（ロールベアリングを内蔵している。）とによって、ハウジング５７内を軸方向にスライドすることができる。

図の下方には、エンドミル５１によって穴あけされる被加工物５５と、その上に載置される治具（押さえ部材）５４が示されている。

この例では、軸部５３の中央部の上方には、モータ（３相誘導電動機）６５が設けられている。モータ６５には、筒状体（内筒７０、外筒６９）及びスライド収納筒体６７に内設された配線を介して電源コード８２が接続され、外部から電力が供給されている。スライド収納筒体６７の内周面の一部には、ブラシ８１が設けされている。一方、外筒６９の外周面には、ブラシ８１に摺設するリング状をした導電性の接点部材６９ａが形成されている。モータ６５に供給される電力は、電源スイッチ８３によってオンオフされる。

図２０、図２１には、穴あけ加工装置を適用したボール盤が示されている。このボール盤は、最下部のベース９０と、被加工物５５を載置するテーブル９１と、ベース９０から垂直に延びるコラム９２と、コラム９２に軸方向にスライド可能に配置されたハウジング５７を含む穴あけ加工装置と、ハウジング５７の背面に設けられたラック８６と、ラック８６に噛合する歯車が形成されたピニオン８５と、ピニオン８５の中心軸に固定されたレバーハンドル８４と、ハウジング５７の背面に接続されたワイヤ８７と、ワイヤ８７を係合するプーリ８９と、プーリ８９から延びるワイヤ８に接続されたダッシュポット８８からなる。

レバーハンドル８４を下方に倒すことにより、ピニオン８５が回転し、ラック８６が下方に移動する。そうすると、ラック８６が設けられたハウジング５７と共に、エンドミル５１を有する穴あけ加工装置が下降し、エンドミル５１が自転しながら公転しているので、被加工物５５の穴あけ加工が行われる。一方、ハウジング５１が下降すると、プーリ８９を介してワイヤ８７が引っ張られ、ダッシュポット８８の抵抗に逆らって上方に移動する。そこで、レバーハンドル８４から手を放すと、ダッシュポット８８の復元力により、ワイヤ８７が引っ張られる。ワイヤ８７は、プーリ８９を介して、ハウジング５７を上方に引っ張るので、穴あけ加工装置は上方に移動する。また、ラック８６にピニオン８５が噛合い、ピニオン８５が回転するので、レバーハンドル８４もピニオン８５の回転に伴い、上方の位置に戻る。

次に、本発明の第７の実施形態を図２２、図２３、図２４などに基づいて詳細に説明する。
図２２は、ハンドドリル仕様の穴あけ加工装置を示す正断面図である。図２３は、図２２の穴あけ加工装置の平断面図である。図２４は、図２２の穴あけ加工装置の正面図である。この実施形態は、穴あけ加工装置をハンドドリルに適用した例を示すものであり、主な構成は前述の実施例と同様である。

図２２に示すように、この例は、第１の軸線周りを回転するエンドミル５１を保持する保持具５２から延びる軸部５３と、軸部５３に連結された減速手段（ハーモニックドライブと遊星歯車機構）６４と、減速手段６４の出力軸に連結されると共に、軸部５３を偏心した位置で回転自在に収容し、第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体（外筒６９、内筒７０）を具備する。このような構成により、エンドミル５１は、自転しながら公転することができる。また、筒状体（外筒６９、内筒７０）を回転自在に収容し、軸方向にスライド可能なスライド収納筒体６７と、スライド収納筒体６７を覆う略円筒状をしたハウジング５７を具備する。スライド収納筒体６７は、軸方向に伸びるガイドレール７２ｂと、ガイドレール７２ｂ上をスライドするスライダ７２ａによって、ハウジング５７内を軸方向にスライドする。

ハウジング５７上方の側部には、水平方向に貫通した孔が設けられており、スライド収納筒体６７から水平方向に突出した２本のグリップハンドル１０１が上下方向に移動可能となっている。このグリップハンドル１０１を上下に移動させることで、穴あけ加工装置を上下移動させることができ、自転しながら公転するエンドミル５１を被加工物５５に押し当てたり、引き出すことができる。

また、ハウジング５７の下方の側部の４箇所には、円筒状としたアジャスト筒１０２が設けられている。アジャスト筒１０２の内部には、円柱状のアジャストロッド１０３が挿嵌されている。アジャスト筒１０２の下方の側部には、アジャストノブ１０４が設けられており、アジャストロッド１０３をアジャスト筒１０２内でスライドさせ、アジャストノブ１０４で、その位置を固定できる。なお、このアジャスト機構は、４脚独立可動式となっており、４脚の長さをそれぞれ変えて、被切削物５５の表面が曲面となっている場合に対応させることができる。

ハウジング５７の背面には、ワイヤ８７が接続されており、ワイヤ８７は、プーリ８９を介して、ダッシュポット８８に接続されている。この構成により、グリップハンドル１０１を下方に押し下げた後、グリップハンドル１０１から手を放すと、ダッシュポット８８の復元力によりハウジング５７を含む穴あけ加工装置が上方の位置に戻ることができる。

ハウジング５７の上面の４箇所には、弾性体で構成されるストッパ１０５が設けられており、上方にスライドしてきたスライド収納筒体６７を受けることができる。

図の下方には、エンドミル５１によって穴あけ加工される被加工物５５と、その上に載置される治具（押さえ部材）５４が示されている。

軸部５３の中央部の上方には、モータ（３相誘導電動機）６５が設けられている。モータ６５には、円筒体（内筒７０、内筒６９）及びスライド収納筒体６７に内設された配線を介して電源コード８２が接続され、外部から電力が供給されている。スライド収納筒体６７の内周面の一部には、ブラシ８１が設けられている。一方、外筒６９の外周面には、ブラシ８１に摺接するリング状をした導電性の接点部材６９ａが形成されている。モータ６５に供給される電力は、電源スイッチ８３によってオンオフされる。

次に、本発明に係る穴あけ加工装置を用いて穴あけを行う被加工物について説明する。
図２５は、被加工物であるＣＦＲＰの断面図である。

被加工物５（図１９、図２２、図２４における被加工物５５）は、カーボンを強化繊維が内在しているエポキシ樹脂層の複数層が積層されている繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）である。かかる繊維強化樹脂は、図２５に示すように、その断面が繊維強化エポキシ樹脂層の複数層が積層された樹脂積層体から成り、例えば、各樹脂層に内在する強化繊維が交互に０°と９０°とで直交（又は斜交であってもよい）するように配置されているものであればよい。尚、各樹脂層に強化繊維を編み込み状態（繊維同士を編み込んだもの）、織り込み状態（繊維同士を織り込んだもの）又は不織布状態（不織布の如く繊維を形成したもの）で内在させたものであってもよい。

この繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂にカーボンから成る強化繊維を内在させたシート状のプリプレグを得るとともに、互いの強化繊維の延設方向を直行させつつ該プリプレグを複数枚積層させた後、加熱および加圧して硬化することにより得られる。尚、本発明においては、例えば複数層でなく単層（強化繊維を内在する樹脂層が１つのもの）にも適用できる。但し、単層のものの場合、強化繊維を編み込み状態又は織り込み状態としたものが好ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る穴あけ加工装置及び穴あけ加工物の製造方法は、穴あけ用工具としてエンドミルを用いて被加工物である繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などにに穴あけ加工を施す穴あけ加工装置、及び、前記の穴あけ加工装置を用いて被加工物である繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などに穴あけ加工を施すことによって、穴あけ加工物を製造する方法に適用できる。

１・・・・・・エンドミル
２・・・・・・保持具
３・・・・・・軸部
３ａ・・・・・先端部
３ｂ・・・・・段付き部
３ｃ・・・・・嵌合部
４・・・・・・治具
５・・・・・・被加工物
６・・・・・・治具取付台
６ａ・・・・・予想円
７・・・・・・ハウジング
７ａ・・・・・フランジ部
７ｂ、７ｃ、７ｄ・・・・排気孔
７ｅ・・・・・吸気孔
８・・・・・・バルブ移動レバー
９・・・・・・バルブ
１０・・・・・キャップ
１１・・・・・カップリング
１２・・・・・ボールネジ
１３・・・・・ボールナット
１３ａ・・・・回転止め溝
１４・・・・・減速手段（ハーモニックドライブ）
１４（１）・・・・減速手段（ハーモニックドライブ）
１４（２）・・・・減速手段（ハーモニックドライブと遊星歯車機構）
１４（３）・・・・減速手段（ハーモニックドライブと差動歯車機構）
１４ａ・・・・出力軸
１４ｂ・・・・入力軸
１４ｃ・・・・ウェーブ・ジェネレータ
１４ｄ・・・・サーキュラ・スプライン
１５・・・・・前進用タービン
１６・・・・・後退用タービン
１７・・・・・スライド収納筒体
１７ａ、１７ｃ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｉ・・・・溝
１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈ、１７ｊ、１７ｌ・・・・ノズル
１７ｋ・・・・導入孔
１８・・・・・偏心量調節ナット
１９・・・・・外筒
１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇ、１９ｉ・・・・溝
１９ｂ、１９ｄ、１９ｆ、１９ｈ、１９ｊ、１９ｋ・・・・ノズル
２０・・・・・内筒
２０ａ・・・・おねじ
２０ｂ、２０ｄ、２０ｆ、２０ｈ、２０ｊ・・・・溝
２０ｃ、２０ｅ、２０ｇ、２０ｉ、２０ｋ、２０ｌ・・・・ノズル
２１・・・・・ストッパ
２２・・・・・スライドガイド
２２ａ・・・・スライダ
２２ｂ・・・・ガイドレール
２３ａ・・・・案内溝
２３ｂ・・・・係合軸
３０・・・・・ハーモニックドライブ
３０ａ・・・・出力軸
３０ｂ・・・・入力軸
３１・・・・・遊星歯車機構
３１ａ・・・・入力軸
３１ｂ・・・・小歯車
３１ｃ・・・・大歯車
３１ｄ・・・・出力軸
３１ｅ・・・・連結部材
３２・・・・・差動歯車機構
３２ａ・・・・入力軸
３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ・・・・かさ歯車
３２ｆ・・・・出力軸
３２ｇ・・・・連結部材
４１ａ、４１ｂ・・・・ストローク調整用ストッパ
４２・・・・・ノックピン
４３・・・・・前進・後退切替レバー
４４・・・・・ピストン
４５・・・・・バネ
５１・・・・・エンドミル
５２・・・・・保持具
５３・・・・・軸部
５４・・・・・治具
５５・・・・・被加工物
５７・・・・・ハウジング
６４・・・・・減速手段
６５・・・・・モータ
６７・・・・・スライド収納筒体
６９・・・・・外筒
６９ａ・・・・接点部材
７０・・・・・内筒
７２ａ・・・・スライダ
７２ｂ・・・・ガイドレール
８１・・・・・ブラシ
８２・・・・・電源コード
８２・・・・・電源スイッチ
８４・・・・・レバーハンドル
８５・・・・・ピニオン
８６・・・・・ラック
８７・・・・・ワイヤ
８８・・・・・ダッシュポット
８９・・・・・プーリ
９０・・・・・ベース
９１・・・・・テーブル
９２・・・・・コラム
１０１・・・・グリップハンドル
１０２・・・・アジャスト筒
１０３・・・・アジャストロッド
１０４・・・・アジャストノブ
１０５・・・・ストッパ
Ｃ１、Ｃ１’・・・・第１の軸線
Ｃ２・・・・・第２の軸線
Ｃ３・・・・・内筒の中心線
ｄ・・・・・・エンドミルの直径
Ｄ・・・・・・予想円の径
ｅ１、ｅ２・・・・偏心量
ｔ・・・・・・エンドミルの偏心量
θ・・・・・・位相角

Claims (16)

1. 第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、
   前記軸部に連結された減速手段と、
   前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、
   前記軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを、具備しており、
   前記軸部を回転させることにより、前記穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施しうることを特徴とする穴あけ加工装置。
2. 前記軸部を回転駆動させる駆動手段が配設されたことを特徴とする請求項１記載の穴あけ加工装置。
3. 前記軸部の偏心量を調節し得る偏心量調節手段を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の穴あけ加工装置。
4. 穴あけ用工具の自転方向と公転方向が互いに異なるダウンカットである請求項１乃至３に記載の穴あけ加工装置。
5. 前記穴あけ工具の直径ｄと、前記軸部の第１の軸線と前記筒状体の第２の軸線の距離ｔとの比（ｄ：ｔ）が、１０：０．１〜１０：１．５である請求項１乃至４に記載の穴あけ加工装置。
6. 減速手段における前記軸部と筒状体との所定の減速比が、１／１４０〜１／７０である請求項１乃至５に記載の穴あけ加工装置。
7. 前記穴あけ用工具の自転の回転速度が１５００〜４０００ｒｐｍであって、前記所定の減速比が１／１２０〜１／８０である請求項１乃至６に記載の穴あけ加工装置。
8. 前記穴あけ用工具がエンドミルである請求項１乃至７に記載の穴あけ加工装置。
9. 軸部にタービンが設けられており、軸部の駆動手段がエアーである請求項１乃至８に記載の穴あけ加工装置。
10. 被加工物が、繊維強化樹脂からなる積層体である請求項１乃至９に記載の穴あけ加工装置。
11. 第１の軸線周りを回転する穴あけ用工具を保持する保持具から延びる軸部と、
    前記軸部に連結された減速手段と、
    前記減速手段の出力軸に連結されると共に、前記軸部を偏心した位置で回転自在に収容し、前記第１の軸線と平行な第２の軸線周りを回転する筒状体と、
    前記軸部と減速手段と筒状体とを収容した収納筒体とを、具備する穴あけ加工装置を用いた被加工物の穴あけ加工方法において、
    前記軸部を回転させることにより、前記穴あけ用工具を回転させると共に、前記減速手段の入力軸を回転させ、所定の減速比でもって前記減速手段の出力軸に連結された前記筒状体を前記筒状体の第２の軸線周りに回すことにより、前記穴あけ用工具を第１の軸線周りに自転しながら第２の軸線周りに公転させて被加工物に穴あけ加工を施すことを特徴とする穴あけ加工物の製造方法。
12. 前記穴あけ加工装置は、前記軸部を回転駆動させる駆動手段が配設されたことを特徴とする請求項１１記載の穴あけ加工物の製造方法。
13. 前記穴あけ加工装置は、前記軸部の偏心量を調節し得る偏心量調節手段を具備したことを特徴とする請求項１１又は１２記載の穴あけ加工物の製造方法。
14. 穴あけ用工具の自転方向と公転方向が互いに異なるダウンカットである請求項１１乃至１３に記載の穴あけ加工物の製造方法。
15. 前記穴あけ用工具の自転の回転速度が１５００〜４０００ｒｐｍであって、前記所定の減速比が１／１２０〜１／８０である請求項１１乃至１４に記載の穴あけ加工物の製造方法。
16. 被加工物が、繊維強化樹脂からなる積層体である請求項１１乃至１５に記載の穴あけ加工物の製造方法。

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