JP4054449B2 - Regular hexagonal drilling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルーローの五角形なるルーロー五角形回転体に設けた切削用バイトを回転することで、被加工物に正六角形状の穴開けが整然と加工でき、且つ小型化で安価に提供できる正六角形状穴開け加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ルーローの三角形を応用して正方形状の穴を穿設することが行われていたが、この場合の回転は、特に、ルーローの三角形なるドリルを非回転状で上下左右に僅かにぶれが生ずるように設け、この周囲の枠(被加工物付き)を適宜回転させて、正方形状穴開けを行うものであった。特に、この種の装置では、ドリルである切断刃は回転できないように設けられ、この被加工物自身が回転しながら、該被加工物に正方形状穴が穿設されるものであった。このような構成では、そのルーローの三角形としてのドリルに対して被加工物を固定することができず、ドリルを非回転状で上下左右に僅かにぶれが生ずるようにするのに、米国特許第1241175号,同第1241176号,同第1241177号としてオルダム継手に関係するような装置があった。さらに、被加工物を回転させる装置が大型化し、且つ回転させる装置も複雑化し、これによって価格が高価となる等の欠点もあり、小型化で且つ安価なる装置の開発も求められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者は、被加工物に正方形状穴を穿設するのに、小型で且つ安価な装置を開発した。さらに、正方形よりも複雑な正六角形穴や、正八角形穴を穿設することも、教育的な側面からも望まれ、特に、小型で且つ安価な装置の開発が要望されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意,研究を重ねた結果、本発明を、ルーロー五角形回転体と、該ルーロー五角形回転体の各頂点箇所の少なくとも一箇所に設けた切削用バイトと、前記ルーロー五角形回転体のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴を形成し、該正六角形穴内を前記ルーロー五角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルーロー五角形回転体の略重心位置に一端を連結した可撓性回転軸と、該可撓性回転軸の他端を連結して駆動可能に設けたモータとからなる正六角形状穴開け加工装置等としたことにより、ルーローの五角形なるルーロー五角形回転体に設けた切削用バイトを回転することで、被加工物に正六角形の穴開けが整然と加工でき、且つ小型化で安価に提供でき、前記課題を解決したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明すると、図1乃至図3等に示すように、主に、ルーロー五角形回転体1と、該ルーロー五角形回転体1の各頂点1a箇所に設けた切削用バイト2と、前記ルーロー五角形回転体1のさしわたし幅を正六角形の対向する平行の両辺間とする正六角形穴4を形成した固定体3と、前記ルーロー五角形回転体1の略重心位置に一端を連結した可撓性回転軸9と、該可撓性回転軸9の他端を連結して駆動可能に設けたモータ17等とから構成されている。
【0006】
具体的には、図2乃至図4に示すように、前記ルーロー五角形回転体1は、正五角形の5つの頂点1a,1a,1a,1a,1aから正五角形の一辺を半径とする円弧部1b,1b,1b,1b,1bを、対辺の外側にそれぞれ形成した所定の厚さを有した回転体であり、これは数学上でのルーローの五角形を肉厚に形成したものである。このルーロー五角形回転体1には、各頂点1a,1a,1a,1a,1a箇所に、切削用バイト2が固着されている。該切削用バイト2の先端が、前記頂点1a,1a,1a,1a,1a箇所と一致するように形成されている。さらに、切削用バイト2の断面は、L型をなし〔図3(A)及び(B)参照〕、該L型の一片の取付部2aが前記ルーロー五角形回転体1の表面側にビス又はボルト等の固着具にて固着され、前記L型の他片が刃部2bとして形成されている。材質的には、一般に超硬材が使用され、且つ焼き入れされている。通常は、前記切削用バイト2の先端位置を前記頂点1aとし、その後部側が前記ルーロー五角形回転体1の重心G付近まで達するようにして取付けられている。
【0007】
前記固定体3には、正六角形穴4が形成されている。該正六角形穴4の正六角形の対向する平行の両辺間が、前記ルーロー五角形回転体1のさしわたし幅と同等に形成されている。実際には、正六角形穴4内をルーロー五角形回転体1が回転し、その各頂点1a及び円弧部1bが前記正六角形穴4の内壁を摺動するため、ミリ又はミクロン単位で僅かに大きく形成されている。前記固定体3の底部3aは、平板状のベース19上にボルト等にて固着されている。
【0008】
前記固定体3の裏面側には、図1及び2に示すように、所定の間隔5aを有したガイド板5が設けられている。この間隔5a内には、前記正六角形穴4の対角線の長さと同等又はこれよりも大きな直径のガイド回転板6が挿入され、該ガイド回転板6は、前記ルーロー五角形回転体1の裏面に固着され、該ルーロー五角形回転体1が前記正六角形穴4内を回転する際には、同時にガイド回転板6が、間隔5a内を摺動且つ回転可能に構成され、前記ガイド回転板6の回転を介してルーロー五角形回転体1が整然とした回転が可能となる。また、必要に応じて、その間隔5a箇所には、ボール等のころがり体7が設けられてガイド回転板6を最小の摩擦係数にて回転させる構成とすることもある。
【0009】
前記ルーロー五角形回転体1の重心G位置又は該重心G位置と同位置となるガイド回転板6には、前記可撓性回転軸9の一端が固着され、該可撓性回転軸9の他端は、前記ベース19上に固着されたギアボックス12の軸受部12aに回転可能に設けた回転軸11に固定されている。このように可撓性回転軸9を使用して偏心駆動させるのは、前記ルーロー五角形回転体1が、固定体3の正六角形穴4内を回転すると、そのルーロー五角形回転体1の重心G位置は、変形円運動をなすためである。具体的には、ルーロー五角形回転体1の各頂点1a及び切削バイト2の先端箇所は、略正六角形状に回転し、このときルーロー五角形回転体1の重心G位置は、変形円運動をなすように回転するために可撓性回転軸9が使用される。
【0010】
該可撓性回転軸9は、2個連続させた自在継手10,10で構成することもあり、この場合の自在継手10,10の一端は前記回転軸11に、他端はルーロー五角形回転体1の重心G位置又は該重心G位置と同位置となるガイド回転板6に設けた軸片8にそれぞれ固着することもある。前記回転軸11には、前記ギアボックス12内に設けた大歯車13aが固着され、該大歯車13aは小歯車13bに噛合し、該小歯車13aに設けた駆動側回転軸14にウォームホイル15が固着され、該ウォームホイル15に噛合するウォーム16がモータ17の駆動軸に固着されている。
【0011】
前記ルーロー五角形回転体1の表側の切削用バイト2箇所の前面側には、被加工物Pの載置台18がベース19上に設けられたガイドレール20上を摺動可能に設けられている。また、前記載置台18の後部側のベース19上には、油圧又は空圧等の液圧シリンダ21が設けられている。該液圧シリンダ21のシリンダロッド21aの先端が前記載置台18の後部端に連結され、前記シリンダロッド21aの往復動にて載置台18が前後動するように構成されている。
【0012】
その切削加工の作業では、モータ17を駆動させると、ウォーム16,ウォームホイル15,小歯車13a,大歯車13b,回転軸11,自在継手10,軸片8を介して切削用バイト2付きのルーロー五角形回転体1が、前記固定体3の正六角形穴4内を回転する。一方、載置台18に載置固定された被加工物Pは前記液圧シリンダ21のシリンダロッド21aにて前記切削用バイト2側に徐々に近づき、該切削用バイト2にて被加工物Pに正六角形状の穴開け作業が行われる。また、前記モータ17については、工作機械とした場合には、交流電源のモータを使用するが、教材用装置の場合には、直流の電池等を使用する場合が多い。
【0013】
この正六角形状穴開けの原理としては、ルーロー五角形回転体1の各頂点1aから円弧部1bに下した垂線の足は、何れも、そのルーロー五角形回転体1内の正三角形の一辺の長さと一致するためである。ただ、各頂点1a箇所が、正六角形穴4の隅角部箇所に近づくと、例えば、図4(A)から図5(A)のように、▲2▼の切削用バイト2の先は、前記正六角形穴4の水平穴壁より外れ、正六角形穴4の左右の壁間で▲5▼の切削用バイト2の先と、▲2▼と▲3▼との間の円弧部1bとで、定幅形状による回転となって、その▲2▼の切削用バイト2の先は円弧状運動をなし、円弧状に切削加工される。このようなことが連続することで、正六角形穴開け加工であって、且つその隅角部箇所が円弧として形成された正六角形状穴開け加工がなされる。
【0014】
実際の正六角形状穴開けについて詳述する。まず、図4(A)の位置からルーロー五角形回転体1の回転が開始するものとし、このとき、図4(B)のように、被加工物P(裏面側から見た想像図)には重心Gのみが位置する。そして、切削用バイト2付きのルーロー五角形回転体1を、前記固定体3の正六角形穴4内を図4(A)において時計方向に適宜の角度(約10度)回転させると、そのルーロー五角形回転体1の各頂点1aの動きは、その正六角形穴4内壁に沿って直線運動をなしたり、正六角形穴4の隅角箇所で弧状運動をなす〔図5(A)〕。これによって、▲3▼乃至▲5▼の切削用バイト2では、それぞれ略三角形状の穴部が形成され、且つ▲1▼及び▲2▼の切削用バイト2の先で円弧状に形成されて全体としてはそれぞれ略三角形状の穴部が形成され、五カ所の切削部は、図5(B)のように、斜線で区切られた部分となる。そして、さらに右回転(約10度)させると、今度は、図6(A)の▲2▼及び▲3▼の切削用バイト2の先が円弧状に形成され、同時に▲1▼,▲4▼及び▲5▼の切削用バイト2の先が正六角形穴4内壁に沿って直線運動をなし、それぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図6(B)のようになる。
【0015】
さらに切削用バイト2付きのルーロー五角形回転体1を右回転(約30度)させると、今度は、図7(A)に示すように、▲1▼及び▲2▼の切削用バイト2の先が正六角形穴4内壁に沿って直線運動をなし、▲3▼乃至▲5▼の切削用バイト2の先が正六角形穴4内壁に沿う直線運動と、円弧状運動とをなし、さらに略三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図7(B)のようになる。そして、ルーロー五角形回転体1を右回転(約10度)させると、今度は、図8(A)のに示すように、▲1▼及び▲5▼の切削用バイト2の先は円弧状運動をなし、▲2▼乃至▲4▼の切削用バイト2の先は直線的に移動し、それぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図8(B)のようになる。さらに、切削用バイト2付きのルーロー五角形回転体1を右回転(約12度)させると、今度は、図9(A)に示すように、▲1▼及び▲2▼の切削用バイト2の切削用バイト2の先は円弧状運動をなし、▲3▼乃至▲5▼の切削用バイト2の先は直線的に移動し、それぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図9(B)のようになる。このように、最初から約72度回転させることで、即ち、▲5▼の切削用バイト2の位置に、▲1▼の切削用バイト2の位置が来るようにして、円周360度の5分の1回転させることで、隅角部が円弧状となった正六角形の穴が形成される〔図9(B)参照〕。これは、五箇所に等分に切削用バイト2が存在していることによる。
【0016】
このように、ルーロー五角形回転体1の各頂点1aの動きが略正六角形の軌跡となるため、前記ルーロー五角形回転体1の各頂点1a箇所に固着した切削用バイト2の刃部2bにて、前記被加工物Pに対して略正六角形状の穴開け加工作業ができる。特に、ルーロー五角形回転体1が時計方向に約72度回転したとき、重心G位置は、反時計方向に約360度回転軌跡を描く。また、第1の実施の形態では、切削用バイト2は3箇所等分に設けたが、能率は低下するが、1個又は2個でも、3個のときと同様な正六角形状穴開け加工ができる。
【0017】
また、第2の実施の形態においては、図10に示すように、前記ルーロー五角形回転体1と切削用バイト2とが一体形成されたものである。具体的には、ルーロー五角形回転体1の各頂点1a,1a,1a,1a,1a箇所から回転前方をえぐるように形成した切削用バイト2,2,2,2,2が一体形成されている。他の構成は、前述の第1の実施の形態における構成と同一であり、符号も同一であるため、その説明を省略する。その加工作業についても前述の第1の実施の形態と同一である。
【0018】
【発明の効果】
請求項1の発明は、ルーロー五角形回転体1と、該ルーロー五角形回転体1の各頂点1a,1a,1a箇所から回転前方をえぐるように形成した切削用バイト2,2,2と、前記ルーロー五角形回転体1のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴4を形成し,該正六角形穴4内を前記ルーロー五角形回転体1が回転可能な固定体3と、前記ルーロー五角形回転体1の略重心G位置に一端を連結した可撓性回転軸9と、該可撓性回転軸9の他端を連結して駆動可能に設けたモータ17とからなる正六角形状穴開け加工装置としたことにより、第1にルーロー五角形回転体1を回転させ、被加工物Pは回転停止状態にて、被加工物Pに正六角形状穴開け加工を整然として行うことができ、第2に構成が簡単で安価に提供できる等の効果を奏する。
【0019】
このような構成においては、被加工物Pを回転させないで、工具なるルーロー五角形回転体1を回転させることで、従来のように、被加工物Pを回転させるような構成が大型化したものではなく、装置が小型化且つ安価に提供できるものである。
【0020】
請求項2の発明においては、請求項1の構成と略同一であるが、ただ、切削用バイト2とルーロー五角形回転体1とを別個独立して設けたことで、切削用バイト2のみが破損等した場合に、その切削用バイト2のみを交換することで好適に対応できるものであり、他の効果は請求項1と同等である。
【0021】
また、請求項3の発明においては、請求項1又は2において、前記正六角形穴4は貫通させ、前記固定体3の後方に適宜の間隔を有して形成したガイド板5と、前記ルーロー五角形回転体1の後部側に固着したガイド回転板6と、該ガイド回転板6は固定体3の後部側と前記ガイド板5との間を摺動可能にした正六角形状穴開け加工装置としたことにより、前記ルーロー五角形回転体1が、前記正六角形穴4を回転するのに、そのガイド回転板6がガイドとなっており、ルーロー五角形回転体1がより正確な回転にできる利点がある。
【0022】
また、請求項4の発明においては、請求項1又は2において、前記切削用バイト2の前面に対して、近接又は離間可能に構成した被加工物Pの載置用の載置台18とからなる正六角形状穴開け加工装置としたことにより、被加工物Pを載置台18に載せて、進行方向に対して徐々に進ませることで正六角形状穴開け加工を整然としてできる利点がある。
【0023】
なお、正六角形状穴開け加工装置において、実際にそのルーロー五角形回転体1に動きを与えると、速度が早過ぎて理解しにくいことも考慮されるため、図11に示すように、円盤状の固定体3の正六角形穴4に対して回転するルーロー五角形回転体1の裏面に、回転円板30を固着し、この周囲の一カ所に駆動輪31が押圧されるように設けられている。具体的には、該駆動輪31は、減速機32の軸に固着され、該減速機32が揺動アーム33の先端側に設けられ、該揺動アーム33の後部側は、前記固定体3に軸支され、その揺動アーム33の先端側は常時上方に弾発的に設けられている。即ち、該揺動アーム33の一部を上方に引張りコイルバネ34にて張引されている。このようにした場合には、ゆっくりと切削用バイト2(切削不能で単なる印のみの場合もある)が、正六角形穴4の内周を回転し、その切削用バイト2の先端が、略正六角形状の軌跡になることを理解させることができ、教材用として最適である。
【0024】
また、図12に示したものは、別の実施態様であって、正八角形状穴開けができる,切削用バイト2付きルーロー七角形回転体25と、固定体3に設けた正八角形状穴26である。特に、図12に示したものは、ルーロー七角形回転体25と切削用バイト2とが一体形成されたものである。これは、図10図に掲げたものと略同一の技術内容であり、ルーロー七角形回転体25は、正七角形の7つの頂点25aそれぞれから正七角形の一辺を半径とする円弧部25bを、対辺の外側にそれぞれ形成した所定の厚さを有した回転体であり、その他は前記の実施の形態と同様であり、その説明を省略する。また、切削用バイト2付きルーロー七角形回転体25による正八角形状穴開け加工作業についても、回転角度の相違はあるが、工程としては前述の正六角形穴開け加工作業と同一であり、その説明も省略する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体斜視図
【図2】(A)は本発明の要部を断面とした側面図
(B)は切削用バイト付きルーロー五角形回転体の正面図
【図3】(A)は本発明の要部部材の斜視図
(B)は(A)の分解斜視図
【図4】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転開始直前の状態図
(B)は被加工物の未加工状態図
【図5】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転させている状態図
(B)は(A)によって切削された被加工物の加工状態図
【図6】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転させている状態図
(B)は(A)によって切削された被加工物の加工状態図
【図7】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転させている状態図
(B)は(A)によって切削された被加工物の加工状態図
【図8】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転させている状態図
(B)は(A)によって切削された被加工物の加工状態図
【図9】(A)は本発明においてルーロー五角形回転体を回転させている状態図
(B)は(A)によって切削された被加工物の加工状態図
【図10】(A)は本発明の第2の実施の形態における切削用バイト付きルーロー五角形回転体の斜視図
(B)は(A)の回転体を使用して正六角形穴開けの加工状態図
【図11】(A)は本発明の別の実施の形態における全体の裏面図
(B)は(A)の要部断面図
【図12】(A)は別の実施態様であって、切削用バイト付きルーロー七角形回転体の正面図
(B)は切削用バイト付きルーロー七角形回転体を、正八角形穴内で回転させ正八角形穴開けの加工状態図
【符号の説明】
G…重心
1…ルーロー五角形回転体
1a…頂点
2…切削用バイト
3…固定体
4…正六角形穴
9…可撓性回転軸
17…モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a regular hexagonal shape that can regularly form a regular hexagonal hole in a workpiece by rotating a cutting tool provided on a roulau pentagonal roulau pentagonal rotating body, and can be provided in a small size and at low cost. The present invention relates to a drilling apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been practiced to drill a square hole by applying the Rouleau triangle, but in this case, the rotation of the drill, especially the Rouleau triangle, is non-rotating and slightly shakes vertically and horizontally. A square hole was formed by rotating the surrounding frame (with the workpiece) as appropriate. In particular, in this type of apparatus, a cutting blade as a drill is provided so as not to rotate, and a square hole is drilled in the workpiece while the workpiece itself rotates. In such a configuration, the work piece cannot be fixed to the drill as a triangle of the rouleau, and the drill is non-rotatable so that a slight blur occurs vertically and horizontally. No. 1241175, No. 1241176, No. 1241177, there are devices related to Oldham couplings. Furthermore, the apparatus for rotating the workpiece is increased in size and the apparatus for rotating is complicated, resulting in disadvantages such as an increase in price, and the development of a small and inexpensive apparatus has been demanded.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the inventor has developed a small and inexpensive device for drilling a square hole in a workpiece. Furthermore, drilling a regular hexagonal hole or a regular octagonal hole that is more complicated than a square is also desired from an educational viewpoint, and in particular, development of a small and inexpensive device has been demanded.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the inventor has intensively and intensively studied to solve the above-mentioned problems, and as a result, the present invention has a Louro pentagonal rotating body and a cutting tool provided at at least one of the apex locations of the Rouleau pentagonal rotating body. Forming a regular hexagonal hole having a width between the opposing sides of the regular hexagon, and a fixed body capable of rotating the roulau pentagonal rotary body in the regular hexagonal hole, and the roulau pentagon A regular hexagonal hole drilling device comprising a flexible rotating shaft having one end connected to the approximate center of gravity of the rotating body and a motor provided by driving the other end of the flexible rotating shaft is provided. Therefore, by rotating the cutting tool provided on the roulau pentagonal roulau pentagonal rotating body, regular hexagonal holes can be formed orderly in the work piece, and it can be provided in a small size at low cost, solving the above problems Shi It is intended.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, etc., the Louro
[0006]
Specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the Reuleau
[0007]
A regular
[0008]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0009]
One end of the flexible
[0010]
The flexible
[0011]
On the front side of the two cutting tools on the front side of the roulau
[0012]
In the cutting work, when the
[0013]
The principle of this regular hexagonal drilling is that each of the perpendicular legs drawn from each vertex 1a to the
[0014]
The actual regular hexagonal drilling will be described in detail. First, it is assumed that the rotation of the roulau
[0015]
Further, when the roulau
[0016]
Thus, since the movement of each vertex 1a of the rouleau pentagonal
[0017]
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, the rouleau pentagonal
[0018]
【The invention's effect】
The invention of
[0019]
In such a configuration, the configuration in which the workpiece P is rotated by rotating the Reuleau pentagonal
[0020]
In the invention of
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the regular
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the mounting table 18 for mounting the workpiece P configured to be close to or away from the front surface of the cutting
[0023]
In addition, in the regular hexagonal drilling apparatus, if the ruler pentagonal
[0024]
Further, what is shown in FIG. 12 is another embodiment, which is a regular octagonal hole that can be formed with a regular octagonal hole, a roulau heptagonal
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of the whole of the present invention. FIG. 2A is a side view of the main part of the present invention in cross section. FIG. 1B is a front view of a roulau pentagonal rotating body with a cutting tool. (B) is an exploded perspective view of (A). [FIG. 4] (A) is a state diagram immediately before starting rotation of a roulau pentagonal rotating body in the present invention (B) is a work piece. Fig. 5 (A) is a state diagram in which a roulau pentagon rotating body is rotated in the present invention. (B) is a machining state diagram of a workpiece cut by (A). FIG. 7A is a state diagram in which a roulau pentagonal rotating body is rotated in the present invention. FIG. 7B is a state diagram of a workpiece cut by (A). FIG. The state diagram (B) of rotating the body is the processing state diagram of the workpiece cut by (A). 8A is a state diagram in which a roulau pentagonal rotating body is rotated in the present invention. FIG. 9B is a state diagram of a workpiece cut according to FIG. 9A. FIG. State diagram (B) of rotating pentagonal rotator shows state of workpiece cut by (A). FIG. 10 (A) shows a cutting tool according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11B is a rear view of the whole of another embodiment of the present invention. FIG. 11A is a perspective view of the processing of a regular hexagonal hole drilling using the rotating body of FIG. (B) is a cross-sectional view of the main part of (A). [FIG. 12] (A) is another embodiment, and (B) is a front view of a roulau heptagonal rotating body with cutting tool. Machining state diagram of regular octagonal hole drilling by rotating a rectangular rotating body inside a regular octagonal hole 【 Description of the issue]
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