JP4506556B2 - 軸及び軸受けの分離形成方法及びそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、多角柱の被加工物を加工することにより、一つの被加工物から、軸及び軸受けの両部品を分離形成するための、軸及び軸受けの分離形成方法及びそのための分離形成装置に関するものである。

従来からの軸及び軸受けの製作においては、それぞれ別の材料から軸及び軸受けを加工・作成し、作成されたそれぞれの軸及び軸受けを取り寄せて、組付け、保持することにより軸と軸受けの組み合わせ体を製作していた。
従って、従来の軸及び軸受けの製作においては、軸、軸受けのそれぞれが別々に作成された別部品であることから、煩雑な組付け・保持作業が必須の工程になり、その製造工程が複雑多岐にわたるという問題があった。

本発明は、上記の従来技術が有する問題点を改善しようとするものであり、軸及び軸受けを製作するに際し、煩雑な組み付け・保持作業を全く必要としない軸及び軸受けの組合せ体を製作する方法及びそのための装置を提供することにある。

請求項１の軸及び軸受けの分離形成方法は、多角柱の被加工物の各側面から、それぞれ所定の深さまで第一の環状溝を形成する第一の溝加工工程と、前記それぞれの第一の環状溝に囲まれた中央部分に軸に加工されることとなる軸状部を、前記軸状部の両端部にそれぞれ軸受けに加工されることとなる軸受け状部を、且つそれぞれの前記軸受け状部を接続する橋渡し部をそれぞれ形成するようにその余の残部を除去する除去工程と、それぞれの前記軸受け状部外面から前記軸状部と略同心状の第二の環状溝を形成する第二の溝加工工程とからなる軸及び軸受けの分離形成方法において、
前記除去工程においては、前記第一の環状溝の一部がそれぞれ前記軸状部に残るように前記第一の環状溝の深さより浅い位置までを除去することとし、
前記第二の溝加工工程においては、少なくとも、一方の前記軸受け状部における前記第二の環状溝の形成に際して反対側の前記軸受け状部に対して前記軸状部を一体に固定保持することを特徴とするものである。

本発明は、このように構成されているので、多角柱の被加工物を加工することにより、一つの被加工物から軸及び軸受けの両部品を分離形成することができる。このため、それぞれ異なる材料から別々に製作されていた軸及び軸受けを組み付け・保持することにより軸及び軸受けの組み合わせ体を製作していた従来の方式と異なり、組み付け・保持という煩雑な作業を全く必要としない。したがって、製品化する際に、作業が大幅に効率化されるという効果を奏するものである。
また、除去工程において、第一の環状溝の一部がそれぞれ軸状部に残るように前記第一の環状溝の深さより浅い位置までを除去することとしているので、軸の両端に軸方向に対するストッパ部分を設けることができるという効果がある。
さらにまた、第二の溝加工工程において、少なくとも、一方の軸受け状部における第二の環状溝の形成に際して反対側の軸受け状部に対して軸状部を一体に固定保持することにより、第二の環状溝を形成して軸と軸受けを分離する際に発生する、軸回転による加工トラブルを防止することができる。

請求項２の発明のように、好ましくは、軸状部に残されたそれぞれの第一の環状溝の底部により形成される略矩形部分の周辺近傍位置に第二の環状溝を形成する。

このように構成することにより、第二の環状溝を形成することのみにより、容易に且つ確実に軸と軸受けを分離形成することができる。

請求項３の軸及び軸受け分離形成装置は、被加工物に向かって前後方向移動可能に配設された環状溝加工工具保持部と、前記環状溝加工工具保持部に結合されたシャンク部と、前記シャンク部に固定保持された環状溝加工工具と、前記環状溝加工工具保持部の前後方向移動軸に関して回転可能に構成され且つ前記環状溝加工工具に対向する位置に配設された被加工物保持部とを備えた軸及び軸受け分離形成装置において、軸受け状部に対して軸状部を一体に固定保持する軸状部固定保持用冶具を備えるように構成したことを特徴とする。

本発明は、このように構成されているので、多角柱の被加工物を加工することにより、一つの被加工物から、軸及び軸受けの両方の部品を分離形成することができる。このため、それぞれ異なる材料から別々に製作されていた軸及び軸受けを取り寄せて組み立てる際に必須であった組み付け・保持という煩雑な作業を全く必要としない軸及び軸受けを製作することができるので、作業が大幅に効率化されるという効果を奏するものである。
また、軸受け状部における第二の環状溝の形成に際し、軸状部固定用保持冶具により、軸受け状部に対して軸状部を一体に固定保持することができるので、第二の環状溝を形成して軸と軸受けを分離する際に発生する軸回転による加工トラブルを防止することができる。

請求項４の発明のように、好ましくは、前記軸状部固定保持用冶具は、第一の環状溝と略同径の二つの円筒体及び前記二つの円筒体を相互に締結する締結具とから構成される。

このように構成することにより、対向する二つの環状溝にそれぞれ嵌め込まれ且つ締結具によって相互に締結された両円筒体が軸状部をしっかりと挟んで固定することとなるので、結果として、軸受け状部に対して軸状部が一体にしっかりと固定されることとなり、第二の環状溝を形成して軸と軸受けを分離する際に発生する、軸回転による加工トラブルを確実に防止することができる。

本発明は、このように構成されているので、環状溝加工工具を薄肉円筒形状に構成しその一方の端部に刃を設けたことにより、多角柱の被加工物を加工することにより一つの被加工物から軸及び軸受の両部材を分離形成する際に、切削抵抗による工具刃先の破損を防止することができる。

請求項５の軸及び軸受けの分離形成方法は、多角柱の被加工物の各側面から、それぞれ所定の深さまで第一の環状溝を形成する第一の溝加工工程と、
前記それぞれの第一の環状溝に囲まれた部分を、前記所定の深さよりも浅い深さまで除去することで、被加工物内部に軸状部を形成する除去工程と、
前記軸状部の軸方向から、前記軸状部の軸方向と直交する断面よりも小さい第二の環状溝を形成する第二の溝加工工程とからなることを特徴とするものである。

本発明は、このように構成されているので、多角柱の被加工物を加工することにより、一つの被加工物から軸及び軸受けの両部品を分離形成することができる。このため、それぞれ異なる材料から別々に製作されていた軸及び軸受けを組み付け・保持することにより軸及び軸受けの組み合わせ体を製作していた従来の方式と異なり、組み付け・保持という煩雑な作業を全く必要としない。したがって、製品化する際に、作業が大幅に効率化されるという効果を奏するものである。
また、除去工程において、第一の環状溝の一部がそれぞれ軸状部に残るように前記第一の環状溝の深さより浅い位置までを除去することとしているので、軸の両端に軸方向に対するストッパ部分を設けることができるという効果がある。

以下、図１〜３を中心に、本発明の実施形態について詳述する。
図１は、第一の溝加工工程を示す概念図であり、（ａ）は一番目の第一の環状溝を形成する直前の状態を示している。１は、多角柱の被加工物であり、本実施形態では、アルミニウム製の略立方形をした充実体を使用している。６は軸及び軸受け分離形成装置の本体設備部分を示しており、環状溝加工工具保持部７を、公知の手段（図示されていない）によって、被加工物１に向かって前後方向移動可能に配設している。また、環状溝加工工具保持部７の前側には、シャンク部８が、公知の手段（図示されていない）により回転可能或いは固定状態のいずれかを選択可能に結合・保持されており、さらにシャンク部８先端には環状溝加工工具９が固定保持されている。環状溝加工工具９は薄肉円筒形状に構成され、その一方の端部に刃１０が円周状に配設されている。１１は、被加工物１の加工に際して、被加工物１を回転可能に固定保持する被加工物保持部であり、公知の適宜の回転可能なチャック手段を使用する。被加工物保持部１１は、軸及び軸受け分離形成装置の本体設備部分６に配設されているそれぞれ公知の駆動動力源（図示されていない）、動力伝達装置（図示されていない）等により、環状溝加工工具保持部７の前後方向移動軸に関して回転可能に構成されている。

第一の溝加工工程においては、環状溝加工工具９を使用して、被加工物１の上下面を除く四つの側面にそれぞれ深さＰ（図１（ｂ）参照）の第一の環状溝２を形成する。図１（ａ）はその一番目の環状溝２を形成するところを示しており、被加工物１を保持固定している被加工物保持部１１を矢印方向に回転させて、環状溝加工工具保持部７を前進させ、回転している被加工物１に対して環状溝加工工具９を押圧することにより一番目の第一の環状溝２を形成していく。

一番目の第一の環状溝２が形成されると、図２（ｂ）のように、一番目の第一の環状溝２が形成された側を被加工物保持部１１により固定保持させて、反対側の第二の側面に二番目の第一の環状溝２を、一番目の第一の環状溝２の形成と同様にして形成していく。同様の操作を繰り返すことにより、三番目及び四番目の側面に三番目及び四番目の第一の環状溝２を形成することにより、上下の面を除く四方の側面にそれぞれ第一の環状溝２が合計で四つ形成されていくこととなる。

次に、不要部分の除去工程について説明する。図１（ｃ）は四方に円筒形の孔があけられた除去工程完了後の状態の模式図である。
除去工程では、四つのそれぞれの第一の環状溝２に囲まれた中央部分に、第二の溝加工工程を経た後に軸に加工されることとなる略四角柱状の軸状部３を形成し、軸状部の両端部（図１（ｃ）では上下）に、同じく第二の溝加工工程を経た後にそれぞれ軸受けに加工されることとなる軸受け状部４を形成し、さらにそれぞれの軸受け状部４を接続する橋渡し部５をそれぞれ形成するように、それら以外の残部を除去することとなる。そして、それぞれの第一の環状溝２の内部を除去する際には、第一の環状溝２の一部２”がそれぞれ軸状部３に残るように前記第一の環状溝２の深さＰより浅い位置（図１（ｃ）において、上下四つの第一の環状溝２の一部２”のそれぞれ外側の部分）までを除去する。

図３は、第二の溝加工工程を終えた後の軸及び軸受けのイメージ図であるが、四つの側面（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のそれぞれに第一の環状溝２の外周と同径の円筒形の孔が形成されており、中央部の（ｇ）が軸であり、上下の（ｅ）及び（ｆ）が軸受けになる。なお、四つの側面の角部分がそれぞれ橋渡し部分を構成している。

実際の除去作業は、第一の環状溝２を形成するときとほぼ同様の作業になるが、一点異なる点は、被加工物保持部１１を回転すると同時に環状溝加工工具９も合わせて反対方向に回転させながら四つの第一の環状溝２の内側を除去していくこととなる。

図２は、第二の溝加工工程を示す概念図であり、図１（ｃ）の状態の被加工物１を９０度横方向に向けて被加工物保持部１１によって固定保持している。即ち、図１（ｃ）では、軸状部３を縦の状態になるように保持していたが、図２においては、軸状部３が横の状態になるように被加工物保持部１１によって保持しているところが大きく異なっている。また、参照番号１〜１１については、「’」のないものについては図１と全く同様であるので説明を省略する。９’は第二の環状溝２’を形成するための環状溝加工工具であり、１０’はその端部の円周上に配設された第二の環状溝加工用の刃である。８’はシャンク部である。また、１２は、第一の環状溝と略同径の二つの円筒体であり、図２（ｂ）の上面図から明らかなように、公知のボルト・ナット等に代表される締結具１３を挿通する孔が四つ開けられており、二つの円筒体１２で軸状部３を上下から挟んだ状態で締結具により相互に締結される。二つの円筒体１２と締結具１３は、第二の溝加工工程に際して、軸受け状部４に対して軸状部３を固定保持するための軸状部固定保持用冶具を構成している。このように構成することにより、第二の環状溝を形成して軸と軸受けを分離する際に発生する軸回転による加工トラブルを防止することができる。

第二の溝加工工程においては、前述したように、軸状部３を水平に、即ち横方向を向くように被加工物保持具１１により被加工物１を保持固定し、さらに、軸状部固定保持用冶具の二つの円筒体１２及び締結具１３により軸状部３を軸受け状部４に対して固定保持した上で、環状溝加工工具９’を軸状部３と略同心状で、且つ、軸状部３に残されたそれぞれの前記第一の環状溝の底部（図２（ａ）における四つの第一の環状溝の一部２”の最も中央側に位置する部分）により形成される略矩形部分の周辺近傍位置となるように位置を調節する。その後は、第一の溝加工工程と同様に、被加工物１を保持固定した被加工物保持具１１を矢印方向に回転させて、環状溝加工工具保持部７を前進させ、回転している被加工物１に対して環状溝加工工具９’を押圧することによりそれぞれの前記軸受け状部４の外面から第二の環状溝２’を形成していく。

このようにして、軸状部３と略同心状で、且つ、軸状部３に残されたそれぞれの前記第一の環状溝の底部により形成される略矩形部分の周辺近傍位置に第二の環状溝２’が形成されることにより、軸状部３が軸受け状部４から分離されて、第３図に示されるように、そのままで軸受けに支持された状態の軸を備えた軸と軸受けの組み合わせ体が、煩雑な組み付け・保持作業を行うことなく製作されることとなる。

なお、この場合、軸状部３に残された第一の環状溝２の一部２”の深さ（長さ）Ａと第二の環状溝２’の直径Ｄとの関係は、軸状部３の一辺をＢとすると、以下の関係の式が成り立つ。
Ｄ≒√２×（Ｂ−２Ａ）
具体的な例で説明すると、軸状部３に残された第一の環状溝２の一部２”の深さＡ＝１ｍｍ、軸状部３の一辺Ｂ＝６ｍｍとすると、第二の環状溝２’の直径Ｄ≒５．７ｍｍとなり、工具の厚みによる第二の環状溝の幅を考慮することにより軸と軸受を形成することができる。

本発明による軸及び軸受けの分離形成方法は、以上、説明したとおりであるが、換言すれば、
多角柱の被加工物の各側面から、それぞれ所定の深さまで第一の環状溝を形成する第一の溝加工工程と、
前記それぞれの第一の環状溝に囲まれた部分を、前記所定の深さよりも浅い深さまで除去することで、被加工物内部に軸状部を形成する除去工程と、
前記軸状部の軸方向から、前記軸状部の軸方向と直交する断面よりも小さい第二の環状溝を形成する第二の溝加工工程とからなることを特徴とするものであり、このように構成されているので、多角柱の被加工物を加工することにより、一つの被加工物から軸及び軸受けの両部品を分離形成することができる。このため、それぞれ異なる材料から別々に製作されていた軸及び軸受けを組み付け・保持することにより軸及び軸受けの組み合わせ体を製作していた従来の方式と異なり、組み付け・保持という煩雑な作業を全く必要としない。したがって、製品化する際に、作業が大幅に効率化されるという効果を奏するものである。
また、除去工程において、第一の環状溝の一部がそれぞれ軸状部に残るように前記第一の環状溝の深さより浅い位置までを除去することとしているので、軸の両端に軸方向に対するストッパ部分を設けることができるという効果がある。

第一の溝加工工程を示す概念図である。（ａ）は一番目の第一の環状溝を形成する直前の状態の図であり、（ｂ）は二番目の第一の環状溝を形成する直前の状態の図であり、（ｃ）は四方に円筒形の孔があけられた除去工程後の状態の図である。 第二の溝加工工程を示す概念図である。（ａ）は軸状部の両端に第二の環状溝が形成された状態の図であり、（ｂ）図はその上面図である。 本発明による軸及び軸受けのイメージ図である。

符号の説明

１ 多角柱の被加工物
２ 第一の環状溝
２’ 第二の環状溝
２” 第一の環状溝の一部（軸上部に残る）
３ 軸状部
４ 軸受け状部
５ 橋渡し部
６ 軸及び軸受け分離形成装置本体
７ 環状溝加工工具保持部
８ シャンク部（第一の環状溝加工工具）
８’ シャンク部（第二の環状溝加工工具）
９ 環状溝加工工具（第一の環状溝加工用）
９’ 環状溝加工工具（第二の環状溝加工用）
１０ 刃（第一の環状溝加工用）
１０’ 刃（第二の環状溝加工用）
１１ 被加工物保持部
１２ 軸状部固定保持用冶具の円筒体
１３ 軸状部固定保持用冶具の締結具
（ａ） 被加工物の第一側面
（ｂ） 被加工物の第二側面
（ｃ） 被加工物の第三側面
（ｄ） 被加工物の第四側面
（ｅ） 被加工物の上面（軸受け）
（ｆ） 被加工物の下面（軸受け）
（ｇ） 軸

Claims (5)

1. 多角柱の被加工物の各側面から、それぞれ所定の深さまで第一の環状溝を形成する第一の溝加工工程と、前記それぞれの第一の環状溝に囲まれた中央部分に軸に加工されることとなる軸状部を、前記軸状部の両端部にそれぞれ軸受けに加工されることとなる軸受け状部を、且つそれぞれの前記軸受け状部を接続する橋渡し部をそれぞれ形成するようにその余の残部を除去する除去工程と、それぞれの前記軸受け状部外面から前記軸状部と略同心状の第二の環状溝を形成する第二の溝加工工程とからなる軸及び軸受けの分離形成方法において、
   前記除去工程においては、前記第一の環状溝の一部がそれぞれ前記軸状部に残るように前記第一の環状溝の深さより浅い位置までを除去することとし、
   前記第二の溝加工工程においては、少なくとも、一方の前記軸受け状部における前記第二の環状溝の形成に際して反対側の前記軸受け状部に対して前記軸状部を一体に固定保持することを特徴とする軸及び軸受けの分離形成方法。
2. 前記軸状部に残されたそれぞれの前記第一の環状溝の底部により形成される略矩形部分の周辺近傍位置に前記第二の環状溝を形成することを特徴とする請求項１に記載の軸及び軸受けの分離形成方法。
3. 被加工物に向かって前後方向移動可能に配設された環状溝加工工具保持部と、前記環状溝加工工具保持部に結合されたシャンク部と、前記シャンク部に固定保持された環状溝加工工具と、前記環状溝加工工具保持部の前後方向移動軸に関して回転可能に構成され且つ前記環状溝加工工具に対向する位置に配設された被加工物保持部とを備えた軸及び軸受け分離形成装置において、前記軸受け状部に対して前記軸状部を一体に固定保持する軸状部固定保持用冶具を備えるように構成したことを特徴とする軸及び軸受け分離形成装置。
4. 前記軸状部固定保持用冶具は、前記第一の環状溝と略同径の二つの円筒体及び前記二つの円筒体を相互に締結する締結具とから構成されることを特徴とする請求項３に記載の軸及び軸受け分離形成装置。
5. 多角柱の被加工物の各側面から、それぞれ所定の深さまで第一の環状溝を形成する第一の溝加工工程と、
   前記それぞれの第一の環状溝に囲まれた部分を、前記所定の深さよりも浅い深さまで除去することで、被加工物内部に軸状部を形成する除去工程と、
   前記軸状部の軸方向から、前記軸状部の軸方向と直交する断面よりも小さい第二の環状溝を形成する第二の溝加工工程とからなる軸及び軸受けの分離形成方法。

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