JP5905465B2 - ボーリング加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボーリング加工装置に関する。特には、大型ワークにボーリング加工を実施できると共に、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面を加工することができるようなボーリング加工装置に関する。

図９は、大型ワークにボーリング加工を実施するための従来のボーリング加工装置１００である。ボーリング加工装置１００は、一方向に直線状に伸びる案内レール１２０と、案内レール１２０上を摺動移動可能に設置された装置本体部１３０と、装置本体部１３０から出て案内レール１２０と略平行な面内を伸びるスリーブ１４０と、スリーブ１４０の先端部に取り付けられる回転面板１６０と、を備えている。

回転面板１６０には、切削工具１６５が取り付けられている。回転面板１６０の回転に伴って切削工具１６５が回転することにより、ボーリング加工が実施される。切削工具１６５との重量バランスをとるため、回転面板１６０には、切削工具１６５と対向する側に切削工具１６８が設けられている。

また、切削工具１６５は、回転面板１６０の径方向に伸縮するＵ軸制御機構を介して、回転面板１６０に設けられていることが好ましい。この場合、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面を所望に加工することが容易である。

発明の要旨

図９に示すような従来のボーリング加工装置１００において、スリーブ１４０は、装置本体部１３０に片持ち構造によって支持されている。このため、重力によって、僅かではあるがスリーブ１４０が撓む（例えば、ｔａｎ^−１（０．２４／１０００）程度）。当該撓みにより、スリーブ１４０の先端部に取付けられた回転面板１６０の切削工具１６５の軌道が、鉛直面内から僅かではあるが外れる。このため、従来のボーリング加工装置１００では、案内レール１２０に沿って装置本体部１３０を移動させてボーリング加工を実施する際において、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面を高精度に加工することができない。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、大型ワークにボーリング加工を実施できると共に、ボーリング穴の軸線に対して垂直な平面を高精度に加工することができるようなボーリング加工装置を提供することにある。

本発明は、一方向に直線状に伸びる案内レールと、前記案内レール上を摺動移動可能に設置された装置本体部と、前記装置本体部から出て、前記案内レールと略平行な面内を伸びるスリーブと、前記スリーブの先端部に取り付けられる回転面板と、を備えたボーリング加工装置であって、前記スリーブの先端部と回転面板との間に、撓み補償用くさび板が設けられていることを特徴とするボーリング加工装置である。

本発明によれば、スリーブの先端部と回転面板との間に設けられた撓み補償用くさび板によりスリーブの撓みを補償できるため、回転面板をボーリング穴の軸線に対して垂直にすることができる。そのため、ボーリング穴の軸線に対して垂直な平面を高精度に加工することができる。

好ましくは、前記撓み補償用くさび板は、円柱や多角柱を斜めに切断した形状を有している。当該形状において、切断角度（傾斜角度）は、想定されるスリーブの撓み量に応じて決定される。

また、好ましくは、前記撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向に整列するように設けられている。この場合には、回転面板に水平方向のずれが生じることがない。

あるいは、前記撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけずらされて（回転されて）設けられてもよい。このように適宜の角度だけずらして（回転させて）撓み補償用くさび板を設置することにより、スリーブの撓みをより高精度に補償することができる。もっとも、そのような調整を可能にするためには、撓み補償用くさび板の最大傾斜角度（最薄部と最厚部とに基づく）を、想定されるスリーブの撓み角度よりも大きく形成しておく必要がある。そのような最大傾斜角度を有する撓み補償用くさび板を、適宜の角度だけずらして（回転させて）設置することにより、スリーブの鉛直方向の撓み補償に際して、最大傾斜角度未満の任意の所望の角度を利用することができる。

しかしながら、撓み補償用くさび板を適宜の角度だけずらして（回転させて）設置する場合には、案内レールに対する回転面板の回転軸線の水平面内での（平面視した時の；水平面に投影して見た時の）角度に「ずれ」が生じてしまう。そのような「ずれ」に対処するべく、好ましくは、前記スリーブの前記案内レールに対する水平面内での角度が、前記撓み補償用くさび板の介在状態に依存して、水平面内で変更できるようになっていることが好ましい。このような形態が採用されるならば、案内レールに対するスリーブ全体の水平面内での角度を変更することで、スリーブの先端部に取り付けられた回転面板の水平面内での角度を、案内レールに対して調整（補償）することができる。

あるいは、本ボーリング加工装置の前記撓み補償用くさび板は、互いに同一の傾斜角度を有する第１ハーフ撓み補償用くさび板及び第２ハーフ撓み補償用くさび板からなっていることが好ましい。この場合、２つのハーフ撓み補償用くさび板それぞれがスリーブの撓みを補償できるため、調整作業の自由度を高めることができる。

この場合、好ましくは、前記第１ハーフ撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけ右回転方向にずらされて（回転されて）設けられ、前記第２ハーフ撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から前記所定の角度だけ左回転方向にずらされて（回転されて）設けられる。このような形態が採用されるならば、回転面板に水平方向のずれが生じることが回避できるため、回転面板の水平方向の調整作業が不要である。

本発明の第１の実施の形態のボーリング加工装置の概略斜視図である。 図１のボーリング加工装置の回転面板近傍の概略側面図である。 撓み補償用くさび板の一例を示す概略図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。 撓み補償用くさび板の他の例を示す概略図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。 撓み補償用くさび板の更に他の例を示す概略図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。 本発明の第２の実施の形態のボーリング加工装置の概略平面図である。 撓み補償用くさび板の更に他の例を示す概略図であり、この例の撓み補償用くさび板は第１ハーフ撓み補償用くさび板と第２ハーフ撓み補償用くさび板とからなっており、（ａ）が第１ハーフ撓み補償用くさび板の側面図、（ｂ）が第１ハーフ撓み補償用くさび板の正面図、（ｃ）が第２ハーフ撓み補償用くさび板の正面図、（ｄ）が第２ハーフ撓み補償用くさび板の側面図である。 図７の撓み補償用くさび板が用いられる場合の、回転面板近傍の概略側面図である。 従来のボーリング加工装置の概略斜視図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態のボーリング加工装置の概略斜視図である。図２は、図１のボーリング加工装置の回転面板近傍の概略側面図である。図３は、撓み補償用くさび板の一例を示す概略図である。

図１に示すように、本実施の形態のボーリング加工装置１０は、一方向に直線状に伸びる案内レール２０と、案内レール２０上を摺動移動可能に設置された装置本体部３０と、装置本体部３０から出て案内レール２０と略平行な面内を伸びるスリーブ４０と、スリーブ４０の先端部に取り付けられる回転面板６０と、を備えている。

回転面板６０には、切削工具６５が取り付けられている。回転面板６０の回転に伴って切削工具６５が回転することにより、ボーリング加工の実施が可能となっている。切削工具６５との切削バランスをとるため、回転面板６０には、切削工具６５と対向する側に切削工具６８が設けられている。

また、詳細は図示されていないが、切削工具６５は、回転面板６０の径方向に伸縮するＵ軸制御機構を介して、回転面板６０に取り付けられている。これにより、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面を所望に加工することが容易化されている。

そして、図１及び図２に示すように、本実施の形態のボーリング加工装置１０は、本発明の特徴として、スリーブ４０の先端部と回転面板６０との間に撓み補償用くさび板５０を有している。

図２及び図３に示すように、撓み補償用くさび板５０は、スリーブ４０に連結される取付面と、当該面と対向する側の回転面板６０に連結される取付面と、を有する部材である。図３の撓み補償用くさび板は、円柱を斜めに切断した形状を有している。もっとも、図４に示すように、多角柱を斜めに切断した形状を有する撓み補償用くさび板を用いることも可能である。これらの場合、切断角度（傾斜角度）は、想定されるスリーブ１４０の撓み量を予め測定等により決定した上で、当該撓み量に応じて決定される。撓み補償用くさび板５０の傾斜角度は、各図においては誇張されて示されている。

撓み補償用くさび板５０とスリーブ４０との連結、及び、撓み補償用くさび板５０と回転面板６０との連結には、それ自体公知の各種の連結手段が採用され得る。本実施の形態においては、ボルトによる締結が採用されている。例えば、撓み補償用くさび板５０に締結ボルト用の複数の貫通穴が設けられ、スリーブ４０及び回転面板６０の対応する箇所に雌ねじ孔が設けられている。

図２に示すように、本実施の形態では、回転面板６０の方がスリーブ４０よりも小径であるため、撓み補償用くさび板５０は、まず、回転面板６０に対して締結ボルトで連結され、その後、その連結体が、スリーブ４０に対して締結ボルトで連結されるようになっている。

なお、図２に示すように、本実施の形態の撓み補償用くさび板５０は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向に整列するように設けられている。これにより、回転面板６０の回転軸線に水平方向のずれが生じないようになっている。

図１及び図２に示すように組み上げられた本実施の形態のボーリング加工装置１０は、以下のように作用する。

装置本体部３０が案内レール２０上を摺動移動して、ボーリング加工を実施する対象物（例えば大型ワーク）の下孔内にスリーブ４０が挿入されていく。その挿入工程に付随するように、回転面板６０が回転駆動されて、切削工具６５によるボーリング加工が実施されていく。ここで、切削工具６５は、適宜のＮＣ制御法によってＵ軸制御されることが好ましい。また、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面の加工も実施することができる。

ここで、撓み補償用くさび板５０の存在によって、スリーブ４０の撓みが補償されているため、切削工具６５の切削軌道を、ボーリング穴の軸線に対して正確に垂直とすることができる。このため、ボーリング穴の軸線に対して垂直な面の加工を、極めて高精度に実施することができる。

また、本実施の形態の撓み補償用くさび板５０は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向に整列するように設けられているため、回転面板６０の回転軸線に水平方向のずれが生じることもない。

以上のように、本実施の形態によれば、スリーブ４０の先端部と回転面板６０との間に設けられた撓み補償用くさび板５０によりスリーブ４０の撓みを補償できるため、ボーリング穴の軸線に対して垂直な平面を高精度に加工することができる。また、撓み補償用くさび板５０を設けたことによる不都合が生じることもない。

さて、前記実施の形態において、撓み補償用くさび板５０の傾斜角度は、想定されるスリーブ１４０の撓み量に応じて決定され、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向に整列するように設けられている。

しかしながら、撓み補償用くさび板５０’は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけずらされて（回転されて）設けられるようになっていてもよい。このように適宜の角度だけずらして（回転させて）撓み補償用くさび板５０’を設置することができれば、現場においてスリーブ４０の撓みをより高精度に補償することができる。

もっとも、そのような調整を可能にするためには、撓み補償用くさび板５０’の最大傾斜角度（最薄部と最厚部とに基づく）を、想定されるスリーブ４０の撓み角度よりも大きく形成しておく必要がある。そのような最大傾斜角度を有する撓み補償用くさび板５０’を、適宜の角度だけずらして（回転させて）設置することにより、スリーブ４０の鉛直方向の撓み補償に際して、最大傾斜角度未満の任意の所望の角度を利用することができる。

さらに、そのような調整を可能にするためには、撓み補償用くさび板５０’が任意の回転角度でスリーブ４０または回転面部６０に連結可能となっている必要がある。図５は、そのような撓み補償用くさび板の一例を示す概略図である。

図５に示す例においても、撓み補償用くさび板５０’とスリーブ４０との連結、及び、撓み補償用くさび板５０’と回転面板６０との連結には、ボルトによる締結が採用されており、撓み補償用くさび板５０に締結ボルト用の複数の貫通穴（ボルト頭部を収容するべく断面はＴ字状）が設けられ、スリーブ４０及び回転面板６０の対応する箇所に雌ねじ孔（略等間隔に多数：それらの幾つかのみが適宜に用いられる）が設けられている。但し、図５に示す例では、スリーブ４０との連結用の（より外側の）貫通穴が、それぞれ円弧状の長孔として形成されている。この長孔により、撓み補償用くさび板５０’が任意の回転角度でスリーブ４０に連結され得るようになっている。

図５に示す例では、回転面板６０の方がスリーブ４０よりも小径であり、撓み補償用くさび板５０’は、まず、回転面板６０に対して締結ボルトで連結され、その後、その連結体が、スリーブ４０に対して前記長孔を介して回転角度を調整された後で、締結ボルトで連結されるようになっている。

ここで、図５のような撓み補償用くさび板５０’を適宜の角度だけずらして（回転させて）設置する場合には、案内レール２０に対する回転面板６０の回転軸線の水平面内での（平面視した時の；水平面に投影して見た時の）角度に「ずれ」が生じてしまう。そのような「ずれ」に対処するべく、スリーブ４０の案内レール６０に対する水平面内での角度が、撓み補償用くさび板５０’の介在状態に依存して、水平面内で変更できるようになっていることが好ましい。このような構成が採用される実施の形態を、図６に基づいて説明する。

図６は、本発明の第２の実施の形態のボーリング加工装置の概略平面図である。図６に示すように、本実施の形態のボーリング加工装置１０’では、スリーブ４０の案内レール２０に対する水平面内での角度を水平面内で変更するために、装置本体部３０が案内レール２０に対して据付けベース２１を介して設置されている。

図６に示すように、据付けベース２１は、案内レール２０に対して、支点ピン２２の回りを回動できるように設置されている。据付けベース２１の当該回動状態は、位置決めブロック２３と位置決めボルト２４と位置決めボルト２５とによって、所望位置に位置決めされている。そして、各ボルト２４、２５を位置決めブロック２３に対して回転させる（すなわち移動させる）ことによって、据付けベース２１の支点ピン２２の回りの回動位置を調整することができるようになっている。

このような構成が採用されるならば、撓み補償用くさび板５０’が適宜の角度だけずらして（回転させて）設置されて、案内レール２０に対する回転面板６０の回転軸線の水平面内での角度に「ずれ」が生じる場合には、そのような「ずれ」を補償するべく各ボルト２４、２５を回転させて据付けベース２１の支点ピン２２の回りの回動位置を調整して、装置本体部３０及びスリーブ４０の方を案内レール２０（の延伸方向）からずらすことによって、案内レール２０に対する回転面板６０の回転軸線の水平面内での角度のずれの方を補償することができる。

次に、図７は、第１ハーフ撓み補償用くさび板５１と第２ハーフ撓み補償用くさび板５２とからなる撓み補償用くさび板の例を示す概略図であり、（ａ）が第１ハーフ撓み補償用くさび板の側面図、（ｂ）が第１ハーフ撓み補償用くさび板の正面図、（ｃ）が第２ハーフ撓み補償用くさび板の正面図、（ｄ）が第２ハーフ撓み補償用くさび板の側面図である。また、図８は、図７の撓み補償用くさび板が用いられる場合の、回転面板近傍の概略側面図である。

図７及び図８に示す例では、撓み補償用くさび板は、互いに同一の傾斜角度（最大傾斜角度）を有する第１ハーフ撓み補償用くさび板５１及び第２ハーフ撓み補償用くさび板５２からなっている。この場合、２つのハーフ撓み補償用くさび板５１、５２のそれぞれがスリーブ４０の撓みを補償できるため、調整作業の自由度を高めることができる。

この場合、好ましくは、第１ハーフ撓み補償用くさび板５１は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけ右回転方向（あるいは左回転方向）にずらされて（回転されて）設けられ、第２ハーフ撓み補償用くさび板５２は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から前記所定の角度だけ左回転方向（あるいは右回転方向）にずらされて（回転されて）設けられる。このような形態が採用されるならば、回転面板６０の回転軸線に水平方向のずれが生じることが回避できるため、回転面板６０の水平方向の調整作業が不要である。すなわち、図６を用いて説明したような機能ないし構成を搭載することが不要である。

図７及び図８に示す例においても、各撓み補償用くさび板５１、５２とスリーブ４０との連結、及び、各撓み補償用くさび板５１、５２と回転面板６０との連結には、ボルトによる締結が採用されており、各撓み補償用くさび板５１、５２に締結ボルト用の複数の貫通穴（ボルト頭部を収容するべく断面はＴ字状）が設けられ、スリーブ４０及び回転面板６０の対応する箇所に雌ねじ孔（略等間隔に多数：それらの幾つかのみが適宜に用いられる）が設けられている。但し、図７及び図８に示す例では、各撓み補償用くさび板５１、５２の各貫通穴が、それぞれ円弧状の長孔として形成されている。これらの長孔により、各撓み補償用くさび板５１、５２が任意の回転角度でスリーブ４０及び回転面部６０に連結され得るようになっている。

図７及び図８に示す例では、回転面板６０の方がスリーブ４０よりも小径であり、各撓み補償用くさび板５１、５２は、まず、それぞれの最薄部と最厚部とを結ぶ直線が重なるように（最大の傾斜角度を形成するように）、回転面板６０に対して締結ボルトで連結される。その後、その連結体が、スリーブ４０に対して前記長孔を介して回転角度を調整されながら仮固定される。その後、第１撓み補償用くさび板５１及び第２撓み補償用くさび板５２のいずれか一方を、鉛直方向に対する前記仮固定時の回転角度と同じ角度だけ鉛直方向から逆方向に回転させる（第１撓み補償用くさび板５１及び第２撓み補償用くさび板５２の他方は、前記仮固定時の回転角度に維持される）。その状態で、締結ボルトによる最終的な連結（固定）がなされる。

１０、１０’ ボーリング加工装置
２０ 案内レール
２１ 据付ベース
２２ 支点ピン
２３ 位置決めブロック
２４ 位置決めボルト
２５ 位置決めボルト
３０ 装置本体部
４０ スリーブ
５０、５０’ 撓み補償用くさび板
５１ 第一ハーフ撓み補償用くさび板
５２ 第二ハーフ撓み補償用くさび板
６０ 回転面板
６５ 切削工具
６８ 切削工具（バランサー）
１００ ボーリング加工装置
１２０ 案内レール
１３０ 装置本体部
１４０ スリーブ
１６０ 回転面板
１６５ 切削工具
１６８ 切削工具

Claims (8)

1. 一方向に直線状に伸びる案内レールと、
   前記案内レール上を摺動移動可能に設置された装置本体部と、
   前記装置本体部から出て、前記案内レールと略平行な面内を伸びるスリーブと、
   前記スリーブの先端部に取り付けられる回転面板と、
   を備えたボーリング加工装置であって、
   前記スリーブの先端部と回転面板との間に、撓み補償用くさび板が設けられている
   ことを特徴とするボーリング加工装置。
2. 前記撓み補償用くさび板は、円柱を斜めに切断した形状を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のボーリング加工装置。
3. 前記撓み補償用くさび板は、多角柱を斜めに切断した形状を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のボーリング加工装置。
4. 前記撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向に整列するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボーリング加工装置。
5. 前記撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけずらされて設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボーリング加工装置。
6. 前記スリーブの前記案内レールに対する水平面内での角度が、前記撓み補償用くさび板の介在状態に依存して、水平面内で変更できるようになっている
   ことを特徴とする請求項５に記載のボーリング加工装置。
7. 前記撓み補償用くさび板は、互いに同一の傾斜角度を有する第１ハーフ撓み補償用くさび板及び第２ハーフ撓み補償用くさび板からなっている
   ことを特徴とする請求項１に記載のボーリング加工装置。
8. 前記第１ハーフ撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から所定の角度だけ右回転方向にずらされて設けられており、
   前記第２ハーフ撓み補償用くさび板は、最薄部と最厚部とを結ぶ直線が鉛直方向から前記所定の角度だけ左回転方向にずらされて設けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載のボーリング加工装置。

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