JP7376456B2 - バリ取り工具及びバリ取り方法 - Google Patents

Description

本発明は、バリ取り工具及びバリ取り方法に関する。

工作機械の主軸に装着されるシャンクと、シャンクと一体に回転する工具保持部材と、工具保持部材をシャンク軸に対して傾動自在に支持して、工具保持部材をシャンクに付勢する傾動付勢手段を持つ支持部材と、を備えるバリ取り工具が提案されている（特許文献１）。

特開２００９－２１４２３４号公報

特許文献１のバリ取り工具を用いてバリ取りをするときに、工具が振動する場合があった。本発明は、工具が振動しにくいバリ取り工具及びバリ取り方法を提供する。

本発明の第１の側面は、バリ取り工具であって、
シャンク軸に沿って配置されたシャンク、座面及び機構室を有するハウジングと、
前記シャンク軸の回りに、前記シャンク軸に平行に配置され、前記機構室に固定された複数の伝達ロッドと、
傾動シャフトであって、
フランジ部、
前記フランジ部に配置され、前記伝達ロッドがそれぞれ貫通する受容部、
前記フランジ部の先端側に配置され、刃物を保持するロッド部、及び、
前記座面に支持され、前記シャンク軸上に傾動中心を有する球面ブッシュ、を有し、
前記傾動中心を通る傾動軸に沿って配置され、前記傾動中心を中心に傾動できる傾動シャフトと、
前記傾動シャフトが、前記シャンク軸から傾斜したときに、前記傾動シャフトを前記シャンク軸に沿うように傾斜方向の反対方向へ転回させる傾き修正機構と、
を備え、
前記受容部は、前記傾動軸に垂直で、かつ前記傾動中心を通る平面上に配置される、
バリ取り工具。
を備える。

本発明の第２の側面は、バリ取り方法であって、
ハウジングに固定された伝達ロッドが傾動シャフトのフランジ部に形成され、傾動軸に垂直で、かつ傾動中心を通る平面上に配置された受容部に当接して、前記ハウジングの回転を前記傾動シャフトに伝達し、
加工時において、
ワークから受けた切削抵抗によって刃物を保持する前記傾動シャフトが傾動し、
傾き修正機構が前記傾動シャフトの傾動軸がシャンク軸に戻るように前記傾動シャフトにモーメント荷重を加え、
前記傾動シャフトと一体となって回転する前記刃物が前記ワークを切削する、
方法である。

バリ取り工具は、マシニングセンタ、ターニングセンタなどの工作機械に装着され、回転工具として利用される。バリ取り工具は、シャンクが工具主軸に装着され、バリ取り工具全体が工具主軸と共に回転する。
説明の都合上、刃物が取り付けられる側を先端側と、シャンクが配置された側を基端側と呼ぶ。

前記傾き修正機構は、
前記機構室の内部の外周側に、円周上に、前記シャンク軸に平行に配置された複数のばねガイドと、
前記機構室の内面におけるシャンク側の面と前記フランジ部との間に配置され、複数の前記ばねガイドにそれぞれ挿入された複数のコイルばねと、を含んで良い。

前記傾き修正機構は、
前記シャンク軸に沿って往復できるプッシュロッドと、
前記プッシュロッドを前記傾動シャフトに向けて付勢する弾性部材と、
前記プッシュロッドの先端に設けられた円錐面と、
前記傾動シャフトの基端部に配置され、前記円錐面に接触する半球部を有する押圧ヘッドと、を含み、
前記半球部の中心は、前記傾動中心よりも前記シャンク側に位置しても良い。

前記傾き修正機構は、
前記シャンク軸に沿って往復できるプッシュロッドと、
前記傾動シャフトの基端部に配置され、前記プッシュロッドの回転中心部と当接する押圧ヘッドと、
前記プッシュロッドを前記傾動シャフトに向けて付勢する弾性部材と、
前記フランジ部の前記刃物側の面に配置され、半径方向に延びる第１転動溝と、
前記機構室の内面における前記刃物側の面に配置され、半径方向に延びる第２転動溝と、
前記第１転動溝と前記第２転動溝との間に挿入されるボールと、を有し、
前記第１転動溝の底面と前記第２転動溝の底面との間の前記シャンク軸方向の距離は、半径方向中央部から半径方向外側に向かうにつれて小さくなって良い。

プッシュロッドは、ハウジングによってガイドされてシャンク軸方向に移動して良い。
プッシュロッド、球面ブッシュ、座面、押圧ヘッド及び刃物は、シャンクの中心軸であるシャンク軸上に配置される。
伝達ロッドは、シャンク軸を中心とする円筒面上に、円周上均等に振り分けられて複数配置される。
受容部は、傾動軸を中心とする円筒面上に、円周上均等に振り分けられて伝達ロッドと同数配置されて良い。受容部は、シャンク軸を通る平面上に当接面を有して良い。
なお、刃物は、ブラシを含んで良い。

本発明によれば、工具が振動しにくいバリ取り工具及びバリ取り方法を提供できる。

第１実施形態の非加工時におけるバリ取り工具の縦断面図 図１のＩＩ－ＩＩ線断面図 第１実施形態の傾動シャフトが傾いた状態のバリ取り工具を示す縦断面図 第２実施形態の非加工時におけるバリ取り工具の縦断面図 図４のＶ部拡大断面図 第２実施形態の傾動シャフトが傾いた状態のバリ取り工具を示す縦断面図 図６のＶＩ部拡大断面図 第３実施形態の非加工時におけるバリ取り工具の縦断面図 図８のＩＸ－ＩＸ線断面図 第２実施形態の傾動シャフトが傾いた状態のバリ取り工具を示す縦断面図

（第１実施形態）
図１に示すように、実施形態のバリ取り工具１００は、シャンク１１を持つハウジング１、一組の伝達ロッド３、傾動シャフト４、球面ブッシュ２４及び傾き修正機構９を含む。バリ取り工具１００は、プッシュロッド５、ばね６及び押圧ヘッド８を含んで良い。
バリ取り工具１００はシャンク１１をマシニングセンタ等である工作機械の主軸（不図示）に装着されて、バリ取り工具１００全体が刃物１０１と一体となって回転して使用される。
以下、説明の都合上、シャンク軸１５又は傾動軸４３に沿った方向を上下方向と呼ぶ場合がある。

ハウジング１はボディ１２、機構室１３及び座面１４を有する。ハウジング１は調整ねじ６１を有しても良い。シャンク１１は、例えばストレートシャンクである。シャンク１１は、シャンク軸１５に沿って延びる。
ボディ１２はシャンク１１の先端側に配置される。ボディ１２はシャンク軸１５を中心とする円筒状である。
機構室１３は、シャンク軸１５を中心とする段付き円筒であり、シャンク１１及びボディ１２の内部に広がっている。機構室１３は基端部に配置された小径部１３ａと先端部に配置された大径部１３ｂを持つ。小径部１３ａにブッシュ５３が配置されて良い。小径部１３ａはシャンク１１の基端側に開口１３ｃを持っても良い。開口１３ｃには雌ねじ１１ａが配置される。調整ねじ６１は、雌ねじ１１ａにねじ込まれる。
座面１４は機構室１３の先端部に配置される、先端側に向けて縮径する直円錐面状の内面である。なお、座面１４は、凹状の球面であっても良い。

球面ブッシュ２４は凸面である球面２４ａを持つ。球面２４ａの中心が傾動中心２５である。球面２４ａは、座面１４に内接する。球面ブッシュ２４は座面１４上を摺動する。

伝達ロッド３は、軸部３３及び膨出部３４を有する。伝達ロッド３は、機構室１３の内部に、シャンク軸１５に平行に配置される。伝達ロッド３は、シャンク軸１５を中心とする直円筒面１６（図２参照）の円周上に複数配置される。伝達ロッド３は、円周上に等間隔に配置されて良い。伝達ロッド３は例えば５～７本配置される。伝達ロッド３はハウジング１に固定される。伝達ロッド３は、受容部４１ａを貫通する。
膨出部３４の外表面は凸状の球面である。膨出部３４の中心は、シャンク軸１５に垂直で、かつ傾動シャフト４の傾動中心２５を通る平面上に配置される。膨出部３４は、受容部４１ａに若干量の遊びをもって配置される。

プッシュロッド５は、ステム５２を有する。プッシュロッド５は凸部５６、及び当接部５４を有しても良い。凸部５６は円筒状であり、ステム５２の先端部に配置される。凹部５１は、凸部５６の先端部のシャンク軸１５上に配置される。当接部５４は凹部５１に装着される。当接部５４の先端面５４ａは、シャンク軸１５に垂直な平面である。
ステム５２は円筒状であり、小径部１３ａ内に配置される。ステム５２は、小径部１３ａ又はブッシュ５３に摺動自在に支持されている。
プッシュロッド５はステム５２が小径部１３ａにガイドされて上下方向に往復できる。

ばね６は、例えばコイルばね、皿ばねである。ばね６は、プッシュロッド５を先端方向に付勢する。ばね６はプッシュロッド５と調整ねじ６１に支持される。調整ねじ６１は、ばね６の初期長さを調整する。

傾動シャフト４は、ロッド部４２、フランジ部４１及び一組の受容部４１ａを含む。傾動シャフト４は傾動軸４３に沿って延びる。傾動軸４３は傾動中心２５を通る。傾動シャフト４は、球面ブッシュ２４を介して座面１４に支持される。
ロッド部４２は円筒状である。ロッド部４２はフランジ部４１の先端側に配置され、ハウジング１の下方に延びる。ロッド部４２は刃物１０１を保持する。フランジ部４１は傾動軸４３を中心とする円板である。受容部４１ａはフランジ部４１に配置される。
受容部４１ａはフランジ部４１を上下方向に貫通する穴である。受容部４１ａは、傾動軸４３に垂直で、かつ傾動中心２５を通る平面上に配置される。図２に示すように、受容部４１ａは傾動軸４３を中心とする直円筒面４４上に、均等に配置される。直円筒面４４は直円筒面１６と同径である。受容部４１ａは伝達ロッド３と同数配置される。受容部４１ａは、当接面４１ｂを有する。当接面４１ｂは、受容部４１ａの、刃物１０１の回転方向側の壁面である。当接面４１ｂは傾動軸４３を含む平面（例えば平面１０２）の一部を構成する。当接面４１ｂは伝達ロッド３の位置に対応して配置される。例えば、伝達ロッド３が円周上に均等に配置されたときは、当接面４１ｂも円周上に均等に配置される。傾動軸４３の軸方向から見て、受容部４１ａは例えば矩形である。傾動シャフト４が傾動したときに、受容部４１ａは、伝達ロッド３が当接面４１ｂ以外に接触しない大きさを持つ。

傾動シャフト４はコレット７５を有して良い。コレット７５はロッド部４２の先端部に装着される。コレット７５は刃物１０１を保持する。例えばロッド部４２は雌ねじ４２ａを有し、コレット７５は、その外周部に雄ねじ７５ａを持つ。コレット７５は雌ねじ４２ａにねじ締結される。

図１に示すように、押圧ヘッド８は砲弾状をなし、頂部８１を持つ。押圧ヘッド８は、傾動シャフト４の基端側に配置される。押圧ヘッド８は、プッシュロッド５の回転中心部と当接する。
頂部８１は傾動シャフト４の基端側の中央部に突出して配置される。頂部８１は半球状である。頂部８１は当接部５４に当接する。頂部８１の中心は傾動軸４３上に配置される。頂部８１の頂点８６は傾動中心２５の近傍に位置する。頂部８１の頂点８６は傾動中心２５に一致していても良い。この場合、押圧ヘッド８はプッシュロッド５と傾動中心２５で接触する。

傾き修正機構９は、複数のばねガイド９１と、複数のコイルばね９２と、を含む。ばねガイド９１は、機構室１３の内部の外周付近に、円周上に均等に、シャンク軸１５に平行に延びて配置される。ばねガイド９１は、円柱である。傾動シャフト４が傾斜したときに、ばねガイド９１は、傾動シャフト４と干渉しないように構成される。例えば、ばねガイド９１は、伝達ロッド３よりも外周側に配置される。ばねガイド９１は、伝達ロッド３が配置される円周上に、伝達ロッド３の中間に配置されても良い。

コイルばね９２は、圧縮コイルばねであり、それぞれのばねガイド９１に挿入される。コイルばね９２は、機構室１３の内面におけるシャンク１１側の面である上面１３ｄと、フランジ部４１との間に配置される。

本実施形態のバリ取り工具１００の動作について説明する。
シャンク１１が工作機械の主軸（不図示）に装着される。ハウジング１は主軸と共に回転する。ハウジング１の回転は、伝達ロッド３を介して傾動シャフト４に伝達する。刃物１０１及び傾動シャフト４が一体となって回転する。

図１に示すように、ばね６の弾性力によってプッシュロッド５が傾動シャフト４を、押圧ヘッド８を介して先端方向に付勢する。

工作機械はバリ取り工具１００を回転しながら、移動させる。刃物１０１がワーク１０３（図３参照）に接触する。

主軸の移動に伴って、刃物１０１はワーク１０３の稜線に沿って移動しながらワーク１０３を削る。球面ブッシュ２４は座面１４と摺動して支持された状態を保ち、傾動シャフト４は傾動中心２５を中心に傾動できる（図３参照）。

傾動シャフト４がワーク１０３の形状に沿って傾動したときに、フランジ部４１の周囲に配置されたコイルばね９２の長さ９２ａ（図１参照）が、それぞれの位置におけるフランジ部４１と上面１３ｄとの距離に応じて変化する。長さ９２ａが短いコイルばね９２の弾性力が大きくなり、長さ９２ａが長いコイルばねの弾性力が小さくなる。それぞれのコイルばね９２がフランジ部４１の外周部に与える弾性力の違いにより、傾動シャフト４の傾動軸４３がシャンク軸１５に一致するように転回しようとする。
本実施形態によれば、工具が振動しにくいバリ取り工具１００及びバリ取り方法を提供できる。

（第２実施形態）
図４に示すように、本実施形態のバリ取り工具２００は、傾き修正機構２０９を有する。バリ取り工具２００のその他の構成はバリ取り工具１００と同一である。傾き修正機構２０９は、円錐面２９１と、押圧ヘッド２９２とを有する。円錐面２９１は、頂点が上向きに、シャンク軸１５を中心に配置される。円錐面２９１は、プッシュロッド５の先端（下端）に形成される。円錐面２９１の母線とシャンク軸１５とのなす角は、例えば６０度～８０度である。

押圧ヘッド２９２は、傾動シャフト４の上端部（基端部）に配置される。図５に示すように、押圧ヘッド２９２は、直円筒部２９３と、半球部２９４とを有する。直円筒部２９３は、傾動軸４３（図４参照）を中心に配置される。半球部２９４は円錐面２９１に接触する。半球部２９４の径は直円筒部２９３の径と同一である。半球部２９４の中心２９５は、傾動中心２５よりも上方（シャンク１１側）に位置する。

バリ取り工具２００が回転してワーク１０３に接触する。図６に示すように、傾動シャフト４が傾斜したときに、押圧ヘッド２９２の頂部は、円錐面２９１の片側に寄って円錐面２９１と接触する。図７に示すように、このとき、円錐面２９１と押圧ヘッド２９２との接触点２９６から、ばね６の弾性力の円錐面２９１に垂直な方向への分力Ｆが押圧ヘッド２９２に加わる。分力Ｆが接触点２９６から押圧ヘッド２９２に加わるため、傾動シャフト４に、傾動軸４３の傾斜を図７中の矢印Ｍ方向にもとに戻そうとするモーメント荷重が加わる。

（第３実施形態）
図８に示すように、本実施形態のバリ取り工具３００は、傾き修正機構３０９を有する。バリ取り工具３００のその他の構成はバリ取り工具１００と同一である。傾き修正機構３０９は、第１転動溝３９１と、第２転動溝３９２と、ボール３９３と、を有する。

第１転動溝３９１は、フランジ部４１の刃物１０１側の面である下面４１ｃに、第２転動溝３９２に対向するように配置される。第１転動溝３９１は、横断面が半円状であり、半径方向に延びる。ここで、横断面とは、第１転動溝３９１が延びる半径方向に垂直な断面である。図９に示すように、第１転動溝３９１は、上方から見て、それぞれの受容部４１ａの中間に配置される。第１転動溝３９１の深さは、ここでは一定である。

第２転動溝３９２は、機構室１３の内面における刃物１０１側の面である床面１３ｅに配置される。第２転動溝３９２は、横断面がＶ字状であり、半径方向に延びる。ここで、横断面とは、第２転動溝３９２が延びる半径方向に垂直な断面である。図８に示すように、第２転動溝３９２の深さは、中央部が最も深く、半径方向内側と、半径方向外側に向かうにつれて浅くなる。

このように、第１転動溝３９１の底面と第２転動溝３９２の底面との間のシャンク軸１５方向の距離は、半径方向中央部から半径方向外側に向かうにつれて小さくなる。ボール３９３は、第１転動溝３９１と第２転動溝３９２との間に挿入され、第１転動溝３９１と第２転動溝３９２との間を転動する。

バリ取り工具３００が回転してワーク１０３に接触する。図１０に示すように、傾動シャフト４が傾斜したときに、ボール３９３は、第１転動溝３９１と第２転動溝３９２との隙間に沿って転動する。ボール３９３に遠心力が働き、第１転動溝３９１と第２転動溝３９２の間を半径方向外側に向かって転動しようとする。ボール３９３に加わる遠心力が、フランジ部４１の傾きを復元しようとするモーメント荷重となって傾動シャフト４に作用する。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ ハウジング
１１ シャンク
１３ 機構室
１３ｄ 上面（面）
１３ｅ 床面（面）
１４ 座面
１５ シャンク軸
２４ 球面ブッシュ
２５ 傾動中心
３ 伝達ロッド
３４ 膨出部
４ 傾動シャフト
４１ フランジ部
４１ａ 受容部
４１ｂ 当接面
４１ｃ 下面
４２ ロッド部
４３ 傾動軸
５ プッシュロッド
６ ばね（弾性部材）
６１ 調整ねじ
８ 押圧ヘッド
９，２０９，３０９ 傾き修正機構
９１ ばねガイド
９２ コイルばね
２９１ 円錐面
２９２ 押圧ヘッド
２９４ 半球部
２９５ 中心
３９１ 第１転動溝
３９２ 第２転動溝
３９３ ボール
１００，２００，３００ バリ取り工具
１０１ 刃物

Claims (7)

1. シャンク軸に沿って配置されたシャンク、座面及び機構室を有するハウジングと、
   前記シャンク軸の回りに、前記シャンク軸に平行に配置され、前記機構室に固定された複数の伝達ロッドと、
   傾動シャフトであって、
   フランジ部、
   前記フランジ部に配置され、前記伝達ロッドがそれぞれ貫通する受容部、
   前記フランジ部の先端側に配置され、刃物を保持するロッド部、及び、
   前記座面に支持され、前記シャンク軸上に傾動中心を有する球面ブッシュ、を有し、
   前記傾動中心を通る傾動軸に沿って配置され、前記傾動中心を中心に傾動できる傾動シャフトと、
   前記傾動シャフトが、前記シャンク軸から傾斜したときに、前記傾動シャフトを前記シャンク軸に沿うように傾斜方向の反対方向へ転回させる傾き修正機構と、
   を備え、
   前記受容部は、前記傾動軸に垂直で、かつ前記傾動中心を通る平面上に配置される、
   バリ取り工具。
2. 前記伝達ロッドは、前記シャンク軸に垂直で、かつ前記傾動中心を通る平面上に配置された膨出部を有し、
   前記受容部は、前記膨出部と当接する当接面を有する、
   請求項１のバリ取り工具。
3. 前記伝達ロッドは、前記シャンク軸を中心とする円筒面上に、円周上均等に振り分けられて複数配置される、
   請求項１又は２のバリ取り工具。
4. 前記受容部は、前記傾動軸を中心とする円筒面上に、円周上均等に振り分けられて前記伝達ロッドと同数配置される、
   請求項１～３のいずれか一項のバリ取り工具。
5. 前記受容部は、前記シャンク軸を通る平面上に前記伝達ロッドと当接する当接面を有する、
   請求項１～４のいずれか一項のバリ取り工具。
6. ハウジングに固定された伝達ロッドが、傾動シャフトのフランジ部に形成され、傾動軸に垂直で、かつ傾動中心を通る平面上に配置された受容部に当接して、前記ハウジングの回転を前記傾動シャフトに伝達し、
   加工時において、
   ワークから受けた切削抵抗によって刃物を保持する前記傾動シャフトが傾動し、
   傾き修正機構が前記傾動シャフトの傾動軸がシャンク軸に戻るように前記傾動シャフトにモーメント荷重を加え、
   前記傾動シャフトと一体となって回転する前記刃物が前記ワークを切削し、
   非加工時において、
   前記傾動シャフトの基端側に配置された押圧ヘッドが、前記シャンク軸に沿って往復できるプッシュロッドと傾動中心で接触し、
   前記プッシュロッドが前記押圧ヘッドに向けて付勢される、
   バリ取り方法。
7. 更に、
   弾性部材が前記プッシュロッドを前記押圧ヘッドに向けて付勢する、
   請求項６のバリ取り方法。

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