JP7382662B2 - ポリゴン加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポリゴン加工装置に関する。

丸棒または長ねじボルトなどの工作物の軸部に多角形状の面を加工する工作機械の一つにポリゴン加工装置がある。（特許文献１）ポリゴン加工装置は、工作物をチャックして回転させ、その工作物の回転方向に沿う外周部分に、工作物の回転と同期し、かつ工作物の回転軸と平行な回転軸を中心に回転するバイトを、工作物とバイトとが互いに近づくように断続的に工作物に押し当てることによって、工作物を切削する。ポリゴン加工装置の作業者は、ポリゴン加工装置にバイトを取り付け、ポリゴン加工装置に工作物をチャックさせる作業を行えば、ポリゴン加工装置に時折操作を加えるだけで、複数の工作物の切削を次々と行うことができる。

ところで、ポリゴン加工装置による工作物の切削は、その工作物にバイトを断続的に押し当てて行うため、その工作物に接触したバイトが工作物から離れる際に、工作物にバリが生じやすい。バリは、工作物に生じる鋭利な出っ張りであり、接触した人を負傷させるため、有害であり、美観の点からも工作物から出っ張っているため、好ましくない。このため、ポリゴン加工装置による切削で生じるバリは、除去する必要がある。

特開平１０－８６０１０号公報

しかしながら、特許文献１に示すようなポリゴン加工装置の作業者は、ポリゴン加工装置による工作物の切削後、グラインダ装置などの別の機械で手動によりバリを除去していた。例えば、作業者がグラインダ装置の一種である卓上グラインダで工作物のバリを除去する場合、作業者は、工作物を自らの手で保持してバリを除去する必要がある。このため、バリを除去する作業中、作業者はその他の作業をすることができず、その作業に拘束されていた。そして、作業者がバリを除去するのに要する時間は、作業者がポリゴン加工装置に工作物を切削させるために行う作業に要する時間と比較しても決して短い時間ではない。すなわち、作業者は、バリの除去作業のために長時間拘束されるという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、切削後の工作物に生じるバリを除去するために作業者が拘束される時間を短縮できるポリゴン加工装置を提供することを目的とする。

本発明のポリゴン加工装置は、工作物をチャックして回転させる主軸と、前記工作物に断続的に押し当たることで、前記工作物を切削するバイトと、前記バイトが取り付けられる溝を複数有し、少なくとも１か所の溝に前記バイトが取り付けられて、前記主軸と同期して回転する回転式刃物台と、前記回転式刃物台から突出するように、前記バイトが取りつけられた溝以外の溝に取り付けられ、前記回転式刃物台が回転することで、前記工作物における前記バイトが切削した部分を掃くブラシ体とを備える。

本発明のポリゴン加工装置によれば、工作物におけるバイトが切削した部分をブラシ体が掃くことで、当該切削部分に生じるバリをブラシ体が押しのけて除去する。したがって、作業者によるバリの除去作業を省略でき、切削後の工作物のバリを除去するのに作業者が拘束される時間が短縮される。結果、作業者は、バリを除去する作業以外の作業に利用できる時間が増加する。例えば、前述のように、ポリゴン加工装置は、工作物をチャックして、バイトが取り付けられた後、時折作業者に操作されることで工作物の切削を行うので、作業者は、当該増加した時間を利用して、複数台のポリゴン加工装置に同時並行でそれぞれ工作物を切削させることができる。これにより、作業者が研削盤などでバリを除去していた場合と比較して、単位時間当たりに一人の作業者が切削させることのできる工作物の数が大きく増加する。

実施形態に係るポリゴン加工装置を示す立体図である。 切削加工後の工作物を示す立体図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置の回転式刃物台を示す立体図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置の回転式刃物台の一部およびブラシ体を示す立体図であり、ブラシ体の突出量を調節することを示す図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置を示す平面図であり、バイトが工作物を切削するのを示す図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置の側面を概略的に示す図であり、バイトが工作物を切削する直前を示す図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置の側面を概略的に示す図であり、バイトが工作物を切削した直後を示す図である。 実施形態に係るポリゴン加工装置の側面を概略的に示す図であり、ブラシ体がバリを除去するのを示す図である。

図１に示すように、ポリゴン加工装置１は、工作物２を切削する工作機械である。工作物２は、棒状であり、丸棒、または長ねじボルトなどのねじ部を有する部品である。図１では、ポリゴン加工装置１は、長ねじボルトである工作物２をチャックして回転させ、工作物２の回転軸と平行な回転軸を中心に工作物２と同期して回転するバイト１２を工作物２の回転方向に沿った外周部分に断続的に押し当てる。これにより、工作物２の回転方向に沿った外周部分に平面が形成される。ポリゴン加工装置１は、工作物２が互いに平行な二面を含む断面を有する形状、または、四角形などの多角形の断面を有する形状、または、角部に丸みを帯びた多角形の断面を有する形状などとなるように、工作物２を切削する。以降のポリゴン加工装置１による工作物２の切削の一例として、図２に示すように、工作物２の一例である長ねじボルトの端部が四角形の断面を有する形状となるように切削する場合について説明する。また、四角形の断面を有する形状以外の形状となるように工作物２を切削する場合についても、以降の説明で適宜補足する。

前述の背景技術および課題で説明したように、ポリゴン加工装置１による切削を行うと、図２に示すように、工作物２の切削箇所にバリ２１が生じる。バリ２１は、工作物２を切削することによって生じる鋭利な出っ張りであり好ましくない。このため、従来、作業者は、バリ２１を除去するために、グラインダ装置などの別の機械でバリ２１を除去する作業をしており、この作業を行うために長い時間拘束されていた。したがって、この作業を省略して、バリ２１を除去するために作業者が拘束される時間を短縮できれば、バリ２１の除去作業以外で作業者が利用できる時間が増加する。結果、作業者は、例えば、その増加した時間を利用して、複数台のポリゴン加工装置１を操作し、複数の工作物２を同時並行でポリゴン加工装置１に切削させることができる。これにより、作業者一人が単位時間当たり切削させることができる工作物２の数も増加し、生産性の観点から好ましい。

図１および図３に示すように、実施形態に係るポリゴン加工装置１は、駆動源１０と、駆動源１０に接続される主軸１１と、工作物２を切削するバイト１２と、バイト１２が取り付けられ、駆動源１０に接続される回転式刃物台１３と、回転式刃物台１３に取り付けられるブラシ体１４と、ブラシ体１４を回転式刃物台１３に取り付けるためのアダプタ１５（図３参照）とを備える。

駆動源１０は、第１回転軸１０１と、送り台１０２と、第１回転軸１０１の第１軸芯１０Ａと平行な第２軸芯１０Ｂを有し、送り台１０２から突出する第２回転軸１０３とを有する。第２回転軸１０３は、第２軸芯１０Ｂを中心に第１回転軸１０１と同じ方向に、第１回転軸１０１とは異なる速度で回転する。送り台１０２は、第２軸芯１０Ｂに沿う方向に移動可能である。

主軸１１は、円筒形状の回転体であり、第１回転軸１０１に取り付けられて一体となり回転する。一方で、主軸１１の中空部分には、工作物２をチャックする機構１０４が備えられる。このチャックする機構１０４により、丸棒などである工作物２の一方端が主軸１１にチャックされる。主軸１１にチャックされた工作物２は、他方端が送り台１０２側に向くように配置され、主軸１１とともに回転する。

図３に示すように、バイト１２は、工作物２を切削する切刃１２１と、切刃１２１を保持するシャンク１２２とを有する。切刃１２１は、シャンク１２２の端部に接続される。

回転式刃物台１３は、回転方向に沿った外周部分の異なる位置からバイト１２およびブラシ体１４が突出するようにそれぞれが取り付けられる。その一例が図３に示されており、回転式刃物台１３は、その回転方向に沿った外周部分の異なる位置から突出する。回転式刃物台１３は、第２回転軸１０３に取り付けられて回転する台１３１と、固定板固定ねじ１３３で台１３１に締結されたときに、台１３１にバイト１２を固定する固定板１３２とを有する。

台１３１は、円盤形状であり、その周方向に沿う外周部の一部を切り欠き、かつその軸芯に向かって延びる溝１３Ａが、円周方向に沿う４か所に設けられる。台１３１には、２本のバイト１２が取り付けられる。このようにすると、工作物２が四角形断面を有する形状となるように切削することができる。２本のバイト１２のそれぞれは、台１３１に設けられた４か所の溝１３Ａのうち、台１３１の軸芯を挟んだ２か所に、シャンク１２２が、台１３１の径方向外側に切刃１２１が位置するように配置される。また、台１３１は、取り外しできるように第２回転軸１０３に接続され、第２回転軸１０３が回転することによって、台１３１はその軸芯を中心に回転する。つまり、台１３１は、主軸１１と同じ方向で回転する。なお、本実施形態では、台１３１に設けられた４か所の溝１３Ａに、２本のバイト１２を台１３１に取り付けると説明したが、台１３１に設けられる溝１３Ａの数は４か所に限らない。また、台１３１に取り付けることができるバイト１２の本数も２本に限らない。例えば、台１３１に取り付けるバイト１２の本数を１つとすることもでき、このようにすると工作物２を互いに平行な二面を有する形状となるように切削することができる。

固定板１３２は、台１３１に設けられた溝１３Ａのそれぞれに挿入される板である。バイト１２は、シャンク１２２が固定板１３２および台１３１により挟み込まれることによって、台１３１に取り付けられる。

ブラシ体１４は、ワイヤ束１４１と、ワイヤ束１４１を保持するブラシシャンク１４２と、ブラシシャンク１４２に接続する軸１４３とを有する。

ワイヤ束１４１は、真鍮またはステンレス製などの金属製のワイヤの束である。工作物２に生じたバリ２１にワイヤ束１４１が工作物２の一部に覆いかぶさるように弾性変形を伴いながら接触して離れる、すなわちワイヤ束１４１が工作物２のバリ２１が生じた部分を掃くことで、ワイヤ束１４１が工作物２に傷つけることなくバリ２１を押しのける。これにより、バリ２１は工作物２から除去される。このようにワイヤ束１４１は弾性変形してバリ２１を除去するため、ワイヤ束１４１を構成するワイヤは、それらワイヤが工作物２の切削箇所に接触した際に工作物２の一部に覆いかぶさるのに十分な弾性変形できる程度の長さを有する。

ブラシシャンク１４２は、一方の平面部分に窪みを有する円柱形状であり、その窪みの底面にはワイヤ束１４１の基端部が接続され、他方の平面部分には、円柱形状の軸１４３がワイヤ束１４１と離れる方向に延びる姿勢となるように、軸１４３の端部が接続される。

図３および図４に示すように、アダプタ１５は、角柱のベース１５１と、ベース１５１に取り付けられる押ねじ１５２とを有する。アダプタ１５に設けられる軸挿入穴１５Ａには、ブラシ体１４の軸１４３が挿入される。したがって、ベース１５１からブラシシャンク１４２が突出し、ワイヤ束１４１がベース１５１の外部に配置される。押ねじ１５２は、ベース１５１に挿入されたブラシ体１４の軸１４３を、そのねじ部の先端で押しつける。これにより、ブラシ体１４は、ベース１５１に固定されて、アダプタ１５に取り付けられる。

ブラシ体１４が取り付けられたアダプタ１５は、ワイヤ束１４１の先端部分が、台１３１よりも径方向外側に配置されるように、台１３１の溝１３Ａの少なくとも１か所に挿入される。台１３１に挿入されたアダプタ１５は、アダプタ１５と同じ溝１３Ａに挿入された固定板１３２および台１３１に挟み込まれることで、台１３１に取り付けられる。アダプタ１５を挟み込んだ固定板１３２は、固定板固定ねじ１３３によって台１３１に固定される。これによりブラシ体１４は、回転式刃物台１３から突出するように取り付けられる。

図４に示すように、ブラシ体１４は、アダプタ１５に挿入する軸１４３の挿入深さ方向の位置を変えることで、アダプタ１５に対する位置をずらすことが可能である。これにより、回転式刃物台１３からワイヤ束１４１の突出量を調節することができる。突出量を調節したブラシ体１４は、押ねじ１５２によりアダプタ１５に固定される。また、回転式刃物台１３からのワイヤ束１４１の突出量は、溝１３Ａにおける、アダプタ１５が挿入される位置を変更することによっても調節可能である。具体的には、溝１３Ａにおける台１３１の外周面寄りにアダプタ１５を配置した場合、溝１３Ａにおける台１３１の軸芯寄りにアダプタ１５を配置した場合と比較して、回転式刃物台１３からのブラシ体１４の突出量が大きくなる。

図１および図５から図７を参照して、ポリゴン加工装置１による切削について説明する。

図１に示すように、ポリゴン加工装置１で工作物２に対して切削加工を行うには、工作物２を主軸１１にチャックし、第２回転軸１０３に接続した回転式刃物台１３にバイト１２およびブラシ体１４を取り付ける。工作物２をチャックした主軸１１は、第１回転軸１０１により回転させられる。一方で、バイト１２およびブラシ体１４を取り付けた回転式刃物台１３は、第２回転軸１０３により主軸１１と同期して回転させられる。第２回転軸１０３は、第１回転軸１０１と同じ方向に、第１回転軸１０１とは異なる速度で回転する。第１回転軸１０１の回転速度、および、第２回転軸１０３の回転速度は、切削後の工作物２において目的とする形状に合わせて設定される。

主軸１１および回転式刃物台１３が回転した後、送り台１０２は、主軸１１側に移動することにより、回転式刃物台１３が、その回転軸に沿い、かつ工作物２に近づく方向に移動する。回転式刃物台１３は、工作物２の回転方向に沿った外周部分に対向する位置に配置されることで、工作物２の外周部分およびバイト１２の切刃１２１が、それぞれ互いに向き合って近づく。この後、図５から図７に示すように、回転する工作物２の回転方向に沿う外周部分に、回転するバイト１２の切刃１２１が、断続的に押し当てられ、当該部分が切削される。このような状態の回転式刃物台１３が、さらに主軸１１側に移動することによって、バイト１２の工作物２に押し当てられる位置が、工作物２の長手方向に沿って変化する。これにより、工作物２の長手方向に対する切削範囲が大きくなる。工作物２の切削された部分には、バリ２１が生じる。バリ２１は、バイト１２が最後に工作物２と接触した部分に生じやすい。例えば、バリ２１は、バイト１２が工作物２と最後に接触したねじ山の頂部、または、バイト１２が工作物２と最後に接触した縁部に生じやすい。

図６から図８を参照して、工作物２に対する切削と、切削により工作物２に生じるバリ２１の除去について順を追って説明する。図６から図８は、図１の紙面奥側から表側の方向に見た図である。

図６に示すように、バイト１２ならびにブラシ体１４の取り付けられた回転式刃物台１３、および、工作物２のそれぞれが回転する。これにより、工作物２とバイト１２とが、切削部分において互いに向き合う方向に移動する。したがって、バイト１２は、効率良く工作物２を切削することができる。

そうすると、図７に示すように、回転するバイト１２の切刃１２１が回転する工作物２の回転方向に沿う外周部分に押し当たって、工作物２を切削する。これにより、工作物２の回転方向に沿う外周部分に平面部分が形成される。工作物２を切削した後、バイト１２は、工作物２から離れ、この際、工作物２の切削された部分には、バリ２１が生じる。

次に、図８に示すように、ブラシ体１４のワイヤ束１４１は、工作物２におけるバイト１２が切削した部分に接触する。ブラシ体１４は回転しているため、バリ２１に接触したワイヤ束１４１は、バリ２１を押しのけて除去する。つまり、回転式刃物台１３が一回転する間に、工作物２への切削、および当該切削により生じるバリ２１の除去が行われる。この後、送り台１０２は、主軸１１側に移動して、同様に、工作物２の切削およびバリ２１の除去を繰り返して、工作物２の切削範囲を工作物２の軸芯方向に沿って広げていく。したがって、工作物２の切削が完了するとほぼ同時にバリ２１の除去も完了する。結果、作業者によるバリ２１の除去作業を省略することができ、この作業時間程度、作業者の拘束される時間を短縮することができる。

ワイヤ束１４１は、工作物２からバリ２１を除去することによって、工作物２との間の摩擦により擦り減って、図４に示すように短くなる。ワイヤ束１４１が短くなることで、弾性変形を伴いながら工作物２に接触することができなくなる。このため、バリ２１を押しのけて除去することができなくなる。ここで、前述のように、ブラシ体１４の回転式刃物台１３からの突出量は調節できるため、ワイヤ束１４１の長さがバリ２１の接触が不十分となる前に、回転式刃物台１３からのブラシ体１４の突出量が大きくなるように調節することができる。ワイヤ束１４１の突出量は、前述のようにアダプタ１５に挿入する軸１４３の深さ方向の位置を変える方が、溝１３Ａにおける、アダプタ１５が挿入される位置を変更する場合よりも、移動させる部品点数が少ないため、容易に調節することができる。このようにワイヤ束１４１の突出量が調節できる結果、ワイヤ束１４１が短くなっても、ワイヤ束１４１は、バリ２１に対して、バリ２１を押しのけるのに十分な接触を行うことができる。さらに、このようなブラシ体１４の突出量の調節は、ワイヤ束１４１を構成するワイヤの長さが、工作物２に覆いかぶさるように弾性変形できなくなる程度に短くなるまで行うことができる。結果として、ワイヤ束１４１が工作物２に覆いかぶさるような弾性変形ができなくなる程度までブラシ体１４を使用することができ、ブラシ体１４の交換頻度を抑えることができる。

以上にて説明した本発明のポリゴン加工装置１によれば、作業者によるバリ２１の除去作業を省略でき、切削後の工作物２のバリ２１を除去するのに作業者が拘束される時間が短縮される。結果、作業者は、増加した時間を利用して、複数台のポリゴン加工装置１に同時並行でそれぞれ工作物２を切削させることができる。これにより、作業者が研削盤などでバリ２１を除去していた場合と比較して、単位時間当たりに一人の作業者が切削させることのできる工作物２の数が大きく増加する。

１ ：ポリゴン加工装置
２ ：工作物
１０ ：駆動源
１１ ：主軸
１２ ：バイト
１３ ：回転式刃物台
１４ ：ブラシ体
１５ ：アダプタ
２１ ：バリ

Claims (4)

1. 工作物をチャックして回転させる主軸と、
   前記工作物に断続的に押し当たることで、前記工作物を切削するバイトと、
   前記バイトが取り付けられる溝を複数有し、少なくとも１か所の溝に前記バイトが取り付けられて、前記主軸と同期して回転する回転式刃物台と、
   前記回転式刃物台から突出するように、前記バイトが取り付けられた溝以外の溝に取り付けられ、前記回転式刃物台が回転することで、前記工作物における前記バイトが切削した部分を掃くブラシ体と
   備える、ポリゴン加工装置。
2. 前記ブラシ体は、前記回転式刃物台からの突出量が調節可能である、請求項１に記載のポリゴン加工装置。
3. 前記回転式刃物台に取り付けられるアダプタをさらに備え、
   前記ブラシ体は、前記アダプタからの前記回転式刃物台の径方向への突出量を調整可能である、請求項１または請求項２に記載のポリゴン加工装置。
4. 前記ブラシ体は、前記アダプタに対する位置をずらすことが可能であり、
   前記アダプタに対する位置をずらすことが可能な前記ブラシ体を、前記アダプタに固定する押ねじをさらに備える、請求項３に記載のポリゴン加工装置。

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