JPH0533201Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は工具の加工径を可変に調整できる回転
切削装置に関する。更に詳しくは工具を交換する
ことなく２種類の加工を行うことができる回転切
削装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置として、主軸の内部に偏心
軸を支承し、この偏心軸の主軸に対する相対位置
を変えることにより、工具の加工径を変化させ、
かつ工具には偏心軸の正逆回転に伴いワークに選
択的に接して、ワークを加工する複数の刃具を設
けたクランク軸加工装置が開示されている（実開
昭60−71502）。

この装置では、第９図に示すように刃具Ｓ及び
Ｔを固着した工具Ｇが偏心軸の偏心Ｙを中心に正
回転又は逆回転される。偏心軸の軸心Ｙは主軸の
軸心Ｘに対して偏心量ｅだけ偏心する。軸心Ｙを
中心にこの工具Ｇを相対的に正回転又は逆回転さ
せることにより、偏心軸の主軸に対する相対回転
角θが制御されるとともに刃具Ｓ又はＴがワーク
Ｋに選択的に接する。これによりワークＫの加工
部位に応じて刃具Ｓ又はＴの刃先径を変化でき、
ワークＫの軸の外径加工又は溝加工を工具Ｇを交
換することなく行うことができる。

［考案が解決しようとする課題］ この場合、刃具Ｓ，Ｔの刃先ｓ，ｔは相対回転
角θが変化するとともに、例えばs₁からs₂まで、
或いはt₁からt₂まで変位するが、軸心Ｘの半径方
向に対するその刃先角度α，βは、α₁からα₂、又
はβ₁からβ₂（α₁＞α₂，β₁＞β₂）まで変化する。

この種の切削装置はワークに対して一定の角度
を保持しないと、切削できないため、上記従来装
置では、単一種類の刃具で加工径が複数の加工を
行わせることは不可能である。

このため、上記従来装置の場合には、刃具Ｓと
ＴでワークＫの軸の外径加工及び溝加工を工具Ｇ
を交換することなく行うことができる反面、刃具
Ｓ（又はＴ）のワークＷに対する加工部位が変る
と、別の工具に交換しなければならない煩わしさ
があつた。

本考案は、工具の加工径を変化させても主軸の
半径方向に対する２つの刃具の刃先角度を常に一
定に保ち、工具を交換することなく広範囲の加工
径をカバーして、しかも２種類の加工を行うこと
ができる刃先径調整装置付回転切削装置を提供す
ることを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 本考案の原理及び構成を第１図〜第３図及び第
８図に基づいて説明する。

本考案の回転切削装置は、工具１４に２つの刃
具１７ａ，１７ｂを備える。これらの刃具１７
ａ，１７ｂの刃先ｓ，ｔは工具１４が刃先軸１２
に取付けられた状態で刃先軸１２の軸心Ｚを中心
として点対称に工具１４に設けられる。

本考案者は、第１図に示すように主軸１０の内
部の偏心軸１１がその軸心Ｙを中心に正回転又は
逆回転するとき、主軸１０の軸心Ｘを中心とする
仮りに決められた円（半径R₁）の点ｓを刃具１
７ａの刃先とし、点ｔを刃具１７ｂの刃先とし、
これらの刃先１７ａ，１７ｂがs₁〜s₅又はt₁〜t₅
の軌跡をそれぞれ描くように移動させれば、刃先
角度が一定すること着目し、本考案を完成するに
至つた。

すなわち、第１図から明らかなように偏心軸１
１が180°回転移動するとき、刃先をs₁からs₅まで、
又は刃先をt₁からt₅まで90°回転移動するように構
成する。このために工具の中心Ｚの偏心軸１１に
対する偏心量ｅを偏心軸１１の主軸１０に対する
偏心量ｅに等しくする。ここで、s₁〜s₅の各点及
びt₁〜t₅の各点は軸心Ｘを中心とする半径R₁〜R₅
の円をつくる。これらの円弧に対して軸心Ｘとs₁
〜s₅又はt₁〜t₅とを結ぶ各直線は直角に交わる。

s₁〜s₅の各点を代表して述べる。工具の中心
（刃先軸１２の軸心）Ｚが主軸１０の軸心Ｘに一
致するときその刃先s₁，t₁を偏心軸１１の偏心方
向に対して直交する線上に配置しておけば、偏心
軸１１が180°回転移動するときs₂〜s₅の各点は軸
心Ｘと工具の中心Ｚの軌跡Z₂〜Z₅の直線（加工径
に相当）上にあり、次の関係が成立する。

δ＝θ／２ ……(1) ここで、θは偏心軸１１の回転各、δは刃先の
回転角である。(1)式は第２図において、θ＋2β
＝180°とβ＋δ＝90°から証明される。

また、偏心軸１１の回転各θと工具の加工径Ｒ
の関係は次式で示される。

Ｒ＝γ＋2e・sin（θ／２） ……(2) ここで、γは工具の中心Ｚから刃具１７ａ，１
７ｂの長さである。

上記原理に基づき、本考案の回転切削装置は、
第３図に示すように、主軸１０と、この主軸１０
の内部に偏心して支承された偏心軸１１と、この
偏心軸１１の内部に偏心して支承された端部に工
具が取付けられる刃先軸１２とからなる３重構造
に構成される。

刃先軸１２の偏心軸１１に対する偏心量ｅは、
偏心軸１１の主軸１０に対する偏心量に等しい。
また刃先軸１２は偏心軸１１の回転により偏心軸
１１の軸心Ｙを中心に偏心軸１１の回転方向と同
一に公転しかつ刃先軸１２の軸心Ｚを中心に偏心
軸１１の回転方向と同一方向に自転し、その回転
量は偏心軸１１の回転量の２分の１になるように
構成される。

主軸１０と偏心軸１１と刃先軸１２は回転駆動
手段１９により一体に回転駆動され、偏心軸１１
は調整回転手段２１により主軸１０に対して相対
的に正回転又は逆回転するように構成される。

［作用］ 調整回転手段２１により偏心軸１１を主軸１０
に対して相対的に正回転又は逆回転させると、こ
の偏心軸１１の回転により刃先軸１２が偏心軸１
１の軸心Ｙを中心に偏心軸１１の回転方向と同一
方向に公転しかつ刃先軸１２の軸心Ｚを中心に偏
心軸１１の回転方向と同一方向に自転して工具の
加工径ＲがR₁からR₅まで変化する。すなわち、
主軸１０の前方内部に偏心軸１１が設けられる。
ここで刃先軸１２の回転量は偏心軸１１の回転量
の半分であり、最初に刃先s₁，t₁を偏心軸１１の
偏心方向に対して直交する線上に配置したので、
刃具１７ａ，１７ｂの刃先s₁〜s₅，t₁〜t₅におけ
る主軸１０の半径方向に対する刃具１７ａ，１７
ｂの各刃先角度は全て0°となり、一定する。

［実施例］ 次に本考案の一実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。

第３図及び第４図に示すように、本考案の回転
切削装置の回転部は３重に構成される。すなわち
主軸１０の前方内部に偏心軸１１が設けられる。
偏心軸１１は主軸１０の軸心Ｘに対して偏心した
位置に支承され、主軸１０に対して回転可能に設
けられる。

また偏心軸１１の前方内部には刃先軸１２が偏
心軸１１の軸心Ｙに対して偏心した位置に支承さ
れ、偏心軸１１に対して回転可能に設けられる。
刃先軸１２の軸心Ｚにはテーパ状の工具取付穴１
３が設けられる。

第８図に示すように、この工具取付穴１３には
工具１４が取付けられる。工具１４はテーパ部１
５と係止部１６と半径γの２つの刃具１７ａ及び
１７ｂを備える。刃具１７ａの刃先ｓ及び刃具１
７ｂの刃先ｔは工具１４の軸心、すなわち工具１
４が刃先軸１２に取付けられた状態で刃先軸１２
の軸心を中心として点対称に設けられる。

第３図及び第４図に戻つて、刃先軸１２の偏心
軸１１に対する偏心量ｅは、偏心軸１１の主軸１
０に対する偏心量ｅに等しい。すなわち図示の状
態では、刃先軸１２は主軸１０と同心である。こ
の同心の状態で刃具１７ａは刃具１７ｂの各刃先
を偏心軸１１の偏心方向に対して直交する線上に
（第４図では水平方向に）配置する。主軸１０と
偏心軸１１と刃先軸１２は、主軸１０の後端に固
着されたプーリ１８を介して回転駆動モータ１９
により一体に回転する。主軸１０は基台２０に支
承される。

回転切削装置の後方にはサーボモータ２１が設
けられる。サーボモータ２１の回転力はプーリ２
２、ベルト２３及びプーリ２４を介してボールね
じ軸２５に伝達される。ボールねじ軸２５にはボ
ールねじ２６が螺合する。このねじ２６には主軸
１０と軸心を同一にする軸受２７が固着される。
この軸受２７にはボールスプラインシヤフト２８
の後端が回転可能に係止される。ボールスプライ
ンシヤフト２８の前部は主軸１０の後端に固着さ
れたボールスプラインスリーブ２９に軸支され
る。

偏心軸１１と軸心を同一にする接続シヤフト３
０が主軸１０内に固着される。このシヤフト３０
の回りには予圧ダブルナツト型の大リード多条ね
じ３１が設けられる。大リード多条ねじ３１は内
筒体３１ａ及び外筒体３１ｂからなる。内筒体３
１ａは内面がシヤフト３０に摺動可能に対向し、
後端に連結具３２を介してボールスプラインシヤ
フト２８の前端が連結する。また内筒体３１ａの
外周面には多条のリード（図示せず）が形成され
る。外筒体３１ｂは内筒体３１ａの多条のリード
に螺合し、外筒体３１ｂには偏心軸の後端が固着
する。

接続シヤフト３０の前端には歯数ｎの歯車３３
が固着される。また刃先軸１２の後端には歯数２
ｎの歯車３４が固着される。歯車３３及び３４は
刃先軸１２に回転可能に取付けられた中間歯車３
５に噛合する。

このような構成の回転切削装置の動作を説明す
る。サーボモータ２１によりボールねじ軸２５を
回転させると、ボールねじ２６を介して軸受２７
が主軸１０の軸方向に移動する。これによりボー
ルスプラインシヤフト２８が移動し、大リード多
条ねじ３１の内筒体３１ａを接続シヤフト３０に
沿つて移動させる。内筒体３１ａの軸方向の移動
により外筒体３１ｂが回転し、これに固着した偏
心軸１１が主軸１０に対して反時計方向に相対回
転する。サーボモータ２１を逆回転させれば偏心
軸１１が主軸１０に対して時計方向に相対回転す
る。

この相対回転時の主軸１０と偏心軸１１と刃先
軸１２の各位置の関係を第１図、第４図〜第６図
により説明する。

第４図は刃先軸１２の軸心Ｚと主軸１０の軸心
Ｘとが一致した状態を示す（相対回転角θ＝0°）。
第５図は偏心軸１１が主軸１０に対して第４図の
状態から反時計方向に４分の１回転した状態を示
す（θ＝90°）。第６図は偏心軸１１が主軸１０に
対して第４図の状態から時計方向に４分の１回転
した状態を示す（（θ＝90°）。

前述した(1)式を満たすように歯車３３と歯車３
４の歯数比を１：２としたため、刃具１７ａ，１
７ｂの刃先回転角δは相対回転角θの２分の１と
なり、また第４図の状態で刃具１７ａ，１７ｂの
各刃先を偏心軸１１の偏心方向に対して直交する
線上に配置したため、刃先角度αは0°で一定す
る。すなわち、第１図に示すように加工径がR₁
からR₅まで変化したときに、刃先s₁〜s₅又はt₁〜
t₅は主軸１０の軸心Ｘから刃先軸１２の軸心Ｚを
通る直線上に位置する。

これにより、加工径がR₁〜R₅まで変化させる
ときに単一種類の工具１４でワークを切削加工す
ることができる。すなわち偏心軸１１を主軸１０
に対して反時計方向に回転させれば、刃具１７ａ
の刃先ｓが外側に出て、刃具１７ｂの刃先ｔが内
側に引込み、刃先ｓでワークを切削加工できる。
また時計方向に回転させれば、刃具１７ｂの刃先
ｔが外側に出て、刃具１７ａの刃先ｓが内側に引
込み、刃先ｔでワークを切削加工できる。２つの
刃具１７ａ，１７ｂの刃先ｓ，ｔをそれぞれ適当
に選べば、ワークの裏加工と溝加工を単一の工具
１４で行うことができる。

また基台２０を主軸１０の軸方向にスライド可
能に構成すれば、第７図に示すように刃先ｓによ
りワーク４０に対して端面加工、テーパ加
工、粗加工、溝加工等を行つた後で、刃先ｔ
により溝加工、裏加工、仕上加工等を行う
ことができる。

［考案の効果］ 以上述べたように、従来の装置では加工径を変
えると、主軸から見た刃先角度も変わるため、加
工径に応じて複数種類の刃具を用意しなければな
らなかつたものが、本考案によれば加工径を変え
ても、主軸から見た２つの刃具の刃先角度は一定
であるため、工具を交換することなく広範囲の加
工径をカバーして、しかも２種類の切削加工を行
うことができ、工具の取付け、取外しの煩わしさ
がなくなるとともに工具交換のアイドルタイムが
なくなり、生産性を向上できる優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の回転切削装置の主軸の内部を
偏心軸が回転移動するときの状態を示す概略的な
作用説明図。第２図は本考案の原理を説明するた
めの図。第３図は本考案実施例回転切削装置の縦
断面図。第４図〜第６図はその主軸の内部を偏心
軸が回転移動するときの状態を示す第３図のＣ−
Ｃ断面図。第７図はその基台をスライドさせたと
きのワークの加工状況を示す断面図。第８図はそ
の工具の側面図。第９図は従来の回転切削装置の
偏心軸が主軸に対して偏心して回転移動するとき
の状態を示す概略的な作用説明図。 １０……主軸、１１……偏心軸、１２……刃先
軸、１４……工具、１７ａ，１７ｂ……刃具、１
９……回転駆動モータ（回転駆動手段）、２１…
…サーボモータ（調整回転手段）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 主軸１０と、 この主軸１０の内部に設けられかつ主軸１０の
   軸心Ｘに対して偏心した位置に支承された偏心軸
   １１と、 この偏心軸１１の軸心Ｙに対してこの偏心軸１
   １の上記主軸１０に対する偏心量ｅと同じ量だけ
   偏心した位置に支承されかつ端部に工具１４が取
   付けられる刃先軸１２と、 上記主軸１０と上記偏心軸１１と上記刃先軸１
   ２とを一体に回転させる回転駆動手段１９と、 上記偏心軸１１を上記主軸１０に対して相対的
   に正回転又は逆回転させる調整回転手段２１とを
   備え、 上記刃先軸１２は上記偏心軸１１の回転に従動
   して上記偏心軸１１の軸心Ｙを中心に上記偏心軸
   １１の回転方向と同一方向に公転しかつ上記刃先
   軸１２の軸心Ｚを中心に偏心軸１１の回転方向と
   同一方向に自転し、その回転量が上記偏心軸１１
   の回転量の２分の１になるように構成され、 かつ上記工具１４は２つの刃具１７ａ，１７ｂ
   を備え、これらの刃具１７ａ，１７ｂの刃先ｓ，
   ｔは上記工具１４が上記刃先軸１２に取付けられ
   た状態で上記刃先軸１２の軸心Ｚを中心として点
   対称に上記工具１４に設けられ、 上記刃先ｓ，ｔは上記刃先軸１２が上記偏心軸
   １１に支承された状態で上記刃先軸１２の軸心Ｚ
   が上記主軸１０の軸心Ｘに一致するとき上記偏心
   軸１１の偏心方向に対して直行する線上に配置さ
   れた ことを特徴とする刃先径調整装置付回転切削装
   置。