JPH11267950A

JPH11267950A - 正方形状穴明け加工装置

Info

Publication number: JPH11267950A
Application number: JP7292598A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Akiyama; 仁秋山; Nobuyuki Kikuchi; 宣行菊地
Original assignee: Tokai University
Current assignee: Tokai University
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-05
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JP4061515B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ルーローの三角形なるルーロー三角形回転体
に設けた切削用バイトを回転することで、被加工物に正
方形状の穴明けが整然と加工でき、且つ小型化で安価に
提供すること。【解決手段】ルーロー三角形回転体１と、該ルーロー
三角形回転体１の各頂点１ａ，１ａ，１ａ箇所の少なく
とも一箇所に設けた切削用バイト２，２，２とからなる
こと。さらに、前記ルーロー三角形回転体１のさしわた
し幅を一辺とする正方形穴４を形成し，該正方形穴４内
を前記ルーロー三角形回転体１が回転可能な固定体３
と、前記ルーロー三角形回転体１の略重心Ｇ位置に一端
を連結した可撓性回転軸８とを加えること。さらに、該
可撓性回転軸８の他端を連結して駆動可能に設けたモー
タ２０を備えていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルーローの三角形
なるルーロー三角形回転体に設けた切削用バイトを回転
することで、被加工物に正方形状の穴明けが整然と加工
でき、且つ小型化で安価に提供できる正方形状穴明け加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ルーローの三角形を応用して正方
形状の穴を穿設することが行われていたが、この場合の
回転は、特に、ルーローの三角形なるドリルを非回転状
で上下左右に僅かにぶれ可能に設け、この周囲の枠（被
加工物付き）を適宜回転させて、正方形状穴明けを行う
ものであった。特に、この種の装置では、ドリルである
切断刃は回転しないように設けられ、この被加工物自身
が回転しながら、該被加工物に正方形状穴が穿設される
ものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な構成では、そのルーローの三角形としてのドリルに対
して被加工物を固定することができず、ドリルを非回転
状で上下左右に僅かにぶれ可能にするのに、米国特許第
１２４１１７５号，同第１２４１１７６号，同第１２４
１１７７号としてオルダム継手に関係するような装置が
あったりしており、さらに、被加工物を回転させる装置
が大型化し、且つ回転させる装置が複雑化し、これによ
って価格が高価となる等の欠点もあり、小型化で且つ安
価なる装置の開発も求められていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者は、上記
課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明
を、ルーロー三角形回転体と、該ルーロー三角形回転体
の各頂点箇所の少なくとも一箇所に設けた切削用バイト
と、前記ルーロー三角形回転体のさしわたし幅を一辺と
する正方形穴を形成し、該正方形穴内を前記ルーロー三
角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルーロー三角形
回転体の略重心位置に一端を連結した可撓性回転軸と、
該可撓性回転軸の他端を連結して駆動可能に設けたモー
タとからなる正方形状穴明け加工装置等としたことによ
り、ルーローの三角形なるルーロー三角形回転体に設け
た切削用バイトを回転することで、被加工物に正方形の
穴明けが整然と加工でき、且つ小型化で安価に提供で
き、前記課題を解決したものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明すると、図１乃至図３等に示すように、
主に、ルーロー三角形回転体１と、該ルーロー三角形回
転体１の各頂点１ａ箇所に設けた切削用バイト２と、前
記ルーロー三角形回転体１のさしわたし幅を一辺とする
正方形穴４を形成した固定体３と、前記ルーロー三角形
回転体１の略重心位置に一端を連結した可撓性回転軸８
と、該可撓性回転軸８の他端を連結して駆動可能に設け
たモータ２０等とから構成されている。

【０００６】具体的には、図２乃至図４に示すように、
前記ルーロー三角形回転体１は、正三角形の３つの頂点
１ａ，１ａ，１ａから正三角形の一辺を半径とする円弧
部１ｂ，１ｂ，１ｂを、対辺の外側にそれぞれ形成した
所定の厚さを有した回転体であり、これは数学上でのル
ーローの三角形を肉厚に形成したものである。このルー
ロー三角形回転体１には、各頂点１ａ，１ａ，１ａ箇所
に、切削用バイト２が固着されている。該切削用バイト
２の先端が、前記頂点１ａ，１ａ，１ａ箇所と一致する
ように形成されている。さらに、切削用バイト２の断面
は、Ｌ型をなし〔図４（Ａ）及び（Ｂ）参照〕、該Ｌ型
の一片の取付部２ａが前記ルーロー三角形回転体１の表
面側にビス又はボルト等の固着具にて固着され、前記Ｌ
型の他片が刃部２ｂとして形成されている。材質的に
は、一般には超硬材が使用され、且つ焼き入れ加工され
ている。通常は、前記切削用バイト２の先端位置を前記
頂点１ａとし、その後部側が前記ルーロー三角形回転体
１の重心Ｇ付近まで達するようにして取付けられてい
る。

【０００７】前記固定体３には、正方形穴４が形成され
ている。該正方形穴４の正方形の一辺は、前記ルーロー
三角形回転体１のさしわたし幅，即ち、ルーロー三角形
回転体１の正三角形の一辺の長さと同等に形成されてい
る。実際には、正方形穴４内をルーロー三角形回転体１
が回転し、その各頂点１ａ及び円弧部１ｂが前記正方形
穴４の内壁を摺動するため、ミリ又はミクロン単位で僅
かに大きく形成されている。前記固定体３の底部３ａ
は、平板状のベース２５上にボルト等にて固着されてい
る。

【０００８】前記固定体３の裏面側には、図１及び２に
示すように、所定の間隔５ａを有したガイド板５が設け
られている。この間隔５ａ内には、前記正方形穴４の対
角線の長さと同等又はこれよりも大きな直径のガイド回
転板６が挿入され、該ガイド回転板６は、前記ルーロー
三角形回転体１の裏面に固着され、該ルーロー三角形回
転体１が前記正方形穴４内を回転する際には、同時にガ
イド回転板６が、間隔５ａ内を摺動且つ回転可能に構成
され、前記ガイド回転板６の回転を介してルーロー三角
形回転体１が整然とした回転が可能となる。また、必要
に応じて、その間隔５ａ箇所には、ボール等のころがり
体７が設けられてガイド回転板６を最小の摩擦係数にて
回転させる構成とすることもある。

【０００９】前記ルーロー三角形回転体１の重心Ｇ位置
又は該重心Ｇ位置と同位置となるガイド回転板６には、
前記可撓性回転軸８の一端が固着され、該可撓性回転軸
８の他端は、前記ベース２５上に固着された軸受部１０
に回転可能に設けたプーリ軸９に固定されている。この
ように可撓性回転軸８を使用して偏芯駆動させるのは、
前記ルーロー三角形回転体１が、固定体３の正方形穴４
内を回転すると、そのルーロー三角形回転体１の重心Ｇ
位置は、変形円運動をなすためである。具体的には、ル
ーロー三角形回転体１の各頂点１ａ及び切削バイト２の
先端箇所は、略正方形状に回転し、このときルーロー三
角形回転体１の重心Ｇ位置は、変形円運動をなすように
回転するために可撓性回転軸８が使用される。

【００１０】前記可撓性回転軸８は、２個連続させた自
在継手１１，１１で構成することもあり、この場合の自
在継手１１，１１の一端は前記プーリ軸９に、他端はル
ーロー三角形回転体１の重心Ｇ位置又は該重心Ｇ位置と
同位置となるガイド回転板６に設けた軸片１２にそれぞ
れ固着することもある。前記プーリ軸９には、従動プー
リ１３が固着され、前記プーリ軸９に対して適宜の間隔
を有して平行をなした原動軸１４には原動プーリ１５が
固着され、該原動プーリ１５と前記従動プーリ１３との
間には、無端ベルト１６が巻き掛けされている。

【００１１】前記原動プーリ１５が固着された原動軸１
４は、前記ベース２５上に固着された軸受部１７に軸支
されている。前記原動軸１４の他端には、ウォームホイ
ル１８が固着され、該ウォームホイル１８に噛合するウ
ォーム１９がモータ２０の駆動軸２０ａに固着されてい
る。前記軸受部１７は、前記ウォームホイル１８の両側
に突出した原動軸１４を左右側で軸支するように構成さ
れ、さらに、前記軸受部１０も前記従動プーリ１３の両
側に突出したプーリ軸９を左右側で軸支するように構成
されている。また、該プーリ軸９の自在継手１１を設け
ない側の端には、はずみ車２１が必要に応じて固着され
ている。

【００１２】前記ルーロー三角形回転体１の表側の切削
用バイト２箇所の前面側には、被加工物Ｐの載置台２２
がベース２５上に設けられたガイドレール２３上を摺動
可能に設けられている。また、前記載置台２２の後部側
のベース２５上には、油圧又は空圧等の液圧シリンダ２
４が設けられている。該液圧シリンダ２４のシリンダロ
ッド２４ａの先端が前記載置台２２の後部端に連結さ
れ、該シリンダロッド２４ａの往復動にて載置台２２が
前後動するように構成されている。

【００１３】その切削加工の作業では、モータ２０を駆
動させると、ウォーム１９，ウォームホイル１８，原動
軸１４，原動プーリ１５，無端ベルト１６，従動プーリ
１３，プーリ軸９，自在継手１１，軸片１２を介して切
削用バイト２付きのルーロー三角形回転体１が、前記固
定体３の正方形穴４内を回転する。一方、載置台２２に
載置固定された被加工物Ｐは前記液圧シリンダ２４のシ
リンダロッド２４ａにて前記切削用バイト２側に徐々に
近づき、該切削用バイト２にて被加工物Ｐに正方形状の
穴明け作業が行われる。また、前記モータ２０について
は、工作機械とした場合には、交流電源のモータを使用
するが、教材用装置の場合には、直流の電池等を使用す
る場合が多い。

【００１４】この正方形状穴明けの原理としては、ルー
ロー三角形回転体１の各頂点１ａから円弧部１ｂに下し
た垂線の足は、何れも、そのルーロー三角形回転体１内
の正三角形の一辺の長さと一致するためである。ただ、
各頂点１ａ箇所が、正方形穴４の隅角部箇所に近づく
と、例えば、図６（Ａ）から図７（Ａ）のように、の
切削用バイト２の先は、前記正方形穴４の水平穴壁より
外れ、正方形穴４の上下の壁間は、図７（Ａ）のの切
削用バイト２の先（下端）から鉛直に上げた円弧部１ｂ
の箇所となり、これによって、の切削用バイト２の先
は前記正方形穴４の水平穴壁に影響されずに、円弧状に
切削加工される。このようなことが連続することで、正
方形穴明け加工であって且つその隅角部箇所が円弧とし
て形成された正方形状穴明け加工がなされる。

【００１５】実際の正方形状穴明けについて詳述する。
まず、図５（Ａ）の位置からルーロー三角形回転体１の
回転が開始するものとし、このとき、図５（Ｂ）のよう
に、被加工物Ｐ（裏面側から見た想像図）には重心Ｇの
みが位置する。そして、切削用バイト２付きのルーロー
三角形回転体１を、前記固定体３の正方形穴４内を図５
（Ａ）において時計方向に適宜の角度（約３０度）回転
させると、そのルーロー三角形回転体１の各頂点１ａの
動きは、その正方形穴４内壁に沿って、直線運動をな
し、これによって、及びの切削用バイト２では、そ
れぞれ三角形状の穴部が形成され、且つの切削用バイ
ト２の先が、前記図５（Ａ）のの切削用バイト２位置
から円弧状に形成され、三カ所の切削部は、図６（Ｂ）
のようになる。そして、さらに右回転（約数度）させる
と、今度は、図７（Ａ）のの切削用バイト２の先が、
前記図６（Ａ）のの切削用バイト２位置から円弧状に
形成され、同時に及びの切削用バイト２では、それ
ぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、三カ所の
切削部は、図７（Ｂ）のようになる。

【００１６】さらに切削用バイト２付きのルーロー三角
形回転体１を右回転（約数度）させると、今度は、図８
（Ａ）のの切削用バイト２の先が、前記図６（Ａ）の
の切削用バイト２位置から円弧状に形成されて、この
円弧形成が終了状態となり、同時に及びの切削用バ
イト２では、それぞれ三角形状の穴部が追加されたよう
になり、三カ所の切削部は、図８（Ｂ）のようになる。
そして、ルーロー三角形回転体１を右回転（約数度）さ
せると、今度は、図９（Ａ）の及びの切削用バイト
２の先は直線的に移動し、それぞれ三角形状の穴部が追
加されたようになり、同時に前記図９（Ａ）のの切削
用バイト２の先は、前記図８（Ａ）のの切削用バイト
２位置から円弧状に形成され、三カ所の切削部は、図９
（Ｂ）のようになる。そして、さらに切削用バイト２付
きのルーロー三角形回転体１を右回転（約十数度）させ
ると、今度は、図１０（Ａ）のの切削用バイト２の先
が、前記図９（Ａ）のの切削用バイト２位置から円弧
状に形成されて、この円弧形成が終了状態となり、同時
に及びの切削用バイト２では、それぞれ三角形状の
穴部が追加されたようになり、三カ所の切削部は、図１
０（Ｂ）のようになる。

【００１７】そして、ルーロー三角形回転体１を右回転
（約数度）させると、今度は、図１１（Ａ）の及び
の切削用バイト２の先は直線的に移動し、それぞれ三角
形状の穴部が追加されたようになり、同時に前記図１１
（Ａ）のの切削用バイト２の先は、前記図１０（Ａ）
のの切削用バイト２位置から円弧状に形成され、三カ
所の切削部は、図１１（Ｂ）のようになる。さらに、切
削用バイト２付きのルーロー三角形回転体１を右回転
（約十数度）させると、今度は、図１２（Ａ）のの切
削用バイト２の先が、前記図９（Ａ）のの切削用バイ
ト２位置から円弧状に形成されて、この円弧形成が終了
状態となり、同時に及びの切削用バイト２では、そ
れぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、三カ所
の切削部は、図１０（Ｂ）のようになる。このように、
図５（Ａ）から図１２（Ａ）に示すように、ルーロー三
角形回転体１は約１２０度時計方向に回転したのみで、
切削用バイト２が３箇所存在していることで、略正方形
状の穴が形成される。略正方形で、略としたのは、正方
形穴４の隅角部箇所では、円弧（４分の１円）となるた
めである。このように、ルーロー三角形回転体１の各頂
点１ａの動きが略正方形の軌跡となるため、前記ルーロ
ー三角形回転体１の各頂点１ａ箇所に固着した切削用バ
イト２の刃部２ｂにて、前記被加工物Ｐに対して略正方
形状の穴明け加工作業ができる。前述のようにルーロー
三角形回転体１が時計方向に約１２０度回転したとき、
重心Ｇ位置は、反時計方向に約３６０度回転軌跡を描
く。また、第１の実施の形態では、切削用バイト２は３
箇所等分に設けたが、能率は低下するが、１個又は２個
でも、３個のときと同様な正方形状穴明け加工ができ
る。

【００１８】また、第２の実施の形態においては、図１
３に示すように、前記ルーロー三角形回転体１と切削用
バイト２とが一体形成されたものである。具体的には、
ルーロー三角形回転体１の各頂点１ａ，１ａ，１ａ箇所
から回転前方をえぐるように形成した切削用バイト２，
２，２が一体形成されている。他の構成は、前述の第１
の実施の形態における構成と同一であり、符号も同一で
あるため、その説明を省略する。その加工作業について
も前述の第１の実施の形態と同一である。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明は、ルーロー三角形回転
体１と、該ルーロー三角形回転体１の各頂点１ａ，１
ａ，１ａ箇所から回転前方をえぐるように形成した切削
用バイト２，２，２と、前記ルーロー三角形回転体１の
さしわたし幅を一辺とする正方形穴４を形成し，該正方
形穴４内を前記ルーロー三角形回転体１が回転可能な固
定体３と、前記ルーロー三角形回転体１の略重心Ｇ位置
に一端を連結した可撓性回転軸８と、該可撓性回転軸８
の他端を連結して駆動可能に設けたモータ２０とからな
る正方形状穴明け加工装置としたことにより、第１にル
ーロー三角形回転体１を回転させ、被加工物Ｐは回転停
止状態にて、被加工物Ｐに正方形状穴明け加工を整然と
して行うことができ、第２に構成が簡単で安価に提供で
きる等の効果を奏する。

【００２０】このような構成においては、被加工物Ｐを
回転させないで、工具なるルーロー三角形回転体１を回
転させることで、従来のように、被加工物Ｐを回転させ
るような構成が大型化したものではなく、装置が小型化
且つ安価に提供できるものである。

【００２１】請求項２の発明においては、請求項１の構
成と略同一であるが、ただ、切削用バイト２とルーロー
三角形回転体１とを別個独立して設けたことで、切削用
バイト２のみが破損等した場合に、その切削用バイト２
のみを交換することで好適に対応できるものであり、他
の効果は請求項１と同等である。

【００２２】また、請求項３の発明においては、請求項
１又は２において、前記正方形穴４は貫通させ、前記固
定体３の後方に適宜の間隔を有して形成したガイド板５
と、前記ルーロー三角形回転体１の後部側に固着したガ
イド回転板６と、該ガイド回転板６は固定体３の後部側
と前記ガイド板５との間を摺動可能にした正方形状穴明
け加工装置としたことにより、前記ルーロー三角形回転
体１が、前記正方形穴４を回転するのに、そのガイド回
転板６がガイドとなっており、ルーロー三角形回転体１
がより正確な回転にできる利点がある。

【００２３】また、請求項４の発明においては、請求項
１又は２において、前記切削用バイト２の前面に対し
て、近接又は離間可能に構成した被加工物Ｐの載置用の
載置台２２とからなる正方形状穴明け加工装置としたこ
とにより、被加工物Ｐを載置台２２に載せて、進行方向
に対して徐々に進ませることで正方形状穴明け加工を整
然としてできる利点がある。

【００２４】なお、正方形状穴明け加工装置において、
実際にそのルーロー三角形回転体に動きを与えると、速
度が早過ぎて理解しにくいことも考慮されるため、図１
４に示すように、ルーロー三角形回転体１の裏面に、回
転円板３０を固着し、この周囲の一カ所に駆動輪３１が
押圧されるように設けられている。具体的には、該駆動
輪３１は、減速機３２の軸に固着され、該減速機３２が
揺動アーム３３の先端側に設けられ、該揺動アーム３３
の後部側は、前記固定体３に軸支され、その揺動アーム
３３の先端側は常時上方に弾発的に設けられている。即
ち、該揺動アーム３３の一部を上方に引張りコイルバネ
３４にて張引されている。このようにした場合には、ゆ
っくりと切削用バイト２（切削不能で単なる印のみの場
合もある）が、正方形穴４の内周を回転し、その切削用
バイト２の先端が、略正方形状の軌跡になることを理解
させることができ、教材用として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体斜視図

【図２】（Ａ）は本発明の要部を断面とした側面図（Ｂ）は切削用バイト付きルーロー三角形回転体の正面
図

【図３】本発明の要部であって、一部断面とした正面図

【図４】（Ａ）は本発明の要部部材の斜視図（Ｂ）は（Ａ）の分解斜視図

【図５】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転体
を回転開始する状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の未加工状
態図

【図６】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転体
を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図７】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転体
を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図８】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転体
を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図９】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転体
を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図１０】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転
体を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図１１】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転
体を回転させている状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図１２】（Ａ）は本発明においてルーロー三角形回転
体を回転終了した状態図（Ｂ）は（Ａ）によって切削された被加工物の加工状態
図

【図１３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態における
切削用バイト付きルーロー三角形回転体の斜視図（Ｂ）は（Ａ）の回転体を使用している加工状態図

【図１４】（Ａ）は本発明の別の実施の形態における全
体の裏面図（Ｂ）は（Ａ）のＸーＸ矢視断面図

【符号の説明】

Ｇ…重心１…ルーロー三角形回転体１ａ…頂点２…切削用バイト３…固定体４…正方形穴８…可撓性回転軸２０…モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ルーロー三角形回転体と、該ルーロー三
角形回転体の各頂点箇所から回転前方をえぐるように形
成した切削用バイトと、前記ルーロー三角形回転体のさ
しわたし幅を一辺とする正方形穴を形成し，該正方形穴
内を前記ルーロー三角形回転体が回転可能な固定体と、
前記ルーロー三角形回転体の略重心位置に一端を連結し
た可撓性回転軸と、該可撓性回転軸の他端を連結して駆
動可能に設けたモータとからなることを特徴とする正方
形状穴明け加工装置。
【請求項２】ルーロー三角形回転体と、該ルーロー三
角形回転体の各頂点箇所の少なくとも一箇所に設けた切
削用バイトと、前記ルーロー三角形回転体のさしわたし
幅を一辺とする正方形穴を形成し，該正方形穴内を前記
ルーロー三角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルー
ロー三角形回転体の略重心位置に一端を連結した可撓性
回転軸と、該可撓性回転軸の他端を連結して駆動可能に
設けたモータとからなることを特徴とする正方形状穴明
け加工装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記正方形穴
は貫通させ、前記固定体の後方に適宜の間隔を有して形
成したガイド板と、前記ルーロー三角形回転体の後部側
に固着したガイド回転板と、該ガイド回転板は固定体の
後部側と前記ガイド板との間を摺動可能にしたことを特
徴とする正方形状穴明け加工装置。
【請求項４】請求項１又は２において、前記切削用バ
イトの前面に対して、近接又は離間可能に構成した被加
工物載置用の載置台とからなることを特徴とする正方形
状穴明け加工装置。