JPS6195811A - 外面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば原子力炉心構成要素ハンドリングヘッ
ドのセルフオリエンテーション部の形状のような特殊形
状を機械加°工する装置に関する。

〈従来の技術〉 原子炉の炉心部においては六角柱状の燃料集合体や制御
棒等の炉心構成要素は緻密に配列組合せられる。これら
の炉心構成要素の一本を取シ出して再び組入れる場合、
挿入すべき空間は六角形状をなしているので、炉心構成
要素の位置・向きが正確でないと挿入できなくなってし
まう。そこで、炉心構成要素めハンドリングヘッドにセ
ルフオリエンテーション部を形成している。第５図はそ
の炉心構成要素の部分の斜視図、第６図はその側面図、
第７図は第６図の■−■矢視図、第８図は第６図の■−
■断面図である。第５図〜第８図に示すように、炉心構
成要素】の端部（ハンドリングヘッド）Ｉａにおいて各
側面１ｂに斜面２と当該斜面２にょシ区画される円弧面
３とからなる位置決め案内部（セルフオリエンテーショ
ン部）４を形成し、炉心構成要素１の集合体からその１
本を取シ出した後の空間が円弧面３が作る円筒空間とな
りて炉心構成要素１の挿入がしやすくなるようにすると
共に、斜面２の作用によシ自動的に位置合せがてきるよ
うにしている。

上述の如く、セルフオリエンテーション！ＩＳ４は円弧
面３と斜面２の組合せという特殊な形状を有しているた
め、通常の汎用工作機械ではそれを機械加工することが
できない。それに対して、特開昭５９−１４６７０７号
公報ではこの種の機械加工を可能とした外面加工装置が
開示されている。これは、回転切削工具の回転と同期し
てワークをその長手軸方向に移動させると共に、ワーク
を漸次工具側に近づけて切込みを与えるようにしたもの
である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上述の外面加工装置はセルオリエンテーショ
ン部４のような特殊形状の機械加工を可能とした点では
有効であるが、この外面加工装置に使用される切削工具
は一枚刃のものであるため切削効率が悪く、加工時間が
多くかかるという問題点があった。

本発明は、ハンドリングヘッドのセルフオリエンテーシ
ョン部のような特殊形状の機械加工を可能とすると共に
、従来の一枚刃の切削工具に代えて多刃のカッターを使
用した外面加工装置を提供し、もって加工能率を増大さ
せて製造コストの大幅な低減を図ると共にその加工精度
と性能を同上させることを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 この目的を達成するための本発明Ｋかかる外面加工装置
の構成は、ワーク被加工面に対応した刃先形状をもった
多刃カッターと、前記多刃カッターを回転駆動すると共
にその回転軸がワーク長手軸に対して所定の角度傾斜し
たカッター回転駆動装置と、前記カッター回転駆動装置
をワーク長手軸と直交する面内で回転させるカッター旋
回装置と、前記カッター旋回装置と同期して駆動されて
該゛カッター旋回装置が前記カッター回転駆動装置を所
定角度回転する間にワークをその長手軸方向に所定量移
動させるワーク移動装置とを具えたことを特徴とする。

く作用〉 本発明による外面加工装置では、ワーク被加工面に対応
した刃先形状をもった多刃カッターを用い、その回転軸
をワークに対して所定角度、例、ｔ　ｉｆハンドリング
ヘッドのセルフオリエンテーション部のリード角に対し
て直角となるように傾斜させ、且つカッターをワーク長
手軸と直交する面内で公転させると同時にそれと同期し
てワークをその長手軸方向に移動させるので、セルフオ
リエンテーション部のような特殊形状が一回のカッター
の通過で機械加工される。

〈実施例〉 以下本発明の一実施例を図面によシ詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の］−〇断面図、笥３図は第１図の鵬−１断面図である
。第１図〜第３図において、本実施例の外面加工装置２
０は汎用旋盤のベンド２２工に取付けられると共に、旋
盤の主軸チャック２３には外面加工装置２０の駆動軸２
４がチャンキングされ、図示しない旋盤主軸の駆動源に
よ多回転駆動されるようになっている。

尚、本実施例では汎用旋盤を利用してそのベッド２２や
主軸チャック２３の駆動機構をそのまま使用して、大幅
な経費節減を図っているが、汎用旋盤を流用しないで本
外面加工装置専用のベッド及び主軸駆動機構を設けるよ
うにしてもよい。

主軸ヘッド２５は押え金２６ａ、２６ｂによシベッド２
２に固足されると共に主軸ヘッド２５には複数の歯車が
配設された歯車箱２７がメルトによシ固定される。また
、歯車箱２７には軸受蓋２８がメルトで固定されておシ
、従って主軸ヘッド２５、歯車箱２７、軸受蓋２８は一
体化してベッド２２に固定される。歯車箱２７に軸支さ
れた駆動歯車３０は、前述の駆動軸２４と軸継手２９を
介して連結され、旋盤の主軸の回転によ多回転駆動され
る。駆動歯ｊｉＬ３０は中間歯車軸３２に固足された中
間減速歯車３１ａと噛み合うと共に、同じ中間減速軸３
２に固定された減速歯車３１ｂは遊星駆動歯車３３と噛
み合っている。遊星駆動歯車３３を固定した軸には平行
キー３４を介して遊星出直アーム３５が一体回転するよ
うに取付けられておシ、従って駆動軸２４の回転は減速
して遊星歯車アーム３５に伝達される。

また、主軸ヘッド２５の軸受内周部２５ａには主軸３８
が摺動回転自在に支承される一方、主軸３８の基端部に
隣接して固定歯車３６が主軸ヘッド２５にボルトで固定
されると共に、その固定歯車３６に並んで同志に差動歯
車３７が主軸３８にボルトで固定されでいる。遊星歯車
アーム３５の先端には遊星歯車軸４０が固定され、その
遊星歯車軸４０には玉軸受４１を介して遊星歯車３９が
回転自在に支承されると共に、遊星歯車３９は固定歯車
３６及び差動歯車３７と噛み合っている。従って、遊星
両区アーム３５の回転によって遊星両区３９は固定歯車
３６と差動歯車３７に噛み合った状態でその外周を遊星
回転する。これら固定歯車３６の歯数Ｎ１−と差動歯車
３７の歯数Ｎ２と間にはＮ２＝Ｎ］−１の関係があシ、
本実施例ではＮ１＝３６０枚、□Ｎ２＝３５９枚として
いる。これは円の円周角度３６０を基準としたもので、
計算を容易にするために選択されたものであるが、限ら
ずしもこの歯数に限られるものではない、。いま、駆動
歯車３０を右方向（旋盤の主軸チャック２３側から見て
時計回転方向）に回転させると、中間減速歯車３１ａ、
減速歯車３１ｂ、遊星駆動歯車３３、遊、星歯車アーム
３５を介して遊星歯車３９が右方向に回転し、固定歯車
３６と差動歯車３７の歯数Ｎ１対Ｎ２の関係から差動歯
車３７は減速されて左方向に回転する。従って、差動歯
車３７と一体化されている主軸３８も左方向に回転する
。尚、第１因においては、歯惠各々の回転方向を「右」
、「左」で表わしている。

主軸３８の端面にはカッターヘッド取付７ランソ４２が
合ビン４３及びゲルト４４で固定されている。また、主
軸ヘッド２５の軸受部２５ｂと主軸３８との間にはスラ
スト調整軸受４５が配設されてお９、スラストｍ整軸父
４５は主軸３８の軸受円錐面３８ａｌＣ摺動自在に当接
すると共に、押しねじ４６とゲルト４７で軸方向に移動
調整可能に主軸ヘッド２５に固定され、主軸ヘッド２５
の軸受端面２５ｃと主軸３８の軸受円錐面３８ａとのス
ラスト力を調整できるようになっている。さらに、カッ
ターヘッド取付フランジ４２にはカッターヘッド４８が
＆ル）４９で固定される。ここで、カッターヘッド４８
はカッター５０の再研磨等による外径の変化に対応して
上下に移動調節できるよう取付けられている。すなわち
、カッタヘッド４８の取付板の両側にはそれを上下に摺
動自在に案内するそれぞれ押え板５３ａ、５３ｂが取付
フランジ４２にボルトで固定ξれる一方、取付フランツ
４２の上端及び下端にそれぞれ当板５］ａ、５１ｂが固
定されると共に当板５］ａ、５１ｂに螺合する押しねじ
５２ａ、５２ｂがそれぞれカンタ−ヘッド４８の取付板
の上端及び下端に当接し５ている。従って、押しねじ５
２ａ、５２ｂの突出量を調節することによシカツタ−ヘ
ッド４８の上下位置を調節することが可能である。

第２図に示すように、多刃のカッター５０に切削回転駆
動力を与える駆動モータ５４はカッターヘッド４８に固
定された軸受蓋５５に固定されている。駆動モータ５４
の出力軸５４ａにはモータ軸付歯車５６が平行キー５７
を介して取付けられる一方、モータ軸付歯゛車５６は中
間歯車軸５８に平行キー６０を介して固定された中間減
速歯車５９ａと噛み合うと共に、同じ中間歯車軸５８に
固定された減速歯車５９ｂはカッター回転軸６２に平行
キー６１を介して固定された駆動歯＆］ＯＯと噛み合っ
ている。従って、駆動モータ５４の出力軸５４ａの回転
は減速してカッター回転軸６２に伝えられる。また、円
錐とろ軸受６３ａ、６３ｂは、軸受カラー６４を介して
軸受部え板６５でカッターヘッド４８にボルトで固定さ
れ、カッター回転軸６２を回転自在に支承する。

エンドカラー６６はカッター５０と主軸３８の回転中心
との位置を調整するものである。中間カラー６７ａ、６
７ｂ及び軸受カラー６８は平行キー６９を介してカッタ
ー回転軸６２に挿嵌され、ナツト７０によシカツタ−５
０，エンドカラー６６と共にカッター回転軸６２に締付
は固定される。軸受カラー６８に挿嵌された軸受グツシ
ュア１の外周面は、カッターヘッド４８にテーパピン７
５で位置決めされ且つメル″ドア６で固定された軸受７
ランジ７２のテーバ内局面に嵌合されると共に軸受フラ
ンジ７２に螺合した止めねじ７３で回シ止めされ、丸ナ
ツト７４で軸受フランツ７２に固定されて軸受カラー６
８を回転自在に支承している。このカッター回転軸６２
は後述の取付台９１に固定されるハンドリングヘッド】
ａのセルフオリエンテーション部４の斜面２のリード角
θに対して直角となるように傾斜して取付けられている
。

一方、第１図に示すように、中間減速軸３２の減速歯車
３１ｂは、歯車筒２７及び軸受蓋２８に玉軸受を介して
回転自在に支承された歯車７７とも噛み合っている。電
磁クラッチ７８は、その固定側が軸受蓋２８１Ｃ固定さ
れたクラッチ箱７９に固定されると共に、電磁クラッチ
７８の回転継手の一方が送シねじ８１に平行キ−８２を
介して固定される一方、他方は歯車７７にボルトで固定
されている。送シねじ８】の一端側は主軸ヘッド２５に
玉軸受を介して回転自在に支承されると共に、他端はベ
ッド２２に押え金８３で固定された固定軸受８０に内装
された軸受グツ７二８４及びスラスト玉軸受８５ａ、８
５ｂで回転自在罠支承されている。そして、電磁クラッ
チ７８がオフの時は歯車７７は玉軸受を介して送シねじ
８】上を遊転する一方、電磁クラッチ７８がオンの時は
歯車７７と送シねじ８１が一体化されて送夛ねじ８】は
歯車７７と共に回転するようになっている。この電磁ク
ラッチ７８はハンドリングヘッド１ａとカッター５０と
の切削開始位置を調節するためのもので、送シねじ８１
の軸端スパナ掛は部８１ａにスパナを掛けて手動で初期
位置を設定した後は加工完了まで電磁クラッチ７８はオ
ン状態に維持され°　る。

また、送シねじ８】には摺動台８７が挿通され、送夛ね
じ８１と螺合するめねじ８６が摺動台８７にボルトによ
シ固定されている。摺動台８７の下面には間隔板８８を
挾んでベッド２２に摺動自在に当接する当板８９ａ、８
９ｂがボルトで固定されておシ、それによシ摺動台８７
はベッド２２に沿って摺動自在に支持されている。従っ
て、送シねじ８】の回転によシ摺動台８７は第１図中左
右に摺動移動する。摺動台８７の上面には、ベンド２２
の長手方向と直角な方向に刻設されたキー溝に嵌入した
キー９０を介して取付台９１がボルトで固定される。こ
こで、取付台９１はそこに取付けられるハンドリングヘ
ッド１ａの中心線と主軸３８の回転中心とが第２図にお
いて同一垂直線上に位置するように第２図中左右に移動
調節できるように取付けられている。すなわち、摺動台
８７の両側面にメルトで固定された当板９２ａ、９２ｂ
に螺合する押しねじ９３ａ、９３ｂがそれぞれ取付台９
】の両側面に当接しておシ、その押しねじ９３ａ。

９３ｂの突出量を調節することで取付台９１の左右位置
を調節することが可能である。さらに１取付台９】の端
面にはハンドリングヘッド】ａの加工時の推力を支える
ための当板９４がボルトで固定されておシ、ハンドリン
グヘッド】ａはその当板９４に当接した状態で押え金９
５ａ。

９５ｂによって取付台９１に固定される。

このよう゛な構成の外面加工装置２０において、以下第
４図を参照してハンドリングヘッド１ａを加工する状態
を説明する。第４図において、点ＯＡは主軸３８の回転
中心、点ＯＢはハンドリングヘッド１ａの取付は中心を
示している。

また、主軸３８の回転に伴うカッター５０の切刃外径点
５０ａの旋回半径をＲ１，その旋回軌跡を２．またその
旋回方向を矢印Ｙで示している。角度ｒは点ＯＡ中心と
ハンドリングヘッド】ａの外径六角−辺イ、つとを結ん
でなる角度である。すなわち、カッター５０の切刃外径
点５０ａで旋回軌跡Ｚ中でノ・ラドリングヘッド１ａの
セルフオリエンテーション部４を切削する領域となる角
度である。点アから点イをカッター５０の切刃外径点５
０＆で切削通過させて加工するためには、カッター５０
の切刃外径点５０＆が旋回角度ｒだけ旋回する間にハン
ドリング】ａのセルフオリエンテーション部４の長さ！
たけハンドリンクヘッド】ａをその長さ方向に移動させ
ればよい。

この時カッター５０の切削回転中心線ＯＣは、ハンドリ
ングヘッド１ａのセルフオリエンテーション部４の斜面
２のリード角θ、すなわち点ア、つを結んだ線に対する
点ア、イを結んだ線とからなる角度θと直角に交差させ
ている、この中心線ｏＣは第２図におけるカッター回転
軸６２の回転中心と一致するものである。また、カッタ
ー５０の外径刃先形成曲線Ｒ２は、セルフオリエンテー
ション部４０円弧面３を形成する旋回半径Ｒ１とその切
削深さＴとからなる形状を点ア、イを結んだ線に対して
直角に交差した点工、オを結んだ線上に展開した曲線で
ある。

従って、カッター５０に駆動モータ５４によシ切削回転
を与えて、カッター５０を旋回させてその切刃外径点５
０ａが旋回角度γだけ旋回する間にハンドリングヘッド
１ａをｌたけ移動させると、カッター５０の外径刃先形
成曲線Ｒ２で形成された外周切刃でハンドリングヘッド
１ａのセルフオリエンテーション部４が切削加工される
。尚、カッター５０の刃先形成角度αは第８図における
角度αと一致するものである。

本外面加工装置２０では、ハンドリングヘッド１ａのセ
ルフオリエンテーション部４を切削加工するための所要
の条件、すなわち前述の旋回半径Ｒ１と旋回角度ｒ及び
セルフオリエンテーション部４の切削長さｌとカッター
５０の刃先形成曲線Ｒ２並びに刃先形成角度α等の関係
がすべて満たされる。切削に当って扛先ず、予めカッタ
ー５０の切刃外径点５０ａとハンドリンクヘッド】ａの
セルフオリエンテーション部４の切削開始点アとを一致
させるために電磁クランチア８をオフにし、送シねじ８
】の軸端スパナ掛は部８１ａにスパナを掛けて手動操作
して送９ねじ８１を回転させ、摺動台８７の構成部全体
、すなわちハンドリングへ・ラド１ａを摺動調整して位
置決めする。摺動調整位置決めした後に電磁クラッチ７
８をオンにして歯車７７と送りねじ８１とを−１体化す
る。この状態で駆動モーター５４を作動させてカッター
５０に切削回転動力を与える。次に主軸チャック２３を
回転駆動きせると、ｙｆＡ動軸２４が同時に回転し軸接
手２９を介して駆動歯車３０、中間減速歯車３】ａ、減
速歯車３１ｂへと同時に回転が伝達される。減速歯車３
１ｂに伝達された回転動力は遊星駆動歯車３３及び歯車
７７に同時に分配伝達される。遊星お勤歯車３３側から
は平行キー３４を介して遊星歯車アーム３５及び遊星歯
車アーム３５に回転自在に取付けられた遊星歯車３９が
固定歯車３６及び差動歯車３７の外周を回動する。この
回動によって差動歯車３７と一体化された主軸３８及び
カッターヘッド取付７ランジ４２並びにカッタ−ヘッド
４８構成部全体が主軸ヘッド２５の軸受内周部２５ａに
支承された状態で回動する。一方、同時に一減速歯車３
１ｂから歯車７７に伝達された回転動力は１磁クラツチ
７８を介して送シねじ８】を回転させる。この送シねじ
８１の回転によりめねじ８６を介して摺動台８７ａ成部
全体、すなわチハンドリングヘッド１ａも同時にベット
２２上を摺動移動する。この摺動台８７構成部の摺動方
向は第１図中台歯車の回転方向「右」、「左」記号に対
して矢印方向即ち第】図において右方向に摺動移動する
。従って、カッタ−ヘッド４８構成部の回転と摺動台８
７構成部の摺動移動の同期作動によってカッター５０が
切削回転しながらハンドリンクヘッド１ａのセルフオリ
エンテーション部４の斜面２のリード角度θにそって切
削加工が行われ、ハンドリングヘッド１ａの六角柱形状
の一面に対して一回の同期作動で加工が完了するので加
工時間が従来に比して大幅に低減できる。ノ・ンドリン
クヘッド】ａ六面体の一面の加工が完了すると（カンタ
−５０の切刃外径点５０ａが第４図の点イがら完全に離
れた状態）、外面加工装置２ｏ全体をそのｉｔで停止さ
せてハンドリングヘッド】ａを取付台９】から取シ外す
。次に、主軸チャック２３を逆転させて前述加工開始前
の状態に外面加工装置２０を復帰させる。この状態でハ
ンドリングヘッド】ａの未加工面を上面側にして取付台
９】に取付は固定する。このようにして再度、前述した
ように外面加工装置２ｏを作動させることでハンドリン
グヘッド】ａのセルフオリエンテーション部４が切削加
工される。

〈発明の効果〉 以上一実施例を挙げて詳細に説明したように本発明によ
れば、ハンドリングヘッドのセルフオリエンテーション
部のような特殊な形状を能率よく機械加工することがで
き、製造コストの大幅な低減と加工精度の向上が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例にかかり、第１図は
本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図のＩＩ−
Ｉｆ断面図、第３図は第１図のｌ−１断面図、第４図は
加工説明図、第５図は炉心構成要素の部分の斜視図、第
６図はその側面図、第７図は第６図の■−■矢視図、第
８図は第６図の■−■断面図である。 図面中、 】ａはハンドリングヘッド、 ４はセルフオリエンテーション部、 ３８は主軸、 ４８はカッターヘッド、 ５０はカッター、 ６２はカッター回転軸、 ８１は送シねじ、 ８７は摺動台。 ９】は取付台である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワーク被加工面に対応した刃先形状をもった多刃カッタ
   ーと、前記多刃カッターを回転駆動すると共にその回転
   軸がワーク長手軸に対して所定の角度傾斜したカッター
   回転駆動装置と、前記カッター回転駆動装置をワーク長
   手軸と直交する面内で回転させるカッター旋回装置と、
   前記カッター旋回装置と同期して駆動されて該カッター
   旋回装置が前記カッター回転駆動装置を所定角度回転す
   る間にワークをその長手軸方向に所定量移動させるワー
   ク移動装置とを具えたことを特徴とする外面加工装置。