(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材に回転自在に保持されるものであってその回転中心軸と距離ｈだけ偏心した位置に貫通穴を形成した偏心スリーブと、
前記偏心スリーブに固定または形成される第四歯車と、
前記偏心スリーブ形成された前記貫通穴に挿入されるものであって前記貫通穴に挿入した状態で回転自在な加工主軸と、
前記加工主軸に取り付けられた切削加工手段と、
前記加工主軸を回転させるための加工主軸用入力軸と、
前記加工主軸用入力軸と前記加工主軸とを連結するためのものであって一対の主軸用ユニバーサルジョイント並びにその一対の主軸用ユニバーサルジョイントを連結する主軸用連結軸と、
前記加工主軸用入力軸を回転させるための加工主軸用入力軸駆動手段と、
前記偏心スリーブを回転させるための偏心スリーブ用入力軸と、
前記偏心スリーブ用入力軸を回転させるための偏心スリーブ用入力軸駆動手段と、
前記偏心スリーブ用入力軸に一端を連結する第一ユニバーサルジョイントと、
前記第一ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第一連結軸と、
前記第一連結軸の他端に一端を連結する第二ユニバーサルジョイントと、
前記第二ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第二連結軸と、
前記第二連結軸の他端に一端を連結する第三ユニバーサルジョイントと、
前記第三ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第三連結軸と、
前記第三連結軸の他端に一端を連結する第四ユニバーサルジョイントと、
前記第四ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する偏心スリーブ用出力軸と、
前記第四歯車と噛み合うものであって前記偏心スリーブ用出力軸に固定される第三歯車とを有し、
前記加工主軸用入力軸と、前記一対の主軸用ユニバーサルジョイント並びに前記主軸用連結軸と、前記加工主軸と、から成るものを主軸用ユニバーサルジョイントユニットとした場合に、その主軸用ユニバーサルジョイントユニットを正位相とし、
前記偏心スリーブ用入力軸と、前記第一ユニバーサルジョイントと、前記第一連結軸と、前記第二ユニバーサルジョイントと、前記第二連結軸と、から成るものを第一ユニバーサルジョイントユニットとし、
前記第一連結軸と、前記第二ユニバーサルジョイントと、前記第二連結軸と、前記第三ユニバーサルジョイントと、前記第三連結軸と、から成るものを第二ユニバーサルジョイントユニットとし、
前記第二連結軸と、前記第三ユニバーサルジョイントと、前記第三連結軸と、前記第四ユニバーサルジョイントと、前記偏心スリーブ用出力軸と、から成るものを第三ユニバーサルジョイントユニットとし、
前記第一ユニバーサルジョイントユニットと前記第二ユニバーサルジョイントユニットと前記第三ユニバーサルジョイントユニットとの全てを逆位相とするか、入力軸と出力軸とそれらを連結する単一のユニバーサルジョイントにおける出力軸における最大の位相角度差をαｄとした場合に前記偏心スリーブ用出力軸の位相角度差を３αｄ以上となるように、前記第一ユニバーサルジョイントユニットと前記第二ユニバーサルジョイントユニットと前記第三ユニバーサルジョイントユニットのうちの少なくとも１つを逆位相とすると共に残りを正位相とする組み合わせとした
ことを特徴とする多角形形状ボーリング加工装置。
【請求項２】
前記加工主軸用入力軸駆動手段と前記偏心スリーブ用入力軸駆動手段を同一の主駆動手段とし、前記加工主軸用入力軸に第一歯車を固定し、前記偏心スリーブ用入力軸に第二歯車を固定し、前記第一歯車と第二歯車とを噛み合わせることで、前記主駆動手段で前記加工主軸用入力軸と前記偏心スリーブ用入力軸とを回転させることを特徴とする請求項１記載の多角形形状ボーリング加工装置。
【請求項３】
前記第二連結軸を保持部材で保持し、前記保持部材を位置調整手段でＸ−Ｙ方向に自在に移動可能としたことを特徴とする請求項１または２記載の多角形形状ボーリング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの穴の断面を多角形形状に加工することができる多角形形状ボーリング加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークにボーリング加工を施す場合には、例えばドリルや加工バイト等の加工手段を、その中心軸を中心に回転させて加工を行なうものである。加工手段を回転させてボーリング加工する穴の断面形状は真円に形成される。ボーリング加工される穴の断面形状が真円に形成される従来技術は、例えば特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９５５４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来から、多角形形状（近似的な多角形形状）のボーリング加工を行なうことができる装置は存在しなかった。このため、穴の断面を近似的な多角形形状に加工する場合には、先ず、断面を真円とするボーリング加工を行い、次に、真円の穴の壁面に軸方向に多角形の数の加工を施して、穴に断面が近似的な多角形の形状を形成する。例えば、多角形の形状を六角形形状とすると、真円の穴の壁面に６箇所の軸方向の加工を施さなければならず、加工時間がかかると共に、加工コストが高くなるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、多角形の断面形状のボーリング加工を容易に行うと共に、加工時間を短縮して加工コストを低減することができる多角形形状ボーリング加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置は、支持部材に回転自在に保持されるものであってその回転中心軸と距離ｈだけ偏心した位置に貫通穴を形成した偏心スリーブと、前記偏心スリーブに固定または形成される第四歯車と、前記偏心スリーブ形成された前記貫通穴に挿入されるものであって前記貫通穴に挿入した状態で回転自在な加工主軸と、前記加工主軸に取り付けられた切削加工手段と、前記加工主軸を回転させるための加工主軸用入力軸と、前記加工主軸用入力軸と前記加工主軸とを連結するためのものであって一対の主軸用ユニバーサルジョイント並びにその一対の主軸用ユニバーサルジョイントを連結する主軸用連結軸と、前記加工主軸用入力軸を回転させるための加工主軸用入力軸駆動手段と、前記偏心スリーブを回転させるための偏心スリーブ用入力軸と、前記偏心スリーブ用入力軸を回転させるための偏心スリーブ用入力軸駆動手段と、前記偏心スリーブ用入力軸に一端を連結する第一ユニバーサルジョイントと、前記第一ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第一連結軸と、前記第一連結軸の他端に一端を連結する第二ユニバーサルジョイントと、前記第二ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第二連結軸と、前記第二連結軸の他端に一端を連結する第三ユニバーサルジョイントと、前記第三ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する第三連結軸と、前記第三連結軸の他端に一端を連結する第四ユニバーサルジョイントと、前記第四ユニバーサルジョイントの他端に一端を連結する偏心スリーブ用出力軸と、前記第四歯車と噛み合うものであって前記偏心スリーブ用出力軸に固定される第三歯車とを有し、前記加工主軸用入力軸と、前記一対の主軸用ユニバーサルジョイント並びに前記主軸用連結軸と、前記加工主軸と、から成るものを主軸用ユニバーサルジョイントユニットとした場合に、その主軸用ユニバーサルジョイントユニットを正位相とし、前記偏心スリーブ用入力軸と、前記第一ユニバーサルジョイントと、前記第一連結軸と、前記第二ユニバーサルジョイントと、前記第二連結軸と、から成るものを第一ユニバーサルジョイントユニットとし、前記第一連結軸と、前記第二ユニバーサルジョイントと、前記第二連結軸と、前記第三ユニバーサルジョイントと、前記第三連結軸と、から成るものを第二ユニバーサルジョイントユニットとし、前記第二連結軸と、前記第三ユニバーサルジョイントと、前記第三連結軸と、前記第四ユニバーサルジョイントと、前記偏心スリーブ用出力軸と、から成るものを第三ユニバーサルジョイントユニットとし、前記第一ユニバーサルジョイントユニットと前記第二ユニバーサルジョイントユニットと前記第三ユニバーサルジョイントユニットとの全てを逆位相とするか、入力軸と出力軸とそれらを連結する単一のユニバーサルジョイントにおける出力軸における最大の位相角度差をαｄとした場合に前記偏心スリーブ用出力軸の位相角度差を３αｄ以上となるように、前記第一ユニバーサルジョイントユニットと前記第二ユニバーサルジョイントユニットと前記第三ユニバーサルジョイントユニットのうちの少なくとも１つを逆位相とすると共に残りを正位相とする組み合わせとしたことを特徴とするものである。
本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置は、前記加工主軸用入力軸駆動手段と前記偏心スリーブ用入力軸駆動手段を同一の主駆動手段とし、前記加工主軸用入力軸に第一歯車を固定し、前記偏心スリーブ用入力軸に第二歯車を固定し、前記第一歯車と第二歯車とを噛み合わせることで、前記主駆動手段で前記加工主軸用入力軸と前記偏心スリーブ用入力軸とを回転させることを特徴とするものである。
本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置は、前記第二連結軸を保持部材で保持し、前記保持部材を位置調整手段でＸ−Ｙ方向に自在に移動可能としたことを特徴とするものである
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多角形形状ボーリング加工装置によれば、加工手段を備えた加工主軸を偏心スリーブの偏心穴に挿入し、加工主軸をその軸心で回転させると同時に偏心スリーブをその中心軸を中心に回転させる（加工主軸の１回転に対し偏心スリーブを１回転させる）。偏心スリーブを回転させための偏心スリーブ用出力軸は、偏心スリーブ入力軸の１回転の間に２周期の不等速運動（増速と減速が繰り返す運動）を行うと共に、加工主軸の１回転の間にＮ回転するように設定する。これによって、偏心スリーブには出力軸の２Ｎ回の不等速運動が伝えられる。加工主軸の回転中心Ｂ−Ｂが偏心スリーブの回転中心Ａ−Ａと距離ｈだけ偏心しているので、偏心スリーブの回転中心Ａ−Ａから加工主軸に取り付けた加工バイトの位置までの距離は、２Ｎ回の不等速運動に伴って変化する。この結果、加工穴の断面形状を２Ｎ個の近似的な多角形形状に形成することができる。本発明の多角形形状ボーリング加工装置で多角形の断面形状の穴を形成すると、穴の断面における半径方向の谷の深さも同じとなるので、多角形の個々の谷を形成する場合と比べて、容易にしかも正確な近似的多角形の穴を形成することができる。また、多角形形状の断面を加工装置で簡単に形成することができるので、製造コストと製造時間とを大幅に低減することができる。
【０００８】
３つの軸と２つのユニバーサルジョイントとを交互に連結して成るユニバーサルジョイントユニットを３つ含んでいる位相角度差・回転比率伝達手段において、それら３つのユニバーサルジョイントユニットの全てを逆位相とすれば、出力軸の位相差を大きくすることができ、多角形形状の断面における半径方向の谷の深さを深くすることができる。
【０００９】
加工主軸を回転させるための加工主軸用入力軸を回転させるため加工主軸用入力軸駆動手段と、偏心スリーブを回転させるための偏心スリーブ用入力軸を回転させるため偏心スリーブ用入力軸駆動手段とを、同一の主駆動手段とし、加工主軸用入力軸に固定した第一歯車と偏心スリーブ用入力軸に固定した第二歯車とを噛み合わせることで、１個の主駆動手段で加工主軸と偏心スリーブとを回転させることができる。これによって、加工主軸の同期と偏心スリーブの同期を合わせる必要が無く、多角形加工にずれが生じることが無く、しかもコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置の一実施例を示す部分断面正面図である。
【図２】図１の多角形形状ボーリング加工装置の一部を示す平面図である。
【図３】図１の多角形形状ボーリング加工装置の要部の構成を示すスケルトン図である。
【図４】ユニバーサルジョイントユニットの正位相（ａ）と逆位相（ｂ）を示す構成図である。
【図５】図４の３つの軸の位相角度差を示す図である。
【図６】図５の位相角度差αｄの２倍、３倍、４倍の位相角度差を示す図である。
【図７】５個の軸と４個のユニバーサルジョイントを交互に連結した場合の正位相と逆位相の異なる種類の組み合わせの位相角度差を示す表である。
【図８】図１の多角形形状ボーリング加工装置において偏心スリーブの中心軸と加工主軸に取付けられた加工バイトとの位置関係を示す説明図である。
【図９】本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置で形成された穴の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る多角形形状ボーリング加工装置の一実施例を示す部分断面正面図、図２は図１の多角形形状ボーリング加工装置の一部を示す平面図、図３は図１の多角形形状ボーリング加工装置の要部の構成を示すスケルトン図である。装置のハウジング(図示せず)に固定されている第一支持部材１０（ハウジングそのものであっても良い）に、貫通穴１２が形成されており、その貫通穴１２の壁面に上下２個の環状のベアリング１４が取り付けられている。貫通穴１２には偏心スリーブ１６が挿通され、偏心スリーブ１６は上下２個の環状のベアリング１４によって回転自在に第一支持部材１０に支持されている。偏心スリーブ１６の外形は円柱形状に形成されており、偏心スリーブ１６の円柱形状の軸中心をＡ−Ａとする。偏心スリーブ１６は軸中心Ａ−Ａを中心に回転するが、軸方向には移動しないように設定されている。円柱形状の偏心スリーブ１６の上端付近の外壁には、第四歯車１８が固定されている。なお、偏心スリーブ１６の上端付近の外壁に第四歯車１８そのものを形成しても良い。
【００１２】
円柱形状の偏心スリーブ１６には、その軸中心Ａ−Ａと平行でその軸中心Ａ−Ａと偏心量ｈだけ偏心した位置に軸中心Ｂ−Ｂを持つ貫通穴２０が形成されている。偏心スリーブ１６の貫通穴２０には、円柱形状の加工主軸２２が軸中心Ｂ−Ｂを中心に回転自在な状態で挿入されている。加工主軸２２の下端は偏心スリーブ１６の下端より下方に突出しており、その加工主軸２２の下端の外壁に切削加工手段としての加工バイト２４が取付けられている。加工主軸２２の上端は偏心スリーブ１６より上方に突出しており、その加工主軸２２の上端には主軸用第一ユニバーサルジョイント２６が取り付けられている。
【００１３】
主軸用第一ユニバーサルジョイント２６には、長さが可変可能な主軸用連結軸２８の一端が取り付けられている。主軸用連結軸２８の他端には、主軸用第二ユニバーサルジョイント３０が取り付けられている。主軸用第二ユニバーサルジョイント３０は、主駆動手段である第一モータ３２の駆動軸（加工主軸用入力軸）３４に固定されている。駆動軸３４は、加工主軸２２を回転させるためのものである。主軸用連結軸２８は、第一主軸用連結軸２８ａと第二主軸用連結軸２８ｂとからなり、一方の第二主軸用連結軸２８ｂには例えばスプライン３６が形成され、他方の第一主軸用連結軸２８ａにはスプライン３６が係合するスプライン溝３７が係合され、スプライン３６とスプライン溝３７によって、主軸用連結軸２８の軸長が伸び縮みできるようになっている。駆動軸３４と主軸用第二ユニバーサルジョイント３０と主軸用連結軸２８と主軸用第一ユニバーサルジョイント２６と加工主軸２２とで、主軸用ユニバーサルジョイントユニット３８を構成し、この主軸用ユニバーサルジョイントユニット３８は正位相に設定されている。
【００１４】
第一モータ３２の駆動軸３４の軸中心は、偏心スリーブ１６の軸中心Ａ−Ａと同一延長線上に位置するように設定する。第一モータ３２の駆動軸３４が回転すると、その回転力は主軸用第二ユニバーサルジョイント３０と主軸用連結軸２８と主軸用第一ユニバーサルジョイント２６とを介して加工主軸２２に伝えられ、加工主軸２２の先端に取付けられた加工バイト２４は、軸中心Ｂ−Ｂを中心に回転する。主軸用ユニバーサルジョイントユニット３８は、正位相に設定されているので、駆動軸３４の回転数と加工主軸２２の回転数とは同じとなり、加工主軸２２の回転に速度変化が生じることは無い。ユニバーサルジョイントを使用して成る正位相や逆位相については後述する。
【００１５】
第一モータ３２の駆動軸３４には第一歯車４０が固定され、その第一歯車４０には第二歯車４２が噛み合わされている。第二歯車４２の第二歯車軸（偏心スリーブ１６を回転させるための偏心スリーブ用入力軸）４４は、第二支持部材４６（装置のハウジング固定されている）に取付けられた上下２個の環状のベアリング４８によって、第二支持部材４６に回転自在に支持されている
【００１６】
主駆動手段である第一モータ３２は、駆動軸（加工主軸用入力軸）３４を回転させるための加工主軸用入力軸駆動手段であると共に、第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）４４を回転させるための偏心スリーブ用入力軸駆動手段も兼ねるものである。なお、加工主軸２２を第一モータ３２で駆動させ、後述する第三歯車６４の第三歯車軸６６を他のモータ（図示せず）を用いて、不等速回転をさせても良い。しかし、第一モータ３２で、駆動軸３４と第二歯車軸４４との両方を同時に回転させる方が、駆動軸３４と第二歯車軸４４との同期を調整する必要が無く、かつコストの点からも望ましい。また、第一モータ３２を、駆動軸３４ではなくて第二歯車軸４４に固定し、第一モータ３２の駆動力を第二歯車軸４４から第一歯車４０を経て、加工主軸用入力軸３４に伝達するようにしても良い。
【００１７】
第二歯車４２の第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）４４には、第一ユニバーサルジョイント５０の一端が連結されている。第二歯車軸４４は、偏心スリーブ１６を回転させるための入力軸である。第一ユニバーサルジョイント５０の他端は第一連結軸５２の一端が連結されている。第一連結軸５２の他端には第二ユニバーサルジョイント５４の一端が連結されている。第二ユニバーサルジョイント５４の他端は第二連結軸５６の一端が連結されている。第二連結軸５６の他端には第三ユニバーサルジョイント５８の一端が連結されている。第三ユニバーサルジョイント５８の他端は第三連結軸６０の一端が連結されている。第三連結軸６０の他端には第四ユニバーサルジョイント６２の一端が連結されている。第四ユニバーサルジョイント６２の他端は、第三歯車６４の第三歯車軸（偏心スリーブ用出力軸）６６に連結されている。
この第三歯車軸は、偏心スリーブ１６を回転させるためのものである。第三歯車６４は、図１に示すように、前記偏心スリーブ１６に固定された第四歯車１８に噛み合わされている。第三歯車６４の第三歯車軸６６は、第三支持部材６８（装置のハウジング固定されている）に取付けられた上下２個の環状のベアリング７０によって回転自在に支持されている。
【００１８】
５つの軸（第二歯車軸４４、第一連結軸５２、第二連結軸５６、第三連結軸６０、第三歯車軸６６）と４つのユニバーサルジョイント（第一ユニバーサルジョイント５０、第二ユニバーサルジョイント５４、第三ユニバーサルジョイント５８、第四ユニバーサルジョイント６２）とを交互に連結したものを、位相角度差・回転比率伝達手段とする。ここで、第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）４４は位相角度差・回転比率伝達手段の入力軸となり、第三歯車軸（偏心スリーブ用出力軸）６６は位相角度差・回転比率伝達手段の出力軸（偏心スリーブ用出力軸）となる。
【００１９】
第二歯車４２の第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）４４と第三歯車６４の第三歯車軸（偏心スリーブ用出力軸）６６とは同一軸(軸線Ｃ−Ｃ)上に配置されるように設定する。この軸線Ｃ−Ｃは、偏心スリーブ１６の軸中心Ａ−Ａと平行に配置されている。第二歯車軸４４と第一連結軸５２のなす角度θは、第三連結軸６０と第三歯車軸６６のなす角度θと同じ角度θになるように設定する。
【００２０】
第一連結軸５２と第三連結軸６０は、主軸用第一ユニバーサルジョイント２６の主軸用連結軸２８と同じ構造（スプラインとスプライン溝とを有する構造）とし、軸の長さが可変するものとする。第二連結軸５６は、長さが可変しない１つの部材で構成するのが望ましい。これは、第二連結軸５６が後述する位置調整手段８２に固定される保持部材７８によって水平なＸ−Ｙ方向に移動するために保持されることから、第二連結軸５６は、長さが可変しない１つの部材で構成するのが望ましい。この反対に、第一連結軸５２と第三連結軸６０とを、長さが可変しない１つの部材で構成し、第二連結軸５６を長さが可変するものとしても良い。
【００２１】
図１及び図３に示すように、第二歯車軸４４と第一ユニバーサルジョイント５０と第一連結軸５２と第二ユニバーサルジョイント５４と第二連結軸５６とで第一ユニバーサルジョイントユニット７２を構成し、その第一ユニバーサルジョイントユニット７２を逆位相に設定する。第一ユニバーサルジョイントユニット７２の構成だけで考えると、第二歯車軸４４が入力軸であり、第二連結軸５６が出力軸となる。第一連結軸５２と第二ユニバーサルジョイント５４と第二連結軸５６と第三ユニバーサルジョイント５８と第三連結軸６０とで第二ユニバーサルジョイントユニット７４を構成し、その第二ユニバーサルジョイントユニット７４を逆位相に設定する。第二ユニバーサルジョイントユニット７４の構成だけで考えると、第一連結軸５２が入力軸であり、第三連結軸６０が出力軸となる。第二連結軸５６と第三ユニバーサルジョイント５８と第三連結軸６０と第四ユニバーサルジョイント６２と第三歯車軸６６とで第三ユニバーサルジョイントユニット７６を構成し、その第三ユニバーサルジョイントユニット７６を逆位相に設定する。第三ユニバーサルジョイントユニット７６の構成だけで考えると、第二連結軸５６が入力軸であり、第三歯車軸６６が出力軸となる。第一ユニバーサルジョイントユニット７２、第二ユニバーサルジョイントユニット７４、の第三ユニバーサルジョイントユニット７６の３つのユニバーサルジョイントユニット全てを逆位相に設定するのが望ましいが、１または２のユニバーサルジョイントユニットを正位相とすることも可能である。
【００２２】
第二ユニバーサルジョイントユニット７４の第二連結軸５６は、保持部材７８に取付けられた上下２個の環状のベアリング８０を介して、保持部材７８に回転自在に支持されている。保持部材７８は、位置調整手段８２に固定されて、水平面（図２）における互いに直行するＸ−Ｘ方向とＹ−Ｙ方向に移動可能とされている。即ち、保持部材７８に保持される第二連結軸５６は、位置調整手段８２によって、水平面におけるＸ方向及びＹ方向に移動可能とされる。
【００２３】
位置調整手段８２におけるＸ方向の位置を調整する構成部材は、図１に示すように、保持部材７８をＸ方向に移動させるためのＸ方向移動テーブル８４と、そのＸ方向移動テーブル８４に固定されるＹ方向ガイド８５と、Ｘ方向移動テーブル８４をＸ方向に移動させるための駆動手段としての第二モータ８６と、Ｘ方向移動テーブル８４と螺合するものであって第二モータ８６の駆動によって可逆回転する送り螺子８８と、Ｘ方向移動テーブル８４をＸ方向に移動させるためのガイド部材９０（装置のハウジング固定されている）とを有する。第二モータ８６を駆動させて送り螺子８８を可逆回転させることで、Ｘ方向移動テーブル８４は図１及び図２でＸ方向に移動させられる。
【００２４】
位置調整手段８２におけるＹ方向の位置を調整する構成部材は、図２に示すように、保持部材７８に固定されるＹ方向移動テーブル９１と、そのＹ方向移動テーブル９１に固定されるものであってＹ方向ガイド８５と係合するための係合保持部材９２と、Ｙ方向移動テーブ９１をＹ方向に移動させるための駆動手段としての第三モータ９３と、Ｘ方向移動テーブル８４と螺合するものであって第三モータ９３の駆動によって回転する送り螺子９４と、を有する。第三モータ９３を駆動させて送り螺子９４を可逆回転させることで、Ｙ方向移動テーブル９１がＹ方向に移動するが、その移動の際にＹ方向移動テーブル９１に固定された係合保持部材９２がＸ方向移動テーブル８４に固定されるＹ方向ガイド８５に沿って移動する。
【００２５】
位置調整手段８２を操作することによって、Ｘ方向移動テーブル８４をＸ方向に移動させ、Ｙ方向移動テーブル９１をＸ方向に移動させることで、第二連結軸５６を保持する保持部材７８をＸ方向とＹ方向に自由に移動させることができる。この位置調整手段８２によって、図２における第二連結軸５６の軸中心Ｏを、偏心スリーブ１６の軸中心Ａ−Ａに対してＸ方向とＹ方向の位置を調整することができる。このように、第二連結軸５６の位置をＸ−Ｙ方向に位置調整手段８２によって自在に調整することができるので、第二歯車軸４４と第一連結軸５２のなす角度θと、第三連結軸６０と第三歯車軸６６のなす角度θとを容易に変更することができると共に、谷の頂点の位相を自在に調整することができる。
【００２６】
加工バイト２４が取付けられている加工主軸２２の下方には、多角形の断面形状を形成するための断面円形の穴９６が形成されたワーク９８が備えられている。この穴９６の半径をＳとする。
【００２７】
ここで、単体でのユニバーサルジョイントの働きを、図４に基づいて説明する。図４（ａ）の１個のユニバーサルジョイントＰの前後における入力軸を軸（１）とし、出力軸を軸（２）とする。ユニバーサルジョイントＰへの入力軸（１）とユニバーサルジョイントＰからの出力軸（２）との間に角度βを設けて回転させると、入力軸（１）を一定速度で回転させた時、出力軸（２）は１／２回転を周期として、増速と減速とが繰り返される不等速運動が生じる。言い換えると、入力軸（１）と出力軸（２）との１回転の間に、不等速変化（増速と減速）とが２回繰り返されるものである。入力軸と出力軸が１回転する間に、出力軸側には２周期で不等速変化（増速と減速）が発生することは既知であるので、ここではその詳細な説明を省略する。この不等速変化によって、出力軸（２）は入力軸（１）との間に位相角度差を生じ、図５に示すような位相角度差になる。また、図４における入力軸（１）と出力軸（２）の最大位相角度差をαｄとする（図５の(ａ)参照）。
【００２８】
次に、３つの軸と２つのユニバーサルジョイントとを交互に連結して成るユニバーサルジョイントユニットに関する正位相と逆位相について、図４並びに図５に基づいて説明する。図４において３つの軸を、軸（１），軸（２），軸（３）とし、それらの軸の間に備える２つのユニバーサルジョイントをＰ，Ｑとする。これら３つの軸（軸（１），軸（２），軸（３））と、２つのユニバーサルジョイントＰ，Ｑとを交互に連結してなるものをユニバーサルジョイントユニットとする。このユニバーサルジョイントユニットにおいて、正位相を図４（ａ）に示し、逆位相を（ｂ）に示す。正位相は、図４（ａ）に示すように、中央の軸（２）の両端に取り付けられるユニバーサルジョイントが互いに逆方向に向いている状態のものである。図４（ａ）では、正位相としてＰ−Ｑの組み合わせを示してあるが、Ｑ−Ｐの組み合わせも正位相（軸（１）を９０°回転させるとＰはＱの図となるので、Ｐ−Ｑの組み合わせもＱ−Ｐの組み合わせも同じ）である。逆位相は、図４（ｂ）に示すように、中央の軸（軸（２））の両端に取り付けたユニバーサルジョイントの向きが同じ方向にあるものである。図４（ｂ）では、Ｐ−Ｐの組み合わせを示してあるが、Ｑ−Ｑの組み合わせ（軸（１）を９０°回転させるとＰ−Ｐの組み合わせはＱ−Ｑの組み合わせとなる）も逆位相である。
【００２９】
次に、図４（ａ）の正位相における３つの軸（軸（１），軸（２），軸（３））の１回転中の位相角度差を図５（ａ）に示し、図４（ｂ）の逆位相における３つの軸（軸（１），軸（２），軸（３））の１回転中の位相角度差を図５（ｂ）に示す。正位相における１回転中の位相角度差は、図５（ａ）に示す通り、軸（２）には不等速変化（増速と減速）が生じるため、位相角度差が生じる。軸（１）と軸（３）は不等速が相殺されて等速となるため同位相となる。一方、逆位相における１回転中の速度変化は、図５（ｂ）に示す通り、等速の軸（１）に対し、軸（２）と軸（３）は不等速変化（増速と減速）が生じるため、位相角度差が生じる。軸（２）の最大位相角度差をαｄとすると、軸（３）の最大位相角度差は軸（２）の最大位相角度差の２倍（２αｄ）となる。なお、図５（ｂ）に示す通り、軸（２）や軸（３）の位相角度差の変化は、軸（１）や軸（２）や軸（３）の１回転中に２周期で振動する。
【００３０】
次に、本発明の多角形形状ボーリング加工装置による多角形の断面形状の加工について説明する。図３に示すように、第一歯車４０の歯数をＺ１とし、第一歯車４０と噛み合う第二歯車４２の歯数をＺ２とする。また、第三歯車６４の歯数をＺ３とし、第三歯車６４と噛み合う第四歯車１８の歯数をＺ４とする。ここで、４個の歯車の歯数の比を例えば、Ｚ１：Ｚ２＝Ｚ４：Ｚ３＝３：１として説明する。
【００３１】
ここで、第一モータ３２を回転数Ｎで回転するものとして説明する。第一モータ３２の駆動軸（加工主軸用入力軸）３４が回転数Ｎで回転すると、主軸用ユニバーサルジョイントユニット３８は正位相であるので、加工主軸２４は駆動軸３４と等速（回転数Ｎ）で回転する（図５（ａ）の軸（１）と軸（３）参照）。
【００３２】
駆動軸３４の回転数Ｎは、第一歯車４０を介してその第一歯車４０と噛み合う第二歯車４２（第二歯車軸４４）に伝えられる。第一歯車４０（歯数Ｚ１）と第二歯車４２（歯数Ｚ２）は、Ｚ１：Ｚ２＝３：１であるので、第二歯車４２及び第二歯車軸４４の回転数は３Ｎである。第二歯車軸（偏心スリーブ１６を駆動するための駆動力の入力軸）４４の回転数３Ｎは、第一ユニバーサルジョイントユニット７２と第二ユニバーサルジョイントユニット７４と第三ユニバーサルジョイントユニット７６を介して、第三歯車軸（偏心スリーブ用出力軸）６６に伝達される。Ｚ４：Ｚ３＝３：１であるから、第三歯車６４と噛み合う第四歯車１８の回転数は第三歯車６４の回転数の三分の一となり、第四歯車１８は回転数Ｎで回転する。従って、第四歯車１８と固定される偏心スリーブ１６の回転数と加工主軸２４の回転数とは、同一回転数（回転数Ｎ）となる。即ち、駆動軸（加工主軸用入力軸）３４と、加工主軸２２、偏心スリーブ１６との回転数はＮとなる。これに対して、第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）４４と、第一ユニバーサルジョイントユニット７２（第一連結軸５２を含む）と、第二ユニバーサルジョイントユニット７４（第二連結軸５６を含む）と、第三ユニバーサルジョイントユニット７６（第三連結軸６０を含む）と、第三歯車軸（偏心スリーブ１６を駆動するための駆動力の出力軸）６６との回転数は３Ｎとなる。
【００３３】
図５（ｂ）に示すように、ユニバーサルジョイントユニットが逆位相の場合に、等速の軸（１）に対し、軸（２）と軸（３）は不等速となり、しかも軸（３）の最大位相角度差は軸（２）の最大位相角度差αｄの２倍となる。ここで、図５（ｂ）を参考しにして、逆位相の第一ユニバーサルジョイントユニット７２に当てはめたものを図６に示す。第二歯車軸４４（図４（ｂ）の軸（１）に相当）の位相角度差変化曲線はＥ１となり、第一連結軸５２（図４（ｂ）の軸（２）に相当）の位相角度差変化曲線はＥ２となり、第二連結軸５６（図４（ｂ）の軸（３）に相当）の位相角度差変化曲線はＥ３となる。次に、第二ユニバーサルジョイントユニット７４は逆位相であるので、第三連結軸６０の位相角度差変化曲線は図６の位相角度差変化曲線Ｅ４で表わされる。更に、第三ユニバーサルジョイントユニット７６は逆位相であるので、第三歯車軸６６の位相角度差変化曲線は図６の位相角度差変化曲線Ｅ５で表わされる。ここで、位相角度差変化曲線Ｅ１は位相角度差のない直線であり、位相角度差変化曲線Ｅ２の最大位相角度差から順に位相角度差変化曲線Ｅ５の最大位相角度差までは、最大位相角度差は順次増加する。位相角度差変化曲線Ｅ２の最大位相角度差をαｄとすると、位相角度差変化曲線Ｅ３の最大位相角度差は２αｄとなり、位相角度差変化曲線Ｅ４の最大位相角度差は３αｄとなり、位相角度差変化曲線Ｅ４の最大位相角度差は４αｄとなる。
【００３４】
次に、３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６を正位相と逆位相との他の組み合わせたものについて、図７に基づいて説明する。図７の表には、４組の「位相と位相角度差変化曲線」を示す。最上位の位相と位相角度差変化曲線では、３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６の全てを逆位相としたものである。即ち、図７において、軸５２と軸５６と軸６０を逆位相と表現してある。３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６の全てを逆位相としたものでは、位相角度差変化曲線は、第二歯車軸（入力軸）４４がＥ１で、第一連結軸５２がＥ２で、第二連結軸５６がＥ３で、第三連結軸６０がＥ４で、第三歯車軸（出力軸）６６が位相角度差変化曲線Ｅ５であることを示している。また、位相のＰは、図４におけるユニバーサルジョイントの向きと同じ向きであることを示している。図７では、３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６の全てを逆位相としたもの（最上位のもの）の他に、３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６の位相が異なるもの（１または２が逆位相で、２または１が正位相の場合）を３種類示してある。その３種類は、第三歯車軸（出力軸）６６の位相角度差変化曲線がＥ３になるものを示す。３つのユニバーサルジョイントユニット７２，７４，７６の全てを逆位相としたものでは、最大位相角度が４αｄとなる位相角度差変化曲線Ｅ５になる。最大位相角度差が３αｄとなる位相角度差変化曲線Ｅ３やそれ以下の位相角度差変化曲線のものでも使用することができる。なお、第三歯車軸（出力軸）６６の位相角度差変化曲線をＥ５（最大位相角度差が４αｄ）とすることが最も望ましいが、多角形の断面の半径方向の切込みを明確に形成できる位相角度差変化曲線Ｅ３（最大位相角度差が３αｄ）であっても、多角形の断面半径方向の深い切込みを形成することができる。
【００３５】
ここで、偏心スリーブ１６と加工主軸２２との関係について説明する。駆動軸３４や加工主軸２４や偏心スリーブ１６の回転数Ｎに対して、第三歯車軸６６の回転数は３Ｎであり、しかも第三歯車軸６６は、入力軸４４の１回転で２周期の不等速変化（増速と減速）を繰り返す。従って、第三歯車軸６６は、加工主軸２４に対して６倍（２周期×３倍）の不等速変化（増速と減速）が発生し、その６倍（２周期×３倍）の不等速変化が偏心スリーブ１６に伝達される。偏心スリーブ１６がその中心軸Ａ−Ａを中心に１回転する際に、加工バイト２４を備えた加工主軸２２は、その中心軸Ｂ−Ｂを中心に１回転する。この際、偏心スリーブ１６は１回転をする間に、６回の不等速変化（増速と減速）を行うので、その６回の不等速変化（増速と減速）に従いながら加工主軸２２が、偏心スリーブ１６の中心軸Ａ−Ａを中心に公転する。
【００３６】
図６における位相角度差変化曲線Ｅ２における不等速変化（増速と減速）の最大位相角度差αｄは、図１における角度θを２５度とした場合に、最大位相角度差αｄは、αｄ＝±２．８°となる。その計算式は以下の通りである。
ｔａｎαｄ（ｍａｘ）＝±（１−ｃｏｓ２５°）÷２√（ｃｏｓ２５°）
３つの逆位相を経た第三歯車軸６６では、位相角度差変化曲線は図６に示すＥ５となり、最大位相角度αｄは、４×αｄ＝±１１．２°となる。なお、位置調整手段８２を作動させて、図１に示す第二歯車４２の第二歯車軸４４と第三連結軸６０のなす角度θと、第一連結軸５２と第三歯車６４の第三歯車軸６６のなす角度θとを変更することによって、図６に示す速度曲線Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５の最大位相角度差を変更することができる。
【００３７】
偏心スリーブ１６が６回の不等速変化（増速と減速）を行いながら回転すると、図８に示すように、加工主軸２２はその平均径となる位相点Ｅを中心として、±１１．２°の位相ずれとなる間で往復移動する。即ち、偏心スリーブ１６の回転中心軸Ａと加工バイト２４の位置との間の距離とが加工バイト２４の回転半径となるが、不等速変化による最大半径となる加工バイト２４の位置を点Ｆとし、最小半径となる加工バイト２４の位置を点Ｇとする。加工主軸２２による最大半径は、偏心スリーブ１６の回転中心軸Ａと点Ｆとの間の距離Ｒであり、加工主軸２２による最小半径は、偏心スリーブ１６の回転中心軸Ａと点Ｇとの間の距離ｒである。すなわち、加工バイト２４の半径は、距離ｒから距離Ｒまでの間で６回変化する。ここで、距離ｒは、図１のワーク９８の穴９６の半径Ｓよりも大きいものとする。なお、図８において、初期位相角度θ０＝０とした時に、加工主軸２２で加工できる半径Ｒは最大となる。
【００３８】
このように、偏心スリーブ１６がその中心軸Ａ−Ａを中心に１回転する間に、加工主軸２２の加工バイト２４の回転半径が最大Ｒから最小ｒまで６回のその半径が変化するのである。この結果、加工バイト２４を備えた加工主軸２２でワーク９８の穴９６を加工することによって、ワーク９８の穴９６は図９に示すような近似的な多角形の断面の穴１００に形成することができる。本発明の装置によって例えば近似的六角形の断面形状のボーリング穴１００を形成した場合に、断面の半径方向の谷の形状や寸法も同一にすることができ、従来のような個々の溝を形成する場合と比べて、容易にしかも正確に近似的多角形の穴１００を形成することができる。その上、加工時間を短縮することができ、加工コストを大幅に低減することができる。
【００３９】
なお、多角形の穴の断面を六角形にするために、Ｚ１：Ｚ２＝Ｚ４：Ｚ３＝３：１としたが、例えば、Ｚ１：Ｚ２＝Ｚ４：Ｚ３＝２：１とすることで、多角形を四角形とすることができる。即ち、Ｚ１：Ｚ２＝Ｚ４：Ｚ３の比率を異なるものとすれば、異なる多角形の断面形状を形成することができる。
【００４０】
なお、前述の説明における上下方向や水平方向は、説明の便宜上から方向を設定したものであり、必ずしも上下方向や水平方向はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１２  貫通穴
１６  偏心スリーブ
１８  第四歯車
２０  貫通穴
２２  加工主軸
２４  加工バイト
２６  主軸用第一ユニバーサルジョイント
２８  連結軸
３０  主軸用第二ユニバーサルジョイント
３２  第一モータ
３４  駆動軸
３８  主軸用ユニバーサルジョイントユニット
４０  第一歯車
４２  第二歯車
４４  第二歯車軸（偏心スリーブ用入力軸）
５０  第一ユニバーサルジョイント
５２  第一連結軸
５４  第二ユニバーサルジョイント
５６  第二連結軸
５８  第三ユニバーサルジョイント
６０  第三連結軸（偏心スリーブ用出力軸）
６２  第四ユニバーサルジョイント
６４  第三歯車
６６  第三歯車軸
７２  第一ユニバーサルジョイントユニット
７４  第二ユニバーサルジョイントユニット
７６  第三ユニバーサルジョイントユニット
８２  位置調整手段
８４  Ｘ方向移動テーブル
８６  第二モータ
８８  送り螺子
９３  第三モータ
９４  送り螺子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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