(57)【要約】【課題】径方向に突出する切削刃７ａを有する主軸６を入力軸３の軸心に対し偏心させた状態で軸支する偏心軸４と、入力軸の回転に連動して偏心軸を回転させて、主軸を入力軸の軸心回りに公転させる公転機構８と、入力軸の回転に連動して主軸を公転方向と逆方向に公転速度と同一速度で自転させる自転機構９とを備える楕円創成加工工具であって、偏心軸に偏心カラー５を内挿して、偏心カラーの回動により入力軸に対する主軸の偏心量を調節自在とするものにおいて、切削刃の刃先の軌跡楕円の姿勢が偏心カラーの回動による偏心量の調節で変化しても、これを修正できるようにする。【解決手段】公転機構８を介しての入力軸３と偏心軸４の連結を解除する手段８５を設ける。入力軸３と偏心軸４の連結を解除した状態で偏心軸４を回動調節することにより、主軸６を自転させずに公転させ、楕円の姿勢変化を修正する。【選択図】図１
2005081493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される入力軸と、径方向に突出する切削刃を有するカッターホルダを先端に取り付けた主軸と、主軸を入力軸の軸心に対し偏心させた状態で回転自在に支持する筒状の偏心軸と、入力軸の回転に連動して偏心軸を回転させて、主軸を入力軸の軸心回りに公転させる公転機構と、入力軸の回転に連動して主軸を公転方向と逆方向に公転速度と同一速度で自転させる自転機構とを備える楕円創成加工工具であって、
偏心軸に、該偏心軸に対し回動調節自在な偏心カラーを内挿して、偏心カラーの回動により入力軸に対する主軸の少なくとも先端部分の偏心量を調節自在とするものにおいて、
公転機構に、当該機構を介しての入力軸と偏心軸の連結を解除可能な連結解除手段を設けることを特徴とする楕円創成加工工具。
【請求項２】
前記公転機構は、互いに噛合する第１と第２の一対のピニオンと、第１ピニオンに噛合する前記入力軸に固定の公転用ドライブギヤと、第２ピニオンに噛合する前記偏心軸に固定の公転用ドリブンギヤとで構成され、第１ピニオンと第２ピニオンとの一方のピニオンを、他方のピニオンに噛合するピニオン部と、公転用ドライブギヤと公転用ドリブンギヤとのうちの対応するギヤに噛合するピニオン部とに２分割して、両ピニオン部を分離自在に連結する軸継手を設け、この軸継手で前記連結解除手段を構成することを特徴とする請求項１に記載の楕円創成加工工具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の楕円創成加工工具であって、前記自転機構を、前記入力軸に固定の自転用ドライブギヤと、前記主軸に固定の自転用ドリブンギヤと、前記偏心軸に固定のキャリアに、自転用ドライブギヤと自転用ドリブンギヤとに噛合するように軸支したプラネタリギヤとで構成するものにおいて、前記主軸を軸支するベアリングを全て前記偏心カラーの内周に装着して、偏心軸に対する偏心カラーの回動により入力軸に対し主軸全体が平行に変位されるようにすると共に、自転機構に、自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤとの軸間距離が偏心カラーの回動による偏心量の調節範囲内で変化しても自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤの噛み合いを維持しつつ、自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤ間のバックラッシュを除去するバックラッシュ除去機構を組み込むことを特徴とする楕円創成加工工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の内周面または外周面を楕円形状に創成加工する楕円創成加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動される入力軸と、径方向に突出する切削刃を有するカッターホルダを先端に取り付けた主軸と、主軸を入力軸の軸心に対し偏心させた状態で回転自在に支持する筒状の偏心軸と、入力軸の回転に連動して偏心軸を回転させて、主軸を入力軸の軸心回りに公転させる公転機構と、入力軸の回転に連動して主軸を公転方向と逆方向に公転速度と同一速度で自転させる自転機構とを備える楕円創成加工工具は知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
上記加工工具で楕円形状の加工が行われる原理を図５(ａ)を参照して説明する。この図は、入力軸の軸心Ｏを原点とするｘｙ座標のｘ軸上に主軸(カッターホルダ)の軸心Ｓと切削刃の刃先Ｐとが位置する状態から主軸が時計方向に角度θだけ公転した状態を示している。この状態では、主軸の自転により刃先Ｐが主軸の軸心Ｓを中心に角度θだけ反時計方向に回転した位置に変位する。ここで、入力軸に対する主軸の偏心量をＭ、入力軸の軸心Ｓから刃先Ｐまでの距離をＬとすると、主軸の軸心Ｓの座標は(Ｍ・ｃｏｓθ，−Ｍ・ｓｉｎθ)になり、刃先Ｐの座標は、
ｘ＝Ｌ・ｃｏｓθ＋Ｍ・ｃｏｓθ＝(Ｌ＋Ｍ)ｃｏｓθ
ｙ＝Ｌ・ｓｉｎθ−Ｍ・ｓｉｎθ＝(Ｌ−Ｍ)ｓｉｎθ
になり、θを消去すると、次式、
ｘ２／(Ｌ＋Ｍ) ２＋ｙ２／(Ｌ−Ｍ) ２＝１
が成立する。従って、刃先Ｐの軌跡は楕円になり、工作物を楕円形状に創成加工することができる。
【０００４】
ここで、上記従来例では、偏心軸の先端部に、偏心軸に対し回動調節自在な偏心カラーを内挿し、偏心カラーの内周に主軸の先端側の部分を軸支するベアリングを装着して、偏心カラーの回動により主軸の先端部分を撓ませて、該先端部分(カッターホルダ)の入力軸に対する偏心量を微調節できるようにしている。これにより楕円のアスペクト比を微調節することが可能になる。
【０００５】
図５(ｂ)を参照して、偏心カラーの回動による主軸(カッターホルダ)の偏心量の調節について説明する。偏心カラーは、偏心軸の内周円に対し偏心した内周円を持つ。そして、図５(ｂ)のＡ点に偏心軸の内周円の中心が位置する状態で偏心カラーを回動すると、偏心カラーの内周円の中心、即ち、主軸の軸心Ｓは、偏心軸の内周円に対する偏心カラーの内周円の偏心量ｅに等しい半径のＡ点を中心とする円周上を移動し、入力軸に対する主軸の偏心量Ｍが変化する。ここで、図５(ｂ)は、主軸の軸心と刃先とが共にｘ軸上に存する状態から偏心カラーを回動することにより、主軸の軸心Ｓがｘ軸に対し反時計方向に角度αだけ傾いた線上に変位した状態を示している。この場合、偏心カラーを回動しても主軸は自転しないため、主軸の軸心Ｓと刃先Ｐとを結ぶ線はｘ軸に平行になる。そして、この状態から主軸が時計方向にα／２だけ公転すると共に、反時計方向にα／２だけ自転すると、ｘ軸に対し反時計方向にα／２だけ傾いたｘ’軸上のＳ’点とＰ’点とに主軸の軸心と刃先とが位置することになる。従って、ｘ’軸が刃先の軌跡楕円の長径軸になり、楕円の姿勢が変化する。そのため、楕円の姿勢変化に合わせて加工工具に対し工作物を回転変位させることが必要になり、作業に手間がかかる。
【特許文献１】特開平８−２５７８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、主軸の偏心量を偏心カラーの回動で調節したときの刃先の軌跡楕円の姿勢変化を修正できるようにした楕円創成加工工具を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、回転駆動される入力軸と、径方向に突出する切削刃を有するカッターホルダを先端に取り付けた主軸と、主軸を入力軸の軸心に対し偏心させた状態で回転自在に支持する筒状の偏心軸と、入力軸の回転に連動して偏心軸を回転させて、主軸を入力軸の軸心回りに公転させる公転機構と、入力軸の回転に連動して主軸を公転方向と逆方向に公転速度と同一速度で自転させる自転機構とを備える楕円創成加工工具であって、偏心軸に、該偏心軸に対し回動調節自在な偏心カラーを内挿して、偏心カラーの回動により入力軸に対する主軸の少なくとも先端部分の偏心量を調節自在とするものにおいて、公転機構に、当該機構を介しての入力軸と偏心軸の連結を解除可能な連結解除手段を設けている。
【０００８】
上記の構成によれば、連結解除手段により入力軸と偏心軸の連結を解除することにより、主軸を自転させずに、偏心軸を回転させること、即ち、主軸を公転させることができる。従って、偏心カラーの回動で図５(ｂ)に示す如く主軸の軸心Ｓがｘ軸に対し角度αだけ傾いた線上に変位しても、主軸の軸心がｘ軸上のＳ”点に位置するように主軸を公転させ、且つ、切削刃の刃先をｘ軸上のＰ”点に位置させることができる。これにより、刃先の軌跡楕円の長径軸はｘ軸に合致し、楕円の姿勢変化が修正される。
【０００９】
ここで、公転機構が、互いに噛合する第１と第２の一対のピニオンと、第１ピニオンに噛合する入力軸に固定の公転用ドライブギヤと、第２ピニオンに噛合する偏心軸に固定の公転用ドリブンギヤとで構成されている場合は、第１ピニオンと第２ピニオンとの一方のピニオンを、他方のピニオンに噛合するピニオン部と、公転用ドライブギヤと公転用ドリブンギヤとのうちの対応するギヤに噛合するピニオン部とに２分割して、両ピニオン部を分離自在に連結する軸継手を設ければ、軸継手の部分で両ピニオン部を分離することにより、入力軸と偏心軸の連結が解除される。従って、軸継手で連結解除手段を構成することができる。
【００１０】
また、上記従来例のように、偏心カラーの回動で主軸の先端部分を撓ませて、該先端部分の偏心量を調節することも可能であるが、これでは主軸を軸支するベアリングに負荷がかかる。そのため、主軸を高速回転させて、加工能率の向上を図ることはできない。一方、主軸を軸支するベアリングを全て偏心カラーの内周に装着して、偏心軸に対する偏心カラーの回動により入力軸に対し主軸全体が平行に変位されるようにすれば、ベアリングに無理な負荷はかからず、回転速度を速くして高能率化を図ることができる。
【００１１】
ここで、自転機構を、入力軸に固定の自転用ドライブギヤと、主軸に固定の自転用ドリブンギヤと、偏心軸に固定のキャリアに、自転用ドライブギヤと自転用ドリブンギヤとに噛合するように軸支したプラネタリギヤとで構成する場合、主軸全体が平行に変位されるようにすると、自転用ドリブンギヤとプラネタリギアとの軸間距離が変化する。そこで、自転用ドリブンギヤとプラネタリギアとの軸間距離が変化しても自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤの噛み合いが維持されるように、自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤ間のバックラッシュを大きく取ることが考えられる。然し、これでは主軸の自転速度がバックラッシュの影響で変動し、刃先が正確な楕円を描かなくなり、加工精度が悪くなる。一方、自転機構に、自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤとの軸間距離が偏心カラーの回動による偏心量の調節範囲内で変化しても自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤの噛み合いを維持しつつ、自転用ドリブンギヤとプラネタリギヤ間のバックラッシュを除去するバックラッシュ除去機構を組み込めば、主軸の自転速度は変動せず、加工精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照して、１は楕円創成加工工具のケーシングを示している。ケーシング１は、その基端部に固定した筒状のアダプタケース１ａを介して工作機(図示せず)の前面に取り付けられる。ケーシング１内には、工作機の駆動軸の先端に取り付けたツールホルダ２にオルダム継手３ａを介して連結される入力軸３と、入力軸３の先方に位置する筒状の偏心軸４とが軸支されている。偏心軸４の内周には、偏心カラー５を介して主軸６が軸支されており、主軸６の先端に、径方向に突出する切削刃７ａを有するカッターホルダ７を取り付けている。尚、カッターホルダ７は、ノックピン７ｂとボルト７ｃにより所定の位相で主軸７に固定される。
【００１３】
偏心軸４は、外周円に対し偏心した内周円を持ち、軸方向に離れた２組のベアリング４ａにより、外周円が入力軸３と同心になる状態でケーシング１に軸支されている。また、偏心カラー５は、偏心軸４の内周円に内接する外周円と、この外周円に対し偏心した内周円とを持ち、この内周円に軸方向に離れた２組のベアリング６ａを装着して、これらベアリング６ａにより主軸６を軸支している。偏心カラー５の先端には、偏心軸４の先端面に当接するエンドピース５ａが固定されており、更に、偏心カラー５の外周には、偏心軸４に嵌合するテーパ部５ｂが形成されている。そして、エンドピース５ａを偏心軸４の先端面に押圧する押えリング５ｃを設け、この押えリング５ｃを偏心軸４の先端にボルト５ｄで締め付けることにより、偏心カラー５を偏心軸４にテーパ部５ｂで正確に芯決めした状態で固定できるようにし、押えリング５ｃによるエンドピース５ａの押圧を解除したとき、偏心カラー５を偏心軸４に対し回動調節できるようにしている。
【００１４】
偏心カラー５を偏心軸４に対し回動すると、主軸６全体が入力軸３と平行に変位する。ここで、図５(ｂ)を参照して先に説明したように、偏心軸４の内周円の中心がその外周円に対する偏心量分だけ入力軸３の軸心Ｏから離れたＡ点に位置する状態で偏心カラー５を回動すると、偏心カラー５の内周円の中心、即ち、主軸６の軸心Ｓは、偏心軸４の内周円に対する偏心カラ５ーの内周円の偏心量ｅに等しい半径のＡ点を中心とする円周上を移動し、入力軸３に対する主軸６の偏心量Ｍが変化する。ここで、偏心軸４の外周円に対する内周円の偏心量は比較的大きい(例えば、３．３５ｍｍ)が、偏心カラー５の外周円に対する内周円の偏心量ｅは極小さく(例えば、０．０５ｍｍ)、偏心カラー５の回動で主軸６の偏心量Ｍが微調節されることになる。
【００１５】
ケーシング１内には、更に、入力軸３の回転に連動して偏心軸４を回転させて、主軸６を入力軸３の軸心回りに公転させる公転機構８と、入力軸３の回転に連動して主軸６を自転させる自転機構９とが設けられている。公転機構８は、図１および図２に示す如く、互いに噛合する第１と第２の一対のピニオン８１，８２と、第１ピニオン８１に噛合する入力軸３に固定の公転用ドライブギヤ８３と、第２ピニオン８２に噛合する偏心軸４に固定の公転用ドリブンギヤ８４とで構成されている。第１ピニオン８１の歯数と第２ピニオン８２の歯数は互いに等しく、公転用ドライブギヤ８３の歯数と公転用ドリブンギヤ８４の歯数も互いに等しい。従って、入力軸３の回転により、主軸６は入力軸３と同一速度で入力軸４と逆方向に公転される。
【００１６】
また、自転機構９は、図２および図３に示す如く、入力軸３に固定の自転用ドライブギヤ９１と、主軸６に固定の自転用ドリブンギヤ９２と、偏心軸４に固定のキャリア９３に、自転用ドライブギヤ９１と自転用ドリブンギヤ９２とに噛合するように軸支したプラネタリギヤ９４とで構成されている。自転用ドライブギヤ９１の歯数と自転用ドリブンギヤ９２の歯数は互いに等しく、そのため、入力軸３の回転により、主軸６は入力軸３と同一速度で入力軸３と同方向に自転される。結局、主軸６は、入力軸３の回転により、入力軸３の軸心回りに公転しつつ公転方向と逆方向に公転速度と同一速度で自転することになる。従って、図５(ａ)を参照して先に説明したように、切削刃７ａの刃先Ｐの軌跡は、次式、
ｘ２／(Ｌ＋Ｍ) ２＋ｙ２／(Ｌ−Ｍ) ２＝１
で表される楕円になり、工作物が楕円形状に創成加工される。尚、前記キャリア９３は、一端部において自転用ドリブンギヤ９２の側面にボルト止めされ、他端部において入力軸３にベアリング９３ａを介して軸支されている。
【００１７】
自転機構９の各ギヤ９１，９２，９４は何れもはすば歯車で構成されている。ここで、自転用ドライブギヤ９１とプラネタリギヤ９４との軸間距離は一定に保たれるが、自転用ドリブンギヤ９２とプラネタリギヤ９４との軸間距離は、偏心カラー５の回動による主軸６の偏心量の調節で変化する。そこで、自転用ドリブンギヤ９２とプラネタリギヤ９４との軸間距離が偏心カラー５の回動による偏心量の調節範囲内で変化しても自転用ドリブンギヤ９２とプラネタリギヤ９４の噛み合いを維持しつつ、自転用ドリブンギヤ９２とプラネタリギヤ９４間のバックラッシュを除去するバックラッシュ除去機構を組み込み、バックラッシュによる回転変動を防止して、加工精度を確保できるようにしている。
【００１８】
これを詳述するに、自転用ドリブンギヤ９２に、図４に示す如く、ウェーブワッシャ９２ａで軸方向に付勢される、バックラッシュ除去機構を構成するギヤ９２ｂを組み付けている。ギヤ９２ｂを含む自転用ドリブンギヤ９２の歯厚は、ギヤ９２ｂが自転用ドリブンギヤ９２から軸方向に離れるほど大きくなり、自転用ドリブンギヤ９２とプラネタリギヤ９４との軸間距離の増加で両ギヤ９２，９４間のバックラッシュが増加しても、ギヤ９２ｂが自転用ドリブンギヤ９２から離隔する方向に変位することでバックラッシュが除去される。尚、本実施形態では、自転用ドライブギヤ９１にもウェーブワッシャ９１ａで軸方向に付勢されるバックラッシュ除去用のギヤ９１ｂを組み付けている。
【００１９】
また、公転機構８の各ピニオン８１，８２とドライブギヤ８３とドリブンギヤ８４もはすば歯車で構成されている。そして、公転用ドライブギヤ８３と公転用ドリブンギヤ８４とに、夫々、ウェーブワッシャ８３ａ，８４ａで軸方向に付勢されるバックラッシュ除去用のギヤ８３ｂ，８４ｂを組み付けると共に、第２ピニオン８２の第１ピニオン８１に対する噛み合い部にもウェーブワッシャ８２ａで軸方向に付勢されるバックラッシュ除去用のピニオン８２ｂを組みつけている。
【００２０】
また、第１ピニオン８１は、図１に示す如く、第２ピニオン９２に噛合するピニオン部８１１と、公転用ドライブギヤ８３に噛合するピニオン部８１２とに２分割されており、両ピニオン部８１１，８１２を軸継手８５を介して分離自在に連結している。軸継手８５は、ピニオン部８１１に一体のカラー部８５ａと、このカラー部８５ａに内嵌するピニオン部８１２に一体のカラー部８５ｂと、カラー部８５ａに外嵌する締付けリング８５ｃとで構成されている。カラー部９５ａの外周面と締付けリング８５ｃの内周面とはテーパー面に形成されており、締付けリング８５ｃをピニオン部８１１の側面にボルト８５ｄで締結することにより、カラー部８５ａが締付けリング８５ｃで外周から締付けられて、カラー部８５ａにカラー部８５ｂが嵌合固定され、両ピニオン部８１１，８１２が連結される。一方、ボルト８５ｄを弛めると、締付けリング８５ｃによるカラー部８５ａの締付けが解除され、両ピニオン部８１１，８１２の連結が解かれる。この状態では、公転機構８を介しての入力軸３と偏心軸４との連結が解除され、偏心軸４を自由に回動調節できるようになる。尚、ケーシング１には、第１と第２の両ピニオン８１，８２の配置部に臨む開口が形成されており、この開口を覆う蓋板１ｂを取り外すことにより、軸継手８５を操作できるようにしている。
【００２１】
ここで、上記の如く偏心カラー５を回動して主軸６の偏心量Ｍを微調節することにより、図５(ｂ)に示す如く、主軸６の軸心Ｓがｘ軸に対し角度αだけ傾いた線上に変位した場合、先に説明したように、切削刃７ａの刃先Ｐの軌跡楕円の長径軸はｘ軸に対しα／２だけ傾いたｘ’軸になり、楕円の姿勢が変化する。この場合、軸継手８５を操作して公転機構８を介しての入力軸３と偏心軸４との連結を解除し、偏心軸４を、ｘ軸に対する主軸６の軸心Ｓの変位方向とは逆方向に角度αだけ回転させると、主軸６が自転することなく角度αだけ公転して、主軸６の軸心がｘ軸上のＳ”点に変位すると共に、切削刃７ａの刃先がｘ軸上のＰ”点に変位する。従って、刃先の軌跡楕円の長径軸はｘ軸に合致し、楕円の姿勢変化が修正される。そのため、楕円加工工具に対し工作物を刃先の軌跡楕円の姿勢変化に合わせて回転変位させる必要がなく、調節作業が容易になる。
【００２２】
尚、上記実施形態では、公転機構８の第１ピニオン８１を２分割したが、第２ピニオン８２を、第１ピニオン８１に噛合するピニオン部と公転用ドリブンギヤ８４に噛合するピニオン部とに２分割して、両ピニオン部を上記と同様の軸継手を介して連結しても良い。また、上記実施形態では、自転機構９を、プラネタリギヤ９４を有するギヤ機構で構成したが、シュミットカップリング等の等速自在継手で自転機構を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図２のＩ−Ｉ線で切断した本発明工具の実施形態を示す切断側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した切断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した切断面図。
【図４】図１の矢印ＩＶ方向から見た公転用ドリブンギヤの展開図。
【図５】(ａ)切削刃の刃先の軌跡が楕円になることを示す説明図、(ｂ)偏心カラーの回動および偏心軸の回動による主軸の軸心と刃先の変位を示す説明図。
【符号の説明】
【００２４】
３…入力軸、４…偏心軸、５…偏心カラー、６…主軸、６ａ…主軸用ベアリング、７…カッターホルダ、７ａ…切削刃、８…公転機構、８１…第１ピニオン、８１１，８１２…ピニオン部、８２…第２ピニオン、８３…公転用ドライブギヤ、８４…公転用ドリブンギヤ、８５…軸継手(連結解除機構)、９…自転機構、９１…自転用ドライブギヤ、９２…自転用ドリブンギヤ、９２ｂ…バックラッシュ除去用のギヤ(バックラッシュ除去機構)、９３…キャリア、９４…プラネタリギヤ
【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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