(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーロー五角形回転体と、該ルーロー五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、前記ルーロー五角形回転体のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴を形成し，該正六角形穴内を前記ルーロー五角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルーロー五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六角形状穴開け加工装置。
【請求項２】
ルーロー五角形回転体と、該ルーロー五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、前記ルーロー五角形回転体のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴を形成し，該正六角形穴内を前記ルーロー五角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルーロー五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六角形状穴開け加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ルーロー五角形回転体の正六角形穴は貫通させ、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、前記ルーロー五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六角形状穴開け加工装置。
【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六角形状穴開け加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルーローの五角形なるルーロー五角形回転体に設けた切削用バイトを回転することで、被加工物に正六角形状の穴開けが整然と加工でき、且つ小型化で安価に提供できる正六角形状穴開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が生ずるように設け、この周囲の枠（被加工物付き）を適宜回転させて、正方形状穴開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でき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。このような構成では、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が生ずるようにするのに、米国特許第１２４１１７５号，同第１２４１１７６号，同第１２４１１７７号としてオルダム継手に関係するような装置があった。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も複雑化し、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者は、被加工物に正方形状穴を穿設するのに、小型で且つ安価な装置を開発した。さらに、正方形よりも複雑な正六角形穴や、正八角形穴を穿設することも、教育的な側面からも望まれ、特に、小型で且つ安価な装置の開発が要望されていた。
【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、ルーロー五角形回転体と、該ルーロー五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、前記ルーロー五角形回転体のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴を形成し、該正六角形穴内を前記ルーロー五角形回転体が回転可能な固定体と、前記ルーロー五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六角形状穴開け加工装置等としたことにより、ルーローの五角形なるルーロー五角形回転体に設けた切削用バイトを回転することで、被加工物に正六角形の穴開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、ルーロー五角形回転体１と、該ルーロー五角形回転体１の各頂点１ａ箇所に設けた切削用バイト２と、前記ルーロー五角形回転体１のさしわたし幅を正六角形の対向する平行の両辺間とする正六角形穴４を形成した固定体３と、前記ルーロー五角形回転体１の略重心位置に一端を連結した可撓性回転軸９と、該可撓性回転軸９の他端を連結して駆動可能に設けたモータ１７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、前記ルーロー五角形回転体１は、正五角形の５つの頂点１ａ，１ａ，１ａ，１ａ，１ａから正五角形の一辺を半径とする円弧部１ｂ，１ｂ，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五角形を肉厚に形成したものである。このルーロー五角形回転体１には、各頂点１ａ，１ａ，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，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３（Ａ）及び（Ｂ）参照〕、該Ｌ型の一片の取付部２ａが前記ルーロー五角形回転体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、一般に超硬材が使用され、且つ焼き入れされている。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五角形回転体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、正六角形穴４が形成されている。該正六角形穴４の正六角形の対向する平行の両辺間が、前記ルーロー五角形回転体１のさしわたし幅と同等に形成されている。実際には、正六角形穴４内をルーロー五角形回転体１が回転し、その各頂点１ａ及び円弧部１ｂが前記正六角形穴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１９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、前記正六角形穴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、前記ルーロー五角形回転体１の裏面に固着され、該ルーロー五角形回転体１が前記正六角形穴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五角形回転体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】
前記ルーロー五角形回転体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９の一端が固着され、該可撓性回転軸９の他端は、前記ベース１９上に固着されたギアボックス１２の軸受部１２ａに回転可能に設けた回転軸１１に固定されている。このように可撓性回転軸９を使用して偏心駆動させるのは、前記ルーロー五角形回転体１が、固定体３の正六角形穴４内を回転すると、そのルーロー五角形回転体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、ルーロー五角形回転体１の各頂点１ａ及び切削バイト２の先端箇所は、略正六角形状に回転し、このときルーロー五角形回転体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９が使用される。
【００１０】
該可撓性回転軸９は、２個連続させた自在継手１０，１０で構成することもあり、この場合の自在継手１０，１０の一端は前記回転軸１１に、他端はルーロー五角形回転体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８にそれぞれ固着することもある。前記回転軸１１には、前記ギアボックス１２内に設けた大歯車１３ａが固着され、該大歯車１３ａは小歯車１３ｂに噛合し、該小歯車１３ａに設けた駆動側回転軸１４にウォームホイル１５が固着され、該ウォームホイル１５に噛合するウォーム１６がモータ１７の駆動軸に固着されている。
【００１１】
前記ルーロー五角形回転体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１８がベース１９上に設けられたガイドレール２０上を摺動可能に設けられている。また、前記載置台１８の後部側のベース１９上には、油圧又は空圧等の液圧シリンダ２１が設けられている。該液圧シリンダ２１のシリンダロッド２１ａの先端が前記載置台１８の後部端に連結され、前記シリンダロッド２１ａの往復動にて載置台１８が前後動するように構成されている。
【００１２】
その切削加工の作業では、モータ１７を駆動させると、ウォーム１６，ウォームホイル１５，小歯車１３ａ，大歯車１３ｂ，回転軸１１，自在継手１０，軸片８を介して切削用バイト２付きのルーロー五角形回転体１が、前記固定体３の正六角形穴４内を回転する。一方、載置台１８に載置固定された被加工物Ｐは前記液圧シリンダ２１のシリンダロッド２１ａ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に正六角形状の穴開け作業が行われる。また、前記モータ１７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。
【００１３】
この正六角形状穴開けの原理としては、ルーロー五角形回転体１の各頂点１ａから円弧部１ｂに下した垂線の足は、何れも、そのルーロー五角形回転体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、正六角形穴４の隅角部箇所に近づくと、例えば、図４（Ａ）から図５（Ａ）のように、▲２▼の切削用バイト２の先は、前記正六角形穴４の水平穴壁より外れ、正六角形穴４の左右の壁間で▲５▼の切削用バイト２の先と、▲２▼と▲３▼との間の円弧部１ｂとで、定幅形状による回転となって、その▲２▼の切削用バイト２の先は円弧状運動をなし、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、正六角形穴開け加工であって、且つその隅角部箇所が円弧として形成された正六角形状穴開け加工がなされる。
【００１４】
実際の正六角形状穴開けについて詳述する。まず、図４（Ａ）の位置からルーロー五角形回転体１の回転が開始するものとし、このとき、図４（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付きのルーロー五角形回転体１を、前記固定体３の正六角形穴４内を図４（Ａ）において時計方向に適宜の角度（約１０度）回転させると、そのルーロー五角形回転体１の各頂点１ａの動きは、その正六角形穴４内壁に沿って直線運動をなしたり、正六角形穴４の隅角箇所で弧状運動をなす〔図５（Ａ）〕。これによって、▲３▼乃至▲５▼の切削用バイト２では、それぞれ略三角形状の穴部が形成され、且つ▲１▼及び▲２▼の切削用バイト２の先で円弧状に形成されて全体としてはそれぞれ略三角形状の穴部が形成され、五カ所の切削部は、図５（Ｂ）のように、斜線で区切られた部分となる。そして、さらに右回転（約１０度）させると、今度は、図６（Ａ）の▲２▼及び▲３▼の切削用バイト２の先が円弧状に形成され、同時に▲１▼，▲４▼及び▲５▼の切削用バイト２の先が正六角形穴４内壁に沿って直線運動をなし、それぞれ三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図６（Ｂ）のようになる。
【００１５】
さらに切削用バイト２付きのルーロー五角形回転体１を右回転（約３０度）させると、今度は、図７（Ａ）に示すように、▲１▼及び▲２▼の切削用バイト２の先が正六角形穴４内壁に沿って直線運動をなし、▲３▼乃至▲５▼の切削用バイト２の先が正六角形穴４内壁に沿う直線運動と、円弧状運動とをなし、さらに略三角形状の穴部が追加されたようになり、五カ所の切削部は、図７（Ｂ）のようになる。そして、ルーロー五角形回転体１を右回転（約１０度）させると、今度は、図８（Ａ）のに示すように、▲１▼及び▲５▼の切削用バイト２の先は円弧状運動をなし、▲２▼乃至▲４▼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、五カ所の切削部は、図８（Ｂ）のようになる。さらに、切削用バイト２付きのルーロー五角形回転体１を右回転（約１２度）させると、今度は、図９（Ａ）に示すように、▲１▼及び▲２▼の切削用バイト２の切削用バイト２の先は円弧状運動をなし、▲３▼乃至▲５▼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、五カ所の切削部は、図９（Ｂ）のようになる。このように、最初から約７２度回転させることで、即ち、▲５▼の切削用バイト２の位置に、▲１▼の切削用バイト２の位置が来るようにして、円周３６０度の５分の１回転させることで、隅角部が円弧状となった正六角形の穴が形成される〔図９（Ｂ）参照〕。これは、五箇所に等分に切削用バイト２が存在していることによる。
【００１６】
このように、ルーロー五角形回転体１の各頂点１ａの動きが略正六角形の軌跡となるため、前記ルーロー五角形回転体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に対して略正六角形状の穴開け加工作業ができる。特に、ルーロー五角形回転体１が時計方向に約７２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六角形状穴開け加工ができる。
【００１７】
また、第２の実施の形態においては、図１０に示すように、前記ルーロー五角形回転体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、ルーロー五角形回転体１の各頂点１ａ，１ａ，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２，２，２，２，２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。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ルーロー五角形回転体１と、該ルーロー五角形回転体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と、前記ルーロー五角形回転体１のさしわたし幅を正六角形の対向する両辺間とする正六角形穴４を形成し，該正六角形穴４内を前記ルーロー五角形回転体１が回転可能な固定体３と、前記ルーロー五角形回転体１の略重心Ｇ位置に一端を連結した可撓性回転軸９と、該可撓性回転軸９の他端を連結して駆動可能に設けたモータ１７とからなる正六角形状穴開け加工装置としたことにより、第１にルーロー五角形回転体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に正六角形状穴開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。
【００１９】
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、工具なるルーロー五角形回転体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。
【００２０】
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とルーロー五角形回転体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。
【００２１】
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、前記正六角形穴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、前記ルーロー五角形回転体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六角形状穴開け加工装置としたことにより、前記ルーロー五角形回転体１が、前記正六角形穴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、ルーロー五角形回転体１がより正確な回転にできる利点がある。
【００２２】
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１８とからなる正六角形状穴開け加工装置としたことにより、被加工物Ｐを載置台１８に載せて、進行方向に対して徐々に進ませることで正六角形状穴開け加工を整然としてできる利点がある。
【００２３】
なお、正六角形状穴開け加工装置において、実際にそのルーロー五角形回転体１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１１に示すように、円盤状の固定体３の正六角形穴４に対して回転するルーロー五角形回転体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、正六角形穴４の内周を回転し、その切削用バイト２の先端が、略正六角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。
【００２４】
また、図１２に示したものは、別の実施態様であって、正八角形状穴開けができる，切削用バイト２付きルーロー七角形回転体２５と、固定体３に設けた正八角形状穴２６である。特に、図１２に示したものは、ルーロー七角形回転体２５と切削用バイト２とが一体形成されたものである。これは、図１０図に掲げたものと略同一の技術内容であり、ルーロー七角形回転体２５は、正七角形の７つの頂点２５ａそれぞれから正七角形の一辺を半径とする円弧部２５ｂ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、その他は前記の実施の形態と同様であり、その説明を省略する。また、切削用バイト２付きルーロー七角形回転体２５による正八角形状穴開け加工作業についても、回転角度の相違はあるが、工程としては前述の正六角形穴開け加工作業と同一であり、その説明も省略する。
【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五角形回転体の正面図
【図３】（Ａ）は本発明の要部部材の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の分解斜視図
【図４】（Ａ）は本発明においてルーロー五角形回転体を回転開始直前の状態図
（Ｂ）は被加工物の未加工状態図
【図５】（Ａ）は本発明においてルーロー五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６】（Ａ）は本発明においてルーロー五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五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五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五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五角形回転体の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の回転体を使用して正六角形穴開けの加工状態図
【図１１】（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）の要部断面図
【図１２】（Ａ）は別の実施態様であって、切削用バイト付きルーロー七角形回転体の正面図
（Ｂ）は切削用バイト付きルーロー七角形回転体を、正八角形穴内で回転させ正八角形穴開けの加工状態図
【符号の説明】
Ｇ…重心
１…ルーロー五角形回転体
１ａ…頂点
２…切削用バイト
３…固定体
４…正六角形穴
９…可撓性回転軸
１７…モータ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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