(57)【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。
【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１４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２４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、▲１▼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▲２▼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、▲１▼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、▲１▼及び▲３▼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▲２▼の切削用バイト２の先が、前記図５（Ａ）の▲２▼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▲１▼の切削用バイト２の先が、前記図６（Ａ）の▲１▼の切削用バイト２位置から円弧状に形成され、同時に▲２▼及び▲３▼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▲１▼の切削用バイト２の先が、前記図６（Ａ）の▲１▼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▲２▼及び▲３▼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▲１▼及び▲２▼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▲３▼の切削用バイト２の先は、前記図８（Ａ）の▲３▼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▲３▼の切削用バイト２の先が、前記図９（Ａ）の▲３▼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▲１▼及び▲２▼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。
【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▲１▼及び▲３▼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▲２▼の切削用バイト２の先は、前記図１０（Ａ）の▲２▼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▲３▼の切削用バイト２の先が、前記図９（Ａ）の▲２▼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▲１▼及び▲３▼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１３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，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１４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
【図１】
0004061515.tif 000002
【図２】
0004061515.tif 000003
【図３】
0004061515.tif 000004
【図４】
0004061515.tif 000005
【図５】
0004061515.tif 000006
【図６】
0004061515.tif 000007
【図７】
0004061515.tif 000008
【図８】
0004061515.tif 000009
【図９】
0004061515.tif 000010
【図１０】
0004061515.tif 000011
【図１１】
0004061515.tif 000012
【図１２】
0004061515.tif 000013
【図１３】
0004061515.tif 000014
【図１４】
0004061515.tif 000015