(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する主軸を有する加工機に取り付けられ、当該主軸の回転を加工用の工具に伝達するとともに、工具に軸方向の振動を付与するアタッチメントであって、加工機の回転主軸に接続される入力軸と、クランクモーションを行うリンク装置を挟んで互いに重ね合わされた複数のディスクにより回転を偏芯させて出力する芯違い継手と、自在継手における二つの交差する軸の位置を伝動方向にずらせた構造のフック継手と、回転自在かつ軸方向振動自在に支持された工具支持用の出力軸とを備え、当該出力軸と前記入力軸とが前記芯違い継手とフック継手とを介して連結され、出力軸は加工機の主軸と同芯になるように機枠で支持されていることを特徴とするホーニング用振動アタッチメント。
【請求項２】
芯違い継手の偏心量を調節する偏心量調節装置が設けられている請求項１に記載のホーニング用振動アタッチメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直立ボール盤、マシニングセンター、ＣＮＣフライス盤等、主軸の回転により加工を行う加工機に取り付けて、加工用の工具に回転と軸方向の振動を付与するアタッチメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば被加工物に設けられた孔内面を研磨するホーニング加工機は、ホーンと呼ばれる工具に研磨剤を付着させて被加工物の孔内に挿入し、回転させつつ上下に移動させて研磨を行う。この場合、良好な研磨面を得るためには、回転と上下運動の他に、工具であるホーンを上下（軸方向）に振動させるのが効果的であることが知られている。
【０００３】
ホーン等の工具に振動を与える機構としては、モータで偏心軸を回転させることにより、回転主軸を支持するハウジングを上下動させるもの（特開昭６１−２８８９７１号）や、傾斜面を有する偏心円盤に当接させた揺動レバーで主軸を振動させるもの（特許第２６０２１６５号）等が従来公知である。これら従来公知のものは、いずれもスプリングで主軸を下向きに付勢しているため、上向きに移動させる時に大きな力が必要であり、しかも偏心した荷重がかかるため、摩耗や破損等が生じやすいという問題点があるとされている。
【０００４】
上記従来の装置の問題点を改良するものとして、より小さな力で主軸を軸方向に振動させることのできるホーニング加工機が提案されている（特許第３０７１１８５号）。この特許第３０７１１８５号にかかるホーニング加工機は、図９に示すような機構のものである。すなわち、被加工物に対し相対的に移動する主軸頭１０１と、一端にホーン１０２を同軸的に保持し、軸方向が前記主軸頭の相対移動方向と同方向であり、該主軸頭に回転自在にかつ軸方向に移動可能に支持されている主軸１０３と、前記主軸頭に固定され、前記主軸を回転させるための駆動軸１０４を有する駆動モータと、前記主軸と駆動軸との間に位置し、該駆動軸の回転を主軸に伝達する中間軸１０５と、前記ホーンが保持されていない一端と前記中間軸の一端及び前記駆動軸と該中間軸の他端とを連結し２以上の屈曲点を持ち屈曲した状態でも回転を伝達可能な２つの連結部材（自在継手）１０６，１０６と、前記主軸をその軸方向に往復運動させるために、前記中間軸をその軸方向と垂直な方向に付勢し該中間軸を往復平行運動させる中間軸往復運動機構１０７とを備えている。
【０００５】
この装置において、前記駆動軸１０４を回転させると、その回転は中間軸１０５と２つの自在継手１０６，１０６を介して主軸１０３に伝達されるが、図９（ｂ）に示すように、中間軸１０５を主軸１０３の軸方向と直角方向に平行移動させると、該中間軸１０５が上下に移動し、この移動が主軸を介して工具であるホーンに伝達されるのである。
【０００６】
なお、回転主軸を有する加工機において、工具に回転と上下方向の振動を付与するものとして、図１０に示すように、十字ピン孔の位置が１点に交差することなく孔位置を所定の距離ｄだけずらした結合コマを介して、原動継手１２１と中間継手（支点間距離Ｌ）１２０の間、及び中間継手と従動継手１２２の間をそれぞれ結合してなるフック継手を、その原動継手１２１の軸線に対し従動継手１２２の軸線がずらされるように従動継手を水平方向に移動可能にして継手枠に組込んでなる振動発生装置１２５が上記特許第３０７１１８５号の出願より前から公知となっている（特公昭５２−４１９０８号）。この装置は、原動継手１２１側をボール盤の主軸１２７に結合し、従動継手１２２側にチャックを介してドリル１２８を装着し、ドリルの１回転ごとに２回の上下振動を与えながら穿孔し得るようになっている。図中の角αは偏心により生じる傾斜角である。なお、従動継手側は、主軸１２７に対して垂直方向に芯ずれが生じるため、加工物との芯合わせが必要となる。
【０００７】
上記特許第３０７１１８５号にかかるホーニング加工機は、回転機構とは別に中間軸往復運動機構を設けて中間軸を軸方向と直角方向に往復運動させることにより振動を得るものであるが、上記特公昭５２−４１９０８号の装置は、回転運動自体を利用して工具に軸方向の振動を付与することができるので、特許第３０７１１８５号記載の構造よりも構造的に簡単であるといえる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許第３０７１１８５号にかかるホーニング加工機の振動発生装置は、２以上の屈曲点を有する軸連結部材（自在継手）１０６，１０６を上下端部に取り付けた中間軸１０５を駆動モータの出力軸である駆動軸１０４と主軸との間に介装し、この中間軸を駆動軸及び主軸の軸芯に対し平行移動させることにより該中間軸を上下に振動させ、この振動を主軸に伝達して工具を上下に振動させるものであるから、２個の自在継手１０６，１０６と中間軸１０５が必須であり、その分だけ上下の長さが長くなるという問題点があった。また、中間軸１０５を所定の周期で横方向に往復移動させるための横移動装置、例えばモータ１１０の出力軸に偏心円盤１１１を取り付けた装置が必要であるので、この点でも構造的に複雑となる。したがって、このような装置を既存の加工機に組み付けようとすると、加工機の回転主軸から被加工物までの間に大きな空間が必要であり、実用上問題が生じる。
【０００９】
一方、上記特公昭５２−４１９０８号の装置は、振動発生装置がドリル切削装置本体に組み込まれたもので、偏心量（振幅）を変えると、主軸から芯ずれが生じ、ホーニング用装置として使用するには前加工であるリーマ加工後の孔の中心を芯合わせする必要が生じるため、実用上不便であった。そこで、本発明は、上記従来公知の振動発生機構の原理を効果的に利用し、既存の直立ボール盤、マシニングセンター、ＣＮＣフライス盤等に簡単に取り付けて工具に振動を付与することのできる、コンパクトで堅牢な振動発生用アタッチメントを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかるホーニング用振動アタッチメントは、回転する主軸を有する加工機に取り付けられ、当該主軸の回転を加工用の工具に伝達するとともに、工具に軸方向の振動を付与するアタッチメントであって、加工機の回転主軸に接続される入力軸と、クランクモーションを行うリンク装置を挟んで互いに重ね合わされた複数のディスクにより回転を偏芯させて出力する芯違い継手と、自在継手における二つの交差する軸の位置を伝動方向にずらせた構造のフック継手と、回転自在かつ軸方向振動自在に支持された工具支持用の出力軸とを備え、当該出力軸と前記入力軸とが前記芯違い継手とフック継手とを介して連結されていることを特徴としている。
【００１１】
このアタッチメントは、複数枚のディスクと各ディスク間に配置された複数のリンクとで構成される芯違い継手と、自在継手における互いに交差する二つの軸の位置を伝動方向にずらした構造のフック継手とを用いる点に特徴がある。この種の芯違い継手としては、特公昭４４−１９４８６号（「トルク伝達装置」）に記載されているようなもの、具体的には、例えば日本ピストンリング株式会社製の「スリーナインカップリング」（ＳＣシリーズ）（商品名）を好適に使用することができる。図２はこの芯違い継手の１例を表す外観図である。なお、芯違い継手の原理については後述する。
【００１２】
この振動発生用アタッチメントは、比較的全長の短い芯違い継手と、フック継手を用いるもので、特許第３０７１１８５号にかかるホーニング加工機に設けられている中間軸のように、一対の自在継手で上下の軸に連結され、それ自身上下動する中間軸と、該中間軸を所定の周期で往復横移動させる装置は不要であるから、構造的に簡単で、かつ全長が短くてすむ。また、芯違い継手は、複数枚のディスクをリンク装置を挟んで重ね合わせた構造であるから、堅牢であり、全長も短い。このため、市販のマシニングセンターやＣＮＣフライス盤、直立ボール盤等に取り付けてホーニングやラッピングに使用するに適したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。図１は本発明にかかるアタッチメントの１例を表すもので、このアタッチメント１は、加工機の１例を表す直立ボール盤Ｍのクイル３に取り付けられる機枠５を備え、該機枠の上端部に入力軸７が回転自在に支承されている。この入力軸７は、加工機の主軸８に連結され、該主軸の回転が伝達される。９は機枠５を加工機２に強固に固定することのできる着脱可能な固定手段であり、図示例では加工機のクイル３の外周に締め付け固定される固定リング９ａと、該固定リングを締め付けるボルト９ｂを有するものとなっているが、機枠５を加工機に強固に取り付けることのできる手段であればよく、他の適当な手段、例えば加工機側に設けたネジ穴に螺着されるボルトを備えたもの等各種の手段を採用することができる。
【００１４】
入力軸７の下端部には芯違い継手１０の一方のエンドディスクである入力ディスク１１が固着されている。芯違い継手１０は、複数（図示例では３枚）のディスク、すなわち上下のエンドディスク１１，１３とセンターディスク１２を備え、入力ディスク１１とセンターディスク１２の間、及びセンターディスク１２と他方のエンドディスクである出力ディスク１３の間にベアリングで回動自在に支持された３本のリンクからなるリンク装置１４，１４が介装されている。
【００１５】
この芯違い継手１０の作動原理は次のとおりである。すなわち、図３は、エンドディスクとセンターディスクの関係を模式的に表したもので、ディスク、リンク、ピンはともに剛体で各節は回転自在に連結され、各ディスクも回転自在な状態であるとする。エンドディスク１１がＯ点を中心にα度回転し、図のＡ→ａ，Ｂ→ｂ，Ｃ→ｃに移動すると、リンクＡＡ’，ＢＢ’，ＣＣ’はａＡ’，ｂＢ’，ｃＣ’となるが、リンクの長さは変化しないので、Ａ’→ａ’，Ｂ’→ｂ’，Ｃ’→ｃ’に移動する。
【００１６】
ここで四辺形ＯＡＡ’Ｏ’を考えると、ＯＡ＝Ｏ’Ａ’，ＡＡ’＝ＯＯ’の関係があるから、この四辺形は平行四辺形である。また、ＡＡ’＝ａａ’であるから、四辺形Ｏａａ’Ｏ’も平行四辺形であり、角ＡＯａ＝角Ａ’Ｏ’ａ’＝αとなる。この関係は他のリンクＢＢ’，ＣＣ’についても同様である。以上のことから、センターディスク１２は、エンドディスク１１と全く同じ回転をすることがわかる。センターディスク１２と他方のエンドディスク１３についても同様である。すなわち、３枚のディスクの軸芯が偏心していても、リンク装置１４を介して入力ディスク１１の回転を正確に出力ディスク１３に伝達することができるのである。
【００１７】
芯違い継手１０の入力ディスク１１の中央部上面側には上記入力軸７が連結され、この入力軸７が機枠５にベアリングで回転自在に支持されている。また、この入力軸７は、従来公知の適当な連結手段で加工機Ｍの主軸８に連結されるようになっている。出力ディスク１３には横移動装置としての偏心量調節装置２０が取り付けられている。偏心量調節装置（横移動装置）２０は、出力軸１５を当該出力軸の軸方向と垂直方向に移動（往復振動ではない）させ、該出力軸の横方向の位置を調節して固定するためのもので、機枠５に設けたねじ孔に螺着されたボルト２１と機枠５の反対側のフレームに摺動自在に支持されたスライド軸２２によって支持された横移動部材２３を備え、該横移動部材の中央部に設けた円形の穴に前記出力ディスク１３に固着した出力軸１５がベアリングによって回転自在に支持されている。この出力軸１５の下側にはフック継手３０の駆動側枠３１が固定されている。
【００１８】
上記フック継手３０は、前記特公昭５２−４１９０８号に記載された従来公知のものと同じ構造であり、図４に例示するように、駆動側枠３１と従動側枠３２との間に結合コマ３３，３３を介して中間継手３５が取り付けられている。結合コマ３３には互いに直角な方向のピン孔３３ａ，３３ｂが設けられていて、これら二つのピン孔の位置は距離ｄだけずれている。このように、互いに交差する方向の二つのピン孔の位置をずらしてあるので、回転時に上下方向の振動が生じるのである。この振動は１回転につき２回である。なお、フック継手の軸方向の振動については、詳細に報告されている（周防，足立「軸方向振動を与えるフック継手の解析」大阪産業大学論集  自然科学編４６号  １９７６  ６１〜６７頁参照）。
【００１９】
二つのピン孔のうち、一方のピン孔３３ａには、駆動側枠３１又は従動側枠３２に支持したピン３４ａが挿通され、このピンによって結合コマ３３が揺動自在に支持される。また、他方のピン孔３３ｂには中間継手３５の端部を揺動自在に支持するピン３４ｂが挿通されている。
【００２０】
フック継手３０の従動側枠３２には出力軸４０が取り付けられている。この出力軸４０は、機枠５に回転自在かつ上下動自在に支持されており、その下端部は工具取付け部となっていて、ホーン等の工具Ｈを取り付けるチャック４２が取り付けられている。
【００２１】
つぎに、このアタッチメント１の使用法について説明する。このアタッチメント１は、主軸の回転により加工を行う加工機Ｍ、例えば図８の直立ボール盤に取り付けて使用される。この取付けは、機枠５の上部を加工機Ｍのクイル３に固定手段で固定すればよい。同時に、芯違い継手１０の入力軸７を加工機の主軸８に連結し、アタッチメント１の出力軸４０に設けられているチャック４２にホーン等の工具Ｈを取り付ける。この工具の下側には、従来と同様に、被加工物Ｗを位置決めして固定する。
【００２２】
この状態で加工機Ｍを起動して主軸８を回転させるとともに、偏心量調節装置２０で芯違い継手１０の３枚のディスクを横方向に所望量だけ相対移動させる。これにより、主軸８の回転は偏心してフック継手３０の駆動側枠３１に伝達される。なお、フック継手３０の従動側枠３２は出力軸４０によって主軸８の軸芯と同じ軸芯に上下移動自在に保持されるので、駆動側枠３１の軸芯が主軸の軸芯からずれると、中間継手３５が傾斜する。このため、従動側枠３２が出力軸４０及び工具とともに当該傾斜分だけ引き上げられる。なお、工具の上下振動の振幅はこの偏心量によって決まるが、この偏心量は、偏心量調節装置２０で運転中であっても適宜調節することができる。
【００２３】
このように、フック継手の入力側と出力側を偏心させた状態で回転させると、出力側に上下方向の振動が発生することは前記特公昭５２−４１９０８号公報に記載されているとおりである。このため、このアタッチメント１を加工機に取り付けて加工すると、工具に回転と同時に上下振動を付与することができるのである。
【００２４】
このアタッチメントは、継手として芯違い継手と１個のフック継手３０を使用するだけであるから、全長（図示例における上下長）を短くすることができる。また、回転軸芯を偏心させる装置として、芯違い継手１０のディスクを相対的に横にずらしてその偏心位置を保持する横移動装置（偏心量調節装置）２０を用いるので、装置的に堅牢であり、回転を正確に伝達することができる。さらに、従来公知のホーニング加工機（特許第３０７１１８５号）のように、両側に自在継手が連結されそれ自体上下運動する中間軸がないので、この点でも構造的に簡単かつコンパクトなものとすることができる。
【００２５】
つぎに、図５は上記と異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、フック継手の中間継手３５’が９０度捩じられた構造となっている。このようにしておくと、１回転あたりの振動は１回となる。他の部分は上記実施形態と同じである。
【００２６】
また、図６はさらに異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、フック継手の中間継ぎ手３５の下側の継ぎ手部５０の２本のピン５１，５２が通常の自在継手のように互いに直交している。この例ではピンの位置ずれの長さｄに相当する分だけ全長が短くなる。
【００２７】
さらに、図８はこのアタッチメント１をマシニングセンターに装着する装着装置（ホルダー）６０を介して取り付けるようにした例を表す。この装着装置６０は、入力軸６１を加工機（マシニングセンター）の回転軸に連結してその回転をアタッチメント１の入力軸７に伝達するもので、このように予め用意した装着装置を用いて加工機に取り付けるようにすると着脱を容易に行うことができるので便利である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるアタッチメントは、従来全く存在しなかった新規なものであり、既存の加工機に大幅な改造を加えることなく、直立ボール盤等の安価な加工機を用いてホーニングやラッピングを行うことが可能となった。また、加工機の主軸の回転を工具に効率よく伝達できるのみならず、この回転自体を利用して工具を上下に振動させることができるので、工具に回転と軸方向の振動を要求される加工機に取り付けて加工を行うに適したものとなった。さらに、上下に往復移動する中間軸と、該中間軸を往復横移動させる装置が不要であるから、構造的にコンパクトかつ堅牢なものとなった。このアタッチメントを図示例のホーニング以外の加工に使用することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアタッチメントの一例を表す正面図である。
【図２】芯違い継手の斜視図である。
【図３】芯違い継手の作動原理の説明図である。
【図４】フック継手の分解状態を表す外観図である。
【図５】上記と異なるフック継手を表す外観図である。
【図６】さらに異なるフック継手を表す外観図である。
【図７】ボール盤に取り付ける例を表す外観図である。
【図８】アタッチメント取付け用装着装置の外観図（ａ）及びアタッチメントの外観図（ｂ）である。
【図９】従来公知のホーニング加工機の構造説明図（ａ）、及び中間軸の動作の説明図（ｂ）である。
【図１０】従来公知の振動ドリル切削装置の説明図である。
【符号の説明】
１        アタッチメント
５        機枠
７        入力軸
８        主軸
１０        芯違い継手
２０        偏心量調節装置
３０        フック継手
４０        出力軸
４２        チャック
Ｍ        加工機
Ｈ        工具
Ｗ        非加工物
【図１】
0004067280.tif 000002
【図２】
0004067280.tif 000003
【図３】
0004067280.tif 000004
【図４】
0004067280.tif 000005
【図５】
0004067280.tif 000006
【図６】
0004067280.tif 000007
【図７】
0004067280.tif 000008
【図８】
0004067280.tif 000009
【図９】
0004067280.tif 000010
【図１０】
0004067280.tif 000011