JP3474503B2 - 回転工具の緊定構造 - Google Patents
回転工具の緊定構造Info
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- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
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- B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
- B27G13/02—Cutter blocks; Other rotary cutting tools in the shape of long arbors, i.e. cylinder cutting blocks
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転工具に係
り、特には回転工具において回転軸の軸周に配置された
部材を前記回転軸に対して同心状に緊定する技術に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、回転工具として、例えば、図６及
び図７に示すような木工用鉋胴が知られている。ここ
で、図６は従来の木工用鉋胴の側面図であり、図７は図
６の正面図である。なお、図６及び図７のいずれも部分
的に断面を示している。図６に示すように、（二点鎖線
で示す）回転軸１０１の軸周には、ブッシュ１２０を介
して円筒形状の鉋胴本体１１０が固定されている。そし
て、鉋胴本体１１０は回転軸１０１の回転に伴って図中
の矢印１５０方向へ回転するように構成されている。鉋
胴本体１１０の外周の４箇所には刃物溝１１１ａ〜１１
１ｄを備え、この刃物溝内にはそれぞれ刃物１１３と裏
座１１４とを一体に組み合わせた刃物組体１１２ａ〜１
１２ｄが設置されている。また、例えば、刃物組体１１
２ａは、複数の締付ボルト１１５の（図中の矢印１３０
方向の）締付け力によって鉋胴本体１１０の側壁１１０
ａに締付け固定されている。 【０００３】図６及び図７に示すように、ブッシュ１２
０は鉋胴本体１１０と部分的に重なり合う鍔部１２０ａ
を備え、鉋胴本体１１０の両端に鍔部１２０ａが当接し
た状態で挿入されている。そして、ブッシュ１２０は、
鍔部１２０ａの位置で各４つの固定ボルト１１６によっ
て鉋胴本体１１０へ固定されている。ブッシュ１２０の
外周面と、鉋胴本体１１０の内周面１１０ｂとの間には
密閉された空間部１２１が円周方向に形成されており、
圧力媒体（例えば、グリース）をグリースニップル１２
３から注入することによって空間部１２１内は加圧状態
に保持される。これにより、ブッシュ１２０は図中の矢
印１３４方向へ押圧され、内径１２０ｂが縮小される。
従って、ブッシュ１２０の内径１２０ｂを回転軸１０１
の外径１０１ｂに対応させることができ、回転軸１０１
に対する鉋胴本体１１０の同心性を高めることができる
（センタリング機能）。このセンタリング機能を用いる
ことによって、鉋胴本体１１０の外周に精度よく刃物溝
１１１ａ〜１１１ｄを形成したり、また、各刃物溝に刃
物組体を設置した場合には、回転軸１０１に対する刃物
１１３の刃先位置の同心性を高めることができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の木工用鉋胴において、例えば刃物組体１１２ａが締
付ボルト１１５によって締付けられた（外力が作用し
た）場合には、この（図６中の矢印１３０方向の）締付
け力によって刃物溝１１１ａの開口部はさらに開口する
方向へ弾性変形する。そして、刃物１１３の刃先は側壁
１１０ａの弾性変形に伴って図６中の矢印１３２方向へ
変位する。従って、１つの刃物組体１１２ａに対して複
数の締付ボルト１１５を用いた場合には、鉋胴本体１１
０の各部の剛性の不均一さ、締付け力のばらつき、締付
けの時間的なずれ等によって回転軸１０１に対する刃物
１１３の刃先位置の同心性は低下する。なお、回転軸１
０１に対する刃物１１３の刃先位置の同心性の低下は、
刃物組体毎に起こるだけでなく刃物組体間でも起こるこ
とが判明した。木工用鉋胴においてはこの刃物組体間の
同心性低下が刃先の外周振れ精度を悪化させることとな
る。また、刃物組体１１２ａを刃物溝１１１ａから繰り
返し着脱した場合には、この交換毎に固定ボルト１１６
とボルト取付け穴間には微小の遊び等があるため、鉋胴
本体１１０とブッシュ１２０との間に相対的なずれが生
じ、特に径方向のずれが蓄積することで回転軸１０１に
対する刃物１１３の刃先位置の同心性はさらに低下する
ことが判明した。 【０００５】そこで、締付ボルト１１５によって刃物組
体１１２ａ〜１１２ｄを締付けた場合でも、回転軸１０
１に対する他部材（鉋胴本体１１０、ブッシュ１２０
等）の同心性を維持させることができれば、刃物１１３
の刃先位置の同心性（刃先の外周振れ精度）を維持させ
ることができワークの加工精度を維持することができる
等のメリットが大きいことから、本発明者らは、鉋胴の
構造について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、
鉋胴本体１１０に対するブッシュ１２０の取付構造を改
良すれば、締付ボルト１１５を締付けた場合でも、鉋胴
本体１１０及びブッシュ１２０を回転軸１０１に対して
同心状に緊定することができ、回転軸１０１に対する鉋
胴本体１１０及びブッシュ１２０の同心性を維持させる
ことができる事を見出すことに成功した。 【０００６】本発明では、回転軸の軸周に設置された部
材に外力が作用した場合でも、該部材を回転軸に対して
同心状に緊定することができ、回転軸に対し部材の高い
同心性を維持することができる回転工具の緊定構造を提
供することを課題とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の回転工具の緊定構造は請求項１に記載の通
りに構成されている。ここで、請求項１及び発明の詳細
な説明に記載した用語については以下のように解釈す
る。 （１）「回転工具」には、加工刃が回転することにより
切削加工を行う切削工具（例えば木工用鉋胴）以外に、
加工手段が回転することによって各種の加工（例えば、
研磨、切断等）を行う工具類を含む。 【０００８】請求項１に記載の回転工具の緊定構造によ
れば、内周部材に対する外周部材の相対位置を固定する
固定部材を内周及び外周部材の特定の位置に設けること
によって、外周部材に外力が作用した場合には回転軸に
対する外周部材の径方向への変位を所定値以内に抑える
ことができる。従って、外周部材を回転軸に対して同心
状に緊定することができ、回転軸に対して高い同心性を
維持することができる。 【０００９】また本発明によれば、内周部材の鍔部と外
周部材とが重なり合った状態で、内周部材の鍔部と外周
部材とに隙間なくピンを挿入して両部材を固定すること
ができるため、固定部材の比較的簡単な構成によって両
部材を強固に固定することができる。 【００１０】また本発明によれば、取付手段の取付け力
が外周部材に作用した場合でも、外周部材の変位を抑え
ることができるため、外周部材を回転軸に対して同心状
に緊定することができ、回転軸に対する加工部材の高い
同心性を維持することができる。 【００１１】また本発明によれば、鍔部と外周部材とに
隙間なく挿通される固定部材の少なくとも一部が、鍔部
上であって、回転軸の軸心と取付け力に対向する取付部
の内側端と結ぶ接線から、前記軸心を中心にして前記取
付け力の作用方向へ２０°、反作用方向へ１０°の範囲
に収まるように構成したため、固定部材をより効果的な
位置に設置することができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態の
回転工具を、図１及び図２を用いて説明する。ここで、
図１は、本実施の形態の木工用鉋胴の側面図であり、図
２は図１の正面図である。なお、図１及び図２のいずれ
も部分的に断面を示している。 【００１３】図１に示すように、回転工具としての木工
用鉋胴は、（二点鎖線で示す）回転軸１の軸周にブッシ
ュ２０を介して固定された円筒形状の鉋胴本体１０を備
えている。そして、鉋胴本体１０は回転軸１の回転に伴
って図中の矢印５０方向へ回転するように構成されてい
る。鉋胴本体１０の外周の４箇所には刃物溝１１ａ〜１
１ｄが設けられ、この刃物溝内にはそれぞれ刃物組体１
２ａ〜１２ｄが設置されている。なお、各刃物組体１２
ａ〜１２ｄは、プリセット用皿ビス１７、プリセット用
ナット１８等を用い、（被加工物を加工する）刃物１３
と裏座１４とを一体にし、刃物１３の刃先と裏座１４と
の位置関係を一定にして予め組み合わせることによって
形成されている。また、例えば、刃物組体１２ａは、締
付ボルト１５の（図中の矢印３０方向の）締付け力によ
って鉋胴本体１０の側壁１０ａに締付け固定されてい
る。なお、矢印３０方向が本発明の作用方向に対応して
いる。 【００１４】図１及び２に示すように、ブッシュ２０は
鉋胴本体１０の端面と重なり合う鍔部２０ａを備え、本
実施例では２個のブッシュ２０が鉋胴本体１０の両端に
鍔部２０ａが当接した状態で挿入されている。そして、
ブッシュ２０は、鍔部２０ａの位置で各２つの固定ボル
ト１６によって鉋胴本体１０へ固定されている。さら
に、鉋胴本体１０及びブッシュ２０の各４箇所に設けら
れた挿通孔１０ｃ，挿通孔２０ｃには、ブッシュ２０を
鉋胴本体１０に対して相対移動不能に固定する先細形状
のテーパーピン１９が隙間なく挿通（いわゆる締りば
め）されている。なお、この挿通孔１０ｃ，２０ｃは、
鉋胴本体１０とブッシュ２０の鍔部２０ａとを重ね合わ
せた状態で形成されているため同心性が高い。テーパー
ピン１９は、後述する解析結果に基づいて、ブッシュ２
０の鍔部２０ａの（図２に示す）特定の位置に設置され
ており、この位置にテーパーピン１９を設置することに
よって、鉋胴本体１０及びブッシュ２０は回転軸１に対
して同心状に緊定され、刃先の変位も抑制される。 【００１５】なお、ブッシュ２０は本発明の内周部材に
対応しており、鉋胴本体１０、刃物組体１２ａ〜１２ｄ
等によって本発明の外周部材が構成されている。また、
テーパーピン１９は本発明の固定部材に対応している。
また、締付ボルト１５は本発明の取付手段に対応してお
り、締付け力は本発明の取付け力に対応している。ま
た、刃物１３は本発明の加工手段に対応しており、刃物
溝１１ａ〜１１ｄは本発明の取付部に対応している。 【００１６】図２に示すように、ブッシュ２０の外周面
２０ｄと、鉋胴本体１０の内周面１０ｂとの間にはO
（オー）リング２２によって密閉された空間部２１が円
周方向に形成されており、この空間部２１は逆止弁（図
示しない）を介してグリースニップル２３と連通してい
る。従って、圧力媒体（例えば、グリース）をグリース
ニップル２３から注入することによって空間部２１内を
加圧状態に保持することができる。また、空間部２１内
はニップル２４によって脱圧することができる。圧力媒
体によって空間部２１内が加圧されると、ブッシュ２０
（O（オー）リング２２間）は図中の矢印３４方向へ押
圧され内径が縮小される。従って、ブッシュ２０の内径
２０ｂを回転軸１の外径１ｂに対応させることができ、
回転軸１に対する鉋胴本体１０の同心性を高めることが
できる（センタリング機能）。 【００１７】ところで、各刃物組体が締付ボルト１５に
よって締付けられた場合には、回転軸１に対する刃物１
３の同心性が低下するメカニズムが本発明の過程で明ら
かになった。従って、前記したように鉋胴本体１０及び
ブッシュ２０を回転軸１に対して同心状に固定するテー
パーピン１９は、例えば刃物組体１２ａを締付ボルト１
５によって締付けた場合に、刃物１３の変位を最小限に
抑えることができるような特定の位置に設置されるのが
好ましい。テーパーピン１９の好適な設置位置は、例え
ば既知の有限要素法解析を用いて決めることができる。
この有限要素法解析を用いて行った検討１及び検討２
を、図３〜図５に基づいて説明する。ここで、図３は、
締付ボルトによる締付けが鉋胴本体各部の変位に与える
影響を説明する説明図である。また、図４は、図１の部
分拡大図であって、テーパーピンの設置位置が鉋胴本体
及びブッシュ各部の変位に与える影響を説明する図であ
る。また、図５は、ブッシュの鍔部を鉋胴本体の側面に
対して固定する点の位置が刃物の径方向への変位に与え
る影響を説明するグラフである。なお、ここでは有限要
素法解析の具体的な解析方法等についての説明は省略す
る。 【００１８】〔検討１〕まず、検討１では、締付ボルト
１５に所定の締付け力を与え各刃物組体を締付けた場合
に、鉋胴本体１０各部が受ける応力と、その応力によっ
て変位する鉋胴本体１０各部の変位量について有限要素
法解析を用いて検討することができる。この結果とし
て、例えば図３に示すように、締付ボルト１５の矢印３
０方向の締付け力によって、鉋胴本体１０の側壁１０ａ
近傍は図中の矢印４０方向へ変位し、この変位は鉋胴本
体１０各部のうち側壁１０ａ近傍が最も大きいことを確
認することができる。また、側壁１０ａ近傍の変位の影
響によって、鉋胴本体１０の内周面１０ｂの刃物溝１１
ａ近傍は図中の矢印４２方向へ変位し、内周面１０ｂの
径が大きくなり、同心性が低下することを確認すること
ができる。従って、締付ボルト１５によって刃物組体１
２ａを締付けた場合には、刃物１３の刃先位置は図中の
矢印３２方向へ変位し、各刃物毎の刃先位置の変位量が
異なれば回転軸１に対する刃物１３の刃先位置の同心性
は低下することになる。また、内周面１０ｂの径が大き
くなる度に、すなわち刃物組体１２ａの着脱を繰り返し
た場合には、微小の遊びを有する固定ボルト１６で固定
された鉋胴本体１０とブッシュ２０との相対位置がず
れ、このずれが蓄積することで同心性が低下することに
なる。なお、これら各部材の変位等については実測によ
って確認することができる。 【００１９】〔検討２〕次に、検討２では、テーパーピ
ン１９によってブッシュ２０が固定された鉋胴本体１０
において、外周４箇所のすべての締付ボルト１５に所定
の締付け力を与え各刃物組体を締付けた場合に、鉋胴本
体１０各部が受ける応力と、その応力によって変位する
鉋胴本体１０各部の変位量について有限要素法解析を用
いて検討することができる。鉋胴本体１０とブッシュ２
０の間をテーパーピン１９で固定すればそれらの同心性
は保たれるが、それでも鉋胴本体１０の剛性のばらつ
き、締付ボルト１５の締付け力の変動等によって各刃物
の刃先の径方向の位置はばらつく。そこで、テーパーピ
ン１９を適切な位置に設けることによって刃先の変位を
少なくし、上記のばらつきの影響を少なくすることを以
下検討した。この検討にあたっては、図４に示すよう
に、締付ボルト１５を締付けた場合でも比較的変位の小
さい基準点Ｐと、この基準点Ｐと回転軸１の軸心１ａと
を結ぶ基準線ｎ０（０°）を設定することができる。基
準点Ｐは、側壁１０ａ（締付ボルト１５の締付け力を受
ける側）の回転軸１側の内側端（本発明でいう取付部の
内側端）であって、例えば軸心１ａと刃物溝１１ａとの
接線上に設けられている。そして、この基準点Ｐ、基準
線ｎ０に対するテーパーピン１９の設置位置を変化させ
た場合における刃物１３の刃先位置の径方向の変位量Ｗ
ｃ（μｍ）について検討することができる。なお、テー
パーピン１９の設置位置は、径方向にはＰＣＤ（pitch
circle diameter）を変化させ、周方向には基準線ｎ０
に対する角度Θ（deg）を変化させることによって特定
することができる。 【００２０】この結果として、例えば図５に示すよう
に、有限要素法解析によれば、変位量Ｗｃが小さくなる
（本実施例では１８μｍ以内）鉋胴本体１０の端面に対
する鍔部の固定点の設置位置は、径方向に無関係で、か
つ周方向は基準線ｎ０を基準にして締付ボルト１５の締
付け力の作用方向（図４中の矢印３０方向）へ２０°、
反作用方向へ１０°の範囲の位置である。従って、テー
パーピン１９の好適な設置位置（特定の位置）は、例え
ば、少なくともその一部が、図４中の境界線ｎ１（−１
０°）〜境界線ｎ２（＋２０°）の範囲に収まるような
位置とすることができる。なお、テーパーピン１９を好
適な位置に設けた場合の各部材の変位等については実測
によって確認することができる。 【００２１】以上のように構成した本実施の形態の緊定
構造によれば、ブッシュ２０に対する鉋胴本体１０の相
対位置を固定するテーパーピン１９を有限要素法解析の
結果に基づいて特定の位置（テーパーピン１９の少なく
とも一部が、境界線ｎ１〜境界線ｎ２の範囲に収まるよ
うな位置）に設けたため、鉋胴本体１０を回転軸１に対
して同心状に緊定することができ、回転軸１に対する鉋
胴本体１０の変位を抑えることができるとともに、刃物
１３の刃先の径方向の変位は小さく、鉋胴本体１０の剛
性の不均一さ、締付ボルト１５の締付け力のばらつき等
による刃先の径方向の位置のばらつきを小さくすること
ができる。従って、刃物１３の刃先位置の変位に伴なう
外周振れ精度を所定値（例えば、２０μｍ）以内に抑え
ることができる。また、ブッシュ２０の鍔部２０ａと鉋
胴本体１０の端面が重なり合った状態で、鍔部２０ａ及
び鉋胴本体１０の各挿通孔２０ｃ，１０ｃにテーパーピ
ン１９を挿通（締りばめ）することによって、ブッシュ
２０と鉋胴本体１０とを強固に固定することができる。
また、本実施の形態では、鉋胴本体１０及びブッシュ２
０に作用する外力は、刃物組体１２を締付ボルト１５に
よって締付けた場合の締付け力であったが、その他の外
力（例えば、加工時に被加工物から受ける押圧力）が作
用した場合であっても、鉋胴本体１０はブッシュ２０に
対してずれることなく鉋胴本体１０を回転軸１に対して
同心状に緊定することができ、各刃物１３の刃先位置の
外周振れ精度を所定の精度に維持することができる。 【００２２】〔他の実施の形態〕なお、本発明は上記の
実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用
や変形が考えられる。 （Ａ）上述した本実施の形態では、テーパーピン１９及
び固定ボルト１６を鍔部２０ａ側に設けたが、テーパー
ピン１９や固定ボルト１６の設置位置は限定されず、必
要に応じて種々変更可能である。例えば、テーパーピン
１９や固定ボルト１６を鉋胴本体１０の外周面からブッ
シュ２０に向けて設けることもできる。 【００２３】（Ｂ）また、上述した本実施の形態では、
挿通孔１０ｃ及び２０ｃに、先細のテーパーピン１９を
隙間なく挿通（締りばめ）することによって、ブッシュ
２０を鉋胴本体１０に対して固定したが、ブッシュ２０
と鉋胴本体１０とが相対的にずれない固定方法であれ
ば、必要に応じて種々の固定方法を用いることができ
る。例えば、両部材に形成された挿通孔よりも若干径の
大きい棒状ピンを予め冷却し、このピンを挿通孔に挿通
し常温になると両部材が強固に固定される、いわゆる冷
やしばめや、凹部と凸部とを嵌合させることによって固
定するような固定方法であってもよい。また、テーパー
ピン１９は４箇所に設けたが、テーパーピン１９を設置
する数等は限定されず、必要に応じて種々変更可能であ
る。 【００２４】（Ｃ）また、上述した本実施の形態では、
各刃物組体１２ａ〜１２ｄを締付ボルト１５によって鉋
胴本体１０の刃物溝１１ａ〜１１ｄに固定する構成につ
いて記載したが、刃物を本体に固定する固定方法は限定
されない。例えば、実公平２−２８０１４号公報に記載
されているような遠心力を用いて刃物を固定する鉋胴に
本発明を適用することもできる。 【００２５】（Ｄ）また、上述した本実施の形態では、
回転工具として木工用鉋胴における緊定構造について記
載したが、木工用鉋胴以外に加工手段が回転することに
よって各種の加工（例えば、研磨、切断等）を行う工具
類に本発明の緊定構造を適用することができる。 【００２６】（Ｅ）また、上述した本実施の形態では、
テーパーピン１９の設置位置を有限要素法解析の結果に
基づいて設定したが、有限要素法解析以外の各種の応力
解析を用いて設定することもできる。 【００２７】（Ｆ）また、上述した本実施の形態では、
鉋胴本体１０の両端の２箇所にブッシュ２０を設けた
が、軸方向の長さが短く片側１箇所にブッシュを設けた
回転工具に本発明を適用することもできる。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸の軸周に設置された部材に外力が作用した場合で
も、該部材を回転軸に対して同心状に緊定することがで
き、回転軸に対し部材の高い同心性を維持することがで
きる回転工具の緊定構造を実現することができる。
り、特には回転工具において回転軸の軸周に配置された
部材を前記回転軸に対して同心状に緊定する技術に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、回転工具として、例えば、図６及
び図７に示すような木工用鉋胴が知られている。ここ
で、図６は従来の木工用鉋胴の側面図であり、図７は図
６の正面図である。なお、図６及び図７のいずれも部分
的に断面を示している。図６に示すように、（二点鎖線
で示す）回転軸１０１の軸周には、ブッシュ１２０を介
して円筒形状の鉋胴本体１１０が固定されている。そし
て、鉋胴本体１１０は回転軸１０１の回転に伴って図中
の矢印１５０方向へ回転するように構成されている。鉋
胴本体１１０の外周の４箇所には刃物溝１１１ａ〜１１
１ｄを備え、この刃物溝内にはそれぞれ刃物１１３と裏
座１１４とを一体に組み合わせた刃物組体１１２ａ〜１
１２ｄが設置されている。また、例えば、刃物組体１１
２ａは、複数の締付ボルト１１５の（図中の矢印１３０
方向の）締付け力によって鉋胴本体１１０の側壁１１０
ａに締付け固定されている。 【０００３】図６及び図７に示すように、ブッシュ１２
０は鉋胴本体１１０と部分的に重なり合う鍔部１２０ａ
を備え、鉋胴本体１１０の両端に鍔部１２０ａが当接し
た状態で挿入されている。そして、ブッシュ１２０は、
鍔部１２０ａの位置で各４つの固定ボルト１１６によっ
て鉋胴本体１１０へ固定されている。ブッシュ１２０の
外周面と、鉋胴本体１１０の内周面１１０ｂとの間には
密閉された空間部１２１が円周方向に形成されており、
圧力媒体（例えば、グリース）をグリースニップル１２
３から注入することによって空間部１２１内は加圧状態
に保持される。これにより、ブッシュ１２０は図中の矢
印１３４方向へ押圧され、内径１２０ｂが縮小される。
従って、ブッシュ１２０の内径１２０ｂを回転軸１０１
の外径１０１ｂに対応させることができ、回転軸１０１
に対する鉋胴本体１１０の同心性を高めることができる
（センタリング機能）。このセンタリング機能を用いる
ことによって、鉋胴本体１１０の外周に精度よく刃物溝
１１１ａ〜１１１ｄを形成したり、また、各刃物溝に刃
物組体を設置した場合には、回転軸１０１に対する刃物
１１３の刃先位置の同心性を高めることができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の木工用鉋胴において、例えば刃物組体１１２ａが締
付ボルト１１５によって締付けられた（外力が作用し
た）場合には、この（図６中の矢印１３０方向の）締付
け力によって刃物溝１１１ａの開口部はさらに開口する
方向へ弾性変形する。そして、刃物１１３の刃先は側壁
１１０ａの弾性変形に伴って図６中の矢印１３２方向へ
変位する。従って、１つの刃物組体１１２ａに対して複
数の締付ボルト１１５を用いた場合には、鉋胴本体１１
０の各部の剛性の不均一さ、締付け力のばらつき、締付
けの時間的なずれ等によって回転軸１０１に対する刃物
１１３の刃先位置の同心性は低下する。なお、回転軸１
０１に対する刃物１１３の刃先位置の同心性の低下は、
刃物組体毎に起こるだけでなく刃物組体間でも起こるこ
とが判明した。木工用鉋胴においてはこの刃物組体間の
同心性低下が刃先の外周振れ精度を悪化させることとな
る。また、刃物組体１１２ａを刃物溝１１１ａから繰り
返し着脱した場合には、この交換毎に固定ボルト１１６
とボルト取付け穴間には微小の遊び等があるため、鉋胴
本体１１０とブッシュ１２０との間に相対的なずれが生
じ、特に径方向のずれが蓄積することで回転軸１０１に
対する刃物１１３の刃先位置の同心性はさらに低下する
ことが判明した。 【０００５】そこで、締付ボルト１１５によって刃物組
体１１２ａ〜１１２ｄを締付けた場合でも、回転軸１０
１に対する他部材（鉋胴本体１１０、ブッシュ１２０
等）の同心性を維持させることができれば、刃物１１３
の刃先位置の同心性（刃先の外周振れ精度）を維持させ
ることができワークの加工精度を維持することができる
等のメリットが大きいことから、本発明者らは、鉋胴の
構造について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、
鉋胴本体１１０に対するブッシュ１２０の取付構造を改
良すれば、締付ボルト１１５を締付けた場合でも、鉋胴
本体１１０及びブッシュ１２０を回転軸１０１に対して
同心状に緊定することができ、回転軸１０１に対する鉋
胴本体１１０及びブッシュ１２０の同心性を維持させる
ことができる事を見出すことに成功した。 【０００６】本発明では、回転軸の軸周に設置された部
材に外力が作用した場合でも、該部材を回転軸に対して
同心状に緊定することができ、回転軸に対し部材の高い
同心性を維持することができる回転工具の緊定構造を提
供することを課題とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の回転工具の緊定構造は請求項１に記載の通
りに構成されている。ここで、請求項１及び発明の詳細
な説明に記載した用語については以下のように解釈す
る。 （１）「回転工具」には、加工刃が回転することにより
切削加工を行う切削工具（例えば木工用鉋胴）以外に、
加工手段が回転することによって各種の加工（例えば、
研磨、切断等）を行う工具類を含む。 【０００８】請求項１に記載の回転工具の緊定構造によ
れば、内周部材に対する外周部材の相対位置を固定する
固定部材を内周及び外周部材の特定の位置に設けること
によって、外周部材に外力が作用した場合には回転軸に
対する外周部材の径方向への変位を所定値以内に抑える
ことができる。従って、外周部材を回転軸に対して同心
状に緊定することができ、回転軸に対して高い同心性を
維持することができる。 【０００９】また本発明によれば、内周部材の鍔部と外
周部材とが重なり合った状態で、内周部材の鍔部と外周
部材とに隙間なくピンを挿入して両部材を固定すること
ができるため、固定部材の比較的簡単な構成によって両
部材を強固に固定することができる。 【００１０】また本発明によれば、取付手段の取付け力
が外周部材に作用した場合でも、外周部材の変位を抑え
ることができるため、外周部材を回転軸に対して同心状
に緊定することができ、回転軸に対する加工部材の高い
同心性を維持することができる。 【００１１】また本発明によれば、鍔部と外周部材とに
隙間なく挿通される固定部材の少なくとも一部が、鍔部
上であって、回転軸の軸心と取付け力に対向する取付部
の内側端と結ぶ接線から、前記軸心を中心にして前記取
付け力の作用方向へ２０°、反作用方向へ１０°の範囲
に収まるように構成したため、固定部材をより効果的な
位置に設置することができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態の
回転工具を、図１及び図２を用いて説明する。ここで、
図１は、本実施の形態の木工用鉋胴の側面図であり、図
２は図１の正面図である。なお、図１及び図２のいずれ
も部分的に断面を示している。 【００１３】図１に示すように、回転工具としての木工
用鉋胴は、（二点鎖線で示す）回転軸１の軸周にブッシ
ュ２０を介して固定された円筒形状の鉋胴本体１０を備
えている。そして、鉋胴本体１０は回転軸１の回転に伴
って図中の矢印５０方向へ回転するように構成されてい
る。鉋胴本体１０の外周の４箇所には刃物溝１１ａ〜１
１ｄが設けられ、この刃物溝内にはそれぞれ刃物組体１
２ａ〜１２ｄが設置されている。なお、各刃物組体１２
ａ〜１２ｄは、プリセット用皿ビス１７、プリセット用
ナット１８等を用い、（被加工物を加工する）刃物１３
と裏座１４とを一体にし、刃物１３の刃先と裏座１４と
の位置関係を一定にして予め組み合わせることによって
形成されている。また、例えば、刃物組体１２ａは、締
付ボルト１５の（図中の矢印３０方向の）締付け力によ
って鉋胴本体１０の側壁１０ａに締付け固定されてい
る。なお、矢印３０方向が本発明の作用方向に対応して
いる。 【００１４】図１及び２に示すように、ブッシュ２０は
鉋胴本体１０の端面と重なり合う鍔部２０ａを備え、本
実施例では２個のブッシュ２０が鉋胴本体１０の両端に
鍔部２０ａが当接した状態で挿入されている。そして、
ブッシュ２０は、鍔部２０ａの位置で各２つの固定ボル
ト１６によって鉋胴本体１０へ固定されている。さら
に、鉋胴本体１０及びブッシュ２０の各４箇所に設けら
れた挿通孔１０ｃ，挿通孔２０ｃには、ブッシュ２０を
鉋胴本体１０に対して相対移動不能に固定する先細形状
のテーパーピン１９が隙間なく挿通（いわゆる締りば
め）されている。なお、この挿通孔１０ｃ，２０ｃは、
鉋胴本体１０とブッシュ２０の鍔部２０ａとを重ね合わ
せた状態で形成されているため同心性が高い。テーパー
ピン１９は、後述する解析結果に基づいて、ブッシュ２
０の鍔部２０ａの（図２に示す）特定の位置に設置され
ており、この位置にテーパーピン１９を設置することに
よって、鉋胴本体１０及びブッシュ２０は回転軸１に対
して同心状に緊定され、刃先の変位も抑制される。 【００１５】なお、ブッシュ２０は本発明の内周部材に
対応しており、鉋胴本体１０、刃物組体１２ａ〜１２ｄ
等によって本発明の外周部材が構成されている。また、
テーパーピン１９は本発明の固定部材に対応している。
また、締付ボルト１５は本発明の取付手段に対応してお
り、締付け力は本発明の取付け力に対応している。ま
た、刃物１３は本発明の加工手段に対応しており、刃物
溝１１ａ〜１１ｄは本発明の取付部に対応している。 【００１６】図２に示すように、ブッシュ２０の外周面
２０ｄと、鉋胴本体１０の内周面１０ｂとの間にはO
（オー）リング２２によって密閉された空間部２１が円
周方向に形成されており、この空間部２１は逆止弁（図
示しない）を介してグリースニップル２３と連通してい
る。従って、圧力媒体（例えば、グリース）をグリース
ニップル２３から注入することによって空間部２１内を
加圧状態に保持することができる。また、空間部２１内
はニップル２４によって脱圧することができる。圧力媒
体によって空間部２１内が加圧されると、ブッシュ２０
（O（オー）リング２２間）は図中の矢印３４方向へ押
圧され内径が縮小される。従って、ブッシュ２０の内径
２０ｂを回転軸１の外径１ｂに対応させることができ、
回転軸１に対する鉋胴本体１０の同心性を高めることが
できる（センタリング機能）。 【００１７】ところで、各刃物組体が締付ボルト１５に
よって締付けられた場合には、回転軸１に対する刃物１
３の同心性が低下するメカニズムが本発明の過程で明ら
かになった。従って、前記したように鉋胴本体１０及び
ブッシュ２０を回転軸１に対して同心状に固定するテー
パーピン１９は、例えば刃物組体１２ａを締付ボルト１
５によって締付けた場合に、刃物１３の変位を最小限に
抑えることができるような特定の位置に設置されるのが
好ましい。テーパーピン１９の好適な設置位置は、例え
ば既知の有限要素法解析を用いて決めることができる。
この有限要素法解析を用いて行った検討１及び検討２
を、図３〜図５に基づいて説明する。ここで、図３は、
締付ボルトによる締付けが鉋胴本体各部の変位に与える
影響を説明する説明図である。また、図４は、図１の部
分拡大図であって、テーパーピンの設置位置が鉋胴本体
及びブッシュ各部の変位に与える影響を説明する図であ
る。また、図５は、ブッシュの鍔部を鉋胴本体の側面に
対して固定する点の位置が刃物の径方向への変位に与え
る影響を説明するグラフである。なお、ここでは有限要
素法解析の具体的な解析方法等についての説明は省略す
る。 【００１８】〔検討１〕まず、検討１では、締付ボルト
１５に所定の締付け力を与え各刃物組体を締付けた場合
に、鉋胴本体１０各部が受ける応力と、その応力によっ
て変位する鉋胴本体１０各部の変位量について有限要素
法解析を用いて検討することができる。この結果とし
て、例えば図３に示すように、締付ボルト１５の矢印３
０方向の締付け力によって、鉋胴本体１０の側壁１０ａ
近傍は図中の矢印４０方向へ変位し、この変位は鉋胴本
体１０各部のうち側壁１０ａ近傍が最も大きいことを確
認することができる。また、側壁１０ａ近傍の変位の影
響によって、鉋胴本体１０の内周面１０ｂの刃物溝１１
ａ近傍は図中の矢印４２方向へ変位し、内周面１０ｂの
径が大きくなり、同心性が低下することを確認すること
ができる。従って、締付ボルト１５によって刃物組体１
２ａを締付けた場合には、刃物１３の刃先位置は図中の
矢印３２方向へ変位し、各刃物毎の刃先位置の変位量が
異なれば回転軸１に対する刃物１３の刃先位置の同心性
は低下することになる。また、内周面１０ｂの径が大き
くなる度に、すなわち刃物組体１２ａの着脱を繰り返し
た場合には、微小の遊びを有する固定ボルト１６で固定
された鉋胴本体１０とブッシュ２０との相対位置がず
れ、このずれが蓄積することで同心性が低下することに
なる。なお、これら各部材の変位等については実測によ
って確認することができる。 【００１９】〔検討２〕次に、検討２では、テーパーピ
ン１９によってブッシュ２０が固定された鉋胴本体１０
において、外周４箇所のすべての締付ボルト１５に所定
の締付け力を与え各刃物組体を締付けた場合に、鉋胴本
体１０各部が受ける応力と、その応力によって変位する
鉋胴本体１０各部の変位量について有限要素法解析を用
いて検討することができる。鉋胴本体１０とブッシュ２
０の間をテーパーピン１９で固定すればそれらの同心性
は保たれるが、それでも鉋胴本体１０の剛性のばらつ
き、締付ボルト１５の締付け力の変動等によって各刃物
の刃先の径方向の位置はばらつく。そこで、テーパーピ
ン１９を適切な位置に設けることによって刃先の変位を
少なくし、上記のばらつきの影響を少なくすることを以
下検討した。この検討にあたっては、図４に示すよう
に、締付ボルト１５を締付けた場合でも比較的変位の小
さい基準点Ｐと、この基準点Ｐと回転軸１の軸心１ａと
を結ぶ基準線ｎ０（０°）を設定することができる。基
準点Ｐは、側壁１０ａ（締付ボルト１５の締付け力を受
ける側）の回転軸１側の内側端（本発明でいう取付部の
内側端）であって、例えば軸心１ａと刃物溝１１ａとの
接線上に設けられている。そして、この基準点Ｐ、基準
線ｎ０に対するテーパーピン１９の設置位置を変化させ
た場合における刃物１３の刃先位置の径方向の変位量Ｗ
ｃ（μｍ）について検討することができる。なお、テー
パーピン１９の設置位置は、径方向にはＰＣＤ（pitch
circle diameter）を変化させ、周方向には基準線ｎ０
に対する角度Θ（deg）を変化させることによって特定
することができる。 【００２０】この結果として、例えば図５に示すよう
に、有限要素法解析によれば、変位量Ｗｃが小さくなる
（本実施例では１８μｍ以内）鉋胴本体１０の端面に対
する鍔部の固定点の設置位置は、径方向に無関係で、か
つ周方向は基準線ｎ０を基準にして締付ボルト１５の締
付け力の作用方向（図４中の矢印３０方向）へ２０°、
反作用方向へ１０°の範囲の位置である。従って、テー
パーピン１９の好適な設置位置（特定の位置）は、例え
ば、少なくともその一部が、図４中の境界線ｎ１（−１
０°）〜境界線ｎ２（＋２０°）の範囲に収まるような
位置とすることができる。なお、テーパーピン１９を好
適な位置に設けた場合の各部材の変位等については実測
によって確認することができる。 【００２１】以上のように構成した本実施の形態の緊定
構造によれば、ブッシュ２０に対する鉋胴本体１０の相
対位置を固定するテーパーピン１９を有限要素法解析の
結果に基づいて特定の位置（テーパーピン１９の少なく
とも一部が、境界線ｎ１〜境界線ｎ２の範囲に収まるよ
うな位置）に設けたため、鉋胴本体１０を回転軸１に対
して同心状に緊定することができ、回転軸１に対する鉋
胴本体１０の変位を抑えることができるとともに、刃物
１３の刃先の径方向の変位は小さく、鉋胴本体１０の剛
性の不均一さ、締付ボルト１５の締付け力のばらつき等
による刃先の径方向の位置のばらつきを小さくすること
ができる。従って、刃物１３の刃先位置の変位に伴なう
外周振れ精度を所定値（例えば、２０μｍ）以内に抑え
ることができる。また、ブッシュ２０の鍔部２０ａと鉋
胴本体１０の端面が重なり合った状態で、鍔部２０ａ及
び鉋胴本体１０の各挿通孔２０ｃ，１０ｃにテーパーピ
ン１９を挿通（締りばめ）することによって、ブッシュ
２０と鉋胴本体１０とを強固に固定することができる。
また、本実施の形態では、鉋胴本体１０及びブッシュ２
０に作用する外力は、刃物組体１２を締付ボルト１５に
よって締付けた場合の締付け力であったが、その他の外
力（例えば、加工時に被加工物から受ける押圧力）が作
用した場合であっても、鉋胴本体１０はブッシュ２０に
対してずれることなく鉋胴本体１０を回転軸１に対して
同心状に緊定することができ、各刃物１３の刃先位置の
外周振れ精度を所定の精度に維持することができる。 【００２２】〔他の実施の形態〕なお、本発明は上記の
実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用
や変形が考えられる。 （Ａ）上述した本実施の形態では、テーパーピン１９及
び固定ボルト１６を鍔部２０ａ側に設けたが、テーパー
ピン１９や固定ボルト１６の設置位置は限定されず、必
要に応じて種々変更可能である。例えば、テーパーピン
１９や固定ボルト１６を鉋胴本体１０の外周面からブッ
シュ２０に向けて設けることもできる。 【００２３】（Ｂ）また、上述した本実施の形態では、
挿通孔１０ｃ及び２０ｃに、先細のテーパーピン１９を
隙間なく挿通（締りばめ）することによって、ブッシュ
２０を鉋胴本体１０に対して固定したが、ブッシュ２０
と鉋胴本体１０とが相対的にずれない固定方法であれ
ば、必要に応じて種々の固定方法を用いることができ
る。例えば、両部材に形成された挿通孔よりも若干径の
大きい棒状ピンを予め冷却し、このピンを挿通孔に挿通
し常温になると両部材が強固に固定される、いわゆる冷
やしばめや、凹部と凸部とを嵌合させることによって固
定するような固定方法であってもよい。また、テーパー
ピン１９は４箇所に設けたが、テーパーピン１９を設置
する数等は限定されず、必要に応じて種々変更可能であ
る。 【００２４】（Ｃ）また、上述した本実施の形態では、
各刃物組体１２ａ〜１２ｄを締付ボルト１５によって鉋
胴本体１０の刃物溝１１ａ〜１１ｄに固定する構成につ
いて記載したが、刃物を本体に固定する固定方法は限定
されない。例えば、実公平２−２８０１４号公報に記載
されているような遠心力を用いて刃物を固定する鉋胴に
本発明を適用することもできる。 【００２５】（Ｄ）また、上述した本実施の形態では、
回転工具として木工用鉋胴における緊定構造について記
載したが、木工用鉋胴以外に加工手段が回転することに
よって各種の加工（例えば、研磨、切断等）を行う工具
類に本発明の緊定構造を適用することができる。 【００２６】（Ｅ）また、上述した本実施の形態では、
テーパーピン１９の設置位置を有限要素法解析の結果に
基づいて設定したが、有限要素法解析以外の各種の応力
解析を用いて設定することもできる。 【００２７】（Ｆ）また、上述した本実施の形態では、
鉋胴本体１０の両端の２箇所にブッシュ２０を設けた
が、軸方向の長さが短く片側１箇所にブッシュを設けた
回転工具に本発明を適用することもできる。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸の軸周に設置された部材に外力が作用した場合で
も、該部材を回転軸に対して同心状に緊定することがで
き、回転軸に対し部材の高い同心性を維持することがで
きる回転工具の緊定構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の木工用鉋胴の側面図で
ある。 【図２】図１の正面図である。 【図３】締付ボルトによる締付けが鉋胴本体各部の変位
に与える影響を説明する説明図である。 【図４】図１の部分拡大図であって、テーパーピンの設
置位置が鉋胴本体及びブッシュ各部の変位に与える影響
を説明する図である。 【図５】ブッシュの鍔部を鉋胴本体の側面に対して固定
する点の位置が刃物の径方向への変位に与える影響を説
明するグラフである。 【図６】従来の木工用鉋胴の側面図である。 【図７】図６の正面図である。 【符号の説明】 １…回転軸 １０…鉋胴本体 １１ａ〜１１ｄ…刃物溝 １２ａ〜１２ｄ…刃物組体 １３…刃物 １５…締付ボルト １６…固定ボルト １９…テーパーピン ２０…ブッシュ、鍔部…２０ａ
ある。 【図２】図１の正面図である。 【図３】締付ボルトによる締付けが鉋胴本体各部の変位
に与える影響を説明する説明図である。 【図４】図１の部分拡大図であって、テーパーピンの設
置位置が鉋胴本体及びブッシュ各部の変位に与える影響
を説明する図である。 【図５】ブッシュの鍔部を鉋胴本体の側面に対して固定
する点の位置が刃物の径方向への変位に与える影響を説
明するグラフである。 【図６】従来の木工用鉋胴の側面図である。 【図７】図６の正面図である。 【符号の説明】 １…回転軸 １０…鉋胴本体 １１ａ〜１１ｄ…刃物溝 １２ａ〜１２ｄ…刃物組体 １３…刃物 １５…締付ボルト １６…固定ボルト １９…テーパーピン ２０…ブッシュ、鍔部…２０ａ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−94131（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−75902（ＪＰ，Ｕ)
特公 平３−1217（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B27G 13/00
B23C 5/26
B27C 1/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 回転軸の軸周に内周部材を介して外周部
材が配置され、前記内周及び外周部材が前記回転軸と同
心で回転する回転工具において、前記内周部材は、前記外周部材の端面と重なり合う鍔部
を備え、前記鍔部と前記外周部材の間には、前記 内周部
材に対する前記外周部材の相対位置を固定するために、
前記鍔部と前記外周部材とに隙間なく挿通されるピンか
らなる固定部材が設けられており、 前記外周部材は、被加工物を加工する加工手段と、該加
工手段を前記外周部材の取付部に取付ける取付手段とを
備え、 前記取付手段による取付け力が作用した場合に、 前記回
転軸に対する前記外周部材の径方向への変位を所定値以
内に抑えるために、前記固定部材の少なくとも一部は、
前記鍔部上であって、前記回転軸の軸心と前記取付け力
に対向する前記取付部の内側端とを結ぶ接線から、前記
軸心を中心にして前記取付け力の作用方向へ２０°、反
作用方向へ１０°の範囲に収まることを特徴とする回転
工具の緊定構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30723199A JP3474503B2 (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 回転工具の緊定構造 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP30723199A JP3474503B2 (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 回転工具の緊定構造 |
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ID=17966625
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012147281A1 (ja) | 2011-04-27 | 2012-11-01 | 兼房株式会社 | 回転切削工具 |
| WO2012147282A1 (ja) | 2011-04-27 | 2012-11-01 | 兼房株式会社 | 切削用刃物及び回転切削工具 |
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-
2000
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| JP2012228841A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Kanefusa Corp | 回転切削工具 |
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Also Published As
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|---|---|
| WO2001030549A1 (fr) | 2001-05-03 |
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