JPH0659596B2

JPH0659596B2 - 多角形の外側又は内側輪郭を有する工作物の製造のための方法及びその方法を実施するための装置

Info

Publication number: JPH0659596B2
Application number: JP59502951A
Authority: JP
Inventors: レイ・ハンス
Original assignee: BERUKUHAUSU HORUSUTO; ZAITORERU HORUSUTO
Current assignee: BERUKUHAUSU HORUSUTO; ZAITORERU HORUSUTO
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: WO1985000545A1; DE3463909D1; EP0135709B1; JPS60501893A; EP0135709A1; US4651599A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、工作物が一定速度で位置固定の軸の回りを回
転し、他方工具はそれ自体閉じた軌道上を案内され、そ
の際工作物の回転速度とその軌道上の工具の公転速度が
互いに関連しており、更にその工具が公転中その工作物
に当接している、特に切削加工による多角形の外側又は
内側輪郭を有する工作物の製造のための方法に関する。

西独国特許公開公報2355036号から、工具が工作物に対
して楕円軌道上を案内される、冒頭に記載した種類の方
法が公知である。工作物の回転運動と楕円軌道を走行す
る工具の運動の合成によって、対応する多角形の輪郭、
特に鋭く尖った角を有する輪郭も造られる。従来公知で
あった方法では、実際上、例えば作業速度の著しい低下
という欠点が生じる。工具の楕円運動を創成させられる
ための伝導装置が限られた回転数しか許されないからで
ある。従来公知の方法の他の欠点は、運動を創成するの
に必要な伝導装置は比較的大きく形成されなければなら
ず、従って異なる直径を有する多角形をつくるために、
アームの長さの減少が行われなければならないことであ
る。軌道を決定するパラメータは、軌道曲線の大きさが
変速棒によって変更可能であり、一方その形態は変更不
可能であるように連係されている。他の欠点は、変速棒
によって装置に付加的な弾性が存在し、それが特に大量
生産の際に寸法精度に悪い影響を及ぼすことである。

従って本発明はより高い作業速度及び個々のパラメータ
のよりよい調整が行われる方法を提供することを課題の
基礎としている。更に大量生産のためにも、例えばシャ
フト‐ハブ結合で必要であるような、正確な嵌合を構成
できるように、高い精度が可能でなければならない。ま
た非常に簡単な伝導装置が可能とされなければならな
い。

この課題は、本発明によれば、工具が円から外れ、それ
自体閉じた軌道上を公転するように案内され、その際工
具はその軌道上を公転中予め与えられた運動法則により
変化する運動速度を持っており、その軌道は工作物の回
転軸に対して偏心しかつこれを取り囲んでいることによ
って解決される。この方法は、工具が走行する軌道が、
公知の方法におけるように、創成しようとする多角形の
プロフィルの内接円と外接円の間を走行するのではな
く、外接円内を走行し、その際創成しようとする多角形
のプロフィルの内接円を取り囲むようにする方法であ
る。この方法では、創成しようとする多角形のプロフィ
ルの直径と略等しい大きさのオーダの軌道を予め与える
ことができるから、工具に対して基本的により有利な作
用角度が得られ、このことは特に例えば旋削である切削
加工で利点をもたらす。舞いカッタによる工具の運動、
即ち１回転で断続的な工具の作用もまた可能である。本
発明における利点は軌道のための他の変形の可能性にあ
る。

この方法の有利な態様において、軌道が外擺線、特にパ
スカル曲線である。工作物の回転運動と、それに対して
本発明による方法による工作物の回転軸を取り囲むよう
に案内される工具が工作物と同方向又は反対方向に回転
し、工作物と工具の回転位置の位相が変えられ、又は工
作物の回転数と工具の回転数との比が変えられることに
より、外擺線又は内擺線、多角形の辺の凸状、凹状又は
直線状、種々の角数の多角形が創成されることができ
る。

本発明による方法の他の１つの有利な実施形態におい
て、軌道が内擺線、特に楕円である。工具のための軌道
として工作物の回転に楕円軌道を合成することは、技術
水準による。出願前公知の装置において、工作物の回転
数と工具の回転数の間の回転数比が多角形の角の数に対
応する。そこでは工具が楕円軌道上で完全に１回転する
間に、工作物は１周期だけ、即ち１つの角から次の角ま
での回転をする。工具の軌道が工作物の回転軸を取り囲
む、工具軌道と工作物の本発明による相関関係では、工
作物の回転数と工具の回転数の間の回転数差が多角形の
角数に対応する。工具軌跡としてパスカル曲線及び楕円
について下記の関係が成り立つ。

ここではＥ＝角数、ｎ_１＝工作物の回転数、およびｎ_２
＝工具の回転数。

工作物に対する工具軌道としての楕円の相関関係は、１
８０゜に亘って対称性を持つパスカル曲線に対して９０
゜に亘って対称性を持っているから、パスカル曲線に対
して付加的な可能性を与える。既に記載したような、創
成しようとする多角形の輪郭の内接円と外接円が１８０
゜後に接触する通常の配列のほかに、楕円軌道はまた工
作物の回転軸に対して対称に配列されることができる。
前に記載された配列に対して、２倍の角数を持った多角
形の輪郭が生じる。更に対応する角数を持つ多角形の輪
郭が生じる。さらに対応するあらゆる方向の半径方向の
ずれによって２つの内接円又は２つの外接円を有する不
規則な多角形の輪郭を創成することができる。

工具のための軌道曲線として外擺線を創成するために、
本発明の実施態様においては工具が第１の円形軌道上を
案内され、その際回転軸線は同方向しかし大きい角速度
で第２円形軌道の回転軸を公転し、そして軌道曲線の形
を変更するために、第１の円形軌道の半径と第２の円形
軌道の半径及び回転する半径Ｒ_１とＲ_２の位相状態が自
由に調整でき、第２の円形軌道の半径は第１の円形軌道
の半径よりも小さく設される。工具案内のこの方法は公
知の方法に対して著しい利点を有する。それはより簡単
な構造を持つ伝導装置を可能にするからである。それは
工具のための軌道曲線の変更に関して、２つのパラメー
タ、即ち２つの円形軌道の半径の自由な調整を可能にす
る。この方法の特別な利点は、外擺線が２つの円形軌道
の合成によって、従来技術の伝導装置を必要とすること
なしに得られ、そのことが簡単でコンパクトな伝導装置
を可能にすることである。パスカル曲線を創成するため
に、工具円形軌道の回転軸は第２の円形軌道上を工具の
２倍の角速度で回転する。その合成の際に空間中の工具
の尖端はパラメータの調整に対応して外擺線を描く。

工具のための軌道曲線として内擺線、特に楕円を創成さ
せるために、本発明による方法の他の１つの実施形態に
おいて、工具が第１の円形軌道上をその円形軌道の回転
軸に対して一定の角速度をもって案内され、その際回転
軸は一定の角速度をもって第２の円形軌道上を反対方向
に公転し、そして軌道曲線の形を変更するために、一方
では第１の円形軌道の半径と第２の円形軌道の半径及び
回転する半径Ｒ_１とＲ_２の位相状態が自由に調整でき
る。この合成の際に空間中の工具の尖端はパラメータの
調整に対応して外擺線を描く。

本発明は更に、特に本発明による方法を実施するため
に、回転するように受けられ、駆動される工作物を受
け、及び閉じた軌道曲線に沿って案内され、全回転中工
作物と接触し、その際工作物受けの駆動装置と連結して
いる工具を有する、多角形の外側又は内側の輪郭を持つ
工作物の製造装置に関する。軸受がそのクランクピンと
クランクシャフトまでの距離Ｒ_２に関して調整すること
ができるように結合されている、台に回転可能に受けら
れ、駆動されるクランクアームと、クランクシャフトに
対して平行にある回転軸の回りで回転することができる
ようにその軸受と結合され、工具支持体の回転軸までの
距離が調整することができる工具受けを有する工具支持
体、及び工具支持体及びクランクアームを回転方向、角
速度及び位相状態に関して互いに関連して駆動すること
ができる駆動装置、あらゆる方向に半径方向の距離及び
工作物回転軸に対するクランクアームの回転軸の並びを
調整することができる台と結合された調整装置を特徴と
する。この装置は一方では軸受の軌道曲線及び他方では
工具受けの軌道半径のために、自由な調整の可能性を有
する非常にコンパクトな伝導装置を与える。工具自体の
ためのその都度の所望の軌道曲線の形及び大きさは、大
きな直径範囲について多角形のプロフィルが製造できる
ように自由に調整される。駆動手段としては、目的に合
致して変速伝導装置が設けられている。このことはこの
装置に一方では工具支持体の回転と他方ではクランクア
ームの間の回転数比を、求める多角形の輪郭に従って予
め与えることを可能にする。他の１つの利点は、変速装
置を使用して工具支持体とクランクアームの回転方向も
相互に変更されることができ、その結果同じ装置を使用
して工具のための軌道曲線として例えばパスカル曲線の
ような外擺線も例えば楕円のような内擺線も予め与えら
れることができる。その上台と結合している調整装置に
よって、工作物の回転軸に対する工具の軌道曲線の偏心
が調整されることができる。工作物軸に対して工具支持
体の回転軸が平行に並んでいる際には平行して走行する
回転軸を持つ多角柱が得られる。その際装置は付加的に
送り装置を備えており、工具が縦方向に、即ち工具受け
の回転軸の方向にずらされることができる。

伝導装置の代わりに駆動装置として、相関関係を有する
部分（工作物、クランクアーム及び工具支持体）の回転
方向、回転数及び位相状態に関して互いに関連するよう
に結合されているクランクアームと工具支持体の合成さ
れた回転運動のための２つの個々のモータを備えること
もできる。

円錐形の、或いは縦方向にプロフィルを有し、多角形断
面の工作物を製造するためにその装置は所望の円錐角に
対応して駆動中に半径Ｒ_１及び場合によっては偏心又は
半径Ｒ_２を調整する付加的装置を備える。

与えられた公式が成り立つ正多角形プロフィルの製造と
並んで、減速比の対応する選択によって、それ自体閉じ
た多角形の輪郭も創成することができる。

多角形のらせん体の輪郭を有する工作物を製造するため
に、工作物の回転数と工具の回転数の間にらせんの所望
のピッチ及びよび縦方向の選択された送りに従って、所
望の角数に対応する比からずれた減速比が選択される。
パラメータを対応して選択すれば、工作物の回転と工具
の回転とは反対方向でも対応するピッチを有する多角形
のらせん体が得られる。工作物の回転と工具の回転の間
の減速比を対応して選択することによって、多角形が創
成され、その結果断続係合の際に工作物の複数回の回転
によって、又は舞いカッタによって公知のように、キャ
リア上への複数の工具の、プロフィルの角数に対応した
配列によって、工作物輪郭としてその都度の多角形が生
ずる。工作物受けと工具の間の結合は対応する減速比を
持つ歯車及び中間歯車シャフトによって行われることが
できる。同様に電子的結合も可能である。らせん状の工
作物の製造のために、比較的簡単に各所望の減速比はク
ランクアームを無段階に調整することができるという利
点が得られる。

本発明による装置の１つの実施形態において、伝導装置
が歯車伝導装置として形成され、その駆動輪はクランク
ピンと固着され、特に平行に配設されるキャリアに受け
られている少なくとも１つの中間歯車を駆動し、その中
間歯車が工具支持体のシャフトと固着している駆動輪と
結合している。この構成は変速歯車装置を収容するのに
充分にスペースを提供する、比較的大きなキャリアを使
用することを可能にする。平行に案内することは例えば
平行クランク機構によって行われることができる。質量
平衡は簡単である。回転する質量だけが考慮されればよ
いからである。

本発明による装置の他の実施形態において、クランクア
ームのシャフトが中空シャフトとして形成され、工具支
持体のシャフトと結合された駆動シャフトが貫通してお
り、その中空シャフト及び駆動シャフトが貫通してお
り、その中空シャフト及び駆動シャフトが台で受けられ
ており、その台はクランクアームの回転軸に対する工具
支持体の回転軸の偏心又は配列のあらゆる側の半径方向
の調整のために調整装置と結合され、駆動シャフトと中
空シャフトの間の伝導装置を介して、一方では工具支持
体シャフト、他方では中空シャフトの回転数比及び回方
向が工具の所望の軌道曲線に従って予め与えられること
ができる。このような態様は非常にコンパクトな構成を
与え、その構成は特に旋盤のための付加的装置に適して
おり、全ての部分は一体的な回転運動しか行わないか
ら、質量平衡に関してよりよく制御することが可能であ
る。

他の有利な実施形態は請求の範囲第７項及び第８項に示
されている。

本発明のその他の実施形態において、構造部材の減少に
よって同時に移動させられる質量を減少させるようにす
るために、特に平衡を簡単化することによってそれだけ
高い回転数従って一層高い作業速度を達成するために、
平行移動される質量を除去することによる措置がとられ
る。

このことは本発明によって、駆動手段が歯車伝導装置と
して形成され、その駆動軸がクランクシャフトと固く結
合され、キャリアに受けられている少なくとも１つの中
間歯車を駆動し、その中間歯車が第１のクランクシャフ
トに対して平行に配設されている第２のクランクシャフ
トを駆動し、そのクランクアームは第１のクランクシャ
フトのクランクアームと同じ長さを有しており、その第
２のクランクシャフトのクランクピンとは、工具支持体
の回転シャフトと結合されている駆動リンと噛み合って
いる駆動輪が固着されていることによって解決される。
この装置は工具の尖端によって描かれる軌道曲線が回転
運動の合成によって創成することができ、すべての平行
移動する構成部分、特に対応する平行クランク機構を不
要とすることができる利点をもっている。このような構
成はより簡単に平衡を得ることができるだけでなく、受
けが主として固定の台に設けられ、円形軌道上を案内さ
れなければならない回転軸受けの数が唯１つの軸受に減
少され、そのことが創成しようとする多角形の輪郭の製
造精度の改善に直接結びつくという利点を有する。

本発明の実施形態において、第２のクランクにおける歯
車伝導装置と駆動輪及び工具支持体の回転シャフトにお
けるそれに属する従動輪が、第１のクランクシャフトと
回転シャフトが反対方向にかつ同じ回転数で回転するよ
うに設計されている。ここでは工具尖端は内擺線を描
く。対応するパラメータを予め与えられる際に同じ回転
数であれば楕円の形の内擺線を創成する。

本発明による他の実施形態において、第２のクランクに
おける歯車伝導装置と駆動輪、及び工具支持体の回転シ
ャフトにの従動輪が、第１のクランクシャフトが回転シ
ャフトに対して同じ方向にかつ２倍の回転数で回転する
ように設計されている。この配列では、工具尖端の軌道
曲線としてパスカル曲線が創成する。工具軌道が工作物
の回転軸を取り囲んでいる工具軌道と工作物の予め与え
られた相関関係においては、工作物回転数と工具回転数
の間の回転数差は前記公式に対応して多角形の回転軸に
対して一定の角速度で案内され、その際その回転軸はつ
いで同じ方向に、しかしより高い一定の角速度で第２の
円形軌道上を公転し、軌道曲線の形を変更するために、
第１の円形軌道上を公転し、軌道曲線の形を変更するた
めに、第１の円形軌道の半径と第２の円形軌道の半径及
び回転する半径Ｒ_１とＲ_２の位相状態が自由に調整で
き、第２の円形軌道の半径は第１の円形軌道の半径は第
１の円形軌道の半径よりも小さくとる。

工具案内のこの方法はこれまで公知であった方法に対し
て著しい利点を有する。それらはより簡単な構成の多角
形を可能にするからである。更にそれは工具のための軌
道曲線の変更に関して２つのパラメータ、即ち２つの円
形軌道の半径の自由な調整の可能性をもたらす。この方
向に特別な利点は、外擺線が２つの円形軌道の合成によ
ってそのために従来の技術水準の回転輪歯車を必要とす
ることなしに得られ、このことが簡単なコンパクトな構
成を保証する。パスカル曲線を創成させるために工具円
形軌道の回転軸は第２の円形軌道上を工具円形軌道の回
転軸は第２の円形軌道上を工具の尖端はパラメータの調
整に対して外擺線を描く。

工具のための軌道曲線として外擺線、特に楕円を創成さ
せるために、工具は第１の円形軌道上をその円形軌道の
回転軸に対して一定の角速度をもって案内され、その際
回転軸は一定の角速度をもって第２の円形軌道上を反対
方向に公転し、そして軌道曲線の形を変更するために、
一方では第１の円形軌道の半径と第２の円形軌道の半径
及び回転する半径Ｒ_１とＲ_２の位相状態が自由に調整で
きる。この合成により空間中の工具の尖端はパラメータ
の調整に対応して内擺線を描く。

楕円を創成させるために工具円形軌道の回転軸は工具と
同じ角速度で第２の円形軌道上の回転軸は工具と同じ角
速度で第２の円形軌道上を公転する。この装置はまた公
知の方法に比して非常にコンパクトで簡単な多角形構造
の多くの変形の可能性を有する。

本発明を以下図面に基づき詳しく説明する。

第１図は創成しようとする多角形の輪郭の周囲及び内接
円の位置、及び技術水準による方法に対応する工具軌道
の位置を示す図である。

第２図は創成しようとする多角形の輪郭の周囲及び内接
円の位置及び本発明による方法に対応する工具軌道の位
置を示す図である。

第３図は本発明による方法を実施するための装置であ
る。

第４図は工具が外擺線軌道の上を走行する装置のための
他の１つの実施形態を示す図である。

第５図はプロフィルを長い棒を製造するための第４図に
対応する実施形態を示す図である。

第６図は工具が内擺線軌道上を走行する装置の１つの実
施形態を示す図である。

第７図及び第８図はそれぞれ工具の外擺線又は内擺線軌
道のためのコンパクトな構造の実施形態を示す図であ
る。

第９図、第10図及び第11図は調整パラメータを種々に予
め与える際の三角形の多角形プロフィルを示す図であ
る。

第12図は工具の軌道として内擺線を有する１つの実施形
態を示す図である。

第13図は工具の軌道として外擺線を有する１つの実施形
態を示す図である。

第１図には、技術水準による創成しようとする多角形の
プロフィルの外接円２及び内接円３に対する工具軌道１
の相関関係を図式的に示す。これに関連して、ここでは
工具軌道の位置だけが説明されればよいから、創成しよ
うとする多角形の輪郭の形は何の意味を持たない。公知
の方法では、それは楕円である。この楕円軌道は外接円
及び内接円に接し、ここで尖端によって図式的に示され
た工具５は工具の刃が工具軌道１上を公転中略工作物の
回転軸４の方に向けられたままとなるように、平行移動
するように案内され、こうして交互に接触角は変わる
が、工具が工作物に当接することになる。工作物の回転
軸４は同時に創成しようとする多角形プロフィルの中心
軸でもある。

第２図には本発明に対応する方法が同様にして示されて
いる。その方法は工具が工具軌道６上を走行し、その軌
道は外接円２に接するが、工作物回転軸４を含め内接円
３を包含し、これに接して直径がこれまでよりもはるか
に大きい工具軌道が生じる。本発明による軌道曲線６は
外擺線、特に楕円である。図示のパスカル曲線は図示の
都合上幾分歪めて描かれている。図示の軌道曲線６では
工作物の回転数と工具の回転数の間の対応する回転数比
で第10図に示すような、凹面の辺を持つ三角形の多角形
のプロフィルが生じる。対応する装置が、図示の位置か
ら軌道曲線６が180゜だけ回転させられて外接円２に接す
るように調整されるとき、対応する回転数比で、第９図
に示すような鋭く尖った角及び直線状の辺を持つ三角形
の多角形の輪郭が生じる。

本発明による方法の作動、すなわち工具が走行する軌道
曲線の創成を第３図に示す装置を使用して詳細に説明す
る。その装置は駆動装置と連結され、予め与えることが
できる、一定の角速度を持つ工作物回転軸４の回りで回
転する、工作物のためのチャック７を持っている。チャ
ック７には旋盤と同様に台８が属しており、その台８は
工作物回転軸４を受ける。ここでは詳しく説明しない機
械の台６に対して矢印９の方向においてチャック７に向
かって従って工作物に向かって移動することができるよ
うに受けられている。この台８の上には軸受11′が設け
られており、軸受11′は台８に受けられたクランクアー
ム12のクランクピン11によって一端で保持されている。
クランクアーム12のクランクシャフト13はここでは詳し
く説明しない伝導装置を介してチャック７の駆動装置と
連結されており、クランクシャフト13の回転数はチャッ
ク７の回転数に関連している。図示の実施形態において
はクランク装置は安定性の理由から両側で受けられてい
る。クランクシャフト13の軸受14は調整装置15を使用し
て台８に保持されており、こうしてキャリア10は全体と
してあらゆる側の半径方向に、特にチャック７の回転軸
４に対して横方向にずらされることができる。

更に、クランクアーム12は調整装置16を備えており、こ
うしてクランク半径Ｒ_２は変化させられることができ
る。さらにキャリア10にシャフト17が受けられており、
歯車伝導装置の機能及び作動を以下に詳しく説明する。
歯車伝導装置18とは反対側ではシャフト17は工具支持体
19を備えており、その自由端には工具20が固定されてい
る。調整装置21によりシャフト17の回転軸線から工具ま
での距離、及びシャフト17に対して工具が描く円形軌道
の半径Ｒ_１が変化させられることができる。

伝導装置18は、歯車22がクランクピン11に固定して設け
られ、その歯車22に歯車23が属しており、キャリア10中
で自由に回転するできるように受けられている。歯車23
はシャフト17に固定されている歯車24と噛み合い、その
結果シャフト17はクランクシャフト13が回転する際矢印
25の方向と同じ回転方向を維持する。しかしそれらの歯
車22及び24はシャフト17がクランクシャフト13に比して
小さい回転数で回転するように設計される。

キャリア10のクランクシャフト13とは反対側の端は平行
クランク機構26を使用して台８に保持されており、それ
はここでは図式的にのみ示されクランクアーム、ここで
はクランクシャフト13が矢印25の方向に駆動されると、
キャリア10の各点、したがってシャフト17もまて半径Ｒ
_２を持つ円形軌道を描く。同時に伝導装置18を介してシ
ャフト17もまた駆動されるから、工具20はシャフト17に
対してＲ_１も持つ円形軌道を描く。これらの２つの円運
動の合成は空間に対して、伝導装置７では、図示の伝導
装置では内擺線、この場合パスカル曲線を与える。工作
物の回転数ｎ_１と工具の回転数ｎ_２が対応して同調して
いるときに、２つの円形軌道の合成から生じるように、
一方ではチャックにおける工作物と他方では工具20の回
転運動の合成は、前記公式に従って、対応する角数を持
つ多角形の輪郭を形成する。角の間の辺の形状、即ち鋭
く尖った角を持つ線状の辺、丸まった角を持つ凹面の辺
又は丸まった角を持つ凸面の辺がその他のパラメータの
調整から得られる。それが以下に一層詳しく記載され
る。

内擺線、すなわち工具20のための軌道曲線としてパスカ
ル曲線の代わりに、例えば楕円のような内擺線を予め与
えるとき、伝導装置18の比較的簡単な変更によっし以上
の装置を使用して達成することができる。そのために歯
車23を完全に取外し、同じ歯数、すなわち同じ直径の歯
車22及び24を備えることで充分である。この場合シャフ
ト17はクランクシャフト13に対して反対方向に、しかし
同じ回転数でもって回転する。このとき工具20は空間に
おいて楕円を描き、その他のパラメータをそれに対応し
てあらかじめ与えるとき、それらは再びチャック７に保
持された工作物の一定の回転運動と合成されて多角形の
輪郭を与える。その際キャリアの選択された形は伝導装
置18を変速歯車装置として工作機械で普通の形に形成す
ることを可能にする。この技術は当業者には公知である
から、それはここでは詳しく説明しない。

第４図は第３図による実施形態に比してはるかにコンパ
クトな構造を可能にする装置の他の実施形態を示す。構
造及び機能について第５図による実施形態と対応する部
分が、それらは第３図におけるものと同一の符号を付
す。この装置においても機械の架台Ｇの上にチャック７
が回転でき、駆動できるように受けられている。この機
械の台Ｇの上には支持の様式により台８が備えられ、そ
の中にクランクシャフト13が受けられ、そのクランクア
ーム12には調整装置16を介して軸受11′が保持されてい
る。軸受11はここでは同時にクランクピンを形成し、そ
れは再び結合部材27及び対応する調整装置16を介して半
径方向に調整することができる。調整装置の予め与えら
れたデータに対応してクランク半径Ｒ_２が調整される。

実際上軸受11′として形成されているクランクピン上に
は同様にキャリア10′に受けられ、歯車23′及び23″が
所属している歯車22が固定され、その際歯車23′は歯車
24と結合しており、歯車24クランクピン11を形成してい
る軸受11′に回転するように受けられている。キャリア
10′の一方の端は平行クランク機構26を介して台８に固
定され、その結果キャリア10′に対してクランクアーム
12によって強制的に運動に関して平行移動する円運動が
生じる。

クランクシャフト13が矢印25の方向に回転するとき、シ
ャフト17はクランクシャフト13に対してより小さい速度
で、しかし同じ方向に回転し、その結果工具支持体19に
固定されている工具20は再びシャフト17に関して半径Ｒ
_１を持つ円形軌道、及び空間中の２つの円形運動の合成
によって外擺線、ここではパスカル曲線を描く。

調整装置16及び21によって、半径Ｒ_２及び半径Ｒ_１は調
整され、他方工作物回転軸４とクランクシャフト13の間
の弾性は調整装置15によって予め与えられることができ
る。第３図及び第４図による実施形態においては、矢印
９の台８の移動の可能性の結果、多角形の断面を持つ円
筒形の物体を、限られた長さで創成することが可能であ
る。しかし第４図による実施形態は、棒状の材料を加工
し、従って多角形断面を所定の長さに亘って有している
棒を創成することも可能にする。基本的構造は第４図に
よる実施形態に対応するから、ここで同じ構造部分は同
一の符号を付してある。第４図に対する第５図による実
施形態の本質的な相違は、一方ではクランクシャフト1
3′と他方では工具支持シャフト17′が中空シャフトと
して形成され、加工しようとする棒材料28の加工がその
装置及びそれに対応して形成されたチャック7′によっ
て連続的に加工が行われることにある。

中空シャフトとして形成されたクランクシャフト13′に
はここでもまた連接部品27が結合されており、それが軸
受11′として形成されているクランクピンを支持し、そ
のクランクピンが平行クランク機構26を使用してキャリ
ア10′に受けられている。その軸受11′とはここでもま
た歯車22が固定されており、これと噛み合う歯車23′，
23″が接続されている。この際歯車23″は中空シャフト
として形成されているシャフト17′に固定された歯車24
と一緒に作用する。ここでもまた中空シャフト17′は工
具支持体19及び工具20のための調整装置21を有してい
る。中空シャフトとして形成されたクランクシャフト1
3′は調整装置15を介して台８に受けられ、その台は機
械の台Ｇの上で矢印９の方向に移動できるように受けら
れている。

第６図は内擺線に対応する工具軌道曲線を創成するため
の伝導装置18を有する。第４図による実施形態の変形を
示す。第６図による装置の基礎となる構造は第４図を使
用して記載された装置に対応するから、ここでは同じ構
造要素は同じ符号を付する。その相違は伝導装置18′の
構造のみにある。それはここでは傘歯車として形成さ
れ、その際キャリア10′に受けられた中空歯車23を介し
てシャフト17に設けられている歯車24への回転は歯車22
とは反対方向に、しかし同じ角速度をもって与えられ
る。それぞれクランクシャフト13及びシャフト17に対し
て半径Ｒ_２及び半径Ｒ_１を持つ２つの回転円の合成によ
って空間においては工具20のために楕円に対応する軌道
が生じる。

第７図及び第８図には装置のための他の１つの実施形態
が示されており、そこでは第７図による装置はパスカル
曲線である工具軌道がそれぞれ創成するように設計され
ている。第７図による実施形態において、調整装置15を
備えた台８に中空シャフト29が受けられており、そのシ
ャフトはチャック７とは反対側の端に、結合部材27を介
して中空シャフト29と結合されているクランクピン11′
を備えている。そのクランクピン11′が中空シャフト29
の中心軸30の回りで描くクランク半径Ｒ_２は結合部材27
と中空シャフト29の間の調整装置16により調整すること
ができる。クランクピン11′にはシャフト17が受けられ
ており、そのシャフトには調整装置21を介して工具20を
含む工具支持体19が保持されている。シャフト17はたわ
み軸31を介して駆動シャフト32と連結している。

歯車22、23′並びに無２３″及び24で中空シャフト29を
駆動する伝導装置18′が設けられている、その際中空シ
ャフト29は駆動シャフト32と同じ回転方向に回転する。
この伝導装置においてもシャフト17は半径Ｒ_２を持った
円を描き、その結果これらの２つの円運動の合成で工具
は空間中でパスカル曲線を描く。

第８図による実施形態はその構造で第７図による実施形
態に対応する。差異は伝導装置18′の設計にのみ存在す
る。伝導装置はここでは傘歯車として形成され、その際
駆動歯車22と従動歯車24は同じ直径を有し、こうして中
間歯車23によるシャフト32を介しての駆動の際に、中空
軸は同一速度しかし駆動軸32に対して反対方向に回転す
る。その他の構造部分は第７図による実施形態に対応
し、従ってこれ以上の説明は不要である。以上記載した
装置で、ここでは複数の伝導装置の輪郭が創成され、そ
の際例えば円の半径Ｒ_１及びＲ_２のような個々のパラメ
ータの自由な調整の可能性、及び工作物の回転軸４に対
する全装置及び回転数の調整のずれによって多くの変化
が可能である。１つの調整の可能性が三角形の多角形断
面基づいて更に詳しく説明される。

近似的に直線的な辺及び鋭く尖った角を有する第９図に
示された多角形をつくるために、工具のための軌道とし
てパスカル曲線を選び、そのために第３図、第４図、第
５図及び第７図による装置の１つを使用することができ
る。工作物回転数ｎ_１と工具回転数ｎ_２の間の比は前記
公式のｎ_１＜ｎ_２についての公式に対応して、角数Ｅ＝
３となるように設定される。120mmの外接円の半径で
は、第１の円形軌道、即ち工具の円形軌道の半径Ｒ_１は
90mmに設定されなければならない。チャック７の回転軸
４と第２の円形軌道の回転軸13の間の半径方向の距離は
33mmに設定され、第２の円形軌道の半径Ｒ_２、すなわち
クランクシャフトまでのクランクピン11の距離は3mmに
設定される。このような設定では、前に示された装置を
使用して第９図に対応する多角形の輪郭が創成される。
このとき、パスカル曲線の極に近い頂点が外接円に接す
る。その他は同じ設定でチャック７の回転軸４と第２の
円形軌道のクランクシャフト13の間の半径方向の距離を
大きくし、半径Ｒ_１を小さくすると、凹面の辺を有す
る、しかし鋭角な角を有する三角形の多角形の輪郭が生
じる。以上示された設定に比して半径方向の距離を小さ
くし、半径Ｒ_１を大きくすれば、第11図に示すような、
凸辺を有する三角形の多角形の輪郭が生じる。

例えば工具の円形軌道の半径と、工具の円形軌道の回転
軸がその上を公転する第２の円形軌道の半径の比のよう
な、あらゆるパラメータの変化、あるいは両方のクラン
クアームの位相状態によって、または一方ではチャック
の回転数、第１の円形軌道上の工具の回転数又は第２の
円形軌道上の工具の回転数の間の減速比の対応する選択
によって、どのような任意の多角形の輪郭も創成するこ
とができる。

本発明による方法は、例えば旋削行程による工作物の切
削に適しているだけではとなく、工具としてバイトの代
わりに回転する研削工具を工具支持体の上に取付けれ
ば、研削による加工も可能である。本発明による方法の
大きな利点は特にシステム内部のすべての個々の運動が
円形軌道であり、その際例えば研削スピンドル及び研削
駆動をもつ研削工具によって与えられるような比較的大
きな質量もまた困難なく平衡させることができることに
ある。

しかし本発明による方法は切削加工に限られない。例え
ば旋削、又は研削によって前加工された多角形の輪郭を
持つ工作物を、次いでローラ工具によって加工すること
もできる。例えば火炎吹きつけのような、表面処理のた
めのその他の方法も行うことができる。好ましい実施形
態として示された装置の代わりに、他の伝導装置が使用
され、特に歯車伝導装置、液圧、電気的又は空気圧によ
る装置が使用され、それによって外擺線又は内擺線、特
にパスカル曲線や楕円が表わされ、その際本発明による
方法では円形運動が合成される。

例えば前に示された、装置に、例えばクランクシャフト
13のような一様でない形状の駆動装置を有する伝導装置
が連結されるか、または駆動シャフト32が、好ましくは
外擺線又は内擺線の上を等しい周囲速度で案内される点
の角速度に対応する、一様でない角速度で駆動されると
きは、その方法はもっとも高い次数の伝導装置の輪郭を
創成するためにも使用されることができる。

その方法はまた静止している工作物でも対応する変形で
使用されることができ、その際一方では工具の円形軌道
と工具の回転軸がその上を走行する円形軌道の回転数の
比が角数を決定する。直線の辺及び鋭い角を有する多角
形の輪郭を創成するためには２つの円運動の一方、特に
第２の円形軌道に対応して一様でない従動を持つ前記の
種類の伝導装置が前連結されなければならない。

第12図に示す装置は、加工しようとする工作物のための
チャック７を有する。そのチャックは駆動装置と連結さ
れており、前もって与えられる一定の角速度で工作物の
回転軸４の回りを回転する。チャック７には旋盤におけ
ると同様に、台８が属しており、第８は回転軸４を受け
る機械の架台Ｇに対して矢印９の方向にチャック７に向
かって、従って工作物に対して移動することができるよ
うに受けられている。この台８上にはクランクシャフト
13を支持する軸受14が設けられており、そのクランクシ
ャフトはクランクアーム12と連結されている。クランク
アーム12のクランクシャフト13は、図示しない伝導装置
を介してチャック７の駆動装置と連結しており、クラン
クシャフト13の回転数はチャック７の回転数に依存す
る。第12図による実施形態において、伝導装置はクラン
クシャフト13が工作物のチャック７とは反対方向に回転
するように設計されている。クランクシャフト13の軸受
14は調整装置15を使用して台８に、全装置が全体として
あらゆる向きの半径方向に、特にチャック７の回転軸４
に対して横方向にずらされることができるように保持さ
れている。

更に、クランクアーム12は、軸受11′として形成されて
いるクランクピンがクランク半径Ｒ_２に関して可変であ
るように、調整装置16を備えている。回転軸受11′には
シャフト17が受けられており、その自由端は工具20が固
定されている工具支持体19を備えている。調整装置21に
よってシャフト17の回転軸から工具20の距離、及び工具
20がシャフト17に対して描く円形軌道の半径Ｒ_１が変化
させられることができる。

さて工具支持体19のシャフト17を回転方向、角速度及び
位相状態に関してクランクアーム12に依存して動作する
ことができるために、台８に第２のクランクシャフト33
が受けられており、そのクランクアーム34は再び調整装
置35を備え、それがクランク半径を対応して調整するこ
とを可能にする。クランクアーム34におけるクランクピ
ン36は駆動輪37と固着され、その駆動輪は工具支持体19
のシャフト17と結合されている駆動輪38と噛み合ってい
る。第１のクランクシャフト13と第２のクランクシャフ
ト33は歯車伝導装置18を介して互いに結合しており、こ
の歯車伝導装置はクランクシャフト13と係合された駆動
輪39、第１の中間歯車40、及び第２の中間歯車41を有し
ており、その際クランクシャフト13とクランクシャフト
33が同じ方向に回転するようにされている。

駆動輪37と従動輪38が同じ大きさに造られ、クランク36
がクランクアーム12と同じクランク半径と、すなわちＲ
_２を持つように調整されていると、工具20はここでは楕
円の形の内擺線を描く。チャック７に保持されている工
作物の一定の回転運動との合成によってその多のパラメ
ータがそれに対応して前もって与えられているとき、対
応する多角形の輪郭が生じる。

第13図による実施形態はその構造において、第12図によ
る実施形態に実質上対応しており、その結果ここでは同
じ構造部分には同じ符号が付される。構造上の際はと歯
車伝導装置18が駆動輪39及びクランクシャフト33にある
中間歯車41によってのみ形成され、第１のクランクシャ
フト13及び第２のクランクシャフト33が反対方向に、し
かし同じ回転数で回転される。

第２のクランクシャフト33のクランクピン36に設けられ
ている駆動輪37′はシャフト17と結合されている駆動輪
38′の半分の大きさである。ここでもまた両方のクラン
クピンは調整装置を介して、それらが同じクランク半径
Ｒ_２を描くように調整される。

さてクランクシャフト13が矢印42の方向に駆動される
と、シャフト17は半径Ｒ_２を持つ円形軌道を描く。シャ
フト17もまた同時に伝導装置18を介して駆動されるか
ら、工具20はシャフト17に対して半径Ｒ_１を持った円形
軌道を描く。これらの２つの円運動の合成は空間に対し
て、即ちチャック７に対して図示した、記載された伝導
装置においては内擺線、この場合においてはパスカル曲
線を与える。２つの円形軌道の合成から生じるように、
工作物の回転数ｎ_１とｎ_２が対応して同調しているとき
は一方ではチャック７の工作物と他方では工具20の回転
運動の合成は前記公式に従ってあらかじめ与えられるよ
うな対応する角数を持つ多角形の輪郭を形成する。角の
間の辺、丸められた角を持つ凹面の辺、また丸められた
角を持つ凸面の辺はその他のパラメータの対応する調整
から生ずる。

以上記載された装置を使用すれば、複数の多角形の輪郭
が創成され、その際例えば円の半径Ｒ_１及びＲ_２の個々
のパラメータの自由な調整の可能性によって、全装置を
ずらすことによって、即ち回転軸４とシャフトの回転軸
17の間の偏心及び回転数の整合の設定によって、多重の
変形が可能である。例えば工具の円形軌道の半径Ｒ_１と
工具の円形軌道の回転数がその上を走行する円形軌道の
半径Ｒ_２の変化、或いは両方のクランクアームの互いに
他に対する位相状態のような、パラメータを互いに他方
にして変化させることによって、また一方ではチャック
の回転数と、他方では第１の円形軌道上の工具の回転数
または第２の円形軌道の上の工具の回転数または第２の
円形軌道上の工具の回転数の間の減速比をそれに対応し
て選択することによって、どのような任意の多角形の輪
郭も創成することができる。

この装置は、例えば回転過程の形の工作物の切削加工に
適しているだけでなく、工具としてバイトの代わりに工
具支持体の上に取付ければ、例えば研削加工も可能であ
る。本発明の個々の運動が円形軌道によって形成され、
例えば研削加工の際に研削スピンドル及び研削駆動を持
った研削工具によって与えられるような、比較的大きな
質量もまた困難なしに平衡させることができることにあ
る。丸削り及び研削による加工の代わりに、例えば多角
形の輪郭を持つ摩耗か加工された工作物が次いでロール
工具を使用して加工されることもでき、また例えばレー
ザ又は電子ビーム又は類似のものによる表面処理又は硬
化が行われることもできる。

第12図及び第13図による装置は、中空シャフトを使用す
ることによって、棒状材料の加工のためにも使用される
ことができる。運動学的な反転、すなわち工作物が内擺
線又は外擺線を描き、工具が単なる円形軌道を描くこと
も可能である。

特別な場合として、「ゼロ」の半径Ｒ_２を設定すること
もまた可能で、その結果工具は円形軌道を描く。このと
きには、工具シャフト17はクランクシャフト13と固着さ
れ、クランクシャフト13は工具シャフト17がいつでも駆
動される回転数及び回転方向で駆動される。その際工作
物の輪郭として外又は内擺線が創成される。工具及び工
作物回転数が同じ大きさに選択されると、円形又は多角
形の工作物の輪郭が生ずる。

フロントページの続き (72)発明者レイ・ハンスドイツ連邦共和国、デー‐5203 ムツヒ、ドクトル・ウイルツ‐ストラーセ、３ (56)参考文献特開昭55−37268（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−205203（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物は一定速度で位置固定の軸の回りを
回転し、一方工具はそれ自体閉じた軌道曲線上を案内さ
れ、その際工作物の回転速度とその軌道曲線上の工具の
公転速度とが相互に関連しており、更に工具はその全公
転中工作物に当接している、多角形の外側又は内側輪郭
を有する工作物の製造のための方法において、工具が円から外れた、その自体閉じた軌道曲線上を公転
するように案内され、工具はその軌道曲線を公転中予め
与えられた運動法則に従って変化する運動速度をもって
走行し、その軌道曲線は工作物の回転軸線に対して偏心
してこれを取り囲んでおり、空間中の工具の軌道曲線は、工具が第１の円形軌道Ｒ_１
上をその円形軌道の回転軸に対して一定の角速度をもっ
て案内され、その際その回転軸線は同方向、しかしより
大きい一定角速度で第２の円形軌道Ｒ_２上を公転し、軌
道曲線の形を変更するために、第１の円形軌道の半径と
第２の円形軌道の半径及び回転する半径Ｒ_１とＲ_２の位
相状態が自由に調整可能であり、第２の円形軌道の半径
Ｒ_２は第１の円形軌道の半径Ｒ_１よりも小さくされてい
ることによって創成させられ、また空間中の工具の軌道
曲線は、工具が第１の円形軌道Ｒ_１上をその円形軌道の
回転軸に対して一定の角速度をもって案内され、その際
回転軸線は一定の角速度をもって第２の円形軌道Ｒ_２上
を反対方向に公転し、そして軌道曲線の形を変更するた
めに、一方では第１の円形軌道の半径が、そして他方で
は第２の円形軌道の半径並びに回転する半径Ｒ_１とＲ_２
の位相状態が自由に調整可能であることによっても創成
されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】その軌道曲線が外擺線、特にパスカル曲線
である、請求項１記載の方法。
【請求項３】その軌道曲線が内擺線、特に楕円である、
請求項１記載の方法。
【請求項４】回転するように受けられ、駆動される工作
物受け、及び閉じた軌道曲線に沿って案内され、全回転
中工作物と当接し、工作物受けの駆動装置と接続してい
る工具を有する、多角形の外側又は内側輪郭を有する工
作物を製造するための装置において、台(8)中に回転可能に支承された、駆動されるクランク
アーム(12)であって、このクランクアームのクランクピ
ン(11)とは軸受(11′）がクランクシャフト(13)までの
距離Ｒ_２に関して調整することができるように結合され
ているものと、クランクシャフトに対して平行な回転軸
(17)の回りを回転することができるように軸受(11′）
と結合され、工具支持体(19)の回転軸(17)までの距離Ｒ
_１を調整することができる工具受けを有する工具支持体
(19)と、工具支持体(19)とクランクアーム(12)を回転方
向、角速度及び位相状態に関して相互に関連して駆動す
ることができる駆動手段(18)と、あらゆる方向に半径方
向の距離及び工作物回転軸(4)に対するクランクアーム
(12)の回転軸の向きを調整することができる、台(8)と
結合している調整装置(15)とを特徴とする前記装置。
【請求項５】工具支持体(19)のための軸受(11′）がキ
ャリア(10)によって形成され、そのキャリアは略平行に
案内される支えリンク装置(26)を介して台(8)に支持さ
れ、実質上クランクピン(11)の運動に対応して平行移動
する半径Ｒ_２を持った円形軌道を描く請求の範囲第４項
記載の装置。
【請求項６】工具支持体(19)のための軸受(11′）がク
ランクピン(11)によって形成され、工具支持体の回転軸
(17)はクランクピンの軸と一致し、軸受(11′）には伝
導装置(18′）のためのキャリア(10′）が連結され、キ
ャリアは略平行に案内する支えリンク装置(26)を介して
台(8)に支持されている請求の範囲第４項記載の装置。
【請求項７】伝導装置(18)が歯車伝導装置として形成さ
れ、その駆動輪(22)がクランクピン(11)と固着され、キ
ャリア(10′）に受けられている少なくとも１つの中間
歯車(23)を駆動し、その中間歯車(23)が工具支持体(19)
の回転軸(17)と固着されている駆動輪(24)と結合してい
る、請求の範囲第６項記載の装置。
【請求項８】クランクアーム(12)のクランクシャフトが
中空シャフト(29)として形成され、工具支持体(19)の回
転軸(17)と結合された駆動シャフト(31、32)がそれを貫
通しており、その中空シャフト(29)及び駆動シャフト(3
2)が台(8)で受けられており、その台はクランクアーム
(12)の回転軸に対する工具支持体(19)の回転軸(17)の偏
心及び配列のあらゆる側の半径方向の調整のために調整
装置と結合され、そして一方では工具支持体の軸(17)
の、他方では中空軸(29)の回転数比、回転方向及び位相
位置が工具の所望の軌道曲線に従って設定可能である、
請求の範囲第４項記載の装置。
【請求項９】駆動手段(18)が歯車伝導装置として形成さ
れ、その駆動輪(39)がクランクシャフト(13)と固着さ
れ、キャリア(8)に受けられている少なくとも１つの中
間歯車(40、41)を駆動し、その中間歯車(40、41)が第１の
クランクシャフト(13)に対して平行に配設されている第
２のクランクシャフト(33)を駆動し、そのクランクアー
ム(34)は第１のクランクシャフト(13)のクランクアーム
(12)と同じ長さを有しておりその第２のクランクシャフ
ト(33)のクランクピン(36)とは、工具支持体(19)の回転
軸(17)と結合されている駆動リンク(38、38′）と噛み合
っている駆動輪(37、37′）が固着されている請求の範囲
第４項から第８項までのうちのいずれか一記載の装置。
【請求項１０】第２クランク(34)における歯車伝導装置
(18)と駆動輪(37′）における工具支持体(19)の回転軸
(17)が反対方向にかつ略同一回転数で回転するように設
計されている、請求の範囲第９項記載の装置。
【請求項１１】第１クランクシャフト(13)が回転軸(17)
に対して同方向かつより高い、略２倍の回転数で回転す
るように、歯車伝導装置(18′）と駆動輪(37′）が第２
のクランク(34)に、そして被動輪(38′）が工具支持体
(19)の回転軸(17)に、それぞれ連結されている、請求の
範囲第９項記載の装置。