(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具押圧方向に弾性力を有する第１弾性部材と、前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に弾性力を有する第２弾性部材とを連結し、
前記第１弾性部材に対して駆動力を付与する外部装置に取着するための外部装置取付部を設け、前記第２弾性部材に対してキサゲ加工を行うための切削部材を取付けた切削部取付部を設け、
前記第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第１高剛性部材を第２弾性部材と並設し、かつ、前記第１高剛性部材の一端が切削部取付部に対して微小隙間をあけた状態で、第２弾性部材の切削方向における変形度が大きくなるにつれて第１弾性部材と切削部取付部とが前記第１高剛性部材を介して作動的に連結するように第１高剛性部材を配置し、
切削方向における第２弾性部材の変形度が小さい場合には、第２弾性部材の低剛性を発揮し、切削方向における第２弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第１高剛性部材による高剛性を発揮する柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項２】
切削工具押圧方向に弾性力を有する第１弾性部材と、前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に弾性力を有する第２弾性部材とを第２連結金具を介して連結し、
前記第２弾性部材に対して駆動力を付与する外部装置に取着するための外部装置取付部を第１連結金具を介して設け、前記第１弾性部材に対してキサゲ加工を行うための切削部材を取付けた切削部取付部を設け、
前記第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第１高剛性部材を第２弾性部材と並設し、かつ、前記第１高剛性部材の一端が第１連結金具に固定されると共に第１高剛性部材の他端が第２連結金具に対して微小隙間をあけた状態で、第２弾性部材の切削方向における変形度が大きくなるにつれて第１連結金具と第２連結金具とが前記第１高剛性部材を介して作動的に連結するように第１高剛性部材を配置し、
切削方向における第２弾性部材の変形度が小さい場合には、第２弾性部材の低剛性を発揮し、切削方向における第２弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第１高剛性部材による高剛性を発揮する柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項３】
第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第２高剛性部材を第１弾性部材と並設し、かつ、第１弾性部材の切削工具押圧方向における変形度が大きくなるにつれて外部装置取付部と、第２弾性部材又は第２弾性部材に連結された部材とが前記第２高剛性部材を介して作動的に連結するように第２高剛性部材を配置し、
切削工具押圧方向における第１弾性部材の変形度が小さい場合には、第１弾性部材の低剛性を発揮し、切削工具押圧方向における第１弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第２高剛性部材による高剛性を発揮することを特徴とする請求項１に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項４】
前記第１弾性部材はリング状に形成された部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項５】
前記第２弾性部材はリング状に形成された部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項６】
前記第１弾性部材と第２弾性部材とは、弾性連結具にて互いに連結されており、
同弾性連結具は、第１取付部及び第２取付部にて断面Ｌ字状に形成されており、
前記第１弾性部材と第２弾性部材とはそれぞれ第１取付部及び第２取付部に固着されていることを特徴とする請求項１、請求項３乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項７】
前記第１高剛性部材は、前記第１弾性部材、第２弾性部材の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えたことを特徴とする請求項１乃至第６項のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項８】
外部装置へ取着する外部装置取付部と、
前記外部装置取付部に固定され、同外部装置取付部を通る切削工具押圧方向、並びに前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に少なくとも弾性力を有するように形成されたリング部を有するリング部材と、
前記リング部材において、前記外部装置取付部が設けられた側とは反対側に設けられ、切削方向へ延びるように、かつ、前記リング部材から刃先が離間するように斜状に延出するキサゲ加工を行うための切削部材と、
前記リング部材のリング部間に架設され、前記リング部よりも剛性が高い第３高剛性部材を備えた柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダであって、
前記第３高剛性部材は四角柱状に形成され、一端面側がリング部材のリング部に片持ち支持されると共に他端面側はリング部材のリング部に対して微小隙間をあけた状態でリング部間に架設され、
前記リング部材に対して、切削方向の力が印加された際の初期には、同リング部材が切削方向に弾性を有することにより、低剛性を示し、初期経過後は前記第３高剛性部材による高剛性を示すことを特徴とする柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項９】
前記リング部材は、楕円形状を有することを特徴とする請求項８に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項１０】
前記第３高剛性部材は、前記リング部材の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項１１】
前記リング部材は、８角形状を有するリング部を備えたことを特徴とする請求項８に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダの使用方法において、
外部装置に取付けした前記工具ホルダの切削部材を切削工具押圧方向に移動して被削材に当接し、同切削部材を被削材に食い込ませるようにして、切削方向とは逆方向に押し戻し、続いて、前記押し戻した長さよりも長くなるように切削方向に押して被削材に食い込ませることにより被削材を切削することを特徴とする柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボット等の装置に装着して、切削加工を行うことができる柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の工業・機械技術においては、人間の”手”、”うで”、”身体”などに備わっている”しなやかさ”を持たせた装置の製作は困難であるところから、別の角度で”しなやかさ”をかもし出すような装置を確保する技術が検討されてきた。それには装置やその付属部品などには高剛性を持たせた状態でも、”しなやかさ”に相当する技術を取得させることが装置の中に組み込まれたりしてきた。たとえば、スポンジのようなやわらかいものの製造、切断、運搬、豆腐の運搬、饅頭の製造装置などには高剛性を持つ装置で可能になっている。
【０００３】
一方、”剛性”が強調された機械や装置は、各種工作機械、自動車、ロボットなど、多くのものがある。これまでの工業技術は、いかに高剛性で変形の少ない装置を作るにはどのようにすべきかが研究されてきた。
【０００４】
工作機械の高剛性化については多くの研究が行われてきている。特に、切削工具保持工具には多大な研究が行われてきている。これらの切削工具保持研究では構造や材質の特徴を生かしたものが検討され、開発は成功してきたといえる。それにあわせるように切れ味のよい、耐摩耗性の刃物の開発もなされてきている。
【０００５】
こうして得られた高剛性の刃物を利用して切削加工が行われるが、従来、機械が行う加工では刃物を回転させるか、工作物の回転によって行っている。この場合、工作物と刃物との間で適正な相対速度を確保することが必要になるが、加工能率の増加に結びつき文明の発達に寄与してきた。
【０００６】
しかし、大工のノミ加工、工芸品製作時のノミ加工、機械工学のキサゲ加工という分野の刃物の運動は直線的であることが多い。ノミによる加工のように、刃物を直線的な運動させながら行う加工法は困難なことが多く、適正な機械システム及び工具ホルダというものの開発が遅れている。
【０００７】
これまでも微小な距離の直線運動（直線的揺動運動）をさせている刃物をロボットなどに取付けて指定した位置の切削加工を行う装置の開発は見られている。しかし、刃物を直線的に大きく移動させながら切削加工を行う装置やシステムは存在していない。
【０００８】
いつもそうであるが、装置やシステムの開発の常套手段として、熟練者の作業状態から得られるいろいろな情報に基づいて、それを再現する方法により、どのようなパラメータが主要な因子かを把握することが必要になる。これまでの多くの方法は熟練者が発揮する力と切削速度を主要因子と捕らえてきていた。この２つの因子から導かれる情報を高剛性の装置に装着した刃物に与えることによって切削加工を行っていた。
【０００９】
しかし、この方法では、熟練者が行う加工結果と同じ加工状態を得ることが困難となっていた。
上記の２つの因子は主要であることは間違いないが、熟練者はノウハウ的な因子を重ねて持っていると予測できる。従来、ノウハウとして片づけられていた要素をいかに知識として得るようにするかかが、大きな問題点となっている。
【００１０】
従来、切削用の刃物はこれまで開発されてきた高剛性を有する機械装置やシステムに装着されて加工を行う方法が採用されていた。この方法は微小量、微少量の切削、大量の切削などを行うことができたが、必要以上と思われるように高剛性化、多量の材料の使用などで行っていた。刃物を直線的に動作させるシステムにそのまま利用した場合は力の印加過程に不手際が生じ、刃物の欠損、破壊が頻繁に発生し経済的に大きな損失を与える等の問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来、高剛性の機械装置に切削工具を取り付けて加工作業を行うシステムがあるが、一般的に、これらの作業の形態は限定されたものになっている。限定した作業のいくつかを組み合わせた加工法がシステム化され、マシニングセンターと呼ばれるようなシステムが構成されている。一方、熟練者が行う切削加工作業は効率の問題があるにせよ、加工の結果には機械加工以上の形状精度及び平坦精度などに優れたものが生じる技術がある。特に、ノミ加工のような刃物が直線的に運動する加工法では熟練者の行う微妙な手加減や身体各部の協調動作によることが大きなウェイトになっている。この加工法は身体の持つ大きな特性である”剛性”と”柔軟性”を併せて持つような”しなやかさ”を強調したようなものであり、刃物が直線運動させるような切削加工には機械システムで行う加工は高剛性が強調されすぎ、切削力の配分などで向いていない問題を含んでいる。
【００１２】
本発明の発明者たちは、特に、熟練者によるキサゲ作業を取り上げて、切削時に工具に働く切削力及び、その時の工具５０の運動及び変位を解析した。その結果を図８に示す。なお、図８において、被削材５２表面をＸ−Ｙ平面とし、切削方向（Ｘ方向）に作用する切削力をＦｘ、それに直角な方向に作用する切削力をＦｙ、Ｘ−Ｙ平面に直角な下向きに作用する切削力を−Ｆｚとする。又、ｄｘ，ｄｙ，ｄｚはそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ方向の工具５０の変位量を表す。なお、図８では、Ｆｙ，ｄｙは図示されていない。
【００１３】
熟練者はキサゲ作業を極めて短時間に行う。この短時間に熟練者が行う動作は、左手で工具５０の先端側に設けたスクレーパ５１に荷重をかけながら、右足に重心を移動させながら身体の重心高さを下げるように工具を引き戻しつつスクレーパ５１を撓ませる。このとき工具先端部（刃先）は被削材５２の表面から幾分食い込むようになる。工具５０のスプリングバック効果を利用しながら、身体の重心は右足から左足にすばやく移動させながら工具全体は前方に押し出されるようにして切削加工が行われる。
【００１４】
このようにキサゲ作業では、身体重心の３次元的移動や腕などの運動がスクレーパ５１に力の伝達だけでなく、人間による”しなやかな”運動がスクレーパ５１の適正な動きを与えるために必要であることがわかる。
【００１５】
しかし、従来の産業用ロボットは高剛性であり、その工具ホルダにスクレーパ５１等の切削部材を直接設置した場合、人間の”しなやかさ”を強調して加工する作業を再現することが容易でなかった。
【００１６】
本発明の目的は、産業用ロボット等の装置に取着することができ、その工具ホルダに切削部材を直接設置した場合、人間の"しなやかさ"を強調してキサゲ加工する作業を再現することができる柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダ及びその使用方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、切削工具押圧方向に弾性力を有する第１弾性部材と、前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に弾性力を有する第２弾性部材とを連結し、前記第１弾性部材に対して駆動力を付与する外部装置に取着するための外部装置取付部を設け、前記第２弾性部材に対してキサゲ加工を行うための切削部材を取付けた切削部取付部を設け、前記第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第１高剛性部材を第２弾性部材と並設し、かつ、前記第１高剛性部材の一端が切削部取付部に対して微小隙間をあけた状態で、第２弾性部材の切削方向における変形度が大きくなるにつれて第１弾性部材と切削部取付部とが前記第１高剛性部材を介して作動的に連結するように第１高剛性部材を配置し、切削方向における第２弾性部材の変形度が小さい場合には、第２弾性部材の低剛性を発揮し、切削方向における第２弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第１高剛性部材による高剛性を発揮する柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダを要旨とするものである。
【００１８】
請求項２の発明は、切削工具押圧方向に弾性力を有する第１弾性部材と、前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に弾性力を有する第２弾性部材とを第２連結金具を介して連結し、前記第２弾性部材に対して駆動力を付与する外部装置に取着するための外部装置取付部を第１連結金具を介して設け、前記第１弾性部材に対してキサゲ加工を行うための切削部材を取付けた切削部取付部を設け、前記第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第１高剛性部材を第２弾性部材と並設し、かつ、前記第１高剛性部材の一端が第１連結金具に固定されると共に第１高剛性部材の他端が第２連結金具に対して微小隙間をあけた状態で、第２弾性部材の切削方向における変形度が大きくなるにつれて第１連結金具と第２連結金具とが前記第１高剛性部材を介して作動的に連結するように第１高剛性部材を配置し、切削方向における第２弾性部材の変形度が小さい場合には、第２弾性部材の低剛性を発揮し、切削方向における第２弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第１高剛性部材による高剛性を発揮することを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１において、第１弾性部材及び第２弾性部材よりも高剛性を有する第２高剛性部材を第１弾性部材と並設し、かつ、第１弾性部材の切削工具押圧方向における変形度が大きくなるにつれて外部装置取付部と、第２弾性部材又は第２弾性部材に連結された部材とが前記第２高剛性部材を介して作動的に連結するように第２高剛性部材を配置し、切削工具押圧方向における第１弾性部材の変形度が小さい場合には、第１弾性部材の低剛性を発揮し、切削工具押圧方向における第１弾性部材の変形度が大きい場合には、前記第２高剛性部材による高剛性を発揮することを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記第１弾性部材はリング状に形成された部材であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記第２弾性部材はリング状に形成された部材であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１、請求項３乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記第１弾性部材と第２弾性部材とは、弾性連結具にて互いに連結されており、同弾性連結具は、第１取付部及び第２取付部にて断面Ｌ字状に形成されており、前記第１弾性部材と第２弾性部材とはそれぞれ第１取付部及び第２取付部に固着されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項において、前記第１高剛性部材は、前記第１弾性部材、第２弾性部材の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明は、外部装置へ取着する外部装置取付部と、前記外部装置取付部に固定され、同外部装置取付部を通る切削工具押圧方向、並びに前記切削工具押圧方向とは直交するキサゲ加工における切削方向に少なくとも弾性力を有するように形成されたリング部を有するリング部材と、前記リング部材において、前記外部装置取付部が設けられた側とは反対側に設けられ、切削方向へ延びるように、かつ、前記リング部材から刃先が離間するように斜状に延出するキサゲ加工を行うための切削部材と、前記リング部材のリング部間に架設され、前記リング部よりも剛性が高い第３高剛性部材を備えた柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダであって、前記第３高剛性部材は四角柱状に形成され、一端面側がリング部材のリング部に片持ち支持されると共に他端面側はリング部材のリング部に対して微小隙間をあけた状態でリング部間に架設され、前記リング部材に対して、切削方向の力が印加された際の初期には、同リング部材が切削方向に弾性を有することにより、低剛性を示し、初期経過後は前記第３高剛性部材による高剛性を示すことを特徴とする柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダを要旨とするものである。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項８において、前記リング部材は、楕円形状を有することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９において、前記第３高剛性部材は、前記リング部材の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項８において、前記リング部材は、８角形状を有するリング部を備えたことを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１のうちいずれか１項に記載の柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダの使用方法において、外部装置に取付けした前記工具ホルダの切削部材を切削工具押圧方向に移動して被削材に当接し、同切削部材を被削材に食い込ませるようにして、切削方向とは逆方向に押し戻し、続いて、前記押し戻した長さよりも長くなるように切削方向に押して被削材に食い込ませることにより被削材を切削することを特徴とする柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダの使用方法を要旨とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１乃至図５を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は切削工具ホルダ１０の側面図、図２は、同じく斜視図、図３は切削工具ホルダ１０を産業用ロボット（以下、ロボット３０という）に取着した側面図である。
【００２８】
図１及び図２に示すように切削工具ホルダ１０は、リング状に形成された金属製の第１リング１１，第２リング１２、及び連結金具１３を備えている。
第１リング１１及び第２リング１２は円形状に形成され、弾性を有している。両リングの厚さ、幅及び材質は、被削材の材質及び切削量（深さ、長さ、幅等による）によって決定されている。本実施形態では、両リングは、金属製からなる。第１リング１１と第２リング１２とは、連結金具１３を介して互いに連結固定されている。連結金具１３は、第１取付板１４及び第２取付板１５が互いに直交するように、かつ弾性を有するように断面Ｌ字状に連結形成されている。なお、第１取付板１４の下面と第２取付板１５の位置側面との間は、図１及び図２に示すようにアール（Ｒ）面を介して連結されている。
【００２９】
第１リング１１は第１弾性部材に相当し、第２リング１２は第２弾性部材に相当する。又、連結金具１３は、本発明の弾性連結具に相当する。又、第１取付板１４は第１取付部に相当し、第２取付板１５は第２取付部に相当する。
【００３０】
第１取付板１４には、第１リング１１の下部がボルト１６及びナット１７により、締付け固定されている。なお、固定する方法はボルト、ナットから接着剤、溶接等に代えてもよい。又、第２取付板１５には第２リング１２の一端がボルト１８及びナット１９により、締付け固定されている。従って、第１リング１１及び第２リング１２は、第１取付板１４と第２取付板１５とに固定されることにより、互いに直交する方向において、弾性力を有するように配置される。
【００３１】
すなわち、第１リング１１はＺ方向及び反Ｚ方向に少なくとも弾性力を有する。又、第２リング１２はＸ方向及び反Ｘ方向に少なくとも弾性力を有する。
第１リング１１の上部には、取付板２０がボルト２１にて締付け固定されている。取付板２０は四角板状に形成され、両端には、ボルト挿通孔２２がそれぞれ形成されている。切削工具ホルダ１０は、図３に示すようにロボット３０が備えているロボットアーム３２の最終出力軸３５に対し、ボルト挿通孔２２を介して図示しないボルトを着脱可能に螺着することにより、取付けされる。
【００３２】
最終出力軸３５は、外部装置に相当し、取付板２０は外部装置取付部に相当する。
第２リング１２の第２取付板１５とは反対側の端部には、スクレーパ取付板２３がボルト２４及びナット２５にて締付け固定されている。なお、固定する方法はボルト、ナットから接着剤、溶接等に代えてもよい。スクレーパ取付板２３の下部には、切削部材としてスクレーパ２６が取付固定されている。スクレーパ２６のスクレーパ取付板２３に対する取付は、溶接及び接着剤或いはボルト等の締付け固定によりなされている。前記スクレーパ２６の先端の刃部（刃先）は、図１に示すようにスクレーパ取付板２３から第２リング１２から反対側であって、かつ斜め下方に延出されている。なお、スクレーパ２６は、加工面を水平に配置した被削材Ｗに対して所定角度θを有するように配置されている。本実施形態では、水平に配置した加工面（表面）をＸ−Ｙ平面とし、第１リング１１を図１に示すようにＸ−Ｙ平面に直交するＺ方向に沿って配置したとき、スクレーパ２６と加工面とのなす角度（所定角度θ）は１８°±１０°となるようにされている。
【００３３】
前記スクレーパ取付板２３は、切削部取付部に相当し、スクレーパ２６は、切削部材に相当する。なお、本実施形態での被削材Ｗの材質は金属、例えば、鋼鉄、鋳鉄、真ちゅう製、或いは石膏製等である。
【００３４】
切削安定具２８はその一端が第２取付板１５の上部に固定されて片持ち支持され、他端がスクレーパ取付板２３の上部に対して離間して対向配置されている。なお、切削安定具２８はその一端がスクレーパ取付板２３の上部に固定されて片持ち支持され、他端が第２取付板１５の上部に対して離間して対向配置させてもよい。
【００３５】
すなわち、切削安定具２８は連結金具１３とスクレーパ取付板２３との間に位置するように配置され、第２リング１２と並設されている。切削安定具２８とスクレーパ取付板２３との離間距離Δは第２リング１２が図１、図２に示すＸ方向において自身の弾性に抗してその両端が接近する方向に変形した際、当接可能な距離に設定されている。前記当接可能な距離（離間距離Δ）は、切削工具ホルダ１０を取着するロボット３０のロボットアーム３２の最終出力軸３５に大きな反作用力が印加された場合、起動トルクが十分に発生する時間が得られるように設定されている。すなわち、後述するスクレーパ２６の移動軌跡のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ（図４参照）のうち、Ｂ点にほぼ同じ位置か、極わずかだけＸ方向に進んだ際、第２リング１２が変形して切削安定具２８がスクレーパ取付板２３に当接するように離間距離Δが設定されている。すなわち、第２リング１２の変形度が大きくなると切削安定具２８がスクレーパ取付板２３に当接するようにされている。
【００３６】
なお、切削安定具２８の一端をスクレーパ取付板２３の上部に固定して片持ち支持し、他端を第２取付板１５の上部に対して離間して対向配置した場合には、第２リング１２の変形時に切削安定具２８が第２取付板１５に当接するように離間距離Δを設定する。
【００３７】
すなわち、切削安定具２８は、第２リング１２のＸ方向及び反Ｘ方向における変形度が大きくなるにつれて第１リング１１とスクレーパ取付板２３とが切削安定具２８を介して作動的に連結する。
【００３８】
切削安定具２８は、第１高剛性部材に相当し、第１リング１１及び第２リング１２よりも高剛性とされている。
又、切削安定具２８は、第１リング１１及び第２リング１２のそれぞれの振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えている。すなわち、切削安定具２８の固有の周波数は、スクレーパ２６がＢ→Ｃ→Ｄの移動軌跡に沿って切削加工中、第２リング１２と連結金具１３の剛性の不足によって生ずるびびり振動の周波数より低い周波数領域に設定されている。なお、びびり振動の周波数（びびり振動周波数）よりも、切削安定具２８の固有の周波数を高い周波数領域に設定してもよい。
【００３９】
次に、切削工具ホルダ１０を取着するロボット３０について説明する。
ロボット３０は、ベース３１、ロボットアーム３２を備えている。ロボットアーム３２は、第１アーム３３及び第２アーム３４から構成されている。第１アーム３３は、その基端がベース３１に対して図３に示すようにＺ方向に平行な軸Ｌ１の周りで図示しないモータにて能動回転するように支持されている。第２アーム３４は第１アーム３３の先端において、図３に示すようにＺ方向に平行な軸Ｌ２の周りで図示しないモータにて能動回転するように支持されている。第２アーム３４の先端には、最終出力軸３５がＺ方向に平行な軸Ｌ３の周りで図示しないモータにて能動回転するように設けられている。又、最終出力軸３５は、第２アーム３４に対してＺ方向（本実施形態では、上下方向）に沿って図示しないモータにて往復動可能にされている。最終出力軸３５の下部には、取付板２０に相対可能な支持板３８が設けられている。支持板３８には取付板２０の各ボルト挿通孔２２に挿通されたボルトを着脱可能に螺着するボルト孔（図示しない）が設けられている。
【００４０】
前記図示しない各モータは、図示しない制御装置内の記憶装置に記憶された制御プログラムにより制御される。すなわち、前記制御プログラムにより、第１アーム３３、第２アーム３４及び最終出力軸３５が作動され、支持板３８に取着された切削工具ホルダ１０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に沿って往復移動可能とされている。
【００４１】
さて、上記のように構成された切削工具ホルダ１０をロボット３０に取着して、キサゲ加工を行う場合の作用について説明する。
まず、切削工具ホルダ１０の取付板２０をロボット３０の支持板３８に対してボルト挿通孔２２に挿通した図示しないボルトにて締付け固定する。この状態では、第１リング１１は、Ｚ方向に沿って配置されるとともに、第２リング１２はＸ方向に沿って配置される。又、スクレーパ２６の刃先の下方には微少な隙間を介して被削材Ｗが載置される。なお、大まかな隙間の調整は被削材Ｗを載置している取付台４０によって予め行う。そして、微少な隙間の調整は、図示しない制御装置の入力装置の入力操作に基づく制御信号によって、ロボット３０の最終出力軸３５の上下の調整によって行う。なお、微少な隙間をあける代わりに、スクレーパ２６の刃先を被削材Ｗに接触させた状態にしてもよい。
【００４２】
上記のようにスクレーパ２６を被削材Ｗに対して微少な間隙をあけた状態（切削待機状態）、又は接触した状態（切削待機状態）で、キサゲ加工のための制御プログラムを実行する。
【００４３】
このキサゲ加工のための制御プログラムは、図４に示すように、スクレーパ２６をＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に移動するため、ロボットアーム３２（第１アーム３３及び第２アーム３４）、及び最終出力軸３５に関する図示しないモータを駆動するためのものである。
【００４４】
なお、Ａは被削材Ｗに対するスクレーパ２６の初期接触点、Ｂは引き戻し点、Ｃは最下点、Ｄは被削材Ｗに対するスクレーパ２６の最終接触点である。又、図４中、ａは初期水平方向（Ｘ方向とは逆方向における）移動距離、ｂは初期垂直方向（Ｚ方向とは逆方向における）移動距離、ｂ＋ｃは切込み設定値である。又、ｄは引き戻し点Ｂと最下点Ｃ間の水平距離、ｅは最下点Ｃと最終接触点Ｄ間の水平距離である。なお、０＜ａ＜ｄ＋ｅであり、初期水平方向距離ａよりも、引き戻し点Ｂと最終接触点Ｄ間の水平距離を長く設定している。なお、ａ＝０でもよい。
【００４５】
この制御プログラムは、下記で説明する熟練者が行うキサゲ作業と類似する移動軌跡を得るためのものであ。すなわち、ロボット３０の図示しない制御装置の記憶装置には、前記Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの移動軌跡を得るために、キサゲ加工を施したい位置（加工位置）や、移動量（加工量）などの各種データが前記制御プログラムとともに格納されている。なお、このスクレーパ２６の移動軌跡は、熟練者が行うキサゲ作業を解析した結果得られたものである。
【００４６】
熟練者の場合は、刃物を被削材ＷにＡ点に接触させてから、工具を食い込ませるようにしながら、Ｂ点に移動し、いわゆる押し戻し作業をしつつスクレーパ２６を撓ませるようにする。このときの撓みによるスプリングバック効果を利用して、刃物を一気に前進させながら、さらに刃物を食い込ませるようにして切削加工（Ｂ，Ｃ，Ｄ点を通過させる。）作業を行う。Ｃ点を通過後は刃先が被削材表面に向かうように向きを変える。
【００４７】
ここで、スプリングバック効果とは、板が（すなわち、本実施形態ではスクレーパ２６の板の部分）曲げられて、負荷を除いたとき、 板が弾性力により曲げられる以前の状態にまで戻る効果をいう。本実施形態ではこの戻るときの速度が変形時に加えられた変形速度より、速くなる効果を期待して利用している。
【００４８】
なお、図４中、αは、被削材Ｗの加工面の位置を示し、ハッチングはスクレーパ２６の移動軌跡を明示するために、便宜的に付したものであって、被削材Ｗの加工断面を示すものではない。
【００４９】
それに対して、本実施形態では、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄはロボットアーム３２の最終出力軸３５の軌道と同じである。
制御装置は制御プログラムに従って制御を実行すると、第２アーム３４の最終出力軸３５は、下方に移動し、この最終出力軸３５の動きが、第１リング１１に伝達されて、スクレーパ２６が被削材ＷのＡ点に接触する。この接触により、第１リング１１は自身の弾性に抗して変形する。この後、最終出力軸３５は、被削材Ｗに幾分食い込ませながら、Ｘ方向（切削方向）とは逆方向に位置するＢ点へ移動する。このとき、スクレーパ２６の刃先は被削材Ｗに食い込んでいるため、連結金具１３が自身の弾性に抗して変形する。すなわち、連結金具１３は蓄力変形し、バネ力が蓄えられる。なお、この蓄積されたバネ力は最終出力軸３５がＸ方向へ進むときに解放され、Ｚ方向への切削力に資することができる。
【００５０】
続いて、最終出力軸３５は、Ｘ方向へ進むが、Ｘ方向への移動初期には、第２リング１２が自身の弾性に抗し及び連結金具１３の第２取付板１５が弾性に抗して、すなわち、弾性エネルギーを蓄力しながら両部位は変形する。
【００５１】
ところで、ロボット３０の最終出力軸３５がＸ方向への移動初期において直線運動をするためには、ロボットの全部の動力が一斉に起動する必要がある。一般的に、モータの起動トルクの立ち上がりは通常無視されるほど小さな時間で立ち上がるようになっている。しかし、スクレーパ２６の刃先が被削材Ｗに食い込んでおり、各モータの初期駆動トルクは小さいため、そのままでは、起動することができない。
【００５２】
しかし、本実施形態では、前記第２リング１２の変形及び連結金具１３の変形は、弾性エネルギーの蓄積と、モータの起動トルクが立ち上がるまでの時間稼ぎを行うことになる。
【００５３】
この結果、この時間稼ぎの間、駆動トルクが大きくなって、ロボット３０がもつ小さな起動トルクでも切削することが可能となる。
なお、切削安定具２８がない場合、スクレーパ２６がＢ→Ｃ→Ｄの移動軌跡に沿って切削加工中、第２リング１２と連結金具１３の剛性の不足によって、びびり振動が発生した場合、被削材Ｗの加工面にもその振動が転写されるようになる。転写が行われた場合には、切削された被削材Ｗは、商品価値が減少することになる。
【００５４】
しかし、本実施形態では、切削安定具２８がＢ点の少し先の位置から、作動する。すなわち、Ｃ点の少し手前の位置に達した際、第２リング１２が変形して切削安定具２８がスクレーパ取付板２３に当接する。この結果、切削工具ホルダ１０は非線形効果を発揮し、びびり振動を抑制する。
【００５５】
又、切削安定具２８の固有の周波数は、第１リング１１及び第２リング１２のそれぞれの振動の周波数とは非共振となるように設定されている。
この結果、被削材Ｗの加工面は、びびり振動による悪影響がなくなり、良好な加工面を得ることができる。
【００５６】
図５は、切削工具ホルダ１０の非線形効果を示す特性図である。縦軸は反Ｚ方向に働く力Ｆｖ、Ｘ方向に働く力Ｆｈを示し、横軸はスクレーパ２６の反Ｚ方向における移動量、及びＸ方向における移動量を示している。同図に示すように、移動量が小さい間は、切削工具ホルダ１０は低剛性を示し、所定の移動量に達した後は、高剛性を示すものとなっている。
【００５７】
このようにして、スクレーパ２６はＤ点から被削材Ｗの外部へと移動し、一連の加工作業が終了する。
この後、制御装置は制御プログラムに従って別のキサゲ加工を施したい位置（加工位置）に移動させるべく、最終出力軸３５を移動させ、同様の加工作業を連続して行わせる。
【００５８】
なお、本実施形態では、Ｚ方向は、第１方向に相当し、Ｘ方向は第２方向及び切削方向に相当する。
本実施形態によると、次のような作用効果を奏する。
【００５９】
（１）  本実施形態の切削工具ホルダ１０は、Ｚ方向及び反Ｚ方向（第１方向及び反第１方向）に弾性力を有する第１リング１１（第１弾性部材）と、Ｚ方向とは直交するＸ方向及び反Ｘ方向（第２方向及び反２方向）に弾性力を有する第２リング１２（第２弾性部材）とを連結した。又、本実施形態では、連結金具１３を介して連結した。
【００６０】
又、第１リング１１には、駆動力を付与する最終出力軸３５（外部装置）に取着するための取付板２０（外部装置取付部）を備え、第２リング１２には、Ｘ方向へ延出するスクレーパ２６（切削部材）を取付けたスクレーパ取付板２３（切削部取付部）を備えた。
【００６１】
この結果、本実施形態での切削工具ホルダ１０はロボット３０に取着することができ、熟練者のキサゲ作業時の動作に類似させるようにして、キサゲ加工を行うことができる効果を奏する。
【００６２】
（２）  本実施形態の切削工具ホルダ１０では、第１リング１１（第１弾性部材）に対して取付板２０（外部装置取付部）を設け、第２リング１２（第２弾性部材）に対してスクレーパ取付板２３（切削部取付部）を設けた。
【００６３】
又、第１リング１１及び第２リング１２よりも高剛性を有する切削安定具２８（第１高剛性部材）を第２リング１２と並設した。さらに、切削安定具２８を、第２リング１２の第２方向及び反第２方向における変形度が大きくなるにつれて第１リング１１とスクレーパ取付板２３とが切削安定具２８を介して作動的に連結するように配置した。
【００６４】
このように構成することにより、切削工具ホルダ１０は、Ｘ方向及び反Ｘ方向（第２方向及び反Ｘ方向）における第２リング１２の変形度が小さい場合には、第２リング１２の低剛性を発揮する。又、Ｘ方向及び反Ｘ方向における第２リング１２の変形度が大きい場合には、切削安定具２８による高剛性を発揮する。
【００６５】
このため、スクレーパ２６の刃先が被削材Ｗに食い込んでおり、各モータの初期駆動トルクは小さくてそのままでは、起動することができない場合、第２リング１２の変形度が小さい間は、弾性エネルギーの蓄積と、モータの起動トルクが立ち上がるまでの時間稼ぎを行うことができる。
【００６６】
この結果、ロボット３０がもつ小さな起動トルクでも切削することができる。
又、本実施形態では、切削安定具２８がＢ点の少し先の位置に達した際、第２リング１２の変形度が大きくなると、切削安定具２８がスクレーパ取付板２３に当接する（作動的に連結する）。この結果、切削工具ホルダ１０は非線形効果を発揮し、びびり振動を抑制することができる。
【００６７】
（３）  本実施形態の切削工具ホルダ１０では、第１弾性部材としてリング状に形成された第１リング１１にて形成した。
この結果、第１弾性部材をコイルスプリング等にて構成する場合に比して、取付板２０や、連結金具１３への取付けをボルト１６，２１、ナット１７により簡単に取着することができ、又、切削工具ホルダ１０の構成を簡単にすることができる。
【００６８】
なお、被削材及び切削量が限定されるような場合、取付板２０や、連結金具１３への第１リング１１の取付けを接着剤や溶接等で固定してもよい。
（４）  本実施形態の切削工具ホルダ１０では、第２弾性部材としてリング状に形成された第２リング１２にて形成した。
【００６９】
この結果、第２弾性部材をコイルスプリング等にて構成する場合に比して、スクレーパ取付板２３や、連結金具１３への取付けをボルト１８，２４、ナット２５により簡単に取着することができ、又、切削工具ホルダ１０の構成を簡単にすることができる。
【００７０】
（５）  本実施形態の切削工具ホルダ１０では、第１リング１１と第２リング１２とは、連結金具１３（弾性連結具）にて互いに連結した。すなわち、連結金具１３は、第１取付板１４（第１取付部）及び第２取付板１５（第２取付部）にて断面Ｌ字状に形成し、第１リング１１と第２リング１２とはそれぞれ第１取付板１４及び第２取付板１５に固着した。
【００７１】
このため、最終出力軸３５が、被削材Ｗに幾分食い込ませながら、Ｂ点へ移動したとき、スクレーパ２６の刃先は被削材Ｗに食い込んでいるため、連結金具１３が自身の弾性に抗して変形し、連結金具１３は蓄力変形し、バネ力が蓄えられる。この結果、その後、Ｘ方向へスクレーパ２６が移動した際、この蓄力した弾性エネルギーのバネ効果を利用して、Ｘ方向への切削力に資することができる。
【００７２】
（６）  本実施形態の切削工具ホルダ１０では、切削安定具２８（第１高剛性部材）は、第１リング１１（第１弾性部材）、第２リング１２（第２弾性部材）の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えている。
【００７３】
この結果、被削材Ｗの加工面は、びびり振動による悪影響がなくなり、良好な加工面を得ることができる。
（７）  本実施形態での切削工具ホルダ１０の使用方法では、ロボット３０の最終出力軸３５（外部装置）により、切削工具ホルダ１０に取着したスクレーパ２６（切削部材）を反第１方向である反Ｚ方向に移動して被削材Ｗに当接する。そして、スクレーパ２６を被削材Ｗに食い込ませるようにして、切削方向（Ｘ方向）とは逆方向（反第２方向）に押し戻す。続いて、前記押し戻した長さ（初期水平方向移動距離ａ）よりも長い値（ｄ＋ｅ）に従って切削方向（Ｘ方向）に押して被削材Ｗに食い込ませることにより被削材Ｗを切削するようにした。
【００７４】
この結果、切削工具ホルダ１０を装着したロボット３０を使用して、熟練者と同様にキサゲ加工を行うことができる。
（８）  又、ロボット３０に切削工具ホルダ１０を装着し、Ｘ，Ｙ，Ｚの任意の位置に移動させることができるため、自動キサゲ加工が可能となり、従来、熟練者が行っていたときよりもキサゲ加工の高効率化を図ることができる。
【００７５】
（９）  このことにより、熟練者に頼ることなく、キサゲ加工ができ、誰でも容易にロボット３０を使用することにより、キサゲ加工ができる。
（１０）  又、本実施形態では、ロボット３０は多軸型ロボットであるため、被削材Ｗを移動させることなく、被削材Ｗの向きを変えることなく、キサゲ加工を行うことができる。
【００７６】
（１１）  又、ロボット３０を使用することにより、熟練者でも困難であった切削量の制御や加工面の状態の制御を容易に行うことができる。
（１２）  さらに、本実施形態では、第１リング１１や第２リング１２、並びに切削安定具２８の大きさ、厚みを変更することにより、熟練者と同じ加工状態や、反対にロボット３０を使用した機械特有の加工状態にすることも可能である。
【００７７】
（第２実施形態）
次に第２実施形態の切削工具ホルダ１００を図７を参照して説明する。なお、図７においては、図面の左方を左、右方（Ｘ方向）を右として説明する。
【００７８】
切削工具ホルダ１００は、リング１０１、第３高剛性部材としての切削安定具１０２を備えている。リング１０１はＸ方向が長くなるように金属板から楕円形状に形成されたリング部１０１ａを備えるとともに弾性を備えている。すなわち、リング部１０１ａは、Ｚ方向及び反Ｚ方向、並びにＺ方向とは直交するＸ方向及び反Ｘ方向に少なくとも弾性力を有する。リング１０１の互いに反対側に位置する部位内部間には、切削安定具１０２が配置されている。本実施形態では、切削安定具１０２は四角柱状に形成され、右端面または左端面の上下両辺がリング１０１のリング部１０１ａに対して接着剤にて接着固定され、片持ち支持されている。なお、切削安定具１０２をリング１０１に対してボルト着等にて固定してもよい。
【００７９】
本実施形態では、切削安定具１０２の一方の端面は、すなわち、片持ち支持されていない側の端面はリング部１０１ａに対して、嵌め合い誤差程度の離間距離Δを有している。なお、嵌め合い誤差は、例えば数μｍ程度であるため、図面上では離間距離Δを図示していない。なお、離間距離Δは、第１実施形態と同様に、切削工具ホルダ１００を取着するロボット３０のロボットアーム３２の最終出力軸３５に大きな反作用力が印加された場合、起動トルクが十分に発生する時間が得られるように設定されている。
【００８０】
前記切削安定具１０２は、リング部１０１ａよりも剛性を高くされている。
リング１０１は切削安定具１０２の上方に位置する部分を上部弾性部１０３とされ、切削安定具１０２の下方に位置する部分を下部弾性部１０４とされている。切削工具ホルダ１００は、上部弾性部１０３及び下部弾性部１０４により、Ｚ方向及びＸ方向において弾性力を備えることになる、又、切削安定具１０２を備えることにより、切削安定具１０２と下部弾性部１０４を備えた切削工具ホルダ１００は、非線形バネ定数を持つことになる。
【００８１】
なお、前記非線形バネ定数の設定は、リング１０１の厚さ、幅及び材質、及び被削材の材質及び切削量によって決定する。
切削安定具１０２の固有の周波数は、下部弾性部１０４の振動の周波数とは非共振となるように設定されている。
【００８２】
上部弾性部１０３の上面には、取付板１０５が接着剤にて接着固定されている。なお、取付板１０５の上部弾性部１０３に対する固定はボルト着にて固定してもよい。取付板１０５のＹ方向及び反Ｙ方向側の両端には、第１実施形態の取付板２０のボルト挿通孔２２と同様にボルト挿通孔１０６が設けられている。同ボルト挿通孔１０６にボルトを挿通し、ロボット３０の最終出力軸３５の支持板３８に対して切削工具ホルダ１００を着脱可能に取着することが第１実施形態と同様に可能である。取付板１０５は外部装置取付部に相当する。
【００８３】
下部弾性部１０４の下部外周面において、長手方向（本実施形態では、左右方向）の中央部よりも若干反Ｘ方向寄りの部位Ｑ１には、切削部材としてスクレーパ１０７が取付け固定されている。スクレーパ１０７の下部弾性部１０４に対する取付け固定は、接着剤による接着固定、ボルト等の締付け固定、或いは溶接等によりなされている。前記部位Ｑ１は、リング１０１が上下方向において圧縮変形する際、図７で矢印Ｐで示すように反Ｘ方向に若干移動する部位である。
【００８４】
前記スクレーパ１０７の先端の刃先は、図７に示すようにＸ方向に延びるように、かつ、リング１０１から離間するように斜状に延出されている。
スクレーパ１０７は、被削材Ｗの加工面を水平に配置した被削材Ｗに対して所定角度θを有するように配置されている。第２実施形態でにおいては、水平に配置した加工面（表面）をＸ−Ｙ平面とし、リング１０１を図７に示すように配置したとき、スクレーパ１０７と加工面とのなす角度（所定角度θ）は１８°±１０°となるようにされている。
【００８５】
なお、本実施形態での被削材Ｗの材質は金属、例えば、鋼鉄、鋳鉄、真ちゅう製、或いは石膏製等である。
さて、上記のように構成された切削工具ホルダ１００の作用について説明する。
【００８６】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、切削工具ホルダ１００の取付板１０５をロボット３０の支持板３８に対してボルト挿通孔１０６に挿通した図示しないボルトにて締付け固定する。
【００８７】
なお、ロボット３０（すなわち、最終出力軸３５）の動きは、第１実施形態と同じであるため、説明を省略し、切削工具ホルダ１００の動作について説明する。
【００８８】
第２実施形態では、最初にロボット３０から垂直成分の力が加えられると、リング１０１は、上下方向に圧縮が生ずる。この結果、スクレーパ１０７の刃先は押し戻しと被削材Ｗに食い込み現象が生ずる（移動軌跡のＡ参照）。
【００８９】
次に、切削のために水平方向（反Ｘ方向）にスクレーパ１０７を動かす（図４の移動軌跡のＢ→Ｃ→Ｄ参照）と、リング１０１は、ロボット３０に取付けた取付板１０５が節となって、傾斜方向Ｒに変形が生ずる（図７参照）。図７において、Ｏは傾斜していない場合のリング１０１の長軸を通過する線を示している。なお、楕円形状をなしたリングでは、このような変形が生ずることは公知である。
【００９０】
この変形により、さらに、スクレーパ１０７は被削材Ｗに対して食い込みが生ずる。
このとき、スクレーパ１０７を取付けた部位Ｑ１では、リング１０１の反Ｘ方向への引っ張り現象が生ずる。従って、図４の移動軌跡のＡ，Ｂ間で示す戻し量（引き戻し点Ｂと最下点Ｃ間の水平距離ｄ）の一部を補う。なお、この戻し量は少し（数μｍ以上あればよい）だけでも充分である。
【００９１】
この後、切削のために水平方向（Ｘ方向）及び反Ｚ方向（図４の移動軌跡Ｂ→Ｃ参照）、及び水平方向（Ｘ方向）及びＺ方向にスクレーパ１０７を動かす（図４の移動軌跡Ｃ→Ｄ参照）。
【００９２】
このとき、スクレーパ１０７はＸ方向へ進むが、Ｘ方向への移動初期には、リング１０１が自身の弾性に抗して、すなわち、弾性エネルギーを蓄力しながら変形する。なお、リング１０１に関与した部分ではバネ定数が小さいために、弱い弾性力により、ロボット３０の初期の起動トルクが上昇するので、その後の十分な切削力に必要なトルクが得られるようになる。
【００９３】
第２実施形態においても、ロボット３０の最終出力軸３５がＸ方向への移動初期において直線運動をするためには、ロボットの全部の動力が一斉に起動する必要がある。しかし、第２実施形態においても、リング１０１の弾性変形は、弾性エネルギーの蓄積と、モータの起動トルクが立ち上がるまでの時間稼ぎを行うことになる。
【００９４】
この結果、この時間稼ぎの間、駆動トルクが大きくなって、ロボット３０がもつ小さな起動トルクでも切削することが可能となる。
この後、この水平方向（Ｘ方向）に移動するとき、切削安定具１０２が機能し、十分な剛性（高剛性）が得られるため、被削材Ｗを切削する。
【００９５】
又、切削安定具１０２がないと、スクレーパ１０７がＢ→Ｃ→Ｄの移動軌跡に沿って切削加工中、リング１０１の剛性の不足によって、びびり振動が発生した場合、被削材Ｗの加工面にもその振動が転写されるようになる。転写が行われた場合には、切削された被削材Ｗは、商品価値が減少する。
【００９６】
しかし、第２実施形態においては、切削安定具１０２がＢ点のほんの少し先の位置から、作動するように非線形バネ定数の設定を、リング１０１の厚さ、幅及び材質、及び被削材Ｗの材質及び切削量によって決定している。すなわち、Ｃ点の少し手前の位置に達した際、切削安定具１０２が機能するように設定している。
【００９７】
この結果、切削工具ホルダ１００は非線形効果を発揮し、びびり振動を抑制する。
又、切削安定具１０２の固有の周波数は、第１リング１１及び第２リング１２のそれぞれの振動の周波数とは非共振となるように設定されている。
【００９８】
この結果、被削材Ｗの加工面は、びびり振動による悪影響がなくなり、良好な加工面を得ることができる。
このようにして、スクレーパ１０７はＤ点から被削材Ｗの外部へと移動し、一連の加工作業が終了する。
【００９９】
この後、制御装置は制御プログラムに従って別のキサゲ加工を施したい位置（加工位置）に移動させるべく、最終出力軸３５を移動させ、同様の加工作業を連続して行わせる。
【０１００】
このようにして、切削工具ホルダ１００では安定したキサゲ加工ができる。
第２実施形態によると、第１実施形態の（８）〜（１２）の作用効果と同様の効果を奏する以外に次のような作用効果を奏する。
【０１０１】
（１）  第２実施形態の切削工具ホルダ１００では、最終出力軸３５（外部装置）へ取着する取付板１０５（外部装置取付部）を備えた。そして、切削工具ホルダ１００は、取付板１０５に固定され、取付板１０５を通るＺ方向及び反Ｚ方向（第１方向及び反第１方向）及びＺ方向とは直交するＸ方向及び反Ｘ方向（第２方向及び反第２方向）に少なくとも弾性力を有するように形成されたリング部１０１ａを有するリング１０１（リング部材）を備えた。
【０１０２】
又、リング１０１において、取付板１０５が設けられた側とは反対側には、Ｘ方向（第２方向）へ延びるように、かつ、リング１０１から刃先が離間するように斜状に延出するスクレーパ１０７（切削部材）を備えた。
【０１０３】
そして、リング１０１のリング部１０１ａ間には、リング部１０１ａよりも剛性が高い切削安定具１０２（第３高剛性部材）を備えるようにした。
そして、リング１０１に対して、Ｘ方向（第２方向）の力が印加された際の初期には、リング１０１がＸ方向及び反Ｘ方向に弾性を有することにより、低剛性を示し、初期経過後は切削安定具１０２（第３高剛性部材）による高剛性を示すようにした。
【０１０４】
このため、スクレーパ１０７の刃先が被削材Ｗに食い込んでおり、各モータの初期駆動トルクは小さくてそのままでは、起動することができない場合、リング１０１のＸ方向における変形は、弾性エネルギーの蓄積と、モータの起動トルクが立ち上がるまでの時間稼ぎを行うことができる。
【０１０５】
この結果、ロボット３０がもつ小さな起動トルクでも切削することができる。
この結果、切削工具ホルダ１００は、びびり振動を抑制することができる。
（２）  第２実施形態では、リング１０１を楕円形状にした。
【０１０６】
この結果、簡単な形状で、上記（１）の作用効果を実現することができるリング１０１を備えた切削工具ホルダ１００とすることができる。
（３）  第２実施形態の切削工具ホルダ１００では、切削安定具１０２（第３高剛性部材）は、リング１０１の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えている。
【０１０７】
この結果、被削材Ｗの加工面は、びびり振動による悪影響がなくなり、良好な加工面を得ることができる。
（第３実施形態）
次に第３実施形態を図９を参照して説明する。
【０１０８】
第３実施形態は、第１実施形態の構成にさらに、切削安定具７０を追加したものである。
すなわち、取付板２０の下面には、切削安定具７０の上端が固定されている。切削安定具７０の取付板２０に対する固定方法は、接着、溶接、ボルト等により行われている。切削安定具７０の下端は連結金具１３の第１取付板１４に対して離間して対向配置されている。
【０１０９】
なお、切削安定具７０の下端を第１取付板１４に固定して支持し、上端を取付板２０の下面に対して離間して対向配置させてもよい。
すなわち、切削安定具７０は取付板２０と第１取付板１４との間に位置するように配置され、第１リング１１と並設されている。
【０１１０】
切削安定具７０と第１取付板１４との離間距離Δ１は第１リング１１が図９に示すＺ方向において自身の弾性に抗してその両端が接近する方向に変形した際、当接可能な距離に設定されている。前記当接可能な距離（離間距離Δ１）は、切削工具ホルダ１０を取着するロボット３０のロボットアーム３２の最終出力軸３５に大きな反作用力が印加された場合、起動トルクが十分に発生する時間が得られるように設定されている。
【０１１１】
すなわち、スクレーパ２６の移動軌跡のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ（図４参照）のうち、Ｂ点にほぼ同じ位置か、極わずかだけＡ点から反Ｚ方向に進んだ際、第１リング１１が変形して切削安定具７０が第１取付板１４に当接するように離間距離Δ１が設定されている。
【０１１２】
すなわち、第１リング１１の変形度が大きくなると切削安定具７０が第１取付板１４に当接するようにされている。
なお、切削安定具７０の下端を第１取付板１４に固定して支持し、上端を取付板２０の下面に対して離間して対向配置させた場合、第１リング１１の変形時に切削安定具７０が取付板２０に当接するように離間距離Δ１を設定する。
【０１１３】
すなわち、この場合には、切削安定具７０は、第１リング１１のＺ方向及び反Ｚ方向における変形度が大きくなるにつれて取付板２０と連結金具１３とが切削安定具７０を介して作動的に連結する。
【０１１４】
切削安定具７０は第２高剛性部材に相当し、第１リング１１及び第２リング１２よりも高剛性とされている。
又、切削安定具７０は、第１リング１１、第２リング１２の振動の周波数とは非共振の固有の周波数を備えている。
【０１１５】
なお、他の構成は、第１実施形態と同一であるため、同一符号を付す。
さて、第１実施形態の構成においては、種々の切削条件（例えば、第１リング１１及び第２リング１２の厚さ、幅及び材質や、或いは被削材の材質及び切削量（深さ、長さ、幅等による）、さらには、切削速度等の条件）の組合せが好適な場合には、被削材Ｗの加工面にはきれいな切削面が得られる。これらは実験によって確認されている。
【０１１６】
しかし、前記の切削条件の組合せが好適でない場合には、図１０（ｂ）に示すような状態もあったことが確認された。図１０（ａ），図１０（ｂ）は切削痕跡の模式図を示し、縦軸は、加工面における切削痕深さ（単位：μｍ）、横軸は切削痕長さ（Ｘ方向に切削した際の長さ、単位：ｍｍ）である。なお、縦軸は、実際の物よりも拡大して図示している。図１０（ｂ）では、凹凸が連続した部分が生じた切削痕跡となっている。
【０１１７】
これは、切削条件が好適でない場合には、次のようなことが生じていると推測できる。
この切削痕において、凹凸の連続痕跡が出現の状態は、図４に示すＣ点を通過し又はＣ点であることが確認された。このような痕跡が生ずると商品価値が下がる。このＣ点を通過してからは、ロボット３０の最終出力軸３５が垂直（Ｚ方向）に上昇する作業であり、同時に、第１リング１１が圧縮状態から解放され、伸びきった状態になる。そのため、第１リング１１は拘束状態からの解放に伴い、このとき第１リング１１のバネ定数に依存した振動を生じると推測される。
【０１１８】
本実施形態は、上記の第１実施形態において、切削条件が好適ではない場合に対しても対応できる構成である。
本実施形態では、このＣ点を通過してからは、ロボット３０の最終出力軸３５が垂直（Ｚ方向）に上昇すると同時に、第１リング１１が圧縮状態から解放されるとき、第１リング１１への外力が減少する。このとき、前記第１実施形態では、バネ定数に依存した振動が生ずるが、本実施形態では、第１リング１１に対する外力を最終出力軸３５から切削安定具７０に受け渡しを行い、振動の振幅を抑制する。このため、振動の抑制により、図１０（ａ）に示すように、被削材Ｗの加工面は、図１０（ｂ）の切削痕跡とは異なり、凹凸の連続痕跡がない良好なものとなる。
【０１１９】
従って、第３実施形態では、下記の効果がある。
（１）  第３実施形態では、第１リング１１（第１弾性部材）及び第２リング１２（第２弾性部材）よりも高剛性を有する切削安定具７０（第２高剛性部材）を第１リング１１と並設した。又、第１リング１１のＺ方向（第１方向）及び反Ｚ方向（反第１方向）における変形度が大きくなるにつれて取付板２０（外部装置取付部）と、第２リング１２に連結された連結金具１３（部材）と第１リング１１とが切削安定具７０を介して作動的に連結するようにした。
【０１２０】
そして、Ｚ方向及び反Ｚ方向における第１リング１１の変形度が小さい場合には、第１リング１１の低剛性を発揮し、Ｚ方向及び反Ｚ方向における第１リング１１の変形度が大きい場合には、切削安定具７０による高剛性を発揮するようにした。
【０１２１】
この結果、切削条件が第１実施形態よりも好適でない場合でも被削材Ｗの切削痕跡を、良好なものにすることができる。
前記各実施形態の構成を、下記のように変更してもよい。
【０１２２】
（１）  第１実施形態の切削工具ホルダ１０では、第１リング１１（第１弾性部材）と、第２リング１２（第２弾性部材）とを連結金具１３（他の部材）を介して間接的に連結した。この間接的に連結する代わりに、第１リング１１の下部を、第１実施形態よりも厚みを増加して、その部分に第２リング１２を直接連結する構成にしてもよい。
【０１２３】
（２）  第１実施形態の切削工具ホルダ１０では、連結金具１３（他の部材）とスクレーパ取付板２３（切削部取付部）との間において、第１リング１１及び第２リング１２よりも高剛性を有する切削安定具２８（第１高剛性部材）を設けた。この構成に代えて、第１リング１１（第１弾性部材）とスクレーパ取付板２３（切削部取付部）との間に位置するように、切削安定具２８を配置してもよい。
【０１２４】
（３）    第１実施形態では、第１弾性部材、第２弾性部材として第１リング１１、第２リング１２としたが、これらに代えてコイルスプリング等の他のスプリングに代えてもよい。
【０１２５】
（４）  第１実施形態の変形例として、図６に示すように切削工具ホルダ１０を構成してもよい。
なお、第１実施形態と同一又は相当する構成については、同一符号を付し、その説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【０１２６】
切削工具ホルダ１０は、第１リング１１，第２リング１２、及び一対の連結金具を備えている。一対の連結金具を以下、第１連結金具１３Ａ、第２連結金具１３Ｂという。第１連結金具１３Ａ、第２連結金具１３Ｂは第１取付板１４Ａ，１４Ｂ及び第２取付板１５Ａ，１５Ｂからなり、両取付板は弾性を有するように断面Ｌ字状に連結形成されている。第１取付板１４Ａと第２取付板１５Ａの連結部位にはアール（Ｒ）面が図に示すように形成されている。又、第１取付板１４Ｂと第２取付板１５Ｂの連結部位には図に示すようにアール（Ｒ）面が形成されている。
【０１２７】
第１リング１１と第２リング１２とは、第２連結金具１３Ｂを介して互いに連結固定されている。すなわち、第２リング１２は第２連結金具１３Ｂの第２取付板１５Ｂに対してボルト６０、ナット６１にて締付けされている。第１リング１１は第２連結金具１３Ｂの第１取付板１４Ｂにボルト６２、ナット６３にて締付けされている。
【０１２８】
又、第１連結金具１３Ａの第１取付板１４Ａに取付板２０がボルト２１にて締付け固定されている。第１連結金具１３Ａの第２取付板１５Ａに対して第２リング１２がボルト１８，ナット１９にて締付け固定されている。
【０１２９】
そして、切削安定具２８の一端は第２取付板１５Ａに固定され、他端は第２連結金具１３Ｂの第２取付板１５Ｂに対して、離間距離Δを有するように対向配置されている。
【０１３０】
第１リング１１の下部にはスクレーパ取付板２３がボルト２４及びナット２５にて締付け固定されている。スクレーパ取付板２３には、スクレーパ２６が取付固定されている。
【０１３１】
第１リング１１は第１弾性部材に相当し、第２リング１２は第２弾性部材に相当する。
又、第２連結金具１３Ｂは、本発明の弾性連結具に相当する。又、第１取付板１４Ｂは第１取付部に相当し、第２取付板１５Ｂは第２取付部に相当する。
【０１３２】
上記のように構成しても、第１実施形態の切削工具ホルダ１０と同様の作用効果を奏する。
（５）  第２実施形態ではリング１０１を楕円形状に形成したが、円形状であってもよい。
【０１３３】
（６）  第２実施形態では、スクレーパ１０７を、下部弾性部１０４の下部外周面において、長手方向（本実施形態では、左右方向）の中央部よりも若干反Ｘ方向寄りの部位Ｑ１に取付け固定した。これに代えて、部位Ｑ１よりもさらに、反Ｘ方向側に位置する部位Ｑ２にスクレーパ１０７を取付け固定してもよい。
【０１３４】
同部位Ｑ２は、リング１０１が上下方向において圧縮変形する際、図７で矢印Ｐで示すように反Ｘ方向に若干移動する部位である。
従って、リング１０１が上下方向において圧縮変形する際、図７で矢印Ｐで示すように反Ｘ方向に若干移動し、引っ張り現象にて、図４の移動軌跡のＡ，Ｂ間で示す戻し量（引き戻し点Ｂと最下点Ｃ間の水平距離ｄ）の一部を補うことができる。
【０１３５】
なお、第２実施形態の部位Ｑ１では、着力点（スクレーパ１０７の刃先が当たる被削材Ｗの部位）までの距離が長く、モーメントアームが大きくなって、ロボット３０の負担が大きくなる。これに対して、部位Ｑ２にてスクレーパ１０７を取付けた場合、モーメントアームが小さくなり、ロボット３０への負担が小さくなり、作業性が向上する。この結果、ロボット３０のトルクの大きさに対応したスクレーパ１０７の取付け位置を選択できる利点がある。
【０１３６】
このため、スクレーパ１０７の運動方向と向き、及びロボット３０の性能に応じてスクレーパ１０７の取付け位置は変化させてよい。
（７）  第２実施形態の楕円形状のリング１０１の代わりに図１１に示すように８角形状を要するリング部２０１ａを備えたリング２０１としてもよい。なお、第２実施形態又は前記変形例と同一構成又は、相当する構成については、同一符号を付す。
【０１３７】
切削工具ホルダ２００のリング部２０１ａは、図１１に示すように隣接する他の辺とは所定角度をなす辺２１１〜２１８を備えている。リング部２０１ａには、辺２１２と辺２１６間を架橋するように所定の幅を備えた切削安定部２２０が一体に設けられている。切削安定部２２０により、Ｘ方向に並ぶ一対の孔２２１，２２２が形成されている。
【０１３８】
この変形例では、切削工具ホルダ２００に対して反Ｚ方向の力が印加された際の弾性変形は、主に辺２１１，２１３，２１５，２１７で受け持つ。従って、この切削工具ホルダ２００を製造する場合、反Ｚ方向の力の大きさが予め定めておき、その大きさに合わせた厚み、長さ、材質等の設定がされている。
【０１３９】
又、切削工具ホルダ２００をＸ方向に移動させて、被削材Ｗに対する必要な切削力を得る場合、辺２１２，２１４，２１６，２１８の剛性に応じて変化する。このため、必要な切削力を得るためには、辺２１２，２１４，２１６，２１８の厚み、長さ、材質等が予め設定されている。
【０１４０】
孔２２１，２２２の大きさによっても、強度の変化を持たせることができるため、切削安定部２２０の太さ（幅及び厚み）により、第２実施形態の切削安定具１０２と同じ作用をさせることができる。すなわち、切削安定部２２０は第３高剛性部材に相当する。
【０１４１】
なお、スクレーパ１０７の取付けする部位は、図１１では、辺２１６のＱ２としているが、辺２１５，２１６，２１７のいずれでもよい。この取付け位置の選択によって、スクレーパ１０７のモーメントアームを色々の大きさに指定することが可能である。
【０１４２】
（８）  第１実施形態の構成中、切削安定具２８を省略するか剛性の小さいものに代えてもよい。この場合、切削安定具２８によって、びびり振動が発生しない切削条件の場合、例えば、被削材Ｗの材質が非金属である、木材、プラスチックのような塑性材質の場合にも充分適用可能である。
【０１４３】
（９）  第３実施形態の切削工具ホルダ１０では、第１リング１１（第１弾性部材）と、第２リング１２（第２弾性部材）とを連結金具１３（他の部材）を介して間接的に連結した。この間接的に連結する代わりに、第２リング１２の一端を、第３実施形態よりも厚みを増加して、その部分に第１リング１１を直接連結する構成にしてもよい。そして、この第２リング１２の厚みを増加した部分に対して、取付板２０に一端を固定した切削安定具７０を離間距離Δ１を設けて作動的に連結する構成としてもよい。
【０１４４】
（１０）  前記各実施形態では、第１取付板１４と第２取付板１５（第１取付板１４Ａと第２取付板１５Ａ、第１取付板１４Ｂと第２取付板１５Ｂ）の連結部位にはアール（Ｒ）面を設けたが、アール（Ｒ）面を省略した状態で、互いに直交させてもよい。
【０１４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項１１の発明によれば、産業用ロボット等の装置に取着することができ、その工具ホルダに切削部材を設置した場合、人間の"しなやかさ"を強調してキサゲ加工する作業を再現することができる効果を奏する。
【０１５０】
又、請求項１２の発明によれば、柔軟な構造を特徴とする切削工具ホルダを産業用ロボットに取着して、その工具ホルダに切削部材を直接設置した場合、人間の"しなやかさ"を強調してキサゲ加工する作業を再現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の切削工具ホルダ１０の側面図。
【図２】  第１実施形態の切削工具ホルダ１０の斜視図。
【図３】  切削工具ホルダ１０をロボット３０に取着した側面図。
【図４】  スクレーパ２６の移動軌跡の説明図。
【図５】  切削工具ホルダ１０の非線形効果を示す特性図。
【図６】  他の例の切削工具ホルダ１０の側面図。
【図７】  他の実施形態の切削工具ホルダ１００の側面図。
【図８】  熟練者によるキサゲ作業における切削時に工具に働く切削力及び、その時の工具５０の変位の解析した説明図。
【図９】  第３実施形態の切削工具ホルダ１０の側面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は切削痕跡の模式図
【図１１】  他の例の切削工具ホルダ２００の側面図。
【符号の説明】
１０…切削工具ホルダ
１１…第１リング（第１弾性部材）
１２…第２リング（第２弾性部材）
１３…連結金具（弾性連結具）
１４…第１取付板（第１取付部）
１５…第２取付板（第２取付部）
２０…取付板（外部装置取付部）
２３…スクレーパ取付板（切削部取付部）
２６…スクレーパ（切削部材）
２８…切削安定具（第１高剛性部材）
１００…切削工具ホルダ
１０１…リング（リング部材）
１０１ａ…リング部
１０２…切削安定具（第３高剛性部材）
１０５…取付板（外部装置取付部）
１０７…スクレーパ（切削部材）
２００…切削工具ホルダ
２０１…リング
２０１ａ…リング部
２２０…切削安定部（第３高剛性部材）
【図１】
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【図２】
0003702342.tif 000003
【図３】
0003702342.tif 000004
【図４】
0003702342.tif 000005
【図５】
0003702342.tif 000006
【図６】
0003702342.tif 000007
【図７】
0003702342.tif 000008
【図８】
0003702342.tif 000009
【図９】
0003702342.tif 000010
【図１０】
0003702342.tif 000011
【図１１】
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