(57)【要約】【課題】被加工物の被加工箇所に対し研磨工具を均等に当てて、均一にしかも精密加工できる工具保持具を提供する。【解決手段】マシニングセンタ１の主軸９に装着される工具保持具１００であって、ワークＷＰをやすり加工するやすり工具１０１を保持する保持部１０２と、保持部１０２を揺動可能に支持する第１支持部１０３と、第１支持部１０３を揺動可能に支持し、かつ、主軸９に装着される第２支持部１０６と、第１支持部１０３に対する保持部１０２の揺動を規制する第１揺動規制部と、第２支持部１０６に対する第１支持部１０３の揺動を規制する第２揺動規制部と、を備え、保持部１０２が第１支持部１０３に対して揺動する第１揺動軸線と、第１支持部１０３が第２支持部１０６に対して揺動する第２揺動軸線とは互いに直交する。【選択図】図４
2014046394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸に装着される工具保持具であって、
被加工物を研磨加工する研磨工具を保持する保持部と、
前記保持部を揺動可能に支持する第１支持部と、
前記第１支持部を揺動可能に支持し、かつ、前記主軸に装着される第２支持部と、
前記第１支持部に対する前記保持部の揺動を規制する第１揺動規制部と、
前記第２支持部に対する前記第１支持部の揺動を規制する第２揺動規制部と、を備え、
前記保持部が前記第１支持部に対して揺動する第１揺動軸線と、前記第１支持部が前記第２支持部に対して揺動する第２揺動軸線とは互いに直交することを特徴とする工具保持具。
【請求項２】
請求項１に記載の工具保持具において、
前記第１及び第２揺動軸線の一方は前記主軸の延びる方向に延びることを特徴とする工具保持具。
【請求項３】
請求項２に記載の工具保持具において、
前記保持部は、前記主軸の軸線に対して斜めに形成された工具保持面と、前記研磨工具を前記工具保持面に締め付ける締め付け部材と、前記主軸の軸線に垂直な第１軸又は第１孔とを有し、
前記第１支持部は、前記第１軸又は第１孔と嵌合する第２孔又は第２軸と、前記主軸の軸線と同心の第３軸又は第３孔とを有し、前記第１軸又は第１孔の中心を前記第１揺動軸線として前記保持部を揺動可能に支持し、
前記第２支持部は、前記第３軸又は第３孔と嵌合する第４孔又は第４軸を有し、前記第３軸又は第３孔の中心を前記第２揺動軸線として前記第１支持部を揺動可能に支持し、
前記第１揺動規制部は、前記工具保持面が形成された前記保持部の一端側とは反対側の他端に連結された部分を挟んで弾性力を付与する一対の弾性部材を有し、
前記第２揺動規制部は、前記第１支持部に連結された部分を挟んで弾性力を付与する一対の弾性部材を有することを特徴とする工具保持具。
【請求項４】
請求項３に記載の工具保持具において、
前記保持部の工具保持面は、平板状の研磨工具を保持するために、前記主軸の軸線に対して斜めであって、研磨工具が延びる方向に延びる保持平面を有し、
前記第１揺動軸線は、前記保持平面が延びる方向に垂直で、かつ前記保持平面に平行に延び、
前記第２揺動軸線は、前記主軸の軸線に平行に延びることを特徴とする工具保持具。
【請求項５】
被加工物を研磨加工する研磨工具を保持する保持部と、
前記保持部を揺動可能に支持する第１支持部と、
前記第１支持部を揺動可能に支持し、かつ、工作機械の主軸に装着される第２支持部と、
前記第１支持部に対する前記保持部の揺動を規制する第１揺動規制部と、
前記第２支持部に対する前記第１支持部の揺動を規制する第２揺動規制部と、を含む工具保持具と、
前記工具保持具と前記被加工物を固定する基台との相対的な移動を制御する制御部と、を備え、
前記保持部が前記第１支持部に対して揺動する第１揺動軸線と、前記第１支持部が前記第２支持部に対して揺動する第２揺動軸線とは互いに直交し、両揺動軸線の一方は前記主軸の延びる方向に延び、
前記制御部は、前記保持部に保持された研磨工具が前記被加工物の加工される箇所に対向するように前記相対的な移動を制御し、前記主軸に平行に前記工具保持具と前記基台とを相対的に往復移動させて、前記被加工物に前記研磨工具を押し当てることを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項５に記載の工作機械において、
前記第１支持部は、前記主軸の軸線と同心の第３軸又は第３孔を有し、
前記第２支持部は、前記第３軸又は第３孔と嵌合する第４孔又は第４軸を有し、前記第３軸又は第３孔の中心を前記第２揺動軸線として前記第１支持部を揺動可能に支持し、
前記第２揺動規制部は、前記第１支持部の揺動を規制するためのばねを有し、
前記ばねのばね定数が異なる複数の工具保持具を含む多数の工具保持具と、
前記多数の工具保持具のうちから、１つの工具保持具を前記主軸に装着する工具交換機構と、
前記被加工物を加工するモードを選択する選択部とを備え、
前記選択部により鋳物を加工するモードが選択された場合、前記工具交換機構は、前記複数の工具保持具のうち、前記ばねのばね定数が小さい工具保持具を前記主軸に装着することを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の工具保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、研磨装置に取り付けられ、研磨用の砥石を保持する保持治具が知られている。特許文献１に記載の保持治具は、研磨装置に取り付けられる第１の支持部と、砥石を保持する第２の支持部とを備える。第２の支持部が、第１の支持部に対して揺動自在に連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の保持治具のように砥石などの研磨工具が１つの軸線の回りに揺動自在な構成では、鋳物などの被加工物の被加工箇所のバリ取り加工を行う場合、被加工箇所に対し研磨工具を均等に当てることができず、被加工箇所のバリが適切に除去されなかった。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、被加工物の被加工箇所に対し研磨工具を均等に当てて、均一にしかも精密加工ができる工具保持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１記載の工具保持具は、工作機械の主軸に装着される工具保持具であって、被加工物を研磨加工する研磨工具を保持する保持部と、前記保持部を揺動可能に支持する第１支持部と、前記第１支持部を揺動可能に支持し、かつ、前記主軸に装着される第２支持部と、前記第１支持部に対する前記保持部の揺動を規制する第１揺動規制部と、前記第２支持部に対する前記第１支持部の揺動を規制する第２揺動規制部と、を備え、前記保持部が前記第１支持部に対して揺動する第１揺動軸線と、前記第１支持部が前記第２支持部に対して揺動する第２揺動軸線とは互いに直交する。
【０００７】
請求項１記載の工具保持具によれば、研磨工具が保持されている保持部が揺動する第１揺動軸線と、保持部を支持する第１支持部が揺動する第２揺動軸線とが互いに直交しているため、研磨工具の姿勢を自在にできる。つまり、被加工物の加工する箇所に研磨工具を均等に当てて、均一にしかも精密加工ができる。したがって、被加工箇所を精度良く加工することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の工具保持具において、前記第１及び第２揺動軸線の一方は前記主軸の延びる方向に延びる。
【０００９】
請求項２記載の工具保持具によれば、第１及び第２揺動軸線の一方が主軸の延びる方向に延びるので、保持部及び第１支持部の一方が主軸の延びる方向の揺動軸線の回りに揺動可能となる。この結果、研磨工具の姿勢を一方の揺動軸線の回りに自在にできる。
【００１０】
また、請求項３記載の工具保持具において、前記保持部は、前記主軸の軸線に対して斜めに形成された工具保持面と、前記研磨工具を前記工具保持面に締め付ける締め付け部材と、前記主軸の軸線に垂直な第１軸又は第１孔とを有し、前記第１支持部は、前記第１軸又は第１孔と嵌合する第２孔又は第２軸と、前記主軸の軸線と同心の第３軸又は第３孔とを有し、前記第１軸又は第１孔の中心を前記第１揺動軸線として前記保持部を揺動可能に支持し、前記第２支持部は、前記第３軸又は第３孔と嵌合する第４孔又は第４軸を有し、前記第３軸又は第３孔の中心を前記第２揺動軸線として前記第１支持部を揺動可能に支持し、前記第１揺動規制部は、前記工具保持面が形成された前記保持部の一端側とは反対側の他端に連結された部分を挟んで弾性力を付与する一対の弾性部材を有し、前記第２揺動規制部は、前記第１支持部に連結された部分を挟んで弾性力を付与する一対の弾性部材を有する。
【００１１】
請求項３記載の工具保持具によれば、第１支持部は、第１軸又は第１孔の中心を第１揺動軸線として保持部を揺動可能に支持するとともに、第２支持部は、第３軸又は第３孔の中心を第２揺動軸線として第１支持部を揺動可能に支持する。この結果、主軸の軸線に垂直な第１揺動軸線及び主軸の軸線と同心の第２揺動軸線の回りに、研磨工具の姿勢を自在にできる。
【００１２】
また、請求項４記載の工具保持具において、前記保持部の工具保持面は、平板状の研磨工具を保持するために、前記主軸の軸線に対して斜めであって、研磨工具が延びる方向に延びる保持平面を有し、前記第１揺動軸線は、前記保持平面が延びる方向に垂直で、かつ前記保持平面に平行に延び、前記第２揺動軸線は、前記主軸の軸線に平行に延びる。
【００１３】
請求項４の工具保持具によれば、第１揺動軸線は、延びる方向に垂直で、かつ前記保持平面に平行に延び、前記第２揺動軸線は、前記主軸の軸線に平行に延びる。この結果、保持平面が主軸の軸線に対して斜めに延びる研磨工具の姿勢を第１揺動軸線及び第２揺動軸線の回りに自在にでき、被加工物の加工される箇所に研磨工具を均等に当てることができる。
【００１４】
また、請求項５記載の工作機械は、被加工物を研磨加工する研磨工具を保持する保持部と、前記保持部を揺動可能に支持する第１支持部と、前記第１支持部を揺動可能に支持し、かつ、工作機械の主軸に装着される第２支持部と、前記第１支持部に対する前記保持部の揺動を規制する第１揺動規制部と、前記第２支持部に対する前記第１支持部の揺動を規制する第２揺動規制部と、を含む工具保持具と、前記工具保持具と前記被加工物を固定する基台との相対的な移動を制御する制御部と、を備え、前記保持部が前記第１支持部に対して揺動する第１揺動軸線と、前記第１支持部が前記第２支持部に対して揺動する第２揺動軸線とは互いに直交し、両揺動軸線の一方は前記主軸の延びる方向に延び、前記制御部は、前記保持部に保持された研磨工具が前記被加工物の加工される箇所に対向するように前記相対的な移動を制御し、前記主軸に平行に前記工具保持具と前記基台とを相対的に往復移動させて、前記被加工物に前記研磨工具を押し当てる。
【００１５】
請求項５記載の工作機械によれば、被加工物の加工する箇所に研磨工具を均等に当てることが可能である。したがって、被加工箇所を精度良く加工することができる。
【００１６】
また、請求項６記載の工作機械において、前記第１支持部は、前記主軸の軸線と同心の第３軸又は第３孔を有し、前記第２支持部は、前記第３軸又は第３孔と嵌合する第４孔又は第４軸を有し、前記第３軸又は第３孔の中心を前記第２揺動軸線として前記第１支持部を揺動可能に支持し、前記第２揺動規制部は、前記第１支持部の揺動を規制するためのばねを有し、前記ばねのばね定数が異なる複数の工具保持具を含む多数の工具保持具と、前記多数の工具保持具のうちから、１つの工具保持具を前記主軸に装着する工具交換機構と、前記被加工物を加工するモードを選択する選択部とを備え、前記選択部により鋳物を加工するモードが選択された場合、前記工具交換機構は、前記複数の工具保持具のうち、前記ばねのばね定数が小さい工具保持具を前記主軸に装着する。
【００１７】
請求項６記載の工作機械によれば、鋳物を加工するモードが選択された場合、ばねのばね定数が小さい工具保持具が主軸に装着されるので、第２揺動軸線の回りに研磨工具の姿勢を自在に調整しやすく、鋳物を加工する箇所に対して、研磨工具を均一な力で押し当てることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被加工物の被加工箇所に対し研磨工具を均等に当てて、均一にしかも精密加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スプラッシュカバーを除いた、マシニングセンタ１の全体斜視図である。
【図２】マシニングセンタ１における、工具交換機構２０及び主軸ヘッド７を中心とした正面図である。
【図３】マシニングセンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】やすり工具１０１を装着した工具保持具１００の概略構成を示す図である。
【図５】保持部１０２の正面図及び右側面図である。
【図６】第１支持部材１０４の正面図及び右側面図である。
【図７】連結部１０５と第２支持部１０６とを分解した状態を示す図である。
【図８】連結部１０５と第２支持部１０６とを組み立てた状態を示す図である。
【図９】連結部１０５における第２支持部１０６と接する側の面を示す図である。
【図１０】第２支持部１０６における連結部１０５と接する側の面を示す図である。
【図１１】ワークＷＰの加工される箇所とやすり面とが平行でない場合にやすり加工する際のやすり工具１０１の揺動を示す図である。
【図１２】ワークＷＰの加工される箇所とやすり面とが平行である場合にやすり加工する際のやすり工具１０１の揺動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施形態］
以下、本発明の一実施形態であるマシニングセンタ１について、図面を参照して説明する。図１は、スプラッシュカバーを除いた、マシニングセンタ１の全体斜視図である。図２は、マシニングセンタ１における、工具交換機構２０及び主軸ヘッド７を中心とした正面図である。
【００２１】
＜マシニングセンタ１の機械的構成＞
はじめに、マシニングセンタ１の機械的構成について説明する。図１に示すように、マシニングセンタ１は、ワークＷＰ（図１１参照）と工具６（図２参照）とを相対移動させて、ワークＷＰに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。そして、マシニングセンタ１は、ワークＷＰを加工する機械本体と、機械本体の土台となるベッド２とを主要構成要素として構成されている。本実施形態では、周知のマシニングセンタ１を用いて説明する。また、機械本体の周囲を囲繞するボックス型のスプラッシュカバー及び工具交換機構は特開２００７−１３０７０２号公報などにより公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
また、図１に示すように、機械本体により、ワーク加工がおこなわれる加工領域が設けられている。この加工領域内側に配設されたテーブル１０に対して、ワークＷＰの着脱が行われる。加工領域は、図１に示すＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（奥行き方向）において設定される
【００２３】
次に、マシニングセンタ１の機械本体について説明する。図１に示すように、マシニングセンタ１の機械本体は、スプラッシュカバーの内側に収納されており、主軸ヘッド７と、テーブル１０と、工具交換機構（ＡＴＣ）２０と、制御盤１９とを主要構成要素として構成されている。テーブル１０が、ベッド２の上部に設けられてワークＷＰを着脱可能に保持するように構成されている。コラム１７ｂが、ベッド２のコラム座部１７ａの上面に載置されて固定され、垂直上方に延設されている。主軸ヘッド７が、コラム１７ｂの前面に沿って昇降可能に設けられている。主軸９が、主軸ヘッド７の下部から鉛直下方に突出している。周知の工具交換機構（ＡＴＣ）２０が、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に装着された後述の工具６を、他の工具６に交換するように構成されている。制御盤１９が、コラム１７ｂの背面側に設けられ、電源装置及び制御基板などの各装置を内蔵している。
【００２４】
コラム１７ｂの前面には、上下方向に延設され、主軸ヘッド７を案内する一対のガイドレール（図示外）が上下方向に固定されている。そして、後述のＺモータ８６が、Ｚモータ８６から下方に延設された送りねじ（図示外）を正逆方向へ選択的に回転駆動することにより、主軸ヘッド７が上下方向に移動するようになっている。
【００２５】
また、主軸ヘッド７には、主軸９が回転可能に装着され、主軸９を回転駆動させるための主軸モータ８を上部に備えている。そして、主軸９の先端には後述の工具６が着脱可能に装着され、主軸９が主軸モータ８により回転駆動されることによって工具６が回転され、テーブル１０上に固定されたワークＷＰを加工するようになっている。
【００２６】
一方、主軸９の下方には、テーブル１０が配設されている。テーブル１０は、ワークＷＰが着脱自在に固定され、サーボモータからなるＸモータ８７及びＹモータ８８（図３参照）により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ移動制御されるものである。テーブル１０の下側には支持台１２が設けられており、支持台１２の上部にはＸ軸方向に沿って延設された一対のＸ軸送りガイド（図示外）が設けられて、Ｘ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。さらに、支持台１２は、ベッド２の長手方向に沿って延設された一対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。このような状態で、テーブル１０は、ベッド２上に設けられたＸモータ８７により、Ｘ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動し、同じくベッド２上に設けられたＹモータ８８により、Ｙ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。
【００２７】
ここで、図２を参照して工具交換機構２０について説明する。工具交換機構２０は、多数の工具６を格納可能な工具マガジン３０と、主軸９に装着されている工具６と他の工具６とを把持及び搬送するための工具交換アーム４０とを主要構成要素として構成されている。
【００２８】
図２に示すように、工具交換アーム４０は、回転可能および上下動可能に装着された円筒状のアーム旋回軸４３の下端部に、アーム部４２を備えている。アーム部４２は、その両端部に工具ホルダ６０を各々把持可能な把持部４１，４１を有している。アーム旋回軸４３はＺ軸方向（上下方向）と平行をなし、アーム部４２はアーム旋回軸４３を軸として回動可能である。工具交換アーム４０の上部には、工具交換アーム４０の旋回及び上下動を行う工具交換モータ２７が設けられており、アーム旋回軸４３は運動伝達装置（図示せず）を介して工具交換モータ２７に連結されている。この運動伝達装置は、工具交換モータ２７の回転力をアーム旋回軸４３に伝達するカム機構，工具交換モータ２７の回転力をアーム旋回軸４３の内部に設けられた中軸（図示外）に伝達するカム機構，工具交換モータ２７の回転力を上下方向への直線運動力に変換してアーム旋回軸４３に伝達するクランク機構を有するものである。
【００２９】
この工具交換アーム４０は、その把持部４１，４１の一方又は両方によって、工具マガジン３０の最下端部の位置（以下、工具交換位置という）で、図示しない工具ポットに保持されている工具６の工具ホルダ６０を把持し、主軸９の直下の位置（以下、工具着脱位置という）で、主軸９に装着されている工具６の工具ホルダ６０を把持することができる。そして、工具交換アーム４０は、その把持部４１，４１の一方又は両方に工具ホルダ６０を把持した状態で上昇又は下降が可能であり、また１８０度回転することで把持部４１，４１を工具交換位置又は工具着脱位置に各々移動させることができる。
【００３０】
そして、工具マガジン３０の上部には、図示しないスプロケットを駆動するためのマガジンモータ２６が設けられている。また、複数の工具ポットには、その工具ポットと一体的に移動するポット識別板７８（図３参照）が設けられている。ポット識別板７８には、工具ポットごとに異なるパターンの光透過部（図示外）が形成されており、投光素子７９ａ及び受光素子７９ｂ（図３参照）により、各工具ポットを個別に識別できるようになっている。
【００３１】
＜マシニングセンタ１の電気的構成＞
図３を参照してマシニングセンタ１の電気的構成について説明する。図３は、マシニングセンタ１の電気的構成を示すブロック図である。マシニングセンタ１の制御を司る制御装置７０が制御盤１９の内部に配設されている。図３に示すように、この制御装置７０はマイクロコンピュータからなるものであり、ＣＰＵ７１，ＲＯＭ７２，ＲＡＭ７３，入力インタフェース７４，及び出力インタフェース７５を主要構成要素として構成されている。
【００３２】
マシニングセンタ１に指示を行うために操作可能な図示しない操作パネルが設けられている。この操作パネルの前面には、各種キーを備えたキーボード８１が設けられ、その上部には設定画面又は実行動作を表示するためのディスプレイ８９が設けられている。キーボード８１は制御装置７０の入力インタフェース７４に接続され、ディスプレイ８９は制御装置７０の出力インタフェース７５に接続されている。
【００３３】
サーボモータであるＺモータ８６が、コラム１７ｂの上面に装着され、制御装置７０に接続されている。Ｚモータ８６には、Ｚモータ８６の回転角を検出するエンコーダ８６ａが設けられており、エンコーダ８６ａは入力インタフェース７４に接続されている。そして、エンコーダ８６ａからの信号が入力インタフェース７４を介して制御装置７０に入力されることにより、制御装置７０によるＺモータ８６の速度制御が行われる。
【００３４】
主軸モータ８の回転角を検出するエンコーダ８ａが、主軸モータ８に設けられている。エンコーダ８ａは入力インタフェース７４に接続されている。そして、エンコーダ８ａからの信号が入力インタフェース７４を介して制御装置７０に入力されることにより、制御装置７０による主軸モータ８の速度制御が行われる。なお、図３のＺ軸原点センサ８３は、主軸９の原点（主軸９の工具交換高さ位置）を検出するものであり、制御装置７０はＺ軸原点センサ８３からの検出信号に基づいて主軸９を原点に位置決め制御を行う。
【００３５】
Ｘモータ８７の回転角を検出するエンコーダ８７ａが、Ｘモータ８７に設けられている。Ｙモータ８８の回転角を検出するエンコーダ８８ａが、Ｙモータ８８に設けられている。これらエンコーダ８７ａ及びエンコーダ８８ａは入力インタフェース７４に各々接続されている。そして、エンコーダ８７ａ及びエンコーダ８８ａからの各信号が入力インタフェース７４を介して制御装置７０に各々入力されることにより、制御装置７０によるＸモータ８７及びＹモータ８８の速度制御が行われる。
【００３６】
マガジンモータ２６の回転角を検出するエンコーダ２６ａが、マガジンモータ２６設けられている。エンコーダ２６ａは入力インタフェース７４に接続されている。そして、エンコーダ２６ａからの信号が入力インタフェース７４を介して制御装置７０に入力されることにより、制御装置７０によるマガジンモータ２６の速度制御が行われる。
【００３７】
工具交換モータ２７の回転角を検出するエンコーダ２７ａが、工具交換モータ２７に設けられている。エンコーダ２７ａは入力インタフェース７４に接続されている。そして、エンコーダ２７ａからの信号が入力インタフェース７４を介して制御装置７０に入力されることにより、制御装置７０による工具交換モータ２７の速度制御が行われる。
【００３８】
そして、制御装置７０のＲＡＭ７３には、各工具ポットのポット番号と、これに配置されている工具６の工具番号とを対応させたポット番号データテーブルが記憶されている。制御装置７０は、所定の工具６が指定されると、所定の工具６の工具番号に対応するポット番号の工具ポットを検索し、その検索した工具ポットを公知の割出口に至らせるようになっている。また、制御装置７０は、工具ポットの工具６が交換されたときには、その工具６の工具番号について、ＲＡＭ７３のポット番号データテーブルを更新記憶するようにして、工具６の所在が判別できるようにしている。さらに、制御装置７０は、ポット番号データテーブルに、主軸９に装着されている工具６の工具番号も記憶しており、工具交換ごとにその工具番号も更新記憶するようになっている。
【００３９】
さらに、制御装置７０のＲＡＭ７３には、工具マガジン３０に収納された工具６及び主軸９に装着された工具６の各工具番号と、当該工具６に関する情報とを対応させた工具データテーブルが記憶されている。
【００４０】
＜工具保持具１００の詳細な構成＞
工具保持具１００の詳細な構成について図面を参照して説明する。工具６としてやすり工具１０１が保持された工具保持具１００は、工具ホルダ６０を介してマシニングセンタ１の主軸９に装着される。図４は、やすり工具１０１を装着した工具保持具１００の概略構成を示す図である。図４に示すように、工具保持具１００は、保持部１０２、第１支持部１０３、及び、第２支持部１０６を有する。やすり工具１０１は、板状の横断面形状を有し、被加工物であるワークＷＰをやすりがけ加工するために用いられる。
【００４１】
図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、保持部１０２の一部破断正面図及び一部破断右側面図である。保持部１０２は、図５に示すように、略矩形の基体部１０２Ａと、延出部１０２Ｂとから形成される。基体部１０２Ａは、やすり工具挿入穴１０７、締め付けねじ１０８Ａ、１０８Ｂ、及び、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂを有し、延出部１０２Ｂは、第１揺動規制突起１１２を有する。やすり工具挿入穴１０７は、マシニングセンタ１の主軸９の軸方向となるＺ軸方向に対して斜めに開けられた穴である。やすり工具挿入穴１０７は、工具保持面１３０を有する。工具保持面１３０は、Ｚ軸方向に斜めであって、やすり工具１０１が延びる方向に延びる。やすり工具１０１は、図５に示すように、やすり工具挿入穴１０７に挿入される。締め付けねじ１０８Ａ、１０８Ｂは、ねじ挿入穴１０９Ａ、１０９Ｂから挿入され、やすり工具１０１を工具保持面１３０に締め付ける。この締め付けにより、保持部１０２は、やすり工具１０１をやすり工具挿入穴１０７の工具保持面１３０に押し当てて保持する。ねじ１１１が、やすり工具挿入穴１０７の下側に設けられ、第１揺動軸１１０と平行にねじ止めされている。挿入されたやすり工具１０１の下端がねじ１１１に当接することにより、やすり工具１０１が、工具保持面１３０の延びる方向において下端の位置に位置決めされる。第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂは、基体部１０２Ａの対向する２つの面から突出して設けられ、Ｚ軸方向と垂直であって工具保持面１３０に平行な方向、換言すれば、Ｚ軸方向と垂直であって、ねじ挿入穴１０９Ａ、１０９Ｂが延びる方向と垂直な方向に延びている。延出部１０２Ｂが、基体部１０２ＡからＺ軸方向に延びる。第１揺動規制突起１１２は、延出部１０２Ｂの先端に、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂと平行な方向に突出して設けられる。
【００４２】
第１支持部１０３は、保持部１０２を支持する第１支持部材１０４と、連結部１０５とを有する。図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、第１支持部材１０４の正面図及び右側面断面図である。第１支持部材１０４は、一対の支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂから構成される。図６に示すように、両支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂは、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂと嵌合する第１揺動孔１１３Ａ、１１３Ｂを有する。支持分割体部１０４Ａは、第１揺動規制突起１１２の揺動範囲を規制する第１揺動規制溝１１４を有する。両支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂが図６に示すように組み付けられた状態において、両支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂの間には、ばね収容部１１５、及び、揺動溝１１６がそれぞれ形成される。第１揺動規制溝１１４は、第１揺動孔１１３Ａ、１１３Ｂを中心として第１揺動規制突起１１２が揺動する円弧の軌跡上に設けられている。ばね収容部１１５は、同様の軌跡上に第１揺動規制溝１１４よりも幅広い溝から形成されている。第１揺動規制突起１１２が、ばね収容部１１５に配置された一対の第１揺動規制ばね１１７Ａ、１１７Ｂ（図１２参照）の間に挟まれている。また、保持部１０２が揺動するための揺動溝１１６が、第１揺動孔１１３Ａ、１１３Ｂとばね収容部１１５との間に形成されている。両支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂは、ねじなどの公知の固着手段により組み付けられる。また、両支持分割体部１０４Ａ、１０４Ｂは、連結ねじ穴１０４Ｃ−１、１０４Ｃ−２をそれぞれ有する。
【００４３】
図７は、第２支持部１０６と連結部１０５を説明する図である。第２支持部１０６は、取付軸１１８と、第２揺動軸１１９と、ねじ穴１２０と、貫通孔１２１と、第２揺動規制溝１２２と、位置合わせ溝１２３とを有する。取付軸１１８は、工具ホルダ６０に嵌合する。第２揺動軸１１９は、連結部１０５の第２揺動孔１２４と嵌合する。ねじ１２５は、第２揺動軸１１９のねじ挿入穴１１９Ａに挿入されて、ねじ穴１２０と螺合する。第２揺動軸１１９及びねじ１２５は、連結部１０５が第２揺動軸１１９の軸線の回りに第２支持部１０６に対して回動自在となるように、連結部１０５及び第２支持部１０６を連結する。位置合わせ溝１２３は、第２揺動軸１１９の端部周面と嵌合する。第２揺動規制溝１２２は、連結部１０５の第２揺動規制突起１２６と嵌合する。本実施形態では、４つの貫通孔１２１（図７、図１０参照）が第２支持部１０６に形成される。これらの貫通孔１２１は、連結ねじ１０５Ａ−１、１０５Ａ−２が通過する孔である。連結部１０５は、ねじ挿入孔１０５Ｂ−１、１０５Ｂ−２を有する。貫通孔１２１を通過した連結ねじ１０５Ａ−１、１０５Ａ−２は、ねじ挿入孔１０５Ｂ−１、１０５Ｂ−２に挿入される。
【００４４】
図７から図１０を参照し第１支持部１０３の連結部１０５と第２支持部１０６との組み付け構成を説明する。図７は、連結部１０５と第２支持部１０６とを分解した状態を示す図である。図８は、連結部１０５と第２支持部１０６とを組み立てた状態を示す図である。図９は、連結部１０５における第２支持部１０６と接する側の面を示す図である。図１０は、第２支持部１０６における連結部１０５と接する側の面を示す図である。
【００４５】
第２揺動軸１１９は、図７及び図８に示すように、連結部１０５の第２揺動孔１２４に嵌合した状態で、ねじ１２５が、ねじ挿入穴１１９Ａに挿入されて第２支持部１０６のねじ穴１２０と螺合する。次に、図８に示すように、連結ねじ１０５Ａ−１、１０５Ａ−２が、第２支持部１０６の貫通孔１２１を通過して、連結部１０５のねじ挿入孔１０５Ｂ−１、１０５Ｂ−２に挿入される。この状態において、連結ねじ１０５Ａ−１、１０５Ａ−２は、第１支持部１０４の連結ねじ穴１０４Ｃ−１、１０４Ｃ−２と螺合する。この螺合により、連結部１０５が第１支持部材１０４に固定される。第２揺動規制突起１２６は、図１０に示すように、第２揺動規制溝１２２に配置された一対の第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂの間に挟まれている。第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂの間に第２揺動規制突起１２６が挟まれているため、第２揺動規制突起１２６は第２揺動軸１１９を中心として図上で反時計回り方向Ｄ１又は時計回り方向Ｄ２に揺動可能である。なお、第１支持部１０４及び第２支持部１０６が組み付けられた状態において、第２揺動軸１１９の軸線と第１揺動軸１１０とは垂直に交わっている。
【００４６】
本実施形態では、やすり工具１０１を保持する工具保持具１００として、複数種類の工具保持具１００が用意され、工具マガジン３０の内部に格納されている。たとえば、一対の第１揺動規制ばね１１７Ａ、１１７Ｂのばね定数が異なる複数種類の工具保持具１００が用意されるとともに、一対の第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂのばね定数が異なる複数種類の工具保持具１００が用意されている。鋳物を加工する際には、第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂのばね定数が、他の工具保持具１００よりも小さい工具保持具１００−１が使用される。
【００４７】
＜実施形態の動作及び作用＞
マシニングセンタ１において、ワークＷＰにやすり加工を行う動作について説明する。ユーザは、ワークＷＰをテーブル１０の所定位置に固定した後に、キーボード８１等からワークＷＰの形状情報を入力する。ユーザは、複数種類の工具保持具１００から、１つの工具保持具１００の種類をキーボード８１等により選択する。次に、選択された工具保持具１００の種類に応じて、ユーザは、キーボード８１等より加工モードを選択する。ここでは、やすり工具１０１が保持された工具保持具１００が選択され、やすり工具１０１が保持された工具保持具１００の加工モードとして鋳物加工モードが選択されるものとする。鋳物は被加工箇所の面精度が粗いため、やすり面ＳＤを被加工箇所に均一に当てることが難しい。そこで鋳物加工モードが選択されると、やすり面ＳＤが被加工箇所に均一に当たりやすいように、制御装置７０は、複数種類の工具保持具１００の中から第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂのばね定数が小さい工具保持具１００−１が選択されるように、工具交換機構２０に指令する。選択された加工モードに応じて、工具６の種類としてやすり工具１０１が保持された複数種類の工具保持具１００から、１つの種類の工具保持具１００が工具交換機構２０によって自動的に選択される。ユーザが、各種設定を終え、キーボード８１の加工開始キーを押下すると、鋳物加工が開始される。
【００４８】
制御装置７０からの指令に従って、工具交換機構２０は、工具保持具１００−１を選択して、主軸９に装着する。次に、制御装置７０は、テーブル１０の位置、主軸ヘッド７の位置、及び、主軸９の回転位置が鋳物加工に適した位置になるように各モータ８、８６〜８８の動作を制御する。この制御により、やすり工具１０１がワークＷＰの被加工箇所に平行に当接する位置に調整される。テーブル１０の位置調整は、Ｘモータ８７及びＹモータ８８の回転を制御して行われる。主軸ヘッド７の位置調整は、Ｚモータ８６の回転を制御して行われる。主軸９の回転位置の調整は、主軸モータ８の回転を制御して行われる。
【００４９】
次に、制御装置７０は、テーブル１０の位置を固定して、やすり工具１０１がＺ軸方向に往復移動するようにＺモータ８６の動作を制御する。Ｚモータ８６の制御により、主軸ヘッド７をＺ軸方向に昇降させ、やすり工具１０１をワークＷＰに押し当てることでやすり加工が行われる。
【００５０】
（工具保持具１００によるやすり加工動作）
次に、工具保持具１００によるやすり加工動作について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、ワークＷＰの加工する箇所ＡＷとやすり面ＳＤとが局部的に当接する場合に、やすり加工においてやすり工具１０１が揺動する動作を示す図である。図１２は、ワークＷＰの加工する箇所ＡＷとやすり面ＳＤとが均等に当接する場合に、やすり加工においてやすり工具１０１が揺動する動作を示す図である。本実施形態では、やすり加工は、ワークＷＰのバリ取り、またはワークＷＰの面取りを実行する加工である。加工する箇所ＡＷは、ワークＷＰの角部である。
【００５１】
やすり加工が実行される際には、やすり工具１０１のやすり面ＳＤは、第１支持部１０３の第１揺動規制ばね１１７Ａ、１１７Ｂの弾性力により、ワークＷＰの加工される箇所ＡＷに向かって付勢されている。図１１の各図は、図１１の（Ａ１）に示すように、やすり工具１０１を矢印方向Ｄ４に向かって移動させていく時にやすり面ＳＤの角度が変化する様子を示している。図１１の（Ａ２）に示すように、ワークＷＰの加工される箇所ＡＷとやすり面ＳＤとが局部的に当接する場合には、やすり工具１０１がワークＷＰと当接する位置を中心に、図１１の（Ａ２）に示す矢印方向Ｄ５に、やすり工具１０１が回転する。やすり工具１０１が回転するためには、第２揺動規制突起１２６が、第２揺動規制ばね１２７Ａの弾性力により、図１１の（Ａ３）に示す矢印方向Ｄ２に、第２揺動規制溝１２２の内部を移動する。この第２揺動規制突起１２６の移動とともに、連結部１０５が第２揺動軸１１９の回りに回転し、連結部１０５に固定された第１支持部材１０４も第２揺動軸１１９の回りに回転する。この結果、やすり工具１０１が、第２揺動軸１１９の回り（図１１の（Ａ１）に示す矢印方向Ｄ３）に回転し、やすり面ＳＤが加工する箇所ＡＷに均等に当接するようになる。
【００５２】
次に、制御装置７０は、やすり工具１０１がＺ軸方向に往復移動するようにＺモータ８６の動作を制御することで、ワークＷＰの加工面にやすり加工が実行される。やすり工具１０１がワークＷＰの加工される箇所に接触すると、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂを支点としてやすり工具１０１が揺動する。Ｚ軸方向においてやすり工具１０１をワークＷＰに近づけていく方向Ｄ４に移動させていくと、図１２の（Ａ）に示すように、第１揺動規制突起１１２が反時計回り方向Ｄ６に揺動し、図１２の（Ｂ）に示すように、挟まれている第１揺動規制ばね１１７Ａ、１１７Ｂのうち一方のばね１１７Ａが縮む。Ｚ軸方向においてやすり工具１０１をワークＷＰに遠ざけていく方向に移動させていくと、揺動した第１揺動規制突起１１２が元の位置に戻る。第１揺動規制突起１１２が揺動できる範囲は、第１揺動規制溝１１４の大きさによって規制されている。
【００５３】
＜実施形態の効果＞
本実施形態では、テーブル１０の位置を固定させて、やすり工具１０１をＺ軸方向に往復移動させることでワークＷＰにやすり加工を行うため、テーブル１０を移動させてやすり加工を行う場合よりも精度よくやすり加工を行うことができる。テーブル１０を移動させると慣性の力が強く、やすり工具１０１をＺ軸方向に往復移動させる場合よりも加工精度が低くなる。また、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂの軸線と第２揺動軸１１９の軸線とが直交し、保持部１０２及び第１支持部１０３が各軸線の回りに揺動するため、やすり工具１０１の姿勢を自在にできる。特にワークＷＰの角部の内面側を面取り加工する際に、回転工具では当接しない角部の内面側にやすり工具１０１のやすり面ＳＤを当接させることができ、角部の内面側を適切に面取り加工することができる。
【００５４】
＜構成の対応関係＞
本実施形態におけるやすり工具１０１は、本発明における研磨工具の一例である。本実施形態における第１揺動規制突起１１２、第１揺動規制ばね１１７Ａ、１１７Ｂ、ばね収容部１１５、及び、第１揺動規制溝１１４の組み合わせは、本発明における第１揺動規制部の一例である。本実施形態における第２揺動規制突起１２６、第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂ、及び、第２揺動規制溝１２２の組み合わせは、本発明における第２揺動規制部の一例である。本実施形態における締め付けねじ１０８Ａ、１０８Ｂは、本発明における締め付け部材の一例である。本実施形態におけるワークＷＰは、本発明における被加工物の一例である。本実施形態におけるＣＰＵ７１は、本発明における制御部の一例である。本実施形態における第２揺動規制ばね１２７Ａ、１２７Ｂは、本発明におけるばねの一例である。本実施形態におけるキーボード８１は、本発明における選択部の一例である。本実施形態における第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂの軸線は、本発明における第１揺動軸線の一例である。本実施形態における第２揺動軸１１９の軸線は、本発明における第２揺動軸線の一例である。
【００５５】
（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。すなわち、上記第１の実施の形態を任意に組み合わせてもよい。
【００５６】
やすり面の粗さが異なるやすり工具１０１を保持した工具保持具１００を複数備えておき、ワークＷＰの材質又は硬さ、仕上げ具合に応じて工具保持具１００を選択するとよい。
【００５７】
本実施形態では、やすり面の一方の面を用いてやすり加工を行ったが、やすり面の他方の面を用いてやすり加工を行ってもよい。
【００５８】
本実施形態では、保持部１０２が主軸９の軸線方向に対して垂直な第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂを支点として揺動し、第１支持部１０３が主軸の軸線方向に平行な第２揺動軸１１９を支点として揺動したが、保持部１０２が主軸の延びる方向に延びる軸線を支点として揺動し、第１支持部１０３が主軸の軸線方向に垂直な軸線を支点として揺動してもよい。
【００５９】
本実施形態では、第１揺動軸１１０Ａ、１１０ＢはＺ軸方向に平行な主軸９の軸線に垂直に設けられていたが、第１揺動軸１１０Ａ、１１０Ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を含むＸＹ平面に垂直に設けられてもよい。この場合、やすり工具１０１をＺ軸方向に往復移動させてワークＷＰをやすり加工するのではなく、ワークＷＰをＸＹ平面に平行な方向に往復移動させてやすり工具１０１にワークＷＰの被加工箇所を押し付けることでやすり加工が行われる。
【００６０】
本実施形態では、工具保持具１００が縦型のマシニングセンタ１に用いられたが、横型のマシニングセンタ１、又は、五面加工機などの様々な工作機械で用いられてもよい。
【００６１】
本実施形態では、ユーザが複数種類の工具保持具１００から、１つの工具保持具１００の種類をキーボード８１等により選択し、選択された工具保持具１００の種類に応じて、更に加工モードを選択したが、予めマシニングセンタ１に設定した加工プログラム等により使用する工具保持具１００及び加工モードが決められていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１００    工具保持具
１０１    やすり工具
１０２    保持部
１０３    第１支持部
１０６    第２支持部
１１２    第１揺動規制突起
１１４    第１揺動規制溝
１１５    ばね収容部
１１７Ａ、１１７Ｂ    第１揺動規制ばね
１２２    第２揺動規制溝
１２６    第２揺動規制突起
１２７Ａ、１２７Ｂ    第２揺動規制ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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