(57)【要約】  工具を直接回転させる動力を有さず、工具と被加工物とを相対運動させながら接触させることで、被加工物を加工することが可能な工作機械において、被加工物のバリ取りや研磨を効率的に行うことができ、かつ、用いるブラシの寿命を長くすることができる加工方法を提供することを課題とする。  本発明は、工具を回転させる動力を有さない工作機械において、ブラシ状砥石と被加工物とを接触させつつ、ブラシ状砥石と被加工物を相対運動させることによってブラシ状砥石を回転させることで、被加工物を加工する加工方法に関する。
2017126011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を回転させる動力を有さない工作機械において、ブラシ状砥石と被加工物とを接触させつつ、ブラシ状砥石と被加工物を相対運動させることによってブラシ状砥石を回転させることを特徴とする、被加工物を加工する加工方法。
【請求項２】
ブラシ状砥石の先端面において、被加工物に接触することにより駆動力が伝達される部分と、被加工物のエッジ部分に接触することによりバリ取り作用が発生する部分とが異なることを特徴とする、請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
相対運動が、被加工物の運動であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工方法。
【請求項４】
被加工物の運動が、回転運動であることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
被加工物の回転軸と直交する被加工物の端面からブラシ状砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の回転方向と同方向にブラシ状砥石を回転させることを特徴とする請求項４に記載の加工方法。
【請求項６】
被加工物の回転軸と直交する被加工物の端面からブラシ状砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の回転方向と逆方向にブラシ状砥石を回転させることに特徴を有する請求項４に記載の加工方法。
【請求項７】
ブラシ状砥石の先端面における回転中心を通り、かつ、ブラシ状砥石が被加工物から受ける力の向きと平行な直線を対称軸として定義した場合に、ブラシ状砥石における被加工物との接触面が、対称軸に対して非線対称となるように、ブラシ状砥石を被加工物に接触させることに特徴を有する請求項４に記載の加工方法。
【請求項８】
被加工物の運動が、直線運動であることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
【請求項９】
相対運動が、ブラシ状砥石の公転運動であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工方法。
【請求項１０】
相対運動が、ブラシ状砥石の直線運動であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工方法。
【請求項１１】
線状砥材及び該線状砥材を保持するホルダを有するブラシ状砥石と、前記ホルダの後端側を支持することによって、ブラシ状砥石を回転可能な状態で把持する回転把持部と、回転把持部と連結され、回転把持部を工作機械に固定するための固定治具とを備えることに特徴を有する研磨機用ブラシ。
【請求項１２】
工具を回転可能な状態で把持する回転把持部と、回転把持部を工作機械に固定するための固定治具とを備える工具ホルダであって、固定治具が、軸位置調整部と、工作機械に固定される被固定部とを有し、回転把持部が軸位置調整部と連結され、軸位置調整部が被固定部と連結部を介して連結され、軸位置調整部が該連結部を軸として回転可動であり、軸位置調整部によって、被加工物と接触する工具の回転軸の位置を調整可能な工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ブラシ状砥石と被加工物との相対運動によって発生する力を駆動力としてブラシ状砥石を回転させながら、被加工物のバリ取り、研磨等を行なう被加工物の加工方法、並びにそれに用いる研磨機用ブラシ及び工具ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  旋盤、研削盤等の工作機械における動力伝達機構の一つとして、ケレが知られている（例えば、特許文献１）。これは、回転物と被回転物をそれぞれケレで接続して固定することによって、回転物の駆動力を被回転物に伝達しようとするものである。【０００３】  旋盤は、被加工物（以下、「ワーク」と称することもある。）を回転させつつ、工具を当接させることによって切削、研磨、バリ取りをする工作機械である。旋盤加工においては、工具は工具把持部に固定されており、回転しない。そのため、工具が摩擦熱で溶けることを防止するために工具を回転させる技術として、ロータリーバイトが知られている（例えば、特許文献２）。これは、摩擦抵抗によって、被加工物の回転駆動力を工具に伝達することで工具を回転させ、工具の熱を逃がす技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７４１６６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１５０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  一般的な、ＮＣ制御による旋盤加工においては、被加工物を定位置で回転させた状態で、切削用のバイトを有する工具の位置を移動させながら、被加工物に接触させて、被加工物を所定の形状に切削している。旋盤加工後、バリ取りの工程においては、切削用の工具の代わりにバリ取り用の研磨用ブラシを有する工具をＮＣ制御し、被加工物を回転させながら、研磨用ブラシを被加工物に接触させることで、バリ取りを行うことが考えられる。しかし、工具を回転させる動力を有さない旋盤等の工作機械においては、ブラシを回転している被加工物に接触させた場合、ブラシの同一箇所が被加工物に当たり続けることになるため、バリ取り、研磨の効果を十分に得られないという問題があった。また、ブラシの一部分だけが極端に摩耗してしまい、ブラシの寿命が短くなるという問題があった。【０００６】  本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、工具を直接回転させる動力を有さず、工具と被加工物とを相対運動させながら接触させることで、被加工物を加工することが可能な工作機械において、被加工物のバリ取りや研磨を効率的に行うことができ、かつ、用いるブラシの寿命を長くすることができる加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、工具を回転させる動力を有さない工作機械において、ブラシ状砥石と被加工物とを接触させつつ、ブラシ状砥石と被加工物を相対運動させることによってブラシ状砥石を回転させることを特徴とする、被加工物を加工する加工方法に関する。【０００８】  本発明は、さらに、ブラシ状砥石の先端面において、被加工物に接触することにより駆動力が伝達される部分と、被加工物のエッジ部分に接触することによりバリ取り作用が発生する部分とが異なることが好ましい。【０００９】  本発明は、さらに、相対運動が、被加工物の運動であることが好ましい。【００１０】  本発明は、さらに、被加工物の運動が、回転運動であることが好ましい。【００１１】  本発明は、さらに、被加工物の回転軸と直交する被加工物の端面からブラシ状砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の回転方向と同方向にブラシ状砥石を回転させることが好ましい。【００１２】  本発明は、さらに、被加工物の回転軸と直交する被加工物の端面からブラシ状砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の回転方向と逆方向にブラシ状砥石を回転させることが好ましい。【００１３】  本発明は、さらに、ブラシ状砥石の先端面における回転中心を通り、かつ、ブラシ状砥石が被加工物から受ける力の向きと平行な直線を対称軸とした場合に、ブラシ状砥石における被加工物との接触領域が、非線対称となるように、ブラシ状砥石を被加工物に接触させることが好ましい。【００１４】  本発明は、さらに、被加工物の運動が、直線運動であることが好ましい。【００１５】  本発明は、さらに、相対運動が、ブラシ状砥石の公転運動であることが好ましい。【００１６】  本発明は、さらに、相対運動が、ブラシ状砥石の直線運動であることが好ましい。【００１７】  本発明は、線状砥材及び該線状砥材を保持するホルダを有するブラシ状砥石と、前記ホルダの後端側を支持することによって、ブラシ状砥石を回転可能な状態で把持する回転把持部と、回転把持部と連結され、回転把持部を工作機械に固定するための固定治具とを備えることに特徴を有する研磨機用ブラシに関する。【００１８】  本発明は、工具を回転可能な状態で把持する回転把持部と、回転把持部を工作機械に固定するための固定治具とを備える工具ホルダであって、固定治具が、軸位置調整部と、工作機械に固定される被固定部とを有し、回転把持部が軸位置調整部と連結され、軸位置調整部が被固定部と連結部を介して連結され、軸位置調整部が該連結部を軸として回転可動であり、軸位置調整部によって、被加工物と接触する工具の回転軸の位置を調整可能な工具ホルダに関する。
【発明の効果】
【００１９】  本発明の加工方法によれば、被加工物とブラシ状砥石との相対運動によって発生する力を駆動力としてブラシ状砥石を回転させながら被加工物の加工を行なうことにより、ブラシ状砥石と被加工物との接触点が一定とならず、バリ取り、研磨の効果を十分に得ることができる。また、ブラシの一部分だけが極端に摩耗することを防ぐことができ、ブラシの寿命を長くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシの斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシの側面図及び研磨機用ブラシをホルダの開口側から見た図である。
【図３】図２（ｂ）を、Ｘ−Ｘの線分で切断した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシを背面側から見た場合の斜視図である。
【図６】ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける力を表す模式図である。
【図７】切込み量を表す模式図である。
【図８】ブラシ状砥石１における、バリ取り作用が発生する部分、及び被加工物から駆動力が伝達される部分を表す模式図である。
【図９】ブラシ状砥石１を被加工物２０の回転方向と同方向に回転させようとする力の大きさ、及び被加工物２０の回転方向とは逆方向に回転させようとする力の大きさの分布を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１４】ブラシ状砥石１における、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態にかかる、被加工物の加工方法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の趣旨に反しない限り、以下の実施の形態に限定されない。なお、以下の実施の形態では、共通する要素に関しては同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００２２】（研磨機用ブラシ）  図１は、本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシの一例を示す斜視図である。図２（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる、研磨機用ブラシの一例を示す側面図であり、回転把持部の内部構造を表す図である。図２（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる研磨機用ブラシを、ホルダの開口側から見た図である。図３は、図２（ｂ）を、Ｘ−Ｘの線分で切断した状態を示す断面図である。本実施の形態において、研磨機用ブラシ１２は、ブラシ状砥石１と、回転把持部７と、固定冶具８とから構成されている。ブラシ状砥石１は、線状砥材２とホルダ３と被把持部６を備えている。固定冶具８は、軸位置調整部９と、被固定部１０を備えている。
【００２３】  ブラシ状砥石１は、複数の線状砥材２の基端側が円筒状のホルダ３によって保持された構造を有する。線状砥材２としては、被加工物を研磨することが可能な材料、すなわち、被加工物よりも硬度が高く、かつ、脆い材料であれば特に限定されず、被加工物や加工の目的等に応じて適宜選択できる。具体的には、例えば、アルミナ長繊維、ガラス長繊維、炭化ケイ素長繊維、またはボロン長繊維などの長繊維を集合させた集合糸に、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等のバインダー樹脂を含浸させ、硬化させたものなどが挙げられる。集合糸を形成する長繊維としては、例えば、鉄系金属及び非鉄系金属を研磨する場合は、アルミナ長繊維、または炭化ケイ素長繊維が、これらの金属に対する研磨性に優れるため好ましい。なお、集合糸は、２種以上の長繊維を用いて形成されていても良い。
【００２４】  円筒状のホルダ３は、軸方向の一端が開口している。図３に示すように、ホルダ３における開口側の逆側の端部には、その内部に、線状砥材２の基端側を挿通するため挿通穴４が設けられている。線状砥材２は、その基端側が挿通穴４に挿入され、接着剤で固定されることによって、ホルダ３に保持されている。
【００２５】  ホルダ３の内部には、開口側の逆側の端部から回転軸に沿って延びるように、支軸５が設けられている。図２（ｂ）に示すように、本実施の形態のブラシ状砥石１をホルダ３の開口側から見た場合、支軸５を中心として、複数の線状砥材２がホルダ３の内壁に沿って円周状に一定の間隔で設けられている。本実施の形態のブラシ状砥石１は、複数の線状砥材２の間に一定の空間が設けられていることにより、効率良く切り粉を排出することができ、また、放熱効果にも優れている。そのため、バリ取りや、研磨加工などを、高効率、かつ、高精度で行うことができる。
【００２６】  また、線状砥材２を被加工物２０に接触させた場合、ホルダ３の内壁及び支軸５によって、ホルダ３の内壁側方向及び支軸５側方向への線状砥材２の逃げが制限されるため、線状砥材２におけるホルダ３の内壁側と支軸５側とで、曲げ剛性に差が生じにくくなる。その結果、線状砥材２におけるホルダ３の内壁側と支軸５側とで、磨耗度合いに差が生じにくくなり、バリ取り、研磨作業の精度が向上する傾向にある。
【００２７】  ホルダ３における開口側の逆側の端部を軸方向から見た場合の略中心部には、嵌合溝が設けられており、該嵌合溝に被把持部６の一端が嵌合している。被把持部６におけるホルダ３との嵌合部の逆側の端部には、雌ネジ溝が設けられている。被把持部６が回転把持部７に設けられた軸部挿通孔に挿通され、被把持部６の雌ネジ溝がボルトと螺合することによって、回転把持部７は、ブラシ状砥石１を回転可能に把持している。なお、本実施の形態では、被把持部６とホルダ３は、着脱可能なように形成されているが、例えば、被把持部６とホルダ３とが一体に設けられていてもよい。
【００２８】  回転把持部７としては、ブラシ状砥石１を回転可能に把持できるものであれば、特に限定はされない。回転把持部７の磨耗や発熱を抑制するために、ベアリングを有していることが好ましい。例えば、ボールベアリング、ローラーベアリング、テーパーローラーベアリング、またはニードルベアリングなどを用いることができる。転がり抵抗が少なく、高速回転に適しているという観点からは、ボールベアリングが好ましい。なお、本実施の形態では、回転把持部７として、ボールベアリングを用いている。ベアリングは軸に対して複数個有していることが好ましい
【００２９】  上記のように、ブラシ状砥石１が回転把持部７に回転可能に把持されていることにより、ブラシ状砥石１と被加工物２０とを相対運動させながら接触させた場合、ブラシ状砥石１における被加工物２０との接触面に発生する力を駆動力として、ブラシ状砥石１を回転させることが可能である。例えば、ブラシ状砥石１を回転等の運動をする被加工物２０と接触させた場合、被加工物の運動力エネルギーを駆動力として、ブラシ状砥石１を回転させることが可能である。従って、本実施の形態の研磨機用ブラシ１２を旋盤などの工具として用いた場合、被加工物の運動エネルギーによって、ブラシ状砥石１が回転しながら被加工物に接触した結果、ブラシ状砥石１における被加工物との接触点が一定とならず、バリ取り、研磨の効果を十分に得ることができる。また、ブラシ状砥石１が回転する被加工物と接触する際には、その接触点において滑りが発生し、ブラシ状砥石が回転している場合、ブラシ状砥石と被加工物の回転比が１：１とはならないため、優れたブラシ効果を得ることができる。
【００３０】  回転把持部７には、軸部挿通孔を中心とした点対称位置に２つのネジ孔が設けられており、ネジによって、軸位置調整部９と連結されている。軸位置調整部９は、被固定部１０と連結されており、連結部を軸として回転可動できる。軸位置調整部９を可動させることによって、線状砥材２と被加工物との接触箇所を容易に調整することができる。線状砥材２と被加工物との接触箇所を、線状砥材及び被加工物の種類、加工の目的などに応じて適宜調整することで、優れた研磨効果を得ることができる。
【００３１】  被固定部１０は、工作機械の工具保持部２１によって固定されている。本実施の形態では、被固定部１０は、略直方体状に形成されているが、工作機械の工具ホルダによって固定可能な形状であれば、特に限定はされない。
【００３２】  図４は、上述した本発明の実施の形態にかかる研磨機用ブラシとは異なる、本発明の他の実施の形態にかかる研磨機用ブラシの斜視図である。図５は、図４に示す研磨機用ブラシを背面側から見た場合の斜視図である。本実施の形態にかかる研磨機用ブラシは、軸位置調整部を有さず、回転把持部７は、固定冶具８に連結されている。固定冶具８は被固定部を備えており、被固定部は、工作機械の工具保持部によって固定されている。線状砥材２と被加工物との接触箇所の調整は、固定冶具８を工作機械の工具保持部に固定する位置を調整することや、工作機械の工具保持部を可動させることによって行なわれる。ブラシ状砥石１が回転把持部７に回転可能に把持されていることにより、ブラシ状砥石１と被加工物２０とを相対運動させながら接触させた場合、ブラシ状砥石１における被加工物２０との接触面に発生する力を駆動力として、ブラシ状砥石１を回転させることが可能である。例えば、ブラシ状砥石１を回転等の運動をする被加工物と接触させた場合に、被加工物の運動力エネルギーを駆動力として、ブラシ状砥石１を回転させることが可能となる。
【００３３】（工具ホルダ）  本発明の実施の形態にかかる工具ホルダ１１は、図１に示す研磨機用ブラシ１２を構成する一部分であり、回転把持部７と、軸位置調整部９及び被固定部１０からなる固定冶具８とを備えている。各部位の構成や機能等は、上記の研磨機用ブラシの項で説明した通りである。
【００３４】  なお、本実施の形態において、工具ホルダ１１は、研磨機用ブラシを把持しているが、切削加工を行う際には、研磨機用ブラシに代えて、バイトなどの工具が把持される。
【００３５】（加工方法）（第一の実施の形態）  本発明の加工方法にかかる第一の実施の形態は、工具を回転させる動力を有さない旋盤等の工作機械において、研磨機用ブラシ１２を研磨具として用いて、被加工物を回転運動させながら被加工物を加工する方法である。被加工物２０の回転軸に沿った方から、ブラシ状砥石１を被加工物の端面に接触させることで、被加工物２０の回転力によってブラシ状砥石１を回転させ、被加工物２０を加工する。ブラシ状砥石１が回転しながら被加工物２０に接触することにより、ブラシ状砥石１における被加工物２０との接触点が一定とはならないため、バリ取り、研磨の効果を十分に得ることができ、かつ、ブラシ状砥石１の一部分だけが極端に磨耗するといったことを防ぎ、ブラシ状砥石１の寿命を長くすることが可能である。
【００３６】  被加工物２０の回転を受けてブラシ状砥石が回転することによりバリ取り、研磨効果を発揮するため、ブラシ状砥石が回転するように切込み量と被加工物の回転数を調整することが望ましい。被加工物２０の回転数としては、特に限定はされないが、５０ｒｐｍ以上が好ましく、１０００ｒｐｍ以上がより好ましい。
【００３７】  図６は、被加工物２０の回転軸と直交する被加工物の端面２０ａからブラシ状砥石１を該端面に接触させた際に、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける力を表す模式図である。被加工物２０とブラシ状砥石１の径はともに２０ｍｍであり、被加工物２０とブラシ状砥石１のそれぞれの回転中心を結んだ線分の長さは１０ｍｍである。また、ラップ率は１００％である。本明細書において、ラップ率とは、被加工物の回転中心とブラシ状砥石の回転中心とを含む直線上における、被加工物とブラシ状砥石との重複部分の長さを、被加工物の半径で除した値のことをいう。
【００３８】  図６において、被加工物２０は右回りに回転しており、Ｐ１地点において、ブラシ状砥石１は、被加工物２０から、被加工物２０の端面の接線方向に力Ｆ１を受ける。力Ｆ１をブラシ状砥石１の外周の接線方向及び法線方向に分解すると、接線方向の力を力Ｆｔ１、法線方向の力を力Ｆｎ１と表わすことができる。同様に、Ｐ２地点において、ブラシ状砥石１は、被加工物２０から力Ｆ２を受ける。力Ｆ２をブラシ状砥石１の接線方向及び法線方向に分解すると、接線方向の力を力Ｆｔ２、法線方向の力を力Ｆｎ２と表わすことができる。被加工物２０の回転中心であるＰ０地点においては、ブラシ状砥石１が被加工物から受ける力は０となる。
【００３９】  例えば、Ｐ２地点においては、ブラシ状砥石１に対して、力Ｆｔ２とは反対方向に、ブラシ状砥石１が被加工物２０に乗り上げる際に発生する抵抗力Ｆｒが働く。回転する被加工物２０にブラシ状砥石１を接触させた際に、Ｐ２地点において、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける接線方向への力Ｆｔ２が抵抗力Ｆｒを上回る場合、つまり、Ｆｔ２＞Ｆｒの場合、Ｐ２地点においては、ブラシ状砥石１を回転させるように力が働くことになる。一方、Ｐ２地点において、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける接線方向への力Ｆｔ２が抵抗力Ｆｒを下回る場合、つまり、Ｆｔ２＜Ｆｒの場合、Ｐ２地点においては、ブラシ状砥石１を回転させる力が働かないことになる。
【００４０】  ここでは、Ｐ２地点において、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける力Ｆと、乗り上げの際に発生する抵抗力Ｆｒの関係について述べたが、被加工物２０とブラシ状砥石１の接触面の全てにおいて、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける力Ｆと、乗り上げの際に発生する抵抗力Ｆｒが発生する。ブラシ状砥石１が回転するか、或いは、回転しないかについては、被加工物２０とブラシ状砥石１の接触面において、ブラシ状砥石１が被加工物２０から受ける接線方向への力Ｆｔの総和ΣＦｔと、被加工物２０とブラシ状砥石１の接触面において発生する抵抗力Ｆｒの総和ΣＦｒのいずれが大きくなるかにより決まる。接線方向への力Ｆｔの総和ΣＦｔが、抵抗力Ｆｒの総和ΣＦｒよりも大きくなる場合、ブラシ状砥石１は回転し、接線方向への力Ｆｔの総和ΣＦｔが、抵抗力Ｆｒの総和ΣＦｒよりも小さくなる場合、ブラシ状砥石１は回転しない。
【００４１】  ブラシ状砥石１が被加工物２０に乗り上げる際に発生する抵抗力Ｆｒは、主にブラシ状砥石１の被加工物２０への切込み量によって調整することができる。切込み量が増加すれば、抵抗力Ｆｒも増加する。なお、本明細書において、切込み量とは、ブラシに応力がかかることなくブラシ状砥石の先端面が被加工物に接している状態から、ブラシ状砥石をさらに被加工物に押し付けた際における、ブラシ状砥石の先端面の移動量のことをいう。図７は、ブラシ状砥石の先端面を被加工物に接触させた後、ブラシ状砥石をさらに被加工物に押し付けた状態を表す模式図である。図７において、長さＤが切込み量に相当する。
【００４２】  本実施の形態では、被加工物２０のエッジ部分のバリ取りを行なう場合に、ブラシ状砥石１におけるバリ取り作用が発生する部分と、被加工物２０から駆動力が伝達される部分とが異なる。図８は、ブラシ状砥石１における、バリ取り作用が発生する部分と、被加工物２０から駆動力が伝達される部分を表す模式図である。図８では、被加工物２０の径とブラシ状砥石１の径は同一である。図中の矢印は回転方向を表し、被加工物２０は右回りに回転をし、ブラシ状砥石１は左回りに回転している。図８において、バリ取り作用が発生する部分は、ブラシ状砥石１が被加工物２０に乗り上げるＡ地点であり、被加工物２０からブラシ状砥石１へと駆動力が伝達される部分は、ａ地点、ｂ地点、及びｃ地点など、ブラシ状砥石１が被加工物の端面２０ａと接触している地点である。
【００４３】  図９は、ブラシ状砥石１を被加工物２０の回転方向と同方向に回転させようとする力の大きさと、被加工物２０の回転方向とは逆方向に回転させようとする力の大きさの分布を示す模式図である。図９では、被加工物２０の径とブラシ状砥石の径は同一であり、被加工物２０は右回りに回転をしている。破線状の曲線３１は、ブラシ状砥石１に働く力の方向と大きさの分布を示すイメージ曲線である。
【００４４】  曲線３１は、ブラシ状砥石１のＰ１とＰ２を結ぶ円周上の各地点において、ブラシ状砥石１をＡ方向に回転させようとする力が働く場合は、該円周よりも左側に破線を描き、ブラシ状砥石１をＢ方向に回転させようとする力が働く場合は、該円周よりも右側に破線を描いたものである。また、曲線３１は、Ａ方向に回転させようとする力又はＢ方向に回転させようとする力が大きくなればなるほど、ブラシ状砥石１の円周から水平方向のより離れた位置に、曲線を描いたものである。
【００４５】  図９において、ブラシ状砥石１の円周と、ブラシ状砥石１の円周外部にある曲線３１とで挟まれた領域の面積をＲａとし、ブラシ状砥石１の円周と、ブラシ状砥石１の円周内部にある曲線３１とで挟まれた領域の面積をＲｂとした場合、Ｒａ＞Ｒｂならば、ブラシ状砥石１はＡ方向に回転し、Ｒａ＜Ｒｂならば、ブラシ状砥石１はＢ方向に回転する。Ｒａ＝Ｒｂならば、ブラシ状砥石１は回転しない。ブラシ状砥石１が、被加工物２０の回転方向と同方向に回転する場合、ブラシ状砥石１と被加工物２０との接触点において滑りが生じるため、被加工物２０の回転とブラシ状砥石１の回転は同期せず、その結果、ブラシがけの効果を十分に得ることができ、バリ取り及び研磨作業の効率、精度を向上させることができる。また、ブラシ状砥石１が、被加工物２０の回転方向と逆方向に回転する場合、被加工物２０とブラシ状砥石１間の摩擦力を大きくすることができ、バリ取り、研磨の効率を向上させることができる。
【００４６】  被加工物２０の回転軸と直交する被加工物の端面２０ａからブラシ状砥石１を被加工物２０に接触させる場合、ブラシ状砥石１が、被加工物２０の回転方向と同方向に回転するか、被加工物２０の回転方向と逆方向に回転するかは、被加工物２０の径とブラシ状砥石１の径の大小関係や、ラップ率、切込み量によって異なる。例えば、被加工物２０の径がブラシ状砥石１の径と同一の場合、ラップ率が１００％未満だと、ブラシ状砥石１は被加工物２０の回転方向と逆方向に回転しようとし、ラップ率が１００％だと、ブラシ状砥石１は回転せず、また、ラップ率が１００％を超えると、ブラシ状砥石１は被加工物２０の回転方向と同方向に回転しようとする。
【００４７】  図１０は、被加工物２０とブラシ状砥石１を同径とし、被加工物２０を右回りに回転させ、ラップ率を５０％として、被加工物２０の回転軸と直交する被加工物の端面２０ａからブラシ状砥石１を被加工物２０に接触させた状態を表す模式図である。また、図１１は、被加工物２０とブラシ状砥石１を同径とし、被加工物２０を右回りに回転させ、ラップ率を５８．５８％として、被加工物２０の回転軸と直交する被加工物の端面２０ａからブラシ状砥石１を被加工物２０に接触させた状態を表す模式図である。これらの場合、ブラシ状砥石１には、被加工物２０の回転により、左回り方向（被加工物２０の回転方向と逆方向）へ回転させようとする力が働く。この力が、ブラシ状砥石１が被加工物２０に乗り上げる際に発生する抵抗力Ｆｒの総和よりも大きくなれば、ブラシ状砥石１は、左回り方向へと回転する。ブラシ状砥石１の回転数は、被加工物の回転数や、切込み量によって制御できる。
【００４８】  図１２は、被加工物２０とブラシ状砥石１を同径とし、被加工物２０を右回りに回転させ、ラップ率を１５０％として、被加工物２０の回転軸と直交する被加工物の端面２０ａからブラシ状砥石１を被加工物２０に接触させた状態を表す模式図である。この場合、ブラシ状砥石１には、被加工物２０の回転により、右回り方向（被加工物の回転方向と同方向）へ回転させようとする力が働く。この力が、ブラシ状砥石１が被加工物２０に乗り上げる際に発生する抵抗力Ｆｒの総和よりも大きくなれば、ブラシ状砥石１は、右回り方向へと回転する。ブラシ状砥石１の回転数は、被加工物２０の回転数や、切込み量によって制御できる。
【００４９】（第二の実施の形態）  第一の実施の形態では、ブラシ状砥石１を、被加工物２０の回転軸に沿った方向から、被加工物の端面２０ａに接触させて加工する方法について述べたが、第二の実施の形態では、ブラシ状砥石１を、被加工物の側面２０ｂに接触させて加工する方法について、説明する。第二の実施の形態に係る加工方法では、ブラシ状砥石１を回転運動する被加工物の側面２０ｂと接触させることで、ブラシ状砥石１を回転させ、被加工物の側面２０ｂに存在するバリや凹凸を除去する。
【００５０】  図１３は、ブラシ状砥石１を被加工物の側面２０ｂから接触させた状態を、側面側から見た場合の模式図である。第二の実施の形態において、加工の対象となる被加工物２０の形状は、特に限定されないが、例えば、図１３のように、円柱状の被加工物２０を用いることができる。被加工物２０は、回転軸Ｗを中心にして回転する。図１３では、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂとが平行にならないように（つまり、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂの接平面とが平行にならないように）、ブラシ状砥石１の先端面が被加工物の側面２０ｂに対して傾きを有するように、先端面の一部のみが被加工物の側面２０ｂと接触している。図１３において、被加工物２０は手前側の方向、或いは、奥行き側の方向に回転しており、ブラシ状砥石１の先端面の左端部に、手前側の方向、或いは、奥行き側の方向に運動エネルギーが与えられることによって、ブラシ状砥石１が回転する。この場合、被加工物２０の側面２０ｂの、ブラシ状砥石１と接触している位置を変えることで、側面２０ｂを広範囲に研磨することも可能である。
【００５１】  一方、図１４は、ブラシ状砥石１を被加工物の側面２０ｂから接触させた状態を、被加工物の端面側から見た場合の模式図である。図１４では、被加工物２０は円柱状であり、回転軸Ｗを中心にして回転する。図１４では、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂとが平行となるように（つまり、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂの接平面とが平行になるように）、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂ及び端面２０ａのエッジ部分とが接触し、かつ、ブラシ状砥石１の先端面の最も手前側の端部が被加工物２０と接触しないように、先端面の一部のみが被加工物の側面２０ｂと接触している。図１４において、被加工物２０は右回りに回転しており、被加工物の側面２０ｂと接触しているブラシ状砥石１の先端面に、右側の方向に運動エネルギーが与えられることによって、ブラシ状砥石１が回転する。図１４のように被加工物の側面２０ｂのエッジ部分に存在するバリを除去する場合、バリ取り作用が発生する部分はブラシ状砥石１が被加工物の側面２０ｂに乗り上げる地点であり、被加工物２０からブラシ状砥石１へと駆動力が伝達される部分は、ブラシ状砥石１が被加工物の側面２０ｂと接触している地点である。
【００５２】  被加工物２０が円柱状である場合に、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂとが平行になるようにして（つまり、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂの接平面とが平行になるようにして）、ブラシ状砥石１を被加工物の側面２０ｂに接触させた場合、ブラシ状砥石１の先端面の全面が側面２０ｂと接触していると、ブラシ状砥石１は回転しない。ブラシ状砥石１が回転するためには、図１３や図１４のように、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂとが平行にならないように接触しているか、或いは、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物の側面２０ｂが平行になるように接触していたとしても、ブラシ状砥石１の先端面の一部のみが被加工物の側面２０ｂに接触していることが条件となる。つまり、被加工物２０の運動によって、ブラシ状砥石１を回転させるためには、ブラシ状砥石１の先端面における回転中心を通り、かつ、ブラシ状砥石が被加工物から受ける力の向きと平行な直線を対称軸として定義した場合に、ブラシ状砥石１における被加工物２０との接触面が、対称軸に対して非線対称となることが条件となる。
【００５３】（第三の実施の形態）  第一の実施の形態及び第二の実施の形態では、被加工物２０が回転運動する場合の加工方法について述べたが、第三の実施の形態では、被加工物２０が固定され、ブラシ状砥石１が公転運動する場合の加工方法について、説明する。
【００５４】  図１５は、本発明の加工方法にかかる第三の実施の形態を表す模式図である。図１５において、被加工物２０は固定されている。ブラシ回転機構１３とシャフト１４の一方の端部とは、シャフト１４の長手方向を回転軸として回転可能なように連結している。シャフト１４の他方の端部は、連結部１５を介して、研磨機用ブラシの被固定部１０と連結している。研磨機用ブラシのその他の構成は、上述の通りである。本発明の加工方法にかかる第三の実施の形態では、ブラシ回転機構１３がシャフト１４を回転させ、シャフト１４から被固定部１０へとその回転力を伝達させることによって、連結部１５を公転軸としてブラシ状砥石１を公転運動させる。ブラシ状砥石１を公転運動させながら、ブラシ状砥石１と被加工物２０のエッジ部分とを接触させることで、ブラシ状砥石１をブラシ状砥石１の回転軸に沿って回転させ、被加工物２０を加工することができる。ブラシ状砥石１が回転しながら被加工物２０に接触することにより、ブラシ状砥石１における被加工物２０との接触点が一定とはならないため、バリ取り、研磨の効果を十分に得ることができ、かつ、ブラシ状砥石１の一部分だけが極端に磨耗するといったことを防ぎ、ブラシ状砥石１の寿命を長くすることが可能である。
【００５５】  ブラシ回転機構１３としては、シャフト１４を回転させることができるものであれば特に限定されず、例えば、ブラシ付きモータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータなど公知のモータを使用することができる。
【００５６】（第四の実施の形態）  本発明にかかる第四の実施の形態は、被加工物２２を直線運動させながら、研磨機用ブラシ１２を研磨具として用いて、被加工物２２を加工する方法である。
【００５７】  図１６は、第四の実施の形態にかかる、加工方法の一例を示す模式図である。図１６は、直線運動する被加工物２２にブラシ状砥石１を接触させた場合の図であり、図１６（ａ）は、ブラシ状砥石１を接触させた方向から見た図であり、図１６（ｂ）は、該方向に垂直な方向から見た図である。第四の実施の形態において、加工の対象となる被加工物２２の形状は、特に限定されないが、例えば、図１６のように、直方体状の被加工物２２を用いることができる。被加工物２２は、左側方向へと直線運動する。図１６（ａ）及び（ｂ）では、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物２２の上面とが平行になるように（つまり、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物２２の上面の接平面とが平行になるように）、被加工物２２の上面における、被加工物２２が直線運動する向きと平行な辺により形成されるエッジ部分とブラシ状砥石１の先端面とが接触するように、先端面の一部のみが被加工物２２の上面と接触している。図１６（ｂ）において、ブラシ状砥石１の先端面の手前側端部は、被加工物２２と接触していない。図１５において、ブラシ状砥石１の先端面における被加工物２２との接触部分に、左側の方向に運動エネルギーが与えられることによって、ブラシ状砥石１が回転する。なお、被加工物２２は、一方向だけに直線運動をするようにしても良いし、左右へと往復運動するようにしてもよい。被加工物２２が、ブラシ状砥石１が備えられた箇所を往復するように直線運動することで、バリ取り効果を向上させることができる。
【００５８】  被加工物２２とブラシ状砥石１との接触方法は、特に限定されないが、ブラシ状砥石の回転力を上げ、バリ取り効果を向上させるという観点からは、ブラシ状砥石の先端面における回転中心を通り、かつ、ブラシ状砥石が被加工物２２から受ける力の向きと平行な直線を対称軸とした場合に、ブラシ状砥石における被加工物との接触領域が、非線対称となることが好ましい。
【００５９】  ブラシ状砥石１は、回転把持部７及び固定治具８を備える工具ホルダ１１によって、把持される。工具ホルダ１１を工作機械に固定する方法としては、特に限定されず、例えば、工作機械に工具ホルダ１１をネジ止めすることなどが挙げられる。
【００６０】  ブラシ状砥石１を直線運動する被加工物２２に接触させ、被加工物２２から受ける力によってブラシ状砥石１を回転させて、被加工物２２を加工する。ブラシ状砥石１における被加工物２２との接触点が一定とはならないため、バリ取り、研磨の効果を十分に得ることができ、かつ、ブラシ状砥石１の一部分だけが極端に磨耗するといったことを防ぎ、ブラシ状砥石１の寿命を長くすることが可能である。
【００６１】  被加工物２２の直線運動を受けてブラシ状砥石が回転することによりバリ取り、研磨効果を発揮するため、ブラシ状砥石が回転するように切込み量と被加工物の直線運動の速度を調整することが望ましい。被加工物２２における直線運動の速度としては、特に限定はされないが、５ｍ／分以上が好ましく、２０ｍ／分以上がより好ましい。
【００６２】  第四の実施の形態にかかる加工方法は、例えば、被加工物２２を搬送する場合などに、被加工物２２を搬送する際の直線運動を利用して、ブラシ状砥石１を回転させ、バリ取りを行なうことができる。また、サーボモータなどの駆動源を備えたボールねじ直動ユニットによって被加工物２２を往復運動させる場合などにも、被加工物２２の直線運動を利用して、ブラシ状砥石１を回転させ、バリ取りを行なうことが可能である。
【００６３】（第五の実施の形態）  第四の実施の形態では、被加工物２０が直線運動する場合の加工方法について述べたが、第五の実施の形態では、被加工物２０が固定され、ブラシ状砥石１が直線運動する場合の加工方法について、説明する。
【００６４】  図１７は、本発明の加工方法にかかる第五の実施の形態を表す模式図である。図１７は、固定された被加工物２２に、ブラシ状砥石１を直線運動させながら接触させた場合の図である。図１７において、ボールねじ直動ユニット１６は、サーボモータ１７とスライドブロック１８を備えている。ブラシ状砥石１は、回転把持部（図示せず）によって回転可能に把持されており、回転把持部は、スライドブロック１８と連結されている。図１７では、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物２２の上面とが平行になるように（つまり、ブラシ状砥石１の先端面と被加工物２２の上面の接平面とが平行になるように）、被加工物２２の上面における、ブラシ状砥石１が直線運動する向きと平行な辺により形成されるエッジ部分とブラシ状砥石１の先端面とが接触するように、先端面の一部のみが被加工物２２の上面と接触している。図１７において、ブラシ状砥石１の先端面の左側端部は、被加工物２２と接触していない。図１７では、サーボモータ１６を駆動源として、ブラシ状砥石１が図中の矢印の方向に直線運動することによって、ブラシ状砥石１の先端面における被加工物２２との接触部分に、ブラシ状砥石１を反時計回りに回転させるエネルギーが与えられ、ブラシ状砥石１が回転する。なお、ブラシ状砥石１は、一方向だけに直線運動をするようにしても良いし、往復運動するようにしてもよい。ブラシ状砥石１が、被加工物２２のエッジ部分を往復するように直線運動することで、バリ取り効果を向上させることができる。なお、図示はしないが、回転把持部を固定冶具と連結させ、固定冶具とスライドブロック１８とを連結させるように構成しても良い。
【実施例】
【００６５】（実施例１）  径１００ｍｍの被加工物と、径１００ｍｍのブラシ状砥石を用いて、切込み量０．１ｍｍ、被加工物の回転数２０００ｒｐｍの条件で、ラップ率を変更しながら、被加工物の端面とブラシ状砥石とを接触させた。各ラップ率におけるブラシ状砥石の回転方向、及び被加工物への研磨効果を評価した。結果を表１に示す。表１において、Ｗ径は被加工物の径を示し、Ｂ径はブラシ状砥石の径を示す。また、「○」は被加工物の端面、及びそのエッジ部分に対するバリ取り・研磨効果があった場合を示し、「ＮＡ」はブラシ状砥石が被加工物の端面、及びそのエッジ部分に作用せず、バリ取り・研磨効果がなかったことを示し、「×」はブラシ状砥石が回転しなかったことを示す。【００６６】（実施例２及び３）  被加工物の径と、ブラシ状砥石の径を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、被加工物の端面とブラシ状砥石とを接触させた。各ラップ率におけるブラシ状砥石の回転方向、及び被加工物へのバリ取り・研磨効果についての評価を表１に示す。【００６７】
【表１】
2017126011.tif 000003
【００６８】（実施例４及び５）  被加工物の径と、ブラシ状砥石の径を、表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、被加工物の端面とブラシ状砥石とを接触させた。各ラップ率におけるブラシ状砥石の回転方向、及び被加工物への研磨効果についての評価を表２に示す。なお、実施例４における最も高いラップ率は１２０％であり、実施例５における最も高いラップ率は５０％であり、両者ともに、上方視で、ブラシ状砥石全体が被加工物の内部にある場合である。【００６９】
【表２】
2017126011.tif 000004
【符号の説明】
【００７０】１        ブラシ状砥石２        線状砥材３        ホルダ４        挿通穴５        支軸６        被把持部７        回転把持部８        固定冶具９        軸位置調整部１０      被固定部１１      工具ホルダ１２      研磨機用ブラシ１３      ブラシ回転機構１４      シャフト１５      連結部１６      ボールねじ直動ユニット１７      サーボモータ１８      スライドブロック２０      被加工物２０ａ    被加工物端面２０ｂ    被加工物側面２１      工具保持部（工作機械）２２      被加工物
【図１】
2017126011.tif 000005
【図２】
2017126011.tif 000006
【図３】
2017126011.tif 000007
【図４】
2017126011.tif 000008
【図５】
2017126011.tif 000009
【図６】
2017126011.tif 000010
【図７】
2017126011.tif 000011
【図８】
2017126011.tif 000012
【図９】
2017126011.tif 000013
【図１０】
2017126011.tif 000014
【図１１】
2017126011.tif 000015
【図１２】
2017126011.tif 000016
【図１３】
2017126011.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2017126011.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2017126011.tif 000024
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