(57)【要約】【課題】母材から切断された部品の切り出し周面に生じる、スケール、スラグ、溶融鉄、切断痕、ノッチ等の不具合を除去する際、部品の切断精度の影響を受けずに、均一かつ効率的に仕上げることを可能にする部品周面の仕上げ用加工工具及び加工方法を提供する。【解決手段】砲弾砥石などの円筒状の加工工具６を保持するホルダ内に、弾性体２となる樹脂やバネを設けることにより、加工工具６が加工物１４の処理面に当り過ぎとなる際の当り量を吸収して加工を行う。予め制御プログラムの作成時に加工工具６が加工物の処理面に押付勝手となる位置を辿る制御をすることで、加工物に当らない現象も解決し、また、平行にスライドすることで均一に周面に接し、周面全体を研削可能にする。この仕上げ用加工工具及び加工方法は、ＮＣ工作機械や専用設備にて仕上げ加工作業を自動的に処理する場合に好適である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される主軸に継手部を介して工具取付部が連結されており、前記主軸がその軸線と直交する方向に移動しながら回転する前記工具取付部に備えられる工具部によって加工物の表面の仕上げ加工を行う仕上げ用加工工具であって、
前記継手部は、前記主軸と前記工具取付部とを連結する前記軸線と直交する方向に弾性変形可能な継手構造を備えていることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項２】
請求項１に記載の仕上げ用加工工具において、
前記継手構造は、前記主軸側及び前記工具取付部側にそれぞれ設けられている内側部材と外側部材、及び前記内側部材と前記外側部材と当接して配設され且つ前記主軸の前記軸線と直交する方向に弾性変形可能な弾性部材を備えていることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項３】
請求項２に記載の仕上げ用加工工具において、
前記内側部材は前記主軸側及び前記工具取付部側の一方に固定されたオサエであり、前記外側部材は前記主軸側及び前記工具取付部側の他方に固定され且つ前記オサエを外側から囲むオサエカバーであり、前記弾性部材は前記オサエと前記オサエカバーとの間に形成される環状スペースに配設されていることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項４】
請求項３に記載の仕上げ用加工工具において、
前記弾性部材は、前記環状のスペースを埋めるように配設された中実の樹脂体、或いは内部に周方向に離散的に配置された空隙又は内部に周方向に延びる空隙が形成されている樹脂体であることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項５】
請求項３に記載の仕上げ用加工工具において、
前記弾性部材は、前記環状のスペースにおいて、放射方向に延びて前記オサエと前記オサエカバーとを連結する複数のバネであることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項６】
請求項３に記載の仕上げ用加工工具において、
前記弾性部材は、前記環状のスペースにおいて、渦巻き状に延びて前記オサエと前記オサエカバーとを連結するぜんまいバネであることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項７】
請求項１に記載の仕上げ用加工工具において、
前記継手構造は、前記主軸側及び前記工具取付部側に互いに対向して設けられている連結部材と、当該両連結部材に形成される締結用孔を貫通して前記両連結部材を締結する締結軸と、前記各連結部材の前記締結用孔内に配置され且つ前記締結軸が嵌挿されている弾性部材とを備えていることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項８】
前記１〜７のいずれか一項に記載の仕上用加工工具において、
前記工具取付部に備えられる前記工具部は、切断によって切り出された前記加工物の傾斜を生じた切断面に対して均一な仕上げを可能にするために、螺旋状に突出した研削部を備えていることを特徴とする仕上げ用加工工具。
【請求項９】
前記１〜８のいずれか一項に記載の仕上げ用加工工具を、その加工面が前記加工物の外形形状より内側にオフセットした位置を辿るように位置制御をすることで、前記加工物に対して押付勝手で且つ当該オフセット量を前記弾性部材が吸収する態様で相対移動させることを特徴とする加工物の仕上げ加工方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の加工物の仕上げ加工方法において、
前記仕上げ用加工工具の前記位置制御は、制御プログラムによって行われることを特徴とする加工物の仕上げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被削物である加工物のスケールや切断痕の除去等の仕上げを行う加工物の仕上げる仕上げ用加工工具、及びそれを用いた加工物の仕上げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＣ工作機械に使用するＮＣプログラムの作成については、プログラムの作成基準となる直線・円弧・丸め形状・面取り形状のような部品形状を登録しておき、予め登録してある部品形状の中から指定した部品形状を基準部品形状として、ＮＣプログラムが作成されている。基準部品形状のうちコーナ部には、必要に応じて丸め形状や面取り形状が入力されており、こうした基準部品形状のデータは予め記憶装置に保存されている。
【０００３】
大きさは異なるが形状については相似形である部品の場合には、加工倍率に関わらず、コーナ部のバリ取りなどに適した寸法値を指定できるプログラム作成装置が提案されている（特許文献１）。このプログラム作成装置によれば、基準部品形状に加工倍率を指定し、拡大若しくは縮小することにより加工部品形状を作成して記憶装置に保存し、記憶装置から加工部品形状のデータを呼び出し、更に加工方法を適用してＮＣプログラムが作成されている。作成されたプログラムは、記憶装置に保存され、実際の加工に際しては、記憶装置から読み出して、ＮＣ工作機械にＮＣプログラムが利用される。
【０００４】
詳細には、コーナ部などに多くある丸め形状と面取り形状の丸め半径と面取り量は、加工倍率により一律に設定されるものではなく、最大寸法値以下又は最小寸法以上という寸法範囲に制限がある。また、特定の（絶対的な、或いは必要な）寸法値に指定することもある。このプログラム作成装置によれば、特徴形状認識倍率適用手段は、記憶装置から基準部品形状を呼び出し、基準部品形状のうち丸め形状・面取り形状については、基準部品形状での寸法値と、丸め寸法値入力手段と面取り寸法値入力手段より指定された寸法値との比率を算出し、その比率から求まる算出倍率を利用して、丸め形状・面取り形状に算出倍率を適用し、指定された丸め寸法値と面取り寸法値の丸め形状と面取り形状とを作成する。そして、基準部品形状から処理して加工部品形状を作成し、ＮＣプログラム作成手段は、加工部品形状に、加工方法入力手段より入力された加工方法を適用してＮＣプログラムを作成している。
【０００５】
上記のように相似形である部品の場合には、部品形状を指定することで基準部品形状が定予めまっており、ＮＣプログラムに作成については倍率適用で対応することができる。しかしながら、複数の異形部品としての被削物が無造作に配置されている場合には、基本的に対応できるものではない。
【０００６】
また、面取り加工を施す前に認識されたワークの形状データにより面取り工具を移動規制して、ワークの面取り加工を正確に行うことを図った面取り装置のワーク形状認識加工方法が提案されている（特許文献２）。この方法によれば、ワークの前端部と後端部をカメラで撮像して、得られた画像データを画像処理してワーク前端部と後端部の外形線データを抽出し、それらの外形を定義し、両データを合成してワーク全体の外形形状を求めている。ワーク全体の外形データから面取り用プログラムを作成し、このプログラムに基づいて面取り装置において面取り工具が稼働してワークに面取り加工を施している。
【０００７】
ところで、加工物（ワーク）においては、レーザー、ガス、シャー等によって平板を平面切断して加工物を製作することがある。図７に示すように、例えば母材からガス切断で切り出した部品の場合には、切出し周面にスケール１７が生じるとともに、上側周縁部にはスラグ１６が、また側周縁部には溶融鉄２０がそれぞれ残ることがある。また、溶断によって母材か切り出した部品には切断痕１８が生じ、また、切断中の振動等によりノッチ１９が入ることがある。切断品に対しては、これらのスラグ１６やスケール１７、溶融鉄２０等の不具合があり、これらの不具合の除去が望まれるところである。
【０００８】
現状では、かかる仕上げ加工作業については、グラインダ等の手動工具で行っているのが実情である。作業量が増加すると、工数が多大になるとともに、工具の振動や騒音に長時間曝されることや、粉塵により作業環境が悪化し、作業者への負担増となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−４６５３９号公報
【特許文献２】特開平９−２０１７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
母材から切断された部品の切り出し周面に生じる、スケール、スラグ、溶融鉄、切断痕、ノッチ等の不具合を除去するため、手動工具に代わって、ＮＣ工作機械や専用設備により仕上げ加工作業を自動的に処理することが考えられる。しかしながら、ＮＣ工作機械や専用設備にて、砲弾砥石のような工具を用いて加工を行う場合、部品の切断精度によって寸法誤差が生じるため、被加工物に当らないことや、当り過ぎによる工具の損傷又は加工物のズレが発生し、均一に仕上げることができない。
【００１１】
そこで、仕上げ用加工工具、及びその仕上げ用加工工具を用いた加工物の仕上げ加工方法において、均一な加工物仕上げ処理を迅速に且つ効率良く行う点で解決すべき課題がある。
この発明の目的は、均一な加工物仕上げ処理を迅速に且つ効率的に行うことを可能にする仕上げ加工工具及びその仕上げ用加工工具を用いた加工物の仕上げ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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、加工物の仕上げを行うこの発明による仕上げ用加工工具は、回転駆動される主軸にホルダを介して工具部が連結されており、前記主軸がその軸線と直交する方向に移動しながら回転する前記工具部によって加工物の表面の仕上げ加工を行う仕上げ用加工工具であって、前記ホルダは、前記主軸と前記工具部とを連結する前記軸線と直交する方向に弾性変形可能な継手構造を備えていることを特徴としている。
【００１３】
この仕上げ用加工工具によれば、砲弾砥石などの円筒状の仕上げ用の加工工具を保持するホルダ内に、主軸と工具部とを連結する構造を有しており軸線と直交する方向に弾性変形可能な継手構造を備えているので、押し当て方向に変形する弾性変形によって、加工物への押し当て力を一定に保ち、加工物に当らない現象を回避するとともに当り過ぎの際の当り量を吸収して加工を行い、均一な加工物仕上げ処理を迅速に且つ効率良く行うことが可能になる。そして、加工物が母材から切断によって切り出された部品であるとき、切断周面に付着したスケールや切断痕などを、一工程にて均一に研削又は研磨して仕上げることができる。
【００１４】
この仕上げ用加工工具において、前記継手構造は、前記主軸側及び前記工具部側にそれぞれ設けられている内側部材と外側部材、及び前記内側部材と外側部材とを連結して配設され且つ前記主軸の前記軸線と直交する方向に弾性変形可能な弾性部材を備えることができ、更に、前記内側部材は前記主軸側及び前記工具部側の一方に固定されたオサエであり、前記外側部材は前記主軸側及び前記工具部側の他方に固定され且つ前記オサエを外側から囲むオサエカバーであり、前記弾性部材は前記オサエと前記オサエカバーとの間に形成される環状スペースに配設されているものとすることができる。
【００１５】
この仕上げ用加工工具において、前記継手構造の前記弾性部材は、前記環状のスペースを埋めるように配設された中実の樹脂体、或いは内部に周方向に離散的に配置された空隙又は内部に周方向に延びる空隙が形成されている樹脂体、前記環状のスペースにおいて、放射方向に延びて前記オサエと前記オサエカバーとを連結する複数のバネ、或いは、前記環状のスペースにおいて、渦巻き状に延びて前記オサエと前記オサエカバーとを連結するぜんまいバネとすることができる。
【００１６】
また、前記継手構造は、この仕上げ用加工工具において、前記主軸側及び前記工具部側に互いに対向して設けられている連結部材と、当該両連結部材に形成される締結用孔を貫通して前記両連結部材を締結する締結軸と、前記各連結部材の前記締結用孔内に配置され且つ前記締結軸が嵌挿されている弾性部材とを備えることができる。
【００１７】
前記工具部は、切断によって切り出された前記加工物の傾斜を生じた切断面に対して均一な仕上げを可能にするために、螺旋状に突出した研削部を備えることができる。
【００１８】
また、この発明による加工物の仕上げ加工方法は、上記の仕上げ用加工工具を、その加工面が前記加工物の外形形状より内側にオフセットした位置を辿るように位置制御をすることで、前記加工物に対して押付勝手で且つ当該オフセット量を前記弾性体が吸収する態様で相対移動させることを特徴としている。前記仕上げ用加工工具の前記位置制御については、制御プログラムによって行うことができる。
【００１９】
予め制御プログラムを押付勝手とすることで、常に押し当て方向の力を有することになり、部品が切断誤差で小さくできた場合でも加工物に当らない現象も解決し、逆に大きくできた場合でも弾性体が吸収することで、制御プログラムの変更なく仕上げ加工が可能である。また、弾性方向を平行に固定することで、切断周面へ均一に接し、周面全体の仕上げ加工が可能となる。本発明は、仕上げ用加工工具をＮＣ工作機械や専用設備の主軸に脱着させることにより、特に、ＮＣ工作機械や専用設備にて仕上げ加工作業を自動的に処理する場合に好適である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る仕上げ加工工具及びその仕上げ用加工工具を用いた加工物の仕上げ加工方法によれば、母材から切り出された切り出し品のような加工物の切断周面を、押し当て方向に変形する弾性変形によって、加工物への押し当て力を一定に保ち、加工物に当らない現象を回避するとともに当り過ぎの際の当り量を吸収して加工を行い、均一な加工物仕上げ処理を迅速に且つ効率良く行うことができる。そして、加工物が母材から切断によって切り出された部品であるとき、切断周面に付着したスケールや切断痕などを、一工程にて均一に研削又は研磨して仕上げることができる。また、本発明によれば、ＮＣ工作機械や専用設備を用いて加工可能であり、自動的に処理することで、均一な加工物仕上げ処理を迅速に且つ効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による仕上げ加工工具の一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明よる仕上げ加工工具に用いられる弾性部材のタイプ例（図１の断面Ａ−Ａ）である。
【図３】本発明による仕上げ加工工具の別の実施例の正面図である。
【図４】図３の工具を用いて研削をおこなった場合のイメージ図である。
【図５】被加工物の切断入口と出口間に生じる切断角度のイメージ図である。
【図６】仕上げ加工工具に用いられるらせん砥石の一例を示す図である。
【図７】加工物に生じる、スラグ、スケール、溶融鉄、切断痕、及びノッチを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による加工物の仕上げに用いる仕上げ用加工工具、及びそれを用いた加工物の仕上げ加工方法の実施例を説明する。図１は本発明による仕上げ用加工工具の一実施例を一部断面で示す正面図である。
【００２３】
図１に２点鎖線で示される加工工具６は、周面が砥石面となった加工物の仕上げに用いる仕上げ用工具であり、駆動力が伝達される主軸１に継手部を介して接続される工具取付部に取り付けられる。仕上げ用加工工具は、主軸１と、その先端部に設けられた継手部である継手構造１２と、継手構造１２によって保持された工具取付部５と、直接的には工具取付部５の先端に取り付けられた加工工具６と、からなる。
【００２４】
継手構造１２は、外側部材として主軸１側に一体に備えられた上オサエカバー３と、下オサエカバー４、これら上下のオサエカバー３、４内に収容された内側部材として工具取付部５側に固定された上オサエ３ｂと下オサエ４ｂ、及びこれら上下のオサエカバー３、４と上下のオサエ３ｂ，４ｂの間の環状スペース内にサンドイッチの状態で挟み込まれた弾性部材としての環状の弾性体２を備えている。環状の弾性体２は、その全体が上下のオサエカバー３、４と上下のオサエ３ｂ，４ｂに対して所定位置から動かないように摩擦力で拘束されている。弾性体２の拘束については、摩擦力に代えて、接着剤で積極的に固定してもよい。工具を保持する工具取付部５は、継手構造１２において、工具取付部５に固定された内側部材（上オサエ３ｂ、下オサエ４ｂ）が上オサエカバー３と下オサエカバー４とに挟持されることにより、固定される。
【００２５】
継手構造１２において、上オサエカバー３と下オサエカバー４は、工具取付部５が傾斜しないように押える役目を有している。そのため、弾性体２の弾性変形範囲内において、工具取付部５は図１に示す矢印の方向（軸部１の軸線と直行する方向）にのみ移動することができる。工具取付部５の先端に取り付けられた加工工具６は、例えば円筒状の砥石のような研削工具である。図１に示す仕上げ用加工工具は、工作機械等に用いられるコレットホルダ等を介して装置本体に取り付けても良い。なお、外側部材である上オサエカバー３と下オサエカバー４を主軸１側と一体的に備え、内側部材であるオサエ３ｂ，４ｂ側を工具取付部５側と一体的に固定であるとしたが、逆の配置でも構わない。
【００２６】
図１に示す弾性部材としての弾性体２は、用途に応じて、硬度の低い樹脂を用いたソリッドタイプ（中実の樹脂体）とすることができる。弾性体２の別の形態が図２に示されている。即ち、図２（ａ）に示すように樹脂の内部に周方向に離散的に配置された空隙７を設けた樹脂溝付タイプ１、図２（ｂ）に示すように、樹脂の内部に円周方向へ溝状の空隙７ｂを設けてバネの役割を持たせた樹脂溝付タイプ２、図２（ｃ）に示すような、オサエ３ｂ，４ｂとオサエカバー３，４とを連結する複数のバネ１０を方々に設けたバネタイプ、或いは図２（ｄ）に示すような、ぜんまいバネ１１を用いたぜんまいタイプというように、様々な方法がある。なお、図２（ｂ）において、８，９は弾性体固定孔である。
【００２７】
図３は本発明による仕上げ用加工工具の別の実施例を示す正面図である。図３に示す仕上げ用加工工具は、図１に示す仕上げ用加工工具とは異なり、主軸１と工具取付部５を直接、締結軸１３（ネジとナット）で締結する継手構造１２ａを備えている。継手構造１２ａは、互いに対向して設けられているフランジ状の連結部材１ａ，５ａと、当該両連結部材１ａ，５ａに形成される締結用孔を貫通して両連結部材１ａ，５ａを締結する締結軸１３と、各連結部材１ａ，５ａの締結用孔内に配置され且つ締結軸１３が嵌挿されている弾性部材（弾性体２ａ）とを備えている。工具取付部５はホルダ内で傾斜しないように拘束されている。締結軸１３が嵌合する継手構造１２ａの締結用孔内には弾性体２ａが設けられており、継手構造１２ａは、図３に示す矢印の方向（主軸１の軸線に直行する方向）には可動できる構造となっている。継手構造１２ａにおいては、主軸１からの回転動力は、締結軸１３から弾性体２ａを介して更に工具取付部５を経て加工工具６に伝えられる。
【００２８】
図４は、図３に示す仕上げ用加工工具を用いて加工物の研削を行った場合を示している。加工物１４の周面に対して加工工具６をその周面の砥石面６ａにて押し当てた際には、主軸１の軸線と工具取付部５の軸線とがずれるような力が働き、締結軸１３を起点に弾性体２ａの一部が圧縮の状態に、他の一部が引張りの状態となり、押し当て過度分を吸収して加工を行う。
【００２９】
仕上げ用加工工具を用いた加工物の仕上げ加工方法によれば、加工面６ａが加工物１４の外形形状より内側にオフセットした位置を辿るように位置制御をすることで、加工工具６を加工物１４に対して押付勝手で且つ当該オフセット量ｅを弾性体２ａが吸収する態様で相対移動させることができる。この継手構造１２ａ（継手構造１２の場合も同様）により、制御プログラムを予め加工工具６が加工物１４に対して押付勝手になるように作成しても、加工工具６や仕上げ用加工工具本体の破損がなく、加工物１４の拘束ズレを発生させることもなくなる。また、モータのトルク負荷も軽減でき、モータの焼付き防止にも有効である。
【００３０】
仕上げ用加工工具の位置制御については、制御プログラムによって行うことができる。即ち、予め制御プログラムの作成を、加工工具６が加工物の処理件に対して押付勝手とすることで、常に押し当て方向の力を有することになり、加工物が切断誤差で小さく製作された場合でも加工工具６が加工物に当らない現象を解決し、逆に加工物が大きく製作された場合でも、弾性体２が大きく製作された分を吸収することで、制御プログラムの変更なく仕上げ加工が可能である。また、弾性体２の弾性方向を平行に固定することで、加工工具６は加工物の切断周面へ均一に接し、周面全体の仕上げ加工が可能となる。本発明は、仕上げ用加工工具をＮＣ工作機械や専用設備の主軸に脱着させることにより、特に、ＮＣ工作機械や専用設備にて仕上げ加工作業を自動的に処理する場合に好適である。
【００３１】
図５は、加工物１４の切断入口と出口間に生じる切断角度のイメージ図である。溶断による切断では、切断を行う入口側と出口側とで若干の寸法差（角度にしてθ）が発生する。カーフ（切断幅）の狭いレーザ切断ではその差は極めて小さいが、ガス切断では加工物１４の入口側切断幅に比較して出口側切断幅が大きくなる。このため、図１の２点鎖線で示される円筒形状の加工工具６を用いて切断周面の仕上げ作業を行う場合、入口側切断部のみが加工工具６によって研削され、出口側切断部には加工工具６が当接されない片当りが生じる可能性がある。これは、本発明による仕上げ用加工工具では、加工物１４の切断周面に対し、加工工具６が平行に押し当てられて当接する特徴を持っているためである。
【００３２】
そこで、図６に示すような、螺旋状の砥石等を用いることがある。螺旋状に突出した部位が研削部１５となっており、１回転毎に研削部１５と加工物１４との接触部が切断面の上部から下部にかけて順々に移動し、加工物１４が研削される。加工物１４への当り面が螺旋状に突出した研削部１５のみであるため、前述の工具による押し当て加工と合わせることで、切断角度の影響が緩和されるものである。また、本加工工具６は本発明工具のみでなく、先端が角度方向に弾性する工具などに取付けても有効である。
【符号の説明】
【００３３】
１  主軸                            ２，２ａ  弾性体（弾性部材）
１ａ，５ａ  連結部材
３  上オサエカバー                  ４  下オサエカバー
３ｂ  上オサエ                      ４ｂ  下オサエ
５  工具取付部
６  加工工具                        ６ａ  砥石面
７  空隙                            ７ｂ  溝状の空隙
８  弾性体固定孔                    ９  弾性体固定孔
１０  バネ                            １１  ぜんまいバネ
１２，１２ａ  継手構造                １３  締結軸
１４  加工物                          １５：研削部
１６：スラグ                          １７：スケール
１８：切断痕                          １９：ノッチ
２０：溶融鉄
【図１】
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【図２】
2011121150.tif 000004
【図３】
2011121150.tif 000005
【図４】
2011121150.tif 000006
【図５】
2011121150.tif 000007
【図６】
2011121150.tif 000008
【図７】
2011121150.tif 000009