(57)【要約】研磨工具（１）は、研磨ブラシ（３）と、研磨ブラシ（３）を保持する研磨ブラシホルダ（４）を有する。研磨ブラシホルダ（４）は、シャンク（６）と、スリーブ（７）を備え、研磨ブラシ（３）をシャンク（６）の軸線Ｌ方向に移動可能に支持する支持機構（２１）と、研磨ブラシ（３）を軸線Ｌ方向に移動させる移動機構（２２）を備える。また、研磨ブラシホルダ（４）は、支持機構（２１）に支持された研磨ブラシ（３）によってワーク（Ｗ）を研磨しているときに当該ワーク（Ｗ）の側から当該研磨ブラシ（３）にかかる負荷（センサ検出圧力（Ｐ））を検出する圧力センサ（５３）と、圧力センサ（５３）からの出力（センサ検出圧力（Ｐ））に基づいて移動機構（２２）を駆動して研磨ブラシ（３）を軸線Ｌ方向に移動させる制御部（５１）を有する。
2019138595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥材ホルダおよび当該砥材ホルダに保持された砥材を有する研磨具を着脱可能に保持する研磨具ホルダにおいて、
工作機械に接続されるシャンクと、
前記研磨具を前記シャンクの軸線方向に移動可能に支持する支持機構と、
駆動源を備え、前記研磨具を前記軸線方向に移動させる移動機構と、
前記支持機構に支持された前記研磨具によってワークを研磨しているときに当該ワークの側から当該研磨具にかかる負荷を検出する負荷検出器と、
前記負荷検出器からの出力に基づいて前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記軸線方向に移動させる制御部と、
を有することを特徴とする研磨具ホルダ。
【請求項２】
前記制御部は、前記負荷検出器からの出力に基づいて前記ワークの側から当該研磨具にかかる負荷が予め定めた設定負荷よりも低下したと判断した場合には、前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークに接近する方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項３】
前記制御部は、前記負荷検出器からの出力に基づいて前記ワークの側から当該研磨具にかかる負荷が予め定めた設定負荷よりも上昇したと判断した場合には、前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークから離間する方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項４】
前記制御部は、前記移動機構を駆動しているときに前記負荷検出器からの出力を監視し、前記出力に基づいて前記移動機構の駆動を停止して前記研磨具の移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項５】
前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具にかかる前記軸線方向の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項６】
前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具の振動を検出する振動検出器であることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項７】
前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具に発生している音の振幅を検出する音波検出器であることを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項８】
前記制御部が前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークに接近する方向に移動させる毎に、移動回数をカウントする計数部を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項９】
前記移動機構の前記駆動源に電力を供給する第１電源と、
前記制御部に電力を供給する第２電源と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１０】
前記負荷検出器からの出力を外部に送信するための無線通信部を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１１】
前記制御部と外部の機器との間の通信を行う無線通信部を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１２】
前記支持機構は、前記砥材ホルダが連結される連結部材を備え、
前記連結部材は、前記軸線方向に貫通する貫通穴を備え、
前記貫通穴の内周面には、雌ネジが設けられており、
前記移動機構は、前記駆動源としてのモータと、前記貫通穴を貫通して延びる軸部材と、前記モータの回転を前記軸部材に伝達する駆動力伝達機構と、前記軸部材の外周面に設けられて前記雌ネジと螺合する雄ネジと、前記連結部材と前記軸部材との供回りを規制する回転規制機構と、を備え、
前記制御部は、前記モータの駆動により前記軸部材を回転させて前記連結部材を前記軸線方向に移動させることを特徴とする請求項５に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１３】
前記支持機構は、前記連結部材の外周側で当該連結部材を軸線方向に案内する案内部材を備え、
前記案内部材は、前記軸線方向に延びる溝部を備え、
前記連結部材は、外周側に突出して前記溝部に挿入された突起を備え、
前記回転規制機構は、前記溝部と前記突起とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１４】
前記案内部材は、前記シャンクと同軸に延びる筒状のスリーブであり、
前記支持機構は、研磨具を、前記砥材ホルダが前記スリーブ内に位置し、前記砥材の一部分が前記スリーブから突出させて支持することを特徴とする請求項１３に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１５】
前記移動機構は、前記軸部材を前記軸線方向に移動可能かつ当該軸線回りに回転可能に支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、前記軸線方向で前記連結部材と前記駆動力伝達機構との間に位置し、
前記駆動力伝達機構は、前記軸部材と平行な回転軸回りに回転し前記モータの駆動力が伝達される最終歯車と、前記軸部材に同軸に固定され前記最終歯車と噛合する出力歯車と、前記出力歯車を前記支持部材に向かって付勢する付勢部材と、を備え、
前記圧力センサは、前記軸部材に前記軸線方向から接触して当該軸部材にかかる圧力を検出することを特徴とする請求項１２に記載の研磨具ホルダ。
【請求項１６】
請求項１に記載の研磨具ホルダと、
前記研磨具と、を有し、
前記砥材は、長さ方向を前記軸線方向に向けて並列に配列された複数本の線状砥材を備え、
前記砥材ホルダは、前記複数本の線状砥材の前記軸線方向の一方の端部を保持し、
前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記複数本の線状砥材の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする研磨工具。
【請求項１７】
請求項１に記載の研磨具ホルダと、
前記研磨具と、を有し、
前記砥材は、弾性砥石であり、
前記砥材ホルダは、前記弾性砥石の前記軸線方向の一方の端部を保持し、
前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記弾性砥石の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする研磨工具。
【請求項１８】
前記弾性砥石は、弾性発泡体と、ポリマーと、砥粒とを含むことを特徴とする請求項１７に記載の研磨工具。
【請求項１９】
請求項１に記載の研磨具ホルダと、
前記研磨具と、を有し、
前記砥材は、剛性の砥石であり、
前記砥材ホルダは、前記砥石の前記軸線方向の一方の端部を保持し、
前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記砥石の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする研磨工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨ブラシなどの研磨具を着脱可能に保持する研磨具ホルダに関する。また、研磨具が研磨具ホルダに保持された研磨工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを切削或いは研磨するための研磨工具は特許文献１に記載されている。同文献の研磨工具は、研磨具と、研磨具を着脱可能に保持する研磨具ホルダと、を有する。研磨具は、研磨ブラシであり、並列に配置された複数本の線状砥材と、これら複数本の線状砥材の一方の端部を保持する砥材ホルダと、を有する。研磨具ホルダは、シャンクと、シャンクと同軸のスリーブと、を備える。研磨ブラシは、砥材ホルダがスリーブ内に固定され、複数本の線状砥材の自由端（他方の端部）がスリーブから突出する姿勢で研磨具ホルダに保持される。ワークを切削或いは研磨する際には、研磨工具のシャンクが工作機械のスピンドルに接続される。工作機械は、研磨工具をシャンクの軸線回りに回転させるとともに、スリーブから突出する複数本の線状砥材の他方の端部をワークに接触させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工作機械がスピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態でワークに対する加工を行っているときに研磨ブラシの線状砥材が摩耗すると、線状砥材の自由端の位置がワークから離間する方向に移動する。従って、線状砥材が過度に摩耗すると、工作機械が研磨ブラシをワークに接触させている切込み量が低下して、ワークに対する加工精度を維持することが困難となる。このような問題を解消するためには、工作機械が、線状砥材が摩耗するのに伴って研磨工具をワークに接近する方向に移動させて、ワークに対する線状砥材の自由端の位置を維持しながら加工動作を行うことが考えられる。しかし、工作機械にこのような制御を行わせる場合には、工作機械を制御するための制御プログラムが複雑になる。【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、研磨具の砥材が摩耗した場合でも、ワークに対する研磨或いは切削の加工精度を維持できる研磨具ホルダを提供することにある。また、このような研磨具ホルダに研磨具を保持した研磨工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、砥材ホルダおよび当該砥材ホルダに保持された砥材を有する研磨具を着脱可能に保持する研磨具ホルダにおいて、工作機械に接続されるシャンクと、前記研磨具を前記シャンクの軸線方向に移動可能に支持する支持機構と、駆動源を備え、前記研磨具を前記軸線方向に移動させる移動機構と、前記支持機構に支持された前記研磨具によってワークを研磨しているときに当該ワークの側から当該研磨具にかかる負荷を検出する負荷検出器と、前記負荷検出器からの出力に基づいて前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記軸線方向に移動させる制御部と、を有することを特徴とする。【０００７】
本発明によれば、研磨具ホルダが負荷検出器を備えるので、工作機械に接続された研磨工具がワークを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークの側から研磨ブラシにかかる負荷を検出できる。また、研磨具ホルダは、負荷検出器からの出力に基づいて移動機構を駆動して研磨ブラシを前記軸線方向に移動させる制御部を備える。従って、砥材が過度に摩耗した場合には、制御部が、研磨具をワークに接近する方向に移動させて、砥材のワークに対する切込み量を元に戻すことができる。すなわち、工作機械がスピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態で加工を行っているときに砥材が過度に摩耗した状態となると、ワークに接触している砥材の端の位置がワークから離間する方向に移動する。これにより、工作機械が砥材をワークに接触させている切込み量が低下するので、ワークの側から研磨具にかかる負荷が低下する。よって、制御部が、負荷検出器からの出力（負荷の低下）に基づいて移動機構を駆動して研磨具を軸線方向でワークに接近させる方向に移動させれば、切込み量を増加させることができる。【０００８】
また、本発明によれば、スピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態で加工を開始したときに、スピンドルとワークとの間の距離が短くて、ワークに過度な加工を施してしまうような場合にも、ワークに対する加工精度を維持できる。例えば、ワークの寸法誤差などによってスピンドルとワークとの間の距離が接近し過ぎている場合には、工作機械が砥材をワークに接触させている切込み量が増加する。従って、ワークに過度な切削、研磨を施してしまうことがある。このような場合には、切込み量の上昇によりワークの側から研磨具にかかる負荷が上昇する。従って、研磨具ホルダの制御部が、負荷検出器からの出力（負荷の上昇）に基づいて制御部が移動機構を駆動して研磨具を軸線方向でワークに離間させる方向に移動させれば、切込み量を低減させることができる。これにより、ワークに対する加工精度を維持できる。【０００９】
本発明において、前記制御部は、前記負荷検出器からの出力に基づいて前記ワークの側から当該研磨具にかかる負荷が予め定めた設定負荷よりも低下したと判断した場合には、前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークに接近する方向に移動させることが望ましい。このようにすれば、砥材が摩耗したときに、研磨具をワークに接近させることができる。【００１０】
本発明において、前記制御部は、前記負荷検出器からの出力に基づいて前記ワークの側から当該研磨具にかかる負荷が予め定めた設定負荷よりも上昇したと判断した場合には、前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークから離間する方向に移動させることが望ましい。このようにすれば、研磨具をワークに接触させる切込み量が大きすぎる場合に、切込み量を適切なものとすることができる。【００１１】
本発明において、前記制御部は、前記移動機構を駆動しているときに前記負荷検出器からの出力を監視し、前記出力に基づいて前記移動機構の駆動を停止して前記研磨具の移動を停止させることが望ましい。【００１２】
本発明において、前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具にかかる前記軸線方向の圧力を検出する圧力センサとすることができる。すなわち、工作機械は、加工動作中に砥材をワークに接触させている。従って、ワークの側から研磨具にかかる負荷が変化すると、研磨具にかかる軸線方向の圧力が変動する。よって、圧力センサを用いれば、加工動作中にワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。【００１３】
本発明において、前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具の振動を検出する振動検出器とすることができる。すなわち、工作機械は、加工動作中に砥材をワークに接触させている。従って、ワークの側から研磨具にかかる負荷が変化すると、研磨具の振動が変化する。よって、振動検出器を用いれば、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。例えば、加工動作中に研磨具の砥材が過度に摩耗して、ワークに接触している砥材の端の位置がワークから離間する方向に移動した場合には、ワークの側から研磨具にかかる負荷が小さくなるのに伴って研磨具の振動が小さくなる。一方、移動機構を駆動して研磨具を軸線方向でワークに接近させる方向に移動させれば、切込み量が増加してワークの側から研磨具にかかる負荷が大きくなるのに伴って、研磨具の振動が大きくなる。【００１４】
本発明において、前記負荷検出器は、前記支持機構により支持された前記研磨具に発生している音の振幅を検出する音波検出器とすることができる。すなわち、工作機械は、加工動作中に砥材をワークに接触させている。従って、ワークの側から研磨具にかかる負荷が変化すると、研磨具の振動が変化する。また、研磨具の振動が変化すると、研磨具に発生している音の振幅が変化する。よって、音波検出器を用いれば、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。例えば、加工動作中に研磨具の砥材が過度に摩耗して、ワークに接触している砥材の端の位置がワークから離間する方向に移動した場合には、ワークの側から研磨具にかかる負荷が小さくなるのに伴って研磨具の振動が小さくなる。従って、研磨具に発生している音の振幅は小さくなる。一方、移動機構を駆動して研磨具を軸線方向でワークに接近させる方向に移動させれば、切込み量が増加してワークの側から研磨具にかかる負荷が大きくなるのに伴って、研磨具の振動が大きくなる。従って、研磨具に発生している音の振幅は大きくなる。【００１５】
本発明において、前記制御部が前記移動機構を駆動して前記研磨具を前記ワークに接近する方向に移動させる毎に、移動回数をカウントする計数部を有することが望ましい。このようにすれば、移動回数に基づいて、砥材の摩耗状態を把握できる。これにより、研磨具の交換時期を把握することが容易となる。【００１６】
本発明において、前記移動機構の前記駆動源に電力を供給する第１電源と、前記制御部に電力を供給する第２電源と、を有することが望ましい。このようにすれば、研磨具ホルダに対して外部から電力を供給する必要がない。従って、研磨工具を工作機械のスピンドルに接続し、回転させることが容易である。【００１７】
本発明において、前記負荷検出器からの出力を外部に送信するための無線通信部を有することが望ましい。このようにすれば、ワークの側から研磨具にかかる負荷の状態を、外部からモニタすることができる。【００１８】
本発明において、前記制御部と外部の機器との間の通信を行う無線通信部を有することが望ましい。このようにすれば、制御部による制御動作を外部の機器から変更することが可能となる。【００１９】
本発明において、前記支持機構は、前記砥材ホルダが連結される連結部材を備え、前記連結部材は、前記軸線方向に貫通する貫通穴を備え、前記貫通穴の内周面には、雌ネジが設けられており、前記移動機構は、前記駆動源としてのモータと、前記貫通穴を貫通して延びる軸部材と、前記モータの回転を前記軸部材に伝達する駆動力伝達機構と、前記軸部材の外周面に設けられて前記雌ネジと螺合する雄ネジと、前記連結部材と前記軸部材との供回りを規制する回転規制機構と、を備え、前記制御部は、前記モータの駆動により前記軸部材を回転させて前記連結部材を前記軸線方向に移動させるものとすることができる。このようにすれば、研磨具を軸線方向に移動させることができる。【００２０】
本発明において、前記支持機構は、前記連結部材の外周側で当該連結部材を軸線方向に案内する案内部材を備え、前記案内部材は、前記軸線方向に延びる溝部を備え、前記連結部材は、外周側に突出して前記溝部に挿入された突起を備え、前記回転規制機構は、前記溝部と前記突起とを備えることが望ましい。このようにすれば、案内部材によって前記連結部材を軸線方向に案内するとともに、案内部材を用いて連結部材と軸部材との供回りを防止できる。従って、移動機構を駆動したときに、連結部材を軸線方向に精度よく移動させることができる。【００２１】
前記案内部材は、前記シャンクと同軸に延びる筒状のスリーブであり、前記支持機構は、研磨具を、前記砥材ホルダが前記スリーブ内に位置し、前記砥材の一部分が前記スリーブから突出させて支持することが望ましい。このようにすれば、研磨具が砥材として線状砥材の束を備える場合、或いは、研磨具が砥材として弾性砥石を備える場合などに、スリーブによって、砥材が外周側に撓む撓み量を抑制できる。【００２２】
本発明において、前記移動機構は、前記軸部材を前記軸線方向に移動可能かつ当該軸線回りに回転可能に支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記軸線方向で前記連結部材と前記駆動力伝達機構との間に位置し、前記駆動力伝達機構は、前記軸部材と平行な回転軸回りに回転し前記モータの駆動力が伝達される最終歯車と、前記軸部材に同軸に固定され前記最終歯車と噛合する出力歯車と、前記出力歯車を前記支持部材に向かって付勢する付勢部材と、を備え、前記圧力センサは、前記軸部材に前記軸線方向から接触して当該軸部材にかかる圧力を検出するものとすることができる。このようにすれば、ワークの側から研磨具にかかる負荷の変化に起因して連結部材が軸線方向に移動したときに、軸部材が軸線方向に移動する。従って、軸部材に軸線方向から接触して当該軸部材にかかる圧力を検出する圧力センサにより、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。また、出力歯車が固定された軸部材と最終歯車の回転軸は平行なので、軸部材が軸線方向に移動した場合でも、出力歯車と最終歯車との噛合は解除されることがなく、モータの回転は駆動力伝達機構を介して軸部材に伝達される。【００２３】
次に、本発明の研磨工具は、上記の研磨具ホルダと、前記研磨具と、を有し、前記砥材は、長さ方向を前記軸線方向に向けて並列に配列された複数本の線状砥材を備え、前記砥材ホルダは、前記複数本の線状砥材の前記軸線方向の一方の端部を保持し、前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記複数本の線状砥材の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする。【００２４】
本発明の研磨工具によれば、研磨具ホルダが負荷検出器を備えるので、工作機械に接続された研磨工具がワークを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。また、研磨具ホルダは、負荷検出器からの出力に基づいて移動機構を駆動して研磨具を軸線方向に移動させる制御部を備える。従って、線状砥材が過度に摩耗して研磨具にかかる負荷が低下した場合には、研磨具ホルダが研磨具をワークの側に接近させて、研磨具によるワークの切込み量を前の状態に戻すことができる。さらに、スピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態で加工を行っているときに、スピンドルとワークとの間の距離が接近して研磨具にかかる負荷が上昇した場合には、研磨ホルダが研磨具をワークから離間させて、研磨具によるワークの切込み量を低減させることができる。これにより、ワークに対する加工精度を維持できる。また、本発明の研磨工具によれば、研磨具は、砥材として、複数本の線状砥材を備える。ここで、線状砥材は撓むので、研磨部ホルダが研磨具をワークに接近させる方向に移動させてワークへの切込み量を増加させたときに、研磨具の砥材が破損することを防止或いは抑制できる。【００２５】
また、本発明の別の形態の研磨工具は、上記の研磨具ホルダと、前記研磨具と、を有し、前記砥材は、弾性砥石であり、前記砥材ホルダは、前記弾性砥石の前記軸線方向の一方の端部を保持し、前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記弾性砥石の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする。【００２６】
本発明の研磨工具によれば、研磨具ホルダが負荷検出器を備えるので、工作機械に接続された研磨工具がワークを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。また、研磨具ホルダは、負荷検出器からの出力に基づいて移動機構を駆動して研磨具を軸線方向に移動させる制御部を備える。従って、砥材が過度に摩耗して研磨具にかかる負荷が低下した場合には、研磨具ホルダが研磨具をワークの側に接近させて、研磨具によるワークの切込み量を前の状態に戻すことができる。さらに、スピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態で加工を行っているときに、スピンドルとワークとの間の距離が接近して研磨具にかかる負荷が上昇した場合には、研磨ホルダが研磨具をワークから離間させて、研磨具によるワークの切込み量を低減させることができる。これにより、ワークに対する加工精度を維持できる。ここで、研磨具の砥材は弾性を備える。従って、研磨部ホルダが研磨具をワークに接近させる方向に移動させてワークへの切込み量を増加させたときに、研磨具の砥材が破損することを防止或いは抑制できる。【００２７】
本発明において、前記弾性砥石は、弾性発泡体と、ポリマーと、砥粒とを含むものとすることができる。【００２８】
さらに、本発明の別の形態の研磨工具は、上記の研磨具ホルダと、前記研磨具と、を有し、前記砥材は、砥石であり、前記砥材ホルダは、前記砥材の前記軸線方向の一方の端部を保持し、前記研磨具は、前記研磨具ホルダに保持されて、前記砥材の他方の端部をワークに接触させて当該ワークを研磨することを特徴とする。【００２９】
本発明によれば、研磨工具の研磨具ホルダが負荷検出器を備えるので、工作機械に接続された研磨工具がワークを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークの側から研磨具にかかる負荷を検出できる。また、研磨工具の研磨具ホルダは、負荷検出器からの出力に基づいて移動機構を駆動して研磨具を軸線方向に移動させる制御部を備える。従って、砥材が過度に摩耗して研磨具にかかる負荷が低下した場合には、研磨具ホルダが研磨具をワークの側に接近させて、研磨具によるワークの切込み量を前の状態に戻すことができる。さらに、スピンドルとワークとの間の距離を一定に維持した状態で加工を行っているときに、スピンドルとワークとの間の距離が接近して研磨具にかかる負荷が上昇した場合には、研磨ホルダが研磨具をワークから離間させて、研磨具によるワークの切込み量を低減させることができる。これにより、ワークに対する加工精度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用した実施例１の研磨工具の斜視図である。
【図２】実施例１の研磨工具の研磨具である研磨ブラシの斜視図である。
【図３】図１の研磨工具の概略構造の説明図である。
【図４】制御部が研磨ブラシの移動を制御する制御動作の説明図である。
【図５】制御部が研磨ブラシの移動を制御する制御動作の説明図である。
【図６】加工動作中に圧力センサから出力されるセンサ検出圧力のグラフである。
【図７】本発明を適用した実施例２の研磨工具の斜視図である。
【図８】実施例２の研磨工具の研磨具の斜視図である。
【図９】本発明を適用した実施例３の研磨工具の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態である研磨工具を説明する。
（実施例１）
図１は本発明を適用した研磨工具の外観斜視図である。図１に示すように、研磨工具１は、複数本の線状砥材２（砥材）を備える研磨ブラシ３（研磨具）と、研磨ブラシ３を着脱可能に保持する研磨ブラシホルダ４（研磨具ホルダ）と、を有する。研磨ブラシホルダ４は、工作機械５に接続されるシャンク６と、シャンク６と同軸のスリーブ７と、を備える。シャンク６とスリーブ７との間には、シャンク６およびスリーブ７と比較して大径の大径部８が設けられている。研磨ブラシ３は、スリーブ７から線状砥材２の端部を突出させた状態で研磨ブラシホルダ４に保持されている。
【００３２】
研磨工具１は研磨ブラシホルダ４のシャンク６が工作機械５のスピンドル５ａ（図４参照）に接続される。工作機械５は、研磨工具１をシャンク６の軸線Ｌ回りに回転させる。また、工作機械５は、スリーブ７から突出する線状砥材２の端部をワークＷに接触させて当該ワークＷを切削あるいは研磨する。以下の説明では、シャンク６の軸線Ｌ方向を研磨工具１の軸線Ｌ方向とする。また、軸線Ｌ方向において、スリーブ７が位置する側を研磨工具１の前方Ｌ１とし、シャンク６が位置する側を研磨工具１の後方Ｌ２とする。
【００３３】
（研磨ブラシ）
図２は研磨工具１が備える研磨ブラシ３の斜視図である。図３は図１の研磨工具１の概略構造を示す説明図である。図３では研磨工具１を軸線Ｌに沿って切断している。
【００３４】
図２に示すように、研磨ブラシ３は、並列に配置された複数本の線状砥材２と、これら複数本の線状砥材２の一方の端部を保持する砥材ホルダ１１と、を有する。複数本の線状砥材２が並列に配置されているとは、複数本の線状砥材２において、各線状砥材２の長さ方向が平行または略平行に配置された状態である。線状砥材２は、アルミナ長繊維などといった無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させたものである。図３に示すように、砥材ホルダ１１は、軸線Ｌ方向に延びるホルダ貫通穴１２を備える環状の部材である。また、砥材ホルダ１１は、図２に示すように、その前端面に、複数の線状砥材保持孔１３を備える。各線状砥材保持孔１３は円形である。複数本の線状砥材保持孔１３は、軸線Ｌ回りの等角度間隔に設けられてホルダ貫通穴１２を囲んでいる。
【００３５】
複数本の線状砥材２は、複数本ずつ小分けされて束ねられている。束ねられた状態の砥材束１４は、その後端部（一方の端部）が線状砥材保持孔１３に挿入されている。各砥材束１４は、線状砥材保持孔１３に充填された接着剤により砥材ホルダ１１に固定されている。また、図３に示すように、砥材ホルダ１１は、その後端面に、ホルダ貫通穴１２を包囲する凹部を備える。凹部は、研磨ブラシ３を研磨ブラシホルダ４に着脱可能に装着するためのブラシ側連結部１５（研磨具側連結部）である。
【００３６】
（研磨ブラシホルダ）
図３に示すように、研磨ブラシホルダ４は、シャンク６と、研磨ブラシ３を軸線Ｌ方向に移動可能に支持する支持機構２１と、研磨ブラシ３を軸線Ｌ方向に移動させる移動機構２２と、を備える。
【００３７】
支持機構２１は、スリーブ７と、軸線Ｌ方向に移動可能な状態でスリーブ７内に配置された連結部材２４を備える。スリーブ７は筒状である。その後端には、外周側に広がるフランジ７ａが設けられている。フランジ７ａは大径部８の前端面を規定している。
【００３８】
連結部材２４は、スリーブ７の内周面７ｂと僅かな隙間を開けて対向する環状の対向面２５ａを備える円盤部２５と、円盤部２５の中心から前方Ｌ１に突出する突起２６を備える。突起２６は、研磨ブラシ３のブラシ側連結部１５に嵌合する形状を備える連結部である。研磨ブラシ３は、そのブラシ側連結部１５が連結部材２４の連結部（突起２６）に嵌合することにより、研磨ブラシホルダ４に着脱可能に装着される。研磨ブラシ３が連結部材２４に連結された状態では、研磨ブラシ３と連結部材２４とは一体となり、これらが軸線Ｌ回りで相対回転することはない。また、連結部材２４は、前記軸線Ｌ方向に貫通する貫通穴２８を備える。貫通穴２８の内周面には、雌ネジ２９が設けられている。
【００３９】
研磨ブラシ３は、連結部材２４に装着されることにより、軸線Ｌ方向に移動可能な状態で支持機構２１に支持される。また、研磨ブラシ３は、砥材ホルダ１１がスリーブ７内に位置し、複数本の線状砥材２の他方の前端部（他方の端部・自由端）がスリーブ７から突出した姿勢で支持機構２１に支持される。研磨ブラシ３が連結部材２４に装着されると、連結部材２４の貫通穴２８と、ホルダ貫通穴１２とは連通する。ホルダ貫通穴１２の内径寸法は連結部材２４の貫通穴２８の内径寸法よりも大きい。
【００４０】
ここで、スリーブ７は、その内周面７ｂに、軸線Ｌ方向に延びる溝部３１を備える。連結部材２４は、環状の対向面２５の周方向の一部分に、外周側に突出して軸線Ｌ方向に延びる突起３２を備える。連結部材２４は、突起３２をスリーブ７の溝部３１内に挿入した状態でスリーブ７内に配置される。従って、連結部材２４が軸線Ｌ方向に移動する際に、連結部材２４は溝部３１に沿って案内される。よって、スリーブ７は連結部材２４を軸線Ｌ方向に案内する案内部材である。なお、溝部３１は、径方向に貫通して軸線Ｌ方向に延びる長穴としてスリーブ７に設けられていてもよい。
【００４１】
移動機構２２は、駆動源としてのモータ３５を備える。本例では、モータ３５は、ステッピングモータである。また、移動機構２２は、軸線Ｌ方向に延びる軸部材３６と、軸部材３６を軸線Ｌ方向に移動可能かつ当該軸線Ｌ回りに回転可能に支持する支持部材３７と、モータ３５の回転を軸部材３６に伝達する駆動力伝達機構３８と、軸部材３６の外周面に設けられた雄ネジ３９と、連結部材２４と軸部材３６との軸線Ｌ回りの供回りを規制する回転規制機構４０と、備える。支持部材３７は、軸線Ｌと直交する方向に広がる円盤状の部材である。
【００４２】
ここで、大径部８は、筒部１６と、筒部１６の後端開口を封鎖する封鎖部１７と、を有するハウジング１８を備える。シャンク６は封鎖部１７の中心部分から後方Ｌ２に突出している。支持部材３７は筒部１６の前端開口を封鎖している。支持部材３７において軸線Ｌと直交する径方向の外側に位置する環状の外周面３７ａは、筒部１６の外周面とともに大径部８の外周面を構成している。モータ３５および駆動力伝達機構３８はハウジング１８と支持部材３７とによって区画された大径部８の内側の空間に配置されている。
【００４３】
支持部材３７は、軸線Ｌ方向で駆動力伝達機構３８と連結部材２４との間に位置する。支持部材３７の中心には、軸部材３６を支持するための軸穴４１が軸線Ｌ方向に貫通している。支持部材３７の前面はスリーブ７のフランジ７ａに固定されている。軸部材３６は、軸穴４１を貫通するとともに、スリーブ７内に配置された連結部材２４の貫通穴２８を貫通する。また、軸部材３６は、連結部材２４に装着された研磨ブラシ３のホルダ貫通穴１２を貫通して前方Ｌ１に延びる。軸部材３６の雄ネジ３９は連結部材２４の貫通穴２８の雌ネジ２９に螺合する。スリーブ７の内周面７ｂに設けられた溝部３１と、連結部材２４の外周面に設けられた突起３２とは、回転規制機構４０を構成する。
【００４４】
駆動力伝達機構３８は、モータ３５の駆動力が伝達される最終歯車４５と、軸部材３６に同軸に固定されて最終歯車４５と噛合する出力歯車４６と、出力歯車４６を支持部材３７に向かって付勢する付勢部材４７と、を備える。最終歯車４５は支持部材３７から後方Ｌ２に延びる支軸４８に回転可能に支持されている。支軸４８は軸部材３６と平行である。従って、最終歯車４５と軸部材３６に固定された出力歯車４６とは平行な回転軸回りに回転する。出力歯車４６は、付勢部材４７の付勢力により、後方Ｌ２から支持部材３７に当接している。
【００４５】
軸部材３６が後方Ｌ２に移動すると、軸部材３６に固定された出力歯車４６は、付勢部材４７の付勢力に抗して、後方Ｌ２に移動する。従って、軸部材３６が後方Ｌ２に移動する際には、軸部材３６は付勢部材４７の付勢力に抗して移動している。軸部材３６が後方Ｌ２に移動すると、出力歯車４６は支持部材３７から後方Ｌ２に離間する。
【００４６】
ここで、出力歯車４６が固定された軸部材３６と最終歯車４５の回転軸は平行である。従って、出力歯車４６が軸線Ｌ方向に移動した場合でも、出力歯車４６と最終歯車４５との噛合状態は維持される。これにより、モータ３５の回転は、常に、駆動力伝達機構３８を介して、出力歯車４６に伝達される。モータ３５の駆動力が出力歯車４６に伝達されると、軸部材３６は軸線Ｌ回りに回転する。
【００４７】
（制御系）
研磨ブラシホルダ４の制御系は、図３に示すように、ＣＰＵを備える制御部５１と、制御部５１に接続された不揮発性メモリ５２を備える。不揮発性メモリ５２には、制御部５１で動作する制御プログラムが記憶保持されている。制御部５１は制御プログラムを動作させることにより研磨ブラシ３の移動を制御する。
【００４８】
制御部５１の入力側には圧力センサ５３が接続されている。圧力センサ５３は、研磨ブラシ３によってワークＷを研磨しているときに当該ワークＷの側から当該研磨ブラシ３にかかる負荷を検出する負荷検出器である。圧力センサ５３は、軸部材３６に後方Ｌ２から接触して当該軸部材３６にかかる圧力を検出する。制御部５１の出力側には、モータ３５が接続されている。
【００４９】
制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）が予め定めた第１圧力閾値よりも低下したと判断すると、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させる。制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）が予め定めた第２圧力閾値よりも上昇していると判断すると、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を後方Ｌ２に移動させる。さらに、制御部５１は、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を移動させているときに圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視し、監視している出力に基づいてモータ３５の駆動を停止して研磨ブラシ３の移動を停止させる。
【００５０】
また、制御部５１には、制御部５１がモータ３５（移動機構２２）を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させる毎に移動回数をカウントする計数部５４と、制御部５１と外部の機器との間の通信を行う無線通信部５５と、が接続されている。計数部５４は、研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させるためにモータ３５に入力された駆動ステップ数を計数して、移動回数として、制御部５１に入力する。なお、計数部５４は、制御部５１の一部として構成されていてもよい。この場合には、制御部５１が、研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させるための駆動信号をモータ３５に入力する毎に、計数部５４が移動回数をカウントする。
【００５１】
無線通信部５５は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格により規定される無線ネットワークを介して外部の機器と制御部５１との間で通信を行う。制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ：図６参照）を、無線通信部５５を介して、外部の機器に送信する。また、制御部５１は、計数部５４によりカウントされた研磨ブラシ３の移動回数を、無線通信部５５を介して、外部の機器に送信する。なお、外部の機器は、無線ネットワークおよび無線通信部５５を介して、不揮発性メモリ５２に記憶保持される制御プログラムを書き換えることができる。
【００５２】
ここで、研磨ブラシホルダ４は、移動機構２２の駆動源であるモータ３５に電力を供給するモータ用電池５７（第１電源）を備える。また、研磨ブラシホルダ４は、制御部５１、圧力センサ５３、計数部５４、無線通信部５５に電力を供給する制御用電池５８（第２電源）を備える。モータ用電池５７および制御用電池５８は、外部からケーブルを接続して充電可能である。制御部５１、不揮発性メモリ５２、計数部５４、無線通信部５５、モータ用電池５７、および、制御用電池５８は、ハウジング１８と支持部材３７とにより区画された大径部８の内側の空間に配置されている。
【００５３】
（制御動作）
次に、研磨工具１によってワークＷを切削或いは研磨する加工動作中に、制御部５１が研磨ブラシホルダ４に保持された研磨ブラシ３を移動させる制御動作を説明する。制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいてモータ３５（移動機構２２）を駆動して研磨ブラシ３を軸線Ｌ方向に移動させる。図４、図５は加工動作の説明図である。図６は加工動作中において圧力センサ５３から出力されるセンサ検出圧力Ｐを示すグラフである。図４、図５において、上側の図は、工作機械５に研磨工具１を接続してワークＷを加工している状態を示す。図４、図５において、下側の図は、上側の図において点線で囲んだ範囲Ａを拡大して示す部分拡大図である。図４は、加工動作中において、工作機械５が線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量が適切な状態を示す。図５は、加工動作中において、線状砥材２が摩耗して、工作機械５が線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量が低減した状態を示す。
【００５４】
本例では、工作機械５は、図４、図５に示すように、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持した状態で、研磨ブラシ３の線状砥材２の自由端をワークＷに接触させてワークＷの加工を行う。換言すれば、工作機械５は、研磨工具１のスリーブ７の前端７ｃとワークＷとの間の距離Ｄ１を一定に維持した状態で、研磨ブラシ３の線状砥材２の自由端をワークＷに接触させてワークＷの加工を行う。
【００５５】
図４に示すように、加工動作中において、工作機械５が線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量Ｓ１が適切な状態では、軸部材３６は、付勢部材４７の付勢力に抗して後方Ｌ２に移動している。すなわち、加工動作中には、ワークＷの側から研磨ブラシ３に負荷（圧力Ｆ１）がかかる。また、この負荷（圧力Ｆ１）は、連結部材２４を介して軸部材３６に伝わる。従って、軸部材３６は、出力歯車４６を付勢する付勢部材４７の付勢力に抗して、後方Ｌ２に移動している。よって、図６の時点ｔ０に示すように、圧力センサ５３は、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷（圧力Ｆ１）に対応するセンサ検出圧力Ｐ１を検出する。ここで、センサ検出圧力Ｐ１は、圧力Ｆ１と付勢部材４７による付勢力との差分に対応するものである。軸部材３６が後方Ｌ２に移動した状態では、軸部材３６に固定された出力歯車４６は支持部材３７から後方Ｌ２に離間している。
【００５６】
次に、線状砥材２が摩耗すると、図５に示すように、線状砥材２の前端２ａの位置がワークＷから離間する方向に移動するので、工作機械５が線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量Ｓ１は減少して、切込み量Ｓ２となる。この結果、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷は、圧力Ｆ１よりも小さい圧力Ｆ２となる。よって、圧力センサ５３は、図６の時点ｔ１に示すように、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷（圧力Ｆ２）に対応するセンサ検出圧力Ｐ２を検出する。
【００５７】
ここで、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ２）が予め定めた第１圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判断すると、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させる（図５の二点鎖線の矢印参照）。換言すれば、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいてワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる圧力Ｆ２が予め定めた設定負荷よりも低下したと判断すると、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させる。
【００５８】
そして、制御部５１は、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を移動させているときに圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視し、監視している出力に基づいてモータ３５の駆動を停止して研磨ブラシ３の移動を停止させる。これにより、図４に示すように、切込み量Ｓ２を切込み量Ｓ１に近い状態として、ワークＷに対する研磨工具１の加工精度を維持する。
【００５９】
また、本例では、制御部５１は、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を移動させているときに圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視し、監視している出力に基づいてモータ３５の駆動を停止するので、摩耗による線状砥材２の全長の変化に起因して研磨ブラシ３がワークＷを切削或いは研磨する加工性能が変化した場合でも、研磨工具１の加工精度を維持できる。
【００６０】
すなわち、線状砥材２の摩耗が少なく線状砥材２の全長が長い場合には、線状砥材２のコシが弱く、研磨ブラシ３の加工性能が低い。従って、研磨ブラシ３をワークＷに接近させた初期の時点では、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる圧力（負荷）は小さい。よって、制御部５１が研磨ブラシ３の移動中に圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視して、図６に示すように、そのセンサ検出圧力Ｐが所定のセンサ検出圧力Ｐ４となる時点ｔ２で研磨ブラシ３の移動を停止すれば（モータ３５の駆動を停止すれば）、研磨ブラシ３の移動量が大きくなる。研磨ブラシ３の移動量が大きくなると、工作機械５が研磨ブラシ３をワークＷに接触させている切込み量が大きくなるので、線状砥材２のコシが弱い場合でも、研磨ブラシ３がワークＷを加工する加工精度を維持できる。
【００６１】
一方、線状砥材２が摩耗して線状砥材２の全長が短くなった場合には、線状砥材２のコシが強く、研磨ブラシ３の加工性能が上昇している。従って、研磨ブラシ３をワークＷに接近させた初期の時点から、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる圧力（負荷）が大きい。よって、制御部５１が研磨ブラシ３の移動中に圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視して、図６に示すように、そのセンサ検出圧力Ｐが所定のセンサ検出圧力Ｐ４となる時点ｔ２で研磨ブラシ３の移動を停止すれば（モータ３５の駆動を停止すれば）、研磨ブラシ３の移動量が小さくなる。研磨ブラシ３の移動量が小さくなると、工作機械５が研磨ブラシ３をワークＷに接触させている切込み量が小さくなるので、線状砥材２のコシが強い場合でも、研磨ブラシ３がワークＷを加工する加工精度を維持できる。
【００６２】
なお、本例によれば、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持した状態で加工を開始したときに、ワークＷの寸法誤差などにより、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄが短くて、ワークＷに過度な加工を施してしまうような場合にも、ワークＷに対する加工精度を維持できる。
【００６３】
すなわち、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄが接近し過ぎている場合には、工作機械５が線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量が増加するので、ワークＷに過度な切削、研磨を施してしまうことがある。このような場合には、線状砥材２をワークＷに接触させている切込み量が上昇して、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷（圧力）が上昇する。従って、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいてモータ３５を駆動して、研磨ブラシ３を後方Ｌ２に移動させる。すなわち、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）が予め定めた第２圧力閾値（センサ検出圧力Ｐ）よりも上昇していると判断すると、モータ３５を駆動して研磨ブラシ３を後方Ｌ２に移動させる。
【００６４】
ここで、研磨ブラシ３を後方Ｌ２に移動すると、研磨ブラシ３がワークＷから離間するのに伴って、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷（圧力）は減少する。よって、制御部５１が研磨ブラシ３の移動中に圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視して、そのセンサ検出圧力Ｐ１が所定のセンサ検出圧力Ｐ４となる時点で研磨ブラシ３の移動を停止すれば、工作機械５が研磨ブラシ３をワークＷに接触させている切込み量が適切なものとなる。これにより、研磨ブラシ３がワークＷを加工する加工精度を維持できる。
【００６５】
また、本例によれば、研磨ブラシ３の線状砥材２が摩耗して短くなったときに、工作機械５が、加工精度を維持するために、スピンドル５ａをワークＷに接近する方向に移動させる必要がない。すなわち、本例によれば、工作機械５は、加工動作中にスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定として、加工姿勢を維持できる。
【００６６】
（作用効果）
本例によれば、研磨ブラシホルダ４が圧力センサ５３を備えるので、工作機械５に接続された研磨工具１がワークＷを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷（圧力）を検出できる。また、研磨ブラシホルダ４の制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいて移動機構２２を駆動して研磨ブラシ３を前記軸線Ｌ方向に移動させる。これにより、研磨工具１は、研磨ブラシ３の線状砥材２が摩耗した場合でも、ワークＷに対する研磨或いは切削の加工精度を維持できる。従って、線状砥材２が摩耗するのに伴って研磨工具１をワークＷに接近する方向に移動させる等の複雑な制御動作を工作機械５に行わせる必要がない。よって、工作機械５を制御するための制御プログラムが複雑化することを回避できる。さらに、本例によれば、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持した状態で加工を開始したときに、ワークＷの寸法誤差などによりスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄが短くてワークＷに過度な加工を施してしまうような場合にも、ワークＷに対する加工精度を維持できる。
【００６７】
また、本例では、研磨具の砥材が複数本の線状砥材１４からなる。ここで、線状砥材１４は撓むので、研磨ブラシホルダ４が研磨ブラシ３をワークＷに接近させる方向に移動させてワークＷへの切込み量を増加させたときに、研磨具の砥材が破損することを防止或いは抑制できる。
【００６８】
また、本例によれば、工作機械５は、加工動作中にスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に保つことができるので、その加工姿勢を維持できる。従って、工作機械５は工作機械５の静的精度の影響を受けずにワークＷを加工できる。よって、研磨工具１装着した工作機械５がワークＷを加工する加工動作では、加工動作の開始時点から終了時点まで加工動作を一定に保ちやすい。
【００６９】
ここで、工作機械５は、加工動作中にスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に保つ。従って、線状砥材２の全長が過度に短くなっているにも関わらず工作機械５が研磨工具１をワークＷに接近させてしまうことを回避できる。これにより、研磨工具１のスリーブ７がワークＷやワークＷの近傍に位置する他の部材に接触する干渉事故を防止できる。
【００７０】
また、本例では、スリーブ７は軸線Ｌ方向に延びる溝部３１を備える。一方、連結部材２４は、外周側に突出して溝部３１に挿入された突起３２を備える。これにより、スリーブ７は、連結部材２４を軸線Ｌ方向に案内する。また、スリーブ７の溝部３１と連結部材２４の突起３２とは、連結部材２４と軸部材３６との供回りを規制する回転規制機構４０を構成する。従って、モータ３５（移動機構２２）を駆動したときに、連結部材２４（研磨ブラシ３）を軸線Ｌ方向に精度よく移動させることができる。
【００７１】
さらに、本例では、研磨ブラシホルダ４がスリーブ７を備えるので、研磨工具１を回転させたときに研磨ブラシ３の線状砥材１４が外周側に撓む撓み量を規定できる。
【００７２】
また、本例では、制御部５１は、計数部５４によりカウントされた研磨ブラシ３の移動回数を、無線通信部５５を介して外部の機器に送信している。従って、移動回数を受信した外部の機器では、移動回数に基づいて、研磨ブラシ３の線状砥材２の摩耗状態を把握できる。よって、研磨ブラシ３の交換時期を把握することができる。
【００７３】
さらに、本例では、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を、無線通信部５５を介して、外部の機器に送信している。従って、外部の機器により、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷の状態をモニタして、負荷の状態を把握することができる。ここで、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷の状態を把握できれば、研磨工具１による研磨工程の前にワークＷに対して行われた前工程による加工状態、例えば、前工程で発生したバリの大きさなどの状態を把握することが可能となる。
【００７４】
また、本例では、研磨ブラシホルダ４は、モータ用電池５７と、制御用電池５８とを備える。従って、研磨ブラシホルダ４に対して外部から電力を供給する必要がない。よって、研磨工具１を工作機械５のスピンドル５ａに接続した状態で回転させることが容易である。
【００７５】
（変形例）
モータ用電池５７および制御用電池５８は無線充電可能なものとしてもよい。また、モータ用電池５７および制御用電池５８は、研磨ブラシホルダ４に対して着脱可能とされており、交換が可能とすることができる。さらに、研磨ブラシホルダ４にモータ用電池５７および制御用電池５８を保持せず、外部から電力を供給してもよい。なお、モータ用電池５７と制御用電池５８とを一つの電池として、同一の電源から電力を供給することもできる。
【００７６】
また、無線通信部５５は、赤外線通信やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを介して外部の機器と制御部５１との間で通信を行うものとすることもできる。
【００７７】
さらに、上記の例では、連結部材２４とスリーブ７との軸線Ｌ回りの相対回転を規制する回転規制機構４０は、スリーブ７の内周面７ｂに設けられた凹部と、連結部材２４の外周面に設けられた突起３２とから構成されるが、回転規制機構４０の構成はこれに限られるものではない。例えば、スリーブ７は、その内周面７ｂに、内周側に突出して軸線Ｌ方向に延びる突起３２を備え、連結部材２４は、スリーブ７の内周面７ｂと対向する対向面２５に、軸線Ｌ方向に延びる溝部３１を備えてもよい。この場合、連結部材２４が、その溝部３１にスリーブ７の突起３２が挿入された状態でスリーブ７内に配置されることにより、回転規制機構４０が構成される。また、例えば、スリーブ７を角筒形状として、研磨ブラシ３の砥材ホルダ１１を軸線Ｌ方向から見た場合の形状をスリーブ７の形状に対応する多角形とすることにより、回転規制機構４０を構成することもできる。
【００７８】
また、モータ３５で軸部材３６を直接駆動するダイレクトドライブ機構を採用することもできる。この場合には、モータ３５のロータ（出力軸）を軸部材３６の後方Ｌ２に同軸に接続する。駆動力伝達機構３８は、モータ３５のロータ（出力軸）と軸部材３６とを接続する接続部材である。また、この場合には、モータ３５において、ロータを軸線Ｌ方向に移動可能に支持しておき、圧力センサ５３をロータに後方Ｌ２から接触させる。圧力センサ５３は、モータ３のロータにかかる圧力を、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷として、検出する。
【００７９】
さらに、圧力センサ５３に替えて、支持機構２１により支持された研磨ブラシ３の振動を検出する振動検出器を負荷検出器として用いてもよい。すなわち、工作機械５は加工動作中に研磨ブラシ３の線状砥材２の前端部をワークＷに接触させているので、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が変化すると、研磨ブラシ３の振動が変化する。よって、振動検出器を用いれば、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷を検出できる。例えば、加工動作中に研磨ブラシ３が過度に摩耗して、線状砥材２の前端２ａの位置がワークＷから離間する方向に移動した場合には、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が小さくなるのに伴って研磨ブラシ３の振動が小さくなる。一方、移動機構２２を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させれば、切込み量が増加してワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が大きくなるのに伴って、研磨ブラシ３の振動が大きくなる。ここで、振動検出器は、例えば、軸部材３６の後端の振動を検出することにより、研磨ブラシ３の振動を検出するものとすることができる。
【００８０】
また、圧力センサ５３に替えて、支持機構２１により支持された研磨ブラシ３に発生している音の振幅を検出する音波検出器を負荷検出器として用いることもできる。すなわち、工作機械５は加工動作中に研磨ブラシ３の線状砥材２の前端部をワークＷに接触させているので、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が変化すると、研磨ブラシ３の振動が変化する。また、研磨ブラシ３の振動が変化すると、研磨ブラシ３に発生している音の振幅が変化する。よって、音波検出器を用いれば、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷を検出できる。例えば、加工動作中に研磨ブラシ３が過度に摩耗して、線状砥材２の前端２ａの位置がワークＷから離間する方向に移動した場合には、ワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が小さくなるのに伴って研磨ブラシ３の振動が小さくなる。従って、研磨ブラシ３に発生している音の振幅は小さくなる。一方、移動機構２２を駆動して研磨ブラシ３を前方Ｌ１に移動させれば、切込み量が増加してワークＷの側から研磨ブラシ３にかかる負荷が大きくなるのに伴って、研磨ブラシ３の振動が大きくなる。従って、研磨ブラシ３に発生している音の振幅は大きくなる。
【００８１】
（実施例２）
図７は本発明を適用した実施例２の研磨工具の外観斜視図である。図８は実施例２の研磨工具が備える研磨具の斜視図である。実施例２の研磨工具１Ａの、研磨具６０は、砥材として、弾性砥石６１を備えるものであり、線状砥材１４を備えるものではない。なお、研磨工具１Ａは実施例１の研磨工具１と対応する構成を備えるので、対向する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８２】
図７に示すように、研磨工具１Ａは、研磨具６０と、研磨具６０を着脱可能に保持する研磨具ホルダ４と、を有する。図８に示すように、研磨具６０は、砥材ホルダ１１と、砥材ホルダ１１に保持された弾性砥石６１とを備える。研磨具ホルダ４は、実施例１の研磨工具１の研磨ブラシホルダ４と同一の構成を備える。
【００８３】
（研磨具）
図８に示すように、研磨具６０は、砥材として、軸線Ｌ方向に延びる円柱形状の弾性砥石６１を備える。砥材ホルダ１１は、弾性砥石６１の軸線Ｌ方向の一方の端部を保持する。弾性砥石６１は、弾性発泡体と、ポリマーと、砥粒とを含む。本例では、弾性発泡体はメラミン樹脂発泡体である。また、本例では、弾性発泡体は、一方向に圧縮されることにより弾性力に異方性が付与された異方弾性発泡体である。
【００８４】
弾性砥石６１の基材は、異方弾性発泡体に、ポリマーと砥粒を含む分散液を含浸させ、焼成することにより得られる。異方弾性発泡体において弾性力が最も強い方向は圧縮方向である。弾性砥石６１は、研磨具６０が研磨具ホルダ４に保持されたときに、異方弾性発泡体の圧縮方向が軸線Ｌ方向と一致するように形成される。
【００８５】
ポリマーは、結着剤として機能する。ポリマーは、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、或いは、ポリロタキサンのうちのいずれかである。本例では、ポリマーはポリロタキサンである。砥粒は、ワークの種類によって適宜選択される。砥粒としては、ダイヤ、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、チタニア、酸化セリウム、又はジルコニアを用いることができる。また、砥材は、クルミ、合成樹脂等の有機物である。本例では、砥粒はアルミナである。
【００８６】
また、本例の弾性砥石６１は、以下の条件を満たす。
ポリマーと砥粒間の結合力＞異方弾性発泡体とポリマーの内部結合力＞異方弾性発泡体の内部結合力
【００８７】
このような条件を満たすので、弾性砥石６１は、加工動作時に、まず、内部結合力の小さい異方弾性発泡体が脱落していき、異方弾性発泡体よりも結合力の大きいポリマーと砥粒が一定の割合で表出する。次に、ポリマーと砥粒とが脱落し、異方弾性発泡体が表出する。ここで、異方弾性発泡体は容易に脱落するので、ポリマーと砥粒とが、再び、一定の割合で表出する。この結果、弾性砥石６１では、ポリマーと砥粒が表出する割合が一定の範囲に保たれる。従って、弾性砥石６１による加工動作によって精密な表面精度を得ることができる。
【００８８】
図８に示すように、砥材ホルダ１１は、軸線Ｌ方向に延びるホルダ貫通穴１２を備える環状の部材である。また、砥材ホルダ１１は、その前端面に、ホルダ貫通穴１２を包囲する円形の砥材保持凹部１３を備える。ホルダ貫通穴１２の前端開口は、砥材保持凹部１３の円形底面の中心に開口している。弾性砥石６１は、軸線Ｌ方向の後端部分が砥材保持凹部１３に挿入され、接着剤により砥材ホルダ１１に固定される。また、砥材ホルダ１１は、その後端面に、ホルダ貫通穴１２を包囲する凹部を備える。凹部は、研磨具６０を研磨具ホルダ４に着脱可能に装着するための研磨具側連結部１５である。
【００８９】
研磨具６０は、研磨具側連結部１５が研磨具ホルダ４の連結部材２４の連結部（突起２６）に装着される。これにより、研磨具６０は、軸線Ｌ方向に移動可能な状態で研磨具ホルダ４の支持機構２１に支持される。また、研磨具６０は、砥材ホルダ１１がスリーブ７内に位置し、弾性砥石６１の前端部がスリーブ７から突出した姿勢で、支持機構２１に支持される。研磨具６０が連結部材２４に装着されると、連結部材２４の貫通穴２８と、ホルダ貫通穴１２とは連通する。
【００９０】
さらに、研磨具６０が支持機構２１に支持された状態では、移動機構２２の軸部材３６は、スリーブ７内において連結部材２４の貫通穴２８を貫通する。また、軸部材３６の前端部分は、連結部材２４に装着された研磨ブラシ３のホルダ貫通穴１２に挿入された状態となる。
【００９１】
ここで、研磨工具１ＡによってワークＷを切削或いは研磨する加工動作中に、研磨具ホルダ４の制御部５１が研磨具６０を移動させる制御動作は、実施例１の研磨工具１において研磨ブラシホルダ４の制御部５１が研磨ブラシ３を移動させる制御動作と同様である。
【００９２】
（作用効果）
本例の研磨工具１Ａにおいても、実施例１の研磨工具１と同様の作用効果を得ることができる。
【００９３】
すなわち、本例においても、研磨具ホルダ４が圧力センサ５３を備えるので、工作機械５に接続された研磨工具１ＡがワークＷを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークＷの側から研磨具６０にかかる負荷（圧力）を検出できる。また、研磨具ホルダ４の制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいて移動機構２２を駆動して研磨具６０を前記軸線Ｌ方向に移動させる。これにより、研磨工具１Ａは、研磨具６０の弾性砥石６１が摩耗した場合でも、ワークＷに対する研磨或いは切削の加工精度を維持できる。従って、弾性砥石６１が摩耗するのに伴って研磨工具１ＡをワークＷに接近する方向に移動させる等の複雑な制御動作を工作機械５に行わせる必要がない。よって、工作機械５を制御するための制御プログラムが複雑化することを回避できる。さらに、本例によれば、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持した状態で加工を開始したときに、ワークＷの寸法誤差などによりスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄが短くてワークＷに過度な加工を施してしまうような場合にも、ワークＷに対する加工精度を維持できる。
【００９４】
また、本例では、研磨具３の砥材（弾性砥石６１）が弾性を備える。従って、研磨具ホルダ４が研磨具３をワークＷに接近させる方向に移動させてワークＷへの切込み量を増加させたときに、研磨具３の砥材が破損することを防止或いは抑制できる。ここで、弾性砥石６１は、砥粒と、ゴム等の結合剤と、を含むものでもよい。また、弾性砥石６１は、砥粒と、エポキシ樹脂等の結合剤と、を含むものでもよい。
【００９５】
さらに、本例では、研磨具ホルダ４がスリーブ７を備えるので、研磨工具１Ａを回転させたときに研磨具３の弾性砥石６１が外周側に撓む撓み量を規定できる。
【００９６】
本例の研磨工具１Ａにおいても、実施例１の研磨工具１の変形例を採用できる。      
【００９７】
（実施例３）
図９は実施例３の研磨工具の斜視図である。本例の研磨工具１Ｂは、実施例２の研磨工具１Ａの研磨具６０の砥材を弾性砥石６１から剛性の砥石７１に変更したものである。図９に示すように、研磨工具１Ｂは、研磨具７０と、研磨具６０を着脱可能に保持する研磨具ホルダ４と、を有する。研磨具７０は、砥材ホルダ１１と、砥材ホルダ１１に保持された剛性の砥石７１とを備える。砥石７１は砥粒をビトリファイド等の結合剤で固めたもの、或いは、天然砥石である。砥石７１は軸線Ｌ方向に延びる円柱形状である。研磨工具１Ｂにおいて砥石７１を除く他の構成は、実施例２の研磨工具１Ａと同一である。従って、研磨工具１Ｂにおいて研磨工具１Ａと対応する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９８】
（作用効果）
本例の研磨工具１Ｂにおいても、実施例１の研磨工具１と同様の作用効果を得ることができる。
【００９９】
すなわち、本例においても、研磨具ホルダ４が圧力センサ５３を備えるので、工作機械５に接続された研磨工具１ＢがワークＷを切削或いは研磨する加工動作中に、ワークＷの側から研磨具７０にかかる負荷（圧力）を検出できる。また、研磨具ホルダ４の制御部５１は、圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）に基づいて移動機構２２を駆動して研磨具７０を前記軸線Ｌ方向に移動させる。これにより、研磨工具１Ｂは、研磨具７０の砥石７１が摩耗した場合でも、ワークＷに対する研磨或いは切削の加工精度を維持できる。従って、砥石７１が摩耗するのに伴って研磨工具１ＢをワークＷに接近する方向に移動させる等の複雑な制御動作を工作機械５に行わせる必要がない。よって、工作機械５を制御するための制御プログラムが複雑化することを回避できる。さらに、本例によれば、スピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持した状態で加工を開始したときに、ワークＷの寸法誤差などによりスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄが短くてワークＷに過度な加工を施してしまうような場合にも、ワークＷに対する加工精度を維持できる。
【０１００】
ここで、本例では、研磨具７０の砥材が剛性の磁石７１なので、ワークＷに対して過剰な切込み量を設定すると、磁石７１が破損する可能性がある。従って、本例の研磨工具１Ｂを用いて加工動作を開始する際には、まず、軸線Ｌ方向における研磨具７０の位置を研磨具７０の移動可能範囲内で最も後方Ｌ２に配置させておく。これにより、工作機械５がスピンドル５ａとワークＷとの間を距離Ｄ（図４参照）としたときに、砥石７１の前端面７１ａがワークに接触しない状態とする。
【０１０１】
次に、制御部５１は、モータ３５を駆動して研磨具３を前方Ｌ１に移動させる。そして、制御部５１は、研磨具３を移動させているときに圧力センサ５３からの出力（センサ検出圧力Ｐ）を監視し、監視している出力に基づいてモータ３５の駆動を停止して研磨具３の移動を停止させる。すなわち、制御部５１は、圧力センサ５３からの出力に基づいて砥石７１の前端面７１ａがワークＷに接触した状態が検出されると、モータ３５の駆動を停止して研磨具３の移動を停止させる。これにより、研磨具３のワークＷに対する切込み量が過剰になることを回避できるので、加工動作時に砥石７１が破損することを防止或いは抑制できる。
【０１０２】
なお、本例の研磨工具１Ｂにおいても、実施例１の研磨工具１の変形例を採用できる。      
【０１０３】
（その他の実施の形態）
上記の研磨工具１〜１Ｂでは、研磨具ホルダ４は、連結部材２４を軸線Ｌ方向に案内する案内部材としてスリーブ７を備える。しかし、案内部材は筒状のスリーブ７に限られるものではない。例えば、軸線Ｌに沿って延びる４本の円柱を連結部材２４の外周側に等角度間隔に配置することにより、スリーブ７に代わる案内部材とすることができる。      
【０１０４】
この場合、案内部材は、周方向で隣り合う２本の円柱の間の隙間が軸線Ｌ方向に延びる溝部３１となる。従って、連結部材２４の突起３２を溝部３１に挿入すれば、連結部材２４が軸線Ｌ方向に移動する際に、連結部材２４は溝部３１に沿って案内される。また、溝部３１と連結部材２４の突起３２とは、連結部材２４と軸部材３６とが供回りすることを規制する回転規制機構４０を構成する。従って、モータ３５（移動機構２２）を駆動したときに、連結部材２４を軸線Ｌ方向に精度よく移動させることができる。
【０１０５】
なお、研磨具ホルダ４がスリーブ７を備えていない場合には、工作機械５は、そのスピンドル５ａとワークＷとの間の距離Ｄを一定に維持して加工動作を行う。
【図１】
2019138595.tif 000003
【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】
2019138595.tif 000009
【図８】
2019138595.tif 000010
【図９】
2019138595.tif 000011
【国際調査報告】
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