JP2009023049A - 切削装置および切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な作業効率を実現し得る切削装置を提供する。
【解決手段】切削装置１０は、ワーク３０を切削する刃具１４０、ベルトコンベア２０、およびベルトコンベアのベルト２３に電荷を付与する帯電手段５０を有する。切削装置は、ベルトコンベアが、ワークの切削で生ずる切屑３８を、静電気力によりベルトに吸着することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削装置および切削方法に関する。

回転付勢したドリルやエンドミル等の切削用刃具により、ワークを加工するとき、摩擦熱が、ワークと刃具との間で生ずる。熱を除去しないまま加工を続けると、変形や表面荒れがワークに生じたり、加工精度が低下したりする。

このような不具合を回避するために、切削装置は、一般的に、切削油を切削箇所に供給したり、空気を切削箇所に吹きつけたりしながら、ワークの切削を行う（例えば、特許文献１。）。
特開２００３−２６０６２７号公報

しかし、ワークの切削加工では、上述のような、切削箇所への切削油の供給あるいは空気の吹きつけ等の影響により、切屑が散らばり易い。このため、切屑の回収が、困難であるという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、良好な作業効率を実現し得る、切削装置および切削方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の切削装置は、ワークを切削する刃具、ベルトコンベア、およびベルトコンベアのベルトに電荷を付与する帯電手段を有する。切削装置は、ベルトコンベアが、ワークの切削で生ずる切屑を、静電気力によりベルトに吸着することを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の切削方法は、ワークの切削で生ずる切屑を、ベルトコンベアのベルトに、静電気力により吸着して、搬送することを特徴とする。

本発明の切削装置は、ベルトが、切屑を吸着するため、切屑の散らばりを抑制し、効率良く切屑を回収することができる。したがって、本発明の切削装置は、良好な作業効率を実現し得る。

本発明の切削方法は、ワークの切削で生ずる切屑を、ベルトに吸着するため、切屑の散らばりを抑制し、効率良く切屑を回収することができる。したがって、本発明の切削方法は、良好な作業効率を実現し得る。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の実施形態に係るトリミング装置１０（切削装置）を説明するための概略図、図２は図１に示す主軸ヘッド部１００を説明するための断面図、図３は図２に示すエンドミル（刃具）１４０を説明するための断面図である。

図１を参照して、トリミング装置１０は、インストパネル内装部品（ワーク）３０を切削するための主軸ヘッド部１００、インストパネル内装部品３０の切削により生ずる切屑３８を回収するためのベルトコンベア２０を有する。また、トリミング装置１０は、ベルトコンベア２０のベルト２３を帯電させるための帯電ブラシ（帯電手段）５０、およびベルト２３を除電するための除電ブラシ（除電手段）６０を有する。除電ブラシ６０は、除電はけ６２が、スイッチ６４に電気的に接続している。さらに、トリミング装置１０は、ベルトコンベア２０が搬送した切屑３８を入れる収容箱４０、インストパネル内装部品３０を支持する受け台７０、および受け台７０に対してインストパネル内装部品３０を押圧するパッド７５を有する。また、トリミング装置１０は、主軸ヘッド部１００等に所定の動作をさせるための制御装置部（不図示）を有する。

インストパネル内装部品３０は、表皮層３２、発泡層３４、および芯材３６の３層構造を有する。表皮層３２は、例えばウレタンである。発泡層３４は、例えばウレタンフォームである。芯材３６は、例えばポリプロピレンである。

インストパネル内装部品３０の切屑３８を回収するベルトコンベア２０は、切屑３８を搬送するベルト２３、ベルト２３を駆動するドライビングプーリ２２、およびドライビングプーリ２２と協働しベルト２３を支持するテールプーリ２４を有する。

トリミング装置１０は、ベルトコンベア２０を、油圧シリンダにより、制御装置部からの信号に基づいて、インストパネル内装部品３０の切削箇所に近接離間させることができる。ベルトコンベア２０は、ドライビングプーリ２２が、切削箇所の近傍に位置し、テールプーリ２４が、切屑３８を入れる収容箱４０の近傍に位置する。

ベルト２３は、無端状であり、ドライビングプーリ２２の回転により回転する。ベルト２３は、２層構造を有し、ベルト２３の表面をなす絶縁層が、基材表面に密着している。基材の材質および絶縁層の材質は、樹脂である。絶縁層の材質は、インストパネル内装部品３０の材質より帯電列上位であり、プラスの静電気が帯電し易い材質である。例えば、絶縁層の材質は、シリコンゴムやナイロンである。

ベルト２３には、帯電ブラシ５０が、帯電はけ５５で接触している。また、ベルト２３には、除電ブラシ６０が、除電はけ６２で接触している。帯電はけ５５および除電はけ６２は、適度な導電性を有する、金属線または導電性樹脂繊維である。帯電ブラシ５０は、帯電はけ５５が、電圧印加状態である。

次に、図２を参照して、インストパネル内装部品３０を切削する主軸ヘッド部１００について説明する。主軸ヘッド部１００は、刃具としてのエンドミル１４０、エンドミル１４０を保持するバイトホルダ１３０、エンドミル１４０に回転運動と超音波振動とを付与する超音波スピンドル１６０、および、超音波スピンドル１６０とバイトホルダ１３０とを支持するカバー１５０を有する。なお、超音波スピンドル１６０には、超音波スピンドル１６０を回転付勢する駆動装置（不図示）が、接続している。

超音波スピンドル１６０は、電圧の印加により超音波振動する圧電素子１１０、および圧電素子１１０の超音波振動を伝達するホーン１２０を有する。圧電素子１１０は、ピエゾ素子１１０である。ホーン１２０は、ピエゾ素子１１０に当接している。超音波スピンドル１６０には、ホーン１２０の先端で、バイトホルダ１３０が、螺合している。バイトホルダ１３０は、エンドミル１４０のシャンクを挿通するための穴１３６を有し、焼ばめにより、エンドミル１４０を保持している。

超音波スピンドル１６０とバイトホルダ１３０とを支持するカバー１５０は、筒状の形状を有し、超音波スピンドル１６０およびバイトホルダ１３０を、空洞内に収容している。カバー１５０は、カバー１５０の内面１５１に沿ってベアリングを保持し、バイトホルダ１３０および超音波スピンドル１６０を、回動自在に支持している。

カバー１５０には、給気管８０および排気管８５が、継ぎ手１５５，１５７を介して連結している。給気管８０には、空気（冷却媒体）を圧送するポンプ９０が、接続している。給気管８０は、カバー１５０内での空気の流通経路をなす給気溝１５３に連通している。同様に、排気管８５は、カバー１５０内での空気の流通経路をなす排気溝１５４に連通している。給気溝１５３および排気溝１５４は、カバー１５０の周方向に沿って延在している。

カバー１５０は、シールベアリング１５２を、給気溝１５３を挟む位置および排気溝１５４を挟む位置に有する。シールベアリング１５２は、給気溝１５３内を流れる空気の漏れ、および排気溝１５４内を流れる空気の漏れを、防止している。

図３を参照して、エンドミル１４０は、空気が流れる流路１４５を、内部に有する。流路１４５は、バイトホルダ１３０の給気孔１３２および排気孔１３４を通じて、カバー１５０の給気溝１５３および排気溝１５４に連通している。流路１４５は、エンドミル１４０内部において、エンドミル１４０の長手方向に延在し、刃先側からシャンク側に向かって折り返す構造を有する。

次に、実施形態に係るトリミング装置１０の作用について説明する。

トリミング装置１０は、エンドミル１４０を超音波振動および回転運動させながら、主軸ヘッド部１００を移動させ、受け台７０およびパッド７５により固定したインストパネル内装部品３０を切削し、整形する。このとき、ポンプ９０が、空気を、エンドミル１４０内に供給する。空気は、カバー１５０の給気溝１５３からエンドミル１４０内部の流路１４５に流入し、流路１４５内を流通した後、排気溝１５４を通ってカバー１５０の外へ出る。

切削で生ずる切屑３８は、ベルトコンベア２０が、静電気力により、帯電したベルト２３に吸着して、搬送する。ベルトコンベア２０のベルト２３は、ドライビングプーリ２２の回転によって移動するとき、帯電ブラシ５０と擦れることにより、回転方向に沿って順次帯電する。

インストパネル内装部品３０の切削時、切削箇所とベルト２３との間の距離は、ベルト２３の電荷で、切屑３８を吸着することができる距離であれば良く、適宜設定することができる。

切削開始から所定時間経過した後、スイッチ６４は、制御装置部からの信号を受け、除電はけ６２とアースとを電気的に接続する。所定時間は、ベルト２３が吸着した切屑３８が、ベルト２３と除電はけ６２との当接位置２５に到達するまでにかかる時間である。

この時間は、ベルト２３が切屑３８を吸着する吸着位置２１から除電はけ６２の当接位置２５までのベルト２３の長さ、および、ベルト２３の移動速度に応じて、制御装置部が、設定する。ベルト２３が切屑３８を吸着する吸着位置２１とは、ベルト２３において、切削箇所とベルト２３との距離が最短になる位置である。

アースに電気的に接続した除電はけ６２は、ベルト２３の電荷を除去し、除去した電荷を、アースに放出する。ベルト２３の除電にともない、切屑３８は、ベルトコンベア２０のテールプーリ２４側から収容箱４０に落下する。

次に、上記実施形態に係るトリミング装置１０の効果を説明する。

実施形態に係るトリミング装置１０は、帯電したベルト２３が、切削で生ずる切屑３８を、静電気力により吸着するため、切屑３８の散らばりを抑制し、効率良く切屑３８を回収することができる。したがって、トリミング装置１０は、良好な作業効率を実現し得る。

実施形態に係るトリミング装置１０は、エンドミル１４０が、回転運動するとともに超音波振動するため、回転運動のみにより切削する場合に比べ、切屑３８を細かくすることができる。切屑３８が細かいため、実施形態に係るトリミング装置１０は、帯電したベルト２３が、切屑３８を吸着し易い。

実施形態に係るトリミング装置１０は、エンドミル１４０が、空気が流れる流路１４５を、内部に有する。このため、トリミング装置１０は、エンドミル１４０とインストパネル内装部品３０との摩擦熱を、空気により除去することができ、熱によるエンドミル１４０への切屑３８の付着を、抑制することができる。したがって、実施形態に係るトリミング装置１０は、エンドミル１４０に付着した切屑３８に起因する、インストパネル内装部品３０の損傷を抑制することができる。

また、空気による熱の除去により、実施形態に係るトリミング装置１０は、切屑３８のエンドミル１４０への付着だけでなく、熱による切屑３８同士の付着も抑制することができる。したがって、エンドミル１４０を冷却しない場合に比べ、切屑３８が細かく、実施形態に係るトリミング装置１０は、帯電したベルト２３が、切屑３８を吸着し易い。

さらに、上述したように切屑３８が細かいため、実施形態に係るトリミング装置１０は、エンドミル１４０への切屑３８の絡まりを、抑制することができる。したがって、実施形態に係るトリミング装置１０は、絡まった切屑３８に起因する、インストパネル内装部品３０の損傷を抑制することができる。

実施形態に係るトリミング装置１０は、エンドミル１４０が、空気が流れる流路１４５を、内部に有する。この流路１４５は、エンドミル１４０を貫通することなく、エンドミル１４０内部において刃先側からシャンク側へ向かって折り返す構造を有する。このため、トリミング装置１０は、冷却媒体を切削箇所に供給することによる、切屑３８の飛散を防止することができる。したがって、実施形態に係るトリミング装置１０は、効率良く切屑３８を回収することができる。

次に、本発明の実施形態に係るトリミング方法（切削方法）について説明する。

図４は、実施形態に係るトリミング方法を説明するための流れ図である。なお、以下では、上で説明した部材には同一符号を付し、説明は省略する。

まず、ドライビングプーリ２２に接続したモータ（不図示）が、制御装置部からの信号を受け、ドライビングプーリ２２を回転させる。ドライビングプーリ２２の回転により、ベルト２３およびテールプーリ２４が、回転する（Ｓ１）。この後、ポンプ９０が、空気の圧送を開始する（Ｓ２）。空気は、給気管８０を通り、カバー１５０内の給気溝１５３から、エンドミル１４０内部の流路１４５に流入し、流路１４５内を流通した後、排気溝１５４を通ってカバー１５０の外へ出る。

エンドミル１４０への空気の供給を開始した後、超音波スピンドル１６０が、始動する（Ｓ３）。具体的には、駆動装置（不図示）が、超音波スピンドル１６０を回転付勢するとともに、超音波スピンドル１６０のピエゾ素子１１０が、電圧印加状態となる。エンドミル１４０は、超音波スピンドル１６０の回転により、回転し、ピエゾ素子１１０の超音波振動により、超音波振動する。

超音波スピンドル１６０の始動後、スイッチ６４が、制御装置部からの信号を受け、除電はけ６２とアースとの電気的接続を切断する（Ｓ４）。除電はけ６２が、非接地状態となるため、ベルト２３は、帯電ブラシ５０と擦れることにより、帯電する。

スイッチ６４が、除電はけ６２とアースとの電気的接続を切断した後、トリミング装置１０は、パッド７５および受け台７０により固定したインストパネル内装部品３０を、回転運動および超音波振動するエンドミル１４０により切削し、整形する（Ｓ５）。このとき、トリミング装置１０は、主軸ヘッド部１００を、制御装置部からの信号に基づき、移動させる。ベルトコンベア２０は、主軸ヘッド部１００に追従して移動し、ベルト２３が、切削で生ずる切屑３８を、静電気力により吸着する（Ｓ５）。

切削開始後、ベルト２３上の切屑３８が、除電はけ６２とベルト２３との当接位置２５に到達する前に、トリミング装置１０は、超音波スピンドル１６０を回転付勢する駆動装置（不図示）への通電、およびピエゾ素子１１０への印加を、停止する（Ｓ６）。また、このとき、トリミング装置１０は、主軸ヘッド部１００の移動も停止する（Ｓ６）。

駆動装置への通電、ピエゾ素子１１０への印加、および主軸ヘッド部１００の移動を停止した後、スイッチ６４が、制御装置部からの信号を受け、除電はけ６２とアースとを電気的に接続する（Ｓ７）。除電ブラシ６０は、ベルト２３上の電荷を、除電はけ６２により除去し、アースに放出する。

Ｓ７において、スイッチ６４が制御装置部からの信号を受けるのは、切削開始から所定時間経過後である。この所定時間は、ベルト２３が、切屑３８を、除電はけ６２とベルト２３との当接位置２５まで搬送するのにかかる時間である。つまり、吸着した切屑３８が、ベルト２３上にたまったら、スイッチ６４は、制御装置部からの信号を受け、除電ブラシ６０とアースとを電気的に接続する。

所定時間は、制御装置部が、切屑３８の吸着位置２１から除電はけ６２の当接位置２５までのベルト２３の長さ、および、ベルト２３の移動速度に応じて、設定する。

除電はけ６２とアースとの電気的接続の後、所定の間に、収容箱４０が、ベルトコンベア２０のテールプーリ２４側から落下する切屑３８を、収容する（Ｓ８）。なお、この所定の間に、収容箱４０は、ベルト上の切屑３８を、全て収容する。

切屑３８の収容後、制御装置部が、トリミングを終了するかしないかを判断する（Ｓ９）。トリミングを継続する場合、トリミング装置１０は、再度、上で述べた超音波スピンドル１６０の始動（Ｓ３）から切屑３８の収容（Ｓ８）までを実行する。トリミング装置１０は、この作業を、制御装置部がトリミング終了と判断するまで繰り返す。

次に、上記実施形態に係るトリミング方法の効果を説明する。

実施形態に係るトリミング方法は、インストパネル内装部品３０の切削時、切屑３８を、帯電したベルト２３に静電気力により吸着するため、切屑３８の散らばりを抑制し、効率良く切屑３８を回収することができる。したがって、実施形態に係るトリミング方法は、良好な作業効率を実現し得る。

実施形態に係るトリミング方法は、回転運動および超音波振動するエンドミル１４０が、インストパネル内装部品３０を切削するため、回転運動のみをするエンドミル１４０により切削する場合に比べ、切屑３８を細かくすることができる。切屑３８が細かいため、実施形態に係るトリミング方法は、切屑３８を、帯電したベルト２３に吸着させ易い。

実施形態に係るトリミング方法は、空気が内部を流通するエンドミル１４０が、インストパネル内装部品３０を切削する。このため、実施形態に係るトリミング方法は、エンドミル１４０とインストパネル内装部品３０との間で生ずる摩擦熱を、空気により除去し、熱によるエンドミル１４０への切屑３８の付着を、抑制することができる。したがって、実施形態に係るトリミング方法は、エンドミル１４０に付着した切屑３８に起因する、インストパネル内装部品３０の損傷を抑制することができる。

また、実施形態に係るトリミング方法は、摩擦熱を除去することにより、切屑３８のエンドミル１４０への付着だけでなく、熱による切屑３８同士の付着も抑制することができる。したがって、エンドミル１４０を冷却しない場合に比べ、切屑３８が細かく、実施形態に係るトリミング方法は、切屑３８を、帯電したベルト２３に吸着させ易い。

さらに、上述のように切屑３８が細かいため、実施形態に係るトリミング方法は、エンドミル１４０への切屑３８の絡まりを、抑制することができる。したがって、実施形態に係るトリミング方法は、絡まった切屑３８に起因する、インストパネル内装部品３０の損傷を抑制することができる。

実施形態に係るトリミング方法は、エンドミル１４０内部の流路１４５に空気を流通させることにより、インストパネル内装部品３０とエンドミル１４０との摩擦熱を除去している。この流路１４５は、エンドミル１４０を貫通することなく、エンドミル１４０内で刃先側からシャンク側へ折り返す構造を有しているため、実施形態に係るトリミング方法は、冷却媒体による、切屑３８の飛散を防止することができる。したがって、実施形態に係るトリミング方法は、効率良く切屑３８を回収することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、実施形態に係るトリミング装置１０は、帯電手段が、帯電ブラシ５０であるが、これのみでなく、帯電ローラであってもよい。除電手段は、除電ブラシ６０のみでなく、除電ローラであってもよい。また、ワークは、インストパネル内装部品３０のみでなく、ドアトリム等の樹脂成形体であってもよい。さらに、冷却媒体は、空気のみでなく、水や切削油等の種々の代替手段を使用することができる。

本発明の実施形態に係るトリミング装置を説明するための概略図である。 図１に示す主軸ヘッド部を説明するための断面図である。 図２に示すエンドミルを説明するための断面図である。 トリミング方法を説明するための流れ図である。

符号の説明

１０ トリミング装置（切削装置）、
２０ ベルトコンベア、
２１ 吸着位置、
２２ ドライビングプーリ、
２３ ベルト、
２４ テールプーリ、
２５ 当接位置、
３０ インストパネル内装部品（ワーク）、
３２ 表皮層、
３４ 発泡層、
３６ 芯材、
３８ 切屑、
４０ 収容箱、
５０ 帯電ブラシ（帯電手段）、
５５ 帯電はけ、
６０ 除電ブラシ（除電手段）、
６２ 除電はけ、
６４ スイッチ、
７０ 受け台、
７５ パッド、
８０ 給気管、
８５ 排気管、
９０ ポンプ、
１００ 主軸ヘッド部、
１４０ エンドミル（刃具）。

Claims (12)

1. ワークを切削する刃具と、
   前記刃具による前記ワークの切削で生ずる切屑を搬送するベルトコンベアと、
   前記ベルトコンベアのベルトに電荷を付与する帯電手段と、
   当該帯電手段に対して前記ベルトの進行方向下流に配設され、前記ベルトの電荷を除去する除電手段と、を有し、
   前記ベルトコンベアが、前記切屑を、前記電荷の静電気力により前記ベルトに吸着し、前記除電手段が、前記ワークの切削開始から所定時間経過後に、前記電荷を除去することを特徴とする切削装置。
2. 前記刃具が、冷却媒体が流れる流路を内部に有するエンドミルであることを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
3. 前記エンドミルの流路が、前記エンドミル内部において、刃先側からシャンク側に向かって折り返す構造を有することを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
4. 前記刃具が、当該刃具に超音波振動および回転運動を付与する超音波振動スピンドルに接続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削装置。
5. 前記帯電手段が、帯電ブラシであり、当該帯電ブラシおよび前記ベルトが擦れることにより、前記ベルトが帯電することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削装置。
6. 前記所定時間は、前記切屑が、前記ベルトに吸着されてから、前記除電手段に到達するまでにかかる時間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削装置。
7. 帯電手段によりベルトコンベアのベルトに電荷を付与し、当該電荷の静電気力により、刃具によるワークの切削で生ずる切屑を、前記ベルトに吸着して、前記切屑を前記ベルトコンベアにより搬送し、前記ワークの切削開始から所定時間経過後に、前記帯電手段に対して前記ベルトの進行方向下流に配設された除電手段により、前記電荷を除去することを特徴とする切削方法。
8. 前記刃具が、流路を内部に有するエンドミルであり、冷却媒体を前記流路に流しながら、前記エンドミルにより前記ワークを切削することを特徴とする請求項７に記載の切削方法。
9. 前記エンドミルの前記流路が、前記エンドミルの内部において、刃先側からシャンク側に向かって折り返す構造を有し、冷却媒体を前記流路に流しながら、前記エンドミルにより前記ワークを切削することを特徴とする請求項８に記載の切削方法。
10. 前記刃具が、当該刃具に超音波振動および回転運動を付与する超音波振動スピンドルに接続し、前記刃具が、回転運動および超音波振動しながら、前記ワークを切削することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の切削方法。
11. 前記帯電手段が、帯電ブラシであり、当該帯電ブラシが、前記ベルトと擦れることにより、前記ベルトが帯電することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の切削方法。
12. 前記所定時間は、前記切屑が、前記ベルトに吸着されてから、前記除電手段に到達するまでにかかる時間であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の切削方法。

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