JP2010260164A - 両端把持刃具と両端把持刃具の保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素繊維強化プラスチック板等の構造部材（主翼・尾翼・胴体等）やジュラルミン板、その他合成樹脂板、金属薄板等々を任意形状に切断された端面を仕上げ加工する両端把持刃具と両端把持刃具の保持装置を提供する。
【解決手段】両端把持刃具１００は、中央位置に刃部１０を備え、両端位置に把持部２、３を備えたものとした。刃部は、エンドミルや研削砥石で構成した。また、両端把持刃具の保持装置は、加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸等を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、刃具とその把持構成に係わり、特に、中央位置に刃部を備え、両端位置に回転主軸と連結する把持部を備えて軸心振れを極力抑制した新規な両端把持刃具とその保持装置に関するものである。

近年、例えば、航空機による国際的な物流増大に対応する事と、対地球環境向上を図るための低燃費性の要求が高まり、航空機の機体軽量化と燃費改善が図られている。その具体的方策として、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等の繊維強化プラスチック系複合材製品が軽量で、且つ、高い強度と剛性とを備えているため、航空機等の構造部材（主翼・尾翼・胴体等）として使用されている。上記航空機の構造部材の曲線切断に続く、仕上げ工程（切削・研削）は、図７に示すように、片持式のエンドミルＥＭとこれを保持する工具ホルダーＨにより切削加工される。 円柱状の根元側がホルダーＨに把持されるカッターシャンク部１と、先端側の外周に切削部Ｃを設けた構成からなり、ホルダーのチャック部ＣＨに片持ちされる。また、研削砥石（図示なし）に交換して研削作業が行われる。

上記エンドミルは、円柱状の根元側がホルダーに把持されるカッターシャンク部と、先端側の外周に切削部を設けた構成からなり、ホルダーのチャック部に片持ちされる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−０５４８１２号公報

上記エンドミルは、工具ホルダーを加工機側の主軸に備えるサイドロック方式やコレットチャック方式の把持手段に片持される片持式エンドミルであるから、この工具ホルダーを加工機の主軸により回転して被加工物（例えば、炭素繊維強化プラスチック板）の端面加工を行う。しかしながら、エンドミルを片持ちすると先端部の回転振れがあり、しかも被加工物への側面当てに伴う反力で先端側が大きく撓まされるから、切削抵抗や研削抵抗に弱く芯振れによるピッチングを起こし、短寿命と精度悪化を起こし、高精度な端面切削やエンドミルを研削砥石に交換しての高精度な端面研磨ができないという問題が解決されていない。

また、上記エンドミルには底刃が有るが、この底刃は被加工物の端面加工には全く使用されないから無駄な刃部であり、必然的にエンドミルを高価なものにしているし、再研磨工程に必要性の無い刃部をも再研磨しており、再研磨時の芯出し作業に手間取り再研磨コストを高くしているという問題点が残存している。

上記の他、炭素繊維強化プラスチック板等の構造部材（主翼・尾翼・胴体等）の端面加工を損ねる問題点が存在しており、これらの問題を早急に解決されたエンドミルや研削砥石とこの保持装置が求められている。

本発明は、炭素繊維強化プラスチック板等の構造部材（主翼・尾翼・胴体等）やジュラルミン板、その他合成樹脂板、金属薄板等々を任意形状に切断された端面を仕上げ加工する新規なエンドミルや研削砥石とこの保持装置を提供するものである。

上記目的を達成するべく本発明の請求項１による両端把持刃具は、中央位置に刃部を備え、両端位置に把持部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による両端把持刃具は、請求項１記載の両端把持刃具において、上記刃部は、エンドミルであることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による両端把持刃具は、請求項１記載の両端把持刃具において、上記刃部は、研削砥石であることを特徴とする。

また、本発明の請求項４による両端把持刃具は、請求項１または２または３のいずれかに一つに記載の両端把持刃具において、上記刃部は、把持部と着脱可能としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５による両端把持刃具は、請求項１または４記載の両端把持刃具において、上記把持部は、円錐状のテーパー形状となしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６による両端把持刃具の保持装置は、加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸を備えたコ型枠体と、上記コ型枠体の対向内面に備えた少なくとも一対の両持回転支持部と、上記両持回転支持部の一方には回転駆動軸と、他方には軸心方向に進退する摺動回転軸とを具備し、上記両持回転支持部は、中央位置に刃部を備え両端位置に把持部を備えた両端把持刃具の把持部を保持することを特徴とする。

また、本発明の請求項７による両端把持刃具の保持装置は、請求項６記載の両端把持刃具の保持装置において、上記回転駆動軸及び摺動回転軸には、両端把持刃具の把持部と係合するテーパー穴を具備したことを特徴とする。

本発明の請求項１による両端把持刃具の作用は、中央位置に刃部を備え、両端位置に回転主軸と連結する把持部を備えたから、刃具はこの両端が軸心振れすることなく強固のもとに把持され、薄板等の端面加工が長寿命のもとに高精度に行われる。

本発明の請求項２と３による両端把持刃具の作用は、上記刃部がエンドミル又は研削砥石であるから、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。

本発明の請求項４と５による両端把持刃具の作用は、刃部は、把持部と着脱可能としたから、不要な底刃が無く低コストに製作されるとともに再研削の芯出しが容易に行われる。更に、上記把持部を円錐状のテーパー形状としたから、回転駆動源との軸心合わせが確実に行われ軸心振れが無く、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。

本発明の請求項６による両端把持刃具の保持装置の作用は、加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸を備えた枠体の一対の両持回転支持部に備える回転駆動軸と軸心方向に進退する摺動回転軸との間に、中央位置に刃部を備え両端位置に把持部を備えた両端把持刃具の把持部を介在させることで、ワンタッチ操作のもとに両端把持刃具を両持ち保持が行われる。

本発明の請求項７による両端把持刃具の保持装置の作用は、上記両持回転支持部に備える回転駆動軸と軸心方向に進退する摺動回転軸とに設けた円錐状のテーパー穴に、上記両端把持刃具の把持部の円錐状のテーパー凸部が挿入されて、両者の軸心合わせが確実に行われ軸心振れが無く、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。

本発明の請求項１〜５による両端把持刃具は、両端位置に回転主軸と連結する把持部を備えたから、中央位置にある刃具は、この両端が軸心振れすることなく強固に把持でき、薄板等の端面加工が精度良くできる。また、上記刃部をエンドミル又は研削砥石とすれば薄板等の端面のエンドミル加工又は研削加工が精度良くできる。更に、刃部が把持部と着脱可能であるから、不要な底刃が無く低コストに製作できるとともに再研削の芯出しが容易にできる。そして、上記把持部を円錐状のテーパー形状としたから、回転駆動源との軸心合わせが確実に行われ軸心振れが解消でき、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良くできる。

本発明の請求項６と７による両端把持刃具の保持装置は、加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸を備えた枠体の一対の両持回転支持部に備える回転駆動軸と軸心方向に進退する摺動回転軸との間に、両端把持刃具の把持部を介在させるだけでワンタッチ操作のもとに両持ち保持できる。更に、上記両持回転支持部の回転駆動軸と摺動回転軸とのテーパー穴に、上記両端把持刃具の把持部のテーパー凸部を挿入すれば、両者の軸心合わせが確実にできて軸心振れが無く、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良くできる。

本発明の第１の実施の形態を示し、両端把持刃具の分解と組み付け正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、両端把持刃具の各種の断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、両端把持刃具の保持装置の正面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、保持装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、保持装置の正面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、保持装置の作用断面図である。 従来例の実施の形態を示し、片持エンドミルとホルダーに保持の説明図である。

以下、図１乃至図６を参照して本発明の各実施の形態を順次に説明する。

本発明の第１の実施の形態となる両端把持刃具は、下記の主たる構成要件からなる。まず、図１〜図２に示すように、両端把持刃具１００は、中央位置に底刃の無い刃部１０を備え、両端位置に把持部２，３を備えている。上記刃部１０は、エンドミルＥＭとしたものであり、把持部２，３と着脱可能の刃先交換式の構成としている。着脱の構成は、図２に示すように、把持部２，３に設けたスプライン２Ｂ，３ＢとエンドミルＥＭの孔に設けたスプライン１０Ａとのキー係合、把持部２，３に設けた雄ネジ２Ｃ，３ＣとエンドミルＥＭの孔に設けた雌ネジ１０Ｂとのねじ込み係合、把持部２，３に設けたテーパー２Ｄ，３ＤとエンドミルＥＭの孔に設けたテーパー１０Ｃとのテーパー係合等の適宜手段が構じられている。更に、上記把持部２，３は、円錐状のテーパー２Ａ，３Ａをなし、後記する加工機２００の回転駆動軸に取り付けられる保持装置３００にセットアップされる。尚、上記刃部１０は、エンドミルＥＭに替えて研削砥石ＫＴに交換可能である。研削砥石ＫＴの両端は、エンドミルＥＭと同様に把持部２，３と着脱可能な構成としている。また、テーパー２Ａには、滑り止め用のピン２Ｋが付設されている。

上記両端把持刃具１００をセットアップする保持装置３００は、図３〜図５に示すように構成されている。保持装置３００は、加工機２００の回転駆動軸Ｓ０に連結する回転主軸Ｓを備えたコ型枠体２０と、上記コ型枠体の対向内面２０Ａ，２０Ｂに備えた少なくとも一対の両持回転支持部２２，２３と、上記両持回転支持部の一方には回転駆動軸Ｓ１と、他方には軸心方向Ｏに進退する摺動回転軸Ｓ２とを具備している。上記両持回転支持部２２は、対向内面２０Ａに回転可能に配置した駆動側の回転駆動軸Ｓ１が回転主軸Ｓにギア列Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３により直結されていて、加工機２００の回転駆動軸Ｓ０の回転駆動により回転駆動される。その構成は、図５に示すように、回転主軸Ｓに連結する回転軸２８のギアＧ１が各回転軸２６，２７のギアＧ２，Ｇ３に噛み合わされている。図４に示すように、各回転軸２６，２７の下端が駆動側の回転駆動軸Ｓ１となっている。上記回転駆動軸Ｓ１の下端面には、テーパー穴２６Ａ，２７Ａがあけられ、これに把持部２が挿入保持される。また、両持回転支持部２３の摺動回転軸Ｓ２は、コ型枠体２０の対向内面２０Ｂに設けたシリンダＣに軸受Ｃ１で回転可能に支持され、且つ昇降可能に嵌合されていて、油圧ＯＰ又は空圧ＥＰ又はバネ圧ＳＰ等の加圧手段２５により回転駆動軸Ｓ１側へ所定の圧力Ｐで押圧される。上記摺動回転軸Ｓ２の上面には、テーパー穴３０があけられ、これに把持部３が挿入保持される。

しかして、上記保持装置３００は、両持回転支持部２２，２３に設けた回転駆動軸Ｓ１と摺動回転軸Ｓ２との間に、両端把持刃具１００の両端位置に備えた把持部２，３を挿入して保持される。上記両持回転支持部２２は、回転駆軸Ｓ１にテーパー穴２６Ａ，２７Ａを持ち、他方の摺動回転軸Ｓ２にテーパー穴３０，３０を持っていて、把持部２，３の円錐状のテーパー２Ａ，３Ａと連結される。

本発明の第１の実施の形態となる両端把持刃具１００は、下記のように作用する。先ず、図３と図４に示すように、両端把持刃具の作用は、中央位置に刃部１０を備え、両端位置に、保持装置３００の両持回転支持部２２，２３に設けた回転駆動軸Ｓ１及び摺動回転軸Ｓ２と連結する把持部２，３を備えたから、刃具はこの両端が軸心振れすることなく強固のもとに把持され、薄板等の端面加工が長寿命のもとに高精度に行われる。更に、上記刃部がエンドミルＥＭ又は研削砥石ＫＴであるから、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。そして、刃部１０は、把持部２，３と着脱可能としたから、不要な底刃が無く低コストに製作されるとともに再研削の芯出しが容易に行われる。更に、上記把持部２，３を円錐状のテーパー２Ａ，３Ａの形状としたから、回転駆動源との軸心合わせが確実に行われ軸心振れが無く、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。

そして、上記両端把持刃具１００による保持装置３００の作用を、図３と図５と図６により説明する。加工機２００の回転駆動軸ＳＯに連結する回転主軸Ｓを備えた枠体２０の一対の両持回転支持部２２，２３に備える回転駆動軸Ｓ１と軸心方向に進退する摺動回転軸Ｓ２との間に、中央位置に刃部１０を備え両端位置に把持部２，３を備えた両端把持刃具１００の把持部を介在させることで、ワンタッチ操作のもとに両端把持刃具を両持ち保持が行われる。上記両持回転支持部に備える回転駆動軸と軸心方向Ｏに進退する摺動回転軸Ｓ２とに設けた円錐状のテーパー穴３０に、上記両端把持刃具の把持部の円錐状のテーパー２Ａ，３Ａが挿入されて、両者の軸心合わせが確実に行われ軸心振れが無く、薄板ＣＰ等の端面Ｅのエンドミル加工及び研削加工が精度良く行われる。

尚、図５と図６には、両端把持刃具１００を保持装置３００に装着した薄板の加工例を示している。この加工例は、薄板（炭素繊維強化プラスチック板等の構造部材）ＣＰの端面加工であり、保持装置３００に備える２本の両端把持刃具１００の刃部１０により端面切削と端面仕上げが、薄板ＣＰの流れ方向に連続して同時に行われる。また、端面Ｅが直角に仕上げられるように、５軸制御される回転駆動軸Ｓ０に装備される両端把持刃具１００の保持装置３００を姿勢制御して行われる。

本発明の実施形態となる両端把持刃具によれば、下記の効果が奏せられる。先ず、両端把持刃具は、両端位置に回転主軸と連結する把持部を備えたから、刃具はこの両端が軸心振れすることなく強固に把持でき、薄板等の端面加工が精度良くできる。また、上記刃部をエンドミル又は研削砥石とすれば薄板等の端面のエンドミル加工又は研削加工が精度良くできる。更に、刃部が把持部と着脱可能であるから、不要な底刃が無く低コストに製作できるとともに再研削の芯出しが容易にできる。そして、上記把持部を円錐状のテーパー形状としたから、回転駆動源との軸心合わせが確実に行われ軸心振れが解消でき、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良くできる。

更に、両端把持刃具の保持装置は、加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸を備えた枠体の一対の両持回転支持部に備える回転駆動軸と軸心方向に進退する摺動回転軸との間に、両端把持刃具の把持部を介在させるだけでワンタッチ操作のもとに両持ち保持できる。更に、上記両持回転支持部の回転駆動軸と摺動回転軸とのテーパー穴に、上記両端把持刃具の把持部のテーパー凸部を挿入すれば、両者の軸心合わせが確実にできて軸心振れが無く、薄板等の端面のエンドミル加工及び研削加工が精度良くできる。

尚、本発明の両端把持刃具１００は、上記実施の形態における構成に限定されず、その発明の要旨内での設計変更が自由にできる。例えば、把持部２，３において、テーパー２Ａ，３Ａをストレートシャンクとし、キー係合、ネジ係合等の任意な形状とすることができる。更に、エンドミルＥＭや研削砥石ＫＴの他、任意な加工刃具を適用できる。等の変更も自由にできる。この変更によっても上記両端把持刃具の同様な作用が得られる。その他の詳細構成の設計変更も可能である。

本発明は、その対象物を航空機の構造体等の実施例で説明したものであるが、様々な製品装置の薄板加工に適用が可能である。

２，３ 把持部
２Ａ，３Ａ テーパー
２Ｂ，３Ｂ スプライン
２Ｃ，３Ｃ 雄ネジ
２Ｄ，３Ｄ テーパー
１０ 刃部
１０Ａ スプライン
１０Ｂ 雌ネジ
１０Ｃ テーパー
２０ コ型枠体
２０Ａ，２０Ｂ 対向内面
２２ 両持回転支持部
２３ 両持回転支持部
２５ 加圧手段
２６〜２８ 回転軸
２６Ａ，２７Ａ テーパー穴
３０ テーパー穴
１００ 両端把持刃具
２００ 加工機
３００ 保持装置
Ｃ シリンダ
Ｃ１ 軸受
ＥＭ エンドミル
ＫＴ 研削砥石
Ｏ 軸心方向
ＯＰ 油圧
ＥＰ 空圧
ＳＰ バネ圧
Ｐ 所定の圧力
Ｓ０ 回転駆動軸
Ｓ 回転主軸
Ｓ１ 回転駆動軸
Ｓ２ 摺動回転軸

Claims (7)

1. 中央位置に刃部を備え、両端位置に把持部を備えたことを特徴とする両端把持刃具。
2. 上記刃部は、エンドミルであることを特徴とする請求項１記載の両端把持刃具。
3. 上記刃部は、研削砥石であることを特徴とする請求項１記載の両端把持刃具。
4. 上記刃部は、把持部と着脱可能としたことを特徴とする請求項１または２または３のいずれか一つに記載の両端把持刃具。
5. 上記把持部は、円錐状のテーパー形状となしたことを特徴とする請求項１または４記載の両端把持刃具。
6. 加工機の回転駆動軸に連結する回転主軸を備えたコ型枠体と、上記コ型枠体の対向内面に備えた少なくとも一対の両持回転支持部と、上記両持回転支持部の一方には回転駆動軸と、他方には軸心方向に進退する摺動回転軸とを具備し、上記両持回転支持部は、中央位置に刃部を備え両端位置に把持部を備えた両端把持刃具の把持部を保持することを特徴とする両端把持刃具の保持装置。
7. 上記回転駆動軸及び摺動回転軸には、両端把持刃具の把持部と係合するテーパー穴を具備したことを特徴とする請求項６記載の両端把持刃具の保持装置。

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