JP2013252587A - 加工器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】加工工具の加工対象物に対する相対的移動方向の変更に対応して、吹き出しノズル管から吹き出される流体の吹き出し方向の変更を柔軟に行うことができ、加工した際に生じる飛散可能性片を加工しながら効率的に除去可能なコンパクトな構成の加工器具を提供する。
【解決手段】本発明の加工器具2は、加工対象物1を加工する加工工具9を保持して加工対象物1に対して相対的に移動する保持具本体2Aと、保持具本体2Aに加工工具9の軸線を中心にして回転可能に取付けられて加工対象物1の加工凹処4に向けて流体を吹き付ける吹き出しノズル管10とを有する。加工により生じた飛散可能性片14は、吹き出しノズル管10から吹き出される流体により除去される。
【選択図】図1

Description

本発明は、加工対象物を加工する際に生じる切り粉、バリ等の飛散可能性片に流体を吹き付けて、加工対象物を加工しながら、その飛散可能性片を除去する加工器具の改良に関する。
従来から、例えば、車両用のインストルメントパネル等の樹脂製成形体には、エアーバッグを展開させるために加工凹処として略矩形状(矩形の各角部はR形状(角が丸められた形状)となっており滑らかに繋がっている)の開裂溝(切削溝)が加工形成されている。その開裂溝は、例えば、この樹脂製成形体を切削対象又は加工対象物(ワーク)として、切削工具等の加工工具を用いて二次加工により形成される。
ところで、そのインストルメントパネルへの開裂溝の形成の際に発生するバリや切り粉等の飛散可能性片が、その開裂溝に残存していると、インストメントパネルの開裂溝を開裂させてエアバッグを展開させた際にエアバッグに接触したり又は、その飛散可能性片が飛散するおそれがある。
そこで、車両用のインストルメントパネル等の樹脂製成形体では、吹き出しノズル管を設けて、開裂溝やその周辺に飛散可能性片が残存しないように、その樹脂製成形体に加工により開裂溝を形成しながら、吹き出しノズルから流体を開裂溝及びその周辺に噴射させることにより、飛散する可能性のあるバリや切り粉等の飛散可能性片をその開裂溝から取り除いている。
なお、加工工具に吹き出しノズル管を設けて、加工対象物に切削溝を形成しながら、加工対象物に対する加工工具の移動方向後方側から流体を切削溝に吹き付けて切り粉等の塵埃を除去する工作機械の切粉除去装置は既に知られている(例えば、特許文献1参照)。
(特許文献1)。
特開平6−71539号公報
ところで、加工対象物に加工凹処を形成する際に、その加工凹処の形成途中で加工対象物に対する加工工具の相対的移動方向を変更する必要がある場合がある。例えば、開裂溝は、矩形の筋状に形成され、その加工工程においては、加工工具の加工対象物に対する相対的移動方向が加工途中で変更される。
このような場合、加工対象物に対する加工工具の相対的移動方向の変更に対応して、吹き出しノズル管から吹き出される流体の吹き出し方向を柔軟に変更できる構成とすることが、効率的に飛散可能性片を除去する観点から望ましい。
ところが、従来の加工器具では、加工工具を保持する保持具本体に、流体を噴射する吹き出しノズル管が固定されていたので、加工工具の加工対象物に対する相対的移動方向を変更すると、変更後の相対的移動方向に対する流体の吹き付け方向が変化し、このため、加工と共に発生する飛散可能性片を必ずしも効率的に除去できないという不都合がある。
また、加工工具の加工対象物に対する相対的移動方向の変更に対応して、吹き出しノズル管から吹き出される流体の吹き出し方向を変更可能な構造とする場合に、その構造を極力コンパクトな構成とするのが望ましい。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、加工工具の加工対象物に対する相対的移動方向の変更に対応して吹き出しノズル管から吹き出される流体の吹き出し方向の変更を柔軟に行うことができ、加工対象物を加工しながら加工した際に生じる飛散可能性片を効率的に除去可能なコンパクトな構成の加工器具を提供することを目的とする。
本発明に係る加工器具は、加工対象物を加工する加工工具を保持してその加工対象物に対して相対的に移動する保持具本体と、その保持具本体に加工工具の軸線を中心にして回転可能に取付けられて、その加工対象物の加工凹処に向けて流体を吹き付ける吹き出しノズル管とを有し、加工対象物を加工しながらその加工により生じた飛散可能性片を除去することを特徴とする。
本発明によれば、加工対象物を加工する加工工具を保持して加工対象物に対して相対的に移動する保持具本体に、加工工具の軸線を中心にして回転可能に吹き出しノズル管が設けられている。従って、加工対象物に対する加工工具の相対的移動方向の変更に対応して吹き出しノズル管から吹き出される流体の吹き出し方向を柔軟に変更でき、その飛散可能性片を効率的に除去できる。
また、吹き出しノズル管が保持具本体に一体的に組み込まれているので、加工器具のコンパクト化を図ることができる。
図1は本発明の実施例に係る加工器具の全体構成を示す概要図である。 図2は図1に示す加工器具の内部構成を示す説明図である。 図3は本発明の実施例に係る加工器具の飛散可能性片除去システムの概要を示す説明図である。 図4は図2に示す回転機構の詳細構成を示す説明図である。 図5は図1に示す吹き出される圧縮エアーの吹き出し方向と加工工具の相対的移動方向との関係を示す模式図である。 図6は、実験結果の評価の一例を定性的に示す説明図である。 図7は本発明の実施例に係る吹き出しノズル管の変形例1を示す説明図であって、(a)は吹き出しのノズル管の加工工具の軸線に対する傾斜角度変更前の状態を示す説明図であり、(b)は吹き出しのノズル管の加工工具の軸線に対する傾斜角度変更後の状態を示す説明図である。 図8は本発明の実施例に係る吹き出しノズル管の変形例2を示す説明図であって、吹き出しノズル管に分岐ノズルを設けた例を示す説明図である。
以下、本発明に係る加工器具の実施例について、添付図面を参照しながら説明する。
(実施例)
図1において、1は加工対象物(切削対象物)、2は加工器具、3は工作機械本体である。
加工対象物1は、樹脂製成形体でも金属製品でも良いが、この実施例では、樹脂製成形体としての車両用のインストルメントパネルであるとする。このインストルメントパネルに矩形状の加工凹処としての開裂溝(切削溝)4を形成する場合を例に挙げて、以下説明する。
その加工器具2は、保持具本体2Aとチャッキング部2Bと集塵筒体2Cとから概略構成されている。チャッキング部2Bは保持具本体2Aの上部に設けられて、工作機械本体3のチャック装置3Aにチャッキングされる。尚、工作機械本体3に対し加工器具2をチャックで固定する例を示したが、チャック以外に、ネジ止め等で固定しても良い。保持具本体2Aには、チャッキング部2Bと集塵筒体2Cとの間である上下方向中央部に、図2に示すように、後述する機構を収容する直方体形状の収容ケース5が設けられている。
その集塵筒体2Cの下部には、清掃用の円筒状ブラシ6が加工対象物1に臨んで設けられている。その円筒状ブラシ6は多数の櫛状歯を輪環状に配設することによって形成されている。収容ケース5の上部には、図2に示すように、スピンドルモータ7が設けられている。そのスピンドルモータ7の出力軸にはスピンドル軸8が設けられ、そのスピンドル軸(主軸)8の下部には加工工具としての切削刃9が設けられている。
その切削刃9は、スピンドルモータ7によって回転駆動される。そのスピンドルモータ7には、例えば、増速スピンドルモータが用いられ、スピンドル軸8の回転数は、例えば、10000rpm〜50000rpmである。
その集塵筒体2Cは円筒状ブラシ6と協働して、切削刃9と吹き出しノズル管10とを包囲する包囲空間11を形成している。その集塵筒体2Cには、図3に示すように集塵ダクト12が接続されている。その包囲空間11は集塵ダクト12を介して集塵機13に連通されている。なお、その図3において、符合12aは集塵ダクト12の途中に設けられた流量計、符合12bは開放弁をそれぞれ示す。また、その集塵ダクト12はここでは可撓性ホースから構成されているが、これに限られるものではない。
集塵機13は、吹き出しノズル管10と協働して加工対象物1を切削する際に生じた切り粉、バリ等の飛散可能性片14を吸引することにより、その飛散可能性片14を加工凹処としての開裂溝4から除去する機能の一部を担っている。
その保持具本体2Aには、その収容ケース5内に、吹き出しノズル管10をスピンドル軸8の軸線を中心として、切削刃9の回りに回転させる回転機構15が収容されている。
その回転機構15は、図1、図4に示すように、駆動モータ16、駆動歯車17、従動歯車18、接続アタッチメント部材19から概略構成されている。
その駆動モータ16は、工作機械本体3に設置の回転制御部16Aにより駆動制御される。その回転制御部16Aは、シーケンス制御によって自動的に吹き出しノズル管10を切削刃9の相対的移動方向の変更に対応して切削刃9の軸線回りに回転させるようにプログラミングされていても良いし、手動入力によって吹き出しノズル管10を切削刃9の相対的移動方向(加工対象物1が切削刃9に対して移動する場合も含む意味で使用している)の変更に対応して、切削刃9の軸線回りに回転させるように構成しても良い。
接続アタッチメント部材19は、図4に模式的に示すように、固定側アタッチメント部材19aと回転側アタッチメント部材19b、19b’とから構成されている。固定側アタッチメント部材19aは保持具本体部2Aの外周部に固定され、固定側アタッチメント部材19aには、工場に設置のコンプレッサ(図示を略す)から流体としての圧縮エアーを供給するエアー供給管19cに接続されている。回転側アタッチメント部材19bは、保持具本体2Aの外周部にボールベアリング19b”等を介して回転可能に保持され、従動歯車18に連結部20を介して一体に連結されている。
回転側アタッチメント部材19b’は、固定側アタッチメント部材19aに回転可能に摺接されている。その固定側アタッチメント部材19aには、回転側アタッチメント部材19b’との対向箇所に環状流路19dが形成されている。その環状流路19dには、図2に示すように供給管19cが連通路19eを介して連通されている。なお、その固定側アタッチメント部材19aと回転側アタッチメント部材19b’とは、圧縮エアーの空気が漏れないようにシール部材19fによりシールされる。
吹き出しノズル管10は、切削刃9、スピンドル軸8に接触しないようにして傾斜され、かつ、適宜形状に屈曲されて従動歯車18と回転側アタッチメント部材19bとに支持されている。
その吹き出しノズル管10の吹き出し口10aは、加工対象物1の開裂溝4に臨まされ、その吹き出しノズル管10の圧縮エアー取り入れ口10bは、環状流路19dに連通されている。
駆動モータ16が回転駆動されると、駆動歯車17、従動歯車18を介して、回転側アタッチメント部材19b、19b’がスピンドル軸8を中心にして回転されると共に、吹き出しノズル管10の吹き出し口10aが切削刃9の軸線回りに回転される。
(作用)
吹き出しノズル管10の吹き出し口10aは、ここでは、図1、図2に示すように、切削刃9の加工対象物1に対する相対的移動方向に対して、相対的移動方向後方側から切削刃9の移動方向に追従して相対的移動方向後方側から相対的移動方向前方に向かって、かつ、圧縮エアーが開裂溝4の延びる方向に沿って吹き出されるように、吹き出しノズル管10の切削刃9の軸線を中心とする回転方向の位置関係がセットされている。
まず、加工器具2を工作機械本体3にセットして、コンプレッサ(図示を略す)を作動させると共に、集塵機13を作動させる。ついで、図1、図2に示すように、切削刃9を回転させながら一定方向(矢印A方向)に移動させると、加工対象物1に開裂溝4が形成されると共に、飛散可能性片14が開裂溝4の周辺に生じる。
その際、吹き出しノズル管10は、切削刃9の相対移動方向後方側から切削刃9の移動方向に追従し、切削により生じた開裂溝4の周辺や開裂溝4の奥底に存在する切り粉や開裂溝4の周辺に生じたちぎれそうなバリ等の飛散可能性片14は、吹き出しノズル管10の吹き出し口10aから吹き出す圧縮エアーによって、相対移動方向前方に向かって吹き飛ばされる。その結果、開裂溝4から外に向かって掃き出され、集塵筒体2C、集塵ダクト12を経て集塵機13に吸引される。
その図5に矢印Bで示すように、切削刃9の加工対象物1に対する最初の相対的移動方向に対して切削刃9の加工対象物1に対する相対的移動方向を変更して開裂溝4を連続的に形成する場合には、切削刃9の相対的移動方向変更後に吹き出しノズル管10の吹き出し口10aから吹き出される圧縮エアーの吹き出し方向が、切削刃9の相対的移動方向変更後も移動方向後方側から移動方向前方側に向かって吹き出されるように、駆動モータ16を駆動して吹き出しノズル管10を矢印Cで示すように軸線回りに回転させる。
これにより、切削刃9の加工対象物1に対する相対的移動方向の変更に対応して、柔軟に、吹き出しノズル管10から吹き出される圧縮エアーの吹き出し方向を変更でき、切削刃9の相対的移動方向後方側から相対的移動方向前方側に向かって圧縮エアーを開裂溝4に沿って吹き出させることができる。
図6はその実験例であり、矩形状の開裂溝4の各辺を形成する直線状溝と直線状溝とが交差する角度を60度、75度、90度になるように加工パターンを設定し、圧縮エアーの圧力を0.1Mpa(メガパスカル)、0.3Mpa(メガパスカル)、0.5Mpa(メガパスカル)とし、加工対象物1に対する切削刃9の相対的移動方向後方側から相対的移動方向前方側に向かう圧縮エアーの吹き出し方向を0度とし、これを基準として加工対象物1に対する切削刃9の相対的移動方向前方側から相対的移動方向後方側に向かう圧縮エアーの吹き出し方向を180度とし、加工対象物1に対する切削刃9の相対的移動方向と直交する方向の吹き出し方向を90度とし、吹き出しノズル管10の切削刃9の軸線に対する角度(90−θ)度を60度に設定した条件のもとでの、吹き出しノズル管10による飛散可能性片14の除去結果を評価したものである。
図6から明らかなように、加工対象物1に対する切削刃9の相対的移動方向後方側から相対的移動方向前方側に向かう方向に圧縮エアーを吹き出させると、効率よく飛散可能性片14を除去するのが望ましいことが理解できる。
なお、その図6において、側壁(左)は切削刃9の相対的移動方向に対して、開裂溝4の左側の側壁を意味し、側壁(右)は切削刃9の相対的移動方向に対して、開裂溝4の右側の側壁を意味し、底は開裂溝4の底部を意味し、角(左)、角(右)は開裂溝4を見たときに左側に見える角部を左側とし、右側に見える角部を右側としたもので、角(左)、角(右)には絶対的な区別はここではしていない。
また、「○」はバリの付着量がほとんどなかった加工対象物1を示し、「△」は若干バリが付着していた加工対象物1を示し、「×」はかなりバリが付着していた加工対象物1を示している。
この実施例では、回転機構15を駆動モータ16、駆動歯車17、従動歯車18、接続アタッチメント部材19からなる構造としたが、切削刃9の加工対象物1に対する相対的移動方向の変更に対応して、吹き出しノズル管10から吹き出される圧縮エアーの吹き出し方向を変更できる構成であれば、これに限られるものではない。
例えば、保持具本体部2Aに対して回転可能な回転体に吹き出しノズル管10を取付け、手動により吹き出しノズル管10から吹き出される圧縮エアーの吹き出し方向を変更可能な構成とすることもできる。
また、ここでは、接続アタッチメント部材19をエアー供給管19cに連通する固定側アタッチメント部材19aと吹き出しノズル管10に連通する回転側アタッチメント部材19b、19b’とからなる構成としたが、必ずしも、この構造に限るものではなく、吹き出しノズル管10の軸線回りの回転に支障のない範囲内で、例えば、コンプレッサに連通する可撓性エアーホースを吹き出しノズル管10に接続する構成とすることもできる。
要するに、加工対象物1を加工する切削刃9を保持して加工対象物1に対して相対的に移動する保持具本体2Aに、切削刃9の軸線を中心にして回転可能に吹き出しノズル管10を取付ける構成であれば良く、実施例の構造に限られるものではない。
(変形例1)
切削刃9の軸線に対する吹き出しノズル管10の傾斜角度θを調節するために、吹き出しノズル管10を可撓性の管部材から構成し、調節部材としての調節ネジ20を、図7(a)、(b)に示すように保持具本体2Aの下部に設けられた取付ブラケット部材20’に設ける構成とし、調節ネジ20の進退により吹き出しノズル管10の傾斜角度θを変更する構成としても良い。
(変形例2)
切削刃9は、加工対象物1を切削する際の摩擦熱や、加工対象物1の温度上昇により温度が上昇すると共に、切削刃9には切削により生じた飛散可能性片14が付着することがある。その結果、切削刃9の切れ味が低下するおそれがある。さらに、切削刃9の温度上昇により、切削刃9が熱膨張により延び、開裂溝の軌跡にも変化が生じる可能性がある。
しかしながら、この実施例によれば、図1ないし図4に示す吹き出しノズル管10から吹き出された圧縮エアーの一部が切削刃9に当たるため、切削刃9が冷却されると共に、切削刃9に付着した飛散可能性片14が除去される。
従って、切削刃9の摩擦による発熱、飛散可能性片14の付着による切削刃9の切れ味の低下は抑制されるが、吹き出しノズル管10に、図8に示すように、分岐ノズル10cを設けて、この分岐ノズル10cの吹き出し口10dを切削刃9に直接臨ませる構成とすれば、コンパクトな構造を維持しつつ、切削刃9に付着している飛散可能性片14をより一層積極的に吹き飛ばすことができると共に、切削刃9を冷却することができ、切削刃9の切れ味の低下をより一層抑制できる。
加工対象物1に対する切削刃9の相対的移動方向の変更に応じて、吹き出しノズル管10が変更後の相対的移動方向後方側から変更後の移動方向前方に向けて流体を吹き付けることができるように、回転制御部16Aにより切削刃9の変更前の加工対象物1に対する相対的移動方向と切削刃9の加工対象物1に対する変更後の相対的移動方向との為す角度に対応する角度だけ、駆動モータ16を自動的に回転駆動する構成とした場合には、加工対象物1の加工効率の向上をより一層図ることができる。
以上、この発明の実施例及び変形例を図面を参照しつつ説明したが、実施例及び変形例は、この発明の一例又は数例を示したものであり、この発明の実施例又は変形例の構成のみに限定されるものではなく、この発明の本質的特徴を損なわない範囲内で各種の設計変更等が可能である。
1…加工対象物
2A…保持具本体
4…開裂溝(加工凹処)
9…切削刃(加工工具)
10…吹き出しノズル管
14…飛散可能性片

Claims (8)

  1. 加工対象物を加工する加工工具を保持して前記加工対象物に対して相対的に移動する保持具本体と、
    該保持具本体に前記加工工具の軸線を中心にして回転可能に取付けられて前記加工対象物の加工凹処に向けて流体を吹き付ける吹き出しノズル管とを有し、加工対象物を加工しながらその加工により生じた飛散可能性片を除去する加工器具。
  2. 前記吹き出しノズル管は、前記加工工具の前記加工対象物に対する相対的移動方向に対して相対的移動方向後方側から相対的移動方向前方に向けて前記流体を吹き付けることを特徴とする請求項1に記載の加工器具。
  3. 前記保持具本体に、前記吹き出しノズル管の先端部と前記加工工具とを包囲する包囲空間を形成するようにして、前記加工対象物清掃用の円柱状ブラシが設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の加工器具。
  4. 前記円柱状ブラシにより包囲された包囲空間に前記飛散可能性片を吸引して除去する集塵ダクトが連通されていることを特徴とする請求項3に記載の加工器具。
  5. 前記加工対象物に対する前記加工工具の相対的移動方向の変更に応じて、前記吹き出しノズル管が変更後の相対的移動方向後方側から変更後の移動方向前方に向けて流体を吹き付けることができるように、前記加工工具の変更前の前記加工対象物に対する相対的移動方向と前記加工工具の前記加工対象物に対する変更後の相対的移動方向との為す角度に対応する角度だけ、前記吹き出しノズル管を前記加工工具の軸線の回りに自動的に回転させる回転制御部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の加工器具。
  6. 前記加工対象物は樹脂製成形体であり、前記保持具本体は、工作機械本体にチャッキングされるチャッキング部を有し、前記保持具本体は前記加工対象物に対して前記工作機械本体により相対移動され、前記加工工具により前記加工対象物に形成される切削凹部は切削溝であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の加工器具。
  7. 前記吹き出しノズル管の前記加工工具の軸線に対する傾斜角度が調節可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の加工器具。
  8. 前記吹き出しノズル管は、前記加工工具に向けて前記流体を噴出する分岐ノズル部を有することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の加工器具。
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