JP2017001123A - 機械加工装置及び機械加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より良好な品質で簡易にタブの切断や仕上げ加工を行えるようにすることである。
【解決手段】実施形態に係る機械加工装置は、回転機構、ガイド部材、移動機構及び取付器具を有する。回転機構は、シャンクと切削部とを有する工具の前記シャンクを保持して回転させる。ガイド部材は、加工対象品の加工後の形状に沿って前記工具の、少なくとも工具軸方向に対して垂直な方向への移動をガイドする。移動機構は、前記ガイド部材に沿って前記工具を少なくとも前記工具軸方向に対して垂直な前記方向へ移動させる。取付器具は、前記回転機構、前記ガイド部材及び前記移動機構を前記加工対象品に取付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、機械加工装置及び機械加工方法に関する。

桁（スパー）、小骨（リブ）、外板（パネル）（スキンとも言う）及び縦通材（ストリンガー）等の航空機部品を機械加工によって製造する場合、機械加工後における航空機部品の運搬や防錆処理等の表面処理用の電極として利用することを目的としてタブが設けられる場合が多い。機械加工品にタブが設けられる場合には、機械加工品を組立てる際にタブを切断する必要がある。そこで、従来、作業者がハンドツールであるジグソーを用いて余肉を残してタブを切断している（例えば特許文献１参照）。タブの切断後に残る余肉は、ベルトン（ベルトサンダー）ややすりで仕上げられる。

特開２０１５−２４４８９号公報

しかしながら、タブの切断を手作業で行うと、作業者による品質のばらつきが生じる。特に、航空機部品の場合には、タブの切断後における形状が曲線形状又は曲面である場合もある。また、タブの切断後における余肉の仕上げ作業は、作業者の労力の増加に繋がる。これは航空機部品に限らずタブの切断や仕上げ加工を伴う様々な部品についての共通の課題である。

そこで、本発明は、より良好な品質で簡易にタブの切断や仕上げ加工を行えるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る機械加工装置は、回転機構、ガイド部材、移動機構及び取付器具を有する。回転機構は、シャンクと切削部とを有する工具の前記シャンクを保持して回転させる。ガイド部材は、加工対象品の加工後の形状に沿って前記工具の、少なくとも工具軸方向に対して垂直な方向への移動をガイドする。移動機構は、前記ガイド部材に沿って前記工具を少なくとも前記工具軸方向に対して垂直な前記方向へ移動させる。取付器具は、前記回転機構、前記ガイド部材及び前記移動機構を前記加工対象品に取付ける。
また、本発明の実施形態に係る機械加工方法は、前記機械加工装置を用いて機械加工品を製造するものである。
また、本発明の実施形態に係る機械加工方法は、前記機械加工装置を用いて複合材で構成される機械加工品を製造するものである。
また、本発明の実施形態に係る機械加工方法は、前記機械加工装置を用いて前記工具を曲線的に移動させることによって機械加工品を製造するものである。
また、本発明の実施形態に係る機械加工方法は、前記機械加工装置を用いて前記工具軸方向における前記工具の位置を変えながら前記工具を前記工具軸方向に対して垂直な前記方向へ複数回移動させる加工によって機械加工品を製造するものである。

本発明の実施形態に係る機械加工装置の構成を示す正面図。 図１に示す機械加工装置の上面図。 図１に示す機械加工装置の斜視図。 図１に示す機械加工装置を背面側から見た斜視図。 図２に示す回転機構の構造例を示す位置Ａ−Ａにおける横断面図。 図４に示すディスク型クランプを取外した状態における挟み込み部材の形状例を示す斜視図。

本発明の実施形態に係る機械加工装置及び機械加工方法について添付図面を参照して説明する。

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る機械加工装置の構成を示す正面図、図２は図１に示す機械加工装置の上面図、図３は図１に示す機械加工装置の斜視図、図４は図１に示す機械加工装置を背面側から見た斜視図である。

機械加工装置１は、切削加工の加工対象品であるワークＷに取付けて、工具Ｔを用いて主としてタブの切断や余肉を除去する仕上げ加工を行うための装置である。機械加工装置１を小型の構成要素で構成すれば、持ち運びが容易なハンドツールとして機械加工装置１を構成することもできる。具体的には、機械加工装置１は、少なくとも回転機構２、移動機構３、ガイド部材４及び取付器具５を構成要素として構成することができる。

回転機構２は、工具Ｔのシャンクを保持して回転させる装置である。従って、工具Ｔとしては、シャンクと切れ刃とを有するものが用いられる。すなわち、サイドカッターのように工具の回転軸方向に垂直な切削面が形成されるカッターではなく、ソリッドタイプ又はチップ式のエンドミル等の工具Ｔが用いられる。また、テーパ付のエンドミルを用いてもよい。従って、実質的に工具Ｔの回転軸方向に切削面が形成される。すなわち、タブの切断や余肉を除去する仕上げ加工によって、工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘに切断面又は仕上げ面が形成される。

回転機構２は、工具Ｔを動力源によって自動回転させる装置である。従って、回転機構２は、モータ２Ａ及びホルダ２Ｂを有する。モータ２Ａの出力軸は、ホルダ２Ｂと連結される。このため、工具Ｔのシャンクをホルダ２Ｂで保持し、モータ２Ａの出力軸を回転することにより、工具Ｔを回転させることができる。

尚、工具Ｔのシャンクをホルダ２Ｂで保持し、モータ２Ａの駆動によって工具Ｔを回転させてワークＷの外形等を加工するための手持ち形の電動工具として、ルータが市販されている。このため、市販のルータを回転機構２として用いることができる。ルータ用の工具Ｔは、ビットとも呼ばれる。また、手持ち式の小型のルータは、ハンドルータとも呼ばれる。

移動機構３は、回転機構２とともに工具Ｔを移動させる装置である。移動機構３は、工具Ｔを保持した回転機構２を、少なくとも工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向へ移動させることができるように構成される。

例えば、移動機構３を、工具Ｔを保持した回転機構２を、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な１方向に直線的に移動させることができるように構成することができる。この場合、移動機構３の駆動軸が１軸となるため、移動機構３の構造を簡易にすることができる。従って、機械加工装置１によって実施されることが想定される機械加工が、工具Ｔを直線的に移動させる機械加工である場合に有効である。

一方、移動機構３を、工具Ｔを保持した回転機構２を、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な２方向に移動させることができるように構成することもできる。この場合、工具Ｔを保持した回転機構２を、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な２次元の平面内において自由に移動させることが可能となる。すなわち、移動機構３の駆動軸が２軸となるため、工具Ｔを保持した回転機構２を、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な２次元の平面内において任意の方向に直線的に移動させることもできるし、曲線状又は折れ線状の軌跡を描くように非直線的に移動させることも可能となる。このため、直線加工に限らず、非直線加工が可能となり、機械加工装置１の汎用性を向上させることができる。

更に、工具Ｔを工具軸方向Ｔａｘに移動させることができるように移動機構３を構成することもできる。工具軸方向Ｔａｘへの工具Ｔの移動は、工具Ｔの回転動作中に行えるようにしても良いし、工具Ｔの回転前における工具軸方向Ｔａｘにおける位置決めとして行えるようにしてもよい。

工具Ｔの回転動作中に工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘにおける送り動作を可能にする場合には、エンドミルやドリル等の工具Ｔの底刃を用いた加工や、工具軸方向Ｔａｘにおける加工位置までの工具Ｔの進入動作及び加工位置からの後退動作が可能となる。従って、穿孔、溝加工、ポケット加工、工具軸方向Ｔａｘにおける切込量を変えて切削を繰返すステップ加工等の多様な機械加工が可能となる。

一方、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置決め、すなわち、工具Ｔの先端及び切れ刃の位置を調節できるようにする場合には、回転動作中における工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘへの送り動作を行うことができない場合であっても工具Ｔをホルダ２Ｂに着脱することなく、工具Ｔの先端及び切れ刃の工具軸方向Ｔａｘにおける位置を適切な位置に調節することが可能となる。また、工具Ｔの先端及び切れ刃の工具軸方向Ｔａｘにおける位置を変えながら切削を繰り返せばステップ加工を行うことも可能となる。

このように、機械加工装置１の用途に応じて移動機構３の駆動軸を任意に決定することができる。従って、工具Ｔの回転軸を傾斜させるチルト軸やチルトした工具Ｔの回転軸をチルト前の回転軸を中心に回転させる回転軸等を移動機構３に設けてもよい。但し、機械加工装置１の用途が傾斜面の加工や曲面加工でなければ、移動機構３の構造を簡易にする観点から互いに直交する直線軸を移動機構３に設けることが現実的である。

すなわち、互いに直交する３軸方向に空間的に工具Ｔを移動させることが可能な移動機構３、工具軸方向Ｔａｘ及び工具軸方向Ｔａｘに垂直な１方向に２次元的に工具Ｔを移動させることが可能な移動機構３、工具軸方向Ｔａｘにそれぞれ垂直で互いに直交する２方向に２次元的に工具Ｔを移動させることが可能な移動機構３、或いは工具軸方向Ｔａｘに垂直な１方向にのみ直線的に工具Ｔを移動させることが可能な移動機構３を機械加工装置１に設けることが実用的である。

工具Ｔの各軸方向への移動は、それぞれモータ等の動力源を用いて自動的に行えるようにしても良いし、動力源を用いずに行えるようにしてもよい。特に、工具Ｔの回転動作以外の動作を動力源を用いずに行えるようにすれば、移動機構３の構造を簡易にし、機械加工装置１のサイズをコンパクトにすることができる。しかも、機械加工装置１に必要な動力源を、回転機構２のモータ２Ａのみとすることができる。このため、機械加工装置１を、持ち運びが容易なハンドツールとして構成することができる。

図示された例では、移動機構３が、モータ等の動力源を用いずに、工具軸方向Ｔａｘにそれぞれ垂直で互いに直交する２方向Ｘ、Ｙにそれぞれ直線的に工具Ｔを移動させることができるように構成されている。加えて、図示された例では、移動機構３が、工具Ｔの回転動作前において工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置決めを行うことができるように構成されている。

より具体的には、例示された移動機構３は、ベース６、第１の直動ガイド７、第１の可動部８、第２の直動ガイド９、第２の可動部１０、送りネジ１１、送りナット１２、送りネジ支持体１３、ハンドル１４及び工具軸スライド機構１５で構成されている。

ベース６は、移動機構３を構成する機械要素部品を取付けるための本体である。図示された例では、板状のベース６が移動機構３の部品として設けられている。ベース６には第１の直動ガイド７が固定される。

第１の直動ガイド７は、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第１の方向Ｘに第１の可動部８を直線的に移動させるためのガイドである。従って、第１の直動ガイド７には、第１の可動部８が第１の直動ガイド７に対してスライド可能に組合わせられる。第１の可動部８には、第２の直動ガイド９が固定される。第２の直動ガイド９は、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第２の方向Ｙに第２の可動部１０を直線的に移動させるためのガイドである。従って、第２の直動ガイド９には、第２の可動部１０が第２の直動ガイド９に対してスライド可能に組合わせられる。第１の直動ガイド７及び第２の直動ガイド９としては、例えば、市販のリニアガイドを用いることができる。

また、第１の直動ガイド７を挟むベース６の位置には、２つの送りネジ支持体１３が固定される。そして、２つの送りネジ支持体１３によって送りネジ１１が支持される。従って、送りネジ１１の長手方向は、第１の可動部８の移動方向となる第１の方向Ｘとなる。典型的には、送りネジ１１として台形ネジが用いられる。

一方、第１の可動部８には、送りナット１２が固定される。送りナット１２は、送りネジ１１に締付けられる。また、送りネジ１１の一端には、ハンドル１４が連結される。従って、作業者がハンドル１４を回すと送りネジ１１が回転し、送りネジ１１に締付けられた送りナット１２とともに第１の可動部８を第１の直動ガイド７に沿って第１の方向Ｘにスライドさせることができる。

他方、第２の可動部１０は、第２の直動ガイド９に沿って第２の方向Ｙに自由に移動することができる。図示された例では、第１の方向Ｘが水平方向となっており、第２の方向Ｙが鉛直方向となっている。このため、第２の可動部１０が落下しないように、第２の可動部１０の上方に第２の直動ガイド９及び第１の可動部８側に突出する脱落ストッパ１０Ａが設けられている。そして、第２の可動部１０の脱落ストッパ１０Ａが第１の可動部８の上端に接触することによって第２の可動部１０の落下が抑止される。これにより、脱落ストッパ１０Ａが第１の可動部８の上端に接触した状態を第２の可動部１０の可動範囲の最下位置として自由に第２の可動部１０を鉛直方向にスライドさせることができる。

尚、第２の可動部１０の移動方向である第２の方向Ｙが鉛直方向になると限らない場合には、２つの脱落ストッパ１０Ａを第２の可動部１０に設けて第２の可動部１０の可動範囲を規制するようにしてもよい。

第２の方向Ｙに慣性で自由に移動する第２の可動部１０には、工具Ｔを保持した回転機構２が連結される。このため、ハンドル１４を回転させることによって手動で回転機構２を第１の方向Ｘに移動させる一方、回転機構２を第２の方向Ｙに自由に移動させることができる。つまり、例示された移動機構３は、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第１の方向Ｘに工具Ｔ及び回転機構２を手動で移動させる一方、工具Ｔ及び回転機構２を工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第２の方向Ｙに自由に移動させることができるように構成したものである。

一方、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔのスライドを行うための工具軸スライド機構１５は、例えば、回転機構２に設けることができる。もちろん、第１の可動部８又は第２の可動部１０を工具軸方向Ｔａｘに移動させる別の可動部を、工具軸スライド機構１５として機械加工装置１に設けるようにしてもよい。

図５は、図２に示す回転機構２の構造例を示す位置Ａ−Ａにおける横断面図である。

図５に例示されるように、回転機構２は、モータ２Ａの駆動によって工具Ｔを回転させるホルダ２Ｂを有する。回転機構２には、工具軸スライド機構１５として円筒スライダー１５Ａ及び締付けクランプ１５Ｂを設けることができる。円筒スライダー１５Ａは、円筒状の構造を有し、ホルダ２Ｂで保持された工具Ｔが内側となるように、モータ２Ａのケーシングに工具Ｔと同軸状に固定される。

一方、締付けクランプ１５Ｂは、第２の可動部１０に固定される。締付けクランプ１５Ｂは、スリットを設けた筒状の構造を有し、スリットを跨ぐ雌ネジが設けられる。スリットの長さ方向は軸方向となっており、クランプレバー１５Ｃの先に連結された雄ネジがスリットを跨ぐ雌ネジに締付けられる。このため、クランプレバー１５Ｃの回転によって雄ネジを回転させるとスリットの幅が狭くなり、締付けクランプ１５Ｂの内径を小さくすることができる。

このような構造を有する締付けクランプ１５Ｂが、円筒スライダー１５Ａの外側に締付けられる。従って、クランプレバー１５Ｃの回転によって締付けクランプ１５Ｂを緩めると、円筒スライダー１５Ａを締付けクランプ１５Ｂに対して軸方向にスライドさせることが可能となる。一方、クランプレバー１５Ｃの回転によって締付けクランプ１５Ｂを締付けると、円筒スライダー１５Ａに締付けクランプ１５Ｂを固定することができる。

従って、締付けクランプ１５Ｂを緩めると、モータ２Ａ、ホルダ２Ｂ、工具Ｔ及び円筒スライダー１５Ａと、締付けクランプ１５Ｂ及び第２の可動部１０との間における工具軸方向Ｔａｘにおける相対位置を調節することができる。そして、締付けクランプ１５Ｂを締付けることによってモータ２Ａ、ホルダ２Ｂ、工具Ｔ及び円筒スライダー１５Ａの工具軸方向Ｔａｘにおける位置を固定することができる。これにより、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置決めを行うことができる。

ガイド部材４は、ワークＷの加工後の形状に沿って工具Ｔの移動をガイドするための構成要素である。上述したように、工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘに切断面又は仕上げ面が形成されるため、ガイド部材４は、少なくとも工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向への工具Ｔの移動をガイドできるように構成される。

一方、回転機構２には、工具Ｔとともに移動する一方、工具Ｔとともに回転しない非回転部２Ｃを設けることができる。そして、ガイド部材４には、工具Ｔが工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な移動方向に移動するように、回転機構２の非回転部２Ｃをスライドさせるガイド面を設けることができる。そして、回転機構２の非回転部２Ｃを、ガイド部材４のガイド面に接触又は近接させながらスライドさせることによって、非回転部２Ｃとともに工具Ｔをガイド部材４のガイド面に沿ってスライドさせることができる。

図示された例では、貫通孔を中心に有する円板状の部材に円筒状の突起を同軸上に設けた構造を有する非回転部２Ｃが回転機構２の締付けクランプ１５Ｂと一体化されている。そして、円板状の部材及び円筒状の突起を貫通する貫通孔に、工具Ｔが挿入されている。換言すれば、回転機構２は、非回転部２Ｃから工具Ｔの切れ刃側が突出する状態で、工具Ｔのシャンク側をホルダ２Ｂで保持するように構成されている。従って、非回転部２Ｃを回転させずに工具Ｔとともに工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な移動方向に移動させることができる。

一方、ガイド部材４は、例えば、貫通するスリット４Ａを設けたプレート４Ｂで構成することができる。そして、プレート４Ｂのスリット４Ａに、非回転部２Ｃの円筒状の突起が隙間嵌め以上の公差で嵌り込むようにスリット４Ａの幅及び非回転部２Ｃの円筒状の突起の直径を決定することができる。そうすると、プレート４Ｂのスリット４Ａに非回転部２Ｃの円筒状の突起を嵌め込んだ状態で、スリット４Ａの長さ方向に非回転部２Ｃをスライドさせることが可能となる。この場合、非回転部２Ｃの可動方向はスリット４Ａの長さ方向に規制される。従って、移動機構３によって回転機構２の非回転部２Ｃを１方向にのみスライドさせることが可能となる。

このため、回転機構２の非回転部２Ｃが工具Ｔの移動方向をガイドするガイド機構の一部を構成すると言うこともできる。具体的には、スリット４Ａを設けたプレート４Ｂで構成されるガイド部材４がガイド機構の雌として機能し、回転機構２の非回転部２Ｃがガイド部材４に嵌り込むガイド機構の雄として機能する。

尚、プレート４Ｂには、中心線が直線的なスリット４Ａに限らず折れ線や曲線のように中心線が非直線的なスリット４Ａを設けることもできる。従って、ガイド部材４によって、回転機構２の非回転部２Ｃを直線的又は非直線的にスライドさせることができる。

スリット４Ａの中心線は、工具Ｔの中心軸の軌跡となる。従って、ワークＷの加工後の形状に沿って工具Ｔの切削面が移動するように、ワークＷの加工後の輪郭をオフセットした位置が中心線となるようにスリット４Ａの形状を決定することができる。この場合、ワークＷの加工後の輪郭と、スリット４Ａの中心線との間におけるオフセット量を、工具Ｔの半径とすればよい。

図示された例では、パネルＷ１に設けられたタブＷ２を切断するために機械加工装置１がワークＷに取付けられている。また、タブＷ２の切断後におけるパネルＷ１の部分の外形が直線形状となっている。従って、タブＷ２の切断長さをカバーできるような長さを有する直線的なスリット４Ａを設けたプレート４Ｂが機械加工装置１に設けられている。

但し、ワークＷに依ってはタブＷ２の切断長さが異なる場合やワークＷの外形が曲線形状である場合もあり得る。或いは、ワークＷの外形が直線形状であっても、移動機構３の駆動軸に対して傾斜する可能性がある。また、上述したように、機械加工装置１によってタブＷ２の切断に限らず、直線的又は非直線的な仕上げ加工が行われる場合もある。

そこで、機械加工装置１に汎用性が得られるように、ガイド部材４を交換できるようにすることができる。具体例として、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向への工具Ｔの直線移動をガイドする第１のガイド部材と、工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向への工具Ｔの曲線移動をガイドする第２のガイド部材とを交換可能に機械加工装置１に設けることもできる。

このように、移動機構３により、工具Ｔをガイド部材４に沿って少なくとも工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向に移動させることができる。例えば、ガイド部材４のガイド方向が第１の方向Ｘであれば、ハンドル１４を回すことによって、工具Ｔ及び回転機構２をガイド部材４に倣って第１の方向Ｘにスライドさせることができる。

一方、図示されるように工具Ｔ及び回転機構２を工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な２方向に移動できるようにすれば、ガイド部材４のガイド方向が第１の方向Ｘと異なる場合であっても、ハンドル１４を回すことによって工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第１の方向Ｘに工具Ｔ及び回転機構２を手動で移動させながら、ガイド部材４の接触面に沿った非回転部２Ｃのスライドに伴って、工具Ｔを工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な第２の方向Ｙに自由に移動させることができる。

このため、任意の形状を有するガイド部材４の接触面の形状に倣って工具Ｔを直線的又は非直線的に移動させることができる。これにより、ワークＷを自在な形状に切断又は仕上げ加工することが可能である。

尚、図示された例では、ガイド部材４にスリット４Ａを設けることによって、スリット４Ａの幅方向における非回転部２Ｃの移動を抑止するための２つのガイド面がガイド部材４に形成されているが、ガイド部材４に１つのガイド面を形成してもよい。例えば、ガイド部材４を板状の部材で構成し、板状の部材の外形をガイド面としてもよい。この場合においても、例えば、重力を利用して非回転部２Ｃをガイド部材４のガイド面に接触させながらガイド面に沿って移動させることができる。

一方、非回転部２Ｃの位置及び構造も任意である。例えば、ガイド部材４のガイド面に接触又は近接して移動する非回転部２Ｃの部分を、円筒状の突起の代わりにガイド面と平行な平面を有する矩形又は長円状の突起としてもよい。また、ガイド部材４のガイド面に接触又は近接して移動する非回転部２Ｃの突起等の部分に工具Ｔを貫通させずに、所望の位置に突起等の部分を設けてもよい。つまり、非回転部２Ｃの任意の位置に、ガイド部材４の単一又は複数のガイド面に接触又は近接する単一又は複数の平面又は曲面を形成することができる。そして、回転機構２の非回転部２Ｃの少なくとも一部をガイド部材４のガイド面でガイドすることができる。

加えて、図示されるように、非回転部２Ｃに円板状の部分を設ければ、加工時に円板状の部分をプレート４Ｂの表面に接触又は近接させることができる。従って、非回転部２Ｃの円板状の部分と、プレート４Ｂとによって非回転部２Ｃの工具軸方向Ｔａｘにおける移動も規制することができる。従って、プレート４ＢからワークＷ側への工具Ｔの突出長さを一定の長さ以下とすることができる。

また、非回転部２Ｃの円板状の部分を、プレート４Ｂの表面に接触させながら非回転部２Ｃの円筒状の突起をプレート４Ｂのスリット４Ａに沿って移動させれば、プレート４ＢからワークＷ側への工具Ｔの突出長さを一定にして非回転部２Ｃをスライドさせることができる。このため、ガイド部材４によって工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘにおける移動もガイドすることができる。

非回転部２Ｃをガイドするガイド部材４を交換できるようにする場合には、ガイド部材４を作業者が容易に分解及び組立てることができるようにすることが適切である。そこで、図示された例では、ガイド部材４がベース６にボルトで容易に着脱できるように構成されている。

また、ワークＷをガイド部材４との間で挟み込むための挟み込み部材１６を設けることがワークＷをより確実にクランプする観点から好適である。図示された例では、挟み込み部材１６が連結部材１７によってガイド部材４と組合されている。具体的には、Ｃ字状の連結部材１７が、締付ボルトでガイド部材４の上端側に固定され、連結部材１７によって挟み込み部材１６がワークＷとともに挟み込まれている。

更に、挟み込み部材１６がディスク型クランプ１８によってワークＷの背面側からガイド部材４側に押し付けられている。ディスク型クランプ１８は、Ｃ型フレーム１８Ａに押しネジ１８Ｂを取付け、押しネジ１８Ｂの先端に板状のディスク１８Ｃを設けて構成することができる。Ｃ型フレーム１８Ａの両端は、締付ボルトでガイド部材４の両端に固定される。そして、押しネジ１８Ｂを回すと板状のディスク１８Ｃが挟み込み部材１６に押し当てられる。これにより、機械加工時には、工具Ｔの先端側に配置される挟み込み部材１６と、工具Ｔのシャンク側に配置されるガイド部材４とによってワークＷを挟み込んでクランプすることができる。逆に、機械加工が完了した後は、挟み込み部材１６、連結部材１７及びディスク型クランプ１８をガイド部材４とともに容易に取外すことができる。

図６は図４に示すディスク型クランプ１８を取外した状態における挟み込み部材１６の形状例を示す斜視図である。

機械加工装置１の用途が、タブＷ２等の切断である場合には、切断によって断片が生じることになる。従って、図６に示すように、切り取られたタブＷ２等の断片側をガイド部材４との間で挟み込むための第１の挟み込み部材１６Ａと、パネルＷ１等のワークＷの製品側をガイド部材４との間で挟み込むための第２の挟み込み部材１６Ｂとを、ワークＷの背面側に設けることがワークＷを確実にクランプする観点から効果的である。

タブＷ２のように直線加工によってワークＷが切断される場合には、図示されるように直線的な外形を有する第１の挟み込み部材１６Ａと、第２の挟み込み部材１６Ｂとを、工具Ｔの直径以上の距離だけ離して配置すればよい。一方、非直線加工によってワークＷが切断される場合には、切断後におけるワークＷの形状に合わせた形状を有する第１の挟み込み部材と、第２の挟み込み部材とを、工具Ｔの直径以上の距離だけ離して配置すればよい。また、ワークＷの仕上げ加工が目的であれば、単一の挟み込み部材１６とガイド部材４との間にワークＷを挟み込むようにすることができる。

特に、ワークＷをガイド部材４との間で挟み込むための単一の挟み込み部材１６或いはワークＷの製品側をガイド部材４との間で挟み込むための第２の挟み込み部材１６Ｂの形状を、ワークＷの加工後の形状に沿う形状とすれば、切削加工に伴うバリの発生を防止することができる。その結果、切断面又は仕上げ面の仕上げ精度を良好にすることができる。

図６に示す例では、第２の挟み込み部材１６Ｂの外形をワークＷの加工後の形状に正確に合わせることができるように、第２の挟み込み部材１６Ｂに位置決めピンを挿入するための孔と、ボルトで固定するための孔が設けられている。このため、ディスク型クランプ１８のディスク１８Ｃに位置決めピンとボルトで正確な位置に第２の挟み込み部材１６Ｂを固定した状態で第２の挟み込み部材１６ＢをワークＷに押し当てることができる。

以上のような回転機構２、ガイド部材４、移動機構３及び挟み込み部材１６を含む機械加工装置１は、取付器具５によってワークＷに取付けることができる。図示された例では、ベース６に雌ネジが設けられ、ベース６の雌ネジに取付器具５としてＣ型クランプを取付けることができるように構成されている。もちろん、取付器具５として、シャコ万力等の任意のクランプを用いることができる。

（動作及び作用）
次に機械加工装置１を用いて機械加工品を製造する機械加工方法について説明する。

まず、機械加工装置１が加工対象となるワークＷの所定の位置に取付器具５で取付けられる。具体的には、ワークＷの加工位置が回転機構２で保持された工具Ｔのストロークの範囲内となるように機械加工装置１がＣ型クランプ等の取付器具５でワークＷに固定される。例えば、ワークＷが航空機部品の１つであるパネルＷ１である場合には、図示されるようにＣ型クランプ等の取付器具５によって機械加工装置１がパネルＷ１の加工位置に合わせて取付けられる。

ワークＷの材質は、金属に限らず、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ： Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ： Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材であっても良い。また、ワークＷの加工目的は、タブＷ２の切断やパネルＷ１の外形の仕上げ加工の他、ワークＷの溝加工等の多様な目的とすることができる。

通常、航空機部品の機械加工では、航空機部品を組立てる際に隙間が生じないように０．５ｍｍ程度の余肉を設けて外形加工が行われる。従って、航空機部品を組立てる際には、組立対象となる航空機部品の外形の仕上げ加工が必要となる。これは、金属部品に限らず、複合材部品についても同様である。そこで、機械加工装置１を用いて航空機部品の余肉を除去する仕上げ加工を行うことができる。また、外形の仕上げ加工と併せてタブＷ２の切断を行うこともできる。或いは、外形の仕上げ加工とは無関係にタブＷ２の切断を行うこともできる。

このため、機械加工装置１の用途に応じたガイド部材４が機械加工装置１に組立てられる。すなわち、回転機構２の非回転部２Ｃをガイド部材４のガイド面に沿って移動させた場合に工具Ｔの移動経路がワークＷの加工経路となるように、ガイド部材４がワークＷの加工位置に宛がわれる。例えば、パネルＷ１の外形仕上げが加工目的であれば、工具Ｔの切削面の軌跡がパネルＷ１の外形仕上げ後の輪郭に沿うようにガイド部材４が位置決めされる。また、回転機構２の非回転部２Ｃが初期位置にセットされる。

更に、タブＷ２の切断を行う場合のように、ワークＷの切断によって断片が生じる場合には、挟み込み部材１６が連結部材１７でガイド部材４に連結され、ワークＷがガイド部材４と挟み込み部材１６とによって挟み込まれる。従って、挟み込み部材１６も、ワークＷの加工後における形状に合わせて準備され、ワークＷの加工後における形状に合わせて適切な位置に位置決めされる。

具体的には、工具Ｔを移動させてワークＷの機械加工を行った場合において、少なくとも工具Ｔが挟み込み部材１６と干渉しないように挟み込み部材１６が位置決めされる。より好適には、工具Ｔの切削面が通過する面が概ね挟み込み部材１６の端面となるように挟み込み部材１６が位置決めされる。換言すれば、ワークＷの加工後の輪郭と挟み込み部材１６の輪郭が概ね一致するように挟み込み部材１６が位置決めされる。これにより、機械加工時におけるバリの発生を抑止又は低減させることができる。

ガイド部材４は、機械加工装置１をワークＷに取付ける前に予め機械加工装置１に組立てておいても良いし、機械加工装置１をワークＷに仮止めした後にガイド部材４を機械加工装置１に組み付け、ワークＷに対するガイド部材４の相対位置が適切な位置となるように機械加工装置１の位置を微調整するようにしてもよい。

従って、機械加工装置１に挟み込み部材１６を取付ける場合には、ガイド部材４をワークＷに合わせて位置決めした後に連結部材１７で挟み込み部材１６をガイド部材４に連結することができる。或いは、タブＷ２等のワークＷの切断部分の形状に応じて挟み込み部材１６をガイド部材４と連結部材１７で連結して予め組立てておき、挟み込み部材１６及びガイド部材４を組立てた状態で機械加工装置１に取付けるようにしてもよい。

挟み込み部材１６がワークＷの背面に配置されると、ディスク型クランプ１８がガイド部材４に固定され、ディスク型クランプ１８によって挟み込み部材１６がワークＷの背面に押し当てられる。これにより、タブＷ２等の切断部分を挟み込み部材１６とガイド部材４とによって隙間が生じないように強固に挟み込むことができる。

ガイド部材４及び必要な場合における挟み込み部材１６の取付けが完了すると、初期位置における回転機構２の非回転部２Ｃが、ガイド部材４のガイド面の初期位置に接触又は近接する。また、工具Ｔが非回転部２ＣからワークＷ側に突出して工具Ｔの位置が加工経路の初期位置となる。これにより、ワークＷの機械加工を開始することができる。

そのために、回転機構２のモータ２ＡがＯＮ状態に切換えられて駆動する。このため、工具Ｔが回転する。次に、移動機構３の駆動によってガイド部材４に沿って回転機構２とともに工具Ｔが移動する。これにより、ワークＷの機械加工を行うことができる。

例えば、移動機構３が図示されるようにハンドル１４の回転によって手動で第１の方向Ｘに移動する第１の可動部８及び第２の方向Ｙに自由に移動する第２の可動部１０を備えている場合であれば、作業者がハンドル１４を回転させる。そうすると、第１の可動部８が第１の直動ガイド７に沿って第１の方向Ｘにスライドする。

一方、回転機構２の非回転部２Ｃがガイド部材４に沿って移動する。具体例として、ガイド部材４がスリット４Ａを設けたプレート４Ｂであれば、スリット４Ａに挿入された非回転部２Ｃの円筒状の突起等の部分がスリット４Ａの長手方向に移動する。従って、非回転部２Ｃの移動方向が第１の可動部８の駆動軸である第１の方向Ｘと異なる場合には、ガイド部材４によって非回転部２Ｃが第２の方向Ｙに押し付けられる。その結果、慣性によって第２の可動部１０が第２の方向Ｙに移動する。このため、工具Ｔはガイド部材４の形状に対応する経路で移動することになる。

ガイド部材４に沿って回転機構２及び工具Ｔを移動させると、ワークＷをガイド部材４の形状に沿って加工することができる。ワークＷの機械加工は、回転機構２の非回転部２Ｃがガイド部材４の端部に到達するか、或いは作業者がハンドル１４の回転を停止させるまで継続される。

例えば、機械加工の目的がタブＷ２の切断であれば、少なくとも工具ＴがタブＷ２を横切った位置で工具Ｔの移動が停止される。これにより、タブＷ２を切断することができる。この場合、切断後のタブＷ２は、ガイド部材４と挟み込み部材１６との間に挟み込まれた状態で保持される。また、機械加工の目的が外形の仕上げである場合には、少なくとも工具Ｔが仕上げ領域を通過した時点で工具Ｔの移動が停止される。

このようにして、機械加工装置１を用いて金属や複合材で構成される機械加工品を製造することができる。例えば、タブＷ２の切断及び余肉を除去する仕上げ加工の少なくとも一方を伴って機械加工品を製造することができる。また、ワークＷの輪郭が曲線であれば、工具Ｔを曲線的に移動させることによって機械加工品を製造することもできる。

更に、移動機構３によって工具Ｔの工具軸方向Ｔａｘにおけるスライドを行うことができる場合には、工具軸方向Ｔａｘにおける切込量を小さくして複数回に分けて加工を行うこともできる。具体的には、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置を変えながら工具Ｔを工具軸方向Ｔａｘに対して垂直な方向へ複数回移動させる加工によって機械加工品を製造することができる。

例えば、タブＷ２等のワークＷの切断を行う場合であれば、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置を変えながら溝加工が複数回繰返される。一方、ワークＷの外形仕上げを行う場合であれば、工具軸方向Ｔａｘにおける工具Ｔの位置を変えながら余肉を除去する加工が複数回繰返される。

このようなステップ加工は、ワークＷの板厚が厚い場合、ワークＷがブロック状である場合或いはワークＷの加工部位がフランジ等の側面である場合等に有効である。すなわち、ステップ加工によって工具Ｔの切込量を少なく設定できるため、切削抵抗の低減によって仕上げ面の精度を良好にすることができる。

また、特に仕上げ面の精度を良好にすることが重要である場合には、機械加工装置１を用いて粗加工を行った後に仕上げ加工を行うようにしてもよい。これにより、フランジの側面加工や板厚の厚いワークＷの加工等において、仕上げ面を良好にすることができる。具体例として、０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の余肉を残してワークＷの外形加工、切断加工又はトリム加工を行った後、ワークＷの外形仕上げ加工を行うことができる。その場合においても、ステップ加工によって粗加工を行うようにしてもよい。更に、仕上げ加工についてもステップ加工によって行うようにしてもよい。

機械加工装置１で粗加工後に仕上げ加工を行う場合には、工具Ｔの経路を余肉の厚み分だけオフセットさせることが必要となる。そこで、粗加工用の第１のガイド部材４と、仕上げ用の第２のガイド部材４とを準備して交換するようにしてもよい。或いは、ガイド部材４に余肉の厚さ分だけ位置をオフセットさせるためのシムを着脱できるようにしてもよい。更に別の方法として、ガイド部材４の位置又は機械加工装置１自体の位置をアジャスタやシムによって微調整できるようにしてもよい。

以上のような機械加工装置１は、工具Ｔを回転させる回転機構２及び回転機構２とともに工具Ｔを移動させる移動機構３を取付器具５でワークＷに着脱可能とし、かつガイド部材４によって工具Ｔの移動方向をガイドできるようにしたものである。

（効果）
このため、機械加工装置１及び機械加工方法によれば、工作機械等の大掛かりな設備を用いることなく簡易にワークＷの機械加工を行うことができる。例えば、タブＷ２の切断や外形の仕上げ加工を作業者の手作業に依らずに簡易かつ短時間に行うことができる。

しかも、ガイド部材４によって工具Ｔの移動方向をガイドできるため、作業者が手作業を行う場合に比べて機械加工品の品質のばらつきを低減させることができる。また、機械加工品の仕上げ面の精度を向上させることができる。その結果、手作業による機械加工品の仕上げ作業を省略することによって機械加工品の製作時間を短縮することができる。

加えて、ガイド部材４の交換によって様々な形状の加工が可能となる。このため、手持ち式でありながら汎用性のある機械加工装置１を提供することができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

例えば、上述した実施形態では、工具Ｔとしてシャンクに切れ刃を形成したエンドミルやドリル等のカッターを例示したが、機械加工装置１の用途に依っては工具Ｔとして砥石やバリ取り用のブラシ等のシャンクに切削部を設けた任意の工具を用いることができる。このため、例えば工具Ｔとして砥石を用いれば、平面又は曲面の表面仕上げや外形仕上げを行うことが可能である。

１...機械加工装置、２...回転機構、２Ａ...モータ、２Ｂ...ホルダ、２Ｃ...非回転部、３...移動機構、４...ガイド部材、４Ａ...スリット、４Ｂ...プレート、５...取付器具、６...ベース、７...第１の直動ガイド、８...第１の可動部、９...第２の直動ガイド、１０...第２の可動部、１０Ａ...脱落ストッパ、１１...送りネジ、１２...送りナット、１３...送りネジ支持体、１４...ハンドル、１５...工具軸スライド機構、１５Ａ...円筒スライダー、１５Ｂ...締付けクランプ、１５Ｃ...クランプレバー、１６...挟み込み部材、１６Ａ...第１の挟み込み部材、１６Ｂ...第２の挟み込み部材、１７...連結部材、１８...ディスク型クランプ、１８Ａ...Ｃ型フレーム、１８Ｂ...押しネジ、１８Ｃ...ディスク、Ｗ...ワーク、Ｗ１...パネル、Ｗ２...タブ、Ｔ...工具

Claims (12)

1. シャンクと切削部とを有する工具の前記シャンクを保持して回転させる回転機構と、
   加工対象品の加工後の形状に沿って前記工具の、少なくとも工具軸方向に対して垂直な方向への移動をガイドするガイド部材と、
   前記ガイド部材に沿って前記工具を少なくとも前記工具軸方向に対して垂直な前記方向へ移動させる移動機構と、
   前記回転機構、前記ガイド部材及び前記移動機構を前記加工対象品に取付けるための取付器具と、
   を有する機械加工装置。
2. 前記移動機構は、前記工具を前記工具軸方向に対して垂直な２方向に移動させることができるように構成される請求項１記載の機械加工装置。
3. 前記移動機構は、前記工具を更に前記工具軸方向に移動させることができるように構成される請求項１又は２記載の機械加工装置。
4. 前記回転機構は、前記工具とともに移動する非回転部を有し、
   前記ガイド部材は、前記工具が前記工具軸方向に対して垂直な前記方向に移動するように、前記非回転部を１方向にのみ直線的又は非直線的にスライドさせるガイド面を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の機械加工装置。
5. 前記工具の先端側において前記加工対象品を前記ガイド部材との間で挟み込むための挟み込み部材であって前記加工対象品の加工後の形状に対応する形状を有する挟み込み部材を更に有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機械加工装置。
6. 前記移動機構は、前記工具軸方向に対して垂直な第１の方向に前記工具を手動で移動させる一方、前記非回転部の前記ガイド面に沿ったスライドに伴って、前記工具を前記工具軸方向に対して垂直な第２の方向に自由に移動させることができるように構成される請求項４記載の機械加工装置。
7. 前記工具軸方向に対して垂直な方向への前記工具の直線移動をガイドする第１のガイド部材と、前記工具軸方向に対して垂直な方向への前記工具の曲線移動をガイドする第２のガイド部材とを交換可能に構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の機械加工装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の機械加工装置を用いて機械加工品を製造する機械加工方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の機械加工装置を用いて複合材で構成される機械加工品を製造する機械加工方法。
10. 請求項２又は６記載の機械加工装置を用いて前記工具を曲線的に移動させることによって機械加工品を製造する機械加工方法。
11. 請求項３記載の機械加工装置を用いて前記工具軸方向における前記工具の位置を変えながら前記工具を前記工具軸方向に対して垂直な前記方向へ複数回移動させる加工によって機械加工品を製造する機械加工方法。
12. 前記機械加工装置を用いたタブの切断及び余肉を除去する仕上げ加工の少なくとも一方を伴って前記機械加工品を製造する請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の機械加工方法。

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