JP2018001302A - Honeycomb core drilling tool, honeycomb core drilling method and honeycomb core drilling machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ハニカムコア穿孔工具、ハニカムコア穿孔方法及びハニカムコア穿孔機に関する。 Embodiments described herein relate generally to a honeycomb core drilling tool, a honeycomb core drilling method, and a honeycomb core drilling machine.
従来、コンクリート等の穿孔対象物を穿孔する方法として、円筒状の工具を回転させることによって穿孔対象物の一部をくり抜く方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for drilling a drilling object such as concrete, a method of hollowing out a part of the drilling object by rotating a cylindrical tool is known.
しかしながら、円筒状の工具を用いて穿孔対象物の一部をくり抜く場合には、くり抜いた端材が円筒状の工具の内側に詰まることがある。くり抜いた端材が円筒状の工具の内側に詰まった場合には、その工具を用いた次の穿孔を行う前に端材を工具から排出させることが必要である。 However, when a part of an object to be drilled is cut out using a cylindrical tool, the cut end material may be clogged inside the cylindrical tool. When the cut end material is stuck inside the cylindrical tool, it is necessary to discharge the end material from the tool before performing the next drilling using the tool.
そこで、コンクリートの端材を自重等によって容易に排出させることが可能な特殊な構造を有する円筒状のコア・ドリルが提案されている(例えば特許文献1参照)。 In view of this, a cylindrical core drill having a special structure capable of easily discharging a concrete end material by its own weight or the like has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、先端にダイヤモンドチップを固着した円筒状の工具において、ダイヤモンドチップが円筒状の工具の内側に突出しないようにダイヤモンドチップを配置することにより、端材を工具から排出しやすくする技術も提案されている(例えば特許文献2参照)。 In addition, in a cylindrical tool with a diamond tip fixed to the tip, a technique has also been proposed that makes it easy to discharge the end material from the tool by arranging the diamond tip so that the diamond tip does not protrude inside the cylindrical tool. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、円筒状の工具による穿孔対象がハニカムコアである場合には、コンクリートを穿孔する場合に比べて円筒状の工具の内側にくり抜かれた端材が詰まりやすい。これは、ハニカムコアを構成する板材が、コンクリートとは異なり、変形し易いためであると考えられる。すなわち、くり抜かれたハニカムコアの端材は、円筒状の工具の内側に複数の板材の端部が押し当てられた状態で、全体として密着するように詰まることになる。このため、詰まったハニカムコアの端材を工具の内側から排出することが困難となる。その結果、円筒状の工具を用いてハニカムコアを穿孔すること自体も困難となる。 However, when the object to be drilled by the cylindrical tool is a honeycomb core, the end material cut out inside the cylindrical tool is more easily clogged than when drilling concrete. This is presumably because the plate material constituting the honeycomb core is easily deformed unlike concrete. That is, the hollow end material of the honeycomb core is clogged so as to be in close contact as a whole in a state where the end portions of the plurality of plate materials are pressed inside the cylindrical tool. For this reason, it becomes difficult to discharge the end material of the packed honeycomb core from the inside of the tool. As a result, it becomes difficult to perforate the honeycomb core itself using a cylindrical tool.
但し、ハニカムコアは、コンクリートのように脆くない。特に、航空機構造体の構成部材としてハニカムコアを用いる場合には、ハニカムコアが金属や複合材で構成される場合が多い。そこで、芯出し機能を有する典型的なドリルを用いてハニカムコアの穿孔を行うことも考えられる。しかしながら、ハニカムコアには多数の空隙が存在するため、ハニカムコアに汎用のドリルを用いて芯出しを行うことは殆ど不可能であると考えられる。 However, the honeycomb core is not brittle like concrete. In particular, when a honeycomb core is used as a constituent member of an aircraft structure, the honeycomb core is often made of a metal or a composite material. Therefore, it is conceivable to drill the honeycomb core using a typical drill having a centering function. However, since there are many voids in the honeycomb core, it is considered almost impossible to center the honeycomb core using a general-purpose drill.
そこで、本発明は、容易にハニカムコアの穿孔を行うことができるようにすることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to enable easy drilling of a honeycomb core.
本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具は、少なくともハニカムコアの穿孔側に開口端を有し、他方の端部に回転軸を設けた円筒状のボディと、前記ボディの前記開口端に固着された砥粒とを有する。前記ボディに、前記ハニカムコアの穿孔後において前記ボディの内部に詰まった前記ハニカムコアの端材を前記ボディの内部から排出させるための力を前記端材に作用させるための貫通孔を設けた。 A honeycomb core drilling tool according to an embodiment of the present invention has a cylindrical body having an opening end on at least a honeycomb core drilling side and a rotating shaft at the other end, and is fixed to the opening end of the body. Abrasive grains. The body is provided with a through-hole for allowing the end material to have a force for discharging the end material of the honeycomb core clogged inside the body after the perforation of the honeycomb core from the inside of the body.
また、本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔方法は、貫通孔を設けた円筒状のボディの開口端に砥粒を固着する一方、他方の端部に回転軸を設けたハニカムコア穿孔工具の前記回転軸を保持して回転させながら前記砥粒をハニカムコアに接触させて前記ハニカムコアを穿孔することによって、前記ハニカムコアの被穿孔加工品を製造するステップと、前記ハニカムコアの穿孔後において前記ボディの内部に詰まった前記ハニカムコアの端材に、前記ボディの内部から排出させるための力を前記貫通孔を利用して作用させることによって、前記ボディの内部に詰まった前記端材を前記ボディから排出させるステップとを有するものである。 Further, the honeycomb core drilling method according to the embodiment of the present invention is a honeycomb core drilling tool in which abrasive grains are fixed to the opening end of a cylindrical body provided with a through-hole, and a rotary shaft is provided at the other end. The step of manufacturing the perforated product of the honeycomb core by punching the honeycomb core by bringing the abrasive grains into contact with the honeycomb core while holding and rotating the rotating shaft, and after the punching of the honeycomb core, By applying the force for discharging from the inside of the body to the end material of the honeycomb core clogged in the body using the through hole, the end material clogged in the body is And a step of discharging from the body.
また、本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔機は、前記ハニカムコア穿孔工具、回転機構、前記回転機構を取付けたロボットアーム、空気供給系及び制御装置を有する。回転機構は、前記ハニカムコア穿孔工具を保持する。空気供給系は、前記ハニカムコア穿孔工具の前記空気供給口に前記圧縮空気を供給する。制御装置は、前記回転機構及び前記ロボットアームの駆動軸を制御する。 A honeycomb core drilling machine according to an embodiment of the present invention includes the honeycomb core drilling tool, a rotation mechanism, a robot arm to which the rotation mechanism is attached, an air supply system, and a control device. The rotating mechanism holds the honeycomb core drilling tool. The air supply system supplies the compressed air to the air supply port of the honeycomb core drilling tool. The control device controls a drive shaft of the rotation mechanism and the robot arm.
本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具、ハニカムコア穿孔方法及びハニカムコア穿孔機について添付図面を参照して説明する。 A honeycomb core drilling tool, a honeycomb core drilling method, and a honeycomb core drilling machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
(ハニカムコア穿孔工具)
図1は本発明の第1の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図であり、図2は図1に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図である。
(First embodiment)
(Honeycomb core drilling tool)
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing the structure of a honeycomb core drilling tool according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a left side view of the honeycomb core drilling tool shown in FIG.
ハニカムコア穿孔工具1は、ハニカムコアの穿孔を行うための円筒状の刃部2を有する穿孔工具である。具体的には、ハニカムコア穿孔工具1は、ボディ3に刃部2を形成して構成される。ハニカムコア穿孔工具1による穿孔対象となるハニカムコアは、六角形等の同一の横断面形状を有する多数の角筒(セル)を隙間なく配列した構造体である。
The honeycomb core drilling tool 1 is a drilling tool having a
ハニカムコアは、重量が小さく、かつ強度が大きいという特徴を有する。このため、軽量化が要求される航空機構造体の材料としてしばしば用いられる。ハニカムコア自体の材料の例としては、金属が挙げられるが、特に航空機構造体の部材として用いられるハニカムコアの場合には、更なる軽量化及び強度改善を図るために炭素繊維強化プラスチック(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)やガラス繊維強化プラスチック(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastics)等の複合材が素材として用いられる場合も多い。また、紙に樹脂を含浸させたノーメックス(登録商標)と呼ばれる複合材がハニカムコアの素材として用いられる場合もある。 The honeycomb core has a feature that it is small in weight and high in strength. For this reason, it is often used as a material for aircraft structures that require weight reduction. An example of the material of the honeycomb core itself is metal, but particularly in the case of a honeycomb core used as a member of an aircraft structure, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is used for further weight reduction and strength improvement. In many cases, composite materials such as Carbon Fiber Reinforced Plastics (GFRP) and glass fiber reinforced plastics (GFRP) are used as a material. In some cases, a composite material called Nomex (registered trademark) in which paper is impregnated with resin is used as a material for the honeycomb core.
ハニカムコア穿孔工具1のボディ3は、少なくともハニカムコアの穿孔側に開口端を有し、他方の端部に回転軸4を設けた円筒状の構造を有する。ボディ3の開口端には、多数の砥粒2Aが固着され、砥粒2Aを固着したボディ3の端部によって刃部2が形成される。砥粒2Aの材料としては、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素(CBN:cubic Boron Nitride)が代表的であるが、被穿孔対象となるハニカムコアの素材によっては、アルミナや炭化ケイ素を用いてもよい。砥粒2Aは、電着等の任意の方法で、ボディ3の端部に固着させることができる。
The
ボディ3の開口端には、図示されるようにジグザグ状の凹凸を設けることができる。そして、ジグザグ状の凹凸を有する板状の端部の内面、外面及び端面にそれぞれ砥粒2Aを固着させることができる。
The opening end of the
そうすると、ジグザグ状の凹凸を有し、かつ砥粒2Aが固着された円筒状の刃部2がソー(鋸)のように機能する。すなわち、回転軸4をホルダで保持して回転させると、円筒状の刃部2を構成する複数の板状の凸部が、円状に配列された複数のブレード(鋸刃)として機能する。このため、刃部2を回転させながらハニカムコアに押し当てれば、ハニカムコアの穿孔を行うことができる。
If it does so, the
この場合、ハニカムコアの穿孔は、ソーとして機能する刃部2でハニカムコアを円形に切断することによって行われることになる。また、ハニカムコアの切断は、円形の軌跡を描いて移動する砥粒2Aによる研削によって行われることになる。このため、ハニカムコア穿孔工具1は、穿孔用のソー又は研削工具として分類することもできる。
In this case, perforation of the honeycomb core is performed by cutting the honeycomb core into a circular shape with the
ハニカムコアに形成される貫通孔の直径は、刃部2の外径となる。従って、ボディ3の外径及び刃部2の外径は、ハニカムコアに形成すべき貫通孔の直径に合わせて決定される。具体例として、航空機構造体用のハニカムコアであれば、ボディ3の外径が数cmから10cm程度に決定される。一方、ボディ3の長さは、ハニカムコアを穿孔した場合に、回転軸4側におけるボディ3の内壁がハニカムコアの端材に干渉しないように、少なくともハニカムコアの厚さよりも長くなるように決定される。
The diameter of the through hole formed in the honeycomb core is the outer diameter of the
ハニカムコアの穿孔後には、ボディ3の内部に、円柱状のハニカムコアの端材が残留することになる。このため、ハニカムコア穿孔工具1で次の穿孔を行うためには、ボディ3の内部に残留する端材を除去することが必要となる。しかしながら、複合材や金属等で構成されるハニカムコアの円柱状の端材の表面は、多数の切断された薄板の端部となる。このため、ハニカムコアの端材は容易に変形し、ボディ3の内部に圧縮力を受けた状態で詰まることになる。
After the piercing of the honeycomb core, the end material of the cylindrical honeycomb core remains in the
そこで、ボディ3には、ハニカムコアの穿孔後においてボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ3の内部から排出させるための力を端材に作用させるための貫通孔5が設けられる。具体的には、端材をボディ3の内部から押し出すための押出棒6を挿入するための貫通孔5がボディ3の側面に設けられる。
Therefore, the
端材をボディ3の内部から押し出すためには、押出棒6をボディ3内の端材に押し当てながら、ボディ3の長手方向、すなわちハニカムコア穿孔工具1の工具軸方向に押出棒6をスライドさせることが効果的である。そこで、図示されるように、長さ方向をハニカムコア穿孔工具1の工具軸方向とするスリット5Aを、貫通孔5としてボディ3の側面に設けることが実用的である。これにより、押出棒6の一部をボディ3の内部に挿入した状態で押出棒6をハニカムコア穿孔工具1の工具軸方向にスライドさせることができる。
In order to extrude the end material from the inside of the
(ハニカムコア穿孔方法)
次に、ハニカムコア穿孔工具1を用いたハニカムコアの穿孔方法について説明する。
(Honeycomb core drilling method)
Next, a method for drilling a honeycomb core using the honeycomb core drilling tool 1 will be described.
ハニカムコア穿孔工具1を用いてハニカムコアの穿孔を行う場合には、ハニカムコア穿孔工具1が回転機構を有する工具駆動装置に取付けられる。例えば、圧縮空気等で回転駆動する手持ち式の工具駆動装置のホルダでハニカムコア穿孔工具1の回転軸4を保持することができる。そして、工具駆動装置でハニカムコア穿孔工具1を保持して回転させながら刃部2の砥粒2Aをハニカムコアに接触させ、円形の軌道を通って移動する砥粒2Aでハニカムコアを構成する板材を削り取ることによってハニカムコアを円形に切断することができる。
When the honeycomb core drilling tool 1 is used to drill the honeycomb core, the honeycomb core drilling tool 1 is attached to a tool driving device having a rotating mechanism. For example, the
工具駆動装置と共にハニカムコア穿孔工具1を工具軸方向に送り込み、刃部2によってハニカムコアが完全に切断されると、円柱状のハニカムコアの端材がボディ3の内部に詰まった状態で、製品又は半製品となるハニカムコアから切り取られる。このため、ハニカムコア穿孔工具1を引き抜くと、ハニカムコアに貫通孔が形成される。すなわち、ハニカムコアの穿孔が完了する。
When the honeycomb core drilling tool 1 is fed in the tool axis direction together with the tool driving device, and the honeycomb core is completely cut by the
穿孔すべき貫通孔が1つである場合には、ハニカムコアの被穿孔加工品の製造が完了する。但し、次のハニカムコアの穿孔を行うために、ハニカムコアの穿孔後においてボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ3から排出させることが必要となる。一方、穿孔すべき貫通孔が他に存在する場合においても、ボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ3から排出させることが必要となる。
When the number of through holes to be drilled is one, the manufacture of the honeycomb core drilled product is completed. However, in order to perform the next drilling of the honeycomb core, it is necessary to discharge the end material of the honeycomb core clogged in the
そこで、ボディ3の貫通孔5を利用して、端材をボディ3の内部から排出させるための力を端材に作用させることによって、ボディ3の内部に詰まった端材が排出される。具体的には、ボディ3の側面に貫通孔5として設けられたスリット5Aに押出棒6が挿入される。そして、挿入した押出棒6で端材をボディ3の開口端側に向かって押し出すことによって、端材をボディ3から排出させることができる。特に、端材は、ハニカムコアであるため、押出棒6で端材を押し潰しながらボディ3からかき出すことができる。
Therefore, by using the through
このため、穿孔すべき貫通孔が1つである場合には、ハニカムコア穿孔工具1で次のハニカムコアの穿孔を行うことが可能となる。一方、穿孔すべき貫通孔が他に存在する場合には、別の位置における穿孔を行うことが可能となる。そして、ハニカムコアに複数の貫通孔を形成する場合には、ハニカムコア穿孔工具1の回転駆動による穿孔と、ボディ3の内部に詰まった端材の排出とを繰返すことによって、複数の貫通孔が形成されたハニカムコアの被穿孔加工品を製造することができる。
For this reason, when there is one through hole to be drilled, the honeycomb core drilling tool 1 can drill the next honeycomb core. On the other hand, when there are other through holes to be drilled, it is possible to perform drilling at different positions. When a plurality of through-holes are formed in the honeycomb core, the plurality of through-holes are formed by repeating drilling by rotational driving of the honeycomb core drilling tool 1 and discharging the end material clogged inside the
(効果)
以上のようなハニカムコア穿孔工具1及びハニカムコア穿孔方法は、円筒状の刃部2を設けたボディ3の側面に、ボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材を押出棒6でかき出すことができるように、貫通孔5としてスリット5Aを設けたものである。
(effect)
In the honeycomb core drilling tool 1 and the honeycomb core drilling method as described above, the end material of the honeycomb core clogged inside the
このため、ハニカムコアの穿孔後においてボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材を容易に排出することができる。その結果、従来は、コンクリート等の穿孔を想定した円筒状の穿孔工具を用いてハニカムコアの穿孔を行うと、穿孔工具に端材が詰まって取り出すことが困難になることから、円筒状の穿孔工具を用いたハニカムコアの穿孔は困難であると考えられてきたが、円筒状の穿孔工具をハニカムコアの穿孔用に使用することが可能となる。すなわち、ハニカムコアを穿孔するための特殊かつ複雑な構造を有する専用の穿孔工具を開発することなく、円筒状の穿孔工具に簡易な構造を付与することによってハニカムコアの穿孔を行うことが可能となる。
For this reason, the end material of the honeycomb core clogged in the
(第2の実施形態)
(ハニカムコア穿孔工具)
図3は本発明の第2の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図であり、図4は図3に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図である。
(Second Embodiment)
(Honeycomb core drilling tool)
FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view showing the structure of a honeycomb core drilling tool according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a left side view of the honeycomb core drilling tool shown in FIG.
図3に示された第2の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Aでは、ボディ3の内部に詰まったハニカムコアの端材を圧縮空気を用いて排出できるようにした点が第1の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1と相違する。第2の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Aの他の部分における構成及び作用については第1の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1と実質的に異ならないため同一の部分又は対応する部分については同符号を付して説明を省略する。
In the honeycomb
ハニカムコア穿孔工具1Aのボディ3には、ハニカムコアの端材をボディ3の内部から空気圧によって押し出すための圧縮空気を、ボディ3の内部に注入するための空気供給口5Bが貫通孔5として設けられる。端材をボディ3の内部から開口端側に押し出すためには、ボディ3内に詰まった端材の回転軸4側における空間に圧縮空気を注入することが必要である。そこで、端材の回転軸4側における空間に圧縮空気を注入することが可能となる位置に、空気供給口5Bが設けられる。
The
図示された例では、ボディ3の回転軸4に空気供給口5Bが設けられている。より具体的には、円筒状のボディ3の回転軸4側が円板状のプレートで閉塞されており、円板状のプレートに、回転軸4を兼ねた中空の円筒状の管が空気供給口5Bとして設けられている。従って、ボディ3の開口端側に円柱状のハニカムコアの端材が詰まった場合において端材と回転軸4側における円板状のプレートとの間に生じるボディ3内の空間に、空気供給口5Bから圧縮空気を注入することができる。
In the illustrated example, an
尚、図示された例に限らず、回転軸4以外の部分に空気供給口を形成してもよい。例えば、ボディ3に対して回転自在にスライドする部品をベアリング等を介して取付け、当該部品に空気供給口を形成するようにしてもよい。但し、図示されるように、ボディ3の回転軸4に空気供給口5Bを形成すれば、ボディ3の構造を極めて簡易にすることができる。
In addition, you may form an air supply port not only in the illustrated example but in parts other than the
空気供給口5Bから圧縮空気を注入すると、少なくとも空気の流れによって端材をボディ3の開口端側に向かって押し出し、端材をボディ3から排出させることができる。特に、穿孔対象となるハニカムコアの少なくとも一方の面が板材で閉塞されている場合には、端材によって気密状体がある程度保たれた状態でボディ3の開口端側が塞がれることになる。
When compressed air is injected from the
図5は、板材で空隙が閉塞されたハニカムコアの端材の構造例を示す正面図であり、図6は図5に示す端材の上面図である。 FIG. 5 is a front view showing a structural example of the end material of the honeycomb core in which the gap is closed with a plate material, and FIG. 6 is a top view of the end material shown in FIG.
穿孔対象となるハニカムコア内の多数の空隙が板材で閉塞されている場合には、端材Wとして残留するハニカムコアも図5及び図6に例示されるように板材W1で閉塞される。このため、端材Wとなったハニカムコア内の多数の空隙に、圧縮空気が流れ込むことがない。しかも、ハニカムコアを閉塞する板材W1は、円板状に切り取られた状態でボディ3の内側に詰まることになる。つまり、板材W1を含むハニカムコアの端材Wと、ボディ3との間における隙間もごく僅かとなる。
When a large number of voids in the honeycomb core to be perforated are closed with a plate material, the honeycomb core remaining as the end material W is also closed with the plate material W1 as illustrated in FIGS. For this reason, compressed air does not flow into a large number of voids in the honeycomb core that has become the end material W. In addition, the plate material W1 that closes the honeycomb core is clogged inside the
その結果、端材Wと回転軸4側における円板状のプレートとの間に生じるボディ3内の空間に圧縮空気を注入し続けると、空間内における空気圧が次第に増加することとなる。このため、空気鉄砲と同様の原理で、空気圧によって端材Wをボディ3の開口端側に向かって押し出し、端材Wをボディ3から排出させることができる。
As a result, if compressed air is continuously injected into the space in the
ハニカムコアが、航空機の翼構造体用等のパネルの部材として用いられる場合には、ハニカムコアの両面が板材で閉塞される場合が多い。すなわち、両面が板材で閉塞された所定の厚さを有するハニカムコアが、航空機用のパネルとして用いられる場合が多い。そのような、少なくとも一方の面が板材で閉塞されたハニカムコアの穿孔を行う場合には、端材Wがボディ3内に気密状体を保った状体で詰まることを利用して、空気圧で端材Wを排出することができる。
When the honeycomb core is used as a panel member for an aircraft wing structure or the like, both sides of the honeycomb core are often blocked by a plate material. That is, a honeycomb core having a predetermined thickness with both surfaces closed by a plate material is often used as an aircraft panel. In the case of drilling a honeycomb core whose at least one surface is closed with a plate material, by utilizing the fact that the end material W is clogged with a state in which an airtight body is maintained in the
実際に、両面が板材で閉塞されたハニカムコアパネルを対象としてハニカムコア穿孔工具1Aで穿孔を行い、圧縮空気の供給によって端材Wを確実に排出できるがどうかを確認するための試験を行った。尚、ハニカムコア及びハニカムコアを閉塞する板材の材質として、GFRP及び紙に樹脂を含浸させた複合材を用いた。その結果、ボディ3の外径が数cmから10cm程度のサイズであれば、ハニカムコアの材料である複合材を構成する繊維がガラスであるか紙であるかを問わず、直径3mmから4mm程度の空気供給口5Bから0.1MPaから0.5Mpa程度の圧力を有する圧縮空気を注入することによって端材Wを排出できることが確認された。
Actually, drilling was performed with the honeycomb
特に、空気供給口5Bのサイズを大きくして、圧縮空気の供給量を多くすれば、供給すべき圧縮空気の必要な圧力を低減できることも確認された。これは、ボディ3内における密閉空間への圧縮空気の供給量を多くすれば、密閉空間から多少の圧縮空気の漏れがあったとしても、密閉空間内における空気圧を端材Wの排出に必要な圧力まで増加させることができるためであると考えられる。このため、ハニカムコア穿孔工具1Aの寸法の好適化によって、工場等で容易に供給することが可能な実用的な圧力を有する圧縮空気を用いてハニカムコア穿孔工具1Aから端材Wを排出することができる。
In particular, it was confirmed that the required pressure of the compressed air to be supplied can be reduced by increasing the size of the
以上のような構造を有するハニカムコア穿孔工具1Aを用いれば、第1の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1と同様に、ボディ3内に詰まった端材Wを容易に排出することが可能となる。このため、円筒状の穿孔工具を用いたハニカムコアの穿孔が可能となる。加えて、圧縮空気で端材Wを排出するハニカムコア穿孔工具1Aを用いれば、回転機構及び圧縮空気の供給系を備えた任意の装置を用いて、ハニカムコアの穿孔を自動化することも可能となる。
If the honeycomb
(ハニカムコア穿孔機)
次にハニカムコア穿孔工具1Aを用いてハニカムコアの自動穿孔を行うためのハニカムコア穿孔機の一例について説明する。
(Honeycomb core drilling machine)
Next, an example of a honeycomb core drilling machine for automatically drilling a honeycomb core using the honeycomb
図7は、図3に示すハニカムコア穿孔工具1Aを取付けたハニカムコア穿孔機10の斜視図であり、図8は図7に示すハニカムコア穿孔機10を別の方向から見た斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of the honeycomb
図7及び図8に例示されるように、ハニカムコア穿孔工具1Aを多関節アーム等を備えたロボット11のロボットアーム12で保持することによって、ハニカムコア穿孔機10を構成することができる。より具体的には、回転機構13をロボットアーム12に取付け、回転機構13でハニカムコア穿孔工具1Aを保持することができる。更に、ハニカムコア穿孔工具1Aの空気供給口5Bに圧縮空気を供給する空気供給系14が備えられる。空気供給系14は、工場等に設置される圧縮空気供給タンク15と接続される。
As illustrated in FIGS. 7 and 8, the honeycomb
ハニカムコア穿孔工具1Aを保持して回転させる回転機構13及び空気供給系14は、図示されるように、共通の筐体16に収納し、ロボットアーム12へのハニカムコア穿孔工具1Aの取付機構17として提供することができる。
The
図9は、図7に示す取付機構17の詳細構成例を示す縦断面図である。但し、図9では取付機構17の筐体16が省略されている。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a detailed configuration example of the
図9に例示されるようにモータ17Aの出力軸17Bをハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4と同軸上に設けることによって、コンパクトな回転機構13を構成することができる。或いは、モータ17Aの出力軸17Bをハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4と同軸上に設けずに、モータの出力軸とハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4の間に設けたギア等を介して、モータの動力をハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4に伝達するようにしてもよい。モータ17Aの出力軸17Bには、ホルダ17Cが固定され、ホルダ17Cでハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4を保持することができる。
As illustrated in FIG. 9, the
また、モータ17Aの出力軸17Bには、圧縮空気の供給路として貫通孔17Dを形成することができる。モータ17Aの出力軸17Bに形成される貫通孔17Dの一端は、ハニカムコア穿孔工具1Aの空気供給口5Bと連結される。一方、モータ17Aの出力軸17Bに形成される貫通孔17Dの他端は、空隙17Eを介してカプラ17Fと連結される。カプラ17Fは、ホースで圧縮空気供給タンク15と直接又は間接的に接続することができる。これにより、カプラ17Fからモータ17Aの出力軸17Bに形成される貫通孔17Dを経由して圧縮空気をハニカムコア穿孔工具1Aの空気供給口5Bに供給する空気供給系14を形成することができる。
A through-
回転機構13及び空気供給系14は、上述したように共通の筐体16に収納することができる。換言すれば、回転機構13及び空気供給系14を備えたハニカムコア穿孔工具1Aの取付機構17を製作することができる。
The
ハニカムコア穿孔工具1Aを保持して回転させる回転機構13及びロボットアーム12の駆動軸は、ロボット11の制御装置18によって自動制御することができる。空気供給系14からハニカムコア穿孔工具1Aへの圧縮空気の供給の切換えについては、他の制御装置で制御してもよいし、ロボット11の制御装置18で制御できるようにしてもよい。
The
ロボット11の制御装置18で圧縮空気の供給タイミングを制御できるようにすれば、ハニカムコア穿孔工具1Aを回転させてハニカムコアの穿孔を行った後、速やかに圧縮空気をハニカムコア穿孔工具1Aの空気供給口5Bからボディ3内に供給してハニカムコアの端材Wをボディ3から排出する制御が容易となる。もちろん、他の制御装置で圧縮空気の供給タイミングを制御する場合においても、ロボット11の制御装置18との間で同期処理を行うことができる。
If the
ハニカムコア穿孔機10でハニカムコアの穿孔を行う場合には、予めロボットアーム12に設けられた回転機構13に取付けたホルダ17Cでハニカムコア穿孔工具1Aの回転軸4が保持される。そして、制御装置18による制御下における回転機構13の駆動によってハニカムコア穿孔工具1Aが回転する。
When the honeycomb
続いて、制御装置18による制御によってロボットアーム12の駆動軸が駆動し、ハニカムコア穿孔工具1Aの位置決めが行われる。すなわち、ハニカムコア穿孔工具1Aが、ハニカムコアの穿孔位置に位置決めされる。ハニカムコア穿孔工具1Aの位置決めが完了すると、ロボットアーム12の駆動によってハニカムコア穿孔工具1Aが工具軸方向、すなわち穿孔方向に送り出される。尚、ハニカムコア穿孔工具1Aを工具軸方向に送り出すための送り機構を取付機構17に設けてもよい。その場合には、送り機構の駆動によってハニカムコア穿孔工具1Aが穿孔方向に送り出される。
Subsequently, the drive shaft of the
そして、ハニカムコア穿孔工具1Aの刃部2がハニカムコアに接触すると、ハニカムコアの切断による穿孔が開始される。更に、ハニカムコア穿孔工具1Aがハニカムコアの厚さに相当する距離だけ工具軸方向に送り出されると、ハニカムコアが円形に切断され、ハニカムコアに貫通孔を形成することができる。すなわち、ハニカムコアを穿孔することができる。
When the
ハニカムコアが円形に切断されると、円柱状の端材Wがハニカムコア穿孔工具1Aのボディ3内に残存することになる。そこで、ロボットアーム12に設けられた圧縮空気の供給経路を介して圧縮空気がハニカムコア穿孔工具1Aの空気供給口5Bから端材Wの回転軸4側におけるボディ3内の空間に注入される。そうすると、空間内における空気圧が上昇し、端材Wをボディ3内から押し出すことができる。
When the honeycomb core is cut into a circular shape, the columnar end material W remains in the
端材Wがボディ3内から押し出されると、ハニカムコア穿孔工具1Aを用いて次の穿孔を行うことができる。例えば、ロボットアーム12の駆動によって同一のハニカムコアの他の穿孔位置にハニカムコア穿孔工具1Aを位置決めし、ハニカムコア穿孔工具1Aを用いた穿孔を行うことができる。或いは、別のハニカムコアを対象としてハニカムコア穿孔工具1Aを用いた穿孔を行うこともできる。
When the end material W is pushed out from the
(効果)
以上のような第2の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Aは、ハニカムコアの穿孔後においてボディ3内に詰まる端材Wを圧縮空気で排出できるようにしたものである。一方、ハニカムコア穿孔機10は、ハニカムコア穿孔工具1Aを用いたハニカムコアの穿孔及び圧縮空気を利用した端材Wの排出を自動で行えるようにしたものである。
(effect)
The honeycomb
このため、ハニカムコア穿孔工具1Aによれば、ボディ3内に詰まった端材Wを自動で除去することが可能となる。その結果、ロボット11を利用したハニカムコア穿孔機10に例示されるように、ハニカムコアの穿孔及び端材Wの双方を自動化することができる。また、ロボット11を利用したハニカムコア穿孔機10に限らず、マシニングセンタ、フライス盤或いはボール盤等の工作機械の主軸にハニカムコア穿孔工具1Aを取付け、圧縮空気を供給できるようにしてもよい。
For this reason, according to the honeycomb
このため、作業者の手作業による端材Wの排出作業が不要となる。また、端材Wを自動で排出できるため連続的にハニカムコアの穿孔を行うことが可能である。加えて、空気供給口5B等のハニカムコア穿孔工具1Aのサイズを適切に決定することにより、工場等で容易に調達することが可能な、現実的な圧力を有する圧縮空気を用いた端材Wの排出が可能となる。
For this reason, the discharge work of the end material W by a worker's manual work becomes unnecessary. Further, since the end material W can be automatically discharged, the honeycomb core can be continuously perforated. In addition, by appropriately determining the size of the honeycomb
尚、円筒状の穿孔工具内に詰まったハニカムコアの端材を自動で排出できるようにする方法としては、様々な方法が考えられる。具体例として、円筒状の穿孔工具内にスプリングを設け、スプリングで端材を押し出す方法が考えられる。しかしながら、ハニカムコアの材料が複合材である場合には、複合材の機械的特性に合わせてコンクリート等を穿孔する場合に比べて円筒状の穿孔工具を高速回転させることが必要となる。その結果、複合材が穿孔対象である場合には、スプリングに過大な負荷がかかりスプリングが破損する場合がある。このため、内部にスプリングを設けた円筒状の穿孔工具では、複合材で構成されるハニカムコアの穿孔が困難となる。 Various methods can be considered as a method for automatically discharging the end material of the honeycomb core packed in the cylindrical drilling tool. As a specific example, a method in which a spring is provided in a cylindrical drilling tool and the end material is pushed out by the spring can be considered. However, when the honeycomb core material is a composite material, it is necessary to rotate the cylindrical drilling tool at a higher speed than when drilling concrete or the like in accordance with the mechanical characteristics of the composite material. As a result, when the composite material is a perforation target, an excessive load may be applied to the spring and the spring may be damaged. For this reason, with a cylindrical drilling tool provided with a spring inside, it is difficult to drill a honeycomb core made of a composite material.
別の方法として、ファンで空気の流れを形成する方法が考えられる。そこで、プロペラ型のファンをホルダ側に設けて工具軸方向に空気を送り込むことができるようにした円筒状の穿孔工具を試作し、ハニカムコアの端材が排出できるか試験を行った。また、シロッコファンを設け、回転面から空気を取り込んで空気の流れを形成できるようにした円筒状の穿孔工具も試作し、ハニカムコアの端材が排出できるか試験を行った。その結果、プロペラファンやシロッコファン等のファンによる空気の圧送では、塵のような切粉であれば排出できるものの、圧縮力を受けて詰まる円柱状のハニカムコアの端材を排出することはできないことが確認された。 Another method is to form an air flow with a fan. In view of this, a cylindrical drilling tool in which a propeller-type fan is provided on the holder side so that air can be fed in the tool axis direction was prototyped, and a test was conducted to see if the end material of the honeycomb core could be discharged. We also prototyped a cylindrical drilling tool that was equipped with a sirocco fan so that air could be taken in from the rotating surface and tested to see if the end material of the honeycomb core could be discharged. As a result, when pumping air with a fan such as a propeller fan or a sirocco fan, it can be discharged if it is dust like dust, but it cannot discharge the end material of the cylindrical honeycomb core that is clogged by compressive force. It was confirmed.
これに対して、上述したように、特に空隙が板材で閉塞されたハニカムコアが穿孔対象である場合には、圧縮空気の供給による空気圧の上昇によって、ハニカムコアの端材Wをより確実に排出できることが確認された。 On the other hand, as described above, particularly when the honeycomb core whose pores are closed with a plate material is a perforation target, the end material W of the honeycomb core is more reliably discharged by the increase in air pressure due to the supply of compressed air. It was confirmed that it was possible.
(第3の実施形態)
図10は本発明の第3の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分拡大縦断面図であり、図11は図10に示すハニカムコア穿孔工具の構造を説明するために比較される部分拡大縦断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing the structure of the honeycomb core drilling tool according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is compared to explain the structure of the honeycomb core drilling tool shown in FIG. It is a partial expanded longitudinal cross-sectional view.
図10に示された第3の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Bでは、砥粒2Aを固着することによってボディ3の端部に形成される刃部2の構造が第1の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1及び第2の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Aと相違する。第3の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Aの他の部分における構成及び作用については第1の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1及び第2の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具1Bと実質的に異ならないため刃部2の構造のみ図示し、同一の部分又は対応する部分については同符号を付して説明を省略する。
In the honeycomb
図11に示すように、板厚が一定のボディ3の端部に砥粒2Aを固着することによって刃部2を形成すると、ボディ3の内面側には、砥粒2Aの厚みに相当する僅かな段差が生じることになる。砥粒2Aの固着による段差は、ハニカムコアの端材Wのスムーズな排出の妨げとなる恐れがある。
As shown in FIG. 11, when the
そこで、図10に示すように、ボディ3の開口端側における厚みを薄くすることによって開口端側における内面に段差を設け、段差に砥粒2Aを固着させることによって、砥粒2Aがボディ3の内面側において突出しないようにすることができる。すなわち、砥粒2Aの厚みに相当する段差がボディ3の内面側において低減されるように、ボディ3及び刃部2の構造を設計することができる。
Therefore, as shown in FIG. 10, by reducing the thickness on the opening end side of the
これにより、砥粒2Aを固着させた刃部2の部分における内径が、砥粒2Aが固着されていないボディ3の部分、つまり刃部2に隣接する部分における内径と同等となり、ハニカムコアの端材Wをボディ3からよりスムーズに排出することが可能となる。
Thereby, the inner diameter of the portion of the
実際に、刃部2を形成する部分におけるボディ3の厚さを、刃部2に隣接する部分における厚さよりも薄くすることによって、砥粒2Aの突出を低減させたハニカムコア穿孔工具1Bを製作した。そして、両面が板材W1で閉塞されたハニカムコアパネルを穿孔対象として、圧縮空気による端材Wの排出が容易となる効果が得られるか否かの試験を行った。その結果、ボディ3の開口端側における厚みを減肉して段差が生じないように刃部2を形成すると、ボディ3の開口端側における厚みを一定とする場合に比べて、端材Wを排出するために必要な圧縮空気の圧力を飛躍的に低減できることが確認された。
Actually, the honeycomb
(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
Although specific embodiments have been described above, the described embodiments are merely examples, and do not limit the scope of the invention. The novel methods and apparatus described herein can be implemented in a variety of other ways. Various omissions, substitutions, and changes can be made in the method and apparatus described herein without departing from the spirit of the invention. The appended claims and their equivalents include such various forms and modifications as are encompassed by the scope and spirit of the invention.
例えば、第1の実施形態と第2の実施形態を組合わせることもできる。すなわち、圧縮空気を供給するための空気供給口5Bと、押出棒6を挿入するためのスリット5A等の貫通孔5の双方を、圧縮空気が押出棒6を挿入するための貫通孔5から漏れ出さないようにボディ3の適切な位置に設けることができる。そして、押出棒6を用いた端材Wの排出及び圧縮空気による端材Wの排出のいずれも実施できるようにハニカムコア穿孔工具を構成することができる。また、圧縮空気を利用して端材Wを排出する場合において、端材Wの排出を自動化せずに、作業者が圧縮空気の供給ホース等をハニカムコア穿孔工具に連結して手作業で行うようにしてもよい。
For example, the first embodiment and the second embodiment can be combined. That is, both of the
1、1A、1B ハニカムコア穿孔工具
2 刃部
2A 砥粒
3 ボディ
4 回転軸
5 貫通孔
5A スリット
5B 空気供給口
6 押出棒
10 ハニカムコア穿孔機
11 ロボット
12 ロボットアーム
13 回転機構
14 空気供給系
15 圧縮空気供給タンク
16 筐体
17 取付機構
17A モータ
17B 出力軸
17C ホルダ
17D 貫通孔
17E 空隙
17F カプラ
18 制御装置
W 端材
W1 板材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ボディの前記開口端に固着された砥粒とを有し、
前記ボディに、前記ハニカムコアの穿孔後において前記ボディの内部に詰まった前記ハニカムコアの端材を前記ボディの内部から排出させるための力を前記端材に作用させるための貫通孔を設けたハニカムコア穿孔工具。 A cylindrical body having an open end at least on the perforated side of the honeycomb core and having a rotation shaft at the other end;
Abrasive grains fixed to the open end of the body,
A honeycomb provided with a through hole in the body for causing the end material to have a force for discharging the end material of the honeycomb core clogged inside the body after the perforation of the honeycomb core from the inside of the body Core drilling tool.
前記ハニカムコアの穿孔後において前記ボディの内部に詰まった前記ハニカムコアの端材に、前記ボディの内部から排出させるための力を前記貫通孔を利用して作用させることによって、前記ボディの内部に詰まった前記端材を前記ボディから排出させるステップと、
を有するハニカムコア穿孔方法。 Abrasive grains are fixed to the opening end of a cylindrical body provided with a through-hole, while the abrasive grains are honeycombed while being held and rotated by a honeycomb core drilling tool provided with a rotary shaft at the other end. Producing a drilled article of the honeycomb core by punching the honeycomb core in contact with the core; and
By causing a force to be discharged from the inside of the body to act on the end material of the honeycomb core clogged inside the body after the perforation of the honeycomb core using the through holes, the inside of the body Discharging the clogged end material from the body;
A method for drilling a honeycomb core.
前記ロボットアームに設けられた前記圧縮空気の供給経路を介して前記圧縮空気を前記貫通孔から前記端材の前記回転軸側における前記空間に注入する請求項8記載のハニカムコア穿孔方法。 Drilling the honeycomb core with the honeycomb core drilling tool by holding and rotating the rotating shaft with a holder attached to a rotating mechanism provided in the robot arm,
The honeycomb core drilling method according to claim 8, wherein the compressed air is injected from the through hole into the space on the rotary shaft side of the end material through the compressed air supply path provided in the robot arm.
前記ハニカムコア穿孔工具を保持する回転機構と、
前記回転機構を取付けたロボットアームと、
前記ハニカムコア穿孔工具の前記空気供給口に前記圧縮空気を供給する空気供給系と、
前記回転機構及び前記ロボットアームの駆動軸を制御する制御装置と、
を有するハニカムコア穿孔機。 A honeycomb core drilling tool according to claim 3 or 4,
A rotating mechanism for holding the honeycomb core drilling tool;
A robot arm to which the rotating mechanism is attached;
An air supply system for supplying the compressed air to the air supply port of the honeycomb core drilling tool;
A control device for controlling a drive shaft of the rotation mechanism and the robot arm;
Honeycomb core drilling machine.
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