JP2021122937A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の表面を精度よく切削加工することが可能な切削装置を提供する。【解決手段】被加工物２を切削加工する切削装置１であって、先端に刃１２を備えた切削部１０と、切削部１０を、刃１２を露出させた状態で回動自在に保持するホルダー３０と、切削部１０を、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な切替え部６０と、を有することを特徴とする切削装置１。【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物を切削加工する切削装置に関する。

従来、鋼材等の被加工物を切削加工する切削装置として、先端に刃を備えたスクレイパー等の切削部（切削工具）を備え、被加工物の表面を切削部により切削加工するものが知られている。

例えば特許文献１には、シャンクホルダにより主軸に固定されたスクレーパ本体（ホルダー）と、スクレーパ本体に取り付けられたキサゲ具(切削部）とを有し、キサゲ具の刃を被加工物の表面に当接させた状態で、スクレーパ本体内に設けた揺動機構によってキサゲ具を揺動させることで、被加工物の表面をキサゲ加工する構成の切削装置が記載されている。また、特許文献１の切削装置では、スクレーパ本体のキサゲ具を支持する部分に弾性支持機構を設けて、キサゲ具を適度な荷重で被加工物の表面に当接させるようにしている。

特開平７−１２２９号公報

キサゲ具は、刃が設けられる先端部分の下面が平らな形状となっている。そのため、従来の切削装置では、被加工物の表面に対して刃が傾いた姿勢でキサゲ具がスクレーパ本体に取り付けられると、切削加工において、刃の幅方向の一方側が他方側よりも強い力で被加工物の表面に当接し、これにより加工精度が低下する虞があった。特に、被加工物の表面をキサゲ加工する場合には、被加工物の表面に形成されるキサゲ痕が左右非対称の形状となって、均一で安定したキサゲ面を形成することができない、という問題が生じることになる。

本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、被加工物の表面を精度よく切削加工することが可能な切削装置を提供することにある。

本発明の切削装置は、被加工物を切削加工する切削装置であって、先端に刃を備えた切削部と、前記切削部を、前記刃を露出させた状態で回動自在に保持するホルダーと、前記切削部を、前記ホルダーに対して回動可能な第１状態と、前記ホルダーに対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な切替え部と、を有することを特徴とする。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記切削部が固定される軸部材を有し、
前記軸部材が前記ホルダーに回動自在に支持されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記ホルダーと前記軸部材との間に、前記軸部材をラジアル方向から支持する第１軸受と、前記軸部材をスラスト方向から支持する第２軸受と、が設けられているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記ホルダーと前記軸部材との間に、前記軸部材をラジアル方向及びスラスト方向から支持するアンギュラー軸受が設けられているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記切削部を移動させる駆動部と、前記切替え部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記刃を基準盤の表面に押し付けた後、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記切削部を移動させる駆動部と、前記切替え部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記切削部の下面を基準盤の外周の直線状の角部に押し付け、次いで、前記駆動部を制御して前記切削部を前記基準盤の表面に沿う方向に移動させて前記刃を前記基準盤の表面に押し付けた後、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記基準盤が、前記角部から延びる溝を備え、前記制御部は、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記切削部の下面を前記角部の前記溝の両側部分に押し付け、次いで、前記駆動部を制御して前記切削部を前記溝に沿う方向に移動させて前記刃を前記基準盤の表面の前記溝の両側部分に押し付けるように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記基準盤が、前記被加工物であるのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記刃を前記基準盤の表面に押し付けた後、前記刃が前記基準盤の表面に倣ったと判定した場合に、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記被加工物に加わる荷重に基づいて、前記刃が前記被加工物の表面に倣ったか否かを判定するように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記刃の姿勢情報に基づいて、前記刃が前記被加工物の表面に倣ったか否かを判定するように構成されているのが好ましい。

本発明の切削装置は、上記構成において、前記被加工物をキサゲ加工するように構成されているのが好ましい。

本発明によれば、被加工物の表面を精度よく切削加工することが可能な切削装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態の切削装置の構成を概略で示す説明図である。 図１に示すスクレイパーの先端側部分の斜視図である。 図１に示すホルダーの内部構造及び切替え部の構造を示す断面図である。 （ａ）は、被加工物の表面に対して刃が傾いた状態のスクレイパーの先端を示す図であり、（ｂ）は、被加工物の表面に刃が倣った状態のスクレイパーの先端を示す図である。 変形例の切削装置において、スクレイパーの刃を被加工物の表面に倣わせる手順を示す図であり、（ａ）は、被加工物の表面に対して刃が傾いた状態を示す正面図及び側面図であり、（ｂ）は、被加工物の外周の直線状の角部にスクレイパーの下面を押し付けた状態を示す正面図及び側面図であり、（ｃ）は、スクレイパーを被加工物の表面に沿う方向に移動させてスクレイパーの刃を被加工物の表面に押し付けた状態を示す正面図及び側面図である。 他の変形例の切削装置において、スクレイパーの刃を被加工物の表面に倣わせる手順を示す図であり、（ａ）は、被加工物の表面に対して刃が傾いた状態を示す正面図及び側面図であり、（ｂ）は、被加工物の角部の溝の両側部分にスクレイパーの下面を押し付けた状態を示す正面図及び側面図であり、（ｃ）は、スクレイパーを溝に沿う方向に移動させてスクレイパーの刃を被加工物の表面の溝の両側部分に押し付けた状態を示す正面図及び側面図である。

図１に示す本発明の一実施の形態の切削装置１は、被加工物としてのワーク２を切削加工するものである。切削装置１は、切削部（切削工具）としてスクレイパー１０を備えており、スクレイパー１０により、ワーク２の表面である被加工面２ａを切削加工することができる。

本実施の形態では、切削装置１は、スクレイパー１０により、ワーク２の被加工面２ａにある微小な凹凸の凸部を、適度に凹部を残すように切削加工するとともに、当該切削加工を被加工面２ａの全体の凸部に対して行って、被加工面２ａをキサゲ加工するように構成されている。すなわち、本実施の形態では、切削装置１はキサゲ加工装置である。

本実施の形態の切削装置１によりキサゲ加工されたワーク２の被加工面２ａには、多数のキサゲ痕を有するキサゲ面が形成される。切削装置１によりキサゲ加工されるワーク２は、例えば、工作機械に用いられるガイドレール、スライダなどの、摺動面を有する金属（鋼材）製の部材であるが、他の部材等であってもよい。

本実施の形態においては、スクレイパー１０がワーク２の被加工面２ａの凸部を切削加工する際の、ワーク２に対するスクレイパー１０の送り方向をＹ軸方向とし、ワーク２の被加工面２ａに垂直な方向（上下方向）をＺ軸方向とし、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とする。

スクレイパー１０は、例えば炭素鋼等の鋼材製であり、真っすぐに延びる棒状の本体部１１と、本体部１１の先端に設けられた刃１２とを有している。

図２に示すように、スクレイパー１０の本体部１１の先端側部分は、厚み（上面１１ａと下面１１ｂとの間隔）よりも幅（左右の側面１１ｃの間隔）が大きい断面矩形の板状となっており、本体部１１の先端面１１ｄと下面１１ｂとの間の角部が刃１２を構成している。下面１１ｂの刃１２を含む所定範囲の部分は平面となっている。なお、本体部１１の下面１１ｂは、切削加工の際、刃１２をワーク２の被加工面２ａに接触させたときに、被加工面２ａの側を向く面である。

本実施の形態では、本体部１１の先端面１１ｄは僅かに前方に突出するように湾曲しているが、先端面１１ｄは平面であってもよい。

図１に示すように、切削装置１は、スクレイパー１０を移動させる駆動部として、基台３に搭載されたロボットアーム２０を備えている。スクレイパー１０は、ロボットアーム２０の先端に固定されたホルダー３０に刃１２を露出させた状態で保持される。ロボットアーム２０は、ホルダー３０に保持されたスクレイパー１０を、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向に移動させることで、被加工面２ａの任意の位置においてスクレイパー１０を切削動作させることができる。

本実施の形態では、ロボットアーム２０は、基台３に固定された本体部２１と、本体部２１に第１回動部２２により回動可能に連結された第１アーム部２３と、第１アーム部２３に第２回動部２４により回動可能に連結された第２アーム部２５と、第２アーム部２５の先端に設けられた第３回動部２６と、を有する多関節ロボットである。ホルダー３０は第３回動部２６に固定され、第２アーム部２５の先端に対して第３回動部２６を中心として回動自在となっている。

ロボットアーム２０は、第１回動部２２、第２回動部２４及び第３回動部２６をサーボモータ等の駆動源によって回動させるとともに、本体部２１を基台３に対して垂直軸を中心として回動させることで、スクレイパー１０をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に移動させることができる。また、ロボットアーム２０は、切削動作とは別に、スクレイパー１０をＺ軸方向（上下方向）に移動させて、スクレイパー１０の刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けることができる。

図３に示すように、ホルダー３０は、スクレイパー１０を回動自在に保持する構成となっている。

本実施の形態では、ホルダー３０は、略円等状のハウジング部３１と、ハウジング部３１の軸方向の一端（前端）に固定されたキャップ部３２と、ハウジング部３１の軸方向の他端（後端）に固定されたカバー部３３とを有する構成とされている。

ホルダー３０の内部には軸部材４０が配置されている。軸部材４０は、ハウジング部３１の内側に配置される円柱状の大径部４１と、大径部４１のカバー部３３の側の後端部に一体かつ同軸に設けられた円柱状の小径部４２とを備えている。小径部４２は大径部４１よりも外径が小さくなっており、ハウジング部３１に一体に設けられた隔壁３４を貫通してカバー部３３の内部に突出している。ホルダー３０と軸部材４０の軸線Ｏは、互いに一致している。

スクレイパー１０は軸部材４０に固定されている。本実施の形態では、大径部４１に、軸線Ｏに沿って延びるとともに軸方向の一端側（前方側）の端面に開口する固定孔４３が設けられており、スクレイパー１０は、本体部１１の刃１２とは反対側の後端側部分が固定孔４３に挿入されるとともに複数のねじ部材４４によって締め付けられることで、軸部材４０に固定されている。軸部材４０に固定されたスクレイパー１０は、軸線Ｏに沿って配置されている。

なお、スクレイパー１０に対する軸部材４０の固定構造は、上記に限らず、種々変更可能である。

軸部材４０はホルダー３０に回動自在に支持されており、軸線Ｏを中心として回動することができる。したがって、軸部材４０に固定されたスクレイパー１０は、軸部材４０とともにホルダー３０に対して軸線Ｏを中心として回動することができる。スクレイパー１０は軸線Ｏに沿って配置されているので、スクレイパー１０の回動軸は軸部材４０ないしホルダー３０の軸線Ｏと一致しており、また、当該回動軸ないし軸線Ｏは本体部１１の先端面１１ｄの中心を通っている。

上記の通り、本実施の形態の切削装置１では、ホルダー３０に回動自在に支持される軸部材４０にスクレイパー１０を固定することで、スクレイパー１０をホルダー３０に回動自在に保持させる構成としたので、簡単な構成でスクレイパー１０をホルダー３０に回動自在に保持させることができる。また、スクレイパー１０を軸部材４０ないしホルダー３０に対して容易に着脱することができるので、スクレイパー１０として汎用品を用いることを可能として、この切削装置１の汎用性を高めることができる。

キャップ部３２の軸心には開口３２ａが設けられており、軸部材４０に固定されたスクレイパー１０は、開口３２ａを介してホルダー３０の外部に突出している。なお、開口３２ａは、スクレイパー１０が軸部材４０とともにホルダー３０に対して回動しても、スクレイパー１０と接触しない程度の大きさとされている。

ホルダー３０と軸部材４０との間に、軸部材４０をラジアル方向から支持する第１軸受５０と、軸部材４０をスラスト方向から支持する第２軸受５１と、を設けた構成とすることができる。第１軸受５０は、ハウジング部３１の内周面と大径部４１の外周面との間に配置され、第２軸受５１は、キャップ部３２と大径部４１の軸方向の一方側（前方側）を向く端面との間に配置されている。

このように、ホルダー３０と軸部材４０との間に、軸部材４０をラジアル方向から支持する第１軸受５０と、軸部材４０をスラスト方向から支持する第２軸受５１とを設けた構成とすることにより、軸部材４０のホルダー３０に対する回転抵抗を低減して、スクレイパー１０を、より小さな力でホルダー３０に対して回動させることが可能な構成とすることができる。

第１軸受５０及び第２軸受５１としては、転がり軸受を用いるのが好ましい。本実施の形態では、第１軸受５０は、ハウジング部３１の内周面に沿って配置されたガイド体５０ａと、それぞれガイド体５０ａに回転自在に保持されて大径部４１の外周面に接する複数のローラー５０ｂとを備えた転がり軸受（ころ軸受け）となっており、第２軸受５１は、一対のレース５１ａの間に複数のボール５１ｂが配置された転がり軸受（玉軸受け）となっている。

このように、第１軸受５０及び第２軸受５１として転がり軸受を用いることで、滑り軸受を用いる場合に比べて、軸部材４０のホルダー３０に対する回転抵抗をさらに低減して、スクレイパー１０を、より小さな力でホルダー３０に対して回動させることが可能な構成とすることできる。

なお、第１軸受５０及び第２軸受５１としては、例えば流体軸受、磁気軸受、滑り軸受などの、他の構成の軸受を用いるようにしてもよい。

また、ホルダー３０と軸部材４０との間に設ける軸受は、アンギュラー軸受であってもよい。この場合、ホルダー３０と軸部材４０との間の、軸方向に離れた２箇所にアンギュラー軸受を配置することで、軸部材４０をラジアル方向及びスラスト方向の両方向から確実に支持することができる。ホルダー３０と軸部材４０との間に設ける軸受としてアンギュラー軸受を用いることで、軸受の数を減らして、切削装置１の構成を簡素化することができる。

切削装置１は、スクレイパー１０を、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な切替え部６０を有している。

本実施の形態では、切替え部６０は、無励磁ブレーキ機構により構成されている。より具体的には、切替え部６０は、ハウジング部３１の隔壁３４に固定されてカバー部３３の内部に収納された円環状のステータ６１と、ステータ６１に軸方向に間隔を空けて固定されたプレート６２と、軸部材４０の小径部４２の端部に一体に設けられた突起部４５に回り止めされた状態で取り付けられてステータ６１とプレート６２との間に配置されたローター６３と、ステータ６１とローター６３との間に配置されたアーマチュア６４とを有している。ローター６３とアーマチュア６４は、ステータ６１及びプレート６２に対して軸線Ｏに沿う方向に相対移動自在となっており、アーマチュア６４はステータ６１に保持されたスプリング６５によりプレート６２の側に付勢されている。また、ステータ６１には、ステータ６１に磁力を発生させるためのコイル６６が配置されている。

コイル６６に通電されない通常状態において、ローター６３は、スプリング６５により付勢されたアーマチュア６４に押されてプレート６２に密着し、プレート６２に対して回り止めされている。これにより、コイル６６に通電されない通常状態において、スクレイパー１０は、軸部材４０、ローター６３、プレート６２及びステータ６１を介してホルダー３０に固定されてホルダー３０に対して回動不能な第２状態となっている。一方、コイル６６に通電されてステータ６１が励磁状態となると、アーマチュア６４がスプリング６５の弾性力に抗して軸線Ｏに沿ってステータ６１の側に移動し、ローター６３のプレート６２への密着が解消される。これにより、コイル６６に通電されてステータ６１が励磁状態となると、スクレイパー１０は、ホルダー３０に対して回転可能な第１状態とされる。このように、切替え部６０は、コイル６６への通電の切り替えによって、スクレイパー１０を、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替えることができる。

切替え部６０は、上記のような無励磁ブレーキにより構成されたものに限らず、スクレイパー１０を、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替えることができるものであれば、種々の構成を採用することができる。例えば、切替え部６０として、油圧、空圧等により作動して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態とに機械的な作動により切り替える構成のものを採用することもできる。

図１に示すように、切削装置１は、力覚センサー７０を備えた構成とすることができる。力覚センサー７０は、ワーク２に対してスクレイパー１０が加えるＹ軸方向及びＺ軸方向の荷重を検出することができる。

切削装置１は制御部８０を備えている。制御部８０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ等の記憶手段を備えたマイクロコンピュータとしての機能を有している。

制御部８０は、ロボットアーム２０に接続されており、ロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０によるワーク２の切削加工を実行することができる。また、制御部８０は力覚センサー７０に接続されている。制御部８０は、力覚センサー７０から入力されるデータに基づいて、ワーク２に対するスクレイパー１０の加工力の情報を取得し、当該情報に基づいて、切削加工におけるスクレイパー１０の加工力を調整するようにロボットアーム２０の作動を制御することができる。

上記のように、切削装置１は、スクレイパー１０を、ホルダー３０に回動自在に保持するとともに、切替え部６０により、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な構成となっている。したがって、スクレイパー１０を軸部材４０に固定してホルダー３０に保持させたときに、刃１２がワーク２の被加工面２ａに対して傾いた状態となっても、切削加工を行う前に、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢に調整するとともに当該調整後の姿勢でホルダー３０に保持させることができる。

上記したスクレイパー１０の姿勢の調整は、基準盤を用いて行うことができる。本実施の形態では、基準盤としてワーク（被加工物）２を用いた場合を示す。

すなわち、刃１２がワーク２の被加工面２ａに対して傾いた状態となっても、切替え部６０によりスクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とし、この状態で、図４（ａ）に示すように、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けることで、図４（ｂ）に示すように、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回動させて刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢に調整することができる。

このとき、スクレイパー１０は、スクレイパー１０の先端面１１ｄの中心を通る回転軸ないし軸線Ｏを中心として回転するので、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けたときに、容易に回動することができる。

なお、図４においては、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けることでスクレイパー１０が回動する原理を模式的に示しているが、刃１２が湾曲した形状の場合には、刃１２の一部のみが被加工面２ａに当接し、図４（ｂ）に示すように刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢となったときには、刃１２の幅方向中央部分のみが被加工面２ａの表面に当接する。

また、上記のように、ホルダー３０と軸部材４０との間に、軸部材４０をラジアル方向から支持する第１軸受５０と、軸部材４０をスラスト方向から支持する第２軸受５１と、を設けて、スクレイパー１０を、より小さな力でホルダー３０に対して回動させることが可能な構成とした場合には、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けたときに、スクレイパー１０が確実にホルダー３０に対して回動するようにして、スクレイパー１０の姿勢をより確実に刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢に調整することができる。

そして、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った後、切替え部６０によりスクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替えることで、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢でホルダー３０に保持させることができる。なお、スクレイパー１０の、刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢とは、軸線Ｏに垂直かつ本体部１１の下面１１ｂに平行な仮想線が、ワーク２の被加工面２ａに平行となる姿勢である。

このように、本実施の形態の切削装置１では、スクレイパー１０を、ホルダー３０に回動自在に保持するとともに、切替え部６０により、ホルダー３０に対して回動可能な第１状態と、ホルダー３０に対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な構成としたので、切削加工を行う前に、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢に調整するとともに、当該調整後の姿勢でホルダー３０に保持させることができる。したがって、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢とした状態で切削加工を行うことができるので、切削加工の際に、刃１２の全体が均一に被加工面２ａに当接するようにして、スクレイパー１０によりワーク２の被加工面２ａを精度よく切削加工することができる。特に、ワーク２の被加工面２ａをキサゲ加工する場合には、スクレイパー１０の刃１２の全体が均一に被加工面２ａに当接することにより、被加工面２ａに形成されるキサゲ痕が左右対称の形状となるように切削加工ないしキサゲ加工を行うことができるので、被加工面２ａに均一で安定したキサゲ面を形成することができる。よって、本実施の形態の切削装置１によれば、高い精度でキサゲ加工を行うことが可能である。

切削加工は、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けて被加工面２ａに倣わせ、切替え部６０によりスクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替えた後、刃１２をワーク２の被加工面２ａから離すことなく、そのまま開始しもよく、または、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けて被加工面２ａに倣わせ、切替え部６０によりスクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替えた後、一旦、刃１２を被加工面２ａから離し、スクレイパー１０を任意の場所に移動させてから、改めて開始するようにしてもよい。

刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付ける際には、スクレイパー１０を、軸線Ｏがワーク２の被加工面２ａに対して所定の角度（例えば５〜１０度）だけ傾斜するように傾けた姿勢とするのが好ましい。これにより、刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けたときに、本体部１１の先端側部分が撓んで下面１１ｂの一部が被加工面２ａに当接するようにして、スクレイパー１０を、より確実に刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣う姿勢に調整することができる。

本実施の形態の切削装置１は、上記した、スクレイパー１０の、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢への調整を、制御部８０によって、駆動部であるロボットアーム２０及び切替え部６０の作動を制御することで、自動的に行う構成とすることができる。すなわち、制御部８０のＣＰＵは、制御部８０の記憶手段に記憶されたプログラムを読み出して、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢となるように調整する処理を含む各種処理を実行することができる。

具体的には、スクレイパー１０をホルダー３０に保持させた後、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とする。次に、制御部８０は、この状態でロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０の刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付ける。刃１２がワーク２の被加工面２ａに対して傾いた状態となっていた場合、スクレイパー１０はホルダー３０に対して回動し、刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢とされる。制御部８０は、力覚センサー７０により検出されるＺ軸方向の荷重の値に基づいて、スクレイパー１０の刃１２がワーク２の被加工面２ａに押し付けられたことを確認することができる。次に、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替え、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢でホルダー３０に保持させる。

このように、制御部８０は、駆動部であるロボットアーム２０及び切替え部６０の作動を上記のように制御することで、切削加工を行う前に、スクレイパー１０の姿勢を、容易かつ確実に、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢となるように調整することができる。

制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御してスクレイパー１０の刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けた後、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢になったと判定した場合に、切替え部６０を制御してスクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替える構成とすることができる。この場合、制御部８０は、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢になったと判定されるまで、刃１２を被加工面２ａに押し付ける押し付け力を徐々に増加させるようにロボットアーム２０の作動を制御する。

制御部８０は、スクレイパー１０の刃１２が被加工面２ａに押し付けられることによってワーク２に加わる荷重に基づいて、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったか否かを判定する構成とすることができる。より具体的には、制御部８０は、スクレイパー１０の刃１２が被加工面２ａに押し付けられたときに、力覚センサー７０によって検出されるＺ軸方向の荷重の値が所定の閾値を超えたときに、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったと判定する構成とすることができる。これにより、簡単な構成で容易かつ確実に、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったと判定することができる。

なお、上記の閾値としては、予め行った実験等に基づいて得た値を用いればよい。

刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったか否かの判定は、上記のように、力覚センサー７０によって検出されるＺ軸方向の荷重の値に基づいた方法に限らず、種々の方法を採用することができる。例えば、刃１２を撮影するカメラを設け、カメラが撮影した画像から、画像処理等の手法を用いて刃１２の姿勢情報を取得し、当該刃１２の姿勢情報に基づいて、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったか否かの判定をするようにしてもよく、また、スクレイパー１０の先端付近などに傾斜センサーを配置し、傾斜センサーの出力から刃１２の姿勢情報を取得し、当該刃１２の姿勢情報に基づいて、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったか否かの判定をするようにしてもよい。これらに例示されるような、刃１２の姿勢情報に基づいた方法によっても、容易かつ確実に、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣ったと判定することができる。

上記のように、本実施の形態の切削装置１は、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とし、この状態でスクレイパー１０の刃１２をワーク２の被加工面２ａに押し付けて、スクレイパー１０を刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢とする構成とされているが、その変形例として、図５に示すように、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とし、この状態で、スクレイパー１０の本体部１１の下面１１ｂをワーク２の外周の直線状の角部２ｂに押し付け、次いで、スクレイパー１０をワーク２の被加工面２ａに沿う方向に移動させて刃１２を被加工面２ａ上にまで移動させて被加工面２ａに押し付ける構成としてもよい。ワーク２の角部２ｂは、矩形の平面である被加工面２ａと、矩形の平面であるワーク２の側面とが直角に交わることで直線状に形成された部分であるのが好ましい。

より具体的には、図５（ａ）に示すように、制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、ホルダー３０に保持されたスクレイパー１０を、その下面１１ｂがワーク２の外周の直線状の角部２ｂの上方に位置するように移動させる。このとき、スクレイパー１０は、その軸線Ｏが直線状の角部２ｂに垂直となる姿勢とされる。次に、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とし、この状態でロボットアーム２０の作動を制御して、図５（ｂ）に示すように、スクレイパー１０の本体部１１の下面１１ｂを、ワーク２の角部２ｂに押し付ける。下面１１ｂがワーク２の角部２ｂに対して傾いた状態となっていた場合、スクレイパー１０はホルダー３０に対して回動し、その軸線Ｏに垂直かつ本体部１１の下面１１ｂに平行な仮想線が角部２ｂに平行となる姿勢、すなわち下面１１ｂが角部２ｂに倣った姿勢とされる。次に、制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０を被加工面２ａに沿う方向（刃１２により被加工面２ａの切削を行う方向とは反対向きのＹ軸方向）に移動させ、図５（ｃ）に示すように、刃１２を被加工面２ａ上にまで移動させて被加工面２ａに押し付ける。これにより、スクレイパー１０は、刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢とされる。そして、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替え、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢でホルダー３０に保持させる。

この変形例の構成によっても、制御部８０は、駆動部であるロボットアーム２０及び切替え部６０の作動を上記のように制御することで、切削加工を行う前に、スクレイパー１０の姿勢を、容易かつ確実に、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢となるように調整することができる。特に、スクレイパー１０が、図２に示すように刃１２が湾曲した形状のものである場合であっても、平面に形成されているスクレイパー１０の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂに押し付けて、スクレイパー１０を、その軸線Ｏに垂直かつ本体部１１の下面１１ｂに平行な仮想線が角部２ｂに平行となる姿勢とした後、刃１２を被加工面２ａ上に平行を保ったまま移動させることにより、スクレイパー１０を精度良く、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢に調整することできる。したがって、変形例の切削装置１によれば、スクレイパー１０として、図２に示すように刃１２が湾曲した形状のものを用いた場合であっても、高い精度でキサゲ加工を行うことが可能となる。

上記変形例の他の変形例として、切削装置１は、図６に示すように、ワーク２を、角部２ｂから延びる溝２ｃを備えた構成とし、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とした状態で、スクレイパー１０の本体部１１の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂの溝２ｃの両側部分に押し付け、次いで、スクレイパー１０を溝２ｃに沿う方向に移動させて刃１２を被加工面２ａ上にまで移動させて被加工面２ａの溝２ｃの両側部分に押し付ける構成としてもよい。この場合、溝２ｃは、角部２ｂに直交する方向に延びるとともにスクレイパー１０の幅よりも狭い一定の幅の形状とされる。なお、図示する場合では、溝２ｃは、断面矩形であるが、その断面形状は種々変更可能である。

より具体的には、図６（ａ）に示すように、制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、ホルダー３０に保持されたスクレイパー１０を、その下面１１ｂがワーク２の外周の直線状の角部２ｂの上方に位置するように移動させる。このとき、スクレイパー１０は、その軸線Ｏが直線状の角部２ｂに垂直であり、且つ、幅方向中心が溝２ｃの幅方向中心に一致する姿勢とされる。次に、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回転可能な第１状態とし、この状態でロボットアーム２０の作動を制御して、図６（ｂ）に示すように、スクレイパー１０の本体部１１の下面１１ｂを、ワーク２の角部２ｂの溝２ｃの両側部分に押し付ける。下面１１ｂがワーク２の角部２ｂに対して傾いた状態となっていた場合、スクレイパー１０はホルダー３０に対して回動し、下面１１ｂが角部２ｂに倣った姿勢とされる。次に、制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０を溝２ｃに沿って刃１２により被加工面２ａの切削を行う方向とは反対向きのＹ軸方向に移動させ、図６（ｃ）に示すように、刃１２を被加工面２ａ上にまで移動させて被加工面２ａの溝２ｃの両側部分に押し付ける。これにより、スクレイパー１０は、刃１２が被加工面２ａに倣った姿勢とされる。そして、制御部８０は、切替え部６０を制御して、スクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替え、スクレイパー１０を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢でホルダー３０に保持させる。

図６に示す他の変形例の構成によれば、スクレイパー１０が、図２に示すように刃１２が湾曲した形状のものである場合において、平面に形成されているスクレイパー１０の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂに押し付けて、スクレイパー１０を、その軸線Ｏに垂直かつ本体部１１の下面１１ｂに平行な仮想線が角部２ｂに平行となる姿勢とした後、刃１２を被加工面２ａ上に移動させる際に、湾曲した刃１２の先端側の部分が溝２ｃの内部に位置するようにして、刃１２が被加工面２ａに押し付けられることによってスクレイパー１０の姿勢が変化することを防止することができる。これにより、スクレイパー１０をより精度良く、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢に調整することできる。したがって、他の変形例の切削装置１によれば、スクレイパー１０として、図２に示すように刃１２が湾曲した形状のものを用いた場合であっても、より高い精度でキサゲ加工を行うことが可能となる。

図５に示す変形例の構成及び図６に示す他の変形例においても、制御部８０は、ロボットアーム２０の作動を制御してスクレイパー１０の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂに押し付け、刃１２を被加工面２ａ上に移動させた後、上記と同様の手法により刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢になったと判定した場合に、切替え部６０を制御してスクレイパー１０をホルダー３０に対して回動不能な第２状態に切り替える構成とすることができる。この場合、制御部８０は、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢になったと判定されない場合には、一旦スクレイパー１０の刃１２を被加工面２ａから離間させた後、再度、ロボットアーム２０の作動を制御してスクレイパー１０の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂに押し付け、刃１２を被加工面２ａ上に移動させる手順を、刃１２がワーク２の被加工面２ａに倣った姿勢になったと判定されるまで繰り返し行うようにロボットアーム２０等の作動を制御する。その際、前回よりも大きな荷重でスクレイパー１０の下面１１ｂをワーク２の角部２ｂに押し付ける構成とするのが好ましい。

図５に示す変形例の構成及び図６に示す他の変形例においては、基準盤としてワーク（被加工物）２を用いるようにしているが、ワーク２が真っ直ぐな角部を有していない場合やワーク２に溝を設けることができない場合などでは、基準盤として、ワーク２とは別に設けられたものを用いてもよい。この場合、基準盤としては、例えば鋼材製のブロック状のものであって、平らな上面と側面との間に直線状の角部を備えた構成のもの、また、これに角部から延びるスクレイパー１０よりも幅が狭い溝が設けられた構成のものなど、種々の形状ないし大きさのものを用いることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、スクレイパー１０として、軸線Ｏに沿って真っ直ぐに延びる形状のものを用いているが、これに限らず、スクレイパー１０として、種々の形状のものを用いることができる。例えば、スクレイパー１０は、本体部１１の先端に、例えば超硬材等で形成された刃先部が固定され、この刃先部に刃１２が設けられた構成とすることもできる。この場合、刃先部は、本体部１１にロー付け等で固定された構成としてもよく、締結部材等を用いて本体部１１に着脱可能に固定されることで、容易に交換が可能な構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、切削装置１を、キサゲ加工を行う構成のものとしたが、これ限らず、ワーク２の被加工面２ａを切削加工するものであれば、キサゲ加工を行うものに限られない。この場合、切削部として、スクレイパー１０に替えて、当該切削加工に適した種々の切削工具等を用いることができる。

さらに、前記実施の形態では、スクレイパー１０が固定される軸部材４０をホルダー３０に回動自在に支持させた構成としているが、これに限らず、例えば、軸部材４０に相当する部分をスクレイパー１０に一体に設けた構成とするなど、軸部材４０を用いることなく、スクレイパー１０を直接ホルダー３０で回動自在に支持する構成としてもよい。

さらに、前記実施の形態では、駆動部として、ロボットアーム２０を例示したが、これらに限らず、スクレイパー１０を移動させることができるものであれば、ロボットアーム２０以外の種々の構成のものを採用することができる。

さらに、前記実施の形態では、力覚センサー７０をワーク２に固定するようにしているが、これに限らず、力覚センサー７０をスクレイパー１０に固定するようにしてもよい。

１ 切削装置
２ ワーク（被加工物）
２ａ 被加工面（表面）
２ｂ 角部
２ｃ 溝
３ 基台
１０ スクレイパー（切削部）
１１ 本体部
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１１ｃ 側面
１１ｄ 先端面
１２ 刃
２０ ロボットアーム（駆動部）
２１ 本体部
２２ 第１回動部
２３ 第１アーム部
２４ 第２回動部
２５ 第２アーム部２６ 第３回動部
３０ ホルダー
３１ ハウジング部
３２ キャップ部
３２ａ 開口
３３ カバー部
３４ 隔壁
４０ 軸部材
４１ 大径部
４２ 小径部
４３ 固定孔
４４ ねじ部材
４５ 突起部
５０ 第１軸受
５０ａ ガイド体
５０ｂ ローラー
５１ 第２軸受け
５１ａ レース
５１ｂ ボール
６０ 切替え部
６１ ステータ
６２ プレート
６３ ローター
６４ アーマチュア
６５ スプリング
６６ コイル
７０ 力覚センサー
８０ 制御部
Ｏ 軸線

Claims (12)

1. 被加工物を切削加工する切削装置であって、
   先端に刃を備えた切削部と、
   前記切削部を、前記刃を露出させた状態で回動自在に保持するホルダーと、
   前記切削部を、前記ホルダーに対して回動可能な第１状態と、前記ホルダーに対して回動不能な第２状態と、に切り替え可能な切替え部と、を有することを特徴とする切削装置。
2. 前記切削部が固定される軸部材を有し、
   前記軸部材が前記ホルダーに回動自在に支持されている、請求項１に記載の切削装置。
3. 前記ホルダーと前記軸部材との間に、前記軸部材をラジアル方向から支持する第１軸受と、前記軸部材をスラスト方向から支持する第２軸受と、が設けられている、請求項２に記載の切削装置。
4. 前記ホルダーと前記軸部材との間に、前記軸部材をラジアル方向及びスラスト方向から支持するアンギュラー軸受が設けられている、請求項２に記載の切削装置。
5. 前記切削部を移動させる駆動部と、
   前記切替え部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記刃を基準盤の表面に押し付けた後、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の切削装置。
6. 前記切削部を移動させる駆動部と、
   前記切替え部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記切削部の下面を基準盤の外周の直線状の角部に押し付け、次いで、前記駆動部を制御して前記切削部を前記基準盤の表面に沿う方向に移動させて前記刃を前記基準盤の表面に押し付けた後、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の切削装置。
7. 前記基準盤が、前記角部から延びる溝を備え、
   前記制御部は、
   前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記切削部の下面を前記角部の前記溝の両側部分に押し付け、次いで、前記駆動部を制御して前記切削部を前記溝に沿う方向に移動させて前記刃を前記基準盤の表面の前記溝の両側部分に押し付けるように構成されている、請求項６に記載の切削装置。
8. 前記基準盤が、前記被加工物である、請求項５〜７の何れか１項に記載の切削装置。
9. 前記制御部は、
   前記切替え部を制御して前記切削部を前記第１状態とした状態で、前記駆動部を制御して前記刃を前記基準盤の表面に押し付けた後、前記刃が前記基準盤の表面に倣ったと判定した場合に、前記切替え部を制御して前記切削部を前記第２状態とするように構成されている、請求項５に記載の切削装置。
10. 前記制御部は、前記被加工物に加わる荷重に基づいて、前記刃が前記被加工物の表面に倣ったか否かを判定するように構成されている、請求項９に記載の切削装置。
11. 前記制御部は、前記刃の姿勢情報に基づいて、前記刃が前記被加工物の表面に倣ったか否かを判定するように構成されている、請求項９に記載の切削装置。
12. 前記被加工物をキサゲ加工するように構成されている、請求項１〜１１の何れか１項に記載の切削装置。

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