JP4413501B2 - 回転切削ユニット、回転ヘッド及び刃物ブロック - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削加工機においてカッターホイールに取り付けて使用される回転切削ユニットに係り、特に、刃先が円弧形状をした刃物を付けた回転切削ユニット、それを構成する回転ヘッド及び刃物ブロックに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、多くのLEDプリンタやスキャナ等に、画像伝送体として光伝送体アレイ(ロッドレンズアレイともいう。)が組み込まれている。光伝送体アレイは、一般に、二枚の樹脂基板と、それらの間に並列に配列された、光伝送性を有する多数本の棒状レンズ(ロッドレンズともいう。)から構成されている。光伝送体アレイの整列した棒状レンズの両端面は、光学部品として鏡面状に加工されている。
【0003】
棒状レンズの両端面は、通常、鏡面切削加工により鏡面状に加工される。鏡面切削加工にあたっては、回転ヘッドに単結晶ダイヤモンド製の切削刃物を取り付けて回転させておき、光伝送体アレイを切削刃物の回転面に平行に移動させて、フライス加工方式で切削する。
【0004】
従来、このようなフライス加工方式の鏡面切削加工には、直線状の刃先を有する平刃の切削刃物が使用されていた。平刃の切削刃物を使用すれば、非常に高精度な平面鏡面を形成することができる上、一度に広い幅を切削することができる(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−152518号公報(図1)
【0006】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、切削加工により切削刃物の刃先は摩耗するため、切削刃物は定期的に交換して再研磨される。特に、平刃の切削刃物は、刃先全体が同時に摩耗するため、頻繁に交換する必要がある。その結果、切削刃物の再研磨の費用が高くなりランニングコストの上昇を招いている。
【0007】
さらに、切削刃物を交換する際には、交換後の切削刃物の刃先の位置を高精度で調整する必要がある。刃先の位置が出過ぎていると、ワークを把持するクランプまで削ってしまう危険がある。
【0008】
その上、光伝送体アレイの両端面を同時に鏡面切削加工する際には、向かい合わせに配置した平刃の刃先どうしを高精度で平行に設置する必要がある。平刃どうしの平行度が低いと、例えば、光伝送体アレイの上列の棒状レンズと下列の棒状レンズの長さに差が生じ、光伝送体アレイの光学特性が低下するおそれがある。
このように、切削刃物の交換には、切削刃物の刃先を高精度で位置決めする必要があるため、作業者の高い熟練と、長い交換時間が必要であった。
【0009】
ところで、金属等の切削加工においては、円弧形状の刃先を有するラウンド刃の切削刃物が使用されることがある。ラウンド刃の切削刃物は、円弧形状の刃先を含む面内でラウンド刃の取付角度を変えて、刃先の複数の部分が順次に使用される。このため、ラウンド刃の切削刃物を使用すれば、切削刃物の交換頻度が平刃よりも低いため、再研磨にかかる費用を抑えることができる。
【0010】
しかしながら、ラウンド刃の切削刃物の取付角度には制限がない。このため、何度もラウンド刃の取付角度を変えるうちに、誤って、以前に取り付けたときの角度と同じ角度で再び取り付けてしまうおそれがある。その場合、ラウンド刃の刃先の同一部分を繰り返して使用することになるため、加工精度が劣化する。
【0011】
そこで、本発明は、ラウンド刃の切削刃物の取付角度を確実かつ容易に変えることができる回転切削ユニット、それを構成する回転ヘッド及び刃物ブロックを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の回転切削ユニットは、円盤形状の回転ヘッドと、この回転ヘッドに取り付けられ、円弧形状の刃先の切削刃物を有する刃物ブロックと、を有し、回転ヘッドは、円周上の複数箇所に、切欠き形状の取付部を有し、これらの取付部の各々は、回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度が取付部ごとに異なる底面を有し、刃物ブロックは、底面に接触した状態で、取付部の何れか一つに取り付けられることを特徴としている。
【0013】
このように、本発明によれば、回転ヘッドの各取付部の底面の傾斜角度が、互いに異なっている。このため、刃物ブロックを、その側面を取付部の底面に当てて取り付けることにより、刃物ブロックは、取付部ごとに異なる取付角度で取り付けられる。したがって、刃物ブロックを取り付ける取付部を変えることにより、切削刃物の取付角度を確実かつ容易に変えることができる。
【0014】
また、本発明において、好ましくは、回転ヘッドの取付部の底面の傾斜角度は、取付部ごとに一定角度ずつ異なっている。
これにより、刃物ブロックを取り付ける取付部を変えることにより、刃物ブロックの取付角度を一定角をあけて変えることができる。その結果、刃物ブロックの取付角度に対応して、切削刃物の円弧状の刃先の部分を一定間隔で使用することができる。
【0015】
ところで、円弧形状の刃先を有するラウンド刃の切削刃物を使用する場合においても、平刃の切削刃物を使用する場合と同様に、切削刃物を交換するたびに、切削刃物の刃先を、例えば10μm以下の高精度で位置決めする必要がある。
【0016】
そこで、本発明において、好ましくは、回転ヘッドの各取付部には、回転面から一定距離の位置にそれぞれピン取付部が形成されており、刃物ブロックは、切削刃物の刃先の円弧の中心軸線上にこの中心軸と共通の中心軸を有するピンが設けられており、このピンにより位置決めされ固定される。
【0017】
このように構成すれば、刃物ブロックは、切削刃物の刃先の円弧形状の中心点即ち、刃先の円弧の中心点を軸として、回転ヘッドの取付部にピン留めされる。この中心点と刃先の各点との間の距離は一定である。このため、ピン留め位置と刃先の各点との間の距離は一定である。また、回転ヘッドの各取付部のピン取付穴の中心軸線は、回転面から一定距離の共通面上にそれぞれ位置する。このため、刃物ブロックをどの取付部に取り付けた場合であっても、切削刃物の刃先は、実質的に、同一の面に接する。
これにより、刃物ブロックを取り付ける取付部を変えて取付角度を変えても、切削刃物の刃先の使用部位は、実質的に、同一の面上に位置決めされる。したがって、切削刃物の刃先を高精度で容易に位置決めすることができる。
【0018】
また、本発明において、好ましくは、刃物ブロックは、切削刃物の刃先の円弧形状の中心点を通る軸線上に延びるピンを有する。
このピンを回転ヘッドのピン取付穴に挿入することにより、刃物ブロックを回転ヘッドに容易に取り付けることができる。
【0019】
また、本発明において、好ましくは、刃物ブロックの切削刃物は、単結晶ダイヤモンド刃である。
硬度の高い単結晶ダイヤモンドは、回転鏡面切削加工に切削刃物として使用して好適できある。
【0020】
また、本発明の回転ヘッドは、円盤形状の回転ヘッドであって、円周上の複数箇所に切欠き形状の取付部を有し、これらの取付部の各々は、回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる底面を有し、上記取付部は、円弧形状の刃先の切削刃物を有する刃物ブロックが上記底面に接触した状態で取付られるように構成されていることを特徴としている。
【0021】
このように、本発明の回転ヘッドによれば、回転ヘッドの取付部の底面の傾斜角度が、取付部ごとに異なっている。このため、刃物ブロックを、取付部の底面に当てて取り付ければ、刃物ブロックを、取付部ごとに異なる取付角度で取り付けることができる。したがって、刃物ブロックを取り付ける取付部を変えることにより、切削刃物の取付角度を確実かつ容易に変えることができる。
【0022】
また、本発明の刃物ブロックは、円弧形状の刃先を有する切削刃物を有する刃物ブロックであって、上記刃先を含む平面に垂直な側面を有する矩形のブロック本体と、上記切削刃物の刃先の円弧の中心軸線と共通の中心軸を有するピンを備え、円周上の複数箇所に切欠き形状の取付部を有し上記取付部の各々が上記回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる底面を有している回転ヘッドの上記底面に、上記側面を接触させた状態で取付られるように構成されていることを特徴としている。
このように、本発明の刃物ブロックによれば、切削刃物の刃先の円弧形状の中心点で、回転ヘッドにピン留めされる。この中心点と刃先の各点との間の距離は一定である。このため、ピン留め位置と刃先の各点との間の距離は一定である。
したがって、刃物ブロックの回転ヘッドに対する取付角度によらず、切削刃物の刃先を、実質的に、同一面に接するよう容易に位置決めすることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の回転切削ユニット、回転ヘッド及び刃物ブロックの実施形態を説明する。
まず、図1に、本実施形態の回転切削ユニット10を使用して、光伝送体アレイ12を鏡面切削加工する様子を模式的に示す。図1に示すように、回転切削ユニット10は、モータ(図示せず)に連結されたカッターホイール11に取り付けられて回転している。そして、光伝送体アレイ12が、一対の把持冶具(図示せず)で上下から把持されて、回転切削ユニット10の前を回転面Sに平行に移動する。これにより、光伝送体アレイ12の長手方向の側面が鏡面切削される。その結果、この側面に露出している棒状レンズ13の端面13aが鏡面状に加工される。
【0024】
回転切削ユニット10は、円盤形状の回転ヘッド1と、刃先7aが円弧形状をしたラウンド刃の切削刃物7を有する刃物ブロック2とから構成されている。回転ヘッド1は、回転ヘッドの中心軸線aを回転軸11aに合わせて、カッターホイール11に取り付けられている。また、刃物ブロック2は、回転ヘッド1の円周上に設けられた複数箇所の切欠き形状の取付部3のうちの一箇所に取り付けられている。また、刃物ブロック2の切削刃物7は、単結晶ダイヤモンド刃である。
【0025】
ここで、図2の(A)及び(B)に、刃物ブロック2を回転ヘッド1に異なる角度で取り付けた様子を示す。刃物ブロック2を回転ヘッド1に取り付ける角度を変えることにより、切削刃物7の刃先7aのうちワークに当たる使用部分を変えることができる。
【0026】
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態の回転切削ユニット10を構成する回転ヘッド1について詳細に説明する。図3は、本実施形態の回転ヘッド1の平面図である。また、図4は、図3に示した回転ヘッド1の各取付部3の、回転面Sに垂直な平面に沿った断面図である。
【0027】
本実施形態の回転ヘッド1は、直径176mm、厚さ16mmの円盤形状を有し、金属製である。そして、回転ヘッド1の円周上には、10箇所に切欠き形状の取付部3が形成されている。各取付部3は、回転ヘッド1の中心から見て36°ずつ離れて、等間隔に形成されている。
【0028】
各取付部3の切欠き形状は、向かい合った二つの平坦な側面4a及び4bと、平坦な底面5によって形作られている。二つの側面4a及び4bは、円盤形状の回転ヘッド1の中心軸線aに垂直な回転面Sに垂直である。また、底面5は、二つの側面4a及び4bに垂直である。
【0029】
さらに、図4に示すように、底面5の、回転面Sに対する傾斜角度は、取付部3ごとに異なっている。図4(A)〜(J)は、それぞれ図3のA−A〜J−Jに沿った断面図である。そして、本実施形態では、各底面5の傾斜角度は、取付部3ごとに3.0°ずつ異なっている。傾斜角度を、回転面S及び側面4a及び4bに垂直な平面に対する角度で表すと、図4(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)では、図4において右下がりで、θ1=13.5°、θ2=10.5°、θ3=7.5°、θ4=4.5°、θ5=1.5°であり、また、図4(F)、(G)、(H)、(I)及び(J)では、図4において左下がりで、θ6=1.5°、θ7=4.5°、θ8=7.5°、θ9=10.5°及びθ10=13.5°である。
【0030】
また、各取付部3の切欠き形状の側面4aには、ピン取付部としてピン取付穴6が形成されている。各取付部4のピン取付穴6の中心軸線は、それぞれ底面5から一定距離の位置で開口しており、回転面Sと平行な共通面S0内で、側面4aと垂直な方向に延びている。
【0031】
次に、図5を参照して、本実施形態の回転切削ユニット10を構成する刃物ブロック2について説明する。
刃物ブロック2は、切削刃物7の刃先7aの円弧を含む平面に垂直な平坦な側面8を有している。そして、この側面8を取付部3の底面5に接触させた状態で、回転ヘッド1の取付部3の何れか一つに取り付けられる。このため、刃物ブロック2の取付角度は、回転ヘッド1の取付部3の底面5の傾斜角度によって決まる。底面5の傾斜角度は、上述したように、取付部3ごとに異なっている。したがって、刃物ブロック2を取り付ける取付部3を変えることにより、刃物ブロック2の取付角度を確実かつ容易に変えることができる。
【0032】
例えば、本実施形態では、刃物ブロック2を、10箇所の各取付部3に順次に付け替えることにより、取付角度が3°ずつ変化する。このため、円弧形状の刃先7aの使用部分を3°ずつ順次にずらすことができる。
【0033】
また、本実施形態の刃物ブロック2は、その底に、切削刃物7の刃先7aの円弧形状の中心点を通り、かつ、刃先7aの円弧を含む平面に垂直な方向に延びるピン9を有している。そして、このピン9を、回転ヘッド1の取付部3のピン取付穴6に挿入することにより、刃物ブロック2が回転ヘッド1に取り付けられる。
なお、刃物ブロック2は、ピン9と反対側の面(即ち、刃物ブロック2の上面側)から六角穴付き止めねじによって取付部3の側面4aに押し付けることにより、回転ヘッド1に固定するとよい。
【0034】
そして、本実施形態では、ピン9の軸線と切削刃物7の刃先7aの各点との距離が一定である。また、回転ヘッド1の各取付部2のピン取付穴6の中心軸は、回転面Sに平行な共通面S0内にある。このため、刃物ブロック2をどの取付部3に取り付けた場合であっても、切削刃物7の刃先7aは、実質的に、同一面S1に接する。
【0035】
ここで、図6(A)、(B)及び(C)に、図4(A)、(E)及び(H)に示した傾斜角度の底面5を有する取付部3に、刃物ブロック2を取り付けた様子それぞれを示す。刃物ブロック2は、その側面8を取付部3の底面5に合わせた状態で取り付けられている。そして、図6(A)、(B)及び(C)に示すように、ピン9から刃先7aの使用部分までの距離L1、L2及びL3は、実質的に等しい。
【0036】
このように、本実施形態によれば、刃物ブロック2を取り付ける取付部3を変えて取付角度を変えても、切削刃物7の刃先7aの使用部位(加工位置)は、実質的に、同一面上に安定して位置決めされる。したがって、切削刃物7の刃先7aを高精度で容易に位置決めすることができる。
【0037】
また、本実施形態の回転切削ユニット10においては、刃物ブロック2を取り外して切削刃物7を交換する際に、人手により切削刃物7の刃先7aを高精度で位置決めする必要がない。このため、作業者の高い熟練を必要としない。また、刃物ブロック2の取付位置を変えた場合に、刃先7aの位置決めの調整が実質的に不要である。このため、切削刃物7の交換作業を短時間で行うことができる。その上、切削刃物7の交換の際に試切りを繰り返す必要がないので、試切りによる製品ロスの発生量を低減することができる。
【0038】
上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。
上述した実施形態においては、回転ヘッド1の取付部3に、ピン取付部として、ピン取付穴6を設けたが、本発明では、ピン取付部はこれに限定されない。例えば、ピン取付部としてピンを設けてもよい。
また、上述した実施形態においては、刃物ブロック2にピン9を設けた例について説明したが、ピン留めの手法はこれに限定されない。例えば、刃物ブロックの切削刃物の刃先の円弧の中心点を貫通する孔を形成し、この孔にピンを通すことにより、刃物ブロックを回転ヘッドにピン留めしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ラウンド刃の切削刃物の取付角度を確実かつ容易に変えることができるとともに、ラウンド刃の刃先の位置、即ち加工位置を高い精度で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる回転切削ユニットを使用して鏡面切削加工を行う様子を示す概略斜視図である。
【図2】(A)及び(B)は、本発明の一実施形態による回転切削ユニットを示す部分
【図3】本発明の一実施形態による回転ヘッドの平面図である。
【図4】(A)〜(J)は、図3に示した回転ヘッドの各取付部の断面図である。
【図5】(A)は、本発明の一実施形態による刃物ブロックの上面図であり、(B)はその側面図であり、(C)はその後面図である。
【図6】(A)〜(C)は、回転ヘッドの異なる取付部に刃物ブロックを取り付けた様子を示す図である。
【符号の説明】
1 回転ヘッド
2 刃物ブロック
3 取付部
4a、4b 側面
5 底面
6 ピン取付穴
7 切削刃物
7a 刃先
8 側面
9 ピン
10 回転切削ユニット
11 カッターホイール
12 光伝送体アレイ
13 棒状レンズ
13a 棒状レンズの端面
Claims (4)
- 円盤形状の回転ヘッドと、
この回転ヘッドに取り付けられ、円弧形状の刃先の切削刃物を有する刃物ブロックと、を有し、
上記回転ヘッドは、円周上の複数箇所に切欠き形状の取付部を有し、これらの取付部の各々は、上記回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる底面を有し、
上記刃物ブロックは、上記取付部の何れか一つに、上記底面に接触した状態で、取り付けられている
ことを特徴とする回転切削ユニット。 - 上記回転ヘッドの各取付部には、上記回転面から一定距離の位置に、それぞれピン取付部が形成されており、
上記刃物ブロックは、上記切削刃物の刃先の円弧の中心軸線上で、この中心軸と共通の中心軸を有するピンにより、上記ピン取付部に取り付けられている、
請求項1記載の回転切削ユニット。 - 円盤形状の回転ヘッドであって、
円周上の複数箇所に切欠き形状の取付部を有し、これらの取付部の各々は、回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる底面を有し、
上記取付部は、円弧形状の刃先の切削刃物を有する刃物ブロックが上記底面に接触した状態で取付られるように構成されている、
ことを特徴とする回転ヘッド。 - 円弧形状の刃先を有する切削刃物を有する刃物ブロックであって、
上記刃先を含む平面に垂直な側面を有する矩形のブロック本体と、上記切削刃物の刃先の円弧の中心軸線と共通の中心軸を有するピンを備え、
円周上の複数箇所に切欠き形状の取付部を有し上記取付部の各々が上記回転ヘッドの中心軸線に垂直な回転面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる底面を有している回転ヘッドの上記底面に、上記側面を接触させた状態で取付られるように構成されている、
ことを特徴とする刃物ブロック。
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