JP5840569B2 - 加工器具 - Google Patents

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、該保持具本体に対し、接続アタッチメント部材を介して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、接続アタッチメント部材は、固定側アタッチメント部材と回転側アタッチメント部材とからなり、前記固定側アタッチメント部材は、保持具本体部の外周部に固定され、前記回転側アタッチメント部材は、保持具本体部の外周部に回転可能に保持されると共に、固定側アタッチメント部材に対して回転可能となるように軸方向に摺接保持され、前記固定側アタッチメント部材の回転側アタッチメント部材に対する軸方向の摺接面側には環状流路が形成され、前記吹出しノズルは回転側アタッチメント部材に支持され、吹出しノズルのエア取入れ口は環状流路に連通されており、加工工具によって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吹き出しノズル管からの流体によって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。そして、固定側アタッチメント部材の回転側アタッチメント部材に対する軸方向の摺接面側には環状流路が形成され、回転側アタッチメント部材に支持される吹出しノズルのエア取入れ口は環状流路に連通されるようにしている。

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（軸方向の摺接面側）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、
   該保持具本体に対し、接続アタッチメント部材を介して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、
   接続アタッチメント部材は、固定側アタッチメント部材と回転側アタッチメント部材とからなり、
   前記固定側アタッチメント部材は、保持具本体部の外周部に固定され、
   前記回転側アタッチメント部材は、保持具本体部の外周部に回転可能に保持されると共に、固定側アタッチメント部材に対して回転可能となるように軸方向に摺接保持され、
   前記固定側アタッチメント部材の回転側アタッチメント部材に対する軸方向の摺接面側には環状流路が形成され、
   前記吹出しノズルは回転側アタッチメント部材に支持され、吹出しノズルのエア取入れ口は環状流路に連通されており、
   加工工具によって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吹き出しノズル管からの流体によって除去する加工器具。
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。