JP7120478B1 - 切削工具 - Google Patents
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Abstract
Description
加工中における切削工具の状態を把握するためには、切削工具の本体部に特定の物理量を検知するセンサを設置し、センサが検知した物理量の情報を無線通信部によって外部へと送信する構造を採用することができる。また、本体部内には、センサおよび無線通信部に電力を供給する電池を配置することができる。しかし、このような構造を採用した場合、加工時におけるセンサの感度や切削工具の剛性が不十分となる場合がある。加工時における切削工具の状態の把握を可能としつつ、センサの感度および切削工具の剛性を両立させることが、本開示の目的の1つである。
[本開示の効果]
[本開示の実施形態の説明]
[本願発明の実施形態の詳細]
(1)本体部の構造
図1は、切削工具の構造を示す概略斜視図である。図2は、蓋を取り外した状態における切削工具の構造を示す概略斜視図である。図3は、第1の端部側から見た切削工具の構造を示す概略平面図である。図4は、第2の端部側から見た切削工具の構造を示す概略平面図である。図5は、図2の線分V-Vに沿う概略断面図である。図6は、図1の線分VI-VIに沿う概略断面図である。
図2に示すように、第1の凹部11E内には、第1の基板51が配置されている。第1の基板51は、第1領域11Aに位置する第1の凹部11E内に配置されている。第2の凹部12E内には、第2の基板52が配置されている。第3領域11Cに位置する第1の凹部11E内に、第3の基板53が配置されている。第1の基板51、第2の基板52および第3の基板53のそれぞれは、樹脂などの絶縁体からなる基板本体と、基板本体の表面に形成される銅などの導電体製の回路パターン(図示しない)とを含む。図2および図5を参照して、第1の凹部11Eと第2の凹部12Eとは、第1の貫通孔10Dにより接続されている。本体部10には、第1の面11と第2の面12とを接続する第1の貫通孔10Dが形成されている。その結果、本体部10の長手方向(第1の端部10Aと第2の端部10Bとを繋ぐ方向)において、本体部10は、第1の面11と第2の面12とを含むように第1の貫通孔10Dの両側を繋ぐ柱部10Eを含んでいる。
図1および図2を参照して、切削工具1は、第1の蓋71と、第2の蓋72と、第3の蓋73とを備えている。第1の蓋71は、第1の凹部11Eを覆っている。第2の蓋72は、第2の凹部12Eを覆っている。第3の蓋73は、電池収容部11Fを覆っている。第1の蓋71は、全体が樹脂、ゴムまたはセラミックス製であってもよいし、一部のみが樹脂、ゴムまたはセラミックス製であってもよい。一部のみが樹脂、ゴムまたはセラミックス製である場合、第1の蓋71の他の部分は金属製であってもよい。第2の蓋72および第3の蓋73は、全体が樹脂、ゴムまたはセラミックス製であってもよいし、全体が金属製であってもよい。第2の蓋72および第3の蓋73は、一部のみが樹脂、ゴムまたはセラミックス製であり、他の部分が金属製であってもよい。図2および図6を参照して、本体部10は、第1の底壁111と、第2の底壁112と、を含む。第1の底壁111および第2の底壁112は、第1の凹部11Eを規定する壁面を構成する。第2の底壁112は、第1の底壁111よりも第1の凹部11Eの開口からの距離が小さい。第1の凹部11Eを深さ方向に見て、第2の底壁112は、第1の底壁111を取り囲む。第1のひずみセンサ42および第1の基板51は、第1の底壁111上に配置されている。第1の蓋71は、第2の底壁112上に配置されるとともに、第1の凹部11E内に収容されている。第1の蓋71は、本体部10に対して接着されていてもよい。
図1および図2を参照して、切削工具1の動作時においては、切削工具1は、回転する被加工物に切削チップ90にて接触することにより、被加工物を加工する。このとき、本体部10のひずみが、第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45により検知される。また、本体部10の加速度が、加速度センサ29により検知される。ひずみセンサ42,45および加速度センサ29が検知するひずみおよび加速度の情報を含む信号は、アナログ信号である。アナログ信号であるひずみおよび加速度の情報は、ADコンバータ31においてデジタル信号に変換された後、無線通信部32へと送信され、無線通信部32により外部へと送信される。ここで、第1の蓋71の全体または一部が樹脂、ゴムまたはセラミックス製であるため、無線通信部32は、第1の蓋71を通して外部へと信号を送信することができる。この信号は、外部において受信され、分析されることにより、本体部10の状態が把握される。
図2を参照して、本実施の形態の切削工具1においては、本体部10の第1の面11および第2の面12に、それぞれ第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45が配置されている。これにより、切削工具1(本体部10)の2方向のひずみを測定することができる。また、フレキシブルケーブル54により互いに接続された第1の基板51および第2の基板52に、それぞれ第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45が電気的に接続され、第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45が検知した本体部10のひずみの情報を含む信号を、無線通信部32が外部へと送信する。第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45が検知した本体部10のひずみの情報を含む信号を共通の無線通信部32で送信することにより、第1のひずみセンサ42および第2のひずみセンサ45それぞれに対応する無線通信部を設置する場合に比べてコンパクト化を達成することができる。このように、本実施の形態の切削工具1は、切削工具1の2方向のひずみを測定しつつコンパクト化を達成することができる。
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図9は、蓋を取り外した状態における実施の形態2の切削工具の構造を示す概略斜視図である。図9は、実施の形態1における図2に対応する図である。図9および図2を参照して、実施の形態2における切削工具1は、基本的には実施の形態1の切削工具1と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2の切削工具1は、基板モジュール50および本体部10の構造において実施の形態1の切削工具1とは異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。図10は、蓋を取り外した状態における実施の形態3の切削工具の構造を示す概略斜視図である。図11は、図10の線分XI-XIに沿う概略断面図である。図10は、実施の形態1の図2に対応する図である。図10および図2を参照して、実施の形態3における切削工具1は、基本的には実施の形態1の切削工具1と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態3の切削工具1は、第1のひずみセンサ部品41を構成する配線43による第1のひずみセンサ42とコネクタ35との接続態様において実施の形態1の切削工具1とは異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態4について説明する。図12は、蓋を取り外した状態における実施の形態4の切削工具の構造を示す概略斜視図である。図13は、蓋を取り外した状態における実施の形態4の切削工具の構造を示す概略平面図である。図12は、実施の形態1における図2に対応する図である。図13は、第3の面13に対して垂直な方向から見た切削工具1の概略平面図である。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態5について説明する。図14は、蓋を取り外した状態における実施の形態5の切削工具の構造を示す概略斜視図である。図14は、実施の形態1における図2に対応する図である。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態6について説明する。図15は、蓋を取り外した状態における実施の形態6の切削工具の構造を示す概略斜視図である。図15は、実施の形態5における図14に対応する図である。図16は、実施の形態6の切削工具を図15とは異なる視点から見た状態を示す概略斜視図である。
上記実施の形態では、加速度センサ29が第1の面11上に配置される場合(実施の形態1~3)および加速度センサ29が採用されない場合(実施の形態4)について説明した。しかし、加速度センサ29は、第1の面11のほか、第2の面12、第3の面13および第4の面14のうち1つ以上の面に配置されていてもよく、全ての面に配置されていてもよい。上記実施の形態では、ひずみセンサが第2の面のみに配置される場合(実施の形態5)、第1の面11および第2の面12に設置される場合(実施の形態1~3)、第2の面および第3の面に配置される場合(実施の形態6)、および第1の面11~第3の面13に設置される場合(実施の形態4)について説明した。しかし、ひずみセンサは、第4の面14にも設置されていてもよい。つまり、ひずみセンサは、第1~第4の面のうち、任意の1以上の面に配置されていればよく、全ての面に配置されていてもよい。また、基板モジュールを構成する基板(第1部分等)も、第1~第4の面のうち、任意の1以上の面に配置されていればよく、全ての面に配置されていてもよい。また、上記実施の形態においては、基板モジュールが第1~第4の面のうち2以上の面に配置される場合について説明したが、基板モジュールが第1~第4の面のうち1の面のみに配置されていてもよい。これらのセンサの配置と基板モジュールの構成とは、任意に組み合わせることができる。たとえば、基板モジュールを構成する基板(第1部分等)およびひずみセンサが1つずつ、第1~第4の面のうち3つの面に配置されていてもよいし、4つの面(全ての面)に配置されていてもよい。たとえば、基板モジュールを構成する基板(第1部分等)およびひずみセンサが1つずつ、第1~第4の面のうち3つの面に配置されていてもよいし、4つの面(全ての面)に配置されていてもよい。また、本体部10の表面に形成された第1の凹部11E、第2の凹部12E、第3の凹部11G、第4の凹部13Eおよび第5の凹部13Fなどの凹部は、充填材(たとえば樹脂製の充填材)によって埋められていてもよい。なお、これらの凹部が充填材によって埋められている場合や、これらの凹部を覆う蓋が設置された場合でも、凹部を規定する底壁、側壁などの壁面は、本体部10の表面を構成する。
Claims (10)
- 回転する被加工物に接触することによって前記被加工物を切削する切削工具であって、
前記被加工物を切削する切削チップが設置される側の端部である第1の端部から、前記第1の端部とは反対側の端部である第2の端部まで延びる棒状の形状を有する本体部と、
前記本体部の表面に配置されたセンサ部と、を備え、
前記センサ部は、
前記本体部の表面に配置され、前記本体部の第1の物理量を検知する第1のセンサと、
前記本体部の表面に配置され、前記第1のセンサと電気的に接続された基板と、
前記基板上に搭載され、前記第1のセンサが検知した前記第1の物理量の情報を含む信号を外部へと送信する無線通信部と、
前記本体部内に配置され、前記基板に電気的に接続された電池と、を含み、
前記第1のセンサは、前記電池よりも前記第1の端部の近くに配置され、
前記基板よりも、前記第1のセンサは前記第1の端部側に配置され、前記電池は前記第2の端部側に配置される、切削工具。 - 回転する被加工物に接触することによって前記被加工物を切削する切削工具であって、
前記被加工物を切削する切削チップが設置される側の端部である第1の端部から、前記第1の端部とは反対側の端部である第2の端部まで延びる棒状の形状を有する本体部と、
前記本体部の表面に配置されたセンサ部と、を備え、
前記センサ部は、
前記本体部の表面に配置され、前記本体部の第1の物理量を検知する第1のセンサと、
前記本体部の表面に配置され、前記第1のセンサと電気的に接続された基板と、
前記基板上に搭載され、前記第1のセンサが検知した前記第1の物理量の情報を含む信号を外部へと送信する無線通信部と、
前記本体部内に配置され、前記基板に電気的に接続された電池と、を含み、
前記第1のセンサは、前記電池よりも前記第1の端部の近くに配置され、
前記本体部は、長手方向に垂直な断面が四角形状の形状を有し、
前記四角形の4つの辺のうちの1つの辺に対応する前記本体部の外周面である第1の面には、第1の凹部が形成されており、
前記基板および前記無線通信部は、前記第1の凹部内に配置され、
前記第1の面は、前記四角形の各辺に対応する前記本体部の外周面のうち、前記切削チップの横逃げ面に対応する面であり、
前記電池を収容する前記本体部内の空間は、前記第1の凹部よりも前記第2の端部側の前記第1の面において開口している、切削工具。 - 前記切削工具は、前記第1の凹部を覆う蓋をさらに備える、請求項2に記載の切削工具。
- 前記センサ部は、前記本体部の表面に配置され、前記本体部の第2の物理量を検知する第2のセンサをさらに含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の切削工具。
- 前記第1の物理量はひずみであり、
前記第2の物理量は加速度および温度の少なくとも一方である、請求項4に記載の切削工具。 - 前記第2のセンサは、前記第1のセンサよりも前記第1の端部の近くに配置される、請求項5に記載の切削工具。
- 前記センサ部は、前記基板上に配置され、前記第1のセンサが検知した前記第1の物理量の情報を含むアナログ信号をデジタル信号に変換して前記無線通信部へと送信するADコンバータをさらに含む、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の切削工具。
- 前記本体部は、長手方向に垂直な断面が四角形状の形状を有し、
前記四角形の4つの辺のうちの1つの辺に対応する前記本体部の外周面である第1の面には、第1の凹部が形成されており、
前記基板および前記無線通信部は、前記第1の凹部内に配置され、
前記第1の面は、前記四角形の各辺に対応する前記本体部の外周面のうち、前記切削チップの横逃げ面に対応する面である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の切削工具。 - 前記電池を収容する前記本体部内の空間は、前記第1の面において開口している、請求項8に記載の切削工具。
- 前記センサ部は、
前記電池と前記基板とを接続する電池配線と、
前記第1のセンサと前記基板とを接続する第1センサ配線と、をさらに含み、
前記第1センサ配線が接続される前記基板の領域である第1区域は、前記電池配線が接続される前記基板の領域である第2区域に比べて、前記第1の端部の近くに位置する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の切削工具。
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