特許 5791270 加熱式工具および工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791270

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】加熱式工具および工作機械

(51)【国際特許分類】

   B26F 3/12 20060101AFI20150917BHJP

   B23Q 5/04 20060101ALI20150917BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   B26F3/12

   B23Q5/04 520Z

   B23Q17/00 A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2010-279302(P2010-279302)

(22)【出願日】2010年12月15日

(65)【公開番号】特開2012-125875(P2012-125875A)

(43)【公開日】2012年7月5日

【審査請求日】2013年11月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】東芝機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 孝一

(72)【発明者】

【氏名】相原 正美

(72)【発明者】

【氏名】澤崎 誠

(72)【発明者】

【氏名】青木 稔尚

【審査官】 細川 翔多

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３０６５４９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０７１８９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４４３６０１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実公昭４８−０１６１４０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 米国特許第０４７１６６５７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１７７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８０３９０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１２７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２５９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３４６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５３−１４９９８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２６Ｆ ３／１２

Ｂ２３Ｑ ５／０４

Ｂ２３Ｑ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加熱切削する加熱式工具であって、
回転可能に設けられた主軸と、この主軸と前記ワークとを相対的に移動させる移動機構と、この移動機構を制御する制御手段と、を備えた工作機械に取り付けられ、
前記主軸とともに移動する電熱線と、
この電熱線に電力を供給する電源と、を備え、
前記電熱線は直線状に延びて配置され、
前記移動機構は、少なくとも前記主軸を前記電熱線が延びる方向に移動可能とする
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項2】

請求項１に記載の加熱式工具において、
Ｕ字フレームをさらに備え、
前記電熱線の両端は前記Ｕ字フレームの両端にそれぞれ接続されて直線状を形成するとともに、前記電熱線の両端のうち下方に位置する端部にはウェイトが設けられている
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項3】

請求項２に記載の加熱式工具において、
前記ウェイトの内部には、前記ウェイトを回転させる自転モータが配置されている
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の加熱式工具において、
前記電熱線の周囲には、当該電熱線の接触を検知するリングセンサが配置され、
前記リングセンサは、検知結果を前記制御手段に通知する
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項5】

請求項２から請求項４のいずれかに記載の加熱式工具において、
前記電熱線の一方の端部と他方の端部のうち少なくともいずれか一方は、前記Ｕ字フレームに沿ってスライド可能に設けられている
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載の加熱式工具において、
前記電源は、前記主軸の先端に取り付けられた発電機であり、
この発電機は、前記主軸の回転を利用して発電する
ことを特徴とする加熱式工具。

【請求項7】

ワークを加熱切削する工作機械であって、
回転可能に設けられた主軸と、
この主軸と前記ワークとを相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御手段と、
前記主軸とともに移動する電熱線と、
前記電熱線に電力を供給する電源と、を備え、
前記電熱線は直線状に延びて配置され、
前記移動機構は、少なくとも前記主軸を前記電熱線が延びる方向に移動可能とする
ことを特徴とする工作機械。

【請求項8】

請求項７に記載の工作機械において、
前記電熱線の周囲には、当該電熱線の接触を検知するリングセンサが配置され、
前記制御手段は、前記リングセンサによる検知結果に基づいて前記移動機構の移動速度を制御する
ことを特徴とする工作機械。

【請求項9】

請求項７に記載の工作機械において、
前記主軸は、前記ワークに対して４軸以上の方向に移動可能である
ことを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを加熱切削する加熱式工具および工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、金属型等のワークの切削加工には、工具が主軸に装着された工作機械が用いられている。工作機械で金属部材に凹溝を形成する際、切削加工した部分から切粉が発生するため、加工後にエアーをワークに対して上方から噴射し、ワークの表面に堆積した切粉を除去する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、工作機械の切削加工の対象となる機械部品としては金属材料を使用することが一般的であるが、近年では、展示用の模型などでは木製あるいは発泡スチロール等の合成樹脂発泡体の利用が増加している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１６７５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の工作機械を用いて発泡スチロールを切削加工すると、大量の切屑が発生する。特許文献１では、金属材料に凹溝を形成する際に発生する切粉の処理については記載されているものの、ワークとして発泡スチロールを用いた場合は発生する切屑の量が金属の場合とは比較にならないほど大量であり、凹溝形成に限らず、単に切断するだけでも大量の切屑が発生し、これらの清掃処理に時間を要するという問題があった。また、切り口から大量の切屑が発生するために複雑な形状の加工が困難であったり、切断面が荒れるため切断面の整形のための余肉材が必要となって材料費が増大してしまったりするという問題もあった。

【0005】

本発明の目的は、切屑の発生を抑制し、発泡材を容易かつ経済的に切削加工することのできる加熱式工具および工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の加熱式工具は、ワークを加熱切削する加熱式工具であって、回転可能に設けられた主軸と、この主軸と前記ワークとを相対的に移動させる移動機構と、この移動機構を制御する制御手段と、を備えた工作機械に取り付けられ、前記主軸とともに移動する電熱線と、この電熱線に電力を供給する電源と、を備え、前記電熱線は直線状に延びて配置され、前記移動機構は、少なくとも前記主軸を前記電熱線が延びる方向に移動可能とすることを特徴とする。

【0007】

ここで、ワークとしては、加熱することで切削可能な材料であればよく、例えば、発泡材が挙げられる。発泡材としては、発泡スチロール、発泡ウレタン、発泡ポリエチレン等の合成樹脂発泡材が挙げられ、特に、気泡が比較的大きいために大量の切屑が発生しやすい発泡スチロールの切削加工に適している。
この構成によれば、電熱線によりワークを溶融しながら切削加工するため、ワーク、特に発泡材の切り口から切屑が発生しない。したがって、切屑の清掃処理を行う必要がなく、作業性に優れるとともに、複雑な形状の加工も容易に行うことができる。また、電熱線による切断面は滑らかに形成されるため、余肉材を設けて切断面を整形する必要がなく、材料費を抑えることができる。
また、主軸と移動機構と制御手段とを備えた一般的に用いられている工作機械に対し、電熱線を有する加熱式工具と電源とを取り付けるだけの簡単な構成でよいため、設備費を最小限に抑えることができる。

【0008】

本発明の加熱式工具において、Ｕ字フレームをさらに備え、前記電熱線の両端は前記Ｕ字フレームの両端にそれぞれ接続されて直線状を形成するとともに、前記電熱線の両端のうち下方に位置する端部にはウェイトが設けられていることが好ましい。
この構成によれば、電熱線の両端のうち下方に位置する端部に設けられたウェイトにより電熱線に張力が与えられるため、発泡材を切断する際に電熱線を直線状に維持することができ、発泡材の切削加工を安定して行うことができる。

【0009】

本発明の加熱式工具において、前記ウェイトの内部には、前記ウェイトを回転させる自転モータが配置されていることが好ましい。
この構成によれば、電熱線の下端部に設けられたウェイトの内部で自転モータが回転することにより、いわゆるジャイロ効果が働き、ウェイトが左右前後に振れる現象を抑えることができる。したがって、安定して電熱線を直線状に維持することができ、発泡材の切削加工を安定して行うことができる。

【0010】

本発明の加熱式工具において、前記電熱線の周囲には、当該電熱線の接触を検知するリングセンサが配置され、前記リングセンサは、検知結果を前記制御手段に通知することが好ましい。

【0011】

この構成によれば、リングセンサにより電熱線が直線状を維持できなくなったことを検知することができる。すなわち、正常な切削加工は、電熱線が直線状態を維持しながら発泡材を切断する状態であるが、発泡材の材質や厚みにより正常な状態で切断できなくなる場合がある。このような場合は、制御装置による移動機構の移動速度に対し、電熱線による切断が追いつかないため、電熱線が発泡材によって後方（進行方向の反対方向）に引っ張られる状態となり、電熱線が斜め方向に傾斜してリングセンサに接触する。リングセンサは、電熱線が接触したことを制御装置に通知するため、制御装置は、この通知に基づいて移動機構の移動速度を遅くしたり、電熱線に供給する電力を大きくしたりして、移動機構の移動速度と電熱線による切断速度とが合うように調整することができる。このように、リングセンサにより電熱線の状態を正常に維持することができ、安定した切削加工を行うことができる。

【0012】

本発明の加熱式工具において、前記電熱線の一方の端部と他方の端部のうち少なくともいずれか一方は、前記Ｕ字フレームに沿ってスライド可能に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、電熱線の一方の端部と他方の端部のうち少なくともいずれか一方をスライドさせることで、電熱線を鉛直方向以外の方向に直線状に延びる状態を維持することができる。したがって、発泡材を様々な形状に加工することができ、複雑な加工にも対応することができる。

【0013】

本発明の加熱式工具において、前記電源は、前記主軸の先端に取り付けられた発電機であり、この発電機は、前記主軸の回転を利用して発電することが好ましい。
この構成によれば、発電機は主軸の回転により発電するため、電源を別に用意する必要がなく、エネルギーを有効利用することができる。また、発電機が電熱線と近い位置に配置されるため、配線を簡略化することができる。

【0014】

本発明の工作機械は、ワークを加熱切削する工作機械であって、回転可能に設けられた主軸と、この主軸と前記ワークとを相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御手段と、前記主軸とともに移動する電熱線と、前記電熱線に電力を供給する電源と、を備え、前記電熱線は直線状に延びて配置され、前記移動機構は、少なくとも前記主軸を前記電熱線が延びる方向に移動可能とすることを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、上記発明と同様に、電熱線により発泡材を溶融しながら切削加工するため、発泡材の切り口から切屑が発生しない。したがって、切屑の清掃処理を行う必要がなく、作業性に優れるとともに、複雑な形状の加工も容易に行うことができる。また、電熱線による切断面は滑らかに形成されるため、余肉材を設けて切断面を整形する必要がなく、材料費を抑えることができる。
また、主軸と移動機構と制御手段とを備えた一般的に用いられている工作機械に対し、電熱線を有する工具と発電機とを取り付けるだけの簡単な構成でよいため、設備費を最小限に抑えることができる。

【0016】

本発明の工作機械において、前記電熱線の周囲には、当該電熱線の接触を検知するリングセンサが配置され、前記制御手段は、前記リングセンサによる検知結果に基づいて前記移動機構の移動速度を制御することが好ましい。

【0017】

この構成によれば、上記発明と同様に、リングセンサにより電熱線が直線状でなくなったことを検知することができる。すなわち、電熱線が、発泡材の材質や厚みにより正常な状態を維持できなくなると、電熱線が斜め方向に傾斜してリングセンサに接触する。リングセンサは、電熱線が接触したことを制御装置に通知し、制御装置は、この通知に基づいて移動機構の移動速度を遅くしたり、電熱線に供給する電力を大きくしたりして、移動機構の移動速度と電熱線による切断速度とが合うように調整する。このように、制御装置により切断状況に応じて移動速度や電熱線に供給する電力を制御するため、電熱線を正常な状態に維持することができ、安定した切削加工を行うことができる。

【0018】

本発明の工作機械において、前記主軸は、前記ワークに対して４軸以上の方向に移動可能であることが好ましい。
ここで、４軸以上とは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、Ｘ軸周りのＡ軸、Ｙ軸周りのＢ軸、Ｚ軸周りのＣ軸のうちいずれか１つ以上の組み合わせである。この発明によれば、主軸がワークに対して４軸以上の方向に移動可能であるため、電熱線を様々な角度に保持することができ、ワークに対してあらゆる形状の切削加工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示す斜視図。

【図2】上記工作機械の工具を示す拡大図。

【図3】上記工具に設けられたウェイトを示す拡大図。

【図4】上記工具に設けられたリングセンサの動作を説明する拡大図。

【図5】本発明の第２実施形態に係る工作機械の工具を示す拡大図。

【図6】本発明の第３実施形態に係る工作機械の工具を示す拡大図。

【図7】本発明の変形例である工具およびその加工状態を示す概略図。

【図8】本発明の変形例である工具およびその加工状態を示す概略図。

【図9】本発明の変形例である工具の形状およびその加工状態を示す概略図。

【図10】本発明の変形例である工具による加工状態を示す概略図。

【図11】本発明の変形例である工具の形状を示す概略図。

【図12】本発明の変形例である工具の形状を示す概略図。

【図13】本発明の変形例である工具の形状を示す概略図。

【図14】本発明の変形例である工具の形状を示す概略図。

【図15】本発明の変形例である工具の形状を示す概略図。

【図16】本発明の変形例である工作機械の概略構成を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
＜工作機械１の構成＞
工作機械１は、図１に示すように、ワークＷをＸ軸方向へ移動可能に支持するベース１１と、このベース１１の両側にベース１１を跨いで設けられた門形フレーム１２と、この門形フレーム１２の水平ビーム１２ＡにＹ軸方向へ移動可能に設けられたサドル１３と、このサドル１３にＺ軸方向へ移動可能に設けられたラム１４と、このラム１４の内部に回転可能に支持された主軸３と、主軸３の先端に取り付けられた主軸先端部４と、ラム１４の先端に設けられた工具５と、ベース１１上に略垂直に設けられ、ワークＷをベース１１から嵩上げした状態で支持する支持軸２と、これらの駆動を制御する制御装置６と、を備えている。

【0021】

ベース１１、門形フレーム１２、サドル１３、ラム１４、およびベース１１をＸ軸方向へ移動させるＸ駆動機構１５と、サドル１３をＹ軸方向へ移動させるＹ駆動機構１６と、ラム１４をＺ軸方向へ移動させるＺ駆動機構１７と、により、ワークＷと主軸３とを三次元方向へ相対移動させる相対移動機構が構成されている。
支持軸２は、ベース１１の表面に形成された複数の平行な溝の一部に嵌合するように構成され、４本の支持軸２によりワークＷの四隅を支持する。各支持軸２を設ける位置は、ワークＷの大きさに応じて適宜調整することができる。
主軸３の先端部には、一般的な工具を取り付けられるように、図示しない工具ホルダ嵌合孔が形成されている。

【0022】

主軸先端部４は、一般的に用いられる工具ホルダの代わりに工具ホルダ嵌合孔に取り付けられる部材である。主軸先端部４は、図２に示すように、断面Ｌ字型の本体４１と、この本体４１にベアリングを介して回転可能に設けられ主軸３の工具ホルダ嵌合孔に装着されるテーパシャンク部４２と、本体４１に設けられテーパシャンク部４２を介して主軸３の回転が伝達されて電力を発生する発電機７と、を備えている。また、本体４１は、ラム１４の先端に形成された嵌合孔１４２に装着されることで回転しないようになっている。
発電機７によって発生した電力は、図示しない配線を介して後述の電熱線５３に供給される。

【0023】

工具５は、ラム１４の先端面１４Ａに取り付けられて主軸３の軸方向に沿って延びるアーム５１と、このアーム５１に直交する方向に開口するＵ字フレーム５２とを有し、Ｕ字フレーム５２の対向する上腕部５２Ａと下腕部５２Ｂとに電熱線５３の各端部が取り付けられる。具体的には、上腕部５２Ａに電熱線５３を取り付けるための取付片５２１が設けられ、下腕部５２Ｂには、電熱線５３を挿通可能な挿通孔５２２が形成されている。

【0024】

電熱線５３は、一方の端部が取付片５２１に取り付けられ、他方の端部は挿通孔５２２に挿通されて鉛直方向に直線状に延びている。また、挿通孔５２２に挿通された電熱線５３の下端部にはウェイト５４が取り付けられている。ウェイト５４の内部には、図３に示すように、ウェイト５４を回転させるための自転モータ５５が配置されている。

【0025】

また、図２に示すように、電熱線５３の取付片５２１の近い位置にはリングセンサ５６が設けられている。リングセンサ５６は、電熱線５３の接触の有無を検知するセンサであり、リングセンサ５６の中心付近を電熱線５３が挿通するように、固定アーム５６１により取付片５２１に固定されている。リングセンサ５６は、検知結果を制御装置６に通知し、制御装置６はこの検知結果に基づいて相対移動機構を制御する。ここで、発泡材を垂直加工する際は、電熱線５３が直線状に延びた状態でワークＷを加工することが望ましいが、電熱線５３の溶断不足により、図４に示すように、電熱線５３がワークＷに押されて垂直加工の状態を保てなくなる場合がある。この場合、電熱線５３の傾きによりリングセンサ５６に接触するため、リングセンサ５６はこの接触を検知して制御装置６にその検知結果を通知する。

【0026】

制御装置６は、Ｘ駆動機構１５、Ｙ駆動機構１６、およびＺ駆動機構１７を、予め設定されたプログラムにしたがって駆動制御し、また、リングセンサ５６による検知結果に基づいて駆動制御する。さらに、制御装置６は、発電機７で発電された電力を電熱線５３へ給電する制御を行っている。具体的には、ワークＷの厚さに応じた電力を供給するために、主軸３の回転を調整する。ワークＷが厚い場合は電力量を増やすために主軸３の回転を高速にする制御を行い、ワークＷが薄い場合は電力量を減らすために主軸３の回転を低速にする制御を行う。

【0027】

＜加工方法＞
上述した構成の工作機械１を用いて、発泡材を切削加工する方法について説明する。
発泡スチロールであるワークＷを支持軸２の上に固定するとともに、工作機械１の主軸３およびラム１４に、主軸先端部４および工具５を取り付ける。このとき、工具５の自転モータ５５を回転させる。
この状態において、ワークＷを加工するために予め定められた加工条件で加工を実行するプログラムを有する制御装置６からの指令により、ワークＷの厚みに応じた回転速度で主軸３を回転させるとともに、主軸３をＹ軸方向およびＺ軸方向へ、また、ベース１１をＸ軸方向へ選択的に移動させながら、主軸３とともに移動する工具５によりワークＷに所望の加工を施す。
加工の際、電熱線５３は、鉛直方向に直線状に延びた状態を維持した状態でワークＷを溶断していく。ここで、図４に示すように、電熱線５３が、溶断不足により工具５の移動速度についていけず、ワークＷに押されることで傾き、リングセンサ５６に接触する。リングセンサ５６はこの接触を検知すると、検知結果を制御装置６に通知する。制御装置６は、この検知結果に基づいて相対移動機構の速度を制御する。図４においては、移動速度を遅くすることにより、電熱線５３の鉛直方向に直線状に延びた状態を維持することができる。

【0028】

＜第１実施形態の作用効果＞
以上の実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、ラム１４の先端に取り付けられた工具５が電熱線５３を備え、電熱線５３により発泡材を溶融しながら切削加工するため、発泡材の切り口から切屑が発生しない。したがって、切屑の清掃処理を行う必要がなく、作業性に優れるとともに、複雑な形状の加工も容易に行うことができる。また、電熱線５３による切断面は滑らかに形成されるため、余肉材を設けて切断面を整形する必要がなく、材料費を抑えることができる。

【0029】

また、一般的に用いられている門形の工作機械に工具５および発電機７を備えた主軸先端部４を取り付けるだけで発泡材を効率よく経済的に切削加工することができるため、新たな設備を投入する必要がなく、設備費を抑えることができる。さらに、一般的な工作機械が備えている機能、例えば自動運転を利用できるため、人件費を抑えることができる。

【0030】

本実施形態では、電熱線５３の下端部にウェイト５４を設けたことで、電熱線５３を直線状に延びた状態に維持させることができる。また、ウェイト５４の内部に配置された自転モータ５５の回転によりウェイト５４が回転し、この回転によりウェイト５４が振れる現象を抑制することができ、電熱線５３が直線状に延びた状態をより安定して維持させることができる。

【0031】

本実施形態では、リングセンサ５６が電熱線５３の周囲に設けられていることで、電熱線５３の溶断不足により直線状の状態を維持できなくなった場合（図４参照）に、電熱線５３がリングセンサ５６に接触する。リングセンサ５６は、この接触を検知して検知結果を制御装置６に通知し、制御装置６は検知結果に基づいてＸ駆動機構１５、Ｙ駆動機構１６、Ｚ駆動機構１７の移動速度を遅くする制御を行う。これにより、電熱線５３が直線状になる状態を維持することができ、発泡材の切削加工を安定して実施することができる。

【0032】

本実施形態では、発電機７を主軸３の先端に設ける構成とした。発電機７は、主軸３の回転を動力として発電するため、その他の電源を用意する必要がなく、エネルギーを有効利用することができる。また、発電機７と電熱線５３との距離が短いため、電力を供給するための配線を短くすることができ、装置を簡略化することができる。

【0033】

［第２実施形態］
第２実施形態では、Ｕ字フレーム５２に対する電熱線５３の取付方法とリングセンサが設けられていない点が異なる。ただし、基本的には第１実施形態と同様の構成であるため、同様の構成については説明を省略する。
第２実施形態では、工具６０は、図５に示すように、Ｕ字フレーム５２の上腕部５２Ａに沿ってスライド可能なスライド取付片６１を備えている。スライド取付片６１には電熱線５３の一方の端部が接続され、スライド取付片６１は上腕部５２Ａに沿ってスライドした位置に固定されている。すなわち、電熱線５３は左側に傾斜した状態となる。

【0034】

このような第２実施形態では、前述した作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。なお、第２実施形態ではリングセンサを設けていないため、前述したリングセンサによる作用効果は得られない。
第２実施形態では、スライド取付片６１の取付位置をスライドさせることで、電熱線５３を直線状に傾斜させた状態を維持することができるため、ワークＷに傾斜面を形成することができる。また、スライド取付片６１は上腕部５２Ａに沿ってスライド可能であるため、所望の角度となるように位置調整をすることができる。このように、様々な形状に加工できるため、汎用性が高い。

【0035】

［第３実施形態］
第３実施形態では、工具が第１実施形態および第２実施形態とは異なる。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図６に示すように、主軸３の先端には、一般的に用いられる工具ホルダ４３が主軸３の工具ホルダ嵌合孔に装着されるテーパシャンク部４２を介して取り付けられ、工具ホルダ４３の先端には電熱線７４の一方の端部が取り付けられている。電熱線７４の他方の端部にはウェイト７５が取り付けられており、このウェイト７５により電熱線７４が鉛直方向に直線状に張った状態を維持することができる。なお、ウェイト７５は、第１実施形態のウェイト５４と同様の構成である。また、ウェイト７５の下方には導電性のプレート７６が配置され、ウェイト７５を挿通してウェイト７５の下端部から延びる電熱線７４の先端に取り付けられた小さなおもり７７は、プレート７６に接触する。また、プレート７６は、絶縁プレート１１１を介してベース１１上に載置されている。
電熱線７４の一方の端部は、電源７８のプラス側の端子からのびる配線７９に接続されるとともに、プレート７６は電源７８のマイナス側の端子に接続されている。これにより、電源７８で発生する電力が電熱線７４に供給される。

【0036】

このような第３実施形態では、前述した作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。なお、第３実施形態においてリングセンサを設けてもよく、リングセンサを設けた場合は前述と同様の作用効果を得ることができる。
第３実施形態では、一般的に用いられる工具ホルダ４３の先端に電熱線７４を取り付けただけの簡単な構成であるので、設備費を大幅に抑えることができる。
また、ウェイト７５の下端部にさらに小さなおもり７７を取り付けたことで、ウェイト７５のぶれを小さくすることができるため、より安定した切削加工を行うことができる。
さらに、ベース１１とプレート７６との間に絶縁プレート１１１を設けたことで、工作機械全体とは電気的に絶縁されるため、より安全である。

【0037】

なお、上記第３実施形態において、プレート７６を設けないで、電熱線７４からケーブル等で直接電源７８のマイナス側の端子に接続させる構成であってもよい。また、絶縁プレート１１１を設けない構成としてもよい。一方、電気的な問題がなければ、ベース１１自体をマイナス極にしておもり７７から導電させてもよい。

【0038】

［変形例］
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
前記実施形態では、工具５をラム１４に取り付ける構成としたが、ラム１４に一般的に取り付けられる工具ホルダの先端に工具５を取り付ける構成としてもよい。

【0039】

前記実施形態では、工具５は、門形の工作機械１に取り付けられ、電熱線５３が上下に張られた状態を示したが、図７に示すように、横中ぐり盤の工作機械９の主軸９１に取り付けた構成でもよい。工具７０は、Ｕ字フレーム７２の腕部７２Ａが主軸９１の軸方向に直交するように取付部材９２を介して取り付けられ、電熱線７３は水平方向に延びた状態となる。また、電熱線の両方の端部のうち少なくともいずれか一方を腕部７２Ａに沿ってスライドさせることにより、図８に示すように、電熱線７３を傾斜させ、ワークＷに傾斜面を形成可能にするようにしてもよい。

【0040】

また、前記実施形態では、工具５は、門形の工作機械１に取り付けられ、前述した変形例においては横中ぐり盤の工作機械９に取り付けられたが、これら以外の工作機械にも適用することができる。例えば、ロータリーテーブル付きの横軸機の場合、ロータリーテーブルの回転とＸＹＺ軸方向への３次元方向への移動指令が可能であるため、カム形状などの複雑な形状の加工も可能となる。

【0041】

前記実施形態では、工具５の電熱線５３は、Ｕ字フレーム５２の両端部に直線状に張られた構成であったが、工具５の形状はこれに限られない。例えば、図９に示すＵ字形状の電熱線８１を有する工具８を用いれば、ワークＷを図９および図１０に示す形状に加工することができる。その他、図１１、図１２、図１３、図１４、および図１５に示す形状の電熱線を用いれば、Ｖ字形状などの様々な形状にワークＷを加工することができる。

【0042】

また、前記実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能な主軸を例示して説明したが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、Ｃ軸、Ａ軸、Ｂ軸のうち１つ以上との組み合わせ、すなわち４軸以上の方向に移動可能な主軸を用いてもよい。
図１６に５軸方向に移動可能な５軸ヘッドを有する工作機械の例を示す。図１６において、工作機械１００は、一般的な門形の工作機械であり、Ｚ軸方向へ移動可能なラム１４に設けられた５軸ヘッド１１０を有している。５軸ヘッド１１０は、Ｚ軸方向に延出するとともにＺ軸周り（Ｃ軸方向）に回転可能なヘッド本体部１１１と、ヘッド本体部１１１の先端に取り付けられ、ヘッド本体部１１１との取付位置を支点としてＹ軸まわり（Ｂ軸方向）に回動可能なヘッド先端部１１２と、を有している。ヘッド本体部１１１は、ヘッド本体部１１１をＣ軸方向に回動させる図示しないＣ駆動機構を有し、ヘッド先端部１１２は、ヘッド先端部１１２をＢ軸方向に回動させる図示しないＢ駆動機構を有している。ヘッド先端部１１２には工具ホルダ１１３が取り付けられ、工具ホルダ１１３の先端には上述した工具８が取り付けられている。
このような工作機械１００は、工具８を様々な角度で保持することができるため、電熱線を様々な角度に調整することで、平面形状だけでなく曲面形状なども用意に切削加工することができる。

【0043】

前記実施形態では、ワークとして発泡スチロールを切削加工する例を説明したが、加熱することで切削加工できる材料であればよい。
前記実施形態では、発電機７を主軸３の先端に設け、発電機７は主軸３の回転により電力を発生させる構成としたが、発電機７の代わりにバッテリーを用いてもよい。また、発電機７またはバッテリーを工作機械１の外部に設けてもよく、この場合は、外部電源から電熱線５３に電力を供給する配線を設置する。

【0044】

前記第１実施形態では、電熱線５３の下方にウェイト５４および自転モータ５５を設ける構成としたが、自転モータ５５を設けない構成でもよいし、ウェイト５４および自転モータ５５を設けないで電熱線５３の下方の端部をＵ字フレーム５２の下腕部５２Ｂに固定する構成としてもよい。
前記第１実施形態では、電熱線５３にリングセンサ５６を配置する構成としたが、リングセンサ５６を配置しない構成としてもよい。

【0045】

前記第１実施形態では、リングセンサ５６における検知結果に基づいて、制御装置６が相対移動機構の移動速度を制御する構成としたが、移動速度ではなく、主軸３の回転速度を調整することで発電機７から電熱線５３へ供給される電力量を調整し、溶断力を制御する構成としてもよい。
前記第２実施形態では、リングセンサを設けない構成としたが、リングセンサを設けてもよい。この場合は、電熱線５３がリングセンサの中心付近を通るように、リングセンサの向きや位置が調整される。これによれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明は、発泡材、例えば、発泡スチロールの加工に利用することができる。

【符号の説明】

【0047】

１…工作機械、２…支持軸、３…主軸、４…主軸先端部、５…工具、６…制御装置、７…発電機、１１…ベース、１２…門形フレーム、１３…サドル、１４…ラム、１５…Ｘ駆動機構、１６…Ｙ駆動機構、１７…Ｚ駆動機構、５２…Ｕ字フレーム、５３…電熱線、５４…ウェイト、５５…自転モータ、５６…リングセンサ、５２１…取付片、５２２…挿通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】