特開 2024-35337 工具駆動装置及び孔加工品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035337

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】工具駆動装置及び孔加工品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 47/02 20060101AFI20240307BHJP

   B23B 45/00 20060101ALI20240307BHJP

   B23B 47/18 20060101ALI20240307BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

B23B47/02 A

B23B45/00 Z

B23B47/18 B

B23Q17/09 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139738

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】小野 遼平

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 政雄

(72)【発明者】

【氏名】中畑 達雄

(72)【発明者】

【氏名】松尾 晋哉

【テーマコード（参考）】

3C029

3C036

【Ｆターム（参考）】

3C029CC05

3C036CC09

3C036DD10

3C036DD19

3C036EE20

(57)【要約】

【課題】ユーザが工具駆動装置を持ち運んでワークにセットして孔加工を行う場合において、工具の回転速度と送り速度をより適切かつ容易に設定できるようにすることである。
【解決手段】工具駆動装置は、ユーザが手で持ち運んでワークにセットして使用する孔加工用の装置であって、工具を保持するためのホルダを先端部に設けたスピンドルと、スピンドルを回転させるための電動モータと、工具駆動装置をワークに位置決めするための位置決め部材を設けたガイドと、ガイドに対して相対的にスピンドルをスピンドルの回転軸方向に前進及び後退させる電動アクチュエータと、工具からスピンドルに伝達される切削抵抗を測定するセンサと、スピンドルの回転速度及び送り速度がセンサで測定された切削抵抗に応じた回転速度及び送り速度となるように、切削抵抗に基づいて電動モータ及び電動アクチュエータを制御するコントローラとを備えるものである。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザが手で持ち運んでワークにセットして使用する孔加工用の工具駆動装置であって、
孔加工用の工具を保持するためのホルダを先端部に設けたスピンドルと、
前記スピンドルを回転させるための電動モータと、
前記工具駆動装置を前記ワークに位置決めするための位置決め部材を設けたガイドと、
前記ガイドに対して相対的に前記スピンドルを前記スピンドルの回転軸方向に前進及び後退させる電動アクチュエータと、
前記工具から前記スピンドルに伝達される切削抵抗を測定するセンサと、
前記スピンドルの回転速度及び送り速度が前記センサで測定された前記切削抵抗に応じた回転速度及び送り速度となるように、前記切削抵抗に基づいて前記電動モータ及び前記電動アクチュエータを制御するコントローラと、
を備える工具駆動装置。

【請求項2】

前記スピンドルから伝達される前記スピンドルの回転軸方向における前記切削抵抗を測定するロードセルを前記センサとして前記スピンドルの後端部に連結した請求項１記載の工具駆動装置。

【請求項3】

前記電動アクチュエータは、前記スピンドルの回転軸方向に前進及び後退するプッシャを有し、
前記プッシャと前記ロードセルとの間における間隔を前記スピンドルの回転軸方向に変化させるスライド機構を挟んで前記プッシャを前記ロードセル及び前記スピンドルと連結し、
前記プッシャが退避位置から前進して前記ロードセルと接触し、前記プッシャから前記ロードセル及び前記スピンドルに前記スピンドルの前進方向に向かう力が作用している間は前記ロードセルで負荷が検出される一方、前記プッシャが後退すると前記プッシャが前記ロードセルから離れた状態で前記ロードセル及び前記スピンドルが後退し、前記ロードセルで負荷が検出されないようにした請求項２記載の工具駆動装置。

【請求項4】

前記プッシャが後退して前記退避位置において停止した後、前記ロードセルが前記プッシャと接触しないように前記ロードセルの後退を止めるストッパを前記ガイドに設けた請求項３記載の工具駆動装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の工具駆動装置を用いてワークの孔加工を行うことによって孔加工品を製造する孔加工品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、工具駆動装置及び孔加工品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ドリルやリーマ等の工具で孔加工を行うための手持ち式の工具駆動装置には、工具の送り出し機能を備えたものがある（例えば特許文献１乃至４参照）。また、２つのモータを備え、工具の回転速度と送り速度を別々に制御できる手持ち式の工具駆動装置も提案されている（例えば特許文献５参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１８８８５６号公報

【特許文献2】特開２０１４－００８５８６号公報

【特許文献3】特開２０１４－０３９９９２号公報

【特許文献4】特開２０１４－０５０９４３号公報

【特許文献5】特開２０２０－１５１８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工具の回転と連動して工具の送り出しを行う従来の手持ち式の工具駆動装置で孔加工する場合には、ユーザが工具径や被削材に応じて工具の回転速度を決定すると、送り速度が回転速度に応じた速度になる。一方、工具の送り速度を回転速度と独立して設定できる工具駆動装置の場合には、工具径、回転速度及び被削材に応じてユーザが事前に工具の送り速度を決定する必要がある。

【0005】

このため、ユーザが適切な孔加工の条件を熟知していなければ工具の回転速度と送り速度を適切に決定することができない。加えて、異なる複数の材料を重ね合わせた重ね合せ材の孔加工を行う場合には、ユーザが材料ごとの厚さに合わせて適切な工具の回転速度と送り速度を事前に決定し、かつ材料が変わるタイミングで加工中に工具の回転速度と送り速度を変更することが必要となる。このため、材料ごとに適切な回転速度と送り速度で孔加工を行うことが容易ではないという問題がある。

【0006】

そこで本発明は、ユーザが工具駆動装置を持ち運んでワークにセットして孔加工を行う場合において、工具の回転速度と送り速度をより適切かつ容易に設定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態に係る工具駆動装置は、ユーザが手で持ち運んでワークにセットして使用する孔加工用の工具駆動装置であって、孔加工用の工具を保持するためのホルダを先端部に設けたスピンドルと、前記スピンドルを回転させるための電動モータと、前記工具駆動装置を前記ワークに位置決めするための位置決め部材を設けたガイドと、前記ガイドに対して相対的に前記スピンドルを前記スピンドルの回転軸方向に前進及び後退させる電動アクチュエータと、前記工具から前記スピンドルに伝達される切削抵抗を測定するセンサと、前記スピンドルの回転速度及び送り速度が前記センサで測定された前記切削抵抗に応じた回転速度及び送り速度となるように、前記切削抵抗に基づいて前記電動モータ及び前記電動アクチュエータを制御するコントローラとを備えるものである。

【0008】

また、本発明の実施形態に係る孔加工品の製造方法は、上述した工具駆動装置を用いてワークの孔加工を行うことによって孔加工品を製造するものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る工具駆動装置の正面図。

【図2】図１に示す工具駆動装置の上面図。

【図3】図１に示す第１の電動モータの内部構造の一例を説明する概略的な部分縦断面図。

【図4】図１に示す第１の電動モータとスピンドルの連結方法を示す分解図。

【図5】図１に示す第１の電動モータとスピンドルの連結方法を示す拡大部分縦断面図。

【図6】図５に示すアダプタと第１の電動モータの連結方法を示す拡大部分断面図。

【図7】図４に示す台座の左側面図。

【図8】図１に示す位置決めブッシュで工具駆動装置をワークに位置決めした例を示す図。

【図9】図１に示す移動プレート及び補強フレームの拡大左側面図。

【図10】図２に示すプッシャ、ロードセル及びスライド機構の拡大図。

【図11】図１に示すコントローラの詳細構成例を示す図。

【図12】図１１に示すコントローラのディスプレイに表示される操作画面の一例を示す図。

【図13】図１２に示す操作画面を通じて設定可能な工具のアプローチ動作の開始位置と、後退動作の開始位置を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態に係る工具駆動装置及び孔加工品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

【0011】

（工具駆動装置の構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る工具駆動装置の正面図であり、図２は図１に示す工具駆動装置の上面図である。

【0012】

工具駆動装置１は、ユーザが手で持ち運んでワークＷにセットして使用する孔加工用の装置である。従って、工具駆動装置１の重量が２０ｋｇ以下となるように工具駆動装置１の小型化と部品数の低減が図られる。工具駆動装置１は、ドリルやリーマ等の孔加工用の工具Ｔの回転と工具軸ＡＸ方向への送り出しを行う機能を備えている。

【0013】

そのために、工具駆動装置１は、孔加工用の工具Ｔを保持するためのホルダ２、スピンドル３、スピンドル３を回転させるための第１の電動モータ４、位置決め部材５、工具Ｔの送り出し用のガイド６、工具Ｔの送り出しを行う電動アクチュエータ７及びコントローラ８を備えている。

【0014】

ホルダ２には、コレットチャック等の工具Ｔを直接保持するためのアダプタを着脱して使用するものや、アダプタが一体化されているものがある。ドリルを保持するためのアダプタを備えたホルダ２は、ドリルチャックとも呼ばれる。ホルダ２は、工具Ｔの回転軸方向となる工具軸ＡＸ方向とスピンドル３の回転軸方向が同一直線上となるようにスピンドル３の先端部に固定される。スピンドル３は、第１の電動モータ４で発生させたトルクをホルダ２に伝達するシャフトである。

【0015】

図３は、図１に示す第１の電動モータ４の内部構造の一例を説明する概略的な部分縦断面図である。

【0016】

スピンドル３にトルクを与える第１の電動モータ４には回転速度とトルクを調整するためのギア９を連結することが現実的である。すなわち、第１の電動モータ４にギア９で構成される減速機を連結し、回転数を減少させる一方、トルクを増加させることが現実的である。

【0017】

そこで、図示された例のように、第１の電動モータ４として、第１の電動モータの筐体１２の内部にギア９を配置したコアレスモータ（無鉄心電動機）１０を用いることができる。換言すれば、第１の電動モータ４には、第１の電動モータ４の出力シャフト１１の半径方向にギア９を連結することができる。

【0018】

コアレスモータ１０にはコア（鉄心）が無く、例えば、図３に例示されるように、筒状の筐体１２の内部に円筒状のマグネットで構成されるロータ１３、円筒状のコイルで構成されるステータ１４及び回転シャフト１５を同軸状に配置した構成を有する。ロータ１３は回転シャフト１５に固定される。回転シャフト１５は、ピニオンギア、太陽ギア、遊星ギア及び／又は内歯車等の複数のギア９で構成される減速機を介して出力シャフト１１と連結され、出力シャフト１１の一部が筐体１２から突出する。

【0019】

このため、ロータ１３とともに回転シャフト１５が回転すると複数のギア９を介して調整されたトルクが出力シャフト１１から出力される。尚、コイルをロータ１３とし、マグネットをステータ１４としても良い。また、複数のギア９で構成される減速機をロータ１３の内側に配置することにより、減速機をコアレスモータ１０に内蔵することができる。

【0020】

一般にコアレスモータにはコアが無いことからコアを有する典型的な電動モータと比較して出力トルクが小さい。このため、従来は、工具Ｔを回転させるための電動モータとしてコアレスモータは不向きと考えられていた。すなわち、ワークＷの切削加工に必要なトルクを発生させるためには、コアを有する電動モータにギアを連結することが現実的であると考えられていた。

【0021】

これに対して、ユーザが手で持ち運んで使用する孔加工用の工具駆動装置１に要求されるトルクは、マシニングセンタやフライス盤等の工作機械と比較すると桁違いに小さく、１Ｎｍから２０Ｎｍ程度である。このため、筐体１２の内部にギア９を配置したコアレスモータ１０であれば、切削加工に利用できる程度のトルクを発生できることが判明した。具体例として、筐体１２の内部に遊星ギアを直列に２段配置することによって、１０Ｎｍから１５Ｎｍ程度の定格トルクを出力できるようにしたコアレスモータ１０が市販されている。

【0022】

このため、コアを有する典型的な電動モータと比較すると依然としてコアレスモータ１０の出力トルクは小さいものの、コアレスモータ１０の場合には、ギア９を内蔵できるので、ギアを収納するギアヘッドを連結せずにスピンドル３と連結することが可能となる。その結果、工具駆動装置１の小型化及び軽量化を図り、持ち運びを容易にすることができる。

【0023】

もちろん、第１の電動モータ４としてコアを有するモータを使用し、第１の電動モータ４の外部にギア９を連結するようにしても良い。第１の電動モータ４の外部にギア９を連結する場合には、第１の電動モータ４の出力シャフト１１の回転軸と、スピンドル３の回転軸を平行に配置したり、傘歯車等を使用することによって垂直など非平行となるように配置したりしても良い。

【0024】

一方、図示されるように第１の電動モータ４としてギア９を内蔵したコアレスモータ１０を用い、第１の電動モータ４の出力シャフト１１の回転軸と、スピンドル３の回転軸を同一直線上に配置すれば、上述したように工具駆動装置１の小型化及び軽量化を図ることができる。

【0025】

但し、スピンドル３には工具Ｔからスピンドル３の回転方向における切削抵抗に加えてスピンドル３の回転軸方向における切削抵抗が伝達される。孔加工用の工具Ｔからスピンドル３にかかるスピンドル３の回転方向における切削抵抗は切削トルクと呼ばれる。これに対して、孔加工用の工具Ｔからスピンドル３にかかるスピンドル３の回転軸方向における切削抵抗は、スラスト抵抗と呼ばれる。

【0026】

スピンドル３は、第１の電動モータ４の出力シャフト１１と連結する必要があるが、仮にスピンドル３の後端側における端面を出力シャフト１１の端面に固定すると工具Ｔからの切削トルクとスラスト抵抗がスピンドル３から第１の電動モータ４の出力シャフト１１に伝達されることになる。

【0027】

しかしながら、第１の電動モータ４がコアレスモータ１０である場合はもちろんコアを有するモータである場合であっても、第１の電動モータ４は出力シャフト１１をラジアルボール軸受（玉軸受）やギアで出力シャフト１１の半径方向のみから支持する構造を有している。従って、第１の電動モータ４の出力シャフト１１は、スピンドル３から伝達される２０Ｎｍ未満の切削トルクには十分に対抗できるが、スラスト抵抗に対しては十分に対抗できない場合がある。具体的には、出力シャフト１１に負荷されるスラスト抵抗が第１の電動モータ４の許容範囲を超えて過大になると、出力シャフト１１の中心軸が偏心し、孔加工の品質が劣化する場合がある。

【0028】

そこで、第１の電動モータ４の出力シャフト１１とスピンドル３との間でトルクが伝達される一方、スピンドル３から第１の電動モータ４の出力シャフト１１にスラスト抵抗が伝達されないように、出力シャフト１１とスピンドル３を連結することができる。

【0029】

図４は図１に示す第１の電動モータ４とスピンドル３の連結方法を示す分解図であり、図５は図１に示す第１の電動モータ４とスピンドル３の連結方法を示す拡大部分縦断面図である。

【0030】

図４及び図５に例示されるように、第１の電動モータ４の筐体１２にスラスト軸受１６を取付け、工具Ｔからスピンドル３に伝達されるスラスト抵抗がスラスト軸受１６にかかるように、スラスト軸受１６にスピンドル３を接触させることができる。スラスト軸受１６は、筐体１２及びスピンドル３のいずれにも固定する必要は無く、スピンドル３からのスラスト抵抗がスラスト軸受１６に伝達されるようにスラスト軸受１６を適切な位置に配置するのみで良い。

【0031】

スラスト軸受１６は環状であるのに対して典型的なスピンドル３の後端部は棒状である。そこで、スラスト軸受１６の直径及び形状に応じた環状の鍔１７Ａ付きのアダプタ１７をスピンドル３の第１の電動モータ４側における端部に連結し、アダプタ１７を介してスピンドル３をスラスト軸受１６と接触させることができる。これにより、スラスト抵抗を第１の電動モータ４の出力シャフト１１で受けずに、第１の電動モータ４の筐体１２で受けることができる。アダプタ１７は、スピンドル３の後端と、ネジ、溶接或いは圧入等によってトルク及び切削抵抗が伝達されるように接合することができる。

【0032】

尚、第１の電動モータ４がギア９を内蔵したコアレスモータ１０である場合には、図示されるように、第１の電動モータ４の筐体１２にギアヘッドを連結せずにスラスト軸受１６を挟んでスピンドル３が連結されるが、第１の電動モータ４がギア９を外部に連結したモータである場合には、ギア９を収納するギアヘッドにスラスト軸受１６を挟んでスピンドル３を連結することができる。

【0033】

スラスト軸受１６はアキシャル荷重を受けることが可能な軸受であり、ボール軸受とローラ軸受（ころ軸受）がある。ボール軸受は２枚のスラストワッシャ１６Ａ間に複数のボールを転動可能に配置した構成を有し、ローラ軸受は図５に例示されるように２枚のスラストワッシャ１６Ａ間に複数のローラ（ころ）１６Ｂを転動可能に配置した構成を有する。

【0034】

ボール軸受の場合には、ボールの摩耗の進行がローラ１６Ｂの摩耗の進行と比較して遅いことから高速回転に適している。一方、スラストワッシャ１６Ａと曲線又は点で接触するボールと比較して直線で接触するローラ１６Ｂの方が安定性において優れているため、低速回転の場合にはローラ軸受を用いることが孔加工の品質の向上に繋がる。ギア９を内蔵したコアレスモータ１０の定格回転数は概ね５００ｒｐｍ未満となる。このため、図５に例示されるようにスラスト軸受１６として複数のローラ１６Ｂが転動するローラ軸受を用いるようにしても良い。

【0035】

図６は図５に示すアダプタ１７と第１の電動モータ４の連結方法を示す拡大部分断面図であり、図７は図４に示す台座１８の左側面図である。

【0036】

第１の電動モータ４の出力シャフト１１から出力されるトルクをスピンドル３に伝達する一方、スピンドル３からのスラスト抵抗を出力シャフト１１で受けずにスラスト軸受１６で受けるようにするためには、単にスラスト軸受１６を配置するだけでなく、スピンドル３の後端部に取付けたアダプタ１７に形成される、スピンドル３の回転軸方向を法線方向とする鍔１７Ａの環状の支持面をスラスト軸受１６のみと接触させ、出力シャフト１１の回転軸方向を法線方向とする出力シャフト１１の面をアダプタ１７と接触させないようにすることも必要となる。

【0037】

スラスト軸受１６の回転軸方向における厚さが出力シャフト１１の筐体１２からの突出長さよりも厚い場合には、スラスト軸受１６の一方のスラストワッシャ１６Ａを筐体１２に直接接触させて配置すれば、スラスト軸受１６の他方のスラストワッシャ１６Ａが出力シャフト１１の端面よりも突出する。このため、スピンドル３の後端側におけるアダプタ１７の鍔１７Ａを出力シャフト１１の端面と接触させずにスラストワッシャ１６Ａのみと接触させることができる。

【0038】

しかしながら、スラスト軸受１６の回転軸方向における厚さは、出力シャフト１１の筐体１２からの突出長さよりも薄い場合が多い。そこで、図４乃至図６に例示されるように、電動モータ４の筐体１２から突出する出力シャフト１１の外側に、スピンドル３の回転軸方向に環状の台座１８を挟んでスラスト軸受１６を配置し、スラスト軸受１６の厚さと台座１８の厚さの合計を、出力シャフト１１の筐体１２からの突出長さよりも厚くすることができる。

【0039】

つまり、スラスト軸受１６と筐体１２との間にシムとして環状の台座１８を挟むことができる。出力シャフト１１を通すための貫通孔を中心に形成した環状の台座１８には、図５乃至７に示すようにボルトで固定するための複数の段付きの貫通孔を形成し、ボルトで台座１８を筐体１２に固定することができる。

【0040】

これにより、スラスト軸受１６のスピンドル３側におけるスラストワッシャ１６Ａの少なくとも一部を、出力シャフト１１のスピンドル３側における端面よりもスピンドル３側に突出させることができる。そして、スラスト軸受１６と接触させるためのアダプタ１７の鍔１７Ａをスピンドル３側におけるスラストワッシャ１６Ａと接触させ、鍔１７Ａと出力シャフト１１の端面との間に隙間１９Ａが生じた状態で鍔１７Ａをボルトで出力シャフト１１に固定することができる。

【0041】

そうすると、出力シャフト１１のトルクについてはアダプタ１７を介してスピンドル３に伝達する一方、スラスト抵抗についてはスピンドル３からアダプタ１７、スラスト軸受１６及び台座１８を介して第１の電動モータ４の筐体１２に伝達することが可能となる。

【0042】

尚、図示された例では第１の電動モータ４の出力シャフト１１の端部が円筒状となっており、出力シャフト１１の端面が環状となっている。このため、アダプタ１７の後端側には、アダプタ１７の回転軸方向と出力シャフト１１の回転軸方向が同一直線上となるように同軸度を維持しつつ円筒状の出力シャフト１１の内側に差し込むための段差を有する円柱状の突起が形成されている。すなわち、アダプタ１７の円形の後端面は、鍔１７Ａの後端側に形成される環状の支持面よりも後方となっている。

【0043】

このような場合においても、スラスト抵抗がアダプタ１７から出力シャフト１１に伝達されないように、アダプタ１７の回転軸方向を法線方向とするアダプタ１７の後端面と、出力シャフト１１の回転軸方向を法線方向とする出力シャフト１１の表面との間には隙間１９Ｂが設けられる。他方、アダプタ１７と出力シャフト１１の同軸度を確保するために、アダプタ１７の円柱状の後端部における側面と円筒状の出力シャフト１１の内面は回転半径方向に接触し、Ｏリングを挟んでも良い。

【0044】

尚、出力シャフト１１の端部が円柱状である場合には、アダプタ１７の後端部を円筒状とし、アダプタ１７の内側に出力シャフト１１の先端を回転半径方向にのみ接触させて挿入すれば良い。

【0045】

スラスト抵抗はスピンドル３からアダプタ１７、スラスト軸受１６及び台座１８を介して第１の電動モータ４の筐体１２に伝達されるが、第１の電動モータ４の筐体１２の強度は、スピンドル３の横断面における面積と同じ面積でスラスト抵抗に耐えられるようには設計されていない。従って、できるだけ大きい面積でスラスト抵抗を筐体１２に伝達することが好ましい。換言すれば、圧力をできるだけ小さくしてスラスト抵抗を筐体１２に伝達することが好ましい。

【0046】

そのためには、できるだけスラストワッシャ１６Ａの面積が大きいスラスト軸受１６を用いることが重要である。すなわち、外径が大きく、内径が小さいスラストワッシャ１６Ａを有するスラスト軸受１６を用いることが望ましい。実際に外径が７０ｍｍであり、内径が５０ｍｍであるスラストローラ軸受を直径が５０ｍｍの出力シャフト１１の外側に台座１８を挟んで配置した結果、スラストローラ軸受を配置せずに出力シャフト１１でスラスト抵抗を受ける場合に比べて約１０倍のスラスト抵抗に耐えられるようになることが確認された。

【0047】

尚、直列に連結した複数のラジアル軸受で第１の電動モータ４の出力シャフト１１又はスピンドル３を支持することによってもラジアル軸受の数が十分であればスラスト抵抗を受けることができる。しかしながら、ラジアル軸受はアキシャル方向の荷重に耐えられる構造を有していないことから多数のラジアル軸受を連結することが必要となり、スラスト軸受１６を配置する場合に比べて軸方向における長さが著しく長くなる。このため、工具駆動装置１の小型化及び軽量化を図る観点からは、スラスト軸受１６の内側に第１の電動モータ４の出力シャフト１１を通し、スラスト軸受１６でスラスト抵抗を受ける方が好ましい。

【0048】

工具Ｔ及びスピンドル３をワークＷの孔加工位置に向けて送り出すためには、工具駆動装置１をワークＷに位置決めすることが必要となる。位置決め部材５は、工具駆動装置１をワークＷに位置決めするための部材である。図１及び図２に示す例では、後端に鍔状部を有する位置決めブッシュ２０が位置決め部材５としてガイド６の先端部に設けられているが、特開２０１４－００８５８６号公報に開示されている固定器具やコンセントリックコレット等の他の位置決め部材５を設けても良い。

【0049】

尚、コンセントリックコレットは、複数のスリットを有し、内側にコレットブッシュを挿入すると直径が拡大する心出し機能付きの位置決め部材５である。また、工具駆動装置１の先端に設けられる部材はノーズピースとも呼ばれ、ノーズピースの一部として設けられる位置決めブッシュ２０はブッシングチップとも呼ばれる。

【0050】

ガイド６は、例えば、先端側プレート６Ａと後端側プレート６Ｂを２本のシャフト６Ｃで連結した構造とすることができる。２本のシャフト６Ｃは長さ方向が工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向となるように互いに平行に配置される。そして、位置決めブッシュ２０の貫通孔の中心軸が工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向並びに工具軸ＡＸ及びスピンドル３の回転軸と同一直線上となるように、スピンドル３の前進方向に向かって先端側プレート６Ａの前方に位置決めブッシュ２０を固定することができる。

【0051】

他方、後端側プレート６Ｂを電動アクチュエータ７の筐体にボルト等で固定することができる。これにより、位置決めブッシュ２０、先端側プレート６Ａ、２本のシャフト６Ｃ及び後端側プレート６Ｂが電動アクチュエータ７の筐体に非駆動部として固定される。このため、工具駆動装置１の非駆動部を位置決めブッシュ２０でワークＷに位置決めした状態で工具駆動装置１の非駆動部をワークＷに固定することが可能となる。

【0052】

図８は図１に示す位置決めブッシュ２０で工具駆動装置１をワークＷに位置決めした例を示す図である。

【0053】

工具駆動装置１は穿孔治具Ｊを用いて間接的にワークＷに位置決め及び固定することができる。典型的な具体例として、位置決め孔Ｊ１を設けた穿孔板Ｊ２をワークＷの基準孔を利用して位置決めピンＪ３やピンボルト等で位置決めした状態でワークＷに固定することができる。そして、穿孔板Ｊ２の位置決め孔Ｊ１に位置決めブッシュ２０を挿入した状態で位置決めブッシュ２０の鍔状部を止めネジＪ４で穿孔板Ｊ２に固定することができる。もちろんワークＷに形成された下孔に位置決めブッシュ２０を挿入し、工具駆動装置１を直接ワークＷに位置決め及び固定することもできる。

【0054】

位置決めブッシュ２０等の位置決め部材５をワークＷに直接又は間接的に固定すると、位置決め部材５を先端に固定したガイド６もワークＷに固定されることになる。ガイド６は、ワークＷ及び位置決め部材５に対して工具Ｔ及びスピンドル３を回転軸方向に相対移動させるために設けられる動力の無い部材である。

【0055】

図１及び図２に例示されるように、ガイド６の構造を、先端側プレート６Ａと後端側プレート６Ｂを２本のシャフト６Ｃで連結した構造とする場合には、２本のシャフト６Ｃとそれぞれ滑合してシャフト６Ｃの長さ方向にスライドする円筒状の２つのスライダ２１で移動プレート２２を２本のシャフト６Ｃに連結することができる。そして、移動プレート２２を第１の電動モータ４の筐体１２に固定することができる。

【0056】

そうすると、第１の電動モータ４、第１の電動モータ４の出力シャフト１１にアダプタ１７を介して固定されるスピンドル３、スピンドル３に固定されるホルダ２並びにホルダ２で保持される工具Ｔを、シャフト６Ｃの長さ方向、すなわち工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向に直線的にスライドさせることが可能となる。すなわち、第１の電動モータ４、スピンドル３、ホルダ２及び工具Ｔを、位置決めブッシュ２０等の位置決め部材５でワークＷに固定されたガイド６に対して相対的に送り出し方向に移動させることができる。

【0057】

電動アクチュエータ７は、ガイド６に対して相対的にスピンドル３の送り出し方向及び回転軸方向にスピンドル３及びホルダ２とともに工具Ｔを前進及び後退させる動力付きの装置である。電動アクチュエータ７は、スピンドル３及びホルダ２を直線的に往復移動させるための機械要素と、機械要素に動力を与える第２の電動モータ２３で構成される。すなわち、工具駆動装置１には工具Ｔ及びスピンドル３を回転させるための第１の電動モータ４に加えて、工具Ｔ及びスピンドル３を送り出し方向に移動させるための第２の電動モータ２３が設けられる。

【0058】

電動アクチュエータ７は、第２の電動モータ２３の他、例えば、図１及び図２に例示されるように、ボールねじ２４、プッシャ２５、ロータ２６、第１のプーリ２７、第２のプーリ２８及び動力伝達ベルト２９で構成することができる。第１のプーリ２７は第２の電動モータ２３の出力シャフトに固定される。第２のプーリ２８はロータ２６に固定される。動力伝達ベルト２９は第１のプーリ２７と第２のプーリ２８で支持される。

【0059】

ロータ２６は円筒状の構造を有しており、内面の少なくとも一部に雌ねじが形成されている。ボールねじ２４の一端は電動アクチュエータ７の筐体から突出し、突出した先端にはプッシャ２５が固定される。ボールねじ２４の他端は中空のロータ２６内に挿入され、ボールねじ２４の雄ねじがロータ２６の雌ねじに締付けられる。

【0060】

このように構成された電動アクチュエータ７において第２の電動モータ２３を作動させると第１のプーリ２７が回転し、第１のプーリ２７のトルクが動力伝達ベルト２９で第２のプーリ２８に伝達される。これにより、第２の電動モータ２３の出力シャフトの回転速度の減速とトルクの調整が行われる。第２のプーリ２８が回転するとロータ２６が回転し、ロータ２６の雌ねじに締付けられたボールねじ２４が長さ方向に移動する。

【0061】

このため、ボールねじ２４の長さ方向を工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向とすれば、ボールねじ２４の先端に固定したプッシャ２５を、ボールねじ２４の回転方向に応じて工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向に前進及び後退させることができる。従って、プッシャ２５を第１の電動モータ４の筐体１２と連結すれば、第１の電動モータ４とともに工具Ｔ及びスピンドル３を送り出し方向に往復移動させることができる。

【0062】

尚、第１のプーリ２７、第２のプーリ２８及び動力伝達ベルト２９で構成される減速機をギアで構成しても良い。また、第２の電動モータ２３でボールねじを回転させ、ボールねじに締付けられる雌ねじを形成した部材にプッシャ２５を固定して工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向に往復移動させるようにしても良い。すなわち、第２の電動モータ２３で回転するロータをボールねじとし、直線移動させる部材に雌ねじを形成しても良い。

【0063】

具体例として、内面に雌ねじを形成した円筒状のロッドの内部にボールねじを締付け、ボールねじの回転によって工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向に往復移動する中空のロッドの先端にプッシャ２５を取付けても良い。或いは、雌ねじを形成したブラケットをボールねじに締付け、ボールねじの回転によって工具Ｔ及びスピンドル３の送り出し方向に往復移動するブラケットにプッシャ２５を取付けても良い。

【0064】

プッシャ２５で第１の電動モータ４を送り出し方向に押し出すと、プッシャ２５にはスラスト抵抗が負荷されることになる。従って、無用なモーメントの発生を防止する観点から、プッシャ２５の往復経路とスピンドル３の回転軸が同一直線上となるようにプッシャ２５を配置することが望ましい。また、スラスト抵抗に対抗してプッシャ２５を押し出す力を電動アクチュエータ７で十分に確保する観点からは、プッシャ２５の往復経路がボールねじの長さ方向と同一直線上となるようにプッシャ２５を配置することが望ましい。

【0065】

このため、電動アクチュエータ７の安定性を重視する場合には、ボールねじ２４からなるロッド又はボールねじに締付けられる雌ねじを内面に形成した円筒状のロッドがスピンドル３の回転軸方向に往復移動するように電動アクチュエータ７を構成し、往復移動するロッドの先端にプッシャ２５を取付けることが好ましい。

【0066】

一方、ボールねじの回転によってスピンドル３の回転軸方向に往復移動するブラケットにプッシャ２５を取付ければ、ボールねじ２４の長さ方向と、スピンドル３の回転軸方向が平行となるように電動アクチュエータ７を配置することができる。このため、スピンドル３の回転軸に垂直な方向に電動アクチュエータ７と第１の電動モータ４を隣接配置することによって、工具駆動装置１の全長を短くすることができる。

【0067】

尚、第２の電動モータ２３で発生させる回転運動を直線移動に変える機械要素としては、上述したボールねじの他、ギアの一種であるラック・アンド・ピニオン、プーリで移動する動力伝達ベルトやスプロケットで移動するチェーン等の無限軌道が挙げられる。従って、これらの機械要素と第２の電動モータ２３を組合わせて電動アクチュエータ７を構成し、プッシャ２５を往復移動させるようにしても良い。

【0068】

上述したように第１の電動モータ４の筐体１２の強度は、通常局所的にかかるスラスト抵抗に耐えられるようには設計されていない。従って、プッシャ２５を第１の電動モータ４の筐体１２に直接押し当てることは好ましくない。そこで、第１の電動モータ４の筐体１２に補強フレーム３０を固定し、プッシャ２５で補強フレーム３０を押し出すようにすることができる。

【0069】

図１及び図２に示す例では、上述したように、第１の電動モータ４の筐体１２にガイド６のシャフト６Ｃに沿ってスライドする移動プレート２２も固定される。移動プレート２２の強度はスラスト抵抗に耐えられるように設計することができる。このため、プッシャ２５で押し出す補強フレーム３０は、移動プレート２２に固定することができる。すなわち、補強フレーム３０は第１の電動モータ４の筐体１２に直接固定せずに移動プレート２２を介して間接的に固定することができる。

【0070】

図９は図１に示す移動プレート２２及び補強フレーム３０の拡大左側面図である。

【0071】

図１、図２及び図９等に例示されるように、第１の電動モータ４の出力シャフト１１を通し、かつスラスト軸受１６を配置するための貫通孔を中央に形成した移動プレート２２を、第１の電動モータ４の筐体１２の前方にボルトで固定することができる。そのために、移動プレート２２には、移動プレート２２を筐体１２にボルトで固定するための貫通孔が設けられる。また、移動プレート２２にはガイド６のシャフト６Ｃと滑合するスライダ２１が取付けられる。

【0072】

更に移動プレート２２の背面には筐体１２の長さよりも長い２つの矩形のプレートを補強フレーム３０の一部としてボルトや溶接等によって固定することができる。図９に示す例では、２つの矩形のプレートを補強フレーム３０にボルトで固定できるように段付きの貫通孔が補強フレーム３０に形成されている。そして２つの矩形のプレートの端部を別のプレートで連結することによって筐体１２と接触せずに筐体１２を囲う補強フレーム３０を形成することができる。また、移動プレート２２と補強フレーム３０を一体化することができる。

【0073】

そうすると、プッシャ２５から補強フレーム３０に力を作用させることによって第１の電動モータ４を送り出し方向に押し出すことが可能となる。すなわち、電動アクチュエータ７で補強フレーム３０をガイド６に対して相対的に移動させることができる。また、スラスト軸受１６から筐体１２に伝達されるスラスト抵抗は、筐体１２から移動プレート２２に伝達された後、移動プレート２２から補強フレーム３０に伝達されることになる。

【0074】

そこで、補強フレーム３０に切削抵抗を測定するためのセンサ３１としてロードセル３２を取付け、ロードセル３２にプッシャ２５から力を作用させることができる。すなわち、スピンドル３から伝達されるスラスト抵抗を測定するためのロードセル３２を、スピンドル３の後端部に、アダプタ１７、スラスト軸受１６、台座１８、第１の電動モータ４の筐体１２、移動プレート２２及び補強フレーム３０を介して連結することができる。

【0075】

従って、ロードセル３２では、スピンドル３からスラスト軸受１６及び台座１８を介して筐体１２に伝達され、更に筐体１２から移動プレート２２と一体化された補強フレーム３０に伝達されるスラスト抵抗が測定されることになる。尚、ロードセル３２でスラスト抵抗をより正確に測定できるようにする観点から、ロードセル３２の中心位置と、スピンドル３の回転軸が同一直線上となるようにロードセル３２の取付位置を決定することが適切である。加えて、補強フレーム３０の形状を、スピンドル３の回転軸を含む断面上においてスピンドル３の回転軸を中心に線対称となる形状にすることが適切である。

【0076】

ロードセル３２でスラスト抵抗を測定すると、スラスト抵抗に応じた工具駆動装置１の制御が可能となる。上述したように工具駆動装置１は、工具Ｔ及びスピンドル３を回転させるための第１の電動モータ４に加えて、工具Ｔ及びスピンドル３を送り出し方向に移動させるための第２の電動モータ２３を備えており、工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を互いに独立して設定することができる。このため、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に基づいて工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を自動制御することができる。

【0077】

従って、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗は、コントローラ８に出力される。コントローラ８は、第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３に電気信号を出力して制御するコンピュータ等の電気回路である。

【0078】

ロードセル３２でスラスト抵抗を測定するためには、プッシャ２５をロードセル３２と接触させ、プッシャ２５にスラスト抵抗がかかるようにすることが必要である。しかしながら、プッシャ２５をロードセル３２に常時接触させると、孔加工を行っておらずスラスト抵抗が生じていない場合においてもロードセル３２で負荷が検出されてしまう。

【0079】

例えば、ロードセル３２を補強フレーム３０とプッシャ２５で挟み込んで固定すると、ロードセル３２にはプッシャ２５から常時負荷がかかるため、ロードセル３２で検出される負荷が常時ゼロとはならない。また、孔加工の完了後に工具Ｔ及びスピンドル３を後退させている場合にロードセル３２がプッシャ２５に接触すると、工具Ｔ及びスピンドル３を後退させるために電動アクチュエータ７からスピンドル３にかかる負荷がロードセル３２で検出されてしまう。

【0080】

その場合、コントローラ８において、ロードセル３２で検出された負荷をスラスト抵抗とその他の負荷に峻別するデータ処理を行うことが必要となってしまう。加えて、ロードセル３２で検出される負荷が常時ゼロとはならないことからスラスト抵抗の測定精度を良好に確保するためにキャリブレーションが必要となる可能性がある。

【0081】

そこで、図１及び図２に例示されるように、プッシャ２５が退避位置まで後退した場合にプッシャ２５とロードセル３２との間に隙間があくようにプッシャ２５とロードセル３２の相対位置を決定し、かつプッシャ２５と、ロードセル３２を取付けた補強フレーム３０とを、スライド機構３３を介して連結することができる。より具体的には、プッシャ２５とロードセル３２との間における間隔をスピンドル３の回転軸方向に変化させるスライド機構３３を挟んでプッシャ２５をロードセル３２及びスピンドル３と連結することができる。

【0082】

図１０は図２に示すプッシャ２５、ロードセル３２及びスライド機構３３の拡大図である。

【0083】

図１、図２及び図１０に例示されるように、スライド機構３３は、例えば、一端に円盤状のストッパ３３Ａを固定した２本のシャフト３３Ｂと、２本のシャフト３３Ｂにそれぞれ滑合する２つの円筒状のスライダ３３Ｃで構成することができる。２本のシャフト３３Ｂは、それぞれ長さ方向がスピンドル３の回転軸方向に平行なスライド方向となるように、互いに平行配置される。

【0084】

図示された例では、補強フレーム３０のロードセル３２を挟む位置に２つのスライダ３３Ｃが固定されており、プッシャ２５を取付けたボールねじ２４の先端付近に固定プレート３４を介して２本のシャフト３３Ｂのストッパ３３Ａが取付けられない側の他端が固定されている。このため、スライド機構３３によって、プッシャ２５とロードセル３２との間における間隔を動力無しで自在に変化させることができる。

【0085】

尚、ボールねじ２４の先端付近に取付けられた固定プレート３４にスライダ３３Ｃを固定し、ストッパ３３Ａが設けられない側のシャフト３３Ｂの端部を補強フレーム３０に固定しても良い。すなわち、ストッパ３３Ａ、シャフト３３Ｂ及びスライダ３３Ｃからなるスライド機構３３を、スライド機構３３のスライド方向に反転しても良い。

【0086】

図示される向きのスライド機構３３を介してプッシャ２５とロードセル３２を連結すると、電動アクチュエータ７でプッシャ２５を退避位置から前進させた場合にプッシャ２５とともに固定プレート３４、シャフト３３Ｂ及びストッパ３３Ａがロードセル３２を取付けた補強フレーム３０に対してプッシャ２５の前進方向にスライドし、プッシャ２５がロードセル３２と接触する。

【0087】

このため、電動アクチュエータ７でプッシャ２５を更に前進させるとプッシャ２５からロードセル３２及び補強フレーム３０を介してスピンドル３にスピンドル３の前進方向に向かう力が作用する。これによりスピンドル３とともに工具Ｔを前進方向に送り出すことができる。

【0088】

プッシャ２５がロードセル３２と接触し、プッシャ２５からロードセル３２に力が作用している間はロードセル３２で負荷が測定される。このため、孔加工が開始される前であってもスピンドル３を前進させればロードセル３２で負荷が検出される。そして、孔加工が開始され、スラスト抵抗が生じるとスラスト抵抗とみなせる負荷がロードセル３２で検出される。

【0089】

一方、孔加工が完了し、工具Ｔ及びスピンドル３を後退させるために電動アクチュエータ７でプッシャ２５を後退させると、プッシャ２５とともに固定プレート３４、シャフト３３Ｂ及びストッパ３３Ａがロードセル３２を取付けた補強フレーム３０に対してプッシャ２５の後退方向にスライドする。このため、プッシャ２５がロードセル３２から引離される。その結果、ロードセル３２で検出される負荷はゼロとなる。

【0090】

電動アクチュエータ７でプッシャ２５を更に後退させると、スライド機構３３の円盤状のストッパ３３Ａが補強フレーム３０に固定されたスライダ３３Ｃと接触し、補強フレーム３０にはストッパ３３Ａからプッシャ２５の後退方向に向かう力が作用する。その結果、プッシャ２５がロードセル３２から離れた状態でロードセル３２を取付けた補強フレーム３０とともにスピンドル３が後退する。

【0091】

このように、スピンドル３が前進している間にはロードセル３２で負荷が検出される一方、スピンドル３が後退している間にはロードセル３２で負荷が検出されないようにすることができる。これにより、ロードセル３２のゼロ点を設定し、キャリブレーション等を行うことなくスラスト抵抗を正確に測定することが可能となる。

【0092】

尚、電動アクチュエータ７で前進及び後退させるプッシャ２５は、プッシャ２５を最も後退させた位置であるプッシャ２５の退避位置からプッシャ２５の前進を開始させる時、プッシャ２５の後退を開始する時、後退中のプッシャ２５の進行方向を切換えて前進させる時などにロードセル３２に対して相対的にスライドするため、電動アクチュエータ７の前進動作及び後退動作と、スピンドル３の前進動作及び後退動作との間にそれぞれタイムラグが生じる。このため、このタイムラグが孔加工に悪影響となる程長くなり過ぎないように、スライド機構３３のスライド範囲（ストローク）、すなわちロードセル３２とプッシャ２５との間に形成される隙間の最大値を１ｍｍから３ｍｍ程度に決定することが妥当である。

【0093】

また、スライダ３３Ｃを設けた補強フレーム３０はシャフト３３Ｂに沿って自由にスライドできるため、プッシャ２５が後退して退避位置において停止した後、慣性力によってロードセル３２がプッシャ２５と接触しないようにロードセル３２の後退を止めるストッパ３５を設けることが適切である。換言すれば、ロードセル３２を取付けた補強フレーム３０とスピンドル３を後退させた場合に退避位置で停止するようにストッパ３５を設けることが適切である。

【0094】

ロードセル３２及びスピンドル３の後退を退避位置で止めるためのストッパ３５は、例えば、図１及び図２に例示されるように、補強フレーム３０と一体化される移動プレート２２をスライドさせるためのガイド６のシャフト６Ｃに、スライダ２１と接触する円盤状の部材として固定することができる。もちろん、補強フレーム３０と接触させるバーをガイド６のシャフト６Ｃにストッパ３５として固定しても良い。尚、スライド機構３３の構成がスライド方向に反転している場合においても同様にロードセル３２及びスピンドル３の後退を停止させるためのストッパ３５を設けることが適切である。

【0095】

ロードセル３２は、補強フレーム３０ではなく、電動アクチュエータ７のボールねじ２４等の駆動部に固定しても良い。その場合には、プッシャ２５に代えてロードセル３２が電動アクチュエータ７で往復移動することになる。但し、電動アクチュエータ７の駆動部分の撓みによるスラスト抵抗の測定精度への悪影響を回避する観点からは、剛性が高い補強フレーム３０にロードセル３２を固定することが望ましい。

【0096】

ロードセル３２でスラスト抵抗を測定すると、工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度及び送り速度がロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に応じた回転速度及び送り速度となるように、スラスト抵抗に基づいて第１の電動モータ４及び電動アクチュエータ７をコントローラ８で制御することが可能となる。

【0097】

図１１は図１に示すコントローラ８の詳細構成例を示す図である。

【0098】

コントローラ８は、入力装置４０、記憶装置４１、ディスプレイ４２及び演算装置４３を備えたコンピュータ等の電子回路にＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ）変換器等の必要な電気機器を接続した電気回路で構成することができる。演算装置４３には、工具駆動装置１の制御プログラムを読込ませ、演算装置４３を加工条件設定部４４、回転／送り速度制御部４５、スラスト抵抗記録／出力部４６、異常検知部４７及びタイマー４８として機能させる一方、記憶装置４１を加工条件データベース４９として機能させることができる。

【0099】

加工条件設定部４４は、マウスやキーボード等の入力装置４０から入力された情報に基づいて孔加工の対象となり得る素材ごとの適切な孔加工条件を設定し、設定した孔加工条件を加工条件データベース４９に保存する機能を有する。そのために、ディスプレイ４２に孔加工条件の設定画面を表示させることができる。孔加工条件の設定画面は、コントローラ８の操作画面の一部とすることができる。

【0100】

図１２は図１１に示すコントローラ８のディスプレイ２０に表示される操作画面の一例を示す図であり、図１３は図１２に示す操作画面を通じて設定可能な工具Ｔのアプローチ動作の開始位置と、後退動作の開始位置を説明する図である。

【0101】

孔加工条件は、工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度（ｒｐｍ）と、送り速度（ｍｍ／分）で表すことができる。工具Ｔ及びスピンドル３の送り速度は、１回転当たりの送り量（ｍｍ／回転）として表しても良い。

【0102】

適切な孔加工条件は、アルミニウムやチタン等の金属、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）など、材料ごとに異なる。

【0103】

そこで、図１２に例示されるように、材料ごとに適切な孔加工条件を設定することができる。尚、孔加工には下孔が無いワークＷを対象とするドリルによる穿孔、ワークＷの下孔を利用したドリルによる仕上げ加工又は拡径加工、リーマによる孔の最終仕上げ加工など様々な加工があり、工具Ｔの材質、直径、刃数及びシャンクの太さや長さを含む構造等の工具Ｔの特徴の他、下孔の有無など孔加工の種類によっても適切な孔加工条件は異なる。そこで、工具Ｔの特徴及び孔加工の種類ごとに適切な孔加工条件を設定することが適切である。

【0104】

孔加工条件と同様に孔加工を行った場合に生じるスラスト抵抗も工具Ｔの特徴、孔加工の種類及び材料ごとに異なる。そこで、加工条件設定部４４において孔加工条件をスラスト抵抗と関連付けて設定し、加工条件データベース４９に保存することができる。そうすると、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に基づいて孔加工の対象となる材料を特定し、特定した材料に適切な孔加工条件を自動設定することが可能となる。

【0105】

尚、スラスト抵抗の検出による材料の特定と同時かつ瞬時に工具Ｔの回転速度と送り速度を特定した材料に応じた回転速度と送り速度に変化させることは困難であり、孔の品質を維持する観点からも不適切でもある。そこで、材料に関連付けられたスラスト抵抗を最初に検出してから、工具Ｔの回転速度と送り速度を特定した材料に応じた回転速度と送り速度に変化させるまでの遅延時間、すなわちタイムラグを孔加工条件の一部として設定しておくことができる。

【0106】

ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に応じて工具Ｔの回転速度と送り速度を変化させると、変更後における工具Ｔの回転速度と送り速度に応じてスラスト抵抗も変化することになる。従って、材料を特定するために孔加工条件と関連付けられるスラスト抵抗は、材料ごとにとり得る値の範囲として設定することが適切である。

【0107】

また、工具Ｔの回転速度と送り速度を材料に合わせて変化させると、スラスト抵抗が大きく変化する場合や、スラスト抵抗が変化する結果、異なる材料間でとり得るスラスト抵抗の範囲がオーバーラップする可能性もある。そのような場合には、材料を特定するためのスラスト抵抗の値の範囲と、工具Ｔの回転速度と送り速度を材料に合わせて変更した後のスラスト抵抗の値の範囲を別々に設定するようにしても良い。

【0108】

工具Ｔの回転速度と送り速度が材料に最適な回転速度と送り速度になれば、スラスト抵抗値も最適な値となる。従って、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に応じて工具Ｔの回転速度と送り速度を最適化する制御は、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗を最適化するフィードバック制御であると言うこともできる。

【0109】

工具Ｔの回転速度と送り速度の他、加工条件設定部４４では、図１３に示すように工具ＴがワークＷに接近してから接触するまでのアプローチ動作の開始位置と、孔加工後における工具Ｔの後退動作の開始位置を設定することもできる。すなわち、不十分な回転速度で工具ＴがワークＷに衝突しないようにアプローチ動作を行うことができる。その場合には、工具Ｔ及びスピンドル３のアプローチ動作用の安全な回転速度と送り速度が設定される。また、工具Ｔ及びスピンドル３を最大ストロークまで前進させずに後退させる場合には、工具Ｔの後退動作の開始位置を設定することができる。

【0110】

アプローチ動作の開始位置は、退避位置における工具Ｔの先端の位置からアプローチ動作の開始位置までの距離として特定することができる。このため、ホルダ２からの工具Ｔの突き出し長さの他、ホルダ２を交換できる場合にはホルダ２の長さに応じて、退避位置における工具Ｔの先端の位置からアプローチ動作の開始位置までの距離を設定することができる。

【0111】

アプローチ動作の開始位置を設定すると、ロードセル３２で検出される負荷とは無関係にアプローチ動作の開始位置までは工具Ｔ及びスピンドル３を早送りで送り出すことが可能となる。また、工具Ｔの早送り中は工具Ｔの回転を停止させるか、或いは早送り中に工具Ｔの回転速度を目的とする回転速度まで徐々に上げていくことが可能となる。

【0112】

一方、工具Ｔの後退動作の開始位置は、ワークＷに貫通しない孔を加工する場合であれば、退避位置における工具Ｔの先端の位置から孔の最大深さまでの距離として、ワークＷに貫通孔を加工する場合であれば、工具Ｔの切れ刃がワークＷを完全に通り過ぎるようにワークＷの板厚に応じた距離として、それぞれ設定することができる。工具Ｔの後退動作の開始位置の設定は、工具Ｔ及びスピンドル３のストロークを最大ストローク未満に設定することに相当する。

【0113】

また、ワークＷに貫通孔を加工する場合、工具Ｔの先端がワークＷを貫通するとスラスト抵抗が徐々に減少してゼロとなるが、工具Ｔの最大径位置がワークＷを完全に通過するまでは、工具Ｔの回転速度と送り速度を減少させるべきではない。そこで、ロードセル３２で検出された負荷が、材料と関連付けられたスラスト抵抗値の範囲外まで減少した場合には、工具Ｔが後退動作の開始位置或いは最大ストローク位置に到達するまで工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を変更しないように制御条件を設定することが適切である。

【0114】

このように工具Ｔの後退動作の開始位置を設定すると、所望の深さを有する非貫通孔の加工が容易となるのみならず、工具Ｔ及びスピンドル３を許容範囲まで前進させずに貫通孔を加工する場合において、ロードセル３２で検出される負荷に基づいて孔加工が完了した時刻を検出する処理や工具Ｔの最大径位置がワークＷを完全に通過したことを検出する処理が不要となる。また、材料間に隙間を有する重ね合せ材の孔加工も容易となる。

【0115】

尚、工具Ｔの後退動作についても、工具Ｔの退避位置からアプローチ動作の開始位置までの前進移動と同様に、早送りとすることができる。すなわち、工具Ｔの後退動作の開始位置から工具Ｔの退避位置まで早送りで後退させることができる。

【0116】

回転／送り速度制御部４５は、加工条件データベース４９を参照し、ロードセル３２で検出された負荷に基づいて工具駆動装置１を制御する機能を有する。具体的には、回転／送り速度制御部４５は、ロードセル３２で検出された負荷を取得し、ロードセル３２で検出された負荷が孔加工条件と関連付けられたスラスト抵抗値の範囲内となった場合には、スラスト抵抗値の範囲に関連付けられた工具Ｔの回転速度と送り速度で孔加工が行われるように第１の電動モータ４及び電動アクチュエータ７の第２の電動モータ２３に制御信号を出力する機能を有する。

【0117】

上述したようにロードセル３２に押し当てられるプッシャ２５が退避位置にある場合には、ロードセル３２とプッシャ２５との間に隙間が生じるためロードセル３２で検出される負荷はゼロとなる。このため、ロードセル３２からの検出信号にノイズ低減処理等の信号処理を行っても良いが、ロードセル３２で検出された負荷からスラスト抵抗の成分を抽出する処理は不要であり、ロードセル３２で検出された負荷をスラスト抵抗とみなすことができる。

【0118】

また、回転／送り速度制御部４５では、必ずしも加工中の材料の同定と出力を行うための処理を実行する必要は無いが、上述したようにスラスト抵抗値の範囲が材料と関連付けられるため、回転／送り速度制御部４５では、実質的にスラスト抵抗の測定値に基づく材料の特定が行われ、特定した材料に適切な孔加工条件の自動設定が行われることになる。この孔加工条件の自動設定によって、工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を、ロードセル３２でリアルタイムに測定されたスラスト抵抗に対応する回転速度と送り速度に、予め指定した遅延時間を伴って自動的に切換えることができる。

【0119】

遅延時間は、タイマー４８を用いて発生させることができる。具体的には、タイマー４８で設定した遅延時間後に、回転／送り速度制御部４５が第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３に工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を変更する制御信号を出力する。

【0120】

異なる材料を重ね合わせた重ね合せ材の孔加工を行う場合には、工具Ｔが材料間の境界に到達するとスラスト抵抗が変化し、切削対象が異なる材料に変わったことを回転／送り速度制御部４５において実質的に検出できる。このため、工具Ｔ及びスピンドル３のストロークの設定と異なり、材料ごとの厚さを孔加工条件として事前に設定しておく必要は無い。

【0121】

また、回転／送り速度制御部４５は、入力装置４０から数値等として入力された指示情報に従って工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を直接設定する手動モードにおける工具駆動装置１の制御の他、加工条件データベース４９に保存された条件で工具ＴのワークＷへのアプローチ動作が行われ、かつ加工条件データベース４９に保存された工具Ｔの後退動作の開始位置において工具Ｔの後退動作が開始されるように、第１の電動モータ４及び電動アクチュエータ７の第２の電動モータ２３に制御信号を出力する機能も有している。

【0122】

このため、工具駆動装置１をワークＷにセットした後、例えば、操作画面に電子キーとして表示させたスタートボタンを押下するなど、入力装置４０から回転／送り速度制御部４５に自動モードでの孔加工の開始指示を与えれば、全自動でワークＷの孔加工を完了させることができる。

【0123】

スラスト抵抗記録／出力部４６は、ロードセル３２で測定された負荷をリアルタイムにディスプレイ４２の操作画面等に表示させる機能と、ロードセル３２で測定したスラスト抵抗を記録して加工条件データベース４９に保存する機能を有する。

【0124】

ロードセル３２で測定された負荷を表示させれば、ユーザは孔加工中の材料を確認することができる。また、工具Ｔの摩耗が進行したり、工具Ｔの切れ刃にチッピングが生じたりすることによってスラスト抵抗が異常に増加した場合には、ユーザが速やかに発見し、必要に応じて操作画面に表示させたストップボタンを入力装置４０の操作によって押下するなどして、孔加工を中断することができる。

【0125】

一方、ロードセル３２で測定したスラスト抵抗を記録し、材料と関連付けて加工条件データベース４９に保存すれば、未登録の材料についてのスラスト抵抗と関連付けた孔加工条件の設定が可能となる。これは、材料に限らず、工具Ｔの特徴や別の孔加工の条件が変わった場合においても同様である。また、加工条件データベース４９に登録済みの孔加工条件であっても、スラスト抵抗の測定値を蓄積すれば機械学習等によって、より適切な孔加工条件を設定することが可能となる。

【0126】

異常検知部４７は、ロードセル３２で測定された負荷に基づいて工具Ｔの摩耗やチッピング等の異常を検知する機能と、工具Ｔの異常を検知した場合には検知した異常を、ディスプレイ４２を通じてユーザに通知する機能を有する。もちろん、ディスプレイ４２に限らず、スピーカやライト等の出力装置を通じて音声や光によってユーザに異常を通知するようにしても良い。

【0127】

工具Ｔの異常の検知は、スラスト抵抗値に許容範囲を定めるための閾値を設定し、ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗値が許容範囲内であるか否かを判定する閾値処理によって行うことができる。尚、許容範囲外のスラスト抵抗値が連続的にロードセル３２で測定された期間に対して更に許容範囲を定めるための閾値を設定し、例えば数秒間連続的に許容範囲外のスラスト抵抗値がロードセル３２で測定された場合に、異常検知部４７が工具Ｔに異常が発生したと判定するようにしても良い。。

【0128】

（孔加工品の製造方法）
次に、工具駆動装置１を用いてワークＷの孔加工を行うことによって孔加工品を製造する方法について説明する。

【0129】

工具駆動装置１を用いてワークＷの孔加工を行う場合には、事前にワークＷを構成し得る材料ごとに適切な回転速度と送り速度で孔加工を行った場合に生じるスラスト抵抗が測定される。スラスト抵抗は、工具駆動装置１でテストピースの孔加工を行い、工具Ｔの回転速度と送り速度をマニュアルで適切な値に調整した時にロードセル３２で測定される負荷として取得することができる。

【0130】

ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗はコントローラ８に出力され、スラスト抵抗記録／出力部４６がディスプレイ４２にスラスト抵抗を表示させながら加工条件データベース４９に時系列の測定値データとして保存する。このため、工具Ｔの回転速度と送り速度が適切な値になった時のスラスト抵抗を決定することができる。

【0131】

適切なスラスト抵抗が決定されると、工具Ｔの特徴と関連付けられた工具Ｔの識別情報、材料の識別情報、適切な工具Ｔの回転速度と送り速度、工具Ｔが材料に接触してから適切な工具Ｔの回転速度と送り速度に変更するまでの数秒程度の遅延時間、下孔の有無等のその他のスラスト抵抗に影響を与える加工条件が、スラスト抵抗と関連付けられて孔加工条件として加工条件データベース４９に保存される。

【0132】

孔加工条件の設定と保存は、加工条件設定部４４がディスプレイ４２に表示させた図１２に例示されるような操作画面を通じた入力装置４０の操作によって行うことができる。すなわち、加工条件設定部４４が入力装置４０から入力された情報に基づいて孔加工条件を設定し、設定した孔加工条件を加工条件データベース４９に保存する。孔加工条件の設定と保存が完了すると、保存した孔加工条件でワークＷの孔加工を行うことが可能となる。

【0133】

ワークＷの孔加工を開始する場合には、工具駆動装置１のワークＷへの位置決めと据付が行われる。具体的には、図８に例示されるように、ワークＷに固定した穿孔板Ｊ２の位置決め孔Ｊ１に工具駆動装置１の位置決めブッシュ２０を挿入し、位置決めブッシュ２０の鍔状部を止めネジＪ４で穿孔板Ｊ２に固定することができる。

【0134】

一方、ディスプレイ４２に表示された操作画面を通じて図１３に示す工具Ｔのアプローチ動作の開始位置と、後退動作の開始位置が、工具Ｔのアプローチ動作時における回転速度と送り速度と併せて設定される。すなわち、加工条件設定部４４が入力装置４０から入力された情報に基づいて工具Ｔのアプローチ動作の開始位置、後退動作の開始位置、工具Ｔのアプローチ動作時における回転速度と送り速度を、ワークＷごとの孔加工条件として設定し、設定した孔加工条件を加工条件データベース４９に保存する。

【0135】

尚、工具Ｔの初期位置からワークＷまでの距離が短い場合には、アプローチ動作の開始位置を設定せずに工具Ｔの初期位置からアプローチ動作を行うようにしても良い。その場合には、工具Ｔの回転速度と送り速度の初期値としてアプローチ動作時における回転速度と送り速度が設定される。また、工具Ｔを工具駆動装置１の最大ストロークまで前進させた後、後退させる場合には、後退動作の開始位置の設定を省略することができる。

【0136】

そして、ユーザが操作画面のスタートボタンを押下するなど入力装置４０から回転／送り速度制御部４５に孔加工の開始を指示する情報を入力すると、回転／送り速度制御部４５は、加工条件データベース４９に保存された孔加工条件に従って工具駆動装置１を制御する。これにより、工具駆動装置１の駆動が開始される。

【0137】

具体的には、回転／送り速度制御部４５は、工具Ｔ及びスピンドル３が退避位置からアプローチ動作の開始位置まで早送りで前進するように、電動アクチュエータ７の第２の電動モータ２３に制御信号を出力する。このため、第２の電動モータ２３が回転し、電動アクチュエータ７のボールねじ２４が早送りに対応する速度で前進する。

【0138】

そうすると、ボールねじ２４に連結されたスライド機構３３がスライドし、ボールねじ２４の先端に固定されたプッシャ２５がロードセル３２に押し当てられる。これにより、ロードセル３２を取付けた補強フレーム３０とともに移動プレート２２がガイド６のシャフト６Ｃに沿って前進する。その結果、移動プレート２２に筐体１２が固定された第１の電動モータ４、第１の電動モータ４に連結されたスピンドル３、ホルダ２及び工具Ｔが早送りで前進する。

【0139】

続いて、回転／送り速度制御部４５は、工具Ｔ及びスピンドル３がアプローチ動作の開始位置から指定した回転速度と送り速度でワークＷに接近するように第１の電動モータ４と電動アクチュエータ７の第２の電動モータ２３に制御信号を出力する。このため、第１の電動モータ４の出力シャフト１１が回転し、出力シャフト１１にアダプタ１７を介して連結されたスピンドル３とともにホルダ２及び工具Ｔが指定された回転速度で回転する。他方、第２の電動モータ２３が減速し、プッシャ２５を取付けたボールねじ２４の前進速度が指定された送り速度となる。その結果、第１の電動モータ４、スピンドル３、ホルダ２及び工具Ｔの前進速度も指定された送り速度となる。

【0140】

工具Ｔが前進してワークＷに接触すると、切削加工が開始される一方、ワークＷから工具Ｔに切削抵抗が負荷される。切削抵抗は、工具Ｔからホルダ２を介してスピンドル３に伝達される。スピンドル３に伝達された切削抵抗のうち切削トルクはスピンドル３からアダプタ１７を介して第１の電動モータ４の出力シャフト１１に伝達される。

【0141】

これに対して、スピンドル３に伝達された切削抵抗のうちスラスト抵抗は出力シャフト１１には伝達されず、スラスト軸受１６に伝達される。これは、アダプタ１７の鍔１７Ａに形成されるスラスト方向に垂直な支持面と、出力シャフト１１の端面との間には、図６に示すように、スラスト抵抗の伝達を抑止するための隙間１９Ａが設けられており、アダプタ１７の鍔１７Ａに形成されるスラスト方向に垂直な支持面はスラスト軸受１６のみと接触しているためである。これにより、第１の電動モータ４の出力シャフト１１に過剰なスラスト抵抗がかかり、出力シャフト１１が偏心して孔の品質や精度が低下する不具合を回避することができる。

【0142】

スラスト軸受１６に伝達されたスラスト抵抗は第１の電動モータ４の筐体１２に伝達されるが、筐体１２にスラスト抵抗がかかっても耐えられるようにスラスト軸受１６のスラスト方向に垂直な面の面積が決定されているため、筐体１２が変形したり破損したりすることは無い。

【0143】

筐体１２に伝達されたスラスト抵抗は、移動プレート２２及び補強フレーム３０を介して、スラスト抵抗に対抗するプッシャ２５からの力で押し出されているロードセル３２に伝達される。これにより、スラスト抵抗をロードセル３２で測定することができる。

【0144】

尚、テストピースを用いて事前にスラスト抵抗を測定する際も同様な経路で伝達されたスラスト抵抗をロードセル３２で測定することができる。また、プッシャ２５が前進する前はプッシャ２５からロードセル３２に力が作用しておらず、ロードセル３２では負荷が検出されていなかったことから、ロードセル３２で測定された負荷をそのままスラスト抵抗として扱うことができる。

【0145】

ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗はコントローラ８に出力される。コントローラ８では、回転／送り速度制御部４５がロードセル３２で測定される負荷を常時モニタリングしており、回転／送り速度制御部４５は、加工条件データベース４９を参照してロードセル３２から出力されたスラスト抵抗に関連付けられた材料を実質的に特定する。そして、スラスト抵抗に関連付けられた孔加工条件でワークＷの孔加工が行われるように第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３が回転／送り速度制御部４５によって制御される。

【0146】

具体的には、材料の特定に至ったスラスト抵抗の最初の検出時刻から、孔加工条件として指定された数秒程度の遅延時間後に、孔加工条件として設定された回転速度と送り速度で工具Ｔ及びスピンドル３が回転及び前進するように、回転／送り速度制御部４５から第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３に制御信号が出力される。

【0147】

このため、工具ＴがワークＷに接触し、スラスト抵抗が検出されてから数秒間かけて安全に回転速度と送り速度の加減速が行われる。その結果、工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度は、孔加工条件として設定された材料ごとの適切な回転速度と送り速度になる。そうすると、スラスト抵抗値も適切な回転速度と送り速度に対応する値となる。これにより、良好な切削条件でワークＷの孔加工を行うことができる。

【0148】

ワークＷが異なる材料の重ね合せ材である場合には、孔の深さ方向に隣接する材料に工具Ｔが接触した際にスラスト抵抗が変化する。変化したスラスト抵抗がロードセル３２で検出され、コントローラ８に出力されると、回転／送り速度制御部４５は、加工条件データベース４９を参照して変化したスラスト抵抗に関連付けられた材料を実質的に特定する。そして、特定した材料に関連付けられた孔加工条件に従って第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３が回転／送り速度制御部４５によって制御される。これにより、隣接する材料についても適切な回転速度と送り速度で孔加工を行うことができる。

【0149】

ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗は、スラスト抵抗記録／出力部４６がディスプレイ４２にリアルタイム表示させる一方、加工条件データベース４９に保存する。このため、ユーザはスラスト抵抗の時間変化を確認し、どの材料の切削加工が行われているのかを把握することができる。加えて、異常が無いか確認したり、事後的に不具合が発見された場合には、加工条件データベース４９に保存されたスラスト抵抗の時間変化を確認し、切削条件が適切であったかを確認したりすることができる。

【0150】

ロードセル３２で測定されたスラスト抵抗は、異常検知部４７においても異常値となっていないか監視される。すなわち、異常検知部４７がスラスト抵抗の異常を検知した場合には、ディスプレイ４２等を通じてユーザに異常を通知する。このため、ディスプレイ４２に表示されたスラスト抵抗の異常をユーザが看過した場合であっても、工具Ｔの摩耗やチッピング等の異常を検知することができる。

【0151】

工具ＴがワークＷを貫通するとスラスト抵抗が生じなくなり、ロードセル３２では工具Ｔ及びスピンドル３を前進させるためのプッシャ２５からの負荷のみが検出されることになるが、孔加工条件としてロードセル３２で測定された負荷が無視できる程度まで減少した場合には工具Ｔ及びスピンドル３の回転速度と送り速度を変化させない設定を行っておくことにより、回転速度と送り速度を変化させずに後退動作の開始位置まで工具Ｔを前進させることができる。

【0152】

回転／送り速度制御部４５が電動アクチュエータ７及び第２の電動モータ２３の制御量に基づいて工具Ｔが後退動作の開始位置に到達したことを検知すると、工具Ｔが後退動作の開始位置から退避位置まで早送りで後退するように、第１の電動モータ４及び第２の電動モータ２３を制御する。このため、ボールねじ２４とともにプッシャ２５が後退し、ボールねじ２４に連結されたスライド機構３３がスライドする。その結果、プッシャ２５はロードセル３２から引離され、ロードセル３２で検出される負荷はゼロとなる。

【0153】

更にボールねじ２４を後退させるとスライド機構３３が最大ストローク位置までスライドし、スライド機構３３と連結された補強フレーム３０とともに移動プレート２２がガイド６のシャフト６Ｃに沿って後退する。その結果、移動プレート２２に筐体１２が固定された第１の電動モータ４、第１の電動モータ４に連結されたスピンドル３、ホルダ２及び工具Ｔが早送りで後退する。

【0154】

ボールねじ２４が退避位置まで後退すると第２の電動モータ２３の電子制御によってボールねじ２４が停止する。一方、移動プレート２２に筐体１２が固定された第１の電動モータ４、第１の電動モータ４に連結されたスピンドル３、ホルダ２及び工具Ｔは、移動プレート２２に取付けたスライダ２１がストッパ３５に接触することによって物理的に停止する。これにより、移動プレート２２に補強フレーム３０を介して取付けられたロードセル３２とプッシャ２５との間に隙間が生じ、前進前のロードセル３２で負荷が検出されることが回避される。

【0155】

ワークＷの孔加工が完了すると製品又は半製品として孔加工品が得られる。孔加工品は、スラスト軸受１６を設けることによって中心軸の偏心が抑制された第１の電動モータ４の出力シャフト１１から付与されるトルクによって回転する工具Ｔで加工されており、かつロードセル３２で測定されたスラスト抵抗に基づく適切な回転速度と送り速度で回転及び送り出された工具Ｔで加工されているので、高品質となる。

【0156】

（効果）
以上のような工具駆動装置１及び孔加工品の製造方法は、スピンドル３の回転を第１の電動モータ４で行う一方、スピンドル３の送り動作を第２の電動モータ２３で駆動する電動アクチュエータ７で行うようにし、ロードセル３２で測定したスラスト抵抗に基づいて適切なスピンドル３の回転速度と送り速度を自動設定できるようにしたものである。

【0157】

このため、工具駆動装置１及び孔加工品の製造方法によれば、コントローラ８の加工条件データベース４９に事前に適切な孔加工条件を保存しておけば、工具Ｔの回転速度と送り速度をユーザが孔加工の度に設定する必要が無く、ユーザが孔加工条件に熟知していなくても適切な孔加工条件で孔加工を行うことが可能となる。加えて、異なる材料を重ね合わせた重ね合せ材の孔加工を行う場合であっても、スラスト抵抗の変化に追従してスピンドル３の回転速度と送り速度が材料ごとに適切に自動更新されるため、ユーザが材料ごとの厚さや材料ごとの孔加工条件を考慮することなく孔加工を完了させることができる。

【0158】

また、スピンドル３の回転速度と送り速度は、コントローラ８においてスラスト抵抗という単一のパラメータのみに基づいて予測等の複雑な処理を行うことなく自動設定することができる。このため、極めて簡易なデータ処理でスピンドル３の回転速度と送り速度を自動制御することができる。

【0159】

逆に、センサ３１としてロードセル３２のみを工具駆動装置１に取付ければ、スピンドル３の回転速度と送り速度を自動制御することができる。このため、非常に多数のセンサを取付けてフィードフォワード制御等の複雑な制御を行うマシニングセンタ等の工作機械と異なり、センサの故障や測定誤差の累積による不具合が発生する可能性が低い。

【0160】

特に、ロードセル３２をスライド機構３３でスライドできるようにすれば、ロードセル３２のゼロ点設定を、コントローラ８におけるデータ処理によらずに機械的に行うことができる。このため、ロードセル３２のキャリブレーション等の作業も不要となる。

【0161】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【0162】

例えば、工具駆動装置１に潤滑油やクーラント等の切削液を供給する機能を設けたり、吸塵又は空冷用のエアを流す機能を設けたりすることもできる。切削液はミスト状として噴霧するようにしても良い。その場合には、切削液やエアの流路を形成するホースを連結するためのアダプタをホルダ２に取付けるようにしても良い。

【0163】

また、スラスト軸受１６を設けてスラスト抵抗に耐えられるようにしたコアレスモータ１０やコアを有する第１の電動モータ４は、孔加工以外の加工にも使用することができる。このため上述した例では、工具駆動装置１が孔加工用の装置である場合を例に説明したが、工具駆動装置を、ユーザが手で持ち運んで使用するフライス加工等の切削加工用の装置としても良い。

【0164】

その場合には、スピンドル３の回転軸方向に加えてスピンドル３の回転軸方向に垂直な方向、例えば直交３軸方向にガイド６に対して相対的にスピンドル３及び第１の電動モータ４を移動できるように電動アクチュエータ７に必要な駆動軸を追加すれば良い。もちろん、電動アクチュエータ７に回転軸を追加し、スピンドル３の回転軸方向及び送り出し方向をチルトできるようにしても良い。

【0165】

そして、エンドミル等の切削加工用の工具Ｔをホルダ２で保持し、ワークＷの切削加工を行うことによって切削加工品を製造することができる。このようにして製造された切削加工品は、スラスト軸受１６を設けることによって中心軸の偏心が抑制された第１の電動モータ４の出力シャフト１１から付与されるトルクによって回転する工具Ｔで切削加工されているので、高品質となる。

【0166】

また、上述した実施形態では、切削抵抗を測定するためのセンサ３１としてスラスト抵抗を測定するロードセル３２を用いる場合について説明したが、ロードセル３２に代えて、或いはロードセル３２に加えて切削トルクを測定するトルクセンサを用いるようにしても良い。トルクセンサは、スピンドル３と一体化される回転部分の所望の位置に連結することができる。

【0167】

ロードセル３２に代えてトルクセンサのみを用いる場合には、スラスト抵抗のみに基づいてスピンドル３の回転速度と送り速度を自動設定する場合と同様に、単一のパラメータである切削トルクのみに基づいてスピンドル３の回転速度と送り速度を簡易なデータ処理で自動設定することができる。但し、ロードセル３２でスラスト抵抗を測定することにすれば、上述したようにスライド機構３３を用いてスピンドル３の後退時に機械的にロードセル３２に負荷がかからないようにできるため、コントローラ８におけるデータ処理を一層簡易にすることができる。

【符号の説明】

【0168】

１…工具駆動装置、２…ホルダ、３…スピンドル、４…第１の電動モータ、５…位置決め部材、６…ガイド、６Ａ…先端側プレート、６Ｂ…後端側プレート、６Ｃ…シャフト、７…電動アクチュエータ、８…コントローラ、９…ギア、１０…コアレスモータ、１１…出力シャフト、１２…筐体、１３…ロータ、１４…ステータ、１５…回転シャフト、１６…スラスト軸受、１６Ａ…スラストワッシャ、１６Ｂ…ローラ、１７…アダプタ、１７Ａ…鍔、１８…台座、１９Ａ…隙間、１９Ｂ…隙間、２０…位置決めブッシュ、２１…スライダ、２２…移動プレート、２３…第２の電動モータ、２４…ボールねじ、２５…プッシャ、２６…ロータ、２７…第１のプーリ、２８…第２のプーリ、２９…動力伝達ベルト、３０…補強フレーム、３１…センサ、３２…ロードセル、３３…スライド機構、３３Ａ…ストッパ、３３Ｂ…シャフト、３３Ｃ…スライダ、３４…固定プレート、３５…ストッパ、４０…入力装置、４１…記憶装置、４２…ディスプレイ、４３…演算装置、４４…加工条件設定部、４５…回転／送り速度制御部、４６…スラスト抵抗記録／出力部、４７…異常検知部、４８…タイマー、４９…加工条件データベース、ＡＸ…工具軸、Ｊ…穿孔治具、Ｊ１…位置決め孔、Ｊ２…穿孔板、Ｊ３…位置決めピン、Ｊ４…止めネジ、Ｔ…工具、Ｗ…ワーク。

【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】