特許 7514049 回転式加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】回転式加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/32 20060101AFI20240703BHJP

   B24B 41/04 20060101ALI20240703BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20240703BHJP

   B23C 3/12 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/32

B24B41/04

B24B9/00 Z

B23C3/12 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024013681

(22)【出願日】2024-01-31

【審査請求日】2024-02-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】594123387

【氏名又は名称】ヤマハファインテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100159499

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 義典

(74)【代理人】

【識別番号】100120329

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 一規

(72)【発明者】

【氏名】石井 徹

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１８０５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１７１１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１１２５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１４３０２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／３２

Ｂ２４Ｂ ４１／０４

Ｂ２４Ｂ ９／００

Ｂ２３Ｃ ３／１２

Ｂ２３Ｄ ７９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工工具と、
前記加工工具を第１回転軸の回りに回転可能に保持する保持具と、
前記保持具に取り付けられて前記保持具を角変位運動可能に保持する球面軸受と、
前記球面軸受を保持する基台と、
前記保持具の角変位運動を制御する制御機構と
を備え、
前記球面軸受は、前記保持具に取り付けられる内輪と、前記基台に取り付けられる外輪とを有しており、
前記内輪と前記外輪との回転中心同士は一致するように保持されており、
前記制御機構は、前記保持具に取り付けられる第１制御部材と、前記基台に取り付けられる第２制御部材とを有しており、
前記第１制御部材は、前記内輪と前記外輪との中心軸同士が一致している基準状態において前記球面軸受の中心軸と直交し、かつ前記内輪の回転中心を通る軸上に第２回転軸を有し、
前記第２制御部材は、前記第２回転軸の軸線上に前記内輪の回転中心を位置させつつ、前記第１制御部材における前記第２回転軸が通る部分を前記球面軸受の中心軸の延びる方向に移動可能に保持する
回転式加工装置。

【請求項2】

前記第１制御部材は、前記中心軸の延びる方向において前記球面軸受と間隔を空けて前記保持具に取り付けられる第１端部と、前記第２回転軸が通る第２端部とを有するアーム部材である請求項１に記載の回転式加工装置。

【請求項3】

前記第２制御部材は、前記基台に対して回転可能に取り付けられる揺動軸部と、前記第２回転軸に対して回転可能に取り付けられる揺動端部とを有する揺動部材である請求項１に記載の回転式加工装置。

【請求項4】

前記揺動軸部と前記揺動端部とは、前記中心軸の延びる方向において同位置に配置されている請求項３に記載の回転式加工装置。

【請求項5】

前記揺動軸部は、前記揺動端部に対して、前記加工工具の回転方向下流側で前記基台に取り付けられている請求項３または請求項４に記載の回転式加工装置。

【請求項6】

前記中心軸の周囲において前記保持具と前記基台との間に配置される１または複数のばね部材、ならびに１または複数のスペーサ部材を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転式加工装置。

【請求項7】

前記加工工具は、バリ取り工具である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転式加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転式加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットや移動機構等に装着して使用される回転式加工装置が知られている。この回転式加工装置は、回転軸の回りに回転する加工工具を有している。この加工工具は、回転によってワークのバリ等を除去するために用いられる。

【0003】

加工工具は、使用中に大きなバリ等の突起物に接触した際に、適度な逃げ動作を行うことができることが求められる。加工工具を任意の方向に逃がすことができるように、加工工具を回転軸と直交する２方向に角変位運動できるようにする技術が用いられている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平６－１４３０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１には、バリ取り工具に切削工具が回転可能に取り付けられたバリ取り装置が記載されている。このバリ取り装置は、切削工具の回転軸に対して直交する第１の軸の回りに回転可能に取り付けられた保持部材を備えており、この保持部材が切削工具の回転軸および第１の軸の両方と直交する第２の軸の回りにバリ取り工具を回転可能に保持することで、切削工具を直交する２方向に角変位運動できるように構成されている。

【0006】

特許文献１に記載されているように、従来の回転式加工装置では、第１の軸の回りに回転する部材（保持部材）と、第２の軸の回りに回転する部材（バリ取り工具）とを組み合わせることで、加工工具の２方向への角変位運動を実現している。

【0007】

しかしながら、このような構成によると、加工工具を角変位運動させるための機構が複雑になる。また、その結果、装置全体の費用が嵩みやすくなる。

【0008】

本開示の一態様は、簡易かつ安価な構成で、加工工具を回転軸と直交する２方向に角変位運動させることができる回転式加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本開示の一態様に係る回転式加工装置は、加工工具と、前記加工工具を第１回転軸の回りに回転可能に保持する保持具と、前記保持具に取り付けられて前記保持具を角変位運動可能に保持する球面軸受と、前記球面軸受を保持する基台と、前記保持具の角変位運動を制御する制御機構とを備え、前記球面軸受は、前記保持具に取り付けられる内輪と、前記基台に取り付けられる外輪とを有しており、前記制御機構は、前記保持具に取り付けられる第１制御部材と、前記基台に取り付けられる第２制御部材とを有しており、前記第１制御部材は、前記球面軸受の中心軸と直交し、かつ前記内輪の回転中心を通る軸上に第２回転軸を有し、前記第２制御部材は、前記中心軸の延びる方向に前記第２回転軸を移動可能に保持する。

【0010】

（２）前記（１）において、前記第１制御部材は、前記中心軸の延びる方向において前記球面軸受と間隔を空けて前記保持具に取り付けられる第１端部と、前記第２回転軸が設けられている第２端部とを有するアーム部材であるとよい。

【0011】

（３）前記（１）または（２）において、前記第２制御部材は、前記基台に対して回転可能に取り付けられる揺動軸部と、前記第２回転軸に対して回転可能に取り付けられる揺動端部とを有する揺動部材であるとよい。

【0012】

（４）前記（３）において、前記揺動軸部と前記揺動端部とは、前記中心軸の延びる方向において同位置に配置されているとよい。

【0013】

（５）前記（３）または（４）において、前記揺動軸部は、前記揺動端部に対して、前記加工工具の回転方向下流側で前記基台に取り付けられているとよい。

【0014】

（６）前記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記中心軸の周囲において前記保持具と前記基台との間に配置される１または複数のばね部材、ならびに１または複数のスペーサ部材を有するとよい。

【0015】

（７）前記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記加工工具は、バリ取り工具であるとよい。

【0016】

なお、本開示において、特に限定を付している場合を除き、各部の位置関係は、球面軸受の内輪と外輪の中心軸同士が一致している状態（以下、「基準状態」ともいう。）における位置関係を意味している。また、「直交」とは、厳密な意味での直交（両者のなす角度が９０°である場合）に限定されず、装置設計上の誤差等を許容する概念である。例えば「球面軸受の中心軸と直交」するとは、中心軸とのなす角度が９０°±５°以内を含む意味であり、中心軸とのなす角度は９０°±３°以内であってもよく、９０°±１°以内であってもよい。すなわち、「球面軸受の中心軸と直交し、かつ内輪の回転中心を通る軸上に第２回転軸を有し」について、第２回転軸を基点として内輪の回転中心は、中心軸への垂線に対して±５°の範囲内で傾斜した位置にあってもよく、９０°±３°の範囲内で傾斜した位置にあってもよく、９０°±１°の範囲内で傾斜した位置にあってもよい。

【0017】

「中心軸の延びる方向に第２回転軸を移動可能」とは、中心軸に沿うように第２回転軸を移動可能であることを意味しており、例えば中心軸に対して平行に移動する態様の他、中心軸に沿って弧を描くように移動する態様を含む。

【0018】

「揺動軸部と揺動端部とは、中心軸の延びる方向において同位置に配置されている」とは、中心軸の延びる方向において、揺動軸部と揺動端部とが厳密に同位置に配置される構成（側面視（図４に示す方向視）において揺動軸部と揺動端部とを結ぶ直線が中心軸と直交する構成）に限定されない。例えば側面視において揺動端部を基点として揺動軸部の取り付け位置は、中心軸に対して９０°±５°の範囲内で傾斜した位置にあってもよく、９０°±３°の範囲内で傾斜した位置にあってもよく、９０°±１°の範囲内で傾斜した位置にあってもよい。

【発明の効果】

【0019】

本開示の一態様に係る回転式加工装置は、簡易かつ安価な構成で、加工工具を回転軸と直交する２方向に角変位運動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る回転式加工装置を示す模式的斜視図である。

【図2】図２は、図１の回転式加工装置の模式的平面図である。

【図3】図３は、図１の回転式加工装置の模式的正面図である。

【図4】図４は、図１の回転式加工装置の模式的側面図である。

【図5】図５は、図２の回転式加工装置のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、図３の回転式加工装置のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

【図7】図７は、加工工具の第２回転軸回りの角変位運動を説明するための模式的側面図である。

【図8】図８は、加工工具の第３回転軸回りの角変位運動を説明するための模式的正面図である。

【図9】図９は、本開示の回転式加工装置に配置可能な自動求芯機構の一例を示す模式図である。

【図10】図１０は、図９の自動求芯機構の動作を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、適宜図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳説する。なお、各図は模式的なものであって、実際の寸法や比率等とは一致しないことがある。本開示において、「第１」および「第２」の記載は、これらが付された構成要素を区別するためのもので、数、順序、優先順位等を限定するものではない。

【0022】

［第１実施形態］
＜回転式加工装置＞
図１から図６に示す回転式加工装置１は、加工工具１１と、加工工具１１を第１回転軸Ａの回りに回転可能に保持する保持具１２と、保持具１２に取り付けられて保持具１２を角変位運動可能に保持する球面軸受１３と、球面軸受１３を保持する基台１４と、保持具１２の角変位運動を制御する制御機構１５とを備える。図５に示すように、球面軸受１３は、保持具１２に取り付けられる内輪１３ａと、基台１４に取り付けられる外輪１３ｂとを有する。制御機構１５は、保持具１２に取り付けられる第１制御部材１６と、基台１４に取り付けられる第２制御部材１７とを有する。第１制御部材１６は、球面軸受１３の中心軸Ｂと直交し、かつ内輪１３ａの回転中心Ｃを通る軸上に第２回転軸Ｄを有する。第２制御部材１７は、中心軸Ｂの延びる方向に第２回転軸Ｄを移動可能に保持する。

【0023】

当該回転式加工装置１は、球面軸受１３の外輪１３ｂに対する内輪１３ａの角変位運動を制御機構１５によって制御することで、加工工具１１を第１回転軸Ａと直交する２方向に角変位運動させることができる（より詳しくは、加工工具１１を保持具１２と一体的に角変位運動させることができる。）。制御機構１５は、第２回転軸Ｄ回り（図１から図６におけるＸ軸回り）と、中心軸Ｂおよび第２回転軸Ｄに直交する第３回転軸Ｅ回り（図１から図６におけるＹ軸回り）との２方向において外輪１３ｂに対して内輪１３ａを角変位運動可能にする。また同時に、制御機構１５は、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの中心軸Ｂ回りの回転運動を規制する。その結果、加工工具１１は、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの角変位運動に応じて、第２回転軸Ｄ回りと第３回転軸Ｅ回りとの合成方向に角変位運動可能となる。当該回転式加工装置１は、保持具１２に取り付けられている第１制御部材１６が、第２回転軸Ｄを有しており、かつ基台１４に取り付けられている第２制御部材１７が、中心軸Ｂの延びる方向に第２回転軸Ｄを移動可能に保持することによって、簡易かつ安価な構成で加工工具１１を第１回転軸Ａと直交する２方向に角変位運動させることができる。

【0024】

当該回転式加工装置１は、球面軸受１３を用いることで、装置全体の簡素化を図ることができる。その結果、従来の複雑なジンバル機構を用いた構成と比較して、剛性の向上、コスト削減、メンテナンス作業の効率化等を図ることができる。

【0025】

（加工工具）
加工工具１１は、第１回転軸Ａの回りに回転することで、ワーク（不図示）の表面を加工する。加工工具１１は、保持具１２内に回転可能に装着される基部と、前記基部に連続して設けられ、保持具１２外に突出する加工部とを有する。前記加工部は、例えば棒状である。前記加工部の中心軸と第１回転軸Ａとは一致していてもよい。また、第１回転軸Ａは、球面軸受１３の中心軸Ｂと一致していてもよい。

【0026】

加工工具１１としては、例えばバリ取り工具、砥石等の研磨工具が挙げられる。中でも、加工工具１１は、バリ取り工具として好適に用いることができる。加工工具１１がバリ取り工具である場合、加工工具１１は、前記加工部の先端部分の周面によってワークのバリを除去する。そのため、加工工具１１には、使用中に大きなバリ等の突起物に接触した際に、適度な逃げ動作を行うことが求められる。当該回転式加工装置１は、前記突起物に対する逃げ動作を簡易かつ安価な構成で行うのに適している。

【0027】

（保持具）
保持具１２は、加工工具１１を第１回転軸Ａの回りに回転可能に保持する。保持具１２は、球面軸受１３の角変位運動（外輪１３ｂに対する内輪１３ａの角変位運動）に応じて角変位運動する。加工工具１１は、保持具１２の角変位運動に基づいて前記突起物に対する逃げ動作を行う。

【0028】

保持具１２は、球面軸受１３の内輪１３ａ内を貫通している。保持具１２は、例えば球面軸受１３の中心軸Ｂを長手方向とする長尺状である。図５に示すように、保持具１２は、球面軸受１３よりも上方（加工工具１１が突出する方向の反対側。図１から図６におけるＺ方向正側。）に配置される上部１２ａと、球面軸受１３の内輪１３ａが取り付けられる接続部１２ｂと、球面軸受１３よりも下方（加工工具１１が突出する側。図１から図６におけるＺ方向負側。）に配置される下部１２ｃとを有する。上部１２ａには、加工工具１１を回転駆動するモータ（不図示）が内蔵されている。また、上部１２ａの周壁には、フランジ２２が設けられている。フランジ２２は環状である。フランジ２２は、前記周壁の外側に突出してもよく、内側に突出してもよい。本実施形態においては、フランジ２２は前記周壁の外側に突出している。下部１２ｃには、加工工具１１が回転可能に保持されている。

【0029】

（球面軸受）
図５に示すように、球面軸受１３は、保持具１２の長手方向における中央部分（接続部１２ｂ）に取り付けられる内輪１３ａと、内輪１３ａの外側に配置される外輪１３ｂとを有する。当該回転式加工装置１において、内輪１３ａは、外輪１３ｂに対して第２回転軸Ｄ回りと、第３回転軸Ｅ回りとの２方向に角変位運動する。さらに、当該回転式加工装置１において、内輪１３ａは、外輪１３ｂに対する中心軸Ｂ回りの回転運動が規制されている。すなわち、当該回転式加工装置１は、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの運動方向を制御することで、加工工具１１の逃げ動作を確保している。

【0030】

（基台）
基台１４は、例えばロボットアームや移動機構（いずれも不図示）に装着して用いられる。基台１４は、外輪１３ｂに取り付けられることで、球面軸受１３を介して保持具１２を保持する。基台１４は、保持具１２の角変位運動時に、保持具１２の角変位運動とは独立して移動することができる。このように構成されていることで、ロボットアームや移動機構によって基台１４を移動させる動作と、保持具１２の角変位運動とを独立かつ並行して行うことができる。

【0031】

基台１４は、例えば板状である。基台１４は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有している。この貫通孔の内周面には、外輪１３ｂが取り付けられている。

【0032】

図５および図６に詳しく示しているように、当該回転式加工装置１は、中心軸Ｂの周囲において保持具１２と基台１４との間に配置される１または複数のばね部材１９、ならびに１または複数のスペーサ部材２０を有する。１または複数のばね部材１９、ならびに１または複数のスペーサ部材２０の一端は、保持具１２のフランジ２２に配置されている。また、１または複数のばね部材１９、ならびに１または複数のスペーサ部材２０の他端は、円環状の支持部材を介して基台１４の天面（フランジ２２と中心軸Ｂ方向において対向する面）に配置されている。スペーサ部材２０としては、例えばゴム部材が挙げられる。図６に示すように、ばね部材１９とスペーサ部材２０とは、中心軸Ｂの周囲に交互に配置されていてもよい。なお、「保持具と基台との間に配置される」とは、保持具と基台との間に介在することを意味しており、保持具と基台との対向面間で保持されていればよく、保持具と基台との間で固定されていてもよく、固定されていなくてもよい。当該回転式加工装置１においては、制御機構１５によって外輪１３ｂに対する内輪１３ａの中心軸Ｂ回りの回転運動が規制されているので、１または複数のばね部材１９、ならびに１または複数のスペーサ部材２０は、保持具１２と基台１４との間で固定されていないことが好ましい。また、「保持具のフランジに配置される」とは、保持具のフランジに面直するように保持されていることを意味し、「基台の天面に配置される」とは、基台の天面に面直するように保持されていることを意味する。

【0033】

１または複数のばね部材１９と１または複数のスペーサ部材２０とは、保持具１２の角変位運動に起因して保持具１２と基台１４との間隔が不均一になることを抑制する。例えば保持具１２が第２回転軸Ｄ回りに角変位運動した場合、平面視において第２回転軸ＤよりもＹ方向正側に位置する領域では保持具１２と基台１４との間隔が小さくなり、平面視において第２回転軸ＤよりもＹ方向負側に位置する領域では保持具１２と基台１４との間隔が大きくなり得る。このような場合であっても、１または複数のスペーサ部材２０によって保持具１２と基台１４との間隔が部分的に小さくなり過ぎることを抑制しつつ、１または複数のばね部材１９によって保持具１２と基台１４との間隔を均等に戻すことができる。したがって、ワークに対して加工工具１１を適度な強度で押し付けるとともに、加工工具１１の基準状態への復帰を適切に行うことができる。その結果、加工機能を高めつつ、装置の耐久性を向上することができる。

【0034】

（制御機構）
制御機構１５は、外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第２回転軸Ｄ回りに角変位運動させる第１制御部材１６と、外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第３回転軸Ｅ回りに角変位運動させる第２制御部材１７とを有する。第１制御部材１６と第２制御部材１７とは、第２回転軸Ｄで連結されている。制御機構１５は、第１制御部材１６と第２制御部材１７とが互いに連結されていることで、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの中心軸Ｂ回りの回転運動を容易に規制しつつ、外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第２回転軸Ｄ回りおよび第３回転軸Ｅ回りに容易に角変位運動させることができる。

【0035】

〔第１制御部材〕
第１制御部材１６は、中心軸Ｂの延びる方向において球面軸受１３と間隔を空けて保持具１２に取り付けられる第１端部１６ａと、第２回転軸Ｄが設けられている第２端部１６ｂとを有するアーム部材である。第１制御部材１６は、第１端部１６ａと第２端部１６ｂとを有するアーム部材であることで、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの第２回転軸Ｄ回りの角変位運動を簡易な構成で容易に実現することができる。なお、「アーム部材」とは、長尺な部材を意味している。前記アーム部材は、屈曲部または湾曲部を有していてもよい。

【0036】

第１端部１６ａは、保持具１２における上部１２ａに固定されている。このように構成されることで、第１制御部材１６は保持具１２と一体的に運動する。第１端部１６ａは、上部１２ａの周面に固定されていてもよく、上部１２ａの周面以外の部分に固定されていてもよい。ただし、第１端部１６ａは、外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第３回転軸Ｅ回りに角変位運動させた場合における第２端部１６ｂの変位が大きくなり過ぎないようにする観点から、中心軸Ｂの延びる方向において球面軸受１３との距離が大きくなり過ぎないことが望ましいことがある。このような観点から、第１端部１６ａは、保持具１２の周面に固定されていることが好ましい。第１端部１６ａが保持具１２の周面に固定される場合、第１端部１６ａはフランジ２２に連結されていてもよい。

【0037】

第２端部１６ｂは、第２回転軸Ｄを有する。第２回転軸Ｄは、中心軸Ｂと直交し、かつ内輪１３ａの回転中心Ｃと通る軸上に配置されている。第２回転軸Ｄには、球面軸受等の回転部材が配置されていてもよい。

【0038】

第１制御部材１６の全体構造としては、特に限定されるものではないが、図３に示すように、中心軸Ｂが延びる方向に間隔を空けて配置される第１端部１６ａおよび第２端部１６ｂと、第１端部１６ａおよび第２端部１６ｂを接続する接続部１６ｃとを有する構成とすることができる。図４に示すように、第１端部１６ａと第２端部１６ｂとは、側面視（第２回転軸Ｄ方向視）において、いずれも中心軸Ｂ上に位置していることが好ましい。接続部１６ｃは、中心軸Ｂに対して平行に延びていてもよい。このように構成されていることで、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの第２回転軸Ｄ回りの角変位運動をより容易かつ確実に行うことができる。

【0039】

〔第２制御部材〕
第２制御部材１７は、基台１４に対して回転可能に取り付けられる揺動軸部１７ａと、第２回転軸Ｄに対して回転可能に取り付けられる揺動端部１７ｂとを有する揺動部材である。揺動軸部１７ａは、第２制御部材１７が揺動するときの揺動軸を構成する。揺動端部１７ｂは、第２制御部材１７が揺動するときの揺動軸とは反対側の端部を構成する。第２制御部材１７は、揺動軸部１７ａと揺動端部１７ｂとを有する揺動部材であることで、外輪１３ｂに対する内輪１３ａの第３回転軸Ｅ回りの角変位運動を簡易な構成で容易に実現することができる。

【0040】

揺動軸部１７ａは、基台１４に直接取り付けられてもよく、他の部材を介して基台１４に間接的に取り付けられてもよい。本実施形態において、揺動軸部１７ａは、基台１４に固定されている軸部材１８に回転可能に取り付けられることで、基台１４に間接的に取り付けられている。揺動軸部１７ａと軸部材１８とは、例えば球面軸受によって回転可能に連結されている。

【0041】

揺動端部１７ｂは、球面軸受１３の中心軸Ｂと直交し、かつ内輪１３ａの回転中心Ｃを通る軸上を基準として、中心軸Ｂの延びる方向（図１から図６におけるＺ方向正側および負側）に運動することで、第１制御部材１６を介して外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第３回転軸Ｅ回りに角変位運動可能にする。

【0042】

第２制御部材１７の全体構造としては、特に限定されるものではないが、揺動軸部１７ａと揺動端部１７ｂとを両端とするシャフト部材が挙げられる。図２に示すように、揺動軸部１７ａと揺動端部１７ｂとは、平面視（中心軸Ｂ方向視）において第３回転軸Ｅから等距離に位置していることが好ましい。このように構成されていることで、第１制御部材１６を介して外輪１３ｂに対して内輪１３ａを第３回転軸Ｅ回りに角変位運動させやすい。

【0043】

図４に示すように、揺動軸部１７ａと揺動端部１７ｂとは、中心軸Ｂの延びる方向において同位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、球面軸受１３の中心軸Ｂと直交し、かつ内輪１３ａの回転中心Ｃを通る軸上を基準として、揺動端部１７ｂを中心軸Ｂの延びる両方向に運動させやすい。

【0044】

揺動端部１７ｂと第１制御部材１６の第２端部１６ｂとは、例えば球面軸受によって回転可能に連結されている。

【0045】

図２に示すように、加工工具１１には、ワークを加工する際の回転方向Ｒが定められていることが好ましい。この構成において、揺動軸部１７ａは、揺動端部１７ｂに対して、加工工具１１の回転方向下流側で基台１４に取り付けられていることが好ましい。すなわち、加工工具１１が回転方向Ｒに回転すると、保持具１２は反対方向の回転反力を受ける。この場合において、揺動軸部１７ａは、揺動端部１７ｂに対して、加工工具１１の回転方向の下流側（すなわち、加工工具１１の回転反力の回転方向の上流側）で基台１４に取り付けられていることが好ましい。この構成によれば、加工工具１１の回転時に、第２制御部材１７に座屈荷重が加えられることを防止できる。その結果、当該回転式加工装置１の耐久性を向上することができる。また、第２制御部材１７に引張荷重が加えられるようになることで、第２制御部材１７の断面積を小さくし、ひいては第２制御部材１７の軽量化を図り、加工工具１１の角変位運動の容易化を促進することができる。

【0046】

（角変位運動）
制御機構１５を利用した加工工具１１の角変位運動について説明する。図７に示すように、加工工具１１が第３回転軸Ｅ方向（図７におけるＹ軸方向正側）からバリ等の突起物に接触した場合、第１制御部材１６が第２回転軸Ｄ回りに回転可能に構成されていることで、保持具１２と第１制御部材１６とが第２回転軸Ｄ回りに一体的に角変位運動する。その結果、加工工具１１は、保持具１２と一体的に角変位運動する。

【0047】

また、図８に示すように、加工工具１１が第２回転軸Ｄ方向（図８におけるＸ軸方向負側）からバリ等の突起物に接触した場合、第２制御部材１７が揺動軸部１７ａを中心として中心軸Ｂの延びる方向に揺動可能であるとともに、揺動端部１７ｂと第１制御部材１６の第２端部１６ｂとが回転可能に連結されていることで、保持具１２と第１制御部材１６とが第３回転軸Ｅ回りに一体的に角変位運動する。より詳しくは、加工工具１１がバリ等の突起物に接触した場合に、加工工具１１に加えられる押圧力に応じて第２制御部材１７の揺動端部１７ｂが中心軸Ｂに沿って弧を描くように運動できることで、保持具１２と第１制御部材１６とが第３回転軸Ｅ回りに一体的に角変位運動可能となる。その結果、加工工具１１は、保持具１２と一体的に角変位運動する。

【0048】

このように、制御機構１５は、加工工具１１を第２回転軸Ｄ回りと第３回転軸Ｅ回りとに角変位運動可能に構成している。その結果、加工工具１１は、第２回転軸Ｄ回りと第３回転軸Ｅ回りとの合成方向に運動することができる。

【0049】

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。したがって、前記実施形態は、本明細書の記載および技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換または追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

【0050】

本開示における各部の位置関係は、本開示の作用・効果を奏する範囲内において前記実施形態に記載された数値範囲にかかわらず本発明に含まれる。

【0051】

当該回転式加工装置は、角変位運動した保持具を基準状態に復帰させるための自動求芯機構を有していてもよい。前記自動求芯機構は、球面軸受の中心軸に向けて配置することができ、例えば球面軸受の内輪の回転中心に向けて配置してもよい。自動求芯機構の一例を図９に示す。図９の自動求芯機構３０は、すり鉢状の受け部材３１と、直動機構３２と、変位センサ３３とを有する。受け部材３１は、保持具１２に対して取り付けられる。直動機構３２は、受け部材３１に当接する鋼球３２aと、鋼球３２aを保持する保持部材３２ｂと、保持部材３２ｂを受け部材３１の方向へ付勢するばね等の付勢部材（不図示）とを有する。変位センサ３３は、保持部材３２ｂの変位を検出する。なお、前記付勢部材は、ばねに代えて空気圧を使用したものであってもよい。受け部材３１および直動機構３２は、それぞれの中心軸が球面軸受の内輪の回転中心を通るように配置されていてもよい。

【0052】

自動求芯機構３０は、前記加工工具がバリ等の突起物に押し付けられると、図１０に示すように、受け部材３１が鋼球３２aを押し、直動機構３２を移動させる。直動機構３２が移動すると前記付勢部材が直動機構３２の移動量に応じた力で直動機構３２を受け部材３１の方向へ付勢する。この付勢力が工具求芯力（加工工具を基準状態に戻そうとする力）として保持具１２に加えられる。また、直動機構３２の移動量は変位センサ３３によって検出され、その検出信号が制御装置（不図示）に送られるように構成されている。前記制御装置は、変位センサ３３から送られる検出信号が閾値を超えている場合、前記加工工具の進行速度、進行経路、回転速度等を変更するように構成されていてもよい。

【0053】

自動求芯機構３０は、前記実施形態で説明した１または複数のばね部材、ならびに１または複数のスペーサ部材に代えて用いてもよく、１または複数のばね部材、ならびに１または複数のスペーサ部材とともに用いてもよい。なお、本開示の回転式加工装置は、自動求芯機構３０を有しない場合でも、加工対象のワークの材質や用途等によっては、１または複数のばね部材、ならびに１または複数のスペーサ部材を有しない構成とすることも可能である。

【0054】

前記実施形態では、前記第１制御部材がアーム部材で、かつ前記第２制御部材が揺動部材である構成について説明した。ただし、本開示において、前記第１制御部材および前記第２制御部材の具体的な構成は、前記実施形態に記載の構成に限定されない。例えば前記第１制御部材は、前記第１端部と前記第２端部とを有する限り、アーム状以外の形状に構成されていてもよい。また、前記第２制御部材は、前記第１制御部材の第２端部を前記球面軸受の中心軸が延びる方向にスライド可能にガイドするように構成されていてもよい。

【0055】

前記第２制御部材が揺動部材である場合でも、前記第２制御部材の耐久性が十分であるような場合であれば、前記揺動軸部は、前記揺動端部に対して、前記加工工具の回転方向下流側に位置していてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１ 回転式加工装置
１１ 加工工具
１２ 保持具
１２ａ 上部
１２ｂ 接続部
１２ｃ 下部
１３ 球面軸受
１３ａ 内輪
１３ｂ 外輪
１４ 基台
１５ 制御機構
１６ 第１制御部材
１６ａ 第１端部
１６ｂ 第２端部
１６ｃ 接続部
１７ 第２制御部材
１７ａ 揺動軸部
１７ｂ 揺動端部
１８ 軸部材
１９ ばね部材
２０ スペーサ部材
２２ フランジ
３０ 自動求芯機構
３１ 受け部材
３２ 直動機構
３２ａ 鋼球
３２ｂ 保持部材
３３ 変位センサ
Ａ 第１回転軸
Ｂ 球面軸受の中心軸
Ｃ 内輪の回転中心
Ｄ 第２回転軸
Ｅ 第３回転軸
Ｒ ワークを加工する際の加工工具回転方向

【要約】

【課題】本開示は、簡易かつ安価な構成で、加工工具を回転軸と直交する２方向に角変位運動させることができる回転式加工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示の一態様に係る回転式加工装置１は、加工工具１１と、保持具１２と、球面軸受１３と、基台１４と、制御機構１５とを備え、球面軸受１３は、保持具１２に取り付けられる内輪１３ａと、基台１４に取り付けられる外輪１３ｂとを有しており、制御機構１５は、保持具１２に取り付けられる第１制御部材１６と、基台１４に取り付けられる第２制御部材１７とを有しており、第１制御部材１６は、球面軸受１３の中心軸Ｂと直交し、かつ内輪１３ａの回転中心Ｃを通る軸上に第２回転軸Ｄを有し、第２制御部材１７は、中心軸Ｂの延びる方向に第２回転軸Ｄを移動可能に保持する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】