切削工具
【課題】段部において形成された円孔等、その周縁端が同一平面上に存在しないような円孔の周縁端に対する切削加工を、良好な作業性でもって行うことができる切削工具を提供する。
【解決手段】切削工具において、周縁端における段部による登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位を、第２の回転中心周りに切削部材を回動させて上記切削抵抗により生じる外力と釣り合うような付勢力を上記切削部材に対して付与することで、当該切削部材の回動の位置の制御を行う回動位置制御部材２４と、上記登り部分や降り部分における上記周縁端の高さ方向の変位に加えて、さらに上記切削部材の回動に伴う上記周縁端に対する切削刃の当接高さ位置の変位をも合わせて吸収するように、上記切削部材の昇降を行う高さ変位吸収部材１６とを備えさせる。
【解決手段】切削工具において、周縁端における段部による登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位を、第２の回転中心周りに切削部材を回動させて上記切削抵抗により生じる外力と釣り合うような付勢力を上記切削部材に対して付与することで、当該切削部材の回動の位置の制御を行う回動位置制御部材２４と、上記登り部分や降り部分における上記周縁端の高さ方向の変位に加えて、さらに上記切削部材の回動に伴う上記周縁端に対する切削刃の当接高さ位置の変位をも合わせて吸収するように、上記切削部材の昇降を行う高さ変位吸収部材１６とを備えさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料等により形成された部材に機械加工で円孔を設けた場合、その円孔の周縁端にはエッジ部分が形成され、このエッジ部分にはバリが発生する。従来、このようなバリの除去やエッジ部分の除去を目的として、切削工具を用いることによる円孔の周縁端に対する切削加工、すなわち面取り加工が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような切削工具を用いた従来の面取り加工方法について、図面を用いて説明する。図８（Ａ）に示すように、切削工具である面取り工具８０は、図示しない回転駆動装置に脱着可能に装備されて、その軸心周りに回転駆動されるシャフト８２と、このシャフト８２の下端８２ａに取り付けられた大略円錐台形状の切削部８４とを有している。また、この切削部８４の円錐外周面には、１又は複数の切削刃８６が形成されている。
【０００４】
このような構成の面取り工具８０を用いて、金属部材８７を貫通するように形成された円孔８８に対する面取り加工を行う際には、まず、図８（Ａ）に示すように、シャフト８２の軸心と、金属部材８７における円孔８８の中心との位置合わせを行った後、回転駆動装置により面取り工具８０の回転駆動を行いながら、円孔８８の図示上方開口部における周縁端８８ａの略全体に切削刃８６を当接させるようにシャフト８２を下降させる。この当接により、切削刃８６が円孔８８の周縁端８８ａに沿って摺動され、周縁端８８ａに対する切削が行われ、その結果、図８（Ｂ）に示すように、円孔８８の周縁端８８ａのエッジ部分が除去されて、バリの除去加工及び面取り加工が行われることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構造の面取り工具８０は、金属部材８７における平坦な表面に形成された円孔８８の周縁端８８ａに対する面取り加工を前提とするものであり、例えば、図９の模式図に示すように、金属部材８７の表面が平坦ではなく、段部９０が形成されており、この段部９０をまたぐように形成された円孔８９の周縁端８９ａに対する面取り加工を行うような場合にあっては、その作業性が著しく低下せざるを得ないという問題がある。
【０００７】
すなわち、図９に示すように、段部９０の存在により、円孔８９の周縁端８９ａが同一平面に存在せず、例えば図示右側の周縁端８９ａが図示左側の周縁端８９ａよりも高い位置に形成されているような状態においては、面取り工具８０の切削刃８６を周縁端８９ａの全周に同時に当接させることができない。このような場合には、例えば、より小型の切削部８４を有する面取り工具８０を用いて、同一平面上に位置されない周縁端８９ａに対して部分的に切削刃８６を当接させて部分的な面取り加工を行い、この動作を周縁端８９ａの全周に対して施すように複数回に分けて行うことで、円孔８９の周縁端８９ａに対する面取り加工が行われている。
【０００８】
よって、従来の面取り工具では、その周縁端８９ａに段部９０を有するような円孔８９に対する面取り加工を効率的に行うことができず、その作業性が著しく低下するという問題がある。また、このような段部を含む円孔がより小径に形成されるような場合にあっては、上記複数回に分けての加工を行うこと自体が、さらにその作業性を低下させることにもなる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具において、段部において形成された円孔等、その周縁端が同一平面上に存在しないような円孔の周縁端に対する切削加工を、良好な作業性でもって行うことができる切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具であって、
上記回転駆動装置に装備可能であって、その中心軸を上記回転駆動の第１の回転中心として備えるシャフトユニットと、
上記第１の回転中心に対して偏心された第２の回転中心において回動可能に当該シャフトユニットの一端に取り付けられるとともに、上記第２の回転中心に対して傾斜された方向に延在し、かつ当該第２の回転中心側に向けて配置された刃端を有する切削刃が形成された大略棒状の切削部材と、
上記切削部材に取り付けられ、切削抵抗によって上記第２の回転中心周りの上記回動の方向において上記切削部材に作用される外力に抗するように当該切削部材を付勢して、当該切削部材の回動の位置を制御する回動位置制御部材と、
上記シャフトユニットに取り付けられ、上記周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記周縁端に対する上記切削刃の当接高さ位置の変位を吸収するように、上記第１の回転中心に沿って上記切削部材を昇降させる高さ変位吸収部材とを備え、
上記第１の回転中心周りに上記シャフトユニットを回転駆動させて上記切削部材を公転させ、上記略円孔の周縁端に沿って上記切削刃の摺動を行うとともに、上記周縁端の高さ位置の変位に伴う上記外力の変位に応じて、上記回動位置制御部材により上記付勢される力を変位させて上記切削部材の上記回動の位置を制御し、かつ上記高さ変位吸収部材により当該周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記当接高さ位置の変位を吸収しながら、上記切削加工対象物の切削加工を行うことを特徴とする切削工具を提供する。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、上記切削刃は上記刃端に対して対称形状を有し、
上記回動位置制御部材は、上記切削抵抗が生じていない状態において、上記第１の回転中心と上記第２の回転中心との間に上記切削刃が延在するような位置である回動基準位置に上記切削部材が位置されるように、当該切削部材に対する上記付勢を行う第１態様に記載の切削工具を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、切削工具において、周縁端における段部による登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位を、第２の回転中心周りに切削部材を回動させて上記切削抵抗により生じる外力と釣り合うような付勢力を上記切削部材に対して付与することで、当該切削部材の回動の位置の制御を行う回動位置制御部材と、上記登り部分や降り部分における上記周縁端の高さ方向の変位に加えて、さらに上記切削部材の回動に伴う上記周縁端に対する切削刃の当接高さ位置の変位をも合わせて吸収するように、上記切削部材の昇降を行う高さ変位吸収部材とが備えられていることにより、第１の回転中心周りに上記切削部材を公転させることで、このような登り部分や降り部分を含む上記周縁端に沿って上記切削刃を高い追従性でもって摺動させることができる。従って、上記段部を含むような周縁端に対する切削加工を円滑かつ効率的に実現することができるとともに、高い再現性でもって切削加工を実現することができるため、切削加工精度にバラツキの少ない加工を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる切削工具の一例である面取り工具１０の構造を示す側面図を図１に示し、その下面図を図２に示す。本第１実施形態の面取り工具１０は、例えば切削加工装置等に備えられた回転駆動装置に脱着可能に装備されて用いられるような自動機装備用の切削工具であって、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行うような切削工具である。特に、金属材料等により形成された部材に機械加工で円孔を設けた場合に、その円孔の周縁端において形成されたエッジ部分に対する面取り加工やバリ取り加工等の切削加工に用いられるような切削工具である。なお、このような面取り工具による切削対象物は、例えば、金属材料、その他、樹脂材料などにより形成されている。
【００１６】
（面取り工具の構成）
図１に示すように、面取り工具１０は、図示しない上記回転駆動装置により回転駆動されるシャフト１１と、このシャフト１１の図示上部全体を保持するとともに、上記回転駆動装置に脱着可能に装備させるシャフトホルダ１２と、上記切削加工を行う切削部材であるブレード１３と、このブレード１３をシャフト１１の図示下端に固定する切削部材保持部１４とを備えている。なお、シャフト１１、シャフトホルダ１２、及び切削部材保持部１４によりシャフトユニット９が構成されている。
【００１７】
シャフト１１は、その軸心を第１の回転中心（軸）Ｃ１として、シャフトホルダ１２を介して回転駆動されることが可能となっている。また、シャフトホルダ１２は、その内部においてボールスプライン機構１５を備え、このボールスプライン機構を介してシャフト１１の保持を行っている。すなわち、シャフト１１は、シャフトホルダ１２に対して昇降可能に保持されている。
【００１８】
さらに、シャフトホルダ１２の内部において、シャフト１１の上方には、シャフト１１の上端部を下方に向けて常時付勢する昇降用付勢バネ１６が備えられている。具体的には、昇降用付勢バネ１６は、シャフトホルダ１２の内部において、調節ネジ１７により昇降用付勢バネ１６の上端の固定位置が調整可能に固定された状態とされるとともに、その下端がシャフト１１の上端を下方に向けて付勢するように配置されている。なお、シャフト１１の上端にはフランジ部１１ａが形成されており、このフランジ部１１ａがボールスプライン機構１５の上部に当接されることで、シャフト１１の昇降範囲における下限位置が規定された状態とされている。このような構成が採用されていることにより、シャフト１１に対して、上方に向けて外力が作用された場合に、昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮させながら、ボールスプライン機構１５に沿って摺動させて、シャフトホルダ１２に対してシャフト１１を上昇させることが可能となっている。また、図１に示すように、シャフトホルダ１２の上部における小径の軸部分において、上記回転駆動装置のコレットチャック２９により脱着可能に保持されるように面取り工具１０は構成されている。
【００１９】
また、切削部材保持部１４は、大略棒状のブレード１３を第２の回転中心Ｃ２周りに回動可能にその上部において保持するブレードホルダ１８と、このブレードホルダ１８の中心（軸）である第２の回転中心Ｃ２を第１の回転中心Ｃ１より偏心させた状態にて、ブレードホルダ１８をシャフト１１の下端に固定する偏心ホルダ１９とを備えている。すなわち、シャフト１１が第１の回転中心Ｃ１において回転駆動されることで、当該第１の回転中心Ｃ１と同一方向に配置されかつ偏心された第２の回転中心Ｃ２が公転されるように、偏心ホルダ１９及びブレードホルダ１８を介して、シャフト１１の下端にブレード１３が固定されている。なお、ブレードホルダ１８には、ブレード１３を脱着可能に保持させることが可能となっている。
【００２０】
また、ブレード１３は、ブレードホルダ１８への保持部分となる略直線状に形成された上部部分と、第２の回転中心Ｃ２に対して傾斜して形成され、かつ当該傾斜方向に延在するように形成された切削刃１３ａを有する下部部分とを有している。具体的には、ブレード１３は、その上部部分の軸心が第２の回転中心Ｃ２と一致するように、ブレードホルダ１８に回動可能に保持されており、さらに、当該保持された状態において、図示下方に向けて傾斜されるように延在して形成された切削刃１３ａの刃端（刃の鋭端部分）１３ｂが第２の回転中心Ｃ２側に向くように形成されている。なお、図１に示すブレード１３は、切削刃１３ａの刃端１３ｂが部分的に曲線を描くように形成されているが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではなく、例えば、略直線状に形成されているような場合であってもよい。第２の回転中心Ｃ２に対して切削刃１３ａが傾斜して形成されていれば、後述する切削機能を実現することができるからである。
【００２１】
このようにブレード１３及びブレードホルダ１８が構成されていることにより、第２の回転中心Ｃ２においてブレード１３を回動させて、傾斜された方向に延在されている切削刃１３ａを第２の回転中心Ｃ２周りに回動させることが可能となっている。
【００２２】
また、図１及び図２に示すように、面取り工具１０には、このような第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動範囲を規制するとともに、後述するようにブレード１３の回動位置（回動姿勢）の制御を行う回動位置制御機構（部材）２０が備えられている。具体的には、回動位置制御機構２０は、図１に示すようにブレード１３における略中間付近、すなわち略直線状の上部部分と傾斜して形成された下部部分との間の位置に固定されるとともに、略水平方向に第１の回転中心Ｃ１に向けて延在して形成されたプレート部材２１と、このプレート部材２１における上記延在された側の端部に形成されたバネ掛け部２２と、偏心ホルダ１９において第１の回転中心を挟んでブレードホルダ１８の固定位置と略対称の位置に形成されたバネ掛け部２３と、それぞれのバネ掛け部２２、２３にその両端部が取り付けられた１つの回動位置制御用付勢バネ２４とを備えている。また、図１に示すように、このように２つのバネ掛け部２２、２３の間に取り付けられた回動位置制御用付勢バネ２４が、略水平方向に伸縮されるように、それぞれのバネ掛け部２２、２３における端部の高さ位置が上下方向において調整されており、例えば、ぞれぞれの端部は、偏心ホルダ１９の下面の高さ位置と、ブレード１３の略中間の高さ位置との間に位置されるように構成されている。
【００２３】
また、回動位置制御用付勢バネ２４は、このような取り付け状態において、弾性的に延伸された状態とされており、その結果、図２に示すようにブレード１３に対して切削抵抗が負荷されていない状態において、切削刃１３ａが第２の回転中心Ｃ２と第１の回転中心Ｃ１との間に延在するように配置される位置である回動基準位置Ｐ１に位置させることが可能となっている。さらに、図２に示すように、ブレード１３に対して切削抵抗が負荷されることにより、第２の回転中心Ｃ２周りの回動の方向に外力が作用されて、ブレード１３が回動されるような場合であっても、回動基準位置Ｐ１に対する回動角度の大きさに応じて回動位置制御用付勢バネ２４の延伸量が増加する、すなわり、回動角度が大きくなるにつれて、ブレード１３を回動基準位置Ｐ１へ引き戻そうとする方向に作用する付勢力を増加させることができるため、ブレード１３の正方向又は逆方向への回動範囲を規制することが可能となっている。なお、このようなブレード１３の回動範囲としては、例えば、図２に示すように、回動基準位置Ｐ１に対して、反時計方向に４５度だけ回動された回動位置Ｐ２と、時計方向に４５度だけ回動された回動位置Ｐ３との間の範囲に設定することができる。
【００２４】
（面取り工具により切削加工の原理）
次に、このような構成を有する面取り工具１０により、切削加工対象物である金属材料等よりなる被加工部材（例えば板状部材）に形成された略円孔の開口の周縁端に対して行われる面取り加工（バリ取り加工も含む）の原理について、模式説明図を用いて以下に説明する。
【００２５】
（平坦な周縁端に対する面取り加工）
まず、このような被加工部材３０の表面が略平坦面であり、当該被加工部材３０に形成された円孔３１の周縁端３１ａが段部等を含むことなく、同一平面上に形成されているような場合について説明する。なお、図３（Ａ）は、このような被加工部材３０の円孔３１の周縁端３１ａに対して、面取り工具１０により面取り加工を行っている状態におけるブレード１３の状態を示す模式断面図であり、図３（Ｂ）は、周縁端３１ａのそれぞれの回動位置においてブレード１３の回動姿勢状態を示す模式平面図である。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）においては、その説明の理解を容易なものとすることを目的とし、ブレード１３の形状を線状に模式化して示しており、１本のブレード１３の公転によるそれぞれの複数箇所の位置での状態を示している。
【００２６】
まず、このような円孔３１に対する面取り加工が行われる際には、円孔３１の中心と、面取り工具１０における第１の回転中心Ｃ１とを一致させるように両者に位置決めが行われ、その後、図示しない回転駆動装置を下降させることにより面取り工具１０全体を下降させて、回動基準位置Ｐ１に位置された状態のブレード１３の刃端１３ｂが、円孔３１の周縁端３１ａに当接させた状態とさせる。なお、このような当接状態においては、切削抵抗を確保するために、ブレード１３の刃端１３ｂを周縁端３１ａに押し付けるように、昇降用付勢バネ１６を僅かに弾性圧縮させた状態とする必要がある。
【００２７】
次に、このような状態から図３（Ｂ）に示すように、回転駆動装置により面取り工具１０を第１の回転中心Ｃ１において時計方向に回転駆動させると、切削位置Ｐ３１において、回動基準位置Ｐ１に位置されていた状態のブレード１３に対して、当該回転駆動による周縁端３１ａと切削刃１３ａとの間の切削抵抗により生じる外力が作用され、当該外力によりブレード１３が第２の回転中心Ｃ２において図示時計方向に回動される。このブレード１３の回動により回動位置制御用付勢バネ２４が延伸されることとなり、当該延伸によりブレード１３の上記回動を引き戻そうとする方向に付勢力が作用されることとなる。上記外力は、周縁端３１ａと刃端１３ｂとの間の切削角度により変化するものであり、切削角度が深く（大きく）なる（すなわち回動角度が小さくなる）にしたがって外力も大きくなり、切削角度が浅く（小さく）なる（すなわち回動角度が大きくなる）にしたがって外力は小さくなる。一方、付勢力は、付勢バネ２４の延伸量に比例して変化するものであり、回動角度が大きくなるにしたがって付勢力は大きくなり、回動角度が小さくなるにしたがって付勢力は小さくなる。このような外力と付勢力とが釣り合うような回動位置に位置されるようにブレード１３が第２の回転中心Ｃ２周りに回動されて回動位置の制御が行われた状態にて、切削加工が開始される。なお、図３（Ｂ）に示す切削位置Ｐ３１においては、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０とが釣り合った状態に回動位置を示している。
【００２８】
ここで、ブレード１３の回動角度αと、切削刃１３ａの周縁端３１ａに対する切削角度θとの関係を図６（Ａ）及び（Ｂ）の模式説明図を用いて説明する。図６（Ａ）に示すように、ブレード１３が回動角度α１だけ回動された状態においては、周縁端３１ａに対する切削刃１３ａの切削角度はθ１となっており、回動角度と切削角度との関係は、θ１＋α１＝９０度となる関係にある。このような状態より、図６（Ｂ）に示すように、回動角度がα１からα２へと増加されると、それに伴って切削角度はθ１からθ２へと減少されることになる。このように切削角度が減少されると、切削刃１３ａの刃端１３ｂが周縁端３１ａを押圧する力が減少することとなり、その結果、切削抵抗が減少することとなる。従って、切削角度θと切削抵抗とは比例関係にあり、回動角度αと切削抵抗とは反比例の関係にある。なお、例えば、図６（Ｂ）に示す状態においては、刃端１３ｂの周縁端３１ａへの当接位置より周縁端３１ａに対して直交する面と、切削刃１３ａの刃面との間の角がすくい角βであり、周縁端３１ａと切削刃１３ａの刃面との間の角が逃げ角γとなっている。
【００２９】
上述したような釣り合い状態にて、ブレード１３が第１の回転中心Ｃ１周りに公転されることで、ブレード１３の切削刃１３ａが周縁端３１ａに沿って摺動され、周縁端３１ａに対する切削加工、すなわち周縁端３１ａのエッジ部分を除去するような面取り加工が行われる。また、このような円孔３１の円周端３１ａには段部等が含まれていないため、図３（Ｂ）において、ブレード１３が公転された場合における９０度毎の切削位置Ｐ３１〜Ｐ３４のいずれの位置においても、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０との釣り合い状態が変化しないため、第２の回転中心Ｃ２に対するブレード１３の回動位置は変化することなく一定の状態が保持されることとなる。すなわち、図３（Ａ）に示すように、周縁端３１ａの高さ位置に変化がないため、図示左側の切削位置Ｐ３１におけるブレード１３の姿勢と、図示右側の切削位置Ｐ３３におけるブレード１３の姿勢とは、第１の回転中心Ｃ１に対して軸対称の関係にあり、ブレード１３の高さ方向の変位も生じない（すなわち、昇降用付勢バネ１６の圧縮状態が変位されることはない）。従って、略平坦面に形成された円孔３１の周縁端３１ａに対して、略均一な状態で面取り加工を行うことができる。なお、図３（Ｂ）において示すＲは、第２の回転中心Ｃ２の公転の軌跡である。
【００３０】
（高さ方向に変位を有する周縁端に対する面取り加工）
次に、被加工部材４０の表面が平坦面ではなく、段部４１ｂあるいは隆起部分を含み、当該被加工部材４０に形成された円孔４１の周縁端４１ａがこのような段部等を含むような場合、すなわち、周縁端４１ａが同一平面に形成されていないような場合について説明する。なお、図４（Ａ）は、このような被加工部材４０の円孔４１の周縁端４１ａに対して、面取り工具１０により面取り加工を行っている状態におけるブレード１３の状態を示す模式断面図であり、図４（Ｂ）は、周縁端４１ａのそれぞれの回動位置においてブレード１３の回動姿勢状態を示す模式平面図である。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）においても、ブレード１３の形状を線状に模式化して示しており、１本のブレード１３の公転によるそれぞれの複数箇所の位置での状態を示している。
【００３１】
このような円孔４１に対する面取り加工を行う際にも、円孔４１の中心と、面取り工具１０における第１の回転中心Ｃ１とを一致させるように両者の位置決めを行い、その後、切削抵抗を生じさせるように、昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮させた状態にて、ブレード１３の切削刃１３ａを円孔４１の周縁端４１ａに当接させた状態とさせる。
【００３２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、回動駆動装置による面取り工具１０の第１の回転中心Ｃ１における時計方向の回転を駆動すると、図３（Ｂ）にて説明したように、切削抵抗により生じる外力Ｆ０と回動位置制御用付勢バネ２４の弾性的な延伸により生じる付勢力Ｔ０とが釣り合うような第２の回転中心Ｃ２周りの回動位置に、ブレード１３が回動された状態とされる（切削位置Ｐ４１）。
【００３３】
その後、このような回動姿勢が保持された状態にて、第１の回転中心Ｃ１周りのブレード１３の公転が行われ、周縁端４１ａに対する切削刃１３ａの摺動により周縁端４１ａの面取り加工が開始される。
【００３４】
さらにブレード１３の公転が行われ、段部４１ｂを有する周縁端４１ａの登り部分に到達すると、当該登り部分の形状によりブレード１３に対する切削抵抗が増加することとなる。具体的には、図４（Ｂ）における切削位置Ｐ４２において、ブレード１３の回動姿勢が切削位置Ｐ４１における回動姿勢と同じであると仮定した場合（図示点線にて示す）に、切削抵抗により生じる外力がＦ０からＦ１へと増加することで、Ｆ１＞Ｔ０となり、ブレード１３に作用されている外力と付勢力との釣り合い状態が崩れることとなる。その結果、ブレード１３の回動角度が大きくなるように第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動が行われ、当該回動により切削抵抗により生じる外力は低減され、逆に付勢力は増大されることとなる。これにより、切削位置Ｐ４２において、図示実線にて示すようなブレード１３の回動姿勢にて、外力Ｆ２と付勢力Ｔ１とが釣り合った状態とされる（すなわち、Ｆ２＝Ｔ１（Ｆ２＜Ｆ１、Ｔ０＜Ｔ１））。このような釣り合いが採れた状態の回動姿勢にてブレード１３による周縁端４１ａに対する面取り加工が継続して行われる。
【００３５】
ここで、このような切削抵抗の変位により生じる外力の変位、ブレード１３の回動角度の変位、及びブレード１３の高さ位置の変位の関係について、図４（Ａ）を用いて説明する。
【００３６】
図４（Ａ）において、図示左側の切削位置Ｐ４１に位置されているブレード１３がその回動姿勢を保持した状態のまま１８０度公転されて図示右側の切削位置Ｐ４２に位置された状態（仮想的な状態）のブレード１３を図示点線にて示す。このような状態においては、段部４１ｂを有する周縁端４１ａにおいて、ブレード１３の切削刃１３ａが図示下方に位置されており、両者の間に高さ方向の変位ΔＨ１が存在している。
【００３７】
さらに、このような回動姿勢のブレード１３（図示点線にて示す）を、切削位置Ｐ４２において、図４（Ｂ）にて実線にて示す回動位置にまで回動させると、ブレード１３自体の昇降を固定した状態においては、図４（Ａ）において二点鎖線にて示すブレード１３の回動姿勢のように、周縁端４１ａにおいてさらに高さ方向の変位ΔＨ２だけ下方に位置されることとなる。このようなブレード１３の第２の回転中心Ｃ２周りの回動、及び第１の回転中心Ｃ１周りの公転によるブレード１３の高さ方向の変位量は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す模式説明図における幾何学的関係より求めることができる。従って、ブレード１３自体の昇降が仮に固定された状態においては、このような段部４１ｂの存在による切削抵抗の増加により、ブレード１３が高さ方向に変位量（ΔＨ１＋ΔＨ２）だけ下方に向けて仮想的に変位されることとなる。
【００３８】
面取り工具１０においては、このようなブレード１３の高さ方向の変位量（ΔＨ１＋ΔＨ２）は、シャフト１１がシャフトホルダ１２の内部に取り付けられている昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮しながら、ボールスプライン機構１５に沿って上昇することで、吸収することができる。すなわち、ブレード１３において生じる高さ方向の変位は、昇降用付勢バネ１６の弾性圧縮状態の変位により吸収することができる。その結果、図４（Ａ）において実線にて示すように、ブレード１３が高さ方向に（ΔＨ１＋ΔＨ２）だけ上昇されて、円孔４１ａの周縁端４１ａに切削刃１３ａが当接された状態とさせることができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが段部等を含むような場合であっても、ブレード１３の公転を行いながら、周縁端４１ａの高さ方向の上昇変位に拘わらず、面取り加工のための確実かつ円滑な摺動を行うことができる。
【００３９】
以上は、このような段部等を有する周縁端４１ａに対する面取り加工において、周縁端４１ａの登り部分に対する面取り加工が行われる場合の原理についての説明であるが、次に、周縁端４１ａの降り部分に対する面取り加工が行われる場合の原理について説明する。当該説明にあたって、図５（Ａ）及び（Ｂ）に模式説明図を示す。
【００４０】
図５（Ｂ）に示すように、切削位置Ｐ４２から切削位置Ｐ４１へ向けて、周縁端４１ａの降り部分に沿ってブレード１３の公転による摺動が行われると、この降り部分の形状によりブレード１３に対する切削抵抗が減少することとなる。具体的には、図５（Ｂ）における切削位置Ｐ４１において、ブレード１３の回動姿勢が切削位置Ｐ４２における回動姿勢と同じであると仮定した場合（図示点線にて示す）に、切削抵抗により生じる外力がＦ２からＦ３へと減少することで、Ｆ３＜Ｔ１となり、ブレード１３に作用されている外力と付勢力との釣り合い状態が崩れることとなる。その結果、ブレード１３の回動角度が小さくさるように第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動が行われる。当該回動により切削抵抗により生じる外力が増加され、逆に付勢力は減少されることとなる。その結果、切削位置Ｐ４１において、図示実線にて示すようなブレード１３の回動姿勢にて、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０とが釣り合った状態とされる（すなわち、Ｆ０＝Ｔ０（Ｆ３＜Ｆ０、Ｔ０＜Ｔ１））。このような釣り合いが採れた状態の回動姿勢にてブレード１３による周縁端４１ａに対する面取り加工が継続して行われる。
【００４１】
ここで、上述の周縁端４１ａの登り部分の説明と同様に降り部分において、このような切削抵抗の変位により生じる外力の変位、ブレード１３の回動角度の変位、及びブレード１３の高さ位置の変位の関係について、図５（Ａ）を用いて説明する。
【００４２】
図５（Ａ）において、図示右側の切削位置Ｐ４２に位置されているブレード１３がその回動姿勢を保持した状態のまま１８０度公転されて図示左側の切削位置Ｐ４１に位置された状態（仮想的な状態）のブレード１３を図示点線にて示す。このような状態においては、段部を有する周縁端４１ａにおいて、ブレード１３の切削刃１３ａが図示上方に位置されており、両者の間に高さ方向の変位ΔＨ４が存在している。
【００４３】
さらに、このような回動姿勢のブレード１３（図示点線にて示す）を、切削位置Ｐ４１において、図５（Ｂ）にて実線にて示す回動位置にまで回動させると、ブレード１３自体の昇降を固定した状態においては、図５（Ａ）において二点鎖線にて示すブレード１３の回動姿勢のように、周縁端４１ａにおいてさらに高さ方向の変位ΔＨ３だけ上方に位置されることとなる。このようなブレード１３の第２の回転中心Ｃ２周りの回動、及び第１の回転中心Ｃ１周りの公転によるブレード１３の高さ方向の変位量は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す模式説明図における幾何学的関係より求められる。従って、ブレード１３自体の昇降が仮に固定された状態においては、このような段部の存在による切削抵抗の減少により、ブレード１３が高さ方向に変位量（ΔＨ３＋ΔＨ４）だけ上方に向けて仮想的に変位されることとなる。なお、それぞれの高さ方向の変位は、ΔＨ１＝ΔＨ４、ΔＨ２＝ΔＨ３の関係にある。
【００４４】
面取り工具１０においては、上述の登り部分と同様に、このようなブレード１３の高さ方向の変位量（ΔＨ３＋ΔＨ４）は、弾性圧縮された状態にある昇降用付勢バネ１６が延伸されることでシャフト１１を押し下げて、ボールスプライン機構１５に沿って下降させることで、吸収することができる。その結果、図５（Ａ）において実線にて示すように、ブレード１３が高さ方向に（ΔＨ３＋ΔＨ４（＝ΔＨ１＋ΔＨ２））だけ下降されて、円孔４１ａの周縁端４１ａに切削刃１３ａが当接された状態とさせることができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが段部等を含むような場合であっても、ブレード１３の公転を行いながら、周縁端４１ａの高さ方向の下降変位に拘わらず、面取り加工のための確実かつ円滑な摺動を行うことができる。
【００４５】
このように、円孔４１の周縁端４１ａにおいて高さ方向の変位が含まれるような場合であっても、周縁端４１ａの高さ方向に変位に起因する切削抵抗の変位に対して、第２の回転中心Ｃ２周りにブレード１３を回動させて切削刃１３ａと周縁端４１ａとの間の切削角度を変位させることで、上記切削抵抗により生じる外力Ｆと、回動角度の大きさに比例して生じる付勢力Ｔとの釣り合いを採って、第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動位置を制御しながら、周縁端４１ａの形状による高さ方向の変位だけでなく、切削抵抗の変位に対応するためのブレード１３の上記回動による高さ方向の変位が加算された総合的なブレード１３の高さ方向の変位量に対して、昇降用付勢バネ１６の弾性圧縮量を変位させることで当該変位量の吸収を行うことができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが高さ方向の変位を含むような形状を有する場合であっても、周縁端４１ａに沿って高い追従性でもって確実かつ円滑にブレード１３の切削刃１３ａを摺動させることができ、周縁端４１ａに対する面取り加工を効率的に行うことができる。
【００４６】
なお、本第１実施形態においては、このように昇降用付勢バネ１６が、単に周縁端４１ａの段部の高さ変位を吸収するだけでなく、第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動によるブレード１３の高さ方向の変位をも吸収する機能を有していることから、昇降用付勢バネ１６が高さ方向変位吸収部材（機構）の一例となっている。
【００４７】
また、本第１実施形態の面取り工具１０においては、ブレード１３の切削刃１３ａが、その刃端１３ｂに対して対称形状を有しており、さらに切削抵抗が負荷されていない、いわゆるフリーな状態において、回動位置制御用付勢バネ２４の付勢力により、ブレード１３が回動基準位置Ｐ１に位置された状態とされるため、ブレード１３は、第１の回転中心Ｃ１周りに時計方向（正方向）だけでなく反時計方向（逆方向）にも公転させることができる。このように正逆いずれの方向にも公転可能とされていることにより、例えば、周縁端４１ａの登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位に起因する部分的な切削量のバラツキが生じるような場合であっても、周縁端４１ａに対してブレード１３を正方向に公転駆動させることにより切削加工を行った後、ブレード１３を逆方向に公転駆動させることにより切削加工を行うことで、上記登り部分や降り部分において生じる可能性のある切削量のバラツキを低減することができ、高精度な切削加工を実現することができる。
【００４８】
また、このような面取り工具１０は、切削装置等における回転駆動装置に脱着可能に装備されて切削加工を行うことができるため、このような段部を有する周縁端に対する加工として従来行われている手作業による切削加工とは異なり、作業効率を向上させることができるだけでなく、多数の同一被加工対象物に対する切削加工を再現性でもって行うことができるという利点を有する。
【００４９】
また、上述において説明したように、切削抵抗により生じる外力と、回動位置制御用付勢バネ２４により生じる付勢力との釣り合いにより、周縁端４１ａの高さ方向に位置の変位に応じて、ブレード１３の回動位置が制御されることとなるが、このような回動位置の制御は、第１の回転中心Ｃ１周りのブレード１３の微小な公転量毎に随時行われており、その結果、連続的な回動位置の制御がなされるものである。ただし、回転駆動装置によるシャフト１１の回転駆動速度が高速化された場合には、回動位置制御用付勢バネ２４の仕様（バネ定数等）によっては、回動位置の制御がブレード１３の公転に追従できないような事態も考えられる。このような事態の発生を防止するため、シャフト１１の回転駆動速度に応じて、回動位置制御用付勢バネ２４の仕様を決定することが好ましい。具体的には、例えば、シャフト１１を高速回転させて使用するような場合にあっては、回動位置制御用付勢バネ２４のバネ定数を大きく設定することで、回動位置の制御追従性を良好なものとすることができる。一方、シャフト１１を低速回転させて使用するような場合にあっては、バネ定数を小さく設定することで、周縁端４１ａの高さ変位量に応じて適格にブレード１３の回動位置を変位させることができるため、高精度な切削加工を実現することができる。なお、回転駆動装置による面取り工具１０を回転駆動させる回転速度としては、被加工対象物の材質、円孔の口径、そして面取り加工の精度等に応じて決定することが好ましい。このような回転速度としては、例えば、６０〜３００ｒｐｍ程度の範囲内にて決定することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる切削工具の一例である面取り工具は、上記第１実施形態の面取り工具１０とは、その回動位置制御機構の構成のみが異なっているものであり、その他の構成は同様な構成となっている。このように異なる構成である回動位置制御機構５０の構成を示す部分側面図を図７（Ａ）に示す。
【００５１】
図７（Ａ）に示すように、本第２実施形態の面取り工具における回動位置制御機構５０は、偏心ホルダ１９にバネ掛け部２３を備えさせない構造を採用している点において、上記第１実施形態の回動位置制御機構２０と大きく異なる構成を有している。具体的には、回動位置制御機構５０は、ブレード１３の上部部分側面に形成された切り欠き部分１３ｃに鋼球５１を回動位置制御用付勢バネ５２で押圧付勢することにより、ブレード１３を回動基準位置Ｐ１に向けて常時付勢するような構成を有している。このような鋼球５１と回動位置制御用付勢バネ５２は、図７（Ｂ）に示すように、ブレードホルダ１８の外周面に固定されたリング状のバネホルダ５３の内側において取り付け保持されており、ブレードホルダ１８においては、このような鋼球５１及び付勢バネ５２の取り付け位置に合わせて開口部が形成されている。
【００５２】
このような構成が採用されていることにより、バネホルダ５３内に設置された回動位置制御用付勢バネ５２により鋼球５１がブレード１３の切り欠き部分１３ｃに常時押圧付勢された状態とされ、このような状態において、ブレード１３の回動が行われると、当該回動により切り欠き部分１３ｃが鋼球５１を押し戻して、回動位置制御用付勢バネ５２を弾性圧縮し、その結果、付勢バネ５２により回動基準位置Ｐ１に向けてブレード１３を付勢するような力が作用されることとなる。従って、上記第１実施形態の回動位置制御機構２０と同様な機能を得ることができる。
【００５３】
なお、このような回動位置制御機構としては、上記それぞれの実施形態において採用しているような構造のみに限定されるものではなく、このようにブレード１３の回動により付勢力を生じさせるような機能を有する他の構造を採用することもできる。
【００５４】
また、ブレード１３の形状については、切削刃１３ａが形成されている部分が第２の回転中心Ｃ２に対して傾斜されるように形成されていれば、上記それぞれの実施形態の効果を得ることが可能であるが、ブレードホルダ１８に取り付け状態において、ブレード１３の先端位置が第１の回転中心Ｃ１を大幅に超えてしまうような位置に位置されない程度にブレード１３を傾斜させて形成することが好ましい。すなわち、ブレード１３の傾斜部分が極端に長くなりすぎると、その先端部が円孔４１の内周面に接触してしまい、公転による切削加工が困難となる場合があるからである。なお、傾斜の角度は、面取り加工の仕様により決定することができるが、例えば、３０〜６０度の範囲にて設定することが好ましい。
【００５５】
また、第１の回転中心Ｃ１に対する第２の回転中心Ｃ２の偏心の程度は、切削加工対象物である円孔４１の孔径により決定することが好ましい。なお、本発明はこのように第１の回転中心Ｃ１に対する第２の回転中心Ｃ２の偏心の位置が固定されているような構成についてのみ限定されるものではなく、例えば、図１０に示す上記実施形態の変形例（例えば、上記第１実施形態の変形例）にかかる面取り工具６０のように、第２の回転中心Ｃ２の偏心の位置を可変させることができるような構造が採用されるような場合であってもよい。具体的には、図１０に示すように、切削部材保持部６１において、水平方向に貫通孔部６２ａが設けられた偏心ホルダ６２と、この貫通孔部６２ａに摺動可能に嵌合される棒状の偏心位置調整バー６３とを備えさせ、偏心位置調整バー６３の遠端側にブレードホルダ１８を固定して、貫通孔部６２ａと偏心位置調整バー６３との嵌合位置をスライド移動により調整することで、第２の回転中心Ｃ２の偏心位置を調整することができる。なお、このような嵌合位置は、固定用ネジ６２ｂにより解除可能に固定することができる。このような構成を有する面取り工具６０では、より広範な孔径範囲の円孔に対する面取り加工に対応することができる。
【００５６】
また、上記それぞれの実施形態のような面取り工具１０を用いて切削加工を行うような場合には、第１の回転中心Ｃ１と円孔４１の中心との位置合わせを確実に行った後に当該切削加工を行うことが好ましいが、上述したように円孔４１の周縁端４１ａの高さ位置の変位に追従して切削加工を行うことができるという機能を有しているため、上記位置合わせに多少の位置ズレが生じているような場合であっても、上記追従性の機能でもって適切な切削加工を実現可能という効果を得ることもできる。
【００５７】
また、同様に、段部を含むような円孔４１の周縁端４１ａを、仮想的に平面的に展開すると楕円、長円等、異形の円周曲線を有することとなるため、円孔が僅かに変形された異形の孔として形成されるような場合であっても、面取り工具１０による面取り加工を実現することができる。
【００５８】
また、ブレード１３の高さ方向の変位を吸収する機構として、シャフトホルダ１２内にボールスプライン機構１５を装備させるような場合について説明したが、上記それぞれの実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、ブレードホルダ１８にブレード１３の高さ変位を吸収するような機構を備えさせるような場合であってもよい。シャフトユニット９において、このような高さ変位を吸収する機構が備えられていれば良いからである。
【００５９】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる面取り工具の構造を示す側面図である。
【図２】図１の面取り工具における下面図である。
【図３】上記第１実施形態の面取り工具により平坦な円孔に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図４】上記第１実施形態の面取り工具により段部を有する円孔の登り部分に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図５】上記第１実施形態の面取り工具により段部を有する円孔の降り部分に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図６】上記第１実施形態の面取り工具において、第２の回転中心周りのブレードの回動角度と切削刃の切削角度との関係を示す模式平面図であり、（Ａ）は回動角度が相対的に小さく、切削角度が相対的に大きい状態を示す図であり、（Ｂ）は回動角度が相対的に大きく、切削角度が相対的に小さい状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる面取り工具の回動位置制御機構の構造を示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）はバネホルダの平面図である。
【図８】従来の面取り工具により円孔の面取り加工を行う方法を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は面取り加工開始時の状態を示す図であり、（Ｂ）は面取り加工が完了した状態を示す図である。
【図９】従来の面取り工具により段部を有する円孔に対する面取り加工を行う方法を説明するための模式説明図である。
【図１０】上記第１実施形態の変形例にかかる面取り工具の模式外観斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
９ シャフトユニット
１０、６０ 面取り工具
１１ シャフト
１２ シャフトホルダ
１３ ブレード
１３ａ 切削刃
１３ｂ 刃端
１４ 切削部材保持部
１５ ボールスプライン機構
１６ 昇降用付勢バネ
１７ 調節ネジ
１８ ブレードホルダ
１９ 偏心ホルダ
２０ 回動位置制御機構
２１ プレート部材
２２、２３ バネ掛け部
２４ 回動位置制御用付勢バネ
２９ コレットチャック
３０、４０ 被加工部材
３１、４１ 円孔
３１ａ、４１ａ 周縁端
４１ｂ 段部
Ｃ１ 第１の回転中心
Ｃ２ 第２の回転中心
Ｐ１ 回動基準位置
Ｆ 外力
Ｔ 付勢力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料等により形成された部材に機械加工で円孔を設けた場合、その円孔の周縁端にはエッジ部分が形成され、このエッジ部分にはバリが発生する。従来、このようなバリの除去やエッジ部分の除去を目的として、切削工具を用いることによる円孔の周縁端に対する切削加工、すなわち面取り加工が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような切削工具を用いた従来の面取り加工方法について、図面を用いて説明する。図８（Ａ）に示すように、切削工具である面取り工具８０は、図示しない回転駆動装置に脱着可能に装備されて、その軸心周りに回転駆動されるシャフト８２と、このシャフト８２の下端８２ａに取り付けられた大略円錐台形状の切削部８４とを有している。また、この切削部８４の円錐外周面には、１又は複数の切削刃８６が形成されている。
【０００４】
このような構成の面取り工具８０を用いて、金属部材８７を貫通するように形成された円孔８８に対する面取り加工を行う際には、まず、図８（Ａ）に示すように、シャフト８２の軸心と、金属部材８７における円孔８８の中心との位置合わせを行った後、回転駆動装置により面取り工具８０の回転駆動を行いながら、円孔８８の図示上方開口部における周縁端８８ａの略全体に切削刃８６を当接させるようにシャフト８２を下降させる。この当接により、切削刃８６が円孔８８の周縁端８８ａに沿って摺動され、周縁端８８ａに対する切削が行われ、その結果、図８（Ｂ）に示すように、円孔８８の周縁端８８ａのエッジ部分が除去されて、バリの除去加工及び面取り加工が行われることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構造の面取り工具８０は、金属部材８７における平坦な表面に形成された円孔８８の周縁端８８ａに対する面取り加工を前提とするものであり、例えば、図９の模式図に示すように、金属部材８７の表面が平坦ではなく、段部９０が形成されており、この段部９０をまたぐように形成された円孔８９の周縁端８９ａに対する面取り加工を行うような場合にあっては、その作業性が著しく低下せざるを得ないという問題がある。
【０００７】
すなわち、図９に示すように、段部９０の存在により、円孔８９の周縁端８９ａが同一平面に存在せず、例えば図示右側の周縁端８９ａが図示左側の周縁端８９ａよりも高い位置に形成されているような状態においては、面取り工具８０の切削刃８６を周縁端８９ａの全周に同時に当接させることができない。このような場合には、例えば、より小型の切削部８４を有する面取り工具８０を用いて、同一平面上に位置されない周縁端８９ａに対して部分的に切削刃８６を当接させて部分的な面取り加工を行い、この動作を周縁端８９ａの全周に対して施すように複数回に分けて行うことで、円孔８９の周縁端８９ａに対する面取り加工が行われている。
【０００８】
よって、従来の面取り工具では、その周縁端８９ａに段部９０を有するような円孔８９に対する面取り加工を効率的に行うことができず、その作業性が著しく低下するという問題がある。また、このような段部を含む円孔がより小径に形成されるような場合にあっては、上記複数回に分けての加工を行うこと自体が、さらにその作業性を低下させることにもなる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具において、段部において形成された円孔等、その周縁端が同一平面上に存在しないような円孔の周縁端に対する切削加工を、良好な作業性でもって行うことができる切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行う切削工具であって、
上記回転駆動装置に装備可能であって、その中心軸を上記回転駆動の第１の回転中心として備えるシャフトユニットと、
上記第１の回転中心に対して偏心された第２の回転中心において回動可能に当該シャフトユニットの一端に取り付けられるとともに、上記第２の回転中心に対して傾斜された方向に延在し、かつ当該第２の回転中心側に向けて配置された刃端を有する切削刃が形成された大略棒状の切削部材と、
上記切削部材に取り付けられ、切削抵抗によって上記第２の回転中心周りの上記回動の方向において上記切削部材に作用される外力に抗するように当該切削部材を付勢して、当該切削部材の回動の位置を制御する回動位置制御部材と、
上記シャフトユニットに取り付けられ、上記周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記周縁端に対する上記切削刃の当接高さ位置の変位を吸収するように、上記第１の回転中心に沿って上記切削部材を昇降させる高さ変位吸収部材とを備え、
上記第１の回転中心周りに上記シャフトユニットを回転駆動させて上記切削部材を公転させ、上記略円孔の周縁端に沿って上記切削刃の摺動を行うとともに、上記周縁端の高さ位置の変位に伴う上記外力の変位に応じて、上記回動位置制御部材により上記付勢される力を変位させて上記切削部材の上記回動の位置を制御し、かつ上記高さ変位吸収部材により当該周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記当接高さ位置の変位を吸収しながら、上記切削加工対象物の切削加工を行うことを特徴とする切削工具を提供する。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、上記切削刃は上記刃端に対して対称形状を有し、
上記回動位置制御部材は、上記切削抵抗が生じていない状態において、上記第１の回転中心と上記第２の回転中心との間に上記切削刃が延在するような位置である回動基準位置に上記切削部材が位置されるように、当該切削部材に対する上記付勢を行う第１態様に記載の切削工具を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、切削工具において、周縁端における段部による登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位を、第２の回転中心周りに切削部材を回動させて上記切削抵抗により生じる外力と釣り合うような付勢力を上記切削部材に対して付与することで、当該切削部材の回動の位置の制御を行う回動位置制御部材と、上記登り部分や降り部分における上記周縁端の高さ方向の変位に加えて、さらに上記切削部材の回動に伴う上記周縁端に対する切削刃の当接高さ位置の変位をも合わせて吸収するように、上記切削部材の昇降を行う高さ変位吸収部材とが備えられていることにより、第１の回転中心周りに上記切削部材を公転させることで、このような登り部分や降り部分を含む上記周縁端に沿って上記切削刃を高い追従性でもって摺動させることができる。従って、上記段部を含むような周縁端に対する切削加工を円滑かつ効率的に実現することができるとともに、高い再現性でもって切削加工を実現することができるため、切削加工精度にバラツキの少ない加工を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる切削工具の一例である面取り工具１０の構造を示す側面図を図１に示し、その下面図を図２に示す。本第１実施形態の面取り工具１０は、例えば切削加工装置等に備えられた回転駆動装置に脱着可能に装備されて用いられるような自動機装備用の切削工具であって、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔の周縁端に対する切削加工を行うような切削工具である。特に、金属材料等により形成された部材に機械加工で円孔を設けた場合に、その円孔の周縁端において形成されたエッジ部分に対する面取り加工やバリ取り加工等の切削加工に用いられるような切削工具である。なお、このような面取り工具による切削対象物は、例えば、金属材料、その他、樹脂材料などにより形成されている。
【００１６】
（面取り工具の構成）
図１に示すように、面取り工具１０は、図示しない上記回転駆動装置により回転駆動されるシャフト１１と、このシャフト１１の図示上部全体を保持するとともに、上記回転駆動装置に脱着可能に装備させるシャフトホルダ１２と、上記切削加工を行う切削部材であるブレード１３と、このブレード１３をシャフト１１の図示下端に固定する切削部材保持部１４とを備えている。なお、シャフト１１、シャフトホルダ１２、及び切削部材保持部１４によりシャフトユニット９が構成されている。
【００１７】
シャフト１１は、その軸心を第１の回転中心（軸）Ｃ１として、シャフトホルダ１２を介して回転駆動されることが可能となっている。また、シャフトホルダ１２は、その内部においてボールスプライン機構１５を備え、このボールスプライン機構を介してシャフト１１の保持を行っている。すなわち、シャフト１１は、シャフトホルダ１２に対して昇降可能に保持されている。
【００１８】
さらに、シャフトホルダ１２の内部において、シャフト１１の上方には、シャフト１１の上端部を下方に向けて常時付勢する昇降用付勢バネ１６が備えられている。具体的には、昇降用付勢バネ１６は、シャフトホルダ１２の内部において、調節ネジ１７により昇降用付勢バネ１６の上端の固定位置が調整可能に固定された状態とされるとともに、その下端がシャフト１１の上端を下方に向けて付勢するように配置されている。なお、シャフト１１の上端にはフランジ部１１ａが形成されており、このフランジ部１１ａがボールスプライン機構１５の上部に当接されることで、シャフト１１の昇降範囲における下限位置が規定された状態とされている。このような構成が採用されていることにより、シャフト１１に対して、上方に向けて外力が作用された場合に、昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮させながら、ボールスプライン機構１５に沿って摺動させて、シャフトホルダ１２に対してシャフト１１を上昇させることが可能となっている。また、図１に示すように、シャフトホルダ１２の上部における小径の軸部分において、上記回転駆動装置のコレットチャック２９により脱着可能に保持されるように面取り工具１０は構成されている。
【００１９】
また、切削部材保持部１４は、大略棒状のブレード１３を第２の回転中心Ｃ２周りに回動可能にその上部において保持するブレードホルダ１８と、このブレードホルダ１８の中心（軸）である第２の回転中心Ｃ２を第１の回転中心Ｃ１より偏心させた状態にて、ブレードホルダ１８をシャフト１１の下端に固定する偏心ホルダ１９とを備えている。すなわち、シャフト１１が第１の回転中心Ｃ１において回転駆動されることで、当該第１の回転中心Ｃ１と同一方向に配置されかつ偏心された第２の回転中心Ｃ２が公転されるように、偏心ホルダ１９及びブレードホルダ１８を介して、シャフト１１の下端にブレード１３が固定されている。なお、ブレードホルダ１８には、ブレード１３を脱着可能に保持させることが可能となっている。
【００２０】
また、ブレード１３は、ブレードホルダ１８への保持部分となる略直線状に形成された上部部分と、第２の回転中心Ｃ２に対して傾斜して形成され、かつ当該傾斜方向に延在するように形成された切削刃１３ａを有する下部部分とを有している。具体的には、ブレード１３は、その上部部分の軸心が第２の回転中心Ｃ２と一致するように、ブレードホルダ１８に回動可能に保持されており、さらに、当該保持された状態において、図示下方に向けて傾斜されるように延在して形成された切削刃１３ａの刃端（刃の鋭端部分）１３ｂが第２の回転中心Ｃ２側に向くように形成されている。なお、図１に示すブレード１３は、切削刃１３ａの刃端１３ｂが部分的に曲線を描くように形成されているが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではなく、例えば、略直線状に形成されているような場合であってもよい。第２の回転中心Ｃ２に対して切削刃１３ａが傾斜して形成されていれば、後述する切削機能を実現することができるからである。
【００２１】
このようにブレード１３及びブレードホルダ１８が構成されていることにより、第２の回転中心Ｃ２においてブレード１３を回動させて、傾斜された方向に延在されている切削刃１３ａを第２の回転中心Ｃ２周りに回動させることが可能となっている。
【００２２】
また、図１及び図２に示すように、面取り工具１０には、このような第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動範囲を規制するとともに、後述するようにブレード１３の回動位置（回動姿勢）の制御を行う回動位置制御機構（部材）２０が備えられている。具体的には、回動位置制御機構２０は、図１に示すようにブレード１３における略中間付近、すなわち略直線状の上部部分と傾斜して形成された下部部分との間の位置に固定されるとともに、略水平方向に第１の回転中心Ｃ１に向けて延在して形成されたプレート部材２１と、このプレート部材２１における上記延在された側の端部に形成されたバネ掛け部２２と、偏心ホルダ１９において第１の回転中心を挟んでブレードホルダ１８の固定位置と略対称の位置に形成されたバネ掛け部２３と、それぞれのバネ掛け部２２、２３にその両端部が取り付けられた１つの回動位置制御用付勢バネ２４とを備えている。また、図１に示すように、このように２つのバネ掛け部２２、２３の間に取り付けられた回動位置制御用付勢バネ２４が、略水平方向に伸縮されるように、それぞれのバネ掛け部２２、２３における端部の高さ位置が上下方向において調整されており、例えば、ぞれぞれの端部は、偏心ホルダ１９の下面の高さ位置と、ブレード１３の略中間の高さ位置との間に位置されるように構成されている。
【００２３】
また、回動位置制御用付勢バネ２４は、このような取り付け状態において、弾性的に延伸された状態とされており、その結果、図２に示すようにブレード１３に対して切削抵抗が負荷されていない状態において、切削刃１３ａが第２の回転中心Ｃ２と第１の回転中心Ｃ１との間に延在するように配置される位置である回動基準位置Ｐ１に位置させることが可能となっている。さらに、図２に示すように、ブレード１３に対して切削抵抗が負荷されることにより、第２の回転中心Ｃ２周りの回動の方向に外力が作用されて、ブレード１３が回動されるような場合であっても、回動基準位置Ｐ１に対する回動角度の大きさに応じて回動位置制御用付勢バネ２４の延伸量が増加する、すなわり、回動角度が大きくなるにつれて、ブレード１３を回動基準位置Ｐ１へ引き戻そうとする方向に作用する付勢力を増加させることができるため、ブレード１３の正方向又は逆方向への回動範囲を規制することが可能となっている。なお、このようなブレード１３の回動範囲としては、例えば、図２に示すように、回動基準位置Ｐ１に対して、反時計方向に４５度だけ回動された回動位置Ｐ２と、時計方向に４５度だけ回動された回動位置Ｐ３との間の範囲に設定することができる。
【００２４】
（面取り工具により切削加工の原理）
次に、このような構成を有する面取り工具１０により、切削加工対象物である金属材料等よりなる被加工部材（例えば板状部材）に形成された略円孔の開口の周縁端に対して行われる面取り加工（バリ取り加工も含む）の原理について、模式説明図を用いて以下に説明する。
【００２５】
（平坦な周縁端に対する面取り加工）
まず、このような被加工部材３０の表面が略平坦面であり、当該被加工部材３０に形成された円孔３１の周縁端３１ａが段部等を含むことなく、同一平面上に形成されているような場合について説明する。なお、図３（Ａ）は、このような被加工部材３０の円孔３１の周縁端３１ａに対して、面取り工具１０により面取り加工を行っている状態におけるブレード１３の状態を示す模式断面図であり、図３（Ｂ）は、周縁端３１ａのそれぞれの回動位置においてブレード１３の回動姿勢状態を示す模式平面図である。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）においては、その説明の理解を容易なものとすることを目的とし、ブレード１３の形状を線状に模式化して示しており、１本のブレード１３の公転によるそれぞれの複数箇所の位置での状態を示している。
【００２６】
まず、このような円孔３１に対する面取り加工が行われる際には、円孔３１の中心と、面取り工具１０における第１の回転中心Ｃ１とを一致させるように両者に位置決めが行われ、その後、図示しない回転駆動装置を下降させることにより面取り工具１０全体を下降させて、回動基準位置Ｐ１に位置された状態のブレード１３の刃端１３ｂが、円孔３１の周縁端３１ａに当接させた状態とさせる。なお、このような当接状態においては、切削抵抗を確保するために、ブレード１３の刃端１３ｂを周縁端３１ａに押し付けるように、昇降用付勢バネ１６を僅かに弾性圧縮させた状態とする必要がある。
【００２７】
次に、このような状態から図３（Ｂ）に示すように、回転駆動装置により面取り工具１０を第１の回転中心Ｃ１において時計方向に回転駆動させると、切削位置Ｐ３１において、回動基準位置Ｐ１に位置されていた状態のブレード１３に対して、当該回転駆動による周縁端３１ａと切削刃１３ａとの間の切削抵抗により生じる外力が作用され、当該外力によりブレード１３が第２の回転中心Ｃ２において図示時計方向に回動される。このブレード１３の回動により回動位置制御用付勢バネ２４が延伸されることとなり、当該延伸によりブレード１３の上記回動を引き戻そうとする方向に付勢力が作用されることとなる。上記外力は、周縁端３１ａと刃端１３ｂとの間の切削角度により変化するものであり、切削角度が深く（大きく）なる（すなわち回動角度が小さくなる）にしたがって外力も大きくなり、切削角度が浅く（小さく）なる（すなわち回動角度が大きくなる）にしたがって外力は小さくなる。一方、付勢力は、付勢バネ２４の延伸量に比例して変化するものであり、回動角度が大きくなるにしたがって付勢力は大きくなり、回動角度が小さくなるにしたがって付勢力は小さくなる。このような外力と付勢力とが釣り合うような回動位置に位置されるようにブレード１３が第２の回転中心Ｃ２周りに回動されて回動位置の制御が行われた状態にて、切削加工が開始される。なお、図３（Ｂ）に示す切削位置Ｐ３１においては、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０とが釣り合った状態に回動位置を示している。
【００２８】
ここで、ブレード１３の回動角度αと、切削刃１３ａの周縁端３１ａに対する切削角度θとの関係を図６（Ａ）及び（Ｂ）の模式説明図を用いて説明する。図６（Ａ）に示すように、ブレード１３が回動角度α１だけ回動された状態においては、周縁端３１ａに対する切削刃１３ａの切削角度はθ１となっており、回動角度と切削角度との関係は、θ１＋α１＝９０度となる関係にある。このような状態より、図６（Ｂ）に示すように、回動角度がα１からα２へと増加されると、それに伴って切削角度はθ１からθ２へと減少されることになる。このように切削角度が減少されると、切削刃１３ａの刃端１３ｂが周縁端３１ａを押圧する力が減少することとなり、その結果、切削抵抗が減少することとなる。従って、切削角度θと切削抵抗とは比例関係にあり、回動角度αと切削抵抗とは反比例の関係にある。なお、例えば、図６（Ｂ）に示す状態においては、刃端１３ｂの周縁端３１ａへの当接位置より周縁端３１ａに対して直交する面と、切削刃１３ａの刃面との間の角がすくい角βであり、周縁端３１ａと切削刃１３ａの刃面との間の角が逃げ角γとなっている。
【００２９】
上述したような釣り合い状態にて、ブレード１３が第１の回転中心Ｃ１周りに公転されることで、ブレード１３の切削刃１３ａが周縁端３１ａに沿って摺動され、周縁端３１ａに対する切削加工、すなわち周縁端３１ａのエッジ部分を除去するような面取り加工が行われる。また、このような円孔３１の円周端３１ａには段部等が含まれていないため、図３（Ｂ）において、ブレード１３が公転された場合における９０度毎の切削位置Ｐ３１〜Ｐ３４のいずれの位置においても、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０との釣り合い状態が変化しないため、第２の回転中心Ｃ２に対するブレード１３の回動位置は変化することなく一定の状態が保持されることとなる。すなわち、図３（Ａ）に示すように、周縁端３１ａの高さ位置に変化がないため、図示左側の切削位置Ｐ３１におけるブレード１３の姿勢と、図示右側の切削位置Ｐ３３におけるブレード１３の姿勢とは、第１の回転中心Ｃ１に対して軸対称の関係にあり、ブレード１３の高さ方向の変位も生じない（すなわち、昇降用付勢バネ１６の圧縮状態が変位されることはない）。従って、略平坦面に形成された円孔３１の周縁端３１ａに対して、略均一な状態で面取り加工を行うことができる。なお、図３（Ｂ）において示すＲは、第２の回転中心Ｃ２の公転の軌跡である。
【００３０】
（高さ方向に変位を有する周縁端に対する面取り加工）
次に、被加工部材４０の表面が平坦面ではなく、段部４１ｂあるいは隆起部分を含み、当該被加工部材４０に形成された円孔４１の周縁端４１ａがこのような段部等を含むような場合、すなわち、周縁端４１ａが同一平面に形成されていないような場合について説明する。なお、図４（Ａ）は、このような被加工部材４０の円孔４１の周縁端４１ａに対して、面取り工具１０により面取り加工を行っている状態におけるブレード１３の状態を示す模式断面図であり、図４（Ｂ）は、周縁端４１ａのそれぞれの回動位置においてブレード１３の回動姿勢状態を示す模式平面図である。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）においても、ブレード１３の形状を線状に模式化して示しており、１本のブレード１３の公転によるそれぞれの複数箇所の位置での状態を示している。
【００３１】
このような円孔４１に対する面取り加工を行う際にも、円孔４１の中心と、面取り工具１０における第１の回転中心Ｃ１とを一致させるように両者の位置決めを行い、その後、切削抵抗を生じさせるように、昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮させた状態にて、ブレード１３の切削刃１３ａを円孔４１の周縁端４１ａに当接させた状態とさせる。
【００３２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、回動駆動装置による面取り工具１０の第１の回転中心Ｃ１における時計方向の回転を駆動すると、図３（Ｂ）にて説明したように、切削抵抗により生じる外力Ｆ０と回動位置制御用付勢バネ２４の弾性的な延伸により生じる付勢力Ｔ０とが釣り合うような第２の回転中心Ｃ２周りの回動位置に、ブレード１３が回動された状態とされる（切削位置Ｐ４１）。
【００３３】
その後、このような回動姿勢が保持された状態にて、第１の回転中心Ｃ１周りのブレード１３の公転が行われ、周縁端４１ａに対する切削刃１３ａの摺動により周縁端４１ａの面取り加工が開始される。
【００３４】
さらにブレード１３の公転が行われ、段部４１ｂを有する周縁端４１ａの登り部分に到達すると、当該登り部分の形状によりブレード１３に対する切削抵抗が増加することとなる。具体的には、図４（Ｂ）における切削位置Ｐ４２において、ブレード１３の回動姿勢が切削位置Ｐ４１における回動姿勢と同じであると仮定した場合（図示点線にて示す）に、切削抵抗により生じる外力がＦ０からＦ１へと増加することで、Ｆ１＞Ｔ０となり、ブレード１３に作用されている外力と付勢力との釣り合い状態が崩れることとなる。その結果、ブレード１３の回動角度が大きくなるように第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動が行われ、当該回動により切削抵抗により生じる外力は低減され、逆に付勢力は増大されることとなる。これにより、切削位置Ｐ４２において、図示実線にて示すようなブレード１３の回動姿勢にて、外力Ｆ２と付勢力Ｔ１とが釣り合った状態とされる（すなわち、Ｆ２＝Ｔ１（Ｆ２＜Ｆ１、Ｔ０＜Ｔ１））。このような釣り合いが採れた状態の回動姿勢にてブレード１３による周縁端４１ａに対する面取り加工が継続して行われる。
【００３５】
ここで、このような切削抵抗の変位により生じる外力の変位、ブレード１３の回動角度の変位、及びブレード１３の高さ位置の変位の関係について、図４（Ａ）を用いて説明する。
【００３６】
図４（Ａ）において、図示左側の切削位置Ｐ４１に位置されているブレード１３がその回動姿勢を保持した状態のまま１８０度公転されて図示右側の切削位置Ｐ４２に位置された状態（仮想的な状態）のブレード１３を図示点線にて示す。このような状態においては、段部４１ｂを有する周縁端４１ａにおいて、ブレード１３の切削刃１３ａが図示下方に位置されており、両者の間に高さ方向の変位ΔＨ１が存在している。
【００３７】
さらに、このような回動姿勢のブレード１３（図示点線にて示す）を、切削位置Ｐ４２において、図４（Ｂ）にて実線にて示す回動位置にまで回動させると、ブレード１３自体の昇降を固定した状態においては、図４（Ａ）において二点鎖線にて示すブレード１３の回動姿勢のように、周縁端４１ａにおいてさらに高さ方向の変位ΔＨ２だけ下方に位置されることとなる。このようなブレード１３の第２の回転中心Ｃ２周りの回動、及び第１の回転中心Ｃ１周りの公転によるブレード１３の高さ方向の変位量は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す模式説明図における幾何学的関係より求めることができる。従って、ブレード１３自体の昇降が仮に固定された状態においては、このような段部４１ｂの存在による切削抵抗の増加により、ブレード１３が高さ方向に変位量（ΔＨ１＋ΔＨ２）だけ下方に向けて仮想的に変位されることとなる。
【００３８】
面取り工具１０においては、このようなブレード１３の高さ方向の変位量（ΔＨ１＋ΔＨ２）は、シャフト１１がシャフトホルダ１２の内部に取り付けられている昇降用付勢バネ１６を弾性圧縮しながら、ボールスプライン機構１５に沿って上昇することで、吸収することができる。すなわち、ブレード１３において生じる高さ方向の変位は、昇降用付勢バネ１６の弾性圧縮状態の変位により吸収することができる。その結果、図４（Ａ）において実線にて示すように、ブレード１３が高さ方向に（ΔＨ１＋ΔＨ２）だけ上昇されて、円孔４１ａの周縁端４１ａに切削刃１３ａが当接された状態とさせることができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが段部等を含むような場合であっても、ブレード１３の公転を行いながら、周縁端４１ａの高さ方向の上昇変位に拘わらず、面取り加工のための確実かつ円滑な摺動を行うことができる。
【００３９】
以上は、このような段部等を有する周縁端４１ａに対する面取り加工において、周縁端４１ａの登り部分に対する面取り加工が行われる場合の原理についての説明であるが、次に、周縁端４１ａの降り部分に対する面取り加工が行われる場合の原理について説明する。当該説明にあたって、図５（Ａ）及び（Ｂ）に模式説明図を示す。
【００４０】
図５（Ｂ）に示すように、切削位置Ｐ４２から切削位置Ｐ４１へ向けて、周縁端４１ａの降り部分に沿ってブレード１３の公転による摺動が行われると、この降り部分の形状によりブレード１３に対する切削抵抗が減少することとなる。具体的には、図５（Ｂ）における切削位置Ｐ４１において、ブレード１３の回動姿勢が切削位置Ｐ４２における回動姿勢と同じであると仮定した場合（図示点線にて示す）に、切削抵抗により生じる外力がＦ２からＦ３へと減少することで、Ｆ３＜Ｔ１となり、ブレード１３に作用されている外力と付勢力との釣り合い状態が崩れることとなる。その結果、ブレード１３の回動角度が小さくさるように第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動が行われる。当該回動により切削抵抗により生じる外力が増加され、逆に付勢力は減少されることとなる。その結果、切削位置Ｐ４１において、図示実線にて示すようなブレード１３の回動姿勢にて、外力Ｆ０と付勢力Ｔ０とが釣り合った状態とされる（すなわち、Ｆ０＝Ｔ０（Ｆ３＜Ｆ０、Ｔ０＜Ｔ１））。このような釣り合いが採れた状態の回動姿勢にてブレード１３による周縁端４１ａに対する面取り加工が継続して行われる。
【００４１】
ここで、上述の周縁端４１ａの登り部分の説明と同様に降り部分において、このような切削抵抗の変位により生じる外力の変位、ブレード１３の回動角度の変位、及びブレード１３の高さ位置の変位の関係について、図５（Ａ）を用いて説明する。
【００４２】
図５（Ａ）において、図示右側の切削位置Ｐ４２に位置されているブレード１３がその回動姿勢を保持した状態のまま１８０度公転されて図示左側の切削位置Ｐ４１に位置された状態（仮想的な状態）のブレード１３を図示点線にて示す。このような状態においては、段部を有する周縁端４１ａにおいて、ブレード１３の切削刃１３ａが図示上方に位置されており、両者の間に高さ方向の変位ΔＨ４が存在している。
【００４３】
さらに、このような回動姿勢のブレード１３（図示点線にて示す）を、切削位置Ｐ４１において、図５（Ｂ）にて実線にて示す回動位置にまで回動させると、ブレード１３自体の昇降を固定した状態においては、図５（Ａ）において二点鎖線にて示すブレード１３の回動姿勢のように、周縁端４１ａにおいてさらに高さ方向の変位ΔＨ３だけ上方に位置されることとなる。このようなブレード１３の第２の回転中心Ｃ２周りの回動、及び第１の回転中心Ｃ１周りの公転によるブレード１３の高さ方向の変位量は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す模式説明図における幾何学的関係より求められる。従って、ブレード１３自体の昇降が仮に固定された状態においては、このような段部の存在による切削抵抗の減少により、ブレード１３が高さ方向に変位量（ΔＨ３＋ΔＨ４）だけ上方に向けて仮想的に変位されることとなる。なお、それぞれの高さ方向の変位は、ΔＨ１＝ΔＨ４、ΔＨ２＝ΔＨ３の関係にある。
【００４４】
面取り工具１０においては、上述の登り部分と同様に、このようなブレード１３の高さ方向の変位量（ΔＨ３＋ΔＨ４）は、弾性圧縮された状態にある昇降用付勢バネ１６が延伸されることでシャフト１１を押し下げて、ボールスプライン機構１５に沿って下降させることで、吸収することができる。その結果、図５（Ａ）において実線にて示すように、ブレード１３が高さ方向に（ΔＨ３＋ΔＨ４（＝ΔＨ１＋ΔＨ２））だけ下降されて、円孔４１ａの周縁端４１ａに切削刃１３ａが当接された状態とさせることができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが段部等を含むような場合であっても、ブレード１３の公転を行いながら、周縁端４１ａの高さ方向の下降変位に拘わらず、面取り加工のための確実かつ円滑な摺動を行うことができる。
【００４５】
このように、円孔４１の周縁端４１ａにおいて高さ方向の変位が含まれるような場合であっても、周縁端４１ａの高さ方向に変位に起因する切削抵抗の変位に対して、第２の回転中心Ｃ２周りにブレード１３を回動させて切削刃１３ａと周縁端４１ａとの間の切削角度を変位させることで、上記切削抵抗により生じる外力Ｆと、回動角度の大きさに比例して生じる付勢力Ｔとの釣り合いを採って、第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動位置を制御しながら、周縁端４１ａの形状による高さ方向の変位だけでなく、切削抵抗の変位に対応するためのブレード１３の上記回動による高さ方向の変位が加算された総合的なブレード１３の高さ方向の変位量に対して、昇降用付勢バネ１６の弾性圧縮量を変位させることで当該変位量の吸収を行うことができる。従って、円孔４１の周縁端４１ａが高さ方向の変位を含むような形状を有する場合であっても、周縁端４１ａに沿って高い追従性でもって確実かつ円滑にブレード１３の切削刃１３ａを摺動させることができ、周縁端４１ａに対する面取り加工を効率的に行うことができる。
【００４６】
なお、本第１実施形態においては、このように昇降用付勢バネ１６が、単に周縁端４１ａの段部の高さ変位を吸収するだけでなく、第２の回転中心Ｃ２周りのブレード１３の回動によるブレード１３の高さ方向の変位をも吸収する機能を有していることから、昇降用付勢バネ１６が高さ方向変位吸収部材（機構）の一例となっている。
【００４７】
また、本第１実施形態の面取り工具１０においては、ブレード１３の切削刃１３ａが、その刃端１３ｂに対して対称形状を有しており、さらに切削抵抗が負荷されていない、いわゆるフリーな状態において、回動位置制御用付勢バネ２４の付勢力により、ブレード１３が回動基準位置Ｐ１に位置された状態とされるため、ブレード１３は、第１の回転中心Ｃ１周りに時計方向（正方向）だけでなく反時計方向（逆方向）にも公転させることができる。このように正逆いずれの方向にも公転可能とされていることにより、例えば、周縁端４１ａの登り部分や降り部分において生じる切削抵抗の変位に起因する部分的な切削量のバラツキが生じるような場合であっても、周縁端４１ａに対してブレード１３を正方向に公転駆動させることにより切削加工を行った後、ブレード１３を逆方向に公転駆動させることにより切削加工を行うことで、上記登り部分や降り部分において生じる可能性のある切削量のバラツキを低減することができ、高精度な切削加工を実現することができる。
【００４８】
また、このような面取り工具１０は、切削装置等における回転駆動装置に脱着可能に装備されて切削加工を行うことができるため、このような段部を有する周縁端に対する加工として従来行われている手作業による切削加工とは異なり、作業効率を向上させることができるだけでなく、多数の同一被加工対象物に対する切削加工を再現性でもって行うことができるという利点を有する。
【００４９】
また、上述において説明したように、切削抵抗により生じる外力と、回動位置制御用付勢バネ２４により生じる付勢力との釣り合いにより、周縁端４１ａの高さ方向に位置の変位に応じて、ブレード１３の回動位置が制御されることとなるが、このような回動位置の制御は、第１の回転中心Ｃ１周りのブレード１３の微小な公転量毎に随時行われており、その結果、連続的な回動位置の制御がなされるものである。ただし、回転駆動装置によるシャフト１１の回転駆動速度が高速化された場合には、回動位置制御用付勢バネ２４の仕様（バネ定数等）によっては、回動位置の制御がブレード１３の公転に追従できないような事態も考えられる。このような事態の発生を防止するため、シャフト１１の回転駆動速度に応じて、回動位置制御用付勢バネ２４の仕様を決定することが好ましい。具体的には、例えば、シャフト１１を高速回転させて使用するような場合にあっては、回動位置制御用付勢バネ２４のバネ定数を大きく設定することで、回動位置の制御追従性を良好なものとすることができる。一方、シャフト１１を低速回転させて使用するような場合にあっては、バネ定数を小さく設定することで、周縁端４１ａの高さ変位量に応じて適格にブレード１３の回動位置を変位させることができるため、高精度な切削加工を実現することができる。なお、回転駆動装置による面取り工具１０を回転駆動させる回転速度としては、被加工対象物の材質、円孔の口径、そして面取り加工の精度等に応じて決定することが好ましい。このような回転速度としては、例えば、６０〜３００ｒｐｍ程度の範囲内にて決定することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる切削工具の一例である面取り工具は、上記第１実施形態の面取り工具１０とは、その回動位置制御機構の構成のみが異なっているものであり、その他の構成は同様な構成となっている。このように異なる構成である回動位置制御機構５０の構成を示す部分側面図を図７（Ａ）に示す。
【００５１】
図７（Ａ）に示すように、本第２実施形態の面取り工具における回動位置制御機構５０は、偏心ホルダ１９にバネ掛け部２３を備えさせない構造を採用している点において、上記第１実施形態の回動位置制御機構２０と大きく異なる構成を有している。具体的には、回動位置制御機構５０は、ブレード１３の上部部分側面に形成された切り欠き部分１３ｃに鋼球５１を回動位置制御用付勢バネ５２で押圧付勢することにより、ブレード１３を回動基準位置Ｐ１に向けて常時付勢するような構成を有している。このような鋼球５１と回動位置制御用付勢バネ５２は、図７（Ｂ）に示すように、ブレードホルダ１８の外周面に固定されたリング状のバネホルダ５３の内側において取り付け保持されており、ブレードホルダ１８においては、このような鋼球５１及び付勢バネ５２の取り付け位置に合わせて開口部が形成されている。
【００５２】
このような構成が採用されていることにより、バネホルダ５３内に設置された回動位置制御用付勢バネ５２により鋼球５１がブレード１３の切り欠き部分１３ｃに常時押圧付勢された状態とされ、このような状態において、ブレード１３の回動が行われると、当該回動により切り欠き部分１３ｃが鋼球５１を押し戻して、回動位置制御用付勢バネ５２を弾性圧縮し、その結果、付勢バネ５２により回動基準位置Ｐ１に向けてブレード１３を付勢するような力が作用されることとなる。従って、上記第１実施形態の回動位置制御機構２０と同様な機能を得ることができる。
【００５３】
なお、このような回動位置制御機構としては、上記それぞれの実施形態において採用しているような構造のみに限定されるものではなく、このようにブレード１３の回動により付勢力を生じさせるような機能を有する他の構造を採用することもできる。
【００５４】
また、ブレード１３の形状については、切削刃１３ａが形成されている部分が第２の回転中心Ｃ２に対して傾斜されるように形成されていれば、上記それぞれの実施形態の効果を得ることが可能であるが、ブレードホルダ１８に取り付け状態において、ブレード１３の先端位置が第１の回転中心Ｃ１を大幅に超えてしまうような位置に位置されない程度にブレード１３を傾斜させて形成することが好ましい。すなわち、ブレード１３の傾斜部分が極端に長くなりすぎると、その先端部が円孔４１の内周面に接触してしまい、公転による切削加工が困難となる場合があるからである。なお、傾斜の角度は、面取り加工の仕様により決定することができるが、例えば、３０〜６０度の範囲にて設定することが好ましい。
【００５５】
また、第１の回転中心Ｃ１に対する第２の回転中心Ｃ２の偏心の程度は、切削加工対象物である円孔４１の孔径により決定することが好ましい。なお、本発明はこのように第１の回転中心Ｃ１に対する第２の回転中心Ｃ２の偏心の位置が固定されているような構成についてのみ限定されるものではなく、例えば、図１０に示す上記実施形態の変形例（例えば、上記第１実施形態の変形例）にかかる面取り工具６０のように、第２の回転中心Ｃ２の偏心の位置を可変させることができるような構造が採用されるような場合であってもよい。具体的には、図１０に示すように、切削部材保持部６１において、水平方向に貫通孔部６２ａが設けられた偏心ホルダ６２と、この貫通孔部６２ａに摺動可能に嵌合される棒状の偏心位置調整バー６３とを備えさせ、偏心位置調整バー６３の遠端側にブレードホルダ１８を固定して、貫通孔部６２ａと偏心位置調整バー６３との嵌合位置をスライド移動により調整することで、第２の回転中心Ｃ２の偏心位置を調整することができる。なお、このような嵌合位置は、固定用ネジ６２ｂにより解除可能に固定することができる。このような構成を有する面取り工具６０では、より広範な孔径範囲の円孔に対する面取り加工に対応することができる。
【００５６】
また、上記それぞれの実施形態のような面取り工具１０を用いて切削加工を行うような場合には、第１の回転中心Ｃ１と円孔４１の中心との位置合わせを確実に行った後に当該切削加工を行うことが好ましいが、上述したように円孔４１の周縁端４１ａの高さ位置の変位に追従して切削加工を行うことができるという機能を有しているため、上記位置合わせに多少の位置ズレが生じているような場合であっても、上記追従性の機能でもって適切な切削加工を実現可能という効果を得ることもできる。
【００５７】
また、同様に、段部を含むような円孔４１の周縁端４１ａを、仮想的に平面的に展開すると楕円、長円等、異形の円周曲線を有することとなるため、円孔が僅かに変形された異形の孔として形成されるような場合であっても、面取り工具１０による面取り加工を実現することができる。
【００５８】
また、ブレード１３の高さ方向の変位を吸収する機構として、シャフトホルダ１２内にボールスプライン機構１５を装備させるような場合について説明したが、上記それぞれの実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、ブレードホルダ１８にブレード１３の高さ変位を吸収するような機構を備えさせるような場合であってもよい。シャフトユニット９において、このような高さ変位を吸収する機構が備えられていれば良いからである。
【００５９】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる面取り工具の構造を示す側面図である。
【図２】図１の面取り工具における下面図である。
【図３】上記第１実施形態の面取り工具により平坦な円孔に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図４】上記第１実施形態の面取り工具により段部を有する円孔の登り部分に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図５】上記第１実施形態の面取り工具により段部を有する円孔の降り部分に対する面取り加工を行う原理を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は円孔の断面図であり、（Ｂ）は円孔の平面図である。
【図６】上記第１実施形態の面取り工具において、第２の回転中心周りのブレードの回動角度と切削刃の切削角度との関係を示す模式平面図であり、（Ａ）は回動角度が相対的に小さく、切削角度が相対的に大きい状態を示す図であり、（Ｂ）は回動角度が相対的に大きく、切削角度が相対的に小さい状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる面取り工具の回動位置制御機構の構造を示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）はバネホルダの平面図である。
【図８】従来の面取り工具により円孔の面取り加工を行う方法を説明するための模式説明図であり、（Ａ）は面取り加工開始時の状態を示す図であり、（Ｂ）は面取り加工が完了した状態を示す図である。
【図９】従来の面取り工具により段部を有する円孔に対する面取り加工を行う方法を説明するための模式説明図である。
【図１０】上記第１実施形態の変形例にかかる面取り工具の模式外観斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
９ シャフトユニット
１０、６０ 面取り工具
１１ シャフト
１２ シャフトホルダ
１３ ブレード
１３ａ 切削刃
１３ｂ 刃端
１４ 切削部材保持部
１５ ボールスプライン機構
１６ 昇降用付勢バネ
１７ 調節ネジ
１８ ブレードホルダ
１９ 偏心ホルダ
２０ 回動位置制御機構
２１ プレート部材
２２、２３ バネ掛け部
２４ 回動位置制御用付勢バネ
２９ コレットチャック
３０、４０ 被加工部材
３１、４１ 円孔
３１ａ、４１ａ 周縁端
４１ｂ 段部
Ｃ１ 第１の回転中心
Ｃ２ 第２の回転中心
Ｐ１ 回動基準位置
Ｆ 外力
Ｔ 付勢力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔（４１）の周縁端（４１ａ）に対する切削加工を行う切削工具（１０、６０）であって、
上記回転駆動装置に装備可能であって、その中心軸を上記回転駆動の第１の回転中心（Ｃ１）として備えるシャフトユニット（９）と、
上記第１の回転中心に対して偏心された第２の回転中心（Ｃ２）において回動可能に当該シャフトユニットの一端に取り付けられるとともに、上記第２の回転中心に対して傾斜された方向に延在し、かつ当該第２の回転中心側に向けて配置された刃端（１３ｂ）を有する切削刃（１３ａ）が形成された大略棒状の切削部材（１３）と、
上記切削部材に取り付けられ、切削抵抗によって上記第２の回転中心周りの上記回動の方向において上記切削部材に作用される外力（Ｆ）に抗するように当該切削部材を付勢して、当該切削部材の回動の位置を制御する回動位置制御部材（２０、５０）と、
上記シャフトユニットに取り付けられ、上記周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記周縁端に対する上記切削刃の当接高さ位置の変位を吸収するように、上記第１の回転中心に沿って上記切削部材を昇降させる高さ変位吸収部材（１６）とを備え、
上記第１の回転中心周りに上記シャフトユニットを回転駆動させて上記切削部材を公転させ、上記略円孔の周縁端に沿って上記切削刃の摺動を行うとともに、上記周縁端の高さ位置の変位に伴う上記外力の変位に応じて、上記回動位置制御部材により上記付勢される力を変位させて上記切削部材の上記回動の位置を制御し、かつ上記高さ変位吸収部材により当該周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記当接高さ位置の変位を吸収しながら、上記切削加工対象物の切削加工を行うことを特徴とする切削工具。
【請求項２】
上記切削刃は上記刃端に対して対称形状を有し、
上記回動位置制御部材は、上記切削抵抗が生じていない状態において、上記第１の回転中心と上記第２の回転中心との間に上記切削刃が延在するような位置である回動基準位置（Ｐ１）に上記切削部材が位置されるように、当該切削部材に対する上記付勢を行う請求項１に記載の切削工具。
【請求項１】
回転駆動装置に脱着可能に装備され、当該回転駆動装置により回転駆動されることで、切削加工対象物である略円孔（４１）の周縁端（４１ａ）に対する切削加工を行う切削工具（１０、６０）であって、
上記回転駆動装置に装備可能であって、その中心軸を上記回転駆動の第１の回転中心（Ｃ１）として備えるシャフトユニット（９）と、
上記第１の回転中心に対して偏心された第２の回転中心（Ｃ２）において回動可能に当該シャフトユニットの一端に取り付けられるとともに、上記第２の回転中心に対して傾斜された方向に延在し、かつ当該第２の回転中心側に向けて配置された刃端（１３ｂ）を有する切削刃（１３ａ）が形成された大略棒状の切削部材（１３）と、
上記切削部材に取り付けられ、切削抵抗によって上記第２の回転中心周りの上記回動の方向において上記切削部材に作用される外力（Ｆ）に抗するように当該切削部材を付勢して、当該切削部材の回動の位置を制御する回動位置制御部材（２０、５０）と、
上記シャフトユニットに取り付けられ、上記周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記周縁端に対する上記切削刃の当接高さ位置の変位を吸収するように、上記第１の回転中心に沿って上記切削部材を昇降させる高さ変位吸収部材（１６）とを備え、
上記第１の回転中心周りに上記シャフトユニットを回転駆動させて上記切削部材を公転させ、上記略円孔の周縁端に沿って上記切削刃の摺動を行うとともに、上記周縁端の高さ位置の変位に伴う上記外力の変位に応じて、上記回動位置制御部材により上記付勢される力を変位させて上記切削部材の上記回動の位置を制御し、かつ上記高さ変位吸収部材により当該周縁端の高さ位置の変位、及び上記切削部材の上記回動に伴う上記当接高さ位置の変位を吸収しながら、上記切削加工対象物の切削加工を行うことを特徴とする切削工具。
【請求項２】
上記切削刃は上記刃端に対して対称形状を有し、
上記回動位置制御部材は、上記切削抵抗が生じていない状態において、上記第１の回転中心と上記第２の回転中心との間に上記切削刃が延在するような位置である回動基準位置（Ｐ１）に上記切削部材が位置されるように、当該切削部材に対する上記付勢を行う請求項１に記載の切削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−８３３３６（Ｐ２００７−８３３３６Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７４３６１（Ｐ２００５−２７４３６１）
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【出願人】（５０５３５６４４６）有限会社興国産業 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【出願人】（５０５３５６４４６）有限会社興国産業 (2)
【Ｆターム（参考）】
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