JP2010082733A - 線状工具盤 - Google Patents

Abstract

【課題】線状工具の両端を挟持して高速回転及び往復動させることにより、板ガラス、硬質プラスチック等の高脆性材が高精度に加工できる線状工具盤を得る。
【解決手段】一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同軸に対向配置するとともに、各スピンドル（１１ａ，１１ｂ）の対向端部にそれぞれ線状工具（２５）を挟持するチャック（１２ａ，１２ｂ）を設け、前記一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同期して高速回転させる回転装置（１３ａ，１３ｂ）と、該一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同期して軸方向に往復動させる往復動装置（８）とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、板ガラス、硬質プラスチック等の高脆性資材を線状工具で加工する線状工具盤に関する。

従来の技術として特許文献１があった。即ち、研磨用ワイヤを上部側の巻き出しロールと下部側の巻き取りロールとに巻装し、前記巻き出しロールと巻き取りロールとの間に位置する研磨用ワイヤをワークの貫通孔に挿通し、前記研磨用ワイヤを巻き出しロールから巻き取りロール向けて送りながら、前記ワークを回転させ、該ワークの貫通孔を加工するようにしたものがあった。このものは、ワークを回転させるため、形状の複雑な孔加工ができないものであった。また、新たなワークを孔加工する毎に、長い研磨用ワイヤを巻き直しせねばならず、段取りに手数を要するものであった。

他の従来技術として糸鋸盤（特許文献２）があった。即ち、先端部に把持手段を設けた一対の摺動棒を上下に対向配置し、上部の摺動棒はスプリングにより常時上方に付勢し、糸鋸刃を上下方向に配置してその上下両端部を前記把持手段により挟持し、下部の摺動棒をクランク装置により上下に往復動させることにより、前記糸鋸刃を上下方向に往復動させるようにしたものがあった。このものは、鋸歯形の刃を有する糸鋸刃を専ら上下方向に往復動させてワークを加工するため、板ガラスのような脆性のあるワークを加工すると、該ワークの切り口の縁部に切欠きが発生するものであった。
特開２００３−７１６９９号公報 特開２０００−８０２号公報

本発明は、線状工具の両端を挟持して高速回転及び往復動させることにより、板ガラス、硬質プラスチック等の高脆性資材が高精度に加工できる線状工具盤を得ることを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、一対のスピンドルを同軸に対向配置するとともに、各スピンドルの対向端部にそれぞれ線状工具を挟持するチャックを設け、前記一対のスピンドルを同期して高速回転させる回転装置と、該一対のスピンドルを同期して軸方向に往復動させる往復動装置とを設ける構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記スピンドルを中空にし、チャックで挟持した線状工具の軸方向外端部が前記スピンドルの軸心部から軸方向外方に露出できるようにし、前記スピンドルが支持されるフレームに筒状の工具サックを各スピンドルと同軸に設け、前記スピンドルから軸方向外方に露出した線状工具の端部を前記工具サックに嵌合させたものである。
請求項３に係る発明は、前記工具サックに収容された線状工具を係脱可能に挟持して軸方向外方に引っ張るテンション装置を設けたものである。

請求項１に係る発明は、各チャックにより線状工具の両端を挟持して回転装置及び往復動装置を作動させると、線状工具が高速回転されつつ、軸方向に往復動されることになる。この状態でワークを線状工具に接触させると、該線状工具が主として周方向の回転で前記ワークを切削することになる。これにより、板ガラスのような脆性のあるワークであっても、該ワークの切り口縁部に切欠きが発生しなくなる。
また、相対するチャックで線状工具を挟持するので、線状工具の長さを短くすることができ、線状工具のワーク孔への挿通、離脱が迅速に行え、ワークの孔加工が容易に行えることになる。
請求項２に係る発明は、チャックにより挟持した線状工具の端部を軸方向外方に向けて大きく露出させることができ、線状工具のワークとの接触部が磨耗した際に、前記露出部を繰り出すことによって前記線状工具の新たな部位をワークに接触させることができ、線状工具の交換回数を低減させることができる。
請求項３に係る発明は、線状工具をテンション装置により引っ張ってチャックに挟持させることができる。これにより、細い線状工具であっても加工時に捩れが発生しなくなり、小径の孔、あるいは曲率半径の小さい曲面を高精度に加工することができる。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明の実施例を示す側面図、図２は図１のII-II拡大断面図である。

図１において、１は線状工具盤であり、ベース２の後部（図１において右部）にコラム３を、左部にテーブル支持台４を起立固定する。前記コラム３の前部（図１において左部）は上下に分離され、各分離部の前面に上下方向に延びる往復リニアガイド５ａ，５ｂを固定し、各往復リニアガイド５ａ，５ｂにスライダ６ａ，６ｂを上下摺動可能に取り付けるとともに、上下のスライダ６ａ，６ｂを連結アーム７により一体的に連結する。

前記コラム３の上部に往復動モータ（往復動装置）８によって正逆回転される往復動ねじ９を下方に向けて取付け、該往復動ねじ９の下部に前記連結アーム７を螺合さ、前記往復動モータ８を正逆回転させることにより、往復動ねじ９を介して連結アーム７を上下に往復動、従って、上下のスライダ６ａ，６ｂを同期させて上下に往復動させる。本例では、２〜３秒毎に１００〜２００ｍｍのストロークで往復動されるようになっている。

前記上下のスライダ６ａ，６ｂにそれぞれヘッドケース１０ａ，１０ｂを固定し、各ヘッドケース１０ａ，１０ｂに上下のスピンドル１１ａ，１１ｂを互いに対向させて回転自在に支持し、各スピンドル１１ａ，１１ｂの対向端部にそれぞれ線状工具２５を着脱可能に挟持するチャック１２ａ，１２ｂを取り付ける。前記各スピンドル１１ａ，１１ｂは中空にし、チャック１２ａ，１２ｂから軸方向外方に露出した線状工具２５の端部２５−１，２５−２が前記スピンドル１１ａ，１１ｂの軸心部を通過できるようにする。

前記各スピンドル１１ａ，１１ｂは、各ヘッドケース１０ａ，１０ｂに取り付けたスピンドルモータ（回転装置）１３ａ，１３ｂに連結され、該スピンドルモータ１３ａ，１３ｂによって同期して高速回転、本例では毎分３０００〜５０００回転で回転される。前記各ヘッドケース１０ａ，１０ｂに円筒状の工具サック１４ａ，１４ｂを各スピンドル１１ａ，１１ｂと同軸に配置して起立固定し、各スピンドル１１ａ，１１ｂから軸方向外方に露出した線状工具２５の上下端部２５−１，２５−２が前記工具サック１４ａ，１４ｂに嵌合できるようにする。

前記線状工具２５は、図２に示すように、抗張力を有する断面円形の心材（ピアノ線）２５ａの外周にダイヤモンド粒２５ｂを散在させて固着し、線径は約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、長さは上下のチャック１２ａ，１２ｂの間隔よりも所定量長い約５００ｍｍとなっている。前記各工具サック１４ａ，１４ｂのうち、上部の工具サック１４ａにテンション装置１５を取り付ける。該テンション装置１５は、上部の工具サック１４ａに沿って縦ガイド１６を延在配置し、該縦ガイド１６に線状工具２５の上端部２５−１を係脱可能に挟持する挟持具１７を上下摺動可能に取付け、該挟持具１７のケースに該挟持具１７を縦ガイド１６に沿って上下動させるテンションモータ１８を取付けてなる。

前記チャック１２ａ，１２ｂで挟持される線状工具２５は、以下の如くして張力が付与される。即ち、下部のチャック１２ｂで線状工具２５の下端部２５−２を挟持するとともに、上部のチャック１２ａを開作動させ、この状態で挟持具１７を作動させて線状工具２５の上端部２５−１を挟持し、次いで、テンションモータ１８を、例えば正回転させて挟持具１７を上方に移動させ、前記線状工具２５を上方に引っ張って所定の張力を付与し、上部のチャック１２ａを閉作動させて前記上端部２５−１を挟持した後、前記挟持具１７を開作動させる。

前述したテーブル支持台４の上部に、前後、左右に移動されるテーブル２０を取り付ける。即ち、テーブル支持台４の上部にＹ軸モータ２１によって前後方向（図１において左右方向）に移動されるＹ軸移動台２２を取付け、該Ｙ軸移動台２２にＸ軸モータ２３によってＸ軸方向（図１において正背面方向）に移動されるテーブル２０を取り付ける。

前記テーブル２０にワーク２６を取り付ける。該ワーク２６は、本例では携帯電話のＬＣＤ保護レンズ、ＬＣＤ表示ガラス等を得るための素材板ガラスを多数積み重ねてなる。図１において、２７はワーク２６をテーブルに固定するクランプ、２８は冷却液を線状工具２５の切削部に向けて吐出するノズルである。

次に、前記実施例の使用態様について説明する。まず、線状工具２５の上下端部２５−１，２５−２を上下のチャック１２ａ，１２ｂに挿通するとともに、上端部２５−１を上部の工具サック１４ａ内に挿通してテンション装置１５の挟持具１７に挿通する。次いで、下部のチャック１２ｂを作動させて線状工具２５の下端部２５−２を挟持した後、テンションモータ１８を一方向に回転（正回転）させて挟持具１７を上方に移動させ、線状工具２５を上方に引っ張る。次いで、上部のチャック１２ａを作動させて線状工具２５の上端部２５−１を挟持した後、前記挟持具１７を開作動させる。これにより、上下のチャック１２ａ，１２ｂ間の線状工具２５、つまり線状工具２５の中間部２５−３に所定の張力を付与する。

次いで、スピンドルモータ１３ａ，１３ｂ及び往復動モータ８を作動させ、線状工具２５を毎分３０００〜５０００回転で回転させながら、２〜３秒毎に１００〜２００ｍｍのストロークで上下に往復動させる。この状態でテーブル２０を作動させ、該テーブル２０に載置したワーク２６の該当する部位を線状工具２５の中間部２５−３に接触させる。

さすれば、前記ワーク２６は、前記線状工具２５による周方向の回転で主に切削されることになり、ワーク２６の切り口縁部２６ａ（図２）に厚さ（上下）方向の大きな切削負荷が加わらなくなる。この結果、高脆性のワークであっても、前記切り口縁部２６ａに切欠きが発生しなくなる。しかも、低速で上下に往復動するので、線状工具２５の中間部２５−３の略全域がワーク２６に順次均等に接触し、線状工具２５が偏り磨耗したり、焼きつきを発生したりしなくなる。また、線状工具２５の中間部２５−３は、上下のチャック１２ａ，１２ｂにより所定の張力が付与されて高速回転するため、細い線状工具２５であっても加工時に捩れたり、曲がったりすることがなく、小径の孔、あるいは曲率半径の小さい曲面を高精度に加工することができる。

さらに、線状工具２５は、相対する上下のチャック１２ａ，１２ｂで挟持されるので、線状工具２５の長さを短くすることができ、図２に示すように、ワーク２６に外周から閉ざされた孔３０を加工する際に、例えば下部のチャック１２ｂを係脱操作して線状工具２５を下部側からワーク２６の下孔３０ａに挿通し、次いで、前記スピンドルモータ１３ａ，１３ｂ、往復動モータ８、及びテーブル２０を作動させ、ワーク２６の内周部に例えば十字形の孔３０を形成する。これにより、外周から閉ざされた孔３０を迅速に加工することができる。

また、線状工具２５の上端部２５−１を上部の工具サック１４ａに嵌合させ、この部をテンション装置１５に係脱させるようにしたので、線状工具２５の張力付与が容易に行えるとともに、線状工具２５のワーク２６との接触部が磨耗した際には、前記テンション装置１５を上下逆方向に移動させることによって線状工具２５を下方に移動させ、前記線状工具２５の新たな部位をワーク２６に接触させることができ、線状工具２５の交換回数が低減することになる。

本発明の実施例を示す側面図である。 図１のII-II拡大断面図である。

符号の説明

１ 線状工具盤
２ ベース
3 コラム
４ テーブル支持台
５ａ，５ｂ 往復リニアガイド
６ａ，６ｂ スライダ
７ 連結アーム
８ 往復動モータ（往復動装置）
９ 往復動ねじ
１０ａ，１０ｂ ヘッドケース
１１ａ，１１ｂ スピンドル
１２ａ １２ｂ チャック
１３ａ，１３ｂ スピンドルモータ（回転装置）
１４ａ １４ｂ 工具サック
１５ テンション装置
１６ 縦ガイド
１７ 挟持具
１８ テンションモータ
２０ テーブル
２１ Ｙ軸モータ
２２ Ｙ軸移動台
２３ Ｘ軸モータ
２５ 線状工具
２５−１ 上端部
２５−２ 下端部
２５ａ 心材
２５ｂ ダイヤモンド粒
２６ ワーク
２６ａ 切り口縁部
２７ クランプ
２８ ノズル
３０ 孔
３０ａ 下孔

Claims (3)

1. 一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同軸に対向配置するとともに、各スピンドル（１１ａ，１１ｂ）の対向端部にそれぞれ線状工具（２５）を挟持するチャック（１２ａ，１２ｂ）を設け、前記一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同期して高速回転させる回転装置（１３ａ，１３ｂ）と、該一対のスピンドル（１１ａ，１１ｂ）を同期して軸方向に往復動させる往復動装置（８）とを設けたことを特徴とする線状工具盤。
2. スピンドル（１１ａ，１１ｂ）を中空にし、チャック（１２ａ，１２ｂ）で挟持した線状工具（２５）の軸方向外端部が前記スピンドル（１１ａ，１１ｂ）の軸心部から軸方向外方に露出できるようにし、前記スピンドル（１１ａ，１１ｂ）が支持されるフレームに筒状の工具サック（１４ａ，１４ｂ）を各スピンドル（１１ａ，１１ｂ）と同軸に設け、前記スピンドル（１１ａ，１１ｂ）から軸方向外方に露出した線状工具（２５）の端部を前記工具サック（１４ａ，１４ｂ）に嵌合させたことを特徴とする請求項１記載の線状工具盤。
3. 工具サック（１４ａ，１４ｂ）に嵌合された線状工具（２５）を係脱可能に挟持して軸方向外方に引っ張るテンション装置（１５）を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の線状工具盤。

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