JPH04223899A - 化学的蝕削防止被膜の切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機胴体外板の重量
軽減のために行うジュラルミン等金属材料の化学的蝕削
（以下ケミカルミーリング、略してケミミルと称す）作
業における蝕削防止被膜の切断装置及び切断方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】航空機胴体外板等のケミミル作業におい
て、蝕削液に蝕削されぬように塗布された被膜を切断す
るのに、従来では、前記外板形状に合致した単曲面又は
複曲面を有する型板を外板上に載置し、これに合せて作
業者がナイフで前記被膜に切込みを入れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では以下
に述べるような問題点がある。

【０００４】（１）　航空機のうち、特に大型民間輸送
機等の胴体外板は、最小分割単位でも長手方向１０メー
トル幅３メートル程度のものとなり、これに対応する型
板も大きくなって所要箇所に補強材が必要になることか
ら、本来連続した切断部も中断され、型板取外し後この
補強部を人手で補間しなければならず、切断作業の精度
，能率低下を招いている。 （２）　型板は通常、剛性付与により５〜７ミリメート
ルの厚みがある為、人手による切断時、ナイフを型板案
内面に全面当たりさせて切断することは難しく、この為
ナイフは被切断面に対して面直角性を常時維持すること
ができず、切断パターン精度の悪化要因となっている。 （３）　被膜切断作業は根気を要する要熟練作業であり
、近時当該作業への従事者確保が困難となりつつあるこ
とに相俟ってこの人手作業自身が大型航空機製造コスト
低減の大きな障害となっている。 （４）　一般的な構造の超音波ナイフを多軸ＮＣ工作機
へ搭載しても、ナイフの切断方向制御ができぬ為自動化
が図れない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明に係る切断装置は、多軸ＮＣ工作機の先端軸に
搭載された切断装置本体に、前記先端軸の主軸中心線上
に位置して超音波ナイフ本体と該本体のホーン先端に装
着される切断針を同心状に配設するとともに、前記切断
針の被切断被膜に対する定位機構と面直角自己修正機構
とを設けたことを特徴とする。

【０００６】また、本発明に係る切断方法は、ホーン先
端に切断針を装着した超音波ナイフ本体を、コンプライ
アンスに方向性機能を付与したスプリングで支承してな
る切断装置本体を用い、該本体を多軸ＮＣ工作機の先端
軸に該軸の主軸中心線上に位置して搭載し、複曲面のポ
イントベクトル値のベクトルを被膜切断方向に対して傾
斜させたベクトルによる数値制御プログラムにより、複
曲面に塗布された被膜の切断加工を行うことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】前記切断装置によれば、切断刃の方向制御が不
要となり、汎用的な多軸ＮＣ工作機に容易に対応される
。

【０００８】また、前記切断方法によれば、切断方向と
直角方向における切断針と蝕削防止被膜の鉛直を確保し
つつ切断装置に切断方向へ所定の傾斜角を与えられ、ス
ティックスリップの発生が回避される。

【０００９】

【実施例】図１及び図２は本発明に係る切断装置の一実
施例を示すもので、図１は切断装置の縦断面図、図２は
図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【００１０】図示のように、超音波ナイフ本体１は超音
波振動子２、給電端子３、超音波ナイフ支持部４、超音
波ステップホーン５、ステップホーン先端部６及び切断
針７で構成され、該超音波ナイフ本体１は支承カラー８
と冷却リング９のネジ込み力で支承されるとともに、こ
の支承カラー８はシリコンチューブ製の弾性管１０で切
断装置本体を構成する下ハウジング１１に連接し、冷却
リング９は調心ハウジング１３、スナップリング１４、
セルフアラインベアリング１５、スナップリング１６を
経て前記下ハウジング１１に接続されている。更に、前
記調心ハウジング１３には、ケミミルマスカント（化学
的蝕削防止被膜）１７の表面をとらえるベアリング１８
（本実施例では３個）を装着したプレート１９がステッ
プホーン先端部６を貫通自在の状態でボルト２０により
調心ハウジング１３に固定されている。

【００１１】ここで、弾性管１０は支承カラー８と下ハ
ウジング１１間の回り止めを兼務するとともに、符号２
１は冷却リング９と調心ハウジング１３との間の回り止
めである。また、前記切断針７はステップホーン先端部
６下部に於てイモネジにより着脱自在となっている。

【００１２】前記下ハウジング１１は図中上下方向にコ
ンプライアンスを付与する為に配設されたスプリング２
２を介して上ハウジング２３に接続され、これがボルト
２４により多軸ＮＣ工作機への連接部材２５に接続され
ている。また、下ハウジング１１の頂部にはボルト２６
で接続され給電孔２７（２ケ所）を有する上下方向スト
ッパー２８があり、且つ下ハウジング１１には、前記ス
トッパー２８の下面側に於て給気孔２９及び給電孔３０
を有するゴム製のキャップ３１が配設されている。なお
、図中３２は空圧配管、３３はナットで、３４はジュラ
ルミン素材である。

【００１３】図１に於て、超音波振動子２へは給電端子
３（２ケ所）から電力を供給するが、この為のワイヤリ
ングは、図示しないが、前記の給電孔３０（２ケ所）及
び給電孔２７（２ケ所）を経て上ハウジング２３へ入り
、当該上ハウジング２３の上方切欠部を経て超音波発振
器へ接続されている。

【００１４】また、超音波ナイフ作動時の発熱放散の為
、空圧配管３２により下ハウジング１１へ圧縮空気が供
給され、当該空気は超音波ナイフ支持部４の切欠部（図
では明示なし）を経由して冷却リング９の内壁側へ供給
され、ステップホーン先端部６の方向へ排出されるよう
になっている。

【００１５】さらに、ケミミルされるジェラルミン素材
３４表面のマスカント１７は、本実施例の場合、膜厚が
約０，３ミリメートルあることから、切断針７はベアリ
ング１８の最下面より０，３ミリメートル余分に下方突
出させる必要があり、これは調心ハウジング１３と冷却
リング９間に介在するネジの調節により行う。また、前
記ベアリング１８は俗称フリーベヤーと云われる回転球
むき出しのベアリングであり、図２の如く３個が１２０
°間隔で配設されておりナット３３でプレート１９へ止
められている。このベアリング１８がポジティブストッ
プの機能を有し、ケミミルマスカント１７は膜厚以上に
は切断されずジュラルミン素材３４への掻き疵は実用上
無視できる。

【００１６】このようにして、本実施例では、超音波ナ
イフ本体１をセルフアラインベアリング１５と弾性管１
０で下ハウジング１１に支承させ、超音波ナイフ本体１
に自己調心機能を付与した。また、切断針７が調心ハウ
ジング１３に取り付けられた複数のベアリング１８で面
直角を自己修正可能とした。さらにまた、切断針７が上
，下両ハウジング１１，２３間に設けたスプリング２２
でワーク位置に対し上下方向にコンプライアンスが付与
されている。これらの結果、５軸ＮＣ工作機等の位置決
め精度誤差、ワークの形状・寸法のバラツキに容易に対
応でき、本装置本体を５軸ＮＣ工作機等へ搭載してケミ
ミルマスカントの自動切断が可能となる。

【００１７】図３〜図６は本発明に係る切断方法を実施
するにあたって用いられる切断装置の各断面図と６軸Ｎ
Ｃ工作機の側面図である。

【００１８】図３〜図５に於いて、超音波ナイフ本体１
が、これの支持部４に於てカラー４０と支承カラー４１
間のネジ込みによって保持され、支承カラー４１の頂部
がボルト４２によりホルダー４３に接続されている。こ
のホルダー４３とコンプライアンススプリング４４の下
方部位とを接続する為リング４５にネジ込まれたボルト
４６に割りカラー４７を押圧させ、当該押圧力がコンプ
ライアンススプリング４４の下方部位とホルダー４３に
伝幡することにより接続力を発生させている（図４参照
）。

【００１９】一方、コンプライアンススプリング４４の
上方部位をベースプレート４８へ接続する為リング４９
にネジ込まれたボルト５０に割りカラー５１を押圧させ
、当該押圧力がコンプライアンススプリング４４の上方
部位とリング５１ａへ伝幡することにより接続力を発生
させている。上記のリング５１ａはベースプレート４８
下位部にボルト５２の押圧力により接続されている。

【００２０】ここで、超音波ナイフ本体１は超音波振動
子２、給電端子３、支持部４、超音波ステップホーン５
、ステップホーン先端部６で構成され、このステップホ
ーン先端部６の下端部に切断針７が明示していないがイ
モネジで結合されている。この切断針７はジュラルミン
素材３４に塗布されたケミミルマスカント１７を切断す
る。

【００２１】一方、超音波ナイフ本体１の外周側には、
ベースプレート４８にボルト５３により結合された、切
断装置本体を構成するハウジング５４が配設され、当該
ハウジング５４には、超音波ナイフ本体１冷却用圧縮空
気を供給する為の給気リング５５がボルト５６により結
合されている。更に、給気リング５５には給気ポート５
７があり、ここへ供給された圧縮空気がハウジング５４
の外周側につけた給気溝を経てノズル５８へ供給され、
ここから支承カラー４１の切欠部より超音波ナイフ本体
１へ噴射されて冷却が行われる。

【００２２】ベースプレート４８はＮＣ工作機への連接
部材５９へボルト６０により結合され、且つベースプレ
ート４８は図１の切断針７の中心線と図６のＣ軸回転中
心とを最終的に合致させる為ボルト６０を若干緩めるこ
とによりボルト６１で水平方向で調節自在となっている
。

【００２３】前記ホルダー４３上にはコンプライアンス
スプリング４４によるコンプライアンスを可変化する為
に押子６２が配設されており、その調節はナット６３を
緩めボルト６４により中間押子６５を押圧することによ
り行われ、中間押子６５が押子６２を押圧するようにな
っている。

【００２４】尚、図３に於て、超音波ナイフ本体１の給
電端子３への給電ワイヤリングについては省略してある
。また、符号６６は超音波ナイフ本体１の冷却空気の排
気ガイドであり、ボルト６７によりハウジング５４へ接
続されている。

【００２５】このようにして、本実施例では、超音波ナ
イフ本体１をカラー４０、支承カラー４１及びホルダー
４３で保持しこれをコンプライアンススプリング４４で
支承するようにしたので、人間の手に相当するコンプラ
イアンスが得られる。特に、図示例では、押子６２の下
端部が馬の背状に形成されるなどして切断針７の図中左
右方向には大きなコンプライアンスが得られ、前後方向
は実用上コンプライアンスをゼロにすべく調節自在とな
っている（図５参照）。

【００２６】そして、前記切断装置を連接部材５９を介
して図６に示すような６軸ＮＣ工作機の先端軸（図中で
はｂ軸）へ接続搭載し、ポイントベクトルを予め切断方
向に１５〜２０度傾斜させて作成した加工プログラムに
より切断作業を行えば、スティックスリップが効果的に
解消される。即ち、図６のａ，ｂ，ｃの３軸のうち、ｃ
軸とｂ軸により切断方向と直角方向における切断針とマ
スカント部の鉛直が確保され、ａ軸により切断装置に切
断方向へ１５〜２０度の傾斜角が与えられるのである。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る切断装置によれば、以下に
述べるような効果が得られる。 （１）　多軸ＮＣ工作機の主軸中心線上に超音波ナイフ
本体と切断針を配設したことにより多軸ＮＣ工作機によ
るケミミルマスカントの自動切断が可能となった。 （２）　この自動化により人手作業時に型板補強部障害
による切断ラインの不連続性による精度低下が解消され
た。 （３）　また型板使用時のハンドナイフの面直角不良に
よる切断ラインの寸法誤差が解消された。 （４）　更に高剛性を有する大物の型板そのものが不要
となりこれにより型板準備費用と、大物型板の非使用時
の保管面積が不要となった。また、本発明に係る切断方
法によれば、ケミミルを行う金属素材表面に塗布された
マスカント被膜の塗膜厚さのバラツキ又は金属素材の局
部的凹凸による切断針のスティックスリップが解消され
、被膜の安定切断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。

【図３】第２実施例の縦断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線矢視図である。

【図６】切断装置を搭載した６軸ＮＣ工作機の側面図で
ある。

【符号の説明】

１　　超音波ナイフ本体 ６　　ステップホーン先端部 ７　　切断針 １０　　弾性管 １１　　下ハウジング １５　　セルフアラインベアリング １７　　ケミミルマスカント １８　　ベアリング ２２　　スプリング ２３　　上ハウジング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多軸ＮＣ工作機の先端軸に搭載された
   切断装置本体に、前記先端軸の主軸中心線上に位置して
   超音波ナイフ本体と該本体のホーン先端に装着される切
   断針を同心状に配設するとともに、前記切断針の被切断
   被膜に対する定位機構と面直角自己修正機構とを設けた
   ことを特徴とする化学的蝕削防止被膜の切断装置。
2. 【請求項２】　　ホーン先端に切断針を装着した超音波
   ナイフ本体を、コンプライアンスに方向性機能を付与し
   たスプリングで支承してなる切断装置本体を用い、該本
   体を多軸ＮＣ工作機の先端軸に該軸の主軸中心線上に位
   置して搭載し、複曲面のポイントベクトル値のベクトル
   を被膜切断方向に対して傾斜させたベクトルによる数値
   制御プログラムにより、複曲面に塗布された被膜の切断
   加工を行うことを特徴とする化学的蝕削防止被膜の切断
   方法。