JP6357519B2 - 切削刃取付用ジグ及び切削加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による移動制御と共に、そのいずれかの軸における回転制御による同時加工を行う四軸切削加工装置及びその切削刃取付用ジグに関するものである（図２参照）。

従来、切削加工装置としては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸及び回転軸を備えた所謂四軸旋盤型切削加工装置が提供されている（例えば下記特許文献参照）。
この様な切削加工装置は、単品・量産品を問わず、数十μｍ以上の高精度で様々な形状に加工できるという優れたものである。

特開昭６４−７８７１２号公報 特開平２−２４０３１号公報 実開平２−３５６４１号公報 特開平８−１１８１２６号公報

しかしながら、上記従来の手段は、比較的大掛かりな装置であり、それを導入するコストも大きく安易に導入することができない実情にある。
今日、義歯などの歯科治療に要する加工物は、新素材の開発等によって上記切削加工装置で容易に提供できる情況にあるが、歯科技工所のほとんどが資金力に乏しい個人経営の小規模な技工所である実態において、そのような技工所には到底導入できない装置であり、極限定的に限られた場面でしか有効利用できない情況にある。

当該装置が比較的大規模で且つコスト高となるその原因として、多様な動きを精密に実現するための複雑な構造を要する点はもとより、加工によって発生する切粉が精密機器にとって厄介な粉塵となる為、動作精度を維持する保守が必要となることが挙げられる。

歯科技工は特殊で高度な技能を必要とする職種であるにもかかわらず、歯科業界の特異な流通システムの中、その作業に見合った対価が得られているとは言えず、収益率が極めて低いのが現状である。
その様な実情の下、粗加工の自動化により工数を削減し収益向上を図るには自動加工機の導入が必要であるが、高価な導入コストが容易に賄えないという問題がある。
それに加えて、運用上、メンテナンスに要するコストも生じる他、当該装置の諸機能を使い切るための技術的知識の知得も容易ではない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、それぞれ、より簡素な構成を以って、正確で且つ多様な加工を比較的容易に実現し得る切削刃取付用ジグ及び当該切削刃取付用ジグを使用できる切削加工装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明による切削刃取付用ジグは、ワークを加工する切削工具と、ワークに対する前記切削工具の相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸と、前記切削工具を支持し旋回させる回転軸を備える切削加工装置であって、前記切削工具の切削刃はその回転により球状の切削領域を形作り、前記回転軸は、前記切削領域の中心を通り、且つ前記直進移動軸のいずれかと平行な軸であり、前記回転軸は、前記切削刃を装着するチャック（チャック機能を持つハンドピースを含む）を保持するためのホルダを備える切削加工装置用の切削刃取付用ジグである。

そして、その特徴とするところは、前記ホルダに定着する基部と、前記基部から陥没し前記チャックを内装する凹部と、前記凹部に連通し前記チャックに装着する切削刃の側面を支持する透孔と、前記切削刃の先端が当接する突当り板と、前記透孔内において前記切削刃の進退を規制する固定手段を備え、前記基部がホルダに定着した際における前記チャックの装着方向と前記透孔の穿設方向が平行であり、前記突当り板は前記切削刃が形作る球状の切削領域の中心を前記回転軸の延長線上に位置せしめることにある。

前記固定手段は、前記透孔へ直角に連通するネジ孔に螺合する押えボルトを備え、前記押えボルトは、先端に押え球を回転自在に備え、前記透孔は、全長にわたって均一断面を持つ直線の孔を備える構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた本発明による切削加工装置は、ワークを加工する切削工具と、ワークに対する前記切削工具の相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸と、前記切削工具を支持し旋回させる回転軸を備える切削加工装置であって、前記切削工具の切削刃はその回転により球状の切削領域を形作り、前記回転軸は、前記切削領域の中心を通り、且つ前記直進移動軸のいずれかと平行な軸であり、前記回転軸は、前記切削刃を装着するチャック（チャック機能を持つハンドピースを含む）を保持するためのホルダを備え、前記ホルダは、上記本発明による切削刃取付用ジグの前記基部を定着する支持部を備えることを特徴とする。

本発明による切削刃取付用ジグによれば、ワークに対する前記切削工具の相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸と、前記切削工具を支持し旋回させる回転軸を備え、前記切削工具の切削刃はその回転により球状の切削領域を形作り、前記回転軸として、前記球の中心を通り、且つ前記直進移動軸のいずれかと平行な軸を備える切削加工装置において、前記切削刃を取付ける際に、前記切削刃が形作る切削領域の中心が前記回転軸の延長線上に位置するよう切削刃基部のチャックへの浸入深度を容易に調整することができ、ワーク及び切削工具の位置決め作業を軽減できる。

また、ホルダを機能させる押えボルトが旋回して出入りするだけの粉塵が機構部に入りにくいシール構造を採用した比較的簡素な構造であるために、粉塵の機構部への侵入に伴う弊害を最小限に留め、粉塵による機構部の動作不良や故障の問題を解決することができる。

この様に、本発明による切削加工装置及びそのジグは、双方の簡素な構造によって、切削加工装置の運用規模及び運用コストを低減することができる他、双方が簡素な構造であるにも関わらず、位置決め精度、ひいては加工精度を高いレベルで維持することができる。

更に、前記固定手段は、前記透孔へ直角に連通するネジ孔に螺合する押えボルトを備え、前記押えボルトの先端に、圧縮バネ等の加圧手段で付勢して当接球を回転自在に備え、前記透孔として、全長にわたって均一断面を持つ直線の孔を備えることによって、取り付け時における切削刃のズレを回避することができる。

ハンドピースを備える前記切削工具と、当該切削工具を前記回転軸に固定するホルダを備える切削加工装置であれば、当該ホルダに本発明よる切削刃取付用ジグの基部を定着する支持部を備えることによって、切削工具、ハンドピース及びそのビットを、携帯タイプ及び工作機械装着タイプで共用することができる。

本発明による切削刃取付用ジグの切削加工装置に取り付けた場合の一例を示す斜視図である。 本発明による切削加工装置の一例を示す概略図である。 本発明による切削加工装置による切削態様の一例を示す要部拡大図である。 本発明による切削刃取付用ジグの一例を示す（Ａ）：切削刃装着時及び（Ｂ）：非装着時におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。 本発明による切削刃取付用ジグの一例を示す（Ａ）：平面図、（Ｂ）：左側面図、（Ｃ）：正面図（背面図は対称）、（Ｄ）：右側面図、（Ｅ）：Ａ−Ａ矢視断面図、（Ｆ）：Ｂ−Ｂ矢視断面図及び（Ｇ）：底面図である。

以下、本発明による切削刃取付用ジグ（以下「ジグ」と記す）Ａ及び切削加工装置Ｂの実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図２に示す切削加工装置Ｂは、その一例であって、切削工具Ｃの切削刃Ｄがその回転により球状の切削領域を形作り、前記回転軸θは、前記球の中心を通り、且つ前記直進移動軸Ｙと平行な軸であり、前記回転軸θは、前記切削刃Ｄを装着するチャック（チャック機能を持つハンドピースを含む）Ｅを保持するためのホルダＦを備える切削加工装置Ｂである。

図２に示す例は、ワークを加工する切削工具Ｃと、ワークＷに対する前記切削工具Ｃの相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸Ｘ，Ｙ，Ｚと、前記切削工具Ｃを支持し旋回させる回転軸θを備える三次元移送手段Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ及び工具旋回手段Ｍθを具備した切削加工装置Ｂである。
前記ホルダＦは、その下面に前記ジグＡの基部３をガタツキなく定着させる平坦な支持部Ｇを備える。
前記チャックＥは、当該支持部Ｇの支持面Ｇ１に対して直角に切削刃Ｄを装着し、その基部を挟持する。

図に示すジグＡは、本発明によるジグＡの一例であって、切削刃Ｄの側面を支持するＨ状のジグ本体１に、切削刃Ｄの先端が当接する突当り板２をボルトで定着することによって構成される。
前記ジグ本体１は、前記ホルダＦに定着する基部３と、前記基部３から陥没し前記チャックを内装する凹部４と、前記凹部４に連通し前記チャックＥに装着する切削刃Ｄの側面を支持する透孔５と、前記透孔５内において前記切削刃Ｄの進退を規制する固定手段６と、前記透孔５に続いて前記切削刃Ｄと突当り板２との当接状態を確認するための窓部７と、前記突当り板２と接合する連結部８を備える。

この例における前記基部３は、前記ホルダＦの支持面Ｇ１にガタツキなく定着する一対の平面（基面３ａ）を備え、前記連結部８は、前記突当り板２にガタツキなく定着する一対の平面（接合面８ａ）を前記基部３の基面３ａと平行に備える。
前記接合面８ａの各々には、前記の如く突当り板２を定着するためのネジ孔８ｂが穿設されている。
前記基部３の基面３ａと前記連結部８の接合面８ａとの距離は、前記支持面Ｇ１からの切削刃Ｄの突出長、例えば、前記支持面Ｇ１から前記切削工具Ｃの旋回の中心に至る長さ又は前記支持面Ｇ１から前記切削工具Ｃの旋回の中心に至る長さより前記切削領域の半径分延長した長さなど、所望の距離に設定する。
その結果、前記突当り板２は、前記切削刃Ｄの先端又は当該切削刃Ｄが形作る球状の切削領域の中心を前記回転軸θの延長線上に位置せしめる。
前記突当り板２は、前記ネジ孔８ｂに螺合する連結ボルト１２が挿通する透孔２ａを備え、その外側に前記連結ボルト１２の頭部が係る座部２ｂを備える。

前記透孔５は、前記凹部４と前記窓部７に挟まれて存在する十分な安定支持厚を有する支持桟９の中央に、前記基面３ａ及び接合面８ａに対して直角方向に穿設され、全長にわたって均一断面を持つ直線の孔である。
前記透孔５は、前記基部３がホルダＦに定着した際における前記チャックＥの装着方向と穿設方向が平行となるようにされており、当該透孔５へ挿通された切削刃Ｄを保持するための前記固定手段６として、前記透孔５へ直角に連通するネジ孔６ａと、当該ネジ孔６ａに螺合する押えボルト６ｂと、当該押えボルト６ｂの位置を固定する固定ナット６ｃを備える。
この例では、前記ネジ孔６ａは、前記透孔５の片側へ、前記支持桟９に沿って前記ジグ本体１の一側面からのみ連通する。

この例の前記押えボルト６ｂは、先端に後方から前方に向けて弾性的に加圧した押え球６ｄを回転自在に備え、前記透孔５に挿入した切削刃Ｄを側方から当該透孔５の内面に押し付けて、前記チャックＥに保持する切削刃Ｄの露出長を、当該ジグＡの基面３ａを前記ホルダＦの支持面Ｇ１にあてがった時、その先端が前記切削工具Ｃの旋回の中心に位置するように保持する。

更に、この例のジグ本体１は、前記押えボルト６ｂと切削刃Ｄとの接触部を確認する窓孔１１を、当該接触部近傍において前記透孔５及び前記ネジ孔６ａと直交するように備える。
前記透孔５と前記窓孔１１との交差部においては、前記透孔５の周壁における前記固定手段６による加圧方向の面（サポート面）を残すことが望ましい。
尚、この例では、前記窓孔１１は、前記透孔５の前記ネジ孔６ａ側半分の領域で当該透孔５と交差し、且つ前記ジグ本体１の表裏を貫通する円筒状に穿設されている。

本発明による切削刃取付用ジグＡ及び切削加工装置Ｂは、以上の如く構成され、加工に用いる切削刃Ｄを先端側から前記透孔５へ、その先端が前記突当り板２に当接するに至るまで挿入し、前記押えボルト６ｂが前記切削刃Ｄの側面を加圧するまで当該押えボルト６ｂをネジ入れ、当該ジグＡに使用する切削刃Ｄを固定する。
次に、当該ジグＡを装着したままで、使用する切削刃Ｄを通常通り切削加工装置ＢのチャックＥに取り付ける。
その際、当該ジグＡの基面３ａを、ホルダＦの支持面Ｇ１に密着させつつチャックＥの挟持を行う。

この例によるジグＡは、この様にして、切削刃Ｄの基部のチャックＥへの浸入深度を容易に調整することができ、その様にチャックＥに装着された切削刃Ｄの先端は、前記切削工具Ｃの旋回の中心に位置し、ワークＷ及び切削工具Ｃの位置決め作業を軽減することができる。

また、このジグＡは、ホルダＦを機能させる押えボルト６ｂが旋回して出入りするだけの粉塵が機構部に入りにくいシール構造であり、且つ進入した粉塵を五つの方向から容易に排出できる構造が採用され、比較的簡素な構造であるために、粉塵の機構部への侵入に伴う弊害を最小限に留め、粉塵による機構部の動作不良や故障の問題を解決することができる。

前記ジグＡを使用する切削加工装置Ｂは、切削刃Ｄを装着するチャックＥ又はその様なチャックＥを備えるハンドピース（図示省略）のいずれをも保持できる構造を採用することが望ましい。
例えば、図１に示す例は、前方が切欠した円形の保持孔Ｆ１を備えるＣ字状の保持枠Ｆ２を備え、切欠部Ｆ３を挟む保持枠Ｆ２の先端部を連通する直線的な連続孔Ｆ４を前記保持孔Ｆ１と直交するように穿設し、当該連続孔Ｆ４へその一方から締め付けボルト１０を通し、他方に締め付けナット（図示省略）を螺合して前記保持孔Ｆ１に装着されたチャックＥ又はハンドピースを狭持する構成を採っている。
前記保持孔Ｆ１は、前記チャックＥの基部及び前記ハンドピースの胴部を保持できる様に、いずれか径の大きい方が余裕をもって嵌る程度の大きさとしてもよいし、両者の径が大きく異なる場合には、前記保持枠Ｆ２の内側に嵌めるスペーサ（図示省略）を装着できる構造を採用してもよい。

尚、前記ハンドピースとは、歯牙を削る際に使われる歯科用器具であって、エアータービンとマイクロモーター(エンジン)によって切削刃を回転させるものである。

θ 回転軸，Ｍθ 工具旋回手段，
Ｗ ワーク
Ｘ 直進移動軸，Ｍｘ 三次元移送手段，
Ｙ 直進移動軸，Ｍｙ 三次元移送手段，
Ｚ 直進移動軸，Ｍｚ 三次元移送手段，
Ａ 切削刃取付用ジグ，Ｂ 切削加工装置，Ｃ 切削工具，Ｄ 切削刃，
Ｅ チャック，
Ｆ ホルダ，Ｆ１ 保持孔，Ｆ２ 保持枠，Ｆ３ 切欠部，Ｆ４ 連続孔，
Ｇ 支持部，Ｇ１ 支持面，
１ ジグ本体，
２ 突当り板，２ａ 透孔，２ｂ 座部，
３ 基部，３ａ 基面，
４ 凹部，５ 透孔，
６ 固定手段，６ａ ネジ孔，６ｂ 押えボルト，６ｃ 固定ナット，６ｄ 押え球，
７ 窓部，
８ 連結部，８ａ 接合面,８ｂ ネジ孔，
９ 支持桟，１０ 締め付けボルト，１１ 窓孔，１２ 連結ボルト，

Claims (3)

1. ワークを加工する切削工具と、
   ワークに対する前記切削工具の相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸と、
   前記切削工具を支持し旋回させる回転軸を備える切削加工装置であって、
   前記切削工具の切削刃はその回転により球状の切削領域を形作り、
   前記回転軸は、その延長線が前記切削刃の先端又は当該切削刃が形作る球状の切削領域の中心を通り、且つ前記直進移動軸のいずれかと平行な軸であり、
   前記回転軸は、前記切削刃を装着するチャックを保持するためのホルダを備える切削加工装置用の切削刃取付用ジグであって、
   前記ホルダに定着する基部と、
   前記基部から陥没し前記チャックを内装する凹部と、
   前記凹部に連通し前記チャックに装着する切削刃の側面を支持する透孔と、
   前記切削刃の先端が当接する突当り板と、
   前記透孔内において前記切削刃の進退を規制する固定手段を備え、
   前記基部がホルダに定着した際において前記チャックに切削刃を挿入する方向と前記透孔の穿設方向が平行であり、
   前記突当り板は、前記基部の基面との距離を前記ホルダの支持面からの前記切削刃の突出長に設定することにより、前記切削刃の先端又は当該切削刃が形作る球状の切削領域の中心を前記回転軸の延長線上に位置せしめ、
   前記固定手段は、前記透孔へ直角に連通するネジ孔に螺合する押えボルトを備え、
   前記透孔は、全長にわたって均一断面を持つ直線の孔を備えることを特徴とする切削刃取付用ジグ。
2. 前記押えボルトは、先端に押え球を回転自在に備えること特徴とする前記請求項１に記載の切削刃取付用ジグ。
3. ワークを加工する切削工具と、
   ワークに対する前記切削工具の相対位置変更を行うための互いに直交する異なる３方向への直進移動軸と、
   前記切削工具を支持し旋回させる回転軸を備える切削加工装置であって、
   前記切削工具の切削刃はその回転により球状の切削領域を形作り、
   前記回転軸は、その延長線が前記切削刃の先端又は当該切削刃が形作る球状の切削領域の中心を通り、且つ前記直進移動軸のいずれかと平行な軸であり、
   前記回転軸は、前記切削刃を装着するチャックを保持するためのホルダを備え、
   前記ホルダは、前記請求項１又は前記請求項２に記載の切削刃取付用ジグの前記基部を定着する支持部を備えることを特徴とする切削加工装置。

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