JP7014505B2

JP7014505B2 - ハニカムコア穿孔工具、ハニカムコア穿孔方法及びハニカムコア穿孔機

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Publication number: JP7014505B2
Application number: JP2016128227A
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Inventors: 裕一石川; 敦理塀
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Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2022-02-01
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Description

本発明の実施形態は、ハニカムコア穿孔工具、ハニカムコア穿孔方法及びハニカムコア穿孔機に関する。

従来、コンクリート等の穿孔対象物を穿孔する方法として、円筒状の工具を回転させることによって穿孔対象物の一部をくり抜く方法が知られている。

しかしながら、円筒状の工具を用いて穿孔対象物の一部をくり抜く場合には、くり抜いた端材が円筒状の工具の内側に詰まることがある。くり抜いた端材が円筒状の工具の内側に詰まった場合には、その工具を用いた次の穿孔を行う前に端材を工具から排出させることが必要である。

そこで、コンクリートの端材を自重等によって容易に排出させることが可能な特殊な構造を有する円筒状のコア・ドリルが提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、先端にダイヤモンドチップを固着した円筒状の工具において、ダイヤモンドチップが円筒状の工具の内側に突出しないようにダイヤモンドチップを配置することにより、端材を工具から排出しやすくする技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００４－２０２６６９号公報特開平１１－０４２６３４号公報

しかしながら、円筒状の工具による穿孔対象がハニカムコアである場合には、コンクリートを穿孔する場合に比べて円筒状の工具の内側にくり抜かれた端材が詰まりやすい。これは、ハニカムコアを構成する板材が、コンクリートとは異なり、変形し易いためであると考えられる。すなわち、くり抜かれたハニカムコアの端材は、円筒状の工具の内側に複数の板材の端部が押し当てられた状態で、全体として密着するように詰まることになる。このため、詰まったハニカムコアの端材を工具の内側から排出することが困難となる。その結果、円筒状の工具を用いてハニカムコアを穿孔すること自体も困難となる。

但し、ハニカムコアは、コンクリートのように脆くない。特に、航空機構造体の構成部材としてハニカムコアを用いる場合には、ハニカムコアが金属や複合材で構成される場合が多い。そこで、芯出し機能を有する典型的なドリルを用いてハニカムコアの穿孔を行うことも考えられる。しかしながら、ハニカムコアには多数の空隙が存在するため、ハニカムコアに汎用のドリルを用いて芯出しを行うことは殆ど不可能であると考えられる。

そこで、本発明は、容易にハニカムコアの穿孔を行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具は、少なくともハニカムコアの穿孔側に凹凸を設けた開口端を有し、他方の端部に回転軸を設けた円筒状のボディと、前記ボディの前記開口端に設けられた前記凹凸に砥粒を固着することによって円筒状のソーとして機能する刃部とを有する。前記砥粒による研削によって前記ハニカムコアを円形に切断した後において、少なくとも一方の面が板材で閉塞されており、かつ表面が薄板の端部となっている前記ハニカムコアの円柱状の端材であって、前記ボディの内部に圧縮力を受けた状態で詰まった前記端材を、前記ボディの内部であって、気密状態が保たれた前記端材の前記回転軸側における空間内の空気圧を次第に増加させることによって、前記ボディの内部から押し出して排出するための圧縮空気を、前記空間に注入するための空気供給口を、前記ボディに設けた。

また、本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔方法は、貫通孔を設けた円筒状のボディの開口端に凹凸を設け、前記凹凸に砥粒を固着することによって円筒状のソーとして機能する刃部を形成する一方、他方の端部に回転軸を設けたハニカムコア穿孔工具の前記回転軸を保持して回転させながら前記砥粒をハニカムコアに接触させ、前記砥粒による研削によって前記ハニカムコアを円形に切断することによって、前記ハニカムコアの被穿孔加工品を製造するステップと、前記ハニカムコアの切断後において前記ボディの内部に圧縮力を受けた状態で詰まった前記ハニカムコアの端材であって、少なくとも一方の面が板材で閉塞されており、かつ表面が薄板の端部となっている円柱状の前記端材の前記回転軸側における気密状態が保たれた前記ボディの内部の空間に前記貫通孔から圧縮空気を注入して前記空間内の空気圧を次第に増加させ、前記端材を前記ボディの開口端側に向かって押し出すことによって、前記ボディの内部に詰まった前記端材を前記ボディから排出させるステップとを有するものである。

また、本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔機は、前記ハニカムコア穿孔工具、回転機構、前記回転機構を取付けたロボットアーム、空気供給系及び制御装置を有する。回転機構は、前記ハニカムコア穿孔工具を保持する。空気供給系は、前記ハニカムコア穿孔工具の前記空気供給口に前記圧縮空気を供給する。制御装置は、前記回転機構及び前記ロボットアームの駆動軸を制御する。

本発明の第１の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図。図１に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図。本発明の第２の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図。図３に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図。板材で空隙が閉塞されたハニカムコアの端材の構造例を示す正面図。図５に示す端材の上面図。図３に示すハニカムコア穿孔工具を取付けたハニカムコア穿孔機の斜視図。図７に示すハニカムコア穿孔機を別の方向から見た斜視図。図７に示す取付機構の詳細構成例を示す縦断面図。本発明の第３の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分拡大縦断面図。図１０に示すハニカムコア穿孔工具の構造を説明するために比較される部分拡大縦断面図。

本発明の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具、ハニカムコア穿孔方法及びハニカムコア穿孔機について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
（ハニカムコア穿孔工具）
図１は本発明の第１の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図であり、図２は図１に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図である。

ハニカムコア穿孔工具１は、ハニカムコアの穿孔を行うための円筒状の刃部２を有する穿孔工具である。具体的には、ハニカムコア穿孔工具１は、ボディ３に刃部２を形成して構成される。ハニカムコア穿孔工具１による穿孔対象となるハニカムコアは、六角形等の同一の横断面形状を有する多数の角筒（セル）を隙間なく配列した構造体である。

ハニカムコアは、重量が小さく、かつ強度が大きいという特徴を有する。このため、軽量化が要求される航空機構造体の材料としてしばしば用いられる。ハニカムコア自体の材料の例としては、金属が挙げられるが、特に航空機構造体の部材として用いられるハニカムコアの場合には、更なる軽量化及び強度改善を図るために炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）やガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：ＧｌａｓｓＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材が素材として用いられる場合も多い。また、紙に樹脂を含浸させたノーメックス（登録商標）と呼ばれる複合材がハニカムコアの素材として用いられる場合もある。

ハニカムコア穿孔工具１のボディ３は、少なくともハニカムコアの穿孔側に開口端を有し、他方の端部に回転軸４を設けた円筒状の構造を有する。ボディ３の開口端には、多数の砥粒２Ａが固着され、砥粒２Ａを固着したボディ３の端部によって刃部２が形成される。砥粒２Ａの材料としては、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ：ｃｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）が代表的であるが、被穿孔対象となるハニカムコアの素材によっては、アルミナや炭化ケイ素を用いてもよい。砥粒２Ａは、電着等の任意の方法で、ボディ３の端部に固着させることができる。

ボディ３の開口端には、図示されるようにジグザグ状の凹凸を設けることができる。そして、ジグザグ状の凹凸を有する板状の端部の内面、外面及び端面にそれぞれ砥粒２Ａを固着させることができる。

そうすると、ジグザグ状の凹凸を有し、かつ砥粒２Ａが固着された円筒状の刃部２がソー（鋸）のように機能する。すなわち、回転軸４をホルダで保持して回転させると、円筒状の刃部２を構成する複数の板状の凸部が、円状に配列された複数のブレード（鋸刃）として機能する。このため、刃部２を回転させながらハニカムコアに押し当てれば、ハニカムコアの穿孔を行うことができる。

この場合、ハニカムコアの穿孔は、ソーとして機能する刃部２でハニカムコアを円形に切断することによって行われることになる。また、ハニカムコアの切断は、円形の軌跡を描いて移動する砥粒２Ａによる研削によって行われることになる。このため、ハニカムコア穿孔工具１は、穿孔用のソー又は研削工具として分類することもできる。

ハニカムコアに形成される貫通孔の直径は、刃部２の外径となる。従って、ボディ３の外径及び刃部２の外径は、ハニカムコアに形成すべき貫通孔の直径に合わせて決定される。具体例として、航空機構造体用のハニカムコアであれば、ボディ３の外径が数ｃｍから１０ｃｍ程度に決定される。一方、ボディ３の長さは、ハニカムコアを穿孔した場合に、回転軸４側におけるボディ３の内壁がハニカムコアの端材に干渉しないように、少なくともハニカムコアの厚さよりも長くなるように決定される。

ハニカムコアの穿孔後には、ボディ３の内部に、円柱状のハニカムコアの端材が残留することになる。このため、ハニカムコア穿孔工具１で次の穿孔を行うためには、ボディ３の内部に残留する端材を除去することが必要となる。しかしながら、複合材や金属等で構成されるハニカムコアの円柱状の端材の表面は、多数の切断された薄板の端部となる。このため、ハニカムコアの端材は容易に変形し、ボディ３の内部に圧縮力を受けた状態で詰まることになる。

そこで、ボディ３には、ハニカムコアの穿孔後においてボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ３の内部から排出させるための力を端材に作用させるための貫通孔５が設けられる。具体的には、端材をボディ３の内部から押し出すための押出棒６を挿入するための貫通孔５がボディ３の側面に設けられる。

端材をボディ３の内部から押し出すためには、押出棒６をボディ３内の端材に押し当てながら、ボディ３の長手方向、すなわちハニカムコア穿孔工具１の工具軸方向に押出棒６をスライドさせることが効果的である。そこで、図示されるように、長さ方向をハニカムコア穿孔工具１の工具軸方向とするスリット５Ａを、貫通孔５としてボディ３の側面に設けることが実用的である。これにより、押出棒６の一部をボディ３の内部に挿入した状態で押出棒６をハニカムコア穿孔工具１の工具軸方向にスライドさせることができる。

（ハニカムコア穿孔方法）
次に、ハニカムコア穿孔工具１を用いたハニカムコアの穿孔方法について説明する。

ハニカムコア穿孔工具１を用いてハニカムコアの穿孔を行う場合には、ハニカムコア穿孔工具１が回転機構を有する工具駆動装置に取付けられる。例えば、圧縮空気等で回転駆動する手持ち式の工具駆動装置のホルダでハニカムコア穿孔工具１の回転軸４を保持することができる。そして、工具駆動装置でハニカムコア穿孔工具１を保持して回転させながら刃部２の砥粒２Ａをハニカムコアに接触させ、円形の軌道を通って移動する砥粒２Ａでハニカムコアを構成する板材を削り取ることによってハニカムコアを円形に切断することができる。

工具駆動装置と共にハニカムコア穿孔工具１を工具軸方向に送り込み、刃部２によってハニカムコアが完全に切断されると、円柱状のハニカムコアの端材がボディ３の内部に詰まった状態で、製品又は半製品となるハニカムコアから切り取られる。このため、ハニカムコア穿孔工具１を引き抜くと、ハニカムコアに貫通孔が形成される。すなわち、ハニカムコアの穿孔が完了する。

穿孔すべき貫通孔が１つである場合には、ハニカムコアの被穿孔加工品の製造が完了する。但し、次のハニカムコアの穿孔を行うために、ハニカムコアの穿孔後においてボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ３から排出させることが必要となる。一方、穿孔すべき貫通孔が他に存在する場合においても、ボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材をボディ３から排出させることが必要となる。

そこで、ボディ３の貫通孔５を利用して、端材をボディ３の内部から排出させるための力を端材に作用させることによって、ボディ３の内部に詰まった端材が排出される。具体的には、ボディ３の側面に貫通孔５として設けられたスリット５Ａに押出棒６が挿入される。そして、挿入した押出棒６で端材をボディ３の開口端側に向かって押し出すことによって、端材をボディ３から排出させることができる。特に、端材は、ハニカムコアであるため、押出棒６で端材を押し潰しながらボディ３からかき出すことができる。

このため、穿孔すべき貫通孔が１つである場合には、ハニカムコア穿孔工具１で次のハニカムコアの穿孔を行うことが可能となる。一方、穿孔すべき貫通孔が他に存在する場合には、別の位置における穿孔を行うことが可能となる。そして、ハニカムコアに複数の貫通孔を形成する場合には、ハニカムコア穿孔工具１の回転駆動による穿孔と、ボディ３の内部に詰まった端材の排出とを繰返すことによって、複数の貫通孔が形成されたハニカムコアの被穿孔加工品を製造することができる。

（効果）
以上のようなハニカムコア穿孔工具１及びハニカムコア穿孔方法は、円筒状の刃部２を設けたボディ３の側面に、ボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材を押出棒６でかき出すことができるように、貫通孔５としてスリット５Ａを設けたものである。

このため、ハニカムコアの穿孔後においてボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材を容易に排出することができる。その結果、従来は、コンクリート等の穿孔を想定した円筒状の穿孔工具を用いてハニカムコアの穿孔を行うと、穿孔工具に端材が詰まって取り出すことが困難になることから、円筒状の穿孔工具を用いたハニカムコアの穿孔は困難であると考えられてきたが、円筒状の穿孔工具をハニカムコアの穿孔用に使用することが可能となる。すなわち、ハニカムコアを穿孔するための特殊かつ複雑な構造を有する専用の穿孔工具を開発することなく、円筒状の穿孔工具に簡易な構造を付与することによってハニカムコアの穿孔を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
（ハニカムコア穿孔工具）
図３は本発明の第２の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分縦断面図であり、図４は図３に示すハニカムコア穿孔工具の左側面図である。

図３に示された第２の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ａでは、ボディ３の内部に詰まったハニカムコアの端材を圧縮空気を用いて排出できるようにした点が第１の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１と相違する。第２の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ａの他の部分における構成及び作用については第１の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１と実質的に異ならないため同一の部分又は対応する部分については同符号を付して説明を省略する。

ハニカムコア穿孔工具１Ａのボディ３には、ハニカムコアの端材をボディ３の内部から空気圧によって押し出すための圧縮空気を、ボディ３の内部に注入するための空気供給口５Ｂが貫通孔５として設けられる。端材をボディ３の内部から開口端側に押し出すためには、ボディ３内に詰まった端材の回転軸４側における空間に圧縮空気を注入することが必要である。そこで、端材の回転軸４側における空間に圧縮空気を注入することが可能となる位置に、空気供給口５Ｂが設けられる。

図示された例では、ボディ３の回転軸４に空気供給口５Ｂが設けられている。より具体的には、円筒状のボディ３の回転軸４側が円板状のプレートで閉塞されており、円板状のプレートに、回転軸４を兼ねた中空の円筒状の管が空気供給口５Ｂとして設けられている。従って、ボディ３の開口端側に円柱状のハニカムコアの端材が詰まった場合において端材と回転軸４側における円板状のプレートとの間に生じるボディ３内の空間に、空気供給口５Ｂから圧縮空気を注入することができる。

尚、図示された例に限らず、回転軸４以外の部分に空気供給口を形成してもよい。例えば、ボディ３に対して回転自在にスライドする部品をベアリング等を介して取付け、当該部品に空気供給口を形成するようにしてもよい。但し、図示されるように、ボディ３の回転軸４に空気供給口５Ｂを形成すれば、ボディ３の構造を極めて簡易にすることができる。

空気供給口５Ｂから圧縮空気を注入すると、少なくとも空気の流れによって端材をボディ３の開口端側に向かって押し出し、端材をボディ３から排出させることができる。特に、穿孔対象となるハニカムコアの少なくとも一方の面が板材で閉塞されている場合には、端材によって気密状態がある程度保たれた状態でボディ３の開口端側が塞がれることになる。

図５は、板材で空隙が閉塞されたハニカムコアの端材の構造例を示す正面図であり、図６は図５に示す端材の上面図である。

穿孔対象となるハニカムコア内の多数の空隙が板材で閉塞されている場合には、端材Ｗとして残留するハニカムコアも図５及び図６に例示されるように板材Ｗ１で閉塞される。このため、端材Ｗとなったハニカムコア内の多数の空隙に、圧縮空気が流れ込むことがない。しかも、ハニカムコアを閉塞する板材Ｗ１は、円板状に切り取られた状態でボディ３の内側に詰まることになる。つまり、板材Ｗ１を含むハニカムコアの端材Ｗと、ボディ３との間における隙間もごく僅かとなる。

その結果、端材Ｗと回転軸４側における円板状のプレートとの間に生じるボディ３内の空間に圧縮空気を注入し続けると、空間内における空気圧が次第に増加することとなる。このため、空気鉄砲と同様の原理で、空気圧によって端材Ｗをボディ３の開口端側に向かって押し出し、端材Ｗをボディ３から排出させることができる。

ハニカムコアが、航空機の翼構造体用等のパネルの部材として用いられる場合には、ハニカムコアの両面が板材で閉塞される場合が多い。すなわち、両面が板材で閉塞された所定の厚さを有するハニカムコアが、航空機用のパネルとして用いられる場合が多い。そのような、少なくとも一方の面が板材で閉塞されたハニカムコアの穿孔を行う場合には、端材Ｗがボディ３内に気密状態を保った状態で詰まることを利用して、空気圧で端材Ｗを排出することができる。

実際に、両面が板材で閉塞されたハニカムコアパネルを対象としてハニカムコア穿孔工具１Ａで穿孔を行い、圧縮空気の供給によって端材Ｗを確実に排出できるがどうかを確認するための試験を行った。尚、ハニカムコア及びハニカムコアを閉塞する板材の材質として、ＧＦＲＰ及び紙に樹脂を含浸させた複合材を用いた。その結果、ボディ３の外径が数ｃｍから１０ｃｍ程度のサイズであれば、ハニカムコアの材料である複合材を構成する繊維がガラスであるか紙であるかを問わず、直径３ｍｍから４ｍｍ程度の空気供給口５Ｂから０．１ＭＰａから０．５Ｍｐａ程度の圧力を有する圧縮空気を注入することによって端材Ｗを排出できることが確認された。

特に、空気供給口５Ｂのサイズを大きくして、圧縮空気の供給量を多くすれば、供給すべき圧縮空気の必要な圧力を低減できることも確認された。これは、ボディ３内における密閉空間への圧縮空気の供給量を多くすれば、密閉空間から多少の圧縮空気の漏れがあったとしても、密閉空間内における空気圧を端材Ｗの排出に必要な圧力まで増加させることができるためであると考えられる。このため、ハニカムコア穿孔工具１Ａの寸法の好適化によって、工場等で容易に供給することが可能な実用的な圧力を有する圧縮空気を用いてハニカムコア穿孔工具１Ａから端材Ｗを排出することができる。

以上のような構造を有するハニカムコア穿孔工具１Ａを用いれば、第１の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１と同様に、ボディ３内に詰まった端材Ｗを容易に排出することが可能となる。このため、円筒状の穿孔工具を用いたハニカムコアの穿孔が可能となる。加えて、圧縮空気で端材Ｗを排出するハニカムコア穿孔工具１Ａを用いれば、回転機構及び圧縮空気の供給系を備えた任意の装置を用いて、ハニカムコアの穿孔を自動化することも可能となる。

（ハニカムコア穿孔機）
次にハニカムコア穿孔工具１Ａを用いてハニカムコアの自動穿孔を行うためのハニカムコア穿孔機の一例について説明する。

図７は、図３に示すハニカムコア穿孔工具１Ａを取付けたハニカムコア穿孔機１０の斜視図であり、図８は図７に示すハニカムコア穿孔機１０を別の方向から見た斜視図である。

図７及び図８に例示されるように、ハニカムコア穿孔工具１Ａを多関節アーム等を備えたロボット１１のロボットアーム１２で保持することによって、ハニカムコア穿孔機１０を構成することができる。より具体的には、回転機構１３をロボットアーム１２に取付け、回転機構１３でハニカムコア穿孔工具１Ａを保持することができる。更に、ハニカムコア穿孔工具１Ａの空気供給口５Ｂに圧縮空気を供給する空気供給系１４が備えられる。空気供給系１４は、工場等に設置される圧縮空気供給タンク１５と接続される。

ハニカムコア穿孔工具１Ａを保持して回転させる回転機構１３及び空気供給系１４は、図示されるように、共通の筐体１６に収納し、ロボットアーム１２へのハニカムコア穿孔工具１Ａの取付機構１７として提供することができる。

図９は、図７に示す取付機構１７の詳細構成例を示す縦断面図である。但し、図９では取付機構１７の筐体１６が省略されている。

図９に例示されるようにモータ１７Ａの出力軸１７Ｂをハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４と同軸上に設けることによって、コンパクトな回転機構１３を構成することができる。或いは、モータ１７Ａの出力軸１７Ｂをハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４と同軸上に設けずに、モータの出力軸とハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４の間に設けたギア等を介して、モータの動力をハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４に伝達するようにしてもよい。モータ１７Ａの出力軸１７Ｂには、ホルダ１７Ｃが固定され、ホルダ１７Ｃでハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４を保持することができる。

また、モータ１７Ａの出力軸１７Ｂには、圧縮空気の供給路として貫通孔１７Ｄを形成することができる。モータ１７Ａの出力軸１７Ｂに形成される貫通孔１７Ｄの一端は、ハニカムコア穿孔工具１Ａの空気供給口５Ｂと連結される。一方、モータ１７Ａの出力軸１７Ｂに形成される貫通孔１７Ｄの他端は、空隙１７Ｅを介してカプラ１７Ｆと連結される。カプラ１７Ｆは、ホースで圧縮空気供給タンク１５と直接又は間接的に接続することができる。これにより、カプラ１７Ｆからモータ１７Ａの出力軸１７Ｂに形成される貫通孔１７Ｄを経由して圧縮空気をハニカムコア穿孔工具１Ａの空気供給口５Ｂに供給する空気供給系１４を形成することができる。

回転機構１３及び空気供給系１４は、上述したように共通の筐体１６に収納することができる。換言すれば、回転機構１３及び空気供給系１４を備えたハニカムコア穿孔工具１Ａの取付機構１７を製作することができる。

ハニカムコア穿孔工具１Ａを保持して回転させる回転機構１３及びロボットアーム１２の駆動軸は、ロボット１１の制御装置１８によって自動制御することができる。空気供給系１４からハニカムコア穿孔工具１Ａへの圧縮空気の供給の切換えについては、他の制御装置で制御してもよいし、ロボット１１の制御装置１８で制御できるようにしてもよい。

ロボット１１の制御装置１８で圧縮空気の供給タイミングを制御できるようにすれば、ハニカムコア穿孔工具１Ａを回転させてハニカムコアの穿孔を行った後、速やかに圧縮空気をハニカムコア穿孔工具１Ａの空気供給口５Ｂからボディ３内に供給してハニカムコアの端材Ｗをボディ３から排出する制御が容易となる。もちろん、他の制御装置で圧縮空気の供給タイミングを制御する場合においても、ロボット１１の制御装置１８との間で同期処理を行うことができる。

ハニカムコア穿孔機１０でハニカムコアの穿孔を行う場合には、予めロボットアーム１２に設けられた回転機構１３に取付けたホルダ１７Ｃでハニカムコア穿孔工具１Ａの回転軸４が保持される。そして、制御装置１８による制御下における回転機構１３の駆動によってハニカムコア穿孔工具１Ａが回転する。

続いて、制御装置１８による制御によってロボットアーム１２の駆動軸が駆動し、ハニカムコア穿孔工具１Ａの位置決めが行われる。すなわち、ハニカムコア穿孔工具１Ａが、ハニカムコアの穿孔位置に位置決めされる。ハニカムコア穿孔工具１Ａの位置決めが完了すると、ロボットアーム１２の駆動によってハニカムコア穿孔工具１Ａが工具軸方向、すなわち穿孔方向に送り出される。尚、ハニカムコア穿孔工具１Ａを工具軸方向に送り出すための送り機構を取付機構１７に設けてもよい。その場合には、送り機構の駆動によってハニカムコア穿孔工具１Ａが穿孔方向に送り出される。

そして、ハニカムコア穿孔工具１Ａの刃部２がハニカムコアに接触すると、ハニカムコアの切断による穿孔が開始される。更に、ハニカムコア穿孔工具１Ａがハニカムコアの厚さに相当する距離だけ工具軸方向に送り出されると、ハニカムコアが円形に切断され、ハニカムコアに貫通孔を形成することができる。すなわち、ハニカムコアを穿孔することができる。

ハニカムコアが円形に切断されると、円柱状の端材Ｗがハニカムコア穿孔工具１Ａのボディ３内に残存することになる。そこで、ロボットアーム１２に設けられた圧縮空気の供給経路を介して圧縮空気がハニカムコア穿孔工具１Ａの空気供給口５Ｂから端材Ｗの回転軸４側におけるボディ３内の空間に注入される。そうすると、空間内における空気圧が上昇し、端材Ｗをボディ３内から押し出すことができる。

端材Ｗがボディ３内から押し出されると、ハニカムコア穿孔工具１Ａを用いて次の穿孔を行うことができる。例えば、ロボットアーム１２の駆動によって同一のハニカムコアの他の穿孔位置にハニカムコア穿孔工具１Ａを位置決めし、ハニカムコア穿孔工具１Ａを用いた穿孔を行うことができる。或いは、別のハニカムコアを対象としてハニカムコア穿孔工具１Ａを用いた穿孔を行うこともできる。

（効果）
以上のような第２の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ａは、ハニカムコアの穿孔後においてボディ３内に詰まる端材Ｗを圧縮空気で排出できるようにしたものである。一方、ハニカムコア穿孔機１０は、ハニカムコア穿孔工具１Ａを用いたハニカムコアの穿孔及び圧縮空気を利用した端材Ｗの排出を自動で行えるようにしたものである。

このため、ハニカムコア穿孔工具１Ａによれば、ボディ３内に詰まった端材Ｗを自動で除去することが可能となる。その結果、ロボット１１を利用したハニカムコア穿孔機１０に例示されるように、ハニカムコアの穿孔及び端材Ｗの双方を自動化することができる。また、ロボット１１を利用したハニカムコア穿孔機１０に限らず、マシニングセンタ、フライス盤或いはボール盤等の工作機械の主軸にハニカムコア穿孔工具１Ａを取付け、圧縮空気を供給できるようにしてもよい。

このため、作業者の手作業による端材Ｗの排出作業が不要となる。また、端材Ｗを自動で排出できるため連続的にハニカムコアの穿孔を行うことが可能である。加えて、空気供給口５Ｂ等のハニカムコア穿孔工具１Ａのサイズを適切に決定することにより、工場等で容易に調達することが可能な、現実的な圧力を有する圧縮空気を用いた端材Ｗの排出が可能となる。

尚、円筒状の穿孔工具内に詰まったハニカムコアの端材を自動で排出できるようにする方法としては、様々な方法が考えられる。具体例として、円筒状の穿孔工具内にスプリングを設け、スプリングで端材を押し出す方法が考えられる。しかしながら、ハニカムコアの材料が複合材である場合には、複合材の機械的特性に合わせてコンクリート等を穿孔する場合に比べて円筒状の穿孔工具を高速回転させることが必要となる。その結果、複合材が穿孔対象である場合には、スプリングに過大な負荷がかかりスプリングが破損する場合がある。このため、内部にスプリングを設けた円筒状の穿孔工具では、複合材で構成されるハニカムコアの穿孔が困難となる。

別の方法として、ファンで空気の流れを形成する方法が考えられる。そこで、プロペラ型のファンをホルダ側に設けて工具軸方向に空気を送り込むことができるようにした円筒状の穿孔工具を試作し、ハニカムコアの端材が排出できるか試験を行った。また、シロッコファンを設け、回転面から空気を取り込んで空気の流れを形成できるようにした円筒状の穿孔工具も試作し、ハニカムコアの端材が排出できるか試験を行った。その結果、プロペラファンやシロッコファン等のファンによる空気の圧送では、塵のような切粉であれば排出できるものの、圧縮力を受けて詰まる円柱状のハニカムコアの端材を排出することはできないことが確認された。

これに対して、上述したように、特に空隙が板材で閉塞されたハニカムコアが穿孔対象である場合には、圧縮空気の供給による空気圧の上昇によって、ハニカムコアの端材Ｗをより確実に排出できることが確認された。

（第３の実施形態）
図１０は本発明の第３の実施形態に係るハニカムコア穿孔工具の構造を示す部分拡大縦断面図であり、図１１は図１０に示すハニカムコア穿孔工具の構造を説明するために比較される部分拡大縦断面図である。

図１０に示された第３の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ｂでは、砥粒２Ａを固着することによってボディ３の端部に形成される刃部２の構造が第１の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１及び第２の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ａと相違する。第３の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ａの他の部分における構成及び作用については第１の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１及び第２の実施形態におけるハニカムコア穿孔工具１Ｂと実質的に異ならないため刃部２の構造のみ図示し、同一の部分又は対応する部分については同符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、板厚が一定のボディ３の端部に砥粒２Ａを固着することによって刃部２を形成すると、ボディ３の内面側には、砥粒２Ａの厚みに相当する僅かな段差が生じることになる。砥粒２Ａの固着による段差は、ハニカムコアの端材Ｗのスムーズな排出の妨げとなる恐れがある。

そこで、図１０に示すように、ボディ３の開口端側における厚みを薄くすることによって開口端側における内面に段差を設け、段差に砥粒２Ａを固着させることによって、砥粒２Ａがボディ３の内面側において突出しないようにすることができる。すなわち、砥粒２Ａの厚みに相当する段差がボディ３の内面側において低減されるように、ボディ３及び刃部２の構造を設計することができる。

これにより、砥粒２Ａを固着させた刃部２の部分における内径が、砥粒２Ａが固着されていないボディ３の部分、つまり刃部２に隣接する部分における内径と同等となり、ハニカムコアの端材Ｗをボディ３からよりスムーズに排出することが可能となる。

実際に、刃部２を形成する部分におけるボディ３の厚さを、刃部２に隣接する部分における厚さよりも薄くすることによって、砥粒２Ａの突出を低減させたハニカムコア穿孔工具１Ｂを製作した。そして、両面が板材Ｗ１で閉塞されたハニカムコアパネルを穿孔対象として、圧縮空気による端材Ｗの排出が容易となる効果が得られるか否かの試験を行った。その結果、ボディ３の開口端側における厚みを減肉して段差が生じないように刃部２を形成すると、ボディ３の開口端側における厚みを一定とする場合に比べて、端材Ｗを排出するために必要な圧縮空気の圧力を飛躍的に低減できることが確認された。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

例えば、第１の実施形態と第２の実施形態を組合わせることもできる。すなわち、圧縮空気を供給するための空気供給口５Ｂと、押出棒６を挿入するためのスリット５Ａ等の貫通孔５の双方を、圧縮空気が押出棒６を挿入するための貫通孔５から漏れ出さないようにボディ３の適切な位置に設けることができる。そして、押出棒６を用いた端材Ｗの排出及び圧縮空気による端材Ｗの排出のいずれも実施できるようにハニカムコア穿孔工具を構成することができる。また、圧縮空気を利用して端材Ｗを排出する場合において、端材Ｗの排出を自動化せずに、作業者が圧縮空気の供給ホース等をハニカムコア穿孔工具に連結して手作業で行うようにしてもよい。

１、１Ａ、１Ｂハニカムコア穿孔工具
２刃部
２Ａ砥粒
３ボディ
４回転軸
５貫通孔
５Ａスリット
５Ｂ空気供給口
６押出棒
１０ハニカムコア穿孔機
１１ロボット
１２ロボットアーム
１３回転機構
１４空気供給系
１５圧縮空気供給タンク
１６筐体
１７取付機構
１７Ａモータ
１７Ｂ出力軸
１７Ｃホルダ
１７Ｄ貫通孔
１７Ｅ空隙
１７Ｆカプラ
１８制御装置
Ｗ端材
Ｗ１板材

Claims

少なくともハニカムコアの穿孔側に凹凸を設けた開口端を有し、他方の端部に回転軸を設けた円筒状のボディと、
前記ボディの前記開口端に設けられた前記凹凸に砥粒を固着することによって円筒状のソーとして機能する刃部とを有し、
前記砥粒による研削によって前記ハニカムコアを円形に切断した後において、少なくとも一方の面が板材で閉塞されており、かつ表面が薄板の端部となっている前記ハニカムコアの円柱状の端材であって、前記ボディの内部に圧縮力を受けた状態で詰まった前記端材を、前記ボディの内部であって、気密状態が保たれた前記端材の前記回転軸側における空間内の空気圧を次第に増加させることによって、前記ボディの内部から押し出して排出するための圧縮空気を、前記空間に注入するための空気供給口を、前記ボディに設けたハニカムコア穿孔工具。
前記ボディの前記回転軸に前記空気供給口を設けた請求項１記載のハニカムコア穿孔工具。
前記ボディの前記開口端側における厚みを薄くすることによって前記開口端側における内面に段差を設け、前記段差に前記砥粒を固着させた請求項１又は２記載のハニカムコア穿孔工具。
貫通孔を設けた円筒状のボディの開口端に凹凸を設け、前記凹凸に砥粒を固着することによって円筒状のソーとして機能する刃部を形成する一方、他方の端部に回転軸を設けたハニカムコア穿孔工具の前記回転軸を保持して回転させながら前記砥粒をハニカムコアに接触させ、前記砥粒による研削によって前記ハニカムコアを円形に切断することによって、前記ハニカムコアの被穿孔加工品を製造するステップと、
前記ハニカムコアの切断後において前記ボディの内部に圧縮力を受けた状態で詰まった前記ハニカムコアの端材であって、少なくとも一方の面が板材で閉塞されており、かつ表面が薄板の端部となっている円柱状の前記端材の前記回転軸側における気密状態が保たれた前記ボディの内部の空間に前記貫通孔から圧縮空気を注入して前記空間内の空気圧を次第に増加させ、前記端材を前記ボディの開口端側に向かって押し出すことによって、前記ボディの内部に詰まった前記端材を前記ボディから排出させるステップと、
を有するハニカムコア穿孔方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハニカムコア穿孔工具と、
前記ハニカムコア穿孔工具を保持する回転機構と、
前記回転機構を取付けたロボットアームと、
前記ハニカムコア穿孔工具の前記空気供給口に前記圧縮空気を供給する空気供給系と、
前記回転機構及び前記ロボットアームの駆動軸を制御する制御装置と、
を有するハニカムコア穿孔機。