JP2000190184A - ドリル再研削における自動位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドリルの再研削において、砥石車の砥面に対す
るドリルの被研削面の位置決めを自動で行うことを可能
とする。 【解決手段】 ドリル１の先端が常に同一の位置になる
ような方法で、ドリルチャック１２でクランプしたの
ち、ドリル先端部２をリング状光源３１で照射し、一対
の切刃面７からの反射光を主体にして拡大レンズ筒３２
に入射させてＣＣＤカメラ３３に一対の切刃面７の拡大
投影像を結像させ、該拡大投影像を画像処理システム３
４に点対称図形２５として認識させるとともに、その分
割主軸３５を算出させて、あらかじめ登録された基準軸
３６との角度差３０を算定させ、さらに、角度差３０を
信号数に換算して制御システム４０に送り、ドリルチャ
ック１２に結合されたモータＡ３７を回転させて分割主
軸３５を基準軸３６に一致させることによりドリル１の
向きを設定する方法とドリル１が基準軸３６に対して直
角な方向に、設定した角度だけ旋回する構造とすること
により、ドリル１の切刃面７を自動的に被研削位置に設
定する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プリント配線板の製作におい
ては、配線板に導通その他を目的とする細孔を多数明け
る工程がある。この工程で使用されるドリル１の直径１
０は概ね２ｍｍ程度から０．１ｍｍ程度の範囲のものが
使用されているが、これらのドリル１は孔明け作業によ
って刃先が磨耗するため一定の孔数を明けると交換しな
ければならない。ドリル１は細径になるほど寿命は短
く、かつ、高価になるので、一定数の孔明けを行ったド
リル１は刃先を再研削して、繰り返し使用することが一
般的に行われている。

【０００２】ドリル１の刃先を再研削する装置は以前か
ら市販されているが、いずれも作業者が顕微鏡を覗きな
がら、一本づつドリル１の被研削面の向きを設定し、送
り量を定めて研削を行う方式のものであり、ドリル１の
被研削面の向きと送り量を自動で設定して研削を行う自
動装置は存在しなかった。本発明はプリント配線板の孔
明け等に使用されるドリル１の刃先を再研削する場合
に、被研削面の位置決めを自動的に行うことを可能とす
る技術を提供するものである。

【０００３】

【従来の技術】図１はドリル１を側面から見た全体像を
示す。ここで、２はドリル１の先端部であり、３は首下
部であり、１０はドリル１の直径であり、５はドリル１
の中心軸である。また、４はシャンク部の直径で、３８
はシャンク部の長さである。シャンク部の直径４および
長さ３８はドリル１の直径１０に関わりなく一般に同一
に定められているが、ドリル１の全長３９はドリル１の
直径１０によって異なるものである。図２はドリル１を
先端方向から見た拡大投影図で、６は切削を行う切刃で
ある。また、本発明では７を切刃面、８を逃げ面と称す
る。一般に、切刃６が軸５を回転中心軸として成す仮想
円錐面に対して、切刃面７は１５度の逃げ角を有し、逃
げ面８は切刃面７に対してさらに１５度の逃げ角を有し
ている。なお、９は該切刃面７と該逃げ面８との交線で
ある。図２においてＡ方向から見たドリル１の先端部分
２の拡大投影図が図３で、Ｂ方向から見た先端部分２の
拡大投影図が図４である。図４において１１は一対の切
刃６が形成する先端角である。ドリル１は孔明け作業を
行うことによって切刃６が磨耗または欠損する。再研削
作業は切刃面７を再研削して磨耗や欠損をした切刃６を
鋭利な刃に復元するとともに、逃げ面８の再研削も同時
に行うものである。

【０００４】図５は従来の再研削装置を模式的に示した
ものであり、これに基づいて従来の再研削作業を説明す
る。まず、再研削すべきドリル１のシャンク部をドリル
チャック１２にクランプし、切り込みハンドル１３で送
り台１４を前進させ、ドリル１の先端部２を実体顕微鏡
１５で観察できる位置まで進める。この位置はカップ型
の切刃面用砥石車１６の凹部１８または逃げ面用砥石車
１７の凹部１９の近傍であり、ここでインデックスハン
ドル２０を操作して、切刃面７が切刃面用砥石車１６の
砥面２１に平行になる位置を定めてインデックスハンド
ル２０を固定し、次に切り込みハンドル１３を操作して
所望の切り込み量だけドリル１を送り、切り込みハンド
ル１３を固定する。切刃面用砥石車１６および逃げ面用
砥石車１７にはカップ型が用いられ、カップの縁に相当
する面が砥面２１および２２となる。通常、切刃面用砥
石車１６と逃げ面用砥石車１７は一対に並べて用いら
れ、逃げ面用砥石車１７は切刃面用砥石車１６に対して
水平方向に一定の角度傾けて配列される。この傾き角度
はドリル１の切刃面７に対する逃げ面８の成す角度に合
わせて設定されており、かつ、ドリル１が切刃面用砥石
車１６の砥面２１に合わせて位置決めをされたときに、
逃げ面用砥石車１７の砥面２２が逃げ面８を適正量研削
するようにあらかじめ砥面２２の位置設定がなされてい
る。砥面２２の位置調整は逃げ面用砥石車１７を前後に
平行に移動させる機構により行われるようになってい
る。

【０００５】上記のようにカッブ型砥石車１６または１
７の凹部１８または１９の内側で、ドリル１の向きと切
り込み量を設定したのちに、ドリル１の首下部３の一部
を先端受け２３で固定する。先端受け２３には、ドリル
１の首下部３の一部をＶ字型またはＵ字型などの小溝で
受けて上方から押し板で固定する方式や、または、首下
部３を左右から挟み込んで固定する方式などがあり、い
ずれも電磁弁やカム機構やばねなどを組み合わせた自動
開閉式になっていて、後述する主送りネジ２６の駆動モ
ータと連動して作動する場合が多い。また、先端受け２
３で固定する位置はできるだけドリル１の先端部２の近
くが望ましいが、先端受け２３が砥石車１６および１７
の砥面２１および２２に接触しない程度にしなければな
らない。

【０００６】ここで、主送りネジ２６をモータで駆動す
ると、主送り台２４が砥石車１６及び１７の砥面２１お
よび２２に平行に直進し、ドリル１の切刃面７と逃げ面
８が、回転する砥石車１６および１７の砥面２１および
２２に接触して連続的に研削される。切刃面７と逃げ面
８が研削される順序は２つの砥石車１６および１７の配
列方法によって決まる。また、主送り台２４の経路には
リミットスイッチが配置されていて、切刃面７および逃
げ面８の研削が終了する位置でモータが逆回転をして、
主送り台２４が始点位置に戻る構造となっている。ここ
で、インデックスハンドル２０を操作してドリル１を１
８０度回転させ、残る側の切刃面７と逃げ面８を研削位
置に露呈して、再度モータを駆動させると、主送り台２
４が再度往復移動をして上記と同様に残る側の切刃面７
と逃げ面８の研削を終了することになる。

【０００７】なお、ドリル１は種類によって先端角１１
が異なるものであるから、ドリル１の先端角１１に合わ
せて、切刃面用砥石車１６の砥面２１に対するドリル１
の中心軸５の方向を変えなければならない。図５で模式
的に示すように、ドリル１の中心軸５の方向変更は角度
設定台２７を用いて行う。角度設定台２７は送り台１４
を移動させる送りネジ２８を固定搭載した状態で主送り
台２４に搭載されている。角度設定台２７と主送り台２
４とは角度設定台２７の下面に設けられた角度設定軸２
９と主送り台２４に設けられた軸孔によって接合されて
いて、角度設定台２７は角度設定軸２９を中心にして主
送り台２４上を手動で回転させることができる構造とな
っている。また、角度設定台２７の端部または主送り台
２４上にはドリル１の中心軸５方向の角度に対応した角
度目盛りが付してあり、角度設定後は止めネジ等で固定
する構造となっている。

【０００８】従来のドリル１の再研削装置の概要は上記
の如くである。作業者の眼の疲労を緩和するために、前
記実体顕微鏡１５に代えて高精度のＣＲＴ画面を見なが
ら位置決めを行うことも可能であるし、また、インデッ
クスハンドル２０にモータを併用して、主送り台２４を
駆動するモータと連動させ、片側の切刃面７と逃げ面８
を研削したのちに、ドリル１を自動的に１８０度反転さ
せて連続的に残る側を研削するなどの自動化も行われて
いるが、最も基本的な作業であるドリル１の向きと切り
込み量の設定は作業者の目視による判断で行わなければ
ならないのが実状である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ドリ
ル１の切刃面７を切刃面用砥石車１６の砥面２１に平行
に設定する作業と該切刃面７の切り込み量を設定する作
業は、作業者が一本一本のドリル１を顕微鏡で覗きなが
ら行っているのが実態である。この作業は「０００４」
で記載したような方法で行われるが、ドリル１の設定位
置が適切でなかったり、または、研削量が適量でなかっ
たりすると、いろいろな品質不良が発生する。このた
め、ドリル１の再研削作業には良好な視力と経験に基づ
く判断力が要求される。このように、ドリル１の再研削
作業は労働集約作業そのものであって、作業者の眼の疲
労を招くという問題の他に、品質のばらつきが生じやす
いという問題もある。さらに、ドリル１の直径１０が
０．３ｍｍ以下の極細径になると作業に特別の熟練が必
要とされるため、作業者不足となり、ドリルのリサイク
ルが十分に機能しないという問題も生じている。

【００１０】本発明は、従来作業者の目視判断で行って
いたドリル１の向きの設定と切り込み量の設定を自動で
行う技術を提供するものであり、これによって作業者の
眼の過労を防止するとともに、品質のばらつきが生じな
い再研削方法を可能とし、さらに０．３ｍｍ以下の極細
径ドリルのリサイクルも容易にするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図６を用いて説明する。
ドリルチャック１２でクランプされたドリル１の中心軸
５の延長線上にリング状光源３１を配置し、また、その
後方に拡大レンズ筒３２を配置する。リング状光源３１
と拡大レンズ筒３２は、それらの共通中心軸５２をドリ
ル１の中心軸５の延長線上に置いた状態で、一体で自動
的に移動ができるように配置され、かつ、リング状光源
３１は単独で共通中心軸５２上の一定範囲内を手動で移
動が可能な構造とする。ドリル１の先端部２が拡大レン
ズ筒３２のピントに合う位置になるように拡大レンズ筒
３２とドリル１の先端部２の距離を定めて、拡大レンズ
筒３２とリング状光源３１の位置を固定したのち、リン
グ状光源３１の位置を手動で適切に調整すると、ドリル
１の先端部２からの反射光のうち、逃げ面８からの反射
光を散乱させ、切刃面７からの反射光を主体にして拡大
レンズ筒３２へ入射させることが可能となる。

【００１２】拡大レンズ筒３２にはＣＣＤカメラ３３を
結合し、ＣＣＤカメラ３３は画像処理システム３４に結
線するものとする。拡大レンズ筒３２の焦点深度を十分
に大きくすればドリル１の一対の切刃面７全体の拡大投
影像をＣＣＤカメラ３３に結像させることができる。Ｃ
ＣＤカメラ３３の結像は画像処理システム３４に送られ
て、ここで適切な処理が行われ、点対称図形２５として
認識される。このようにして画像処理システム３４内で
認識された点対称図形２５はモニター画面で確認するこ
とができる。

【００１３】図２はドリル１を先端方向から見た投影図
であるが、図６で示す点対称図形２５は図２に対応する
ものである。すなわち、図６で示される点対称図形２５
は図２における一対の切刃面７の投影図そのものであ
る。ここで、画像処理システム３４に適切なソフトを組
み込むことによって、該点対称図形２５について、図心
５４を通り一対の切刃面７と逃げ面８との交線９に平行
になる軸３５を求めることができる。本発明においては
該軸３５を分割主軸と称する。理論的には、一対の切刃
面７と逃げ面８が正しく研削されているならば、図心５
４はドリル１の中心軸５と一致し、かつ、該分割主軸３
５は図２における一対の切刃面７と逃げ面８とが成す交
線９と一致することになる。また、逃げ面８の研削量に
過不足があって、一対の交線９にギャップが生じていた
り、または、研削量が過剰で交線９が互いにオーバーラ
ップしている場合には、分割主軸３５は一対の交線９と
は一致しないが、ドリル１の中心軸５を通り、一対の交
線９に平行な軸となるものである。以上のことから、一
対の切刃面７の投影像から成る点対称図形２５の分割主
軸３５の方向を認識することによって、切刃面７および
逃げ面８の向きを認識することができることになる。な
お、本発明ではリング状光源３１を使用しているため、
ドリルチャック１２に任意にクランプされたドリル１の
切刃面７がどの向きであっても、常に切刃面７からの一
定の反射光を拡大レンズ筒３２に入射させることができ
るという効果があり、ドリル１がドリルチャック１２に
挿入されたときの向きに関係なく分割主軸３５を求める
ことができるものである。

【００１４】ここで、ドリルチャック１２を制御システ
ム４０による回転角度制御が可能なモータＡ３７に結合
し、また、画像処理システム３４を制御システム４０に
結線することによって、画像処理システム３４から制御
システム４０に信号を発して、モータＡ３７を所望の角
度だけ回転させることが可能となる。すなわち、画像処
理システム３４にあらかじめ所望の方向の軸を登録して
おいて、これを基準軸３６と定め、任意の向きにクラン
プされたドリル１の分割主軸３５の方向を該基準軸３６
の方向と比べて、その角度差３０を算出し、該角度差３
０を該モータＡ３７の信号数に変換して制御システム４
０に伝達し、制御システム４０から発信された信号数だ
けモータＡ３７を回転させることによって、分割主軸３
５を基準軸３６に一致させることが可能となる。モータ
Ａ３７としては、パルスモータやサーボモータまたはエ
ンコーダーを用いるモータなどの回転角度を制御できる
各種モータから選定することが可能である。

【００１５】一方、ドリル１の切刃面７が再研削される
ためには、該切刃面７が切刃面用砥石車１６の砥面２１
に平行に接触しなければならない。ドリル１がドリルチ
ャック１２でクランプされた状態で、ＣＣＤカメラ３３
に一対の切刃面７が結像されたときのドリル１の位置を
ドリル１の始点とし、一対の切刃面７の一つが切刃面用
砥石車１６の砥面２１に平行に接する位置を終点とし
て、始点から終点までの移動を一定の自動動作で行うよ
うな構造にすれば、終点における切刃面７の向きから逆
算して、始点における切刃面７の向きを決定することが
可能である。始点において決定された切刃面７の向きに
対応する分割主軸３５を求め、これを基準軸３６と定め
て、あらかじめ画像処理システム３４に登録しておけ
ば、「００１４」で記載した方法により、任意にドリル
チャック１２にクランプされたドリル１の分割主軸３５
の方向と登録された該基準軸３６の方向との角度差３０
を算出させ、制御システム４０を介してモータＡ３７を
回転させて、該分割主軸３５を登録された該基準軸３６
に一致させることが可能となる。

【００１６】「００１３」で記載したように、分割主軸
３５の方向は図２におけるドリル１の切刃面７と逃げ面
８が成す交線９の方向と一致するものであるから、分割
主軸３５の方向を定めることは切刃面７の向きを定める
ことになる。本発明は「００１４」および「００１５」
の方法により、任意の向きでドリルチャック１２にクラ
ンプされたドリル１の切刃面７の向きを、あらかじめ画
像処理システム３４に登録した方向に揃えることを可能
とするものである。

【００１７】ここで、個々にドリルチャック１２にクラ
ンプされるドリル１の切刃面７を拡大レンズ筒３２およ
びリング状光源３１で捉えて結像させるためには、個々
のドリル１の先端部２が拡大レンズ筒３２およびリング
状光源３１に対して常に同一の位置に設定されることが
必要となる。本発明では図７で示す方法を提案する。ド
リルチャック１２としてはばね式チャックを用いるとと
もに、ドリルチャック１２内の中空部４１に適切な強度
を有する圧縮ばね４２を設置して、挿入されたドリル１
の底面を押し上げる構造にする。また、該ドリルチャッ
ク１２の近傍に、チャック開閉レバー４３を作動させる
回転カムシリンダＡ４４と、位置決めレバー４５を作動
させる回転カムシリンダＢ４６を配置する。

【００１８】回転カムシリンダーとは、シリンダー内部
に設置されたモータを回転させると内蔵されたカム機構
によって軸が回転しながら螺旋状に上昇または下降を行
う機能を有する汎用機能部品であり、本発明では回転カ
ムシリンダーＡ４４の軸の上端にＦ字型切り込みを付し
たレバーを取り付けたものをチャック開閉レバー４３と
し、回転カムシリンダーＢ４６の軸の上端に底面が平坦
なレバーを取り付けたものを位置決めレバー４５とし
た。また、回転カムシリンダーＡ４４およびＢ４６に内
蔵されているモータをそれぞれ制御システム４０に結線
して、次のような一連の動作を行うようにプログラムし
た。

【００１９】回転カムシリンダーＡ４４を作動させる
と、軸先端のチャック開閉レバー４３が螺旋状に降下し
てドリルチャック１２の開閉リング４７を押し下げ、ド
リルチャック１２を開いた状態にする。ここでドリル１
を挿入すると、ドリル１は内蔵された圧縮ばね４２によ
り一定高さまで押し上げられた状態になる。ここで回転
カムシリンダーＢ４６を作動させると、位置決めレバー
４５が螺旋状に降下しながら、平坦な下端面でドリル１
の先端を押し下げて、あらかじめ設定された位置で停止
する。この信号を受けると回転カムシリンダーＡ４４が
逆作動して上昇し、チャック開閉レバー４３がドリルチ
ャック１２の開閉リング４７から離れ、ドリルチャック
１２がドリル１をクランプし、続いて回転カムシリンダ
ーＢ４６が逆作動して位置決めレバー４５がドリル先端
から離れて螺旋状に上昇する。

【００２０】このようにして位置決めレバー４５が降下
して停止する位置をあらかじめ設定しておき、ドリル先
端が位置決めレバー４５の底面に突き当たっている状態
でドリル１をクランプすることによって、ドリル１の先
端の位置を常に一定にした状態でドリルチャック１２で
クランプすることが可能となる。また、これによって、
「００１１」で記載するように、拡大レンズ筒３２およ
びリング状光源３１を定位置においたときに、それらと
ドリル切刃面７の距離を常に一定にすることが可能とな
るものである。また、上記のドリルチャック１２を開閉
するチャック開閉レバー４３の作動およびドリル１の先
端位置決めに係る位置決めレバー４５の作動と、上述の
切刃面７の向きを設定するモータＡ３７の作動とを、制
御システム４０を介して連動させることによって、ドリ
ル１をドリルチャック１２に挿入してから、先端位置を
定めてクランプし、さらに、分割主軸３５の方向を、登
録した基準軸３６の方向に一致させるまでの一連の位置
決め動作を自動的に行わせることが可能となる。

【００２１】次に「００１５」で記載したように、ドリ
ル１がドリルチャック１２でクランプされた位置から切
刃面用砥石車１６の砥面２１に平行な位置に達するまで
の自動的移動方法について述べる。一対の切刃面７と逃
げ面８との交線９が分割主軸３５と一致するように正し
く研削されているドリル１においては、一対の切刃面７
と逃げ面８との交線９とドリル１の中心軸５を含む平面
に対して、一般に切刃面７は７５度の角度を有するよう
に構成されている。従って切刃面７が切刃面用砥石車１
６の砥面２１に平行に置かれた状態を、一対の切刃面７
と逃げ面８との交線９とドリル軸５を含む平面で切った
状態は、図８で示すように、砥面２１の断面とドリル１
の中心軸５の成す角４９は先端角１１の２分の１の角度
となり、かつ、砥面２１は切断面である紙面に対しては
７５度の角度を成すことになる。

【００２２】また、該一対の切刃面７と逃げ面８との交
線９とドリル１の中心軸５を含む平面内に、ドリル１の
中心軸５に直交する軸を設け、これをドリル１の旋回軸
４８とする。ドリル１の中心軸５と砥面２１の断面とが
成す角度４９は先端角の２分の１であるから、旋回軸４
８と砥面２１の断面とが成す角度５０は９０度から先端
角の２分の１を差し引いた角度となる。ここで、旋回軸
４８を制御システム４０によって回転角度の制御が可能
なモータＢ５１の軸または該軸に結着された延長軸と
し、モータＡ３７の躯体を結合具を介して旋回軸４８に
結合すれば、ドリル１、ドリルチャック１２およびモー
タＡ３７を一体にして、旋回軸４８を中心にして旋回さ
せる構造とすることができる。

【００２３】図８の状態において、ドリル１が紙面に対
して上方に旋回するように旋回軸４８を回転させ、ドリ
ル１が旋回する途中の所望の位置を「００１５」記載の
ドリル１の始点位置に定め、始点位置において「００１
１」記載の拡大レンズ筒３２とリング状光源３１を、そ
れらの共通中心線５２がドリル１の中心軸５の延長線と
一致するように配置する。始点位置で拡大レンズ筒３２
のピントをドリル１の先端部２に合わせ、さらにリング
状光源３１の位置を調整して、一対の切刃面７からの反
射光を主体にして拡大レンズ筒３２に入射させるように
し、ＣＣＤカメラ３３と画像処理システム３４を介して
モニター画面でドリル１を観察すると、切刃面７と逃げ
面８との交線９の投影線は、旋回軸４８であるモータＢ
５１の軸またはその延長軸の方向と同一方向になってい
ることがわかる。「００１３」で記載したように、該交
線９の投影線は理論的には図６で示す点対称図形２５の
分割主軸３５と一致または平行になるものであるから、
分割主軸３５もモータＢ５１の軸と同一方向になってい
ることになる。

【００２４】すなわち、「００２２」および「００２
３」で記載した構造とし、ドリル１の始点位置において
ドリル１を任意の向きでドリルチャック１２でクランプ
する。ここで「００１４」および「００１５」で記載し
た基準軸３６の方向をモータＢ５１の軸方向に定めて画
像処理システム３４に登録しておくと、「００１４」お
よび「００１５」で記載した方法で、ドリル１の分割主
軸３５の方向が、基準軸３６の方向であるモータＢ５１
の軸方向と一致するように、モータＡ３７が回転する。
分割主軸３５の方向が基準軸３６の方向と一致したのち
に、モータＢ５１の軸をドリル１の終点位置に向かって
回転させると、ドリル１は図８で示すように切刃面７が
砥面２１に平行な位置に達することになる。この位置に
先端受け２３を配置しておき、ドリル１の首下部３の先
端近傍を支持させる。モータＢ５１を制御システム４０
に結線し、画像処理システム３４およびモータＡ３７と
の関連動作を制御システム４０にプログラムすることに
よって、ドリル１をドリルチャック１２でクランプした
始点位置から砥面２１に平行になる終点位置までの移動
を自動的に行わせることが可能となる。

【００２５】なお、切刃面７の再研削を行うためには、
図８で示すような切刃面７が砥面２１に平行になる終点
位置から、さらに被研削量に対応する距離だけ切刃面７
を砥石車の凹部１８または１９内に平行移動をさせなけ
ればならない。切刃面７の被研削量は厳密には切刃６の
磨耗程度によって異なってくるものであるが、経験的に
はドリル１の直径１０のサイズごとに被研削量を一定値
に定めても実用上の支障は生じない。切刃面７の被研削
量を一定値に定めれば、図８において、ドリル１を中心
軸５の方向に直進させる距離を定めることができる。モ
ータＢ５１を送り台に固定し、該送り台が図８における
切断面に平行な平面内をモータＢ５１の軸に直角な方向
に直進移動する構造とすることによって、ドリル１を中
心軸５の方向に直進移動させることができる。

【００２６】また、該送り台を制御システム４０により
回転制御が可能なモータで駆動する構造とし、さらに、
該モータを制御システム４０に結線することによって、
あらかじめ所望の送り量を設定してドリル１を移動させ
ることが可能となる。また、「００２４」で述べたモー
タＡ３７とモータＢ５１の連動プログラムに該送り台の
駆動モータの作動を加えることによって、ドリルチャッ
ク１２に挿入したドリル１を被研削位置まで自動的に移
動させることが可能となる。

【００２７】ここで、逃げ面用砥石車１７の配置や砥面
２２の位置設定を、図５で示すような従来の方法と同様
に行い、また、主送り台２４の機構やリミットスイッチ
などを従来と同様の方式を用いるとともに、制御システ
ム４０にそれぞれを結線して作動順序をプログラムする
ことによって、自動的に被研削位置に設定したドリル１
を自動的に再研削することが可能となるものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】図９は本発明の実施の形態を模式
的に示した図である。架台５５上に支持具を介して切刃
面用砥石車１６と逃げ面用砥石車１７を並べて設置し
た。いずれもカップ型の砥石車とし、切刃面用砥石車１
６は砥面２１を垂直面に対して１５度傾斜させて設置
し、また、逃げ面用砥石車１７は砥面２２を垂直面に対
して３０度傾斜させて設置した。この傾斜角はドリル１
の切刃面７と逃げ面８の逃げ角度に対応して定めたもの
である。また、逃げ面用砥石車１７は逃げ面８の研削量
を調整できるように、前後に水平に移動できる構造とし
た。それぞれの砥石車１６および１７はベルトを介して
モータによって一定速度で回転駆動されるようにした。

【００２９】また、架台５５上の該２つの砥石車１６お
よび１７の砥面２１および２２に面した位置に、主送り
ネジ２６と主送り台２４から成る直進移動機構を配置
し、主送りネジ２６の軸方向が切刃面用砥石車１６の砥
面２１および逃げ面用砥石車１７の砥面２２に平行にな
るように、主送りネジ２６を支持具を介して水平な架台
５５上に固定した。切刃面用砥石車１６の砥面２１と主
送り台２４との距離については後述する方法によって定
めた。また、主送りネジ２６は別途架台に固定されたモ
ータによってベルトを介して駆動されるようにし、主送
り台２４の移動経路には２つのリミットスイッチを後述
する適切な距離をおいて配置し、一方は主送り台２４の
始点位置とし、他方は終点位置とした。

【００３０】上記主送りネジ２６駆動用のモータおよび
２つのリミットスイッチをそれぞれ制御システム４０に
結線した。また、主送り台２４には角度設定台２７を水
平に搭載し、主送り台２４と該角度設定台２７とは、角
度設定台２７の下面に附与された角度設定軸２９と主送
り台２４に加工された軸孔によって回転自在に接合され
る構造とし、かつ、設定位置で固定するためのストッパ
ーを設けた。また、該角度設定台２７には送り台１４と
送りネジ２８から成る直進移動機構を水平に搭載し、送
りネジ２８を支持具を介して角度設定台２７に固定し
た。さらに、送りネジ２８には制御システム４０による
回転角度制御が可能なモータＣ５３を固定具を介して結
合し、該モータＣ５３を制御システム４０に結線した。
なお、モータＣ５３に与えられる１信号当たりの送り台
１４の移動量の単位が０．０２ｍｍ以下となるようにモ
ータＣ５３と送りネジ２８のピッチを選定した。

【００３１】さらに、送り台１４には制御システム４０
による回転角度制御が可能なモータＢ５１を搭載した。
また、該モータＢ５１の軸が水平になるようにして送り
台１４に固定するとともに、該モータＢ５１の水平な軸
の高さが「００２８」記載の切刃面用砥石車１６の回転
中心の高さとほぼ同一になるようにし、かつ、該モータ
Ｂ５１の軸の方向が送りネジ２８の軸方向に対して直角
になるように設定した。また、モータＢ５１の軸に延長
軸を結合し、該延長軸端部に軸受けを設け、該軸受けを
送り台１４に固定した。なお、モータＢ５１の回転角度
精度は設定角度に対して１度以内の誤差範囲のものを選
定した。また、制御システム４０による回転角度制御が
可能なモータＡ３７の軸がモータＢ５１の軸に直交する
ように、モータＡ３７の躯体を結合具を介してモータＢ
５１の延長軸に固定した。また、モータＡ３７およびモ
ータＢ５１をそれぞれ制御システム４０に結線するとと
もに、モータＡ３７の軸には結合具を介してドリルチャ
ック１２を結合した。該ドリルチャック１２はコイルば
ねによってチャックを開閉する型を用い、ドリルチャッ
ク１２の中空部４１に小サイズの圧縮ばね４２を内蔵す
る構造とし、該内蔵された圧縮ばね４２はドリル１を押
し上げるのに十分なばね力を有するものとした。また、
モータＢ５１の軸を回転させて、モータＡ３７の軸とそ
こに結合されたドリルチャック１２が垂直な状態になっ
た位置をモータＢ５１の始点位置と定めて制御システム
４０に登録した。

【００３２】また、架台５５上に２つの支持具を立て、
それぞれに回転カムシリンダーＡ４４およびＢ４６を取
り付けた。回転カムシリンダーＡ４４の軸先端にはＦ字
型のチャック開閉レバー４３を設け、また、回転カムシ
リンダーＢ４６の軸先端には平坦な底面を有する位置決
めレバー４５を設けて、２つのレバーがそれぞれ、垂直
な状態にあるドリルチャック１２を中心に作動するよう
に、２つの回転カムシリンダー４４および４６の設置位
置を定めた。ここで、回転カムシリンダーＡ４４を作動
させると、チャック開閉レバー４３がドリルチャック１
２の開閉リングを押し下げてドリルチャック１２を開
き、該ドリルチャック１２にドリル１を挿入してから回
転カムシリンダーＢ４６を作動させると、位置決めレバ
ー４５が螺旋状に降下して、該レバー４５の底面でドリ
ル先端を設定した位置まで押し下げ、さらに設定時間経
過後にチャック開閉レバー４３が上方へ戻って、ドリル
チャック１２がドリル１をクランプし、そののち位置決
めレバー４５が上方へ戻るように作動することを確認し
た。また、該２つの回転カムシリンダー４４および４６
をそれぞれ制御システム４０に結線して上記動作が自動
的に行われるようにプログラムした。なお、該２つの回
転カムシリンダー４４および４６は主送り台２４や、角
度設定台２７や、送り台１４の作動およびドリル１の旋
回移動に支障となることがない位置に配置した。

【００３３】また、架台上に別途支持台を立て、該支持
台に直進ロボット５６を固定した。直進ロボット５６は
モータとボールネジを内蔵し、モータが回転するとボー
ルネジに直結された直進軸５７が直進移動する機能を有
するもので、モータの回転を制御することによって、直
進軸５４の直進距離を厳密に制御することができる汎用
機能部品である。本発明の実施においては直進距離が
０．０５ｍｍ以下の精度で制御できる直進ロボット５３
を選定した。また、該直進ロボット５６の直進軸５７の
移動方向が垂直になるように直進ロボット５６を支持台
に固定し、該直進軸５７に固定具を介してリング状光源
３１と拡大レンズ筒３２を、それぞれの共通中心軸５２
が垂直で、かつ、垂直状態にあるドリル１の中心軸５と
一致するように取り付けた。なお、リング状光源３１を
さらに調整ネジを介して固定具に取り付け、リング状光
源３１を単独で垂直方向に位置調整することが可能な構
造にした。なお、拡大レンズ筒３２の拡大率は３０倍以
上とし、リング状光源３１にはハロゲンランプを用い
た。

【００３４】ここで、「００３０」で記載する角度設定
軸２９とドリルチャック１２の位置関係を次のように定
めた。すなわち、ドリルチャック１２を垂直にした状態
で送り台１４を前後に移動させた場合に、ドリルチャッ
ク１２の中心軸が設定軸２９の真上を通過する構造と
し、ドリルチャック１２の中心軸が設定軸２９の真上に
来た位置を送り台１４の始点位置に定めて制御システム
４０に登録した。また、送り台１４を該始点位置で停止
させた状態で、垂直状態にしたドリルチャック１２でド
リル１をクランプしたとき、ドリル１の中心軸５の延長
上にリング状光源３１と拡大レンズ筒３２の共通中心軸
が来るように直進ロボット５６の位置を定めた。なお、
直進ロボット５６およびその支持台は、主送り台２４や
角度設定台２７や送り台１４の作動や、ドリル１の旋回
移動、および、２つの回転カムシリンダー４４および４
６の作動に支障となることがないような位置に配置し
た。

【００３５】また、「００３２」で記載した方法でドリ
ル１の先端位置を定めたのち、手動で直進ロボット５３
を徐々に下降させて、ドリル１の先端部２が拡大レンズ
筒３２のピントに合う位置を求め、その位置を直進軸５
７の下限位置に定めた。さらにこの状態でリング状光源
３１の位置を微調整して、一対の切刃面７の映像が最も
鮮明になる位置をリング状光源３１の位置として固定し
た。そののち直進軸５７を上昇さサて、位置決めレバー
４５とチャック開閉レバー４３の作動の支障にならない
位置を直進軸５７の上限位置に定めた。ここで直進ロボ
ット５６を制御システム４０に結線するとともに、上記
直進軸５７のそれぞれの位置を制御システム４０に登録
した。また、拡大レンズ筒３２にはＣＣＤカメラ３３を
結合し、該ＣＣＤカメラ３３を画像処理システム３４に
結線した。ここで、ＣＣＤカメラ３３は４５万画素以上
の能力のあるものを選定し、該画像処理システム３４に
は少なくとも、ＣＣＤカメラ３３に結像した画像の２値
化処理を行う機能と、２値化処理が施された画像につい
て分割主軸３５を算出する機能と、基準軸３６を登録す
る機能と、基準軸３６と分割主軸３５の角度差３０を算
出してモータＡ３７に与える信号数に変換する機能およ
び該信号数を制御システム４０に発信する機能とを組み
込むとともに、該画像処理システム３４を制御システム
４０に結線した。また、該画像処理システムの角度読み
取り精度は１度以内とし、さらに、該基準軸３６を「０
０３１」で記載したモータＢ５１の軸と同一の方向に定
めて該画像処理システム３４に登録した。なお、制御シ
ステム４０によって制御されるモータＡ３７については
１信号当たり１度以内の回転角度制御が可能なモータを
選定した。

【００３６】以上の構成としたのち、制御システム４０
に次のようにプログラムした。ドリルチャック１２が開
いた状態でドリル１を挿入してスイッチを入れると、位
置決めレバー４５が作動してドリル１先端を抑える。次
いで一定の時間差をおいてチャック開閉レバー４３が作
動して上方に逃げ、ドリルチャック１２がドリル１をク
ランプする。次いで一定の時間差をおいて位置決めレバ
ー４５が上方へ逃げる。次いで直進ロボット５３が作動
してリング状光源３１と拡大レンズ筒３２が下降し、下
限位置で停止して一対の切刃面７の投影像を画像処理シ
ステム３４に送る。画像処理システム３４は該投影像を
点対称図形２５として認識してその分割主軸３５を算出
し、あらかじめ登録された基準軸３６との角度差３０を
算出する。さらに、画像処理システム３４は該角度差３
０をモータＡ３７の信号数に換算して制御システム４０
に送り、制御システム４０がモータＡ３７を所定角度回
転させる。こののち、直進ロボット５３が作動してリン
グ状光源３１と拡大レンズ筒３２が上方へ逃げ、次いで
モータＢ５１が作動して、モータＡ３７とドリルチャッ
ク１２およびドリル１を水平位置まで旋回させる。続い
てモータＣ５３が作動して送り台１４を設定された距離
だけ水平移動させて、ドリル切刃面７と逃げ面を被研削
位置に設定する。以上のようにプログラムを行った。

【００３７】一方、「００２８」で記載した砥石車１６
および１７については、主送り台２４の移動によりドリ
ル１が再研削されるとき、逃げ面８が先に研削され、切
刃面７がその後に研削されるように配列した。また、
「００２９」で記載した主送り台２４と砥石車１６およ
び１７の距離については次のように定めた。送り台１４
を「００３４」で記載した始点位置に固定した状態で、
モータＢ５１を回転させてドリル１を水平な状態にする
際に、ドリル１が砥石車１６および１７に接触しない範
囲で、できるだけ砥石車１６および１７に近づくように
砥石車１６および１７と主送り台２４との距離を定め
た。このようにして、送り台１４が始点位置にあるとき
のドリルチャック１２と砥石車１６および１７との位置
関係を定めたことにより、送り台１４の始点位置におい
てドリル１を水平状態にしてからドリル１の先端部２を
被研削位置まで移動させる距離を算定することが可能と
なった。「００２５」で記載したように、実務的にはド
リル１の被研削量はドリル１の直径１０に応じてほぼ一
定に定めることが可能であるから、対象となるドリル１
について被研削量を定めたのち、上記の位置関係に基づ
いて送り台１４の始点位置からの移動距離を仮設定し
た。しかし、実際には機械的作動誤差を考慮しなければ
ならないため、仮設定値で再研削試験を行ってから微調
整を施し、ドリル１の直径１０ごとに送り台１４の移動
距離を定めて制御システム４０に登録した。

【００３８】また、ドリル１が被研削位置に達したとき
にドリル首下部３を支持するための先端受け２３を配置
した。先端受け２３は角度設定台２７に固定され、先端
にドリル首下部３の径に合わせた半円状の小溝を有した
ものを用い、ドリル首下部３が該半円状小溝に挿入され
たのち、上方から電磁弁で作動する抑え板で押しつける
構造とした。また、半円状小溝の位置は砥石車１６およ
び１７の砥面２１および２２に接触しない程度にできる
だけドリル１の先端部２に近づけて配置した。また、ド
リル１の切刃面７が逃げ面用砥石車１７の凹部１９に面
しているときの主送り台２４の位置を主送り台２４の始
点位置として、ここに始点用リミットスイッチを配置し
た。また、主送り台２４の移動によりドリルの逃げ面８
が逃げ面用砥石車１７の砥面２２を通過し、次いで切刃
面７が切刃面用砥石車１６の砥面２１を通過して切刃面
用砥石車１６の凹部１８に至った位置を主送り台２４の
終点とし、ここに終点用リミットスイッチを配置した。

【００３９】以上のような構成とし、先端受け２３の抑
え板の電磁弁と主送り台２４の駆動モータと始点用リミ
ットスイッチおよび終点用リミットスイッチを制御シス
テム４０に結線して、「００３６」で記載したプログラ
ムを次のように拡張した。すなわち、モータＢ５１が作
動してドリル１を水平状態にしたのち、モータＣ５３が
作動して送り台１４を設定距離だけ前進させて切刃面７
と逃げ面８を被研削位置に露呈する。次いで先端受け２
３の抑え板用の電磁弁が作動して、ドリル１の先端部２
近傍を固定したのち、主送りネジ２６を駆動するモータ
が作動して主送り台２４を直進させ、ドリル１の逃げ面
８と切刃面７を順次再研削する。主送り台２４が終点用
リミットスイッチを作動させると該駆動モータが逆回転
をして、主送り台２４が始点位置に戻り始点用リミット
スイッチを作動させる。

【００４０】ここでモータＡ３７が作動を開始して、ド
リル１を１８０度回転させ、未研削の切刃面７と逃げ面
８を被研削位置に露呈する。このあと設定時間経過後、
主送りネジ２６を駆動するモータが再作動して主送り台
２４が移動し、未研削の逃げ面８と切刃面７が再研削さ
れる。主送り台２４が終点用のリミットスイッチを作動
させると駆動モータが逆回転して主送り台２４が再度始
点に戻る。ここで、先端抑えの電磁弁が解放されて抑え
板が離れる。以上で再研削が終了するが、このあと設定
時間経過後、モータＣ５３が始点位置に戻り、次いでモ
ータＢ５１が始点位置に戻る。次いでチャック開閉レバ
ー４３が作動してドリルチャック１２を開き、ドリル１
の取り出しができる状態にする、という一連の動作を行
うように制御システム４０にプログラムした。

【００４１】以上のように構成した装置を用いて実際に
再研削をおこなった。まず、砥石車のモータを作動させ
て砥石車１６および１７の回転が安定したことを確認し
てから、０．２ｍｍ径の再研削すべきドリル１をドリル
チャック１２に挿入してスタートスイッチをオンにする
と、位置決めレバー４５とチャック開閉レバー４３が作
動して、ドリル１の先端部２が設定した位置になるよう
にクランプされ、リング状光源３１と拡大レンズ筒３２
が設定位置まで下降して、ドリル１の先端方向からの画
像が画像処理システム３４に取り込まれ、モータＡ３７
が作動して切刃面７の向きが設定された。この様子は画
像処理システム３４から出力されるモニター画面で確認
することができた。このあとモータＢ５１が回転してド
リル１が水平位置まで旋回し、次いで送り台１４が設定
した距離だけ前進してドリル首下部３が先端受け２３の
溝に挿入され、同時に抑え板がドリル１を抑え、主送り
台２４が移動して片側の逃げ面８と切刃面７を連続して
研削して始点に戻った。

【００４２】ここで、モータＡ３７が作動してドリル１
が１８０度反転すると再度主送り台２４が移動して、残
る側の研削を行って始点に戻り、先端受けの抑え板が離
れ、送り台１４が始点に戻り、さらにドリル１が逆旋回
して垂直状態になった。次いでチャック開閉レバーが作
動してドリルチャック１２が開いた。スタートスイッチ
をオンにしてからドリル１を取り出すまでに要した時間
は約３０秒であった。また、再研削されたドリル１を専
用の実体顕微鏡で検査したところ、切刃面７と逃げ面８
は良好な仕上がりであることが確認された。続いて同一
種類のドリル１の再研削を続け、全数について検査を行
ったが、不具合品の発生は見られなかった。このよう
に、作業者はドリル１をドリルチャック１２から取り出
し、次のドリル１を挿入する作業を行うだけで、細径ド
リルの再研削を効率的に、かつ、品質のばらつきがなく
行うことができた。

【００４３】

【発明の効果】本発明の実施により下記の効果が確認さ
れた。効果の第一は作業者の眼の酷使や、品質を保つた
めの長時間にわたる緊張作業を大幅に緩和することがで
きることであり、第二は作業者の個人差や勘違いがなく
なるため、再研削されたドリルの品質が極めて安定する
ことである。また、効果の第三は特別の熟練を必要とせ
ずに、だれにでも０．３ｍｍ以下の微細径のドリルの再
研削が可能になるため、微細径ドリルのリサイクルが円
滑になり、製品のコスト削減に寄与できることである。
さらに、効果の第四として、本発明を応用すれば、ドリ
ルの取り出しと供給をロボットで行わせることによっ
て、無人の自動再研削装置が可能となることが挙げられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドリル１の全体図

【図２】ドリル１の先端方向から見た拡大図

【図３】図２においてＡ方向から見たドリル１の先端部
分の拡大図

【図４】図２においてＢ方向から見たドリル１の先端部
分の拡大図

【図５】従来のドリル再研削装置の模式図

【図６】本発明のシステム図

【図７】本発明のドリル先端の位置決め方法

【図８】ドリル１の切刃面７が砥面２１に平行になった
ときの断面図

【図９】本発明の実施形態を示す模式図

【符号の説明】

１ ドリル ２ ドリル１の先端部 ３ ドリル１の首下部 ４ ドリル１のシャンク部 ５ ドリル１の中心軸 ６ 切刃 ７ 切刃面 ８ 逃げ面 ９ 切刃面７と逃げ面８との交線 １０ ドリル１の直径 １１ 先端角 １２ ドリルチャック １３ 切り込みハンドル １４ 送り台 １５ 実体顕微鏡 １６ 切刃面用砥石車 １７ 逃げ面用砥石車 １８ 切刃面用砥石車１６の凹部 １９ 逃げ面用砥石車１７の凹部 ２０ インデックスハンドル ２１ 切刃面用砥石車１６の砥面 ２２ 逃げ面用砥石車１７の砥面 ２３ 先端受け ２４ 主送り台 ２５ 点対称図形 ２６ 主送りネジ ２７ 角度設定台 ２８ 送りネジ ２９ 角度設定軸 ３０ 基準軸３６と分割主軸３５の角度差 ３１ リング状光源 ３２ 拡大レンズ筒 ３３ ＣＣＤカメラ ３４ 画像処理システム ３５ 分割主軸 ３６ 基準軸 ３７ モータＡ ３８ ドリル１のシャンク部の長さ ３９ ドリル１の全長 ４０ 制御システム ４１ ドリルチャック１２の中空部 ４２ 圧縮ばね ４３ チャック開閉レバー ４４ 回転カムシリンダーＡ ４５ 位置決めレバー ４６ 回転カムシリンダーＢ ４７ 開閉リング ４８ 旋回軸 ４９ ドリル１の中心軸５と切刃面用砥面２１の成
す角 ５０ 旋回軸４８と切刃面用砥面２１の成す角 ５１ モータＢ ５２ リング状光源３１と拡大レンズ筒３２の共通
中心軸 ５３ モータＣ ５４ 点対称図形の図心 ５５ 架台 ５６ 直進ロボット ５７ 直進軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御システム４０によって回転角度制御が
   なされるモータＡ３７の軸にドリルチャック１２を結合
   し、該ドリルチャック１２にクランプされたドリル１の
   中心軸５の延長上にリング状光源３１と拡大レンズ筒３
   ２を配置し、該拡大レンズ筒３２にはＣＣＤカメラ３３
   を結合するとともに、該ＣＣＤカメラ３３を画像処理シ
   ステム３４に結線し、さらに該画像処理システム３４を
   上記制御システム４０に結線して構成される装置におい
   て、該リング状光源３１からドリル１の先端部２を照射
   して、一対の切刃面７からの反射光を主体にして拡大レ
   ンズ筒３２に入射させるようにし、該拡大レンズ筒３２
   によってＣＣＤカメラ３３に拡大結像される一対の切刃
   面７の投影像を画像処理システム３４に点対称図形２５
   として認識させるとともに、該点対称図形２５の分割主
   軸３５を算出させ、あらかじめ該画像処理システム３４
   に登録された基準軸３６と比較させてその角度差３０を
   算出させ、さらに該角度差３０をモータＡ３７の信号数
   に変換して制御システム４０を介してモータＡ３７に発
   信し、該モータＡ３７を該角度差３０だけ回転させて分
   割主軸３５を基準軸３６に一致させることにより、ドリ
   ル１の切刃面７を常に一定の向きに設定することを特徴
   とするドリル自動位置決め方法。
2. 【請求項２】中空部４１に圧縮ばね４２を内蔵したバネ
   開閉型ドリルチャック１２の近傍に、あらかじめ設定さ
   れた距離を回転しながら上下移動する軸を有する２つの
   回転カムシリンダー４４および４６を配置し、一方の回
   転カムシリンダー４４の軸にはＦ字型のチャック開閉レ
   バー４３を取り付け、また、他方の回転カムシリンダー
   ４６の軸には平面状の底面を有する位置決めレバー４５
   を取り付けた構成とし、該二つの回転カムシリンダー４
   ４および４６を制御システム４０に結線して、交互に作
   動するようにプログラムを設定し、ドリル先端が所望の
   位置に設定した位置決めレバー４５の底面に突き当たっ
   た状態のときに、ドリル１をドリルチャック１２でクラ
   ンプすることによりドリル先端を常に同一位置に設定す
   ることを特徴とするドリル先端自動位置決め方法。
3. 【請求項３】「請求項２」の方法を用いてドリル先端の
   位置を定めたのち、「請求項１」の方法によりドリル１
   の切刃面７の向きを設定するように構成した装置におい
   て、「請求項１」記載の該基準軸３６の方向に該分割主
   軸３５を一致させたのちに、モータＡ３７とこれに結合
   されたドリルチャック１２および該ドリルチャック１２
   にクランプされたドリル１とを一体として、該基準軸３
   ６に対して平行に配置された旋回軸４８を中心にして、
   該基準軸３６に直角な方向に、あらかじめ定めた角度だ
   け旋回させることにより、再研削すべき切刃面７を常に
   同一の位置および同一の向きに設定することを特徴とす
   るドリル自動位置決め方法。