JP2000198005A - 自動送り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気ドリルに設けられた刃物が被加工物の表
面に食い込んだ時、および被加工物を突き抜けた時の負
荷の変化を精度良く検出することのできる自動送り制御
装置を提供することにある。 【解決手段】 起動スイッチ６がオンされて接点６Ｂと
６Ｃが接続されると、マイコン５８は電流検出用変成器
５４からの入力により、無負荷回転時の電気ドリル電流
値を検出する。そして、該無負荷回転時の電気ドリル電
流値に、刃物が被加工物表面に食い込んだ時に発生する
電流値以下の電流値をバイアス電流として加算して第１
の閾値を求める。その後、電流検出用変成器５４から検
出された電気ドリル電流値が該第１の閾値を越えると、
刃物が被加工物の表面に食い込んだと判定する。また、
電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値より大きな
第２の閾値を設定し、穿孔中に、電気ドリル電流値が該
第２の閾値以上になると、穿孔を終了したと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自動送り制御装置
に関し、特に穿孔機に適用して好適な電気ドリルの自動
送り制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スタンドによって支持された
電気ドリルを用いて、例えばＨ形鋼などの被加工物に、
ボルト孔などの貫通孔を穿設することが行われている。
この種の穿孔機、例えば実公平６−４７６１０号公報に
記された穿孔機においては、次のような動作が行われ
る。

【０００３】すなわち、該穿孔機を起動すると、まず穿
孔機の底部に設けられた電磁ベースの電磁石が励磁し
て、該電磁ベースが被加工物の表面に磁気的に吸着され
る。その後、前記電気ドリルの駆動モータと送りモータ
が駆動される。これにより、電気ドリルは高速回転する
が、送りモータの回転は伝動軸には伝達されず、電気ド
リルの送りは行われない。

【０００４】続いて、手動ハンドルを操作して、伝動軸
のクラッチを入れると、電気ドリルは前記送りモータに
よって低速で自動的に下降し、やがて、電気ドリルに設
けた刃物の先端が、被加工物の表面に達し、該表面に少
し食い込む。そうすると、該刃物は、被加工物から抵抗
を受け、該刃物を駆動している電気ドリルの駆動モータ
の負荷は若干大きくなる。この時の負荷の変化は負荷セ
ンサにより検出される。負荷センサが該負荷の変化を検
出すると、送りモータは増速度運転され、被加工物に対
する穿孔が進められる。やがて、前記刃物の先端が被加
工物の下面に抜け、被加工物の穿孔が終了すると、電気
ドリルの駆動モータの負荷が小さくなり、穿孔が終了し
たことが検出される。該穿孔の終了が検出されると、前
記送りモータの回転が逆転させられると共に、その回転
速度がさらに大きくされ、被加工物から後退させる。

【０００５】なお、本発明に関連する他の先行技術とし
て、例えば、特開昭６１−１３１８０７号公報に記され
たものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した先行技術で
は、前記のように、電気ドリルに設けられた刃物が被加
工物の表面に食い込んだ時の負荷の変化を負荷センサに
より検出しているが、該負荷の変化は刃物の径の大きさ
により異なり、また同じ電気ドリルの無負荷電流におい
ても個体差があり、精度良く該負荷の変化を検出するの
は難しいという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、電気ドリルに設けられた刃物が被加工物の
表面に食い込んだ時の負荷の変化を個体差なく精度良く
検出することのできる自動送り制御装置を提供すること
にある。また、他の目的は、刃物が被加工物を穿孔し終
わった時の負荷の変化を精度良く検出することのできる
自動送り制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、電気ドリルを被加工物に向けて自動送り
する自動送り制御装置において、無負荷回転時の電気ド
リル電流値を検出する手段と、該無負荷回転時の電気ド
リル電流値に、該電気ドリルに設けられた刃物が被加工
物表面に食い込んだ時に増加する電流値以下の電流値を
バイアス電流として加算して第１の閾値を求める手段
と、前記電気ドリル電流値が該第１の閾値以上になった
時に、刃物が被加工物表面に食い込んだと判断する手段
とを具備した点に第１の特徴がある。

【０００９】この特徴によれば、無負荷回転時の電気ド
リル電流値をベースとして前記第１の閾値を求め、電気
ドリル電流値が該第１の閾値以上になった時に、刃物が
被加工物表面に食い込んだと判断するようにしているの
で、電気ドリルの個体毎の無負荷回転時の電気ドリル電
流値をベースとして該第１の閾値を定めることができ、
この結果、電気ドリルの個体差なく、刃物が被加工物表
面に食い込んだことを判断することができるようにな
る。

【００１０】また、本発明は、電気ドリル無負荷回転時
の正常ドリル電流値より大きな第２の閾値を設定し、前
記刃物が前記被加工物表面に食い込んだ後に電気ドリル
電流値が該第２の閾値以下になった時には、刃物が被加
工物の穿孔を終了したと判断する手段を具備した点に第
２の特徴がある。この特徴によれば、刃物が被加工物の
穿孔を終了したことを判断する精度を高めることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図２は穿孔機の全体の構成を示す斜
視図、図３は右側側面図を示す。穿孔機本体１の下端に
は、その内部に電磁石ＭＧを備えた電磁ベース２が形成
されている。該穿孔機本体１の上部の側面には、該側面
に沿って上下方向に移動可能なスライド板３６が設けら
れており、該スライド板３６には電気ドリル３が支持さ
れている。該穿孔機本体１内には、前記スライド板３６
を上下動させるための送りモータ４が設けられており、
該送りモータ４により回転駆動される伝動軸には、クラ
ッチが設けられている。３本のハンドル３９、３９、３
９は、該クラッチを介して穿孔機本体１に取り付けられ
ており、該クラッチを外した状態で該３本のハンドルが
回動されると、手動で、電気ドリル３を被加工物に対し
て進出または後退させることができるようになされてい
る。

【００１２】また、前記スライド板３６の裏側には、上
下に傾斜面を有する凹部（図示せず）が形成されてい
る。該スライド板３６の凹部は、前記電気ドリル３の下
降につれて移動し、電気ドリル３に設けられた刃物が刃
先を下限まで送った時に、リミットスイッチ（図示せ
ず）に作用するようになっている。

【００１３】前記電気ドリル３には、図示されていない
駆動モータにより回転する環状の刃物５を有しており、
該刃物５は電気ドリル３の下端のスピンドル１１の先端
に下向きに装着されている。前記スピンドル１１は、前
記穿孔機本体１の下端部から側方に突設されたブラッケ
ット１２により上下動可能に支持されている。また、前
記刃物５内には、センターピン５ａが摺動自在に設けら
れている。

【００１４】前記穿孔機本体１の正面に設けられたスイ
ッチノブ４０は起動スイッチ６を操作するためのもので
あり、２段階に動き、該起動スイッチ６の３個の接点６
Ａ，６Ｂ，６Ｃを、所定の順序で投入する。例えば、後
述する図１の回路図において、最初に接点６Ａと６Ｃを
閉じ、次いで接点６Ｃと６Ｂを閉じる。したがって、ス
イチノブ４０が操作されると、まず前記電磁ベース２の
内部に設けられた電磁石ＭＧが励磁されて穿孔機１が被
加工物に固定され、次いで送りモータ４と駆動モータが
駆動を開始することになる。なお、前記伝動軸に設けら
れているクラッチを入れると、電気ドリル３は前記送り
モータ４と接続され、自動送りされるようになる。

【００１５】次に、図１を参照して、本実施形態の駆動
部の機能を説明する。図１は、該駆動部の機能を説明す
るための回路図である。穿孔機１が被加工物の所定の位
置に置かれ、前記スイッチノブ４０が操作されると、ま
ず起動スイッチ６の接点６Ａと６Ｃが閉じる。この結
果、前記電磁ベース２の内部に設けられた電磁石ＭＧが
励磁されて穿孔機１が被加工物に固定される。続いて、
接点６Ｂと６Ｃが閉じると、電気ドリル３の駆動モータ
５２が駆動され、また整流器５３を介して接続されてい
る送りモータ４が駆動される。駆動モータ５２の電気通
路には、電流検出用変成器５４が設けられており、駆動
モータ５２にかかる負荷の変動が該電流検出用変成器５
４によって電流の変化として検出される。該電流検出用
変成器５４によって検出された検出電流は整流器５５に
よって整流され、抵抗５６、コンデンサ５７からなる平
滑回路により平滑されてマイコン５８に入力する。

【００１６】上記のようにして駆動モータ５２と送りモ
ータ４が駆動を開始した後、前記３本のハンドル３９、
３９、３９を回動させて、電気ドリル３の刃物５内のセ
ンターピン５ａを非加工物の表面に形成したポンチング
マーカー位置に当接するまで下ろしたところで前記クラ
ッチが入れられると、電気ドリル３は前記送りモータ４
と接続され、自動送りされるようになる。そして、電気
ドリル３の刃物５が被加工物の表面に食い込んで駆動モ
ータ５２に掛かる負荷が変動すると、この変動は電流検
出用変成器５４によって検出された検出電流の変動とな
って、マイコン５８に入力する。

【００１７】マイコン５８は、後述する本発明による無
負荷電流検出方法により、該検出電流の変動を検知する
と、フォトトライアックＴＲ1 の導通時間を制御して、
すなわち位相制御して、送りモータ４を増速または減速
運転する信号を出力する。すなわち、送りモータ４は被
加工物の表面に刃物５が食いつくまでの当初の速度よ
り、高速度の回転となるように増速または低速度の回転
となるように減速される。この結果、電気ドリル３は当
初の速度よりは高速度または低速度で送られて、刃物５
により被加工物の穿孔が行われる。

【００１８】穿孔作業中の負荷の変化は、引き続き電流
検出用変成器５４によって監視されて、送りモータ４に
フィードバックされ、送りモータ４の回転速度は負荷に
合った速度に制御される。なお、万一、過負荷が検出さ
れた場合には、図示されていない回路により、電磁ベー
ス２の電磁石ＭＧを励磁させた状態のまま駆動モータ５
２と送りモータ４を停止し、各モータの損傷を防止する
と共に、刃物の回転慣性力により穿孔機本体１が刃物５
を中心に旋回する危険を未然に防止する。

【００１９】次に、刃物５の先端が被加工物の下面を抜
け該刃物５による被加工物の穿孔が終了すると、電気ド
リル３の駆動モータ５２の負荷が小さくなる。この負荷
の変化は前記電流検出用変成器５４を通してマイコン５
８が検知し、孔明け終了時期検出用リレーＸ1 を作動さ
せて、その接点Ｘ1'を切換えて送りモータ４の回転を逆
転させると共に、フォトトライアックＴＲ1 を制御し
て、送りモータ４の回転速度を増速する。この結果、電
気ドリル３は穿孔作業中の送り速度以上の速度で、被加
工物から後退する。

【００２０】さて、前記刃物５が被加工物の表面に食い
付いた時、および刃物５の先端が被加工物の下面を突き
抜けた時の駆動モータ５２の負荷変動の検出は、前記マ
イコン５８によって次のように行われる。その手順を、
図４のフローチャートと図５のタイミングチャートを参
照して説明する。

【００２１】図５の時刻ｔ1 に、前記接点６Ｂと６Ｃが
閉じられると、駆動モータ５２にドリル電流ｉが流れ始
め、電気ドリルが回転を始める（ステップＳ１）。ステ
ップＳ２に進むと、マイコン５８は仮の閾値電流ａ（数
アンペア程度）を設定し、ステップＳ３に進んで電流検
出用変成器５４から電気ドリル電流ｉ、すなわち駆動モ
ータ５２に流れる電流ｉを検出する。なお、この仮の閾
値電流ａは、電気ドリルのばらつき、電気ドリル支持金
具の加工精度等を加味した時の、最悪の場合を想定した
電気ドリル無負荷時のドリル電流値である。

【００２２】送りモータ４により回転駆動される伝動軸
に設けられているクラッチがオンにされて、電気ドリル
の刃物５が被加工物表面に向かって下降していく間にス
テップＳ４の判断がなされる。すなわち、ドリル電流ｉ
が前記仮の閾値電流ａ以上になったか否かが判断され
る。該ステップＳ４の判断が肯定になると、ステップＳ
５に進んで、前記仮の閾値電流ａ以上のドリル電流ｉが
ｔ秒間、例えば３秒間続いたか否かの判断がなされる。
この判断が肯定になると、電気ドリルは無負荷であるに
もかかわらず前記仮の閾値電流ａより大きな値になって
いることになるから、何らかの異常があると判断され、
ステップＳ６に進んで過負荷の警報が発せられる。

【００２３】一方、前記ステップＳ４の判断が否定の場
合には、ステップＳ７に進んで、最終閾値ｂ（＝ドリル
電流ｉ＋バイアス値ｃ）が設定される。このバイアス値
ｃは、電源電圧の変動、刃物５の径、被加工物の材質等
を考慮に入れた時の、孔明けに伴うドリル電流の最小上
昇値である。次に、ステップＳ８に進み、前記ドリル電
流ｉが前記最終閾値ｂ以上になったか否かの判断がなさ
れる。この判断が否定の間は、電気ドリルの刃物５は被
加工物の表面に到達していないことになる。

【００２４】さて、前記ステップＳ８の判断が肯定にな
ると（図５の時刻ｔ2 ）、ステップＳ９に進んで、ｔ
秒、例えば３秒経過したか否かの判断がなされる。この
判断が肯定になると、電気ドリルの刃物５は被加工物の
表面に食い込んだと判断される。そうすると、ステップ
Ｓ１０に進み、マイコン５８はフォトトライアックＴＲ
1 （図１参照）の作動期間を位相制御して、送りモータ
４は被加工物の表面に刃物５が食いつくまでの当初の速
度より、高速度の回転となるように増速または低速度の
回転となるように減速される。穿孔作業中の負荷の変化
は、引き続き電流検出用変成器５４によって監視され
て、送りモータ４にフィードバックされ、送りモータ４
の回転速度は負荷に合った速度に制御される。

【００２５】次に、ステップＳ１１では、最終閾値ｂ＝
前記仮の閾値ａと置き換えられる。ステップＳ１２で
は、ドリル電流ｉ≧最終閾値ｂが成立するか否かの判断
がなされ、この判断が肯定の間はまだ穿孔作業中である
から、駆動モータ５２には大きな負荷が掛かっているこ
とになる。その後、ステップＳ１２の判断が否定になる
と（図５のｔ3 ）、前記刃物５が被加工物の裏面を突き
抜けたことになり、ステップＳ１３に進んで、Ｘ1 リレ
ーが付勢される。なお、穿孔中に切り粉が刃物の切り粉
逃げ溝に詰まると、刃物５が被加工物の裏面を突き抜け
ても、ドリル電流ｉが図５の一点鎖線ｄに示すように、
大して小さくならないが、前記ステップＳ１１のように
最終閾値ｂが仮の閾値ａと置き換えられているため、こ
のような場合にも刃物５が被加工物の裏面を突き抜けた
ことを精度良く検知することができるようになる。

【００２６】ステップＳ１３において、Ｘ1 リレーが付
勢されると、送りモータ４に接続されている接点Ｘ1'は
切り替わり、送りモータ４は逆転する。この結果、電気
ドリルは上方へ引き上げられる。

【００２７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態によれば、個々の穿孔機の無負荷時のドリル電流ｉを
ベースにして、所定のバイアス電流値ｃだけ、ドリル電
流が増加した時に、刃物５が被加工物に食い込んだと判
定されるので、穿孔機が個体毎にばらつきがあっても、
精度よく該刃物の食い込み時点を検出することができる
ようになる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１の発明によれば、無負
荷回転時の電気ドリル電流値が第１の閾値のベースにさ
れているので、該第１の閾値を電気ドリルの個体毎の値
に設定することができる。このため、刃物が被加工物表
面に食い込んだ時点を精度良く検出することができる。

【００２９】請求項２の発明によれば、電気ドリルの過
負荷を検出し、安全性を向上することができる。

【００３０】請求項３の発明によれば、第２の閾値とし
て、電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値より大
きな値を設定し、該第２の閾値を基に刃物が被加工物の
穿孔を終了したことを判断するようにしているので、た
とえ刃物の切り粉逃げ溝に切り粉が詰まってドリル電流
が電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値程度に低
下しなくても、刃物が被加工物の穿孔を終了したことを
検知することができるようになる。

【００３１】請求項４の発明によれば、刃物が被加工物
表面に食い込んだと判断された時には、該電気ドリルの
送り速度が増速または減速されるので、刃物の径に合っ
た速度で穿孔ができ、刃物の破損や電気ドリルまたは送
りモータ等の焼損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の構成を示す回路図であ
る。

【図２】 本発明が適用される穿孔機の一例の斜視図で
ある。

【図３】 図２の穿孔機の右側側面図である。

【図４】 本発明の要部の機能を示すフローチャートで
ある。

【図５】 本発明の要部の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１…穿孔機本体、２…電磁ベース、３…電気ドリル、４
…送りモータ、５…刃物、６…起動スイッチ、６Ａ、６
Ｂ、６Ｃ…接点、５２…駆動モータ、５４…電流検出用
変成器、５８…マイコン、Ｘ1 …リレー、ＴＲ1 …フォ
トトライアック。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気ドリルを被加工物に向けて自動送り
   する自動送り制御装置において、 無負荷回転時の電気ドリル電流値を検出する手段と、 該無負荷回転時の電気ドリル電流値に、該電気ドリルに
   設けられた刃物が被加工物表面に食い込んだ時に増加す
   る電流値以下の電流値をバイアス電流として加算して第
   １の閾値を求める手段と、 前記電気ドリル電流値が該第１の閾値以上になった時
   に、刃物が被加工物表面に食い込んだと判断する手段と
   を具備したことを特徴とするを自動送り制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動送り制御装置にお
   いて、 電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値より大きな
   第２の閾値を設定し、前記刃物が前記被加工物表面に食
   い込む前に電気ドリル電流値が該第２の閾値以上になっ
   た時には、電気ドリルが異常であることを示す過負荷警
   報を出力する手段を具備したことを特徴とする自動送り
   制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動送り制御装置にお
   いて、 電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値より大きな
   第２の閾値を設定し、前記刃物が前記被加工物表面に食
   い込んだ後に電気ドリル電流値が該第２の閾値以下にな
   った時には、刃物が被加工物の穿孔を終了したと判断す
   る手段を具備したことを特徴とする自動送り制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の自動送り制御装置にお
   いて、 前記刃物が被加工物表面に食い込んだと判断された時に
   は、該電気ドリルの送り速度が増速または減速されるこ
   とを特徴とする自動送り制御装置。