JP2001087992A - 工具径の確認方法および工具径確認装置 - Google Patents

工具径の確認方法および工具径確認装置

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JP2001087992A
JP2001087992A JP26110399A JP26110399A JP2001087992A JP 2001087992 A JP2001087992 A JP 2001087992A JP 26110399 A JP26110399 A JP 26110399A JP 26110399 A JP26110399 A JP 26110399A JP 2001087992 A JP2001087992 A JP 2001087992A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、検出精度に優れ、しかも測定時間を
短くすることができるNC工作機械における工具径の確
認方法および工具径確認装置を提供すること。 【解決手段】 主軸に保持した工具16の加工プログラ
ムに記載された呼び径に基づき、径方向の一方の端部が
予め定める距離だけ光センサの受光部23bに対向する
ようにして、工具16と光センサ23bとを相対的に位
決めし、この状態で工具16を1回転させたときの光セ
ンサ23bから出力される光量Qを測定手段25cで測
定し、測定した光量と投光部23aと受光部23bとの
間に何もないときの光量Q0を比較する。そして、Q/
Q0が予め定める範囲に入っているかどうかを確認す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板加工
機等のNC工作機械における工具径の確認方法および工
具径確認装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平1−306156号公報には、光
路中に置かれた工具の周囲を透過した光を受光する複数
の受光素子と、所定の間隔で各受光素子の出力に対応す
る2値化信号の記憶、更新を行なう記憶回路を備えた第
1の検出手段と、前記工具が1回転する間に、工具の影
で覆われた受光素子の数の最大値を保持する保持回路
と、保持された数から工具の径を算出する演算回路を備
えた第3の検出手段を設けた工具検出装置が開示されて
いる。この技術によれば、受光素子として電荷結合素子
(CCD)を採用することにより、0.02mmの精度
で工具の径を測定することができた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電荷結合素子
を用いる工具検出装置は価格が高くなった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、安価で、検出精度に優れ、しかも測定時間
を短くすることができるNC工作機械における工具径の
確認方法および工具径確認装置を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、予め入力された加工プログラム
に従い、工具を交換しながら加工を行うNC工作機械に
おける工具径の確認方法において、主軸に保持した工具
の加工プログラムに記載された呼び径に基づき、径方向
の一方の端部が予め定める距離だけセンサに対向するよ
うにして、当該工具とセンサとを相対的に位決めし、こ
の状態で工具を1回転させたときのセンサの出力から、
工具の径を確認することを特徴とする。
【0006】また、請求項2の発明は、予め入力された
加工プログラムに従い、工具を交換しながら加工を行う
NC工作機械の工具径確認装置において、投光部と受光
部とからなる光センサと、前記受光部に入射する光量の
測定手段と、測定した光量の判定手段とを設けたことを
特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図1は本発明を適用するのに好適
なプリント基板穴明機の斜視図である。同図において、
プリント基板1は、テーブル2に固定されている。テー
ブル2は、ベッド3に固定された一対の直線案内装置4
およびモータ5により、前後(X)方向に移動自在であ
る。テーブル2の端部には、後述する工具径判別装置6
が固定されている。
【0008】テーブル2を跨いでベッド1に固定された
門形のコラム7には、一対の直線案内装置8が固定され
ている。ボールねじ9は、コラム7に回転自在に支持さ
れ、モータ10により駆動される。クロススライド11
は、直線案内装置8に支持され、図示を省略するナット
がボールねじ9に螺合し、左右(Y)方向に移動自在で
ある。クロススライド11には、一対の直線案内装置1
2が固定されている。ボールねじ13は、クロススライ
ド11に回転自在に支持され、モータ14により駆動さ
れる。ハウジング15は、直線案内装置12に支持さ
れ、図示を省略するナットがボールねじ13に螺合し、
上下(Z)方向に移動自在である。ハウジング15に
は、先端にドリル16を保持する主軸17が、回転自在
に支持されている。NC装置18は、予め入力される加
工プログラムに従ってプリント基板穴明機の各部を制御
する。
【0009】図2は、工具径判別装置の平面図である。
テーブル2に固定されたブロック21には、ホルダ22
がY方向に移動自在に嵌合し、図示を省略するボルトに
よりブロック21に固定されている。ホルダ22には、
直径がそれぞれ0.1mmの光ファイバ23a、23b
が、穴24を挾み同軸かつ光ファイバ23a、23bの
軸心がX軸と平行になるように配置されている。そし
て、光ファイバ23aから出力される光はほとんど拡散
することなく光ファイバ23bに入射する。
【0010】光ファイバ23aは、制御装置25の投光
部25aに、光ファイバ23bは受光部25bにそれぞ
れ接続されている。受光部25bは比較部25cおよび
判断部25dを介してプリント基板穴明機のNC装置1
8に接続されている。比較部25cは、投光部25aと
受光部25bとの間に遮蔽物が無い時に受光部25bの
受光面に入射する光量を光量Q0として記憶すると共
に、ドリル径を確認する際、受光部25bに入射する光
量Qと、光量Q0との比Q/Q0を演算する。また、判
断部25dは、Q/Q0が1以上の場合は信号S1を、
また、Q/Q0が予め設定される第1の値以下である場
合は信号S2を、また、予め定める第2の値未満である
場合は信号S3を出力する。
【0011】次に、本実施の形態の動作を説明する。こ
こでは、主軸17の位置決め精度、主軸17自身の振
れ、および主軸17の軸心Oと主軸17に保持させたド
リル16の軸心とのずれ等で決まるドリル16の水平方
向の振れは±10μm、ドリル16の呼び径に対する公
差は±1μmであるとする。また、判断部25dには第
1の値として0.98が、また、第2の値として0.8
が設定されている。
【0012】図3は、本発明におけるドリル径の確認手
順を示すフローチャート、図4は光ファイバ23bとド
リル16との関係を示す図である。主軸17に保持され
ているドリル16の径を測定しようとするときには、加
工プログラムを参照し、ドリル16の呼び径Dを確認す
る(手順S100)。そして、ドリル16と光ファイバ
23bとがドリル16の径方向に0.02mm重なると
きの軸心P(座標Y0)を基準とする軸心Oの座標Y1
(すなわち、Y1=D/2+0.1/2−0.02)を
演算し、求めた座標Y1を記憶する(手順S110)。
次に、軸心Oを、光ファイバ23bの軸心P(座標Y
0)に合わせ(手順S120)、ドリル16が光ファイ
バ23bに重ならないようにドリル16をZ方向に上昇
させておき、光量Q0を記憶する(手順S130)。次
に、図4(a)に示すように、ドリル16の先端位置を
求めた後(手順S140)、図4(b)に示すように、
ドリル16を測定位置(軸心Oが座標Y1、かつZ方向
のドリル16の先端位置を光ファイバ23bの上端Z0
から呼び径D毎に予め定める距離あるいは範囲、ここで
は距離f)に位置決めし(手順S150)、i=0とし
てから(手順S160)、主軸17を低速で回転させ
る。なお、距離fは、光ファイバ23bと図4(b)に
おいて斜線を付して示す先端の切り刃部とが重ならない
ようにするためであり、ドリル16の呼び径が2.5m
m以下の場合、例えば0.8mmに固定してもよい。
【0013】そして、主軸17が1度回転する毎に、信
号S2の有無を確認し(手順S170)、信号S2が出
力されている場合は、手順S180の処理を行い、信号
S2が出力されていない場合は、手順S200の処理を
行う。手順S180では信号S3の有無を確認し、信号
S3が出力されてない場合は、手順S190の処理を行
い、信号S3が出力されている場合は、手順S220の
処理を行う。手順S190ではi=1としてから、主軸
17が1回転したかどうかを確認し(手順S200)、
1回転していない場合は、手順S170の処理を行う。
また、1回転した場合は、iと1とを比較し、i≧1の
場合は処理を終了し、加工プログラムに従ってプリント
基板1とドリル16とをXY方向に移動させ、ドリル1
6によりプリント基板1に穴を加工する。また、i<1
の場合は手順S220の処理を行う。手順S220では
交換できるドリル16があるかどうかを確認し、交換で
きるドリル16がある場合は、ドリル16を交換して
(手順S230)、手順S120の処理を行い、交換で
きるドリル16がない場合は、アラームを出力して作業
を中止する。
【0014】次に、光ファイバ23bとドリル16との
関係をさらに詳細に説明する。図5は、図3における手
順S150の光ファイバ23bとドリル16との関係を
示す図であり、(a)は全体を、(b)は(a)のE部
拡大図であり、ドリル16の軸心が主軸Oの軸心と一致
した場合を示している。図で、1点鎖線で示す直線K0
はドリル16の呼び径部(軸心Oに平行な部分の端部。
以下、側端という)を示している。また、2点鎖線で示
す直線K1は公差の範囲で最も太いドリル16が最も軸
心Pに近づいた時の側端の位置を、直線K2は公差の範
囲で最も細いドリル16が軸心Pから最も離れた時の側
端の位置を、それぞれ示している。
【0015】次に、ドリル16と判断部25dの出力に
ついて説明する。上記したように、この実施の形態で
は、ドリル16の水平方向の振れが±10μm、ドリル
16の呼び径に対する公差は±1μmである。そして、
ドリル16の側端が直線K1上にあるときの光量Qは
0.8Q0、また直線K2上にあるときの光量Qは0.
98Q0である。したがって、主軸17に保持されてい
るドリル16が加工プログラムに記載されたものである
場合、主軸17が1回転する間に、少なくとも1回は信
号S2が出力され、信号S3が出力されることはない。
また、主軸17に保持されているドリル16が例えば直
径で0.05mm太いドリルの場合、少なくとも1回は
信号S3が出力される。また、主軸17に保持されてい
るドリル16が例えば直径で0.05mm細いドリルの
場合、信号S2が出力されることはない。
【0016】次に、図3の手順S140におけるドリル
16先端の位置決め例を説明する。図6は、ドリル16
の先端位置を1/2分割法により検出する手順を説明す
る図であり、横軸は以下に述べる過程におけるドリルの
位置を示している。初めに、ドリル16の先端を光ファ
イバ23bの上端Z0から予め定める位置に位置決めす
る(図の回数T1)。この場合、信号S1が出力され
る。次に、主軸17をZ方向にqmm(図示の場合1m
m)降下させ(T2)、信号S1の出力を確認する。こ
の場合、信号S1は出力されない。そこで、主軸17を
Z方向にq/2mm(図示の場合0.5mm)上昇させ
(T3)、信号S1の出力を確認する。図示の場合は、
信号S1が出力されるから、主軸17をZ方向にq/4
mm(図示の場合0.25mm)下降させ(T4)、信
号S1の出力を確認する。なお、信号S1が出力されて
いない場合は、主軸17をZ方向にq/4mm上昇させ
る。図示の場合は、信号S1が出力されないから、主軸
17をZ方向にq/8mm(図示の場合0.125m
m)上昇させる。以下、信号S1の出力に応じて前回移
動させた距離の1/2ずつ上昇あるいは下降させ、移動
距離が予め定める範囲よりも小さくなった時点で処理を
終了する。例えば、T9で終了すると、ドリル16の先
端は、Z0の上側に0.016mm、下側0.0083
mmの範囲にあることが分かる。このようにすると、ド
リル16を光ファイバ23bに向けて徐々に降下させる
場合に比べて検出時間を短縮することができる。
【0017】この実施の形態では、i<1の場合は、ド
リル16があるかどうかを確認し、交換できるドリル1
6がある場合は、ドリル16を交換するようにしたか
ら、作業が中断することがない。
【0018】なお、上記では、Q/Q0の範囲を、0.
8≦Q/Q0≦0.98に設定したが、呼び径D毎に定
めるようにしてもよい。
【0019】また、手順S130により、毎回光量Q0
を記憶するようにしたから、経年変化により光量Q0が
変化した場合にも確実にドリル径を確実に確認すること
ができる。
【0020】また、主軸17が1度回転する毎に信号S
2、S3を確認するようにしたが、例えば10度回転す
る毎に信号S2、S3を確認するようにしてもよい。ま
た、1回転に限らず、主軸17を複数回回転させるよう
にしてもよい。
【0021】さらに、図4(b)で斜線を付した部分で
ドリル径を確認するようにしてもよい。
【0022】また、上記では光ファイバ23a、23b
の断面を円形にしたが、方形にしてもよいし、径方向に
複数の光ファイバを重ねるようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め入力された加工プログラムに従い、工具を交換しな
がら加工を行うNC工作機械における工具径の確認方法
において、主軸に保持した工具の加工プログラムに記載
された呼び径に基づき、径方向の一方の端部が予め定め
る距離だけセンサに対向するようにして、当該工具とセ
ンサとを相対的に位決めし、この状態で工具を1回転さ
せたときのセンサの出力から、工具の径を確認するか
ら、安価で、検出精度に優れ、しかも測定時間を短くす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用するのに好適なプリント基板穴明
機の斜視図である。
【図2】本発明に係る工具径判別装置の平面図である。
【図3】本発明におけるドリル径の確認手順を示すフロ
ーチャートである。
【図4】本発明における光ファイバとドリルとの関係を
示す図である。
【図5】本発明における光ファイバとドリルとの関係を
示す図である。
【図6】ドリルの先端位置を1/2分割法により検出す
る手順を説明する図である。
【符号の説明】
16 工具 23b 光センサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年11月4日(1999.11.
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め入力された加工プログラムに従い、
    工具を交換しながら加工を行うNC工作機械における工
    具径の確認方法において、主軸に保持した工具の加工プ
    ログラムに記載された呼び径に基づき、径方向の一方の
    端部が予め定める距離だけセンサに対向するようにし
    て、当該工具とセンサとを相対的に位決めし、この状態
    で工具を1回転させたときのセンサの出力から、工具の
    径を確認することを特徴とするNC工作機械における工
    具径の確認方法。
  2. 【請求項2】予め入力された加工プログラムに従い、工
    具を交換しながら加工を行うNC工作機械の工具径確認
    装置において、投光部と受光部とからなる光センサと、
    前記受光部に入射する光量の測定手段と、測定した光量
    の判定手段とを設けたことを特徴とするNC工作機械に
    おける工具径の確認装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007003346A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Incs Inc 回転体の断面のプロフィールを得るための方法
CN107417091A (zh) * 2017-08-31 2017-12-01 南京理工大学 用于玻璃纤维拉丝机的分拣机构

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