JP2001507286A - パルスドリリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＣＮＣ機械（１）によって発生した送り込み信号を中断するシステムにおいて、駆動信号は、切削工具を回転駆動するための少なくともＲＰＭ制御電子部品モジュール（３）および送り込み駆動モータ電子部品（７）に印加される。周波数はユーザによって選択可能であり、チップの形成をなくす、または最少にするのに用いられる周波数は、ドリル加工される材料と、送り込み速度と、工具（１０）のＲＰＭと、工具（１０）の直径およびポイントジオメトリとに依存するため、機械オペレータによる調節が必要である。中断された、または切られた信号のため、ＲＰＭモータ（５）の下向きの動作は形成される螺旋状のチップを切断するために生成される周波数に適合して中断される。

Description

【発明の詳細な説明】 パルスドリリングシステム １．発明の技術分野 この発明の分野は、自動回路基板ボール盤およびドリリング機械システムに関 する。より特定的には、この発明はドリル工具の動作を制御する特定の駆動信号 システムに関する。 ２．背景技術の説明 回路基板にドリルで穴を開ける間、しばしば螺旋状の切削された材料が螺旋状 のストランドとして形成され、切削工具のまわりに巻付く。これが起こると、切 削されている材料の上に螺旋状のストランドの部分が叩きつけられ、工具が回転 するにつれて、巻付いたストランドが連続的に表面を打つ際のすり減らすような 接触のため、傷および他の異常が生じる。このような異常は特に電子回路基板に は不適当である。さらに、巻付いた材料が工具のまわりに絡みつき、自動工具交 換などの他の自動機能を妨げる。 現在の製造方法における、螺旋状に切削されたチップ材料の問題を解決するた めにいくつかの試みがなされてきた。その解決策の１つは、特殊な切削工具を用 いることであり、これは特定のポイントジオメトリによって螺旋形に巻付くもの を防ぐように設計されている。このような特殊な工具は、付加的な製造ステップ においてカッティングエッジの先端に特殊なノッチを付けることを必要とするた め費用がかかる。これらのノッチは、ドリルで穴を開ける間、螺旋状のものの貫 通切削を強いることによって螺旋状の材料が形成するのを防ぐ。この特殊な工具 は螺旋形になる切片またはチップの問題をなくすが、工具が摩耗した際、ノッチ のため研ぐことができず、この結果さらに交換の費用がかかることにつながる。 現在用いられている別の解決策は、ドリル機械のドリリング動作を制御するＣ ＮＣのコントローラを、穴を二度開けるようにプログラムすることである。この アプローチでは、第１の小さな穴が巻付きのない工具によってより大きな穴の予 想される円周に沿った地点において開けられる。言い換えると、穴の全体がより 大きな穴の領域の内側にあるようにし、より小さい穴の円周がより大きな穴の円 周に接するようにより小さな工具が位置付けられる。これは事実上、より大きな 切削工具の回転の度に螺旋状のチップになるはずのものを切断することになる。 なぜなら、螺旋状のものはより大きな穴のエッジの接線の点でより小さな穴のエ ッジによって中断され形成できないからである。しかしながら、この解決策では 穴の各々に対して２回の機械動作が必要であり、費用が増加することにつながる 。 この発明は、切削工具の送り込み速度を一時的に中断し、回転する切削工具が １回または２回以上の回転を終え、潜在的なチップを切断し、その形成を防ぐこ とを可能にするシステムを提供する。送り込み速度の中断は、切削された材料の 量が螺旋形のものを形成するには十分ではなく、そのため切削工具に巻付かない ようにスケジュールされる。 発明の開示 この発明は、切削工具の回転を駆動するために少なくとも１つのＲＰＭ制御電 子部品モジュールに印加される駆動信号と、送り込み駆動モータ電子部品への送 り込み信号とを提供するＣＮＣ機械またはコントローラによって発生する送り込 み信号を中断するシステムである。ソリッドステートリレーは、送り込み信号を 傍受し、可変周波数発生器によってオンオフ状態に駆動される。このため、ソリ ッドステートリレーは入力周波数に応答してオンオフ状態に入り、発生した周波 数と同期して送り込みモータ電子部品に印加される送り込み信号が中断される。 周波数はユーザによって選択可能であり、ドリル加工される材料と、送り込み速 度と、工具のＲＰＭと、工具の直径およびポイントジオメトリとに依存する。し たがって、機械オペレータによる調節が必要である。このように調節することで 、ユーザが特定の周波数を変化させ、所与の状況下で螺旋状のものをなくすのに 適した周波数を選択できるようにする。中断された、または切られた送り込み信 号は、ＲＰＭモータの下向きの動作を発生した周波数に適合して中断させる。切 削工具の送り込み速度もまた一時的に中断されるため、工具の貫通も中断される 。この中断に加えて、工具の回転が続くため、工具のカッティングエッジの位置 が変化し、そのため形成しつつある螺旋状のチップが切断され、その形成が続く ことを防ぐ。 図面の簡単な説明 図１は、典型的なドリリングシステム構成要素のブロック図である。 図２は、螺旋状のチップを形成する工具の側面図である。 図３は、パルスドリリングシステム構成要素のブロック図である。 図４は、ＣＮＣ機械の中断プロセスのフローチャートの図である。 発明を実施するためのベストモード 図１は、ケーブル２を通してＲＰＭ制御電子部品モジュール３へ印加されるＲ ＰＭ駆動コマンド信号ＲＰＭ ＣＭＤを提供するＣＮＣ機械１を示し、ＲＰＭ制 御電子部品モジュール３は、ＲＰＭ信号をケーブル４を通してＲＰＭ駆動モータ ５へ送る。図１はまた、ＣＮＣ機械１が送り込み駆動コマンド信号ＩＦＳ ＣＭ Ｄをケーブル６を通してモータ駆動電子部品モジュール７へ提供し、モータ駆動 電子部品モジュール７は、ＩＦＳ信号をケーブル８を通して送り込み駆動モータ ９に送ることを示す。適切なコマンド信号は、工具９をコマンドされたＲＰＭに おいて回転させ、工具９をコマンドされた送り込み速度で送り出したり退けたり する。 図２は、工具１０が材料１４を切削し螺旋状のチップ１５を形成する様子を示 す。切削されたチップ１５が中断されなければ、チップは形成し続け工具１０の まわりに巻付き、上に指摘したような不利な結果をもたらす。 図３は、図１のシステムに加えられたこの発明を示す。ソリッドステートリレ −１１は、ＩＦＳ ＣＭＤ信号を受取り、可変周波数発生器１２からの入力に従 ってＣＭＤ信号を中断する。変更された、または切られたＩＦＳ’ ＣＭＤ信号 は次に、ソリッドステートリレーによってケーブル１３を通ってモータ駆動電子 部品モジュール７へ送られる。 ソリッドステートリレー１１は可変周波数発生器８によってオンオフ状態に駆 動され、可変周波数発生器８は、周波数発生を開始の状態である約０またはＤＣ から、４ミリセカンドまたは特定の状況によってはそれ以上であるサイクル周期 へ変化させることを可能にする。このようなドリリングシステムでは、送り込み 速度／ＲＰＭの率である典型的なチップの負荷率は、金属における１０００分の ３．５からプラスチックにおける１０００分の８までの範囲内で変動し得る。上 に指摘したように、使用される周波数は、ドリル加工される材料と、送り込み速 度と、工具のＲＰＭと、工具の直径およびポイントジオメトリとに依存するため 、連続的に変えることができる調節ノブまたは指回し式円形板スイッチを通じて の機械オペレータによる調節が必要である。このことで、ユーザが特定の周波数 を変化させ、所与の状況下で螺旋状のものをなくすのに適当な周波数を選択する ことが可能になる。典型的には、選択される周波数はチップの負荷率と逆比例し て変化する。ソリッドステートリレー１１は、切られた送り込み駆動信号ＩＦＳ ’ ＣＭＤを周波数発生器１２と同期してモータ駆動電子部品７に供給し、モー タ駆動電子部品７は駆動信号ＩＦＳを送り込みモータ９へ送る。中断された、ま たは切られた送り込み信号は、発生した周波数に適合してＲＰＭモータの下向き の動作を中断させるため、切削工具１０の送り込み速度もまた一時的に中断され 、工具１０の貫通は、発生した周波数と同期して開始したり停止したりする。こ の動作は螺旋状のチップが形成する機会を与えない。なぜなら、工具の貫通が停 止する度、工具の回転が続いているため工具のカッティングエッジの位置が変化 し、元の切削が連続していないため、それまでのチップの形成を切断するからで ある。 図３は、ソリッドステートリレー１１をオンオフ状態にバイアスする方形波を 示す。しかしながら、ソリッドステートリレーの切換に要するしきい値レベルに 応じて、可変周波数発生器は、なおソリッドステートリレーをしきい値レベルに 応じたデューティサイクルの変動を伴うオンオフ状態にバイアスする正弦波を発 生することができる。 実際、工具のカッティングエッジが螺旋状に形成しつつあるものを切断するの を可能にする送り込み速度の変化は、工具のカッティングエッジが螺旋状に形成 しつつあるチップを切断する、または断つという点で送り込みを停止するのと同 じ効果がある。 このようなシステムにおけるモータ駆動電子部品に対して出力される信号レベ ルは、典型的にはプラス１０ボルトまたはマイナス１０ボルトの範囲内で測定さ れ、そのため、説明したソリッドステートリレーは駆動電流においてそのような 電圧を扱うことができなければならない。特定のリレーを選択することによって 可変周波数発生器に要求される電気的特性が定まる。これらの可変周波数発生器 は典型的には、プラス０．５ボルトまたはマイナス０．５ボルトの電圧でトラン ジスタを駆動する。リレーは典型的には２４ボルトを要する。特定の電圧要件を 説明したが、この発明はそのような電圧要件に限定されるものではなく、選択し た特定のハードウェアに応じた他の電圧レベルを用いた実現例も、この発明を実 現するのに用いることができる。したがって、工具の送り込み速度を変更する異 なった電力要件を用いた他のシステムもこの発明の範囲内と見なされる。 図４は、パルスドリリングシステムのソフトウェア実現例の簡略化されたフロ ーチャートの図を示す。基本的に、図１に示されるような現システムは、いくつ かのファクタに基づいて送り込み速度を計算し、送り込み速度を完全に停止して 退ける能力を有する。ソフトウェアは、ソフトウェアが用いるキーボードからの 新しいコマンドを受けるように変更することができ、切られた送り速度コマンド を発生し、これを次にモータ駆動電子部品７へ送る。調節ノブまたは指回し式円 形板スイッチなどの、キーボード以外の他の入力装置もデータ入力のために用い ることができ、この他にも技術分野において公知の多数の他の入力装置を用いる ことができる。 動作中、オペレータは工具１０によって切削されているどんな特定の材料に対 しても、選択された周波数が螺旋状のストランドを最少にするか、またはなくす まで可変周波数発生器を調節することができる。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年４月２日（１９９９．４．２） 【補正内容】 請求の範囲 １．少なくとも１つの送り込み駆動モータと少なくとも１つの工具駆動モータと を有する切削工具駆動用ドリリングシステムであって、前記切削工具は ａ．前記送り込みモータに対する送り込み駆動信号を発生するための少なくと も１つのコントローラと、 ｂ．選択された周波数において前記送り込み駆動信号を選択的に変化させるた めの電気回路とを含む、ドリリングシステム。 ２．前記電気回路はスイッチをさらに含み、前記スイッチは、前記コントローラ によって発生した送り込み駆動信号を傍受し、前記スイッチが作動されると前記 送り込み信号の部分を前記送り込み駆動モータへ選択的に出力するように適合さ れる、請求項１に記載のドリリングシステム。 ３．ドリリングシステムであって、 ａ．切削工具を駆動するための少なくとも１つの送り込み駆動モータと少なく とも１つの工具駆動モータとを有し、前記切削工具は駆動信号を発生するための 少なくとも１つのコントローラを含み、前記システムはさらに ｂ．送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的に変化させるための電気回 路と、スイッチであって、前記コントローラによって発生した駆動信号を傍受し 、前記スイッチが作動すると前記信号の部分を前記送り込み駆動モータへ選択的 に出力するように適合されるスイッチとを含み、前記スイッチは電気発振器によ って電気的に制御される、ドリリングシステム。 ４．前記電気発振器は、前記スイッチに電気的に結合される調節可能な可変周波 数発生器である、請求項３に記載のドリリングシステム。 ５．前記スイッチはオン状態およびオフ状態を有するリレーである、請求項４に 記載のドリリングシステム。 ６．前記リレーは、前記可変周波数発生器に電気的に結合されるソリッドステー トリレーであり、前記電気回路は送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的 に中断する、請求項５に記載のドリリングシステム。 ７．前記リレーの電気回路は送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的に中 断する、請求項３に記載のドリリングシステム。 ８．少なくとも１つの送り込み駆動モータと少なくとも１つの工具駆動モータと を有する切削工具駆動用ドリリングシステムであって、前記切削工具は ａ．駆動信号を発生するための少なくとも１つのコントローラと、 ｂ．外部で発生した信号に応答して前記送り込み駆動モータへの送り込み駆動 信号を選択的に中断するための電気的リレーと、 ｃ．前記リレーに結合される、ある範囲の選択可能な周波数信号を発生するた めに適合される発振器とを含む、ドリリングシステム。 ９．前記発振器は、前記リレーに電気的に結合される調節可能な可変周波数発生 器である、請求項８に記載のドリリングシステム。 １０．送り込み駆動モータと、工具駆動モータとを有する切削工具駆動用ドリリ ングシステムであって、前記切削工具は ａ．駆動信号を発生するための少なくとも１つのコントローラを含み、駆動信 号のうちの少なくとも１つは送り込み駆動信号であり、前記システムはさらに ｂ．前記発生した信号に応答して前記送り込み駆動モータへの送り込み駆動信 号を選択的に中断するための電気的リレーと、 ｃ．前記リレーに結合される、ある範囲の選択可能な周波数信号を発生するた めに適合される調節可能な可変周波数発生器とを含む、ドリリングシステム。 １１．材料をドリル加工するためのコンピュータ制御のドリリングシステムであ って、 ａ．少なくとも１つの切削工具と、 ｂ．前記工具を回転するための少なくとも１つの駆動モータと、 ｃ．前記切削工具をドリル加工すべき材料に送り込むための少なくとも１つの 駆動モータと、 ｄ．選択データを入力するための手段と、 ｅ．コマンド信号を発生するのに用いるための周波数値を前記選択データから 定めるための手段と、 ｆ．前記周波数値に基づいて一連のコマンド信号を発生するための手段と、 ｇ．前記コマンド信号を前記送り込み駆動モータへ出力するための手段とを含 む、システム。 １２．前記コマンド信号は一連のパルスである、請求項１１に記載のコンピュー タ制御のドリリングシステム。 １３．前記周波数値は方形波を表わす、請求項１１に記載のコンピュータ制御の ドリリングシステム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの送り込み駆動モータと少なくとも１つの工具駆動モータと を有する切削工具駆動用ドリリングシステムであって、前記切削工具は ａ．駆動信号を発生するための少なくとも１つのコントローラと、 ｂ．前記駆動信号の内の少なくとも１つを選択的に変化させるための電気回路 とを含む、ドリリングシステム。 ２．前記電気回路は、送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的に変化させ る、請求項１に記載のドリリングシステム。 ３．前記電気回路はスイッチをさらに含み、前記スイッチは、前記コントローラ によって発生した駆動信号を傍受し、前記スイッチが作動されると前記信号の部 分を前記送り込み駆動モータへ選択的に出力するように適合されている、請求項 ２に記載のドリリングシステム。 ４．前記スイッチは電気発振器によって電気的に制御される、請求項３に記載の ドリリングシステム。 ５．前記電気発振器は、前記スイッチに電気的に結合される調節可能な可変周波 数発生器である、請求項４に記載のドリリングシステム。 ６．前記スイッチはオン状態およびオフ状態を有するリレーである、請求項５に 記載のドリリングシステム。 ７．前記リレーは、前記可変周波数発生器に電気的に結合されるソリッドステー トリレーであり、電気回路は送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的に中 断する、請求項６に記載のドリリングシステム。 ８．前記リレーの電気回路は送り込み駆動モータに対する駆動信号を選択的に中 断する、請求項４に記載のドリリングシステム。 ９．少なくとも１つの送り込み駆動モータと少なくとも１つの工具駆動モータと を有する切削工具駆動用ドリリングシステムであって、前記切削工具は ａ．駆動信号を発生するための少なくとも１つのコントローラと、 ｂ．外部で発生した信号に応答して前記送り込み駆動モータへの送り込み駆動 信号を選択的に中断するための電気的リレーと、 ｃ．前記リレーに結合される、ある範囲の選択可能な周波数信号を発生するた めに適合される発振器とを含む、ドリリングシステム。 １０．前記発振器は、前記リレーに電気的に結合される調節可能な可変周波数発 生器である、請求項９に記載のドリリングシステム。 １１．送り込み駆動モータと工具駆動モータとを有する切削工具駆動用ドリリン グシステムであって、前記切削工具は ａ．駆動信号を発生するための少なくとも１つのコントローラを含み、駆動信 号のうちの少なくとも１つは送り込み駆動信号であり、前記システムはさらに ｂ．前記発生した信号に応答して前記送り込み駆動モータへの送り込み駆動信 号を選択的に中断するための電気的リレーと、 ｃ．前記リレーに結合される、ある範囲の選択可能な周波数信号を発生するた めに適合される調節可能な可変周波数発生器とを含む、ドリリングシステム。 １２．材料をドリル加工するためのコンピュータ制御のドリリングシステムであ って、 ａ．少なくとも１つの切削工具と、 ｂ．前記工具を回転するための少なくとも１つの駆動モータと、 ｃ．前記切削工具をドリル加工すべき材料に送り込むための少なくとも１つの 駆動モータと、 ｄ．選択データを入力するための手段と、 ｅ．コマンド信号を発生するのに用いるための周波数値を前記選択データから 定めるための手段と、 ｆ．前記周波数値に基づいて一連のコマンド信号を発生するための手段と、 ｇ．前記コマンド信号を前記駆動モータへ出力するための手段とを含む、シス テム。 １３．前記コマンド信号は一連のパルスである、請求項１２に記載のコンピュー タ制御のドリリングシステム。 １４．前記周波数値は方形波を表わす、請求項１２に記載のコンピュータ制御の ドリリングシステム。