JP2002001606A - 工具の保持方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸の回転の軸線と工具保持部の軸線との間
あるいは工具における軸部の軸線と刃部の軸線との間に
ずれがある場合でも、予備の工具の数を最小限のものに
することができ、工具保管場所を小さくすることができ
る工具の保持方法および加工装置を提供すること。 【解決手段】 テーブル２に、固定の固定ポスト３１
と、軸線Ｐの回りに回転自在の回転ポスト３２を配置す
る。主軸１９に工具１６を保持させ、主軸１９を１回転
させたときの刃部１６ｃの振れを測定する。測定した値
が許容値を超えている場合には、工具１６を回転ポスト
３２に載置し、工具１６だけを軸線Ｐの回りに指定する
角度θだけ回転させる。そして、工具１６を再度主軸１
９に保持させてから、刃部１６ｃの振れを測定する。こ
の動作を刃部１６ｃの振れが許容値以下になるか、ある
いは工具１６の主軸１９に対する位置の変更回数が予め
定める回数になるまで繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転自在の主軸に
工具を保持させてワークを加工する加工装置における工
具の保持方法および加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特許第２５０５５３４号には、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
の検出回路を設けたことを特徴とする工具検出装置の技
術が開示されている。また、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、前記記
憶回路に順次記憶された２値化信号のレベルの切替る位
置の最上位と最下位を検出し、その差に基づいて、工具
の偏心量を算出する演算回路を備えた第４の検出手段を
設けたことを特徴とする工具検出装置の技術も開示され
ている。

【０００３】この技術に依れば、主軸に保持させた工具
の直径あるいは工具の振れを確認することができるか
ら、精度に優れる加工をすることができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、主軸の軸線と
主軸に設けられた工具保持部の軸線との間にはずれがあ
り、また、工具における軸部の軸線と刃部の軸線との間
にはずれがある。このため、刃部の直径が公差内の工具
であっても、主軸を回転させたときの工具（実質的には
刃部）の振れが予め定められている許容値を超えること
がある。そこで、精度に優れる加工をする場合には、加
工に必要とされる工具の数に加えて予備の工具を多数準
備しておかなければならず、大きな工具保管場所を必要
とした。

【０００５】本発明の目的は、上記の課題を解決し、主
軸の回転の軸線と工具保持部の軸線との間あるいは工具
における軸部の軸線と刃部の軸線との間にずれがある場
合でも、予備の工具の数を最小限のものにすることがで
き、工具保管場所を小さくすることができる工具の保持
方法および加工装置を提供するにある。

【０００６】

【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、工具の保持方法として、工具を
保持させた回転自在の主軸を当該軸線の回りに少なくと
も１回転させ、この間における前記工具の径方向の振れ
が予め定める範囲を超えた場合は、前記工具を当該軸線
の回りに回して、または／および前記主軸を当該軸線の
回りに回して、前記主軸が前記工具を保持する位置を回
転方向に変更することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の発明は、回転自在の主軸
に工具を保持させてワークを加工をする加工装置におい
て、工具の径方向の振れを検出する検出装置と、工具を
載置する載置台と、前記主軸を当該軸線の回りに指定す
る角度回転させる手段または／および前記載置台を当該
軸線の回りに指定する角度回転させる手段とを設けるこ
とを特徴とする。

【０００８】この場合、前記工具の前記主軸に対する相
対的な位置の変更回数が予め定める値になった場合は、
保持している工具を他の工具に交換するようにしてもよ
い。

【０００９】

【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は本発明に係るプリント基板
穴明機の斜視図、図２は工具保持部の断面図、図３は工
具支持治具の構成図である。図１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に支持さ
れ、図示を省略するボールねじおよびモータ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、工具の径方向の振れを検出するための工具振れ検出
装置６と後述する工具支持治具２１とが固定されてい
る。

【００１０】ベッド３に固定された門形のクロスレール
７には、一対の直線案内装置８が固定されている。クロ
ススライド１１は、直線案内装置８に支持され、ボール
ネジ９およびモータ１０により、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１２が固定されている。サドル１５は、直線案内装
置１２に支持され、ボールネジ１３およびモータ１４に
より、上下（Ｚ）方向に移動自在である。

【００１１】図２に示すように、サドル１５には、ハウ
ジング１７が固定されている。ハウジング１７の中心部
には、主軸１９が配置されている。主軸１９は図示を省
略する軸受に支持され、軸線Ｏ１の回りに回転自在であ
る。主軸１９の下端側には、主軸１９と実質的に一体
で、工具１６を着脱自在に保持するコレットチャック２
０が配置されている。コレットチャック２０は、工具１
６の軸部１６ｓを保持する。

【００１２】図３において、上段は工具支持装置２１の
正面断面図、下段は平面図である。固定ポスト３１はプ
レート３０に固定されている。回転ポスト３２は軸受３
３を介してプレート３０に保持されている。固定ポスト
３１および回転ポスト３２の内側に形成された大径穴３
４は、工具１６の軸部１６ｓに嵌合する径であり、小径
穴３５は刃部１６ｃよりも大径である。大径穴３４と小
径穴３５を接続する面３６は、軸部１６ｓと刃部１６ｃ
を接続するテーパ面１６ｔと同じ角度に形成されてい
る。面３６の軸線Ｐは、軸受３３における内輪の回転の
軸線に一致している。回転ポスト３２の下面には歯車３
７が固定されている。歯車３７はパルスモータ３８の出
力軸に固定された歯車３９に係合している。パルスモー
タ３８は、ＮＣ装置１８から指令される角度回転する。
パルスモータ３８はテーブル２に固定されている。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。

【００１３】次に、本発明の原理を説明する。図４は、
工具保持部の各部の寸法関係を示す摸式図である。ここ
で、主軸１９の回転の軸線Ｏ１に対するコレットチャッ
ク２０の軸線Ｏ２のずれをα、また、軸部１６ｓの軸線
Ｏ３に対する刃部１６ｃの軸線Ｏ４のずれをβ、刃部１
６ｃの半径をＲとする。軸線Ｏ２と軸線Ｏ３が一致する
とすると、同図（ａ）に示すように、それぞれの軸線が
Ｏ１、Ｏ２（Ｏ３）、Ｏ４の順で一直線に並んだ場合、
軸線Ｏ１を中心とする刃部１６ｃの見かけの上の半径は
最大値Ｒｍａｘ（Ｒｍａｘ＝Ｒ＋α＋β）、振れは２
（α＋β）になる。一方、同図（ｂ）に示すように、そ
れぞれの軸線がＯ１、Ｏ４、Ｏ２（Ｏ３）の順で一直線
に並んだ場合、刃部１６ｃの見かけの半径は最小値Ｒｍ
ｉｎ（Ｒｍｉｎ＝Ｒ＋α−β）、振れは２（α−β）に
なる。したがって、コレットチャック２０すなわち主軸
１９が工具１６を保持する位置を回転方向に変えること
により、刃部１６ｃの振れを小さくすることができる。

【００１４】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
５は、本発明の動作を示すフローチャートである。加工
プログラムをスタートすると、ＮＣ装置１８は、予め固
定ポスト３１に配置されている工具１６を主軸１９に保
持させ（手順Ｓ１００）、保持回数ｉをｉ＝１とする
（手順Ｓ１１０）。そして、工具の振れ検出装置６によ
り主軸１９を１回転させたときの刃部１６ｃの振れを測
定し（手順Ｓ１２０）、測定値と予め入力されている許
容値とを比較する（手順Ｓ１３０）。そして、測定値が
許容値以内である場合は処理を終了して加工を行ない、
測定値が許容値を超えている場合は手順１４０の処理を
行なう。手順１４０では保持回数ｉをｉ＝ｉ＋１として
から、保持回数ｉと予め設定されている再試行回数Ｓｎ
とを比較する（手順Ｓ１５０）。そして、ｉ≦Ｓｎの場
合は手順Ｓ１６０の処理を行ない、ｉ＞Ｓｎの場合はア
ラームを表示して（手順Ｓ２００）作業を中止する。手
順Ｓ１６０では、保持した工具１６を回転ポスト３２に
載置する。そして、チャック２０を開いた状態で回転ポ
スト３２を軸線Ｐの回りに指定する角度θだけ回転させ
た後（手順Ｓ１７０）、チャック２０を閉じて工具１６
を主軸１９に保持させ（手順Ｓ１８０）、手順Ｓ１２０
の処理を行なう。上記において、指定する角度θを４５
〜９０度とし、Ｓｎを４（θ＝９０度の場合）〜８（θ
＝４５度の場合）にすると、実用的である。

【００１５】この実施の形態では、回転ポスト３２を設
けたから、主軸１９に回転子（ロータ）、また、ハウジ
ング１７にステータ（固定子）を設け、主軸１９をエア
ベアリングで支持する場合にも、本発明を適用すること
ができる。

【００１６】なお、工具１６が図示を省略する工具保管
場所に１本ずつ配置されている場合には、固定ポスト３
１を設けなくてもよい。

【００１７】また、主軸１９側に主軸１９の回転角度検
出器を設けると共に、主軸１９を指定する角度回転でき
るように構成する場合、ツールポスト３１ｂを設けなく
てもよい。

【００１８】さらに、手順Ｓ２００ではアラームを表示
して作業を中止するようにしたが、図示を省略する工具
保管場所に同径の他の工具が保管されている場合には、
同径の他の工具に交換するようにすると、作業が停止せ
ず、作業能率を向上させることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具を保持させた回転自在の主軸を当該軸線の回りに少
なくとも１回転させ、この間における前記工具の径方向
の振れが予め定める範囲を超えた場合は、前記工具を当
該軸線の回りに回して、または／および前記主軸を当該
軸線の回りに回して、前記主軸が前記工具を保持する位
置を回転方向に変更するから、主軸や工具の各部の軸線
心がずれている場合でも、予備の工具数を最小限のもの
にすることができ、工具保管場所を小さくすることがで
きる。また、加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリント基板穴明機の斜視図であ
る。

【図２】工具保持部の断面図である。

【図３】工具支持治具の構成図である。

【図４】工具保持部の各部の寸法関係を示す摸式図であ
る。。

【図５】本発明の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ テーブル １６ 工具 １６ｃ 刃部 １９ 主軸 ３１ 固定ポスト ３２ 回転ポスト Ｐ 軸線 θ １回に回転させる角度

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、請求項２の発明は、回転自在の主軸
に工具を保持させてワークを加工する加工装置におい
て、工具の径方向の振れを検出する検出装置と、工具を
載置する載置台と、前記主軸を当該軸線の回りに指定す
る角度回転させる手段または／および前記載置台を当該
軸線の回りに指定する角度回転させる手段とを設けるこ
とを特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 靖 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立ビ アメカニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 3C036 AA01 BB10 LL08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を保持させた回転自在の主軸を当該
   軸線の回りに少なくとも１回転させ、この間における前
   記工具の径方向の振れが予め定める範囲を超えた場合
   は、前記工具を当該軸線の回りに回して、または／およ
   び前記主軸を当該軸線の回りに回して、前記主軸が前記
   工具を保持する位置を回転方向に変更することを特徴と
   する工具の保持方法。
2. 【請求項２】 回転自在の主軸に工具を保持させてワー
   クを加工をする加工装置において、工具の径方向の振れ
   を検出する検出装置と、工具を載置する載置台と、前記
   主軸を当該軸線の回りに指定する角度回転させる手段ま
   たは／および前記載置台を当該軸線の回りに指定する角
   度回転させる手段とを設けることを特徴とする加工装
   置。
3. 【請求項３】 前記工具の前記主軸に対する相対的な位
   置の変更回数が予め定める値になった場合は、保持して
   いる工具を他の工具に交換することを特徴とする請求項
   ２に記載の加工装置。