JP2014226765A - 穿孔装置及び穿孔方法 - Google Patents

穿孔装置及び穿孔方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014226765A
JP2014226765A JP2013110549A JP2013110549A JP2014226765A JP 2014226765 A JP2014226765 A JP 2014226765A JP 2013110549 A JP2013110549 A JP 2013110549A JP 2013110549 A JP2013110549 A JP 2013110549A JP 2014226765 A JP2014226765 A JP 2014226765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
pressing
drilling
punching
drill
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013110549A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5801346B2 (ja
Inventor
秀明 宮島
Hideaki Miyajima
秀明 宮島
孝 村上
Takashi Murakami
孝 村上
高橋 秀治
Hideji Takahashi
秀治 高橋
中畑 達雄
Tatsuo Nakahata
達雄 中畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2013110549A priority Critical patent/JP5801346B2/ja
Priority to EP14168216.1A priority patent/EP2808110B1/en
Priority to KR1020140061430A priority patent/KR101977425B1/ko
Priority to US14/285,828 priority patent/US9669472B2/en
Publication of JP2014226765A publication Critical patent/JP2014226765A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5801346B2 publication Critical patent/JP5801346B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B35/00Methods for boring or drilling, or for working essentially requiring the use of boring or drilling machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B47/00Constructional features of components specially designed for boring or drilling machines; Accessories therefor
    • B23B47/28Drill jigs for workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/02Boring templates or bushings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005Manipulators for mechanical processing tasks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2247/00Details of drilling jigs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/06Use of elastic deformation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/08Clamping mechanisms; Provisions for clamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/48Measuring or detecting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/48Measuring or detecting
    • B23B2270/483Measurement of force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/54Methods of turning, boring or drilling not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/04Devices for boring or drilling centre holes in workpieces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/03Processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/29Cutting by use of rotating axially moving tool with means to deForm work temporarily

Abstract

【課題】従来に比べ、より確実に孔部の加工精度の低下を抑制する。【解決手段】穿孔装置1は、中心軸Ax回りに回転可能であるとともに中心軸Axに沿って進退可能に構成されたドリル12と、ワークWをドリル前進方向Z+へ押圧する押圧部材13とを備え、押圧部材13によりワークWを押圧した状態で、ドリル12を中心軸Ax回りに回転させつつ前進させてワークWに孔部を形成する。押圧部材13によるワークWへの押圧力は、予め行われた穿孔試験において求めた、ドリル12が穿孔時にワークWから受ける加工反力と、ドリル前進方向Z+へのワークWの変形を生じる当該押圧力とに基づいて、加工反力によるドリル12の変位及びワークWの変形を抑制可能な所定の押圧力Pに設定される。【選択図】図5

Description

本発明は、穿孔装置及び穿孔方法に関する。
従来、高速回転させた穿孔具(ドリル)によって加工対象物のワークに孔部を形成する穿孔装置が知られている。このような穿孔装置を用いた穿孔加工においては、装置の保持剛性が十分でない場合に、穿孔時に生じるワークからの加工反力によって当該装置が僅かに位置ずれを起こし、孔部の加工精度が低下してしまうという問題がある。特に、複数のアームが連結された多関節ロボットのエンドエフェクタとして用いられる穿孔装置では、より可動部が少ない一般的なボール盤などに搭載されるものに比べて当該装置の保持剛性が低く、このような加工精度の低下が生じやすい。
この問題に対しては、例えば、穿孔装置の保持構造を高剛性化したり、加工反力によるドリルの変位量を検出してドリルの送り量を調整する制御を加えたりといった対策が講じられている。しかし、これらの対策では、穿孔装置を含む加工機械全体の大型化や制御の複雑化を招来してしまうため、より簡便な構成で加工精度の低下を抑制し得る技術が望まれていた。
そこで、例えば特許文献1に記載の穿孔装置では、ワークの穿孔位置の周囲を押圧可能な押圧体を設け、当該押圧体でワークを押圧しつつドリルで穿孔することによって、ワークと当該装置との位置ずれを抑制している。
特開2004−9228号公報
しかしながら、穿孔時に単純にワークを押圧しただけでは、過大な押圧力によるワークの変形を招来しかねず、確実に加工精度の低下を防止することはできない。特に、立設された板状のワークに加工する場合など、ワークの裏面(ドリル進入側の面とは反対側の面)が支持されていない状態での加工では、ドリル進入側の面からの押圧による裏面側へのワークの変形が生じやすい。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、従来に比べ、より確実に孔部の加工精度の低下を抑制することができる穿孔装置及び穿孔方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
中心軸回りに回転可能であるとともに前記中心軸に沿って進退可能に構成された穿孔具(ドリル)と、
ワークを前記穿孔具の前進方向へ押圧する押圧手段と、
を備え、前記押圧手段により前記ワークを押圧した状態で、前記穿孔具を前記中心軸回りに回転させつつ前進させて前記ワークに孔部を形成する穿孔装置であって、
前記押圧手段による前記ワークへの押圧力は、予め行われた穿孔試験において求めた、前記穿孔具が穿孔時に前記ワークから受ける加工反力と、前記穿孔具の前進方向への前記ワークの変形を生じる当該押圧力とに基づいて、前記加工反力による前記穿孔具の変位及び前記ワークの変形を抑制可能な所定の押圧力に設定されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の穿孔装置において、
前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を検出する押圧力検出手段を備えることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の穿孔装置において、
前記押圧手段は、当該押圧手段の押圧面よりも広い面積で前記ワークと当接する穿孔治具を介して前記ワークを押圧することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の穿孔装置において、
前記穿孔治具は、前記ワークに形成する孔部を位置決めするための位置決め孔を有し、
前記押圧手段は、前記穿孔具の前記中心軸と直交する面内における当該穿孔具との相対位置が固定されるとともに前記穿孔治具の前記位置決め孔と嵌合可能な嵌合部を有し、当該嵌合部を前記位置決め孔に嵌合させた状態で前記穿孔治具を押圧することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の穿孔装置において、
当該穿孔装置が多関節ロボットの先端に搭載されるエンドエフェクタであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、
中心軸回りに回転可能であるとともに前記中心軸に沿って進退可能に構成された穿孔具(ドリル)と、
ワークを前記穿孔具の前進方向へ押圧する押圧手段と、
を備える穿孔装置を用い、前記押圧手段により前記ワークを押圧した状態で、前記穿孔具を前記中心軸回りに回転させつつ前進させて前記ワークに孔部を形成する穿孔方法であって、
予め行う穿孔試験において、前記穿孔具が穿孔時に前記ワークから受ける加工反力と、前記穿孔具の前進方向への前記ワークの変形を生じる前記押圧手段による押圧力とを求め、
求められた加工反力と前記ワークの変形を生じる押圧力とに基づいて、前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を、前記加工反力による前記穿孔具の変位及び前記ワークの変形を抑制可能な所定の押圧力に設定することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の穿孔方法において、
前記穿孔装置として、前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を検出する押圧力検出手段を備えるものを用いることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の穿孔方法において、
前記押圧手段は、当該押圧手段の押圧面よりも広い面積で前記ワークと当接する穿孔治具を介して前記ワークを押圧することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の穿孔方法において、
前記穿孔治具は、前記ワークに形成する孔部を位置決めするための位置決め孔を有し、
前記押圧手段は、前記穿孔具の前記中心軸と直交する面内における当該穿孔具との相対位置が固定されるとともに前記穿孔治具の前記位置決め孔と嵌合可能な嵌合部を有し、当該嵌合部を前記位置決め孔に嵌合させた状態で前記穿孔治具を押圧することを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項6〜9の何れか一項に記載の穿孔方法において、
前記穿孔装置が多関節ロボットの先端に搭載されるエンドエフェクタであることを特徴とする。
請求項1,6に記載の発明によれば、予め行う穿孔試験において、ドリルが穿孔時にワークから受ける加工反力と、ドリルの前進方向へのワークの変形を生じる押圧手段による押圧力とが求められ、求められた加工反力とワークの変形を生じる押圧力とに基づいて、穿孔時における押圧手段によるワークへの押圧力が、加工反力によるドリルの変位及びワークの変形を抑制可能な所定の押圧力に設定される。これにより、穿孔時に単純にワークを押圧していた従来と異なり、加工反力によるドリルの変位及びワークの変形をより確実に抑制し、ワークとドリルとの位置ずれを抑えることができる。したがって、従来に比べ、より確実に孔部の加工精度の低下を抑制することができる。
請求項2,7に記載の発明によれば、穿孔装置が、押圧手段によるワークへの押圧力を検出する押圧力検出手段を備えるので、穿孔時のワークへの押圧力を正確に管理して、ワークとドリルとの位置ずれをより確実に抑えることができる。
請求項3,8に記載の発明によれば、押圧手段が、当該押圧手段の押圧面よりも広い面積でワークと当接する穿孔治具を介してワークを押圧するので、押圧手段が直接ワークを押圧する場合に比べ、ワークのより広い面積に対してより均等に押圧力を分散させて、好適に加工反力を抑えることができる。
請求項4,9に記載の発明によれば、穿孔治具が、ワークに形成する孔部を位置決めするための位置決め孔を有しており、押圧手段が、ドリルの中心軸と直交する面内における当該ドリルとの相対位置が固定されるとともに穿孔治具の位置決め孔と嵌合可能な嵌合部を有し、当該嵌合部を位置決め孔に嵌合させた状態で穿孔治具を押圧する。これにより、ワークのうちドリルが進入する位置、ひいては当該ドリルによって形成される孔部の位置を、適正に位置決めすることができる。
穿孔装置が搭載された自動穿孔機の要部の斜視図である。 穿孔装置の要部の断面図である。 自動穿孔機の制御構成を示すブロック図である。 ワークに孔部を形成するときの穿孔装置の動作を説明するための図である。 穿孔時にワークを押圧する押圧力を説明するためのグラフである。 門型の可動レールに搭載された穿孔装置を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態における穿孔装置1が搭載された自動穿孔機100の要部の斜視図であり、図2は、穿孔装置1の要部の断面図である。
図1に示すように、穿孔装置1は、本実施形態においては、多関節ロボット2の先端に搭載されるエンドエフェクタであり、当該穿孔装置1と多関節ロボット2とで、ワークWへの穿孔加工を行う自動穿孔機100が構成されている。
多関節ロボット2は、複数のアーム21,…が2つずつ互いに回動可能に連結されたロボットアームであり、その先端に搭載された穿孔装置1の位置・角度・姿勢を自在に調整することが可能となっている。この多関節ロボット2は、従来から公知のものであるため、その構成についての詳細な説明は省略する。
穿孔装置1(自動穿孔機100)の加工対象物であるワークWは、本実施形態においては、上下方向に立設された略平板状のカーボン複合材である。このワークWは、特に限定はされないが、図示しない支持部材によって周囲が支持されている。また、ワークWには、当該ワークWに形成する複数の孔部を位置決めするための穿孔治具3が取り付けられている。この穿孔治具3の構成については後述する。
具体的には、穿孔装置1は、図1及び図2に示すように、基体11と、ドリル12と、押圧部材13と、圧力センサ14とを備えている。
このうち、基体11は、多関節ロボット2のうち最も先端のアーム21に、取付部16を介して固定されている。
ドリル12は、先端に切削刃を有する穿孔具であり、先端側を露出させた状態で基体11に支持されている。このドリル12は、基体11内に収容された回転駆動手段121及び送り手段122(図3参照)に連結されている。そして、ドリル12は、これら回転駆動手段121及び送り手段122により、その中心軸Ax回りに回転可能であるとともに、当該中心軸Axに沿って進退可能に構成されている。
なお、以下では、ドリル12が進退動作する方向(中心軸Axに沿った方向)をドリル進退方向Zという。また、このドリル進退方向Zのうち、ドリル12が前進する方向(ドリル12先端が基体11から離れる方向)をドリル前進方向Z+といい、ドリル12が後退する方向(ドリル12先端が基体11に近づく方向)をドリル後退方向Z−という。
押圧部材13は、ドリル12による穿孔時にワークWを押圧するためのものであり、当該押圧部材13を支持する支持部材15を介して基体11に固定されている。具体的には、支持部材15は、基体11から露出したドリル12の先端部近傍を囲う筒状部151と、ドリル進退方向Zに沿って基体11から延出して筒状部151を支持する2本のアーム部152,152とを有する形状に形成されている。そして、押圧部材13は、ドリル12の先端部近傍を囲う筒状に形成され、支持部材15の筒状部151の先端部に固定されている。
押圧部材13の先端部は、先端に向かって段階的に外径が小さくなる段付き状に形成されており、その先端部分が、ドリル12よりも外径が一回り大きい円筒部131となっている。また、円筒部131基端の段付き部の段面は、ドリル進退方向Z(すなわちドリル12の中心軸Ax)と直交する平面状に形成されており、穿孔治具3を介してワークWをドリル前進方向Z+へ押圧する押圧面132となっている。
押圧部材13先端の円筒部131は、外径がドリル12の中心軸Axと略同心状となるように、ドリル12の中心軸Axと直交する面内における当該ドリル12との相対位置が固定されている。また、この円筒部131は、ワークWに取り付けられた穿孔治具3と嵌合する嵌合部となっている。円筒部131が嵌合する穿孔治具3は、複数の位置決め孔31,…が形成された板状のものであり、押圧部材13の押圧面132よりも広い面積(本実施形態では略全面)でワークWの加工面(ドリル12が進入する面)と当接した状態で、ワークWの所定位置に配置されるように両端部が当該ワークWに仮固定されている。穿孔治具3に形成された各位置決め孔31は、孔部よりも一回り大きく、押圧部材13の円筒部131と嵌合する大きさに形成された円形の貫通孔である。そのため、後述するように、押圧部材13の円筒部131を穿孔治具3の位置決め孔31に嵌合させた状態で、ドリル12を前進させてワークWに進入させることにより、ワークWのうちドリル12が進入する位置、ひいては当該ドリル12によって形成される孔部の位置を、適正に位置決めすることができる。また、各位置決め孔31は、押圧部材13の円筒部131の長さよりも深く(つまり穿孔治具3が円筒部131の長さよりも厚く)形成されており、円筒部131を当該位置決め孔31に嵌合させきったときに、押圧部材13の押圧面132が穿孔治具3に当接するようになっている。なお、押圧部材13の円筒部131は、穿孔治具3の位置決め孔31に嵌合しやすいように、外周面が先細り状に形成されていてもよい。
圧力センサ14は、押圧部材13によるワークWへの押圧力を検出する押圧力検出手段であり、基体11が固定された取付部16内に設けられている。但し、この圧力センサ14は、押圧部材13によるドリル前進方向Z+に沿ったワークWへの押圧力を検出可能であれば、その配設位置は特に限定されない。
図3は、自動穿孔機100の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、自動穿孔機100は、制御部4を備えている。制御部4は、多関節ロボット2と電気的に接続されており、当該多関節ロボット2の動作を制御する。また、制御部4は、多関節ロボット2の先端に搭載される穿孔装置1とも、当該多関節ロボット2を介して電気的に接続されており、当該穿孔装置1の動作を制御する。具体的には、制御部4は、圧力センサ14が検出したワークWへの押圧力に基づいて、回転駆動手段121及び送り手段122の動作、すなわちドリル12の動作を制御する。なお、制御部4が行うこれらの制御は、予め記憶された動作プログラムに基づくものであってもよいし、図示しない操作部から入力されるユーザ操作に基づくものであってもよい。
続いて、ワークWに孔部を形成するときの自動穿孔機100の動作について説明する。
図4は、ワークWに孔部を形成するときの自動穿孔機100(特に穿孔装置1)の動作を説明するための図である。
例えばユーザ操作に基づいて穿孔加工の開始指令が入力されると、まず制御部4は、多関節ロボット2の動作を制御して、図4(a)に示すように、ドリル12の中心軸AxがワークWに直交しつつ、押圧部材13先端の円筒部131が穿孔治具3の所定の位置決め孔31に対向した状態となるように、穿孔装置1を移動させる。またこのとき、制御部4は、送り手段122の動作を制御して、ドリル12の先端が押圧部材13の内側に収容されるまで、当該ドリル12をドリル後退方向Z−へ後退させる。
次に、制御部4は、多関節ロボット2の動作を制御して、図4(b)に示すように、穿孔装置1をドリル前進方向Z+へ前進させてワークWに近接させていき、押圧部材13先端の円筒部131を穿孔治具3の位置決め孔31に嵌合させる。その後、制御部4は、さらに穿孔装置1をドリル前進方向Z+へ前進させて、押圧部材13の押圧面132を穿孔治具3に当接させ、当該押圧面132によって穿孔治具3を介してワークWを押圧させる。そして、制御部4は、圧力センサ14で検出されるワークWへの押圧力が所定値となる状態、すなわち、押圧部材13によってワークWが所定の押圧力Pで押圧された状態とする。
ここで、押圧部材13によるワークWへの所定の押圧力Pは、ドリル12が穿孔時にワークWから受ける加工反力による当該ドリル12の変位と、当該押圧力自体によるドリル前進方向Z+へのワークWの変形とを抑制可能な値に設定される。より詳しくは、この所定の押圧力Pは、図5に示すように、ドリル後退方向Z−の力に対する穿孔装置1及び多関節ロボット2の実際の位置保持力P0に付加されることで、加工反力によるドリル12の変位とワークWの変形とを抑制可能な正味位置保持力Pnetとなる値である。この正味位置保持力Pnetは、ドリル12が穿孔時にワークWから受けるドリル後退方向Z−への加工反力の最大値P1以上、且つ、ワークWが変形を生じるドリル前進方向Z+への力の最小値P2未満となる押圧力範囲Prange内の値である。そのため、このような所定の押圧力PでワークWをドリル前進方向Z+へ押圧しておくことにより、ドリル12が穿孔時にワークWから受ける加工反力による当該ドリル12の変位と、当該押圧力自体によるドリル前進方向Z+へのワークWの変形とを抑制することができる。
また、この所定の押圧力Pは、実際(本番)の穿孔加工に先立って予め行われた穿孔試験の結果に基づいて設定される。この穿孔試験では、本番の穿孔加工と同様の自動穿孔機100及びワークW(穿孔治具3を含む)を用い、ドリル12が穿孔時にワークWから受ける加工反力と、ドリル前進方向Z+へのワークWの変形を生じる押圧力とを求める。つまり、穿孔試験によって、予め押圧力範囲Prangeを求めておく。そして、求められた押圧力範囲Prangeに基づいて、加工反力によるドリル12の変位及びワークWの変形を抑制可能な所定の押圧力Pが設定される。なお、穿孔試験は、押圧力範囲Prangeを求めることができればその実施内容は特に限定されず、例えば、押圧力(つまり圧力センサ14の値)を振りながら試し穿孔を繰り返し、その都度ドリル12の変位やワークWの変形を目視や隙間ゲージ等で確認するといった、簡易的なものであってもよい。
次に、制御部4は、押圧部材13によりワークWを所定の押圧力Pで押圧した状態のまま、回転駆動手段121及び送り手段122の動作を制御して、図4(c)に示すように、ドリル12を中心軸Ax回りに回転させつつドリル前進方向Z+へ前進させ、ワークWに孔部Hを形成する。
その後、制御部4は、送り手段122の動作を制御して、ドリル12を後退させて孔部Hから抜いた後、上記同様の制御を繰り返すことで、穿孔治具3の複数の位置決め孔31,…に対応した複数の孔部H,…を形成する。
以上のように、本実施形態によれば、予め行う穿孔試験において、ドリル12が穿孔時にワークWから受ける加工反力と、ドリル前進方向Z+へのワークWの変形を生じる押圧部材13による押圧力とが求められ、求められた加工反力とワークWの変形を生じる押圧力とに基づいて、穿孔時における押圧部材13によるワークWへの押圧力が、加工反力によるドリル12の変位及びワークWの変形を抑制可能な所定の押圧力Pに設定される。これにより、穿孔時に単純にワークを押圧していた従来と異なり、加工反力によるドリル12の変位及びワークWの変形をより確実に抑制し、ワークWとドリル12との位置ずれを抑えることができる。したがって、従来に比べ、より確実に孔部Hの加工精度の低下を抑制することができる。
また、穿孔装置1が、押圧部材13によるワークWへの押圧力を検出する圧力センサ14を備えるので、穿孔時のワークWへの押圧力を正確に管理して、ワークWとドリル12との位置ずれをより確実に抑えることができる。
また、押圧部材13が、当該押圧部材13の押圧面132よりも広い面積でワークWと当接する穿孔治具3を介してワークWを押圧するので、押圧部材13が直接ワークWを押圧する場合に比べ、ワークWのより広い面積に対してより均等に押圧力を分散させて、好適に加工反力を抑えることができる。
また、穿孔治具3が、ワークWに形成する孔部Hを位置決めするための位置決め孔31を有しており、押圧部材13が、ドリル12の中心軸Axと直交する面内における当該ドリル12との相対位置が固定されるとともに穿孔治具3の位置決め孔31と嵌合可能な円筒部131を有し、当該円筒部131を位置決め孔31に嵌合させた状態で穿孔治具3を押圧する。これにより、ワークWのうちドリル12が進入する位置、ひいては当該ドリル12によって形成される孔部Hの位置を、適正に位置決めすることができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、穿孔装置1として多関節ロボット2の先端に搭載されるものについて説明したが、当該穿孔装置1は、多関節ロボット2に搭載されるものに限定されない。例えば図6に示すように、穿孔装置1は、門型の可動レール2Aに搭載されて、テーブル5A上のワークWに対して穿孔加工を行うものであってもよい。
また、ワークWは、カーボン複合材に限定されず、アルミニウムなどの金属であってもよい。
100 自動穿孔機
1 穿孔装置
11 基体
12 ドリル
Ax 中心軸
13 押圧部材(押圧手段)
131 円筒部(嵌合部)
132 押圧面
14 圧力センサ(押圧力検出手段)
121 回転駆動手段
122 送り手段
2 多関節ロボット
3 穿孔治具
31 位置決め孔
4 制御部
W ワーク
H 孔部
P 所定の押圧力
0 位置保持力
1 加工反力の最大値
2 ワークが変形を生じる力の最小値
net 正味位置保持力
range 押圧力範囲
Z ドリル進退方向
Z+ ドリル前進方向
Z− ドリル後退方向

Claims (10)

  1. 中心軸回りに回転可能であるとともに前記中心軸に沿って進退可能に構成された穿孔具と、
    ワークを前記穿孔具の前進方向へ押圧する押圧手段と、
    を備え、前記押圧手段により前記ワークを押圧した状態で、前記穿孔具を前記中心軸回りに回転させつつ前進させて前記ワークに孔部を形成する穿孔装置であって、
    前記押圧手段による前記ワークへの押圧力は、予め行われた穿孔試験において求めた、前記穿孔具が穿孔時に前記ワークから受ける加工反力と、前記穿孔具の前進方向への前記ワークの変形を生じる当該押圧力とに基づいて、前記加工反力による前記穿孔具の変位及び前記ワークの変形を抑制可能な所定の押圧力に設定されることを特徴とする穿孔装置。
  2. 前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を検出する押圧力検出手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の穿孔装置。
  3. 前記押圧手段は、当該押圧手段の押圧面よりも広い面積で前記ワークと当接する穿孔治具を介して前記ワークを押圧することを特徴とする請求項1又は2に記載の穿孔装置。
  4. 前記穿孔治具は、前記ワークに形成する孔部を位置決めするための位置決め孔を有し、
    前記押圧手段は、前記穿孔具の前記中心軸と直交する面内における当該穿孔具との相対位置が固定されるとともに前記穿孔治具の前記位置決め孔と嵌合可能な嵌合部を有し、当該嵌合部を前記位置決め孔に嵌合させた状態で前記穿孔治具を押圧することを特徴とする請求項3に記載の穿孔装置。
  5. 当該穿孔装置が多関節ロボットの先端に搭載されるエンドエフェクタであることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の穿孔装置。
  6. 中心軸回りに回転可能であるとともに前記中心軸に沿って進退可能に構成された穿孔具と、
    ワークを前記穿孔具の前進方向へ押圧する押圧手段と、
    を備える穿孔装置を用い、前記押圧手段により前記ワークを押圧した状態で、前記穿孔具を前記中心軸回りに回転させつつ前進させて前記ワークに孔部を形成する穿孔方法であって、
    予め行う穿孔試験において、前記穿孔具が穿孔時に前記ワークから受ける加工反力と、前記穿孔具の前進方向への前記ワークの変形を生じる前記押圧手段による押圧力とを求め、
    求められた加工反力と前記ワークの変形を生じる押圧力とに基づいて、前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を、前記加工反力による前記穿孔具の変位及び前記ワークの変形を抑制可能な所定の押圧力に設定することを特徴とする穿孔方法。
  7. 前記穿孔装置として、前記押圧手段による前記ワークへの押圧力を検出する押圧力検出手段を備えるものを用いることを特徴とする請求項6に記載の穿孔方法。
  8. 前記押圧手段は、当該押圧手段の押圧面よりも広い面積で前記ワークと当接する穿孔治具を介して前記ワークを押圧することを特徴とする請求項6又は7に記載の穿孔方法。
  9. 前記穿孔治具は、前記ワークに形成する孔部を位置決めするための位置決め孔を有し、
    前記押圧手段は、前記穿孔具の前記中心軸と直交する面内における当該穿孔具との相対位置が固定されるとともに前記穿孔治具の前記位置決め孔と嵌合可能な嵌合部を有し、当該嵌合部を前記位置決め孔に嵌合させた状態で前記穿孔治具を押圧することを特徴とする請求項8に記載の穿孔方法。
  10. 前記穿孔装置が多関節ロボットの先端に搭載されるエンドエフェクタであることを特徴とする請求項6〜9の何れか一項に記載の穿孔方法。
JP2013110549A 2013-05-27 2013-05-27 穿孔装置及び穿孔方法 Active JP5801346B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013110549A JP5801346B2 (ja) 2013-05-27 2013-05-27 穿孔装置及び穿孔方法
EP14168216.1A EP2808110B1 (en) 2013-05-27 2014-05-14 Drilling apparatus and drilling method
KR1020140061430A KR101977425B1 (ko) 2013-05-27 2014-05-22 천공 장치 및 천공 방법
US14/285,828 US9669472B2 (en) 2013-05-27 2014-05-23 Drilling apparatus and drilling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013110549A JP5801346B2 (ja) 2013-05-27 2013-05-27 穿孔装置及び穿孔方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014226765A true JP2014226765A (ja) 2014-12-08
JP5801346B2 JP5801346B2 (ja) 2015-10-28

Family

ID=50687390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013110549A Active JP5801346B2 (ja) 2013-05-27 2013-05-27 穿孔装置及び穿孔方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9669472B2 (ja)
EP (1) EP2808110B1 (ja)
JP (1) JP5801346B2 (ja)
KR (1) KR101977425B1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017056535A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 川崎重工業株式会社 加工ツールの位置決め装置及び位置決め方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2533423A (en) * 2014-12-19 2016-06-22 Airbus Operations Ltd Method and apparatus for determining a hole depth
CN104942332B (zh) * 2015-03-30 2020-05-19 南京梅山冶金发展有限公司 一种高炉铜冷却壁在线钻孔装置以及钻孔方法
USD804927S1 (en) * 2016-07-18 2017-12-12 Lee Ryan Drilling jig set for cabinet handle
EP3532275B1 (en) * 2016-10-25 2022-04-20 Rohr, Inc. Acoustic panel repair with retention of acoustic properties
KR101918179B1 (ko) * 2016-11-30 2018-11-14 (주)신우정밀 다관절 드릴 가이드장치
CN108789860A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 嵊州市和丰玻璃制品有限公司 一种玻璃加工用钻孔单元
EP3643437A4 (en) * 2017-06-22 2021-03-17 Subaru Corporation ATTACHMENT FOR A PROCESSING DEVICE
CN109262007A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所 一种雷达罩装配连接孔位的制孔方法
JP6722153B2 (ja) * 2017-07-28 2020-07-15 株式会社Subaru ドリル、穿孔ユニット及び穿孔方法
US20190076932A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-14 Spirit Aerosystems, Inc. Apparatus and method for minimizing elongation in drilled holes
JP7207983B2 (ja) 2018-12-10 2023-01-18 株式会社Subaru ドリル、穿孔ユニット及び被穿孔品を製作する方法
JP7267766B2 (ja) 2019-02-14 2023-05-02 株式会社Subaru 回転切削工具、回転切削ユニット及び被切削加工品を製作する方法
CN110125455B (zh) * 2019-05-27 2020-06-02 清华大学 一种用于机器人钻孔中优化钻头位姿的方法
GB2593501A (en) * 2020-03-25 2021-09-29 True Position Robotics Ltd Robot drilling clamp
JP2021186914A (ja) 2020-05-27 2021-12-13 株式会社Subaru 孔の仕上げ加工工具及び孔の仕上げ加工品の製造方法
CN113618170B (zh) * 2021-07-29 2022-04-15 济南三星灯饰有限公司 一种铝合金型材圆弧槽攻丝防偏装置
CN114749999B (zh) * 2022-04-18 2023-06-23 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种自动进给钻的测距导套及使用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0482610A (ja) * 1990-07-23 1992-03-16 Fuji Heavy Ind Ltd 組立ロボット用ドリリングユニット
JPH0529613U (ja) * 1991-09-26 1993-04-20 三菱重工業株式会社 ロボツト先端装置
JP2004009228A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 穿孔装置
JP2005074602A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Hitachi Via Mechanics Ltd プリント基板加工機
JP2008110438A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Toray Eng Co Ltd 穿孔装置
JP2010517866A (ja) * 2007-02-16 2010-05-27 エアバス・オペレーションズ 航空機の胴体アセンブリなどの2つのアセンブリを組み立てるためのプロセス
US20130017027A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Lockheed Martin Corporation Through-Hole Depth Measurement Method and Device
JP2014073571A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 面直倣い機構、これを備えた加工装置および加工方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US994430A (en) * 1911-03-02 1911-06-06 Charles A Tunks Boring-tool.
US2541306A (en) * 1945-06-30 1951-02-13 Keller Tool Co Power tool
US2488992A (en) * 1947-05-21 1949-11-22 Keller Tool Co Dashpot for portable tools
US3083593A (en) * 1962-03-02 1963-04-02 Nasoba Engineering Corp Drill guide means
US4332066A (en) * 1980-01-07 1982-06-01 General Dynamics Corporation Compliance mechanism
FR2555083B1 (fr) * 1983-11-18 1987-10-02 Dassault Avions Dispositif pour faciliter l'introduction, par un robot, d'un outil dans un trou de forme complementaire
US4613262A (en) * 1984-12-28 1986-09-23 The Boeing Company Drill motor assembly with gimbal normality and clamp-up capability
JPH0529613A (ja) 1991-07-22 1993-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 量子細線素子の製造方法
US5139376A (en) * 1991-10-23 1992-08-18 Excellon Automation Method and apparatus for controlled penetration drilling
US5848859A (en) * 1997-01-08 1998-12-15 The Boeing Company Self normalizing drill head
JP5169265B2 (ja) * 2008-02-05 2013-03-27 株式会社ジェイテクト 加工システム
DE102009012155A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-09 Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks
DE102009012154B4 (de) * 2009-03-06 2011-05-05 Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh Bearbeitungseinrichtung und Verfahren zur automatisierten Bestimmung eines Gesamtverfahrwegs einer Bearbeitungseinrichtung zur Gewährleistung einer vorbestimmten Überarbeitungstiefe
US8573070B2 (en) * 2011-02-22 2013-11-05 The Boeing Company Force and normality sensing for end effector clamp
DE202011052431U1 (de) * 2011-12-22 2013-03-25 Kuka Systems Gmbh Bearbeitungswerkzeug

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0482610A (ja) * 1990-07-23 1992-03-16 Fuji Heavy Ind Ltd 組立ロボット用ドリリングユニット
JPH0529613U (ja) * 1991-09-26 1993-04-20 三菱重工業株式会社 ロボツト先端装置
JP2004009228A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 穿孔装置
JP2005074602A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Hitachi Via Mechanics Ltd プリント基板加工機
JP2008110438A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Toray Eng Co Ltd 穿孔装置
JP2010517866A (ja) * 2007-02-16 2010-05-27 エアバス・オペレーションズ 航空機の胴体アセンブリなどの2つのアセンブリを組み立てるためのプロセス
US20130017027A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Lockheed Martin Corporation Through-Hole Depth Measurement Method and Device
JP2014073571A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 面直倣い機構、これを備えた加工装置および加工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017056535A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 川崎重工業株式会社 加工ツールの位置決め装置及び位置決め方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2808110B1 (en) 2019-08-07
KR101977425B1 (ko) 2019-05-10
US9669472B2 (en) 2017-06-06
JP5801346B2 (ja) 2015-10-28
US20140348603A1 (en) 2014-11-27
KR20140139416A (ko) 2014-12-05
EP2808110A1 (en) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5801346B2 (ja) 穿孔装置及び穿孔方法
KR101396689B1 (ko) 공작 기계
JP5856212B2 (ja) 工作機械の工具に対してワークを回転可能に支持する治具及び加工システム
JP5863929B1 (ja) 加工装置
JP6182320B2 (ja) 穴中心座標の検出方法
CN108025441A (zh) 加工工具的定位装置以及定位方法
CN111465468B (zh) 工件支承系统以及工件支承方法
JP2017035752A (ja) 被加工物の振動を抑制する振動抑制方法及び機械加工システム
WO2012053356A1 (ja) センタリング方法及び装置
JP2017144536A (ja) 工作機械の主軸位相割出し装置
JP5427159B2 (ja) 加工装置及び加工方法
JP2015186832A (ja) ボーリング工具
WO2012056631A1 (ja) 旋削加工装置及び旋削加工方法
JP2017148926A (ja) 刃具破損検出機能付き旋盤加工機
JP4874673B2 (ja) 工作機械
JP5718128B2 (ja) 穴明け加工機
JP6897395B2 (ja) 加工装置
JP2007054930A (ja) 工具の位置決め方法及び装置
JP7035369B2 (ja) 加工方法
JP5266020B2 (ja) 工作機械及び工作機械における誤差補正方法
JP2016022577A (ja) 溶接品の製造装置および製造方法
JP2004257750A (ja) 内径ボール溝測定装置および内径ボール溝測定方法
JP2017064823A (ja) 加工装置
JP2009000781A (ja) 部品チャック位置決め装置
KR20190007884A (ko) 드릴링 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150825

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150826

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5801346

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250