JP2686296B2 - 加工深さ決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミサッシなどの加工深さ決め装置に関
し、特にワークの撓み等により加工位置がばらつきやす
い例えば座ぐりや皿もみ等の加工に用いられる。

［従来の技術］ 従来、例えば座ぐりや皿もみ等の加工において、ワー
クの材質や形状によっては、ワークをクランプしたとき
或は加工している（切削抵抗をうけている）とき、その
上面が変化してしまう場合にはその上面からの加工深さ
を検測する手段として、工具の側部近傍にタッチセンサ
ーを設け、このタッチセンサーを直接ワーク上面に接触
させて、その接触と同時に工具送りを停止させることに
より、一定の加工深さ決めを行っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来の構造ではタッチセンサーが工具の近傍
に設けられているため、センサーやワーク上の検出部に
切粉や切削剤がふりかかり、センサーの機能低下やセン
サーとワークとの間に切粉等をはさんで誤った検測が行
われるおそれがあるなど、正確な加工深さ決めが行えな
かった。

また、センサーが１つしか設けられていない場合に
は、ワークの端部での加工時、センサーがワーク端面か
ら外れることがあって、検測が不可能となるために、工
具をはさんだ少なくとも両側位置に複数個のセンサーを
設ける必要があった。

また、工具交換可能なマシニングセンターにおいて
は、上記センサーによる検測の必要のない加工や、さら
にもっと工具を下降させた加工等については、センサー
をワークに干渉しない位置に退避させたり、取外したり
しなければならず、段取り替え作業が煩雑であった。

そこで本発明は、センサーを直接ワーク面に接触させ
るのではなく、ワークの高さに応じて位置決めされる基
準板を用い、間接的にワークに対する工具の位置検知を
行わせることにより、１つのセンサーによって、しかも
加工位置とは離れた切粉や切削剤などの影響のない良い
環境のもとで検知が行えるようにし、上記従来の問題点
を解決しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ワークに接触して位置決めされる基準板を
設け、この基準板とサドルとの間で間接的にワークに対
する工具の位置検知を行わせることにより、１つのセン
サーでしかも加工位置とは離れた位置で、検知を行うこ
とができ、また上記基準板をワーク表面に対し複数点で
接触させることにより、ワーク端部での加工にも１つの
センサーで確実に検知が行え、ワークの加工位置のばら
つきに対し確実に一定の加工深さ決めを可能としたもの
である。

すなわち、本発明は、送りユニットのサドルとワーク
との間において工具の送り方向と同一方向に移動自在の
基準板を設けるとともに、この基準板とサドルとの間に
タッチセンサーとドグからなる位置検知手段を設け、上
記基準板をワーク表面に接触子を介して複数点で接触さ
せることで位置決めし、工具の送り過程において上記位
置検知手段が基準板を介してサドルに対する工具の予め
設定された基準位置を検知したとき、さらに工具を設定
量送った後停止させ、工具をワークに対する設定加工深
さの加工完了位置に位置決めするように構成したもので
ある。

［作用］ 上記構成によって、加工開始時、基準板をワークに向
かって移動させ接触子をワーク表面に押し当てる。この
状態で、次にサドルとともに工具を加工送りさせる。工
具がワークに対し設定加工深さの加工完了位置に到達さ
れるまでの設定量手前の時点で、サドルと基準板間のタ
ッチセンサーとドグが接触し、工具の基準位置が検知さ
れる。この基準位置の検知によって、その後さらに工具
を上記設定量だけ送り上記加工完了位置に停止させる。
これにより、工具は常にワークに対し設定された一定の
加工深さに位置決めされる。

［実施例］ 以下、本発明の具体的一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は、本発明装置を用いた加工機の斜視図、第２
図は本装置における加工深さ決め動作を説明するための
正面図、第３図はその側面図、第４図はワーク端部加工
時の検知状態を説明するための正面図、第５図はその側
面図、第６図はワーク加工例の断面図、第７図は基準位
置検知後の工具送りの説明図である。

第１図において、加工機１は縦型のマシニングセンタ
ーで、サドル２には複数の工具装着部を有するタレット
形の加工ヘッド３が取付けられ、この加工ヘッド３の割
出し回転によって所望の工具４を下向きの割出し位置に
割り出すことができる。この割出し位置の下方に治具22
によってワークＷを固定する。

加工機１は上下方向の送りユニット５を有している。
この送りユニット５は、コラム６と、このコラム６前面
のスライドウエイ７に沿って上下方向に摺動自在に設け
られたサドル２と、このサドル２を送り駆動する図示し
ない駆動モータおよび送りねじ機構23とで構成されてい
る。

そして、上記サドル２にはヘッド本体８が取付けら
れ、このヘッド本体８に対し上記加工ヘッド３が回転自
在に装着されている。このヘッド本体８内には加工ヘッ
ド３の割出し回転機構部や割出し位置での工具４を回転
駆動する工具主軸（図示せず）が内蔵され、加工ヘッド
３へ駆動力を伝達する。

この加工ヘッド３とワークＷとの間に位置して基準板
９が設けられている。基準板９は水平に設けられ、その
基部は２本のガイドバー10を有し、上記コラム前面に固
定した２本のガイド筒11に沿って上下方向に摺動自在に
支持されている。また、上記２本のガイド筒11の中間に
て上記コラム前面にシリンダ12が取付けられ、このシリ
ンダ12のピストンロッド13が上記基準板９と連結され、
基準板９を昇降動させるようになっている。一方、この
基準板９の先端部は、上記加工ヘッド３の工具４をはさ
むようにしてその両側位置においてワークＷ上面と接触
される２本の接触子14、14が下方に向かって突設されて
いる。

また、上記工具４の位置より後方に離れた位置におい
て、上記サドル２にブラケット15を介して位置検知手段
を形成するタッチセンサー16が下方に向かって位置調整
可能に取付けられている。これに対応して、上記基準板
９上にブラケット17を介して円筒状のドグ18が取付けら
れている。また、このドグ18は上記ブラケット17に支持
されたシリンダ19のピストンロッド20に結合され、常に
上記タッチセンサー16の直下位置に支持されているが、
後退指令によってこのシリンダ19の作用でタッチセンサ
ー16と接触しない不作用位置に退避できるようになって
いる。

上記サドル２に設けたタッチセンサー16と、基準板９
に設けたドグ18との間の距離関係は、第３図（ウ）およ
び第６図で示すように、基準板９の接触子14、14がワー
クＷ上面に接触した状態で、工具４がワークＷに対する
予め設定された設定加工深さの加工完了位置Ｂに至るま
での設定量（α）手前の時点で、上記センサー16がドグ
18と接触されるように予め設定調整してある。

この加工完了位置Ｂより設定量（α）手前の位置を工
具４の基準位置Ａと設定し、ここで上記センサー16は基
準位置検知信号を発生する。そして、この検知信号のの
ち、さらに工具４を上記設定量（α）だけ送り工具４を
上記加工完了位置Ｂで停止させるように、加工プログラ
ムが構成されている。

［実施例の作用］ 次に、作用を説明する。

まず、第２図および第３図の（ア）の状態すなわち、
ワークＷが加工位置に固定されると、シリンダ12が伸長
作動し、基準板９が下降される。基準板９は、ワークＷ
上面にその接触子14、14を接触させ、同図（イ）の状態
の位置で停止する。

次に、送りユニット５によって加工送りが開始され
る。サドル２の下降と同時に、工具４は回転駆動部によ
って回転駆動されながらサドル２と一体に下降され、ワ
ークＷに穴加工をほどこす。その加工途中、工具４が基
準位置Ａに到達すると、同図（ウ）のようにサドル２側
のセンサー16が基準板９側のドグ18と接触し、この位置
でセンサー16が基準位置検知信号を発生する。

この検知信号から、加工プログラムによりさらにサド
ル２に設定量（α）の送りを与えたのち下降動作を停止
させる。この停止された時点で、工具４は加工完了位置
Ｂに到達する。

このようにして、例えば第６図のような皿もみ加工の
ように、皿穴の加工深さｈに精度を要する加工の場合、
ワークＷの撓みなどによりワークＷ上面高さにばらつき
があっても、常に基準板９および工具９の停止点がワー
クＷの上面高さに追従されるため、例えばアルミサッシ
のような撓みやすいワークに対しても、ワークＷ上面か
らの加工深さを常に一定とした加工が行える。

以上は、基準板９の接触子14、14が２本共にワークＷ
上面に接触される通常の検知状態の場合の動作説明であ
るが、例えばワークＷの端部での加工のときに、いずれ
か一方の接触子14がワークＷ端面より外れた検知状態で
加工が行なわれる場合がある。

このような場合、基準板９の一方の接触子14がワーク
Ｗから外れてしまうために、基準板９が第４図および第
５図で示すように接触子14の外れている方に微少に下が
ってしまうことが考えられる。このような場合に、ドグ
18の位置も本来の高さからわずかに下方に偏位してしま
うため、センサー16とドグ18の接触による基準位置検知
信号は、工具４が本来の基準位置Ａを越えた位置で発生
される。このため、２点接触の通常の検知状態のときと
同様に、検知信号から工具４にさらに設定量（α）の送
りを与えた場合には、上記ドグ18の位置の下方への偏位
量（ｄ）だけ、工具４は余分にワークＷを切り込んでし
まうことになる。

このようなことを解決するために、上記のような１点
接触の検知状態での加工時には、センサー16からの基準
位置検知信号によって、工具２に上記設定量（α）から
上記偏位量（ｄ）を引いた量（α′）の送りを与えた
後、停止させるようにしている。

すなわち、上記偏位量（ｄ）を予め測定しておき、そ
の値に基づいて算出される第２の設定量（α′＝α−
ｄ）を加工プログラムに登録する。そして、加工時に
は、１点接触のときと２点接触のときに対応する２通り
の設定量（α）（α′）を加工状態に応じてそれぞれ選
択し、加工プログラムを実行するようにしている。

これによって、ワークＷの中央部或は端部における加
工に対しても同様に正確な一定の加工深さの加工が行え
る。

さらに、加工ヘッド３の回転割出しにより上記のよう
な皿穴加工や座ぐり加工の後に連続して、単なるドリリ
ング等の穴明加工を行う場合には、加工深さに精度が要
らないために、シリンダ19を作動させてドグ18を不作用
位置に後退させ、センサー16による検知を行わせないよ
うにすることもできる。

なお、センサー16とドグ18は、たがいに設置位置を反
対にしてもよい。すなわち、センサー16を基準板９上に
設けるとともにドグ18をサドル２に設け、かついずれか
を進退自在に取り付けた構造でもよい。

［変形例］ また、上記実施例では基準板９はサドル２の送り駆動
とは別個の昇降動駆動手段、例えばシリンダ12によって
コラム６側に昇降動自在に支持されているが、このよう
な構造に限らず、例えば第８図および第９図に示すよう
に基準板９を加工ヘッド３側に設けてサドル２の送りを
利用して昇降動させるような構造でもよい。

すなわち、第８図および第９図において、例えばタレ
ット形の加工ヘッド３では、その各工具装着部について
その工具４による加工深さ寸法に精度の要するものに対
してのみ、それぞれ基準板９を取付けている。

以下、割り出し位置における上記基準板９を備えた一
工具装着部での加工深さ決め構造について説明する。

加工ヘッド３側には、取付プレート24、25を介して一
対の円筒状のスプリングケース26、26が工具２と平行に
取付けられ、この各ケース26の上下面部にはロッド案内
孔27、28が貫通形成され、ここに上記基準板９に設けた
一対の支持ロッド29、29が摺動自在に挿通されている。
上記ケース26内には弾性部材としてのコイルスプリング
31が圧縮収納され、このコイルスプリング31の上端はケ
ース26の上部面に係止され、下端はケース26内に摺動自
在に嵌合されたスプリング止め30に係止されている。ス
プリング止め30は、それぞれ上記支持ロッド27、28に一
体に結合されており、したがって、スプリング31の力に
よってスプリング止め30がケース26底面に押し当てられ
た状態で、基準板９はヘッド３に対し所定の高さ位置に
保持されている。

この基準板９の先端側には工具４の左右両側に位置す
る一対の接触子14、14を有し、基端側は上記実施例と同
様なヘッド本体８に設けたタッチセンサー16と対向して
いる。

このタッチセンサー16と基準板９との離間距離Ｈは、
工具４の先端高さと接触子14、14の先端高さとの相対位
置関係および制御系の最終送りの設定量との関係から、
設定された加工深さ寸法に応じて厳密に設定されてい
る。

このような構造から、加工ヘッド３は第９図（ａ）で
二点鎖線で示す原位置から、下方のワークＷに向かって
サドル２と一体に下降動作される。同図実線で示すよう
に接触子14、14がワークＷ表面に接触するまでは、工具
４とタッチセンサー16と基準板９の相対高さに変化はな
く、この接触した時点で基準板９は停止し位置決めさ
れ、その後はスプリング31の収縮を介して加工ヘッド３
はさらに下降動作を続け、この間にワークＷに所定の加
工が施される。

そして基準板９が位置決めされた時点から上記距離Ｈ
だけ加工ヘッド３が下降すると、第９図（ｂ）で示すよ
うに、基準板９にタッチセンサー16が当接し、この位置
でセンサー16が基準位置検知信号を発生する。

この検知信号から前記実施例と同様に加工プログラム
によってさらにサドル２に設定量の送りを与えたのち下
降動作を停止する。このようにして、ワークＷ表面高さ
に応じてサドル２の送りが制御され、設定した加工深さ
で加工完了となる。

この場合、工具４の下降動作前にサドル２の送り駆動
とは別の駆動手段によって予め基準板９を位置決め動作
させなくとも、サドル２による工具送り動作と同時に基
準板９の位置決めがなされるので、加工のためのタイム
ロスがなく、しかも、基準板９の取付け部との間の昇降
ストロークが小さくてよく、ワークＷとの接触時にワー
クＷにかかる圧力や衝撃が軽減される。

また、センサー検知の要・不要に対し、基準板９上の
ドグ等の進退操作も不要であり、そのための駆動手段も
省略できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ワークに接触
して位置決めされる基準板を介し、ワークに対する工具
の位置検知を行わせ、工具の送りを制御して加工深さ決
めを行うようにしたので、例えばアルミサッシ等の撓み
やすいワークに対し、その加工面高さのばらつきに対し
て上記基準板が容易に追従できるため常に一定深さの加
工が可能であるとともに、検知部位を加工位置より離れ
た位置に設けることが可能であり、切粉や切削剤がふり
かかる心配が極めて少なく、センサーが汚染されること
がないため検出機能も低下することなく、正確な検知が
行え、したがって工具を設定した加工完了位置に正確に
位置決めできる。

さらに、基準板に設けた接触子はワークとの間で複数
点で接触するため、例えばワークの端部加工においても
必ずいずれかの接触子が作用するためにワークのどの位
置においてもセンサー１つで確実に工具位置を検知でき
る。

また、センサー或はドグのいずれかを不作用位置に退
避可能としているため、同一加工機において加工深さ決
めの必要のない加工が選択された場合には、センサー或
はドグを不作用位置に動かすことで、検知しない状態に
でき、複数種の加工を行うマシニングセンターにも容易
に適用できる。

また、上記基準板を加工ヘッドの工具装着部に対し弾
性部材を介して支持することにより、工具の送り動作中
に基準板の位置決めができるので、基準板動作用の駆動
手段を特別に設けることなく安価にでき、しかも基準板
位置決めのための時間も特別に要らず加工効率を上げる
とともに、基準板の取付け部との間の昇降ストロークが
小さくてよく、このためワークにかかる圧力や衝撃が少
なく、ワークの破損を防止できる。

さらに、ワークの加工位置によって接触子の複数点接
触の場合と、片側接触の場合とで、センサーによる検知
信号から工具の送り停止までの送り量をそれぞれに応じ
て予め複数種に設定し、加工時選択できるようにしてい
るため、例えば１点接触のときの基準板のたわみから生
じる検知位置のずれを容易に補正することができ、ワー
クのどの部位の加工に対しても、工具送り量の制御によ
り、工具を設定した加工完了位置に正確に停止でき、常
に一定の加工深さ決めが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を備えた加工機を示す斜視図、第２
図は基準位置検知動作を説明する要部の正面図、第３図
はその側面図、第４図は１点接触による検知状態を説明
する要部の正面図、第５図はその側面図、第６図は加工
例を示すワークの断面図、第７図は基準位置検知後の工
具送りの説明図、第８図は本発明装置の変形例を示す正
面図、第９図は同上側面図で、同図（ａ）は基準板位置
決め状態を示し、同図（ｂ）は基準位置検知状態を示す
図である。 １…加工機、２…サドル、３…加工ヘッド、４…工具、
５…送りユニット、９…基準板、14…接触子、16…タッ
チセンサー、18…ドグ、31…弾性部材としてのコイルス
プリング、Ａ…基準位置、Ｂ…加工完了位置、α、α′
…設定量、Ｗ…ワーク。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送りユニットにより送り駆動されるサドル
   に加工ヘッドを設け、この加工ヘッドに装着した工具の
   ワークに対する加工深さ決めを行う装置において、上記
   サドルとワークとの間において工具の送り方向と同一方
   向に移動自在の基準板を設けるとともに、この基準板と
   サドルとの間に工具の基準位置を検知するための位置検
   知手段を設け、工具がワークに対する設定加工深さの加
   工完了位置に至るまでの設定量手前の位置を上記工具の
   基準位置に設定し、上記基準板をワーク表面に接触させ
   ることで位置決めし、工具の送り過程において上記位置
   検知手段が基準板を介して上記基準位置を検知したと
   き、工具をさらに上記設定量送った後停止させ、工具を
   上記加工完了位置に位置決めすることを特徴とする加工
   深さ決め装置。
2. 【請求項２】基準板に、ワーク表面上の複数点で接触す
   る接触子を設けたことを特徴とする請求項１記載の加工
   深さ決め装置。
3. 【請求項３】位置検知手段にタッチセンサーとドグを用
   い、このいずれか一方を不作用位置に退避可能に設けた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の加工深さ決め
   装置。
4. 【請求項４】基準板を加工ヘッドの工具装着部に対し弾
   性部材を介して工具の送り方向と同一方向に移動自在に
   支持し、工具の送りと同時に上記基準板をワーク表面上
   に位置決めすることを特徴とする請求項１または２記載
   の加工深さ決め装置。
5. 【請求項５】工具の基準位置から加工完了位置までの上
   記設定量を、基準板の接触子のワークとの接触状態に応
   じて予め複数種に設定し、加工時上記接触状態に応じ上
   記設定量を選択して工具送りを制御するようにしたこと
   を特徴とする請求項２または３または４記載の加工深さ
   決め装置。