JP2869148B2 - ワークのマーキング方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、穴明け用ドリルを使用してワークにマー
キングを行なうワークのマーキング方法およびその装置
に関する。

（従来の技術） 従来、形鋼などのワークにドリルで穴明け加工を行な
うことが知られている。しかも、ドリルはドリルヘッド
の先端に装着されていると共に、ワークに対して前後動
自在かつ回転自在となっている。そして、この穴明け用
ドリルでもってワークにマーキングを行なうことも知ら
れている。

すなわち、従来、穴明け用ドリルでもってワークにマ
ーキングを行なう方法としては、ドルリを回転させなが
ら前進させ、ドリルの先端がワーク面に突当り当接した
ことを検出した後、ドリルを回転させた状態で後退せし
めることによりワークにマーキングを行なっていた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来のワークのマーキング方法で
は、ドリルを回転させながらワークに突当て当接せしめ
ているため、マーキング時の穴が大きくなってしまうと
いう問題があった。また、軽量な薄いＨ形鋼などのワー
クでは上記のマーキング加工を行なうと、ワークに剛性
がないため変形してしまうという問題もあった・ この発明の目的は、上記問題点を改善するため、マー
キングの穴が大きくならず、かつワークに変形を与えな
いで、ワークに良好なマーキングを行なうワークのマー
キング方法およびその装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされた
もので、請求項１に係る発明は、穴明け用ドリルでワー
クにマーキングを行う際、穴明け用ドリルを回転させず
に前進させて穴明け用ドリルの先端がワーク面に突当
り、さらに僅かに前進したことを検出したときに、前記
穴明け用ドリルを回転させると共に原点位置へ戻すワー
クのマーキング方法である。

請求項２に係る発明は、ドリルを回転させる回転駆動
装置と、ドリルを前進後退させる移動装置と、前記ドリ
ルを移動装置により前進後退させたときのドリルの先端
位置を検出する位置検出器と、ドリルを回転せずに前進
させて先端がワーク面に突当り、さらに僅かに前進した
ことを検出したときに前記回転駆動装置へ指令を与えて
ドリル回転せしめると共に前記移動装置へ指令を与えて
ドリルを後退せしめる制御を行う制御装置と、を備えた
構成である。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第３図、第４図および第５図を参照するに、形鋼穴明
機１は、例えばＨ形鋼、溝形鋼、山形鋼などの形鋼Ｗに
上方向、左右方向の３方向から穿孔加工を行なうもので
ある。形鋼穴明機１における箱形状のベース３上の左右
両側の後部（第４図において上部）には門型形状のコラ
ム５が立設されている。このコラム５はサイドコラム5
R,5Lと、このサイドコラム5R,5Lの上部に左右方向（以
下、Ｙ軸方向という。）へ延伸された上部フレーム5Uと
で構成されている。

この上部フレーム5UにはＹ軸方向へ延伸された平行な
ガイドレール７が設けられており、このガイドレール７
にはガイドされてＹ軸方向へ移動する移動体９が設けら
れている。前記上部フレーム5Uの右側寄り前側には駆動
モータ11を備えたギアボックス13が取付けられており、
駆動モータ11に連動連結したボールねじ15がＹ軸方向へ
延伸して回転自在に支承されている。

このボールねじ15にはナット部材17が螺合されてお
り、このナット部材17の前側には一体的に第３ドリルヘ
ッドとしての上ドリルヘッド19が設けられている。

上記構成により、駆動モータ11を駆動させるとボール
ねじ15が回転しナット部材17を介して上ドリルヘッド19
がＹ軸方向に移動されることになる。なお、上ドリルヘ
ッド19がＹ軸方向へ移動される際、ガイドレール７にガ
イドされて移動体９が移動されて上ドリルヘッド19がス
ムーズに移動される。

前記上ドリルヘッド19の下部には上下方向（以下、Ｚ
軸方向という。）へ移動自在で回転自在なスピンドル21
A,21B,21Cが装着されており、各スピンドル21A,21B,21C
にはドリル23A,23B,23Cが装着されている。上ドリルヘ
ッド19の上部には前記スピンドル21A,21B,21Cを図示省
略の流体シリンダにより上下動させると共に回転させる
回転用駆動モータ25が取付けられている。

上記構成により、回転用駆動モータ25を駆動させる
と、スピンドル21A,21B,21Cが回転されると共に図示省
略の流体シリンダにより上下動される。したがって、ス
ピンドル21A,21B,21Cに装着されているドリル23A,23B,2
3Cが上下動されると共に回転されるから形鋼Ｗが穿孔加
工されることとなる。

前記上ドリルヘッド19には複数の交換用ドリルを備え
た工具支持装置27が設けられている。この工具支持装置
27はＸ軸方向、Ｚ軸方向へ移動自在かつ回転自在となっ
ており、前記スピンドル21Cに装着されているドリル23C
と必要に応じて交換されるようになっている。

前記ベース３の右側上における前部および後部には固
定バイス29が固定的に立設されている。また、前記ベー
ス３の右側から左側における前部および後部にはガイド
レール31がＹ軸方向へ延伸して設けられており、このガ
イドレール31には複数の移動体33がガイドされるべく設
けられている。しかも、この移動体33上にはＹ軸方向へ
移動自在なスライドベース35が取付けられている。

このスライドベース35の右側における前部および後部
には、前記固定バイス29と対応した可動バイス37が一体
的に立設されている。この可動バイス37と前記固定バイ
ス29とでバイス装置を構成し、しかも、固定バイス29と
可動バイス37の同じ高さ位置には回転自在なローラ39が
支承されている。このローラ39上に形鋼Ｗのフランジ下
面が乗り、さらに前後方向（以下、Ｘ軸方向という。）
の前部、後部に設けられた形鋼Ｗのワーク搬送装置41に
回転自在に支承されたローラ43に載せられて第４図にお
いて上側から下側へ向けて形鋼Ｗは送材されるのであ
る。また、前後の可動バイス37との間に中間ローラ39M
を備えた中間可動バイス37Mが設けられている。

形鋼Ｗはワーク搬送装置41のローラ43上に載置される
と共に、形鋼Ｗの一側端を前記固定バイス29に当接させ
て位置決め固定されると共に、スライドベース35を図示
省略の駆動装置によりガイドレール31に移動体33を介し
て第４図において左方から右方へ移動せしめることによ
って形鋼Ｗがクランプされることになる。

前記固定バイス29、可動バイス37のうちの前側におけ
る内側には第４図に示すごとく形鋼Ｗのフランジを上方
から押さえるフランジ押え45が設けられており、このフ
ランジ押え45で形鋼Ｗのフランジを押さえることによっ
て、形鋼Ｗが上方へ浮くのを防止している。

前記ベース３上の右側および前記スライドベース35上
にはＸ軸方向へ延伸した平行な複数のガイドレール47R,
47Lが設けられており、このガイドレール47R,47Lには移
動体49R,49Lを介してガイドポスト51R,51Lが上下方向へ
延伸して取付けられている。このガイドポスト51R,51L
の下部にはナット部材53R,53Lが一体的に設けられてお
り、このナット部材53R,53LにはＸ軸方向へ延伸した回
転自在なボールねじ55R,55Lが支承されている。

上記構成により、図示省略の駆動装置によりボールね
じ55R,55Lを回転させると、ナット部材53R,53Lを介し
て、移動体49R,49Lがガイドレール47R,47Lにガイドされ
てＸ軸方向へ移動されるから、ガイドポスト51R,51Lが
Ｘ軸方向へ移動されることとなる。

前記ガイドポスト51R,51Lには上下方向へ延伸した複
数のガイドレール57R,57Lが設けられており、このガイ
ドレール57R,57Lには移動体59R,59Lを介してナット部材
61R,61Lが設けられている。このナット部材61R,61Lには
回転自在なボールねじ63R,63Lが螺合されており、この
ボールねじ63R,63Lの上部には上下動用駆動モータ65R,6
5Lが連動連結されている。

上記構成により、上下動用駆動モータ65R,65Lを駆動
させると、ボールねじ63R,63Lが回転されて、移動体59
R,59Lがガイドレール57R,57Lにガイドされて、ナット部
材61R,61Lが上下動されることになる。

また、ナット部材61R,61Lには第１、第２ドリルヘッ
ドとしての右ドリルヘッド67R,左ドリルヘッド67Lが一
体的に設けられている。したがって、右ドリルヘッド67
RはＸ軸方向およびＺ軸方向に移動され、また、左ドリ
ルヘッド67LはＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ移
動されることになる。

前記右ドリルヘッド67R、左ドリルヘッド67Lの先端に
は複数のスピンドル69R,71R;69L,71Lが回転自在に支承
されており、このスピンドル69R,71R;69L,71Lの先端に
はドリル73R,75R;73L,75Lが装着されている。前記右ド
リルヘッド67R,左ドリルヘッド67Lの後部には、スピン
ドル69R,71R;69L,71Lを回転させるための駆動モータ77
R,77Lが取付けられていると共に、スピンドル69R,71R;6
9L,71Lに送りを与えるための流体シリンダ79R,79Lが取
付けられている。

前記右ドリルヘッド67R,左ドリルヘッド67Lの上部に
はドリル73Rと75R,73Lと75Lのピッチを変更するための
ドリルピッチ変更用駆動モータ81R,81Lが設けられてい
る。

したがって、固定バイス29と可動バイス37でクランプ
された形鋼Ｗは、上ドリルヘッド19のスピンドル21A,21
B,21Cの先端に装着されたドリル23A,23B,23Cで上方から
穿孔加工されると共に、右ドリルヘッド67R,左ドリルヘ
ッド67Lのスピンドル69R,71R;69L,71Lの先端に装着され
たドリル73R,75R;73L,75Lで左右両方から穿孔加工され
ることになる。

第４図および第５図に示されているように、門型形状
のコラム５の後側（第４図において上側）におけるワー
ク搬送装置41の一側例えば右側には形鋼Ｗを送材する送
材装置83が設けられている。すなわち、ベース85上には
複数のフレーム87を介して支持テーブル89が設けられて
おり、この支持テーブル89上には駆動モータ91を備えた
自走式のキャレッジ93がＸ軸方向へ移動自在に取付けら
れている。

前記キャレッジ93上には上下方向へ延伸したガイドポ
スト95が立設されており、このガイドポスト95の前後に
はガイドレール97が上下方向へ延伸して設けられてい
る。このガイドレール97には移動体99を介して上下方向
へ移動自在なフレーム101が取付けられている。またガ
イドポスト95の上部にはフレーム101を上下動させる駆
動モータ103が取付けられている。

前記フレーム101には形鋼ＷをクランプするＸ軸方向
へ延伸したワーククランプ105が設けられており、ま
た、フレーム101の後端（第４図において上端）には回
転自在なタテローラ107が支承されている。このタテロ
ーラ107と対応したワーク搬送装置41の他側例えば左側
の位置にはタテローラ109を先端に備えたＹ軸方向へ移
動可能な流体シリンダ111が設けられている。

上記構成により駆動モータ91を駆動させるとキャレッ
ジ93がＸ軸方向に移動されると共に、キャレッジ93に立
設されたガイドポスト95の上部に取付けられた駆動モー
タ103を駆動させると、ガイドレール97に案内されて、
移動体99、フレーム101を介してワーククランプ105が上
下動されることになる。

したがって、ワーク搬送装置41のローラ43上に載置さ
れた形鋼Ｗは大きさに応じてワーククランプ105が上下
動してクランプされ、さらに流体シリンダ111を第４図
において右方へ移動させて形鋼Ｗをタテローラ107と109
で把持し、第４図において下側へ送材されることとな
る。

前記ベース３の上面にはＵ字形状の穴113が形成され
ていると共に、ベース３内には穿孔加工によって発生し
た切粉を除去するためのチップコンベア115が備えられ
ている。したがって、形鋼Ｗに穿孔加工が行なわれて、
その際発生した切粉はＵ字形状の穴113からベース３内
に落される。ベース３内に落された切粉はチップコンベ
ア115によって外部へ排出されることになる。

前記ガイドレール31にガイドされてＹ軸方向へ移動さ
れるスライドベース35の内側にはウェブ支持装置117を
備えたＹ軸方向へ移動自在なベース119が前記ガイドレ
ール31上に設けられている。したがってウェブ支持装置
117によって固定バイス29と可動バイス37とでクランプ
された形鋼Ｗに上ドリルヘッド19のスピンドル21A,21B,
21Cに装着されたドリル23A,23B,23Cで穿孔加工を行なう
際に、このドリル23A,233B,23Cの対応した形鋼Ｗのウェ
ブ下面を支持してウェブが撓むの防止している。

固定バイス29と可動バイス37とでクランプされた形鋼
Ｗのウェブ下面にマーキングを行なう下部マーキング装
置121が例えば前記ベース19上に設けられたウェブ支持
装置117の前側（第４図において下側）に設けられてお
り、形鋼Ｗを反転させないで、形鋼Ｗの下面にマーキン
グを行なうことができる。

前記固定バイス29、可動バイス37のバイス装置には形
鋼Ｗのフランジ下面高さあるいはウェブ下面までの高さ
を検出する検出装置123がＹ軸方向へ移動自在に設けら
れている。この検出装置123でフランジ下面あるいはウ
ェブ下面までの高さを検出することによってフランジの
中心までの高さあるいはウェブ中心までの高さを実際に
計測することができる。

例えば前記左ドリルヘッド67Lの先端に装着されたド
リル73Lは第１図に示されているように、流体シリンダ7
9Lに装着されているピストンロッド125の先端にＬ字形
状のブラケット127を介して取付けられている。このブ
ラケット127の上端にはＹ軸方向へ延伸したラック部材1
29が一体的に設けられている。

このラック部材129に噛合したピニオン131が設けられ
ており、このピニオン131の軸にはエンコーダ133が装着
されている。また、前記ラック部材129の後端位置には
複数のリミットスイッチ135A,135Bが設けられている。

上記構成により、流体シリンダ79Lを作動させると、
ピストンロッド125を介してドリル73LがＹ軸方向へ移動
されることになる。ピストンロッド125とドリル73Lとの
間に介在された、ブラケット127の上部にはラック部材1
29が設けられているから、ドリル73Lの移動と共にラッ
ク部材129もＹ軸方向へ移動する。

ラック部材129の移動量すなわちドリル73Lの移動量が
ピニオン131の軸に装着されたエンコーダ133で検出され
ることになる。しかも、リミットスイッチ135A,135Bで
ドリル73Lの前進端、後進端の位置が確認されるように
なっている。

前記エンコーダ133は制御装置としてのNC装置137に接
続されている。このNC装置137にはワークとして形鋼Ｗ
にドリルで73Lの先端が突当り当接したことを確認する
設定パルス数Noを記憶しておく、設定パルス数・メモリ
139が接続されている。また、NC装置137内にはドリル73
Lの先端が突当ったときのエンコーダ133のパルス数Ｎと
前記設定バルス数・メモリ139に記憶されている設定パ
ルス数Noとを比較し演算処理する演算処理装置141が設
けられている。さらにNC装置137にはインターフェイス
（1/F）143を介して前記駆動モータ77Lが接続されてい
る。

前記流体シリンダ79Lには前部シリンダ室145Fと後部
シリンダ室145Bが形成されており、後部シリンダ室145B
には配管147の一端が接続されており、配管147の他端は
３位置４ポート電磁切換弁149のＡポートに接続されて
いる。配管147の途中にはチェック弁151が設けられてい
る。

３位置４ポート電磁切換弁149のＰポートには配管153
を介して流体源155が接続されている。また、３位置４
ポート電磁切換弁149にはソレノイドバルブSOL1,SOL2が
備えられている。

一方、前部シリンダ室145Fには配管157の一端が接続
されており、配管157の他端にはドリル73Lの移動速度を
変化させるためのチェック弁付流量調整弁159が接続さ
れている。配管157の途中には並列してフィルタ161,チ
ェック弁163が設けられている。

前記チェック弁付流量調整弁159にはソレノイドバル
ブSOL3が備えられていると共に、配管165の一端が接続
されており、配管165の他端は前記３位置４ポート電磁
切換弁149のＢポートに接続されている。配管165の途中
にはチェック弁167が設けられている。

３位置４ポート電磁切換弁149のＴポートには配管169
の一端が接続されており、配管169の他端はタンク171に
連通されている。

前記チェック弁151とチェック弁167とはそれぞれパイ
ロット用配管173,175で接続されている。

前記NC装置137にはインターフェース（I/F）177を介
して３位置４ポート電磁切換弁149に備えられているソ
レノイドバルブSOL1,SOL2が制御されるべく接続されて
いると共に、インターフェース（I/F）179を介してチェ
ック弁流量調整弁159に備えられているソレノイドバル
ブSOL3が制御されるべく接続されている。

上記構成により、流体源155から流体が配管153に供給
され、NC装置137の指令によりソレノイドバルブSOL1が
励磁されると、Ｐポート,Aポートを介して配管147に吐
出される。配管147に供給された流体はチェック弁151を
経て後部シリンダ室145Bに送られてピストンロッド125
が第１図において右方へ移動される。ピストンロッド12
5の先端に取付けられたドリル73Lが右方へ移動して形鋼
Ｗに穿孔加工あるいはマーキングが行なわれる。

ピストンロッド125が右方へ移動される間に、前部シ
リンダ室145Fにある流体は配管157を通り、フィルム161
を経てチェック弁付流量調整弁159に送られる。チェッ
ク弁付流量調整弁159はNC装置137の指令によりソレノイ
ドバルブSOL3が励磁されて流量調整が行なわれる。配管
165,チェック弁167（パイロット用配管からの流体によ
りパイロット圧が立っている。）を経て、さらに３位置
４ポート電磁切換弁149のＢポート、Ｔポートが連通さ
れているから配管169を通りタンク171に戻されることに
なる。

ドリル73Lで形鋼Ｗに穿孔加工あるいはマーキングが
行なわれてドリル73Lを後退させる場合には、NC装置137
の指令によりインターフェイス177を介してソレノイド
バルブSOL2を励磁させることにより、流体源155から流
体が配管153を経て配管161に吐出される。配管165に供
給された流体はチェック弁167,チェック弁付流量調整弁
159のチェック弁、さらにチェック弁163、配管157を通
って前部シリンダ室145Fに送られてピストンロッド125
が左方へ移動される。而して、ドリル73Lが後退される
こととなる。

前記ドリル73Lが前進する際に、エンコーダ133で常時
移動量が検出されてNC装置137に取込まれる。なお、リ
ミットスイッチ135Bによりドリル73Lが前進する際の原
点位置Ｏが予め設定されており、かつ原点位置Ｏから形
鋼Ｗに突当るまでの距離L₀は予め設定されているから、
ドリル73Lの先端が形鋼Ｗまで突当るまでドリル73Lを回
転させないで、第２図に示すごとく早送りできる。

次いで、ドリル73Lの先端が形鋼Ｗに突当るとエンコ
ーダ133のパルス数ＮがNC装置137内の演算処理装置141
に取込まれる。この演算処理装置141には設定パルス数
・メモリ139に記憶されている設定パルス数N₀がすでに
取込まれているから、演算処理装置141では実際のパル
ス数Ｎと設定パルス数N₀とが比較される。すなわち、ド
リル73Lの先端が形鋼Ｗに突当り、さらに前進しようと
すると、パルス数Ｎが減少するから、Ｎ−N₀＝β（定
数）が演算処理装置141で演算処理された時点で、NC装
置137からインターフェース143を介して駆動モータ77L
へ回転指令を与えて駆動モータ77Lを駆動させてドリル7
3Lを回転させる。

さらに、NC装置137からインタフェース177,179を介し
て３位置４ポート電磁切換弁149のソレノイドバルブSOL
2およびチェック弁付流量調整弁159のソレノイドバルブ
SOL3へ指令を与えてドリル73Lを後退させて原点位置へ
戻される。すなわち、第２図に示されているように、ド
リル73Lが形鋼Ｗの面に突当って、エンコーダ133のパル
ス数Ｎがβだけ減少してN₀となった時点で、ドリル73L
を回転させながら後退せしめるようにして形鋼Ｗにマー
キングが行なわれる。

このように、形鋼Ｗにマーキングを行なう際、ドリル
73Lを回転させて形鋼Ｗの面突当ててわずかな切込みを
与えないように、ドリル73Lを回転させずに形鋼Ｗの面
に突当て当接したことを検出した後に、ドリル73Lを回
転させて後退せしめるようにしたことにより、形鋼Ｗに
大きな穴を形成させずに良好なマーキングを行なうこと
ができる。しかも、軽量な形鋼Ｗの場合にも強い押圧力
が働かないで、変形することもない。

ドリル73Lを使用した場合について説明したが、ドリ
ル73R,75R,75Lあるいは21A〜21Cで行なっても対応可能
である。さらに、形鋼穴明機以外のボール盤などの穿孔
加工機であっても対応可能である。

なお、この発明は、前述した実施例に限定されること
なく、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で
実施し得るものである。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、本
発明においては、ドリルを回転させずに前進させて先端
がワーク面に突当ると同時に回転し戻すものではなく、
ドリルの先端がワーク面に突当り、さらに僅かに前進し
たことを検出したときにドリルを回転すると共に戻す構
成である。

すなわち、本発明においてドリルを回転するときに
は、ドリル先端が僅かにワーク面に突き込んだ態様にあ
り、回転して後退するものであるから、浅い円形のマー
キングが行われるものであり、ワークに対してドリルを
深く喰い込ませるようなことがないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る主要部を示し、ドリルの切込み
制御装置の構成ブロック図、第２図はマーキングを行な
う際の時間と速度の関係を表わしたグラフ、第３図はこ
の発明を実施する一実施例の形鋼穴明機の正面図、第４
図は第３図における平面図、第５図は第３図における右
側面図である。 73L……ドリル、77L……駆動モータ 79L……流体シリンダ 125……ピストンロッド 133……エンコーダ、137……NC装置 139……設定パルス数・メモリ 141……演算処理装置、Ｗ……形鋼（ワーク）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25H 7/04 B23B 41/00 B23B 47/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】穴明け用ドリルでワークにマーキングを行
   う際、穴明け用ドリルを回転させずに前進させて穴明け
   用ドリルの先端がワーク面に突当り、さらに僅かに前進
   したことを検出したときに、上記穴明け用ドリルを回転
   させると共に原点位置へ戻すことを特徴とするワークの
   マーキング方法。
2. 【請求項２】ドリルを回転させる回転駆動装置と、ドリ
   ルを前進後退させる移動装置と、前記ドリルを移動装置
   により前進後退させたときのドリルの先端位置を検出す
   る位置検出器と、ドリルを回転せずに前進させて先端が
   ワーク面に突当り、さらに僅かに前進したことを検出し
   たときに前記回転駆動装置へ指令を与えてドリルを回転
   せしめると共に前記移動装置へ指令を与えてドリルを後
   退せしめる制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴
   とするワークのマーキング装置。