JP3970493B2 - 工具径確認装置とこの工具径確認装置を用いた工具径確認方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸状の工具の径を確認する工具径確認装置と、この工具径確認装置を用いて工具の径を確認する工具径確認方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、特開平1−306156号公報には、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、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の検出手段とを備えた工具検出装置が開示されている。この技術によれば、受光素子として電荷結合素子(CCD)を採用することにより、約0.02mmの精度で工具の径を測定することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の工具検出装置は、電荷結合素子を用いているため、コスト高になる問題を有している。
【0004】
本発明は、安価で、かつ検出精度に優れる工具径確認装置と、この装置を用いて工具の径を確認する工具径確認方法とを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の工具径確認装置(21)は、軸状の工具(17)を検知する工具検知手段(6)と、前記工具(17)と前記工具検知手段(6)との少なくとも一方を移動させる移動手段(4)、(10)、(14)と、前記移動手段(4)、(10)、(14)を動作させ前記工具(17)と前記工具検知手段(6)との相対位置関係を、前記工具(17)の呼び径毎に、前記工具(17)の外周を前記工具検知手段(6)が検知可能な第1の位置(X1)と検知不可能な前記第2の位置(X2)とに設定する位置設定手段(18)と、前記工具検知手段(6)が、交換した工具(17)を少なくとも1回転させる間に前記第1の位置(X1)で検知不可能か、前記第2の位置(X2)で検知可能かの、いずれか一方の検知状態になったとき、前記交換した工具が誤交換であると判断する誤交換判断手段(18)と、を備え、前記第1の位置(X1)が、前記工具(17)の呼び径の公差の最小径の工具が回転芯振れしても当該工具を検知可能な位置であり、前記第2の位置(X2)が、前記工具(17)の呼び径の公差の最大径の工具が回転芯振れしても当該工具を検知不可能な位置である。
【0006】
本発明の工具径確認方法は、軸状の工具(17)と工具検知手段(6)との少なくとも一方を移動させ、前記工具の呼び径毎に、前記工具検知手段(6)で呼び径の公差の最小径の工具(17)が回転芯振れしても当該工具の外周を検知できる第1の位置(X1)と呼び径の公差の最大径の工具(17)が回転芯振れしても当該工具(17)の外周を検知できない第2の位置(X2)とを設定しておき、前記工具(17)を交換したとき、前記交換した工具(17)の呼び径に基づき、当該工具(17)を前記第1の位置(X1)と前記第2の位置(X2)とに位置させ、前記工具検知手段(6)が、少なくとも1回転させる間に前記交換した工具(17)を前記第1の位置(X1)で検知不可能か、前記第2の位置(X2)で検知可能かの、いずれか一方の検知状態になったとき、前記交換した工具(17)を誤交換であると判断するようになっている。
【0007】
(作用)
第1の位置(X1)が、工具(17)の呼び径の公差の最小径の工具(17)が回転芯振れしても、その工具を工具検知手段(6)によって検知可能な位置であり、第2の位置(X2)が、工具の呼び径の公差の最大径の工具が回転芯振れしても検知不可能な位置であるので、第1の位置(X1)で当該工具(17)が検知不可能であるとき、交換した工具(17)は、呼び径より細い径であり、第2の位置(X2)で工具(17)が検知可能であるとき、その工具(17)は、呼び径より太い径であることになる。
【0008】
上記括弧内の符号は、図面と対照するものであって、本発明の構成を何ら限定するものではない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1乃至図5に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態の工具径確認装置21を適用するのに好適な、NC工作機械の一種のプリント基板孔明装置20の斜視図である。
【0010】
図1において、ベッド1上には、互いに平行な1対の直線案内装置2,2が前後方向(矢印X方向)を向いて固定されている。直線案内装置2,2は、テーブル3がベッド1上で前後方向に往復移動できるようにテーブル3を支持している。テーブル3は、モータ4によって移動するようになっている。また。テーブル3には、プリント基板Wが固定されるようになっている。さらに、テーブル3上には、工具検知手段である光学式センサ6が設けられている。センサ6は、互いに対向する投光部6aと受光部6bとを有している。投光部6aが出力する光は、ほとんど拡散しないようになっている。また、センサ6の感度は、投光部6aと受光部6bとの間に遮蔽物が無い場合に受光部6bの受光面に入射する光量に対する割合で任意に設定できるようになっている。
【0011】
ベッド1には、門形のコラム7が固定されている。コラム7には、互いに平行な1対の直線案内装置8,8が左右方向を向いて固定されている。また、1対の直線案内装置8,8間には、ボールねじ9が左右方向を向いて回転可能に支持されている。ボールねじ9は、モータ10により回転するようになっている。このモータ10と、前述のモータ4と、後述するモータ14は、移動手段を構成している。
【0012】
直線案内装置8,8にはクロススライド11が設けられている。クロススライド11には、ボールねじ9に螺合している不図示のナットが設けられている。このため、クロススライド11は、ボールねじ9が回転すると、直線案内装置8,8に案内されて、左右方向(矢印Y方向)に往復移動するようになっている。クロススライド11の前面には、互いに平行な1対の直線案内装置12,12が上下方向を向いて固定されている。直線案内装置12,12間には、ボールねじ13が上下方向を向いて回転可能に支持されている。ボールねじ13は、モータ14により回転するようになっている。
【0013】
ハウジング15は、1対の直線案内装置12,12に支持されている。ハウジング15には、ボールねじ13に螺合している不図示のナットが設けられている。このため、ハウジング15は、ボールねじ13が回転すると、直線案内装置12,12に案内されて、上下方向(矢印Z方向)に往復移動(昇降)するようになっている。ハウジング15には、ドリル17を着脱可能に保持する主軸16が回転可能に支持されている。なお、クロススライド11、直線案内装置12、ボールねじ13、モータ14、ハウジング15、及び主軸16等は、孔明け部(ワーク加工手段)5を構成している。
【0014】
位置設定手段であり誤交換判断手段であるNC制御装置18は、後述する原点XO、第1の位置の座標X1、第2の位置の座標X2を設定し記憶したり、予め入力された加工プログラムに従って各部を制御したり、さらに、交換した工具が所定の径であるか否かを判断したりするようになっている。
【0015】
以上の構成において、位置設定手段であり誤交換判断手段であるNC制御装置18と、移動手段であるモータ4,10,14、工具検知手段であるセンサ6と、後述するアラーム19等は、工具径確認装置21を構成している。
【0016】
次に、プリント基板孔明け装置20の動作を説明する。
【0017】
図2はドリル径の確認手順を示すフローチャートである。図3はセンサ6の図1中のA矢視図である。図4、図5は、図3のB−B視図であり、受光部6bとドリル17との位置関係を示す図である。
【0018】
NC制御装置18には、モータ4,10の作動によりセンサ6とドリル17とを相対移動させて、受光部6bの受光面6bsの図4における左端を座標の原点XOとしてドリル17の軸心P(実際には主軸16の軸心)を位置決めする第1の位置の座標X1、および第2の位置の座標X2が、予めドリルの呼び径毎に記憶されている。
【0019】
座標X1は、ドリル17の直径が当該ドリルの呼び径の公差の範囲で最小であり、かつ軸心Pの軸心Pと直角な方向の総合的な振れの値(主軸16の位置決め精度、主軸16自身の振れ、およびドリル17を主軸16に保持させたときのドリル17の軸心と主軸16の軸心とのずれ等で決まる値)が装置の公差の範囲で最も受光部6bから遠ざかる場合でも、ドリル17が受光面6bsに重なり、投光部6aから出力された光の一部がドリル17により受光面6bsに入射するのを妨げられる位置である。
【0020】
また、座標X2は、ドリル17の直径が当該ドリルの呼び径の公差の範囲で最大であり、かつ軸心Pと直角な方向の振れが装置の公差の範囲で最も受光部6bに近づく場合でも、ドリル17が受光面6bsに重ならず、投光部6aから出力された光が、ドリル17に妨げられることなく受光面6bsに入射する位置である。
【0021】
NC制御装置18は、ドリル17を交換したとき、先ず、加工プログラムを参照して交換したドリルの呼び径を確認し(図2の手順S100)、図4に示すように、軸心Pを座標X1に位置決めする(手順S110)。ここでは、センサ6の感度が、受光面6bsに入射する光量が約50%以下になるとオフになるように設定されている。そこで、図3に示すように、モータ14でドリル17を、受光面6bsの少なくとも約70%以上と対向するように高さ方向に位置決めする。次に、ドリル17を1回転させながら、センサ6がオフになるか否かを確認する(手順S120)。
【0022】
そして、ドリル17が1回転するまでに、センサ6がオフになった場合(ドリル17が受光面6bsを約50%以上遮蔽した場合)は、手順S130の処理を行なう。また、センサ6がオンのままでドリル17が1回転した場合は、ドリル17の径が細く加工に適していないため、作業を中止して(S150)アラーム19(図1参照)によって、ドリルの誤交換であることをユーザに報せる。
【0023】
手順S130では、図5に示すように、軸心Pを座標X2に位置決めする。そして、ドリル17を1回転させながら、センサ6がオフになるか否かを確認する(手順S140)。そして、ドリル17が1回転するまでにセンサ6がオフになった場合は、ドリル17の径が太く加工に適していないため、作業を中止して(S150)アラーム19によって、ドリル17の誤交換であることをユーザに報せる。また、センサ6がオンのままでドリル17が1回転した場合は、ドリル径の確認処理を終了する。そして、加工プログラムに従ってプリント基板Wとドリル17とを矢印X、Y方向に移動させ、ドリル17によりプリント基板Wに孔を明ける。
【0024】
次に、座標X1と座標X2の具体例を説明する。ここで、プリント基板孔明け装置20の各諸元が以下の通りであるものとする。なお、本発明は、この数値に限定されるものではない。
【0025】
1.受光面6bsの幅W :0.005mm
2.ドリルのX方向の位置決め精度K:±0.005mm
3.主軸の振れ精度F :±0.003mm
4.ドリルの呼び径D :0.2乃至6.0mm
5.ドリル径の公差H :±0.005mm
上記の場合、ドリル17が径方向に振れる振れ幅Gは、K、F、Hの和として求められ、G=±0.013mmである。したがって、図4における受光部6bの左端を原点XO(X=0)とし、呼び径Dの座標X1、X2をそれぞれX1(D)、X2(D)で表すと、予めNC制御装置18に記憶されている値は、例えば、以下の通りである。
【0026】
そして、上記から明らかなように、呼び径Dの差が0.1mm以上である場合には、検出範囲が互いに重なることがなく、交換したドリル17の適否を確実に識別することができる。
【0027】
なお、例えば、幅Wを0.002mm、かつ振れ幅Gを0.01mmにすると、呼び径Dの差が0.05mmの場合も、交換したドリルの適否を確実に識別することができる。
【0028】
また、上記では、手順S120、手順S140において作業を中止するようにしたが、同じ呼び径のドリルが予め多数準備されている場合には、別のドリルに交換してドリル径の確認をやり直すようにすると、作業が中断せず、作業能率を向上させることができる。
【0029】
以上のプリント基板孔明け装置20は、上記のドリル17の径を精度良く判別する工具径確認装置21を備えているので、誤った径のドリル17でプリント基板Wに孔を明けることがなく、プリント基板Wの加工不良率を下げることができる。
【0030】
なお、上記実施の形態では、受光面6bsに対してドリル17を上下方向に重ねるようにしたが、受光面6bsの幅を広くして、幅方向に重ねるようにしてもよい。
【0031】
また、本発明はプリント基板孔明装置に限らず、ドリルがエンドミルであるプリント基板外形加工装置等の他のNC工作機械にも適用することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の工具径確認装置は、予め工具の呼び径毎に、第1の位置と第2の位置との位置を決めておき、交換した工具の呼び径に対応する第1の位置でその交換した工具が検出され、第2の位置で工具が検出されないとき、その工具の径が呼び径と一致し、その他の場合は、径が呼び径と一致していないと判断するようになっているため、工具の径そのものを直接測ることなく、安価にして、工具の径を精度良く判別することができる。
【0033】
本発明の工具径確認方法も、予め工具の呼び径毎に、第1の位置と第2の位置との位置を決めておき、交換した工具の呼び径に対応する第1の位置でその交換した工具が検出され、第2の位置で工具が検出されないとき、その工具の径が呼び径と一致し、その他の場合は、径が呼び径と一致していないと判断するようになっているため、工具の径そのものを直接測ることなく、安価にして、工具の径を精度良く判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の工具径確認装置を備えたワーク加工装置であるプリント基板孔明装置の概略斜視図である。
【図2】図1の工具径確認装置で工具の径を確認する手順を示すフローチャートである。
【図3】図1中、A矢視図である。
【図4】図3中、B−B矢視図であり、ドリルを第1の位置に設定した状態の図である。
【図5】図3中、B−B矢視図であり、ドリルを第2の位置に設定した状態の図である。
【符号の説明】
W プリント基板(ワーク)
P ドリルの軸心
XO 原点の位置
X1 第1の位置
X2 第2の位置
1 ベッド
2 直線案内装置
3 テーブル
4 モータ移動手段
5 孔明け部(ワーク加工手段)
6 光学センサ(工具検知手段)
6a 投光部
6b 受光部
6bs 受光面
7 コラム
8 直線案内装置
9 ボールねじ
10 モータ移動手段
11 クロススライド
12 直線案内装置
13 ボールねじ
14 モータ移動手段
15 ハウジング
16 主軸
17 ドリル(工具)
18 NC制御装置(位置設定手段、誤交換判断手段)
19 アラーム
20 プリント基板孔明装置(ワーク加工装置)
21 工具径確認装置
Claims (2)
- 軸状の工具を検知する工具検知手段と、
前記工具と前記工具検知手段との少なくとも一方を移動させる移動手段と、
前記移動手段を動作させ前記工具と前記工具検知手段との相対位置関係を、前記工具の呼び径毎に、前記工具の外周を前記工具検知手段が検知可能な第1の位置と検知不可能な第2の位置とに設定する位置設定手段と、
前記工具検知手段が、交換した工具を少なくとも1回転させる間に前記第1の位置で検知不可能か、前記第2の位置で検知可能かの、いずれか一方の検知状態になったとき、前記交換した工具が誤交換であると判断する誤交換判断手段と、を備え、
前記第1の位置が、前記工具の呼び径の公差の最小径の工具が回転芯振れしても当該工具を検知可能な位置であり、
前記第2の位置が、前記工具の呼び径の公差の最大径の工具が回転芯振れしても当該工具を検知不可能な位置であることを特徴とする工具径確認装置。 - 軸状の工具と工具検知手段との少なくとも一方を移動させ、
前記工具の呼び径毎に、前記工具検知手段で呼び径の公差の最小径の工具が回転芯振れしても当該工具の外周を検知できる第1の位置と呼び径の公差の最大径の工具が回転芯振れしても当該工具の外周を検知できない第2の位置とを設定しておき、
前記工具を交換したとき、前記交換した工具の呼び径に基づき、当該工具を前記第1の位置と前記第2の位置とに位置させ、
前記工具検知手段が、少なくとも1回転させる間に前記交換した工具を前記第1の位置で検知不可能か、前記第2の位置で検知可能かの、いずれか一方の検知状態になったとき、前記交換した工具を誤交換であると判断することを特徴とする工具径確認方法。
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JP35504799A JP3970493B2 (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 工具径確認装置とこの工具径確認装置を用いた工具径確認方法 |
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