JP4227719B2 - 工具の保持方法および加工装置 - Google Patents
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Description
【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２０が配置されている。コレットチャック２０は、工具１６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３３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３４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３７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１６ｃ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Ｒｍｉｎ（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３１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
【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２０が配置されている。コレットチャック２０は、工具１６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３３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３４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３７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１６ｃ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Ｒｍｉｎ（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３１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
Claims (3)
- 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。
- 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加工装置。
- 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。
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