JP5154252B2

JP5154252B2 - 孔開け装置

Info

Publication number: JP5154252B2
Application number: JP2008026127A
Authority: JP
Inventors: 禎道熊田; 克治大越; 昌和松田; 修欣本多
Original assignee: 宮脇車輌工業株式会社
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: JP2009184065A

Description

本発明は、孔開け装置に関し、特に、孔開け以外にも活用すると共に、簡易かつ低コストな構成によって工具等の芯合わせを行う技術に関する。

特許文献１には、互いに直交する３方向へ工具を移動可能な孔開け装置が開示されている。
登録実用新案第３０５６０１０号

しかしながら、特許文献１には、孔開け装置を孔開け以外にも活用する構成については特に記載がない。
また、孔開け装置を孔開け以外にも活用するときは、できる限り簡易かつ低コストな構成によって工具等の芯合わせを行いたい。
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、孔開け以外にも活用できると共に、簡易かつ低コストな構成によって工具等の芯合わせを行うことができる孔開け装置を提供することを目的とする。

このため本発明は、第１移動体を互いに直交するＸＹＺ方向のうちＸ方向に案内する第１レールと、前記第１移動体に支持され、第２移動体をＹ方向に案内する第２レールと、前記第２移動体に支持され、第３移動体をＺ方向に案内する第３レールと、を備え、工具を第３移動体に取り付け、前記各移動体の各レールに沿った移動を制御して、ＸＹＺ各方向への前記工具の移動を制御し、被加工物に対してＺ方向の孔開けを施す孔開け装置であって、前記工具の芯合わせ用として前記第３移動体のＸＹＺ方向の位置が初期値となる機械原点において該工具と略同軸かつ該工具の先端へ向けて開口部を臨ませた孔、が形成された部材を設け、前記第２レールは、前記第１移動体に対して、Ｚ方向の軸回りに相対回動可能に構成し、前記第３レールは、前記第２移動体に対して、前記第２レールの延びる方向及びＺ方向の双方と直交する軸回りに相対回動可能に構成した。

以上の構成によって、機械原点において、前記部材に形成された孔に対して、孔開け用の工具の先端部をＺ方向へ嵌入し、工具の芯合わせを行うことができる。
一方、例えば、観察用のレンズを第３移動体に取り付けた場合は、機械原点において、前記孔の開口部の縁全体をレンズによって観察し、レンズの芯合わせを行うこともできる。

このように、前記孔を、工具及びレンズの双方の芯合わせに共用することで、芯合わせのため構成のコストを最低限に抑えることができる。
また、孔開けの終了後やレンズによる観察の終了後などには、第３レールを第２移動体に対して相対回動させ、第３レールの延びる方向と第２レールの延びる方向とがなす角度を略０とし、第２レールを第１移動体に対して相対回動させ、第２レールの延びる方向と第１レールの延びる方向とがなす角度を略０とすれば、第２レール及び第３レールを、第１レールに沿うように畳むことができ、省スペースとなる。

以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る孔開け装置の平面図を示し、図２は、図１のＹ方向から見た側面図を示す。なお、図１及び図２では、互いに直交するＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向を鉛直方向と平行にしている。
孔開け装置１は、床Ｆや地面等に置かれ、様々な被加工物に対して図示上側からＺ方向に孔開け（マークの凹設など）を施すと共に、様々な物品に加工された孔のＸＹ方向の位置測定を行うものである。

孔開け装置１の定盤３の上面には、Ｘ方向に延びた状態で、一対の第１レール５が固定されている。
各第１レール５の上面には、夫々、横断面が逆さ凹字状の複数のリニアモーションガイド７の凹部が係合している。これにより、各リニアモーションガイド７は、第１レール５に案内されて滑走可能となっている。

各リニアモーションガイド７の上面には、第１移動体９が支持されている。
第１移動体９の上面には、Ｚ方向に延びる軸回りに回動可能なヒンジ１１を介して、該軸回りに回動自由に、介装部材１３が取り付けられている。
介装部材１３の上面には、Ｚ方向に対して直角に延びた状態で、互いに平行な一対の第２レール１５が取り付けられている。

各第２レール１５の上面には、夫々、横断面が逆さ凹字状の複数のリニアモーションガイド１７の凹部が係合している。これにより、各リニアモーションガイド１７は、第２レール１５に案内されて滑走可能となっている。
各リニアモーションガイド１７の上面には、第２移動体１９が支持されている。
第２移動体１９の側面には、第２レール１５の延びる方向及びＺ方向のいずれもと直交する軸回りに回動可能なヒンジ２１を介して、該軸回りに回動自由に、介装部材２３が取り付けられている。

介装部材２３には、ヒンジ２１の軸方向に対して直角に延びた状態で、互いに平行な一対の第３レール２５が取り付けられている。
各第３レール２５には、夫々、横断面が凹字状の複数のリニアモーションガイド２７の凹部が係合している。これにより、各リニアモーションガイド２７は、第３レール２５に案内されて滑走可能となっている。

各リニアモーションガイド２７には、第３移動体２９が支持されている。
第３移動体２９は、治具３１を介して、ドリルチャック３３を、その軸方向が第３レール２５の延びる方向と平行な状態で、着脱自由に取り付けられている。
このドリルチャック３３は、治具３１ごと他のドリルチャックや鏡筒３４と交換することができ、該交換後のドリルチャックや鏡筒３４も、同様に、その軸方向が第３レール２５の延びる方向と平行な状態で、治具３１ごと着脱自由に第３移動体２９へ取り付けることができる。

ドリルチャック３３は、先端にドリル等が装着され、これにより、被加工物（ここでは金属板Ｍとして説明する）に対して孔開けが施される。
一方、鏡筒３４は、少なくとも１つのレンズを備え、これにより、物品（ここでは金属板Ｍとして説明する）に加工された孔（孔の縁）などを拡大して観察することができる。
なお、該レンズの光軸は、鏡筒３４の軸と略同軸とされている。

また、鏡筒３４は、前記レンズの対物側が前記ドリルの先端側と一致するように、第３移動体２９へ取り付けられる。
治具３１は、例えば、板状の部材をＬ字状に折り曲げて形成し、ドリルチャック３３又は鏡筒３４を支持する本体部３１ａと、第３移動体２９に取り付けられるフランジ部３１ｂと、を形成するとよい。

フランジ部３１ｂは、例えば、ヒンジ２１の軸方向と直交した第３移動体２９の側面に対し、複数のボルト３５の締結によって固定するとよい。
また、図３に示すように、一対の第１レール５間には、サーボモータ４５と連結されＸ方向と平行な回転軸を有するボール螺子４１が、第１移動体９の下面に取り付けられたボールナット４３と螺合した状態で設けられている。

これにより、サーボモータ４５の駆動制御によってボール螺子４１を回転駆動することで、第１移動体９のＸ方向の位置が連続的に制御されるようになっている。
第２移動体１９，第３移動体２９についても、図示はしないが同様の機構により、サーボモータの駆動制御を介して、夫々、Ｙ方向，Ｚ方向の各位置が連続的に制御されるようになっている。

前記各サーボモータの駆動制御は、コンピュータ４７により行われる。
また、コンピュータ４７は、各サーボモータの回動位置等に基づいて、第１移動体９のＸ方向の位置，第２移動体１９のＹ方向の位置，第３移動体２９のＺ方向の位置、を夫々演算して求めることもできる。
定盤３の上面（一対の第１レール５の外側）には、部材としての基準部材３７が固定されている。

基準部材３７は、定盤３に対して上方に離間した状態で肉厚方向をＺ方向と略平行とした板状部３７ａを有し、板状部３７ａには、Ｚ方向を軸方向とする孔３９が貫通して形成されている。
金属板Ｍは、定盤３上に置かれた状態で、孔開け又は孔の位置測定が可能である。
ここで、同一寸法の複数の金属板Ｍに対して連続して孔開け（又は孔の位置測定）を行うときに、各金属板Ｍの縁を定盤３上の同一位置に揃えるため、金属板Ｍの縁を係止する複数の係止部材４９が、定盤３上に取り付けられている。

なお、定盤３上に限らず床Ｆ上に金属板Ｍを置いて、孔開け又は孔の位置測定を行うことも可能である。
以下、孔開け装置１による金属板Ｍに対する孔開けの手順について詳しく説明する。
まず、第１レール５，第２レール１５及び第３レール２５の延びる方向を互いに直交させた状態（以下、レール直交状態とする）とする。即ち、第２レール１５の延びる方向をＹ方向と平行とすると共に、第３レール２５の延びる方向をＺ方向と平行とする。

次に、治具３１ごと第３移動体２９へ取り付けられたドリルチャック３３の先端部にドリルを装着した状態で、第１移動体９，第２移動体１９及び第３移動体２９の夫々第１レール５，第２レール１５及び第３レール２５に沿った移動を制御（自動制御）して、前記ドリルのＸＹＺ各方向への移動を制御し、金属板Ｍの少なくとも１箇所に対してＺ方向に孔開けを行う。

なお、金属板Ｍの孔開けを行う位置（ＸＹ方向の位置）は、予めコンピュータ４７に入力しておく。
このように、金属板Ｍは、自動的に孔開けが施されるため、人の手による罫書きやポンチの打刻などを施す必要はない。
以下、孔開け装置１による金属板Ｍに加工された孔の位置測定の手順について詳しく説明する。

まず、前記孔開けの場合と同様、レール直交状態とする。
次に、治具３１ごと第３移動体２９へ取り付けられた鏡筒３４のＸＹ各方向への移動を制御し、測定対象の孔のおおよそ鉛直上方に鏡筒３４を位置させる。
そして、鏡筒３４を鉛直上方から覗きながら、測定対象の孔（開口部の縁全体）が例えば視界中央に見えるようになるまで、鏡筒３４のＸＹ各方向の位置を微調整する。なお、測定対象の孔がぼやけたり視界に収まらなかったりする場合は、第３移動体２９のＺ方向位置を調節してもよい。

こうして、測定対象の孔が視界中央に見えるようになったとき、コンピュータ４７によって、第１移動体９のＸ方向の位置，第２移動体１９のＹ方向の位置を夫々演算する。この演算により、測定対象の孔の金属板Ｍを基準とした相対的な位置を求めることができる。
そして、複数の金属板Ｍに対する孔の位置測定結果に基づいて、該孔の位置のばらつきなどを統計処理することもできる。

ところで、ドリルチャック３３又は鏡筒３４を治具３１ごと第３移動体２９から取り外し、その後、ドリルチャック３３又は鏡筒３４のいずれかを治具３１ごと第３移動体２９へボルト３５の締結により取り付けると、第３移動体２９に対する取り付け位置がずれることがある。したがって、そのまま金属板Ｍの孔開け又は孔の位置測定を行った場合、金属板Ｍの孔開け位置にばらつきが生じやすくなったり、孔の位置測定結果に誤差が生じやすくなったりする。

例えば図１では、前記レール直交状態で、第３移動体２９におけるＸ方向と直交する側面にのみ治具３１を固定する構成であるため、Ｘ方向よりもむしろＹ方向の孔開け位置にばらつきが生じやすくなる。
そこで、本実施形態では、ドリルチャック３３又は鏡筒３４の第３移動体２９への取り付け後、基準部材３７に開口された孔３９を用いて、以下のようにしてこれらドリルチャック３３又は鏡筒３４の芯合わせを行い、前記孔開け位置のばらつきや孔の位置測定結果の誤差が発生するのを抑制する。

以下、ドリルチャック３３の芯合わせの手順について詳しく説明する。
まず、第３移動体２９をコンピュータ４７の制御により所定の原点（機械原点）に復帰させた状態で、ドリルチャック３３を、治具３１ごと第３移動体２９へ取り付ける。前記原点とは、第３移動体２９のＸＹＺ方向の位置が初期値となるような位置である。
なお、該ドリルチャック３３の取り付け位置を微調整できるように、ボルト３５は、完全に締結せず、ある程度緩めておくのがよい。

前記原点復帰の状態では、ドリルチャック３３のおおよそ鉛直下方に、孔３９が位置するようになっている。
ここで、ドリルチャック３３に孔３９よりも若干小径のピン等を装着した状態で、第３移動体２９をＺ方向へ下降させることで、孔３９へ向けて該ピンを下降させる。
そして、該ピンが孔３９へ例えば孔３９と同軸状態で嵌入されれば、ドリルチャック３３の第３移動体２９に対する取り付け位置のずれが殆どないと判断して、ボルト３５を締結してドリルチャック３３の芯合わせを完了する。

前記ピンを孔３９へ同軸状態で嵌入できなかったときは、同軸状態で嵌入可能となるようにドリルチャック３３の第３移動体２９に対する取り付け位置をＹ方向に微調整した後、ボルト３５を締結して芯合わせを完了する。
ドリルチャック３３の芯合わせの完了後、前記ピンに代えて、前記ドリルをドリルチャック３３へ装着し、金属板Ｍへの孔開けを開始する。

なお、上記のように前記ピンをドリルチャック３３へ装着して芯合わせを行うことで、繰り返しの孔開け加工により径が減少しやすいドリルを装着した場合と比べて、孔３９へ同軸状態で嵌入されたとの判断の信頼性を高めることができ、金属板Ｍへの孔開け位置のばらつき発生をより抑制することができる。
以下、鏡筒３４の芯合わせの手順について詳しく説明する。

まず、第３移動体２９をコンピュータ４７の制御により前記原点に復帰させた状態で、鏡筒３４を治具３１ごと第３移動体２９へ取り付ける。
なお、該鏡筒３４の取り付け位置を微調整できるように、ボルト３５は、完全に締結せず、ある程度緩めておくのがよい。
前記原点復帰の状態では、鏡筒３４のおおよそ鉛直下方に、孔３９が位置するようになっている。

ここで、鏡筒３４を上方から覗く。
そして、例えば孔３９（孔３９の開口部の縁全体）が視界中央に観察されれば、鏡筒３４の第３移動体２９に対する取り付け位置のずれが殆どないと判断して、ボルト３５を締結して鏡筒３４の芯合わせを完了する。
孔３９を視界中央で観察できなかったときは、孔３９を視界中央で観察可能となるように、鏡筒３４を上方から覗きながら鏡筒３４の第３移動体２９に対する取り付け位置をＹ方向に微調整した後、ボルト３５を締結して鏡筒３４の芯合わせを完了する。

なお、孔３９がぼやけたり視界に収まらなかったりする場合は、第３移動体２９のＺ方向位置を調節してもよい。
鏡筒３４の芯合わせの完了後、金属板Ｍに対する孔の位置測定を開始する。
以上のように、本実施形態では、基準部材３７に開口された１つの孔３９を、ドリルチャック３３の芯合わせのほか、鏡筒３４の芯合わせにも用いることができる。これにより、簡易かつ低コストな構成によって、ドリルチャック３３及び鏡筒３４の芯合わせを行うことができる。

これと共に、第２レール１５は、ヒンジ１１を介して第１移動体９に対して相対回動可能であると共に、第３レール２５は、ヒンジ２１を介して第２移動体１９に対して相対回動可能である。したがって、孔開けや孔の位置測定の終了後などに、第３レール２５の延びる方向と第２レール１５の延びる方向とがなす角度を略０とし、第２レール１５の延びる方向と第１レール５の延びる方向とがなす角度を略０とすれば、第２レール１５及び第３レール２５を、第１レール５に沿うように畳むことができる。これにより、省スペースとなると共に、定盤３上で、孔開けや孔の位置測定以外の様々な作業をも行うことができる。

このように、本実施形態によれば、芯合わせ用の構成の簡易化及びコスト低減と、省スペース化と、を両立させることができる。

本発明の実施形態に係る孔開け装置の平面図図１のＹ方向から見た側面図図１の詳細を示す図

符号の説明

Ｍ金属板
１孔開け装置
５第１レール
９第１移動体
１５第２レール
１９第２移動体
２５第３レール
２９第３移動体
３３ドリルチャック
３４鏡筒
３７基準部材
３９孔

Claims

第１移動体を互いに直交するＸＹＺ方向のうちＸ方向に案内する第１レールと、
前記第１移動体に支持され、第２移動体をＹ方向に案内する第２レールと、
前記第２移動体に支持され、第３移動体をＺ方向に案内する第３レールと、
を備え、
工具を第３移動体に取り付け、前記各移動体の各レールに沿った移動を制御して、ＸＹＺ各方向への前記工具の移動を制御し、被加工物に対してＺ方向の孔開けを施す孔開け装置であって、
前記工具の芯合わせ用として前記第３移動体のＸＹＺ方向の位置が初期値となる機械原点において該工具と略同軸かつ該工具の先端へ向けて開口部を臨ませた孔、が形成された部材を設け、
前記第２レールは、前記第１移動体に対して、Ｚ方向の軸回りに相対回動可能に構成し、
前記第３レールは、前記第２移動体に対して、前記第２レールの延びる方向及びＺ方向の双方と直交する軸回りに相対回動可能に構成したことを特徴とする孔開け装置。
前記工具は、ドリルであることを特徴とする請求項１に記載の孔開け装置。
前記工具と相互交換可能に、観察対象を拡大して観察するためのレンズを、光軸が前記工具の軸と略同軸の状態かつ工具の先端側を対物側とした状態で、前記第３移動体に取り付けできるように構成し、
前記孔は、前記機械原点において前記レンズにより開口部の縁全体を観察可能に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の孔開け装置。
前記レンズは、鏡筒に含まれて構成され、該鏡筒が、前記工具と相互交換可能に、前記第３移動体に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の孔開け装置。