JP6134595B2 - 切削装置及びセットアップ方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードにより板状ワークを切削する切削装置、及び、切削装置において切削ブレードの切込みの基準位置を設定するセットアップ方法に関する。

保持テーブルに板状ワークを保持し、その板状ワークに切削ブレードを切り込ませて切削する切削装置では、切削ブレードの先端が保持テーブルの上面に接する位置を基準として切込み送り方向の送り量を制御することにより、板状ワークに対する切込み深さを調整している。しかし、切削加工により切削ブレードが磨耗すると、それにあわせて基準となる位置を調整しなければならない。そこで、切削ブレードの先端を認識する先端認識手段を保持テーブルの横に配設し、切削ブレードの先端を認識することにより、基準位置を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１３７５６号公報

しかし、先端認識手段を保持テーブルの横に配設すると、切削ブレードの先端を認識するには、保持テーブルを退避させ、先端認識手段の認識位置に切削手段を移動させる必要がある。このため、切削加工中に基準位置の補正をしようとすると、切削ブレードの先端を認識するのに時間がかかり、切削加工にかかる時間が長くなるという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、切削ブレードの磨耗に対応した切込み送りの基準位置の調整を効率的に行うことにより、切削加工にかかる時間が長くなるのを防ぐことを目的とする。

本発明に係る切削装置は、板状ワークを保持する保持テーブルを有する保持手段と、スピンドルの先端に切削ブレードが回転可能に装着される切削手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に切削送りする切削送り手段と、該切削手段を、該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に割出し送りする割出し送り手段と、該切削手段を、該Ｘ軸方向及び該Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向に切込み送りする切込み送り手段と、該切削ブレードの先端を認識する先端認識手段と、を備えた切削装置であって、該先端認識手段は、光を投光し、該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させたとき、投光する光が該切削ブレードによって遮光される位置に配設された投光部と、該投光部に対して所定の間隔を空けて対向して配設され、該投光部が投光した光を受光する受光部と、該投光部が投光した光が該切削ブレードによって遮光されることにより、該受光部が受光する光の受光量が所定の閾値になった場合に、該切削ブレードの先端を認識する認識部と、を有し、該切削ブレードの先端を該先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置に基づいて、該切削ブレードの先端が該保持テーブルに接する時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を算出する算出部を備える。

本発明に係るセットアップ方法は、前記切削装置を用いて、前記切削ブレードの先端が前記保持テーブルに接する時の前記切削手段の位置を算出するセットアップ方法であって、前記切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルに近づく方向に移動させ、該切削ブレードの先端が該保持テーブルに接した時の該切削手段の前記Ｚ軸方向の位置を第１基準位置として計測する初期接触位置計測工程と、該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させ、該切削ブレードの先端を前記先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を第２基準位置として計測する初期認識位置計測工程と、該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させ、切削加工によって磨耗した切削ブレードの先端を該先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を磨耗認識位置として計測する磨耗認識位置計測工程と、該算出部が、該磨耗認識位置計測工程で計測した該磨耗認識位置と、該初期認識位置計測工程で計測した該第２基準位置との差を算出する補正値算出工程と、該算出部が、該初期接触位置計測工程で計測した該第１基準位置を、該補正値算出工程で算出した差で補正することにより、該切削加工によって磨耗した切削ブレードの先端が該保持テーブルに接する時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を算出する基準位置算出工程と、を備える。

本発明に係る切削装置及びセットアップ方法によれば、切込み送り手段が切削手段を保持テーブルから離れる方向に移動させたとき、投光部が投光する光が遮光されたことにより、切削ブレードの先端を認識するので、保持テーブルを退避させる動きが不要となり、切削ブレードの先端を認識するのにかかる時間を短縮することができる。したがって、切込み送り方向の基準位置の補正に多くの時間を要しないため、切削加工の生産性を向上させることができる。

切削装置を示す斜視図。 切削手段を示す斜視図。 先端認識手段を示す斜視図。 セットアップ方法の手順を示すフローチャート。 初期接触位置計測工程を示す側面図。 先端認識手段が切削ブレードの先端を認識する状態を示す斜視図。 初期認識位置計測工程を示す側面図。 磨耗認識位置計測工程を示す側面図。

図１に示す切削装置１０は、基台１１と、板状ワークを吸引保持する保持テーブル１２１を備えた保持手段１２と、保持手段１２を基台１１に対して±Ｘ方向に移動させる（切削送りする）切削送り手段１３と、保持手段１２が保持した板状ワークを切削する２つの切削手段２０ａ，２０ｂと、各切削手段２０ａ，２０ｂを±Ｚ方向に移動させる（切込み送りする）２つの切込み送り手段１５ａ，１５ｂと、各切削手段２０ａ，２０ｂ及び各切込み送り手段１５ａ，１５ｂを±Ｙ方向に移動させる（割出し送りする）２つの割出し送り手段１４ａ，１４ｂと、切込み送り手段１５ａ，１５ｂによる切削手段２０ａ，２０ｂの±Ｚ方向の制御情報を記録する記憶部１７と、切込み送り手段１５ａ，１５ｂによる切削手段２０ａ，２０ｂの±Ｚ方向の制御に必要な情報の算出を行う算出部１６とを備える。

切削送り手段１３は、±Ｘ方向に平行なねじ軸１３２をモータ１３１が回転させることにより、ねじ軸１３２と係合した移動台１３５が、ねじ軸１３２に平行な２本のガイドレール１３３，１３４にガイドされて、±Ｘ方向に移動する構成となっている。保持手段１２は、移動台１３５に支持されており、移動台１３５の移動に伴って±Ｘ方向に移動する。したがって、切削送り手段１３は、保持手段１２と切削手段２０ａ，２０ｂとを相対的にＸ軸方向に切削送りすることができる。

各割出し送り手段１４ａ，１４ｂは、±Ｙ方向に平行なねじ軸１４２をモータ１４１が回転させることにより、ねじ軸１４２と係合した移動台１４５が、ねじ軸１４２に平行な２本のガイドレール１４３，１４４にガイドされて、±Ｙ方向に移動する構成となっている。割出し送り手段１４ａの移動台１４５は、切込み送り手段１５ａと、切削手段２０ａの切削ブレード２９の先端を認識する先端認識手段３０ａとを支持しており、切込み送り手段１５ａ及び先端認識手段３０ａは、割出し送り手段１４ａの移動台１４５のＹ軸方向の移動に伴ってＹ軸方向に移動する構成となっている。同様に、割出し送り手段１４ｂの移動台１４５は、切込み送り手段１５ｂと、切削手段２０ｂの切削ブレード２９の先端を認識する先端認識手段３０ａとを支持しており、切込み送り手段１５ｂ及び先端認識手段３０ｂは、割出し送り手段１４ｂの移動台１４５のＹ軸方向の移動に伴ってＹ軸方向に移動する構成となっている。切削手段２０ａ，２０ｂは、それぞれが切込み送り手段１５ａ，１５ｂを介して割出し送り手段１４ａ，１４ｂによって支持されているため、割出し送り手段１４ａ，１４ｂは、切削手段２０ａ，２０ｂをＹ軸方向に割出し送りすることができる。

各切込み送り手段１５ａ，１５ｂは、±Ｚ方向に平行なねじ軸１５２をモータ１５１が回転させることにより、ねじ軸１５２と係合した移動台１５５が、ねじ軸１５２に平行な２本のガイドレール１５３，１５４にガイドされて、±Ｚ方向に移動する構成となっている。切削手段２０ａは、切込み送り手段１５ａの移動台１５５に支持され、移動台１５５の移動に伴って、±Ｚ方向に切込み送りされる。また、切削手段２０ｂは、切込み送り手段１５ｂの移動台１５５に支持され、移動台１５５の移動に伴って、±Ｚ方向に切込み送りされる。

図２に示すように、切削手段２０ａは、回転するスピンドル２１と、スピンドル２１の先端に装着された切削ブレード２９と、切削ブレード２９を覆うカバー２２と、切削ブレード２９と被加工物とが接触する部分を冷却する冷却手段２３と、カバー２２及び冷却手段２３を±Ｘ方向に移動させる退避手段２４と、切削屑を除去する切削屑除去手段２５とを備えており、スピンドル２１が切削ブレード２９を回転させた状態で、切込み送り手段１５ａが切削手段２０ａを−Ｚ方向に移動させ、保持手段１２が保持した板状ワークに切削ブレード２９を接触させることにより、板状ワークを切削する。なお、切削手段２０ｂも、切削手段２０ａと同様に構成される。

冷却手段２３は、切削液を取り込む２つの切削液流入口２３１，２３２と、切削液流入口２３１，２３２から取り込んだ切削液を噴射する２つのノズル２３３，２３４とを備えている。

退避手段２４は、２つのエアシリンダ２４１，２４２を備えている。例えば、エアシリンダ２４１，２４２内に空気を注入すると、カバー２２及び冷却手段２３が−Ｘ方向に移動し、エアシリンダ２４１，２４２内の空気を吸引すると、カバー２２及び冷却手段２３が＋Ｘ方向に移動する。

切削屑除去手段２５は、切削液を取り込む２つの切削液流入口２５１，２５２と、切削液流入口２５１，２５２から取り込んだ切削液を噴射して切削屑を吹き飛ばす２つのノズル２５３，２５４とを備えている。

図１に示すように、Ｙ軸方向に移動可能な２つの移動台１４５には、切削手段２０ａ，２０ｂを構成する切削ブレード２９の先端を認識する２つの先端認識手段３０ａ，３０ｂがそれぞれ固定されている。

図３に示す先端認識手段３０ａは、光を＋Ｙ方向に投光する投光部３１と、投光部３１が投光した光を受光する受光部３２と、受光部３２が受光する光の受光量に基づいて切削ブレード２９の先端を認識する認識部３３とを備える。先端認識手段３０ｂも、先端認識手段３０ａと同様に構成されている。

切削手段２０ａと先端認識手段３０ａとは、±Ｚ方向に相対的に移動するが、±Ｘ方向及び±Ｙ方向の位置関係は固定されている。切削手段２０ｂと先端認識手段３０ｂとの位置関係も同様である。投光部３１は、図１に示した切込み送り手段１５ａ、１５ｂにより切削手段２０ａ及び切削手段２０ｂが＋Ｚ方向に移動することにより投光部３１から投光された光が切削ブレード２９によって遮光される位置に配設されている。

受光部３２は、投光部３１に対して＋Ｙ方向に所定の間隔を空けた位置に配置され、投光部３１が＋Ｙ方向に投光した−Ｙ方向からの光を受光する。投光部３１及び受光部３２は、スピンドル２１の軸に対して＋Ｚ方向（上方）に配置されている。切込み送り手段１５ａ，１５ｂが切削手段２０ａ，２０ｂを＋Ｚ方向に移動させると、切削ブレード２９の先端が投光部３１と受光部３２との間に入り、投光部３１が投光した光を遮光する。認識部３３は、受光部３２が受光する光の受光量が所定の閾値に達したとき、切削ブレード２９の先端が投光部３１と受光部３２との間にあると認識する。

図４に示すセットアップ方法５０は、図１に示した切削装置１０を用いて、切削ブレード２９の先端が保持テーブル１２１に接する時の切削手段２０ａ、２０ｂの位置を算出する方法である。なお、以下では、切削手段２０ａの位置を求める場合について説明するが、切削手段２０ｂについても同様の方法を用いることができる。

まず、新しい切削ブレード２９をスピンドル２１に装着したときなどに、初期接触位置計測工程５１及び初期認識位置計測工程５２を実行する。

初期接触位置計測工程５１においては、図５に示すように、切込み送り手段１５ａが切削手段２０ａを保持テーブル１２１に近づく方向（−Ｚ方向）に移動させていき、切削ブレード２９の先端が保持テーブル１２１の上面に接触した時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置（第１基準位置Ｚ１）を、切込み送り手段１５ａの制御情報として計測する。切削ブレード２９が保持テーブル１２１の上面に接触したことは、例えば、切削ブレード２９と保持手段１２とが電気的に導通したことにより検出され、計測した第１基準位置Ｚ１は、記憶部１７に記憶される。

次に、初期認識位置計測工程５２においては、まず、図６に示すように、退避手段２４がカバー２２及び冷却手段２３を−Ｘ方向に移動させて退避させる。そして、スピンドル２１が切削ブレード２９を回転させたままの状態で、認識部３３が切削ブレード２９の先端を認識するまで、切込み送り手段１５ａが、切削手段２０ａを保持テーブル１２１から離れる方向（＋Ｚ方向）に移動させ、図７に示すように、投光部３１と受光部３２との間に切削ブレード２９の先端が位置し、切削ブレード２９の先端を先端認識手段３０ａが認識した時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置（第２基準位置Ｚ２）を、切込み送り手段１５ａの制御情報として計測する。そして、この第２基準位置Ｚ２を記憶部１７に記憶する。

次に、切削工程５３では、図１に示した保持手段１２がＸ軸方向に移動するとともに、切削ブレード２９が回転しながら切削手段２０ａが−Ｚ方向に下降し、保持手段１２に保持された被加工物に切削ブレード２９が切り込んで切削が行われる。このときの被加工物に対する切削ブレード２９の切込み深さは、記憶部１７が記憶した第１基準位置Ｚ１を基準として、切込み送り手段１５ａが制御する。

切削加工により切削ブレード２９が磨耗すると、第１基準位置Ｚ１を基準とした切込み深さの制御では、所望の切込み深さを実現できないため、図４に示した磨耗認識位置計測工程５４、補正値算出工程５５及び基準位置算出工程５６を実行する。磨耗認識位置計測工程５４、補正値算出工程５５及び基準位置算出工程５６は、所定の枚数の板状ワークを切削加工するたびに実行する構成であってもよいし、所定の時間が経過するたびに実行する構成であってもよい。

図８に示す磨耗認識位置計測工程５４においては、切込み送り手段１５ａが、切削手段２０ａを保持テーブル１２１から離れる方向（＋Ｚ方向）に移動させ、切削加工により磨耗した切削ブレード２９の先端を先端認識手段３０ａが認識した時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置（磨耗認識位置Ｚ３）を、切込み送り手段１５ａの制御情報として計測する。この磨耗認識位置Ｚ３は、記憶部１７に記憶される。

次に、補正値算出工程５５において、算出部１６は、磨耗認識位置Ｚ３と第２基準位置Ｚ２との差を算出して、補正値とする。切削加工によって切削ブレード２９が磨耗した分、磨耗認識位置Ｚ３は、第２基準位置Ｚ２よりも高い位置になる。したがって、補正値は、切削ブレード２９の磨耗量を表す。なお、算出した補正値を、記憶部１７が記憶する構成であってもよい。

次に、基準位置算出工程５６において、算出部１６は、第１基準位置Ｚ１を当該補正値で補正することにより、基準位置Ｚ４を算出する。切削ブレード２９が磨耗した分、切削ブレード２９が保持テーブル１２１に接触する時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置は、第１基準位置Ｚ１よりも低くなる。算出部１６は、第１基準位置Ｚ１よりも補正値の分だけ低い位置を基準位置Ｚ４とし、記憶部１７に記憶する。このように、算出部１６は、切削ブレード２９の先端を先端認識手段３０ａが認識した時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置に基づいて、切削ブレード２９の先端が保持テーブル１２１に接する時の切削手段２０ａのＺ軸方向の位置を算出する。

その後の切削工程５３においては、切込み送り手段１５ａは、記憶部１７が記憶した基準位置Ｚ４を基準として、切削手段２０ａのＺ軸方向の位置を制御する。

このように、切込み送り手段１５ａが切削手段２０ａを＋Ｚ方向に移動させたときに、投光部３１が投光する光を切削ブレード２９が遮光する位置に、投光部３１及び受光部３２を配置することにより、切削工程５３の合間に、切削手段２０ａを＋Ｚ方向に上昇させるだけで、先端認識手段３０ａが切削ブレード２９の先端を認識することができる。したがって、切削ブレード２９の先端の認識のために保持手段１２を退避させる必要がないので、先端認識手段３０ａが切削ブレード２９の先端を認識するのにかかる時間を短縮することができる。

また、切削手段２０ａ，２０ｂと先端認識手段３０ａ，３０ｂとのＸＹ方向における位置関係が固定されているため、切削手段２０ａ，２０ｂや先端認識手段３０ａ，３０ｂをＸＹ方向に移動させる必要がないだけでなく、ＸＹ方向における位置合わせをする必要もない。このため、切削手段２０ａ，２０ｂと先端認識手段３０ａ，３０ｂとはＺ方向に相対的に移動させるだけなので、先端認識手段３０ａ，３０ｂが切削ブレード２９の先端を認識するのにかかる時間を短縮することができる。さらに、先端認識手段３０ａ，３０ｂが切削ブレード２９の先端を認識するのにかかる時間が短いので、板状ワーク１枚の切削加工途中に切削ブレードの先端を認識する必要が有る場合に、板状ワーク１枚当たりの加工時間が短くて済み、単位時間に切削加工できる板状ワークの数を多くすることができる。また、先端認識手段３０ａ，３０ｂが切削ブレード２９の先端を認識するのにかかる時間が短いので、頻繁に先端認識手段３０ａ，３０ｂが切削ブレード２９の先端を認識することで、頻繁に基準位置Ｚ４を更新できるので、切削ブレード２９の切込み深さを補正でき、加工精度を高くすることができる。

以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、保持手段１２と切削手段２０ａ，２０ｂとは、相対的に±Ｘ方向に移動可能であればよい。例えば、保持手段１２を±Ｘ方向に移動させるのではなく、切削手段２０ａ，２０ｂを±Ｘ方向に移動させることにより、保持手段１２と切削手段２０ａ，２０ｂとを相対的に±Ｘ方向に移動させる構成であってもよいし、保持手段１２及び切削手段２０ａ，２０ｂの両方を±Ｘ方向に移動させることにより、保持手段１２と切削手段２０ａ，２０ｂとを相対的に±Ｘ方向に移動させる構成であってもよい。保持手段１２と切削手段２０ａ，２０ｂとの±Ｙ方向及び±Ｚ方向の相対移動についても、同様である。

また、切削手段２０ａ，２０ｂの数は、２つに限らず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。さらに、切削ブレード２９の先端の認識に際し、カバー２２を退避させるのではなく、カバー２２を透明材料で形成し、投光部３１がカバー２２の外から投光し、カバー２２を透過した光を受光部３２が受光する構成であってもよい。

１０ 切削装置、１１ 基台、１２ 保持手段、１２１ 保持テーブル、
１３ 切削送り手段、１４ａ，１４ｂ 割出し送り手段、
１５ａ，１５ｂ 切込み送り手段、
１３１，１４１，１５１ モータ、１３２，１４２，１５２ ねじ軸、
１３３，１３４，１４３，１４４，１５３，１５４ ガイドレール、
１３５，１４５，１５５ 移動台、１６ 算出部、１７ 記憶部、
２０ａ，２０ｂ 切削手段、２１ スピンドル、２２ カバー、
２３ 冷却手段、２５ 切削屑除去手段、
２３１，２３２，２５１，２５２ 切削液流入口、
２３３，２３４，２５３，２５４ ノズル、
２４ 退避手段、２４１，２４２ エアシリンダ、
２９ 切削ブレード、
３０ａ，３０ｂ 先端認識手段、３１ 投光部、３２ 受光部、３３ 認識部、
５０ 切削方法、
５１ 初期接触位置計測工程、５２ 初期認識位置計測工程、５３ 切削工程、
５４ 磨耗認識位置計測工程、５５ 補正値算出工程、５６ 基準位置算出工程

Claims (2)

1. 板状ワークを保持する保持テーブルを有する保持手段と、
   スピンドルの先端に切削ブレードが回転可能に装着される切削手段と、
   該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に切削送りする切削送り手段と、
   該切削手段を、該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に割出し送りする割出し送り手段と、
   該切削手段を、該Ｘ軸方向及び該Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向に切込み送りする切込み送り手段と、
   該切削ブレードの先端を認識する先端認識手段と、
   を備えた切削装置であって、
   該先端認識手段は、
   光を投光し、該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させたとき、投光する光が該切削ブレードによって遮光される位置に配設された投光部と、
   該投光部に対して所定の間隔を空けて対向して配設され、該投光部が投光した光を受光する受光部と、
   該投光部が投光した光が該切削ブレードによって遮光されることにより、該受光部が受光する光の受光量が所定の閾値になった場合に、該切削ブレードの先端を認識する認識部と、を有し、
   該切削ブレードの先端を該先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置に基づいて、該切削ブレードの先端が該保持テーブルに接する時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を算出する算出部を備える、切削装置。
2. 請求項１記載の切削装置を用いて、前記切削ブレードの先端が前記保持テーブルに接する時の前記切削手段の位置を算出するセットアップ方法であって、
   前記切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルに近づく方向に移動させ、該切削ブレードの先端が該保持テーブルに接した時の該切削手段の前記Ｚ軸方向の位置を第１基準位置として計測する初期接触位置計測工程と、
   該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させ、該切削ブレードの先端を前記先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を第２基準位置として計測する初期認識位置計測工程と、
   該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルから離れる方向に移動させ、切削加工によって磨耗した切削ブレードの先端を該先端認識手段が認識した時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を磨耗認識位置として計測する磨耗認識位置計測工程と、
   該算出部が、該磨耗認識位置計測工程で計測した該磨耗認識位置と、該初期認識位置計測工程で計測した該第２基準位置との差を算出する補正値算出工程と、
   該算出部が、該初期接触位置計測工程で計測した該第１基準位置を、該補正値算出工程で算出した差で補正することにより、該切削加工によって磨耗した切削ブレードの先端が該保持テーブルに接する時の該切削手段の該Ｚ軸方向の位置を算出する基準位置算出工程と、
   を備える、セットアップ方法。

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