JPH03190612A

JPH03190612A - 穴明け加工方法および装置

Info

Publication number: JPH03190612A
Application number: JP1326811A
Authority: JP
Inventors: Kozo Najima; 名島　弘三; Kanpei Isoda; 磯田　環兵; Hironori Tsuyukuchi; 露口　浩典; Tsutomu Aoki; 務青木
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1991-08-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はドリルを使用して無切削材料に穴明は加工を
行う場合において、ドリルの駆動トルクやスラスト荷重
を検出しなから穴明けを行い、この検出値に基いて、切
削条件を自動的に変化させて最適条件で穴明は加工を行
う方法および、この方法を実施する装置に関する。

（従来の技術）ドリルを用いて穴明は加工を行う場合、その駆動軸にト
ルクリミッタ機能をもたせて駆動トルクやスラスト荷重
が設定値を越えると駆動軸とドリルチャックの結合を解
除するようにしたもの、あるいは、駆動やスラスト荷重
が設定値を越えると駆動軸とドリルチャックの結合を切
り離し、同時に駆動軸をドリルチャックとともに後退さ
せて停止させたり、警報を発したりする装置が種々促案
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕上記のような従来の各種装置は、穴明は加工途中におけ
る異常発生時にドリルやワークの損傷や機械の破損など
を防止する効果はあるが、穴明は加工が停止するので穴
明は作業の再開のために人手が必要であり、機械を休止
させなければならないなどの問題がある。

この発明のＲ題は、上記の問題点を解決して、穴明は加
工中において、常に、駆動トルクとスラスト荷重を検出
するだけでなく、その検出値に対する最適な条件で穴明
けを行うことにより人手を要することなく最後まで安全
に穴明けを行える方法およびこの方法を実施する装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明はドリルを用い
た穴明は加工において、ドリルの駆動トルクとスラスト
荷重を検出し、初期設定してある回転数とドリル送り速
度、駆動トルクおよびスラスト荷重の範囲内であらかじ
め設定してあるステップ距離だけ穴明けを行うと自動的
に後退して切り粉を排出したのち、再び前進して前回穴
明けされた穴の底から穴明けを開始してあらかじめ設定
してあるステップ距離だけ穴明けを行う動作の繰返えし
と、２回目の切削ステップからは、前回のステップ時に
検出したスラスト荷重や駆動トルクなどの加工データを
基にしてドリル送り速度、ステップ距離、ドリル回転数
などを最適値に修正する穴明は加工方法と、上記方法に
より穴明は加工中において、あらかしめ設定してあるド
リルの駆動トルクの値およびスラスト荷重の値を実際の
検出値が越えたとき、その場からドリルを後退させてそ
の先端を基準面から出し、切り粉を排出し、再びドリル
を前進させて切削を開始するステップを行い、このステ
ップがあらかじめ設定しζある回数を越えると異常と判
断して穴明けを中止する方法、およびコンピュータから
の信号により前進または後退運動を行うスピンドルケー
スと、このケースに回転自在に装着され、先端にドリル
チャックを有するスピンドルと、同スピンドルケースに
回転自在に装着され、可変速モータで駆動されて上記ス
ピンドルを駆動する駆動軸と、ドリルに加わるスラスト
を検出するスラスト荷重検出手段と、ドリルの駆動トル
クを検出するドリル駆動トルク検出手段を有し、切削ス
テップ毎に上記検出手段により検出したスラストとトル
クなどの加工データを基にして次回のステップのドリル
送り速度、ステップ距離、ドリル回転数を最適値に修正
する制御回路からなる穴明は加工装置を提供する。

〔作用〕

この発明は上記の通りで、あらかじめ、加工深さ、後退
距離、切削開始隙間、ステップ距離初期値、送り速度初
期コード、最大送りコード、最小送りコード、トルクオ
ーバ時およびトルクアンダー時の送り可変量、トルクオ
ーバ時、トルクアンダー時、推力オーバ時の限界回数な
どを制御回路に記憶させる。

上記のように各データを記憶させたのち、スタートする
とドリルは初期設定の条件で初期切削を行う。

初期切削が終了するとドリルは回転しつつ後退して切り
粉の排出を行い、初期切削で明けた大の奥から２回目の
切削ステップを開始する。

２回目の切削ステップでは初期切削時に検出した加工デ
ータを基にしてドリルの回転数や送り速度、ステップ深
さなどを修正して切削し、ステップが終了すると後退し
て切り粉を排出し、再び切削を開始する。

こうして各ステップ毎にその直前のステップの際に検出
した加工データを基に切削条件を修正して切削を行い、
穴の深さが設定値に達すると後退して切り粉を排出し、
穴明けを終了する。

また、上記の切削中に検出値が設定値を越えると直ちに
ドリルを後退させて切り粉を排出して再び切削を行うが
、この動作の回数が、あらかじめ設定してある回数を越
えると切削を中止し、装置の点検を行う。

〔実施例〕

図面に示す実施例の第１図、第２図において、１はこの
装置全体を支えるベツドである。

このベツド１上に左右に一対の平行レール２を固定し、
このレール２上に直線運動ベアリング３を介してスピン
ドルケース４が前後方向進退自在に装着されている。

ベツド１内には前後方向の送りネジ５が回転自在で軸方
向移動不可に装着され、この送りネジ５を駆動する送り
用パルスモークロの軸と送りネジ５とがスラスト荷重検
出手段７を介して連結される。

このスラスト荷重検出手段７は送りネジ５のトルクを検
出してスラストに換算し、信号を発信するものである。

８は送りネジ５と螺合するネジ孔を有するアームでスピ
ンドルケース４の後部下端に固定されている。

スピンドルケース４は前部材９と後部材１０を一体に結
合したもので、第３図はその詳細を示すものである。

１）はスピンドルでベアリング１２．１３を介して前部
材９内に回転自在で軸方向移動不可に取付けられ、その
先端に装着したドリルチャック１４にドリル１５を取付
ける。

１８は後部材１０内にベアリング１９．２０を介して回
転自在で軸方向移動不可に装着した駆動軸で、前記スピ
ンドル１）と回忌であり、後部に■ブー９２１を固定し
てある。

前記後部材１０の後端上に固定したブラケット２２の上
端前部には、可変速モータ２３を固定し、その後端から
ブラケット２２の後方に突出せしめた軸端にＶプーリ２
４を固定する。

上記各■プーリ２１．２４はＶベルト２５により連動さ
せて、可変速モータ２３により駆動軸１８を回転させる
ようにする。

第３図の３０はドリルを駆動するトルクを検出するドリ
ル駆動トルク検出手段であり、以下のような構成である
。

すなわち、前記スピンドル１）の後端に固定した従動カ
ム３１と、その後方に位置する駆動カム３２の間に複数
の鋼球３３を介在させる。

また、上記駆動カム３２は後部材１０の前端内に回動お
よび進退自在に装着されている。

上記駆動軸１８は中空で、その前部内には、上記駆動カ
ム３２の後部が進退自在に嵌合している。

上記駆動軸１８の前部内周と、ここに嵌合している駆動
カム３２の後部外周には、軸方向の複数の長溝３４．３
５が相対向して形成され、この両長溝３４．３５に跨が
る複数の鋼球３６を各長溝３４．３５にはめて、駆動カ
ム３２が駆動軸１８とともに回転し、軸方向に移動でき
るようにする。

また、第４図ないし第６図のように上記従動カム３１と
駆動カム３２の対向面には浅い山３７．３８と谷３９．
４０を複数個所に設け、この山３７．３８と谷３９．４
０に前記鋼球３３が掛脱するようにし、各鋼球３３は従
動カム３１の外側に装着したリテナ４２により保持する
。

４３は駆動軸１８内に進退自在に装着したバネ受は部材
で、この部材４３と駆動カム３２の間に押バネ４４を介
在させ、駆動軸１８の後端内の雌ネジに外周の雄ネジを
ねじ込んだバネ圧調整部材４５の前端の凹孔にはめた鋼
球４６を前記バネ受は部材４３の内端に圧着する。

前記後部材１０の前部寄りには給気孔４７と排気孔４８
を設け、前記駆動カム３２の前部寄り外周には前進位置
で給気孔４７と排気孔４８を連通させる周溝４９を全周
に亘って形成する。

上記給気孔４７に連通ずる空気通路５０は、絞り弁５１
を介して圧縮空気源５２に連通させ、同道路５０の途中
から分岐した通路には空電変換器５３を設ける。

上記空電変換器５３は通路５０内の圧力を検出してその
値をスピンドル１）のトルクに換算し、電気信号として
発信する機能を有するものとする。

上記のドリル駆動トルク検出手段３０の作用を説明すれ
ば、スピンドル１）に負荷がかからないときは、可変速
モータ２３で駆動軸１８を回転させると、第３図、第４
図のようにバネ４４により押された従動カム３１の谷３
９、と駆動カム３２の谷４０の最も深いところに鋼球３
３が係合して駆動軸１８とスピンドル１）が一体となっ
て回転する。

つぎに、パルスモータ６により送りネジ５を正転させ、
ドリル１５の先端をワークに切込んでドリルによる孔明
けを開始すると、スピンドル１）に切削による抵抗が加
わってスピンドル１）の回転が駆動軸１８の回転より遅
れ、第５図のように、従動カム３１と駆動カム３２が周
方向にずれ始める。

このため、鋼球３３がカム３１．３２の山３７．３８に
乗り上げていくので、駆動カム３２はバネ４４を圧縮し
なから、バネ圧と駆動軸１）に加わる抵抗が釣り合う位
置まで後退する。

ここで、圧縮空気源５２からの圧縮空気が空気通路５〇
−給気孔４７−周溝４９−排気孔４８と流れて排気され
ているから、上記のように駆動カム３２が後退すると、
その外周の周溝４９が第５図のように給気孔４７を絞り
、排気孔４８からの空気の排出を減少させるから、空気
通路５０内の圧力が上昇する。

この圧力の上昇を空電変換器５３が検出してスピンドル
１）に加わるトルクに換算した電気信号として発信し、
制御回路に伝える。

つぎに、制御回路について説明する。第７図のブロック
図において、５５はマイクロコンピュータまたはパーソ
ナルコンピュータなどのコンピュータ、５６は上記コン
ピュータ５５に接続したキーボード、５７はデイスプレ
ィ、５８はプリンタ、５９はＩ１０ユニットである。

上記Ｉ１０ユニット５９の出力端子には前記送り用パル
スモータ６を駆動するパルスモータドライバ６０および
スピンドル回転用可変速モータ２３の駆動用の可変速モ
ータドライバ６１を接続する。

また、同１）０ユニツト５９の入力端子は前記スラスト
荷重検出手段７および空電変換器５３を接続する。

つぎに上記制御回路の作用を説明すれば、最初に第７図
のキーボード５６を扱作して加工深さ、後退距離、切削
開始隙間、ステップ距離初期値、送り速度初期コード、
最大送りコード、最小送りコード、トルクオーバ時およ
びトルクアンダー時の送り可変量、トルクオーバ時、ト
ルクアンダー時、准カオーバ時の限界回数などをコンピ
ュータ５５に入力し、記憶させる。

また、第１図では、省略してあるが第８図のようにドリ
ル１５の前方のワーク取付台（図示省略）上にはワーク
６６が固定してある。

入力操作が終了すると、手動操作によりドリル１５の先
端６４をワークの基準面６５（第８図）に軽く接触させ
、セツティングスイッチを押す。

これによりコンピュータは基準位置を記憶し、ついで、
パルスモータ６により送りネジ５を逆転させてドリル１
５を第８図Ｉのレスト位置ａに戻し、停止する。

つぎに、スタートスイッチを押すと、パルスモータ６お
よび可変速モータ２３が回転を始め、送りネジ５が高速
で正転してスピンドルケース４を早送りで前進させ、同
時に駆動軸１８が回転を始める。

そして、レスト位置ａにあったドリル１５の先端６４が
ワークの基準面６５に向けて回転しなから早送りで接近
し、第８図■のように先端６４が基準面６５から切削開
始隙間すだけ離れた位置でパルスモータ６が−たん停止
し、ついで同モータ６の回転が切削送り速度で回転を始
め、ドリル１５を切削送りで前進させてワーク６６に第
８図Ｈのように初期切削を行う。

この初期切削においてはコンピュータ５５が記憶してい
る初期条件で設定された切削送り速度とドリル回転数で
切削し、同じくコンピュータ５５が記憶しているステッ
プ距ｊ９ｆだけ進むと切削により発生した切り粉の排出
のために、パルスモータ６の逆転により送りネジ５が逆
転してドリル１５を後退させ、第８図■のように先端６
４が基準面６５から出るまで早送りで後退する。

つぎに、パルスモータ６が再び正転を初めて送りネジ５
を正転させ、ドリル１５を回転させなから、第８図Ｎの
ように前回穴明けされた穴６７内に同ドリル１５が入り
、この六６７の内端から初期条件で設定されている隙間
ｅの位置に先端６４が達するまで早送りで前進したのち
切削を開始する。

前記の初期切削において、送りネジのトルクを検出する
スラスト荷重検出手段７およびドリル駆動トルク検出手
段３０は、初期切削の加工データすなわち、検出手段７
はスラスト、検出手段３０はトルクを検出してその値を
コンピュータ５５に入力しているから、２回目の加工に
際してはその値を基にして２回目のドリル送り速度、ス
テップ距離、ドリル回転数などが自動的に最適値に修正
される。

こうして第８図■のように２回目のステップ距離を進ん
だのち、パルスモータ６を逆転させて第８図の■と同様
にドリル１５の先端６４が基準面６５より出るまで早送
りで後退させて切り粉を排出し、３回目の切削を開始す
るがこのときは２回目の切削時に検出した加工データを
基にしてドリル送り速度、ステップ距離、回転数などを
自動修正する。

以下同様のステップを繰返して、設定された加工深さに
達すると、早送りにてドリル１５をレスト位置ａまで後
退させて停止する。

また、上記のステップ中であっても、初期条件で設定さ
れているドリル１５の駆動トルクの値およびスラスト値
の最大値を実際の検出値が越えたときは、その場からド
リル１５を後退させてその先端６４を基準面６５から出
し、切り粉を排出してから、再びドリル１５を前進させ
る。

そして、この回数があらかじめ設定してある回数を越え
ると異常と判断して穴明けを中止する。

また、上記穴明は加工中に検出している加工深さ、ドリ
ルの駆動トルク、送り速度、主軸回転数などの検出値を
コンピュータに記憶させ、これをデイスプレィ５７上に
表示し、プリンタ５８により第９図のようなグラフとし
てプリントする。

この図において、縦軸は送り速度コードおよびトルク、
横軸は加工深さを示し、線Ｉは速度、線■はトルクを示
している。

そして、ある程度以上の本数の穴明は加工が完了すると
、各ステップ毎のドリルの駆動トルクをＸ−Ｒ管理図と
してデイスプレィに表示させ、かつプリンタ５８により
プリントすることができる。

〔発明の効果〕この発明は」１記のように、難切削材料に穴明は加工を
行う場合において、ドリルの駆動トルクやスラスト荷重
を検出しなから穴明けを行い、この検出値に基いて、切
削条件を自動的に変化させて最適条件で穴明は加工を行
うものであるから加工効率が向上し、ドリルの寿命が延
長される。

また、硬度や厚みの異なる異種材料に対する穴明は加工
においても加工途中において、その材料に適した切削条
件に自動的に切換えられるので同一材料の穴明けの場合
と同様の効率の高い加工が行える。

また、上記の切削中に検出値が設定値を越えると直ちに
ドリルを後退させて切り粉を排出したのち再び切削を行
うが、この動作の回数が、あらかじめ設定してある回数
を越えると切削を中止し、装置の点検を行うことにより
ドリルの寿命が延長されるばかりでなく、切損が防止さ
れ、ワークが保護される。

さらに、ドリルの駆動トルク、送り速度、回転数などの
推移グラフにより加工状態を監視し、管理することもで
きるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の〜実施例を示す一部縦断側面図、第
２図は同上の正面図、第３図は同じく要部の拡大縦断側
面図、第４図ないし第５図は］・ルク検出手段の要部の
各杖態を示す一部をＮ断した拡大側面図、第６図は従動
カムの拡大斜視図、第７図は制御装置の一例を示すブロ
ック図、第８図１〜■は穴明は順序を示す一部縦断側面
図、第９図はドリルの送り速度と加工深さの変化の一例
を示すグラフである。４・・・・・・スピンドルケース、５・・・・・・送りネジ、６・・・・・・送す用パルスモータ、？・・・・・・スラスト荷重検出手段、１）・・・・・
・スピンドル、１４・・・・・・ドリルチャック、１５・・・・・・ドリル、　　　　２３・・・・・・可
変速モータ、３０・・・・・・ドリル駆動トルク検出手
段、３１・・・・・・従動カム、　　３２・・・・・・
駆動カム、３３・・・・・・鋼球、４７・・・・・・給気孔、５０・・・・・・空気通路、５３・・・・・・空電変換器、５７・・・・・・デイスプレィ、６４・・・・・・ドリルの先端、６６・・・・・・ワーク、４４・・・・・・押バネ、４８・・・・・・排気孔、５２・・・・・・圧縮空気源、５５・・・・・・コンピュータ、５８・・・・・・キーボード、６５・・・・・・ワークの基準面、６７・・・・・・穴。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ドリルを用いた穴明け加工において、ドリルの駆
動トルクとスラスト荷重を検出し、初期設定してあるド
リル送り速度、回転数、駆動トルクおよびスラスト荷重
の範囲内であらかじめ設定してあるステップ距離だけ穴
明けを行うと、自動的に後退して切り粉を排出したのち
、再び前進して前回穴明けされた穴の底から穴明けを開
始してあらかじめ設定してあるステップ距離だけ穴明け
を行う動作の繰返えしと、２回目の切削ステップからは
、前回のステップ時に検出したスラスト荷重や駆動トル
クなどの加工データを基にしてステップ距離、ドリル送
り速度、ドリル回転数などを最適値に自動修正すること
を特徴とする穴明け加工方法。
（２）上記穴明け加工中において、あらかじめ設定して
あるドリルの駆動トルクの値およびスラスト荷重の値を
実際の検出値が越えたとき、その場からドリルを後退さ
せてその先端を基準面から出し、切り粉を排出し、再び
ドリルを前進させて切削を開始するステップを行い、こ
のステップがあらかじめ設定してある回数を越えると異
常と判断して穴明けを中止することを特徴とする請求項
（１）記載の穴明け加工方法。
（３）コンピュータからの信号により前進または後退運
動を行うスピンドルケースと、このケースに回転自在に
装着され、先端にドリルチャックを有するスピンドルと
、同スピンドルケースに回転自在に装着され、可変速モ
ータで駆動されて上記スピンドルを駆動する駆動軸と、
ドリルに加わるスラストを検出するスラスト荷重検出手
段と、ドリルの駆動トルクを検出するドリル駆動トルク
検出手段を有し、切削ステップ毎に上記検出手段により
検出したスラストとトルクなどの加工データを基にして
次回のステップのステップ距離、ドリル送り速度、ドリ
ル回転数を最適値に自動修正する制御回路からなる穴明
け加工装置。