JPH0544439U - ボーリングマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボーリングマシンの自動化に関するものであ
り、特に複数の穴径に対応でき、かつ高精度加工ができ
るボーリングマシンを提供することにある。 【構成】 一端側にカムを形成したカムロッドと、カム
ロッドを進退移動させる駆動手段と、カムロッドを位置
決めする装置と、前記主軸と一体回転可能な工具主軸
と、工具主軸に着脱自在に装着される工具体と、前記工
具主軸に所望の工具体を供給する自動工具交換装置と、
工具体を固定または固定解除する工具固定手段と、計測
データなどの入出力を行い、或いは識別データなどの入
出力を行う入出力部と、補正データを記憶している工具
補正メモリと、加工寸法の計測データと前記補正データ
とを演算し新しい補正データを求める演算部と、中央処
理装置とを有する制御装置とからなり、工具交換しなが
ら補正データに従ってカムロッドの位置を制御し、工具
体の刃先位置を工具体毎に補正する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はボーリング加工を行うボーリングマシンの自動化に関するものであり 、特に複数の種類の穴径のボーリング加工を高精度に行うことを可能にしたボー リングマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ボーリングマシンでワーク（被加工物）の穴を連続してボーリング加工を行う と工具の刃先摩耗、機械の熱変位等により加工寸法が徐々に変化し、加工交差を 越えた不良品を加工してしまうことがある。そのため、高精度加工を行う場合、 加工の終了したワークの穴径寸法を計測装置で計測し、目標値との差をボーリン グマシンにフィードバックして、次のワークを加工する時の工具の刃先位置を補 正することが行われる。この工具の刃先位置を補正する方法としては、主軸ヘッ ドに外側主軸とこの外側主軸に対して偏心した内側主軸を配して、内側主軸を偏 心させることにより、工具の刃先位置の補正を行う技術が特開昭５２−５８１８ ６号公報に開示されている。 しかしながら、前記した偏心主軸の技術では主軸および主軸支持部構造が大型 化、複雑化するとともに、主軸の剛性も低下するなどの問題点を生じていた。そ のため、本出願人は特開昭５９−２１４５０３号公報において、主軸内に軸線方 向に進退移動するカムロッドに形成したカムに沿って移動主軸を半径方向に移動 させ工具の刃先位置を補正するボーリングヘッドに関する技術を開示している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、特開昭５９−２１４５０３号公報の技術では、高精度な補正を 行うにはカムの傾斜をゆるやかにする必要があるため、工具の移動範囲は狭くな る。そのうえ、工具体を自動的に交換できる構成ではないため、加工できる穴径 が限定されてしまい、複数の種類の穴径に自動的に対応できないという問題点を 生じた。そのため、このボーリングヘッドは小種多量生産のための加工システム の場合には適当であるが、多種少量生産のための加工システムの場合には不適当 であった。そこで、いろいろな穴径のワークに対応可能なように柔軟性に富み、 なおかつ、高精度な穴径のボーリング穴加工が自動的に行えるボーリングマシン が求められてきた。 本考案は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的はボーリングマシンの 自動化に関するものであり、特に複数の穴径に対応でき、かつ高精度加工ができ るボーリングマシンを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上述課題を解決するために、本考案は、ワークにボーリング加工を行うボーリ ングマシンであって、主軸ヘッドに回転自在に軸承された主軸内を貫通し、この 主軸の軸線方向に進退移動自在に設けられ、一端側にカムを形成したカムロッド と、前記主軸ヘッドの前記カムロッドの他端と係合してカムロッドを進退移動さ せるシリンダ装置と、前記主軸ヘッドの前記シリンダ装置に沿って設けられ、前 記カムロッド他端側に当接してこのカムロッドを位置決めする位置決め装置と、 前記主軸の一端側に径方向に移動自在に設けられ、前記カムロッドと係合してこ のカムロッドの進退移動により径方向に移動するとともに前記主軸と一体回転可 能な工具主軸と、この工具主軸に着脱自在に装着される工具体と、前記ボーリン グマシンの基体に設けられ、複数の工具体を貯蔵するとともに前記工具主軸に所 望の工具体を供給する自動工具交換装置と、前記基体に設けられ、前記工具主軸 へ進退移動して前記工具主軸の前記工具体を固定または固定解除する工具固定手 段と、前記ボーリングマシンの近傍に設けられ、前記ワークに加工された穴径の 寸法を計測する計測装置とのあいだで計測データなどの入出力を行う第１の入出 力部と、前記ボーリングマシンに設けられ、前記ワークの種類を特定させるため の識別手段とのあいだで識別データなどの入出力を行う第２の入出力部と、前記 複数の工具体の刃先位置を補正するための補正データをこの工具体毎に記憶して いる工具補正メモリと、前記識別データで種類を特定されたワークを所定の工具 体で加工後、その加工寸法を計測した計測データと前記工具補正メモリ内に記憶 された前記所定の工具体に対応した補正データとを演算し新しい補正データを求 める演算部と、この各部、メモリを統轄制御する中央処理装置とを有する制御装 置とからなり、工具交換しながら複数の穴径のボーリング加工をする際、前記計 測装置の計測データを前記制御装置側にフィードバックすることにより前記工具 補正メモリの工具体毎の補正データを順次書き替えるとともに、この補正データ に従って前記位置決め装置により前記カムロッドの位置を制御し、前記工具体の 刃先位置を工具体毎に補正することを特徴とする。

【０００５】

【作用】

所定ワークＷを加工するプログラム内に工具交換指令があれば、その工具番号 に基づき工具体の貯蔵部より所望の工具体を選択し、工具交換を実行する。つい で、工具径補正指令があれば、補正番号に基づき工具補正メモリより工具補正デ ータを読み出し、この補正データに従い、シリンダ装置を駆動させ、ストッパを 位置決め制御し、カムロッド、移動主軸を介して工具体の刃先位置を位置決めし 、工具径補正を行う。工具径補正を実行した後、所定のボーリング加工を実行す る。ボーリング加工が終了後、ワークの穴径を内径計測装置より計測し、この計 測データから目標値との差を求め、この差分をフィードバックした新しい補正デ ータを工具補正メモリの補正番号に対応する工具補正データを書き換える。 以上から、自動工具交換装置により複数の種類の穴径の加工に対応可能となる と共に、刃先位置を補正する補正機構により交換工具の補正も容易となりボーリ ングマシンのより一層の自動化と高精度な寸法の維持とが可能となる。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例について、図面を参照しながら説明を行う。 図１は本考案のボーリングマシン等のブロック図、図２は本考案のボーリング マシンの正面図、図３は図２の側面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ矢視の概略断面 図、図５は本考案のボーリングマシンの穴径変更時の工具交換動作および工具補 正動作の処理を説明するフローチャートである。 図１において、１はボーリングマシンを数値制御するＮＣ（数値制御）装置１ ６のＣＰＵ（中央処理装置）、２はボーリングマシンを数値制御するためのシス テムプログラムを記憶しているＲＯＭ、３はパラメータ等データを記憶している ＲＡＭ、４は表示手段であるＣＲＴ、５は入力手段であるキーボード（Ｋ．Ｂ． ）であり、各々バスライン１ａを介してＣＰＵ１に接続されている。４ａは、Ｉ ／Ｏインタフェースである。６は各種ワークに対応した加工プログラムを記憶し ている加工プログラムメモリ、７は各工具の補正番号に対応した工具補正データ を記憶している工具補正メモリ、７ａは工具補正データの演算を行う工具補正デ ータ演算部であり、この工具補正データ演算部７ａもバスライン１ａに接続され ている。また、９はサーボモータであり移動軸制御部８、サーボアンプ９ａを介 してバスライン１ａに接続されている。

【０００７】 １０はボーリングマシンの各アクチュエータ等をシーケンス制御するためのシ ーケンサ（プログラマブルコントローラ）である。１１はステッピングモータで あり、このステッピングモータ１１はステッピングモータ制御部１１ａで制御さ れる。１２はＡＴＣ（自動工具交換）動作を行うためのアクチュエータ類である 。１３は主軸モータであり、この主軸モータ１３は主軸制御部で制御される。 １４はパレットやワークに付加されたワーク識別部材であるＩＣカードやＩＤ チップなどの識別データを読み取るワーク識別情報読取手段の制御部であり、読 み取った識別データをＩ／Ｏインタフェース１４ａを介してＮＣ装置１６に送信 する。 １５はタレットヘッドにワークの穴径に対応した内径計測ヘッドを複数個装着 しておき、穴径の種類によって所定のタレットヘッドを割り出し、内径計測ヘッ ドをワークの穴部と対向させて計測を行う公知の内径計測装置の制御部であり、 計測データをＩ／Ｏインタフェース１５ａを介してＮＣ装置１６に送信する。な お、図示しない内径計測装置にも、このボーリングマシンと同様にワーク識別部 材の識別データを読み取るワーク識別情報読取手段が付属されており、この識別 データに従って、ワークの穴径を特定し計測動作を行う。

【０００８】 図２から図４に従って、この考案のボーリングマシンの本体構造を説明する。 ベースＢ（図３参照）上にコラムＣが立設され、コラムＣに形成されたガイド に沿って主軸ヘッド２０はサーボモータ９および図示しないボールスクリューに よる公知の駆動方法によって上下方向に移動する。Ｐはパレットであり、ワーク Ｗを載置するとともに図示しない搬送装置により加工システム内をボーリングマ シン、内径計測装置と搬送されワークＷの加工・計測動作を可能とする。このパ レットＰにはワークＷの種類等を特定するための識別データが記憶されたワーク 識別部材が付加されている。この識別データは、ボーリングマシンや内径計測装 置への搬送路を搬送中またはサドル２７などに固定されたとき図示しない読み取 りヘッドにより非接触で読み出される。このワーク識別情報読取手段は、ＩＣカ ードやＩＤチップを利用した公知のものであり、ここではこれ以上説明しない。

【０００９】 図４において、主軸ヘッド２０に回転自在に主軸５６が軸支されている。この 主軸５６は主軸モータ１３（図２、図３参照）によって回転駆動される。この主 軸５６内には中央部を貫通するとともに、主軸５６に対して軸線方向に進退移動 可能なカムロッド５１が挿入されている。このカムロッド５１の一端には第１の カム５１ａと第２のカム５１ｂが形成されている。カムロッド５１の他端側には 軸受５１ｃを介してピストンロッドが接続されているシリンダ５２が形成されて おり、シリンダ室５２ａまたはシリンダ室５２ｂに圧力流体を供給することによ りカムロッド５１が進退移動する。そして、軸受５１ｃによって、カムロッド５ １が回転してもピストンロッドは回転しない。カムロッド５１の後部にはステッ ピングモータ１１の回転をナット５４に伝達し、ネジ機構によりストッパ５３を 軸線方向に移動させる位置決め手段５５が設けられている。そして、カムロッド ５１の移動により第１のカム５１ａに沿って工具主軸２１は径方向に微少量移動 し、第２のカム５１ｂに沿ってバランサ５８が工具主軸５７と反対方向に移動し 、回転バランスを維持する。この補正機構に関しては特開昭５９−２１４５０３ 号公報に詳説してあるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。

【００１０】 図２において、２６はドラム型の自動工具交換装置（ＡＴＣ）であり、工具マ ガジン２６ａの円周部に公知の把持部材を設け、複数の工具ヘッド２３の把持部 ２３ａを保持している。そして、ＮＣ装置１６（図１参照）よりの指令で図示し ない駆動体により所定の工具ヘッド２３を割り出す。また、工具マガジン２６ａ は図示しない駆動体により待機位置と主軸装着位置間を図２の左右方向に移動す る。 工具主軸２１（図４参照）の前部には工具ホルダ２２が固定されており、この 工具ホルダ２２に工具ヘッド２３を挿入して固定ネジ５９により固定する。すな わち、主軸ヘッド２０の上下方向移動と、工具マガジン２６ａの主軸５６側への 移動により、主軸５６の軸線と工具マガジン２６ａに保持された工具ヘッド２３ の軸線を一致させた後、主軸ヘッド２０を下降させて、工具ホルダ２２に工具ヘ ッド２３を挿入するのである。 ２４（図２参照）は工具固定手段であり、シリンダ２４ｂによって主軸ヘッド ２０側にナットランナ２４ａを移動させ、先端部を固定ネジ５９（図４参照）に 係合させる。工具ホルダ２２に工具ヘッド２３が挿入されている状態で、ナット ランナ２４ａにより固定ネジ５９をねじ込んだり、弛めたりすることにより、工 具ホルダ２２と主軸ヘッド２３との固定／固定解除を行う。

【００１１】 次に、本考案のボーリングマシンの工具交換動作および工具補正動作の処理を 図５に基づいて説明する。 ワークＷを載置しているパレットＰがボーリングマシンに搬入、固定されると 、ＣＰＵ１はワーク識別情報読取手段の制御部１４に、パレットＰに付加された ワーク識別部材の識別データを読み取らせ、送信させる（ステップ３１）。 次に、この識別データよりワークＷの種類を特定し、加工プログラムメモリ６ より所定の加工プログラムを特定する（ステップ３２）。加工プログラムを１ブ ロックずつ読み出し（ステップ３３）、そのブロックが工具交換の指令か否かを 判断する（ステップ３４）。

【００１２】 もし、工具交換指令でない場合には、ステップ３５以降の処理を行い、工具交 換指令の場合にはステップ４０に進み以下の処理を行う。主軸５６の工具ホルダ ２２に装着させている工具ヘッド２３を受け取る工具マガジン２６ａの把持部材 の面を割り出し、主軸５６側に工具マガジン２６ａを移動させ、工具ヘッド２３ の把持部２３と工具マガジン２６ａの把持部材とを係合させる。ナットランナ２ ４ａを主軸５６側に移動させ、固定ネジ５９とナットランナ２４ａの先端を係合 させる。固定ネジ５９をゆるめ、主軸ヘッド２０をサーボモータ９により上昇さ せることにより、工具ホルダ２２より工具ヘッド２３を離脱させる。ナットラン ナ２４ａを反主軸５６側に戻し、工具マガジン２６ａを割り出し、所定の工具ヘ ッド２３を主軸５６と対向させる。主軸ヘッド２０を下降させ、工具ホルダ２２ の穴に工具ヘッド２３を挿入させる。ナットランナ２６ａを主軸５６側に移動さ せ、固定ネジ５９と係合させ、固定ネジ５９をねじ込むことにより、工具ホルダ ２２に工具ヘッド２３を固定する。工具マガジン２６ａ、ナットランナ２４ａを 各々反主軸５６側に戻して、工具交換動作が完了する（ステップ４０）。

【００１３】 ステップ３５において、読み出したブロックが工具径補正の指令か否かを判断 する。工具径補正指令であれば、ステップ４５以降の処理を行い、工具径補正指 令でない場合にはステップ３６以降の処理を行う。 ステップ３６では、読み出したブロックの指令、例えば主軸回転停止指令、主 軸ヘッドの上昇・下降などの移動指令などを実行する。次に、ステップ３７にお いて、内径計測装置の制御部１５より補正データ送信用の信号の有無を判断し、 信号有りの場合には、ステップ５０以降の処理を行い、信号無しの場合には、ス テップ３８に進み、このワークＷの加工プログラムの実行が終了したか否かを判 断し、まだ終了していない場合には、ステップ３３に戻り処理を繰り返す（ステ ップ３８）。

【００１４】 ステップ３５において、工具径補正指令と判断された場合には、指示された補 正番号の工具補正データを工具補正メモリ７より読み出す（ステップ４５）。次 にシリンダ５２のピストンロッドが前進側（カムロッド５１とストッパ５３が離 反する方向）に移動しているか否かを判断し（ステップ４６）、前進側でない場 合には前進させる（ステップ４７）。 工具補正データに従ってステッピングモータ１１を駆動し、ストッパ５３を位 置決めする（ステップ４８）。シリンダ５２のピストンロッドを後退させ、スト ッパ５３にカムロッド５１を当接させることにより、移動主軸２１、工具ホルダ ５２を介して工具ヘッド２３の刃先位置が位置決めされる（ステップ４９）。そ して、ステップ３８に進み処理を行う。なお、この工具径補正指令は、工具ヘッ ド２３が交換されたときや、同じ工具ヘッド２３で連続して加工を行っている場 合には、前のワークの計測データがフィードバックされて補正データが書き替わ ったときなどに実行すれば好適である。すなわち、加工プログラムでは、ボーリ ング穴加工を行う直前に実行すればよい。

【００１５】 ステップ３７において、内径計測装置の制御部１５より計測データの出力が有 りと判断された場合には、ワーク又は加工穴などの識別データと計測データとを ＣＰＵ１は受信する（ステップ５０）。この識別データにより工具補正メモリ７ の補正番号を特定し、その補正番号の補正データを読み出す。補正データ演算部 ７ａにおいて計測データが目標値（径）との差のデータであれば、補正データに 計測データを加減算し、新しい補正データを演算する。例えば、計測した内径が 、目標径より５μｍ大きく加工されていた場合には、補正データを径方向の５μ ｍに相当する軸線方向寸法分を減算し、目標径より５μｍ小さい場合には、補正 データを径方向の５μｍに相当する軸線方向寸法分を加算する（ステップ５１） 。工具補正メモリ７の所定の補正番号の補正データを新しく演算した補正データ に書き替え（ステップ５２）、ステップ３８に進み、処理を行う。

【００１６】 このようにワークＷの種類等により変わる穴径に対応して工具ヘッド２３を工 具交換することができる。そのうえ、この工具ヘッド２３に対応した補正データ を前回加工したワークＷの穴径寸法より目標値に対する差分がフィードバックさ れ、新しい補正データより位置決め装置５５でカムロッド５１の位置を制御する 工具径補正を行って加工するので高精度な穴径寸法を維持することができる。 以上説明した実施例では、計測装置から送信されてくる計測データを目標値と の差としているが、これに限定されるものではなく、穴径寸法値を送信して、Ｎ Ｃ装置内でパラメータ等に記憶させた目標値との差を求めてから、前記した処理 と同様な処理を行ってもよい。また、カムロッド５１とシリンダ５２のピストン ロッドが一体的に係合しているが、分離された構成でもよく、カムロッド５１が 付勢部材等によりピストンロッド側に付勢されていればよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のボーリングマシンにおいては、工具交換および 交換した工具毎の工具補正の自動化が可能であるため、複数の穴径に対応するボ ーリング加工を行うことができる柔軟性に富むとともに、高精度な穴径に寸法維 持が可能なボーリング加工を行うことができ、ボーリングマシンの自動化、高精 度化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のボーリングマシン等のブロック図であ
る。

【図２】本考案のボーリングマシンの正面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視の概略説明図である。

【図５】本考案のボーリングマシンの穴径変更時の工具
交換動作および工具補正動作の処理を説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ メインプロセッサ（ＣＰＵ） ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ６ 加工プログラムメモリ ７ 工具補正メモリ ７ａ 工具補正データ演算部 ８ 移動軸制御部 １０ シーケンサ １５ 内径計測装置制御部 １５ａ Ｉ／Ｏインタフェース １６ ＮＣ装置 ２１ 工具主軸 ２４ 工具固定手段 ２６ ＡＴＣ ５１ カムロッド ５２ シリンダ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークにボーリング加工を行うボーリン
   グマシンであって、 主軸ヘッドに回転自在に軸承された主軸内を貫通し、こ
   の主軸の軸線方向に進退移動自在に設けられ、一端側に
   カムを形成したカムロッドと、 前記主軸ヘッドの前記カムロッドの他端と係合してカム
   ロッドを進退移動させるシリンダ装置と、 前記主軸ヘッドの前記シリンダ装置に沿って設けられ、
   前記カムロッド他端側に当接してこのカムロッドを位置
   決めする位置決め装置と、 前記主軸の一端側に径方向に移動自在に設けられ、前記
   カムロッドと係合してこのカムロッドの進退移動により
   径方向に移動するとともに前記主軸と一体回転可能な工
   具主軸と、 この工具主軸に着脱自在に装着される工具体と、 前記ボーリングマシンの基体に設けられ、複数の工具体
   を貯蔵するとともに前記工具主軸に所望の工具体を供給
   する自動工具交換装置と、 前記基体に設けられ、前記工具主軸へ進退移動して前記
   工具主軸の前記工具体を固定または固定解除する工具固
   定手段と、 前記ボーリングマシンの近傍に設けられ、前記ワークに
   加工された穴径の寸法を計測する計測装置とのあいだで
   計測データなどの入出力を行う第１の入出力部と、前記
   ボーリングマシンに設けられ、前記ワークの種類を特定
   させるための識別手段とのあいだで識別データなどの入
   出力を行う第２の入出力部と、前記複数の工具体の刃先
   位置を補正するための補正データをこの工具体毎に記憶
   している工具補正メモリと、前記識別データで種類を特
   定されたワークを所定の工具体で加工後、その加工寸法
   を計測した計測データと前記工具補正メモリ内に記憶さ
   れた前記所定の工具体に対応した補正データとを演算し
   新しい補正データを求める演算部と、この各部、メモリ
   を統轄制御する中央処理装置とを有する制御装置とから
   なり、 工具交換しながら複数の穴径のボーリング加工をする
   際、前記計測装置の計測データを前記制御装置側にフィ
   ードバックすることにより前記工具補正メモリの工具体
   毎の補正データを順次書き替えるとともに、この補正デ
   ータに従って前記位置決め装置により前記カムロッドの
   位置を制御し、前記工具体の刃先位置を工具体毎に補正
   することを特徴とするボーリングマシン。