JPH0739070B2

JPH0739070B2 - ドリル自動割り出し装置

Info

Publication number: JPH0739070B2
Application number: JP7119087A
Authority: JP
Inventors: 隆博佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS63237856A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、例えばドリルの研削等に用いられドリルの
割り出しを自動的に行うことのできるドリル自動割り出
し装置に関するものである。

「従来の技術」一般に、ドリルの研削を行うには、その研削位置を割り
出す作業が必要である。この作業は、ドリルを主軸に保
持し、作業者が顕微鏡をのぞきながらドリルを回転さ
せ、割り出しを行っていた。ところが、この方法では、
人手を要するばかりか、作業者によって割り出し精度が
ばらつき、さらに作業者が長時間顕微鏡をのぞかなけれ
ばならないことから、作業者が疲労しやすいという欠点
があった。そこで、本願出願人は、「実願昭60-41320;
自動ドリル先端加工機」において、画像処理装置を用い
て自動的に割り出しを行う加工機を提案した。この加工
機は、主軸にドリルを保持し、このドリル先端部の映像
をカメラを通して画像処理装置に送り、予め記憶されて
いる基準形状と比較して、前記主軸を回転制御し、所定
の割り出しを行うものである。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、上記のような画像処理装置を用いて割り出し
を行う方法は、自動化はできるものの、画像処理装置自
体が高価であるという問題点があった。また、画像処理
装置は、処理すべき情報量が膨大であることから処理時
間が長く、このため割り出しのサイクルタイムが長くな
ってしまうという問題点もあった。

「問題点を解決するための手段」この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、回転装置により回転せしめられるとともにドリル
を保持する主軸部と、この主軸部の回転角を検出する角
度検出器と、前記ドリルの側面視形状を拡大投影する拡
大投影器と、前記拡大投影器の投影面に設けられ、この
投影面上に投影されたドリル像のＶ字状くびれ部の斜辺
を検知する光センサと、前記ドリルを回転し前記投影面
上で前記ドリル像を軸方向に移動させた際に、前記Ｖ字
状くびれ部の一方の斜辺が前記光センサに検知されたと
きの第１の回転角と、他方の斜辺が前記光センサに検知
されたときの第２の回転角とを記憶し、前記第１の回転
角と前記第２の回転角とから割り出し角を算出し、前記
回転装置を制御して前記割り出し角に前記ドリルを位置
決めする制御装置とを備えた構成とされている。

「作用」この発明は、回転装置により回転せしめられるとともに
ドリルを保持する主軸部と、この主軸部の回転角を検出
する角度検出器と、前記ドリルの側面視形状を拡大投影
する拡大投影器と、前記拡大投影器の投影面に設けら
れ、この投影面上に投影されたドリル像のＶ字状くびれ
部の斜辺を検知する光センサと、前記ドリルを回転し前
記投影面上で前記ドリル像を軸方向に移動させた際に、
前記Ｖ字状くびれ部の一方の斜辺が前記光センサに検知
されたときの第１の回転角と、他方の斜辺が前記光セン
サに検知されたときの第２の回転角とを記憶し、前記第
１の回転角と前記第２の回転角とから割り出し角を算出
し、前記回転装置を制御して前記割り出し角に前記ドリ
ルを位置決めする制御装置とを備えているから、安価な
センサで割り出しを行うことができ、したがって装置の
コストを低く抑えることができる。また、画像処理装置
と比較して演算処理が容易で、処理時間が短くてすみ、
したがって割り出しのサイクルタイムを短縮することが
できる。さらに、拡大投影器で拡大された像をセンサで
検出するから、高精度の割り出しを行うことができる。

「実施例」以下、この発明の一実施例について第１図ないし第３図
を参照して説明する。

第１図は、この発明に係るドリル自動割り出し装置を示
す図である。このドリル自動割り出し装置は、ドリルを
保持する主軸部11を備えている。この主軸部11には、減
速歯車12を介してサーボモーター（回転装置）13が接続
されており、このサーボモーター13には、回転角を検出
するロータリーエンコーダ（角度検出器）14が設けられ
ている。一方、前記主軸部11にはコレットチャック15を
介してドリル16が保持されている。このドリル16の側方
には、拡大投影機17が配設されている。この拡大投影機
17は、光源（図示せず）からの光を反射鏡18で反射さ
せ、前記ドリル16の軸線に直交する方向の光を前記ドリ
ル16に投光し、そのドリル像19を投影機16の投影面20上
に映し出すようになっている。前記投影面19に映し出さ
れたドリル像19は、光源からの光が前記ドリルによって
さえぎられて影の状態となったものであって、切屑排出
溝に相当する略Ｖ字状のＶ字状くびれ部21を有してい
る。そして、前記投影面20上の前記Ｖ字状くびれ部21に
は、光センサ22が設けられている。

前記光センサ22および前記ロータリーエンコーダー14に
は、制御装置23が接続されている。この制御装置23は、
前記光センサ22およびロータリーエンコーダー14からの
測定情報がインプットされるとともに、この情報をもと
に割り出し角を算出し、前記制御装置23に接続された前
記サーボモーター13に対して割り出しをするための命令
をアウトプットするようになっている。

このようなドリル自動割り出し装置の割り出しは次のよ
うに行なわれる。

まず、主軸11にコレットチャック15を介してドリル16を
装着する。

次に、サーボモータ13を駆動させ、ドリル16を１回転以
上回転させて、ドリル16を定速状態にする。

すると、前記投影面20上のドリル像19は、軸方向に移動
する。そして、このドリル像19の移動によって、前記光
センサ22は、第２図に矢印Ａに示すように、前記ドリル
像19に対して相対的に軸方向に移動する。

この際、前記光センサ22は、前記ドリル像19の明暗を検
出し、前記制御装置23に出力する。この時出力される波
形は、第２図に示すような出力波形31であって、前記光
センサ22が前記ドリル像19がある位置にきたときは暗い
ためOFFとなり、前記Ｖ字状くびれ部21の一方の斜辺21a
を通過する時にOFFからONになり、前記光センサ22が前
記ドリル像がないくびれ部21内にあるときは明るいため
ONとなり、前記くびれ部21の他方の斜辺21bを通過する
時にONからOFFとなり、前記光センサ22が前記ドリル像1
9がある位置にくると暗いためOFFとなる。

そして、前記制御装置23は、前記出力波形31をメモリに
記憶する。

一方、前記サーボモータ13に取り付けられたロータリー
エンコーダー14からは、第２図に示すような出力波形32
が出力され、この出力波形32も制御装置23のメモリに記
憶される。

次に、前記制御装置23において、前記出力波形31と前記
出力波形32とから、前記出力波形31のOFFからONに変化
する時点の第１の角度31aとONからOFFに変化する時点の
第２の角度31bとの中点位置の割り出し角度31cを算出す
る。

そして、前記サーボモータ13を駆動させ、前記ロータリ
ーエンコーダー14の角度が、演算された割り出し角度31
cになったら、サーボモータ13を停止し割り出しを完了
する。

なお、別種のドリルの割り出しを行う場合には、その切
屑排出溝のピッチに応じて、前記センサの軸方向の位置
を調整すればよい。

以上のように、上記ドリル自動割り出し装置にあって
は、サーボモータ13によって回転されドリル16を保持す
る主軸部11と、この主軸部11の回転角を検出するロータ
リーエンコーダー14と、前記ドリル16の側面視形状を拡
大投影する拡大投影器17と、前記拡大投影器17の投影面
20に設けられ、この投影面20上に投影されたドリル像19
のＶ字状くびれ部21の斜辺21a,21bを検知する光センサ2
2と、前記Ｖ字状くびれ部21の一方の斜辺21aが前記光セ
ンサ22に検知されたときの第１の回転角31aと、他方の
斜辺21bが前記光センサ22に検知されたときの第２の回
転角31bとから、割り出し角31cを算出し、前記サーボモ
ータ13を制御して、前記割り出し角31cに前記ドリル16
を位置決めする制御装置23とを備えているから、安価な
光センサ22で割り出しを行うことができ、したがって装
置のコストを低く抑えることができる。また、画像処理
装置と比較して演算処理が容易で、処理時間が短くてす
み、したがって割り出しのサイクルタイムを短縮するこ
とができる。さらに、拡大投影器17で拡大されたドリル
像19を光センサ22で検出するから、高精度の割り出しを
行うことができる。また、割り出し作業を機械化するこ
とができ、無人運転が可能となる。

また、上記のドリル自動割り出し装置にあっては、温度
によってセンサの光電変換特性が変わっても正確な割り
出しを行うことができる。これは以下のような理由によ
る。

投影面20上におけるドリル像19の境界の明暗は、実際に
はピントのずれ、光の回折等によってぼやけている。Ｖ
字状くびれ部21の２つの斜辺21a,21bにおいても、第３
図に示すように、その両側に暗部から明部に変化する中
間部33が存在する。このため、光センサ22によって検出
された明暗の波形34には、前記中間部33に対応して傾斜
部34aが形成される。ところが、このままではデジタル
処理ができないため、一定の明るさＱを境としてＱ以下
の明るさの部分をOFFとし、Ｑ以上の明るさの部分をON
として波形を変換し、矩形状の出力波形31として制御装
置23に出力している。

ところで、前記光センサ22に光電変換特性は温度によっ
て変化する。このため、光センサ22によって直接検出さ
れた明暗の波形は、符号35で示す波形および符号36で示
す波形にずれてしまい、その結果、矩形状の出力波形も
符号37で示すような波形および符号38で示すような波形
にずれてしまう。したがって、割り出し角度に誤差がで
る可能性がある。

ところが、このドリル自動割り出し装置にあっては、OF
FからONに変化する第１の角度31aとONからOFF変化する
第２の角度31bの中点位置を割り出し角度31cとしてい
る。したがって、前記誤差が生じたとしても、この誤差
は中点位置に対して対称に生じるため、割り出し角度31
cには影響を及ぼさない。このようなことから、上記ド
リル自動割り出し装置にあっては、温度変化によって光
センサ22の光電変換特性に変化が生じても、正確な割り
出しを行うことができるのである。

なお、上記実施例においては、回転装置としてサーボモ
ータを採用しているが、これに限る必要はなく、ステッ
ピングモーター等でもよい。

また、上記実施例においては、角度検出器としてロータ
リーエンコーダーを採用しているが、これに限る必要は
なく、ポテンショメータ等でもよい。

「発明の効果」以上に説明したように、この発明によれば、回転装置に
より回転せしめられるとともにドリルを保持する主軸部
と、この主軸部の回転角を検出する角度検出器と、前記
ドリルの側面視形状を拡大投影する拡大投影器と、前記
拡大投影器の投影面に設けられ、この投影面上に投影さ
れたドリル像のＶ字状くびれ部の斜辺を検知する光セン
サと、前記ドリルを回転し前記投影面上で前記ドリル像
を軸方向に移動させた際に、前記Ｖ字状くびれ部の一方
の斜辺が前記光センサに検知されたときの第１の回転角
と、他方の斜辺が前記光センサに検知されたときの第２
の回転角とを記憶し、前記第１の回転角と前記第２の回
転角とから割り出し角を算出し、前記回転装置を制御し
て前記割り出し角に前記ドリルを位置決めする制御装置
とを備えているから、割り出し装置自体を安価にするこ
とができるとともに、割り出しのサイクルタイムを短く
することができ、また投影機で拡大した像を測定するよ
うにしているから、割り出し精度を高めることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図はロー
タリーエンコーダーからの出力波形と光センサからの出
力波形とドリル像にたいする光センサの相対位置とを示
す図、第３図はくびれ部に対する光センサの位置と光セ
ンサの光電変換特性が変化したときの光センサが検出す
る明暗の波形と光センサが制御装置に出力する波形とを
示す図である。 11……主軸部、13……サーボモータ（回転装置）、14…
…ロータリーエンコーダー（角度検出器）、16……ドリ
ル、17……拡大投影機、19……ドリル像、20……投影
面、21……Ｖ字状くびれ部、21a,21b……斜辺、22……
光センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転装置により回転せしめられるとともに
ドリルを保持する主軸部と、この主軸部の回転角を検出
する角度検出器と、前記ドリルの側面視形状を拡大投影
する拡大投影器と、前記拡大投影器の投影面に設けら
れ、この投影面上に投影されたドリル像のＶ字状くびれ
部の斜辺を検知する光センサと、前記ドリルを回転し前
記投影面上で前記ドリル像を軸方向に移動させた際に、
前記Ｖ字状くびれ部の一方の斜辺が前記光センサに検知
されたときの第１の回転角と、他方の斜辺が前記光セン
サに検知されたときの第２の回転角とを記憶し、前記第
１の回転角と前記第２の回転角とから割り出し角を算出
し、前記回転装置を制御して前記割り出し角に前記ドリ
ルを位置決めする制御装置とを備えたことを特徴とする
ドリル自動割り出し装置。