JPH0739071B2 - ドリル自動割り出し装置 - Google Patents

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、前記ドリルの側方に配設され、先端部に発
光部と受光部とを有し、前記発光部からの光を前記ドリ
ルに反射させてその反射光を前記受光部で受光するよう
になされ、前記受光部の受光量が少ない時第１の出力信
号を出力し、受光量が多い時第２の出力信号を出力する
オプトセンサと、前記ドリルを回転した際に、前記角度
検出器からの出力情報と、前記オプトセンサからの出力
情報とを入力して、前記オプトセンサの出力情報が第１
の出力信号となっている角度区間の中央値を割り出し角
として算出し、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、前記ドリルの側方に配設され、先端
部に発光部と受光部とを有し、前記発光部からの光を前
記ドリルに反射させてその反射光を前記受光部で受光す
るようになされ、前記受光部の受光量が少ない時第１の
出力信号を出力し、受光量が多い時第２の出力信号を出
力するオプトセンサと、前記ドリルを回転した際に、前
記角度検出器からの出力情報と、前記オプトセンサから
の出力情報とを入力して、前記オプトセンサの出力情報
が第１の出力信号となっている角度区間の中央値を割り
出し角として算出し、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、安価なオプト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。

「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４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、オプトセンサ17が設けられて
いる。このオプトセンサ17は、先端部18に発光部と受光
部とを有している。前記オプトセンサ17は、第２図
（ａ）に示すように、前記発光部からの投光方向が前記
ドリルの軸線Ｐに対して若干ずれるように、前記先端部
18を前記ドリル16に向けて配設されている。このような
オプトセンサ17は、前記発光部からの光を前記ドリル16
に反射させ、その反射光を前記受光部で受光するように
なっている。そして、このオプトセンサ17は、第２図
（ａ）に示すように、発光部からの光の光路上にドリル
が存在せず、したがって反射光の受光量が一定量より少
ない場合には、OFF（第１の出力信号）を出力するよう
になされており、また第２図（ｂ）および第２図（ｃ）
に示すように、発光部からの光の光路上にドリルが存在
し、したがって反射光の受光量が一定量より多い場合に
は、ON（第２の出力信号）を出力するようになされてい
る。

前記オプトセンサ17および前記ロータリーエンコーダー
14には、制御装置19が接続されている。この制御装置19
は、前記オプトセンサ17およびロータリーエンコーダー
14からの出力情報が入力されるとともに、この情報をも
とに割り出し角を算出し、前記制御装置19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
令を出力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を定速状態にした後、前記オプ
トセンサ17を作動させる。

すると、オプトセンサ17はその先端部18の発光部から光
を投光するとともに、受光部で受光量を測定する。

ここで、第２図（ａ）に示すように、発光部からの光の
光路上にドリルが存在せず、したがって反射光の受光量
が一定量より少ない場合には、前記オプトセンサ17はOF
F（第１の出力信号）を出力する。また、第２図（ｂ）
および第２図（ｃ）に示すように、発光部からの光の光
路上にドリルが存在し、したがって反射光の受光量が一
定量より多い場合には、前記オプトセンサ17はON（第２
の出力信号）を出力する。このようにして出力される信
号は、第３図に示すような出力波形21になる。そして、
前記制御装置19は、前記出力波形21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３図に示すような出力波形22
出力され、この出力波形22も制御装置19のメモリに記憶
される。

次に、前記制御装置19において、前記出力波形21と前記
出力波形22とから、前記出力波形21のONからOFFに変化
する時点の第１の角度21aとOFFからONに変化する時点の
第２の角度21bとの中点位置の割り出し角度21c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21
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、先端部18に発光部と受光部とを
有し、前記発光部が前記ドリル16に向けて配設されたオ
プトセンサ17と、前記オプトセンサ17の出力信号がOFF
となっている角度区間の中央値を割り出し角21cとして
算出し、前記サーボモータ13を制御して前記割り出し角
21cに前記ドリル16を位置決めする制御装置19とを備え
ているから、安価なオプトセンサ17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、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
によってオプトセンサ17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。

オプトセンサ17の受光部の受光角は０°ではなく、ある
程度の角度を有している。このため、オプトセンサ17の
受光部の直前を、ランド部16bと切屑排出溝16aとの境界
部が通過する際には、その受光量は突然変化するわけで
はなく、ある傾きをもって変化する。したがって、第４
図に示すように、オプトセンサ17によって検出された受
光量の波形23には、傾斜部23a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21として制御装置19に出力している。

ところで、前記オプトセンサ17の光電変換特性は温度に
よって変化する。このため、オプトセンサ17によって直
接検出された受光量の波形23は、符号24で示す波形およ
び符号25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26で示すような波形および符号27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、ON
からOFFに変化する第１の角度21aとOFFからON変化する
第２の角度21bの中点位置を割り出し角度21c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21
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、温度変化によってオ
プトセンサ17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
ドリルの側方に配設され、先端部に発光部と受光部とを
有し、前記発光部からの光を前記ドリルに反射させてそ
の反射光を前記受光部で受光するようになされ、前記受
光部の受光量が少ない時第１の出力信号を出力し、受光
量が多い時第２の出力信号を出力するオプトセンサと、
前記ドリルを回転した際に、前記角度検出器からの出力
情報と、前記オプトセンサからの出力情報とを入力し
て、前記オプトセンサの出力情報が第１の出力信号とな
っている角度区間の中央値を割り出し角として算出し、
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もに、割り出しのサ
イクルタイムを短くす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図は第１
図中II-II線に沿う矢視断面図、第３図はロータリーエ
ンコーダーからの出力波形とオプトセンサからの出力波
形とを示す図、第４図はオプトセンサの光電変換特性が
変化したときのオプトセンサが検出する受光量の波形と
オプト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……オプトセンサ、18……先端部、19……制御装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記ドリルの側方に配設され、先端
   部に発光部と受光部とを有し、前記発光部からの光を前
   記ドリルに反射させてその反射光を前記受光部で受光す
   るようになされ、前記受光部の受光量が少ない時第１の
   出力信号を出力し、受光量が多い時第２の出力信号を出
   力するオプトセンサと、前記ドリルを回転した際に、前
   記角度検出器からの出力情報と、前記オプトセンサから
   の出力情報とを入力して、前記オプトセンサの出力情報
   が第１の出力信号となっている角度区間の中央値を割り
   出し角として算出し、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。