JPWO2020095781A1 - Drilling machine - Google Patents
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Abstract
【課題】穿孔加工時の振動による位置ズレの誤検知が生じにくいようにした穿孔機を提供する。【解決手段】当該穿孔機(1)は、工具本体(10)と、工具本体(10)
を被加工物Wに対して固定するための電磁石(16)を有する固定部(12)と、工具本体(10)の前方に位置し、工具本体(10)に対して上下動可能とされた工具取付部(20)と、工具本体(10)に対して固定された3軸加速度センサ(28)と、当該穿孔機(1)の制御を行う制御部(26)とを備える。制御部(26)は、3軸加速度センサ(28)によって計測された工具本体(10)の少なくとも前後方向での加速度が所定の閾値を越えて変化したときに、被加工物Wに対する固定部(12)の位置ズレが生じたと判断する。位置ズレが生じた場合にはLED表示部(44)にエラー表示がされるとともに、モータ(22)が強制的に停止される。PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drilling machine capable of preventing erroneous detection of positional deviation due to vibration during drilling. SOLUTION: The drilling machine (1) has a tool body (10) and a tool body (10).
Is located in front of the fixing portion (12) having an electromagnet (16) for fixing the workpiece W to the work piece W and the tool body (10), and can move up and down with respect to the tool body (10). It includes a tool mounting unit (20), a 3-axis acceleration sensor (28) fixed to the tool body (10), and a control unit (26) that controls the drilling machine (1). The control unit (26) is fixed to the workpiece W when the acceleration of the tool body (10) measured by the 3-axis acceleration sensor (28) at least in the front-rear direction exceeds a predetermined threshold value. It is determined that the misalignment of 12) has occurred. When the position shift occurs, an error is displayed on the LED display unit (44) and the motor (22) is forcibly stopped.
Description
本発明は、穿孔機に関し、より詳細には穿孔加工中の工具本体の位置ズレを検知する機能を有する可搬型の穿孔機に関する。 The present invention relates to a punching machine, and more particularly to a portable punching machine having a function of detecting a misalignment of a tool body during drilling.
被加工物に対して磁石やクランプ、真空吸着などの固定部によって固定できるようにした可搬型の穿孔機がある。このような穿孔機は、通常、制御回路を内蔵する工具本体と、その下部に配置された固定部と、工具本体の前方位置において上下動可能に取り付けられた穿孔駆動部とを備える。穿孔駆動部は、ドリルや環状カッターのような穿孔工具が着脱可能に取り付けられる工具取付部と、工具取付部を上下方向に延びる回転軸線を中心に回転させるモータとが設けられている。このような穿孔機は、工具本体を固定部で被加工物に対して固定した状態で、工具取付部及びそれに取り付けられた穿孔工具を回転駆動させ、穿孔工具を被加工物に向かって下方に移動させて被加工物に押し当てることにより、被加工物の穿孔加工を行うようになっている。 There is a portable drilling machine that can be fixed to the work piece by fixing parts such as magnets, clamps, and vacuum suction. Such a drilling machine usually includes a tool body having a built-in control circuit, a fixing portion arranged below the tool body, and a drilling drive unit mounted so as to be movable up and down at a position in front of the tool body. The drilling drive unit is provided with a tool mounting portion to which a drilling tool such as a drill or an annular cutter is detachably attached, and a motor that rotates the tool mounting portion around a rotation axis extending in the vertical direction. In such a drilling machine, with the tool body fixed to the workpiece by the fixing portion, the tool mounting portion and the drilling tool attached to the tool mounting portion are rotationally driven, and the drilling tool is moved downward toward the workpiece. By moving it and pressing it against the work piece, the work piece is drilled.
可搬型の穿孔機の固定部は、穿孔加工中に工具本体の位置がずれないように十分な固定力を有するように設計されている。しかしながら、例えば、ドリルなどの穿孔工具が被加工物に食いついてしまうなどして工具本体に過大な力が作用した場合に、固定部による固定が維持できなくなり、工具本体及び固定部が穿孔工具を中心に回転してしまうことがあり得る。そのため、このような固定部の位置ズレを検知するための位置ズレ検知機構を設け、位置ズレを検知した場合にはモータの駆動を即座に停止するなどして、安全性を高めたものが開発されている。例えば、特許文献1に示される穿孔機においては、ドリル部が設けられた側を前方としたときの横方向の位置変位を検知するようにした水銀スイッチを工具本体内に配置し、この水銀スイッチによって固定部の横方向の位置ズレを検知するようにしている。また特許文献2に示される穿孔機においては、上下に配置された2つの電極と円筒状のリングにより囲まれた環状の隙間内に導電性の球体を配置した振動センサが工具本体内に配置されている。この振動センサは、水平方向での変位が生じたときに、球体が環状の隙間内で移動して上下の電極間を導通させるようになっており、水平方向でのどの方向での変位が生じた場合でも、それを検知できるようになっている。特許文献3に示される穿孔機においては、3軸加速度センサを工具本体内に配置し、水平方向での加速度変化を検知することにより工具本体及び固定部の位置ズレを検知するようになっている。 The fixing part of the portable drilling machine is designed to have a sufficient fixing force so that the position of the tool body does not shift during the drilling process. However, when an excessive force is applied to the tool body, for example, when a drilling tool such as a drill bites into the work piece, the fixing by the fixing portion cannot be maintained, and the tool body and the fixing portion press the drilling tool. It can rotate to the center. Therefore, we have developed a device with improved safety by providing a position shift detection mechanism to detect such position shift of the fixed part and immediately stopping the drive of the motor when the position shift is detected. Has been done. For example, in the drilling machine shown in
上述のような種々の位置ズレ検知機構は穿孔機の安全性を向上させるためには非常に有効である。しかしながら、穿孔加工中に加工条件によっては工具本体に比較的に大きな振動が生じることがあり、その場合に位置ズレ検知機構がその振動を検知し、穿孔機の制御部が位置ズレが生じたと誤って判断してモータを停止させたりエラー表示をしたりすることがあった。このような位置ズレの誤検知が生じると、穿孔加工が中断されてしまい作業効率が大きく低下する。 The various misalignment detection mechanisms as described above are very effective for improving the safety of the drilling machine. However, depending on the machining conditions, a relatively large vibration may occur in the tool body during drilling, and in that case, the misalignment detection mechanism detects the vibration, and the control unit of the perforator mistakenly thinks that the misalignment has occurred. In some cases, the motor was stopped or an error was displayed. If such an erroneous detection of misalignment occurs, the drilling process is interrupted and the work efficiency is greatly reduced.
そこで本発明は、穿孔加工時の振動による位置ズレの誤検知が生じにくいようにした穿孔機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a drilling machine that makes it difficult for erroneous detection of misalignment due to vibration during drilling to occur.
すなわち本発明は、
工具本体と、
該工具本体の下部に位置し、該工具本体を被加工物に対して固定するための固定部と、
該工具本体の前方に位置し、該工具本体に上下動可能に取り付けられた工具取付部と、
該工具取付部を上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動するモータと、
該工具本体に対して固定された加速度センサと、
被加工物への穿孔加工が開始された後に、該加速度センサによって計測された該工具本体の少なくとも前後方向での加速度がある閾値を越えて変化したことを検知したときに、該被加工物に対する該固定部の位置ズレが生じたと判断するようにされた制御部と、
を備える穿孔機を提供する。That is, the present invention
With the tool body
A fixing portion located at the lower part of the tool body for fixing the tool body to the workpiece,
A tool mounting part located in front of the tool body and mounted on the tool body so as to be movable up and down,
A motor that rotationally drives the tool mounting portion around a rotation axis extending in the vertical direction,
An accelerometer fixed to the tool body and
When it is detected that the acceleration of the tool body measured by the acceleration sensor in at least the front-rear direction has changed beyond a certain threshold value after the drilling of the workpiece is started, the workpiece is subjected to the drilling process. A control unit that is designed to determine that the fixed unit is misaligned,
Provide a drilling machine equipped with.
工具本体及び固定部に対して工具取付部がその前方位置に配置されているという位置関係から、穿孔加工時の工具本体の振動は、工具本体の前後方向に比べて横方向により大きく生じることが本願発明者による実験により見出された。当該穿孔機においては、加速度センサによって計測された工具本体の少なくとも前後方向での加速度がある閾値を越えて変化したことを検知したときに位置ズレが生じたと判断するようになっており、横方向での加速度変化が生じただけでは位置ズレが生じたとは判断しない。そのため、横方向に比較的に大きく生じる穿孔加工時の振動によって位置ズレを誤検知することを防止することが可能となる。なお、本発明および本願明細書における上下、前後、横などの方向は工具本体に対する相対的な方向を意味するのであり、必ずしも工具使用時における作業者から見た方向を意味するものではない。例えば、当該穿孔機は壁や天井に固定して使用することも可能であり、そのような場合には工具本体の上下、前後、横の方向は、使用者から見た方向とは必ずしも一致しない。 Due to the positional relationship in which the tool mounting portion is located in front of the tool body and the fixing portion, the vibration of the tool body during drilling may be larger in the lateral direction than in the front-rear direction of the tool body. It was found by an experiment by the inventor of the present application. In the drilling machine, when it is detected that the acceleration of the tool body measured by the acceleration sensor at least in the front-rear direction has changed beyond a certain threshold value, it is determined that the position shift has occurred, and it is determined that the position shift has occurred. It is not judged that the positional deviation has occurred just by the change in acceleration at. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection of misalignment due to vibration during drilling that occurs relatively large in the lateral direction. In addition, the directions such as up / down, front / back, and sideways in the present invention and the present specification mean the relative directions with respect to the tool body, and do not necessarily mean the directions seen by the operator when the tool is used. For example, the drilling machine can be used by fixing it to a wall or ceiling, and in such a case, the vertical, front-back, and lateral directions of the tool body do not always match the directions seen by the user. ..
具体的には、該制御部は、該工具本体が該固定部によって該被加工物に対して固定された状態において当該穿孔機による穿孔加工が開始される前に、該加速度センサが示している該前後方向での加速度を初期値として取得し、該初期値に対して所定の値を加算又は減算した値を該閾値として設定するようにすることができる。 Specifically, the control unit is indicated by the acceleration sensor before the drilling process by the drilling machine is started in a state where the tool body is fixed to the workpiece by the fixing portion. The acceleration in the front-rear direction can be acquired as an initial value, and a value obtained by adding or subtracting a predetermined value from the initial value can be set as the threshold value.
好ましくは、該加速度センサが、該前後方向での加速度と該工具本体の横方向での加速度を計測するようにされ、該制御部は該加速度センサによって計測された該前後方向での加速度が該閾値を越えて変化すると共に該横方向での加速度がある閾値を越えて変化したことを検知したときに該位置ズレが生じたと判断するようにすることができる。 Preferably, the acceleration sensor is adapted to measure the acceleration in the anteroposterior direction and the acceleration in the lateral direction of the tool body, and the control unit measures the acceleration in the anteroposterior direction measured by the acceleration sensor. It is possible to determine that the positional deviation has occurred when it is detected that the acceleration in the lateral direction has changed beyond a certain threshold while changing beyond the threshold.
又は、該加速度センサが該前後方向での加速度のみを検知するようにされた1軸加速度センサであるようにすることもできる。 Alternatively, the acceleration sensor may be a uniaxial acceleration sensor that detects only the acceleration in the front-rear direction.
該制御部が、該位置ズレが生じたと判断したときに該モータの駆動を停止するようにすることもできる。 It is also possible to stop the driving of the motor when the control unit determines that the misalignment has occurred.
以下、本発明に係る穿孔機の実施形態を添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the drilling machine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の一実施形態に係る穿孔機1は、図1乃至図3に示すように、工具本体10と、工具本体10の下部に取り付けられた固定部12と、工具本体10の前方(図1で見て左方)に位置する穿孔駆動部14とを備える。固定部12は電磁石16(図3)を有し、電磁石16による磁力によって磁性体からなる被加工物Wに磁気吸着して固定される。穿孔駆動部14は、環状カッター18のような穿孔工具が着脱可能に取り付けられる工具取付部20と、工具取付部20を回転駆動するためのモータ22(図3)とを有する。穿孔駆動部14は工具本体10に対して上下動可能に取り付けられており、工具本体10の側面に配置されたハンドル24を操作することにより上昇及び下降するようになっている。工具取付部20は、工具本体10の前方の位置に配置され、上下方向に延びる回転軸線Rを中心に回転するようになっている。当該穿孔機1によって穿孔作業を行う際には、固定部12によって工具本体10を被加工物Wに対して固定した状態で、工具取付部20をモータ22により回転駆動して環状カッター18を回転させる。そして、ハンドル24を回転操作することにより穿孔駆動部14を被加工物Wに向かって下降させて、回転している環状カッター18を被加工物Wに押し付けることにより、被加工物Wに対する穿孔加工が行われる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the
工具本体10の内部には、当該穿孔機1の制御を行うための制御部26や、3軸加速度センサ28などを含む回路が配置されている。3軸加速度センサ28は、工具本体10の前後方向(図1で見て左右方向)と、横方向(図2で見て左右方向)と、上下方向での加速度をそれぞれ検知できる。制御部26は、当該穿孔機1の全体の制御を行うメイン制御部30と、主として3軸加速度センサ28の制御を行うセンサ制御部32とからなっている。回路にはさらに、モータ22の起動と停止を操作するためのモータスイッチ34、モータ22に流れる電流を検出するための電流検出部36、メイン制御部30から命令に基づいてモータ22の駆動を制御するためのトリガー回路38、電磁石16の起動と停止を操作するための電磁石スイッチ40、電磁石16のコイルの断線を検出するための電磁石断線検出部42が含まれている。また、LEDの点灯や点滅により当該穿孔機1の状態を作業者に通知するためのLED表示部44も設けられている。 Inside the
当該穿孔機1の動作を図4及び図5のフローチャートを参照して説明する。当該穿孔機1を被加工物W上の所定の場所に置き、電源コードをコンセントに接続して電磁石スイッチ40をONにすると(S10、S12)、固定部12の電磁石16が起動して電磁石16の磁力により固定部12が被加工物Wに固定される(S14)。このとき電磁石16に流れる電流を電磁石断線検出部42において検知して電磁石のコイルが断線していないかを確認する(S16)。電磁石断線検出部が電流を検知しない場合には、電磁石断線検出部42からメイン制御部30に対して断線信号が送信され、メイン制御部30はLED表示部44を点滅させて電磁石が断線していることを示すエラー表示を行う(S18)。電磁石が断線していない場合には、次にモータスイッチ34の状態を確認し(S20)、この時点で既にモータスイッチ34がONになっている場合には、メイン制御部30はLED表示部44を点滅させてモータ再起動のエラー表示を行う(S22)。なお、このときにはモータスイッチ34がONになっていてもモータ22は回転駆動されない。電磁石スイッチ40をONにした時点でモータスイッチ34がOFFになっていた場合にはモータスイッチ34がONになるまで待機し(S24)、モータスイッチ34がONになるとモータ22が起動して環状カッター18が工具取付部20と共に回転駆動される(S26)。そして、メイン制御部30からセンサ制御部32に対してモータON信号が送信される(S28)。 The operation of the
図5に示すように、センサ制御部32は、メイン制御部30からのモータON信号を受信すると、3軸加速度センサ28による位置ズレの監視を開始する(S50、S52)。センサ制御部32は、穿孔加工が開始される前に3軸加速度センサ28が計測した前後方向での加速度を取得して、その値を前後方向での加速度の初期値として設定する(S54)。続いて3軸加速度センサ28が計測した横方向での加速度を取得して、その値を横方向での加速度の初期値として設定する(S56)。なお、初期値の設定は、当該穿孔機1を被加工物Wに固定してから、モータ22の回転駆動が開始される前に行うようにしてもよい。この場合の初期値は、当該穿孔機1が水平面上に固定されている場合には通常ゼロとなるが、傾斜面や垂直な壁などに固定されている場合には重力の影響によりある大きさの値となる。モータ22の回転駆動が開始された後に初期値の設定を行う場合には、その初期値は微小ではあるがモータ22の回転駆動にともなう振動の影響を受けたものとなる。次に、センサ制御部32は、前後方向での加速度と横方向での加速度に対してそれぞれ閾値を設定する(S58)。閾値は各初期値に対して所定の値αを加算した上限閾値と所定の値αを減算した下限閾値とからなる。値αは前後方向での加速度と横方向での加速度で異なる値としてもよい。閾値が設定されると、3軸加速度センサ28で前後方向での加速度を計測し(S60)、計測した加速度が上限閾値又は下限閾値を越えて変化していないかを監視する(S62)。計測した加速度が閾値を越えていない場合には、固定部12が被加工物Wに対して適切に固定されていると判断され、加速度の監視が継続される。計測した前後方向での加速度が閾値を越えている場合には、3軸加速度センサ28により横方向での加速度をさらに計測する(S64)。計測した横方向での加速度もその閾値を越えている場合には、固定部12の位置ズレが生じたと判断される(S66)。前後方向での加速度と横方向での加速度が両方ともそれぞれの閾値を越えて変化した場合には、センサ制御部32は固定部12の位置ズレが生じたと判断して、位置ズレ信号をメイン制御部30に送信する(S68、S70))。なお、前後方向での加速度の計測と、横方向での加速度の計測は、どちらを先に行ってもよい。また、工具本体10の横方向での加速度変化は利用せず、工具本体10の前後方向での加速度変化のみに基づいて位置ズレを判断するようにしてもよい。この場合には、3軸または2軸の多軸加速度センサを利用する必要はなく、工具本体10の前後方向での加速度のみを検知する1軸加速度センサを利用してもよい。 As shown in FIG. 5, when the
図4に示すように、メイン制御部30は、モータ22が起動している状態でセンサ制御部32からの位置ズレ信号を受信すると(S30)、LED表示部44を点滅させて位置ズレのエラー表示を行うとともにモータ22を強制的に停止させる(S32)。位置ズレ信号を受信していない場合には、モータ22の電流検出部36において電流を計測し、計測した電流が所定の大きさ以上となっている場合には、モータ22に過負荷がかかっていると判断して(S34)、LED表示部44を点滅させてモータ過負荷のエラー表示を行うとともにモータ22を強制的に停止させる(S36)。モータ22に過負荷がかかっていない場合には、モータスイッチ34の状態と電磁石スイッチ40の状態を確認し(S38、S42)、ともにON状態であれば、位置ズレ信号の確認(S30)及びモータ過負荷の確認(S34)を継続して繰り返し行う。モータスイッチ34がOFFになるとモータ22が停止し(S40)、電磁石スイッチ40がOFFになると回路への電源供給が停止して全ての動作が停止する(S44)。 As shown in FIG. 4, when the
穿孔駆動部14の上下動は、上述のようにハンドル24によって行うことができるが、当該穿孔機1においては、工具本体10に穿孔駆動部14を上下動させるための送りモータ(図示しない)が内蔵されており、この送りモータによって穿孔駆動部14を自動で上下動させることもできる。この場合には、制御部26が固定部12の位置ズレやモータ22の過負荷を検知すると、モータ22とともに送りモータも強制的に停止させる。 The vertical movement of the
当該穿孔機1においては、上述のように3軸加速度センサ28によって計測された工具本体10の少なくとも前後方向での加速度がある閾値を越えて変化したことを検知したときに固定部12の位置ズレが生じたと判断するようになっており、横方向での加速度変化が検知されただけでは位置ズレが生じたとは判断しないようになっている。そのため、穿孔加工中の工具本体10の横方向での振動によって位置ズレが生じたと誤判断することを防止することが可能となる。 In the
以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、3軸加速度センサは、3軸方向での加速度を計測できる1つのセンサで構成する必要はなく、1軸方向のみの加速度を計測するセンサを複数組み合わせて構成してもよい。また、穿孔加工中の位置ズレはほとんどの場合、穿孔工具の回転軸線を中心として工具本体が回転することにより生じる。そのため、位置ズレが生じたときに工具本体に加わる前後方向及び横方向での加速度の方向は一方の側に決まる。よって、加速度の上限と下限の閾値を両方とも設ける必要は必ずしもなく、位置ズレが生じたときに想定される加速度の変化側に対してのみ閾値を設けるようにしてもよい。また、固定部は、永久磁石で被加工物に磁気吸着するものや、クランプで被加工物を挟み込むようにするもの、吸盤で真空吸着するものなど、電磁石以外の形態のものとすることもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the 3-axis acceleration sensor does not have to be composed of one sensor capable of measuring acceleration in the 3-axis direction, and may be configured by combining a plurality of sensors that measure acceleration in only one axis direction. Further, in most cases, the positional deviation during the drilling process is caused by the rotation of the tool body around the rotation axis of the drilling tool. Therefore, the direction of acceleration in the front-rear direction and the lateral direction applied to the tool body when the position shift occurs is determined on one side. Therefore, it is not always necessary to set both the upper and lower thresholds of the acceleration, and the threshold may be set only on the change side of the acceleration assumed when the position shift occurs. Further, the fixing portion may have a form other than an electromagnet, such as a permanent magnet that magnetically attracts the work piece, a clamp that sandwiches the work piece, or a suction cup that vacuum sucks the work piece. ..
1 穿孔機
10 工具本体
12 固定部
14 穿孔駆動部
16 電磁石
18 環状カッター
20 工具取付部
22 モータ
24 ハンドル
26 制御部
28 3軸加速度センサ
30 メイン制御部
32 センサ制御部
34 モータスイッチ
36 電流検出部
38 トリガー回路
40 電磁石スイッチ
42 電磁石断線検出部
44 LED表示部
R 回転軸線
W 被加工物1 Punching
Claims (5)
該工具本体の下部に位置し、該工具本体を被加工物に対して固定するための固定部と、
該工具本体の前方に位置し、該工具本体に上下動可能に取り付けられた工具取付部と、
該工具取付部を上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動するモータと、
該工具本体に対して固定された加速度センサと、
被加工物への穿孔加工が開始された後に、該加速度センサによって計測された該工具本体の少なくとも前後方向での加速度がある閾値を越えて変化したことを検知したときに、該被加工物に対する該固定部の位置ズレが生じたと判断するようにされた制御部と、
を備える穿孔機。With the tool body
A fixing portion located at the bottom of the tool body for fixing the tool body to the workpiece,
A tool mounting part located in front of the tool body and mounted on the tool body so as to be movable up and down,
A motor that rotationally drives the tool mounting portion around a rotation axis extending in the vertical direction,
An accelerometer fixed to the tool body and
When it is detected that the acceleration of the tool body measured by the acceleration sensor in at least the front-rear direction has changed beyond a certain threshold value after the drilling of the workpiece is started, the workpiece is subjected to the drilling process. A control unit that is designed to determine that the fixed unit is misaligned,
A drilling machine equipped with.
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