JP2015168031A

JP2015168031A - 工具折損検出装置

Info

Publication number: JP2015168031A
Application number: JP2014044717A
Authority: JP
Inventors: 俊幸秋山; Toshiyuki Akiyama
Original assignee: Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-28
Also published as: KR20150105219A; CN104889457A; TW201600224A

Abstract

【課題】ドリルの折損をリアルタイムで検出するためには、ブッシュ（２３、２４）の溝に沿って光ビーム（３０）を通せば良いが、ブッシュ（２３、２４）はターレット（２１）に開けた孔に弾性体Ｏ−リングを介して押し込んであるだけのため、ブッシュ（２３、２４）が基板との接触・押圧動作を繰り返すと、徐々にブッシュが回転し、光ビーム（３０）が遮られて誤検出することが問題であった。
【解決手段】ブッシュ（２３，２４）の溝を光ビーム（３０）が通過し、かつブッシュ切替え装置（３５）と接触しない位置に投光器（２８）と受光器（２９）を設け、投光器（２８）を制御し、受光器（２９）からの信号を処理して工具の折損を検出する検出部を設け、ブッシュ（２３，２４）が回転しないようにストッパ（２１ａ，２１ｂ）を付与して前記ブッシュ切り替え装置（３５）に取り付けることにより、光ビーム（３０）が遮られて誤検出することがなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドリルのような形状の数種類の工具を用いた加工装置に好適な工具折損検出装置に係るものである。

ドリル加工においては、ドリル加工が正常に行われていることを確認するために、加工中にドリルが折損したかどうかを検出する必要がある。従来は特許文献１に記載のように、ドリル加工によって発生する切り粉を吸引するダクトの途中に光センサを配置し、切り粉の有無でドリルの折損を検出していた。しかしながら、これでは切り粉が光センサまで到達するまでのタイムラグが生じてしまい、どの穴で折れたのかを特定できない。従って、新しいドリルに交換した後、折損を検出したかなり前からドリル加工をやり直さなければならなく、これが時間のロスとなっていた。

ドリル折損をリアルタイムで検出するには、特許文献２に開示されているごとく、プレッシャフットに光センサを設ければよいが、現実には特許文献３に開示されているように、数種類のドリルを持ち替え、そのドリル毎にプレッシャフットの先端の基板押さえ（ブッシュ）を切り替える必要があるために、その切り替え装置に接触しない位置に設ける必要があった。その状況を図１〜４を用いて説明する。

図１はドリル加工機の斜視図であり、ベッド１の上にガイドレール３が敷設され、その上に基板１６を搭載するためのテーブル２が移動可能に設置されている。テーブル２はモータ１４により駆動される（Ｘ方向）。ベッド１にはコラム４が固定され、ガイドレール５が敷設されている。ガイドレール５にはクロススライド６が移動可能に設置されており、ボールネジ７とモータ８で駆動される（Ｙ方向）。クロススライド６にはユニットベース９が固定され、ユニットベース９に固定されたハウジング１３に移動可能に保持されたスピンドル１２がモータ１０及びシャフト１１で駆動される（Ｚ方向）。スピンドル１２にはドリル（図示せず）が保持されており、ユニットベース９に移動可能に保持されたプレッシャフット１５で基板１６を押圧して加工する。

図２はプレッシャフット１５の正面図、図３はプレッシャフット１５の下面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。フットカップ１７はスピンドル１２に対して図示しないシリンダで上下動作、及び基板１６に押圧される。フットカップ１７の下にはブッシュ切替え装置３５が取り付けられている。ブッシュ切替え装置３５は、セットネジ２２の回転可能なターレット２１を有し、それにブッシュ２３とブッシュ２４が固定されている。ターレット２１は、シリンダ１８の先に固定されたブロック１９とジョイント２０によってフットカップ１７と結合され、シリンダ１８のＳ方向への伸縮によりＲ方向に回転する。ターレット２１にはアーム２５及びアーム２６が付いており、ピン２７に当たって位置決めされることにより、ブッシュ２３とブッシュ２４が切り替えられる。ここで、ブッシュ２３は極小ドリル（φ０．３ｍｍ程度以下）用のものであり、孔径は３ｍｍ程度である。また、ブッシュ２４は小径ドリル（φ０．４〜６．５ｍｍ程度）用のものであり、孔径は１０ｍｍ程度である。基板１６に明ける孔のバリを低減するためには、ドリル径に合わせてブッシュの径をこのように交換しなければならない。さらに、吸引して排出している切り粉を、排出しやすくするためにブッシュ２３、２４には、その直径に沿って一本又は数本の溝が設けられている。

ドリルの折損をリアルタイムで検出するためには、図３、図４に記入してあるように、ブッシュ２３、２４のその溝に沿って投光ケーブル２８と受光ケーブル２９を設け、光ビーム３０を通せば、特許文献２に開示された検出構成とすることができる。しかしながら、ブッシュ２３、２４はターレット２１に開けた孔に弾性体Ｏ−リングを介して押し込んであるだけのため、ブッシュ２３、２４が基板との接触・押圧動作を繰り返す（約５００回／分）と、徐々にブッシュが回転し、光ビーム３０が遮られて誤検出するようになってしまうことが問題であった。これは、エアー駆動ターレット式のブッシュ切り替え器で説明したが、特許文献３に開示されているようなモータ駆動ターレット式やエアー駆動スライド式の切り替え器であっても同様である。

特公昭５９−４３２６２号公報米国特許公報第３９１２９２５号特開平９−２６７２９８号公報

本発明の目的は、基板との接触・押圧動作を繰り返してもブッシュが回転しないようにし、光ビームを遮って誤動作することがないようにすることにある。

本発明の目的を達成するためには、ブッシュ（２３，２４）の溝を光ビーム（３０）が通過し、かつブッシュ切替え装置（３５）と接触しない位置に投光器（２８）と受光器（２９）を設け、投光器（２８）を制御し、受光器（２９）からの信号を処理して工具の折損を検出する検出部を設け、ブッシュ（２３，２４）が回転しないようにストッパ（２１ａ，２１ｂ，２３ａ）を付与して前記ブッシュ切り替え装置（３５）に取り付けると良い。

ブッシュ（２３，２４）が回転しないように前記ブッシュ切り替え装置（３５）に取り付けるものは、前記ブッシュ（２３，２４）を前記ブッシュ切り替え装置（３５）に取り付けるための孔の一部に設けた平面部（２１ａ，２１ｂ）とそれに合わせて前記ブッシュに設けた平面部（２３ａ等）とにより構成すると好適である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

本発明により、基板との接触・押圧動作を繰り返してもブッシュが回転しないようにでき、光ビームを遮って誤動作することがない。

本発明に係るドリル加工機の斜視図である。本発明に係るプレッシャフット部の正面図である。本発明に係るプレッシャフット部の下面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図３のブッシュ２３付近の拡大図とＢ−Ｂ断面図である。図３のブッシュ２３を取り去った時の拡大図とＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明に係る工具折損検出装置の実施の形態について図２〜６を用いて説明する。図２〜４において既に説明した同一番号の部品については、更なる説明を省略する。図５は、図３のブッシュ２３付近の拡大図とＢ−Ｂ断面図である。図３について説明したように、弾性体からなるＯ−リング３２でブッシュ２３はターレット２１に固定されているが、固定が不十分なために、基板との接触・押圧動作を繰り返す（約５００回／分）ことによってブッシュ２３が回転してしまい、光ビーム３０の光路を遮ってしまうのが誤動作の原因であった。この回転を止めるために、ターレット２１の孔の一部に平面部のストッパ２１ａを設け、ブッシュの対応する側にも平面部のストッパ２３ａを設けたことが特徴である。これにより回転が停止し、ドリルの折損をリアルタイムで検出することができるようになった。このように簡単な構造で解決できることが放置されていたのは、これまでリアルタイムでのドリル折損検出が切実なニーズではなかったことが大きい。

図６は、図３のブッシュ２３を取り去った時の拡大図とＣ−Ｃ断面図である。このようにターレット２１側の平坦部の加工は最も簡単なものである。

本実施例では、エアー駆動ターレット式のブッシュ切り替え器で説明したが、特許文献３に開示されているようなモータ駆動ターレット式やエアー駆動スライド式の切り替え器についても同様にストッパ２１ａ，２１ｂを設ければよい。また、本発明は、ドリルのような形状の数種類の工具を用い、かつ当該工具に合わせてブッシュを切り替えてワークを加工する、例えば、ルータ加工機等の折損検出にも用いることができる。

また、本実施例では、投光器として投光ファイバ２８、受光器として受光ファイバ２９を用いてプレッシャフット１５の下面構造を簡素化したが、配線等で若干構造が複雑にはなるが、小型の投光器（ＬＥＤやランプ等）と受光器を用いても良い。

また、本実施例では、ブッシュが回転しないようにするために、ブッシュ２３，２４の切り替え装置３５に取り付けるための孔の一部に平面部（ストッパ２１ａ，２１ｂ）を設け、それに合わせてブッシュ２３，２４にも平面部（ストッパ２３ａ等）を設けたが、これに限られるものではなく、例えば、切り欠きと突起であっても良い。但し、本発明の平面部を使用する方法の方が加工は容易である。

１ベッド
２テーブル
３ガイドレール
４コラム
５ガイドレール
６クロススライド
７ボールネジ
８モータ
９ユニットベース
１０モータ
１１シャフト
１２スピンドル
１３ハウジング
１４モータ
１５プレッシャフット
１６基板
１７フットカップ
１８シリンダ
１９ブロック
２０ジョイント
２１ターレット
２１ａストッパ
２１ｂストッパ
２２セットネジ
２３ブッシュ
２４ブッシュ
２５アーム
２６アーム
２７ピン
２８投光ファイバ
２９受光ファイバ
３０光ビーム
３１ドリル
３２Ｏリング
３５ブッシュ切り替え装置

Claims

数種類のドリルのような形状の工具を用いて板状のワークを加工する加工機であって、
先端に取り付けたブッシュで前記ワークを押圧するためのプレッシャフットを有し、
前記プレッシャフットの下端に、前記工具に合わせて複数の前記ブッシュを切り替えるためのブッシュ切替え装置を有し、
前記ブッシュの下端側に一つ又は複数の直径に沿う溝が形成されている加工機において、
前記ブッシュの溝を光ビームが通過し、かつ前記ブッシュ切替え装置と接触しない位置に投光器と受光器を設け、
前記投光器を制御し、前記受光器からの信号を処理して工具の折損を検出する検出部を設け、
前記ブッシュが回転しないようにストッパを付与して前記ブッシュ切り替え装置に取り付ける
ことを特徴とする工具折損検出装置。
前記ブッシュが回転しないように前記ブッシュ切り替え装置に取り付けるものが、前記ブッシュを前記ブッシュ切り替え装置に取り付けるための孔の一部に設けた平面部とそれに合わせて前記ブッシュに設けた平面部であることを特徴とする請求項１記載の工具折損検出装置。