JPH09155691A - 孔明け加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガンドリル等の時間経過と共に加工負荷が変
動する孔明け加工機において、状態分析を容易に行なう
ことができ、しかも、工具の摩耗等があっても良好な加
工を行ない得る孔明け加工機を提供する。 【解決手段】 サーボモータ６の電流値をサンプリング
時間ごとの負荷データｐｎとしてＰＣ１１のメモリ部２
１に記憶させ、この負荷データｐｎを連続する負荷パタ
ーンＰとしてパソコン１８のディスプレイ１９に表示
し、この負荷パターンＰと予め設定された最適な負荷パ
ターンＱとを比較し、この比較結果に基づいて両モータ
６，９を適宜制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願は、ガンドリル、ガンリ
ーマ等の孔明け加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の孔明け加工機として、特公昭６２
−３６８０３号公報に開示されたものがあり、これは、
主軸を回転させるスピンドルモータと、主軸を軸方向に
移動させるシリンダと、工具にかかる加工負荷の大きさ
を検出する検出装置と、基準設定値を設定する設定器と
を備え、基準設定値と検出される加工負荷とを比較し
て、この比較結果に基づいてシリンダを制御して、最適
な孔明け加工を行い、また、基準設定値に対する検出負
荷の比率を表示する表示装置を設け、工具切損時に作業
者が表示装置を見て、予め設定した基準設定値が適正で
あるかどうかを判別するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、孔明け加工
機のうち、特に、ガンドリル，ガンリーマでは、１サイ
クルの孔明け加工における加工時間が長く、正常な加工
であっても工具にかかる加工負荷が時間経過と共に変動
してしまい、加工負荷の状態分析や工具切損時の切損位
置（孔深さ）の確認のため、加工負荷を連続する負荷パ
ターンとして表示したいといった要望があった。しか
し、上記従来の加工機における表示装置では表示値をメ
ーター的に表示するだけなので、上記要望に答えること
ができなかった。

【０００４】また、上記従来の加工機では、所定の基準
設定値と検出負荷との比較結果に基づいて主軸の送り速
さを制御して常に加工負荷が一定値となるような制御を
行っているが、上述のようにガンドリル，ガンリーマ等
の正常な加工であっても加工負荷が時間経過と共に変動
するものに、その制御方法を適用しても良好な加工を行
えないといった問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、加工負荷を連続した負荷パターンとして表示装置に
表示し、また、制御装置のメモリ部に予め最適な負荷パ
ターンを記憶させ、この最適な負荷パターンと検出され
る負荷データとを比較し、その比較結果に基づいてモー
タを制御するように構成した。従って、加工負荷の状態
分析や工具切損時の切損位置（孔深さ）の確認を行うこ
とができ、さらに、加工負荷が時間経過と共に変動する
ものでも良好な孔明け加工を行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】主軸回転用のスピンドルモータに
より主軸を回転させつつ、主軸送り用の送りモータによ
り主軸を軸方向に移動させ、主軸先端のドリルで孔明け
加工を行うガンドリルにおいて、主軸回転用のスピンド
ルモータの電流値より加工負荷を検出する検出装置と、
検出された加工負荷を所定時間ごとの負荷データとして
記憶するメモリ部を備えたプログラマブルコントローラ
と、メモリ部に記憶された負荷データを連続する負荷パ
ターンとして表示するパーソナルコンピュータとを備
え、前記メモリ部には予め最適な負荷パターンが記憶さ
れ、この最適な負荷パターンと検出される負荷データを
比較する比較手段と、その比較結果に基づいてモータを
制御する制御手段とをプログラマブルコントローラに設
け、加工負荷が時間経過と共に変動するものでも、加工
負荷の状態分析や工具切損時の切損位置（孔深さ）の確
認を行うことができ、さらに、良好な孔明け加工を行う
ことができるようにした。

【０００７】また、１サイクルの加工中にプログラマブ
ルコントローラの比較手段が、検出される負荷データ
と、この負荷データの検出時間と対応する最適な負荷パ
ターン中の負荷データとの偏差を順次求め、プログラム
コントローラの制御手段が、この偏差に基づいてモータ
を制御するように構成し、加工中に常に加工条件が適正
となるようにモータが制御され、極めて良好な孔明け加
工を行い得るようにした。

【０００８】また、前記プログラマブルコントローラの
比較手段が、１サイクルの加工後に、検出された負荷パ
ターンと最適な負荷パターンとを比較し、制御手段が、
この比較結果に基づいてモータを制御するように構成
し、１サイクルの加工ごとに、加工条件が適正となるよ
うにモータが制御され、極めて良好な孔明け加工を行い
得るようにした。

【０００９】さらに、前記メモリ部に異常しきい値を記
憶し、検出される負荷データが異常しきい値を超えたと
き、加工を停止させる信号を出力する停止信号出力手段
をプログラマブルコントローラに備え、工具の異常検知
機構を付加した。

【００１０】

【実施例】次に、図面において、本願の孔明け加工機の
実施例としてガンドリル１について説明する。図１に示
すように、ハウジング２は、先端にドリル３（工具とし
て示す）を装着した主軸５を回転自在に支持すると共
に、この主軸５を回転駆動する主軸回転用のスピンドル
モータ６を備えている。また、ハウジング２下部にはボ
ールねじ機構７が設けられ、このボールねじ機構７のボ
ールねじ８は主軸送り用の送りモータ９に連結され、送
りモータ９の駆動によって主軸５を軸方向に移動させる
ようになっている。尚、両モータ６，９は図示しないイ
ンバータによって可変速制御されるようになっている。

【００１１】また、図中１１は、制御装置として示すプ
ログラマブルコントローラ（以下ＰＣと記載する）であ
り、このＰＣ１１は送りモータコントローラ１２を介し
て送りモータ９に連結されると共に、ＰＣ１１内に設け
たＡ／Ｄコンバータ１３はＣ／Ｔ変流器１４を介してモ
ータ６に連結されている。そして、上記Ａ／Ｄコンバー
タ１３及びＣ／Ｔ変流器１４は、孔明け加工中にスピン
ドルモータ６の電流値を検知してデジタル値に変換し、
この値を加工負荷として検出する検出装置１６を構成し
ている。また、このＰＣ１１は通信線１７を介して表示
装置として示すパーソナルコンピュータ１８（以下パソ
コンと記載する）に接続され、このパソコン１８のディ
スプレイ１９には図２に示す表示画面が表示され、後述
する加工負荷パターンＰ，Ｑ、各設定値Ｋ，Ｋ’，Ｔ等
が表示されるようになっている。

【００１２】また、ＰＣ１１内にはメモリ部２１が設け
られ、図１に示すように、このメモリ部２１には、上記
検出装置１６によって検出された加工負荷をサンプリン
グ間隔（所定時間）ごとの負荷データｐｎ（ｎ＝１，２
…）として記憶するようになっている。そして、上記パ
ソコン１８のディスプレイ１９に時間経過に伴って負荷
データｐｎを順次表示し、これが連続する負荷パターン
Ｐとなる（図４に示す）。また、メモリ部２１には、適
正な加工条件における負荷データｑｎ（ｎ＝１，２…）
の連続した集合である最適負荷パターンＱが予め記憶さ
れると共に、前記パソコン１８のキーボード２０を介し
て設定入力される後述の許容値Ａ₀、異常しきい値Ｋ、
警報しきい値Ｋ’等が記憶されるようになっている。

【００１３】次に、図３に示すフローチャートに従って
ＰＣ１１内に備えられた停止信号出力手段、警報信号出
力手段、比較手段及び制御手段等の機能実現手段につい
て説明する。ステップに示す停止信号出力手段は、検
出された負荷データｐｎと異常しきい値Ｋとを比較し、
負荷データｐｎが異常しきい値Ｋを超えたとき加工停止
信号を両モータ６，９に出力し、ステップで加工を停
止させるようになっている。また、ステップで示す警
報信号出力手段は、検出された負荷データｐｎと警報し
きい値Ｋ’とを比較し、負荷データｐｎが警報しきい値
Ｋ’を所定時間Ｔ以上超えたとき警報信号をランプ，ブ
ザー等の警報装置２５に出力し、ステップで警報装置
２５を作動させるようになっている。

【００１４】また、ステップで示される比較手段
は、検出される負荷データｐｎと、その検出時間と対応
した最適な加工負荷パターンＱ中の負荷データｑｎとの
偏差Ａを求め、この偏差Ａと許容値Ａ₀とを比較し、偏
差Ａが許容値Ａ₀を超えたとき、ステップ(10)で示す制
御手段が、負荷パターンＰが最適負荷パターンＱに近づ
くように両モータ６，９を制御するようになっている。

【００１５】次に、図３，４において以上のように構成
されたガンドリル１の作用について説明する。先ず、一
連の孔明け加工に先立って、ＰＣ１１のメモリ部２１に
は、適正な加工条件のもとで検出される負荷データｑｎ
の集合である最適負荷パターンＱが記憶されるととも
に、パソコン１８のキーボード２０から入力される許容
値Ａ₀、異常しきい値Ｋ、警報しきい値Ｋ’等の各設定
値が記憶される（ステップ）。そして、加工が開始さ
れ（ステップ）、加工中に検出装置１６によって検出
される加工負荷が、サンプリング時間ごとの負荷データ
ｐｎとしてメモリ部２１に記憶されるとともに、パソコ
ン１８のディスプレイ１９には時間経過とともに負荷デ
ータｐｎが表示され、連続する負荷パターンＰが表示さ
れることになる（ステップ）。

【００１６】また、メモリ部２１に記憶される負荷デー
タｐｎは異常しきい値Ｋ’と比較され（ステップ）、
図中状態ｃで示すように、負荷データｐｎが異常しきい
値Ｋを超えたときには、この加工を中止するように両モ
ータ６，９が制御される（ステップ）。また、負荷デ
ータｐｎが異常しきい値Ｋ以下であるとき、負荷データ
ｐｎは警報しきい値Ｋ’と比較され（ステップ）、図
中状態ｂで示すように、負荷データｐｎが警報しきい値
Ｋ’を所定時間Ｔ以上超えたとき警報装置２５を作動さ
せ（ステップ）、その後、再びステップに戻り加工
を続ける。

【００１７】また、上記ステップにおいて、負荷デー
タｐｎが警報しきい値Ｋ’を超えない場合には、図中状
態ａで示すように、負荷データｐｎと、この負荷データ
ｐｎの検出時間と対応する最適な負荷パターンＱ中の負
荷データｑｎとの偏差Ａを求め（ステップ）、この偏
差Ａが許容値Ａ₀と比較される（ステップ）。このス
テップにおいて、偏差Ａが許容値Ａ₀を超えたときに
は加工中の負荷パターンＰが最適な負荷パターンＱに近
づくように両モータ６，９が適宜制御され（ステップ(1
0)）、この制御の後、あるいは、ステップにおいて偏
差Ａが許容値Ａ₀以内のときには、ステップに戻り加
工を続ける。

【００１８】以上のように上記実施例では、パソコン１
８のディスプレイ１９に今加工中のドリル３にかかる負
荷パターンＰが表示されるようになっており、加工負荷
の状態分析や工具切損時の切損位置（孔深さ）の確認を
容易に行うことができる。また、ＰＣ１１のメモリ部２
１に予め最適な負荷パターンＱを記憶し、１サイクルの
加工中に、順次検出される負荷データｐｎと最適な負荷
パターンＱ中の対応する負荷データｑｎとの偏差Ａを求
め、この偏差Ａがドリルの摩耗等により許容値Ａ₀を超
えたとき、直ちに両モータを制御して負荷パターンＰが
最適な負荷パターンＱに近づくようにしたので、加工中
において決め細かな制御が行われ、良好な孔明け加工を
行うことができる。

【００１９】また、ＰＣ１１のメモリ部２１には警報し
きい値Ｋ’が記憶され、加工中の負荷データｐｎがこの
値Ｋ’を所定時間Ｔ以上超えたとき、警報装置２５を作
動させるようにしたので、ドリル３の微小チッピング等
を容易に検出することができる。また、ＰＣ１１のメモ
リ部２１には異常しきい値Ｋが記憶され、加工中の負荷
データｐｎがこの値Ｋを超えたとき、加工を中止するよ
うにしたので、ドリル３の折損や異常摩耗を容易に検出
することができる。また、段付き孔加工のように急激に
加工負荷が変動する加工であっても、本実施例を適用す
れば良好な孔明け加工を行なうことができる。

【００２０】尚、上記実施例では、１サイクルの加工中
に常に加工条件が適正となるように両モータ６，９を制
御するようにしたが、このような制御の替わりに、１サ
イクルの加工後に、検出された負荷パターンＰと最適な
負荷パターンＱとを比較し、この比較結果に基づいて次
サイクルの加工では負荷パターンＰが最適な負荷パター
ンＱに近づくように両モータ６，９を制御しても良く、
この場合、主軸の回転数、送り速度等の加工条件によっ
て決定される多数の負荷パターンをメモリ部２１に予め
記憶させ、最適な負荷パターンＱに対して負荷パターン
Ｐが大きく変動したとき、次サイクルの加工では多数の
負荷パターン中から適宜のパターンを自動的に選択する
ように構成したり、あるいは、ドリルの微小摩耗等によ
り検出される負荷パターンＰが最適な負荷パターンＱよ
り全体的に上昇したとき、次サイクルの加工ではこの負
荷パターンＰを下方にオフセットさせるように両モータ
６，９を制御するように構成する。

【００２１】また、上記実施例では、検出装置１６によ
ってモータ９の電流値を加工負荷として検出するように
しているが、モータ６の電流値を検出したり、両モータ
６，９の電流値を検出するようにしても良い。また、上
記実施例では、偏差Ａが許容値Ａ₀を超えたとき、両モ
ータ６，９を制御するようにしているが、一方のモータ
のみを制御するようにしても良い。さらに、上記実施例
では、表示装置としてパソコン１８を例示したがタッチ
パネル等の表示器であっても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上より本願の孔明け加工機では、モー
タの電流値より加工負荷を検出する検出装置と、検出さ
れた加工負荷を所定時間ごとの負荷データとして記憶す
るメモリ部を備えた制御装置と、メモリ部に記憶された
負荷データを連続する負荷パターンとして表示する表示
装置とを備え、前記制御装置のメモリ部には予め最適な
負荷パターンが記憶され、この最適な負荷パターンと検
出される加工負荷とを比較する比較手段と、その比較結
果に基づいてモータを制御する制御手段とを制御装置に
設けて構成したので、加工負荷が時間経過と共に変動す
るものでも、加工負荷の状態分析や工具切損時の切損位
置（孔深さ）の確認を行うことができ、さらに、良好な
孔明け加工を行うことができる。

【００２３】また、１サイクルの加工中に制御装置の比
較手段が、検出される負荷データと、この負荷データの
検出時間と対応する最適な負荷パターン中の負荷データ
との偏差を順次求め、制御装置の制御手段が、この偏差
に基づいてモータを制御するように構成したので、加工
中に常に加工条件が適正となるようにモータが制御さ
れ、極めて良好な孔明け加工を行うことができる。

【００２４】また、１サイクルの加工後に制御装置の比
較手段が、検出された負荷パターンと最適な負荷パター
ンとを比較し、制御手段が、この比較結果に基づいてモ
ータを制御するように構成したので、１サイクルの加工
ごとに、加工条件が適正となるようにモータが制御さ
れ、極めて良好な孔明け加工を行うことができる。

【００２５】さらに、制御装置のメモリ部には異常しき
い値が記憶され、検出される負荷データが異常しきい値
を超えたとき、加工を停止させる信号を出力する停止信
号出力手段を制御装置に備えて構成したので、工具の異
常を容易に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のガンドリルの全体図である。

【図２】パソコンのディスプレイに表示される表示画面
を示す図である。

【図３】フローチャート図である。

【図４】負荷パターンの説明図である。

【符号の説明】

１ ガンドリル、 ５ 主軸、 ６ スピンドルモー
タ、 ９ 送りモータ、１１ ＰＣ、 １６ 検出装
置、 １８ パソコン、 ２１ メモリ部、Ａ 偏差、
Ｋ 異常しきい値、 Ｐ 負荷パターン、 ｐｎ 負
荷データ、Ｑ 最適な負荷パターン、 ｑｎ 負荷デー
タ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸回転用のスピンドルモータにより主
   軸を回転させつつ、主軸送り用の送りモータにより主軸
   を軸方向に移動させ、主軸先端の工具で孔明け加工を行
   う孔明け加工機において、モータの電流値より加工負荷
   を検出する検出装置と、検出された加工負荷を所定時間
   ごとの負荷データとして記憶するメモリ部を備えた制御
   装置と、メモリ部に記憶された負荷データを連続する負
   荷パターンとして表示する表示装置とを備え、前記制御
   装置のメモリ部には予め最適な負荷パターンが記憶さ
   れ、この最適な負荷パターンと検出される加工負荷とを
   比較する比較手段と、その比較結果に基づいてモータを
   制御する制御手段とを制御装置に設けたことを特徴とす
   る孔明け加工機。
2. 【請求項２】 １サイクルの加工中に前記制御装置の比
   較手段が、検出される負荷データと、この負荷データの
   検出時間と対応する最適な負荷パターン中の負荷データ
   との偏差を順次求め、制御装置の制御手段が、この偏差
   に基づいてモータを制御するように構成したことを特徴
   とする請求項１記載の孔明け加工機。
3. 【請求項３】 １サイクルの加工後に前記制御装置の比
   較手段が、検出された負荷パターンと最適な負荷パター
   ンとを比較し、制御手段が、この比較結果に基づいてモ
   ータを制御するように構成したことを特徴とする請求項
   １記載の孔明け加工機。
4. 【請求項４】 前記制御装置のメモリ部には異常しきい
   値が記憶され、検出される負荷データが異常しきい値を
   超えたとき、加工を停止させる信号を出力する停止信号
   出力手段を制御装置に備えたことを特徴とする請求項
   １，２，３記載の孔明け加工機。