(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ドリルを被加工物に向けて自動送りする自動送り制御装置において、
無負荷回転時の電気ドリル電流値を検出する手段と、
該無負荷回転時の電気ドリル電流値に、被加工物の孔明けに伴うドリル電流の最小上昇値である電流値をバイアス電流として加算して第１の閾値を求める手段と、
前記電気ドリル電流値が該第１の閾値以上になった時に、刃物が被加工物表面に食い込んだと判断する手段と、
前記第１の閾値より大きな第２の閾値を設定し、前記刃物が前記被加工物表面に食い込んだ後に電気ドリル電流値が該第２の閾値以下になった時には、刃物が被加工物の穿孔を終了したと判断する手段とを具備したことを特徴とする自動送り制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動送り装置において、
前記刃物が被加工物表面に食い込んだと判断された時には、該電気ドリルの送り速度が増速または減速されることを特徴とする自動送り制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動送り制御装置に関し、特に穿孔機に適用して好適な電気ドリルの自動送り制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スタンドによって支持された電気ドリルを用いて、例えばＨ形鋼などの被加工物に、ボルト孔などの貫通孔を穿設することが行われている。この種の穿孔機、例えば実公平６−４７６１０号公報に記された穿孔機においては、次のような動作が行われる。
【０００３】
すなわち、該穿孔機を起動すると、まず穿孔機の底部に設けられた電磁ベースの電磁石が励磁して、該電磁ベースが被加工物の表面に磁気的に吸着される。その後、前記電気ドリルの駆動モータと送りモータが駆動される。これにより、電気ドリルは高速回転するが、送りモータの回転は伝動軸には伝達されず、電気ドリルの送りは行われない。
【０００４】
続いて、手動ハンドルを操作して、伝動軸のクラッチを入れると、電気ドリルは前記送りモータによって低速で自動的に下降し、やがて、電気ドリルに設けた刃物の先端が、被加工物の表面に達し、該表面に少し食い込む。そうすると、該刃物は、被加工物から抵抗を受け、該刃物を駆動している電気ドリルの駆動モータの負荷は若干大きくなる。この時の負荷の変化は負荷センサにより検出される。負荷センサが該負荷の変化を検出すると、送りモータは増速度運転され、被加工物に対する穿孔が進められる。やがて、前記刃物の先端が被加工物の下面に抜け、被加工物の穿孔が終了すると、電気ドリルの駆動モータの負荷が小さくなり、穿孔が終了したことが検出される。該穿孔の終了が検出されると、前記送りモータの回転が逆転させられると共に、その回転速度がさらに大きくされ、被加工物から後退させる。
【０００５】
なお、本発明に関連する他の先行技術として、例えば、特開昭６１−１３１８０７号公報に記されたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した先行技術では、前記のように、電気ドリルに設けられた刃物が被加工物の表面に食い込んだ時の負荷の変化を負荷センサにより検出しているが、該負荷の変化は刃物の径の大きさにより異なり、また同じ電気ドリルの無負荷電流においても個体差があり、精度良く該負荷の変化を検出するのは難しいという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を除去し、電気ドリルに設けられた刃物が被加工物の表面に食い込んだ時の負荷の変化を個体差なく精度良く検出することのできる自動送り制御装置を提供することにある。また、他の目的は、刃物が被加工物を穿孔し終わった時の負荷の変化を精度良く検出することのできる自動送り制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、電気ドリルを被加工物に向けて自動送りする自動送り制御装置において、無負荷回転時の電気ドリル電流値を検出する手段と、該無負荷回転時の電気ドリル電流値に、被加工物の孔明けに伴うドリル電流の最小上昇値である電流値をバイアス電流として加算して第１の閾値を求める手段と、前記電気ドリル電流値が該第１の閾値以上になった時に、刃物が被加工物表面に食い込んだと判断する手段と、前記第１の閾値より大きな第２の閾値を設定し、前記刃物が前記被加工物表面に食い込んだ後に電気ドリル電流値が該第２の閾値以下になった時には、刃物が被加工物の穿孔を終了したと判断する手段とを具備した点に特徴がある。
この特徴によれば、刃物が被加工物の穿孔を終了したことを判断する精度を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図２は穿孔機の全体の構成を示す斜視図、図３は右側側面図を示す。
穿孔機本体１の下端には、その内部に電磁石ＭＧを備えた電磁ベース２が形成されている。該穿孔機本体１の上部の側面には、該側面に沿って上下方向に移動可能なスライド板３６が設けられており、該スライド板３６には電気ドリル３が支持されている。該穿孔機本体１内には、前記スライド板３６を上下動させるための送りモータ４が設けられており、該送りモータ４により回転駆動される伝動軸には、クラッチが設けられている。３本のハンドル３９、３９、３９は、該クラッチを介して穿孔機本体１に取り付けられており、該クラッチを外した状態で該３本のハンドルが回動されると、手動で、電気ドリル３を被加工物に対して進出または後退させることができるようになされている。
【００１２】
また、前記スライド板３６の裏側には、上下に傾斜面を有する凹部（図示せず）が形成されている。該スライド板３６の凹部は、前記電気ドリル３の下降につれて移動し、電気ドリル３に設けられた刃物が刃先を下限まで送った時に、リミットスイッチ（図示せず）に作用するようになっている。
【００１３】
前記電気ドリル３には、図示されていない駆動モータにより回転する環状の刃物５を有しており、該刃物５は電気ドリル３の下端のスピンドル１１の先端に下向きに装着されている。前記スピンドル１１は、前記穿孔機本体１の下端部から側方に突設されたブラッケット１２により上下動可能に支持されている。また、前記刃物５内には、センターピン５ａが摺動自在に設けられている。
【００１４】
前記穿孔機本体１の正面に設けられたスイッチノブ４０は起動スイッチ６を操作するためのものであり、２段階に動き、該起動スイッチ６の３個の接点６Ａ，６Ｂ，６Ｃを、所定の順序で投入する。例えば、後述する図１の回路図において、最初に接点６Ａと６Ｃを閉じ、次いで接点６Ｃと６Ｂを閉じる。したがって、スイチノブ４０が操作されると、まず前記電磁ベース２の内部に設けられた電磁石ＭＧが励磁されて穿孔機１が被加工物に固定され、次いで送りモータ４と駆動モータが駆動を開始することになる。なお、前記伝動軸に設けられているクラッチを入れると、電気ドリル３は前記送りモータ４と接続され、自動送りされるようになる。
【００１５】
次に、図１を参照して、本実施形態の駆動部の機能を説明する。図１は、該駆動部の機能を説明するための回路図である。穿孔機１が被加工物の所定の位置に置かれ、前記スイッチノブ４０が操作されると、まず起動スイッチ６の接点６Ａと６Ｃが閉じる。この結果、前記電磁ベース２の内部に設けられた電磁石ＭＧが励磁されて穿孔機１が被加工物に固定される。続いて、接点６Ｂと６Ｃが閉じると、電気ドリル３の駆動モータ５２が駆動され、また整流器５３を介して接続されている送りモータ４が駆動される。駆動モータ５２の電気通路には、電流検出用変成器５４が設けられており、駆動モータ５２にかかる負荷の変動が該電流検出用変成器５４によって電流の変化として検出される。該電流検出用変成器５４によって検出された検出電流は整流器５５によって整流され、抵抗５６、コンデンサ５７からなる平滑回路により平滑されてマイコン５８に入力する。
【００１６】
上記のようにして駆動モータ５２と送りモータ４が駆動を開始した後、前記３本のハンドル３９、３９、３９を回動させて、電気ドリル３の刃物５内のセンターピン５ａを非加工物の表面に形成したポンチングマーカー位置に当接するまで下ろしたところで前記クラッチが入れられると、電気ドリル３は前記送りモータ４と接続され、自動送りされるようになる。そして、電気ドリル３の刃物５が被加工物の表面に食い込んで駆動モータ５２に掛かる負荷が変動すると、この変動は電流検出用変成器５４によって検出された検出電流の変動となって、マイコン５８に入力する。
【００１７】
マイコン５８は、後述する本発明による無負荷電流検出方法により、該検出電流の変動を検知すると、フォトトライアックＴＲ1 の導通時間を制御して、すなわち位相制御して、送りモータ４を増速または減速運転する信号を出力する。すなわち、送りモータ４は被加工物の表面に刃物５が食いつくまでの当初の速度より、高速度の回転となるように増速または低速度の回転となるように減速される。この結果、電気ドリル３は当初の速度よりは高速度または低速度で送られて、刃物５により被加工物の穿孔が行われる。
【００１８】
穿孔作業中の負荷の変化は、引き続き電流検出用変成器５４によって監視されて、送りモータ４にフィードバックされ、送りモータ４の回転速度は負荷に合った速度に制御される。なお、万一、過負荷が検出された場合には、図示されていない回路により、電磁ベース２の電磁石ＭＧを励磁させた状態のまま駆動モータ５２と送りモータ４を停止し、各モータの損傷を防止すると共に、刃物の回転慣性力により穿孔機本体１が刃物５を中心に旋回する危険を未然に防止する。
【００１９】
次に、刃物５の先端が被加工物の下面を抜け該刃物５による被加工物の穿孔が終了すると、電気ドリル３の駆動モータ５２の負荷が小さくなる。この負荷の変化は前記電流検出用変成器５４を通してマイコン５８が検知し、孔明け終了時期検出用リレーＸ1 を作動させて、その接点Ｘ1'を切換えて送りモータ４の回転を逆転させると共に、フォトトライアックＴＲ1 を制御して、送りモータ４の回転速度を増速する。この結果、電気ドリル３は穿孔作業中の送り速度以上の速度で、被加工物から後退する。
【００２０】
さて、前記刃物５が被加工物の表面に食い付いた時、および刃物５の先端が被加工物の下面を突き抜けた時の駆動モータ５２の負荷変動の検出は、前記マイコン５８によって次のように行われる。その手順を、図４のフローチャートと図５のタイミングチャートを参照して説明する。
【００２１】
図５の時刻ｔ1 に、前記接点６Ｂと６Ｃが閉じられると、駆動モータ５２にドリル電流ｉが流れ始め、電気ドリルが回転を始める（ステップＳ１）。ステップＳ２に進むと、マイコン５８は仮の閾値電流ａ（数アンペア程度）を設定し、ステップＳ３に進んで電流検出用変成器５４から電気ドリル電流ｉ、すなわち駆動モータ５２に流れる電流ｉを検出する。なお、この仮の閾値電流ａは、電気ドリルのばらつき、電気ドリル支持金具の加工精度等を加味した時の、最悪の場合を想定した電気ドリル無負荷時のドリル電流値である。
【００２２】
送りモータ４により回転駆動される伝動軸に設けられているクラッチがオンにされて、電気ドリルの刃物５が被加工物表面に向かって下降していく間にステップＳ４の判断がなされる。すなわち、ドリル電流ｉが前記仮の閾値電流ａ以上になったか否かが判断される。該ステップＳ４の判断が肯定になると、ステップＳ５に進んで、前記仮の閾値電流ａ以上のドリル電流ｉがｔ秒間、例えば３秒間続いたか否かの判断がなされる。この判断が肯定になると、電気ドリルは無負荷であるにもかかわらず前記仮の閾値電流ａより大きな値になっていることになるから、何らかの異常があると判断され、ステップＳ６に進んで過負荷の警報が発せられる。
【００２３】
一方、前記ステップＳ４の判断が否定の場合には、ステップＳ７に進んで、最終閾値ｂ（＝ドリル電流ｉ＋バイアス値ｃ）が設定される。このバイアス値ｃは、電源電圧の変動、刃物５の径、被加工物の材質等を考慮に入れた時の、孔明けに伴うドリル電流の最小上昇値である。次に、ステップＳ８に進み、前記ドリル電流ｉが前記最終閾値ｂ以上になったか否かの判断がなされる。この判断が否定の間は、電気ドリルの刃物５は被加工物の表面に到達していないことになる。
【００２４】
さて、前記ステップＳ８の判断が肯定になると（図５の時刻ｔ2 ）、ステップＳ９に進んで、ｔ秒、例えば３秒経過したか否かの判断がなされる。この判断が肯定になると、電気ドリルの刃物５は被加工物の表面に食い込んだと判断される。そうすると、ステップＳ１０に進み、マイコン５８はフォトトライアックＴＲ1 （図１参照）の作動期間を位相制御して、送りモータ４は被加工物の表面に刃物５が食いつくまでの当初の速度より、高速度の回転となるように増速または低速度の回転となるように減速される。穿孔作業中の負荷の変化は、引き続き電流検出用変成器５４によって監視されて、送りモータ４にフィードバックされ、送りモータ４の回転速度は負荷に合った速度に制御される。
【００２５】
次に、ステップＳ１１では、最終閾値ｂ＝前記仮の閾値ａと置き換えられる。ステップＳ１２では、ドリル電流ｉ≧最終閾値ｂが成立するか否かの判断がなされ、この判断が肯定の間はまだ穿孔作業中であるから、駆動モータ５２には大きな負荷が掛かっていることになる。その後、ステップＳ１２の判断が否定になると（図５のｔ3 ）、前記刃物５が被加工物の裏面を突き抜けたことになり、ステップＳ１３に進んで、Ｘ1 リレーが付勢される。なお、穿孔中に切り粉が刃物の切り粉逃げ溝に詰まると、刃物５が被加工物の裏面を突き抜けても、ドリル電流ｉが図５の一点鎖線ｄに示すように、大して小さくならないが、前記ステップＳ１１のように最終閾値ｂが仮の閾値ａと置き換えられているため、このような場合にも刃物５が被加工物の裏面を突き抜けたことを精度良く検知することができるようになる。
【００２６】
ステップＳ１３において、Ｘ1 リレーが付勢されると、送りモータ４に接続されている接点Ｘ1'は切り替わり、送りモータ４は逆転する。この結果、電気ドリルは上方へ引き上げられる。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、個々の穿孔機の無負荷時のドリル電流ｉをベースにして、所定のバイアス電流値ｃだけ、ドリル電流が増加した時に、刃物５が被加工物に食い込んだと判定されるので、穿孔機が個体毎にばらつきがあっても、精度よく該刃物の食い込み時点を検出することができるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明によれば、第２の閾値として、電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値より大きな値を設定し、該第２の閾値を基に刃物が被加工物の穿孔を終了したことを判断するようにしているので、たとえ刃物の切り粉逃げ溝に切り粉が詰まってドリル電流が電気ドリル無負荷回転時の正常ドリル電流値程度に低下しなくても、刃物が被加工物の穿孔を終了したことを検知することができるようになる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、刃物が被加工物表面に食い込んだと判断された時には、該電気ドリルの送り速度が増速または減速されるので、刃物の径に合った速度で穿孔ができ、刃物の破損や電気ドリルまたは送りモータ等の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の構成を示す回路図である。
【図２】  本発明が適用される穿孔機の一例の斜視図である。
【図３】  図２の穿孔機の右側側面図である。
【図４】  本発明の要部の機能を示すフローチャートである。
【図５】  本発明の要部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…穿孔機本体、２…電磁ベース、３…電気ドリル、４…送りモータ、５…刃物、６…起動スイッチ、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…接点、５２…駆動モータ、５４…電流検出用変成器、５８…マイコン、Ｘ1 …リレー、ＴＲ1 …フォトトライアック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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