(57)【要約】【課題】ガイド性の不良に伴う工具の破損を抑制することが可能な工具の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】主軸とともに回転することでワークの加工を行う工具と、前記主軸の位置を制御するモータと、前記モータの負荷を取得し、前記ワークの加工前に前記工具がガイド穴に挿入され回転するときの前記負荷が閾値未満である場合、前記工具の回転を停止し、前記負荷が閾値以上である場合、前記工具の回転を継続させる制御部と、を具備する工具の制御装置。【選択図】図１
2019091132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸とともに回転することでワークの加工を行う工具と、
前記主軸の位置を制御するモータと、
前記モータの負荷を取得し、前記ワークの加工前に前記工具がガイド穴に挿入され回転するときの前記負荷が閾値未満である場合、前記工具の回転を停止し、前記負荷が閾値以上である場合、前記工具の回転を継続させる制御部と、を具備する工具の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工具の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルなどの工具はワークの加工に用いられるが、負荷により工具に折損などの異常が発生することがある。ワークを加工中の工具の負荷に基づいて、工具に破損が発生するか監視する技術が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１０８４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工具をガイド穴に挿入することで、位置を定め、安定した加工が可能となる。しかしガイド穴のガイド性が悪い場合、加工中の工具に大きな負荷がかかり、破損する恐れがある。そこで、ガイド性の不良に伴う工具の破損を抑制することが可能な工具の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、主軸とともに回転することでワークの加工を行う工具と、前記主軸の位置を制御するモータと、前記モータの負荷を取得し、前記ワークの加工前に前記工具がガイド穴に挿入され回転するときの前記負荷が閾値未満である場合、前記工具の回転を停止し、前記負荷が閾値以上である場合、前記工具の回転を継続させる制御部と、を具備する工具の制御装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
ガイド性の不良に伴う工具の破損を抑制することが可能な工具の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は工具の制御装置を例示する模式図である。図１（ｂ）および図１（ｃ）はドリル付近を拡大した図である。
【図２】図２は制御装置が行う制御を例示するフローチャートである。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）はトルクを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の工具の制御装置１００について説明する。図１（ａ）は工具の制御装置１００を例示する模式図である。図１（ａ）に示すように、制御装置１００は、制御部１０および工作機械１１を有する。工作機械１１は例えばＮＣ旋盤であり、Ｘ軸モータ１２、Ｚ軸モータ１３、主軸モータ１４、シャフト１５、主軸１６およびドリル１８（工具）を備える。
【０００９】
例えばサーボモータであるＸ軸モータ１２が駆動することで、Ｚ軸モータ１３、主軸モータ１４、主軸１６およびドリル１８はシャフト１５に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｚ軸モータ１３が駆動することで、ドリル１８はＺ軸方向に移動する。主軸モータ１４が駆動することで、Ｚ軸を回転軸としてドリル１８は主軸１６とともに回転する。
【００１０】
ワーク２０は例えば自動車の部品などであり、ドリル１８は潤滑油用の通路の形成などに用いられる。ワーク２０の表面にガイド穴２１が設けられている。ガイド穴２１は、例えばドリル１８よりも直径の大きな工具で、あらかじめワーク２０に開けておく。ドリル１８がガイド穴２１に挿入されることで、ＸＹ平面における位置が安定し、ワーク２０内へとガイドされる。ガイド穴２１への挿入後、ドリル１８をＸＹ平面内では移動させず、Ｚ方向に移動させることでワーク２０を切削する。
【００１１】
制御部１０は例えばコンピュータである。制御部１０は、Ｘ軸モータ１２の負荷（トルクなど）を取得し、Ｘ軸モータ１２、Ｚ軸モータ１３および主軸モータ１４に信号を出力することでこれらを駆動させ、かつ停止させることができる。つまり制御部１０はドリル１８の位置および駆動を制御する。制御部１０は工作機械１１に内蔵されてもよいし、工作機械１１の外部に配置されてもよい。
【００１２】
図１（ｂ）および図１（ｃ）はドリル１８付近を拡大した図である。図１（ｂ）では、ガイド穴２１の直径Ｄ１はドリル１８の直径よりわずかに大きい程度であり、ガイド穴２１の内壁とドリル１８の表面との距離が小さい。すなわちガイド穴２１のガイド性が良好である。ドリル１８がＺ軸方向に移動し、先端がワーク２０に接触することで、ドリル１８に負荷（力）がかかる。ガイド穴２１の内壁がドリル１８に接触することで、ドリル１８を支持する。これによりドリル１８の破損（折損など）が抑制される。ドリル１８は所望の位置に安定して配置され、当該位置でワーク２０を切削する。これにより安定した加工が可能である。
【００１３】
図１（ｃ）では、ガイド穴２１の直径Ｄ２がＤ１より大きく、ガイド穴２１の内壁とドリル１８の表面との距離が大きい。すなわちガイド穴２１のガイド性が悪く、ガイド穴２１の内壁がドリル１８に接触しにくい。したがってドリル１８の先端がワーク２０に食いついた際にドリル１８のブレが大きくなる。このためドリル１８に大きな負荷がかかり、ドリル１８の折損などが発生しやすい。
【００１４】
図１（ｂ）と図１（ｃ）とではＸ軸モータ１２にかかる負荷（例えばトルク）が異なる。図１（ｂ）の例ではドリル１８とガイド穴２１の内壁との距離が小さいため、ドリル１８を回転させると振れ回り運動によりドリル１８は内壁に接触する。このためドリル１８に加わるＸＹ平面内の力が大きくなる。Ｘ軸モータ１２は、こうした力に抗してドリル１８の位置を維持するように駆動する。この結果、Ｘ軸モータ１２のトルクが大きくなる。一方、図１（ｃ）の例ではドリル１８とガイド穴２１の内壁との距離が大きいため、接触しにくい。したがって内壁からドリル１８に加わる力が小さく、ドリル１８の位置が変化しにくい。Ｘ軸モータ１２のトルクは小さくなる。こうしたトルクの違いに基づいて、ガイド穴２１のガイド性およびドリル１８の破損の恐れを判定することができる。
【００１５】
図２は制御装置１００が行う制御を例示するフローチャートである。Ｘ軸モータ１２が駆動しドリル１８をワーク２０のガイド穴２１上に移動させ、Ｚ軸モータ１３が駆動し、ドリル１８はガイド穴２１に挿入する（ステップＳ１０）。主軸モータ１４が駆動し、ドリル１８が回転する（ステップＳ１２）。制御部１０は、ドリル１８回転開始後のＸ軸モータ１２のトルクＴを取得する（ステップＳ１４）。トルクＴは例えばＸ軸モータ１２の電流などから取得する。
【００１６】
制御部１０はトルクＴが閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、制御部１０はドリル１８の回転を継続させ、ドリル１８をワーク２０に向けて移動させ、ワーク２０の加工を開始する（ステップＳ１８）。否定判定（Ｎｏ）の場合、制御部１０は主軸モータ１４を停止させ、ドリル１８の回転を停止させる。これによりワーク２０の加工は停止する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８またはＳ２０の後、制御は終了する。
【００１７】
図３（ａ）および図３（ｂ）はトルクを示す図である。横軸は時間、縦軸はＸ軸モータ１２のトルクである。時間ｔ０はドリル１８がガイド穴２１内で回転を始める時間であり、ｔ１はｔ０後の所定の時間である。
【００１８】
図３（ａ）は図１（ｂ）および図２のステップＳ１８に対応する。ガイド穴２１のガイド性がよく、回転するドリル１８はガイド穴２１の内壁に接触し、ドリル１８の位置を維持するためＸ軸モータ１２が駆動する。図３（ａ）に示すようにＸ軸モータ１２のトルクが大きく上昇し、時間ｔ１において閾値Ｔｔｈ以上になる。このときドリル１８によるワーク２０の加工が行われる。
【００１９】
図３（ｂ）は図１（ｃ）および図２のステップＳ２０に対応する。ガイド穴２１のガイド性が悪く、ドリル１８はガイド穴２１の内壁に接触しにくい。したがって図３（ｂ）に示すようにＸ軸モータ１２のトルクが上昇しにくく、時間ｔ１において閾値Ｔｔｈ未満である。このときドリル１８による加工は停止する。
【００２０】
以上、本実施形態によれば、Ｘ軸モータ１２のトルクＴが閾値Ｔｔｈ未満である場合、制御部１０はドリル１８の回転を停止する。これによりガイド穴２１のガイド性が不良の際、ドリル１８の破損を抑制することができる。
【００２１】
一方、Ｘ軸モータ１２のトルクＴが閾値Ｔｔｈ以上である場合、制御部１０はドリル１８の回転を継続させ、ワーク２０の加工を行う。ガイド性が良好なため、正確な加工が可能であり、かつドリル１８の破損は抑制される。
【００２２】
ワーク２０の加工中の負荷によりドリル１８を監視すると、ドリル１８およびワーク２０の破損が発生する。本実施形態では、ワーク２０の加工の開始前のＸ軸モータ１２のトルクＴに基づいて、制御部１０が判定を行う。このためドリル１８およびワーク２０の破損が抑制される。トルクＴは例えばＸ軸モータ１２に流れる電流から取得してもよいし、Ｘ軸モータ１２のトルクを測定するトルクメータなどを設け当該トルクメータから取得してもよい。
【００２３】
図２において制御部１０は、ドリル１８の回転開始から所定時間後のトルクに基づいて回転または停止の判定を行う。ドリル１８の先端がワーク２０に接触するとドリル１８に負荷がかかり破損する恐れがあり、またワーク２０も切削される。したがって時間ｔ１は、ドリル１８の先端がワーク２０に到達する前、つまり加工の開始前の時間であることが好ましい。時間ｔ０〜ｔ１の長さおよび閾値Ｔｔｈは、ガイド穴２１およびドリル１８の大きさ、ワーク２０の材質などに応じて設定することができる。
【００２４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０                制御部
１１                工作機械
１２                Ｘ軸モータ
１３                Ｚ軸モータ
１４                主軸モータ
１５                シャフト
１６                主軸
１８                ドリル（工具）
２０                ワーク
２１                ガイド穴
１００              制御装置
【図１】
2019091132.tif 000003
【図２】
2019091132.tif 000004
【図３】
2019091132.tif 000005