(57)【要約】【課題】被加工物に確実に加工を行うことができ、加工のサイクルタイムを短縮することができる加工検出装置を提供すること。【解決手段】制御装置は、前進動作として、回転主軸を回転させながら、送り機構によって回転主軸を前進させる（Ｓ５）。次いで、制御装置は、初期検出動作として、測定器によって測定する負荷電圧Ｖの値が、所定の加工初期時間ｔ１の間、所定の加工初期電圧値Ｖ１よりも継続して高くなったときに（Ｓ６，Ｓ７）、加工開始Ｐ１を検出する（Ｓ８）。次いで、制御装置は、終期検出動作として、加工開始Ｐ１を検出した後、測定器によって測定する負荷電圧Ｖの値が、所定の加工終期時間ｔ２の間、所定の加工終期電圧値Ｖ２よりも継続して低くなったときに（Ｓ９，Ｓ１０）、加工完了Ｐ２を検出する（Ｓ１１）。その後、制御装置は、後退動作として、加工完了Ｐ２を検出したとき、送り機構によって回転主軸を後退させる（Ｓ１３）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転アクチュエータによって回転する回転主軸、該回転主軸に取り付けられた回転工具、送りアクチュエータによって駆動され上記回転主軸をその軸方向にストロークさせる送り機構、及び上記回転アクチュエータに加わる負荷電圧を測定する測定器を有する加工装置と、
上記回転アクチュエータ及び上記送りアクチュエータを駆動する出力制御、並びに上記測定器から上記負荷電圧を読み取る入力制御を行う制御装置と、を備えており、
該制御装置は、上記回転主軸を回転させながら、上記送り機構によって上記回転主軸を前進させる前進動作と、
上記測定器によって測定する上記負荷電圧の値が、所定の加工初期時間の間、所定の加工初期電圧値よりも継続して高くなったときに、加工開始を検出する初期検出動作と、
上記加工開始を検出した後、上記測定器によって測定する上記負荷電圧の値が、所定の加工終期時間の間、所定の加工終期電圧値よりも継続して低くなったときに、加工完了を検出する終期検出動作と、
上記加工完了を検出したとき、上記送り機構によって上記回転主軸を後退させる後退動作と、を順次行うよう構成されていることを特徴とする加工検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工検出装置において、上記加工装置は、産業用ロボットの移動先端部に取り付けられており、かつ、該移動先端部の移動によって所定の加工位置に移動した後、上記制御装置によって上記各動作を順次行うよう構成されていることを特徴とする加工検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の加工検出装置において、上記被加工物は、鋳物として成形され、鋼板のプレス加工を行うための金型であり、
該金型は、上記鋼板を成形する成形表面部と、該成形表面部に対する下方において該成形表面部を補強する補強リブとを有しており、
上記回転工具によって加工する穴は、上記成形表面部を貫通するエア抜き穴であることを特徴とする加工検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具を回転させて加工を行う際に、測定器からの信号によって加工が終了したことを検出することができる加工検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の機械部品を製造する工場等においては、産業用ロボットの移動先端部に、ドリル等の回転工具によって加工を行う加工装置を取り付け、産業用ロボットによって加工装置を被加工物における所定の加工位置に移動させて、穴明け加工等を行っている。加工装置は、回転工具を支持する回転主軸と、この回転主軸を軸方向へ送る送り機構とを備えている。産業用ロボットを用いた加工装置による加工は、回転する回転主軸を、送り機構によって所定量前進させた後に後退させて行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、ドリルを回転させる回転アクチュエータと、回転アクチュエータの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、ドリルを取り付けた加工ヘッドを前進・後退させる送りアクチュエータとを有する穴明け加工装置について開示されている。この穴明け加工装置においては、ドリルがワークを切り込み、負荷トルクが最大値に到達して一定時間経過したときに、ドリルを後退させて切屑を分断させている。
また、特許文献２においては、放電穴加工を行う際に、電極とワーク間の電圧を測定し、第一の最大電圧値がこれよりも低い第二の最大電圧値より高くなる状態が、既定回数以上連続して発生したときに、放電により生成した穴が貫通したと判定する貫通検知装置について開示されている。この貫通検知装置においては、放電穴加工が貫通したことを正確に検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６６２１０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被加工物が鋳物製品等の寸法のばらつきを有するものになると、回転工具の送り量によって加工が完了したことを検出するだけでは、被加工物に対して穴明け等の加工が確実に行われたかを確認することができない。そのため、寸法のばらつきを考慮して、回転工具の送り量を若干長くすることを行っている。その結果、加工のサイクルタイムを短縮することが困難になっている。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、被加工物に確実に加工を行うことができ、加工のサイクルタイムを短縮することができる加工検出装置を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転アクチュエータによって回転する回転主軸と、
該回転主軸に取り付けられた回転工具と、
送りアクチュエータによって駆動され、上記回転主軸をその軸方向にストロークさせる送り機構と、
上記回転アクチュエータに加わる負荷電圧を測定する測定器と、
上記回転アクチュエータ及び上記送りアクチュエータを駆動する出力制御、及び上記測定器から上記負荷電圧を読み取る入力制御を行う制御装置と、を備えており、
該制御装置は、上記回転主軸を回転させながら、上記送り機構によって上記回転主軸を前進させる前進動作と、
上記測定器によって測定する上記負荷電圧の値が、所定の加工初期時間の間、所定の加工初期電圧値よりも継続して高くなったときに、加工開始を検出する初期検出動作と、
上記加工開始を検出した後、上記測定器によって測定する上記負荷電圧の値が、所定の加工終期時間の間、所定の加工終期電圧値よりも継続して低くなったときに、加工完了を検出する終期検出動作と、
上記加工完了を検出したとき、上記送り機構によって上記回転主軸を後退させる後退動作と、を順次行うよう構成されていることを特徴とする加工検出装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
上記加工検出装置は、回転工具によって被加工物に加工を行う際に、回転アクチュエータに加わる負荷電圧の測定を行って、加工開始と加工完了とを検出することにより、回転工具による被加工物の加工を迅速かつ確実に行うことができるものである。
加工検出装置における回転工具によって被加工物に加工を行う際には、制御装置は、前進動作として、回転アクチュエータに制御信号を送って回転主軸を回転させる。また、制御装置は、送りアクチュエータに制御信号を送って送り機構を駆動し、送り機構によって回転主軸を前進させる。
【０００９】
次いで、制御装置は、初期検出動作として、測定器によって測定する負荷電圧の値を監視する。そして、制御装置は、負荷電圧の値が、所定の加工初期時間の間、所定の加工初期電圧値よりも継続して高くなったときには、回転工具が被加工物に加工を開始したと判断して、加工開始を検出する。
【００１０】
次いで、制御装置は、終期検出動作として、加工開始を検出した後、測定器によって測定する負荷電圧の値を監視する。そして、制御装置は、負荷電圧の値が、所定の加工終期時間の間、所定の加工終期電圧値よりも継続して低くなったときには、回転工具による被加工物の加工が完了したと判断して、加工完了を検出する。
その後、制御装置は、後退動作として、加工完了を検出したとき、送りアクチュエータに制御信号を送って送り機構を駆動し、送り機構によって回転主軸を後退させる。
【００１１】
こうして、上記加工検出装置においては、制御装置によって加工開始と加工完了とを検出することにより、回転工具によって被加工物に確実に加工を行うことができる。また、制御装置が加工完了を検出した後には、直ちに後退動作を行うことにより、回転工具による加工のサイクルタイムを短縮することができる。さらに、制御装置が加工完了を検出した後、直ちに後退動作を行うことにより、送り機構が、加工を完了した後も余分に回転工具をその軸方向へ送ってしまうことを防止することができる。これにより、回転工具が、被加工物における、加工した穴の直下に位置する部位に干渉して、自ら損傷してしまうことを防止することもできる。
【００１２】
それ故、上記加工検出装置によれば、被加工物に確実に加工を行うことができ、加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例にかかる、加工検出装置の構成を示す構成図。
【図２】実施例にかかる、加工検出装置の動作を示すフローチャート。
【図３】実施例にかかる、横軸に時間ｔをとり、縦軸に回転主軸に加わる負荷電圧Ｖをとって、負荷電圧Ｖの時間経過を模式的に示すグラフ。
【図４】実施例にかかる、産業用ロボットに取り付けられた加工装置によって、被加工物に加工を行う状態を示す斜視図。
【図５】実施例にかかる、被加工物に対して穴明け加工を行う前の状態の加工装置を示す説明図。
【図６】実施例にかかる、被加工物に対して穴明け加工を行う状態の加工装置を示す説明図。
【図７】実施例にかかる、被加工物に対して穴明け加工を行った状態の加工装置を示す説明図。
【図８】実施例にかかる、回転主軸を被加工物から後退させた状態の加工装置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した加工検出装置における好ましい実施の形態につき説明する。
上記加工検出装置において、上記回転工具は、上記被加工物に対して穴明け加工を行うドリル、上記被加工物に形成された穴を拡大する加工（荒削り加工、仕上げ加工等）を行うリーマ等とすることができる。
上記測定器によって測定する負荷電圧は、上記回転工具が上記被加工物を加工する際に、この回転工具から上記回転アクチュエータに加わる負荷によって生じる電圧とすることができる。
【００１５】
また、上記加工装置は、産業用ロボットの移動先端部に取り付けられており、かつ、該移動先端部の移動によって所定の加工位置に移動した後、上記制御装置によって上記各動作を順次行うよう構成されていてもよい（請求項２）。
この場合には、産業用ロボットによって、回転工具が取り付けられた回転主軸及び送り機構を、被加工物における複数の加工位置へ逐次移動させることができる。そして、各加工位置において、前進、初期検出、終期検出、後退の各動作を行って、回転工具による加工を行うことができる。
【００１６】
また、上記被加工物は、鋳物として成形され、鋼板のプレス加工を行うための金型であり、該金型は、上記鋼板を成形する成形表面部と、該成形表面部に対する下方において該成形表面部を補強する補強リブとを有しており、上記回転工具によって加工する穴は、上記成形表面部を貫通するエア抜き穴であってもよい（請求項３）。
この場合には、被加工物が、鋳物から成形されて寸法のばらつきが生じやすい金型であっても、測定器によって測定した負荷電圧から加工開始と加工完了の検出を行うことにより、回転工具による成形表面部への加工を確実に行うことができる。また、加工完了の検出を行った後に、後退動作によって直ちに回転工具を後退させることにより、回転工具が、補強リブに干渉して、自ら損傷してしまうことを防止することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に、加工検出装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
図１は、加工検出装置１の構成を示す。同図に示すごとく、本例の加工検出装置１は、加工装置２と制御装置３とによって構成されている。加工装置２は、回転アクチュエータ２２によって回転する回転主軸２１と、回転主軸２１に取り付けられた回転工具２３と、送りアクチュエータ２５によって駆動され、回転主軸２１をその軸方向にストロークさせる送り機構２４と、回転アクチュエータ２２に加わる負荷電圧Ｖを測定する測定器２６とを備えている。また、加工装置２は、制御装置３によって動作するよう構成されており、制御装置３は、回転アクチュエータ２２及び送りアクチュエータ２５を駆動する出力制御と、測定器２６から負荷電圧Ｖを読み取る入力制御とを行う。
【００１８】
図２は、加工検出装置１の動作のフローチャートを示し、図３は、測定器２６によって測定した負荷電圧Ｖの時間経過のグラフを模式化して示す。
制御装置３は、次の前進動作、初期検出動作、終期検出動作及び後退動作を、順次行うよう構成されている。
図３に示すごとく、制御装置３は、まず、前進動作として、回転主軸２１を回転させながら（図２のステップＳ３）、送り機構２４によって回転主軸２１を前進させる（Ｓ５）。次いで、制御装置３は、初期検出動作として、測定器２６によって測定する負荷電圧Ｖの値が、所定の加工初期時間ｔ１の間、所定の加工初期電圧値Ｖ１よりも継続して高くなったときに（Ｓ６，Ｓ７）、加工開始Ｐ１を検出する（Ｓ８）。次いで、制御装置３は、終期検出動作として、加工開始Ｐ１を検出した後、測定器２６によって測定する負荷電圧Ｖの値が、所定の加工終期時間ｔ２の間、所定の加工終期電圧値Ｖ２よりも継続して低くなったときに（Ｓ９，Ｓ１０）、加工完了Ｐ２を検出する（Ｓ１１）。その後、制御装置３は、後退動作として、加工完了Ｐ２を検出したとき、送り機構２４によって回転主軸２１を後退させる（Ｓ１３）。
【００１９】
以下に、本例の加工検出装置１につき、図１〜図８を参照して詳説する。
図４は、産業用ロボット４に取り付けられた加工装置２によって、被加工物５に加工を行う状態を示す。
同図に示すごとく、本例の加工検出装置１は穴明け加工を行うものであり、本例の回転工具２３はドリルである。加工装置２は、産業用ロボット４の移動先端部４１に取り付けられており、かつ、移動先端部４１の移動によって所定の加工位置に移動した後、制御装置３によって各動作を行うよう構成されている。産業用ロボット４は、サーボモータによって回転する関節を複数有し、移動先端部４１の位置を三次元的に移動可能にしたものである。
【００２０】
図５〜図８は、被加工物５に対して穴明け加工を行う加工装置２を示し、図５は、穴明け加工前の状態、図６は、穴明け加工を行う状態、図７は、穴明け加工後の状態、図８は、元の位置に復帰した状態を示す。
各図に示すごとく、本例の加工検出装置１によって加工を行う被加工物５は、鋼板のプレス加工を行うための金型５である。金型５は、鋼板を成形する成形表面部５１と、成形表面部５１に対する下方において成形表面部５１を補強する補強リブ５２とを有している。回転工具２３によって加工する穴は、成形表面部５１を貫通するエア抜き穴５１１である。補強リブ５２は、格子状に形成されている。そして、回転工具２３によって穴明け加工を行うエア抜き穴５１１の直下位置には、補強リブ５２が位置する。
【００２１】
図５に示すごとく、本例の回転アクチュエータ２２及び送りアクチュエータ２５は、いずれもモータによって構成されている。回転主軸２１は、その先端部に回転工具２３を装着するための装着部２１１を有しており、回転工具２３は、装着部２１１に装着されて回転する。
送り機構２４は、回転主軸２１が配設されたスライド部２４１を、リニヤガイドによってスライドさせるよう構成されている。また、送り機構２４は、送りネジ等によって、送りアクチュエータ２５としてのモータの回転力を、スライド部２４１をスライドさせる推力に変換するよう構成されている。測定器２６は、回転主軸２１に加わる負荷トルクの大きさを示す負荷電圧Ｖを測定する電圧測定器２６である。
【００２２】
図１に示すごとく、本例の制御装置３は、回転アクチュエータ２２の回転制御を行う回転制御部３３と、送りアクチュエータ２５の送り制御を行う送り制御部３４と、産業用ロボット４の制御を行うロボット制御部３２と、回転制御部３３、送り制御部３４及びロボット制御部３２を接続したシーケンサ制御部３１とを有している。前進動作、初期検出動作、終期検出動作及び後退動作は、シーケンサ制御部３１内に構築された制御プログラムによって実行される。測定器２６によって測定される負荷電圧Ｖの値は、シーケンサ制御部３１に読み込まれ、シーケンサ制御部３１内の制御プログラムに使用される。
シーケンサ制御部３１による各動作は、ロボット制御部３２による移動先端部４１の移動制御を行うロボット制御プログラムの中に組み込まれている。
【００２３】
次に、加工検出装置１を用いて被加工物５に対して穴明け加工を行う方法につき、図２のフローチャート及び図３のグラフを参照して説明する。
図４に示すごとく、産業用ロボット４の教示を行って、金型５の成形表面部５１に対して穴明け加工を行う複数の加工位置を記憶させておく。
そして、図５に示すごとく、加工検出装置１によって被加工物５に加工を行う際には、ロボット制御部３２は、産業用ロボット４の移動先端部４１を移動させ、回転工具２３を装着した加工装置２を、目的とする所定の加工位置まで移動させる。そして、ロボット制御部３２は、シーケンサ制御部３１へ移動完了の信号を送り（図２のステップＳ１，Ｓ２）、シーケンサ制御部３１から加工完了Ｐ２の信号が送られるまで、産業用ロボット４の移動先端部４１を待機させる。
【００２４】
シーケンサ制御部３１は、前進動作として、回転制御部３３を介して回転アクチュエータ２２に制御信号を送って回転主軸２１を回転させる（Ｓ３）。また、シーケンサ制御部３１は、測定器２６による負荷電圧Ｖの測定を開始する（Ｓ４）。また、シーケンサ制御部３１は、送り制御部３４を介して送りアクチュエータ２５に制御信号を送って送り機構２４を駆動し、送り機構２４によって回転主軸２１を、加工装置２における原位置から前進を開始させる（Ｓ５）。
次いで、シーケンサ制御部３１は、初期検出動作として、測定器２６によって測定する負荷電圧Ｖの値を監視する（Ｓ６）。そして、図３に示すごとく、シーケンサ制御部３１は、負荷電圧Ｖの値が、所定の加工初期時間ｔ１の間、所定の加工初期電圧値Ｖ１よりも継続して高くなったときには（Ｓ７）、回転工具２３が被加工物５に加工を開始したと判断して、加工開始Ｐ１を検出する（Ｓ８）。
【００２５】
図６に示すごとく、回転工具２３による穴明け加工を開始した後には、シーケンサ制御部３１は、送り制御部３４を介して送りアクチュエータ２５を制御し、回転工具２３による穴明け加工を行う。このとき、シーケンサ制御部３１は、回転主軸２１を、所定量前進させる動作と所定量後退させる動作とを繰り返し、穴明け加工時に排出される切屑を分断しながら、穴明け加工を行う。そして、図３に示すごとく、この穴明け加工を行う際に、測定器２６によって測定される回転主軸２１への負荷電圧Ｖは、加工に伴う電圧の上昇と、加工の休止に伴う電圧の下降とを繰り返す波形で観測される（符号Ｋを参照）。
【００２６】
上記加工開始Ｐ１を検出した後には、シーケンサ制御部３１は、終期検出動作として、加工開始Ｐ１を検出した後、測定器２６によって測定する負荷電圧Ｖの値を監視する（Ｓ９）。そして、図３に示すごとく、シーケンサ制御部３１は、負荷電圧Ｖの値が、所定の加工終期時間ｔ２の間、所定の加工終期電圧値Ｖ２よりも継続して低くなったときには（Ｓ１０）、回転工具２３による被加工物５の加工が完了したと判断して、加工完了Ｐ２を検出する（Ｓ１１）。このとき、シーケンサ制御部３１は、測定器２６による負荷電圧Ｖの測定を終了する（Ｓ１２）。こうして、図７に示すごとく、回転工具２３が金型５の成形表面部５１を貫通し、穴明け加工が完了する。
【００２７】
次いで、シーケンサ制御部３１は、後退動作として、加工完了Ｐ２を検出したとき、送り制御部３４を介して送りアクチュエータ２５に制御信号を送って送り機構２４を駆動し、送り機構２４によって回転主軸２１を後退させる（Ｓ１３）。そして、回転主軸２１が加工装置２における原位置まで後退したときには、シーケンサ制御部３１がロボット制御部３２へ加工完了Ｐ２の信号を送る。図８には、回転主軸２１が加工装置２における原位置まで後退した状態を示す。
その後、ロボット制御部３２は、産業用ロボット４の移動先端部４１及び加工装置２を、次の加工位置に移動させて、上記と同様にして、シーケンサ制御部３１によって、次の加工位置に対して穴明け加工を行う。
【００２８】
このようにして、加工検出装置１においては、制御装置３によって加工開始Ｐ１と加工完了Ｐ２とを検出することにより、回転工具２３によって被加工物５に確実に加工を行うことができる。また、制御装置３が加工完了Ｐ２を検出した後には、直ちに後退動作を行うことにより、回転工具２３による加工のサイクルタイムを短縮することができる。さらに、制御装置３が加工完了Ｐ２を検出した後、直ちに後退動作を行うことにより、送り機構２４が、加工を完了した後も余分に回転工具２３をその軸方向へ送ってしまうことを防止することができる。これにより、回転工具２３が、被加工物５としての金型５における、加工した穴の直下に位置する補強リブ５２に干渉して、自ら損傷してしまうことを防止することもできる。
【００２９】
それ故、上記加工検出装置１によれば、被加工物５に確実に加工を行うことができ、加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  加工検出装置
２  加工装置
２１  回転主軸
２２  回転アクチュエータ
２３  回転工具
２４  送り機構
２５  送りアクチュエータ
２６  測定器
３  制御装置
４  産業用ロボット
４１  移動先端部
Ｖ  負荷電圧
５  被加工物（金型）
５１  成形表面部
５２  補強リブ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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