JPH0645317Y2 - 数値制御式切削加工機械の切粉巻き付き検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、数値制御式切削加工機械の切粉巻き付き検出
装置に関し、特に切削工具に巻き付いた切粉を検出する
切粉巻き付き検出装置に関する。

〔従来技術〕

ドリルやボーリングバイトなどの切削工具により切削加
工を行った場合、加工対象物から発生する長い螺線状の
切粉は切削工具に巻き付くため種々のトラブルの要因と
なっていた。

特に、ATCを備えた数値制御式切削加工機械において
は、オペレーターが常時監視していない状態或いは無人
状態で運転されることが多く、切削工具に巻き付いた切
粉が除去されずに加工が継続されると、加工対象物から
切粉が排出されなくなるため加工不良や工具の損傷を招
いたり、或いは切粉により加工機械の負荷が増大して加
工がストップするという問題があった。

更には、切粉が切削工具のホルダ部や把持部に巻き付い
た場合には、ATCによる工具交換に支障を来すという問
題もあった。

従来、こうした問題を防止するために人手により切粉の
巻き付きを監視し検出し除去していた。

一方、実開昭61-20202号公報には、切粉除去ヘッドを有
しその切粉除去ヘッドを弾性手段で加工中の回転工作物
の加工面に接触させることにより回転工作物に巻き付く
切粉を除去する切粉巻き付き防止装置が提案されてい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のような人手により切粉の巻き付きを検出する対策
では、検出ミスや検出の遅れを生じやすく、また生産効
率の低下を招くという問題がある。

一方、上記公報に提案されている装置では、ドリルやボ
ーリングバイトなどに不可避的に巻き付く切粉の除去に
適用できない。

そこで、切粉の巻き付きを検出する検出装置として、例
えば切削加工時の負荷電流の変動を検知して切削工具へ
の切粉の巻き付きを検出する検出装置、或いは光センサ
を用いて光学的に切粉の巻き付きを検出する検出装置な
どが考えられるが、切削加工の環境下で確実に機能する
検出装置として実用化するには、信頼性、耐久性などの
面から種々解決しなければならない問題が多くいまだ実
用化にいたらず、こうした切粉巻き付き検出装置の早期
実用化が従来から要請されていた。

本考案の目的は、簡単な構造で確実に切削工具への切粉
巻き付きを検出する切粉巻き付き検出装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る数値制御式切削加工機械の切粉巻き付き検
出装置は、数値制御式切削加工機械の主軸ヘッドを支持
するサドルに装着された切粉巻き付き検出装置であっ
て、主軸ヘッドに装着され切削加工位置又は切削加工位
置から移動した非切削加工にある切削工具の外周部に接
近した検出位置と検出位置から退いた非検出位置とに位
置切換自在に設けられた振動部材と、振動部材を検出位
置と非検出位置とに亙って位置切換えする移動駆動手段
と、振動部材の振動を検出する振動センサと備えたもの
である。

〔作用〕

本考案に係る数値制御式切削加工機械の切粉巻き付き検
出装置においては、切削工具への切粉の巻き付きを検出
する場合には、移動駆動手段により振動部材を切削加工
位置又は非切削加工位置にある切削工具の外周部に近接
した検出位置に切換える。その状態で切削工具を回転さ
せると、切削工具に巻き付いた切粉が回転しながら断続
的に振動部材に当接するので、振動部材が振動しその振
動は振動センサにより検出され電気信号に変換される。

このように、切削工具に切粉が巻き付いている場合に
は、検出時に振動部材の振動として振動センサにより確
実に検出される。

また、検出された振動は振動センサにより電気信号に変
換されて検出されるので、その電気信号により異常アラ
ームを発してオペレーターに警告することも出来、更に
は適当な制御手段を介して切粉の巻き付いた切削工具を
別の保管場所に収容するとともに正常な工具に自動的に
交換することが出来る。

尚、切削工具を交換する場合には、移動駆動手段により
振動部材を非検出位置に切換えることにより支障なく交
換することが出来る。

〔考案の効果〕

本考案に係る数値制御式切削加工機械の切粉巻き付き検
出装置によれば、以上〔作用〕の項で説明したように切
削工具に巻き付いた切粉を確実に検出できるので、切削
工具への切粉の巻き付きに起因する、加工の停止や切削
工具の損傷或いはATC機能の停止などのトラブルを未然
に防止することが出来、切削加工の生産効率の向上を図
ることが出来ること、切粉巻き付きの検出の無人化を図
ることが可能になり、切削加工の生産コストの低減を図
ることが出来ることなどの効果が得られる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、数値制御式孔明け加工機10（以下、孔明け
加工機という）の切粉巻き付き検出装置60に本考案を適
用したものである。

まず、上記孔明け加工機10について簡単に説明する。

上記孔明け加工機10は、第１図に２点鎖線で示したワー
クＷに孔明け加工をするためのもので、左右一対の基台
１に夫々設けられたレール２の上方に前後方向に移動自
在に配設されたクロスレール20と、クロスレール20に沿
って左右方向に移動自在に配設されたサドル30と、サド
ル30に設けられた左右のガイドレール31に沿って上下方
向に移動自在に配設された主軸ヘッド40と、操作部50な
どで構成されている。

上記クロスレール20は、肉厚の高剛性のビーム部材で、
その左端部と右端部には夫々脚部21が設けられ、各脚部
21には夫々走行部22が設けられ、左右の走行部22は夫々
左右のレール２に走行可能に配設されている。

上記左右の走行部22には走行駆動部が設けられ，走行駆
動部が操作部50のコントロールユニット52からの制御信
号により数値制御されて左右同期駆動され、クロスレー
ル20をレール２に沿って前後方向に移動出来るようにな
っている。

尚、右側の走行部22にはATC23が操作部50の近くに設け
られている。

上記サドル30は、第３図に例示したように側面視倒立Ｌ
字型に形成され、クロスレール20に支持されるととも
に、コントロールユニット52からの制御信号により数値
制御されてクロスレール20に沿って左右方向に移動出来
るようになっている。

サドル30の前端面の左端部と右端部には左右一対のガイ
ドレール31が上下方向向きに設けられ、サドル30の上端
部にはブロック部材32が設けられ、ブロック部材32には
昇降用サーボモータ34が上下方向向きに装着され、昇降
用サーボモータ34の出力軸34aはボールネジ35に連結さ
れ、ボールネジ用ナット35aは主軸ヘッド40の後端部に
固着されている。

上記主軸ヘッド40はドリル41を装着するとともにドリル
41を回転駆動するためのもので、主軸ヘッド40の上部に
は主軸駆動モータ36が設けられ、主軸ヘッド40の下端部
には主軸駆動モータに連結した主軸42が設けられ、ドリ
ル41はそのテーパシャンク部41cで主軸42に装着されて
いる。

昇降用サーボモータ34とボールネジ35で主軸ヘッド40が
昇降駆動されることにより、主軸ヘッド40に装着された
ドリル41は第２図・第３図に実線で示した非切削加工位
置と２点鎖線で示した切削加工位置とに位置切換え可能
になっている。

上記操作部50は右側の走行部22に連結して設けられ、操
作部50には操作盤51とコントロールボックス52が設けら
れ、オペレータによる加工プログラムの入力や変更など
が出来るようになっている。

加工プログラムには通常の孔明け加工プログラムに加え
て、ドリル41がワークＷへの所定数の孔明け加工を完了
する毎に或いは所定時間毎に切粉巻き付き検出装置60に
よるジリル41への切粉３の巻き付きの有無を検出する検
出実行プログラムと、巻き付きを検出した場合に実行さ
れる異常処理プログラムが予めプログラムされ、孔明け
加工機10の各部の作動及び切粉巻き付き検出装置60の作
動を制御するようになっている。

このように構成された孔明け加工機10において予め入力
された加工プログラムをスタートさせると、主軸ヘッド
40は加工プログラムによりワークＷの複数の所定の孔明
け位置に亙って前後・左右に駆動され、所定の孔明け位
置においてドリル41は切削加工位置に切換えられるとと
もに回転駆動されワークＷに孔明け加工を行うようにな
っている。

次に、上記切粉巻き付き検出装置60について説明する。

上記切粉巻き付き検出装置60は、第２図・第３図に示す
ようにサドル30の前端面に配設され、ドリル41に巻き付
いた螺旋状の長い切粉３を検出するためのものである。

その構成について第４図・第５図を参照しながら説明す
ると、サドル30の前端面の右側下部には固定板61が設け
られ、固定板61の左半部の下部にはエアシリンダからな
る移動駆動用シリンダ62が前後方向向きに設けられ、移
動駆動用シリンダ62は電磁切換弁（図示略）を介してコ
ントロールユニット52からの制御信号により駆動させら
れるようになっている。

一方、上記固定板61の左端部には固定板63が前後方向向
きに固着され、固定板63の少し前方には平面視逆くの字
形の支持板64が固定板63と鉛直軸回りに回動可能にヒン
ジ結合され、支持板64の前端部には鉛直ヒンジ軸を含む
ヒンジ部材65を介して板部材66が回転可能に設けられ、
板部材66の右端部には板部材66より上下に長い鋼製の薄
板からなる振動板67がボルトで取付けられている。

上記板部材66の中央部より少し上方には、円筒形の磁歪
式の振動センサ68が固着され、振動センサ68の下方には
板部材69が板部材66の後面に突設固着され、板部材69の
後端部には軸部材70が上下方向向きに装着され、軸部材
70には移動駆動用シリンダ62のロッド62aに固着の金具7
1に固着されたレバー部材72が回動可能に連結され、移
動駆動用シリンダ62を駆動することにより、振動板67は
第４図に実線で示した非検出位置と２点鎖線で示したよ
うに非切削加工位置にあるドリル41のホルダ部41bの外
周部に僅かの隙間を有して接近した検出位置とに位置切
換え可能になっている。

また、上記振動センサ68の出力線73は固定板61に設けら
れた検出部80に接続されている。

検出部80は増幅器、比較器及びA/D変換器を備え、ノイ
ズ成分を除去するため所定のしきい値Ｖ以上の振幅の振
動波Ｖを検出するとともに、検出した振動波Ｖをディジ
タル化した異常検出信号としてコントロールボックス52
に出力する。

以上のように構成された切粉巻き付き検出装置60の作用
について説明する。

ドリル41が１つの孔明け加工を完了すると、主軸ヘッド
40が所定ストローク上昇駆動され、ドリル41を非切削加
工位置に切換える。

次に、移動駆動用シリンダ62が駆動され振動板67が非検
出位置から検出位置に切換えられるとともに主軸42が低
速回転する。

この時、ドリル本体41a或いはホルダ部41bに切粉３が巻
き付いていると、切粉３が回転しながら振動板67に断続
的に当接するため、振動板67が第４図に矢印で示したよ
うに振動を起こしその振動は振動センサ68で検出され
る。

第６図は振動センサ68で電気信号に変換された振動波Ｖ
を示したもので、振動波Ｖは出力線73を介して検出部80
に出力される。

コントロールボックス52に異常検出信号が入力される
と、加工プログラム中の異常処理プログラムが作動しサ
ドル30はATC23まで移動駆動され、ATC23により切粉３の
巻き付いたドリル41は主軸42から取り外ずされて異常ツ
ール収容ポットに格納される。

次に、正常ツール収容ポットから正常なドリル41が取り
出され主軸42に取付けられ、再び孔明け加工が始められ
る。

一方、切粉巻き付き検出装置60によりドリル41への切粉
３の巻き付きが検出されない場合には、通常の加工プロ
グラムにしたがって次の孔明け加工が行われる。

このように切粉巻き付き検出装置60によりドリル41への
切粉３の巻き付きが確実に検出され正常なドリル41に交
換されるので、切粉の巻き付きによる切削加工の停止、
ATC機能の停止或いはドリル41の損傷などのトラブルが
未然に防止され、孔ケース加工の生産効率の向上を図る
ことが出来る。また、切粉３の巻き付きを人手によるこ
となく検出できるので、切粉巻き付き検出の無人化を図
ることが可能になり生産コストの低減を図ることが出来
る。

尚、上記振動センサ68は圧電式の振動センサを用いても
よい。

また、振動板67をホルダ部41bの外周部に沿うように湾
曲状に形成してもよいし、ホルダ部41bとドリル本体41a
に近接するように１対の振動板で構成してもよい。

加えて、隙間板63・64とヒンジ部材65と板部材69及びレ
バー部材72を省略し、移動駆動用シリンダ62で直接振動
板67の位置切換を行うようにしてもよい。

尚、切粉巻き付き検出装置60はドリル41による孔明け加
工に限らず、種々の切削工具による切削加工の際に発生
する切粉の巻き付きの検出に用いることが出来ることは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例に係るもので、第１図は孔明け加
工機の斜視図、第２図は同加工機の主軸ヘッドの正面
図、第３図は主軸ヘッドの側面図、第４図は第３図IV−
IV線断面図、第５図は切粉巻き付き検出装置の正面図、
第６図は振動波形図である。 10……孔明け加工機、30……サドル、 40……主軸ヘッド、41……ドリル、 60……切粉巻き付き検出装置、62……移動駆動用シリン
ダ、67……振動板、 68……振動センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】数値制御式切削加工機械の主軸ヘッドを支
   持するサドルに装着された切粉巻き付き検出装置であっ
   て、 主軸ヘッドに装着され切削加工位置又は切削加工位置か
   ら移動した非切削加工位置にある切削工具の外周部に近
   接した検出位置と検出位置から退いた非検出位置とに位
   置切換自在に設けられた振動部材と、 振動部材を検出位置と非検出位置とに亙って位置切換え
   する移動駆動手段と、 振動部材の振動を検出する振動センサとを備えたことを
   特徴とする切粉巻き付き検出装置。