JPH11188516A - 穿孔制御装置及び穿孔制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被穿孔対象を破断することなく所望の軌跡に
沿って穿孔加工可能な穿孔制御装置及び穿孔制御方法を
提供する。 【解決手段】 主軸回転機構１を、送り用電動機５によ
り被穿孔対象１１に向けて送る。電流検出部７で検出し
た電流に基づき、被穿孔対象１１の穿孔端より回転刃物
３が突出する以前に送り用電動機５を停止させる。そし
て、この停止されたときの回転刃物３の空間座標位置を
求める。この空間座標位置を求める作業を、繰り返しお
互いに離れた複数箇所について行う。そして、このよう
に求めた複数箇所の空間座標位置同士の間を、移動の軌
跡に沿って回転刃物３を移動させつつ回転切削加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は穿孔制御装置及び穿
孔制御方法に係わり、特に被穿孔対象を破断することな
く所望の軌跡に沿って穿孔加工可能な穿孔制御装置及び
穿孔制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス管など流体を輸送する導管には内部
に樹脂管を挿入したものがある。この樹脂管は肉厚が数
〔ｍｍ〕であるが、樹脂管のみでも流体を漏洩せず輸送
可能である。ただし、埋設土中での強度は外部の導管に
依存している。これらの導管に開口部を設けるために、
樹脂管中を流体を輸送しながら導管のみを切削する工具
およぴ工法が知られている。（特開平９−２９５１８号
公報、特開平９−２９５１９号公報）。この作業手順を
簡単に以下に示す。

【０００３】図１０に被穿孔対象である導管の外形図を
示す。図１１は、図１０中の矢視線Ｉ−Ｉより見た断面
図である。導管１１の内側には樹脂管３５が挿入されて
いる。この導管１１に対し、切削工具３を円周に沿って
動かし円周状の溝３７を切削することを考える。まず、
導管１１の肉厚Ｔ１〔ｍｍ〕を超音波測定器で測定す
る。その後、切削後の残肉厚が１．０〔ｍｍ〕となるよ
うに切削工具３を用いて切削する。このときの切削探さ
は、Ｔ１−１．０〔ｍｍ〕である。そして、切削完了後
に残存した１．０〔ｍｍ〕厚の残層部分を穴明け治具を
使用して引きはがす。この穴明け治具を用いると、通常
約２．０〔ｍｍ〕厚までの残層部分を引きはがすことが
可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
よる切削には次のような間題があった。まず第一に被穿
孔対象である導管１１は、埋設年代により外径、肉厚な
ど規格値そのものが異なっている。また、当時の製造技
術によって規格値との誤差が生じている。このため、管
外径自体が一定とは限らないおそれがあった。次に、超
音波測定器を使用した肉厚測定時には、被測定材質を使
用した音速補正を行う必要がある。

【０００５】しかし、本技術の実施時には埋設された導
管１１上で、正確な音速補正を実施することは大変煩雑
であるため、一般的には音速補正を実施しない。このた
め、測定した肉厚は誤差を含むものである。かかる誤差
の大きさ如何では、残層部分が２．０〔ｍｍ〕を越え穴
明け治具が使用不可能となったり、あるいは導管１１を
切削しすぎ破断するおそれがあった。本発明はこのよう
な従来の課題に鑑みてなされたもので、被穿孔対象を破
断することなく所望の軌跡に沿って穿孔加工可能な穿孔
制御装置及び穿孔制御方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明（請求項
１）は、被穿孔対象に対し切削刃物を押し当て被穿孔対
象の一部を回転切削する回転切削手段と、該回転切削手
段を前記被穿孔対象に向けて送り及び戻し動作をさせる
送り方向移動手段を備えた穿孔制御装置において、該送
り方向移動手段又は前記回転切削手段の負荷量を検出す
る負荷量検出手段と、該負荷量検出手段で検出した負荷
量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より前記切削刃物が
突出する以前に前記送り方向移動手段を停止させる停止
手段と、該停止手段により停止されたときの前記切削刃
物、回転切削手段又は送り方向移動手段のいずれかの空
間座標位置を求める空間座標位置算出手段と、該空間座
標位置算出手段の算出を繰り返すことにより求めた複数
箇所のお互いに離れた空間座標位置間を前記切削刃物が
前記被穿孔対象の穿孔端より突出しないように加工しつ
つ移動可能なように移動の軌跡を演算する軌跡演算手段
と、該軌跡演算手段で演算された移動の軌跡に沿って前
記切削刃物を移動させつつ回転切削加工する移動切削手
段を備えて構成した。

【０００７】切削刃物を備える回転切削手段を、送り方
向移動手段により被穿孔対象に向けて送る。負荷量検出
手段では、送り方向移動手段又は回転切削手段の負荷量
を検出する。回転切削手段が油圧や空気圧駆動の場合に
は送り方向移動手段により負荷量を検出してもよい。停
止手段では、負荷量検出手段で検出した負荷量に基づ
き、被穿孔対象の穿孔端より切削刃物が突出する以前に
送り方向移動手段を停止させる。負荷量は、穿孔前、穿
孔中、穿孔後等の穿孔状態により変動する。このため、
この負荷量の大きさや変動の傾き等を監視しつつ、被穿
孔対象の穿孔端より切削刃物が突出する以前に送り方向
移動手段を停止させる。そして、この停止されたときの
切削刃物、回転切削手段又は送り方向移動手段のいずれ
かの空間座標位置を空間座標位置算出手段により求め
る。

【０００８】切削刃物、回転切削手段又は送り方向移動
手段のいずれかの空間座標位置としたのは、これらは、
一体的に移動するからである。この空間座標位置を求め
る作業を繰り返しお互いに離れた複数箇所について行
う。そして、軌跡演算手段では、このように求めた複数
箇所の空間座標位置同士の間を、切削刃物が被穿孔対象
の穿孔端より突出しないように加工しつつ移動可能なよ
うに移動の軌跡を演算する。移動切削手段では、軌跡演
算手段で演算された移動の軌跡に沿って切削刃物を移動
させつつ回転切削加工する。以上により、超音波を用い
た従来の工法と同様の工法でありながら、被穿孔対象か
ら切削刃物が突出しないように維持しつつ、精度の高い
切削加工を行うことが出来る。

【０００９】また、本発明（請求項２）は、被穿孔対象
に対し切削刃物を押し当て被穿孔対象の一部を回転切削
する回転切削手段と、該回転切削手段を前記被穿孔対象
に向けて送り及び戻し動作をさせる送り方向移動手段を
備えた穿孔制御装置において、前記切削刃物による前記
被穿孔対象への予定加工軌跡を演算する加工軌跡演算手
段と、前記送り方向移動手段又は前記回転切削手段の負
荷量を検出する負荷量検出手段と、該負荷量検出手段で
検出した負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より前
記切削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を停
止させる停止手段と、該停止手段により停止された前記
切削刃物を前記送り方向移動手段により前記被穿孔対象
の外側の所定位置まで戻した後に前記切削刃物の管径以
下の距離だけ前記切削刃物を前記加工軌跡演算手段で演
算した予定加工軌跡方向に移動させる軌跡方向移動手段
を備えて構成した。

【００１０】加工軌跡演算手段では、切削刃物による被
穿孔対象への予定加工軌跡を演算する。予定加工軌跡の
演算は、被穿孔対象の形状に応じ２次元的又は３次元的
に求める。切削刃物を備える回転切削手段を、送り方向
移動手段により被穿孔対象に向けて送る。負荷量検出手
段では、送り方向移動手段又は回転切削手段の負荷量を
検出する。停止手段では、負荷量検出手段で検出した負
荷量に基づき、被穿孔対象の穿孔端より切削刃物が突出
する以前に送り方向移動手段を停止させる。

【００１１】停止手段により停止された切削刃物を送り
方向移動手段は、被穿孔対象の外側の所定位置まで戻
す。その後、軌跡方向移動手段は、切削刃物の管径以下
の距離だけ、切削刃物を加工軌跡演算手段で演算した予
定加工軌跡方向に移動させる。被穿孔対象の外側まで切
削刃物を戻しているので、予定加工軌跡方向への移動の
際には被穿孔対象に当たることはない。以降は、再び回
転切削手段を、送り方向移動手段により被穿孔対象に向
けて送る等の同様の処理を予定加工軌跡が完了するまで
繰り返し行う。以上により、被穿孔対象から切削刃物が
突出しない状態を確実に維持しつつ、極めて精度の高い
切削加工を行うことが出来る。

【００１２】更に、本発明（請求項３）は、前記軌跡方
向移動手段に代えて、前記停止手段により停止された前
記切削刃物を前記送り方向移動手段により前記被穿孔対
象の内側の所定位置まで戻した後に前記切削刃物の管径
以下の距離だけ前記切削刃物を前記加工軌跡演算手段で
演算した予定加工軌跡方向に移動させつつ前記被穿孔対
象を回転切削加工する軌跡方向移動加工手段を備えて構
成した。停止手段により停止された切削刃物を送り方向
移動手段は、被穿孔対象の内側の所定位置まで戻す。そ
の後、軌跡方向移動加工手段は、切削刃物の管径以下の
距離だけ、切削刃物を加工軌跡演算手段で演算した予定
加工軌跡方向に移動させる。

【００１３】被穿孔対象を戻す際に被穿孔対象の内側で
止めたので、切削刃物を回転させつつ予定加工軌跡方向
に移動させれば、予定加工軌跡に沿って切削加工が行わ
れる。このとき、切削刃物の管径以下の距離だけ、切削
加工を行う。以降は、再び回転切削手段を、送り方向移
動手段により被穿孔対象の深奥部に向けて送る。そし
て、負荷量に基づき、被穿孔対象の穿孔端より切削刃物
が突出する以前に送り方向移動手段を停止させる等の同
様の処理を予定加工軌跡が完了するまで繰り返し行う。
以上により、被穿孔対象から切削刃物が突出しない状態
を維持しつつ、精度の高い切削加工を行うことが出来
る。また、被穿孔対象の表面に切削刃物底面が当たるこ
とはなくなるので、被穿孔対象の腐食等の影響による切
削刃物のぶれやそれによる磨耗等が軽減される。

【００１４】更に、本発明（請求項４）は、前記回転切
削部の切削刃物は穿孔底面が平面であることを特徴とす
る。穿孔底面が平面であれば、被穿孔対象から切削刃物
が突出し難くなる。従って、より一層に精度の高い切削
加工を行うことが出来る。

【００１５】更に、本発明（請求項５）は穿孔制御方法
であり、切削刃物を備える回転切削手段を送り方向移動
手段により被穿孔対象に向けて送り、前記送り方向移動
手段又は回転切削手段の負荷量に基づき前記被穿孔対象
の穿孔端より前記切削刃物が突出する以前に前記送り方
向移動手段を停止し、停止したときの前記切削刃物、回
転切削手段又は送り方向移動手段のいずれかの空間座標
位置を求め、該空間座標位置を求める作業を複数の穿孔
予定箇所に対し繰り返し行い、該複数の穿孔予定箇所の
空間座標位置間を前記切削刃物が前記被穿孔対象の穿孔
端より突出しないように加工しつつ移動可能なように移
動の軌跡を演算し、該移動の軌跡に沿って前記切削刃物
を移動させつつ回転切削加工することを特徴とする。

【００１６】更に、本発明（請求項６）は穿孔制御方法
であり、切削刃物を備える回転切削手段による被穿孔対
象への予定加工軌跡を演算した後、前記回転切削手段を
送り方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加工軌跡
上に向けて送り、前記送り方向移動手段又は回転切削手
段の負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より前記切
削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を停止さ
せた後、前記切削刃物を前記送り方向移動手段により前
記被穿孔対象の外側の所定位置まで戻し、前記切削刃物
の管径以下の距離だけ前記切削刃物を前記予定加工軌跡
方向に移動させることを特徴とする。

【００１７】更に、本発明（請求項７）は穿孔制御方法
であり、切削刃物を備える回転切削手段による被穿孔対
象への予定加工軌跡を演算した後、前記回転切削手段を
送り方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加工軌跡
上に向けて送り、前記送り方向移動手段又は回転切削手
段の負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より前記切
削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を停止さ
せた後、前記切削刃物を前記送り方向移動手段により前
記被穿孔対象の内側の所定位置まで戻し、前記切削刃物
の管径以下の距離だけ前記切削刃物を前記予定加工軌跡
方向に移動させつつ前記被穿孔対象を回転切削加工する
ことを特徴とする。

【００１８】更に、本発明（請求項８）は穿孔制御方法
であり、被穿孔対象に対し少なくとも予定加工軌跡を含
めて予め所定の深さ粗切削した後、切削刃物を備える回
転切削手段を送り方向移動手段により前記被穿孔対象の
予定加工軌跡上に向けて送り、前記送り方向移動手段又
は回転切削手段の負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔
端より前記切削刃物が突出する以前に前記送り方向移動
手段を停止させ、その後前記切削刃物を前記送り方向移
動手段により前記被穿孔対象の粗切削された表面の外側
の所定位置まで戻した後に前記切削刃物の管径以下の距
離だけ前記予定加工軌跡に沿って前記切削刃物を移動さ
せ、再び前記切削刃物を備える回転切削手段を前記送り
方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加工軌跡上に
向けて送ることを特徴とする。

【００１９】被穿孔対象に対する切削の予定加工軌跡を
予め求めておく。そして、その予定加工軌跡を含む形で
予め所定の深さ溝切削（ステ加工）しておく。回転切削
手段による加工負担を出来るだけ減らすため、回転切削
手段による精密切削をする前に、粗切削をするためであ
る。その後、切削刃物を備える回転切削手段を送り方向
移動手段により被穿孔対象の予定加工軌跡上に向けて送
る。そして、送り方向移動手段又は回転切削手段の負荷
量に基づき、被穿孔対象の穿孔端より切削刃物が突出す
る以前に送り方向移動手段を停止させる。

【００２０】その後、切削刃物を送り方向移動手段によ
り被穿孔対象の粗切削された表面の外側の所定位置まで
戻した後に、切削刃物の管径以下の距離だけ軌跡に沿っ
て切削刃物を移動させる。そして、再び回転切削手段を
送り方向移動手段により被穿孔対象の予定加工軌跡上に
向けて送る。かかる処理を切削予定加工軌跡の完了する
まで繰り返す。以上により、被穿孔対象から切削刃物が
突出しない状態を確実に維持しつつ、極めて精度の高い
切削加工を行うことが出来る。また、切削時間を、予め
ステ加工した分短縮出来る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に本発明の実施形態の全体構成
図を示す。全体構成図は、本発明の各実施形態に共通で
ある。図１において、主軸回転機構１の主軸先端には、
回転刃物３が取り付けられている。回転刃物３には、穿
孔底面が平面となるような切削工具を用いる。回転刃物
３は、例えばスクエアカットのエンドミルである。主軸
回転機構１は、回転切削手段に相当する。回転刃物３
は、被穿孔対象１１に対し押し付けられつつ回転駆動さ
れるようになっている。被穿孔対象１１は、例えば鋳鉄
管である。主軸回転機構１は油圧駆動されるようになっ
ている。送り用電動機５は、サーボモータで構成され、
回転刃物３を被穿孔対象１１表面に対し鉛直方向に送る
ようになっている。送り用電動機５は、送り方向移動手
段に相当する。

【００２２】送り用電動機５の本体部はテーブル１３に
固定されている。そして、送り用電動機５の先端に取り
付けられたねじ軸１５が送り用電動機５により回転され
ることによって、主軸回転機構１が高さ方向（図中Ｚ軸
方向）に上下動されるようになっている。送り用電動機
５の内部には、負荷電流の検出を行うため電流検出部７
が組み込まれている。電流検出部７は、負荷量検出手段
に相当する。電流検出部７で検出された電流は、制御回
路９に送られるようになっている。被穿孔対象１１はテ
ーブル１３の直下に置かれており、またテーブル１３
は、Ｘ軸にも移動可能なようになっている。更に、主軸
回転機構１は、被穿孔対象１１である鋳鉄管の外周に沿
っても鋳鉄管との離隔を等長にとりながら３６０度移動
可能なようになっている。

【００２３】次に、本発明の第１実施形態の動作を説明
する。内部に樹脂管３５を挿入した被穿孔対象１１であ
る導管について、樹脂管３５中に流体を輸送しながら被
穿孔対象１１のみに希望の開口を切削する場合には、樹
脂管３５を損傷してはならない。このため、回転刃物３
には、被穿孔対象１１の穿孔端より突出し難くするた
め、スクエアカットのエンドミルを用いる。本発明の第
１実施形態では、図２に示すように、従来の超音波測定
装置を用いたときとほぼ同様の工法を用いて、被穿孔対
象１１に対し円周状に切削加工を施す。切削加工作業
は、まず、回転刃物３により切削予定軌跡上の４箇所で
予備穿孔を行うことから始める。この予備穿孔を行う際
に、回転刃物３が被穿孔対象１１を破断しないように高
精度な穿孔停止を行う。

【００２４】この穿孔停止の詳細の手法については後述
する。穿孔停止は高精度に行われるため、穿孔停止位置
を切削深さとして制御回路９に記録する。穿孔停止位置
は、エンコーダ等により送り用電動機５の回転数から距
離に換算する。この予備穿孔に伴う切削深さのデータ記
録を図２に示す４箇所で繰り返し行う。制御回路９で
は、これらの４箇所の空間座標位置が３次元的に認識さ
れる。そして、制御回路９では、これらの４箇所の空間
座標位置間をその切削探さを保ちながら穿孔するための
穿孔軌跡３１が演算される。そして、穿孔軌跡３１に沿
って回転刃物３により穿孔を行う。送り用電動機５に
は、サーボモータを使用する。一般的にサーボモータか
らは、負荷電流を抽出し易い。送り用電動機５から負荷
電流を抽出することで、主軸回転機構１が油圧駆動の場
合にも容易に回転刃物３の制御が可能となる。

【００２５】次に、穿孔停止の手法について詳細に説明
する。送り用電動機５の負荷電流は図３に示すように変
化する。図３において、波形２１は、被穿孔対象１１の
材質が外力に対してあまり延びを示さない材質の場合で
あり、一方、波形２３は、被穿孔対象１１の材質が外力
に対して延びのある材質の場合である。波形２１のよう
に、被穿孔対象１１の材質が外力に対してあまり延びを
示さない材質の場合には、被穿孔対象１１は外力により
破れやすく、このとき回転刃物３がこの被穿孔対象１１
の破損部より突出し易い。

【００２６】図４に波形２３の後半部を拡大したときの
様子を示す。図４において、安定切削時には回転刃物３
に対して切削面積に応じた反力すなわち負荷を有してい
るので、送り用電動機５の負荷電流値は一定の値を示
す。そして、穿孔終了が近づいてくると、残存肉厚が減
少するために、切削面が平面状ではなくなり、穿孔底面
が平面である回転刃物３との接触面積が小さくなって反
力すなわち負荷が減少する。この傾向は破断直前まで継
続する。ここで、送り用電動機５の負荷電流はこれに伴
って減少する。このように、外力に対して延びのある材
質を切削するときには、送り用電動機５の負荷電流がゆ
るやかな傾きをもって変化する。その後破断に至り、送
り用電動機５には無負荷電流が流れる。

【００２７】本発明は、回転刃物３が被穿孔対象１１よ
り突出しないとする観点から、波形２３のように被穿孔
対象１１の材質が外力に対して延びのある材質の場合に
対し適用する。この送り用電動機５の負荷電流値から、
穿孔時・非穿孔時を判断することができる。これを利用
して、制御回路９では、送り用電動機５の負荷電流を検
出しながら穿孔を行う。そして、被穿孔対象１１の穿孔
端より回転刃物３が突出する以前に、この場合に相当す
る負荷電流値を検出したとき送り用電動機５へ停止命令
をおくり、自動的に穿孔停止制御を行う。回転刃物３が
突出する以前か否かは、送り用電動機５の負荷電流と予
め定めたしきい値との比較で行う。

【００２８】次に、穿孔停止の手順をフローチャートを
用いて説明する。図５において、ステップ０（図中Ｓ０
と略す。以下、同様）は、穿孔前の待機状態であり、制
御回路９からの穿孔指令を待っている。ステップ１で
は、制御回路９からの穿孔指令に基づき送り用電動機５
が送りを開始する。ステップ２では、電流検出部７で送
り用電動機５の負荷電流値を計測する。ステップ３で
は、この計測した負荷電流値が予め設定した穿孔しきい
値以上か否かを判断する。穿孔しきい値未満のときはス
テップ２の負荷電流値の計測とステップ３の判断を繰り
返し行う。

【００２９】負荷電流値は、ねじ軸１５の摩擦状態、テ
ーブル１３の移動位置、テーブル１３の設置状態及び重
力の影響等によりその大きさが多少変動する。このた
め、無負荷電流値を精度良く検出するためには電流検出
部７で送り用電動機５の負荷電流値を穿孔作業の都度監
視することが望ましい。一方、負荷電流値が穿孔しきい
値以上のときは、ステップ４で主軸回転機構１の回転刃
物３が被穿孔対象１１に対し穿孔開始の状態であること
を確認する。この穿孔開始の状態を確認するのは、後に
ステップ６で行う停止しきい値との比較が、一旦穿孔の
行われた後に判断されるようにするためである。

【００３０】ステップ５では、この穿孔開始後の送り用
電動機５の負荷電流値を計測する。そして、ステップ６
で、この計測した負荷電流値が予め設定した停止しきい
値未満か否かを判断する。このとき、回転刃物３が、被
穿孔対象１１の穿孔端より突出しないようにするため、
予め図３の送り用電動機５の負荷電流特性や被穿孔対象
１１に使用する材質に基づく穿孔実験例等から所定の裕
度を加えた上で停止しきい値を定めておく。このように
予め固定の停止しきい値を設定することは、同じ材質を
連続して穿孔するなど、切削対象、条件等が限定される
場合には特に有効である。

【００３１】回転刃物３が、被穿孔対象１１の穿孔端よ
り突出しない状態であるため、計測した負荷電流値は無
負荷電流値より大きい。計測した負荷電流値が予め設定
した停止しきい値以上のときは、ステップ５の負荷電流
値の計測とステップ６の判断を繰り返し行う。このとき
は、まだ穿孔作業の継続中である。そして、計測した負
荷電流値が予め設定した停止しきい値未満のときは、ス
テップ７に進む。ステップ７では、制御回路９から送り
用電動機５の停止命令が出される。その結果、送り用電
動機５は停止する。その後、ステップ８で送り用電動機
５は送り動作時とは逆回転して主軸回転機構１の戻し動
作をする。そして、ステップ９で所定位置にて停止させ
られ、ステップ０の状態に戻る。停止しきい値は固定で
あることから、制御回路９による制御は簡略化できる。

【００３２】停止位置は高精度に確定する。このため、
従来の超音波測定器を用いた穿孔手法に比べ、回転刃物
３が被穿孔対象１１の穿孔端より突出することはなく、
高精度な切削加工を行うことが出来る。このことによ
り、従来問題であった切削不足や樹脂管損傷の問題の両
方を防止しつつ希望の穴明けを行うことが出来る。ま
た、導管の輪送機能を停止させることなく穴明け作業が
できる。ここで、停止しきい値は上述のように固定とし
てもよいが、穿孔終了か否かの判定を穿孔の都度最適な
停止しきい値を見出しつつ行うことも可能である。停止
しきい値を固定とすることは、制御が容易になる反面、
停止時の電流値に相当程度の裕度が必要になる。このた
め、この裕度を極力抑えられるように停止しきい値を穿
孔作業の行われる度に演算により求める。このことによ
り、切削効率の良い最適な停止制御が行えるようにす
る。

【００３３】次に、この最適な停止しきい値を見出しつ
つ行う穿孔停止の手順をフローチャートを用いて説明す
る。尚、図５と同一要素のものについては同一符号を付
して説明は省略する。図６において、ステップ１０１で
は、電流検出部７で送り用電動機５の送り開始後の無負
荷電流値を計測する。そして、ステップ１０２でこの無
負荷電流値を記憶保存する。ステップ１０３では、ステ
ップ１０２で求めた無負荷電流値と、ステップ５で求め
た負荷電流値から停止しきい値を演算する。無負荷電流
値と負荷電流値を求めるのは、被穿孔対象１１の材質や
主軸回転機構１の設置状況等によりこれらの値は穿孔毎
に異なることが想定されるからである。

【００３４】このときの停止しきい値の算出方法は、無
負荷電流値と負荷電流値間の差に対し所定比率（例えば
２０％）を乗ずることで求めても良いし、また負荷電流
値から一律に所定比率の所で定めてもよい。更に、無負
荷電流値と負荷電流値の間の電流変化の傾きに基づき、
それに所定比率を乗じて停止しきい値を求めても良い。
但し、このときには、ステップ６の比較処理は、「負荷
電流値の電流変化の傾き＜停止しきい値」に変更する必
要がある。

【００３５】所定比率又は負荷電流値の電流変化の傾き
に対する停止しきい値を求めるときに乗ずる所定比率
は、回転刃物３が、被穿孔対象１１の穿孔端より突出し
ないようにするため、予め図２の送り用電動機５の負荷
電流特性や被穿孔対象１１に使用する材質に基づく穿孔
実験例等から所定の裕度を加えた上で定めておく。この
ことにより回転刃物３の状態および被穿孔対象１１の材
料等の切削条件によらず、穿孔毎に最適な停止しきい値
で制卸が可能となる。このため、停止制御の精度が向上
し、更に一層切削効率の良い停止制御が行える。なお、
ステップ２及びステップ３に関し、穿孔探さ（回転刃物
３の移動距離）は時間に比例するため、予め回転刃物３
の移動開始点と被穿孔対象１１の表面との距離を測定し
て経過時間によって穿孔開始を判断するようにしても良
い。

【００３６】以上により、被穿孔対象１１の破断の直前
といった希望のタイミングで穿孔を停止することが可能
となる。尚、主軸回転機構１には油圧駆動を用いたが、
これに限らず空気圧駆動や電動機であっても本発明の適
用は可能である。また、主軸回転機構１に電動機を採用
し、主軸回転機構１側で検出した負荷電流に基づき穿孔
停止制御を行っている場合にも本発明の適用は可能であ
る。

【００３７】次に、本発明の第２実施形態の動作を説明
する。図７に本発明の第２実施形態の動作工程を示す。
図７において、図中（ａ）では、回転刃物３は被穿孔対
象１１の予定加工軌跡の上方で移動開始線３３上にあ
る。（ｂ）では、主軸回転機構１は、送り用電動機５に
より被穿孔対象１１に向けて送られる。そして、穿孔を
開始し、回転刃物３が被穿孔対象１１の穿孔端より突出
しないよう被穿孔対象１１の破断の直前で送り用電動機
５を停止させる。送り用電動機５の停止は、図５又は図
６のステップ０からステップ７に従い行う。

【００３８】（ｃ）では、図５又は図６のステップ８に
より送り用電動機５の戻し作業を行う。送り用電動機５
は、移動開始線３３まで戻して停止させる。その後
（ｄ）では、回転刃物３の直径以下の距離だけ回転刃物
３を予定加工軌跡方向に移動させる。回転刃物３の直径
以下の距離としたのは、被穿孔対象１１の穿孔を確実に
連続させて行うためである。移動の完了後は、（ａ）の
状態に戻ったことになる。その後、（ｅ）では、（ｂ）
と同じ作業を繰り返す。穿孔のための予定加工軌跡を図
８に示す。このように、各穿孔点毎に穿孔時負荷電流、
無負荷電流を測定するため、回転刃物３が穿孔対象１１
の穿孔端より突出しないように各点毎に最適な停止しき
い値での制御ができる。

【００３９】次に、本発明の第３実施形態の動作を説明
する。図９に本発明の第３実施形態の動作工程を示す。
本発明の第３実施形態が本発明の第２実施形態と異なる
のは、図中（ｈ）で、回転刃物３を移動開始線３３まで
戻さず、被穿孔対象１１の内側で停止させる点である。
（ｉ）で、予定加工軌跡方向に被穿孔対象１１を穿孔し
つつ移動させる。このことにより、各穿孔点毎の穿孔時
間を短縮できる。また、２点目以降は回転刃物３の底刃
で被穿孔対象１１である導管表面（腐食面）を穿孔しな
いため、刃のぶれとそれによる磨耗が軽減される。

【００４０】次に、本発明の第４実施形態の動作を説明
する。本発明の第４実施形態は、最初に所望の予定加工
軌跡上を数〔ｍｍ〕ステ加工（溝切削）する。そして、
その後に上記本発明の第２実施形態の処理を行うもので
ある。このことにより、各穿孔点ごとに穿孔時負荷電
流、無負荷電流を測定し、各点に最適な停止しきい値で
の制御ができる。また、予めステ加工をした分、本発明
の第２実施形態に比べて穿孔時間を短縮出来る。なお、
被穿孔対象１１である導管は円筒状のもので説明した
が、形状は円筒状に限定するものではない。また、本発
明は、管ではなく平板等にも適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、停
止手段により被穿孔対象の穿孔端より切削刃物が突出す
る以前に送り方向移動手段を停止させるようにしたの
で、被穿孔対象を破断することなく所望の軌跡に沿って
穿孔加工可能である。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の全体構成図

【図２】 本発明の第１実施形態の工法を用いて、導管
に対し円周状に切削加工を施したときの様子を示す図

【図３】 送り用電動機の負荷電流の変化を示す図

【図４】 図３中の負荷電流の変化の後半部を拡大した
ときの様子を示す図

【図５】 穿孔停止の手順を説明するフローチャート

【図６】 最適な停止しきい値を見出しつつ行う穿孔停
止の手順を説明するフローチャート

【図７】 本発明の第２実施形態の動作工程を示す図

【図８】 穿孔のための予定加工軌跡

【図９】 本発明の第３実施形態の動作工程を示す図

【図１０】 被穿孔対象である導管の外形図

【図１１】 図１０中の矢視線Ｉ−Ｉより見た断面図

【符号の説明】

１ 主軸回転機構 ３ 回転刃物 ５ 送り用電動機 ７ 電流検出部 ９ 制御回路 １１ 被穿孔対象 １３ テーブル １５ ねじ軸 ２１ 被穿孔対象の材質が外力に対してあまり延びを示
さない材質の場合の送り用電動機の負荷電流 ２３ 被穿孔対象の材質が外力に対して延びのある材質
の場合の送り用電動機の負荷電流 ３１ 穿孔軌跡 ３３ 移動開始線 ３５ 樹脂管 ３７ 円周状の溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被穿孔対象に対し切削刃物を押し当て被
   穿孔対象の一部を回転切削する回転切削手段と、該回転
   切削手段を前記被穿孔対象に向けて送り及び戻し動作を
   させる送り方向移動手段を備えた穿孔制御装置におい
   て、該送り方向移動手段又は前記回転切削手段の負荷量
   を検出する負荷量検出手段と、該負荷量検出手段で検出
   した負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より前記切
   削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を停止さ
   せる停止手段と、該停止手段により停止されたときの前
   記切削刃物、回転切削手段又は送り方向移動手段のいず
   れかの空間座標位置を求める空間座標位置算出手段と、
   該空間座標位置算出手段の算出を繰り返すことにより求
   めた複数箇所のお互いに離れた空間座標位置間を前記切
   削刃物が前記被穿孔対象の穿孔端より突出しないように
   加工しつつ移動可能なように移動の軌跡を演算する軌跡
   演算手段と、該軌跡演算手段で演算された移動の軌跡に
   沿って前記切削刃物を移動させつつ回転切削加工する移
   動切削手段を備えたことを特徴とする穿孔制御装置。
2. 【請求項２】 被穿孔対象に対し切削刃物を押し当て被
   穿孔対象の一部を回転切削する回転切削手段と、該回転
   切削手段を前記被穿孔対象に向けて送り及び戻し動作を
   させる送り方向移動手段を備えた穿孔制御装置におい
   て、前記切削刃物による前記被穿孔対象への予定加工軌
   跡を演算する加工軌跡演算手段と、前記送り方向移動手
   段又は前記回転切削手段の負荷量を検出する負荷量検出
   手段と、該負荷量検出手段で検出した負荷量に基づき前
   記被穿孔対象の穿孔端より前記切削刃物が突出する以前
   に前記送り方向移動手段を停止させる停止手段と、該停
   止手段により停止された前記切削刃物を前記送り方向移
   動手段により前記被穿孔対象の外側の所定位置まで戻し
   た後に前記切削刃物の管径以下の距離だけ前記切削刃物
   を前記加工軌跡演算手段で演算した予定加工軌跡方向に
   移動させる軌跡方向移動手段を備えたことを特徴とする
   穿孔制御装置。
3. 【請求項３】 前記軌跡方向移動手段に代えて、前記停
   止手段により停止された前記切削刃物を前記送り方向移
   動手段により前記被穿孔対象の内側の所定位置まで戻し
   た後に前記切削刃物の管径以下の距離だけ前記切削刃物
   を前記加工軌跡演算手段で演算した予定加工軌跡方向に
   移動させつつ前記被穿孔対象を回転切削加工する軌跡方
   向移動加工手段を備えたことを特徴とする請求項２記載
   の穿孔制御装置。
4. 【請求項４】 前記回転切削部の切削刃物は穿孔底面が
   平面であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の
   穿孔制御装置。
5. 【請求項５】 切削刃物を備える回転切削手段を送り方
   向移動手段により被穿孔対象に向けて送り、前記送り方
   向移動手段又は回転切削手段の負荷量に基づき前記被穿
   孔対象の穿孔端より前記切削刃物が突出する以前に前記
   送り方向移動手段を停止し、停止したときの前記切削刃
   物、回転切削手段又は送り方向移動手段のいずれかの空
   間座標位置を求め、該空間座標位置を求める作業を複数
   の穿孔予定箇所に対し繰り返し行い、該複数の穿孔予定
   箇所の空間座標位置間を前記切削刃物が前記被穿孔対象
   の穿孔端より突出しないように加工しつつ移動可能なよ
   うに移動の軌跡を演算し、該移動の軌跡に沿って前記切
   削刃物を移動させつつ回転切削加工することを特徴とす
   る穿孔制御方法。
6. 【請求項６】 切削刃物を備える回転切削手段による被
   穿孔対象への予定加工軌跡を演算した後、前記回転切削
   手段を送り方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加
   工軌跡上に向けて送り、前記送り方向移動手段又は回転
   切削手段の負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より
   前記切削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を
   停止させた後、前記切削刃物を前記送り方向移動手段に
   より前記被穿孔対象の外側の所定位置まで戻し、前記切
   削刃物の管径以下の距離だけ前記切削刃物を前記予定加
   工軌跡方向に移動させることを特徴とする穿孔制御方
   法。
7. 【請求項７】 切削刃物を備える回転切削手段による被
   穿孔対象への予定加工軌跡を演算した後、前記回転切削
   手段を送り方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加
   工軌跡上に向けて送り、前記送り方向移動手段又は回転
   切削手段の負荷量に基づき前記被穿孔対象の穿孔端より
   前記切削刃物が突出する以前に前記送り方向移動手段を
   停止させた後、前記切削刃物を前記送り方向移動手段に
   より前記被穿孔対象の内側の所定位置まで戻し、前記切
   削刃物の管径以下の距離だけ前記切削刃物を前記予定加
   工軌跡方向に移動させつつ前記被穿孔対象を回転切削加
   工することを特徴とする穿孔制御方法。
8. 【請求項８】 被穿孔対象に対し少なくとも予定加工軌
   跡を含めて予め所定の深さ粗切削した後、切削刃物を備
   える回転切削手段を送り方向移動手段により前記被穿孔
   対象の予定加工軌跡上に向けて送り、前記送り方向移動
   手段又は回転切削手段の負荷量に基づき前記被穿孔対象
   の穿孔端より前記切削刃物が突出する以前に前記送り方
   向移動手段を停止させ、その後前記切削刃物を前記送り
   方向移動手段により前記被穿孔対象の粗切削された表面
   の外側の所定位置まで戻した後に前記切削刃物の管径以
   下の距離だけ前記予定加工軌跡に沿って前記切削刃物を
   移動させ、再び前記切削刃物を備える回転切削手段を前
   記送り方向移動手段により前記被穿孔対象の予定加工軌
   跡上に向けて送ることを特徴とする穿孔制御方法。