CN103419086B - 机床上的工具安装状态检测装置及机床 - Google Patents

Abstract

一种机床上的工具安装状态检测装置，这种机床具有在沿前后方向延伸的主轴的前端将工具夹紧或松开的牵引杆，该工具安装状态检测装置对工具在主轴上夹紧的夹紧状态、或松开的松开状态、或工具未安装在主轴上的工具未安装状态进行检测，其包括：由具有磁性的金属构成、固定在牵引杆上而向前后方向移动的移动体；具有在移动体上产生涡电流的励磁线圈、并对随着移动体的移动因涡电流而发生变化的励磁线圈的电气特性进行检测的传感器；以及基于由传感器检测出的电气特性来判定工具的安装状态是夹紧状态、松开状态、工具未安装状态及未定义状态中的何种状态的判定装置。

Description

机床上的工具安装状态检测装置及机床

技术领域

本发明涉及机床上的工具安装状态检测装置以及具备该工具安装状态检测装置的机床,有一种机床在主轴的前端具有用于将工具夹紧或松开的牵引杆,在这种机床上，上述工具安装状态检测装置对上述牵引杆的位置进行检测,由此分别将对工具的夹紧状态或松开状态、或工具未被安装到牵引杆上的状态加以检测出。

背景技术

在例如日本专利特表2007-500084号公报中记载了一种牵引杆位置检测器，该牵引杆位置检测器对安装在加工中心的主轴单元上、沿主轴的轴向移动而将工具夹紧或松开的牵引杆的位置进行检测。这种牵引杆位置检测器是在与牵引杆形成一体、由磁性材料构成的铁心周围配置中空圆筒状的线圈。通过牵引杆沿上述轴向移动，使上述铁心相对于上述线圈的位置发生变化，并且使该线圈的电感值发生变化。由此，使与线圈连结的LC发信器与电感值对应地发生频率信号。

将因牵引杆的动作而处于工具已被夹紧的状态(夹紧状态)或已被松开的状态(松开状态)时、或因牵引杆的动作而处于工具未被安装到主轴单元上的状态(工具未安装状态)时的上述频率信号的计数值预先存储到存储器中。将存储在该存储器中的计数值与牵引杆的动作过程中由LC发信器发生的频率信号的当前计数值进行比较。基于该比较的结果，就能够检测出工具的安装状态是上述夹紧状态、上述松开状态、上述工具未安装状态中的哪一种状态。

然而，采用上述牵引杆位置检测器时，为检测出上述夹紧状态等所需的传感器是配置在与牵引杆形成一体的铁心周围的中空圆筒状线圈，因此，有传感器大型化的问题。因此，要求使检测上述夹紧状态等的传感器小型化。

另外，当采用上述线圈作为传感器时，必须根据各加工中心所具备的牵引杆的形状来个别地制造传感器，因此，传感器的通用性差。

发明内容

本发明正是鉴于这种情况提出的，其目的在于提供一种机床上的工具安装状态检测装置以及具备这种工具安装状态检测装置的机床，这种工具安装状态检测装置能实现小型化且通用性好，能分别精密地检测出工具的夹紧状态或松开状态、或工具的未安装状态。

本发明的机床上的工具安装状态检测装置用于机床，这种机床具有：主轴，该主轴沿前后方向延伸并能在前端以能更换的方式安装多种不同工具；以及牵引杆，该牵引杆以能够在上述前后方向上移动的方式配置在上述主轴的内部，且通过向该前后方向的移动而将上述工具在上述主轴的上述前端夹紧或松开，上述工具安装状态检测装置通过将上述牵引杆在上述前后方向上的位置加以检测出，而能够分别检测出上述工具在上述主轴上夹紧的夹紧状态、上述工具在上述主轴上松开的松开状态、上述工具未安装在上述主轴上的工具未安装状态，其特征是，上述工具安装状态检测装置包括：移动体，该移动体由具有磁性的金属构成，固定在上述牵引杆上，并通过该牵引杆向上述前后方向移动而向该前后方向移动；传感器，该传感器具有配置在上述移动体的移动区域的局部一侧且通过被供给电流而使在上述移动体上产生涡电流的励磁线圈，并对随着上述移动体的移动因上述涡电流而发生变化的上述励磁线圈的电气特性进行检测；以及判定装置，该判定装置基于由上述传感器检测出的上述电气特性，判定上述工具的安装状态是上述夹紧状态、上述松开状态、上述工具未安装状态、未定义状态中的哪一种状态，该未定义状态是与上述夹紧状态、上述松开状态、上述工具未安装状态中任一种不同的状态。

采用上述工具安装状态检测装置，传感器无须配置在牵引杆的周围，只要设置在固定于牵引杆上而向主轴的前后方向移动的移动体的移动区域的局部一侧即可。在此种场合下，移动体能够在横穿传感器的励磁线圈的方向上移动。因此，能够实现传感器的小型化。而且对于将移动体固定在牵引杆上的机床而言，传感器能够共用。从而，传感器的通用性好。

上述工具安装状态检测装置也可采用以下结构：还具备：收集装置，该收集装置在上述工具各自的上述夹紧状态、上述松开状态以及上述工具未安装状态的各个状态下收集与由上述传感器检测出的上述电气特性对应的特性数据；存储装置，该存储装置与上述工具各自关联，将由上述收集装置收集的上述各个状态下的上述特性数据作为基准数据加以存储；以及选择装置，该选择装置基于安装在上述主轴上的上述工具，对存储在上述存储装置中的上述各个状态下的上述基准数据加以选择，上述判定装置根据将由上述选择装置选择的上述各个状态下的上述基准数据与由上述传感器检测出的特性数据进行对比后获得的对比结果来判定上述工具的安装状态。

在此种场合下，判定装置能够自动地判定从多个不同工具中安装到主轴上的特定工具的安装状态是夹紧状态、松开状态、工具未安装状态、及未定义状态中的何种状态。从而，能够精密且容易地判定上述特定工具的各种状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)和未定义状态。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：上述判定装置基于上述对比结果来算出上述特性数据对上述基准数据的误差，该工具安装状态检测装置还具备更新装置，该更新装置将上述存储装置中存储的上述基准数据更新成能减少由上述判定装置算出的上述误差的修正基准数据。

在此种场合下，能够自动地减少从多个不同工具中安装到主轴上的特定种类的工具的特性数据与基准数据的误差。从而判定装置能够在各种状态下将减少了误差的修正基准数据与特性数据进行对比，由此提高对上述特定工具在各个状态的判定精度。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：还可具备根据规定的控制命令来控制上述机床的动作的可编程序逻辑控制器，上述可编程序逻辑控制器通过I/O通信在与上述判定装置之间发送处理要求指令及接收上述各个状态下的上述特性数据。

在此种场合下，是在可编程序逻辑控制器与判定装置之间发送和接收处理要求指令和各个状态下的特性数据，因此，没有必要在可编程序逻辑控制器与判定装置之间新设通信接口。从而能够降低工具安装状态检测装置的制造成本。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：上述励磁线圈是具有呈直线状延伸的中心轴线的绕组线圈。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：上述励磁线圈的上述绕组线圈的上述中心轴线沿与上述前后方向正交的方向延伸。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：上述移动体配置在上述主轴的外侧。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：以贯穿上述牵引杆的状态固定在上述牵引杆上的销钉部件从上述主轴的外周面向外侧突出，并且上述移动体固定在上述销钉部件上。

另外，在上述工具安装状态检测装置中，也可采用以下结构：在上述主轴的外周面上，具有使上述销钉部件插入的通孔的固定部件被设置成能够与该销钉部件一同滑动，上述移动体配置在上述固定部件的外周面上，且在上述固定部件的后方，在上述主轴的外周面上，活塞被设置成能够沿上述主轴的轴线方向自由滑动，上述活塞经过上述固定部件而使上述牵引杆向前方移动。

另外，本发明是一种具备上述工具安装状态检测装置的机床。

附图说明

图1是具备本发明实施方式的工具安装状态检测装置的加工中心的主视图。

图2是图1的加工中心的侧视图。

图3是图1中A部的放大图。

图4是图3的Y-Y线向视图。

图5是图4中B部的放大图。

图6是图4中C部的放大图。

图7是表示工具在主轴上被松开的状态的图。

图8是表示工具在主轴上被松开的状态下传感器与移动体间的位置关系的图。

图9是表示工具在主轴上未被安装的状态的图。

图10是表示工具在主轴上未被安装的状态下传感器与移动体间的位置关系的图。

图11是图1的工具安装状态检测装置的概略方框图。

图12是与构成图1的工具安装状态检测装置的微型计算机所执行的基准数据积累处理有关的流程图。

图13是与构成图1的工具安装状态检测装置的微型计算机所执行的工具安装状态检测处理有关的流程图。

具体实施方式

以下参照图1至图13说明本发明的实施方式。图1至图10所示的横型加工中心1具备：基座2、支柱3、主轴装置4、主轴5、牵引杆6、移动体7、传感器8、工具库9、工件载放台10、操作盘11、以及控制盘12。而加工中心1是本发明机床的一例。

如图1及图2所示，在基座2上配置罩子15，用该罩子15围住基座2上的前面一侧及后面一侧或基座2上的左面两个侧面。在基座2的上表面上竖立着支柱3。在支柱3上，主轴装置4被设置成能够在前后方向(图2中的左右方向)上移动。本实施方式如图3及图4所示，在主轴装置4的外表面设有在前后方向上延伸的两根导轨16、16，在支柱3上设有使各导轨16以能自由滑动的方式嵌入的导向块17。对主轴装置4向上述前后方向作送进动作，以使主轴装置4的各导轨16沿各导向块17滑动，从而使主轴装置4能够向上述前后方向移动。而且主轴装置4还能向上下方向移动。

另外，如图4所示，在主轴装置4上，主轴5沿前后方向(图4中的左右方向)延伸，且被设于主轴头18内的多个轴承支承能能自由旋转。用设于主轴装置4的后部的主轴用电动机M对主轴5实施旋转驱动。在主轴5的前端面上开设有安装孔21(参照图3及图5)，用于安装保持在工具库9上的各种工具20等(参照图2及图5)。在图3中省略了工具20。又如图4所示，在主轴5的内部形成了贯穿轴心的通孔22。牵引杆6(参照图4及图5)以能够向前后方向移动的方式贯穿该通孔22。在通孔22的内周面与牵引杆6的外周面之间层叠了多个碟形弹簧23(参照图4)。在该牵引杆6上形成了贯穿轴心的切削油供给路径24(参照图4及图5)。

又如图4及图6所示，使两端从主轴5的外周面向外侧突出的销钉部件25以在与牵引杆6的轴心方向正交的方向上贯穿牵引杆6的状态固定在牵引杆6的后方一侧(图4的右侧)。并且如图6所示，在主轴5的外周面上嵌合着圆环状的固定部件26。该固定部件26具备沿上下方向贯通并可使上述销钉部件25的两端分别插入的通孔27。这样，固定部件26就可与销钉部件25一起相对于主轴5而滑动。而且，在固定部件26的外周面上配置了圆环状的铁制移动体7，移动体7用螺钉固定在从各通孔27露出的销钉部件25上。这样，移动体7就配置在主轴5的外侧而固定在牵引杆6上，并且能够与销钉部件25及固定部件26一同向前后方向移动。另外，移动体7是铁制的，因此能够带磁性。

如图4及图6所示，在主轴装置4上以与主轴5的中心轴同轴的方式收容了气缸28。在气缸28中收容了与主轴5的中心轴同轴的活塞29。活塞29以能沿主轴5的轴线方向自由滑动的方式与主轴5的外表面嵌合。活塞29配置在固定部件26的后方，经过该固定部件26而使牵引杆6向前后方向移动。即，如图6及图8所示，一旦通过从油压装置向推压方向供给工作油，使活塞29沿着主轴5的外表面在轴线方向上前进，就会将固定部件26向前方推压。与此同时，固定在固定部件26上的移动体7和经过销钉部件25而与移动体7连接的牵引杆6前进。

如图4、图5及图9所示，在牵引杆6的前端部形成了工具安装孔31。该工具安装孔31在牵引杆6的前端面上开口而与切削油供给路径24连通，并且直径比切削油供给路径24的直径大。另外，还在牵引杆6的前端部向牵引杆6的外侧突出设置了环状的卡合突起32。在图5中，表示在主轴5的前端通过牵引杆6的动作来将工具20夹紧的状态。如图2及图5所示，工具20是沿主轴装置4的前后方向延伸、在前面安装钻头而后面敞开的筒状体，在其后部，向工具20的内侧突出设置了环状的卡合爪部33。而且在工具20的内部，具备沿轴心方向延伸而能够插入安装在上述工具安装孔31(参照图5及图9)中的圆筒部34。在该圆筒部34上，沿轴心方向形成了切削油的流入路径36(参照图5)。在图5所示的状态下，在圆筒部34插入工具安装孔31后，就使卡合突起32与卡合爪部33卡合，从而利用碟形弹簧23(参照图4)的弹力对牵引杆6向主轴5的后方一侧施力。结果是，通过卡合突起32使卡合爪部33被拉入安装孔21中，从而使工具20由于牵引杆6的动作而被夹紧在主轴5的前端。

如图4及图6所示，在移动体7的上方接近该移动体7地配置一个传感器8。即，传感器8配置在移动体7的移动区域的局部一侧，另一侧则不配置。此处，将传感器8的下表面作为扁平的检测面，将该检测面与移动体7的表面间的间隙设定为大约0.5mm。在传感器8内安装了励磁线圈37。励磁线圈37可以使用例如具有直线状延伸的中心轴线的绕组线圈。在这种场合下，绕组线圈的中心轴线最好是向与前后方向正交的方向(例如图6中与纸面正交的方向)延伸。一旦使励磁电流(高频电流)流入该励磁线圈37而产生高频磁场，该高频磁场就会使涡电流流入移动体7。在本实施方式中，如后所述，由于流入与牵引杆6一同移动的移动体7的涡电流，导致被传感器8检测出的信号的振幅发生变化，利用这一点来判定工具20的安装状态是通过牵引杆6的动作而使工具20处于在主轴5的前端被夹紧的状态(夹紧状态)、或是通过牵引杆6的动作而使工具20处于在上述前端被松开的状态(松开状态)、还是通过牵引杆6的动作而使工具20未处于安装在上述前端的状态(工具未安装状态)。因此，通过从被传感器8检测出的信号的振幅大小来检测移动体7的位置误差，能够精密地检测出上述位置的误差。同时，也还能精密地判定上述任一种状态。

如图1及图2所示，工具库9配置在主轴装置4的上方。工具库9具备圆盘状的工具保持板38和驱动工具保持板38旋转的驱动电动机39。如图1所示，在工具保持板38的外周部形成了多个保持部40，该保持部40能够可拆卸地保持包含工具20在内的各种工具20A(参照图2)。另外，如图1及图2所示，在罩子15内，在加工中心1的加工位置上配置了工件载放台10。例如用因牵引杆6的动作而被夹紧在主轴5的前端上的工具20进行孔加工的各种工件以能够可拆卸的方式固定在工件载放台10的上表面上。而且在基座2上固定着操作盘11。

如图2所示，控制盘12竖立在主轴装置4的后方而固定在基座2的后部。在控制盘12上收容了图11所示的控制装置42和该图中所示的可编程序逻辑控制器43(以下称为“PLC43”)。不过，图11所示的传感器8、控制装置42、PLC43、振动器51只是本发明的工具安装状态检测装置构成要件的一例。

如图11所示，控制装置42具备：接收信号调节部44、微型计算机45、偏置调节部46、存储部47、信号接收通道48、以及信号发送通道49。在接收信号调节部44上连接着上述传感器8。在传感器8上连接着向该传感器8的励磁线圈37供给励磁电流的振动器51。传感器8基于流入与牵引杆6一同移动的移动体7的涡电流，将因励磁线圈37的阻抗变化而发生变动的励磁线圈37的两端电压加以检测出。接收信号调节部44接收与由传感器8检测出的上述两端电压的振幅对应的检测信号。不过，励磁线圈37的两端电压是本发明的励磁线圈电气特性的一例。

在微型计算机45上连接着接收信号调节部44和偏置调节部46。微型计算机45一旦检测到从传感器8接收的检测信号的振幅比可读取的振幅限制值的上限还大的情况，便向偏置调节部46发送偏置减法指令信号。另一方面，微型计算机45一旦检测到上述振幅比振幅限制值的下限还小的情况，便向偏置调节部46发送偏置加法指令信号。偏置调节部46一旦收到偏置减法指令信号，便向接收信号调节部44发送偏置减法处理信号。而偏置调节部46一旦收到偏置加法指令信号，便向接收信号调节部44发送偏置加法处理信号。

接收信号调节部44一旦收到偏置减法指令信号，便从传感器8的检测信号的振幅减去偏置信号的电平，由此生成偏置减法信号。将该偏置减法信号发送到微型计算机45。而接收信号调节部44一旦收到偏置加法指令信号，便在传感器8的检测信号的振幅上加上偏置信号的电平，由此生成偏置加法信号将该偏置加法信号发送到微型计算机45。

另外，在微型计算机45上还连接着存储部47。当用微型计算机45检测到传感器8的检测信号的振幅为振幅限制值的上限以下、下限以上的情况时，就将上述检测信号的振幅数据与因牵引杆6的动作而被夹紧在主轴5的前端上的工具20的式样数据关联地存储到存储部47。而在用计算机45检测到上述振幅比振幅限制值的上限还大的情况时，就将偏置减法信号的振幅数据与上述式样数据关联地存储到存储部47。另外，在用计算机45检测到上述振幅比振幅限制值的下限还小的情况时，就将偏置加法信号的振幅数据与上述式样数据关联地存储到存储部47。

在微型计算机45上还连接着信号接收通道48及信号发送通道49。信号接收通道48及信号发送通道49与PLC43连接。信号接收通道48及信号发送通道49用于将在微型计算机45与PLC43之间收发的信号的电平加以整合。PLC43用于实施对加工中心1的监视及动作控制。微型计算机45在规定的时间点与PLC43之间进行I/O通信，由此能够经过信号接收通道48而从PLC43接收具有处理要求指令的通信数据，这种处理要求指令用于要求数据的发送。微型计算机45一旦通过上述I/O通信接收到上述通信数据的处理要求指令，就能够将后述的各种状态(松开状态、夹紧状态、工具未安装状态)的振幅数据经过信号发送通道49而发送到PLC43。

另外，如图11所示，在微型计算机45上连接着操作盘11。在操作盘11上，设有加工中心1的操作者能够操作的各种按钮和触摸面板等。例如操作者通过对上述按钮等进行操作，从多个不同工具20、20A等中将因牵引杆6的动作而被夹紧在主轴5的前端的工具20的式样数据加以输入。

在微型计算机45上还连接着外部输入输出接口52。在外部输入输出接口52上连接着个人计算机53。一旦操作者对个人计算机53的键盘进行操作，个人计算机53就将以该个人计算机53的存储装置中所存储的测试数据为基础的测试信号经过外部输入输出接口52发送到微型计算机45。由此，个人计算机53就使微型计算机45实施测试动作。

本实施方式如结合图12所作的以下说明那样实施处理：微型计算机45基于存储在该微型计算机45的存储装置中的数据收集控制程序，将与励磁线圈37的两端电压的振幅对应的振幅数据作为基准数据存储到控制装置42的存储部47。一旦操作者在工件加工前对操作盘11实施操作以选择学习模式，就能够在工件加工前预先将上述振幅数据与因牵引杆6的动作而能够在主轴5的前端上夹紧的多个工具分别关联地存储到存储部47。尤其是在本实施方式中，能够将夹紧状态、松开状态、工具未安装状态各种状态下的上述振幅数据与工具20等关联地分别存储到存储部47。

在学习模式时，一旦操作者对操作盘11进行操作而将工具20的式样数据加以输入，微型计算机45就将该式样数据存储到存储部47。

在学习模式时，微型计算机45如图12那样实施基准数据积累处理(S10)，即实施松开时基准数据收集、存储处理(S11)、工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)、以及夹紧时基准数据收集、存储处理(S13)。

在松开时基准数据收集、存储处理(S11)过程中，实施以下处理：微型计算机45从接收信号调节部44接收松开状态下的振幅数据，且将其与操作者用操作盘11输入的工具20的式样数据关联地存储到存储部47。PLC43在整个第一规定时间内实施以下控制：根据PLC43的存储装置中存储的加工控制程序中的规定的控制命令使主轴装置4上下移动或前后移动，由此使与上述式样对应的工具20脱离工具库9的保持部40而如图7那样安装到主轴5的安装孔21中。与此同时，PLC43在整个第一时间实施以下控制：如图8所示，用活塞29将固定部件26向前方(图8中左侧)推压而使牵引杆6前进，由此成为图7所示的将卡合突起32与卡合爪部33间的卡合解除的上述松开状态。并且，在如图8所示那样使传感器8的检测面与移动体7的表面相对的状态下，微型计算机45通过松开时基准数据收集、存储处理(S11)，从接收信号调节部44接收振幅数据，并将接收到的振幅数据作为松开状态下的基准数据而与工具20的式样数据关联地存储到存储部47。不过，微型计算机45是本发明收集装置的一例，存储部47是本发明存储装置的一例。另外，振幅数据是本发明特性数据的一例。

在松开时基准数据收集、存储处理(S11)之后，微型计算机45实施工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)。在工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)过程中，实施以下处理：微型计算机45从接收信号调节部44接收工具未安装状态下的振幅数据，且将其与在松开时基准数据收集、存储处理(S11)过程中使用的工具20的式样数据关联地存储到存储部47。PLC43根据规定的控制命令而在经过上述第一规定时间后使主轴装置4上下移动或前后移动，由此使工具库9的保持部40抓持安装到上述安装孔21中的工具20。接着，使主轴装置4回归到移动前的位置，且在整个第二时间内实施以下控制：如图9所示，成为安装孔21中未安装工具20的上述工具未安装状态。与此同时，PLC43在整个第二时间内实施以下控制：通过碟形弹簧23(参照图4)的施力而使移动体7在传感器8的下方一侧水平地向主轴5的后方一侧(图10中的右侧)横穿，同时如图10那样对牵引杆6向上述后方一侧施力。并且如图10所示，在传感器8的检测面与移动体7的表面间的重叠面积比图8所示的松开状态减少的状态下，微型计算机45通过工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)将从接收信号调节部44接收的振幅数据作为工具未安装状态下的基准数据而与工具20的式样关联地存储到存储部47。通过如图10那样减少上述重叠面积来使励磁线圈37的阻抗发生变化，结果是工具未安装状态下传感器8的检测信号的振幅比松开状态下的上述振幅还大。

在工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)之后，微型计算机45实施夹紧时基准数据收集、存储处理(S13)。在夹紧时基准数据收集、存储处理(S13)过程中实施以下处理：微型计算机45从接收信号调节部44接收夹紧状态下的振幅数据，且将其与在各处理(S11、S12)过程中使用的工具20的式样数据关联地存储到存储部47。PLC43根据规定的控制命令而在整个第三规定时间内实施以下控制：在经过上述第二规定时间后使主轴装置4上下移动或前后移动，由此如图5所示，再度将与上述式样对应的工具20安装到安装孔21中。与此同时，PLC43在整个第三时间内实施以下控制：通过碟形弹簧23的施力而使移动体7在传感器8的下方一侧水平地向主轴5的后方一侧(图6中的右侧)横穿，同时如图5那样用卡合突起32将卡合爪部33拉入安装孔21内，由此形成上述夹紧状态。并且如图6所示，在传感器8的检测面与移动体7的表面间的重叠面积比图10所示的工具未安装状态增大、且上述重叠面积比图8所示的松开状态减少的状态下，微型计算机45通过夹紧时基准数据收集、存储处理(S13)将从接收信号调节部44接收的振幅数据作为夹紧状态下的基准数据而与工具20的式样关联地存储到存储部47。在这个夹紧状态下的传感器8的检测信号的振幅比工具未安装状态下的上述振幅小且比松开状态下的上述振幅大。

根据基准数据积累处理(S10)，通过按照保持在工具库9上的工具数量来实施各项处理(S11～S13)，能够将夹紧状态、松开状态、工具未安装状态等各种状态下的基准数据与保持在工具库9上全部工具的式样数据关联地存储到存储部47。一旦操作者对操作盘11进行操作从而解除学习模式，基准数据积累处理(S10)便结束。

接着结合图13来说明加工中心1的动作。在本实施方式中，一旦操作者在对操作盘11进行操作来选择通常模式，同时将工件加工要用的工具20的式样数据加以输入，微型计算机45就在工件加工之前实施对上述工具20在主轴5上的安装状态加以检测的处理。微型计算机45基于例如每隔2msec存储在该微型计算机45的存储装置中的工具安装状态检测控制程序，如图13那样实施工具安装状态检测处理(S20)。在该工具安装状态检测处理(S20)过程中，实施松开时特性数据收集处理(S22)、工具未安装时特性数据收集处理(S23)、夹紧时特性数据收集处理(S24)、基准数据选择处理(S25)、工具安装状态判定处理(S26)、判断振幅数据的数值是否在允许范围内(S27)、基准数据更新处理(S28)、以及判定数据发送处理(S29)。

微型计算机45最初实施松开时特性数据收集处理(S22)。在松开时特性数据收集处理(S22)过程中实施以下处理：用与上述的松开时基准数据收集、存储处理(S11)同样的方法，从接收信号调节部44接收松开状态下的振幅数据。

在松开时特性数据收集处理(S22)之后，微型计算机45实施工具未安装时数据收集处理(S23)。在工具未安装时特性数据收集处理(S23)过程中实施以下处理：用与上述的工具未安装时基准数据收集、存储处理(S12)同样的方法，从接收信号调节部44接收工具未安装状态下的振幅数据。

在工具未安装时特性数据收集处理(S23)之后，微型计算机45实施夹紧时特性数据收集处理(S24)。在夹紧时特性数据收集处理(S24)过程中实施以下处理：用与上述的夹紧时基准数据收集、存储处理(S13)同样的方法，从接收信号调节部44接收夹紧状态下的振幅数据。

在夹紧时特性数据收集处理(S24)之后，微型计算机45实施基准数据选择处理(S25)。在基准数据选择处理(S25)过程中实施以下处理：从经过上述各项处理(S11～S13)而存储到存储部47的各个状态的基准数据中，选择与操作者用操作盘11输入的工具20的式样关联的各个状态下的基准数据。不过，微型计算机45是本发明选择装置的一例，从多个不同工具20、20A等中安装到主轴5上的工具20是本发明特定工具的一例。

在基准数据选择处理(S25)之后，微型计算机45实施工具安装状态判定处理(S26)。在工具安装状态判定处理(S26)过程中，判定通过基准数据选择处理(S25)选择的各个状态的基准数据与通过各项处理(S22～S24)接收的各个状态的振幅数据是否一致。由此判定加工中心1是处于夹紧状态、松开状态、工具未安装状态、未定义状态中的哪一种状态，该未定义状态是与夹紧状态、松开状态、工具未安装状态中的任一种状态不同的状态。此处，判定各个状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)的振幅数据的数值是否处于各个状态的基准数据的允许上限值与允许下限值间的范围内(允许范围内)，规定该允许范围时已考虑到例如传感器8的检测误差。实施该工具安装状态判定处理(S26)的结果是，如果振幅数据处于夹紧状态的基准数据的允许范围内，则判定加工中心1为夹紧状态。另外，如果振幅数据处于松开状态的基准数据的允许范围内，则判定为松开状态，如果振幅数据处于工具未安装状态的基准数据的允许范围内，则判定为工具未安装状态。另一方面，如果振幅数据不在各个状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)的基准数据的允许范围内，则判定为未定义状态。而且在工具安装状态判定处理(S26)过程中，根据振幅数据的数值与各个状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)的基准数据间的偏差值而分别计算出误差量。不过，微型计算机45是本发明判定装置的一例。

在工具安装状态判定处理(S26)之后，微型计算机45判断各个状态的振幅数据的数值是否在允许范围内。在S27过程中，当判断为振幅数据的数值在允许范围内，并且各个状态正常时，微型计算机45实施基准数据更新处理(S28)。在基准数据更新处理(S28)过程中实施以下处理：将存储在存储部47中的各个状态的基准数据更新为修正基准数据，该修正基准数据中已减去了用工具安装状态判定处理(S26)算出的误差量。此处是将修正基准数据的数值作为在基准数据的数值上加上误差量的一半后形成的数值。通过实施该基准数据更新处理(S28)，能够在每次加工工件时修正基准数据，从而减少安装在主轴5上的工具20等的振幅数据与基准数据之间的误差量。在用工具20进行下一次工件加工时，就在工具安装状态判定处理(S26)的过程中判断振幅数据是否处于通过基准数据更新处理(S28)更新的修正基准数据的允许范围内。不过，微型计算机45是本发明更新装置的一例。

在基准数据更新处理(S28)之后，微型计算机45实施判定数据发送处理(S29)。在判定数据发送处理(S29)过程中实施以下处理：通过I/O通信将通信数据经过信号发送通道49向PLC43发送，该通信数据具有判定各个状态的振幅数据的数值处于允许范围内的数据(正常判定数据)。

另一方面，在S27的过程中，如果在各个状态(松开状态、夹紧状态、工具未安装状态)下都不处于上述允许范围内、判断为未定义状态时，微型计算机45就在判定数据发送处理(S29)过程中实施以下处理：通过I/O通信将通信数据向PLC43发送，该通信数据具有判定为未定义状态的数据(未定义状态判定数据)。

而在通常模式下，PLC43实施以下处理：通过I/O通信来分别接收通过微型计算机45实施的上述判定数据发送处理(S29)来发送的、具有正常判定数据的通信数据和具有未定义状态判定数据的通信数据。而当PLC43在整个第四规定时间内判断已收到具有未定义状态判定数据的通信数据时，就实施异常报告处理。在该异常报告处理过程中实施以下处理：向操作者报告已判定为未定义状态一事。此处，设在操作盘11的警报显示部的、报告未定义状态的LED灯点亮。PLC43一旦判定为未定义状态，就实施使加工中心1停止动作的处理。

而且PLC43一旦判定为未定义状态，就将具有处理要求指令的通信数据通过I/O通信而经过信号接收通道(参照图11)发送到微型计算机45。该微型计算机45一旦从PLC43收到具有上述处理要求指令的通信数据，就通过I/O通信并经过信号发送通道49(参照图11)将各个状态(松开状态、夹紧状态、工具未安装状态)的振幅数据分别发送到PLC43。操作者基于上述各个状态的振幅数据的数值来预测判定为未定义状态的原因。作为这种原因的一例，可例举出在通过牵引杆6的动作将工具20在主轴5的前端夹紧时，工件的切屑层被夹在工具20与主轴5的安装孔21之间。此外，作为上述原因的一例，可例举出随着牵引杆6的前后移动的磨损和温度变动导致信号电平变动。

采用本实施方式的加工中心1，无需为了检测工具20在主轴5上的安装状态而将传感器8配置在牵引杆6的周围，而只要将传感器8经过销钉部件25固定在牵引杆6上，从而在向主轴5的前后方向移动的移动体7的移动区域的一部分的一侧设置一个传感器8即可。在此种场合下，移动体7能够在横穿传感器8的励磁线圈37的方向上移动。因此，能够实现传感器8的小型化。而且，对于将移动体7固定在牵引杆6上的加工中心而言，传感器8能够通用。从而，传感器8的通用性好。

另外，微型计算机45实施工具安装状态判定处理(S26)，并判定各个状态(夹紧状态、工具未安装状态、松开状态)的振幅数据处于通过基准数据选择处理(S25)选择的各个状态(夹紧状态、工具未安装状态、松开状态)的基准数据的允许范围内，由此能够自动地判别从多个不同工具20、20A等内安装到主轴5上的工具20的各个状态(夹紧状态、工具未安装状态、松开状态)。而且，微型计算机45实施工具安装状态判定处理(S26)，并判定各个状态的振幅数据不在通过基准数据选择处理(S25)选择的上述各个状态的基准数据的允许范围内，由此能够自动地判别未定义状态。从而，能够精密且容易地判定上述工具20的各种状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)和未定义状态。

微型计算机45还实施基准数据更新处理(S28)，且将存储在存储装置47中的各个状态的基准数据更新成修正基准数据，该修正基准数据是以减少安装到主轴5上的工具20的振幅数据与基准数据之间的误差的方式进行修正后获得的值。因此，能够自动地减少上述误差量。从而，微型计算机45能够在各个状态下判定振幅数据是否在已减少误差量的修正基准数据的允许范围内，由此提高对工具20的各个状态的判定精度。

而且在PLC43与微型计算机45之间，是通过I/O通信来接收和发送具有处理要求指令的通信数据、具有正常判定数据的通信数据、以及具有未定义状态判定数据的通信数据，因此，无需为了发送和接收各种通信数据而在PLC43与微型计算机45之间新设通信用接口。从而能够降低用于构筑对工具20在主轴5上的安装状态进行检测的装置所需的成本。

本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离发明宗旨的范围内适当地变更一部分结构。例如可以与上述实施方式不同，微型计算机45通过判定各个状态的振幅数据是否与基准数据(修正基准数据)一致，来判定加工中心1是各个状态(夹紧状态、松开状态、工具未安装状态)和未定义状态中的哪个状态。

在上述实施方式中，关于对工具的安装状态进行判定的例子是，作为工具安装状态检测处理(S20)，实施松开时特性数据收集处理(S22)、工具未安装时特性数据收集处理(S23)、以及夹紧时特性数据收集处理(S24)。然而，不限于上述例子。即，作为工具安装状态检测处理(S20)，也可以在工具20已安装到主轴5上的状态下，将由传感器8检测出的特性数据与和该工具20关联的基准数据进行对比，由此来判定工具20的安装状态。这样就能自动地判别工具20的安装状态是夹紧状态、松开状态、工具未安装状态还是未定义状态。而且通过利用该特性数据来更新该基准数据内对应的数据，能够提高判定精度。

Claims (6)

1.一种机床上的工具安装状态检测装置，这种机床具有：

主轴，该主轴沿前后方向延伸并能在前端以能更换的方式安装多种不同工具；以及

牵引杆，该牵引杆以能够在所述前后方向上移动的方式配置在所述主轴的内部，且通过向该前后方向的移动而将所述工具在所述主轴的所述前端夹紧或松开，

所述工具安装状态检测装置通过将所述牵引杆在所述前后方向上的位置加以检测出，而能够分别检测出所述工具在所述主轴上夹紧的夹紧状态、所述工具在所述主轴上松开的松开状态、所述工具未安装在所述主轴上的工具未安装状态，其特征在于，

所述工具安装状态检测装置包括：

移动体，该移动体由具有磁性的金属构成，固定在所述牵引杆上，并因该牵引杆向所述前后方向移动而向该前后方向移动；

传感器，该传感器具有配置在所述移动体的移动区域一部分的一侧且通过被供给电流而使在所述移动体上产生涡电流的励磁线圈，并对随着所述移动体的移动因所述涡电流而发生变化的所述励磁线圈的电气特性进行检测；以及

判定装置，该判定装置基于由所述传感器检测出的所述电气特性，判定所述工具的安装状态是所述夹紧状态、所述松开状态、所述工具未安装状态、未定义状态中的哪一种状态，该未定义状态是与所述夹紧状态、所述松开状态、所述工具未安装状态中任一种不同的状态，

所述工具安装状态检测装置还包括：

收集装置，该收集装置在所述工具各自的所述夹紧状态、所述松开状态以及所述工具未安装状态的各个状态下收集与由所述传感器检测出的所述电气特性对应的特性数据；

存储装置，该存储装置与所述工具各自关联，将由所述收集装置收集的所述各个状态下的所述特性数据作为基准数据加以存储；以及

选择装置，该选择装置基于安装在所述主轴上的所述工具，对存储在所述存储装置中的所述各个状态下的所述基准数据加以选择，

所述判定装置根据将由所述选择装置选择的所述各个状态下的所述基准数据与由所述传感器检测出的特性数据进行对比后获得的对比结果来判定所述工具的安装状态，

所述判定装置基于所述对比结果来算出所述特性数据对所述基准数据的误差，

该工具安装状态检测装置还具备更新装置，该更新装置将所述存储装置中存储的所述基准数据更新成能减少由所述判定装置算出的所述误差的修正基准数据，

所述励磁线圈是具有呈直线状延伸的中心轴线的绕组线圈，

所述励磁线圈的所述绕组线圈的所述中心轴线沿与所述前后方向正交的方向延伸。

2.如权利要求1所述的机床上的工具安装状态检测装置，其特征在于，

还具备根据规定的控制命令来控制所述机床的动作的可编程序逻辑控制器，

所述可编程序逻辑控制器通过I/O通信与所述判定装置之间发送处理要求指令及接收所述各个状态下的所述特性数据。

3.如权利要求1或2所述的机床上的工具安装状态检测装置，其特征在于，

所述移动体配置在所述主轴的外侧。

4.如权利要求3所述的机床上的工具安装状态检测装置，其特征在于，

以贯穿所述牵引杆的状态固定在所述牵引杆上的销钉部件从所述主轴的外周面向外侧突出，

所述移动体固定在所述销钉部件上。

5.如权利要求4所述的机床上的工具安装状态检测装置，其特征在于，

在所述主轴的外周面上，具有使所述销钉部件插入的通孔的固定部件被设置成能够与该销钉部件一同滑动，

所述移动体配置在所述固定部件的外周面上，

在所述固定部件的后方，在所述主轴的外周面上，活塞被设置成能够沿所述主轴的轴线方向自由滑动，

所述活塞经过所述固定部件而使所述牵引杆向前方移动。

6.一种机床，其特征在于，具备权利要求1至5中任一项所述的所述工具安装状态检测装置。