JP2005524539A - ブレークビーム工具検出方法、ブレークビーム工具検出器、工作機械におけるルーチンを実行する方法、および工作機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、工具（５０）および検出器（５）の使用によって機械加工において用いられる他のアイテムの検出に関する。放射体（１０）が、レーザ光（２０）のビームを放射し、かつ工具がビーム内に位置するならば、センサ（３０）が、工具の存在または不存在を決定するために使用される。所定時間内に光がセンサ（３０）に存在するならば、そのとき、工具は破損されているはずであり、検出器の出力は保持される。従って、破損した工具が存在し、かつ汚れがビームを遮ったとしても、供給された光が検出されるときには、これが無視される。

Description

本発明は、本発明は、放射線のビームによる工具などの検出に関する。特に、本発明は、破損している切削工具検出器によって放射された光の通路にある切削工具の検出に関する。

切削工具の検出およびそのような工具（すなわち、破損したまたは欠落した工具）は、周知の工具検出器によって検出されることができる。そのような装置は、我々の従来の特許文献１に開示されている。一般に、ワークピースの機械加工サイクルは、廃棄ワークを避けるように、１つ以上の工具検出ルーチンを含んでいる。そのルーチンは、
破損工具検出器を作動させ、
検出器からの工具検出信号を待ち、
機械加工サイクルを実行するか、あるいは信号がなければ、機械加工サイクルを停止させる。
特許出願ＥＰ１０５０３６８

このルーチンは、「破壊ビーム」タイプの工具検出器が機械工具環境において使用されるときに、欠陥がある。金属の切りくずやクーラントは、そのルーチンの間にビームを遮り、かつ誤った工具検出信号を与える。従って、その検出器は、実際には、工具が存在していない時に、全てが適正であるということを知らせるであろう。ルーチンの一つ以上の繰り返しが、確認されるが、これは、サイクル時間を増大させ、好ましくない。

本発明の一つの形態は、放射線のビームを発生する放射線放射体、放射線を検出し出力する放射線センサを有するブレークビーム工具検出方法であって、
放射線を放射するために、放射体を作動し
所定時間の間、センサで放射線をモニタし、
放出された放射線が所定時間内にセンサによって検出されるときだけ、検出器の出力を変更するようにした方法である。

従って、本発明の形態は、”工具不存在検出”（すなわち、センサによって検出される光）信号を、機械加工サイクルにおける“Ｍ”コードとして検出され得る検出器の出力を保持させるために、提供するものである。そのような検出ルーチンは、ビームを遮断する切削くずや、クーラントなどに影響されない。なぜなら、瞬間的な“工具検出”（すなわち、ビームの遮断）信号は無視され、むしろ、“工具不存在検出”信号が、出力の保持を発生させるからである。所定時間の間、光が検出されないと、“工具良好”信号が、検出器によって発生される。

本発明の第２の形態には、ブレークビーム工具検出器であって、放射線のビームを生成する放射線放出体と、放射線を検出し出力する放射線センサとを備え、検出器の作動の後、放出された放射線が所定の時間内にセンサによって検出されたときだけ検出器の出力が変更されるように、前記検出器は動作可能である。

本発明の他の形態は、工作機械におけるルーチンを実行する方法であって、その工作機械は、アイテムの保持に適合しかつ、放射線のビームを発生する放射線放射体と、
放射線を検出する放射線センサと、出力装置とを有するアイテム検出器を含んでおり、
アイテムを放射線のビームによる通路内へアイテムを移動し、
放射線のビームを発生するために、アイテム検出器の放射線放射体を作動させ、
前記センサで放射線の存在、不存在を検出し、
所定時間内にセンサで放射線が検出されたとき、検出器の出力を変更し、
所定時間後に出力に応答する、というステップを有する。
本発明の他の形態は、工作機械であって、
アイテムホルダと、放射線のビームを発生する放射線放射体、放射線を検出する放射線センサ、および出力装置を有するアイテム検出器と、を備え、
前記装置は、工具が放射線のビームによる通路へと移動されるように、操作可能であり、
前記検出器は、放射線のビームを発生させるために、放射線放射体の作動を可能とし、
前記検出器は、放射線の存在、不存在の検出をセンサによって可能とし、
前記検出器の出力は、所定時間内にセンサで検出されるとき、放射線の場合に限り、変更される。

本発明の実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、ブレークビームタイプの破損工具検出装置を示している。

図２は、工具破損検出方法を示すフローチャートである。
図３ａ，ｂおよびｃは、検出器出力とビーム障害物との関係を示す図である。
図１は、ブレークビームタイプの検出器５を示しており、われわれの従来技術の特許出願ＥＰ1050368 に記載されたものがある。その検出器５は、放射線放射体１０、この場合には光のビーム２０を放出するレーザ光源１２と、ビームの全てまたは一部の存在または不存在を検出するたるめの光検出器３０とを有している。その放出器とセンサは、支持構造体４０に搭載されている。自動工具変更装置５４は、機械的に工具を工具ホルダ５２の内外へと工具を変更する。工具ホルダ５２の保持された工具がビーム２０を通過したとき、センサ３０内の電気回路３２は、検出器の出力を変化させる。

図２は、装置コントローラ（図１の５６）によってコントロールされる工作機械により実行されるステップを示している。そのコントローラ５６は、工具の状態を検出することが望まれる機械加工ルーチンを有している。そのようなルーチンは、工具が最初に自動的に工具ホルダ５２にロードされたときに、通常は実行される。この方法において、工具が破損しているときは、機械加工サイクルの実行は、回避され得る。代わりに、前述の場合だけでなく、そのルーチンは、機械加工サイクルの終りに、特定の工具を用いて実行される。いずれの場合にも、最後に機械加工されたワークピースまたは工具について何かの具合が悪い、という表示が提供され、それで操作者の処置が施される。

前記ルーチンは、図２のフローチャートにおいて詳細に示され、かつ、以下の記載においてより詳細に記載される。

工具は、その略中心が、ビーム２０に合致するように移動される。この例では、ビームは、ビームが適正な位置にあるとき、ビームを完全に遮るように工具より狭くなっており、工具が完全であり、破損していないということを提供する。その基部が完全な状態であるとき、この方法では、端部のみが破損されている工具の検出をなし得るため、工具の基部ではなく、端部がビームへと導かれることが望ましい。

工具検出器は、ビームが遮っているときに、作動する。作動は、与えられた所定の時間において装置コントローラルーチンによってなされる。作動において、検出器５の回路は、所定時間の間、センサ３０の光レベルをモニターする。その時間の後、その出力は、ハイ状態あるいはロウ状態、例えば、直流の＋２４ボルトまたは０ボルトのいずれかに保持される。その出力は、その時間周期の終わりに、コントローラ内でルーチンが作動していることを知らせるために、コントローラの入力ポートへ送られる。その時間は、装置コントローラによって決定され、いくつかの長さに設定可能となっており、その時間は、そのサイクルの間、例えば１０ｍｓから１０秒の間、に存在することが予想されるクーラントの量に基本的には依存している。

仮にその出力がハイであるとすると、そのとき、工具は良好な状態であると判断され、そのルーチンは継続される。例えば、切削は継続される。仮に出力がロウであるとすると、そのときルーチンは停止され、欠陥を表すフラッグが立てられる。あるいは、その出力がロウであるときには、スペアの工具が置き換えられ得る。

図３は、遮断された、または遮断されていないビーム通路２０と検出器５との間の関係を示している。図３ａ，ｂおよびｃのグラフのそれぞれにおいて、上部の変動幅は、ビームのブロックの程度を表しており、各図における下部の変動幅は、センサ回路３２の出力を表している。

図３ａにおいて、適正な工具が検出されたときの出力が示されている。上側のラインの第１の部分は仮想的な部分、すなわち、検出が行われていない部分を示すため、点線で示されている。例えば、まだ、スイッチがオンされていないので、遮られるべきビームが存在しておらず、ビームが存在したときに生じるであろうことをそのラインは示している。

工具がビーム通路内の中央に位置付けられたとき、検出器は作動され、ビームからの光が存在するか、あるいは存在しないかがセンサ回路３２によって時間Ｔの間に検出される。
図３ａでは、光が検出されず、出力が直ちにハイになり、装置コントローラルーチンが、出力（この場合、電圧）を読み取るまで、ハイ状態が維持される。そのルーチンは、適正な工具であることを知らせると共に、継続される。

図３ｂは、図３ａに示すものと同様の関係を示しているが、ここでは、破損した工具の場合を表している。ビームを遮るものが存在しないため、出力はロウの状態で開始され、その状態が維持される。少なくともビームの光が、時間Ｔの間にセンサ回路によって検出されているからである。工作機械ルーチンが出力を読み取るとき、不良が明らかとなり、例えば、装置の停止または工具の交換などの適正な処置がとられる。

図３ｃは、工作機械の環境におけるより現実的な状態を表している。ここでは、切りくずやクーラントなどの形の汚れだけでなく破損した工具が存在する場合を示している。そして、ビームの障害物は、全く障害物がない状態と、汚れによって生じた完全または部分的な障害物との間で、光を明滅させる。検出器の回路３２が、時間Ｔ内の第１の時間（ポイントＴ１）の間に光を検出したとき、出力は、ロウの状態に保持される。再び、そのような状況で、工作機械が出力を読み取ったとき、不良が明らかになる。

そのように、前述のシステムを使用したとき、工具の破損をモニタするためにクリーンな状態を保つ必要がなくなる。

前述のものに対する多くの変更、変形が、当業者にとって明らかである。本発明は、工作機械への使用について記載されているが、他の同様の装置、例えば、アイテムが取出されることの保証を必要とするロボット装置が使用可能である。本発明は、工具が存在するか存在しないかの検出への使用について記載されているが、他のアイテムを検出かのうである。例えば、部品マーキング装置または溶接棒の検出に使用可能である。工具または同様のものを検出するために使用するとき、工具ホルダ５２に位置決めされている必要はない。例えば、工具は、それが検出されている間、カルーセルまたは、他のオフマシーン工具保持装置において位置決めされていても良い。

より詳しくは、工作機械コントローラに使用される方法は、工具がビーム通路２０内の中央に配置された後に、検出器５が作動されることを提供するものでも良い。しかしながら、検出器が通電され、工具が中央に配置される前に使用される状態にあることも可能である。そのような場合、センサ回路３２は、時間Ｔ内で光が検出されるまで信号を保持させるようにせず、その期間は、工作機械コントローラによって開始される。検出ビーム２０としてレーザ光を利用しているが、電磁放射線の他の形態も考えられる。例えば、赤外線、ｒ．ｆ放射体などである。そのビームは、ビームの放射のかなり大きな位置（例えば、半分以上）が、検出されるべきアイテムによって遮られるならば、工具より幅広であっても良い。

所定の時間Ｔは、ビーム遮断システムの結果に従って、あるいは回路３２に設置されている検出機の内部に位置するタイマによる選択に従って、レーザからの光のパルス、時間Ｔ内のセンサの作動により、工作機械コントローラを介して規定され得る。

記載された実施形態は、放射線放射体と、その放射体とセンサとの間の放射線のビームが、ビーム内のアイテムの検出の間に遮断されるように配置された放射線センサと、を示している。しかしながら、本発明は、放射体とセンサとが隣接し、かつアイテムから外れたビームが反射されてセンサ上へ導かれることにより、検出が行われるような検出器にも有効である。

本発明は、直流の０または２４ボルトのいずれかの出力を有するものが説明されている。しかし、工作機械のコントローラの入力に適するような、他の電圧出力が使用されることも可能である。例えば、電圧は０と５０ボルトの間であることも可能である。加えて、コントローラが、電圧信号以外で開閉される電気的回路を要求するものもある。例えば、出力がリレーなどに送られ、その結果、リレーが常開、常閉を保持するような場合もある。この方法において、出力装置は可変抵抗を備える。

ブレークビームタイプの破損工具検出装置を示す図である。 工具破損検出方法を示すフローチャートである。 遮断された、または遮断されていないビーム通路と検出器との間の関係を示す図である。

Claims (24)

1. 放射線のビームを発生する放射線放射体、放射線を検出する放射線センサおよび出力装置を有するブレークビーム工具検出方法であって、
   放射線を放射するために、放射体を作動し
   所定時間の間、センサで放射線をモニタし、
   放出された放射線が所定時間内にセンサによって検出されるときだけ、検出器の出力を変更するようにしたことを特徴とするブレークビーム工具検出方法。
2. 前記出力の変更は、出力を保持することであることを特徴とする請求項１に記載のブレークビーム工具検出方法。
3. 前記放射線は、レーザからの光のビームであることを特徴とする請求項１に記載のブレークビーム工具検出方法。
4. 前記出力は、直流０ボルトと５０ボルトの間の一定の電圧であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のブレークビーム工具検出方法。
5. 前記出力装置は抵抗を有し、かつ変更された出力はその抵抗において変更されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のブレークビーム工具検出方法。
6. 前記出力装置は、さらに抵抗を有するリ例を備え、かつ変更された出力は前記リレーの状態において変更されることを特徴とする請求項５に記載のブレークビーム工具検出方法。
7. 前記所定の時間は、調整可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のブレークビーム工具検出方法。
8. ブレークビーム工具検出器であって、放射線のビームを生成する放射線放出体と、放射線を検出し出力する放射線センサと、出力装置と、を備え、検出器の作動の後、放出された放射線が所定の時間内にセンサによって検出されたときだけ検出器の出力が変更されるように、前記検出器が動作可能であることを特徴とするブレークビーム工具検出器。
9. 前記出力の変更は、出力を保持することであることを特徴とする請求項８に記載のブレークビーム工具検出器。
10. 前記放射線は、レーザからの光のビームであることを特徴とする請求項８または９に記載のブレークビーム工具検出器。
11. 前記出力は、直流０ボルトと５０ボルトの間の一定の電圧であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のブレークビーム工具検出器。
12. 前記出力装置は、抵抗を有し、かつ変更された出力はその抵抗において変更されることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のブレークビーム工具検出器。
13. 前記出力装置は、さらに抵抗を有するリレーを備え、かつ変更された出力は前記リレーの状態において変更されることを特徴とする請求項１２に記載のブレークビーム工具検出器。
14. 前記所定の時間は、調整可能であることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載のブレークビーム工具検出器。
15. 工作機械におけるルーチンを実行する方法であって、その工作機械は、アイテムの保持に適合しかつ、放射線のビームを発生する放射線放射体と、放射線を検出する放射線センサと、出力装置とを有するアイテム検出器を含んでおり、
    アイテムを放射線のビームによる通路内へアイテムを移動し、
    放射線のビームを発生するために、アイテム検出器の放射線放射体を作動させ、
    前記センサで放射線の存在、不存在を検出し、
    所定時間内にセンサで放射線が検出されたとき、検出器の出力を変更し、
    所定時間後に出力に応答する、というステップを有することを特徴とする工作機械におけるルーチンを実行する方法。
16. 前記出力の変更は、出力を保持することであることを特徴とする請求項１５に記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
17. 前記所定時間後に前記出力に対応するステップは、装置の作動を継続、あるいは装置の作動の停止あるいは装置のアイテムの交換を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
18. 前記放射線は、レーザからの光のビームであることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
19. 前記出力は、直流０ボルトと５０ボルトの間の一定の電圧であることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
20. 前記出力装置は、抵抗を有し、かつ変更された出力はその抵抗において変更することを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
21. 前記出力装置は、さらに抵抗を有するリレーを備え、かつ変更された出力は前記リレーの状態において変更されることを特徴とする請求項２０に記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
22. 前記所定の時間は、調整可能であることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の工作機械におけるルーチンを実行する方法。
23. 工作機械であって、
    アイテムホルダと、アイテム検出器とを有すると共に、放射線のビームを発生する放射線放射体と、放射線検出器と、出力装置とを有し、
    前記装置は、工具が放射線のビームによって占有される通路のへと移動されるように、操作可能であり、
    前記検出器は、放射線のビームを発生させるために、放射線放射体の作動を可能とし、
    前記検出器は、放射線の存在、不存在を検出することをセンサで可能とし、
    前記検出器の出力は、所定時間内にセンサで検出されるとき、放射線の場合に限り、変更されることを特徴とする工作機械。
24. 前記出力の変更は、出力を保持することであることを特徴とする請求項２３に記載の工作機械。

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