JP2006051561A - Tool abnormality detection device in machine tool - Google Patents

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潤一郎 紙屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tool abnormality detection device capable of detecting breakage of a tool including a multiple blade tool and winding of chips around a tool. <P>SOLUTION: One end of a weight sensor 17 to measure tool weight on a dividing base 13 of a tool magazine 8 and a tool pot 19 to hold the tool is mounted on the other end of the weight sensor 17. Weight of the tool T after processing which is installed on the tool pot 19 is measured for each of the tool pot 19 in accordance with tool changing movement between a main spindle 3a and the tool magazine 8. A measured value of the weight of only the tool T after processing which is found from the measured value and a standard weight value of the tool T previously measured are compared with each other. A tool state is discriminated from the compared result. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、工作機械における加工工具の折損、欠け、切粉の巻付きを検出する工具異常検出装置に係るものである。   The present invention relates to a tool abnormality detection device that detects breakage, chipping, and chip winding of a machining tool in a machine tool.

従来、特許文献1に記載のように、工具交換動作の工具通過経路上でタッチセンサで工具長さをチェックして工具折損の有無を検出するもの、特許文献2に記載のように工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う工具交換アームによる工具移動軌跡の途中に、発光素子と受光素子とが対向した光電センサを設けて、その光電センサの間を工具先端が横切ることで工具の折損を検知するもの、主軸に装着された工具を工具マガジンに戻した時に検出子が工具先端と接触して工具折損を検知するものなど各種の刃具折損検知装置が公知である。   Conventionally, as described in Patent Document 1, the tool length is checked by a touch sensor on the tool passage path for tool change operation to detect the presence or absence of tool breakage, as described in Patent Document 2, A photoelectric sensor with a light-emitting element and a light-receiving element facing each other is provided in the middle of the tool movement trajectory by the tool change arm that exchanges the tool with the spindle, and the tool tip breaks between the photoelectric sensors. Various types of blade breakage detection devices are known, such as a device for detecting tool breakage, and a device for detecting tool breakage when a detector contacts a tool tip when a tool mounted on a spindle is returned to a tool magazine.

特許文献4のように、新たに使用する工具や不要工具について工具マガジンラックに対する搬出入の段取りをする工具段取り部の移動台に重量センサを設けておき、ラックに工具を搬入するに先立って工具の重量を測定して予め記憶し、この重量に基づいて、工具交換アームの回転速度を最適なものとしたり、工具搬送速度を最適なものにしたりするものも公知である。   As in Patent Document 4, a weight sensor is provided on a moving table of a tool setup unit for setting up a loading / unloading of a tool magazine rack for a newly used tool or an unnecessary tool, and the tool is loaded prior to loading the tool into the rack. It is also known that the weight of the tool is measured and stored in advance, and the rotational speed of the tool changing arm is optimized or the tool conveying speed is optimized based on the weight.

特許文献5には、ドリルなどの工具でワーク加工を行ない、加工後のワーク重量を重量検出器で測定して、測定値が加工後の基準となるワーク重量より重い場合には、刃具の折損で削り残しがあるなどを検知する加工異常検出装置が開示されている。特許文献6には、多刃工具をカメラで撮像して画像データから解析してチップの欠損を検知する装置が開示されている。   In Patent Document 5, a workpiece is machined with a tool such as a drill, the workpiece weight after machining is measured with a weight detector, and if the measured value is heavier than the reference workpiece weight after machining, the cutting tool breaks. Has disclosed a machining abnormality detection device for detecting, for example, uncut portions. Patent Document 6 discloses a device that detects a chip defect by imaging a multi-blade tool with a camera and analyzing it from image data.

特開平11−90786号公報JP-A-11-90786 特開2000−176776号公報JP 2000-176776 A 実用新案登録第2603656号号公報Utility Model Registration No. 2603656 特開2001−105266号公報JP 2001-105266 A 特開昭58−56753号公報JP 58-56753 A 特開昭10−96616号公報JP-A-10-96616

特許文献1〜3のものでは、主にドリルのような形状の刃具の先端折れを検出するには適しているが、フライスなど、複数のチップを先端に有する多刃工具に対しては、適用し難い問題がある。また、ドリルのような刃具においても、刃具に切り屑が巻付いているなどの異常については、特許文献1〜3のものでは対応できない。
特許文献4の技術では工具重量を測定してはいるが、その工具重量の検出値を工具状態の判定に用いているものではない。特許文献5は、加工後ワーク重量を測定して間接的に工具状態を判定しようとするものであり、工具重量から工具状態を判別するものではない。
特許文献6の技術では、多刃工具のチップ欠損を検出できるが、画像解析を伴なう非常に高価な設備となり、費用面から採用し難い一面がある。
この発明は、多刃工具を含めた工具折損、工具に対する切り屑の巻付き、が検出できる工具異常検出装置を提供するものである。
The ones in Patent Documents 1 to 3 are suitable for detecting the tip breakage of a cutting tool mainly shaped like a drill, but are applicable to multi-blade tools having a plurality of tips at the tip, such as a milling cutter. There is a difficult problem. In addition, even in the case of a cutting tool such as a drill, the abnormalities such as chips wound around the cutting tool cannot be handled by the ones in Patent Documents 1 to 3.
In the technique of Patent Document 4, the tool weight is measured, but the detected value of the tool weight is not used for determining the tool state. Patent document 5 is intended to determine the tool state indirectly by measuring the workpiece weight after machining, and does not discriminate the tool state from the tool weight.
With the technique of Patent Document 6, chip defects of a multi-blade tool can be detected, but this is an extremely expensive facility that involves image analysis, and there is an aspect that is difficult to adopt from the viewpoint of cost.
This invention provides the tool abnormality detection apparatus which can detect the tool breakage including a multiblade tool, and the winding of the chip | tip with respect to a tool.

本発明の工作機械における工具異常検出装置は、主軸と工具マガジンとの間で工具を交換するようにしてある工作機械において、加工後の工具重量を測定する重量センサと、その重量センサによる測定値と予め計測されている当該工具の基準重量値とを比較し、その比較結果に基づき、工具状態を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。   A tool abnormality detection device for a machine tool according to the present invention is a weight sensor for measuring a tool weight after processing in a machine tool in which a tool is exchanged between a spindle and a tool magazine, and a measurement value by the weight sensor. And a reference weight value of the tool measured in advance, and a discriminating means for discriminating the tool state based on the comparison result.

工具交換時に工具を保持する工具ポットを重量センサを介して基準側部材に取り付け、工具交換動作に伴なってその工具ポットに工具が装着された時に、工具重量を工具ポットごと測定するようにした。   A tool pot that holds the tool at the time of tool change is attached to the reference side member via the weight sensor, and when the tool is attached to the tool pot during the tool change operation, the tool weight is measured together with the tool pot. .

基準側部材を工具マガジンの割出ベースとし、その割出ベースに設けられる複数の工具ポットを、夫々重量センサを介して前記割出ベースに装着し、主軸から各工具ポットへ加工後の工具を返却した時、前記重量センサで工具ポットごと工具重量を測定するようにした。   The reference side member is used as an index base of the tool magazine, and a plurality of tool pots provided on the index base are respectively attached to the index base via weight sensors, and the tool after machining from the spindle to each tool pot is loaded. When returned, the weight sensor measures the tool weight together with the tool pot.

また本願工作機械における工具異常検知装置は、主軸と工具移送装置との間で工具をやり取りし、工具移送装置と工具マガジンとの間で工具をやり取りするようにしてある工作機械において、前記工具移送装置の移送ベースに重量センサを設け、その重量センサによる測定値と予め計測されている当該工具の基準重量値とを比較し、その比較結果に基づき、工具状態を判別する判別手段を備えたことを特徴とする。   The tool abnormality detection device in the machine tool of the present application may be configured such that the tool transfer is performed between the spindle and the tool transfer device, and the tool transfer is performed between the tool transfer device and the tool magazine. A weight sensor is provided on the transfer base of the apparatus, and a determination means for comparing the measured value by the weight sensor with the reference weight value of the tool measured in advance and determining the tool state based on the comparison result is provided. It is characterized by.

判別手段は、基準重量値より小さな重量値が重量センサで検出されたときには工具折損と判断する第1判別手段と、基準重量より大きな重量値が重量センサで検出されたときには切粉巻付き異常と判断する第2判別手段とを含んでいる。   The discriminating means includes a first discriminating means for judging that the tool is broken when a weight value smaller than the reference weight value is detected by the weight sensor, and a chip winding abnormality when the weight value larger than the reference weight is detected by the weight sensor. 2nd discriminating means for judging.

本願装置では、工具折損で工具重量が軽くなった場合、切り屑の巻付きで工具重量が増加した場合のいずれも、そうした事態の起きていない基準重量との比較で検出できる。また、フライスなどの多刃工具であっても、チップの欠損などでは工具重量が変化するから、こうした多刃工具の工具異常も検知できる。
また、工具交換時に工具を保持する工具ポットを重量センサを介して基準側部材に取り付け、その工具ポットに加工後工具が装着された時に工具重量を検知するようにしたので、重量測定のために格別に検知工程を設けることなく、工具交換動作の中で重量測定ができ工具交換動作が長くなることがない。
In the device of the present application, when the tool weight is lightened due to breakage of the tool or when the tool weight is increased due to wrapping of chips, it can be detected by comparison with a reference weight where such a situation does not occur. Further, even in a multi-blade tool such as a milling cutter, the tool weight changes due to chipping or the like, and thus tool abnormality of such a multi-blade tool can be detected.
In addition, the tool pot that holds the tool when changing the tool is attached to the reference side member via the weight sensor, and the tool weight is detected when the tool is mounted on the tool pot after processing. Without providing a special detection step, the weight can be measured in the tool change operation, and the tool change operation does not become long.

図1〜2に示すように、工作機械1のベース2上には、前面に上下に移動可能な主軸3aを備え、前後左右に移動できる移動コラム3と、ワークWを載置するワークベース4とが設置されている。ベース2の後部には前記移動コラム3の左右の移動範囲の外側となる位置に左右一対の支柱5,6が設けてあり、その支柱5,6の上端に支持ベース7が片持ち状態で固定され、前記移動コラム3上方に位置している。支持ベース7の上側には、複数の工具Tを保持している工具マガジン8が設けられ、支持ベース7の下面には、前記工具マガジン8と移動コラム3の主軸3aとの間で工具Tを交換させる交換アーム9aを備えた工具交換装置9とが取付けてある。この工作機械1は通常の加工においては、工具マガジン8から工具交換装置9により移動コラム3の主軸3aに工具Tを装着し、移動コラム3の前後左右移動及び主軸3aの上下移動によって、治具ベース4に保持したワークWの加工を行なう。10、11は工作機械1のベース2に設置した側面カバーである。また、工作機械1の後方部分には、制御手段12が設けてあり、通常の加工プログラムに従った機械動作制御や後述の工具異常検出プログラムによる工具状態検知を実行する。   As shown in FIGS. 1 and 2, on the base 2 of the machine tool 1, a main shaft 3 a that can be moved up and down is provided on the front surface, a movable column 3 that can be moved back and forth and left and right, and a work base 4 on which a work W is placed. And are installed. At the rear of the base 2, a pair of left and right columns 5, 6 are provided outside the left and right movement range of the movable column 3, and the support base 7 is fixed to the upper end of the columns 5, 6 in a cantilever state. And located above the moving column 3. A tool magazine 8 holding a plurality of tools T is provided on the upper side of the support base 7, and the tool T is placed on the lower surface of the support base 7 between the tool magazine 8 and the main shaft 3 a of the moving column 3. A tool changer 9 having an exchange arm 9a to be exchanged is attached. In normal machining, the machine tool 1 is mounted with a tool T on the main shaft 3a of the moving column 3 from the tool magazine 8 by the tool changer 9, and the jig 3 is moved by moving the moving column 3 back and forth, right and left and up and down the main shaft 3a. The workpiece W held on the base 4 is processed. Reference numerals 10 and 11 are side covers installed on the base 2 of the machine tool 1. Further, a control means 12 is provided in the rear portion of the machine tool 1, and executes machine operation control according to a normal machining program and tool state detection by a tool abnormality detection program described later.

工具マガジン8の割出ベース13は基準側部材であり、図4に示すように、支持ベース7上に設けられた割出ベース支持部材14に割出ベース13の旋回軸13aによって旋回割出可能に支持されている。旋回軸13aは、ギヤ装置15を介して割出モータ16に連結されている。割出ベース13の前面13bには複数の重量センサ17が円周方向に等間隔に設けられている。重量センサ17は周知のロードセルであり、簡単に説明すると、起歪体18の上、下面の4ヶ所に図示しないストレンゲージを貼着し、そのストレンゲージを電気的にブリッジ接続し、起歪体18の一端を固定し、他端の自由端に荷重が作用することで起歪体18がたわみ、起歪体18に貼着したストレンゲージが歪、この歪に対応して出力電気信号(抵抗値)が変化し、その出力電気信号を重量に変換して重量を計測するものである。起歪体18の一端は割出ベース13の前面13bに固定されており、自由端である他端には工具Tを保持する工具ポット19が固着されている。この重量センサ17からの出力電気信号は制御手段12に入力され制御手段12で工具ポット19と工具Tの合計重量が測定されるようになっている。この重量センサ17と後述の判別手段とで工具異常検知装置が構成される。   The index base 13 of the tool magazine 8 is a reference side member. As shown in FIG. 4, the index base support member 14 provided on the support base 7 can be pivotally indexed by the pivot shaft 13 a of the index base 13. It is supported by. The turning shaft 13 a is connected to the indexing motor 16 through the gear device 15. A plurality of weight sensors 17 are provided on the front surface 13b of the index base 13 at equal intervals in the circumferential direction. The weight sensor 17 is a well-known load cell. Briefly described, a strain gauge (not shown) is attached to the upper and lower surfaces of the strain body 18, and the strain gauge is electrically bridge-connected to form the strain body. The strain-generating body 18 is deflected when a load is applied to the free end at the other end, and the strain gauge attached to the strain-generating body 18 is distorted. The output electrical signal (resistance) Value) changes, and the output electric signal is converted into weight and the weight is measured. One end of the strain generating body 18 is fixed to the front surface 13b of the index base 13, and a tool pot 19 for holding the tool T is fixed to the other end which is a free end. The output electric signal from the weight sensor 17 is input to the control means 12, and the control means 12 measures the total weight of the tool pot 19 and the tool T. The weight sensor 17 and a discrimination means described later constitute a tool abnormality detection device.

割出ベース13の中心には支持ベース7に固定された固定軸20が貫通しており(図4)、固定軸20の前端部分にはポット押え装置21のポット押え22が設けられている。また、支持ベース7にもポット押え23が設けられている。ポット押え22,23は、図3、図4に示す割出位置P1に割り出された工具ポット19をはさんで上下方向に対向して配置されており、工具ポット19の外周面を上下から挟持できるようになっている。これらのポット押え22,23は、適当な構成のものでよいが、例えばシリンダ24のロッド25の先端に保持部材26を設けてロッド25の出没により工具ポット19を挟持する。このポット押え装置21は制御手段12により制御される。このポット押え装置21は、制御装置12からの指令により、後述の図6に示す交換アーム9aのタイミングチャートにおいて、交換アーム9aが図5の待機位置から旋回を開始して270度旋回し交換アーム9aが後退して工具ポット19と主軸3aの両工具T,Tを入れ替えて夫々に装着するまでの間、工具ポット19を挟持している。このポット押え装置21の工具ポット19の挟持によって工具交換時の衝撃が重量センサ17に直接伝わらないようになっている。   A fixed shaft 20 fixed to the support base 7 passes through the center of the index base 13 (FIG. 4), and a pot presser 22 of a pot presser device 21 is provided at the front end portion of the fixed shaft 20. The support base 7 is also provided with a pot presser 23. The pot pressers 22 and 23 are arranged so as to be opposed to each other in the vertical direction with the tool pot 19 indexed at the indexing position P1 shown in FIGS. 3 and 4, and the outer peripheral surface of the tool pot 19 is viewed from above and below. It can be pinched. These pot pressers 22 and 23 may have an appropriate configuration. For example, a holding member 26 is provided at the tip of the rod 25 of the cylinder 24, and the tool pot 19 is held by the protrusion and withdrawal of the rod 25. The pot presser 21 is controlled by the control means 12. In response to a command from the control device 12, the pot presser device 21 starts turning from the standby position shown in FIG. 5 in the timing chart of the replacement arm 9a shown in FIG. The tool pot 19 is clamped until 9a moves backward and both the tool pot 19 and the tools T and T of the spindle 3a are replaced and mounted. By holding the tool pot 19 of the pot presser device 21, the impact at the time of tool change is not transmitted directly to the weight sensor 17.

工具交換装置9の交換アーム9aは、図5に示すように旋回機構27及び進退機構28を介して駆動モータ29に連結されている。交換アーム9aは駆動モータ29が駆動すると旋回機構27により正方向(図5において右回転)への90度旋回と180度旋回と逆方向(図5において左回転)への90度旋回を行い、進退機構28により軸線方向に進退する。交換アーム9aは、図6に示すタイミングチャートに従って、水平な待機位置から工具マガジン8の割出位置P1に割り出された工具ポット19に保持された工具Tと主軸3a先端の工具Tとを把持する把持位置に正方向に90度旋回して割出位置P1の工具Tと主軸3a先端の工具Tとを把持した後、主軸軸線方向前方に移動して両工具T,Tを夫々割出位置P1の工具ポット19、主軸3a先端から抜き取り、正方向に180度旋回して両工具T,Tの位置を入れ替え、その後、主軸軸線方向に後退して工具T,Tを割出位置P1の工具ポット19、主軸3a先端に夫々装着し、把持位置から工具Tを開放する逆方向に90度旋回して待機位置に戻る。前記駆動モータ29は、駆動モータ29の回転を検出するエンコーダ30を備えており、エンコーダ30は制御装置12に連結されている。工具交換装置9の駆動モータ29は制御装置12からの指令に基づいて回転が制御され、また、エンコーダ30からは駆動モータ12の回転量を検知するための入力パルスが制御装置12に入力され、この入力パルスに基づき工具ホルダ交換動作の各工程を検知している。   The exchange arm 9a of the tool changer 9 is connected to a drive motor 29 via a turning mechanism 27 and an advance / retreat mechanism 28 as shown in FIG. When the drive motor 29 is driven, the exchange arm 9a turns 90 degrees in the forward direction (right rotation in FIG. 5) and 90 degrees in the opposite direction (left rotation in FIG. 5) by the turning mechanism 27, The advancing / retreating mechanism 28 advances and retracts in the axial direction. According to the timing chart shown in FIG. 6, the exchange arm 9a holds the tool T held in the tool pot 19 indexed from the horizontal standby position to the indexing position P1 of the tool magazine 8 and the tool T at the tip of the spindle 3a. The tool T at the indexing position P1 and the tool T at the tip of the main shaft 3a are gripped by turning 90 degrees in the forward direction to the gripping position to be moved, and then moved forward in the main shaft axis direction so that both the tools T and T are indexed. The tool pot 19 of P1 is extracted from the tip of the spindle 3a, rotated 180 degrees in the forward direction, the positions of both tools T and T are changed, and then moved back in the axis direction of the spindle to place the tools T and T at the index position P1. The pot 19 and the spindle 3a are respectively attached to the tips of the main shaft 3a, turned 90 degrees in the reverse direction to release the tool T from the gripping position, and returned to the standby position. The drive motor 29 includes an encoder 30 that detects the rotation of the drive motor 29, and the encoder 30 is connected to the control device 12. The rotation of the drive motor 29 of the tool changer 9 is controlled based on a command from the controller 12, and an input pulse for detecting the amount of rotation of the drive motor 12 is input from the encoder 30 to the controller 12. Each step of the tool holder replacement operation is detected based on this input pulse.

制御装置12は、図7のフローチャートに示す工具異常検出プログラムに従って、工具異常の検出処理を行う。工具異常検出プログラムは、先ず、工具交換が開始されるとステップS1で工具マガジン8において図3〜5に示す割出位置P1に旋回割出されている工具ポット19をポット押え装置21により挟持し、交換アーム9aの正方向への270度旋回及び後退完了タイミングとなったかをエンコーダ30からの入力パルスにより判断する。交換アーム9aの270度旋回及び後退完了タイミングを検知すると、ステップS2で工具ポット19をポット押え装置21から開放し、重量センサ17に工具Tと工具ポット19の合計重量がかかり、割出位置P1の重量センサ17からの出力電気信号が制御装置12に読み込まれ、工具Tと工具ポット19の合計重量を測定する。   The control device 12 performs a tool abnormality detection process according to the tool abnormality detection program shown in the flowchart of FIG. First, when the tool change is started, the tool abnormality detection program holds the tool pot 19 pivoted to the indexing position P1 shown in FIGS. 3 to 5 in the tool magazine 8 by the pot presser 21 in step S1. Then, it is determined based on the input pulse from the encoder 30 whether the 270 degree turn in the forward direction of the exchange arm 9a and the reverse completion timing have come. When the 270-degree turning and reverse completion timing of the exchange arm 9a is detected, the tool pot 19 is released from the pot presser device 21 in step S2, the total weight of the tool T and the tool pot 19 is applied to the weight sensor 17, and the index position P1. The output electric signal from the weight sensor 17 is read into the control device 12 and the total weight of the tool T and the tool pot 19 is measured.

次にステップS3でステップS2で測定した工具ポット19に保持された工具Tの合計重量の測定値から工具Tのみの工具重量の測定値を算出し、その工具Tの工具重量の測定値とその測定された当該工具Tのツールナンバーに対応した基準重量値とを比較し、その比較結果に基づき工具状態を判断する。ここで各工具Tの基準重量値は各工具Tを識別する番号であるツールナンバー毎に制御装置12に予め登録されている。勿論、予め工具Tと工具ポット19の合計重量を基準重量値として登録しておき、重量センサ17で測定された工具Tと工具ポット19の合計重量の測定値と比較しても良い。ステップS3で測定された工具重量の測定値が基準重量値より小さい場合にはステップS4に進む。このとき、測定された工具Tの重量は折損、欠けにより減少しているので、ステップS4で工具折損と判断され、ステップS5で報知手段(例えばアラーム)により工具異常が報知される。また、ステップS3で測定された工具重量の測定値が基準重量値より大きい場合にはステップS6に進む。このとき、測定された工具Tの重量は切粉の巻付きにより増加しているので、ステップS6で切粉巻付き異常と判断され、ステップS7で報知手段により工具異常が報知される。また、ステップS3で測定された工具Tの重量が基準重量値であればステップS8で正常と判断される。   Next, in step S3, a measured value of the tool weight of only the tool T is calculated from the measured value of the total weight of the tool T held in the tool pot 19 measured in step S2, and the measured value of the tool weight of the tool T and its value are calculated. A reference weight value corresponding to the measured tool number of the tool T is compared, and the tool state is determined based on the comparison result. Here, the reference weight value of each tool T is registered in advance in the control device 12 for each tool number which is a number for identifying each tool T. Of course, the total weight of the tool T and the tool pot 19 may be registered in advance as a reference weight value and compared with the measured value of the total weight of the tool T and the tool pot 19 measured by the weight sensor 17. When the measured value of the tool weight measured in step S3 is smaller than the reference weight value, the process proceeds to step S4. At this time, since the measured weight of the tool T is reduced due to breakage or chipping, it is determined that the tool is broken in step S4, and a tool abnormality is notified by a notification means (for example, an alarm) in step S5. If the measured value of the tool weight measured in step S3 is larger than the reference weight value, the process proceeds to step S6. At this time, since the measured weight of the tool T is increased due to the winding of the chip, it is determined in step S6 that the chip winding is abnormal, and in step S7, the tool abnormality is notified by the notification unit. Further, if the weight of the tool T measured in step S3 is a reference weight value, it is determined normal in step S8.

ステップS5,S7の報知手段により工具異常が報知された場合には、その後、工具マガジン8に収容された工具Tを作業員が取り出して工具Tを交換するなどの適宜な措置がとられる。前記ステップS3は工具ポット19と工具Tの合計重量の測定値を示す重量センサ17からの出力電気信号から工具重量の測定値を算出しこれと対応する工具Tの基準重量値と比較する工具重量値算出比較手段であり、ステップS3の比較結果に基づいて、ステップS4は工具折損と判断する第1判別手段であり、ステップS6は切粉巻付き異常と判断する第2判別手段であり、ステップS8は正常と判断する第3判別手段であり、ステップS3とステップS4とステップS5とステップS8とで判別手段を構成している。尚、ステップS3では、制御装置12に予め登録された各工具Tの基準重量値を用いて判別を行うとしたが、以前の加工終了時に測定された工具重量を基準重量値としてツールナンバーと対応して制御装置12内に記憶し、工具重量の比較に用いることもできる。   When the tool abnormality is notified by the notification means in steps S5 and S7, thereafter, an appropriate measure is taken such that an operator takes out the tool T stored in the tool magazine 8 and replaces the tool T. In step S3, a tool weight measurement value is calculated from an electrical signal output from the weight sensor 17 indicating the measurement value of the total weight of the tool pot 19 and the tool T, and the tool weight is compared with the reference weight value of the corresponding tool T. It is a value calculation comparing means, based on the comparison result of step S3, step S4 is a first determining means for determining tool breakage, step S6 is a second determining means for determining chip winding abnormality, S8 is a third discriminating means for judging that it is normal. Steps S3, S4, S5 and S8 constitute the discriminating means. In step S3, the determination is made using the reference weight value of each tool T registered in advance in the control device 12. However, the tool weight is measured with the tool weight measured at the end of the previous machining as the reference weight value and corresponds to the tool number. Then, it can be stored in the control device 12 and used for comparison of the tool weight.

次に第2の実施例について説明する。これは工具マガジン8と工具交換装置9との間に工具移送装置31を配置し、主軸3aと工具移送装置31との間で工具Tをやり取りし、工具移送装置31と工具マガジン8との間で工具Tをやり取りするようにし、工具移送装置31の工具Tを移送する移送ベース32に重量センサ17を設け、第1の実施例と略同様に加工後の工具Tの工具状態を重量センサ17により測定した工具重量の測定値から判別するものである。1例として図8、図9に示す工作機械1により説明する。工具マガジン8と主軸3aの間に工具移送装置31を設け、工具Tを保持する工具ポット19を割出ベース13の一対のグリッパ(挟持部材)33で着脱可能に把握するものであり、前記第1の実施例と同一の部分には同一の符号を付けて説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. This is because a tool transfer device 31 is arranged between the tool magazine 8 and the tool changer 9, the tool T is exchanged between the spindle 3 a and the tool transfer device 31, and between the tool transfer device 31 and the tool magazine 8. The weight sensor 17 is provided in the transfer base 32 for transferring the tool T of the tool transfer device 31, and the tool state of the machined tool T after processing is substantially the same as in the first embodiment. It discriminate | determines from the measured value of the tool weight measured by this. As an example, a machine tool 1 shown in FIGS. 8 and 9 will be described. A tool transfer device 31 is provided between the tool magazine 8 and the spindle 3a, and the tool pot 19 holding the tool T is detachably grasped by a pair of grippers (clamping members) 33 of the indexing base 13, and the first The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

グリッパ33は、割出ベース13に旋回中心に対して放射状に複数設けられている。また、工具マガジン8には、挟持された工具ポット19の外周側にガイドレール34が設けられている。このガイドレール34は図8に示すように円弧形状をしており、工具ポット19が割出ベース8の半径方向外側へ逃げるのを防止しており、また、割出位置P1で切欠部35が形成されている。また、割出位置P1から直下の工具交換位置P2へ向かう工具搬送方向に沿う側方ガイド36が支持ベース7上のベース37に設けられており、工具ポット19が工具移動装置31の移送体42により割出位置P1から工具交換位置P2に移送される際に、工具ポット19外周面と摺接し、工具ポット19が移送体42から図8において左右方向に抜出るのを防止する。ベース37の図8、図9に示す工具交換位置P2に対応する部分には、ポット押え装置38が設けられており、工具ポット19を保持部材39とシリンダ40のロッド先端の保持部材41とで側方から挟持固定する。工具移送装置31は、工具マガジン8の割出位置P1の工具Tを工具ポット19と一体に、工具交換アーム9aに受け渡す工具交換位置P2へ移送する。工具移送装置31に備えられた移送体42は、割出位置P1に旋回割出された工具ポット19を保持するものであり、工具ポット19が割出位置P1において通過できるように図9に示すように工具マガジン8の旋回割出方向が開放された断面コ字形状に形成されている。また、移送体42は、重量センサ17の起歪体18の他端に取り付けられ、起歪体18の一端が移送シリンダ43のロッド44先端の移動ベース32に固着され、移送体42はロッド44の伸縮により割出位置P1と工具交換位置P2との間で工具ポット19を側方ガイド36に沿って直線移送する。45は、移動ベース32を案内するガイドレールである。   A plurality of grippers 33 are provided radially on the indexing base 13 with respect to the turning center. The tool magazine 8 is provided with a guide rail 34 on the outer peripheral side of the clamped tool pot 19. The guide rail 34 has an arc shape as shown in FIG. 8 and prevents the tool pot 19 from escaping outward in the radial direction of the index base 8, and the notch 35 is formed at the index position P1. Is formed. Further, a side guide 36 is provided on the base 37 on the support base 7 along the tool conveyance direction from the index position P1 to the tool change position P2 directly below, and the tool pot 19 is a transfer body 42 of the tool moving device 31. When the tool pot 19 is transferred from the index position P1 to the tool change position P2, the tool pot 19 is in sliding contact with the outer peripheral surface, and the tool pot 19 is prevented from being pulled out from the transfer body 42 in the left-right direction in FIG. A pot retainer 38 is provided at a portion of the base 37 corresponding to the tool change position P2 shown in FIGS. 8 and 9, and the tool pot 19 is held by a holding member 39 and a holding member 41 at the tip of the rod of the cylinder 40. Clamp it from the side. The tool transfer device 31 transfers the tool T at the index position P1 of the tool magazine 8 together with the tool pot 19 to the tool change position P2 that delivers to the tool change arm 9a. The transfer body 42 provided in the tool transfer device 31 holds the tool pot 19 swiveled and indexed at the index position P1, and is shown in FIG. 9 so that the tool pot 19 can pass at the index position P1. In this way, the tool magazine 8 is formed in a U-shaped cross section in which the turning index direction is opened. The transfer body 42 is attached to the other end of the strain body 18 of the weight sensor 17, and one end of the strain body 18 is fixed to the moving base 32 at the tip of the rod 44 of the transfer cylinder 43. The tool pot 19 is linearly transferred along the side guide 36 between the index position P1 and the tool change position P2. 45 is a guide rail for guiding the moving base 32.

工具異常検知も前記第1実施例と略同様であり、先ず割出位置P1に割り出された工具ポット19が工具交換位置P2に移送された後、ポット押え装置38により工具ポット19を挟持し、工具交換位置P2の工具Tと主軸3aの加工後の工具Tの工具交換が行われ、図7のフローチャートの各ステップに従い、ステップS1,S2でポット押え装置38から工具ポット19が開放され、重量センサ17からの出力電気信号から制御手段12で加工後の工具Tと工具ポット19と移送体42の合計重量の測定値が計測される。このとき側方ガイド36は側方から工具ポット19外周面に当接するのみなので重量の測定に影響しない。次にステップS3で合計重量の測定値から加工後の工具Tのみの工具重量の測定値を算出し、その工具重量の測定値とその工具Tに対応する基準重量値とが比較され、工具重量の測定値が基準重量値より小さい場合にはステップS4,S5が実行されて工具折損と判断され、工具重量の測定値が基準重量値より大きい場合にはステップS6,S7が実行されて切粉巻付き異常と判断されて、工具重量の測定値が基準重量値であればステップS8で正常と判断される。勿論、工具Tと工具ポット19と移送体42の合計重量を基準重量値としても良い。   The tool abnormality detection is substantially the same as in the first embodiment. First, after the tool pot 19 indexed to the indexing position P1 is transferred to the tool changing position P2, the tool pot 19 is clamped by the pot presser 38. The tool T is exchanged between the tool T at the tool change position P2 and the tool T after machining the spindle 3a, and the tool pot 19 is released from the pot press device 38 in steps S1 and S2 according to the steps of the flowchart of FIG. A measured value of the total weight of the tool T, the tool pot 19 and the transfer body 42 after processing is measured by the control means 12 from the output electric signal from the weight sensor 17. At this time, the side guide 36 only comes into contact with the outer peripheral surface of the tool pot 19 from the side, so that the weight measurement is not affected. Next, in step S3, the measured value of the tool weight of only the tool T after machining is calculated from the measured value of the total weight, the measured value of the tool weight is compared with the reference weight value corresponding to the tool T, and the tool weight is compared. If the measured value is smaller than the reference weight value, steps S4 and S5 are executed and it is determined that the tool is broken. If the measured value of the tool weight is larger than the reference weight value, steps S6 and S7 are executed and the chips are cut. If it is determined that the winding is abnormal and the measured value of the tool weight is the reference weight value, it is determined that the tool is normal in step S8. Of course, the total weight of the tool T, the tool pot 19 and the transfer body 42 may be used as the reference weight value.

尚、前記実施例1、2において、工具Tが装着された工具ポット19の合計重量または、工具Tと工具ポット19と移送体42の合計重量を測定しているが、工具Tの工具重量のみを測定するようにしても良い。また、重量センサとしてロードセルを用いたがこれに限定されるものではない。   In the first and second embodiments, the total weight of the tool pot 19 to which the tool T is mounted or the total weight of the tool T, the tool pot 19 and the transfer body 42 is measured, but only the tool weight of the tool T is measured. May be measured. Moreover, although the load cell was used as a weight sensor, it is not limited to this.

本願発明の工具異常検知装置を備えた工作機械の正面図である。It is a front view of the machine tool provided with the tool abnormality detection device of the present invention. 工作機械の側面図である。It is a side view of a machine tool. 要部を拡大した正面図である。It is the front view which expanded the principal part. 重量センサ及びポット押え装置の概要を示す側面図である。It is a side view which shows the outline | summary of a weight sensor and a pot presser. 工具交換装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a tool change apparatus. 工具交換のタイミングチャートである。It is a timing chart of tool exchange. 工具異常検出プログラムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a tool abnormality detection program. 第2実施例の要部正面図である。It is a principal part front view of 2nd Example. 第2実施例の要部側面図である。It is a principal part side view of 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 工作機械
3a 主軸
8 工具マガジン
13 基準側部材(割出ベース)
17 重量センサ
19 工具ポット
31 工具移送装置
32 移動ベース
T 工具
1 Machine Tool 3a Spindle 8 Tool Magazine 13 Reference Side Member (Indexing Base)
17 Weight sensor 19 Tool pot 31 Tool transfer device 32 Moving base T Tool

Claims (5)

主軸と工具マガジンとの間で工具を交換するようにしてある工作機械において、加工後の工具重量を測定する重量センサと、その重量センサによる測定値と予め計測されている当該工具の基準重量値とを比較し、その比較結果に基づき、工具状態を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする工作機械における工具異常検知装置。 In a machine tool in which the tool is exchanged between the spindle and the tool magazine, a weight sensor that measures the weight of the tool after machining, a value measured by the weight sensor, and a reference weight value of the tool that has been measured in advance And a discriminating means for discriminating a tool state based on the comparison result, and a tool abnormality detecting device for a machine tool. 工具交換時に工具を保持する工具ポットを重量センサを介して基準側部材に取り付け、工具交換動作に伴なってその工具ポットに工具が装着された時に、工具重量を工具ポットごと測定するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械における工具異常検知装置。 A tool pot that holds the tool at the time of tool change is attached to the reference side member via the weight sensor, and when the tool is attached to the tool pot during the tool change operation, the tool weight is measured together with the tool pot. The tool abnormality detecting device for a machine tool according to claim 1. 基準側部材を工具マガジンの割出ベースとし、その割出ベースに設けられる複数の工具ポットを、夫々重量センサを介して前記割出ベースに装着し、主軸から各工具ポットへ加工後の工具を返却した時、前記重量センサで工具ポットごと工具重量を測定するようにしたことを特徴とする請求項2記載の工作機械における工具異常検知装置。 The reference side member is used as an index base of the tool magazine, and a plurality of tool pots provided on the index base are respectively attached to the index base via weight sensors, and the tool after machining from the spindle to each tool pot is loaded. The tool abnormality detection device for a machine tool according to claim 2, wherein when the tool is returned, the weight sensor measures the tool weight together with the tool pot. 主軸と工具移送装置との間で工具をやり取りし、工具移送装置と工具マガジンとの間で工具をやり取りするようにしてある工作機械において、前記工具移送装置の移送ベースに重量センサを設け、その重量センサによる測定値と予め計測されている当該工具の基準重量値とを比較し、その比較結果に基づき、工具状態を判別する判別手段を備えたことを特徴とする工作機械における工具異常検知装置。 In a machine tool in which a tool is exchanged between the spindle and the tool transfer device and a tool is exchanged between the tool transfer device and the tool magazine, a weight sensor is provided on the transfer base of the tool transfer device, A tool abnormality detection device for a machine tool, comprising a determination means for comparing a measured value by a weight sensor with a reference weight value of the tool measured in advance and determining a tool state based on the comparison result. . 判別手段は、基準重量値より小さな重量値が重量センサで検出されたときには工具折損と判断する第1判別手段と、基準重量より大きな重量値が重量センサで検出されたときには切粉巻付き異常と判断する第2判別手段とを含んでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の工作機械における工具異常検知装置。 The discriminating means includes a first discriminating means for judging that the tool is broken when a weight value smaller than the reference weight value is detected by the weight sensor, and a chip winding abnormality when the weight value larger than the reference weight is detected by the weight sensor. The tool abnormality detection device for a machine tool according to any one of claims 1 to 4, further comprising second determination means for determining.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015104945A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 三菱重工業株式会社 Device for detecting tool breakage in machine tool
CN106514394A (en) * 2017-01-06 2017-03-22 昆山北钜机械有限公司 ATC tool replacing speed intellectualized system
JP2018199200A (en) * 2017-05-30 2018-12-20 株式会社ディスコ Cutting device

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