JP2018079551A

JP2018079551A - 工具欠損検出装置及びこれを備えた工作機械

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Publication number: JP2018079551A
Application number: JP2016224715A
Authority: JP
Inventors: 竜太郎大嶋; Ryutaro Oshima; 章夫石井; Akio Ishii; 政英角谷; Masahide Sumiya
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: DE102017218367A1; JP6779107B2

Abstract

【課題】工具先端部に接触する部材の被接触面を短時間で未使用のものに交換できるとともに、その交換費用を低減可能な工具欠損検出装置等を提供する。【解決手段】所定位置に在る工具Ｔの先端部と対峙する位置に配置される接触子６０と、接触子６０を支持する支持部材４１を有し、接触子６０を、工具Ｔの先端に接触する接触位置と、先端から離れた退避位置との間で移動させる移動機構３１と、接触子６０が工具Ｔの先端に接触した位置を検出する接触位置検出器５０と、工具Ｔの先端部に係る接触基準位置と、接触位置検出器５０によって検出された接触位置とを基に、工具Ｔの先端部の欠損の有無を判定する欠損判定部５５とを備える。接触子６０は、その移動方向と直交する軸線周りに３つ以上の被接触面を有する多面体から構成され、この軸線を中心として回転可能、且つ各被接触面を工具Ｔの先端部と正対する位置に割り出し可能に、支持部材４１によって支持される。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械で使用される除去加工用工具の先端部の欠損を検出する工具欠損検出装置及びこれを備えた工作機械に関する。

工具の欠損等を検出する装置を備えた工作機械として、従来、下記特許文献１に開示された工作機械が知られている。この工作機械は、複数の工具を保持して格納するマガジンと、このマガジンと主軸との間に介在し、マガジンにおける交換位置に位置した工具と主軸側の工具とを交換する工具交換手段と、工具の折損の有無を検出する工具折損検出装置とを備えている。そして、工具折損検出装置は、前記マガジンに格納された工具に対して、当該工具の中心軸上を進退し、この工具の先端に接触して検出信号を出力する検出子と、各工具の正常な工具長に基づいて得た、退避位置から各工具の先端の接触予定位置までの所定移動距離だけ、前記検出子を移動させる移動制御手段と、前記検出子が前記所定移動距離だけ移動したときの前記検出信号の有無により、工具先端の折損の無・有を判定する判定手段とを備えている。

この工作機械によれば、マガジン内で工具の折損を検出するため、主軸によるワークの加工や工具の交換動作に並行して折損の検出を行うことができ、ワークの加工効率の低下が防止され、また、折損が確認された場合であっても、マガジン内の動作だけで迅速に対応できるといった効果が奏される、とのことである。

特開２００８−８７０８３号公報

ところで、工具の先端に検出子を接触させることによって、当該工具先端部の欠損を検出する接触式の検出装置では、当然のことながら、工具先端部の損傷を避けるべく、検出子の硬度は工具に近い硬度を有するもののこれよりも低い硬度に設定されている。

したがって、工具先端部を検出子の被接触面に繰り返して接触させると、接触回数が増えるに従って、工具先端部により被接触面が徐々に削られて、当該被接触面に凹部が形成されるようになる。そして、このように凹部が形成されると、工具先端部の欠損を正確に検出することができなくなるという問題を生じる。

このため、工具先端部の欠損を正確に検出することができなくなる程度に被接触面が損傷した検出子は、これを新たなものに交換する必要があるが、上述した従来の工具折損検出装置では、このような検出子の交換が予定されていなかったため、その構造的な面から、当該検出子の交換作業が少なからず困難なものとなっており、このため、当該交換作業に長時間を要するという問題があった。また、検出子自体の費用もある程度高額であり、このため、検出子の交換に要する全体的なコストは、それなりに高額なものとなっていた。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、工具先端部に接触する部材の被接触面を、短時間で新たなものに交換可能であり、また、当該部材の全体的な交換費用を従来に比べて低減可能な工具欠損検出装置及びこれを備えた工作機械の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
工作機械で使用される除去加工用工具の先端部の欠損を検出する装置であって、
所定位置に保持された前記工具の先端部と対峙する位置に配置される接触子と、
前記接触子を支持する支持部材を有し、該接触子が前記工具の先端部に対して接触する接触位置と、前記工具の先端部から離隔した退避位置との間で、該接触子を移動させる移動機構と、
前記接触子の移動方向において、該接触子が前記工具の先端部に接触した位置を検出する接触位置検出器と、
前記接触子の移動方向における、前記工具先端部に係る接触基準位置と、前記接触位置検出器によって検出された接触位置とを基に、該工具先端部の欠損の有無を判定する欠損判定部とを備えて成り、
前記接触子が、前記移動方向と直交する軸線周りに３つ以上の被接触面を有する多面体から構成されるとともに、該軸線を中心として回転可能、且つ前記各被接触面を前記工具先端部と正対する位置に割出し可能に、前記支持部材によって支持された工具欠損検出装置に係る。

この工具欠損検出装置によれば、まず、検出対象である工具先端部と対峙した接触子を、移動機構によって退避位置から接触位置に移動させることにより、この接触子が工具先端部に接触したときの、当該接触子の移動方向における当該接触子の位置（接触位置）が接触位置検出器によって検出される（この動作を検出動作と言う）。ついで、同じく移動機構により、接触子を接触位置から退避位置に復帰させる。

そして、接触子の移動方向における当該工具先端部に係る接触基準位置と、前記接触位置検出器によって検出された接触位置とを基に、欠損判定部によって、当該工具先端部の欠損の有無が判定される。この接触基準位置は、欠損の無い正常な工具の先端部に接触子が接触したときに前記接触位置検出器によって検出される接触子の位置であり、当該工具の長さに応じて予め設定される位置である。前記欠損判定部は、この予め設定された接触基準位置と、前記検出動作によって検出された接触位置とを比較し、例えば、接触基準位置と接触位置との差が、予め設定された許容値を越えたとき、工具先端部に欠損があると判定し、一方、差が許容値内にあるときには、工具先端部に欠損が存在しないと判定する。

そして、前記検出動作を繰り返して実行、即ち、接触子の被接触面に工具先端部を繰り返して接触させることによって、接触子の被接触面に凹部が形成され、これによって工具先端部の欠損を正確に検出することができなくなった場合、接触子を前記軸線周りに回転させて、損傷のない新たな被接触面を工具先端部と正対する位置に割り出し、以後、この新たな被接触面を用いて、前記検出動作を実行する。

斯くして、本発明に係る工具欠損検出装置によれば、一の被接触面を繰り返して工具先端部に接触させることにより、当該被接触面に凹部が形成され、これにより、工具先端部の欠損を正確に検出することができなくなった場合には、接触子をその前記軸線周りに回転させるという簡単な作業で、しかも短時間の内に、損傷のない未使用の新たな被接触面を工具先端部と正対する位置に割出すことができる。したがって、被接触面の交換を従来に比べて低コストで行うことができる。

また、一つの接触子に３つ以上の被接触面を設けているので、従来に比べて、一つの接触子の使用時間を３倍以上に延ばすことができる。したがって、従来に比べて、接触子自体に要する費用を低減することができる。

本発明に係る前記工具欠損検出装置は、前記接触子又は前記支持部材の一方にねじ軸が設けられるとともに、前記接触子又は前記支持部材の他方にねじ穴が形成され、前記接触子は、前記ねじ穴への前記ねじ軸の螺合によって前記支持部材に支持され、
更に、前記ねじ軸にはナットが螺合し、該ナットを前記ねじ穴側に締め付けることにより、前記支持部材に対して前記接触子が固定され、該ナットをねじ穴とは反対側に緩めることにより、前記支持部材に対する前記接触子の固定が解除されて、前記支持部材に対して前記接触子が回転可能となるように構成されていても良い。

この構成の工具欠損検出装置によれば、ナットをねじ穴とは反対側に緩めることにより、支持部材に対する接触子の固定が解除されて、当該接触子が回転可能となり、この回転によって、接触子の新たな被接触面を工具先端部と正対する位置に割り出し、この後、ナットをねじ穴側に締め付けることによって、接触子が支持部材に固定される。このように、この構成の工具欠損検出装置によれば、ナットによる締め付けやナットを緩めるという簡単な作業によって、損傷のない未使用の新たな被接触面を工具の先端部と正対する位置に割り出すことができる。

また、本発明に係る前記工具欠損検出装置は、その前記支持部材及び接触子に、該接触子の前記各被接触面がそれぞれ前記工具の先端部と正対する位置に割出されたときに合致する指示マークがそれぞれ付されていても良い。

このようにすれば、支持部材及び接触子に設けた指示マークを確認し、これらが合致するように接触子を回転させることで、容易に、損傷のない未使用の新たな被接触面を工具の先端部と正対する位置に割出すことができる。

また、本発明は、上述した各態様のいずれかの工具欠損検出装置、並びに工具交換装置を備えた工作機械であって、
前記工具交換装置は、次工具を待機位置で保持する保持部、並びに該保持部に保持された工具と主軸に装着された現工具とを交換する交換機構部を備え、
前記工具欠損検出装置は、前記接触子が、前記保持部に保持された工具の先端部と対峙するように配置されるとともに、前記移動機構が、前記保持部に保持された工具の先端部に対して接触する接触位置と、該工具の先端部から離隔した退避位置との間で、前記接触子を移動させるように構成された工作機械に係る。

この工作機械によれば、工具交換装置の待機位置に保持される次工具、即ち、工具交換前の次工具について、その先端部の欠損を工具欠損検出装置によって検出することができる。したがって、先端部が欠損した状態の工具を用いて加工が行われるのを防止することができ、この結果、工具の欠損に起因して加工品が不良になるのを防止することができる。また、工作機械の加工と並行して工具の欠損を検出することができるので、実加工に影響を与えることなく、工具の欠損を検出することができる。

以上説明したように、本発明に係る工具欠損検出装置によれば、一の被接触面を繰り返して工具先端部に接触させることにより、当該被接触面に凹部が形成され、これにより、工具先端部の欠損を正確に検出することができなくなった場合には、接触子をその前記軸線周りに回転させるという簡単な作業で、しかも短時間の内に、損傷のない未使用の新たな被接触面を工具先端部と正対する位置に割り出すことができる。したがって、被接触面の交換を従来に比べて低コストで行うことができる。

また、本発明に係る工作機械によれば、工具交換装置の待機位置に保持される次工具、即ち、工具交換前の次工具について、その先端部の欠損を工具欠損検出装置によって検出することができるので、先端部が欠損した状態の工具を用いて加工が行われるのを防止することができ、こうすることによって、加工品が不良になるのを防止することができる。また、工作機械の加工と並行して工具の欠損を検出することができるので、実加工に影響を与えることなく、工具の欠損を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の主要部を示した斜視図である。本実施形態に係る工具欠損検出装置における検出動作を説明するための説明図である。本実施形態に係る支持ロッド、ナット及び接触子を示した部分図である。本実施形態に係る支持ロッド、ナット及び接触子を示した部分図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本例の工作機械１は、少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に設けられた主軸２、主軸２に装着された現工具Ｔを、待機位置Ｐ_３に位置する次工具Ｔと交換する工具交換装置１０、これら主軸２及び工具交換装置１０を含む工作機械１の運動機構部等を制御する工作機械制御装置５、並びに、待機位置Ｐ_３に位置する前記工具Ｔについて、その先端部の欠損の有無を検出する工具欠損検出装置３０を備えている。

上述したように、前記主軸２は、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に設けられており、このＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することで、図１に示した工具交換位置Ｐ_１に位置決めされる。尚、主軸２の中心軸に並行であり、且つ前記Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交する軸はＺ軸であり、これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は当該工作機械１の送り軸方向である。そして、この主軸２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動は、前記工作機械制御装置５によって制御される。

前記工具交換装置１０は、ほぼ四角柱形状をした支持基台１１と、この支持基台１１の、前記Ｚ軸プラス方向側の側面である前面に配設された交換機構部１２と、この交換機構部１２よりも前記Ｘ軸マイナス方向側に設けられた工具保持部１６と、この工具保持部１６よりも前記Ｘ軸マイナス方向側に設けられた工具マガジン２０とを備えている。

前記工具マガジン２０は、工具Ｔを保持する多数の工具ポット２１を備えており、本例では、この工具ポット２１は、例えば、複数のスプロケット（図示せず）に掛け回されたチェーン（図示せず）によって無端環状に連結されており、一のスプロケット（図示せず）を適宜駆動モータ（図示せず）によって回転させることにより、前記工具ポット２１及びチェーン（図示せず）が回動して、各工具ポット２１が図１に示した取出位置Ｐ_２に位置決めされる。そして、適宜搬送機構（図示せず）により、工具Ｔは、取出位置Ｐ_２に位置する工具ポット２１と前記工具保持部１６との間で搬送される。

前記工具保持部１６は、前記取出位置Ｐ_２側が開口した正面視Ｕ字状をした部材であり、この開口部を通して、工具Ｔを取出位置Ｐ_２側に抜き取るとともに、逆に、取出位置Ｐ_２側から差し込み可能に当該工具Ｔを保持し、また、工具Ｔを前記Ｚ軸プラス側に抜き取り可能に保持する。尚、この工具保持部１６によって工具Ｔが保持される位置が前記待機位置Ｐ_３である。

前記交換機構部１２は、前記Ｚ軸と平行な中心軸を中心として、矢示Ａ−Ｂ方向に回転可能、且つ前記Ｚ軸方向に沿って進退可能に前記支持基台１１に支持された交換アーム１３と、この交換アーム１３をＺ軸方向に進退させる進退機構（図示せず）と、駆動モータ１５を有し、この駆動モータ１５の動力によって交換アーム１３を前記矢示Ａ−Ｂ方向に回転させる回転機構１４とを備える。

交換アーム１３の両端部には、それぞれ工具Ｔを保持する保持部１３ａが設けられており、各保持部１３ａには、それぞれ前記矢示Ａ方向側に開口部が形成されている。そして、この交換アーム１３が後退位置に在るときに、前記回転機構１４によって矢示Ａ方向に回転されると、工具保持部１６に保持された次工具Ｔ、及び前記工具交換位置Ｐ_１の前記主軸２に保持された現工具Ｔが、それぞれ交換アーム１３の前記保持部１３ａに保持される。

斯くして、この工具交換装置１０によれば、以下のようにして、工具保持部１６に保持された次工具Ｔと、主軸２に保持された現工具Ｔとが交換される。尚、現工具Ｔを保持した主軸２は前記工具交換位置Ｐ_１に位置し、取出位置Ｐ_２に位置決めされた工具ポット２１から前記工具保持部１６に、次工具Ｔが搬送されているものとする。また、交換アーム１３は後退位置に位置するとともに、その回転方向の位置は、図１に示した旋回位置（原旋回位置）であるとする。

まず、前記回転機構１４により前記交換アーム１３を矢示Ａ方向に回転させて、工具保持部１６に保持された次工具Ｔ、及び主軸２に保持された現工具Ｔを、それぞれ対応する保持部１３ａに保持させる。

ついで、前記進退機構（図示せず）により前記交換アーム１３をＺ軸プラス方向に前進させて、次工具Ｔを前記工具保持部１６から抜き取るとともに、現工具Ｔを主軸２から抜き取る。次に、前記回転機構１４により、交換アーム１３を矢示Ａ方向に１８０°回転させた後、前記進退機構（図示せず）により交換アーム１３をＺ軸マイナス方向に後退させる。これにより、交換アーム１３に保持された次工具Ｔが主軸２に装着され、現工具Ｔが前記工具保持部１６によって保持される。

この後、回転機構１４により交換アーム１３を矢示Ｂ方向に回転させて、前記原旋回位置に復帰させるとともに、工具保持部１６に保持された現工具Ｔを前記搬送機構（図示せず）によって、取出位置Ｐ_２の工具ポット２１に搬送する。

以上の動作によって、工具保持部１６に保持された次工具Ｔと、主軸２に保持された現工具Ｔとが交換される。尚、この工具交換装置１０の動作も前記工作機械制御装置５によって制御される。

図１に示すように、前記工具欠損検出装置３０は、移動機構３１、接触子６０、接触位置検出器５０及び欠損判定部５５を備えている。

前記移動機構３１は、支持プレート３２、この支持プレート３２の両端部にそれぞれ設けられたプーリ３３，３４、このプーリ３３，３４に巻回されたタイミングベルト３５、前記プーリ３３を回転させるサーボモータ３６、前記タイミングベルト３５に沿って配設されたリニアガイド３７、このリニアガイド３７に係合しこれに沿って移動するスライダ３８、このスライダ３８と前記タイミングベルト３５とを連結する連結板３９及び連結具４０、前記スライダ３８に取り付けられた支持ボックス４４、この支持ボックス４４に支持された支持ロッド４１、及び前記サーボモータ３６の作動を制御する移動機構制御部４９などから構成される。尚、支持プレート３２、プーリ３３，３４、タイミングベルト３５、リニアガイド３７、サーボモータ３６、スライダ３８、連結板３９及び連結具４０はカバー体４８によって囲まれている（図２参照）。

前記支持プレート３２は、前記工具保持部１６の上方位置において、その長手方向が前記Ｚ軸に沿って延出するように、前記支持基台１１の前記Ｘ軸マイナス方向側の側面に取り付けられている。尚、この支持プレート３２は、旋回動作を行う前記交換アーム１３と干渉しないように、十分上方に配設されている。

前記支持プレート３２の前記Ｘ軸マイナス方向側の側面には、前記プーリ３３，３４が回転自在に取り付けられ、この支持プレート３２の反対側の側面には、前記サーボモータ３６が取り付けられている。そして、このサーボモータ３６の出力軸（図示せず）が当該支持プレート３２を貫通した状態で前記プーリ３３に接続され、当該プーリ３３を回転させる。したがって、プーリ３３が駆動側、プーリ３４が従動側となっている。尚、サーボモータ３６には、ロータリエンコーダ５１が付設されている。

上述したように、プーリ３３，３４には、無端環状のタイミングベルト３５が巻回されており、このタイミングベルト３５が駆動プーリ３３により駆動されて回動する。そして、このタイミングベルト３５の下側には、前記リニアガイド３７が当該タイミングベルト３５と平行になるように配設され、前記支持プレート３２に固定されている。

また、前記リニアガイド３７にはスライダ３８が係合しており、このスライダ３８には、これから下方に垂下するように、前記支持ボックス４４が取り付けられている。また、このリニアガイド３７は、前記連結板３９及び連結具４０を介して、下側の前記タイミングベルト３５に連結されている。

前記移動機構制御部４９は、前記サーボモータ３６の作動を制御するもので、前記ロータリエンコーダ５１の出力を用いて当該サーボモータ３６をフィードバック制御することにより、駆動プーリ３３を介して前記タイミングベルト３５を回動させ、これに連結された前記支持ボックス４４を前記Ｚ軸方向に沿ってそのプラス方向及びマイナス方向に移動させ、当該支持ボックス４４のＺ軸方向における位置を位置制御する。

前記支持ロッド４１は、ほぼ垂直に配設され、その上部側が前記支持ボックス４４内に位置し、その下部側が支持ボックス４４から垂下するように、当該支持ボックス４４内に設けられた支持ブロック４２によって支持されており、更に、支持ブロック４２に設けられたピン４３によって、Ｙ−Ｚ軸平面内で矢示Ｃ−Ｄ方向に揺動可能になっている（図２参照）。また、前記支持ロッド４１の上端部近傍には、前記Ｚ軸方向に沿って、当該支持ロッド４１を挟むように相互に対向して設けられた制止板４５，４６が配設されており、更に、制止板４６と支持ロッド４１との間には圧縮コイルばね４７が設けられている。また、図３に示すように、支持ロッド４１の下端部には、ねじ部４１ａが形成されている。

斯くして、前記支持ロッド４１は、圧縮コイルばね４７によって矢示Ｃ方向に付勢されとともに、制止板４５によって、当該矢示Ｃ方向への揺動が規制されている。一方、支持ロッド４１は、圧縮コイルばね４７の付勢力に抗して、矢示Ｄ方向には揺動可能であり、当該圧縮コイルばね４７の収縮量に応じて矢示Ｄ方向に揺動する。

前記接触子６０は四角柱形状を有するもので、耐摩耗性を有しながらも工具Ｔの先端部を傷つけないように、当該工具Ｔの硬度よりも若干低い硬度を有する金属から構成されている。図３に示すように、この接触子６０は、その中心部に、上下に貫通するねじ穴６０ａが形成されており、このねじ穴６０ａに前記支持ロッド４１のねじ部４１ａが螺合された状態で、当該支持ロッド４１に取り付けられている。

また、この支持ロッド４１のねじ部４１ａには、ナット６２が螺合されており、このナット６２を接触子６０側に進むように回すと、当該ナット６２が接触子６０に締め付けられて、当該接触子６０が支持ロッド４１に固定される。逆に、ナット６２を接触子６０から離れる方向に回すことで、ナット６２による締結が緩められて、接触子６０は支持ロッド４１の中心軸回りに回転可能となる。接触子６０は前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部から前記Ｚ軸に沿ってそのプラス方向に延長させた位置に在り、当該接触子６０を前記支持ロッド４１の中心軸回りに回転させることで、その４つの外側面（被接触面）をそれぞれ前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部に対して正対させることができるようになっている。

斯くして、接触子６０を支持ロッド４１の中心軸回りに回転させることで、その各被接触面をそれぞれ前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部に対して正対した状態に位置決めすることができ、この状態でナット６２を締め込むことで、正対状態の接触子６０を支持ロッド４１に固定することができる。

また、支持ロッド４１には、ねじ部４１ａのすぐ上に、三角形をした指示マーク６６が、その頂部が下を向くように付され、更に、接触子６０の各被接触面の中央部上縁には、同じく三角形をした指示マーク６５が、その頂部が上を向くように付されている。そして、接触子６０の各被接触面は、それぞれの面に付された指示マーク６５の頂部と、支持ロッド４１に付された指示マーク６６の頂部とが上下に一致するように、当該接触子６０を回転させることで、それぞれ前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部に対して正対した状態に位置決めされる。

前記接触位置検出器５０は、図１及び図２に示すように、前記サーボモータ３６に付設された前記ロータリエンコーダ５１、前記支持ボックス４４内に設けられた近接スイッチ５２、及び接触位置を検出する処理を行う接触位置検出部５３からなる。

前記近接スイッチ５２は検出センサであり、前記制止板４７の下方に配設されている。この近接スイッチ５２は、支持ロッド４１が矢示Ｃ方向に付勢され、前記制止板４５によって制止された状態にあるときには、支持ロッド４１は近接スイッチ５２の検出領域外にあり、したがって、近接スイッチ５２は支持ロッド４１を検出しない。一方、支持ロッド４１が矢示Ｄ方向に揺動し、その上部側が近接スイッチ５２に接近して、当該近接スイッチ５２の検出領域内に入ると、近接スイッチ５２は支持ロッド４１を検出して、その検出信号を前記接触位置検出部５３に出力する。

前記接触位置検出部５３は、前記移動機構制御部４９から前記Ｚ軸方向における前記接触子６０の位置を常時受信しており、前記近接スイッチ５２から出力される検出信号を受信すると、そのときの前記接触子６０のＺ軸方向における位置（接触位置）を認識して、認識された位置データを前記欠損判定部５５に送信する。

尚、上述した移動機構制御部４９は、前記工作機械制御装置５から前記工具交換装置１０の動作状況を常時取得しており、取出位置Ｐ_２に位置した工具ポット２１から次工具Ｔが工具保持部１６に搬送された後、交換アーム１３による工具交換が行われる前に、前記サーボモータ３６を駆動して、前記支持ボックス４４等をＺ軸方向に沿って移動させ、図２に示すように、前記接触子６０を退避位置Ｐ_４と接触位置Ｐ_６との間で移動させる。

退避位置Ｐ_４はＺ軸プラス方向に後退した位置であり、工具Ｔを保持した前記交換アーム１３が旋回動作をしても、交換アーム１３及び工具Ｔが前記支持ボックス４４、支持ロッド４１及び接触子６０等と干渉しない位置である。また、接触位置Ｐ_６はＺ軸マイナス方向に前進した位置であり、接触子６０が前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部に接触することにより、支持ロッド４１が矢示Ｄ方向に揺動して、当該支持ロッド４１が前記近接スイッチ５２によって検出される位置である。前記接触位置検出部５３は、この接触位置Ｐ_６を認識して、前記欠損判定部５５に送信する。

前記移動機構制御部４９は、前記ロータリエンコーダ５１の出力値から、前記接触子６０のＺ軸方向における位置を認識している。具体的には、移動機構制御部４９は、例えば、工具保持部１６に保持された工具Ｔに対して設定される工具基準位置Ｐ_７を原点とした接触子６０の位置を認識している。

この工具基準位置Ｐ_７を原点とした接触子６０の位置は、例えば、次のようにして設定される。即ち、まず、工具基準位置Ｐ_７からの長さが基準長を有するマスターツールを前記工具保持部１６に保持させた状態で、前記接触子６０を当該マスターツールの先端部に接触させる。そして、前記移動機構制御部４９は、前記近接スイッチ５２が前記支持ロッド４１を検出したときの前記ロータリエンコーダ５１からの出力値を、前記工具基準位置Ｐ_７（即ち、原点位置）から前記基準長だけプラスした位置として認識する。

また、前記移動機構制御部４９は、前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの工具長Ｌに応じて、前記接触子６０が当該工具Ｔの先端部と接触しない手前の位置であるアプローチ位置Ｐ_５まで早送りで移動させ、この後、接触位置Ｐ_６、即ち、前記近接スイッチ５２が検出信号を出力する位置まで、例えば、マイナス方向に距離ΔＬだけ移動させる。そして、接触位置Ｐ_６まで移動させた後、接触子６０を前記退避位置Ｐ_４に復帰させる。尚、前記工具保持部１６に保持された工具Ｔの工具長Ｌは、前記工作機械制御装置５から取得する。

前記欠損判定部５５は、前記移動機構制御部４９と同様に、工作機械制御装置５から工具保持部１６に保持された工具Ｔの工具長Ｌに係るデータを工作機械制御装置５から取得し、取得した工具長Ｌを基に、当該工具Ｔの先端部に前記接触子６０が接触したと判断される位置を接触基準位置として設定し、この接触基準位置と、前記接触位置検出部５３から送信される接触位置Ｐ_６とを基に、当該工具Ｔの先端部の欠損の有無を判定する。尚、この接触基準位置は、欠損の無い正常な工具Ｔの先端部に接触子６０が接触したときに前記接触位置検出器５０によって検出される接触子の位置であり、上記のように、当該工具Ｔの工具長Ｌに応じて設定される位置である。

欠損の有無を判定する手法には様々なものが考えられるが、本例では、前記欠損判定部５５は、工具Ｔの工具長Ｌに応じて設定される接触基準位置と、前記接触位置検出部５３から送信される接触位置Ｐ_６との差が、予め設定された許容値を越えたとき、工具Ｔの先端部に欠損があると判定し、一方、差が許容値内にあるときには、工具先端部に欠損が存在しないと判定する。そして、工具Ｔの先端部に欠損があると認められたときは、欠損検出信号を前記工作機械制御装置５に送信する。

以上の構成を備えた本例の工作機械１によれば、上述したように、前記工作機械制御装置５による制御の下で、工具交換装置１０を駆動することによって、主軸２に装着された現工具Ｔと工具保持部１６に保持された次工具Ｔとが交換される。

そして、主軸２に装着された現工具Ｔで加工が行われている間に、工具交換の準備動作として、工具マガジン２０の取出位置Ｐ_２に位置決めされた工具ポット２１から次工具Ｔが工具保持部１６に搬送されたとき、この工具保持部１６に保持された次工具Ｔに対して、工具欠損検出装置３０により検出動作が実行される。

即ち、まず、前記移動機構制御部４９による制御の下で、前記サーボモータ３６が駆動され、これにより、接触子６０が退避位置Ｐ_４からアプローチ位置Ｐ_５まで早送りで移動し、この後、接触位置Ｐ_６、即ち、前記近接スイッチ５２が検出信号を出力する位置まで移動した後、退避位置Ｐ_４に復帰する。前記アプローチ位置Ｐ_５は工具保持部１６に保持された工具Ｔの工具長Ｌに応じて設定される位置で、前記移動機構制御部４９は、前記工作機械制御装置５から当該工具Ｔの工具長Ｌに係るデータを取得する。

そして、前記接触子６０が接触位置Ｐ_６に至ると、これが近接スイッチ５２によって検出され、この近接スイッチ５２からの検出信号を受信した前記接触位置検出部５３によって、当該接触位置Ｐ_６が認識され、認識された接触位置Ｐ_６に係るデータが、前記欠損判定部５５に送信される。

前記欠損判定部５５では、前記工作機械制御装置５から取得される当該工具Ｔの工具長Ｌに応じて前記接触基準位置を設定し、この接触基準位置と前記接触位置検出部５３から送信される接触位置Ｐ_６との差が、予め設定された許容値を越えたとき、当該工具Ｔの先端部に欠損があると判定し、一方、差が許容値内にあるときには、工具先端部に欠損が存在しないと判定し、更に、工具Ｔの先端部に欠損があると認められたときは、欠損検出信号を前記工作機械制御装置５に送信する。

そして、前記工作機械制御装置５は、欠損判定部５５から欠損検出信号を受信すると、アラームを出力して、当該欠損工具の交換を促すとともに、工具交換装置１０による工具交換動作を停止させる処理を行う。

このように、本例の工作機械１によれば、工具交換装置１０が主軸２に装着された現工具Ｔと工具保持部１６に保持された次工具Ｔとを交換する前に、工具欠損検出装置３０によって、当該工具保持部１６に保持された次工具Ｔの先端部の欠損を検出するようにしているので、主軸２に装着された現工具Ｔを用いた実加工に影響を与えることなく、これと並行して次工具Ｔの欠損を検出することができる。また、工具交換前の次工具Ｔについて、その先端部の欠損を検出することができるので、先端部が欠損した状態の工具を用いて加工が行われるのを防止することができ、こうすることによって、加工品が不良になるのを防止することができる。

そして、本例の工作機械１では、工具欠損検出装置３０による検出動作を繰り返して実行、即ち、接触子６０の被接触面に工具Ｔの先端部を繰り返して接触させることによって、当該被接触面に凹部が形成され、これにより工具Ｔ先端部の欠損を正確に検出することができなくなると、前記ナット６２を緩めて前記接触子６０を回転させ、摩耗のない未使用の被接触面を工具保持部１６に保持された工具Ｔの先端部と正対するように割り出し、ついで、ナット６２を締め付けて、接触子６０を支持ロッド４１に対して固定した後、再び、工具欠損検出装置３０による検出動作を実行させる。

斯くして、本例の工具欠損検出装置３０によれば、一の被接触面を繰り返して工具Ｔの先端部に接触させることにより、当該被接触面に凹部が形成され、これにより、工具Ｔの先端部の欠損を正確に検出することができなくなった場合には、ナット６２を緩めた後、接触子６０を支持ロッド４１の軸線周りに回転させて、損傷のない未使用の被接触面を工具Ｔの先端部と正対する位置に割り出し、ついで、ナット６２を締め付けて接触子６０を支持ロッド４１に固定するという簡単な作業により、損傷のない未使用の被接触面を工具Ｔの先端部と正対する位置に割出すことができるので、被接触面の交換を従来に比べて短時間の内に低コストで行うことができる。

また、接触子６０は四角柱体からなり、その４つの外側面が被接触面となるので、従来に比べて、一つの接触子６０の使用時間を４倍に延ばすことができ、したがって、従来に比べて、接触子６０自体に要する費用を低減することができる。

また、本例の工具欠損検出装置３０では、接触子６０及び支持ロッド４１に、該接触子６０の各被接触面がそれぞれ工具Ｔの先端部と正対する位置に割出されたときに合致する指示マーク６５，６６がそれぞれ付されているので、図４に示すように、支持ロッド４１に設けた指示マーク６６と、接触子６０に設けた指示マーク６５を確認しながら、これらが合致するように接触子６０を回転させることで、容易に、接触子６０の被接触面を工具Ｔの先端部と正対する位置に割出すことができる。

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、前記接触子６０を四角柱体としたが、これに限定されるものではなく、三角柱体や五角柱以上の多面体であっても良い。

また、上例では、工具欠損検出装置３０は、工具交換装置１０の工具保持部１６に保持された工具Ｔの欠損を検出するように配置されているが、このような構成に限られるものではなく、前記工具マガジン２０に保持された工具Ｔの欠損を検出するように構成されていても良い。この場合、前記移動機構３１は、前記工具マガジン２０内の工具ポット２１に保持された工具Ｔの先端部に正対するように前記接触子６０を保持し、この接触子６０を、当該工具Ｔの先端部に接触する接触位置と、これから離隔した退避位置との間で移動させるように構成される。

或いは、工具欠損検出装置３０を工作機械１とは別に設けても良い。この場合、工具欠損検出部３０は、前記工具保持部１６に相当する構成を備えているのが好ましい。また、検出対象の工具の基準となる工具長は、適宜、前記移動機構制御部４９及び接触位置検出部５３に入力される。

また、上例では、支持ロッド４１にねじ部４１ａを形成し、接触子６０にねじ穴６０ａを形成したが、これに限られるものではなく、接触子６０にねじ軸を形成するとともに、支持ロッド４１にねじ穴を形成し、接触子６０のねじ軸にナット６２を螺合させた状態で、このねじ軸を前記支持ロッド４１のねじ穴に螺合させた構成としても良い。

また、上例では、工作機械１を横形マシニングセンタとしたが、これに限られるものではなく、立形マシニングセンタの他、横形旋盤や立形旋盤であっても良い。

１工作機械
２主軸
５工作機械制御装置
１０工具交換装置
１１支持基台
１３交換アーム
１４回転機構
１６工具保持部
２０工具マガジン
２１工具ポット
３０工具欠損検出装置
３１移動機構
３６サーボモータ
４１支持ロッド
４９移動機構制御部
５０接触位置検出器
５１ロータリエンコーダ
５２近接スイッチ
５３接触位置検出部
５５欠損判定部
６０接触子

Claims

工作機械で使用される除去加工用工具の先端部の欠損を検出する装置であって、
所定位置に保持された前記工具の先端部と対峙する位置に配置される接触子と、
前記接触子を支持する支持部材を有し、該接触子が前記工具の先端部に対して接触する接触位置と、前記工具の先端部から離隔した退避位置との間で、該接触子を移動させる移動機構と、
前記接触子の移動方向において、該接触子が前記工具の先端部に接触した位置を検出する接触位置検出器と、
前記接触子の移動方向における、前記工具先端部に係る接触基準位置と、前記接触位置検出器によって検出された接触位置とを基に、該工具先端部の欠損の有無を判定する欠損判定部とを備えて成り、
前記接触子は、前記移動方向と直交する軸線周りに３つ以上の被接触面を有する多面体から構成されるとともに、該軸線を中心として回転可能、且つ前記各被接触面を前記工具先端部と正対する位置に割り出し可能に、前記支持部材によって支持されていることを特徴とする工具欠損検出装置。
前記接触子又は前記支持部材の一方にねじ軸が設けられるとともに、前記接触子又は前記支持部材の他方にねじ穴が形成され、前記接触子は、前記ねじ穴への前記ねじ軸の螺合によって前記支持部材に支持され、
更に、前記ねじ軸にはナットが螺合しており、該ナットを前記ねじ穴側に締め付けることにより、前記支持部材に対して前記接触子が固定され、該ナットをねじ穴とは反対側に緩めることにより、前記支持部材に対する前記接触子の固定が解除されて、前記支持部材に対して前記接触子が回転可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工具欠損検出装置。
前記支持部材及び接触子には、該接触子の前記各被接触面がそれぞれ前記工具の先端部と正対する位置に割り出されたときに合致する指示マークがそれぞれ付されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具欠損検出装置。
請求項１乃至３記載のいずれかの工具欠損検出装置、並びに工具交換装置を備えた工作機械であって、
前記工具交換装置は、次工具を待機位置で保持する保持部、並びに該保持部に保持された工具と主軸に装着された現工具とを交換する交換機構部を備え、
前記工具欠損検出装置は、前記接触子が、前記保持部に保持された工具の先端部と対峙するように配置されるとともに、前記移動機構が、前記保持部に保持された工具の先端部に対して接触する接触位置と、該工具の先端部から離隔した退避位置との間で、前記接触子を移動させるように構成されていることを特徴とする工作機械。