JP2020138256A - 工作機械、加工システム、およびプルスタッドの適否判定方法 - Google Patents

工作機械、加工システム、およびプルスタッドの適否判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プルスタッドの適否を効率的且つ正確に判定することができる工作機械、加工システム、および工作機械におけるプルスタッドの適否判定方法を提供する。【解決手段】工作機械は、基端部にプルスタッド２３を有する工具を使用してワークを加工するものであり、工具をそれぞれ着脱可能な複数の工具保持部を有する工具マガジンと、ワークの加工時に工具を保持する主軸と、工作機械内若しくは工作機械外に設けられており工具の工具ホルダ２２のプルスタッド２３を撮像する視覚センサ３０の検出データ、又は、工具マガジン内に設けられておりプルスタッド２３の長さ、電気抵抗、若しくは電気容量を測定するセンサの検出データに基づき、プルスタッド２３の適否を判定する制御部と、を備えている。【選択図】図７

Description

本発明は、工作機械、加工システム、およびプルスタッドの適否判定方法に関するものである。
従来、複数の工具を収納可能な工具マガジンを有し、主軸に取付けられる工具を自動交換する工作機械が知られている（例えば、特許文献１〜５参照。）。特許文献１〜５の工作機械には、工具を識別する機能が設けられている。
また、工具ホルダへの工具の誤セットを、治具を用いて判定する方法が知られている（例えば、特許文献６参照。）。
特開２０１８−０９４６９７号公報 特開２００８−２４６５８６号公報 特開昭６０−００９６２８号公報 実開昭５４−１０９９７８号公報 実開昭５２−０４００７７号公報 特開２０１８−１４４１２１号公報
工具の自動交換機能を有する工作機械では、一般に、主軸に工具を固定するためのプルスタッドが基端部に設けられた工具が使用される。プルスタッドには複数のタイプが存在する。主軸は、所定の形状および所定の寸法を有する所定のタイプのプルスタッドに適合しており、所定のタイプのプルスタッドを所定の固定力で保持することができるように設計されている。ただし、例えば、不適合のプルスタッドが適合するプルスタッドと類似している場合等、不適合のプルスタッドであっても主軸に取付け可能であることがある。
一方、工具マガジンには、プルスタッドの形状および寸法に関わらず、工具を取付け可能である。特許文献１〜５には、不適合のプルスタッドの工具マガジンへの取付けを防止することは開示されていない。不適合のプルスタッドを有する工具が工具マガジンに誤って取付けられてしまった場合、不適合のプルスタッドを有する工具が主軸に取付けられてしまう。不適合のプルスタッドを有する工具が主軸に取付けられた場合、主軸による工具の固定力が低下する。また、不適合のプルスタッドを有する工具が主軸に取付けられた場合、当該工具のプルスタッド又は主軸側に打痕が形成される場合がある。これらは加工不良等の不都合を招来する可能性がある。
上述の事情に鑑み、プルスタッドの適否を効率的且つ正確に判定することができる工作機械、加工システム、および工作機械におけるプルスタッドの適否判定方法が望まれる。
本開示の第１態様は、基端部にプルスタッドを有する工具を使用してワークを加工する工作機械であって、前記工具をそれぞれ着脱可能な複数の工具保持部を有する工具マガジンと、前記ワークの加工時に前記工具を保持する主軸と、前記工作機械内若しくは前記工作機械外に設けられており前記工具の前記プルスタッドを撮像する視覚センサの検出データ、又は、前記工具マガジン内に設けられており前記プルスタッドの長さ、電気抵抗、若しくは電気容量を測定するセンサの検出データに基づき、前記プルスタッドの適否を判定する制御部と、を備えている。
本開示の第２態様の加工システムは、前記工作機械と、ロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットに前記視覚センサが取付けられており、前記ロボット制御装置が、前記工作機械の前記制御部からの撮像指令に応じて、前記視覚センサを前記プルスタッドを撮像するための位置に移動する。
本開示の第３態様は、工具マガジンに装着される工具のプルスタッドの適否を判定するプルスタッドの適否判定方法であって、前記工具を前記工具マガジンに装着するステップと、前記工具マガジンに装着される前記工具又は前記工具マガジンに装着された前記工具の前記プルスタッドについて、視覚センサの検出データ、又は、前記プルスタッドの長さ、電気抵抗、若しくは電気容量を測定するセンサの検出データを制御部が取得するステップと、前記検出データに基づき前記プルスタッドの適否を判定するステップと、を有する。
本発明の一実施形態に係る工作機械の概略正面図である。 図１の工作機械の概略側面図である。 図１の工作機械に使用される工具の概略側面図である。 図１の工作機械の工具マガジンの正面図である。 図４の工具マガジンの側面図である。 図４の工具マガジンの内部構造を示す斜視図であり、工具保持部への工具の取付け方法を説明する図である。 図６の工具保持部および工具を背面側から見た図である。 主軸の縦断面図である。 図１の工作機械の制御部のブロック図である。 工具のプルスタッドの先端部の位置を測定する位置センサの概略図である。 工具のプルスタッドの先端部の位置を測定する他の位置センサの概略図である。 工具のプルスタッドの電気的特性を測定するセンサの概略図である。 工具のプルスタッドの電気的特性を測定するセンサを示す主軸の縦断面図である。 上位システムと工作機械との接続を示す図である。 工作機械と共に用いられるロボットの正面図である。
以下に、一実施形態に係る工作機械１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る工作機械１は、図１および図２に示されるように、ベース２と、ワークＷが固定されるテーブル３と、複数の工具２０を収納する工具マガジン４と、工具マガジン４に収納された複数の工具２０を択一的に保持する主軸５と、主軸５を支持する主軸ヘッド６と、を備えている。工作機械１は、工具マガジン４と主軸５との間で工具２０を自動で交換する機能を有する。
ベース２は、例えば、レベリングボルト、アンカーボルト等を使用して工作機械１の使用場所に設置される。テーブル３はベース２上に配置され、テーブル３の上面には、ワークＷが任意の固定手段によって固定される。テーブル３およびワークＷは、ベース２に設けられた送りモータ（図示略）によって、主軸５に対して水平方向に移動される。テーブル３の背面側には、ベース２に固定され、ベース２から鉛直方向上方に延びるコラム８が設けられている。工具マガジン４および主軸５はコラム８の上端部に支持され、工具マガジン４、主軸５および主軸ヘッド６は、テーブル３の上方に配置されている。
図３は、工具２０の側面図を示している。図３に示されるように、工具２０は、工具本体２１と、工具本体２１を保持する工具ホルダ２２とを有する。
工具本体２１は、ワークＷと接触しワークＷを加工する部分であり、例えば、ドリル、タップまたはフライス等の任意の種類の工具である。
工具ホルダ２２は、基端側から先端側に向かって順に、主軸５によって保持されるプルスタッド２３と、テーパ部２４と、工具マガジン４の工具保持部９（後述）によって保持されるフランジ部２５と、工具本体２１を保持するコレット部２６とを備えている。コレット部２６内には工具本体２１を保持するためのコレットが設けられ、コレットの径を小さくすることによって工具本体２１がコレット部２６に保持される。
プルスタッド２３は、頭部２３ａと、工具２０の長手軸に沿って延び、頭部２３ａとテーパ部２４とを接続する軸部２３ｂとを有する。プルスタッド２３の基端はテーパ部２４に設けられたネジ穴に螺合しており、プルスタッド２３の先端に頭部２３ａが設けられている。頭部２３ａの外径は軸部２３ｂの外径よりも大きく、頭部２３ａの基端側および先端側にはそれぞれテーパ面２３ｃ，２３ｄが設けられている。プルスタッド２３の先端側のテーパ面２３ｃは、プルスタッド２３の先端側から基端側に向かって径が漸次大きくなる円筒面である。プルスタッド２３の基端側のテーパ面２３ｄは、プルスタッド２３の基端側から先端側に向かって径が漸次大きくなる円筒面である。
テーパ部２４は、工具２０の長手軸に沿って延び、プルスタッド２３とフランジ部２５とを接続している。テーパ部２４は、その先端側から基端側に向かって径が漸次大きくなっている。
フランジ部２５は、テーパ部２４の基端の外径よりも大きな外径を有する略円柱状である。フランジ部２５の外周面には、後述の工具保持部９が工具２０を保持するための溝２５ａが形成されている。溝２５ａは工具保持部９の全周に亘って延びている。
図４および図５は工具マガジン４の外観を示し、図６は、工具マガジン４の内部構造を示している。工具マガジン４は、略円形の箱状である。工具マガジン４は、周方向に間隔をあけて配列された複数の工具保持部９（図６）と、複数の工具保持部９を覆う正面カバー１０および背面カバー１１（図４および図５）と、を備えている。
図４および図５に示されるように、正面カバー１０は、工具マガジン４の正面側に配置される略円板状の正面パネル１０ａと、工具マガジン４の側面側に配置される略円環状の側面パネル１０ｂとを有する。背面カバー１１は、工具マガジン４の背面側に配置される略円板状の背面パネルである。側面パネル１０ｂの各工具保持部９と対応する位置には開口部１０ｃが設けられている。開口部１０ｃは、カバー１０，１１によって形成される空間Ｓとカバー１０，１１の外側とを径方向に連通させ、各開口部１０ｃを各工具保持部９に保持された工具２０が通過する。
複数の工具保持部９は保持ベース９ａによって支持され、保持ベース９ａはコラム８の上端部に正面カバー１０の中心軸線周りに回転可能に支持されている。
正面カバー１０および保持ベース９ａは、回転モータ（図示略）によって、正面カバー１０の中心軸線周りに一体的に回転される。これにより、複数の工具保持部９も前記中心軸線周りに回転し、複数の工具保持部９の回転によって複数の工具保持部９が択一的に所定の工具着脱位置Ｐに配置される。図４および図５に示されるように、背面カバー１１における工具着脱位置Ｐに対応する位置には、正面パネル１０ａから離れる方向に凹む凹部１１ａが形成されている。工具着脱位置Ｐに配置された開口部１０ｃと凹部１１ａとによって形成される作業空間を介して、作業者が工具保持部９に工具２０の取付けおよび取り外しを行う。
また、背面カバー１１の下端部には、主軸５の先端に工具２０を取付けるための図示しない切欠きが設けられている。
また、複数の工具保持部９の回転によって、複数の工具保持部９が択一的に主軸５の近傍の工具交換位置に位置決めされる。工具交換位置と前記切欠きの位置は一致している。工作機械１は、工具交換位置の工具保持部９と主軸５との間で工具２０を交換することによって、主軸５に保持される工具２０を取り換える。当該交換の時に、工具マガジン４の下端部が主軸５側に近付いてもよい。
図６および図７は、工具保持部９の構成例を示している。工具保持部９は、工具本体２１の先端を工具マガジン４の径方向外側に向けた状態で、工具２０のフランジ部２５を保持する。工具保持部９には、工具マガジン４の背面側から正面側に向かう所定の取付方向Ａに工具２０が取付けられる（図６）。図７では、取付方向Ａは、紙面の手前側から奥側に向かう方向である。
具体的には、各工具保持部９は、図６および図７に示されるように、フランジ部２５を取付方向Ａに受け入れフランジ部２５における工具マガジン４の正面側を支持する略半円形の凹部１２と、凹部１２に支持されたフランジ部２５における工具マガジン４の背面側を支持する一対のローラ１３ａ，１３ｂと、一対のローラ１３ａ，１３ｂをそれぞれ支持している一対の揺動可能なアーム１５と、一対のアーム１５を一対のローラ１３ａ，１３ｂが相互に近接する閉方向に付勢するスプリング等の付勢部材１４とを備えている。凹部１２には、フランジ部２５の溝２５ａに嵌る突出部１２ａが設けられている。
各ローラ１３ａ，１３ｂは、凹部１２に支持された工具２０の中心軸線と略平行な中心軸線周りに回転自在にアーム１５に支持されている。一対のローラ１３ａ，１３ｂは、フランジ部２５の溝２５ａ内に嵌り、フランジ部２５を周方向の２箇所において支持する。また、一対のローラ１３ａ，１３ｂは、付勢部材１４による付勢力に抗して、相互に離間する開方向に移動可能である。
一対のローラ１３ａ，１３ｂは、凹部１２に向かって取付方向Ａに移動するフランジ部２５によって回転させられながら開き、それにより、フランジ部２５が凹部１２内に配置される。フランジ部２５が凹部１２内に配置されると、一対のローラ１３ａ，１３ｂは、付勢部材１４の付勢力によって互いに近付く。一対のローラ１３ａ，１３ｂが近付いた状態において、フランジ部２５は、凹部１２の内面の突出部１２ａおよび一対のローラ１３ａ，１３ｂによって支持され、工具保持部９内に安定的に保持される。
また、凹部１２内のフランジ部２５が取付方向Ａとは逆方向に移動すると、一対のローラ１３ａ，１３ｂは回転させられながら開き、それにより、フランジ部２５が工具保持部９から取り外される。
主軸ヘッド６は、鉛直方向に沿って延びる円筒部を有する部材であり、鉛直方向に移動可能にコラム８に支持されている。主軸５は、主軸ヘッド６内において鉛直方向に延び、主軸ヘッド６によって主軸５の長手軸回りに回転可能に支持されている。主軸ヘッド６、主軸５、および工具２０は、コラム８に設けられたモータ（図示略）によって、一体的にテーブル３およびワークＷに対して鉛直方向に移動される。また、主軸５および工具２０は、主軸５の上端部に接続された主軸モータ５ａによって、主軸５の長手軸回りに一体的に回転させられる。
工作機械１は、テーブル３の水平方向の移動および主軸ヘッド６の鉛直方向の移動によってワークＷと工具２０とを相対移動させながら、回転する工具２０の工具本体２１によってワークＷを加工する。
図８は、主軸５の内部構造を示している。図８に示されるように、主軸５の下端側から主軸５内にプルスタッド２３およびテーパ部２４が挿入され、プルスタッド２３が主軸５内の固定機構ＦＭによって保持される。具体的には、主軸５は、円筒状の主軸本体５ａと、主軸本体５ａ内に設けられ工具２０を主軸本体５ａに向かって引っ張る固定機構ＦＭとを備えている。
テーパ部２４が配置される主軸本体５ａの下端部の内面１５ａは、テーパ部２４の外面と嵌合するテーパ形状を有する。
固定機構ＦＭは、主軸本体５ａ内において鉛直方向に延びるシャフト１６と、シャフト１６を鉛直上方へ引っ張るスプリング等の付勢部品１７とを有する。付勢部品１７は、油圧シリンダ、エアシリンダ等であってもよい。シャフト１６の中心軸線および主軸本体５ａの中心軸線は主軸５の中心軸線と一致している。プルスタッド２３は、シャフト１６の下端部の凹部１６ａ内に挿入され、頭部２３ａは、シャフト１６の下端部に保持された複数の金属球１８によって支持される。
具体的に、シャフト１６を主軸本体５ａに対して下方に移動させると、複数の金属球１８が径方向外側に移動できる状態になる。この状態で、プルスタッド２３の頭部２３ａが凹部１６ａ内に挿入される。そして、付勢部品１７によってシャフト１６が上方に移動すると、主軸本体５ａの内周面によって金属球１８が径方向内側に移動する。これにより、金属球１８が頭部２３ａのテーパ面２３ｄに当接し、また、工具２０のテーパ部２４が主軸本体５ａの下端に形成された内面１５ａに当接する。この状態で、付勢部品１７によってシャフト１６が上方に付勢されると、テーパ部２４が内面１５ａに強い力で押付けられ、工具２０が主軸本体５ａに固定される。
したがって、プルスタッド２３のタイプに応じて主軸５に対する工具２０の固定力の大きさは異なる。例えば、工具２０の中心軸線ＣＬ（主軸５の中心軸線と一致する）に対するテーパ面２３ｄの傾斜角度θ（図３）、テーパ部２４に対するテーパ面２３ｄの中心軸線ＣＬに沿う方向の位置等に応じて、工具２０の固定力は異なる。
主軸５は、所定の形状および所定の寸法を有する所定のタイプのプルスタッド２３に適合している。すなわち、所定のタイプのプルスタッド２３の場合に、主軸５は、工具２０を定格の固定力で固定する。例えば、図３に示されるように、所定のタイプのプルスタッド２３は、４５°の傾斜角度θを有し、中心軸線ＣＬに沿った方向に所定の寸法Ｌを有する。
工作機械１は、図７に示されるように、工具着脱位置Ｐにおいて工具保持部９に取付けられる工具２０のプルスタッド２３を撮像する視覚センサ３０を有する。視覚センサ３０は、二次元カメラ、三次元カメラ、三次元距離センサ等である。視覚センサ３０は工作機械１の制御部４０に接続されている。本実施形態では、視覚センサ３０は、工具マガジンのカバー１０，１１で囲われた空間Ｓ内に配置され、背面カバー１１に取付けられている。
制御部４０は、図９に示されるように、ＣＰＵ等のプロセッサ４１と、表示装置４２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ等を有する記憶装置４３と、主軸５、工具マガジン４等の各種モータを制御する複数のモータ制御器４４と、操作盤等の入力部４５と、アンテナ、コネクタ等を有する送受信部４６と、スピーカ等の音声発生装置４７とを有する。記憶装置４３には加工プログラムが格納されており、加工プログラムに基づきプロセッサ４１がモータ制御器４４に動作指令を送信し、これにより工作機械１による加工、工具マガジン４を用いた主軸５に対する工具２０の交換等が行われる。
記憶装置４３には、当該工作機械１に適したタイプのプルスタッド２３の形状データ（形状モデル）４３ａ格納されている。
一方、図６に示されるように、複数の工具保持部９の各々には、工具保持部９に工具２０が取付けられたこと、又は、取付けられようとしていることを検出する取付センサ１５ａが設けられている。
取付センサ１５ａは、例えば、一方又は両方のアーム１５の揺動位置を検出することにより、工具保持部９に工具２０が取付けられたこと、又は、取付けられようとしていることを検出する。凹部１２内に配置され、凹部１２と工具２０とが近接又は接触したことを検出する近接センサ、通電センサ等を取付センサとして用いてもよい。取付センサ１５ａは制御部４０に接続されており、制御部４０は、取付センサ１５ａの検出結果に基づき、工具着脱位置Ｐの工具保持部９に工具２０が取付けられたこと、又は、取付けられようとしていることを認識する。
例えば、制御部４０は、工具着脱位置Ｐの工具保持部９に工具２０が取付けられた際、又は、取付けられる際に、視覚センサ３０に撮像指令を送信する。これにより、工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３の検出データ（画像）が得られる。制御部４０のプロセッサ４１は、記憶装置４３に格納されている形状判断プログラム４３ｂに基づき、得られた検出データに二値化処理等の所定の画像処理を行い、処理後画像中のプルスタッド２３を記憶装置４３に格納されている形状データ４３ａと比較する。
また、プロセッサ４１は、比較結果に基づき、工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３が工作機械１に適したタイプであるか否かを判断する。そして、プロセッサ４１は、工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３が工作機械１に適していない場合は、表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。この場合、表示装置４２又は音声発生装置４７は報知装置として機能する。
例えば、工作機械１に適したタイプのプルスタッド２３の図３に示されるθが４５°である時に、工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３のθが６０°であるならば、プロセッサ４１はそのプルスタッド２３は工作機械１に適していないと判断する。
また、工作機械１は、図７に示されるように、工具着脱位置Ｐにおいて工具保持部９に取付けられた工具２０のプルスタッド２３の先端の位置（プルスタッド２３の長さ）を検出する位置センサ５０を備えていてもよい。位置センサ５０は工具マガジン４のスペースＳ内に配置され、背面カバー１１、保持ベース９ａ等に固定されている。位置センサ５０は、サーボモータ５１と、サーボモータ５１の出力軸５１ａに沿った方向に延びるガイド５２と、ガイド５２にその延設方向に移動可能に取付けられた可動部材５３とを有する。サーボモータ５１の出力軸５１ａと可動部材５３とが螺合しており、出力軸５１ａの回転に応じて可動部材５３がガイド５２に沿って移動する。可動部材５３がボールネジナットを備えていることが好ましい。サーボモータ５１はエンコーダ等の作動位置検出装置を備えている。サーボモータ５１は制御部４０に接続されており、制御部４０はサーボモータ５１の出力軸５１ａの回転量および作動位置を認識している。
工具着脱位置Ｐの工具保持部９に工具２０が取付けられると、制御部４０のプロセッサ４１は、記憶装置４３に格納されている装着判断プログラム４３ｃに基づき、サーボモータ５１を制御して可動部材５３をプルスタッド２３の先端に接触させる。この時の出力軸５１ａの回転量（検出データ）および作動位置（検出データ）、又は当該回転量および作動位置から計算されるプルスタッド２３の先端の位置が基準範囲内か否かをプロセッサ４１が判断する。
そして、基準範囲外である場合は、プロセッサ４１は表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。
例えば、プルスタッド２３の締め込みが緩い場合に、プルスタッド２３の先端の位置が前記基準範囲外となる。
図１０に示されるように、可動部材５３の先端部にエアー吹き出し部材５４が設けられていてもよい。エアー吹き出し部材５４はコンプレッサー等のエアー供給装置（図示せず）に接続されている。エアー吹き出し部材５４のエアー吹き出し面５４ａからの吹き出しエアーの圧力を検出する圧力計５５も設けられ、圧力計５５が制御部４０に接続されている。
この場合、制御部４０のプロセッサ４１は、装着判断プログラム４３ｃに基づき、サーボモータ５１を制御して可動部材５３を所定位置に配置する。この時の圧力計５５の検出データが基準範囲内であるか否かをプロセッサ４１が判断する。
例えば、前記所定位置は、正常に取付けられたプルスタッド２３の先端部と可動部材５３との距離が近接し、これにより圧力計５５によって検出される圧力が高くなる。
そして、基準範囲外である場合は、プロセッサ４１はプルスタッド２３が所定の長さ以外の長さであると判定し、表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。
また、図１１に示されるように、可動部材５３に歪ゲージ５６が取付けられてもよい。可動部材５３の少なくとも一部に弾性変形可能な変形部５３ａが設けられ、可動部材５３がプルスタッド２３の先端に当接した時に、変形部５３ａが弾性変形する。
この場合、制御部４０のプロセッサ４１は、装着判断プログラム４３ｃに基づき、サーボモータ５１を制御して可動部材５３を所定位置に配置する。この時の歪ゲージ５６の検出データが基準範囲内であるか否かをプロセッサ４１が判断する。
例えば、前記所定位置は、正常に取付けられたプルスタッド２３の先端部と可動部材５３とが接触し、これにより変形部５３ａが弾性変形する。
そして、基準範囲外である場合は、プロセッサ４１は表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。
また、図１２に示されるように、可動部材５３と工具保持部９との間の電気抵抗又は電気容量を検出するための電気的確認センサ６０が設けられてもよい。電気的確認センサ６０は公知の電流計、静電容量計等であり得る。電気的確認センサ６０は可動部材５３および工具保持部９のアーム１５に接続されている。電気的確認センサ６０がアーム１５の代わりに保持ベース９ａ、正面カバー１０等の工具マガジン４の他の部分に接続されてもよい。
この場合、制御部４０のプロセッサ４１は、装着判断プログラム４３ｃに基づき、サーボモータ５１を制御して可動部材５３をプルスタッド２３に接触させる。この時の電気的確認センサ６０の検出データが基準範囲内であるか否かをプロセッサ４１が判断する。
例えば、プルスタッド２３の締め込みが緩い場合は、可動部材５３とアーム１５との間の電気抵抗又は電気容量が変化する。
そして、基準範囲外である場合は、プロセッサ４１は表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。
また、図１３に示されるように、固定機構ＦＭと工具保持部９との間の電気抵抗又は電気容量を検出するための電気的特性測定センサ７０が設けられてもよい。電気的特性測定センサ７０は公知の電流計、静電容量計等であり得る。電気的特性測定センサ７０は、固定機構ＦＭのシャフト１６又は付勢部品１７と、工具保持部９のアーム１５に接続されている。電気的特性測定センサ７０がアーム１５の代わりに保持ベース９ａ、正面カバー１０等の工具マガジン４の他の部分に接続されてもよい。
制御部４０のプロセッサ４１は、前記工具交換位置に配置された工具２０が主軸５に装着される際に、装着判断プログラム４３ｃに基づき、電気的特性測定センサ７０の検出データが基準範囲内であるか否かを判断する。
例えば、プルスタッド２３の締め込みが緩い場合は、固定構造ＦＭとアーム１５との間の電気抵抗又は電気容量が変化する。
そして、基準範囲外である場合は、プロセッサ４１は表示装置４２を用いた所定の表示（報知）又は音声発生装置４７を用いた報知を行う。
なお、前記各実施形態では、工作機械１の制御部４０が視覚センサ３０の検出データ（画像）と形状データ４３ａとを比較し、工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３が工作機械１に適したタイプであるか否かを判断している。これに対し、他のコンピュータが形状データ４３ａおよび形状判断プログラム４３ｂを備えており、他のコンピュータが工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３が工作機械１に適したタイプであるか否かを判断してもよい。
また、前記各実施形態では、工作機械１の制御部４０が位置センサ５０、圧力計５５、歪ゲージ５６、電気的確認センサ６０、および電気的特性測定センサ７０の検出データが基準範囲内か否かを判断している。これに対し、他のコンピュータがこれらの検出データが基準範囲内か否かを判断してもよい。
また、図１４に示されるように、制御部４０を管理している上位システム（コンピュータ）１００が形状データ４３ａおよび形状判断プログラム４３ｂを備えており、上位システム１００が工具着脱位置Ｐの工具２０のプルスタッド２３が工作機械１に適したタイプであるか否かを判断してもよい。
また、上位システム１００が位置センサ５０、圧力計５５、歪ゲージ５６、電気的確認センサ６０、および電気的特性測定センサ７０の検出データが基準範囲内か否かを判断してもよい。
また、上記各実施形態では、視覚センサ３０は、工具マガジン４内において、工具着脱位置Ｐにおいて工具保持部９に取付けられる工具２０のプルスタッド２３を撮像する位置に配置されている。これに対し、視覚センサ３０が工具マガジン４内の他の位置に配置され、工具着脱位置Ｐ以外の位置に配置された工具保持部９の工具２０のプルスタッド２３を視覚センサ３０が撮像してもよい。
また、位置センサ５０が工具マガジン４内の他の位置に配置されてもよい。この場合、位置センサ５０、圧力計５５、歪ゲージ５６、および電気的確認センサ６０の検出データは、工具着脱位置Ｐ以外の位置に配置された工具保持部９の工具２０に関するものとなる。
また、上記各実施形態において、視覚センサ３０を工具マガジン４の外側に配置することも可能である。また、視覚センサ３０を工作機械１の外部に配置することも可能である。これらの場合でも、工具着脱位置Ｐの工具保持部９に取付けられる工具２０のプルスタッド２３を撮像可能な位置に視覚センサ３０が配置されていれば、前述と同様の効果が達成され得る。
また、図１５に示されるように、視覚センサ３０がロボット２００の先端部に取付けられていてもよい。本実施形態では、ロボット２００は例えば工作機械１に対してワークＷの交換、バリ取り等の所定の作業を行うものである。ロボット２００は例えば複数の関節を有する垂直多関節型ロボットである。ロボット２００はロボット制御装置２１０によって制御される。この場合、制御部４０からロボット制御装置２１０に撮像指令が送信されると、ロボット制御装置２１０はロボット２００によって視覚センサ３０を所定位置に移動する。当該所定位置は、視覚センサ３０によって工具着脱位置Ｐの工具保持部９に取付けられる工具２０のプルスタッド２３を撮像可能な位置である。
上記各実施形態では、工具２０のプルスタッド２３を撮像する視覚センサ３０の検出データに基づき、制御部４０がプルスタッドの適否を判断する。このため、プルスタッド２３のテーパ面２３ｄの角度が異なる場合に、その異常が効率的且つ確実に検出される。
また、工具マガジン４内に設けられた位置センサ５０、圧力計５５、歪ゲージ５６、電気的確認センサ６０等のセンサの検出結果に基づき、制御部４０がプルスタッドの適否を判断する。このため、プルスタッド２３の締め込みが緩い場合等に、その異常が効率的且つ確実に検出される。
上記のようにプルスタッド２３の異常がある場合、工具２０を主軸５に固定する力が変化する。例えば、図３に示されるθが４５°が工作機械１に適している時に、θが６０°になると、固定機構ＦＭによってプルスタッド２３を上方に引っ張る力が５〜１０％低下する場合がある。このような固定する力の低下は加工品質、工具２０のテーパ部２４の傷、工具２０の工具本体２１の破損等に繋がる。
また、上記実施形態では、工具マガジン４内に設けられた電気的確認センサ６０の検出データに基づき、プルスタッド２３の締め込みの適否が判断される。また、上記実施形態では、工具マガジン４内に設けられた位置センサ５０の検出データに基づき、プルスタッド２３の締め込みの適否が判断される。これらの構成は、簡易な構造によって確実にプルスタッド２３の締め込み不良を検出する上で有利である。
また、上記各実施形態では、プルスタッド２３が不適であると判断されると、所定の報知が行われる。当該構成によって、プルスタッド２３の不適であることを作業者は確実に認識することができる。
また、上記実施形態では、主軸５における工具２０の固定機構ＦＭと工具保持部９との間の電気抵抗又は電気容量を検出する電気的特性測定センサ７０が設けられている。そして、制御部４０は、電気的特性測定センサ７０の検出データに基づきプルスタッド２３の適否を判断する。当該構成では、工具マガジン４で検出されなかったプルスタッド２３の異常が、工具２０を主軸５に取付ける際に検出される。当該構成は、簡易な構成によってプルスタッド２３の適否をより確実に検出することができる。
１ 工作機械
４ 工具マガジン
５ 主軸
９ 工具保持部
２０ 工具
２３ プルスタッド
３０ 視覚センサ
４０ 制御部
４３ 記憶装置
４３ａ 形状データ
４３ｂ 形状判断プログラム
４３ｃ 装着判断プログラム
５０ 位置センサ
５１ サーボモータ
５３ 可動部材
５４ エアー吹き出し部材
５５ 圧力計
５６ 歪ゲージ
６０ 電気的確認センサ
７０ 電気的特性測定センサ
Ａ 取付方向
Ｐ 工具着脱位置

Claims (7)

  1. 基端部にプルスタッドを有する工具を使用してワークを加工する工作機械であって、
    前記工具をそれぞれ着脱可能な複数の工具保持部を有する工具マガジンと、
    前記ワークの加工時に前記工具を保持する主軸と、
    前記工作機械内若しくは前記工作機械外に設けられており前記工具の前記プルスタッドを撮像する視覚センサの検出データ、又は、前記工具マガジン内に設けられており前記プルスタッドの長さ、電気抵抗、若しくは電気容量を測定するセンサの検出データに基づき、前記プルスタッドの適否を判定する制御部と、を備える工作機械。
  2. 前記センサが、前記プルスタッドと前記工具保持部との間の電気抵抗又は電気容量を検出する電気的確認センサであり、
    前記制御部が、前記電気的確認センサの検出データに基づき、前記プルスタッドの適否を判定する、請求項１に記載の工作機械。
  3. 前記センサが、前記プルスタッドの先端の位置を検出する位置センサであり、
    前記制御部が、前記位置センサの検出データに基づき、前記プルスタッドの前記工具への取付状態の適否を判定する、請求項１に記載の工作機械。
  4. 前記制御部が、前記工具を前記工具マガジンに装着する際に前記適否の判定を行い、
    前記制御部が、装着しようとする前記工具の前記プルスタッドは不適であると判定した時に、所定の報知装置を用いた報知を行う、請求項１〜３の何れかに記載の工作機械。
  5. 前記主軸における前記工具の固定機構と前記工具保持部との間の電気抵抗又は電気容量を検出する電気的特性測定センサをさらに備え、
    前記制御部が、前記電気的特性測定センサの検出データに基づき、前記プルスタッドの適否を判定する、請求項１〜４の何れかに記載の工作機械。
  6. 請求項１〜５の何れかに記載の工作機械と、
    ロボットと、
    前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、
    前記ロボットに前記視覚センサが取付けられており、
    前記ロボット制御装置が、前記工作機械の前記制御部からの撮像指令に応じて、前記視覚センサを前記プルスタッドを撮像するための位置に移動する、加工システム。
  7. 工具マガジンに装着される工具のプルスタッドの適否を判定するプルスタッドの適否判定方法であって、
    前記工具を前記工具マガジンに装着するステップと、
    前記工具マガジンに装着される前記工具又は前記工具マガジンに装着された前記工具の前記プルスタッドについて、視覚センサの検出データ、又は、前記プルスタッドの長さ、電気抵抗、若しくは電気容量を測定するセンサの検出データを制御部が取得するステップと、
    前記検出データに基づき前記プルスタッドの適否を判定するステップと、を有するプルスタッドの適否判定方法。
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