JP2023068316A - 工作機械の加工工具保持不良検出装置および方法 - Google Patents

工作機械の加工工具保持不良検出装置および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】工具マガジンにおける加工工具の保持が正規に行われないことに起因して工作機械が故障や破損に到るおそれを効果的に予防することができる、工作機械の加工工具保持不良検出装置を提供すること。【解決手段】工具マガジン４における複数の各加工工具保持機構８に、それらの一対の保持アーム１３ａ、１３ｂそれぞれの工具把持部１４間に、正規の被保持位置で加工工具６が保持されている場合と、正規の被保持位置からずれて加工工具６が保持されている場合とでは、自己の変位位置が異なるロック部材１８を設け、ロック部材１８と一体的に移動する被検出部２２の位置を、工作機械１に設けられた所定の検出器２５で検出することにより、加工工具保持機構８における加工工具６の保持不良状態を検出する工作機械の加工工具保持不良検出装置。【選択図】図６

Description

本発明は、工作機械の加工工具保持不良検出装置および方法に関する。
工具マガジンに着脱可能な加工工具を複数保持し、保持された加工工具のうち加工の目的に適合するものを選択的に加工主軸に交換装着しながらワークに対する各種加工を行う工作機械が普及している。本出願人は、工具マガジンから加工主軸への加工工具の受け渡しを容易かつ安定して行うことができる装置を既に提案した（例えば特許文献１参照）。
特許第４８３４０５６号公報
現場におけるこの種の工作機械においては、経年劣化その他の理由により、工具マガジンでの加工工具の保持が正規に行われず、これに起因して、工作機械の故障や破損が生じるといった問題がある。しかしながら、特許文献１の提案では、このような問題の解決手段については別段の言及がない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされものであり、工具マガジンにおける加工工具の保持が正規に行われないことに起因して工作機械が故障や破損に到るおそれを効果的に予防することができる、工作機械の加工工具保持不良検出装置および方法を提供することを目的とする。
（１）工具マガジン（例えば、後述する工具マガジン４）に装脱着自在に複数保持された加工工具（例えば、後述する加工工具６）のうちの一つの加工工具を選択的に加工主軸（例えば、後述する加工主軸３）に交換可能に装着して用いる工作機械（例えば、後述する工作機械１）の加工工具保持不良検出装置であって、前記工具マガジンは、加工工具を保持する複数の加工工具保持機構（例えば、後述する加工工具保持機構８）を備え、前記加工工具保持機構は、一端側（例えば、後述する一端ａ側）から他端側（例えば、後述する他端ｂ側）に延在し前記一端側に加工工具を把持する工具把持部（例えば、後述する工具把持部１４）が設けられた一対の保持アーム（例えば、後述する一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ）と、前記一対の保持アームの延在方向途中にそれぞれ設けられた一対の支点（例えば、後述する一対の支点１６ａ、１６ｂ）と、前記一対の保持アームの他端側の部位における保持アーム間に設けられ、前記支点を介して前記工具把持部を工具把持方向に付勢する付勢部材（例えば、後述する付勢部材１７）と、前記付勢部材が設けられた部位よりも前記他端側における前記一対の保持アーム間に介装され、前記一対の保持アームに対し前記工具把持部での当該加工工具の把持を維持させるロック位置と当該維持を解除する変位を許容する解除位置との間で移動するロック部材（例えば、後述するロック部材１８）と、前記ロック部材と一体的に移動し所定の検出器（例えば、後述する検出器２５）によって自己の位置が検出される被検出部（例えば、後述する被検出部２２）と、を有し、前記一対の保持アームは、前記工具把持部で保持する加工工具の位置が正規の被保持位置からずれている場合に、前記ロック部材の前記ロック位置への復帰を阻害する、工作機械の加工工具保持不良検出装置。
（２）前記検出器は、前記複数の加工工具保持機構それぞれの被検出部に対して共通の単一の検出器として前記工作機械の所定部に固定されている、上記（１）の工作機械の加工工具保持不良検出装置。
（３）前記一対の保持アームそれぞれの工具把持部は、前記加工工具ないし当該加工工具と一体の加工工具保持体における円筒状部の外周面に対応する側面視が半円形状の把持用曲面部（例えば、後述する把持用曲面部１５）を有する、上記（１）または（２）の工作機械の加工工具保持不良検出装置。
（４）前記工作機械は、所定の制御部（例えば、後述する制御部１００）による制御下で作動し、前記制御部は、前記検出器による検出出力を監視し、前記ロック部材を一旦前記解除位置に移動させてから前記ロック位置に復帰させる制御指令を発した後に所定時間内に前記ロック部材が前記ロック位置に復帰した前記検出出力が受信されない場合に、当該加工工具の加工工具保持不良判定出力を発する、上記（１）から（３）のいずれかの工作機械の加工工具保持不良検出装置。
（５）工具マガジン（例えば、後述する工具マガジン４）に装脱着自在に複数保持された加工工具（例えば、後述する加工工具６）のうちの一つの加工工具を選択的に加工主軸（例えば、後述する加工主軸３）に交換可能に装着して用いるようになされ、前記工具マガジンは、加工工具を保持する複数の加工工具保持機構（例えば、後述する加工工具保持機構８）を備え、前記加工工具保持機構は、一端側（例えば、後述する一端ａ側）から他端側（例えば、後述する他端ｂ側）に延在し前記一端側に加工工具を把持する工具把持部（例えば、後述する工具把持部１４）が設けられた一対の保持アーム（例えば、後述する一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ）と、前記一対の保持アームの延在方向途中にそれぞれ設けられた一対の支点（例えば、後述する一対の支点１６ａ、１６ｂ）と、前記一対の保持アームの他端側の部位における保持アーム間に設けられ前記支点を介して前記工具把持部を工具把持方向に付勢する付勢部材（例えば、後述する付勢部材１７）と、前記付勢部材が設けられた部位よりも前記他端側における前記一対の保持アーム間に介装され、前記一対の保持アームに対し前記工具把持部での当該加工工具の把持を維持させるロック位置と当該維持を解除する変位を許容する解除位置との間で移動するロック部材（例えば、後述するロック部材）と、を有する工作機械の加工工具保持不良検出方法であって、前記工具マガジンにおける一つの前記工具把持機構を一つの加工工具と対向する位置に移動させる位置決め工程（例えば、後述する図８のステップＳ８１）と、前記ロック部材を前記ロック位置から前記解除位置へと退避させるロック解除工程（例えば、後述する図８のステップＳ８２）と、前記一つの加工工具を前記一対の保持アームそれぞれの前記工具把持部間に進出させる把持工程（例えば、後述する図８のステップＳ８３）と、前記ロック部材を前記ロック位置に復帰させる復帰工程（例えば、後述する図８のステップＳ８４）と、前記復帰工程開始時点から所定時間内に前記検出器による前記ロック部材が前記ロック位置に復帰した検出出力が発せられない場合に加工工具保持不良と判定する判定工程（例えば、後述する図８のステップＳ８５、ステップＳ８６）と、を含む、工作機械の加工工具保持不良検出方法。
（６）前記判定工程では、複数の前記加工工具保持機構に対して共通の単一の前記検出器を用いて、前記ロック部材の位置検出を行う、上記（５）の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
（７）前記判定工程では、非接触式検出器を用いて前記ロック部材の位置検出を行う、上記（５）または（６）の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
（８）前記非接触式検出器として磁気センサーを用いる、上記（７）の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
（１）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、工具マガジンにおける複数の各加工工具保持機構は、それらの一対の保持アームの一端側に加工工具を把持する工具把持部が設けられている。工具把持部は、付勢部材によって、常時工具把持方向に付勢される。また、一対の保持アームは、ロック部材が解除位置に移動しているときに付勢部材の付勢力に抗して工具把持部による当該加工工具の把持を解除する変位が許容され、ロック部材がロック位置に復帰しているときに工具把持部による当該加工工具の把持を維持させられる。一対の保持アームは、工具把持部で保持する加工工具の位置が正規の被保持位置からずれている場合に、ロック部材のロック位置への復帰を阻害する。このため、検出器によって、ロック部材と一体的に移動する被検出部の位置を検出することにより、加工工具保持機構での加工工具の位置が正規の被保持位置からずれた保持不良状態にあることが検出される。
（２）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、ロック部材と一体的に移動する被検出部の位置を検出する検出器は、複数の加工工具保持機構それぞれの被検出部に対して共通の単一の検出器として工作機械の所定部に固定されている。このため、工作機械全体として構成の簡素化がはかられ、保守管理も簡単になる。
（３）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、複数の加工工具保持機構それぞれの一対の保持アームの各工具把持部は、加工工具ないし当該加工工具と一体の加工工具保持体における円筒状部の外周面に対応する把持用曲面部を有する。これにより、加工工具保持機構に対する加工工具の相対位置が正規の被保持位置にある場合に、一対の保持アームの各工具把持部間で、加工工具を確実に保持することができる。さらに、加工工具保持機構と加工工具との相対位置が、加工工具保持不良状態である場合に、加工工具保持機構における一対の保持アームがロック部材のロック位置への復帰を阻害する。このため、検出器によってロック部材の変位位置を検出することにより、加工工具保持不良状態にあることを検知することができる。
（４）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、工作機械を制御する制御部は、検出器による検出出力を監視し、ロック部材を一旦解除位置に移動させてからロック位置に復帰させる制御指令を発した後に所定時間内にロック部材がロック位置に復帰した検出出力が受信されない場合に、当該加工工具の加工工具保持不良判定出力を発する。これにより、加工工具保持機構における保持対象加工工具の正規の保持動作にかかる時間を勘案した、正確な加工工具保持不良判定結果を得ることができる。
（５）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、位置決め工程で、工具マガジンにおける一つの工具把持機構（その工具把持部）を一つの加工工具と対向する位置に移動させ、ロック解除工程で、ロック部材をロック位置から解除位置へと退避させると、工具把持機構の工具把持部間が開く動きが許容される。これに続く把持工程で、一つの加工工具を一対の保持アームそれぞれの工具把持部間に進出させる。復帰工程で、ロック部材を工具把持機構の工具把持部間が閉じるロック位置に復帰させる。この復帰に際し、判定工程で、復帰工程開始時点から所定時間内にロック部材がロック位置に復帰したことが検出されない場合に加工工具保持不良と判定する。このため、加工工具保持機構における保持対象加工工具の正規の保持動作にかかる時間を勘案した、正確な加工工具保持不良判定結果を得ることができる。
（６）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、判定工程で、複数の加工工具保持機構に対して共通の単一の検出器を用いて、ロック部材の位置検出を行う。このため、検出器の数が少なくて済み、保守管理が簡単になる。
（７）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、判定工程で、非接触式検出器を用いてロック部材の位置検出を行う。このため、検出器まわりの保守管理が簡単になる。
（８）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、非接触式検出器として磁気センサーを用いる。これにより、切削加工で生じる切り屑や切削加工用クーラントなどによる検出誤差が生じ難く、正確な検出結果を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置を備えた工作機械を示す図である。 図１の工作機械における一つの工具マガジンを示す拡大図である。 図２の工具マガジンにおける一つの加工工具保持機構を示す拡大図である。 図３の加工工具保持機構におけるロック部材まわりの構成と動作を説明する図である。 図３の加工工具保持機構における加工工具の保持不良状態を説明する図である。 図３の加工工具保持機構における加工工具の正規の保持状態を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置に適用される検出器まわりの構成を示す図である。 図１の工作機械に備えられる制御部の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出方法を表すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置の要部を説明する模式図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置を備えた工作機械１を示す図である。図２は、工作機械１における一つの工具マガジンを示す拡大図である。工作機械１は、第１工作機械１Ｌと第２工作機械１Ｒとが共通の定盤２の上に設けられた構成を有する。第１工作機械１Ｌと第２工作機械１Ｒとは相似的構成を有する。以下の説明では、別段の区別をする場合を除き、第１工作機械１Ｌと第２工作機械１Ｒとを、単に工作機械１と称する。工作機械１は、ワークテーブル２ａ上の不図示のワークに対して、ドリル加工、中ぐり加工、ホーニング加工などを行う。工作機械１はマンマシンインターフェースを備えた制御部１００による制御下で統括的に管理される。
図１において、この種の機械において通称されるように、加工主軸３の軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向で、ワークに向かう向きをＺ１、その逆向きをＺ２とする。Ｚ方向に直交する左右の方向をＸ方向とし、Ｘ方向で、Ｘ２向きで見て左向きをＸ１、その逆向きをＸ２とする。Ｚ方向とＸ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｙ方向で、上向きをＹ１、その逆向きをＹ２とする。なお、図２の工具マガジンについては、図１とは、Ｘ方向とＹ方向とが入れ替わった方向で示してある。
工作機械１においては、工具マガジン４、補助工具マガジン５に装脱着自在に複数保持された加工工具６のうちの一つの加工工具を選択的に加工主軸３に交換可能に装着して用いる。図１の例では、工具マガジン４は、第１工作機械１Ｌおよび第２工作機械１Ｒそれぞれに設けられ、補助工具マガジン５は、第１工作機械１Ｌおよび第２工作機械１Ｒに対して共通の一つの工具マガジンとして設けられている。加工主軸３はその軸方向であるＺ方向と直交する方向に伸びる旋回アーム３ａの一端側に設けらている。旋回アーム３ａの旋回により加工主軸３は工具マガジン４における所定の加工工具保持機構８に臨む位置に移動して、工具マガジン４と加工主軸３との間で加工工具６の受け渡しが行われる。補助工具マガジン５は、工具マガジン４に保持可能な加工工具の数を超える多数の工具を第１工作機械１Ｌおよび第２工作機械１Ｒに対して交換可能にするために設けられている。
図２を参照して明らかなように、工具マガジン４は、包絡面が円盤状の支持体７の盤面の外周に臨んで、加工工具６を保持する複数の加工工具保持機構８を、周方向に略等間隔で整列するようにして備えている。本例の支持体７は、中心の回転軸部９とその外周の径の異なる二重の環状部材である第１環状部材１０、第２環状部材１１がスポーク部材１２で結ばれて構成されている。第２環状部材１１は第１環状部材１０の外周側に位置している。複数の加工工具保持機構８は、全て、相似的な構成を有する。加工工具６は、先端側の切削工具６ａが基部側の円筒状の加工工具保持体６ｂに一体に嵌め合わされており、加工工具保持体６ｂの後端側は加工主軸３に装着される略円筒状の被装着部６ｃを成している。
次に、図３を併せ参照して、加工工具保持機構８について説明する。図３は、図２の工具マガジン４における一つの加工工具保持機構８を示す拡大図である。加工工具保持機構８は、一端ａ側から他端ｂ側に延在し、一端ａ側から他端ｂ側に向かう方向に交差する方向に対向する一対の保持アーム１３ａ、１３ｂを有する。保持アーム１３は、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ間に、それらの延在方向に沿って延びる角棒状のキー部材１３ｋを有する。一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは相互に対向して鏡面対象をなす構成であるため、これら一対の保持アーム１３ａ、１３ｂを、適宜、保持アーム１３と総称する。保持アーム１３は、一端ａ側に加工工具６を把持する工具把持部１４が設けられている。工具把持部１４は加工工具６（その円筒状の加工工具保持体６ｂ）における外周面に対応する把持用曲面部１５を有する。一方、加工工具保持体６ｂの周面に軸線に関し対称な２箇所の位置にキー溝６ｋが形成されている。キー溝６ｋは、キー部材１３ｋの放射方向先端部位に対応する凹所であり、加工工具保持体６ｂが正規の回転位相位置にあるときに、キー部材１３ｋが嵌合する。
これにより、加工工具保持機構８に対する加工工具６（その円筒状の加工工具保持体６ｂ）の相対位置が正規の被保持位置にある場合に、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの各工具把持部１４間で、加工工具６（その円筒状の加工工具保持体６ｂ）の外周部分を隙間なく確実に保持することができる。さらに、加工工具保持機構８と加工工具６（その円筒状の加工工具保持体６ｂ）との相対位置が、加工工具保持不良状態である場合に、加工工具保持機構８における一対の保持アーム１３ａ、１３ｂがロック部材１８のロック位置への復帰を阻害する。このため、検出器によって保持アームの変位位置を検出することにより、加工工具保持不良状態にあることを確実に検知することができる。
一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは、一端ａ側から他端ｂ側への延在方向途中において一対の支点１６ａ、１６ｂとして機能する支軸によって工具マガジン４の第２環状部材１１に回動可能に支持されている。一対の支点１６ａ、１６ｂを、適宜、支点１６と総称する。一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側の部位における保持アーム１３間に設けられ、支点１６を介して工具把持部１４を工具把持方向に付勢する付勢部材１７が設けられている。ここに、工具把持方向とは、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂそれぞれの対向する把持用曲面部１５同士が近接する方向である。付勢部材１７はコイルばねであり、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側のコイルばね当接部位同士を離隔する方向に付勢する。
一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける付勢部材１７が設けられたコイルばね当接部位よりも他端ｂ側の部位間にＺ方向に伸びた軸状のロック部材１８が介装される。ロック部材１８は、自己の周面が一対の保持アーム１３ａ、１３ｂに当接して、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂに対し工具把持部１４での加工工具６（その円筒状の加工工具保持体６ｂ）の把持を維持させるロック位置と、当該維持を解除する変位を許容する解除位置との間で軸方向であるＺ方向に移動する。ロック部材１８は、工具マガジン４の第１環状部材１０に、軸方向に摺動変位可能に支持される。
次に、図４を参照して、ロック部材１８まわりの詳細について説明する。図４は、ロック部材１８を一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける他端ｂ側から見た図である。図４の（Ａ）部は、ロック部材１８が上述のロック位置にある状態を示し、図４の（Ｂ）部は、ロック部材１８が上述の解除位置にある状態を示している。図４の（Ｃ）部は、ロック部材１８が、一旦、図４の（Ｂ）部に示す解除位置に移動した後、ロック位置に復帰し得なくなった状態を示している。
軸状のロック部材１８は、一端側（Ｚ方向Ｚ１側）の短い円柱状部分である比較的大径のヘッド部１９と、ヘッド部１９から軸方向に他端まで伸びた比較的小径の小径軸部２０と、ヘッド部１９から小径軸部２０へと徐々に縮径する部分であるテーパー部２１とを有する。ロック部材１８の小径軸部２０の端部側に、ヘッド部１９よりも若干大径の概略円盤状の部材である被検出部２２が小径軸部２０と同心状に固定されている。被検出部２２は、後述する検出手段によってロック部材１８の軸方向の変位位置を検出するためのドグである。
小径軸部２０における被検出部２２と第１環状部材１０との相互の対向面間の部分に、小径軸部２０と同軸状に復帰用付勢部材であるコイルばね２３が嵌装されている。即ち、被検出部２２は、コイルばね２３による付勢力を受ける反力受け部材としても機能する。コイルばね２３は、反力受け部材である被検出部２２を介して、ロック部材１８に対し、常時上述のロック位置へと復帰させる向きの付勢力を与える。
一対の保持アーム１３ａ、１３ｂがそれらの工具把持部１４によって加工工具６を正規の保持状態で保持している場合には、保持アーム１３ａ、１３ｂの端部ｂ側の間隔が開いている。このため、コイルばね２３の付勢力によって、ロック部材１８のヘッド部１９が、図４の（Ａ）部のごとく、保持アーム１３ａ、１３ｂ間に入り込み、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの端部ｂ側どうしの接近を抑止する。これにより、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの工具把持部１４による加工工具６の保持状態が維持される。
一方、工作機械１には、その所定部にロック部材１８を上述のロック位置から解除位置へと軸方向に移動させる解除ロッド２４が備えられている。工具マガジン４が加工主軸３側と加工具６の受け渡しを行う所定の回転位相位置に到ったタイミングで、解除ロッド２４の端部がロック部材１８の小径軸部２０の端部に同軸上で対向した状態になる。この状態で、工作機械１における制御部１００からのサーボ指令に応動する所定のサーボ機構の制御下で、解除ロッド２４が進出して小径軸部２０の端部を押圧する。このため、ロック部材１８は図４の（Ｂ）に示す解除位置へと軸方向に変位する。
ロック部材１８が解除位置にある場合には、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける他端ｂ側には、ロック部材１８の小径軸部２０が一対の保持アーム１３ａ、１３ｂとは間隙をあけて介在する状態になる。このため、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける他端ｂ側は、相互の間隔が狭められる方向への変位が許容される。この結果、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける一端ａ側の工具把持部１４は支点１６ａ、１６ｂの周りに回動して相互の間隔が広がる方向への変位が許容される。即ち、加工工具６の保持状態を解除し、または、交換装着する加工工具６を受容するための変位が許容される。
この状態で、工具把持部１４での加工工具６の受け渡しが行われると、上述のサーボ機構の制御下で、解除ロッド２４は退避して、ロック部材１８の小径軸部２０の端部から離隔する。解除ロッド２４の退避に伴い、ロック部材１８はコイルばね２３の付勢力によって、図４の（Ａ）部に示すロック状態に復帰するように変位しようとする。
ここで、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは、工具把持部１４で保持する加工工具６の位置が正規の被保持位置からずれている場合には、それらの他端ｂ側における間隔がロック部材１８のヘッド部１９の外径寸法まで開かない。これにより、ロック部材１８のロック位置への復帰が阻害される。このため、図４の（Ｃ）部に示すように、ロック部材１８のヘッド部１９は、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側の間に入り込めずに留まる。
図４の（Ｃ）部の状態に到る現象を、図５Ａを併せ参照して説明する。図５Ａは、加工工具保持機構８における加工工具６の保持不良状態を説明する図である。工作機械１において制御部１００からのサーボ指令に応動する所定のサーボ機構により、工具マガジン４の一つの加工工具保持機構８が加工主軸３との加工工具６の受け渡しを行う位相位置に到ると、ロック部材１８は、図４の（Ｂ）部に示された解除位置へと退避する。この状態で、加工主軸３側から加工工具保持機構８側へと移動させられる加工工具６が、その円筒状の加工工具保持体６ｂで、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ間を押し広げるようにして工具把持部１４に向かい、把持用曲面部１５で把持される。
加工工具６がこのようにして加工工具保持機構８側へと受け渡される過程で、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂそれぞれは、それらの支点１６ａ、１６ｂの周りに一端ａ側と他端ｂ側とが相互に反対向きに変位する。このとき、付勢部材１７の付勢力により、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側は両者間が閉じる向きに付勢されている。このため、加工工具６の加工工具保持体６ｂは、この付勢力に抗して、一旦、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ間を押し広げて移動し、それらの工具把持部１４の把持用曲面部１５に把持される位置に到って、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂ間が上述の付勢力により閉じる。
一方、図５Ｂは、加工工具保持機構８における加工工具６の正規の保持状態を説明する図である。加工工具６の加工工具保持体６ｂが正規の回動位相に到ると、そのキー溝６ｋにキー部材１３ｋが嵌合する。これにより、加工工具６は工具把持部１４によって正規の保持状態で保持される。この状態に到ると、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側は既定の間隔まで閉じ、この結果、他端ｂ側は、ロック部材１８のヘッド部１９が間に入り込むことができる、図４の（Ａ）部に示す状態に復帰する。ところが、図５Ａにおけるように、加工工具６の加工工具保持体６ｂが正規の回動位相にないと、そのキー溝６ｋにキー部材１３ｋが嵌合できない。この状態では、加工工具６の加工工具保持体６ｂは、その周面をキー部材１３ｋで下側に向けて押圧されることとなり、保持アーム１３による正規の位置での把持が阻害され、落下しない程度に保持される状態となる。即ち、工具把持部１４によって正規の保持状態で保持されず、加工工具保持体６ｂの外周面と工具把持部１４の把持用曲面部１５とが沿わない部分を残したままの位置で加工工具６が留まり、ロック部材１８の位置が復帰できない図４の（Ｃ）部に示す異常状態となる。
即ち、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側の間隔が正規の保持位置におけるよりも開いた状態に留まり、この結果、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側は、間隔が正規の保持位置におけるよりも狭められた状態に留まる。この状態では、上述のように、ロック部材１８は、図４の（Ａ）部に示す状態に復帰することができず、図４の（Ｃ）部に示す異常状態の位置に留まる。
ここで、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂにおける、加工工具６の受け渡しとロック部材１８の作動への関与について着眼すると、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは、工具把持部１４で保持する加工工具６の位置が正規の被保持位置からずれている場合に、ロック部材１８の前記ロック位置への復帰を阻害している。図５Ａおよび図４の（Ｃ）部に示す状態が、この阻害が出現した状態に該当する。
本実施形態の装置では、図４の（Ｃ）部に示す状態におけるロック部材１８の軸方向の変位位置を検出器２５で検出することにより、加工工具保持不良の判定を行う。検出器２５まわりの構成については、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置に適用される検出器２５まわりの構成を示す図である。図４および図５を参照して説明したように、加工工具保持機構８における加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の保持状態の良否は、ロック部材１８の軸方向の変位位置によって検出される。ロック部材１８の軸方向の変位位置は、ロック部材１８と一体的に移動する被検出部２２であるドグの位置に応じた検出器２５の検出出力によって制御部１００で認識される。
検出器２５は、ロック部材１８の軸方向の変位位置におけるロック位置に該当する３次元の領域である検出領域に設置される。工具マガジン４にその周方向に間隔をあけて放射状に複数整列して設けられた加工工具保持機構８それぞれは、工具マガジン４の所定の回転位相位置である受け渡し位置で、加工主軸３との加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の受け渡しを行う。
検出器２５は、複数の加工工具保持機構８それぞれ対して共通の受け渡し位置における検出領域で被検出部２２の位置を検出するように、複数の加工工具保持機構８それぞれの被検出部２２に対して共通の単一の検出器２５として工作機械１の所定部に固定されている。このため、工作機械１は、多くの検出器を持たず、全体として構成の簡素化がはかられ、保守管理も簡単になる。
図６の例では、解除ロッド２４がロック部材１８の小径軸部２０の端部を押圧する位置から退避して、コイルばね２３の付勢力によりロック部材１８のヘッド部１９が図４の（Ａ）部に示す状態に到ったときの被検出部２２の変位位置に対応して、検出器２５が設置される。即ち、検出器２５は、上述の検出領域において被検出部２２の外周に臨む部位にプローブが対向するように支持部材２６により固定される。
この場合、支持部材２６は、解除ロッド２４のハウジング２７におけるロック部材１８の小径軸部２０への対向面に取り付けられた板状の部材である。支持部材２６は、ハウジング２７における解除ロッド２４に直交する前面部に取り付けられる。支持部材２６は、この前面部に沿う方向にハウジング２７の所定の外方位置まで伸び出し、この外方位置からロック部材１８の小径軸部２０に平行になるように略直角に屈曲し、この屈曲した部位から所定寸法伸びた位置に検出器２５をそのプローブが被検出部２２の外周に臨み得るように保持する。図６の視座では、支持部材２６は、概略Ｌ字状をなす。検出器２５は、非接触式検出器である磁気センサーである。このため、検出器２５まわりの保守管理が容易であり、さらに、切削加工で生じる切り屑や切削加工用クーラントなどによる検出誤差が生じ難く、正確な検出結果を得ることができる。
検出器２５による検出出力は、工作機械１の制御部１００に供給され、ここで加工工具保持状態の良否が判定される。この判定方法について、次に、図７および図８を参照して説明する。
図７は、工作機械１に備えられる制御部１００の機能ブロック図であり、特に、加工工具保持機構８における加工工具６の受け渡しと、加工工具保持状態の良否判定機能に関する機能ブロック図である。図８は、本発明の一実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出方法を表すフローチャートであり、特に、加工工具保持機構８における加工工具６の受け渡しと、加工工具保持状態の良否判定方法に関するフローチャートである。
図７において、制御部１００は、旋回アーム制御部１０１、工具マガジン制御部１０２、解除ロッド制御部１０３、検出出力認識部１０４、保持状態判定部１０５、サーボ指令出力部１０６、表示制御部１０７、管理部１０８を含んで構成される。制御部１００は、ワークの加工や工具交換に関する種々のサーボ指令ＳＣを発して工作機械１の該当するサーボ機構を作動させる。また、制御部１００は、表示指令ＤＣを発して所定の表示部における表示を行う。一方、制御部１００は、サーボ指令ＳＣに応動するサーボ機構からのフィードバック信号ＦＳを受ける。また、検出器２５からの検出信号ＤＳを受ける。
旋回アーム制御部１０１、工具マガジン制御部１０２、および、解除ロッド制御部１０３は、工作機械１におけるそれぞれが対応するサーボ機構に対し、サーボ指令出力部１０６を通してサーボ指令ＳＣを供給して、所定のプログラムに従った動作を行わしめる。検出出力認識部１０４は、検出器２５から受信された検出信号ＤＳを認識する。保持状態判定部１０５は、検出出力認識部１０４における検出信号ＤＳの認識状況に応じて、加工工具保持機構８における加工工具６の保持状態の良否を判定する。管理部１０８は、旋回アーム制御部１０１、工具マガジン制御部１０２、解除ロッド制御部１０３、検出出力認識部１０４、保持状態判定部１０５、サーボ指令出力部１０６、表示制御部１０７の状態を認識し、相互間の所要の連携を図り、統括的に管理する。管理部１０８は、また、操作者とのマンマシンインターフェースに係る機能部を備える。
次に、図８のフローチャートを参照して、制御部１００の管理下で行われる、加工工具保持機構８における加工工具６の受け渡しと、加工工具保持状態の良否判定について説明する。工具マガジン制御部１０２が、サーボ指令ＳＣにより工具マガジン４の回動を行うサーボ機構を制御し、工具マガジン４を回動させ、工具マガジン４における一つの工具把持機構８を一つの加工工具６（加工工具保持体６ｂ）と対向する位置に移動させ位置決めを行う（ステップＳ８１）。ステップＳ８１は、本実施形態の方法における、位置決め工程に対応する。
次いで、解除ロッド制御部１０３が、サーボ指令ＳＣにより解除ロッド２４の駆動を行うサーボ機構を制御し、解除ロッド２４を進出させてロック部材１８をロック位置から解除位置へと退避させロック解除状態にする（ステップＳ８２）。ステップＳ８２は、本実施形態の方法における、ロック解除工程に対応する。
次いで、旋回アーム制御部１０１が、サーボ指令ＳＣにより旋回アーム３ａの回動を行うサーボ機構を制御し、加工主軸３を移動させて、その先端に装着されている一つの加工工具６（加工工具保持体６ｂ）を一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの工具把持部１４間に進出させる（ステップＳ８３）。これにより、加工工具６が正規の被保持状態になる場合には、対向する工具把持部１４間が、加工工具保持体６ｂの周面の通過により一旦押し広げられ、通過後に付勢部材１７の付勢力により閉じて、工具加工工具６（加工工具保持体６ｂ）が保持される。このとき、工具加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の周面と工具把持部１４の把持用曲面部１５とが略隙間なく当接する。ステップＳ８３は、本実施形態の方法における、把持工程に対応する。
次いで、解除ロッド制御部１０３が、解除ロッド２４の駆動を行うサーボ機構に対し、解除ロッド２４を後退させてロック部材１８をロック位置から解除位置へと復帰させるためのサーボ指令ＳＣを発する（ステップＳ８４）。ステップＳ８４は、本実施形態の方法における、復帰工程に対応する。
これにより、解除ロッド２４は進出していた状態からハウジング２７側に引っ込んだ状態に復する。即ち、ロック部材１８は解除ロッド２４が離れて、図４の（Ａ）部に示すロック位置へと復帰することが可能になるための一つの条件が充足された状態になる。加工工具６が正規の被保持状態になった場合であっても、ロック部材１８がロック位置へと復帰するまで動くには、所定の時間を要する。ロック部材１８がロック位置へと復帰した状態では、ロック部材１８と一体に移動する被検出部２２の周縁部位が、図６における検出器２５のプローブ先端に臨む近接位置にくる。この状態で、近接スイッチである検出器２５は検出出力を発する。保持状態判定部１０５は、上述の所定時間内に検出器２５の検出出力が受信されたか否かを監視する（ステップＳ８５）。
ステップＳ８５で、所定時間内に検出器２５の検出出力が受信された場合には（ステップＳ８５：ＹＥＳ）、ロック部材１８が図４の（Ａ）部に示すロック位置へと正常に復帰したことを意味している。即ち、加工工具保持機構８の工具把持部１４における加工工具６が正規の被保持状態に保持されている。この状態では、工作機械１は稼働を継続するに支障がないため、加工工具保持不良検出処理は終了する。
一方、保持状態判定部１０５は、所定時間内に検出器２５の検出出力が受信されない場合には（ステップＳ８５：ＮＯ）、加工工具保持不良と判定し、表示制御部１０７を通して表示指令ＤＣを所定の表示部に発して判定結果を表示させ、さらに、管理部１０８を通してサーボ指令ＳＣを発して、工作機械１を一時停止させる（ステップＳ８６）。これを契機に、工作機械１の操作者は、所要の処置を講ずることができる。これにより、工具マガジン４での加工工具６の保持が正規に行われず、これに起因して、工作機械１の故障や破損が生じるといった問題が回避される。ステップＳ８５、ステップＳ８６は、本実施形態の方法における、判定工程に対応する。
図９は、本発明の他の実施形態に係る工作機械の加工工具保持不良検出装置の要部を説明する模式図である。図９の実施形態では、図４および図６を参照して説明したロック部材１８に替えて被動ロッド１８ａを適用する。その他の構成は図１から図８を参照して説明した工作機械１と同様である。図９において図４および図６との対応部は同一の符号により示してある。また、この模式図では、小径軸部２０に同軸状に嵌装される復帰用付勢部材（コイルばね）は図示を省略している。
被動ロッド１８ａは、図４および図６を参照して説明したロック部材１８におけるヘッド部１９とテーパー部２１とに相当する部分全体がテーパー部２１ａを成している。換言すれば、ロック部材１８におけるヘッド部１９は有せず、小径軸部２０の一端側がこの端部に向かって拡径する部分的な錐状体を成している。また、加工工具保持機構８の一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側における部分的な錐状体への対向部分には、当該部分的な錐状体の周面に沿う傾斜面２８が形成されている。
図４の（Ａ）部に対応する図９の（Ａ）部の状態では、加工工具保持機構８の一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側において加工工具６が正規の被保持状態に保持されている。この状態では、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側の間隔が相対的に広がっている。このため、被動ロッド１８ａは、そのテーパー部２１ａが相対的に深く両傾斜面２８間に入り込み、被検出部２２を有する他端部側に変位している。この変位位置で被検出部２２が検出器２５により、図６のごとく位置検出され、加工工具６が正規の被保持状態に保持されていることが確認される。
図４の（Ｃ）部に対応する図９の（Ｂ）部の状態では、加工工具保持機構８の一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側において加工工具６が正規の被保持状態に保持されず、加工工具保持不良状態を呈している。この状態では、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側の間隔が相対的に狭められたままである。このため、被動ロッド１８ａは、そのテーパー部２１ａが深く両傾斜面２８間に入り込めず、被検出部２２を有する他端部側に変位できない。この位置では、被検出部２２が検出器２５により、図６のごとく位置検出されず、加工工具６が保持不良状態を呈していると判定される。
本実施形態の工作機械の加工工具保持不良検出装置および方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、工具マガジン４における複数の各加工工具保持機構８は、それらの一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの一端ａ側に加工工具６（加工工具保持体６ｂ）を把持する工具把持部１４が設けられている。工具把持部１４は、付勢部材１７によって、常時工具把持方向（工具把持部１４間が閉じる方向）に付勢される。また、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは、ロック部材１８が解除位置に移動しているときに付勢部材１７の付勢力に抗して工具把持部１４による当該加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の把持を解除する変位が許容され、ロック部材１８がロック位置に復帰しているときに工具把持部１４による当該加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の把持を維持させられる。一対の保持アーム１３ａ、１３ｂは、工具把持部１４で保持する加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の位置が正規の被保持位置からずれている場合に、ロック部材１８のロック位置への復帰を阻害する（図５）。このため、検出器２５によって、ロック部材１８と一体的に移動する被検出部２２の位置を検出することにより、加工工具保持機構８での加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の位置が正規の被保持位置からずれた保持不良状態にあることが検出される。
（２）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、ロック部材１８と一体的に移動する被検出部２２の位置を検出する検出器２５は、複数の加工工具保持機構８それぞれの被検出部２２に対して共通の単一の検出器２５として工作機械１の所定部に固定されている。このため、多数の検出器を有さず、工作機械１全体として構成の簡素化がはかられ、保守管理も簡単になる。
（３）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、複数の加工工具保持機構８それぞれの一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの各工具把持部１４は、加工工具６ないし当該加工工具と一体の加工工具保持体６ｂにおける円筒状部の外周面に対応する把持用曲面部１５を有する。これにより、加工工具保持機構８に対する加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の相対位置が正規の被保持位置にある場合に、一対の保持アーム１３ａ、１３ｂの各工具把持部１４間で、加工工具６（加工工具保持体６ｂ）を確実に保持することができる。さらに、加工工具保持機構８と加工工具６（加工工具保持体６ｂ）との相対位置が、加工工具保持不良状態である場合に、加工工具保持機構８における一対の保持アーム１３ａ、１３ｂがロック部材１８のロック位置への復帰を阻害する。このため、検出器２５によってロック部材１８の変位位置を検出することにより、加工工具保持不良状態にあることを検知することができる。
（４）の工作機械の加工工具保持不良検出装置では、工作機械１を制御する制御部１００は、検出器２５による検出出力を監視し、ロック部材１８を一旦解除位置に移動させてからロック位置に復帰させる制御指令を発した後に所定時間内にロック部材１８がロック位置に復帰した検出出力が受信されない場合に、当該加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の加工工具保持不良判定出力を発する。これにより、加工工具保持機構８における保持対象加工工具６（加工工具保持体６ｂ）の正規の保持動作にかかる時間を勘案した、正確な加工工具保持不良判定結果を得ることができる。
（５）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、位置決め工程（図８：ステップＳ８１）で、工具マガジン４における一つの工具把持機構８（その工具把持部１４）を一つの加工工具６（加工工具保持体６ｂ）と対向する位置に移動させ、ロック解除工程（図８：ステップＳ８２）で、ロック部材１８をロック位置から解除位置へと退避させると、工具把持機構８の工具把持部１４間が開く動きが許容される。これに続く把持工程（図８：ステップＳ８３）で、一つの加工工具６（加工工具保持体６ｂ）を一対の保持アーム１３ａ、１３ｂそれぞれの工具把持部１４間に進出させる。復帰工程（図８：ステップＳ８４）で、ロック部材１８を工具把持機構８の工具把持部１４間が閉じるロック位置に復帰させる。この復帰に際し、判定工程（図８：ステップＳ８５、ステップＳ８６）で、復帰工程開始時点から所定時間内にロック部材がロック位置に復帰したことが検出されない場合に加工工具保持不良と判定する。このため、加工工具保持機構８における保持対象加工工具の正規の保持動作にかかる時間を勘案した、正確な加工工具保持不良判定結果を得ることができる。
（６）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、判定工程（図８：ステップＳ８５、ステップＳ８６）で、複数の加工工具保持機構８に対して共通の単一の検出器２５を用いて、ロック部材１８の位置検出を行う。このため、検出器２５の数が少なくて済み、保守管理が簡単になる。
（７）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、判定工程（図８：ステップＳ８５、ステップＳ８６）で、非接触式検出器２５を用いてロック部材１８の位置検出を行う。このため、検出器２５まわりの保守管理が簡単になる。
（８）の工作機械の加工工具保持不良検出方法は、非接触式検出器２５として磁気センサーを用いる。これにより、切削加工で生じる切り屑や切削加工用クーラントなどによる検出誤差が生じ難く、正確な検出結果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。例えば、上述の実施形態では、ロック部材１８や被動ロッド１８ａは保持アーム１３ａ、１３ｂの支点１６ａ、１６ｂである支軸と平行に伸びた軸状体であり、その軸方向の変位位置を検出器２５で検出したが、これに替えた構成を採り得る。即ち、保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側の対向面間の間隔に応じて当該対向面間に進入する変位量が変わる被動部材を保持アーム１３ａ、１３ｂの他端ｂ側からそれらの延長方向に向けて可動に設け、このような被動部材の変位位置を非接触式検出器で検出するように構成してもよい。
ａ…一端
ｂ…他端
ＤＣ…表示指令
ＤＳ…検出信号
ＦＳ…フィードバック信号
ＳＣ…サーボ指令
１…工作機械
１Ｌ…第１工作機械
１Ｒ…第２工作機械
２…定盤
２ａ…ワークテーブル
３…加工主軸
３ａ…旋回アーム
４…工具マガジン
５…補助工具マガジン
６…加工工具
６ａ…切削工具
６ｂ…加工工具保持体
６ｃ…被装着部
６ｋ…キー溝
７…支持体
８…加工工具保持機構
９…回転軸部
１０…第１環状部材
１１…第２環状部材
１２…スポーク部材
１３、１３ａ、１３ｂ…保持アーム
１３ｋ…キー部材
１４…工具把持部
１５…把持用曲面部
１６、１６ａ、１６ｂ…支点（支軸）
１７…付勢部材
１８…ロック部材
１８ａ…被動ロッド
１９…ヘッド部
２０…小径軸部
２１、２１ａ…テーパー部
２２…被検出部
２３…コイルばね
２４…解除ロッド
２５…検出器
２６…支持部材
２７…ハウジング
２８…傾斜面
１００…制御部
１０１…旋回アーム制御部
１０２…工具マガジン制御部
１０３…解除ロッド制御部
１０４…検出出力認識部
１０５…保持状態判定部
１０６…サーボ指令出力部
１０７…表示制御部
１０８…管理部

Claims (8)

  1. 工具マガジンに装脱着自在に複数保持された加工工具のうちの一つの加工工具を選択的に加工主軸に交換可能に装着して用いる工作機械の加工工具保持不良検出装置であって、
    前記工具マガジンは、加工工具を保持する複数の加工工具保持機構を備え、
    前記加工工具保持機構は、
    一端側から他端側に延在し前記一端側に加工工具を把持する工具把持部が設けられた一対の保持アームと、
    前記一対の保持アームの延在方向途中にそれぞれ設けられた一対の支点と、
    前記一対の保持アームの他端側の部位における保持アーム間に設けられ、前記支点を介して前記工具把持部を工具把持方向に付勢する付勢部材と、
    前記付勢部材が設けられた部位よりも前記他端側における前記一対の保持アーム間に介装され、前記一対の保持アームに対し前記工具把持部での当該加工工具の把持を維持させ
    るロック位置と当該維持を解除する変位を許容する解除位置との間で移動するロック部材と、
    前記ロック部材と一体的に移動し所定の検出器によって自己の位置が検出される被検出部と、を有し、
    前記一対の保持アームは、前記工具把持部で保持する加工工具の位置が正規の被保持位置からずれている場合に、前記ロック部材の前記ロック位置への復帰を阻害する、
    工作機械の加工工具保持不良検出装置。
  2. 前記検出器は、前記複数の加工工具保持機構それぞれの被検出部に対して共通の単一の検出器として前記工作機械の所定部に固定されている、請求項１に記載の工作機械の加工工具保持不良検出装置。
  3. 前記一対の保持アームそれぞれの工具把持部は、前記加工工具ないし当該加工工具と一体の加工工具保持体における円筒状部の外周面に対応する把持用曲面部を有する、請求項１または２に記載の工作機械の加工工具保持不良検出装置。
  4. 前記工作機械は、所定の制御部による制御下で作動し、
    前記制御部は、前記検出器による検出出力を監視し、前記ロック部材を一旦前記解除位置に移動させてから前記ロック位置に復帰させる制御指令を発した後に所定時間内に前記ロック部材が前記ロック位置に復帰した前記検出出力が受信されない場合に、当該加工工具の加工工具保持不良判定出力を発する、請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械の加工工具保持不良検出装置。
  5. 工具マガジンに装脱着自在に複数保持された加工工具のうちの一つの加工工具を選択的に加工主軸に交換可能に装着して用いるようになされ、前記工具マガジンは、加工工具を保持する複数の加工工具保持機構を備え、前記加工工具保持機構は、一端側から他端側に延在し前記一端側に加工工具を把持する工具把持部が設けられた一対の保持アームと、前記一対の保持アームの延在方向途中にそれぞれ設けられた一対の支点と、前記一対の保持アームの他端側の部位における保持アーム間に設けられ前記支点を介して前記工具把持部を工具把持方向に付勢する付勢部材と、前記付勢部材が設けられた部位よりも前記他端側における前記一対の保持アーム間に介装され、前記一対の保持アームに対し前記工具把持部での当該加工工具の把持を維持させるロック位置と当該維持を解除する変位を許容する解除位置との間で移動するロック部材と、を有する工作機械の加工工具保持不良検出方法であって、
    前記工具マガジンにおける一つの前記工具把持機構を一つの加工工具と対向する位置に移動させる位置決め工程と、
    前記ロック部材を前記ロック位置から前記解除位置へと退避させるロック解除工程と、
    前記一つの加工工具を前記一対の保持アームそれぞれの前記工具把持部間に進出させる把持工程と、
    前記ロック部材を前記ロック位置に復帰させる復帰工程と、
    前記復帰工程開始時点から所定時間内に前記検出器による前記ロック部材が前記ロック位置に復帰した検出出力が発せられない場合に加工工具保持不良と判定する判定工程と、を含む、
    工作機械の加工工具保持不良検出方法。
  6. 前記判定工程では、複数の前記加工工具保持機構に対して共通の単一の前記検出器を用いて、前記ロック部材の位置検出を行う、請求項５に記載の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
  7. 前記判定工程では、非接触式検出器を用いて前記ロック部材の位置検出を行う、請求項５または６に記載の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
  8. 前記非接触式検出器として磁気センサーを用いる、請求項７に記載の工作機械の加工工具保持不良検出方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109832U (ja) * 1991-02-28 1992-09-24 株式会社日平トヤマメカトロニクス 工具交換装置
JPH08108333A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Brother Ind Ltd 工作機械の工具把持装置
JP2000158276A (ja) * 1998-11-24 2000-06-13 Honda Motor Co Ltd ツールチェンジャー
JP2006305663A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Brother Ind Ltd 自動工具交換装置
JP2009275728A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Sankyo Mfg Co Ltd カム装置及びこれを用いた工具交換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109832U (ja) * 1991-02-28 1992-09-24 株式会社日平トヤマメカトロニクス 工具交換装置
JPH08108333A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Brother Ind Ltd 工作機械の工具把持装置
JP2000158276A (ja) * 1998-11-24 2000-06-13 Honda Motor Co Ltd ツールチェンジャー
JP2006305663A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Brother Ind Ltd 自動工具交換装置
JP2009275728A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Sankyo Mfg Co Ltd カム装置及びこれを用いた工具交換装置

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