JP3348392B2 - 工具グリッパの寿命検出装置 - Google Patents

工具グリッパの寿命検出装置

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JP3348392B2 JP24057195A JP24057195A JP3348392B2 JP 3348392 B2 JP3348392 B2 JP 3348392B2 JP 24057195 A JP24057195 A JP 24057195A JP 24057195 A JP24057195 A JP 24057195A JP 3348392 B2 JP3348392 B2 JP 3348392B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマシニングセンタ等
工作機械の自動工具交換装置の工具保持用工具グリッパ
の長期間使用に伴う寿命を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば図7に示すようなマシニングセン
タは、複数の工具Tを工具グリッパで把持した状態でマ
ガジン101に貯蔵し、必要に応じて主軸102との間
で交換を行うようになっている。従来この種の工具グリ
ッパは図8に示すように二つの把持爪103a,103
bを組合せてなる金属製の工具グリッパ103が使用さ
れていたが、最近図9に示すような樹脂製の一体形工具
グリッパ104が使用されるようになった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた樹
脂製の一体形工具グリッパ104は、金属製のグリッパ
103に比べて工具ホルダとの接触部特に工具着脱時に
工具ホルダと擦れ合う工具把持部の内側が摩耗し易い。
従って、工具グリッパの摩耗が進むと、次第に工具把持
力が低下し、保持する工具が傾いたり、その上下位置の
ずれが大きくなる。このような工具の位置ずれは、工具
交換のため接近する主軸と干渉して主軸又はマガジンを
損傷させたり、工具受け渡しができずに工具が落下する
等の事故が発生するという問題を有している。
【0004】本発明は従来の技術のこのような問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、一
体形グリッパの寿命、すなわち取り換え時期を検出する
装置を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のグリッパの寿命
検出装置は、自動工具交換機能を有する工作機械の工具
保持用工具グリッパの工具把持部の摩耗による寿命を検
出する装置であって、測定位置に割出されている工具を
保持した前記工具グリッパの工具把持部の外側を先端部
で挟むように取り囲む二本の腕を有する進退自在な測定
アームと、該測定アームを待機位置と前記測定位置とに
位置決めする駆動手段と、前記測定アームの二本の腕の
内側に互いに向かい合わせに電気的に絶縁された状態で
取着され一定圧縮比を越えて圧縮されると非導電体から
急に導電体に変化する導電性ゴムと、該導電性ゴムの前
記非導電体から導電体への変化により前記工具グリッパ
の寿命を検出する手段とを含み、工具を保持する工具グ
リッパの工具把持部の摩耗による撓み量の変化を導電性
ゴムの非導電体から導電体への変化により検知するもの
である。
【0006】上述のように構成された一体形工具グリッ
パの寿命検出装置は、設定されている測定位置に割出さ
れた工具を保持する工具グリッパに向かって測定アーム
が前進し、二本の腕で工具グリッパの工具把持部外側を
挟む。このとき導電性ゴムが工具グリッパの工具把持部
外側に当接し、一定圧縮比を越えて圧縮された状態であ
れば導電体に変わっていて寿命ありと判断する。また、
工具把持部外側と離れているか、又は一定圧縮比に達し
ない場合に、非導電体のままなので、寿命なしと判断し
て信号と表示を出力する。従って一体形工具グリッパを
使用に耐えない状態まで使うことがなくなり、工具着脱
時の事故を未然に防止することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面にもとづいて説明する。図1は本発明のグリッパ寿
命検出装置を有する工具マガジンの斜視図、図2(a)
はグリッパ寿命検出装置の側面図、(b)は上面図であ
る。
【0008】図1,図2において、工具マガジン1には
図示しないベッドに固着のマガジンフレーム4に水平面
内において旋回可能に支持される円板2の外周部等間隔
に樹脂製の一体形工具グリッパ3が工具把持部3aを外
に向けて放射状態に取着されている。円板2は図示しな
いサーボモータにより旋回割出しされ、工具を保持する
工具グリッパ3を測定位置aに割出すようになってい
る。
【0009】グリッパ寿命検出装置5の測定アーム6は
平行する二本の腕6a,6bが突出するコ字形に形成さ
れ、円板2の中心穴より上方に突出するマガジンフレー
ム4の上端部に、固着される油圧又は空圧の流体圧シリ
ンダ11のピストンロッド11aの先端に支持アーム7
を介して固着されている。そして測定アーム6は突出す
る二本の腕6a,6bが測定位置aを通る円板2上の半
径方向に進退して、後退端の待機位置と前進端の測定位
置aとに位置決めされるようになっており、測定アーム
6は常時後退端位置にて待機し、マガジンの割出しが終
わったあと測定位置aに前進して、突出する二本の腕6
a,6bが工具Tを保持する工具グリッパ3の工具把持
部3a外側を挟むように取り囲むようになっている。な
お、測定位置aは自動工具交換時の工具交換位置と異な
る位置に設定されているが、工具交換装置と一緒でもよ
い。
【0010】二本の腕6a,6b先端部の内側には樹脂
又はゴム等硬質の絶縁体8を介して導電性ゴム9A,9
Bが二個互いに向かい合わせに貼着されている。導電性
ゴム9A,9Bは非導電(絶縁)性の軟質ゴムに、金属
又はカーボン等導電材の粉末を通常互いに接触しないよ
うに混入したもので、両面に可撓性の導電被膜9aが貼
着されている。この導電性ゴム9A,9Bは外圧により
一定圧縮比を越えて圧縮されると混入されている導電材
同志が互いに接触して導電体となる。また外圧が無くな
って元の形状に戻ると比較的高い電気的絶縁抵抗値を示
す非導電体となる。
【0011】図3は本装置の電気回路図で、12は流体
圧シリンダ11のピストンロッドの前進終了でON、後
退前にOFFされるスイッチで、13は電源である。従
って導電性ゴム9A,9Bが一定の圧縮比を越えて圧縮
され、非導電体から急に導電体に変わると電源13の電
圧がNC装置14に印加され、NC装置14内で寿命O
Kと判断される。また、一定圧縮比に達せず比導電体の
ままで、電源電圧が図示しないタイマ設定時間内にNC
装置14に印加されないときには、NC装置14内で寿
命なしと判断して図示しない表示装置より寿命なしが表
示される。また、パトランプ等表示灯又はブザー等によ
りグリッパ交換の必要を作業者に知らせることもでき
る。
【0012】図4(a)はグリッパ3の工具保持時の撓
み量δと工具把持力との関係を示すグラフで、図4
(b)はグリッパ3の工具保持時の撓み量δ(導電性ゴ
ム9A,9Bの撓み量)と導電性ゴムの電気的抵抗値の
変化との関係を示すグラフである。このグラフのように
工具グリッパ3の工具把持力、すなわち工具を抜き取る
力は工具グリッパの工具把持部の撓みが大きいほど復元
しようとする力により大きな保持力が発生する。従って
工具把持3aの工具Tとの接触部分が長期間の使用によ
り摩耗すると、それだけ撓み量δが減少し、導電性ゴム
9A,9Bの圧縮量も減少する。よってグリッパ3の寿
命の限界である摩耗した状態の撓み量(許容値)で、導
電性ゴム9A,9Bが非導電体から導電体に変化するよ
うに圧縮比を設定すれば、図3の電気回路で寿命の判別
と表示が可能となる。
【0013】続いて、上述のように構成されている寿命
検出装置の検出動作を図5のフローチャートに従って説
明する。ステップS1において、設定されている測定位
置aに工具グリッパ3が割出され、ステップS2におい
て測定位置aに割出された工具グリッパ3に工具Tが有
るかが確認される。そしてNOの場合はENDとなり、
YESの場合はステップS3において、待機位置の測定
アーム6が測定位置aに前進し、図6に示すように二本
の腕6aで工具グリッパの工具把持部3a外側を挟むよ
うに取り囲む。次いでステップS4において、この測定
アーム6の測定位置aへの前進終了でスイッチ12がO
Nとなり、検出回路が作動可能となり、同時にNC装置
14内の図示しないタイマがカウントを開始する。
【0014】次いで、ステップS5において、導電性ゴ
ム9A,9Bが導電体であるかが確認され、図6(a)
に示すように導電性ゴム9A,9Bが工具グリッパ3の
工具把持部3a外側と離れているか、又は接触していて
も一定の圧縮比に達していないときには非導電体のまま
なのでNOとなり、ステップS6において、NC装置1
4内で前記タイマがカウントアウトしても信号が入力さ
れないとき、寿命なしと判断して寿命なし表示を行う。
また、ステップS5において図6(b)に示すように導
電性ゴム9A,9Bが一定圧縮比を越えて圧縮され導電
体に変わっていれば、YESとなりNC装置14に信号
が入力されて寿命ありと判断される。
【0015】次いで、ステップS7において、前記タイ
マのカウントアウトでスイッチ12がOFFとなって電
気回路が切れ、ステップS8において、測定アーム6が
待機位置に後退して1サイクルが終了する。なお、工具
グリッパ3の材質、これに伴う変位特性、又は工具グリ
ッパ3の形状,寸法等の変更のあった場合に対応可能な
ように、測定アーム6の二本の腕6aの互いに向き合う
導電性ゴム9A,9Bの距離が変更可能な調節機構を設
けてもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で次に記載する効果を奏する。二本の腕の先端部に導電
性ゴムを取着した測定アームを、マガジン割出し後に測
定位置に前進させ、測定位置に割出されている工具を保
持する工具グリッパの工具把持部外側を二本の腕で挟む
ように取り囲み、工具把持部外側の摩耗による撓み量の
変化を導電性ゴムで非導電体から導電体への変化を利用
して検出し、一体形工具グリッパの寿命表示をするよう
にしたので、グリッパ内における工具の正確な姿勢が保
持され、位置ずれ,傾き等がなくなり、これによって生
じる工具交換時の主軸又はマガジンの損傷、工具の落下
等のトラブルを未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の寿命検出装置を備えた工具マガジンの
斜視図である。
【図2】(a)は工具グリッパ寿命検出装置の側面図、
(b)は上面図である。
【図3】寿命検出装置の電気回路図である。
【図4】(a)は工具グリッパの撓み量と工具把持力と
の関係を示すグラフ図で、(b)は工具グリッパの撓み
量(導電性ゴムの撓み量)と導電性ゴムの抵抗値の変化
との関係を示す図である。
【図5】工具グリッパの寿命検出動作のフローチャート
である。
【図6】測定アームと工具グリッパの寿命検出動作の説
明図で、(a)は寿命なしのときの状態を示し、(b)
は寿命ありのときの状態を示す図である。
【図7】従来の技術説明用のマシニングセンタの斜視図
である。
【図8】同じく従来の技術説明用の金属製工具グリッパ
を有するマガジンの斜視図である。
【図9】同じく従来の技術説明用の樹脂製の一体形工具
グリッパを有するマガジンの斜視図である。
【符号の説明】
1 工具マガジン 3 工具グリッパ 3a 工具把持部 5 グリッパ寿命検出装置 6 測定アーム 6a 二本の腕 9A,9B 導電性ゴム 11 流体圧シリンダ 14 NC装置 15 主軸 T 工具

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動工具交換機能を有する工作機械の工
    具保持用工具グリッパの工具把持部の摩耗による寿命を
    検出する装置であって、測定位置に割出されている工具
    を保持した前記工具グリッパの工具把持部の外側を先端
    部で挟むように取り囲む二本の腕を有する進退自在な測
    定アームと、該測定アームを待機位置と前記測定位置と
    に位置決めする駆動手段と、前記測定アームの二本の腕
    の内側に互いに向かい合わせに電気的に絶縁された状態
    で取着され一定圧縮比を越えて圧縮されると非導電体か
    ら急に導電体に変化する導電性ゴムと、該導電性ゴムの
    前記非導電体から導電体への変化により前記工具グリッ
    パの寿命を検出する手段とを含み、工具を保持する工具
    グリッパの工具把持部の摩耗による撓み量の変化を導電
    性ゴムの非導電体から導電体への変化により検知するこ
    とを特徴とする工具グリッパの寿命検出装置。
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