JP4562660B2 - 刃具折損検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、長尺な形状の刃具の折損の有無を検出するための刃具折損検査装置に関する。

ファインボーリングやドリル等の長尺な刃具は不測の事態によって折損することもあり、これらの刃具を用いた自動加工を行っている場合に刃具が折損した場合には、折損したことを速やかに検出して該刃具を交換することが望まれる。

このような長尺な刃具の折損を自動的に検出するために、例えば、特許文献１に記載された刃具折損検査装置では、切替バルブの操作部を刃具の先端で押圧することにより流体通路を大気に対して開放又は閉鎖の切り替えを行い、この操作に連動して流体通路の圧力が変化することを圧力スイッチにより検出している。この装置によれば、刃具が折損している場合には切替バルブの操作がなされないので、流体通路の圧力変化がないことを圧力スイッチにより検知可能であり、これに基づいて刃具が折損したことを自動的に検出することができる。

特許第３４３１８３７号公報

ところで、上記の特許文献１に記載された刃具折損検査装置では、規定長さの刃具が存在することによって切替バルブ及び流体通路の圧力を介して圧力スイッチが操作されるのであって、異なる長さの刃具については適用することができない。すなわち、規定長さより短い場合には切替バルブを操作することができず、逆に長い場合には切替バルブの操作部以外の箇所に干渉してしまう。

また、ワークの種類によっては、加工効率を向上させるために複数の回転工具を備える多軸切削加工ユニットが用いられる場合があるが、上記の刃具折損検査装置では各刃具毎に対応した個別の装置を設ける必要があり、構成が複雑となる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、長さの異なる刃具に対して適用可能であって、簡便且つ確実に、折損や誤取付による長さのエラーを検出することのできる刃具折損検査装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、簡便な構成で、複数の刃具の折損を一度に検査することのできる刃具折損検査装置を提供することにある。

本発明に係る刃具折損検査装置は、刃具の先端が押圧することによって、前記刃具の長さに応じて初期位置から移動する刃具当接部と、前記刃具当接部の移動によって加圧又は減圧される流体室と、前記流体室の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサによって検出された前記流体室の圧力の変化に基づいて、前記刃具の折損を調べる判断部とを有することを特徴とする。

このように、刃具当接部に移動に応じて加圧（又は減圧）される流体室の圧力の変化を圧力センサで検出することによって、刃具の長さに対応した圧力変化が正しく発生していれば折損がないことを確実に検査することができる。

この場合、前記刃具が前記刃具当接部に対して非接触であるときに、前記刃具当接部を初期位置に復帰させるように前記流体室を一時的に加圧又は減圧し、その後前記流体室を規定の初期圧力に設定する圧力調整部を有していてもよい。

このような圧力調整部によれば、検査前に刃具当接部を初期位置に確実に復帰させることから、正確な検査が可能である。しかも、検査時には流体室を適当な初期圧力にしておくことから、刃具当接部に当接させて押圧させる際に刃具に対して過大な反力が加わることがない。

本発明に係る刃具折損検査装置は、各刃具の先端が押圧することによって、前記刃具の長さに応じて初期位置から移動する複数の刃具当接部と、各刃具当接部の移動によって加圧又は減圧される複数の流体室と、各流体室に連通する集合路と、前記集合路又は前記流体室の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサによって検出された前記集合路又は前記流体室の圧力の変化に基づいて、前記刃具の折損を調べる判断部とを有することを特徴とする。

このように、各刃具を対応する刃具当接部に当接させて移動させることにより、各流体室の加圧（又は減圧）の変化は集合路の圧力センサで統括的に検出することができ、簡便な構成で、複数の刃具の折損を一度に検査することができる。

本発明に係る刃具折損検査装置によれば、刃具当接部に移動に応じて加圧（又は減圧）される流体室の圧力の変化を圧力センサで検出することによって、刃具の長さに対応した圧力変化が正しく発生していれば折損がないことを確実に検査することができ、長さの異なる刃具に対しても適用可能である。

また、本発明に係る刃具折損検査装置によれば、各刃具を対応する刃具当接部に当接させて移動させることにより、各流体室の加圧（又は減圧）の変化は集合路の圧力センサで統括的に検出することができる。このとき、いずれか１以上の刃具が折損していれば、集合路の圧力は所定の圧力変化を発生しないことになり、圧力センサの値に基づいて、複数の刃具の折損を一度に検査することができる。

以下、本発明に係る刃具折損検査装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１２を参照しながら説明する。本実施の形態に係る刃具折損検査装置１０は、ユニット交換式工作機械１１の多軸切削加工ユニット２０に対して適用されるものである。

図１は、本実施の形態に係る刃具折損検査装置１０の概略平面図である。図１に示すように、ユニット交換式工作機械１１はワーク１２を加工する工作機械であって、搬送ライン１４の近傍に設けられている。ユニット交換式工作機械１１は、６つのアーム１６を備える回転インデックス装置１８を有し、６０°ずつの間欠回転が可能であって、アーム１６のいずれか１つを搬送ライン１４の方向に位置決めすることができる。アーム１６の先端にはワーク１２を加工するための多軸切削加工ユニット２０が設けられている。

ワーク１２は、搬送ライン１４上を搬送されユニット交換式工作機械１１の正面で停止して固定される。このとき、多軸切削加工ユニット２０がワーク１２に対して接近して、多軸切削加工ユニット２０に設けられた複数の回転工具２２（図２参照）によって、複数箇所を一度に加工する。所定の多軸切削加工ユニット２０によって加工が終了し、多軸切削加工ユニット２０が後退した後、回転インデックス装置１８が間欠回転し他の多軸切削加工ユニット２０をワーク１２に対して対向させる。この後、新しくワーク１２に対向した多軸切削加工ユニット２０によってワーク１２を加工をする。このようにしてワーク１２は、１台のユニット交換式工作機械１１によって最大６回の加工がなされる。また、ワーク１２は、停止した位置における両側のユニット交換式工作機械１１から同時に加工することも可能である。

図２及び図３に示すように、多軸切削加工ユニット２０は四角の箱形状であって、広い面積のフロントプレート２１に複数の回転工具（刃具）２２が設けられている。各回転工具２２はフロントプレート２１から突出したスピンドルハウジング２３によって回転可能に軸支されている。多軸切削加工ユニット２０の内部には、アーム１６の回転軸によって駆動される入力シャフトが設けられており、内部のギア機構を回転させる。各回転工具２２はこのギア機構によって回転駆動される。図２等において回転工具２２は代表的にドリルを示しているが、刃具折損検査装置１０における折損の検査対象となる刃具はこれに限らず、ファインボーリング、リーマ、タップ及びラフボーリング等の長尺な刃具の検査を行うことができる。

刃具折損検査装置１０は、ユニット交換式工作機械１１の６つの多軸切削加工ユニット２０のうち、図１における左後方に配置された１つの多軸切削加工ユニット２０の回転工具２２が折損しているか否かを自動的に検出する装置であって、ユニット交換式工作機械１１の左後方の近傍に配置されている。

刃具折損検査装置１０は、１２０°間隔で間欠回転するインデックス装置３０と、該インデックス装置３０に設けられた１２０°間隔の３つの検査ユニット３２と、各検査ユニット３２を対向配置された多軸切削加工ユニット２０に対して進退させる進退機構３４と、全体を統括的に制御する制御部（判断部）３６とを有する。制御部３６はユニット交換式工作機械１１にも接続されており、いずれの多軸切削加工ユニット２０が刃具折損検査装置１０の正面に配置されているかを認識することができる。

３つの検査ユニット３２は、６つの多軸切削加工ユニット２０のうちいずれか１つ以上の回転工具２２が折損しているか否かを検査できるように構成されており、左後方に配置された多軸切削加工ユニット２０の刃具の折損を検査できるものを選択的に対向配置するように制御部３６がインデックス装置３０の向きを制御する。例えば、３つの検査ユニット３２を３２ａ、３２ｂ及び３２ｃと区別し、６つの多軸切削加工ユニット２０を２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ及び２０ｆと区別するとき、検査ユニット３２ａを多軸切削加工ユニット２０ａ及び２０ｂに対応させ、検査ユニット３２ｂを多軸切削加工ユニット２０ｃ及び２０ｄに対応させ、検査ユニット３２ｃを多軸切削加工ユニット２０ｅ及び２０ｆに対応させるとよい。各多軸切削加工ユニット２０の回転工具２２の位置及び型式によっては、３つの検査ユニット３２で対応できないものが存在する場合もあり得るが、そのような場合には、多軸切削加工ユニット２０の種類に応じて４〜６本のアームを備えたインデックス装置３０にそれぞれ検査ユニット３２を設けた刃具折損検査装置１０を用いるとよい。

図３に示すように、検査ユニット３２ａは、多軸切削加工ユニット２０ａのフロントプレート２１と対向するように同じ四角形状のフロントプレート４０と、該フロントプレート４０から正面（矢印Ａ１方向）に向かって突出した複数のロッド４２と、該ロッド４２の先端にそれぞれ設けられた刃具当接部４４と、各ロッド４２に嵌挿されて刃具当接部４４をフロントプレート４０から離間するように正面に向かって弾性付勢しているばね４６とを有する。以下、ロッド４２、刃具当接部４４及びばね４６からなる一組をロッド体５０と呼ぶ。

図３から明らかなように、ロッド体５０は、対向する回転工具２２の正面に配置されており、進退機構３４によって正面に進出するときに刃具当接部４４が回転工具２２の先端に当接・押圧することになり、刃具当接部４４は、初期位置から回転工具２２の長さに応じて移動する。各ロッド体５０は同じ長さであり、対応する回転工具２２のうち最も長いものに対応する長さを有している。

なお、検査ユニット３２ａは多軸切削加工ユニット２０ａ及び２０ｂの双方に兼用に適用されることから、双方の全ての回転工具２２に対応する位置にロッド体５０が設けられている。したがって、例えば、多軸切削加工ユニット２０ａには、６本の回転工具２２が設けられており、多軸切削加工ユニット２０ｂには７本以上の回転工具２２が設けられている場合で、多軸切削加工ユニット２０ａの検査をするときには、ロッド体５０のいくつかは刃具当接部４４が押圧されることはない。このように冗長的にロッド体５０を設けておくことにより、複数の多軸切削加工ユニット２０に対して適用可能となって汎用性が向上する。

また、図３から明らかなように、回転工具２２ａが細い場合には、対応するロッド体５０ａのロッド４２は細く、嵌挿されるばね４６には弱いばねが用いられる。逆に回転工具２２ｂが太い場合には、対応するロッド体５０ｂのロッド４２は太く、嵌挿されるばね４６には強いばねが用いられる。これにより、刃具当接部４４を押圧する際に、回転工具２２の太さに応じた適度なばね反力が発生することになり、回転工具２２に過度な力が加えられることが防止され、検査時に回転工具２２を折損してしまうことを防ぐことができる。

図４に示すように、刃具当接部４４の先端部４４ａは、回転工具２２の先端形状に対応して形成されており、例えば、円錐穴形状となっている。これにより、回転工具２２の先端に局所的に力が加わることがなく、回転工具２２を保護することができる。また、先端部４４ａが円錐穴形状である場合には、溝の最深部に小さい逃げ穴４４ｂをさらに設けておくと、回転工具２２の最先端部に力が加わることを防止できる。刃具当接部４４は、回転工具２２を傷つけることのない適度に柔らかい材料（例えば、銅等）を用いるとよい。

図５に示すように、検査ユニット３２ａは、前記のフロントプレート４０及び複数のロッド体５０と、各ロッド４２の一端に設けられたピストン５２と、これらのピストン５２が摺動するシリンダ（流体室）５４と、各シリンダ５４の矢印Ａ２方向の端部を相互に連通する集合路（流体室）５６と、該集合路５６の圧力を検出する圧力センサ５８と、集合路５６を介して各シリンダ５４内の圧力を調整する圧力調整部６０と、ロッド体５０に付着した切り屑を落とす切屑排出部６１とを有する。シリンダ５４は、ロッド４２が十分に進退可能な長さを有し、回転工具２２が刃具当接部４４を最大変位させたときにピストン５２がシリンダ５４内の矢印Ａ２方向端部に当接することがないように設定されている。

各シリンダ５４は、シリンダ集合体６２として一体的且つ並行に配置されており、回転工具２２が非当接状態の初期状態（図５に示す状態）では、各ピストン５２は、ばね４６が刃具当接部４４を押し出す作用によってシリンダ５４内の最も矢印Ａ１方向側に変位している。検査ユニット３２ａのシリンダ５４、集合路５６及び圧力調整部６０は空気圧回路であり、圧縮性を有することから、刃具当接部４４が回転工具２２によって矢印Ａ２方向に押し出されるときには、ピストン５２はシリンダ５４内の空気を圧縮して矢印Ａ２方向に変位することになる。

圧力調整部６０は、圧力源６４と、該圧力源６４に基づいて規定の初期圧力を設定するレギュレータ６６と、切換弁６８とを有する。切換弁６８は制御部３６の作用下に３位置に管路を切り換え可能であって、１次側に接続された圧力源６４、レギュレータ６６及び閉塞プラグ７０のいずれか１つと２次側管路６０ａとを連通させる。２次側管路６０ａは集合路５６と接続されている。圧力調整部６０の内部スプールが第１の位置にあるときには、２次側管路６０ａは圧力源６４に接続され、集合路５６及びシリンダ５４は加圧されてピストン５２を矢印Ａ１方向の端部まで確実に押し出すことができる。したがって、ばね４６に弱いものを用いているロッド体５０ａ（図３参照）もロッド４２を初期位置に正確に戻すことができる。

圧力調整部６０の内部スプールが第２の位置にあるときには、２次側管路６０ａはレギュレータ６６に接続され、集合路５６及びシリンダ５４内は検査圧力に設定される。

圧力調整部６０の内部スプールが第３の位置にあるときには、２次側管路６０ａは閉塞プラグ７０に接続され、集合路５６及びシリンダ５４は気密に保たれる。この気密の状態で回転工具２２が刃具当接部４４を押圧・変位させると、回転工具２２の長さに応じて対応するピストン５２が矢印Ａ２方向に変位してシリンダ５４内が増圧される。

切屑排出部６１は、制御部３６によって切り替え操作される切換弁６１ａと、該切換弁６１ａを介して圧力源６４から供給される圧力流体をロッド体５０に吹き付けるノズル６１ｂとを有する。この切屑排出部６１によれば、ロッド体５０のばね４６等に圧力流体を吹き付けることによって付着した切り屑を排出し、ロッド体５０を確実に作用させることができる。切屑排出部６１には、ノズル６１ｂの向きを変化させる首振り機構を設け、向きを変えながら圧力流体を吹き付けてもよい。

これらのシリンダ５４内の圧力の増加は集合路５６の圧力センサ５８によって統括的に検出され、制御部３６で圧力センサ５８から得られる信号に基づいて回転工具２２の折損の有無が判断される。なお、図５では検査ユニット３２ａについて代表的に図示して説明したが、他の検査ユニット３２ｂ及び３２ｃも基本的に同構造であることから詳細な説明を省略する。

次に、このように構成される刃具折損検査装置１０を用いて多軸切削加工ユニット２０における回転工具２２の折損の有無を検査する方法について図６を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ１において、ユニット交換式工作機械１１の６つの多軸切削加工ユニット２０のうち、図１における左後方に配置されたものを認識し、対応する検査ユニット３２が対向する向きとなるようにインデックス装置３０を動作させる。

ステップＳ２において、圧力調整部６０の切換弁６８のスプールを第１の位置となるように切り換え、２次側管路６０ａを圧力源６４と連通させる。これにより、集合路５６及び各シリンダ５４に圧力源６４の圧力が加わり、ピストン５２を矢印Ａ１方向に最大変位させる。これによりばね４６の弾性力を補い、刃具当接部４４を確実に矢印Ａ１方向の最大変位位置（つまり初期位置）に戻すことができる。

さらに、切屑排出部６１によってロッド体５０に圧縮空気を吹き付け、ばね４６等に付着した切り屑等を排出させ、ロッド体５０が正しく作用するように清掃しておく。

ステップＳ３において、圧力調整部６０の切換弁６８のスプールを第２の位置となるように切り換え、２次側管路６０ａをレギュレータ６６と連通させる。これにより、集合路５６及び各シリンダ５４内はレギュレータ６６によって規定の初期圧力Ｐｉに設定される。この初期圧力Ｐｉは、圧力源６４の圧力よりは低く、且つ、後のステップＳ５において回転工具２２が刃具当接部４４を押圧・変位させるのに過度に強い反力を発生させない程度の圧力（例えば、大気圧程度）に設定されている。初期圧力Ｐｉを大気圧とする場合には、レギュレータ６６を省略することができる。

なお、初期圧力Ｐｉは、圧力源６４の圧力よりは低いため、ステップＳ２の状態と比較すると、各シリンダ５４内は減圧されることになるが、ばね４６によって刃具当接部４４は適度に弾性付勢されていることから初期位置に維持される。

ステップＳ４において、圧力調整部６０の切換弁６８のスプールを第３の位置となるように切り換え、２次側管路６０ａを閉塞プラグ７０と接続させる。これにより、集合路５６及び各シリンダ５４内は規定の初期圧力Ｐｉのまま気密に保たれる。このとき、制御部３６は集合路５６内の圧力が初期圧力Ｐｉとなっていることを圧力センサ５８の信号によって確認しておく。

ステップＳ５において、進退機構３４（図１参照）を矢印Ａ１方向に進出させ、図７に示すように、各回転工具２２の先端を対応する刃具当接部４４に当接・押圧させる。回転工具２２によって押圧された刃具当接部４４は、初期位置から回転工具２２の長さに応じて移動し、ロッド４２を介してピストン５２をシリンダ５４内で矢印Ａ２方向に摺動させる。これにより、回転工具２２によって押圧されたロッド体５０に対応するシリンダ５４内は空気が圧縮され増圧する。

このとき、各シリンダ５４と集合路５６は全て連通していることから同じように増圧する。その圧力値Ｐは、ピストン５２によって空気が押し出される領域Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋…＋Ｔｎ（１，２、…ｎの添え字は複数のロッド体５０を区別する識別子であり、ｎは回転工具２２によって押し出されるものの最大数。図７の例ではｎ＝３）の体積−ΔＶと、初期状態の全体積Ｖａ（つまり、図７における各シリンダ５４の体積と集合路５６の体積の合計）と、初期圧力Ｐｉによって求められる。各領域Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎの体積は、進退機構３４による進出量、各回転工具２２の規定長さ、及びシリンダ５４の内径によって求められることは明らかであろう。

ステップＳ６において、制御部３６は圧力センサ５８から得られる信号を調べ、集合路５６の圧力値Ｐが予め求められた閾値圧力の範囲内にあるか否かを確認する。圧力値Ｐが閾値圧力の範囲内にある場合には、各回転工具２２が規定長さを有していることになるから折損はないと判断されステップＳ７へ移る。

一方、集合路５６の圧力値Ｐが閾値圧力の範囲内にない場合（つまり、圧力値Ｐが閾値圧力に達してなく、閾値圧力より低い場合）には、図８に示すように、いずれか１つ以上の回転工具２２が折損しており、規定長さを有していないために領域Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎのいずれか（図８の例では領域Ｔ２）が小さい体積となっていると判断できる。この場合にはステップＳ８へ移る。また、圧力値Ｐが閾値圧力を超えて閾値圧力より高い場合には、いずれか１つ以上のスピンドルハウジング２３に、間違って長い回転工具２２が取り付けられていて、規定の長さを超えているために、領域Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎのいずれかが大きい体積となっていると判断できる。この場合には、ステップＳ１０に移る。

ステップＳ７においては、進退機構３４を後退させるとともに、所定の管理コンピュータに検査した多軸切削加工ユニット２０が正常であることを通知し、ワーク１２の加工を継続する。

一方、ステップＳ８においては、進退機構３４を後退させるとともに、所定の管理コンピュータに検査した多軸切削加工ユニット２０の回転工具２２が折損していることを通知し、ワーク１２の加工を一時停止する。この場合、管理コンピュータは所定の手段によって作業員に回転工具２２の折損が発生したことを報知する。

ステップＳ９において、作業員は管理コンピュータから得られる情報に基づいて多軸切削加工ユニット２０の各回転工具２２を目視によって確認し、折損している回転工具２２を交換する。多軸切削加工ユニット２０には複数の回転工具２２が設けられているが、折損しているものは目視により容易に特定が可能である。この後、作業員は管理コンピュータに対して回転工具２２の交換が終了したことを入力設定し、ワーク１２の加工を再開させる。

他方、ステップＳ１０においては、進退機構３４を後退させるとともに、所定の管理コンピュータに検査した多軸切削加工ユニット２０の回転工具２２が、間違って長いものが取り付けられていることを通知し、ワーク１２の加工を一時停止する。この場合、管理コンピュータは所定の手段によって作業員に回転工具２２が間違って取り付けられていることを報知する。

ステップＳ１１において、作業員は管理コンピュータから得られる情報に基づいて多軸切削加工ユニット２０の各回転工具２２のうち、間違って取り付けられたものを確認し、正しいものに交換する。間違って取り付けられた回転工具２２を確認する方法は、例えば、回転工具２２に付された工具番号を目視により確認する方法、各回転工具２２に付されたコード（バーコード、２次元コード等）を所定のリーダで読み取る方法、及び所定の長さ確認治具を用いる方法等がある。

この後、作業員は管理コンピュータに対して回転工具２２の交換が終了したことを入力設定し、ワーク１２の加工を再開させる。

なお、検査ユニット３２ａは、上記のとおり、多軸切削加工ユニット２０の２０ａ及び２０ｂに対して適用可能であって、回転工具２２の配置が異なっていても、対応する位置にロッド体５０を設けておけば、回転工具２２が刃具当接部４４を押圧・変位させる変位量を圧力センサ５８によって検知が可能である。また、回転工具２２の長さが異なる場合であっても、それに対応して領域Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎの体積が変化するのであるから、予め規定の閾値圧力の範囲を求めておくことにより、長さの異なる回転工具２２に対しても折損の有無及び長さの異なるものの誤取付を検出することができる。

さらに、本実施の形態に係る刃具折損検査装置１０によれば、各回転工具２２を対応する刃具当接部４４に当接させて押圧・移動させることにより、各シリンダ５４の圧力の変化は集合路５６の１つの圧力センサ５８で統括的に検出することができる。このとき、いずれか１以上の回転工具２２が折損し、又は長さの異なるものの誤取付が存在すれば、集合路５６の圧力値Ｐは所定の圧力変化を示さないことになり、圧力センサ５８の信号に基づいて、複数の回転工具２２の折損又は誤取付を一度に検査することができる。

さらにまた、刃具折損検査装置１０の検査ユニット３２では圧力調整部６０の圧力調整作用があることから、切削屑やクーラントが掛かってしまうことによりばね４６が本来の弾性力を発揮できない場合であっても、ピストン５２に圧力源６４の圧力をかけることによって確実に初期位置に戻すことができる。また、切屑排出部６１の作用によって、ロッド体５０に付着した切り屑等の異物は圧力流体によって排出・清掃されることから、ロッド体５０は確実に作用する。

刃具折損検査装置１０では、光電センサ等のように光学的な検査ではなく、流体の圧力変化によって回転工具２２の折損を検査するため、切削屑等が存在することによる光学的影響を受けない。

次に、検査ユニット３２の第１及び第２の変形例に係る検査ユニット１００及び２００について図９〜図１２を参照しながら説明する。検査ユニット１００及び２００において検査ユニット３２と同じ箇所については同符号を付してその詳細な説明を省略する。

図９に示すように、第１の変形例に係る検査ユニット１００は、各回転工具２２に対応したロッド体１０２と、それぞれのロッド体１０２に対応して設けられたシリンダ１０４と、各シリンダ１０４に連通する集合路５６と、圧力センサ５８と、圧力調整部６０とを有する。シリンダ１０４、集合路５６及び圧力調整部６０は液圧回路であり、作動油、水、クーラント等の液体が充填されている。ロッド体１０２は前記のロッド体５０に相当し、シリンダ１０４は前記のシリンダ５４に相当する。

ロッド体１０２は、刃具当接部４４と、該刃具当接部４４に接続されたロッド４２と、該ロッド４２を案内するガイド１０６と、ロッド４２の矢印Ａ２側の端部に設けられた第１ばね受座１０８と、シリンダ１０４内に摺動自在に設けられたピストン５２と、該ピストン５２に接続されてフロントプレート４０を通って矢印Ａ１方向にやや突出しているピストンロッド１１０と、該ピストンロッド１１０の矢印Ａ１方向端部に設けられた第２ばね受座１１２と、第１ばね受座１０８と第２ばね受座１１２との間に装入されたばね１１４とを有する。

シリンダ１０４内は圧縮性の小さい液体で満たされていおり、しかも切換弁６８のスプールが第３位置にあるときにはシリンダ１０４は液密に維持されることからピストン５２が摺動する距離は小さく、シリンダ１０４は短く設定されている。

このような検査ユニット１００によれば、図１０に示すように、回転工具２２が刃具当接部４４を押圧するとき、ばね１１４は回転工具２２の長さに応じて圧縮され、該ばね１１４は圧縮量に応じた弾性力を第２ばね受座１１２、ピストンロッド１１０及びピストン５２を介してシリンダ１０４内を加圧することになる。各シリンダ１０４と集合路５６は全て連通していることから同じように増圧する。その圧力値Ｐは、第１ばね受座１０８の各移動量Ｘ１，Ｘ２、…、Ｘｎ（１，２、…ｎの添え字は複数のロッド体５０を区別する識別子であり、ｎは回転工具２２によって押し出されるものの最大数。図１０の例ではｎ＝３）に対して全加圧力Ｗ＝ｋ１・Ｘ１＋ｋ２・Ｘ２＋…＋ｋｎ・Ｘｎ（ｋ１，ｋ２、…、ｋｎはばね１１４のばね定数）と、ピストン５２の面積と、初期圧力Ｐｉによって求められる。各移動量Ｘ１，Ｘ２、…、Ｘｎは、進退機構３４による進出量、各回転工具２２の規定長さによって求められることは明らかであろう。

従って、前記のステップＳ６の判断と同様に、制御部３６は圧力センサ５８から得られる信号を調べ、集合路５６の圧力値Ｐが予め求められた閾値圧力の範囲内にあるか否かを確認することによって、回転工具２２のいずれか１つ以上が折損していることを検査することができる。

この検査ユニット１００では、作動流体に水やクーラントを用いると切削用の冷却系と回路の一部を共用化することができて好適である。また、作動流体に水やクーラントを用いると切屑排出部６１の作用によって、ロッド体５０に付着した切り屑等の異物は、圧力流体（すなわち水やクーラント）によって排出・清掃される。したがって、気体を用いるときと比較してより大きな切屑等を除去することができ、ロッド体５０を確実に作用させることができる。

検査ユニット１００においては、第２ばね受座１１２の力をシリンダ１０４内の液体に伝達する手段はピストン５２に限らず、例えばダイヤフラム等でもよい。

次に、図１１に示すように、第２の変形例に係る検査ユニット２００は、各回転工具２２に対応したロッド体５０と、それぞれのロッド体５０に対応して設けられたシリンダ２０２と、各シリンダ２０２に連通する集合路５６と、圧力センサ５８と、圧力調整部６０とを有する。シリンダ２０２、集合路５６及び圧力調整部６０は空気圧回路である。シリンダ２０２は前記のシリンダ５４に相当する。

検査ユニット２００における集合路５６は各シリンダ２０２の矢印Ａ１方向端部に設けられており、矢印Ａ２方向の端部は孔２０２ａを介して外部に連通しており大気開放となっている。

シリンダ２０２の内部には内方に向かってやや突出した環状リング２０２ｂが設けられており、初期状態（図１１に示す状態）においてはピストン５２は環状リング２０２ｂに当接するまで矢印Ａ１方向に変位している。一方、図１２に示すように、回転工具２２が刃具当接部４４に対して押圧・変位させる際には、ピストン５２はロッド４２を介して矢印Ａ２方向に押し出される。ことのき、ピストン５２よりも矢印Ａ２側の室２０２ｃは孔２０２ａの作用によって大気開放となっていることから圧力の変化はないが、ピストン５２よりも矢印Ａ１側の室２０２ｄは膨張・減圧することになる。

このとき、各シリンダ２０２の室２０２ｄと集合路５６は全て連通していることから同じように減圧する。その圧力値Ｐは、ピストン５２によって空気が引き延ばされる領域Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋…＋Ｔｎの体積＋ΔＶと、初期状態の全体積Ｖａ（つまり、図１１における各シリンダ２０２の室２０２ｄの体積と集合路５６の体積の合計）と、初期圧力Ｐｉによって求められる。

したがって、制御部３６は圧力センサ５８から得られる信号を調べ、集合路５６の圧力値Ｐが予め求められた閾値圧力の範囲内であるか否かを確認することによって、回転工具２２のいずれか１つ以上が折損し、又は間違って長いものが取付られていることを検査することができる。ただし、この場合は前記のステップＳ６の判断とは逆に、圧力値Ｐが閾値圧力の範囲より高いときには回転工具２２が折損していると判断され、閾値圧力の範囲より低いときには長い回転工具２２が取り付けられていると判断される。

また、検査ユニット２００における圧力調整部６０の圧力源６４としては、負圧を発生させるもの（例えば、真空ポンプやエジェクタ等）を用いるとよい。これにより、各室２０２ｄを負圧にしてピストン５２を環状リング２０２ｂに当接するまで確実に矢印Ａ１方向に変位させて正確な初期状態を設定することができる。さらに、検査ユニット２００における切屑排出部６１では、吸引効果によってロッド体５０の切り屑等を排出しておくことができる。

上述の各実施の形態では、複数の回転工具２２について同時に折損又は誤取付の有無を検査する例について説明したが、対象となる回転工具２２が１本であるときには、検査ユニット３２、１００又は２００におけるロッド体５０又は１０２は１組だけ設けておいてもよい。なお、誤取付については、長い回転工具２２を間違って取り付けた場合について説明したが、短い回転工具２２を間違って取り付けた場合には折損の場合と同様に検出可能であることはもちろんである。

本発明に係る刃具折損検査装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

ユニット交換式工作機械及び本実施の形態に係る刃具折損検査装置の概略平面図である。 多軸切削加工ユニットの斜視図である。 多軸切削加工ユニットと検査ユニットが対向している状態の斜視図である。 刃具当接部の断面側面図である。 初期状態における検査ユニットのブロック構成図である。 刃具折損検査装置を用いて回転工具の検査を行う手順を示すフローチャートである。 回転工具が当接した状態の検査ユニットのブロック構成図である。 一部の回転工具が折損している状態で当接した状態の検査ユニットのブロック構成図である。 初期状態における第１の変形例に係る検査ユニットのブロック構成図である。 回転工具が当接した状態の第１の変形例に係る検査ユニットのブロック構成図である。 初期状態における第２の変形例に係る検査ユニットのブロック構成図である。 回転工具が当接した状態の第２の変形例に係る検査ユニットのブロック構成図である。

符号の説明

１０…刃具折損検査装置 １１…ユニット交換式工作機械
２０、２０ａ〜２０ｆ…多軸切削加工ユニット
２２、２２ａ、２２ｂ…回転工具 ３０…インデックス装置
３２、３２ａ〜３２ｃ、１００、２００…検査ユニット
３６…制御部 ４２…ロッド
４４…刃具当接部 ４６、１１４…ばね
５０、５０ａ、５０ｂ、１０２…ロッド体
５２…ピストン ５４、１０４、２０２…シリンダ
５６…集合路 ５８…圧力センサ
６０…圧力調整部 ６１…切屑排出部
６１ａ、６８…切換弁 ６４…圧力源
６６…レギュレータ ７０…閉塞プラグ
１０６…ガイド １１０…ピストンロッド

Claims (5)

1. 刃具の先端が押圧することによって、前記刃具の長さに応じて初期位置から移動する刃具当接部と、
   前記刃具当接部の移動に応じて加圧される流体室と、
   前記流体室の圧力を検出する圧力センサと、
   前記刃具の先端の押圧後に前記圧力センサによって検出された前記流体室の圧力が閾値圧力より低い場合は、前記刃具が折損していると判断する判断部と、
   を有することを特徴とする刃具折損検査装置。
2. 請求項１記載の刃具折損検査装置において、
   前記刃具が前記刃具当接部に対して非接触であるときに、前記刃具当接部を初期位置に復帰させるように前記流体室を一時的に加圧し、その後前記流体室を規定の初期圧力に設定する圧力調整部を有することを特徴とする刃具折損検査装置。
3. 複数の刃具の折損を検出する刃具折損検査装置であって、
   各刃具の先端が押圧することによって、前記刃具の長さに応じて初期位置から移動する複数の刃具当接部と、
   各刃具当接部の移動によって加圧又は減圧される複数の流体室と、
   各流体室に連通する集合路と、
   前記集合路又は前記流体室の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサによって検出された前記集合路又は前記流体室の圧力の変化に基づいて、前記刃具の折損を調べる判断部と、
   を有することを特徴とする刃具折損検査装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の刃具折損検査装置において、
   前記刃具当接部から前記流体室へ繋がるロッド体に圧力流体を吹き付ける切屑排出部を有することを特徴とする刃具折損検査装置。
5. 請求項４記載の刃具折損検査装置において、
   前記圧力流体は、水又はクーラントであることを特徴とする刃具折損検査装置。

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