JP6126353B2 - 工具長測定方法および工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工具長測定方法および工作機械に関する。詳しくは、工具の工具長をワークを基準に測定できるようにした工具長測定方法および工作機械に関する。

従来、刃物を有する工具を主軸に装着して回転させることでワークの切削加工を行う工作機械が用いられている。
このような工作機械では、加工精度を向上するために、支持構造の剛性向上が図られているほか、主軸を移動させるＸ，Ｙ，Ｚ各軸移動機構における動作精度の向上が図られている。

前述した工作機械において、各軸移動機構などの動作精度は、工作機械の座標系における主軸の位置精度に影響を与える。
しかし、ワークの加工精度に直接的に影響するのは、加工部分である工具先端の刃先である。例えば、主軸に対する工具の装着状態が不安定であったり、刃先が摩耗等して工具先端までの距離（工具長）が変化していると、これらが誤差要因となって主軸の位置精度を向上しても工具先端での位置精度が十分に向上しない。

このような工具長の変動に起因する誤差を解消する方法として、加工に先立って主軸に装着された工具の工具長を測定し、工具先端の実測値と基準値との差を求め、加工動作時に前述した差分を補正することが行われている。
このような工具長の測定を行う方法として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。

特許文献１では、ワークをテーブル上に載置し、主軸に装着された工具により切削加工を行う際に、加工に先立って測定用のタッチセンサをテーブル上のワークとは別の場所に置く。そして、加工に用いる工具を装着した主軸を移動させ、工具の先端をタッチセンサに接触させる。タッチセンサで工具の接触が検知されたら、その時点での工作機械の主軸座標から、現在の主軸の工具長を取得することができる。

特開２００１−３００８３６号公報

ところで、前述した特許文献１の工具長測定では、テーブル上のワークとは別の位置に置かれたタッチセンサに工具を接触させており、取得される工具先端の座標位置はテーブル表面を基準としたものである。
しかし、ワークに対する切削加工では、加工対象であるワークの表面のうち主軸に向けられたワーク上面（加工面）を基準に切込深さが指定されるため、基準がテーブル表面であるかワーク上面であるかによって誤差が生じる可能性がある。
とくに、テーブル表面にワークを載置する際に、ワークをテーブルに固定する構造や設定状態によって、テーブル表面からワーク上面までの距離が変化することもあり、テーブル基準の工具長測定では十分な精度が得られない可能性がある。

本発明の目的は、ワークのテーブルに対する固定状態が変動しても、ワークを高精度に加工することができる工具長測定方法および工作機械を提供することにある。

本発明では、工具長測定器具（タッチセンサ）をテーブル表面ではなくワーク上面に設置する。タッチセンサをワーク上面の任意位置に設置すると、工作機械の制御装置はタッチセンサの位置（ワーク上面に沿った座標位置）が不明な状態となってしまう。
そこで、本発明では、作業者がタッチセンサをワーク上面に設置するのではなく、タッチセンサを主軸に保持させ、主軸とテーブルとの相対移動により、タッチセンサをワーク上面の予め指定された位置に設置するようにしたものである。

具体的には、工作機械の主軸に装着されて、前記工作機械のテーブルに載置されたワークを加工する工具の工具長を測定する工具長測定方法であって、工具収納装置に前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納しておく準備工程と、前記テーブルにおいて、前記ワークが載置される座標位置情報を予め登録するワーク座標位置情報登録工程と、前記ワークの上面において、前記タッチセンサが設置される座標位置情報を予め登録するタッチセンサ座標位置情報登録工程と、前記テーブルの予め登録された座標位置に前記ワークを設置するワーク設置工程と、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された座標位置に設置するタッチセンサ設置工程と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させて前記工具の工具長を測定する工具長測定工程と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、工具収納装置に工具を有する工具ホルダやタッチセンサを収納しておく（準備工程）。
そして、テーブルの予め登録された位置にワークを設置する（ワーク設置工程）とともに、工具収納装置の中からタッチセンサを取り出して主軸に保持させたのち、主軸とテーブルとを相対移動させてタッチセンサをワーク上面の予め登録された位置に設置する（タッチセンサ設置工程）。
こののち、工具収納装置の中から工具を有する工具ホルダを取り出して主軸に保持させたのち、タッチセンサの設置位置に工具が位置するように、テーブルと主軸とを相対移動させ、工具の先端をタッチセンサに接触させて工具の工具長を測定する（工具長測定工程）。
従って、ワークの上面、つまり、ワークの加工面を基準に工具の工具長を測定することができるから、ワークのテーブルに対する固定状態が変動しても、ワークの加工面を基準に工具長を測定しているので、ワークを高精度に加工することができる。
特に、本発明では、タッチセンサを作業者がワークの上面に設置するのではなく、主軸とテーブルとの相対移動により、タッチセンサがワーク上面の予め登録された位置に自動的に設置されるので、作業者の負担を軽減して、工具長測定を能率的に実行することができる。

本発明の工具長測定方法において、前記タッチセンサは、工具ホルダに保持された状態で前記工具収納装置内に収納され、前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、前記タッチセンサを着脱可能に保持するタッチセンサ保持部とを有し、 前記タッチセンサ設置工程において、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを保持した工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された位置に位置させ、前記タッチセンサ保持部を解放動作させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された位置に設置する、ことが好ましい。

このような構成によれば、タッチセンサ設置工程において、工具収納装置の中からタッチセンサを保持した工具ホルダを取り出して主軸に保持させたのち、主軸とテーブルとを相対移動させてタッチセンサをワーク上面の予め登録された位置に位置させ、この状態において、タッチセンサ保持部を解放動作させると、タッチセンサがワーク上面の予め登録された位置に設置される。
従って、工具ホルダのタッチセンサ保持機能を利用して、タッチセンサを工具収納装置の中からワーク上面の予め登録された位置に自動的に設置することができる。

本発明の工具長測定方法は、工作機械の主軸に装着されて、前記工作機械のテーブルに載置されたワークを加工する工具の工具長を測定する工具長測定方法であって、工具収納装置に前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納しておく準備工程と、前記テーブルの予め指定された位置にワークを設置するワーク設置工程と、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め指定された位置に設置するタッチセンサ設置工程と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させて前記工具の工具長を測定する工具長測定工程とを備える工具長測定方法において、前記タッチセンサは、工具ホルダに一体的に設けられ、前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、この主軸装着部の上面内部に前記タッチセンサを配置したタッチセンサ収納部と、前記ワークの上面に設置される台部とを有し、前記タッチセンサ設置工程において、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記主軸を前記ワーク上面の予め指定された位置に位置させ、前記主軸から前記工具ホルダを解放して前記タッチセンサを前記ワーク上面の指定された位置に設置する、ことを特徴とする。

このような構成によれば、タッチセンサ設置工程において、工具収納装置の中からタッチセンサを有する工具ホルダを取り出して主軸に保持させたのち、主軸とテーブルとを相対移動させて主軸をワーク上面の予め指定された位置に位置させ、主軸から工具ホルダを解放すると、タッチセンサがワーク上面の指定された位置に設置される。
従って、通常の自動工具交換装置を利用して、タッチセンサを有する工具ホルダを工具収納装置の中からワーク上面の指定された位置に自動的に設置することができる。

本発明の工具長測定方法において、前記タッチセンサは、前記ワークの加工終了までの間、前記ワークの上面に設置され、前記ワークの加工前および加工中の任意に時点において、前記工具長測定工程を実行する、ことが好ましい。
このような構成によれば、タッチセンサは、ワークの加工終了までの間、ワークの上面に設置されているので、ワークの加工前および加工中の任意に時点において、工具長測定工程を実行することができる。従って、重加工など加工条件に応じて、例えば、加工中の複数時点において工具長測定工程を実行することにより、高精度な加工を行うことができる。

本発明の工作機械は、ワークを載置するテーブルと、前記ワークを加工する工具が装着される主軸と、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させる相対移動機構とを備えた工作機械において、前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納した工具収納装置と、前記工具収納装置と前記主軸との間で前記工具ホルダまたはタッチセンサの交換を行う自動工具交換装置と、 前記テーブルにおいて前記ワークが載置される座標位置情報と、前記ワークの上面において前記タッチセンサが設置される座標位置情報、とを予め登録する登録部と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記自動工具交換装置の駆動により、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記登録部に予め登録された前記ワーク上面の座標位置に設置するタッチセンサ設置手段と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させる相対移動指令手段と、前記タッチセンサからの接触検知信号を基に前記工具の工具長を測定する工具長測定手段とを含んで構成されている、ことを特徴とする。
本発明の工作機械は、ワークを載置するテーブルと、前記ワークを加工する工具が装着される主軸と、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させる相対移動機構とを備えた工作機械において、前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納した工具収納装置と、前記工具収納装置と前記主軸との間で前記工具ホルダまたはタッチセンサの交換を行う自動工具交換装置と、制御装置とを備え、前記タッチセンサは、工具ホルダに一体的に設けられ、前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、この主軸装着部の上面内部に前記タッチセンサを配置したタッチセンサ収納部と、前記ワークの上面に設置される台部とを有し、前記制御装置は、前記自動工具交換装置の駆動により、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め指定された位置させ、前記主軸から前記工具ホルダを解放して前記タッチセンサを前記ワーク上面の指定された位置に設置するタッチセンサ設置手段と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させる相対移動指令手段と、前記タッチセンサからの接触検知信号を基に前記工具の工具長を測定する工具長測定手段とを含んで構成されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、上述した工具長測定方法と同様な効果が期待できる。

本発明の一実施形態を示す工作機械の正面図。 同上実施形態において、工具を保持した工具ホルダを示す図。 同上実施形態において、タッチセンサを保持した工具ホルダを示す図。 同上実施形態の制御システムを示すブロック図。 同上実施形態において、タッチセンサ設置工程の動作を示す図。 同上実施形態において、工具長測定工程の動作を示す図。 本発明の他の実施形態で用いるタッチセンサを有する工具ホルダを示す図。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜工作機械本体の説明＞
図１は、本発明の工作機械の実施形態を示す正面図である。
同工作機械は、工作機械本体１０と、この工作機械本体１０を加工プログラムや工具長測定プログラム等に従って駆動制御する制御装置としてのＮＣ装置３０とを備える。

工作機械本体１０は、ベース１１と、このベース１１上に前後方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられ上面にワークＷを載置するテーブル１２と、ベース１１の両側に立設された一対のコラム１３Ａ，１３Ｂと、この両コラム１３Ａ，１３Ｂの上部間に掛け渡されたクロスレール１４と、このクロスレール１４に沿って左右方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられたサドル１６と、このサドル１６に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたラム１７と、このラム１７内に回転可能に収納された主軸１８と、この主軸１８を回転駆動させる駆動モータ１９とを備える。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。

ベース１１には、テーブル１２をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構２１が設けられ、クロスレール１４には、サドル１６をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構２２が設けられ、サドル１６には、ラム１７をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構２３が設けられている。これらのＸ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２およびＺ軸移動機構２３は、制御軸を構成するもので、これら３つの制御軸から、テーブル１２（ワークＷ）と主軸１８とを三次元方向へ相対移動させる三次元相対移動機構が構成されている。

一対のコラム１３Ａ，１３Ｂのうち一方のコラム１３Ａ側には、工具収納装置２５およびＡＴＣ（自動工具交換装置）２６が設けられている。
工具収納装置２５には、異なる複数種の工具ホルダ、例えば、工具Ｔを装着した工具ホルダ１Ａ（図２参照）やタッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂ（図３参照）が収納されている。
ＡＴＣ２６は、工具収納装置２５と主軸１８との間で工具交換を行う。例えば、Ｙ軸移動機構２２の駆動により、主軸１８が図１中左端に接近移動された状態において、主軸１８に装着されている使用中の工具ホルダと工具収納装置２５内の工具ホルダとを自動交換する。

工具ホルダ１Ａは、図２に示すように、主軸１８に対して着脱可能に装着される主軸装着部としてのテーパーシャンク部２と、このテーパーシャンク部２に対して中間フランジ部３を介して形成された工具保持部４Ａとを有する。
テーパーシャンク部２には、工具ホルダ１Ａが主軸１８に装着された際、主軸１８内に設けられたクランプ爪（図示省略）によって引き上げられるプルスタッド５が設けられている。
工具保持部４Ａには、ドリルなどの工具Ｔが取り付けられている。ここで、加工前あるいは加工途中に、工具Ｔの工具長、つまり、工具保持部４Ａの先端から工具Ｔの先端までの長さが工具長ＴＬとして登録されている。

工具ホルダ１Ｂは、図３に示すように、主軸１８に対して着脱可能に装着される主軸装着部としてのテーパーシャンク部２と、このテーパーシャンク部２に対して中間フランジ部３を介して形成されたタッチセンサ保持部４Ｂとを有する。
テーパーシャンク部２には、工具ホルダ１Ａと同様に、プルスタッド５が設けられている。
タッチセンサ保持部４Ｂは、タッチセンサ６を着脱可能に保持する一対のクランプ爪７と、この一対のクランプ爪７を開閉動作させる開閉機構８とを有する。

タッチセンサ６は、本体６Ｃと、この本体６Ｃの上面に設けられら工具Ｔの先端が接触する接触部６Ａと、接触部６Ａに工具Ｔの先端が接触したことを検知し、接触検知信号を無線で発する接触検知部６Ｂを有する構造である。
接触検知部６Ｂが工具Ｔの接触を検知すると、接触検知部６Ｂから接触検知信号が無線でＮＣ装置３０に送信される。

＜ＮＣ装置およびその周辺装置の説明＞
ＮＣ装置３０には、図４に示すように、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３、Ｘ軸変位検出器２７、Ｙ軸変位検出器２８、Ｚ軸変位検出器２９、駆動モータ１９、ＡＴＣ２６、タッチセンサ６、工具ホルダ１Ａに代わって主軸１８に取り付けられた工具ホルダ１Ｂの開閉機構８のほか、入力装置３１、ディスプレイ３２、プリンタ３３、メモリ３４などが接続されている。

メモリ３４には、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３、駆動モータ１９、ＡＴＣ２６などを所定の順序で駆動させる加工プログラムのほかに、工具長測定プログラムや各種演算用の記憶エリアが設けられている。工具長測定プログラムには、テーブル１２上に設置されるワークＷの座標位置情報や、ワークＷの上面においてタッチセンサ６を設置する座標位置情報が予め登録されている。なお、タッチセンサ６を設置する座標位置情報については、ワークＷの上面において、加工を行わない位置が予め登録されている。

ＮＣ装置３０は、加工プログラムに従って、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３、駆動モータ１９、ＡＴＣ２６等を駆動させる機能のほかに、ＡＴＣ２６の駆動により、工具収納装置２５の中からタッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂを取り出して主軸１８に保持させたのち、主軸１８とテーブル１２とを相対移動させてタッチセンサ６をワークＷ上面の予め指定された位置に設置するタッチセンサ設置手段と、工具収納装置２５の中から工具Ｔを有する工具ホルダ１Ａを取り出して主軸１８に保持させたのち、タッチセンサ６の設置位置に工具Ｔが位置するように、テーブル１２と主軸１８とを相対移動させ、工具Ｔの先端をタッチセンサ６に接触させる相対移動指令手段と、タッチセンサ６からの接触検知信号を基に工具Ｔの工具長を測定する工具長測定手段とを含んで構成されている。

＜工具長測定＞
まず、ワークＷの加工前に、使用する工具Ｔの工具長ＴＬを測定し、この工具長ＴＬを登録しておく。
これには、予め、作業者が、テーブル１２の上面の指定された位置にワークＷを設置しておく（ワーク設置工程）。その後、工具長測定プログラムが実行されると、次のようにして工具長測定が実行される。

まず、ＡＴＣ２６の駆動により、工具収納装置２５の中からタッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂ（図３の工具ホルダ１Ｂ）が取り出され、主軸１８に装着される。
続いて、相対移動機構の駆動によりテーブル１２と主軸１８とが相対移動され、タッチセンサ６がワークＷの上面の予め指定された位置に位置される（図５（Ａ）参照）。つまり、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３の駆動により、テーブル１２と主軸１８とが相対移動され、タッチセンサ６がワークＷの上面の予め指定された位置（予め登録されたタッチセンサ設置座標位置）に位置される。
こののち、工具ホルダ１Ｂの開閉機構８が開動作されると、図５（Ｂ）に示すように、一対のクランプ爪７が開くため、タッチセンサ６がワークＷの上面の予め指定された位置に設置される（タッチセンサ設置工程）。

次に、ＡＴＣ２６の駆動により、工具収納装置２５の中から工具Ｔを保持した工具ホルダ１Ａ（図２の工具ホルダ１Ａ）が取り出され、主軸１８に装着される。
続いて、相対移動機構の駆動によりテーブル１２と主軸１８とが相対移動され、工具Ｔがタッチセンサ設置座標位置まで移動され、工具Ｔの先端がタッチセンサ６に接触される（図６参照）。つまり、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３の駆動により、テーブル１２と主軸１８とが相対移動され、工具Ｔの先端がタッチセンサ６に接触される。

工具Ｔの先端がタッチセンサ６に接触されると、タッチセンサ６から接触検知信号がＮＣ装置３０に与えられる。すると、ＮＣ装置３０において、Ｚ軸変位検出器２９の検出値を取り込み、この検出値から工具Ｔの工具長ＴＬを求める（工具長測定工程）。つまり、ワークＷの上面を基準とした工具長ＴＬが測定される。こののち、工具長ＴＬはメモリ３４の所定のエリアに登録され、加工時に利用される。

＜ワークの加工＞
ワークＷの加工にあたっては、加工プログラムに従って、Ｘ軸移動機構２１、Ｙ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２３が駆動される。これにより、テーブル１２と主軸１８とが相対移動されながら、工具ＴによってワークＷが加工される。
このとき、登録された工具長ＴＬを基に、主軸１８のＺ軸方向の移動が制御される結果、孔の深さを高精度に加工することができる。つまり、ワークＷの上面を基準に工具長ＴＬが測定・登録されているから、ワークＷの上面に工具Ｔの先端が位置したときを高精度に制御することができるから、ワークＷを高精度に加工することができる。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、テーブル１２の上面の指定位置にワークＷを設置し、このワークＷの上面にタッチセンサ６を設置したのち、このタッチセンサ６に工具Ｔの先端を接触させて工具長ＴＬを測定するようにしたので、ワークＷの上面、つまり、ワークＷの加工面を基準に工具Ｔの工具長ＴＬを測定することができる。従って、ワークＷのテーブル１２に対する固定状態が変動しても、ワークＷを高精度に加工することができる。

また、タッチセンサ６をワークＷの上面に設置する際、タッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂを工具Ｔを有する工具ホルダ１Ａとともに工具収納装置２５に収納しておき、工具長測定にあたって、工具収納装置２５の中からタッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂを取り出して主軸１８に保持させたのち、主軸１８とテーブル１２とを相対移動させて、タッチセンサ６をワークＷの上面の予め指定された位置に設置するようにしたので、つまり、タッチセンサ６を作業者がワークＷの上面に設置するのではなく、主軸１８とテーブル１２との相対移動により、タッチセンサ６がワークＷ上面の指定された位置に自動的に設置されるので、作業者の負担を軽減して、工具長測定を能率的に実行することができる。

また、タッチセンサ６を保持した工具ホルダ１Ｂは、主軸１８に対して着脱可能に装着され先端にプルスタッド５を有するテーパーシャンク部２と、このテーパーシャンク部に対して中間フランジ部３を介して形成されたタッチセンサ保持部４Ｂとを有する構造であるから、通常の工具Ｔを有する工具ホルダ１Ａと同様にして工具交換を行うことができる。
しかも、タッチセンサ保持部４Ｂは、タッチセンサ６を着脱可能に保持する一対のクランプ爪７と、この一対のクランプ爪７を開閉する開閉機構８とから構成されているから、開閉機構８を開閉動作させるだけで、タッチセンサ６の保持、解放を簡単に行うことができる。

また、タッチセンサ６は、ワークＷの加工終了までの間、ワークＷの上面に設置されているので、ワークＷの加工前および加工中の任意に時点において、工具長測定工程を実行することができる。
従って、重加工など加工条件に応じて、例えば、加工中の複数時点において工具長測定工程を実行することにより、高精度な加工を行うことができる。

＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。

上記実施形態では、一対のクランプ爪７および開閉機構８を有する工具ホルダ１Ｂによって、タッチセンサ６を保持し、ワークＷの上面指定位置において、開閉機構８を開動作させてタッチセンサ６をワークＷの上面指定位置に設置するようにしたが、これに限らない。
例えば、真空や、磁気などを利用して、タッチセンサ６を工具ホルダに着脱可能に保持するように構成してもよく、あるいは、タッチセンサ６を工具ホルダに一体的に設けた構造であってもよい。

例えば、タッチセンサ６を工具ホルダに一体的に設ける構造としては、図７に示すような構造であってもよい。
つまり、主軸１８に対して着脱可能に装着され先端にプルスタッド５を有するテーパーシャンク部２と、中間フランジ部３と、台部４Ｃと、テーパーシャンク部２およびプルスタッド５の上面に設けられたタッチセンサ６を収納するタッチセンサ収納部９とを有する構造である。プルスタッド５の上面にはタッチセンサ６の接触部６Ａが設けられ、テーパーシャンク部２の内部にはタッチセンサ６の接触検知部６Ｂが設けられている。 台部４Ｃは、底面がワークＷの上面に設置したとき姿勢が安定するように平坦面に形成されている。

この工具ホルダ１Ｃの場合、タッチセンサ設置工程において、工具収納装置２５の中からタッチセンサ６を有する工具ホルダ１Ｃを取り出して主軸１８に保持させたのち、主軸１８とテーブル１２とを相対移動させて主軸１８をワークＷ上面の予め指定された位置に位置させ、主軸１８から工具ホルダ１Ｃを解放すれば、タッチセンサ６をワークＷ上面の指定された位置に設置することができる。

また、前記実施形態では、テーブル１２がＸ軸方向へ、また、主軸１８がＹ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能な工作機械を例に説明したが、これに限らず、テーブル１２と主軸１８とが相対移動する構造の工作機械であれば、どのような構造の工作機械であってもよい。

本発明は、刃物を有する工具を主軸に装着して回転させることでワークの切削加工を行う工作機械に利用できる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…工具ホルダ、
２…テーパーシャンク部（主軸装着部）、
４Ａ…工具保持部、
４Ｂ…タッチセンサ保持部、
４Ｃ…台部、
６…タッチセンサ、
６Ａ…接触部、
６Ｂ…接触検知部、
９…タッチセンサ収納部、
１２…テーブル、
１８…主軸、
２１…Ｘ軸移動機構（相対移動機構）、
２２…Ｙ軸移動機構（相対移動機構）、
２３…Ｚ軸移動機構（相対移動機構）、
２６…ＡＴＣ（自動工具交換装置）、
３０…ＮＣ装置（制御装置、タッチセンサ設置手段、相対移動指令手段、工具長測定手段）、
Ｔ…工具、
ＴＬ…工具長、
Ｗ…ワーク。

Claims (6)

1. 工作機械の主軸に装着されて、前記工作機械のテーブルに載置されたワークを加工する工具の工具長を測定する工具長測定方法であって、
   工具収納装置に前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納しておく準備工程と、
   前記テーブルにおいて、前記ワークが載置される座標位置情報を予め登録するワーク座標位置情報登録工程と、
   前記ワークの上面において、前記タッチセンサが設置される座標位置情報を予め登録するタッチセンサ座標位置情報登録工程と、
   前記テーブルの予め登録された座標位置に前記ワークを設置するワーク設置工程と、
   前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された座標位置に設置するタッチセンサ設置工程と、
   前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させて前記工具の工具長を測定する工具長測定工程と、
   を備えることを特徴とする工具長測定方法。
2. 請求項１に記載の工具長測定方法において、
   前記タッチセンサは、工具ホルダに保持された状態で前記工具収納装置内に収納され、
   前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、前記タッチセンサを着脱可能に保持するタッチセンサ保持部とを有し、
   前記タッチセンサ設置工程において、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを保持した工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された位置に位置させ、前記タッチセンサ保持部を解放動作させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め登録された位置に設置する、
   ことを特徴とする工具長測定方法。
3. 工作機械の主軸に装着されて、前記工作機械のテーブルに載置されたワークを加工する工具の工具長を測定する工具長測定方法であって、
   工具収納装置に前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納しておく準備工程と、
   前記テーブルの予め指定された位置にワークを設置するワーク設置工程と、
   前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め指定された位置に設置するタッチセンサ設置工程と、
   前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させて前記工具の工具長を測定する工具長測定工程とを備える工具長測定方法において、
   前記タッチセンサは、工具ホルダに一体的に設けられ、
   前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、この主軸装着部の上面内部に前記タッチセンサを配置したタッチセンサ収納部と、前記ワークの上面に設置される台部とを有し、
   前記タッチセンサ設置工程において、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記主軸を前記ワーク上面の予め指定された位置に位置させ、前記主軸から前記工具ホルダを解放して前記タッチセンサを前記ワーク上面の指定された位置に設置する、
   ことを特徴とする工具長測定方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の工具長測定方法において、
   前記タッチセンサは、前記ワークの加工終了までの間、前記ワークの上面に設置され、
   前記ワークの加工前および加工中の任意に時点において、前記工具長測定工程を実行する、
   ことを特徴とする工具長測定方法。
5. ワークを載置するテーブルと、前記ワークを加工する工具が装着される主軸と、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させる相対移動機構とを備えた工作機械において、
   前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納した工具収納装置と、
   前記工具収納装置と前記主軸との間で前記工具ホルダまたはタッチセンサの交換を行う自動工具交換装置と、
   前記テーブルにおいて前記ワークが載置される座標位置情報と、前記ワークの上面において前記タッチセンサが設置される座標位置情報、とを予め登録する登録部と、
   制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記自動工具交換装置の駆動により、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記登録部に予め登録された前記ワーク上面の座標位置に設置するタッチセンサ設置手段と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させる相対移動指令手段と、前記タッチセンサからの接触検知信号を基に前記工具の工具長を測定する工具長測定手段とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする工作機械。
6. ワークを載置するテーブルと、前記ワークを加工する工具が装着される主軸と、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させる相対移動機構とを備えた工作機械において、
   前記工具を有する工具ホルダおよび前記工具の先端が接触可能かつ前記工具の先端接触を検知可能なタッチセンサを収納した工具収納装置と、
   前記工具収納装置と前記主軸との間で前記工具ホルダまたはタッチセンサの交換を行う自動工具交換装置と、
   制御装置とを備え、
   前記タッチセンサは、工具ホルダに一体的に設けられ、
   前記工具ホルダは、前記主軸に着脱可能に装着される主軸装着部と、この主軸装着部の上面内部に前記タッチセンサを配置したタッチセンサ収納部と、前記ワークの上面に設置される台部とを有し、
   前記制御装置は、前記自動工具交換装置の駆動により、前記工具収納装置の中から前記タッチセンサを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記主軸と前記テーブルとを相対移動させて前記タッチセンサを前記ワーク上面の予め指定された位置させ、前記主軸から前記工具ホルダを解放して前記タッチセンサを前記ワーク上面の指定された位置に設置するタッチセンサ設置手段と、前記工具収納装置の中から前記工具を有する工具ホルダを取り出して前記主軸に保持させたのち、前記タッチセンサの設置位置に前記工具が位置するように、前記テーブルと前記主軸とを相対移動させ、前記工具の先端を前記タッチセンサに接触させる相対移動指令手段と、前記タッチセンサからの接触検知信号を基に前記工具の工具長を測定する工具長測定手段とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする工作機械。

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