JP6210591B2 - マシニングセンタ、接触検知装置、及び、接触検出用センサプローブ - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンタ、接触検知装置、及び、接触検出用センサプローブに係り、例えば、加工対象であるワークの加工精度の検出や、加工前におけるワークの着座状態の検出に関する。

ワークに対して切削加工や孔開け加工等の各種加工処理を行うマシニングセンタが使用されている。
ワークをマシニングセンタで加工する場合、専用の治具盤でワークをセット（着座）し固定すると共に、各種加工に対応する加工具をＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）マガジンから主軸にセットし、皿取り加工（サライ加工）や孔開け加工等が行われる。
このようなマシニングセンタでは、加工後のワークの寸法（加工精度）の測定を行っている（特許文献１）。
また、マシニング装置によっては、治具盤に設置したワークが浮き上がることなく設置できているか否かを確認する、着座検出が加工前に行われる。

ワーク加工後の寸法精度測定は、例えば、主軸に通電式のセンサを搭載し、ワークと刃物が接触したとき電流値を測定する方法が提案されている（特許文献１）。
また、刃具（加工具）の代わりに、測定したワークの寸法を無線や有線により出力するタッチセンサを主軸に取付けることで測定する方法も存在する。

特開平５−２１５８６９号公報

しかし、特許文献１記載の、通電式センサの構造では、主軸のベアリングを通電経路としているため、主軸ベアリングがセラミック等の非導電性である場合には使用することができなかった。
また、タッチセンサを使用した場合、無線で信号を出す装置が組込まれているためセンサ本体が大きくなり、小型の装置に使用することができない。一方、有線で信号を出すタッチセンサでは小型化可能であるが、有線であるため、通常の刃具と同様にＡＴＣマガジンからセンサを供給することは困難である。

また、従来のマシニングセンタでは、寸法測定用のセンサを使用して着座検出を行うことはできなかった。
着座検出の方法として、ワークと治具盤の間にエアー回路を設けエアーのリークを測定することで検出する方法が存在するが、ワークと治具盤の表面性状に依存するため安定した測定が困難である。

本願発明は、センサプローブをＡＴＣマガジンから供給可能であり、主軸のベアリングが非導電性であってもワークの精度測定を可能にすることを第１の目的とする。
また、精度測定に加え、ワークの着座検出を可能にすることを第２の目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、マシニングセンタの加工具を保持するチャック機構によって保持される接触検出用センサプローブであって、導電材で形成され、前記チャック機構により保持される保持部が形成されたホルダと、前記ホルダに保持された導電性の接触片と、前記ホルダに配設され、前記ホルダが前記チャック機構により保持されることで、前記マシニングセンタに配設された導電手段と接触し、前記導電手段と前記接触片とを導通させる通電手段と、を具備し、前記通電手段は、皿バネ状の通電リングである、ことを特徴とする接触検出用センサプローブを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、マシニングセンタに配設された通電部に電力を供給する電力供給手段と、前記請求項１に記載した接触検出用センサプローブにおける前記接触片が、接地状態にあるワーク等の導電材と接触したことを、前記電力供給手段からの通電の有無により検出する、接触検知手段と、を具備したことを特徴とする接触検知装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、加工機本体と、軸受けにより前記加工機本体に保持されるスピンドルと、前記スピンドルに加工具を取り付けるチャック機構と、前記軸受けよりも、前記加工具が取り付けられる側に配設された導電手段と、請求項１に記載した接触検出用センサプローブと、請求項２に記載の接触検知装置と、を備えたことを特徴とするマシニングセンタを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記加工機本体の、前記加工具が取り付けられる側に配設された前側フランジを備え、前記導電手段は、前記前側フランジに配設されたことを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記導電手段は、前記前側フランジと絶縁されていることを特徴とする請求項４に記載のマシニングセンタを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、Ａ軸を中心に回転可能な治具盤と、前記治具盤に固定され、前記ワークが載置され、前記ワーク載置箇所に対応して形成された複数の貫通孔を有する載置リングと、前記載置リング上に載置されたワークを固定する固定手段と、を具備することを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のマシニングセンタを提供する。

本発明によれば、センサプローブをＡＴＣマガジンから供給可能であり、主軸のベアリングが非導電性であってもワークとの接触を検知することでワークの精度測定を行うことができる。
また、請求項８記載の発明によれば、精度測定に加え、ワークの着座検出を接触検知により行うことができる。

本発明に係るワーク自動加工装置のブロック図である。 図１に示すワーク加工用治具の全体上面図である。 接触検出における電流の流れと接触の検知について表した説明図である。 センサプローブの外観構成を表した図である。 センサプローブを加工機構の前側フランジに取り付けた状態を表した図である。 導電部の詳細を表した図である。 チャック機構によりセンサプローブを取り付けた加工機構の構成を表した図である。 治具装置について表した図である。 プローブ先端とワークＷ等々の接触を検出する状態を表したもので、（ａ）は着座検出の状態、（ｂ）はワークＷの加工精度測定の状態を表した図である。

以下本願発明のマシニングセンタ、接触検知装置、及び、接触検出用センサプローブにおける好適な実施形態について説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態のマシニングセンタ１では、Ｚ軸方向に形成された主軸に通電経路として使用するのではなく、主軸を通らない導電部を形成し、この導電部に接触検出用センサプローブのホルダに取り付けた皿バネ状の通電リングを接触させることで、導線（通電ライン）を確保するものである。このように、本実施形態では、無線信号を使用したタッチセンサを使用していないため、小型の装置（例えばＢＴ３０程度）にも適用が可能である。
通電リングは、主軸のチャック機構によって主軸に取り付けることで、導電部と接触する。この通電リングは、複数の径方向のスリットが形成された皿バネとすることで、導電部と確実に接触するように構成される。
導電部と接触する通電リングは、リング状にすることで、ドライブキーのないホルダで位相が代わっても（３６０度いずれの位相角度でチャックした場合でも）通電できるように構成される。
導電部は、主軸が固定される前側（ワーク側）のフランジの一部に形成される。導電部は、絶縁体を介して前側フランジに配設されることで、フランジ及び主軸側と絶縁されている。
ワーク等との接触を検出するプローブは、軸方向に付勢するバネによって軸方向に可動な状態でホルダに配設される。これにより、プローブ先端がワーク等に接触した際に、プローブがバネで軸方向に逃げることで、ワーク等との衝突負荷が低減される。

本実施形態では、プローブ先端とワークＷ等々の接触を検出し、その接触検出の際の位置情報から着座検出や加工精度の測定を行うものである。従って、測定（接触検出）は、導電性のワークＷが対象である。
接触検知部から導電部を介してプローブに給電される。この状態で、プローブ先端がワーク等に接触することで、電流がプローブからワーク等へ伝わりアースに落ちたことを検出することで、通電の検知、すなわち、プローブの接触を検出する。
そして、治具盤上のワーク寸法検出を行う場合には、治具盤の基準面又はワークＷとプローブとの接触を検出することで、Ｚ軸方向の位置を検出し、その検出した位置の差からワーク厚み、加工後の寸法を測定する。
なお、プローブの形状を変えることでＺ軸方向だけでなく、ＸＹ方向の測定も可能である。

マシニングセンタ１は、Ａ軸を搭載し、治具盤を反転する機能を備えると共に、治具盤には、ワークの設置面に対応してプローブが通る貫通孔が複数形成され、ワークを設置した状態の治具盤をＡ軸で反転することで、ワーク底面（治具盤との設置面）を測定することができるようになっている。
そして、プローブにより、基準面（ワークの配置面と反対側に形成）と、ワーク底面の位置をプローブで測定し、その段差をＺ軸の位置で確認することでワークの浮き上がり状態を検出する（着座検出）。
同一プローブで、ほぼ同時に基準面とワーク面、基準面とワーク底面の位置を測定するので、Ｚ軸の温度変化による位置誤差等の影響を極力排除した状態でワークの浮き上がりを検出することができる。

（２）実施形態の詳細
図１は、本実施形態におけるマシニングセンタ１の全体構成を表したものである。
図１に示すように、本実施形態のマシニングセンタ１は、ワークＷにおける異なる複数の被加工面を自動的に加工する装置であって、治具装置１００と、
ワークＷを治具装置１００にセットする際にワーク押さえ１３０を一時退避する仮置き場１６０、複数のワークＷが収納されたパレット（収納トレー）２００と、パレット２００内に収納されている加工前のワークＷを治具装置１００に搬送すると共に、加工終了後に、そのワークＷを再度パレット２００内に搬送する搬送ロボット３００と、治具装置１００に固定されたワークＷに対して加工を行う加工機構４００と、ワークＷの加工を行う各種加工具（本実施形態における接触検出用のセンサプローブ５１１を含む）５１０を収納する加工具収納部５００と、着座検出や加工精度の測定において後述するプローブ５３０（接触片）がワークＷ等と接触したことを検出する接触検知部６００と、これら各構成品を総合的に制御する制御部７００と、を備えている。

搬送ロボット３００は、例えば多関節型のロボットであり、複数の爪部を有するハンド部を具備している。ハンド部は、これら爪部を利用してワークＷを自在に把持することが可能とされている。
治具装置１００は、搬送ロボット３００によってワークＷの着脱が行われるセットポジションＳ１と、加工機構４００によってワークＷの加工が行われる加工ポジションＳ２と、の間を例えば移動プレート１５０によって往復移動自在とされている。

加工機構４００は、後述するようにスピンドル（回転軸）４２０とチャック機構４５０を備えている。加工具収納部５００から加工内容に応じた加工具５１０を選択し、加工具５１０のホルダ５２０をチャック機構４５０でチャックすることで、スピンドル４２０に取り付けるようになっている。
加工具収納部５００には、本実施形態における着座検出や精度測定において使用するセンサプローブ５１１の他、ワークＷを加工する際に使用する各種加工具５１２、５１３、…が保持されている。
加工具収納部５００は、加工具５１０を交換する際に、図示しない移動機構によって加工機構４００の位置に移動、退避するように構成されている。

加工機構４００は、加工ポジションＳ２に移動してきた治具装置１００に固定されているワークＷに対して、加工具５１０を適宜交換しながら予め入力された加工データに基づいてワークＷの加工を行うことが可能とされている。この際、加工機構４００は、ワークＷに対して一方向側からアプローチして加工を行うように配置されている。
なお、治具装置１００には、ワークＷの加工中に加え、任意のタイミングで加工機構４００に切削液が供給される。これにより、加工屑の除去やワークＷの洗浄、加工中におけるワークＷの冷却等が可能とされている。

制御部７００は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種インターフェース等を有している。
この制御部７００は、その動作の一例として、例えばＣＰＵが記録媒体に記憶される本発明におけるワーク加工プログラムを読み出し実行することにより、ワークの着脱と着座検出、ワークＷの加工、及び加工したワークＷの加工精度の測定を行う。

ワーク加工プログラムは、ワークＷを加工するために、マシニングセンタ１を制御するためのプログラムである。このワーク加工プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（図示せず）に記録されている。
なお、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭや半導体メモリ等の可搬媒体であり、ドライブ装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等）やインターフェース（例えば、ＵＳＢインターフェース等）を介して読み込まれるものである。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、上記可搬媒体に限られず、コンピュータシステム（ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものをいう）に内蔵されるハードディスク等の記憶部であっても良い。
更に、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。

図２は、接触検知部６００の構成を表したものである。
図２に示されるように、接触検知部６００は、リレー回路６１０を備えている。このリレー回路６１０は、入力端子と出力端子を備え、入力端子には図示しない２４Ｖの電源が接続され、出力端子には加工機構４００に配設された給電端子６２０（詳細は後述する）と接続されている。
加工機構４００にセンサプローブ５１１が取り付けられると、給電端子６２０とセンサプローブ５１１とが通電リング５４０を介して電気的に接続される。そして、センサプローブ５１１がワークＷ等に接触すると、２４Ｖ電源から供給される電流が給電端子６２０に流れる。この通電により、リレー回路６１０が作動して、センサプローブ５１１の接触を検知したことを示す検知信号が制御部７００に供給される。

図３は、接触検出における電流の流れと接触の検知について表したものである。
この図３に示されるように、治具盤１１０は、接地されている。
このため、加工機本体４１０のスピンドル４２０に取り付けられたセンサプローブ５１１のプローブ５３０が、治具盤１１０上にセットされた導電性のワークＷと接触すると、接触検知部６００からセンサプローブ５１１、ワークＷ、治具盤１１０を通してグランドに電流Ｉが流れる。
この電流Ｉの流れによって、図２に示す接触検知部６００のリレー回路６１０が作動し、制御部７００に検知信号が供給される。

図４は、センサプローブ５１１の外観構成を表したものである。
図５は、センサプローブ５１１を加工機構４００の前側フランジ４４０に取り付けた状態を表したものである。なお、加工機構４００のチャック機構については省略している。
図４に示すように、センサプローブ５１１は、ホルダ５２０、プローブ５３０、通電リング５４０を備えている。
ホルダ５２０は、その端部に中空凹部５２２を備えており、中空凹部５２２の内周面にはフランジ部５２３が形成されている。ホルダ５２０は、加工機構４００のチャック機構４５０によって、フランジ部５２３がＺ軸内側方向（図面上側）に引かれることで固定されるようになっている。
このホルダ５２０及びチャック機構４５０は、中空テーパ部の弾性変形により、フランジ端面とテーパ部が同時に接触するＨＳＫ型のチャック方式であるが、ＢＴ型など、他のチャック機構を採用するようにしてもよい。
ホルダ５２０における、通電リング５４０により固定される部分の形状については、他の加工具も同様である。

ホルダ５２０の中空凹部５２２と反対側には、図５に示すように、プローブ収納用の中空凹部５２４が形成されている。
プローブ５３０は、中央部にフランジ５３１を備えており、このフランジ５３１及びプローブ５３０の一端側５３２が、ホルダ５２０の中空凹部５２４内に収容される。
ホルダ５２０の中空凹部５２４内には、バネ５５０が配設され、このバネ５５０内にプローブ５３０の一端側５３２が収容されている。バネ５５０の解放時の長さはプローブ５３０の一端側５３２の長さよりも長く形成され、バネ５５０の一端部は中空凹部５２４の底部と接し、他端部５３３はプローブ５３０のフランジ５３１面と接することで、プローブ５３０を一端側から他端側の軸方向に付勢している。

このバネ５５０による軸方向の付勢力に対して、ホルダ５２０に対する基準位置にプローブ５３０を保持するために、ホルダ５２０の他端側外周面に形成された雄ネジとナット５６０とを螺合させることで、プローブ５３０を固定している。
すなわち、ナット５６０には内側フランジが形成され、この内側フランジ面と、プローブ５３０のフランジ５３１のフランジ面とが当接することで、バネ５５０の付勢力に対してプローブ５３０を固定している。
プローブ５３０の収納部分（フランジ５３１と一端側５３２）の長さは、ホルダ５２０の中空凹部５２４の深さよりも短く形成されているため、プローブ５３０の先端（他端側）がワークＷ等に接触した際にプローブ５３０が軸方向内側（中空凹部５２２側）に逃げる構造となっており、これにより、接触時の負荷が軽減される。

図４、５に示すように、ホルダ５２０には皿バネとして機能する、円環状の通電リング５４０が取り付けられている。通電リング５４０は、その内周端面が、ホルダ５２０の外周面に形成された円環状の溝５２１と嵌合することで取り付けられている。
通電リング５４０は、その外周部分に径方向のスリット５４１が複数形成されている。このスリット５４１は、シールエア供給路４８０から供給されるシール用のエアが抜けるための通路を確保するためのものであり、エアが別箇所から抜ける構造の場合にはスリット５４１を省略することができる。

図５に示すように、加工機構４００の前側フランジ４４０には、接触検知部６００から給電される給電端子６２０と、センサプローブ５１１とを電気的に接続するための、導電部４６０が形成されている。
図６は、導電部４６０の詳細を表した図である。
この図６に示されるように、導電部４６０は、配設される前側フランジ４４０との絶縁を確保するための第１絶縁体４６１、第２絶縁体４６３、及び通電ラインを形成する棒状の第１導電体４６２、第２導電体４６４を備えている。この第１導電体４６２、第２導電体４６４は、マシニングセンタに配設された導電手段として機能している。

前側フランジ４４０には、第１導電体４６２よりもわずかに大きいサイズの、終端側が解放された凹部が形成され、当該凹部に第１導電体４６２が配設されると共に、この第１導電体４６２と凹部の底面、両側面、中心側端面の四面との間には、第１導電体４６２と前側フランジ４４０とを絶縁する第１絶縁体４６１が配設されている。
第１導電体４６２の上面（図面下側）には、円環状の第２絶縁体４６３が配置される。第２絶縁体４６３は、複数のボルト４７５によって、前側フランジ４４０に固定されることで、第１絶縁体４６１と第１導電体４６２を上面から固定している。

第２絶縁体４６３には、棒状の第２導電体４６４と略同一サイズの凹部が形成され、この凹部に第２導電体４６４が嵌挿される。
第１導電体４６２には、長さ方向に沿った３箇所に雌ネジが形成されている。第１導電体４６２の内側二箇所の雄ネジ位置に対応して、第２絶縁体４６３と第２導電体４６４には貫通孔が二箇所ずつ形成されている。
そして２本の通電ネジ４７２を、第２絶縁体４６３と第２導電体４６４の貫通孔に挿通し、第１導電体４６２の内側二箇所の雌ネジに螺合することで、第２導電体４６４が固定される。通電ネジ４７２は、導電材であり、第１導電体４６２と第２導電体４６４との導通路を形成している。
一方、第１導電体４６２の外側に形成された雌ネジには、端子固定ネジ４７１が螺合されることで、給電端子６２０を固定している。給電端子６２０は、配線６３０により接触検知部６００のリレー回路６１０に接続されている。

図５、図６に示されるように、第２導電体４６４の表面は、前側フランジ４４０と同一面に配設される。
そして、センサプローブ５１１をチャック機構４５０でスピンドル４２０に取り付けると、センサプローブ５１１の通電リング５４０の外周端部と第２導電体４６４とが電気的に接続される。
センサプローブ５１１をチャックする際、通電リング５４０は、円環状であるため、軸心の周回り方向（周方向）の位相（角度）にかかわらず、通電リング５４０を第２導電体４６４とを接続させることができる。
なお、ドライブキーによって周方向の位置決めがされるチャック機構である場合、通電リング５４０は円環状（リング状）にする必要がなく、通電リング５４０に代えて位置決めされた状態で第２導電体４６４と接続する位置に通電部材をホルダ５２０に配設するようにしてもよい。

図７は、チャック機構４５０によりセンサプローブ５１１を取り付けた加工機構４００の構成を表したものである。
加工機構４００は加工機本体４１０を備えており、この加工機本体４１０に図５で説明した前側フランジ４４０がボルト４７６で固定されている。
また、加工機本体４１０には、軸受け４３０を介してスピンドル４２０が回転可能に保持されている。本実施形態では、センサプローブ５１１による接触検知を行う場合に、軸受け４３０を接触検知用の通電ラインとしていないため、セラミックボール等を使用した非導電性の軸受けを使用することができる。

スピンドル４２０の先端中央部にはＨＳＫ型のチャック機構４５０が配設されている。
チャック機構４５０は、ドローボルト４５１、ドローバー４５２、及びコレット４５３を備えている。
ドローボルト４５１の先端（センサプローブ５１１側）には、先端側に拡径したテーパ部が形成されたドローバー４５２が固定される。ドローバー４５２は、加工具をチャックしていない状態では先端方向（図面下方向）に移動し、チャック時には逆方向（内側）に移動するようになっている。
コレット４５３は、軸方向のスリ割りが形成されており、このコレット４５３内にドローバー４５２が挿通されている。

センサプローブ５１１等の加工具５１０をチャックする際には、加工具５１０をセットした後、ドローバー４５２が内側（図面上側）に移動する（引き上げる）と、この引き上げに伴いドローバー４５２も内側に引き上げられる。ドローバー４５２の先端はテーパ状に拡径しているため、ドローバー４５２の内側への引き上げによって、コレット４５３のスリ割りで区分された各先端部も外側に広がり、コレット４５３の外周に形成されたテーパー面とホルダ５２０の中空凹部５２２内に形成されたフランジ部５２３とが接触すると共に、加工具５１０も内側に引き上げられることで固定される。
逆に、加工具５１０を解放する場合には、ドローボルト４５１が先端方向に移動することでコレット４５３によるホルダ５２０の固定が解放される。

加工機本体４１０の先端には、切削液を供給する切削液供給路４９０が配設されており、切削液吐出口４９１からチャック機構４５０によりチャックした加工具５１０の先端に向けて切削液が供給されるようになっている。
なお、図７で示した、加工具５１０の１つであるセンサプローブ５１１がチャックされた状態では行われず、切削加工等を行う他の加工具５１０によってワークＷの切削加工等を行う場合に、その切削加工箇所に向けて切削液が切削液吐出口４９１から供給される。
一方、図７で示したように、センサプローブ５１１がチャックされて接触検出が行われる場合には、プローブ５３０先端とワークＷとの接触を検出するための電源が、配線６３０、給電端子６２０、第１導電体４６２、通電ネジ４７２、第２導電体４６４、を介して接触検知部６００から、センサプローブ５１１の通電リング５４０に供給される。そして、センサプローブ５１１以外の加工具５１０がチャックされた状態では、接触検知部６００からは給電されない。

図８は治具装置１００について表したものである。
治具装置１００は、回転治具体１１０と、ワークＷが載置される載置リング（載置部材）１２０と、この載置リング１２０における載置面１２５との間でワークＷを押さえ込むワーク押さえ１３０を備えている。
図示しないが、治具盤１１０には、ワーク押さえ１３０を載置リング１２０側に押圧して、ワークＷを押さえ込みによって保持させるクランプ部が開閉自在に取付けられている。
ワーク押さえ１３０とクランプ部は、ワークを固定する固定手段として機能している。

回転治具体１１０は、ワークＷを保持すると共に、図示しないモータによってＡ軸周りに保持したワークＷを回転、及び、任意の角度で固定させることができるように構成されている。回転治具体１１０は、加工ポジションＳ２（図１参照）において、角回転角度で加工に供されるワークＷの被加工面を外部に露出させた状態とすることで、加工具５１０による加工が行われる。

回転治具体１１０は、Ａ軸方向（図面左右方向）に延在すると共に、Ａ軸を中心に所定の直径で概略円柱状に形成されている。この回転治具体１１０における左右方向の中央部には、環状鍔部１１１が形成されている。
環状鍔部１１１は、例えば上下方向から切削加工されることで所定の厚みにベース板が形成され、更にベース板の中央部にワークＷの外径よりも大径の貫通孔が形成されることで、環状の鍔として形成されている。

載置リング１２０は、回転治具体１１０における環状鍔部１１１に対して下方側から固定される部材であって、リング状に形成されている。
この載置リング１２０は、環状鍔部１１１の下面に当接する第１リング１２１と、この第１リング１２１に対して一体的に形成された、環状鍔部１１１の径方向内側に配設される第２リング１２２と、を備えており、第１リング１２１に周方向一定間隔で形成された複数のねじ孔において、固定ねじ１２１ａによって環状鍔部１１１に固定されている。これにより、載置リング１２０の全体が、回転治具体１１０に対して一体的に固定されている。

第２リング１２２は、その一方の面である基準面１２３が、着座検出の際の基準面となる。
第２リング１２２は、他方の面である載置面１２５が、治具盤１１０における環状鍔部１１１の上面に対して面一とされている。この第２リング１２２の載置面１２５にワークＷが載置される。
第２リング１２２には、第２リング１２２の内周面と載置されたワークＷの外周面との間となる位置に、複数（本実施形態では３つ）の貫通孔１２４が形成されている。貫通孔１２４は、ワークＷの着座検出を行うためのもので、センサプローブ５１１のプローブ５３０が孔側面と接触せずに挿通できるように、プローブ５３０の径よりも大径に形成されている。
第２リング１２２の載置面（上面）には、ワークＷの形状に倣った図示しない窪み部が形成され、これにより微小な段差が付いている。そして、この窪み部を利用することで、ワークＷを決められた方向に向けた状態で載置することが可能とされている。

ワーク押さえ１３０は、載置リング１２０の載置面に載置されたワークＷ上に重ねられ、図示しないクランプ部による押圧力によって、載置面１２５との間で該ワークＷを押さえ込んで保持する部材である。

次に、以上の通り構成されたマシニングセンタ１による、ワークＷを加工する工程について説明する。
制御部７００に加工の開始信号が入力されると、制御部７００は、ワーク加工プログラムにしたがって、各構成品（加工対象ワーク）に対応する次の各作動を開始する。

（１）ワークセット工程
加工対象であるワークＷを治具装置１００にセットする工程である。
図１に示すように、治具装置１００は、ワークＷをセットするためにセットポジションＳ１に移動する。
そして、搬送ロボット３００により、そのハンド部の爪でワーク押さえ１３０を把持し、治具装置１００から仮置き場１６０に搬送及び載置する。
次いで搬送ロボット３００は、パレット２００内に収納されている未加工のワークＷを把持し、該ワークＷを治具装置１００まで搬送し、載置リング１２０の載置面１２５上に載置する（図８参照）。
ワークＷを載置した後、搬送ロボット３００は、仮置き場１６０のワーク押さえ１３０を把持して治具装置１００まで搬送し、ワークＷに被せるようにしてセットする。
そして、図示しないクランプ部の閉操作により、ワーク押さえ１３０を載置リング１２０側に押圧して、ワークＷを押さえ込みによって保持させる。

（２）着座検出工程
センサプローブ５１１により、セットしたワークＷの着座状態を検出する工程である。
加工具収納部５００が加工ポジションＳ２に移動する。この際、加工具収納部５００は、着座検出で使用するセンサプローブ５１１の保持位置が加工機本体４１０の直下となるように移動する。
そして、加工機本体４１０がＺ軸下方向に移動し、センサプローブ５１１のホルダをチャック機構４５０によりチャックした後、チャックしたセンサプローブ５１１と共に上方向に移動して待機する。
なお、このセンサプローブ５１１をチャックする工程は、ワークセット工程と並行して行うことも可能である。

ワークＷがセットされると、治具装置１００は、セットポジションＳ１から加工ポジションＳ２に移動する。
図９は、プローブ先端とワークＷ等々の接触を検出する状態を表したもので、（ａ）は着座検出の状態、（ｂ）はワークＷの加工精度測定の状態を表したものである。
加工ポジションＳ２に移動した治具装置１００は、図９（ａ）に示すように、治具盤１１０をＡ軸回りに１８０度回転させることで、ワークＷの底面を上側（加工機本体４１０側）に向ける。

一方、接触検知部６００は、給電端子６２０から加工機本体４１０の導電部４６０に対して２４Ｖの電圧を給電する。この２４Ｖの通電ラインは、センサプローブ５１１をチャックした際に、通電リング５４０が導電部４６０の第２導電体４６４と接触することで、センサプローブ５１１の先端まで、すなわち、通電リング５４０、ホルダ５２０、を介してプローブ５３０の先端まで形成されている。
そして、図３で説明したように、治具盤１１０は接地されているため、プローブ５３０の先端がワークＷ等に接触することで、グランドに電流Ｉが流れる。この電流Ｉの流れが接触検知部６００で検知される。

着座検出をする場合に加工機本体４１０は、第１リング１２１に形成された貫通孔１２４の近傍で貫通孔１２４を避けた位置（図９（ａ）、（Ａ）の位置）に移動した後、プローブ５３０の先端が載置リング１２０の基準面１２３と接触するまで、Ｚ軸下方に徐々に移動する。
そして、プローブ５３０の先端が基準面１２３に接触すると、プローブ５３０の先端から、電流Ｉが載置リング１２０及び治具盤１１０を介してグランドに流れることで、接触検知部６００で検知され制御部７００に通知される。この接触を検知した際の加工機本体４１０のＺ軸方向の位置（すなわち、基準面１２３の位置）ｚ１が制御部７００で認識される。

基準面１２３のＺ軸方向の位置を検出すると、加工機本体４１０は一端上方に戻った後、貫通孔１２４の位置（図９（ａ）、（Ｂ）の位置）まで移動する。そして、貫通孔１２４を通り、プローブ５３０の先端がワークＷと接触するまで、Ｚ軸下方に徐々に移動する。
プローブ５３０の先端がワークＷに接触したことを電流Ｉにより接触検知部６００で検出すると、その接触検知の際のＺ軸方向の位置（ワークＷ底面の位置）ｚ２が制御部７００で認識される。

以上の、基準面１２３のＺ軸方向位置とワークＷ底面の位置の検出を、載置リング１２０に形成した各貫通孔１２４に対して行う。
そして、各貫通孔１２４の位置において、ワークＷ底面が載置面１２５から浮いていない状態で載置されているか否かを判断する。
すなわち、制御部７００は、各貫通孔１２４に対応して検出した基準面１２３に対するワークＷ底面までの距離Ｌ＝ｚ１−ｚ２を算出する。この距離ＬがＬ≦Ｔ＋ｈである場合、すなわち、載置リング１２０における第２リング１２２の厚さＴと等しいか、又は所定誤差範囲内（閾値ｈ以内）であれば、当該貫通孔１２４に対応する位置において、ワークＷは載置面１２５から浮き上がりがなく接していると判断される。

制御部７００は、全ての貫通孔１２４（本実施形態では３箇所）に対して、浮き上がりがないと判断された場合に、ワークＷの載置面１２５への着座が成功していると判断する。
着座が成功していると判断された場合、着座検出の後処理として、接触検知部６００は給電端子６２０への給電を停止すると共に、治具装置１００は治具盤１１０をＡ軸回りに再度１８０度回転させ、加工面を上側（加工機本体４１０側）に向ける。

一方、いずれか一箇所以上で、ワークＷの浮きが検出（Ｌ＞Ｔ＋ｈと判断）された場合、制御部７００はワークＷの着座に成功していない場合、例えばワークＷ側に何らかの問題があると判断して一旦ワークＷの払い出しを行い、新たな別のワークＷのセットを上記説明した工程を繰り返して再度行う。そして、そのワークＷについて再び保持状態の判別を行う。
なお、ワークＷを交換したにも関わらず、ワークＷの着座失敗が所定回数連続した場合には、ワークＷ側の問題ではなく、装置側の問題であるとして機械停止を行うと共に、例えばアラーム音等を報知して作業者等に対して点検等の必要な作業を行うように警告を促す。

以上説明したように、着座検出では、基準面１２３の位置を測定した直後に、ワークＷ底面の位置を測定している。すなわち、同一のセンサプローブ５１１で、ほぼ同時に基準面１２３とワーク面、基準面とワークＷの底面位置を測定しているので、Ｚ軸の温度変化による位置誤差等の影響を極力排除した状態でワークＷの着座検出を行うことができる。
なお、説明した実施形態では各貫通孔１２４毎に、基準面１２３を測定しているが、各貫通孔１２４に共通する基準面１２３を１箇所だけ測定するようにしてもよい。この場合、いずれかの基準面１２３の位置を測定した後、引き続き３箇所の貫通孔１２４に対応するワークＷ底面位置の測定を行う。そして、１の基準面１２３の位置に対する３箇所のワークＷ底面位置から、各ワークＷ底面測定位置における浮きがあるか否かが判断される。

（３）加工工程
加工内容に併せた加工具５１０によりワークＷを所定の形状に加工する工程である。
着座検出が終了すると、加工機本体４１０に加工具５１０を取り付けるために、治具装置１００がセットポジションＳ１に退避し、加工具収納部５００が加工ポジションＳ２に移動する。
その後加工機本体４１０は、着座検出で使用したセンサプローブ５１１の対応収納箇所まで移動し、センサプローブ５１１のチャックを解放した後、ワークＷの加工に使用する加工具５１０上に移動しチャック機構４５０により加工具５１０の取付を行う。
その後、加工具収納部５００が退避し、治具装置１００がセットポジションＳ１から加工ポジションＳ２に移動する。

そして、加工内容に応じて、加工具５１０とワークＷとの相対的な位置、と角度を各軸毎に変更しながらワークＷの加工を行う。加工具５１０における加工の際には、切削液吐出口４９１から加工箇所にむけて切削液が供給される。
なお、加工内容によっては、加工具５１０を適宜変更する。この変更は、センサプローブ５１１から他の加工具５１０への変更と同様に行われる。

（４）加工精度の測定工程
加工したワークＷの加工精度を測定する工程である。
ワークＷに対する全ての加工が完了すると、治具装置１００をセットポジションＳ１に一時退避させ、加工具収納部５００を加工ポジションＳ２に移動させる。
そして、加工機本体４１０のチャック機構４５０により、取り付けられている加工具５１０のチャックを解除すると共に、新たにセンサプローブ５１１をチャックする。センサプローブ５１１をチャックした後、加工具収納部５００を退避させ、加工後のワークＷを保持している治具装置１００をセットポジションＳ１から加工ポジションＳ２に戻す。

次に、図９（ｂ）における（Ｃ）、（Ｄ）…に示すように、各加工箇所に対応して予め規定されている測定箇所において、センサプローブ５１１の接触検知を行うことで当該測定位置におけるＺ軸方向位置を測定する。この測定は、載置リング１２０の載置面１２５が水平となる状態で行われる。
制御部７００は、各測定位置の値から加工精度を判断する。

なお、着座検出と同様に、加工精度を判断するための第２基準面として、第２リング１２２の載置面１２５を測定することで、載置面１２５のＺ軸方向位置に対する各測定箇所のＺ軸方向位置から加工精度を判断するようにしてもよい。この場合、着座検出の場合と同様に、ワーク押さえ１３０にプローブ５３０を挿通する貫通孔を形成しておく。
これにより、着座検出の場合と同様に、第２基準面と各測定箇所との測定時間差が小さいため、Ｚ軸の温度変化による位置誤差等の影響を極力排除した状態で加工精度の測定を行うことができる。

なお、ワーク押さえ１３０は、環状鍔部１１１に固定されている載置リング１２０と異なり、ワークＷの交換毎に退避されるものであるため、周方向の位置決め精度は低くなる。そこで、ワーク押さえ１３０の貫通孔を、周方向に沿って曲がった長円形とするようにしてもよい。

以上、本実施形態の１実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、請求項に記載した範囲において種々の変更を加えることが可能である。
説明した実施形態では、導電手段として機能する導電部４６０を前側フランジ４４０に固定配置する場合について説明したが、導電部４６０を前側フランジ４４０から離れた状態（所定間隔をおいた位置）に配設するようにしてもよい。

Ｗ ワーク
１ マシニングセンタ
１００ 治具装置
１１０ 治具盤
１２０ 載置リング
１３０ ワーク押さえ
２００ パレット
３００ 搬送ロボット
４００ 加工機構
４１０ 加工機本体
４２０ スピンドル
４３０ 軸受け
４４０ 前側フランジ
４５０ チャック機構
４６０ 導電部
４６１ 第１絶縁体
４６２ 第１導電体
４６３ 第２絶縁体
４６４ 第２導電体
５００ 加工具収納部
５１１ センサプローブ
５２０ ホルダ
５３０ プローブ
５４０ 通電リング
６００ 接触検知部
７００ 制御部

Claims (6)

1. マシニングセンタの加工具を保持するチャック機構によって保持される接触検出用センサプローブであって、
   導電材で形成され、前記チャック機構により保持される保持部が形成されたホルダと、
   前記ホルダに保持された導電性の接触片と、
   前記ホルダに配設され、前記ホルダが前記チャック機構により保持されることで、前記マシニングセンタに配設された導電手段と接触し、前記導電手段と前記接触片とを導通させる通電手段と、を具備し、
   前記通電手段は、皿バネ状の通電リングである、
   ことを特徴とする接触検出用センサプローブ。
   
2. マシニングセンタに配設された通電部に電力を供給する電力供給手段と、
   前記請求項１に記載した接触検出用センサプローブにおける前記接触片が、接地状態にあるワーク等の導電材と接触したことを、前記電力供給手段からの通電の有無により検出する、接触検知手段と、
   を具備したことを特徴とする接触検知装置。
   
3. 加工機本体と、
   軸受けにより前記加工機本体に保持されるスピンドルと、
   前記スピンドルに加工具を取り付けるチャック機構と、
   前記軸受けよりも、前記加工具が取り付けられる側に配設された導電手段と、
   請求項１に記載した接触検出用センサプローブと、
   請求項２に記載の接触検知装置と、
   を備えたことを特徴とするマシニングセンタ。
   
4. 前記加工機本体の、前記加工具が取り付けられる側に配設された前側フランジを備え、
   前記導電手段は、前記前側フランジに配設されたことを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタ。
   
5. 前記導電手段は、前記前側フランジと絶縁されていることを特徴とする請求項４に記載のマシニングセンタ。
   
6. Ａ軸を中心に回転可能な治具盤と、
   前記治具盤に固定され、前記ワークが載置され、前記ワーク載置箇所に対応して形成された複数の貫通孔を有する載置リングと、
   前記載置リング上に載置されたワークを固定する固定手段と、
   を具備することを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のマシニングセンタ。

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