JP7316200B2 - 工具位置検出装置及び工作機械 - Google Patents
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Description
本発明は、工具位置検出装置及び工作機械に関する。
従来、工具を刃物台に位置精度高く取り付けるためのツールセッターが知られている。例えば、特許文献１に記載のツールセッターは、位置合わせ用顕微鏡の中心にバイトの先端を合致させることにより縦横位置を決定し、ハイトゲージの先端にバイトの先端を合わせ、高さ位置を決定する。
上記特許文献１に記載の構成では、ツールセッターを使用して、バイトの先端の位置合わせを行う必要があり、手間がかかっていた。また、ツールセッターを使用して工具を刃物台に位置精度高く取り付けた場合であっても、主軸及び主軸台等の熱変形によりワークと工具の相対的な位置関係が変化し、精度の高いワークの加工が困難であった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、工具を位置合わせする手間を低減しつつ、精度の高いワークの加工を実現することができる工具位置検出装置及び工作機械を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る工具位置検出装置は、ワークを把持しつつ軸回転させる主軸に装着されるブラケットと、平面状に形成される工具検出面を有し、前記工具検出面に工具が接触又は接近することを検出し、前記主軸に前記ブラケットを介して支持される工具センサと、を備え、前記工具センサは前記主軸の主軸中心線の延長線上に設けられ、前記ブラケットは前記主軸の先端に位置するチャックナットに装着される。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る工具位置検出装置は、工作機械に搭載される工具位置検出装置であって、ワークを把持するコレットチャック及び前記コレットチャックとともに軸回転する主軸部を有する主軸における前記コレットチャックよりも外周側の主軸先端面に固定されるブラケットと、平面状に形成される工具検出面を有し、前記工具検出面に工具が接触又は接近することを検出する工具センサと、前記主軸の主軸中心線の延長線上に延び、前記ブラケットにおける前記主軸先端面とは反対側に取り付けられ、前記工具センサを支持する支持柱部と、を備え、前記支持柱部は、前記主軸中心線の延長線に直交し、前記支持柱部における前記主軸から遠い１つの柱先端面と、前記主軸中心線の延長線の周囲を囲むように位置し、前記主軸中心線の延長線と平行である複数の柱側面と、を備え、複数の前記工具検出面のうち、前記柱先端面に対応して設けられる第１工具検出面、及び前記工作機械の高さ方向に平行である前記柱側面に対応して設けられる第２工具検出面は、それぞれ、前記主軸中心線の延長線と同じ高さに位置する。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る工具位置検出装置は、工作機械に搭載される工具位置検出装置であって、ワークを把持するコレットチャック及び前記コレットチャックとともに軸回転する主軸部を有する主軸における前記コレットチャックよりも外周側の主軸先端面に固定されるブラケットと、平面状に形成される工具検出面を有し、前記工具検出面に工具が接触又は接近することを検出する工具センサと、前記主軸の主軸中心線の延長線上に延び、前記ブラケットにおける前記主軸先端面とは反対側に取り付けられ、前記工具センサを支持する支持柱部と、を備え、前記支持柱部は、前記主軸中心線の延長線に直交し、前記支持柱部における前記主軸から遠い１つの柱先端面と、前記主軸中心線の延長線の周囲を囲むように位置し、前記主軸中心線の延長線と平行である複数の柱側面と、を備え、複数の前記工具検出面のうち、前記柱先端面に対応して設けられる第１工具検出面、及び前記工作機械の高さ方向に平行である前記柱側面に対応して設けられる第２工具検出面は、それぞれ、前記主軸中心線の延長線と同じ高さに位置する。
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る工作機械は、前記工具位置検出装置と、前記主軸と、前記工具、及び前記工具を保持する刃物台を有する工具ユニットと、前記工具を前記主軸に対して相対的に移動させる移動機構と、前記主軸及び前記移動機構を制御し、前記移動機構を介して前記工具を前記工具検出面に接触又は接近させたときの前記工具センサの検出結果に基づき工具位置を取得し、取得した前記工具位置と予め設定される基準位置の差に基づき補正量を取得し、取得した前記補正量を加味して前記主軸により把持されたワークを前記工具により加工する制御部と、を備える。
本発明によれば、工具位置検出装置及び工作機械において、工具を位置合わせする手間を低減しつつ、精度の高いワークの加工を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る工具位置検出装置及び工作機械について図面を参照して説明する。
図１に示すように、工作機械１は、ワークを加工するＮＣ（Numerical Control）旋盤である。詳しくは、工作機械１は、工作機械１全体の台であるベッドＳと、第１主軸ユニット１０と、第１Ｚ軸移動機構１３と、工具機構３０と、第２主軸ユニット７０と、工作機械１を制御する制御部３００と、操作入力部３０１と、ディスプレイ部３０２と、工具ユニット２０と、第２Ｚ軸スライド機構７５と、Ｘ軸スライド機構７６と、工具位置検出装置８０，９０と、を備える。
図１に示すように、工作機械１は、ワークを加工するＮＣ（Numerical Control）旋盤である。詳しくは、工作機械１は、工作機械１全体の台であるベッドＳと、第１主軸ユニット１０と、第１Ｚ軸移動機構１３と、工具機構３０と、第２主軸ユニット７０と、工作機械１を制御する制御部３００と、操作入力部３０１と、ディスプレイ部３０２と、工具ユニット２０と、第２Ｚ軸スライド機構７５と、Ｘ軸スライド機構７６と、工具位置検出装置８０，９０と、を備える。
（第１主軸ユニット１０）
図１に示すように、第１主軸ユニット１０は、ワークを把持しつつ軸回転させ、ワークの正面側を加工する。第１主軸ユニット１０は、ワークを回転可能に支持する正面主軸である第１主軸１４と、第１主軸１４を回転可能に支持する第１主軸台１１と、を備える。
図１に示すように、第１主軸ユニット１０は、ワークを把持しつつ軸回転させ、ワークの正面側を加工する。第１主軸ユニット１０は、ワークを回転可能に支持する正面主軸である第１主軸１４と、第１主軸１４を回転可能に支持する第１主軸台１１と、を備える。
図２に示すように、第１Ｚ軸移動機構１３は第１主軸ユニット１０を第１主軸１４の主軸中心Ｂに沿うＺ軸方向に移動させる。第１Ｚ軸移動機構１３は、Ｚ軸モータ１３ｚでねじ軸１３ａを軸回転させることでナット１３ｂとともに第１主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させる。
図４に示すように、第１主軸１４は、主軸部１４ａと、コレットスリーブ１４ｂと、コレットチャック１４ｃと、チャックナット１４ｄと、を備える。
主軸部１４ａは、円筒状をなし、第１主軸１４に内蔵される図示しないモータの駆動力により軸回転する。主軸部１４ａの外周面にはチャックナット１４ｄが嵌め込まれている。
主軸部１４ａは、円筒状をなし、第１主軸１４に内蔵される図示しないモータの駆動力により軸回転する。主軸部１４ａの外周面にはチャックナット１４ｄが嵌め込まれている。
コレットチャック１４ｃは、主軸部１４ａ内に位置し、ワークの外周面を把持可能に、周方向に沿って複数に分割された部材を有する円筒状をなす。コレットチャック１４ｃの外周面には、コレットチャック１４ｃの先端に向かうにつれて径方向外側へ傾斜する傾斜面１４ｃ１が形成されている。
コレットスリーブ１４ｂは、主軸部１４ａとコレットチャック１４ｃの間に位置し、円筒状をなす。コレットスリーブ１４ｂは、制御部３００による制御のもと、図示しないエアシリンダ等の駆動源によりＺ軸方向に移動する。コレットスリーブ１４ｂは、コレットチャック１４ｃの先端側に移動することにより、コレットチャック１４ｃの傾斜面１４ｃ１を介して、コレットチャック１４ｃを縮径させる。コレットチャック１４ｃは縮径することによりコレットチャック１４ｃ内のワークを把持する。
チャックナット１４ｄは、底部に貫通孔が形成された有底筒状をなす。チャックナット１４ｄは、側周部１４ｄ１と、先端部１４ｄ２と、を備える。側周部１４ｄ１は、主軸部１４ａの外周を囲み、Ｚ軸方向に延びる円筒状をなす。側周部１４ｄ１の内周面には、主軸部１４ａの外周面に螺合するねじ溝が形成されている。先端部１４ｄ２は、側周部１４ｄ１の工具位置検出装置８０に近い端部から側周部１４ｄ１の径方向内側に向けて延びる平板リング状をなす。先端部１４ｄ２は、コレットチャック１４ｃの先端部の外周を囲む。先端部１４ｄ２の工具位置検出装置８０に対向する先端面には、ねじ８８ｅの軸部が螺合するねじ孔１４ｄ３が形成されている。
（工具機構３０）
図１及び図２に示すように、工具機構３０は、第１主軸ユニット１０により把持されたワークに対して工具３５ａ，３６ａをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。工具機構３０は、ベッドＳに固定された固定台４１と、固定台４１に固定されるガイドブッシュレス用カバー９７と、工具ユニット３５，３６と、工具ユニット３５，３６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構３３と、工具ユニット３５，３６を高さ方向に沿うＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構３２（図２参照）と、を備える。Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３は、第１Ｚ軸移動機構１３と同様に、モータ、ねじ軸及びナットにより構成される。第１Ｚ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３は、制御部３００による制御のもと、工具３５ａ，３６ａを第１主軸１４により回転されるワークに対して移動させることによりワークの加工を行う。
図１及び図２に示すように、工具機構３０は、第１主軸ユニット１０により把持されたワークに対して工具３５ａ，３６ａをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。工具機構３０は、ベッドＳに固定された固定台４１と、固定台４１に固定されるガイドブッシュレス用カバー９７と、工具ユニット３５，３６と、工具ユニット３５，３６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構３３と、工具ユニット３５，３６を高さ方向に沿うＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構３２（図２参照）と、を備える。Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３は、第１Ｚ軸移動機構１３と同様に、モータ、ねじ軸及びナットにより構成される。第１Ｚ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３は、制御部３００による制御のもと、工具３５ａ，３６ａを第１主軸１４により回転されるワークに対して移動させることによりワークの加工を行う。
図３（ａ）に示すように、工具ユニット３５，３６は、それぞれ、バイトからなる複数の工具３５ａ，３６ａと、複数の工具３５ａ，３６ａをＸ軸方向に沿うように保持する刃物台３５ｂ，３６ｂと、を備える。工具ユニット３５，３６は、第１主軸１４に装着された工具位置検出装置８０又は第１主軸１４が把持するワークをＸ軸方向において挟み込むように位置する。
図１及び図２に示すように、固定台４１は、主軸中心Ｂを中心として形成され、主軸中心Ｂに沿う方向に貫通する空洞部４１ａを有する。空洞部４１ａには、工具位置検出装置８０又は第１主軸１４が把持するワークの周囲に位置するガイドブッシュレス用カバー９７が搭載されている。ガイドブッシュレス用カバー９７は、工具位置検出装置８０又はワークに接触しない。
（第２主軸ユニット７０）
図２に示すように、第２主軸ユニット７０は、Ｚ軸方向に第１主軸ユニット１０と向かい合う位置に設けられ、ワークを把持しつつ軸回転させ、ワークの背面側を加工する。第２主軸ユニット７０は、ワークを回転可能に支持する背面主軸である第２主軸７１と、第２主軸７１を回転可能に支持する第２主軸台７２と、を備える。第２主軸７１は、第１主軸１４と同様の構成からなる。
図２に示すように、第２主軸ユニット７０は、Ｚ軸方向に第１主軸ユニット１０と向かい合う位置に設けられ、ワークを把持しつつ軸回転させ、ワークの背面側を加工する。第２主軸ユニット７０は、ワークを回転可能に支持する背面主軸である第２主軸７１と、第２主軸７１を回転可能に支持する第２主軸台７２と、を備える。第２主軸７１は、第１主軸１４と同様の構成からなる。
図１に示すように、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６は、それぞれ、上述した第１Ｚ軸移動機構１３と同様に、モータ、ねじ軸及びナット等からなる。Ｘ軸スライド機構７６は第２主軸ユニット７０をＸ軸方向に移動させる。第２Ｚ軸スライド機構７５は、Ｘ軸スライド機構７６及び第２主軸ユニット７０をＺ軸方向に移動させる。従って、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６により、第２主軸ユニット７０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させることができる。
（工具ユニット２０）
図１に示すように、工具ユニット２０は、第２主軸ユニット７０に把持されるワークを加工する。工具ユニット２０は、ベッドＳ上に固定された刃物台２０ｂと、刃物台２０ｂに保持される複数の工具２０ａと、を備える。複数の工具２０ａは、ドリル、ターニングバイト等から構成され、Ｚ軸方向に沿って延び、Ｘ軸方向に並べられる。工具２０ａの刃先は、Ｚ軸方向における第２主軸７１に近づく方向を向く。
図１に示すように、工具ユニット２０は、第２主軸ユニット７０に把持されるワークを加工する。工具ユニット２０は、ベッドＳ上に固定された刃物台２０ｂと、刃物台２０ｂに保持される複数の工具２０ａと、を備える。複数の工具２０ａは、ドリル、ターニングバイト等から構成され、Ｚ軸方向に沿って延び、Ｘ軸方向に並べられる。工具２０ａの刃先は、Ｚ軸方向における第２主軸７１に近づく方向を向く。
（工具位置検出装置８０，９０）
図４に示すように、工具位置検出装置８０は、第１主軸１４の先端部に装着され、工具３５ａ，３６ａの接触又は接近を検出する。図３（ｂ）及び図４に示すように、工具位置検出装置８０は、複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを有する工具センサ８１と、工具センサ８１を支持する支持柱部８２と、支持柱部８２の基端部を支持するベース板部８６と、ベース板部８６を第１主軸１４に固定するブラケット８８と、工具センサ８１と制御部３００の間を電気的に接続するコード８９と、コネクタ部８４と、を備える。
図４に示すように、工具位置検出装置８０は、第１主軸１４の先端部に装着され、工具３５ａ，３６ａの接触又は接近を検出する。図３（ｂ）及び図４に示すように、工具位置検出装置８０は、複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを有する工具センサ８１と、工具センサ８１を支持する支持柱部８２と、支持柱部８２の基端部を支持するベース板部８６と、ベース板部８６を第１主軸１４に固定するブラケット８８と、工具センサ８１と制御部３００の間を電気的に接続するコード８９と、コネクタ部８４と、を備える。
図４に示すように、ブラケット８８は、基礎部８８ａと、円筒部８８ｂと、を備える。
基礎部８８ａは、第１主軸１４のチャックナット１４ｄの先端面に沿う円環状をなす。基礎部８８ａには、Ｚ軸方向に貫通する複数の貫通孔８８ｃが形成される。複数の貫通孔８８ｃは、主軸中心Ｂを中心とした基礎部８８ａの周方向に並べられている。各貫通孔８８ｃは、コレットチャック１４ｃの各ねじ孔１４ｄ３にＺ軸方向に一致する位置に設けられる。各貫通孔８８ｃには、各ねじ８８ｅが挿入される。ねじ８８ｅにより、ブラケット８８の基礎部８８ａがチャックナット１４ｄに固定される。
また、基礎部８８ａには、基礎部８８ａの中央孔８８ａ１と基礎部８８ａの外周面の間に形成されるコード通過孔８８ｄが形成される。コード通過孔８８ｄにはコード８９が通過する。
基礎部８８ａは、第１主軸１４のチャックナット１４ｄの先端面に沿う円環状をなす。基礎部８８ａには、Ｚ軸方向に貫通する複数の貫通孔８８ｃが形成される。複数の貫通孔８８ｃは、主軸中心Ｂを中心とした基礎部８８ａの周方向に並べられている。各貫通孔８８ｃは、コレットチャック１４ｃの各ねじ孔１４ｄ３にＺ軸方向に一致する位置に設けられる。各貫通孔８８ｃには、各ねじ８８ｅが挿入される。ねじ８８ｅにより、ブラケット８８の基礎部８８ａがチャックナット１４ｄに固定される。
また、基礎部８８ａには、基礎部８８ａの中央孔８８ａ１と基礎部８８ａの外周面の間に形成されるコード通過孔８８ｄが形成される。コード通過孔８８ｄにはコード８９が通過する。
円筒部８８ｂは、主軸中心Ｂを軸中心とした円筒状に形成され、基礎部８８ａの先端面の中央に位置する。円筒部８８ｂには、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔８８ｂ１が形成されている。円筒部８８ｂの貫通孔８８ｂ１の先端側にはコネクタ部８４が保持されている。円筒部８８ｂの貫通孔８８ｂ１は、基礎部８８ａの中央孔８８ａ１を介してコード通過孔８８ｄに繋がる。
コード８９の第１端部はコネクタ部８４に接続され、コード８９の第１端部と反対側の第２端部は制御部３００に接続される。コード８９は、コード８９の第１端部から円筒部８８ｂの貫通孔８８ｂ１、基礎部８８ａの中央孔８８ａ１及びコード通過孔８８ｄの順で通過し、ブラケット８８の外部に出る。コード８９が貫通孔８８ｂ１、中央孔８８ａ１及びコード通過孔８８ｄを通過することにより、コード８９は外部から保護され、例えば、コード８９におけるコネクタ部８４に接続される第１端部が折れ曲がることが抑制される。また、コード通過孔８８ｄが基礎部８８ａに形成されることにより、例えばコード通過孔が円筒部８８ｂに形成される場合に比べて、コード８９の曲率を小さくすることができ、コード８９への負担を小さくすることができる。
ベース板部８６は、ブラケット８８の円筒部８８ｂの先端面に位置し、円筒部８８ｂの貫通孔８８ｂ１の先端側開口部を塞ぐように形成される。ベース板部８６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う正方形の板状をなす。ベース板部８６は、複数のねじ８７により、ブラケット８８の円筒部８８ｂの先端面に固定される。図３（ｂ）に示すように、複数のねじ８７は、ベース板部８６の先端面の各角部に位置する。
図３（ｂ）及び図４に示すように、支持柱部８２は、主軸中心Ｂを軸中心とした角柱状をなす。支持柱部８２の基端面（図４の左側の面）はベース板部８６の先端側の面（図４の右側の面）に固定されている。
工具センサ８１は、工具３５ａ，３６ａの接触を検出するセンサである。工具センサ８１は、例えば、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅが押されることにより接点が閉じる接点式のプッシュスイッチである。
なお、工具センサ８１は、この接点式のプッシュスイッチに限らず、赤外線、ミリ波、静電容量等を利用した非接触式のセンサであってもよい。すなわち、工具センサ８１は、工具３５ａ，３６ａの接近を検出してもよい。
なお、工具センサ８１は、この接点式のプッシュスイッチに限らず、赤外線、ミリ波、静電容量等を利用した非接触式のセンサであってもよい。すなわち、工具センサ８１は、工具３５ａ，３６ａの接近を検出してもよい。
図３（ｂ）に示すように、工具センサ８１は、各工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを有する複数のセンサ本体部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅを備える。センサ本体部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅは、略円柱状をなし、支持柱部８２の先端面８２ｅと複数の側面８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄにそれぞれ１つずつ設けられる。センサ本体部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅの支持柱部８２から遠い面には、それぞれ対応する平面状の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅが形成される。
図１の矢印Ｊで示すように第２主軸７１側から工具位置検出装置８０を見たとき、図３（ｂ）に示すように、工具検出面８１ａはセンサ本体部８３ａを介して支持柱部８２の上側の側面８２ａに対応して設けられ、工具検出面８１ｂはセンサ本体部８３ｂを介して支持柱部８２の左側の側面８２ｂに対応して設けられ、工具検出面８１ｃはセンサ本体部８３ｃを介して支持柱部８２の下側の側面８２ｃに対応して設けられ、工具検出面８１ｄはセンサ本体部８３ｄを介して支持柱部８２の右側の側面８２ｄに対応して設けられ、工具検出面８１ｅはセンサ本体部８３ｅを介して支持柱部８２の先端面８２ｅに対応して設けられる。
工具検出面８１ａ，８１ｃは、それぞれＹ軸方向に直交する方向に延びる。工具検出面８１ｂ，８１ｄは、それぞれＸ軸方向に直交する方向に延びる。工具検出面８１ｅは、Ｚ軸方向に直交する方向に延びる。
工具センサ８１は、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに工具３５ａ，３６ａの刃先が接触した旨を示す検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを制御部３００に出力する。
検出信号Ｓａ，Ｓｃは、Ｙ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。検出信号Ｓｂ，Ｓｄは、Ｘ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。検出信号Ｓｅは、Ｚ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。
工具センサ８１は、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに工具３５ａ，３６ａの刃先が接触した旨を示す検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを制御部３００に出力する。
検出信号Ｓａ，Ｓｃは、Ｙ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。検出信号Ｓｂ，Ｓｄは、Ｘ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。検出信号Ｓｅは、Ｚ軸方向における工具３５ａ，３６ａの刃先の位置を機械座標として特定するために制御部３００に利用される。
図５に示すように、工具位置検出装置９０は、工具位置検出装置８０と同様に、複数の工具検出面９１ａ～９１ｅを有し、工具２０ａ（図１参照）の接触を検出する工具センサ９１と、支持柱部９２と、ベース板部９６と、基礎部９８ａ及び円筒部９８ｂを有するブラケット９８と、工具センサ９１と制御部３００の間を電気的に接続するコード８９と、コネクタ部９４と、を備える。
以下、工具位置検出装置９０における工具位置検出装置８０との相違点を中心に説明する。
図５に示すように、基礎部９８ａは、第２主軸７１のチャックナット７１ｄの外周を囲む外枠部９８ｚを備える。外枠部９８ｚは、基礎部９８ａのチャックナット７１ｄに対向する面における外周側に位置する。外枠部９８ｚにより、工具位置検出装置９０が第２主軸７１に対して位置ずれすることが抑制される。
以下、工具位置検出装置９０における工具位置検出装置８０との相違点を中心に説明する。
図５に示すように、基礎部９８ａは、第２主軸７１のチャックナット７１ｄの外周を囲む外枠部９８ｚを備える。外枠部９８ｚは、基礎部９８ａのチャックナット７１ｄに対向する面における外周側に位置する。外枠部９８ｚにより、工具位置検出装置９０が第２主軸７１に対して位置ずれすることが抑制される。
（制御部３００）
図１に示すように、制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御するものである。制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む処理部３１０と、処理部３１０の処理手順を定義したプログラム及び後述する基準機械座標を記憶する記憶部３１１と、を備える。制御部３００は、数値制御によって、第１主軸１４、第２主軸７１、第１Ｚ軸移動機構１３、工具機構３０、第２Ｚ軸スライド機構７５、Ｘ軸スライド機構７６及びディスプレイ部３０２を制御する。
また、制御部３００は、工具２０ａ，３５ａ，３６ａを工具センサ８１，９１に接触させることにより工具センサ８１，９１から検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを受けて工具２０ａ，３５ａ，３６ａの刃先位置を３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の機械座標として取得し、取得した機械座標と事前に設定される基準機械座標値と差を補正量として補正をかけて加工を行う。この点については後で詳述する。
操作入力部３０１は、作業者により操作可能なキーボードにより構成され、作業者により操作されると操作信号を制御部３００に出力する。
ディスプレイ部３０２は、制御部３００による制御のもと、各種情報を作業者により視認可能に表示する。
図１に示すように、制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御するものである。制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む処理部３１０と、処理部３１０の処理手順を定義したプログラム及び後述する基準機械座標を記憶する記憶部３１１と、を備える。制御部３００は、数値制御によって、第１主軸１４、第２主軸７１、第１Ｚ軸移動機構１３、工具機構３０、第２Ｚ軸スライド機構７５、Ｘ軸スライド機構７６及びディスプレイ部３０２を制御する。
また、制御部３００は、工具２０ａ，３５ａ，３６ａを工具センサ８１，９１に接触させることにより工具センサ８１，９１から検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを受けて工具２０ａ，３５ａ，３６ａの刃先位置を３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の機械座標として取得し、取得した機械座標と事前に設定される基準機械座標値と差を補正量として補正をかけて加工を行う。この点については後で詳述する。
操作入力部３０１は、作業者により操作可能なキーボードにより構成され、作業者により操作されると操作信号を制御部３００に出力する。
ディスプレイ部３０２は、制御部３００による制御のもと、各種情報を作業者により視認可能に表示する。
次に、工作機械１によるワークの加工の一例について説明する。
図１及び図２に示すように、制御部３００は、第１主軸１４を介してワークを把持しつつ軸回転させた状態で、工具機構３０を介して工具３５ａ，３６ａの刃先をワークに接触させ、第１Ｚ軸移動機構１３を介してワークをＺ軸方向に送る。これにより、ワークの第１の加工が行われる。制御部３００は、第１の加工が完了すると、第１主軸１４から第２主軸７１にワークを受け渡す。制御部３００は、第２主軸７１を介してワークを把持しつつ軸回転させた状態で、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６を介してワークに工具２０ａの刃先を接触させ、ワークをＺ軸方向に送る。これにより、ワークの第２の加工が行われる。制御部３００は、第２の加工が完了すると、ワークを図示しないシュートに落下させて、加工済みのワークを機外に排出する。以上が工作機械１によるワークの加工の一例である。
図１及び図２に示すように、制御部３００は、第１主軸１４を介してワークを把持しつつ軸回転させた状態で、工具機構３０を介して工具３５ａ，３６ａの刃先をワークに接触させ、第１Ｚ軸移動機構１３を介してワークをＺ軸方向に送る。これにより、ワークの第１の加工が行われる。制御部３００は、第１の加工が完了すると、第１主軸１４から第２主軸７１にワークを受け渡す。制御部３００は、第２主軸７１を介してワークを把持しつつ軸回転させた状態で、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６を介してワークに工具２０ａの刃先を接触させ、ワークをＺ軸方向に送る。これにより、ワークの第２の加工が行われる。制御部３００は、第２の加工が完了すると、ワークを図示しないシュートに落下させて、加工済みのワークを機外に排出する。以上が工作機械１によるワークの加工の一例である。
次に、図６のフローチャートを参照しつつ、基準機械座標を設定する事前設定方法について説明する。以下では、工具３５ａに関する事前設定方法が行われる一例について説明する。
図６に示すように、作業者は、工具３５ａの位置を真の位置に設定する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１においては、まず、作業者は、図示しないＬ字又はコ字等の治具を利用して工具３５ａを仮位置に取り付ける。そして、作業者は、仮位置での工具３５ａを利用してワークの試し加工を行い、マイクロメータ等の測定装置を利用して加工後のワークの形状を計測する。次に、作業者は、この計測結果に応じて仮位置から工具３５ａの位置が真の位置に合うように調整することにより、工具３５ａを真の位置に取り付ける。これにより、工具３５ａの位置が真の位置に設定される。
なお、工具３５ａを真の位置に設定する方法はこれに限らない。例えば、作業者は、試し加工後のワークの計測結果に応じて、操作入力部３０１を通じて補正値を制御部３００に入力する。制御部３００は入力された補正値を記憶部３１１に記憶し、工具３５ａの位置に合うように真の位置を補正する。これによっても、工具３５ａの位置が真の位置に設定される。
図６に示すように、作業者は、工具３５ａの位置を真の位置に設定する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１においては、まず、作業者は、図示しないＬ字又はコ字等の治具を利用して工具３５ａを仮位置に取り付ける。そして、作業者は、仮位置での工具３５ａを利用してワークの試し加工を行い、マイクロメータ等の測定装置を利用して加工後のワークの形状を計測する。次に、作業者は、この計測結果に応じて仮位置から工具３５ａの位置が真の位置に合うように調整することにより、工具３５ａを真の位置に取り付ける。これにより、工具３５ａの位置が真の位置に設定される。
なお、工具３５ａを真の位置に設定する方法はこれに限らない。例えば、作業者は、試し加工後のワークの計測結果に応じて、操作入力部３０１を通じて補正値を制御部３００に入力する。制御部３００は入力された補正値を記憶部３１１に記憶し、工具３５ａの位置に合うように真の位置を補正する。これによっても、工具３５ａの位置が真の位置に設定される。
そして、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４に装着する（ステップＳ１０２）。具体的には、作業者は、第１主軸１４のチャックナット１４ｄに工具位置検出装置８０のブラケット８８が固定されるように複数のねじ８８ｅが螺合される。
次に、制御部３００は、作業者による操作入力部３０１の操作に応じて、工具３５ａを工具位置検出装置８０の工具センサ８１に接触させる（ステップＳ１０３）。例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、制御部３００は、工具機構３０を介して、工具位置検出装置８０に対して工具３５ａをＸ軸方向に移動させ、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、工具３５ａの刃先を工具検出面８１ｄに接触させる。
また、制御部３００は、工具機構３０を介して、工具位置検出装置８０に対して工具３５ａをＹ軸方向に移動させ、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、工具３５ａの側面を工具検出面８１ａに接触させる。なお、これに代えて、又はこれとともに、工具３５ａの側面を工具検出面８１ｃに接触させてもよい。
さらに、制御部３００は、第１Ｚ軸移動機構１３を介して、工具位置検出装置８０をＺ軸方向に移動させ、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、工具３５ａの側面を工具検出面８１ｅに接触させる。
このステップＳ１０３においては、制御部３００は、工具３５ａを順番に工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅの少なくとも何れかに接触させる自動プログラムを実行させてもよいし、制御部３００は、操作入力部３０１への作業者の手動操作に基づき、工具３５ａを順番に工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触させてもよい。
また、制御部３００は、工具機構３０を介して、工具位置検出装置８０に対して工具３５ａをＹ軸方向に移動させ、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、工具３５ａの側面を工具検出面８１ａに接触させる。なお、これに代えて、又はこれとともに、工具３５ａの側面を工具検出面８１ｃに接触させてもよい。
さらに、制御部３００は、第１Ｚ軸移動機構１３を介して、工具位置検出装置８０をＺ軸方向に移動させ、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、工具３５ａの側面を工具検出面８１ｅに接触させる。
このステップＳ１０３においては、制御部３００は、工具３５ａを順番に工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅの少なくとも何れかに接触させる自動プログラムを実行させてもよいし、制御部３００は、操作入力部３０１への作業者の手動操作に基づき、工具３５ａを順番に工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触させてもよい。
そして、制御部３００は、工具３５ａを工具センサ８１に接触させたときの工具センサ８１の検出結果である検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅに基づき、工具３５ａが真の位置に設定されたときの工具位置を示す３軸の機械座標を取得し、この機械座標を基準機械座標として記憶部３１１に記憶させる（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０３，Ｓ１０４において、例えば、制御部３００は、工具３５ａをＸ軸方向に移動させて、工具３５ａが工具センサ８１に接触した旨の検出信号Ｓｄを受けたときの工具３５ａのＸ軸方向の機械座標を取得し、このＸ軸の機械座標をＸ軸の基準機械座標として記憶部３１１に記憶させる。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様にＹ軸及びＺ軸の機械座標が取得され、取得されたＹ軸及びＺ軸の機械座標がＹ軸及びＺ軸の基準機械座標として記憶部３１１に記憶される。
最後に、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４から取り外す（ステップＳ１０５）。以上で、事前設定方法が終了となる。
以上では、工具３５ａに関する事前設定方法が行われる一例について説明したが、工具機構３０に取り付けられる全ての工具３５ａ，３６ａについてもこれと同様に事前設定方法が行われる。
また、工具２０ａについての事前設定方法が行われる場合には、ステップＳ１０２において工具位置検出装置９０が第２主軸７１に装着される。ステップＳ１０３において工具２０ａを工具位置検出装置９０の工具センサ９１に接触させる。このステップＳ１０３においては、制御部３００は、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６を介して、工具２０ａを工具位置検出装置９０の工具センサ９１の工具検出面９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅに接触させる。ステップＳ１０５において工具位置検出装置９０が第２主軸７１から取り外される。これらの点を除き、上記工具３５ａについての事前設定方法が行われる一例と同様である。
最後に、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４から取り外す（ステップＳ１０５）。以上で、事前設定方法が終了となる。
以上では、工具３５ａに関する事前設定方法が行われる一例について説明したが、工具機構３０に取り付けられる全ての工具３５ａ，３６ａについてもこれと同様に事前設定方法が行われる。
また、工具２０ａについての事前設定方法が行われる場合には、ステップＳ１０２において工具位置検出装置９０が第２主軸７１に装着される。ステップＳ１０３において工具２０ａを工具位置検出装置９０の工具センサ９１に接触させる。このステップＳ１０３においては、制御部３００は、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６を介して、工具２０ａを工具位置検出装置９０の工具センサ９１の工具検出面９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅに接触させる。ステップＳ１０５において工具位置検出装置９０が第２主軸７１から取り外される。これらの点を除き、上記工具３５ａについての事前設定方法が行われる一例と同様である。
事前設定方法が行われた後、ワークの加工が実行される。そして、工具２０ａ，３５ａ，３６ａの交換を行うときには、図７のフローチャートに示す工具位置補正方法が行われる。以下、図７のフローチャートを参照しつつ、一例として工具３５ａが交換された場合の工具位置補正方法について説明する。
作業者は工具３５ａの交換を行う（ステップＳ２０１）。この際、作業者は、図示しないＬ字又はコ字等の治具を利用して交換に係る工具３５ａを仮位置に取り付ける。この仮位置にある工具３５ａは、上記ステップＳ１０１で設定された真の位置の工具３５ａとの間に位置ずれが生じている。
作業者は工具３５ａの交換を行う（ステップＳ２０１）。この際、作業者は、図示しないＬ字又はコ字等の治具を利用して交換に係る工具３５ａを仮位置に取り付ける。この仮位置にある工具３５ａは、上記ステップＳ１０１で設定された真の位置の工具３５ａとの間に位置ずれが生じている。
そして、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４に装着する（ステップＳ２０２）。次に、制御部３００は、作業者による操作入力部３０１の操作に応じて、工具３５ａを工具位置検出装置８０の工具センサ８１に接触させる（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３においては、上述したステップＳ１０３と同様に、制御部３００は、工具機構３０を介して、工具３５ａを工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅの少なくとも何れかに順番に接触させる。
そして、制御部３００は、工具３５ａを工具位置検出装置８０の工具センサ８１に接触させたときの工具センサ８１からの検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅに基づき工具交換後の工具位置を示す３軸の機械座標を取得する（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４においては、例えば、制御部３００は、工具３５ａをＸ軸方向に移動させて、工具３５ａが工具センサ８１に接触した旨の検出信号Ｓｄを受けたときの工具３５ａのＸ軸方向の機械座標を取得する。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様に機械座標が取得される。
そして、制御部３００は、取得した３軸の機械座標と記憶部３１１に記憶された工具が真の位置に設定されたときの３軸の基準機械座標の差を３軸の補正値として算出し、この算出した３軸の補正値を記憶部３１１に記憶するとともにディスプレイ部３０２に表示する（ステップＳ２０５）。なお、このステップＳ２０５においては、制御部３００は、３軸の補正値をディスプレイ部３０２に表示し、操作入力部３０１によりこの補正値が決定される旨の操作が行われると、この補正値を記憶部３１１に記憶してもよい。このように、補正値が自動で制御部３００により取得されるため、作業者がワークの試し加工や加工後のワークの計測を通じて補正値を取得する必要がなく、また、作業者が手動で操作入力部３０１を介して補正値を入力する必要がない。よって、作業者による補正値の入力ミスを防ぐことができる。さらに、補正値を取得し入力する作業にかかる時間が作業者の熟練度によって差が生じることが抑制される。
最後に、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４から取り外す（ステップＳ２０６）。以上で、工具位置補正方法が終了となる。
そして、制御部３００は、取得した３軸の機械座標と記憶部３１１に記憶された工具が真の位置に設定されたときの３軸の基準機械座標の差を３軸の補正値として算出し、この算出した３軸の補正値を記憶部３１１に記憶するとともにディスプレイ部３０２に表示する（ステップＳ２０５）。なお、このステップＳ２０５においては、制御部３００は、３軸の補正値をディスプレイ部３０２に表示し、操作入力部３０１によりこの補正値が決定される旨の操作が行われると、この補正値を記憶部３１１に記憶してもよい。このように、補正値が自動で制御部３００により取得されるため、作業者がワークの試し加工や加工後のワークの計測を通じて補正値を取得する必要がなく、また、作業者が手動で操作入力部３０１を介して補正値を入力する必要がない。よって、作業者による補正値の入力ミスを防ぐことができる。さらに、補正値を取得し入力する作業にかかる時間が作業者の熟練度によって差が生じることが抑制される。
最後に、作業者は、工具位置検出装置８０を第１主軸１４から取り外す（ステップＳ２０６）。以上で、工具位置補正方法が終了となる。
この工具位置補正方法の終了後、制御部３００は、ワークの加工を行う際、記憶部３１１に記憶された３軸の補正値を加味して、第１Ｚ軸移動機構１３、工具機構３０、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６を制御する。３軸の補正値が加味されるため、精度の高いワークの加工が実現される。
例えば、工具交換後の工具位置を示すＸ軸の機械座標がＸ１であり、Ｘ軸の基準機械座標がＸ２であるとしたとき、Ｘ軸の補正値ΔＸはＸ１からＸ２を差し引いた値となる。そして、制御部３００は、工具をＸ軸方向に移動する際に、移動量に補正値ΔＸを加算することにより、交換後の工具の刃先位置を真の位置に存在する工具の刃先位置と同じ位置まで移動させることができる。これにより、ワークに対するＸ軸方向の切り込み量が所望値からずれることが抑制される。
Ｙ軸方向においても同様に、Ｙ軸の移動量にＹ軸の補正値が加算されることにより、工具３５ａの刃先が第１主軸１４の主軸中心Ｂからずれること、すなわち、芯高さがずれることが抑制される。また、Ｚ軸の移動量にＺ軸の補正値が加算されることにより、Ｚ軸方向におけるワークの切削範囲が所望範囲からずれることが抑制される。
例えば、工具交換後の工具位置を示すＸ軸の機械座標がＸ１であり、Ｘ軸の基準機械座標がＸ２であるとしたとき、Ｘ軸の補正値ΔＸはＸ１からＸ２を差し引いた値となる。そして、制御部３００は、工具をＸ軸方向に移動する際に、移動量に補正値ΔＸを加算することにより、交換後の工具の刃先位置を真の位置に存在する工具の刃先位置と同じ位置まで移動させることができる。これにより、ワークに対するＸ軸方向の切り込み量が所望値からずれることが抑制される。
Ｙ軸方向においても同様に、Ｙ軸の移動量にＹ軸の補正値が加算されることにより、工具３５ａの刃先が第１主軸１４の主軸中心Ｂからずれること、すなわち、芯高さがずれることが抑制される。また、Ｚ軸の移動量にＺ軸の補正値が加算されることにより、Ｚ軸方向におけるワークの切削範囲が所望範囲からずれることが抑制される。
上記例では、工具３５ａが交換された場合の工具位置補正方法について説明したが、この例に限らず、他の工具２０ａ，３６ａが交換されたときにも、同様に、工具位置補正方法が行われる。例えば、工具２０ａが交換されたときには、上記ステップＳ２０２においては工具位置検出装置９０が第２主軸７１に装着され、上記ステップＳ２０３においては工具位置検出装置９０の工具センサ９１に工具２０ａを接触させる。
ワークの試し加工を伴う事前設定方法は最初に１回行われれば、以後、工具を交換した後、ワークの試し加工を伴わない工具位置補正方法だけで済むため、工具交換後の工具の位置合わせが簡単となる。
ワークの試し加工を伴う事前設定方法は最初に１回行われれば、以後、工具を交換した後、ワークの試し加工を伴わない工具位置補正方法だけで済むため、工具交換後の工具の位置合わせが簡単となる。
上記例では、工具の交換後に工具位置補正方法が行われたが、これに限らず、工具の刃先が摩耗したときに、工具位置補正方法が行われることで、補正値が摩耗量と対応するため摩耗量を確認できるとともに、摩耗に伴う工具の刃先の位置ずれが補正され、精度の高いワークの加工が実現される。
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）工具位置検出装置８０は、ワークを把持しつつ軸回転させる主軸の一例である第１主軸１４に装着されるブラケット８８と、平面状に形成される工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを有し、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに工具３５ａ，３６ａが接触又は接近することを検出し、第１主軸１４にブラケット８８を介して支持される工具センサ８１と、を備える。
この構成によれば、交換後の工具３５ａ，３６ａを工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触又は接近させる。このとき、工具センサ８１は、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅへの工具３５ａ，３６ａの接触又は接近を検出することにより、交換後の工具位置を特定するために利用される検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを制御部３００に出力する。制御部３００は、工具センサ８１の検出結果に基づき交換後の工具位置を取得し、取得した工具位置と予め記憶される工具が真の位置に設定されたときの基準位置（基準機械座標）の差に基づき補正量を取得し、取得した補正量を加味して第１主軸１４により把持されたワークを工具３５ａ，３６ａにより加工する。このように、補正量を加味することにより、交換後の工具を位置合わせする手間を低減することができる。
また、工具位置検出装置８０はブラケット８８を介して第１主軸１４に装着される。このため、工具位置検出装置８０の工具センサ８１の検出結果は、第１主軸１４及び第１主軸台１１等の熱変形の影響を受けた結果となっている。よって、第１主軸１４及び第１主軸台１１等の熱変形が発生した場合であっても、この熱変形を加味した補正が制御部３００により行われる。これにより、精度の高いワークの加工を実現することができる。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）工具位置検出装置８０は、ワークを把持しつつ軸回転させる主軸の一例である第１主軸１４に装着されるブラケット８８と、平面状に形成される工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを有し、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに工具３５ａ，３６ａが接触又は接近することを検出し、第１主軸１４にブラケット８８を介して支持される工具センサ８１と、を備える。
この構成によれば、交換後の工具３５ａ，３６ａを工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触又は接近させる。このとき、工具センサ８１は、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅへの工具３５ａ，３６ａの接触又は接近を検出することにより、交換後の工具位置を特定するために利用される検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅを制御部３００に出力する。制御部３００は、工具センサ８１の検出結果に基づき交換後の工具位置を取得し、取得した工具位置と予め記憶される工具が真の位置に設定されたときの基準位置（基準機械座標）の差に基づき補正量を取得し、取得した補正量を加味して第１主軸１４により把持されたワークを工具３５ａ，３６ａにより加工する。このように、補正量を加味することにより、交換後の工具を位置合わせする手間を低減することができる。
また、工具位置検出装置８０はブラケット８８を介して第１主軸１４に装着される。このため、工具位置検出装置８０の工具センサ８１の検出結果は、第１主軸１４及び第１主軸台１１等の熱変形の影響を受けた結果となっている。よって、第１主軸１４及び第１主軸台１１等の熱変形が発生した場合であっても、この熱変形を加味した補正が制御部３００により行われる。これにより、精度の高いワークの加工を実現することができる。
（２）工具センサ８１は第１主軸１４の主軸中心Ｂに沿う位置に設けられる。ブラケット８８は第１主軸１４の先端に装着される。
この構成によれば、第１主軸１４の先端に簡単に工具位置検出装置８０を装着することができる。
この構成によれば、第１主軸１４の先端に簡単に工具位置検出装置８０を装着することができる。
（３）ブラケット８８は第１主軸１４の先端に位置するチャックナット１４ｄに装着される。
この構成によれば、チャックナット１４ｄを利用して第１主軸１４に簡単に工具位置検出装置８０を装着することができる。チャックナット１４ｄは、第１主軸１４においてワークを把持する機能を有しない。このため、工具位置検出装置８０のチャックナット１４ｄへの着脱を繰り返すことによりチャックナット１４ｄに外力が加わっても、第１主軸１４におけるワークを把持する機能を阻害することが抑制される。また、既存のチャックナットを、ねじ孔１４ｄ３が形成されたチャックナット１４ｄに交換するだけで、簡単に、第１主軸１４に工具位置検出装置８０を装着可能とすることができる。さらに、工具位置検出装置８０はチャックナット１４ｄと一体で第１主軸１４に着脱されてもよい。
この構成によれば、チャックナット１４ｄを利用して第１主軸１４に簡単に工具位置検出装置８０を装着することができる。チャックナット１４ｄは、第１主軸１４においてワークを把持する機能を有しない。このため、工具位置検出装置８０のチャックナット１４ｄへの着脱を繰り返すことによりチャックナット１４ｄに外力が加わっても、第１主軸１４におけるワークを把持する機能を阻害することが抑制される。また、既存のチャックナットを、ねじ孔１４ｄ３が形成されたチャックナット１４ｄに交換するだけで、簡単に、第１主軸１４に工具位置検出装置８０を装着可能とすることができる。さらに、工具位置検出装置８０はチャックナット１４ｄと一体で第１主軸１４に着脱されてもよい。
（４）工具位置検出装置８０は、ブラケット８８に固定され、ブラケット８８に対して第１主軸１４の反対側に位置し、第１主軸１４の主軸中心Ｂに沿って延び、工具センサ８１を支持する支持柱部８２を備える。支持柱部８２は、主軸中心Ｂに直交し、支持柱部８２における第１主軸１４から遠い１つの先端面８２ｅと、主軸中心Ｂの周囲を囲むように位置し、主軸中心Ｂに沿って延びる複数の側面８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄと、を備える。複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅは、支持柱部８２の先端面８２ｅ及び複数の側面８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄに対応してそれぞれ一つずつ設けられる。
この構成によれば、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを空間的に効率よく支持柱部８２に配置することができる。よって、工具センサ８１の大型化を抑制しつつ、多数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを設けることができる。よって、様々な位置に設けられる多種の工具を工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触可能に工具センサ８１を構成することができる。
この構成によれば、工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを空間的に効率よく支持柱部８２に配置することができる。よって、工具センサ８１の大型化を抑制しつつ、多数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅを設けることができる。よって、様々な位置に設けられる多種の工具を工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触可能に工具センサ８１を構成することができる。
（５）工作機械１は、第１主軸１４の先端に着脱可能に形成される工具位置検出装置８０と、第１主軸１４と、工具３５ａ，３６ａ、及び工具３５ａ，３６ａを保持する刃物台３５ｂ，３６ｂを有する工具ユニット３５，３６と、工具３５ａ，３６ａを第１主軸１４に対して相対的に移動させる移動機構の一例である第１Ｚ軸移動機構１３及び工具機構３０と、第１主軸１４及び移動機構（第１Ｚ軸移動機構１３及び工具機構３０）を制御し、移動機構を介して工具３５ａ，３６ａを工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに接触又は接近させたときの工具センサ８１の検出結果に基づき工具交換後の工具位置を機械座標として取得し、取得した機械座標と予め設定される基準位置の一例である基準機械座標の差に基づき補正量を取得し、工具位置検出装置８０が第１主軸１４から取り外された状態で、取得した補正量を加味して第１主軸１４により把持されたワークを工具３５ａ，３６ａにより加工する制御部３００と、を備える。
この構成によれば、補正量を加味してワークの加工が行われるため、第１主軸１４により把持されたワークに対する工具３５ａ，３６ａの位置がずれることが抑制される。これにより、精度の高いワークの加工を実現することができる。
この構成によれば、補正量を加味してワークの加工が行われるため、第１主軸１４により把持されたワークに対する工具３５ａ，３６ａの位置がずれることが抑制される。これにより、精度の高いワークの加工を実現することができる。
（６）複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅのうち第１工具検出面の一例である工具検出面８１ｅは第１主軸１４の主軸中心Ｂに沿うＺ軸方向に直交して延びる。複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅのうち第２工具検出面の一例である工具検出面８１ｂ，８１ｄはＺ軸方向に直交するＸ軸方向に直交して延びる。複数の工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅのうち第３工具検出面の一例である工具検出面８１ａ，８１ｃはＸ軸方向及びＺ軸方向に直交するＹ軸方向に直交して延びる。制御部３００は、移動機構（第１Ｚ軸移動機構１３及び工具機構３０）を介して工具３５ａをＺ軸方向に移動させて工具３５ａを工具検出面８１ｅに接触又は接近させたときの工具センサ８１の検出結果に基づきＺ軸方向における工具位置を機械座標として取得する。制御部３００は、移動機構を介して工具３５ａをＸ軸方向に移動させて工具３５ａを工具検出面８１ｂ，８１ｄの少なくとも何れかに接触又は接近させたときの工具センサ８１の検出結果に基づきＸ軸方向における工具位置を機械座標として取得する。制御部３００は、移動機構を介して工具３５ａをＹ軸方向に移動させて工具３５ａを工具検出面８１ａ，８１ｃの少なくとも何れかに接触又は接近させたときの工具センサ８１の検出結果に基づきＹ軸方向における工具位置を機械座標として取得する。
この構成によれば、制御部３００は、工具センサ８１の検出結果に基づき、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向における工具位置を機械座標として取得可能となる。よって、３軸方向における交換後の工具位置ずれを補正することができ、精度の高いワークの加工を実現することができる。
なお、工具位置検出装置９０も、工具位置検出装置８０と同様に、上記（１）～（５）の作用効果を奏する。
この構成によれば、制御部３００は、工具センサ８１の検出結果に基づき、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向における工具位置を機械座標として取得可能となる。よって、３軸方向における交換後の工具位置ずれを補正することができ、精度の高いワークの加工を実現することができる。
なお、工具位置検出装置９０も、工具位置検出装置８０と同様に、上記（１）～（５）の作用効果を奏する。
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
（変形例）
上記実施形態においては、工作機械１はワークを支持しないガイドブッシュレス用カバー９７を備えていたが、ガイドブッシュレス用カバー９７に代えて、ワークを支持するガイドブッシュ装置を備えていてもよい。例えば、図８に示すように、ガイドブッシュ装置９９は、ワーク支持部９９ａと、取付部９９ｂと、を備える。
ワーク支持部９９ａは第１主軸１４により把持されたワークを外周から支持する。ワーク支持部９９ａは主軸中心Ｂを中心とした略円筒状をなす。取付部９９ｂは、ワーク支持部９９ａを外周から保持し、複数のボルト９９ｃにより固定台４１に取り付けられる。取付部９９ｂは、主軸中心Ｂを中心とした略円筒状をなし、取付部９９ｂのＺ軸方向に沿って貫通する空洞部にはワーク支持部９９ａが固定されている。
また、工具位置検出装置８０のブラケット１８８は、基礎部１８８ａと、円筒部１８８ｂと、を備える。ブラケット１８８の円筒部１８８ｂの外径はワーク支持部９９ａの内径よりも小さく、ブラケット１８８の円筒部１８８ｂはワーク支持部９９ａのＺ軸方向に沿って貫通する貫通孔９９ｄに挿通可能に形成されている。円筒部１８８ｂの先端にはベース板部１８６を介して工具センサ８１が保持される。工具センサ８１は、ワーク支持部９９ａの先端側（図８の右端側）においてワーク支持部９９ａの貫通孔９９ｄの外部に露出する。
図８に示すブラケット１８８の円筒部１８８ｂは、ワーク支持部９９ａの貫通孔９９ｄ内に進入可能となるように上記実施形態におけるブラケット８８の円筒部８８ｂ（図４参照）に比べて内径及び外径が小さく、かつ、Ｚ軸方向の長さが長く形成される。
このように、工作機械１にガイドブッシュ装置９９が設けられた場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
上記実施形態においては、工作機械１はワークを支持しないガイドブッシュレス用カバー９７を備えていたが、ガイドブッシュレス用カバー９７に代えて、ワークを支持するガイドブッシュ装置を備えていてもよい。例えば、図８に示すように、ガイドブッシュ装置９９は、ワーク支持部９９ａと、取付部９９ｂと、を備える。
ワーク支持部９９ａは第１主軸１４により把持されたワークを外周から支持する。ワーク支持部９９ａは主軸中心Ｂを中心とした略円筒状をなす。取付部９９ｂは、ワーク支持部９９ａを外周から保持し、複数のボルト９９ｃにより固定台４１に取り付けられる。取付部９９ｂは、主軸中心Ｂを中心とした略円筒状をなし、取付部９９ｂのＺ軸方向に沿って貫通する空洞部にはワーク支持部９９ａが固定されている。
また、工具位置検出装置８０のブラケット１８８は、基礎部１８８ａと、円筒部１８８ｂと、を備える。ブラケット１８８の円筒部１８８ｂの外径はワーク支持部９９ａの内径よりも小さく、ブラケット１８８の円筒部１８８ｂはワーク支持部９９ａのＺ軸方向に沿って貫通する貫通孔９９ｄに挿通可能に形成されている。円筒部１８８ｂの先端にはベース板部１８６を介して工具センサ８１が保持される。工具センサ８１は、ワーク支持部９９ａの先端側（図８の右端側）においてワーク支持部９９ａの貫通孔９９ｄの外部に露出する。
図８に示すブラケット１８８の円筒部１８８ｂは、ワーク支持部９９ａの貫通孔９９ｄ内に進入可能となるように上記実施形態におけるブラケット８８の円筒部８８ｂ（図４参照）に比べて内径及び外径が小さく、かつ、Ｚ軸方向の長さが長く形成される。
このように、工作機械１にガイドブッシュ装置９９が設けられた場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
上記実施形態においては、工作機械１は、工具ユニット３５，３６を含む工具機構３０を備えていたが、工具機構３０に代えて、又は工具機構３０とともに、工具ユニットの一例であるタレット装置を備えていてもよい。例えば、図９及び図１０に示すように、タレット装置１１０は、複数の工具１１１，１１２と、刃物台の一例であるタレット１１５と、駆動部１１８と、ハウジング１１９（図１０参照）と、を備える。
ハウジング１１９は回転軸Ａを中心にタレット１１５を回転可能に支持する。
タレット１１５は、正多角形（本実施形態では、正八角形）の柱状に形成された部材であり、タレット１１５の中心軸に沿う回転軸Ａを中心に回転する。
複数の工具１１１，１１２は、タレット１１５の外周面に交換可能に保持され、タレット１１５の回転軸Ａを中心とした回転方向に沿って並べられる。複数の工具１１２は、ドリルにより構成され、回転軸Ａに直交する方向に外側に向かって延びる。複数の工具１１１は、バイトにより構成され、回転軸Ａに沿う方向に延びる。
駆動部１１８は、制御部３００による制御のもと、タレット１１５をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させ、タレット１１５を回転軸Ａを中心に回転させる。駆動部１１８は、複数のモータ及び複数のボールねじ等を備える。上述した事前設定方法のステップＳ１０３及び工具位置補正方法のステップＳ２０３において、制御部３００は、駆動部１１８を介して、タレット装置１１０の工具１１１，１１２を工具センサ８１に接触させる。このように、工作機械１にタレット装置１１０が設けられた場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
ハウジング１１９は回転軸Ａを中心にタレット１１５を回転可能に支持する。
タレット１１５は、正多角形（本実施形態では、正八角形）の柱状に形成された部材であり、タレット１１５の中心軸に沿う回転軸Ａを中心に回転する。
複数の工具１１１，１１２は、タレット１１５の外周面に交換可能に保持され、タレット１１５の回転軸Ａを中心とした回転方向に沿って並べられる。複数の工具１１２は、ドリルにより構成され、回転軸Ａに直交する方向に外側に向かって延びる。複数の工具１１１は、バイトにより構成され、回転軸Ａに沿う方向に延びる。
駆動部１１８は、制御部３００による制御のもと、タレット１１５をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させ、タレット１１５を回転軸Ａを中心に回転させる。駆動部１１８は、複数のモータ及び複数のボールねじ等を備える。上述した事前設定方法のステップＳ１０３及び工具位置補正方法のステップＳ２０３において、制御部３００は、駆動部１１８を介して、タレット装置１１０の工具１１１，１１２を工具センサ８１に接触させる。このように、工作機械１にタレット装置１１０が設けられた場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
上記実施形態においては、工作機械１は、第１主軸１４及び第２主軸７１に装着可能な２つの工具位置検出装置８０，９０を備えていたが、２つの工具位置検出装置８０，９０のうち何れか一方が省略されてもよい。また、第１主軸１４及び第２主軸７１のうち何れか一方が省略されてもよい。
上記実施形態において、図６及び図７のフローチャートにおいて、作業者が行っている作業の少なくとも一部は、作業者の代わりに、制御部３００による制御のもと作業ロボットが行ってもよい。
上記実施形態における図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は逆であってもよい。また、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１とステップＳ２０２の順番は逆であってもよい。
上記実施形態における工具検出面８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅのうち何れか一つ又は複数を省略してもよい。
上記実施形態においては、ブラケット８８は第１主軸１４のチャックナット１４ｄに装着されていたが、これに限らず、第１主軸１４のチャックナット１４ｄ以外の部位に装着されてもよい。例えば、ブラケット８８は第１主軸１４のコレットチャック１４ｃに把持されることにより第１主軸１４に装着されてもよい。
上記実施形態においては、第１主軸１４に装着された工具位置検出装置８０は工具３５ａ，３６ａの位置を検出するために設けられ、第２主軸７１に装着された工具位置検出装置９０は工具２０ａの位置を検出するために設けられていた。しかし、これに限らず、第１主軸１４に装着された工具位置検出装置８０は工具２０ａの位置を検出するために設けられ、第２主軸７１に装着された工具位置検出装置９０は工具３５ａ，３６ａの位置を検出するために設けられてもよい。
また、工具位置検出装置８０，９０が協働して同じ工具の位置を検出してもよい。
さらに、工具２０ａ，３５ａ，３６ａの種類、数及び位置は上記実施形態に限らず、変更可能である。
また、工具位置検出装置８０，９０が協働して同じ工具の位置を検出してもよい。
さらに、工具２０ａ，３５ａ，３６ａの種類、数及び位置は上記実施形態に限らず、変更可能である。
上記実施形態においては、工具位置検出装置８０の中心は第１主軸１４の主軸中心Ｂに一致するように設けられていたが、工具位置検出装置８０の中心は第１主軸１４の主軸中心Ｂに対してずれていてもよい。この場合、工具位置検出装置８０全体が第１主軸１４の主軸中心Ｂに対してずれていてもよいし、工具位置検出装置８０のうち工具センサ８１及び支持柱部８２が第１主軸１４の主軸中心Ｂに対してずれていてもよい。
１…工作機械、１０…第１主軸ユニット、１１…第１主軸台、１３…第１Ｚ軸移動機構、１４…第１主軸、１４ｄ，７１ｄ…チャックナット、１４ｄ３…ねじ孔、２０，３５，３６…工具ユニット、２０ａ，３５ａ，３６ａ，１１１，１１２…工具、２０ｂ，３５ｂ，３６ｂ…刃物台、１１５…タレット、３０…工具機構、３２…Ｙ軸移動機構、３３…Ｘ軸移動機構、４１…固定台、７０…第２主軸ユニット、７１…第２主軸、７２…第２主軸台、７５…第２Ｚ軸スライド機構、７６…Ｘ軸スライド機構、８０，９０…工具位置検出装置、８１，９１…工具センサ、８１ａ～８１ｅ，９１ａ～９１ｅ…工具検出面、８２，９２…支持柱部、８２ａ～８２ｄ…側面、８２ｅ…先端面、８３ａ～８３ｅ…センサ本体部、８４，９４…コネクタ部、８６，９６，１８６…ベース板部、８７，８８ｅ…ねじ、８８，９８，１８８…ブラケット、８８ａ，９８ａ，１８８ａ…基礎部、８８ｂ，９８ｂ，１８８ｂ…円筒部、８８ａ１…中央孔、８８ｃ，８８ｂ１，９９ｄ…貫通孔、８８ｄ…コード通過孔、８９，９９…コード、９７…ガイドブッシュレス用カバー、９８ｚ…外枠部、９９…ガイドブッシュ装置、９９ａ…ワーク支持部、９９ｂ…取付部、９９ｃ…ボルト、１１０…タレット装置、１１８…駆動部、１１９…ハウジング、３００…制御部、３０１…操作入力部、３０２…ディスプレイ部、３１０…処理部、３１１…記憶部、Ａ…回転軸、Ｂ…主軸中心、Ｓ…ベッド、Ｓａ～Ｓｅ…検出信号
Claims (4)
- ワークを把持しつつ軸回転させる主軸に装着されるブラケットと、
平面状に形成される工具検出面を有し、前記工具検出面に工具が接触又は接近することを検出し、前記主軸に前記ブラケットを介して支持される工具センサと、を備え、
前記工具センサは前記主軸の主軸中心線の延長線上に設けられ、
前記ブラケットは前記主軸の先端に位置するチャックナットに装着される、
工具位置検出装置。 - 工作機械に搭載される工具位置検出装置であって、
ワークを把持するコレットチャック及び前記コレットチャックとともに軸回転する主軸部を有する主軸における前記コレットチャックよりも外周側の主軸先端面に固定されるブラケットと、
平面状に形成される工具検出面を有し、前記工具検出面に工具が接触又は接近することを検出する工具センサと、
前記主軸の主軸中心線の延長線上に延び、前記ブラケットにおける前記主軸先端面とは反対側に取り付けられ、前記工具センサを支持する支持柱部と、を備え、
前記支持柱部は、
前記主軸中心線の延長線に直交し、前記支持柱部における前記主軸から遠い１つの柱先端面と、
前記主軸中心線の延長線の周囲を囲むように位置し、前記主軸中心線の延長線と平行である複数の柱側面と、を備え、
複数の前記工具検出面のうち、前記柱先端面に対応して設けられる第１工具検出面、及び前記工作機械の高さ方向に平行である前記柱側面に対応して設けられる第２工具検出面は、それぞれ、前記主軸中心線の延長線と同じ高さに位置する、
工具位置検出装置。 - 請求項１又は２に記載の工具位置検出装置と、
前記主軸と、
前記工具、及び前記工具を保持する刃物台を有する工具ユニットと、
前記工具を前記主軸に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記主軸及び前記移動機構を制御し、前記移動機構を介して前記工具を前記工具検出面に接触又は接近させたときの前記工具センサの検出結果に基づき工具位置を取得し、取得した前記工具位置と予め設定される基準位置の差に基づき補正量を取得し、取得した前記補正量を加味して前記主軸により把持されたワークを前記工具により加工する制御部と、を備える、
工作機械。 - 複数の前記工具検出面のうち第１工具検出面は前記主軸の主軸中心線と平行であるＺ軸方向に直交して延び、
複数の前記工具検出面のうち第２工具検出面は前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に直交して延び、
複数の前記工具検出面のうち第３工具検出面は前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に直交するＹ軸方向に直交して延び、
前記制御部は、
前記移動機構を介して前記工具を前記工具センサに対して相対的に前記Ｚ軸方向に移動させて前記工具を前記第１工具検出面に接触又は接近させたときの前記工具センサの検出結果に基づき前記Ｚ軸方向における前記工具位置を取得し、
前記移動機構を介して前記工具を前記工具センサに対して相対的に前記Ｘ軸方向に移動させて前記工具を前記第２工具検出面に接触又は接近させたときの前記工具センサの検出結果に基づき前記Ｘ軸方向における前記工具位置を取得し、
前記移動機構を介して前記工具を前記工具センサに対して相対的に前記Ｙ軸方向に移動させて前記工具を前記第３工具検出面に接触又は接近させたときの前記工具センサの検出結果に基づき前記Ｙ軸方向における前記工具位置を取得する、
請求項３に記載の工作機械。
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