JP7430547B2 - 工作機械 - Google Patents
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Description
被加工材料を切削加工する工作機械であって、
主軸に装着した工具を回転しつつ、該工具を前記被加工材料に対して相対的に移動して切削加工する加工機と、
前記工具が着脱自在に保持される複数の保持部を有し、該保持部に保持されている工具が前記主軸に装着可能な工具マガジンと、
前記主軸に装着した工具における加工部の長さ寸法を測定する長さ測定手段と、
前記主軸に装着した工具における加工部の径寸法を測定する径測定手段と、
前記長さ測定手段および径測定手段で長さ寸法および径寸法を測定した工具の測定値を、当該工具が保持される前記保持部を特定する情報に対応付けて記憶可能な記憶部とを備えることを要旨とする。
請求項1の発明では、保持部に保持される工具における加工部の長さ寸法および径寸法を測定するよう構成したので、保持部に保持されるべき工具の種類が正しいか否かを判別することができ、適正な種類と異なる工具によって被加工材料が加工されてしまったり、工具が破損してしまう事態を防ぐことができる。すなわち、作業者の人為的ミスに起因して、誤った加工や不適切な加工が施された被加工材料が製造されてしまうのを防止できる。また、主軸に工具を装着した状態で寸法測定を行うので、寸法測定を行うために工具を保持する手段を別途設ける必要はなく、機械が複雑となるのを抑制することができる。
前記被加工材料が載置される載置テーブルおよび前記加工機の一方と他方とを相対的に移動可能に構成し、
前記載置テーブルおよび前記加工機の一方に前記工具マガジンを配設すると共に、該工具マガジンに前記長さ測定手段および径測定手段を配設したことを要旨とする。
これによれば、相対的に移動する載置テーブルおよび加工機の一方に、工具マガジン、長さ測定手段および径測定手段を配設したので、工具交換と寸法測定とを略同じ位置で行うことができる。また、加工機に、長さ測定手段および径測定手段を配設した工具マガジンを配設した場合は、工具交換や寸法測定に際して加工機を工具マガジンの配設位置まで移動する必要はなく、サイクルタイムを短縮することができる。
前記長さ測定手段は、前記主軸の軸方向に進退移動可能に支持され、前記工具の加工部における軸方向の先端が当接可能な測長部材と、
前記測長部材が工具によって押された際に、該測長部材が軸方向に変位する変位量を検出する長さ検出部とを備え、
前記長さ検出部で検出された変位量に基づいて、前記加工部の長さ寸法を算出するよう構成したことを要旨とする。
これによれば、工具の加工部で測長部材を直接押して長さ寸法を測定するので、該長さ寸法を精度よく測定することができる。
前記径測定手段は、前記主軸の軸方向と平行な軸回りに回転可能に支持され、前記工具の加工部における外周に当接可能な当接部材と、
前記加工部の外周に当接する当接部材が、加工部を回転した際に径方向に変位する変位量を検出する径検出部とを備え、
前記径検出部で検出された変位量に基づいて、前記加工部の径寸法を算出するよう構成したことを要旨とする。
これによれば、工具の加工部に当接部材を直接当接して径寸法を測定するので、該径寸法を精度よく測定することができる。また、加工部を回転しつつ径寸法を測定するので、加工部の外周形状に影響されることなく適正な径寸法を測定することができる。
前記当接部材に当接する加工部を回転する際には、前記被加工材料を切削加工する場合とは逆方向に回転するよう構成したことを要旨とする。
これによれば、加工部に設けられた刃によって当接部材が切削されてしまうのを防ぐことができる。また、当接部材が、加工部における外周に存在する凹部に嵌まり込んで回転が阻害されるのを防ぐことができる。
次に、前述のように構成された実施例の穿孔装置10の作用につき説明する。
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
1.長さ測定手段や径測定手段としては、実施例で説明した接触式の測定手段に限らず、工具に対して非接触で長さ寸法や径寸法を測定可能な各種の非接式の測定手段を採用することができる。非接触式の測定手段としては、例えば、CCD等の撮像手段で撮像した画像を画像処理した画像データに基づいて、工具における加工部の長さ寸法や径寸法を算出する手段、照射部からレーザ光を加工部に向けて照射し、該加工部から反射したレーザ光を受光部で受光することで算出した距離から長さ寸法や径寸法を算出する手段(レーザ式寸法測定器)、発光部からの光線を加工部に照射し、工具からの反射光または工具の周囲を通過した光線を受光部で受光した受光状態(強度等)の違いに基づいて長さ寸法や径寸法を算出する光学式の手段等、公知の各種手段を採用することができる。
2.実施例では、長さ測定手段の測長部材に、径測定手段の当接部材を回転可能に配設したが、該当接部材を別部材に回転可能に配設し、径測定に際して該部材と共に変位する当接部材の変位量を移動量検出手段によって検出する構成を採用することができる。すなわち、長さ測定手段と径測定手段とは別々に設けられる構成を採用することができる。この構成においては、測長部材を測定位置と退避位置とに移動する移動手段を、移動量検出手段を備えるエアシリンダとは別に設ければよい。
3.実施例では、加工部の長さ測定に際し、測定位置に位置付けた移動体に対し、工具を下降して測長部材を押し下げることで長さ寸法を測定するよう構成したが、長さ測定基準位置に位置付けた工具に対し、移動体をエアシリンダ等の昇降手段により上昇し、工具に当接して押し下げられた測長部材を長さ検出センサで検出したときの移動体の上昇量を適宜の検出手段で検出することで、加工部の長さ寸法を測定する構成を採用することができる。
4.実施例では、当接部材を加工部(刃部)の外周に当接するように付勢するエアシリンダに、移動量検出手段を配設するよう構成したが、当接部材を加工部(刃部)の外周に当接するエアシリンダ等の付勢手段とは別に、移動量検出手段を設ける構成を採用することができる。例えば、当接部材と一体で移動する部材に設けた目盛部を、取付部材等の固定部に配設した検出部で読み取って移動量を検出する構成等を採用できる。また、移動量検出手段としては、磁気式のリニアスケールに限らず、赤外線センサ、超音波センサ、過電流式センサ等の検出部と、該検出部で読み取り可能な目盛部とからなる、各種の方式を採用することができる。
6.実施例では、工具マガジンに測定装置を配設したが、該測定装置については、工具マガジンとは別の場所に配設するようにしてもよい。
7.ガントリーユニットをX軸方向に移動するX軸移動機構、ドリルユニットをY軸方向に移動するY軸移動機構については、ラック-ピニオンを用いた機構に限らず、ボールネジ機構、リニアスライド機構等、公知の各種機構を採用することができる。また、主軸頭をZ軸方向に移動するZ軸移動機構については、ボールネジ機構に限らず、ラック-ピニオンを用いた機構、リニアスライド機構等、公知の各種機構を採用することができる。
8. 制御装置は、測定装置により測定した測定値(算出値)と、工具データベースの対応する寸法データとを比較する比較手段と、該比較手段での比較結果から、主軸に装着されている工具(寸法測定した工具)の種別を判定する判定手段とを備えるようにしてもよい。そして、制御装置は、判定手段での判定結果に基づいて、測定値を記憶部に記憶したり、異常を報知するようにすればよい。
9. 被測定工具における刃部の径寸法を算出する方式としては、基準工具の刃部の径寸法を測定した際の当接部材の移動量と、被測定工具の刃部の径寸法を測定した際の当接部材の移動量とを比較し、算出されている基準工具の刃部の径寸法および比較した移動量の差に基づいて、被測定工具の刃部の径寸法を算出するものであってもよい。
10. 径測定位置に位置付けられた工具の刃部を挟んで当接部材とは反対側に、Z軸回りに回転可能で工具の径方向に移動可能な補助ローラを設け、径測定に際して刃部を、補助ローラと当接部材とで回転を許容する状態で挟むようにする構成を採用することができる。この構成によれば、回転時における工具の径方向の振れを抑制して、精度のよい径測定を行うことができる。なお、補助ローラは、工具の軸を径方向に変位させることなく該補助ローラが刃部の外周の凹凸に応じて径方向に変位し得るように、バネ等の付勢手段によって刃部の外周に当接するようになっていればよい。
12. 実施例では、被加工材料に対して加工機に設けた工具を移動して、被加工材料を切削加工するよう構成したが、切削加工時には加工機を定位置に固定配置し、被加工材料が載置される載置テーブルを、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に、ラック-ピニオンを用いた機構やボールネジ機構によって移動するよう構成し、定位置の工具に対して被加工材料を移動して切削加工する構成を採用することができる。また、載置テーブルをX軸方向およびY軸方向に移動するよう構成すると共に、加工機の工具をZ軸方向に移動するよう構成し、工具と被加工材料とを相互に移動して切削加工を行う構成を採用することもできる。すなわち、工作機械は、工具と被加工材料とを相対的に移動して、該被加工材料に切削加工を施す構成であればよい。なお、加工機を定位置に固定配置したり、工具をZ軸方向にのみ移動したりする構成では、加工機に工具マガジンを配設すると共に、該工具マガジンと主軸との間での工具交換を、公知の自動工具交換装置(ATC)によって行うようにすればよい。
また、被加工材料の切削加工時に加工機を定位置に固定配置したり、工具をZ軸方向にのみ移動したりする構成において、主軸に装着した工具の寸法測定を行う場合は、定位置に配置した測定装置の位置まで加工機を移動機構によって移動したり、あるいは切削加工時における工具の位置に、測定装置を移動機構によって移動する構成を採用することができる。
13. 実施例では、径測定に際して工具(加工部)を逆転するよう構成したが、正転するものであってもよい。径測定に際して工具(加工部)を正転する場合は、工具を、刃によって当接部材が切削されることのない回転速度とすればよい。
14. 実施例および各変更例で説明した各構成については、本発明の主旨の範囲内において適宜に組み合わせることができる。
18 第1ガイドレール(レール),21 台車,29 主軸
36 第3位置検出手段(長さ検出部),39 加工部,44 保持部
46 長さ測定手段,47 径測定手段,54 測長部材
57 長さ検出センサ(長さ検出部),61 当接部材
62 移動量検出手段(径検出部),67 記憶部
Claims (5)
- 被加工材料(11)を切削加工する工作機械であって、
主軸(29)に装着した工具(13)を回転しつつ、該工具(13)を前記被加工材料(11)に対して相対的に移動して切削加工する加工機(15)と、
前記工具(13)が着脱自在に保持される複数の保持部(44)を有し、該保持部(44)に保持されている工具(13)が前記主軸(29)に装着可能な工具マガジン(16)と、
前記主軸(29)に装着した工具(13)における加工部(39)の長さ寸法を測定する長さ測定手段(46)と、
前記主軸(29)に装着した工具(13)における加工部(39)の径寸法を測定する径測定手段(47)と、
前記長さ測定手段(46)および径測定手段(47)で長さ寸法および径寸法を測定した工具(13)の測定値を、当該工具(13)が保持される前記保持部(44)を特定する情報に対応付けて記憶可能な記憶部(67)と、
音または光により異常報知が可能な異常報知手段とを備え、
前記保持部(44)に保持する各工具(13)に対して加工部(39)の正しい長さ寸法および径寸法を対応付けた工具データベースが予め登録されており、測定した工具(13)の長さ寸法および径寸法の測定値が工具データベースに登録されている値と一致しない場合には、当該測定値を前記記憶部(67)に記憶することなく前記異常報知手段により異常報知するよう構成されていると共に、
前記被加工材料(11)が載置される載置テーブル(12)および前記加工機(15)の一方と他方とを相対的に移動可能に構成し、
前記載置テーブル(12)および前記加工機(15)の一方に前記工具マガジン(16)を配設すると共に、該工具マガジン(16)に前記長さ測定手段(46)および径測定手段(47)を備えた測定手段(17)を配設し、
前記工具マガジン(16)の保持部(44)に保持した工具(13)に対して、前記長さ測定手段(46)で長さ寸法を測定可能な位置および前記径測定手段(47)で径寸法を測定可能な位置に、前記測定手段(17)を移動可能に構成した
ことを特徴とする工作機械。 - 被加工材料(11)を切削加工する工作機械であって、
主軸(29)に装着した工具(13)を回転しつつ、該工具(13)を前記被加工材料(11)に対して相対的に移動して切削加工する加工機(15)と、
前記工具(13)が着脱自在に保持される複数の保持部(44)を有し、該保持部(44)に保持されている工具(13)が前記主軸(29)に装着可能な工具マガジン(16)と、
前記主軸(29)に装着した工具(13)における加工部(39)の長さ寸法を測定する長さ測定手段(46)と、
前記主軸(29)に装着した工具(13)における加工部(39)の径寸法を測定する径測定手段(47)と、
前記長さ測定手段(46)および径測定手段(47)で長さ寸法および径寸法を測定した工具(13)の測定値を、当該工具(13)が保持される前記保持部(44)を特定する情報に対応付けて記憶可能な記憶部(67)と、
異常報知が可能な異常報知手段とを備え、
前記保持部(44)に保持する各工具(13)に対して加工部(39)の正しい長さ寸法および径寸法を対応付けた工具データベースが予め登録されており、測定した工具(13)の長さ寸法および径寸法の測定値が工具データベースに登録されている値と一致しない場合には、当該測定値を前記記憶部(67)に記憶することなく前記異常報知手段により異常報知するよう構成されていると共に、
前記径測定手段(47)は、前記主軸(29)の軸方向と平行な軸回りに回転可能に支持され、前記工具(13)の加工部(39)における外周に当接可能な当接部材(61)と、
回転していない前記加工部(39)の外周に前記当接部材(61)を当接させた状態で当該加工部(39)を回転させた際に、当該当接部材(61)が径方向に変位する変位量を検出する径検出部(62)とを備え、
前記径検出部(62)で検出された変位量に基づいて、前記加工部(39)の径寸法を算出するよう構成した
ことを特徴とする工作機械。 - 前記被加工材料(11)が載置される載置テーブル(12)および前記加工機(15)の一方と他方とを相対的に移動可能に構成し、
前記載置テーブル(12)および前記加工機(15)の一方に前記工具マガジン(16)を配設すると共に、該工具マガジン(16)に前記長さ測定手段(46)および径測定手段(47)を配設した請求項2記載の工作機械。 - 前記当接部材(61)に当接する加工部(39)を回転する際には、前記被加工材料(11)を切削加工する場合とは逆方向に回転するよう構成した請求項2または3記載の工作機械。
- 前記工具マガジン(16)に前記長さ測定手段(46)および径測定手段(47)を備えた測定手段(17)を配設し、
前記工具マガジン(16)の保持部(44)に保持した工具(13)に対して、前記長さ測定手段(46)で長さ寸法を測定可能な位置および前記径測定手段(47)で径寸法を測定可能な位置、および、当該測定可能な位置から退避した退避位置に前記測定手段(17)を移動可能に構成し、
前記測定手段(17)の移動を許容するよう前記測定手段(17)の上部および側部を覆うカバー(63)を設けた請求項1~4の何れか一項に記載の工作機械。
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