JPH039966Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えばマシニングセンタや横中ぐり
盤等の工作機械の主軸に装着される工具の長さを
測定して主軸の移動量を補正する装置に係り、特
に工具交換装置による工具の交換搬送時に工具長
を測定するようにした装置に関する。

［背景技術とその問題点］ 工作機械にはマシニングセンタや横中ぐり盤等
のように工具マガジンと工具交換装置とを備えた
ものがあり、工具マガジンに多数収納されている
ドリル、タツプ、リーマ等の工具の中から加工プ
ログラムに従つて主軸に装着すべき工具を選択
し、この工具を工具交換装置で搬送して主軸に装
着するとともに、主軸に装着されていた工具を工
具交換装置で工具マガジンに収納する。

工具は工具を新たに工具ホルダにセツテイング
するたびに工具コードに対するセツテイング長さ
が変化するため、その軸方向に進退する主軸に装
着して主軸に移動によりそのまま穴明け等の加工
を行うと、所定の穴深さを得られない等の問題が
生ずる。そこで工具の長さを予め測定して主軸の
移動量等を制御する制御装置に入力し、主軸の移
動量を補正することが行われていた。しかしこの
方法によると人手による測定作業を必要とし、作
業効率上問題であつた。

工具長の測定作業を自動的に行う従来装置とし
て、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三次元運動可能な主軸に
工具を装着した状態で測定作業を行うものが知ら
れている。この従来装置は、主軸の三次元運動に
よつて工具を測定装置に近づけ、Ｚ軸方向運動で
ある主軸の軸方向移動により工具を前進させ、工
具の前進を受けて移動する移動部材で測定装置の
リミツトスイツチを作動させ、リミツトスイツチ
が作動するまでの主軸の移動量から工具長を求め
るものである。この従来技術によると、ワーク加
工工程の間に工具長測定工程を介在させなければ
ならず、従つて作業時間が長くなり、また工具長
測定作業のために主軸を三次元運動させなければ
ならないため、その運動のための時間も必要とな
り、工具長測定作業時間も長くなる問題があつ
た。

［考案の目的］ 本考案の目的は、工具長測定のための特別の作
業時間を必要とせず、従つて作業効率が向上し、
工作機械の全体の作業時間を短縮化できる工作機
械の工具長測定および補正装置を提供するところ
にある。

［問題点を解決するための手段および作用］ このため本考案に係る工作機械の工具長測定お
よび補正装置は、進退する主軸に装着される複数
の工具を収納した工具マガジンと、この工具マガ
ジンと主軸との間で工具を搬送し、主軸に装着さ
れる工具を交換する工具交換装置とを備えた工作
機械において、工具交換装置の工具直線搬送部と
対応した位置に工具長測定手段を設け、工具直線
搬送部に沿つて工具が直線移動されるのを利用し
てこの工具長測定手段による工具長測定作業を行
い、工具長測定手段からの工具長に関する出力を
制御装置に入力して工具長を演算し、この演算結
果に基づき主軸の駆動装置を制御し、主軸の軸方
向移動量を測定された工具長に応じて補正するよ
うにしたものである。

工具交換装置が工具を保持して走行する走行体
を備えるものであつて、この走行体の走行量が工
具交換装置の駆動源に接続されたパルスジエネレ
ータ等の検出装置によつて検出されるものである
場合には、この検出装置からの出力と前記工具長
測定手段からの工具長に関する出力とにより工具
長を求めることが可能になる。

工具長測定手段を前記工具マガジンの工具取出
部に設けると、工具マガジンの工具ポツトから工
具を工具交換装置により抜取るときの工具直線移
動を利用して工具長測定手段による工具長測定作
業を実施できるようになる。

工具長測定手段を光電スイツチとすれば非接触
式のための工具の損傷を防止できるとともに、工
具長の長い工具の測定も可能になる。また光電ス
イツチを工具の直線移動方向に複数個並べると、
短い工具も長い工具も少ない直線移動量で工具長
の測定を行えるようになる。

［実施例］ 第１図は本実施例に係る装置が適用された工作
機械を示す。ベツド１にはコラムベース２を介し
てコラム３がＸ軸方向へ移動自在に配置され、コ
ラム３には主軸頭４がＹ軸方向へ移動自在に設け
られ、主軸頭４にはその軸方向であるＺ軸方向
（紙面の表裏方向）へ主軸５Ａがラム５Ｂを介し
て進退自在に取付けられている。ベツド１に対す
るコラム３の移動と、コラム３に対する主軸頭４
の移動と、主軸頭４に対する主軸５Ａの移動とに
より主軸５ＡはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三次元運動を
行い、主軸５Ａに装着された工具によりテーブル
６に固定セツトされたワークの所定位置に加工プ
ログラムに従い穴明け加工等の加工が行われる。

工作機械は工具マガジン７を備え、本実施例で
は工具マガジン７は２個用意されている。それぞ
れの工具マガジン７の内部にはチエーンで連結さ
れて循環する複数の工具ポツト８が設けられ、そ
れぞれの工具ポツト８にはワーク加工のために必
要なドリル、リーマ等の工具９が挿入保持されて
いる。

また工作機械は主軸５Ａと工具マガジン７との
間で工具９を搬送して主軸５Ａに装着する工具９
を交換するための工具交換装置１０を有し、この
工具交換装置１０は水平なねじ軸１１に螺合して
ねじ軸１１の回転送り作用により走行する走行体
１２と、ねじ軸１１の端部から垂直に立上つたね
じ軸１３に螺合してねじ軸１３の回転送り作用に
より昇降動し、かつ垂直軸を中心に90度旋回する
工具ポツト１４と、軸１５を中心に旋回し、かつ
軸１５の軸方向に往復動するチエンジアーム１６
とからなり、走行体１２はねじ軸１１と共に水平
な工具直線搬送部１７をも構成している。ねじ軸
１１，１３にはサーボモータ１８，１９が接続さ
れ、サーボモータ１８，１９の駆動によりねじ軸
１１，１３が回転する。走行体１２には軸２０を
中心に回動自在なアーム２１が設けられ、このア
ーム２１が回動することにより第３図の通り工具
９はリング部材２２においてアーム２１に保持さ
れる。

工具交換を行う場合には、工具ポツト８を循環
させて選択すべき工具９を工具マガジン７の工具
取出部２３に位置決めし、次いで選択された工具
９を走行体１２の回動させたアーム２１で保持
し、この後走行体１２をねじ軸１１の回転で第１
図中左方向へ一旦走行させて工具９を工具ポツト
８から抜取り、この抜取りが終つた後アーム２１
を原姿勢に回動復帰させ、次いで走行体１２を右
方向へ走行させて工具９を走行体１２から工具ポ
ツト１４に移し換える。工具９のシヤンク部が挿
入されて工具９を保持した工具ポツト１４をねじ
軸１３の回転で上昇させ、チエンジアーム１６と
同じ高さ位置に達した後工具ポツト１４を鎖線で
示す通り90度旋回させる。このとき工作機械のコ
ラム３はＸ軸方向移動により工具ポツト１４の近
くまで移動している。

チエンジアーム１６は軸１５を中心に旋回して
その両端の工具把持部２４，２５で主軸５Ａと工
具ポツト１４に保持されている工具９を把持し、
次いでチエンジアーム１６は前進してこれらの工
具９を主軸５Ａ、工具ポツト１４から抜取り、さ
らにチエンジアーム１６は旋回し、次いで後退す
ることにより工具９を主軸５Ａ、工具ポツト１４
に挿入して工具交換を行う。主軸５Ａから工具ポ
ツト１４に移し換えられた使用済みの工具９は工
具ポツト１４の下降、および走行体１２の走行に
より工具マガジン７に戻される。

以上において、走行体１２はそれぞれの工具マ
ガジン７からアーム２１で工具９を出入れする作
業、および工具ポツト１４との間で工具９の受取
り、受渡し作業を行うため、走行体１２の走行位
置を常に検出してそれぞれの工具マガジン７等の
位置で位置決め停止させることが必要である。こ
のため第４図に示す通りねじ軸１１を回転させる
駆動源である前記サーボモータ１８には走行体１
２の走行量を検出する検出装置であるパルスジエ
ネレータ２６が接続され、ねじ軸１１の回転量と
対応したパルスジエネレータ２６からのパルス数
は工作機械の制御装置であるNC（数値制御）装
置２７の記憶部２８に入力され、この記憶部２８
に記憶されているそれぞれの工具マガジン７等の
位置に関するデータと比較され、パルス数がこの
データと一致すると制御部２９を介してサーボモ
ータ１８の回転が停止せしめられる。

第１図の通りそれぞれの工具マガジン７の前記
工具取出部２３には水平方向へ延びる延出部３０
が形成され、この延出部３０に工具長測定手段で
ある光電スイツチ３１が設けられている。延出部
３０はねじ軸１１および走行体１２からなる前記
工具直線搬送部１７の後側に設けられているた
め、光電スイツチ３１は工具直線搬送部１７と対
応した位置に配置されている。光電スイツチ３１
は第３図に示す通り複数、本実施例では３個あ
り、工具直線搬送部１７の方向すなわち工具９の
工具交換装置１０による直線移動方向に並べられ
ている。光電スイツチ３１は２つ形成された前記
延出部３０に上下に対向して取付けられた発光器
３１Ａと受光器３１Ｂとからなり、その間の間隔
は工具９が通過できる大きさに設定され、工具９
が通過して光線３２を遮断すると光電スイツチ３
１はオン作動する。第４図の通り光電スイツチ３
１は前記NC装置２７の演算部３３の接続されて
いる。

次に作用について述べる。

主軸５Ａに装着する工具９を交換するために前
述の通り選択された工具９を工具マガジン７の工
具取出部２３に位置せしめ、この工具９を走行体
１２のアーム２１で保持し、走行体１２を第１図
中左側に走行させて工具９を工具ポツト８から抜
取ると、光電スイツチ３１は光線３２が工具９で
遮断されてオン作動する。すなわち、工具交換装
置１０のねじ軸１１および走行体１２からなる工
具直線搬送部１７の搬送方向と工具９の長さ方向
とを一致させながら、工具ポツト８から抜取りの
ため工具直線搬送部１７に沿つて工具９を直線移
動させると、工具９が第３図中実線で示された長
さを有するものである場合には、右から１番目と
２番目の光電スイツチ３１は光線３２が当初から
工具９で遮断されているためオン作動している
が、３番目の光電スイツチ３１の光線３２はアー
ム２１が矢印方向に移動して工具９を工具ポツト
８から抜取つたときに遮断される。従つて本実施
例では光電スイツチ３１による工具長測定作業は
工具ポツト８からの工具９の抜取り時に行われ、
工具９を工具交換装置１０により工具マガジン７
から主軸５Ａに搬送する作業の一部である工具抜
取作業と同時に工具長測定作業を行うことができ
る。

光電スイツチ３１のオン作動による出力は第４
図のNC装置２７の演算部３３に入力される。こ
の演算部３３には前記パルスジエネレータ２６か
らのパルス数が常時入力され、従つてサーボモー
タ１８によつて走行体１２が工具抜取りのために
どのくらいの距離走行したか常に検出され、光電
スイツチ３１のオン作動による出力の発信時にお
けるパルス数から工具９が光線３２を遮断するま
での走行体１２の走行量L₂（第３図参照）が判明
する。前記記憶部２８には第３図中右から３番目
の光電スイツチ３１と工具ポツト８との間隔L₀
＋2L₁が記憶されているため、演算部３３におい
てL₀＋2L₁からL₂を差引く演算を行うことにより
工具９の長さが求められる。

また記憶部２８には工具９の当初の工具長が記
憶されており、この記憶されているデータと前記
演算結果から工具９がどの程度摩滅して短くなつ
ているか演算部３３で演算され、この結果に基づ
き制御部２９が前記主軸５Ａをその軸方向に移動
させるＺ軸駆動装置３４の駆動量を制御し、工具
９が短くなつている分だけ主軸５Ａの前進移動量
を補正して所定深さの穴明け等の加工を行わせ
る。

工具が第３図の通り短い工具９′である場合に
は、工具９′が工具ポツト８から抜取られたとき
に第３図中右から２番目の光電スイツチ３１の光
線３２が遮断され、この光電スイツチ３１がオン
作動したことが演算部３３で判別されるととも
に、前記と同じ作用により工具９′が光電スイツ
チ３１の光線３２を遮断するまでの走行体１２の
走行量L₃が求められ、L₀＋L₁からL₃を差引くこ
とにより工具９′の工具長が演算される。また工
具９′よりも短い工具は第３図中右から１番目の
光電スイツチ３１の光線３２を遮断することによ
り工具長が求められる。このように本実施例では
光電スイツチ３１を工具９の直線移動方向に複数
個並べたため、短い工具でも長い工具でも短い直
線移動量により工具長を測定でき、光電スイツチ
３１相互の間隔L₁を工具ポツト８から工具９を
抜取るために必要な走行体１２の走行量と同じか
これよりも短くすることにより、全ての工具９の
工具長を工具ポツト８からの抜取り作業を利用し
て測定できるようになる。

以上において、工具長を測定するために必要な
前記パルスジエネレータ２６は走行体１２の走行
量を検出して工具マガジン７等の所定位置に走行
体１２を位置決め停止させるためにもともと工作
機械に設けられているものであるため、工作機械
の既存装置を利用して工具長測定を行える。また
本実施例では工具長測定手段は非接触式の光電ス
イツチ３１であるため工具長測定作業を工具９に
損傷を与えることなく実施でき、さらに光電スイ
ツチ３１の個数を増せば長大な工具９の工具長も
測定でき、測定できる工具長に制御がない。

以上の実施例では走行体はねじ軸の回転により
走行せしめられたが、走行体の走行をパルスジエ
ネレータが接続されたモータにより回転するスプ
ロケツト、チエーンによつて行つてもよい。また
本実施例では走行体の走行量を検出する検出装置
はパルスジエネレータであつたが、これを例えば
光学式、磁気式のスケールあるいはレゾルバとし
てもよい。

［考案の効果］ 本考案によれば、工具が工具交換装置の工具直
線搬送部に沿つて直線移動されるときに工具長測
定が行われるため、工具長測定のための特別の作
業時間を必要とせず、このため作業効率が向上
し、工作機械の全体の作業時間を短縮化できる利
点を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の全体正面図、第２図は工作
機械の要部側面図、第３図は工具長測定手段の周
辺の拡大図、第４図は電気的構成を示すブロツク
図である。 ５Ａ……主軸、５Ｂ……ラム、７……工具マガ
ジン、８……工具ポツト、９……工具、１０……
工具交換装置、１２……走行体、１７……工具直
線搬送部、２３……工具取出部、２６……走行体
の走行量検出装置であるパルスジエネレータ、２
７……制御装置であるNC装置、３１……工具長
測定手段である光電スイツチ、３４……主軸の駆
動装置であるＺ軸駆動装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 進退する主軸に装着される複数の工具を収納
   した工具マガジンと、この工具マガジンと前記
   主軸との間で工具を搬送し、主軸に装着される
   工具を交換する工具交換装置とを備えた工作機
   械において、前記工具交換装置の工具直線搬送
   部と対応した位置に配置され、長さ方向がこの
   工具直線搬送部の搬送方向と一致しながら工具
   直線搬送部に沿つて直線移動される工具の工具
   長に関する出力を発信する工具長測定手段と、
   この工具長測定手段からの出力により工具長を
   演算して前記主軸の駆動装置を制御し、主軸の
   軸方向移動量を補正する制御装置とを備えて構
   成されたことを特徴とする工作機械の工具長測
   定および補正装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記工具交換装置の前記工具直線搬送部は前記工
   具を保持して走行する走行体を含んで構成さ
   れ、この走行体の走行量は検出装置で検出さ
   れ、この検出装置からの出力と前記工具長測定
   手段からの工具長に関する出力とにより工具長
   が演算されることを特徴とする工作機械の工具
   長測定および補正装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項、第２項のい
   ずれかにおいて、前記工具長測定手段は前記工
   具マガジンの工具取出部に設けられ、工具マガ
   ジンの工具ポツトから工具が前記工具交換装置
   により抜取られたときに前記工具長測定手段か
   ら工具長に関する出力が発信されることを特徴
   とする工作機械の工具長測定および補正装置。 (4) 実用新案登録請求の範囲第１項から第３項の
   いずれかにおいて、前記工具長測定手段は複数
   の光電スイツチによつて構成され、これらの光
   電スイツチは前記工具の直線移動方向に並べら
   れていることを特徴とする工作機械の工具長測
   定および補正装置。