JPH0632273Y2 - 退避可能な工具破損検知装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、工作機械の主軸に装着された工具の破損や摩
耗等を自動で検知する装置に関し、特に加工中は退避可
能とした工具破損検知装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、マシニングセンタ等において使用されるドリ
ルやタップ等の工具破損や摩耗を自動的に検知する装置
としては、同一出願人が「工作機械の工具寸法自動計測
装置・実願昭６２−５８８５８」として出願した、第８
図に示すようなベッド７１上に設けられた工具自動計測
装置７０が知られている。この装置によれば工具Ｔ１側
面をＬ字アーム７２の検出部７２ａに接触させて工具径
を測定し、別の検出部７２ｂには工具Ｔ２の先端を接触
させ工具長を測定させている。両方の検出部７２ａ，７
２ｂで検出された測定値は、それぞれ検知部から接触コ
ード７３を経て図略の演算部に取入れられ演算され判定
されていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし従来の工具自動計測装置によれば、ベット上に固
定的に設けられているため工具自動計測装置が切粉やク
ーラントの影響を受け、傷み易く寿命が短かかった。ま
た、工具自動計測装置は常にワークや工具等と干渉する
恐れがあり危険であった。

本考案は、上記課題を解決するために提案されたもので
あって、その目的は、前記「実願昭６２−５８８５８」
の考案を改良し、検知装置を退避可能とすることで、加
工能率の向上と検知装置の長寿命化を図れる工具破損検
知装置を提供することにある。

更にもう一つの目的は、テーブルが移動式の工作機械で
も固定式の工作機械でも利用することができ、その上既
存の工作機械に必要に応じていつでも取付けることので
きる工具破損検知装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、工具が装着される
工具装着体と、この工具に対して前記工具装着体の装着
部軸線方向およびこの軸線方向と直交する方向に相対移
動する工作物が取り付けられる機械基台とを有する工作
機械に設けられ、工具と当接して検知動作可能な検知位
置と工具との干渉が生じない退避位置との間で移動可能
な検知部を有する工具破損検知装置において、前記機械
基台近傍の固定部に設けられる装置基体と、この装置基
体に設けられ、前記工具検知位置と前記退避位置とのあ
いだで移動させる駆動シリンダと、前記装置基体に設け
られ前記駆動シリンダの駆動により前記装置基体に設け
られた支軸を支点にして揺動可能な揺動板を有する揺動
機構と、前記検知部を退避させたときの前記駆動シリン
ダのロッドの軸線と平行な方向に前記揺動板に設けら
れ、前記ロッドと接続される前記揺動機構の軸体を移動
自在に係合する第１の長孔と、前記揺動板に前記第１の
長孔と平行に所定の間隔を有して設けられる第２の長孔
と、前記検知部を退避させたときの前記駆動シリンダの
前記ロッドの軸線に対して所定角度傾斜した方向に移動
自在に設けられ、前記第２の長孔に移動自在に係合する
係合部材を有し、前記揺動機構が揺動したときの前記係
合部材の移動により前記傾斜方向に移動する移動機構
と、前記移動機構に回動自在に設けられ、前記工具と接
触する検知部が少なくとも一箇所設けられた検知アーム
と、この検知アームが回動したことを検知する検知部材
とを有し、検知アームが前記工具と接触して回動したと
きに接触信号を出力する検知機構と、前記装置基体の開
口部を遮蔽するものであって、前記軸体に連結され、前
記検知機構が工具検知位置に移動するとき、前記検知機
構が前記開口部を通過する際に干渉しない位置である開
扉位置まで前記軸体とともに移動しているヘッドカバー
とからなり、前記駆動シリンダの駆動により前記検知機
構を前記退避位置より前記工具検知位置へ移動させると
きに、前記第１の長孔内を前記軸体が移動することによ
り前記ヘッドカバーにのみ駆動力を伝達して開扉動作を
させ、前記第１の長孔端に前記軸体が達した後、前記揺
動機構に揺動動作をさせて開扉状態となった前記装置基
体の開口部より前記検知機構を移動させるようにしたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

通常時、テーブル下方位置に退避している検知装置は、
工具の計測時に所定の計測高さ位置まで上昇してくる。

即ち、駆動源の駆動により揺動機構が揺動し、この揺動
機構の揺動に移動機構が追従してガイド部材を介して上
昇する。そして、移動機構に設けられた検出機構が計測
可能な位置まで上昇する。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて更に詳細に説
明する。

まず第１図において、本考案の退避可能な工具破損検知
装置の全体的な位置関係を説明する。

マシニングセンタ等工作機械Ｍの中央部に、図略のベッ
ドを介してＺ軸（主軸軸線）方向移動可能なコラム１０
０が設けられている。このコラム１００には各種工具が
装着可能でＹ軸（主軸軸線を横切る垂直）方向移動可能
な主軸頭に主軸１０１が設けられている。

又、コラム１００前方（図中右側）には、Ｘ軸（主軸軸
線を横切る水平）方向移動可能なサドル１０５と、この
サドル１０５上にテーブル１０２が有り、このテーブル
１０２上に各種ワークを取り付けてあるパレットＰが載
置されている。このテーブル１０２の左右に動く範囲が
加工エリア１０３となっている。加工エリア１０３の更
に前方には、ＡＰＣ１０４が配設されパレットＰが載置
されるように構成されている。そして、テーブル１０２
のＸ軸方向の移動と、通常知られるパレット搬出入装置
（図略）によってテーブル１０２とＡＰＣ１０４間でパ
レットＰの出し入れを行なう。

今、パレットＰ上のワークＷをテーブル１０２のＸ軸方
向の移動と、工具のＺ軸及びＹ軸方向の移動によって加
工する。この加工中に工具が破損したり、磨耗、チッピ
ング等の異常が発生した時に、自動的にその工具を当て
て検知する工具破損検知装置１が本考案であり、サドル
１０５側に設けられ加工中は退避させるように構成され
ている。

次に、工具破損検知装置１について説明する。

工具破損検知装置１は、加工エリア１０３内でワークが
加工されている時には、工具，ワーク等と干渉しないよ
うに検知アーム３３がパレットＰ上面より下がった位置
に退避し、工具を測定する際には前記検知アーム３３が
パレットＰ上面より突出するように構成されている。そ
のため、工具破損検知装置１全体を遮蔽するヘッドカバ
ー２を開くと同時に、このヘッドカバー２の動きに追従
して検知アーム３３が上昇あるいは下降する構成となっ
ている。

第２図ないし第５図に示されているように、工具破損検
知装置１はテーブル１０２下のサドル１０５の一部にサ
ドル壁部等で形成される装置基体としての略箱状のサド
ル枠体１０５ａに設けられる。この工具破損検知装置１
の全体は、一定ストローク“_１”だけ水平方向に開閉
自在なヘッドカバー２に装置上方を遮蔽されており、こ
のヘッドカバー２は略箱状に形成され、その箱を被せた
ような状態で設けられる。

このヘッドカバー２には第２図内の矢印Ａ方向に走行す
るように、走行方向に向かって両側面の内方にヘッドカ
バー２の天井側からブラケット３が垂設され、このブラ
ケット３に軸４およびナット５を介して車輪６が平行状
に且つ同一高さに設けられている。

この車輪６はサドル枠体１０５ａ両側にボルト７によっ
て立設された固定カバー８，９上部に形成された側面断
面チャンネル状の走行レール８ａ，９ａ上を走行するよ
うに構成されている。

前記ヘッドカバー２の長手方向中央近傍には、このヘッ
ドカバー２等を移動させる駆動源であるシリンダ２３側
とを連結する取付板１０が垂設されている。そしてこの
取付板１０は後述する揺動機構１１の前後の揺動板１
２，１３間に架設された軸体である固定軸２１に固着さ
れている。

揺動機構１１は、前記走行レール８ａ，９ａと平行状に
設けられる前揺動板１２と後揺動板１３と両者を連結固
定する連結材１４、固定軸２１及び筒体１５等から構成
されている。前記揺動板１２の長手方向であって伸長状
態にあるロッド２３ａの軸線と平行な方向に第１の長孔
１６が削成されている。また、前記揺動板１２の下方一
部に突出部１２ａが形成され、この突出部１２ａの長手
方向に前記第１の長孔１６と平行に第２の長孔１７が削
成されている。この第１の長孔１６と連結材１４の下方
には、サドル枠体１０５ａから突出したボス１８に向け
てブッシュ１９を内嵌した筒体１５が回動可能に取付け
られ、前揺動板１２と一体化されている。筒体１５等を
支持する支持ピン２０は前記ボス１８に螺着されてい
る。

前記、後揺動板１３は、揺動機構１１がシリンダ２３に
よって引張られ揺動する際ボス１８に干渉しないように
形成されており、前揺動板１２の第１の長孔１６と同形
状の長孔１６ａが前揺動板１２と同一高さ位置に削成さ
れている。

前記揺動機構１１は、前述したように筒体１５を介して
揺動可能に一部はボス１８に取付けられているが、他方
は第１の長孔１６と後揺動板１３の長孔１６ａ間に架設
された固定軸２１を介してシリンダ２３側と連結されて
いる。この固定軸２１は段付形状に形成されており、両
端細径部を前揺動板１２の第１の長孔１６と後揺動板１
３の長孔１６ａ内に遊挿し、ナット２２等で固着されて
いる。

この固定軸２１の大径部で前記取付板１０近傍には、シ
リンダ２３のロッド２３ａに螺着されている先端金具２
４がブッシュ２５を介して係合されている。先端金具２
４は矩形に形成され、貫設されている固定軸２１に直交
する方向にロッド２３ａが螺着される。このロッド２３
ａを備えたシリンダ２３は、サドル枠体１０５ａの一部
に固定されている。

このような揺動機構１１は、シリンダ２３の駆動による
ロッド２３ａの伸縮で揺動可能である。即ち、ロッド２
３ａを後退させ固定軸２１を前後の揺動板１２，１３の
第１の長孔１６および長孔１６ａ内を最終位置まで摺動
させ、更にロッド２３ａをストロークの最後まで後退さ
せると、揺動機構１１が支持ピン２０を支点にして時計
回りに回動することになる。この時点で揺動機構１１は
第３図に示すような想像線（二点鎖線）の位置まで揺動
し、この揺動に追従して移動機構５５が上昇する。

移動機構５５は後述する検知機構３０を内蔵するケーシ
ング３１と、このケーシング３１に装着された係合部材
であるカムフォロア５０を主要素として構成されてい
る。即ち、前記ケーシング３１には、正面側に（第３
図）、前記揺動機構１１の前揺動板１２に削成された第
２の長孔１７に係合する係合部材であるカムフォロア５
０が装着されている。

一方、ケーシング３１の裏面には、上方に向かって立ち
上がる傾斜状の溝３１ｂが削成しており、この溝３１ｂ
には、サドル１０５の壁面にボルト５１で同様に上方に
向かって立ち上がる傾斜状に取付けられたガイド部材で
あるリニアガイド３５が係合している。

従って、前記揺動機構１１が時計回りで回動すると、前
揺動板１２の第２の長孔１７と係合しているカムフォロ
ア５０によって、ケーシング３１がリニアガイド３５上
を摺動して斜め上方に上昇移動することになる。ケーシ
ング３１の上昇は検知アーム３３の上昇であり、第３図
に示すように、第２の長孔１７内をカムフォロア５０が
移動すると検知アーム３３は“_２”の距離だけ上昇す
るように構成されている。そして、所定距離“_２”だ
け上昇して検知可能の状態となる。

５２は検知アーム３３が上昇しきった位置に設けられス
トッパーであり（第４図）、サドル枠体１０５ａ側に設
けられている。

次に、第３図，第６図及び第７図において検知機構につ
いて説明する。

検知機構３０は、上下移動可能なケーシング３１内に回
動可能に収納された旋回軸３２と、旋回軸３２上端に装
着された検知アーム３３等から構成されている。

前記ケーシング３１は裏面で、サドル枠体１０５ａ（第
３図）にボルト３４で上方に立ち上がる傾斜状に取付け
られたリニアガイド３５と係合しており、摺動自在であ
る。ケーシング３１の略中央には上下方向に段付貫通孔
３１ａが穿設されており、この段付貫通孔３１ａの大径
部内には上下に軸受３６，３６が嵌入されている。そし
て、。この軸受３６，３６内により段付形状の旋回軸３
２が回転自在に支持される。

前記ケーシング３１から突出した旋回軸３２上端部には
検知アーム３３が装着され、一方ケーシング３１内で上
下の軸受３６，３６間には２条のリング条鍔部３２ａ，
３２ｂが形成されている。この２条のリング条鍔部３２
ａ，３２ｂ間には、２条のリング条鍔部間の軸部を周回
する圧縮コイルばね３７が、２条のリング条鍔部３２
ａ．３２ｂにわたって挿通され固着された従動ばね支持
ピン３８、およびケーシング３１に固定され下方のリン
グ条鍔部３２ｂを挿通し上部のリング条鍔部３２ａにて
係止されている固定ばね支持ピン３９に係止されてい
る。従動ばね支持ピン３８と固定ばね支持ピン３９は第
７図に示すように旋回軸３２を挟んで略対向した位置に
設けられており、従動ばね支持ピン３８は常時固定ばね
支持ピン３９側に付勢された状態となっている。

前記旋回軸３２のケーシング３１より突出した下方に
は、キー４０及びナット４１を介して接触部材４２が固
着されている。この接触部材４２は、第７図に示すよう
に一部がケーシング３１正面より突出した突出部４２ａ
を有しており、この突出部４２ａが旋回軸３２の回動に
追従し、センサ４３に接触したり離れたりして計測を行
なう接触子の役割りを果している。

前記ケーシング３１下部には、ケーシング３１内に内蔵
された旋回軸３２や軸受３６，３６等を固定するために
蓋体４４がボルト４５によって取付けられている。そし
て、この蓋体４４にブラケット４６を介して前記接触部
材４２の突出部４２ａと接触しあるいは離れる高精度形
のリミットスイッチから成るセンサ４３が取付けられて
いる。センサ４３は検知した信号を図略の計測演算部
（測定値を算出する部分）に送る接続コード４７に連結
されている。

前記旋回軸３２先端には、第１検出部３３ａおよび第２
検出部３３ｂを有する検知アーム３３がボルト４８によ
って強固に取付けられている。また、旋回軸３２下方に
は旋回軸３２の側方からエア供給管４９が螺着されてお
り、旋回軸３２内部に穿設されたエア通路３２ｃに連結
されている。このエア通路３２ｃには、図略のエア源か
ら供給されたエアが送り込まれ第１及び第２検出部３３
ａ，３３ｂに向けて吹き出しており、このエアにより第
１及び第２検出部３３ａ，３３ｂに付着した切粉等が吹
き飛ばされ常に清掃されているので、高精度の測定を行
うための状態が維持されている。

次に、以上のように構成された工具破損検知装置の作用
を説明する。

工作機械Ｍの加工エリア１０３内で、工具ＴのＺ軸方
向、コラム１００のＹ軸方向およびテーブル１０２のＸ
軸方向の動きにより、パレットＰ上のワークＷに所定の
加工を施す。

使用工具Ｔの破損や摩耗等の自動計測は、ワークの加工
精度、ワークの材質等諸条件により異なる。即ち、物に
よっては一回加工する度に、計測を行い、あるいは所定
の数だけ加工した後に計測する場合もある。

計測を実施する場合、シリンダ２３のロッド２３ａを最
大限伸ばした状態である通常の状態から（第３図）、ま
ずロッド２３ａを後退させる。ロッド２３ａに先端金具
２４を介して一体化されている固定軸２１が追動するた
めに、取付板１０により固定軸２１に連結されたヘッド
カバー２が移動する。

前記固定軸２１は、揺動機構１１の前揺動板１２と後揺
動板１３に削成されている第１の長孔１６，１６ａ内を
案内され、長孔の終点位置まで移動する。この時点でヘ
ッドカバー２は、検知アーム３３が上昇してきても干渉
しない所定距離、例えば第３図において“_１”だけ水
平移動し開扉状態となつている。

次に前記第１の長孔１６，１６ａの終点位置まで移動し
た固定軸２１、先端金具２４等を、ロッド２３ａの余剰
ストローク分更に終端まで後退させると、固定側のボス
１８に支持されている揺動機構１１が支持ピン２０を支
点にして（第３図において時計回りに）揺動動作を開始
する。

揺動機構１１の揺動により、前揺動板１２の第２の長孔
１７にカムフォロア５０を介してガイドされた移動機構
５５が上昇動作を開始する。この移動機構５５はリニア
ガイド３５に沿つて斜め上方に移動し、同時に移動機構
５５に設けられている検出機構３０の検知アーム３３が
検知可能となる所定位置まで上昇してくる。

その位置でシリンダ２３の駆動を止め、サドル１０５の
Ｘ軸方向の移動と、コラム１００のＹ軸方向及び主軸１
０１のＺ軸方向の移動によって所定の工具を検知アーム
３３のそれぞれの検出位置に当接させて測定を行う。即
ち、工具長を計測して破損等を検知する場合には、検知
アーム３３先端の第１検出位置３３ａに工具Ｔの先端を
当接させる。この当接によって検出アーム３３がばね付
勢に抗して時計回りに（第７図で矢印Ｂ方向）回動す
る。そして、この検知アーム３３に連結されている接触
部材４２の突出部４２ａも同方向に回動するため、接触
部材４２がセンサ４３から離れスイッチＯＦＦの状態に
なる。（逆の状態即ち、スイッチＯＮとなるようにして
も良い。） 工具径を計測して工具の摩耗等を検知する場合には、工
具を検知アーム３３の第２検出位置３３ｂに工具径を当
接して前記同様スイッチＯＦＦの状態にすれば良い。

工具長，工具径の両場合とも、予め機械原点から第１検
出位置３３ａおよび第２検出位置３３ｂまでの距離を、
それぞれ図略の計測演算部に移動量として記憶させてお
き、計測の度に表示される計測値と比較して工具破損や
摩耗等を検知している。

このように本実施例によれば、検知装置全体が通常時即
ち加工時はヘッドカバーに遮蔽された状態でパレット位
置より下方に位置しているため、検知装置が工具やワー
ク等と干渉するおそれがなく加工能率が向上すると共
に、検知装置も切粉やクーラント等から保護され傷つく
こともなく寿命が長くなると言う効果を期待できる。

〔考案の効果〕 以上述べたように本考案によれば、検知装置がワークの
加工時には退避可能となっており、工具やワーク等に干
渉するおそれがないので加工能率の向上が期待できる。

また、本考案の検知装置は、複雑な制御機構を有するこ
となく、一つの駆動シリンダでヘッドカバーの開閉と検
知機構の移動をタイミングよく行うことができるので、
構成が簡素かつコンパクトになり故障も生じにくいうえ
既在の工作機械の限られたスペースを利用して設置でき
るとともに、必要に応じていつでも取り付けることがで
きる。

また、検知装置はテーブル固定式で工具ヘッドがテーブ
ルに向って水平方向で移動するタイプの工作機械にも適
用できる。

更に、検知装置は全体をヘッドカバーで遮蔽されている
ので、切粉やクーラント等から保護され、寿命の長い退
避可能な工具破損検知装置を提供することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本考案の一実施例をそれぞれ示
し、第１図は本考案の退避可能な工具破損検知装置を使
用した工作機械の平面図、第２図は退避可能な工具破損
検知装置の一部断面の平面図、第３図は第２図における
Ｉ−Ｉ線断面の正面図、第４図は第２図におけるII−II
線断面の側面図、第５図は第４図におけるIII−III線矢
視図、第６図は検知部の一部断面図、第７図は第６図に
おけるIV−IV線断面図を示し、第８図は従来例の工具寸
法計測装置を示す。 図中、 １……工具破損検知装置 ２……ヘッドカバー、１０……取付板 １１……揺動機構、１６……第１の長孔 １７……第２の長孔 ２３……シリンダ（駆動源） ３０……検出機構、３３……検知アーム ３３ａ……第１検出部、３３ｂ……第２検出部 ５５……移動機構、１００……コラム １０２……テーブル、１０３……加工エリア １０５ａ……サドル枠体、Ｍ……工作機械。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具が装着される工具装着体と、この工具
   に対して前記工具装着体の装着部軸線方向およびこの軸
   線方向と直交する方向に相対移動する工作物が取り付け
   られる機械基台とを有する工作機械に設けられ、工具と
   当接して検知動作可能な検知位置と工具との干渉が生じ
   ない退避位置との間で移動可能な検知部を有する工具破
   損検知装置において、 前記機械基台近傍の固定部に設けられる装置基体と、 この装置基体に設けられ、前記工具破損検知装置の検知
   部を前記検知位置と前記退避位置とのあいだで移動させ
   る駆動シリンダと、 前記装置基体に設けられ前記駆動シリンダの駆動により
   前記装置基体に設けられた支軸を支点にして揺動可能な
   揺動板を有する揺動機構と、 前記検知部を退避させたときの前記駆動シリンダのロッ
   ドの軸線と平行な方向に前記揺動板に設けられ、前記ロ
   ッドと接続される前記揺動機構の軸体を移動自在に係合
   する第１の長孔と、 前記揺動板に前記第１の長孔と平行に所定の間隔を有し
   て設けられる第２の長孔と、 前記検知部を退避させたときの前記駆動シリンダの前記
   ロッドの軸線に対して所定角度傾斜した方向に移動自在
   に設けられ、前記第２の長孔に移動自在に係合する係合
   部材を有し、前記揺動機構が揺動したときの前記係合部
   材の移動により前記傾斜方向に移動する移動機構と、 前記移動機構に回動自在に設けられ、前記工具と接触す
   る検知部が少なくとも一箇所設けられた検知アームと、
   この検知アームが回動したことを検知する検知部材とを
   有し、検知アームが前記工具と接触して回動したときに
   接触信号を出力する検知機構と、 前記装置基体の開口部を遮蔽するものであって、前記軸
   体に連結され、前記検知機構が工具検知位置に移動する
   とき、前記検知機構が前記開口部を通過する際に干渉し
   ない位置である開扉位置まで前記軸体とともに移動して
   いるヘッドカバーとからなり、 前記駆動シリンダの駆動により前記検知機構を前記退避
   位置より前記工具検知位置へ移動させるときに、前記第
   １の長孔内を前記軸体が移動することにより前記ヘッド
   カバーにのみ駆動力を伝達して開扉動作をさせ、前記第
   １の長孔端に前記軸体が達した後、前記揺動機構に揺動
   動作をさせ、この揺動動作による係合部材の移動で前記
   移動機構を移動させて開扉状態となった前記装置基体の
   開口部より前記検知機構を移動させるようにしたことを
   特徴とする退避可能な工具破損検知装置。