JPH06344247A - Ｎｃ工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＣ工作機械において工具を破損することな
く短時間で工具長の測定を可能にすることによって、Ｎ
Ｃ工作機械における加工時間の短縮を図る。 【構成】 スピンドルヘッド１の主軸1aに工具２を取り
付け、Ｚ軸送り手段により上下動させる。工具２の真下
に測定器３を設ける。測定器３を挾んで対向的に支持板
6a，6bを立設し、光センサ7a，7bを設ける。光センサの
発光部7aから受光部7bに至る光路Ｌは測定器３の感知部
3a近くの上方を通過する。光センサの発光部7aおよび受
光部7bにエアを吹き付けるエア吹き付け手段9a，9bを設
ける。Ｚ軸制御部は、工具２が下降して光路Ｌを遮断す
るまではＺ軸送り手段を速い送り速度で制御し、その後
は最も径の細い工具に適した遅い送り速度で制御する。
感知部3aに工具２が当接すると信号を出力し、Ｚ軸送り
手段を停止し、工具長演算部で工具長を演算し、メモリ
部に記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来のＮＣ工作機械は、ある加
工から次の加工に移るときに工具を自動的に交換しなが
ら各種の作業を連続して行なうものであるが、工具を交
換する度に、次の加工をする前にその工具の長さをＮＣ
工作機械が測定し、把握する必要がある。そのために、
従来のＮＣ工作機械は、工具を装着した主軸をＺ軸送り
手段により一定速度で下降させ、工具の先端が下方に配
置してある自動工具長測定器に所定の圧力で当接したこ
とを感知して、この測定器からの出力により工具の長さ
を演算し、メモリに記憶させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
長さが測定される工具は、Ｚ軸送り手段により一定速度
で送られるが、この送り速度が早すぎると、工具の径が
細い場合に測定器に当接した時の衝撃により工具が折れ
たり曲がったりすることがある。そこで細い径の工具で
も衝撃により破損することのないような遅い送り速度に
設定しなけければならないが、送り速度を遅く設定する
と、工具長の測定にあまりにも時間がかかり過ぎる問題
がある。そこで、工具長の測定時間を短縮するため工具
のおおよその長さを測定して入力しておくことにより、
測定値より少し余裕を持たせた所までＺ軸送り手段によ
り送り速度を早くする方法もとられるが、この方法は工
具１本ずつの長さを測定し、プログラムに入力しなけれ
ばならないためたいへん手間がかかるものである。

【０００４】そこで本発明の目的は、どの様な径の工具
でも、破損することなく短時間で工具長の測定を可能に
することによってＮＣ工作機械における加工時間の短縮
を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、各種の工具が装着される主軸と、この
主軸を上下動させるＺ軸送り手段と、主軸が下降して工
具の先端が感知部に当たったときに信号を出力する測定
器と、Ｚ軸送り手段を制御するＺ軸制御部と、測定器か
らの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算部とを
有するＮＣ工作機械において、工具が測定器の感知部近
くまで下降して工具の先端により光路が遮断されたとき
に検知信号を出力する光センサを有し、かつＺ軸制御部
は、光センサから検知信号を出力されるまでＺ軸送り手
段を速い送り速度で制御するとともに、検知信号が出力
されたときＺ軸送り手段を最も径の細い工具に適した遅
い送り速度に切り換えて制御するように構成されてい
る。

【０００６】上記の光センサは、光路の両端に配置され
た発光部および受光部を有し、かつ発光部および受光部
にそれぞれエアを吹き付けるエア吹き付け手段が設けら
れている。

【０００７】更に、上記の光センサから検知信号が出力
されてから計時を開始すると共に、光センサから検知信
号が出力されている間、所定時間の計時を続行する計時
手段を有し、かつＺ軸制御部は、計時手段が所定時間の
計時を完了したとき、Ｚ軸送り手段を遅い速度に切り換
えて制御するように構成されている。

【０００８】

【作用】光センサは工具が下降して所定の位置に到達し
たことを検知するので、その位置までの送り速度を速く
し、その後の送り速度はセットされている工具のうち最
も径の細い工具に対応して工具を損傷しない程度の速さ
に制御することが可能になる。

【０００９】

【実施例】図１乃至図３に示す本発明の第１の実施例に
ついて説明する。

【００１０】上方にスピンドルヘッド１が位置してお
り、下方に向かって突出する主軸１ａはＺ軸送り手段１
０（図３）により上下動される。この主軸１ａに工具２
が取り付けられる。工具２の真下に、所定の間隔をおい
て測定器３が設けてある。この測定器３は圧力感知式の
もので、その上面である感知部３ａに工具２の先端が当
接したときに信号を出力し、これにより自動的に工具長
を測定するもので、ベース４に固定してある。測定器３
を挾んでその両側に、対向的に支持板６ａ，６ｂがベー
ス４に立設してある。

【００１１】支持板６ａ，６ｂには対向的に光センサ７
ａ，７ｂが取り付けてある。光センサは一方が発光部７
ａ、他方が受光部７ｂであり、発光部７ａから受光部７
ｂに至る光路Ｌが、感知部３ａ近くの上方を通過する位
置に取り付けてある。

【００１２】支持板６ａ，６ｂに平面形状がコ字状の取
付板８が固着してあり、この取付板８にブロアー９ａ，
９ｂが取り付けてある。ブロアー９ａ，９ｂは、光セン
サの発光部７ａ及び受光部７ｂにエアを吹き付けてごみ
などを除去し、これによって光センサの誤動作を防止す
るエア吹き付け手段である。

【００１３】図３に示すように、ＮＣ工作機械には、Ｚ
軸送り手段１０を制御するＺ軸制御部１１と、測定器３
からの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算部１
２とを有している。光センサ７ａ，７ｂの光路Ｌが工具
２により遮断されたときに、光センサの受光部７ｂから
出力する検知信号は、光センサ用スキップ信号処理部１
３で処理されてＺ軸制御部１１へ入力する。また、工具
２が当接することにより測定器３から出力する検知信号
は、工具測定器用スキップ信号処理部１４で処理されて
Ｚ軸制御部１１へ入力する。

【００１４】Ｚ軸制御部１１は、光センサ用スキップ信
号処理部１３から信号が出力されるまでは、Ｚ軸送り手
段１０を速い送り速度で制御する。そしてこの光センサ
用の信号処理部１３から信号が出力された時には、Ｚ軸
送り手段１０を最も径の細い工具に適した遅い送り速度
に制御する。そして工具測定器用スキップ信号処理部１
４から信号が出力された時には、Ｚ軸送り手段１０を停
止する。

【００１５】Ｚ軸送り手段１０の出力により、Ｚ軸座標
検出部１５で座標が検出され、Ｚ軸送り手段１０の出力
が停止したら、工具長演算部１２により工具長が演算さ
れ、その出力が工具長メモリ部１６に記憶される。

【００１６】図４は新しい工具２が主軸１ａに装着され
て、その工具長が測定されるまでの動作を段階的に図示
しているもので、（ａ）は工具２が主軸１ａに装着され
た状態であり、Ｚ軸座標検出部１５でこの原点の座標が
検出される。そこでＺ軸制御部１１から速い送り速度、
例えば３０００mm／min の制御信号がＺ軸送り手段１０
に供給されて工具２が下降する。（ｂ）で工具２が光路
Ｌを遮断すると、光センサ用スキップ信号処理部１３の
出力がＺ軸制御部１１に入力するので、Ｚ軸制御部１１
から遅い送り速度、例えば５０mm／min 程度の制御信号
がＺ軸送り手段１０に供給されるので、工具２はゆっく
りと下降する。（ｃ）で工具２が感知部３ａに穏やかに
当接すると、工具測定器用スキップ信号処理部１４の出
力がＺ軸制御部１１に入力するので、Ｚ軸制御部１１か
ら制御信号が出力せず、Ｚ軸送り手段１０を停止する。
このときのＺ軸の座標がＺ軸座標検出部１５で検出さ
れ、工具長演算部１２ではこのＺ軸の下降時の座標と原
点の座標とからＺ軸の下降距離を演算し、工具長を演算
する。この工具長が工具長メモリ部１６に記憶され、Ｎ
Ｃ工作機械はこのメモリ部のデータに基づいて加工する
ことになる。

【００１７】一例として、直径０．３mmのドリルについ
ての長さを測定するに際して、ドリルの先端から感知部
３ａまでの距離が４００mmあるとして、この距離を従来
の測定方法にしたがって５０mm／min の送り速度で下降
させると、測定に４８０秒かかることになる。これに対
して、感知部３ａから２０mm上方を光路Ｌが通過するよ
うに光センサを配置した本発明の場合には、光路Ｌまで
の３８０mmの区間は、３０００mm／min の送り速度と
し、その後の２０mmの区間を５０mm／min で送ると、測
定は３１．６秒ですみ、従来の測定時間に比して４４
８．４秒短縮されることになる。

【００１８】図５及び図６は第２の実施例を示すもの
で、ＮＣ工作機械は連続的に稼動するものであるので、
主軸１ａには常に油を供給してある。このために工具長
の測定時にこの油滴５が滴下して光路Ｌを横切ることも
あり、このような光路Ｌの遮断に対して光センサ７ａ，
７ｂが反応し、光センサ用スキップ信号処理部１３から
信号を出力すると、測定の誤動作が起きてしまう。同様
な誤動作は主軸１ａに付着していた切り屑などのごみが
落下して光路Ｌを横切った場合にも生じることがある。
そこで第２の実施例では光路Ｌが工具２によって遮断さ
れたときにのみ信号を出力するように構成したものであ
る。

【００１９】即ち、図６に示すように、光路Ｌが遮断さ
れたことにより光センサの受光部７ｂから出力する検知
信号は、計時手段である設定時間可変式タイマ１７に入
力し、この検知信号が入力した時から計時を開始する。
このタイマ１７には予め所定時間が設定されているの
で、この所定時間継続して光路Ｌが遮断されたら、計時
を完了したときに始めて検知信号が光センサ用スキップ
信号処理部１３に入力し、ここで処理された信号がＺ軸
制御部１１へ入力する。

【００２０】タイマ１７に設定する所定時間を０．１秒
程度にしておけば、油滴５やごみなどにより光路Ｌが遮
断されても、この検知信号により直ちにＺ軸制御部１１
へ信号が入力することはなく、誤動作を生じることはな
い。工具２によって光路Ｌが遮断された場合には、当然
のことながら遮断状態が所定時間より長く継続するの
で、この場合に所定時間経過後に確実に検知信号がＺ軸
制御部１１へ入力される。その他の構成は第１の実施例
の場合と実質的に同一であり、またその他の動作も同様
である。

【００２１】以上に説明したようにして工具長を測定し
た後で、ワークの加工が始まるのであるが、この時に
は、使用される工具長が判明しているので、ワーク上を
工具が移動するに際しては工具２の先端がワークに接触
しない必要最少限の高さ位置まで、Ｚ軸送り手段１０に
より工具２を上昇させれば良い。工具の先端がワークの
加工面から一定距離だけ離れていれば十分に安全に加工
を継続できるので、工具を不必要な高さまで上昇させる
こともなくなり、加工に要する時間の短縮を図ることが
可能となる。

【００２２】なお、本実施例においては、工具長の測定
器３として圧力感知式のものを採用しているが、測定器
としては電気導通式のものを用いても構わない。

【００２３】また、本実施例では、光センサ７ａ，７ｂ
の光路Ｌが工具２により遮断された後、Ｚ軸送り手段１
０を最も径の細い工具に適した遅い送り速度に制御する
が、用いる光センサを工具径測定可能なタイプのものに
すれば、工具径に適した送り速度に制御することによっ
て、全ての場合において最も径の細い工具に適した遅い
送り速度に制御する必要がなくなり、さらに工具長の測
定に要する時間の短縮が可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は測定器
の感知部近傍に光センサからの光路が横切っているの
で、工具が下降して光路を遮断することにより工具がそ
の高さまで下降したことを知ることができる。したがっ
てその高さまでは速い速度で下降するように制御し、そ
れ以後は遅い速度で下降するように制御することによ
り、径の小さい工具の測定時にも工具の破損等を生じる
ことなく正確な測定ができ、その上に測定時間を大幅に
短縮できる。

【００２５】また、光センサの検知信号は、その出力が
所定時間継続した後でＺ軸制御部に供給されるようにす
ることにより、油やごみなどが光路を一時的に遮断した
場合に、誤動作を起こすことを防止できる。これにより
無人連続運転の稼動率の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面図である。

【図２】同上の要部の平面図である。

【図３】同上の駆動制御部の構成を説明するブロック図
である。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は工具長の測定動作を段階
的に説明するための正面図である。

【図５】本発明の第２の実施例を説明する正面図であ
る。

【図６】同上の駆動制御部の構成を説明するブロック図
である。

【符号の説明】

１ａ 主軸 ２ 工具 ３ 測定器 ３ａ 感知部 ７ａ 光センサ（発光部） ７ｂ 光センサ（受光部） ９ａ，９ｂ エア吹き付け手段 １０ Ｚ軸送り手段 １１ Ｚ軸制御部 １２ 工具長演算部 １７ 計時手段 Ｌ 光路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種の工具が装着される主軸と、この主
   軸を上下動させるＺ軸送り手段と、主軸が下降して工具
   の先端が感知部に当たったときに信号を出力する測定器
   と、上記Ｚ軸送り手段を制御するＺ軸制御部と、上記測
   定器からの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算
   部とを有するＮＣ工作機械において、 上記工具が上記測定器の感知部近くまで下降して工具の
   先端により光路が遮断されたときに検知信号を出力する
   光センサを有し、かつ上記Ｚ軸制御部は、上記光センサ
   から上記検知信号を出力されるまで上記Ｚ軸送り手段を
   速い送り速度で制御するとともに、上記検知信号が出力
   されたとき上記Ｚ軸送り手段を最も径の細い工具に適し
   た遅い送り速度に切り換えて制御するように構成されて
   いることを特徴とするＮＣ工作機械。
2. 【請求項２】 上記光センサは、上記光路の両端に配置
   された発光部および受光部を有し、かつ上記発光部およ
   び受光部にそれぞれエアを吹き付けるエア吹き付け手段
   が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の
   ＮＣ工作機械。
3. 【請求項３】 上記光センサから上記検知信号が出力さ
   れてから計時を開始するとともに、上記光センサから検
   知信号が出力されている間、所定時間の計時を続行する
   計時手段を有し、かつ上記Ｚ軸制御部は、上記計時手段
   が所定時間の計時を完了したとき、上記Ｚ軸送り手段を
   上記遅い速度に切り換えて制御するように構成されてい
   ることを特徴とする、請求項１または２に記載のＮＣ工
   作機械。