JPH0647632Y2 - 工作機械におけるワークタッチ検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は工作機械におけるワークタッチ検出装置に関
し、詳しくは工作機械によるワーク加工処理に先立って
ワークの加工基準位置をワークタッチ計測工具で検出さ
せるために使用する装置に関するものである。

従来の技術 マシニングセンタ等のNC工作機械では、ワークに対し
て、切削、穴あけ等の各種加工処理を実行するため、自
動工具交換装置が装備されている。この自動工具交換装
置には、上述した各種加工処理をワークに対して施すた
めの複数種の専用工具が工具マガジンに収納されてお
り、工作機械での加工処理に応じて必要な専用工具をNC
データの指示に従って自動工具交換装置にて取出す。上
記工具マガジンから取出された専用工具を工作機械の主
軸に装着し、ワーク装着部に位置決め載置されたワーク
を上記専用工具で加工処理する。この加工処理後には、
自動工具交換装置により、上記主軸から専用工具を取り
はずし、工具マガジンに収納する。以上の操作を各加工
処理毎に繰返すことにより最終的に上記ワークが製品化
される。

ところで、前記工作機械では各種ワークについて前述し
たような各種加工処理がNCデータ通りに正確に実行され
る必要があるが、工作機械のワーク装着部に位置決め載
置される各種ワークの形状及び大きさが異なり、而も上
記ワーク装着部に対する各種ワークの取付け位置も異な
るため、ワークの加工基準位置を各種ワーク毎に決める
必要がある。

そこで前記各種加工処理の実行に先立って、各種ワーク
についてそのワークの加工基準位置を検出しなければな
らない。これは、上記ワークの加工基準位置を検出する
ための専用工具〔以下ワークタッチ計測工具と称す〕を
使用することにより行う。即ち、上記ワークタッチ計測
工具を加工専用工具と同様に工具マガジンに収納し、自
動工具交換装置によって、主軸に機械的に装着し、この
主軸を介してワークタッチ計測工具を、ワークが位置決
め載置されたワーク装着部に対してXYZ方向に相対的に
移動させる。この移動により上記ワークタッチ計測工具
をワークの加工基準面に接触させ、このワークタッチ計
測工具の接触により加工基準位置を検出するための閉ル
ープ回路を形成する。この閉ループ回路には、ワークタ
ッチ計測工具に内蔵された電源により電流が流れ、この
電流を適宜の手段により検出してその検出信号をNC制御
部に送出し、ワークの加工基準位置を検出させる。この
ようにして検出されたワークの加工基準位置に基づい
て、上記NC制御部に予め入力されている加工プログラム
に従ってワークの加工処理が実行される。

考案が解決しようとする問題点 ところで、前述した工作機械のワークタッチ検出装置で
は、検出回路の電源電池の消耗の有無の確認、ワークタ
ッチ計測工具の主軸への装着確認及びワークへの接触確
認を行わせる必要があるが、従来のものは、上記３種の
確認用のために、電気接点を多く使用しなければなら
ず、構造が複雑となり、高価なものとなっていた。さら
に、上記ワークタッチ計測工具等の未装着時に、主軸の
露呈した電気的接点に切粉等の導電性異物が付着する
と、閉ループ回路が形成されてしまい、工具が未装着に
もかかわらず、工具装着信号が発生するという不具合が
生じ、このようなワークタッチ計測工具の未装着や装着
ミスによる誤動作が多発して信頼性が大幅に低下すると
いう問題があった。

そこで本考案の目的は、上記不具合を解消した工作機械
におけるワークタッチ検出装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本考案は前記問題点に鑑みて提案されたもので、ワーク
が位置決め載置されたワーク装着部、及びワーク装着部
のワークに対して所定の加工処理を施すための専用工具
が着脱自在に装着される主軸を有する工作機械と、制御
信号生成用の電源を内蔵し、且つ、上記主軸に着脱可能
に装着されると共に単一のコネクタで一対の接点を介し
て主軸側に電気的に接続され、ワークとの接触によりワ
ークの加工基準位置を検出するワークタッチ計測工具
と、上記ワークタッチ計測工具の主軸への組付けにより
コネクタの一対の接点を介して上記ワークタッチ計測工
具内の電源と電気的に接続されて第１の閉ループ回路を
形成し、この第１の閉ループ回路にて基準電圧との比較
で工具装着確認信号及び電源電圧確認信号を生成すると
共に、NC制御部からの主軸移動信号により主軸をワーク
装着部に対してXYZ方向に相対的に移動させてワークタ
ッチ計測工具をワークに接触させてコネクタの一対の接
点を介して第２の閉ループ回路を形成し、この第２の閉
ループ回路にてワークタッチ信号を生成する制御信号発
生部とを具備したことにより前記目的を達成した工作機
械におけるワークタッチ検出装置である。

作用 本考案によるワーク加工処理に先立つワークタッチ検出
は、まずワークタッチ計測工具の主軸への装着によって
第１の閉ループ回路を形成し、上記ワークタッチ計測工
具に内蔵した電源に基づいて第１の閉ループ回路に発生
した電圧を、制御信号発生部で基準電圧と比較して工具
装着確認信号及び電源電圧確認信号を生成する。上記電
源をワークタッチ計測工具に内蔵させることにより、適
正な工具装着確認信号が得られると共に電源電圧確認信
号により前記電源の消耗等の異常が判別できる。上記両
信号に基づいてワークタッチ計測工具をワークの加工基
準面に接触させて第２の閉ループ回路を形成し、この第
２の閉ループ回路に発生した電圧に基づいて制御信号発
生部でワークタッチ信号を生成し、このワークタッチ信
号に基づいてワークの加工基準位置を測定する。

実施例 本考案に係る工作機械におけるワークタッチ検出装置の
一実施例を第１図及び第２図を参照しながら説明する。
同図において、（１）はマシニングセンタ等の工作機械
で、各種ワーク（２）が位置決め載置されたテーブル等
のワーク装着部（３）と、このワーク装着部（３）のワ
ーク（２）に対して所定の加工処理を施すための専用工
具が着脱自在に装着される主軸（４）を有する。（５）
は後述するように上記ワーク（２）との接触により主軸
（４）に対するワークの加工基準位置を検出するワーク
タッチ計測工具で、制御信号生成用の電池等の電源
（６）を内蔵する。このワークタッチ計測工具（５）
は、前記主軸（４）に機械的に装着されると共に、コネ
クタ（７）を介して電気的接点（８）（８）で後述の制
御信号発生部に電気的に接続される。（９）は制御信号
発生部で、第１のコンパレータ（10）、第２のコンパレ
ータ（11）及びフォトカプラ（12）で回路構成されてい
る。上記第１、第２のコンパレータ（10）（11）の一方
の各入力（10a）（11a）は、前記コネクタ（７）の接点
（８）（８）の電気的接続で形成される第１の閉ループ
回路（L₁）に接続され、また、第１、第２のコンパレー
タ（10）（11）の他方の各入力（10b）（11b）には第
１、第２の基準電圧V₁、V₂が印加される。ここで上記第
１の基準電圧V₁を第２の基準電圧V₂よりも小さく設定す
ることにより、第１のコンパレータ（10）の出力（10
c）を工具装着確認信号（S₁）に、第２のコンパレータ
（11）の出力（11c）を電源電圧確認信号（S₂）に設定
する。前記フォトカプラ（12）の入力（12a）は、ワー
クタッチ計測工具（５）のワーク（２）への接触による
電気的接続で形成される第２の閉ループ回路（L₂）に接
続され、フォトカプラ（12）の出力（12b）をワークタ
ッチ信号（S₃）に設定する。

上記工作機械（１）においてワーク加工処理に先立って
実行されるワークタッチ検出動作は次の通りである。ま
ず第１図に示すように工作機械（１）のワーク装着部
（３）に加工処理すべきワーク（２）を位置決め載置す
る。このワーク（２）のセッティングと共に上記工作機
械（１）の主軸（４）にワークタッチ計測工具（５）を
装着する。このワークタッチ計測工具（５）の組付け
は、前述したように自動工具交換装置〔図示せず〕によ
って行われる。上記ワークタッチ計測工具（５）は、主
軸（４）に機械的に接続されると共に、コネクタ（７）
の接点（８）（８）を介して制御信号発生部（９）に電
気的に接続される。これにより第１の閉ループ回路
（L₁）が形成され、ワークタッチ計測工具（５）に内蔵
した電源（６）により第１の閉ループ回路（L₁）に発生
した電圧が制御信号発生部（９）の第１、第２のコンパ
レータ（10）（11）に入力される。この第１のコンパレ
ータ（10）では第１の基準電圧V₁との比較により第１の
閉ループ回路（L₁）の出力が第１の基準電圧V₁よりも大
きいと、工具装着確認信号（S₁）が出力される。一方、
第２のコンパレータ（11）では第２の基準電圧V₂との比
較により第１の閉ループ回路（L₁）の出力が第２の基準
電圧V₂よりも大きいと、電源電圧確認信号（S₂）が出力
される。この工具装着確認信号（S₁）と電源電圧確認信
号（S₂）の両者がNC制御部〔図示せず〕に入力される
と、これらの信号が正常であることを確認してNC制御部
からは、主軸（４）をワーク（２）に接近させる主軸移
動信号が出力される。ここで、前記ワークタッチ計測工
具（５）の未装着や装着ミスにより第１の閉ループ回路
（L₁）の出力が第１のコンパレータ（10）での第１の基
準電圧V₁よりも小さく、第１のコンパレータ（10）から
工具装着確認信号（S₁）が出力されない場合や、また、
ワークタッチ計測工具（５）の適正な装着により第１の
閉ループ回路（L₁）の出力が第１のコンパレータ（10）
での第１の基準電圧V₁よりも大きく、第１のコンパレー
タ（10）から上記工具装着確認信号（S₁）が出力されて
も、電源（６）の消耗やコネクタ（７）の接点（８）
（８）への切粉の付着等により第１の閉ループ回路
（L₁）の出力が第２のコンパレータ（11）での第２の基
準電圧V₂よりも小さく、第２のコンパレータ（11）から
電源電圧確認信号（S₂）が出力されない場合には、NC制
御部は、ワークタッチ計測工具（５）の異常検出を実現
することができる。

上述のようにワークタッチ計測工具（５）が主軸（４）
に適正に装着されてNC制御部から主軸移動信号が出力さ
れると、上記主軸（４）に装着されたワークタッチ計測
工具（５）をワーク装着部（３）に対してXYZ方向に相
対的に移動させる。この移動により、第２図に示すよう
に上記ワークタッチ計測工具（５）をワーク（２）の加
工基準面に接触させ、このワークタッチ計測工具（５）
の接触により第２の閉ループ回路（L₂）が形成される。
上記ワークタッチ計測工具（５）内の電源（６）により
第２の閉ループ回路（L₂）に発生した電圧が制御信号発
生部（９）のフォトカプラ（12）に入力される。これに
より上記フォトカプラ（12）からワークタッチ信号
（S₃）が出力されてNC制御部に送出される。このワーク
タッチ信号（S₃）により検出されたワークの加工基準位
置に基づいて、上記NC制御部では、予め入力されている
加工プログラムに従って自動工具交換装置により主軸
（４）に所望の専用工具を着脱しながら上記主軸（４）
を駆動させてワーク（２）の加工処理が実行される。

考案の効果 本考案によれば、ワークタッチ検出用の電源をワークタ
ッチ計測工具に内蔵させ、この電源により工具装着確認
信号、電源電圧確認信号及びワークタッチ信号を単一の
コネクタの一対の電気的接点で選択的に出力することに
より、電源の消耗や接点への切粉の付着、ワークタッチ
計測工具の未装着や装着ミス等の異常を確実に検知する
ことが実現容易となり、而もワークタッチ計測工具と主
軸との電気的接点も大幅に減少させることが可能となっ
て信頼性の高い安価で構造簡単なワークタッチ検出装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る工作機械におけるワークタッチ検
出装置の一実施例を示す概略構成図、第２図は第１図装
置のワークタッチ検出動作を説明するための概略構成図
である。 （１）……工作機械、（２）……ワーク、 （３）……ワーク装着部、（４）……主軸、 （５）……ワークタッチ計測工具、 （６）……電源、（７）……コネクタ、 （９）……制御信号発生部、 （L₁）（L₂）……第１、第２の閉ループ回路、 （S₁）……工具装着確認信号、 （S₂）……電源電圧確認信号、 （S₃）……ワークタッチ信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークが位置決め載置されたワーク装着
   部、及びワーク装着部のワークに対して所定の加工処理
   を施すための専用工具が着脱自在に装着される主軸を有
   する工作機械と、 制御信号生成用の電源を内蔵し、且つ、上記主軸に着脱
   可能に装着されると共に単一のコネクタで一対の接点を
   介して主軸側に電気的に接続され、ワークとの接触によ
   りワークの加工基準位置を検出するワークタッチ計測工
   具と、 上記ワークタッチ計測工具の主軸への組付けによりコネ
   クタの一対の接点を介して上記ワークタッチ計測工具内
   の電源と電気的に接続されて第１の閉ループ回路を形成
   し、この第１の閉ループ回路にて基準電圧との比較で工
   具装着確認信号及び電源電圧確認信号を生成すると共
   に、NC制御部からの主軸移動信号により主軸をワーク装
   着部に対してXYZ方向に相対的に移動させてワークタッ
   チ計測工具をワークに接触させてコネクタの一対の接点
   を介して第２の閉ループ回路を形成し、この第２の閉ル
   ープ回路にてワークタッチ信号を生成する制御信号発生
   部と、 を具備したことを特徴とする工作機械におけるワークタ
   ッチ検出装置。