JPH0657380B2 - 退避型工具計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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
能とした工具計測装置に関する。

〔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９
図に示すようなベッド１７１上に設けられた工具自動計
測装置１７０が知られている。この装置によれば工具Ｔ
１側面をＬ字アーム１７２の検出部１７２ａに接触させ
て工具径を測定し、別の検出部１７２ｂ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
１７２ａ，１７２ｂで検出された測定値は、それぞれ検
知部から接触コード１７３を経て図略の演算部に取入れ
られて演算され、そして判定されていた。

〔発明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、傷み易く検出不良がおきやすか
った。また、ワークや工具等と干渉する恐れが常に危険
であった。

本発明は、上記事情に鑑みて提案されたもので前記「実
願昭６２−５８８５８」を改良したもので、その目的
は、ワーク加工中ワークや工具等と干渉しないように退
避可能とし、しかも切粉やクーラントの影響を受けず加
工能率の向上を図れる退避型工具計測装置を提供するこ
とである。

また、１個のソレノイドバルブでエアシリンダの駆動と
エアブローとを行なえるような空気圧装置を備えた退避
型工具計測装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、工作物を取付け
る基台に対し、工具を装着した主軸が相対移動する工作
機械において、前記基台が載置、固定される前記工作機
械の基体に前記工作物の近傍に取付けられ、上方に開口
部を有する空間部が形成された支持部材と、この支持部
材の一方に設けられた支軸に一端部が揺動自在に設けら
れ、前記支持部材側の退避位置に揺動したときには前記
開口部を遮蔽するとともに、前記支持部材から離れる方
向の計測位置に揺動したときには他端部が起き上がる計
測アームと、前記支持部材の略中央の位置と前記計測ア
ームの前記支軸連結位置より所定量前記他端側に離隔し
た位置との間に両端を連結され、伸縮動作によって前記
計測アームを前記退避位置と前記計測位置との間で揺動
させるシリンダと、この計測アームの前記他端部側の前
記空間部側に突出し、かつ、回動自在に設けられる軸体
と、この軸体に設けられ少なくとも一箇所が前記工具と
接触する接触面が形成された接触子と、前記計測アーム
に設けられ前記軸体が回動したことを検出するタッチス
イッチとを有し、前記接触面に前記工具が接触して回動
したとき接触信号を出力する計測機構と、前記支持部材
に固定され、前記計測アームが揺動動作する際前記計測
機構と係合し、前記計測アームが前記退避位置側に揺動
したときには前記接触子を前記支持部材の空間部に収納
可能な位置に回動させるとともに、前記計測アームが前
記計測位置側に揺動したとき前記接触子を計測位置に回
動させる案内部が形成された案内部材と、前記計測機構
を常時前記案内部材側に付勢させる付勢部材とからなる
ことを特徴とする退避型工具計測装置とした。

また、前記計測アームに揺動させる前記シリンダに空気
圧を供給する空気圧回路内のうち、前記計測アームを前
記退避位置側に揺動させる回路側に前記計測機構を清掃
するエアブロー回路を接続したことを特徴とする退避型
工具計測装置としたものである。

〔作用〕

非計測時には計測アームが支持部材の空間部内に収納さ
れ、その周壁によって空間部が遮蔽されている計測アー
ムが、工具計測時に駆動機構によって揺動され計測位置
まで起上る。

その後、工具を取付けた主軸ヘッドのＸ，Ｙ，Ｚ方向の
移動によって、工具を計測機構の接触子に突当てて計測
を行なう。

また、計測アーム内に設けられた計測機構は、計測アー
ムが揺動して計測位置まで移動する前に、エアブロー管
路から供給されるエアによって、接触子に付着するゴミ
等を吹飛ばし清掃される。

〔実施例〕

以下、本発明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５図および第６図において本発明の退避型工具
計測装置と、主軸，パレット等との位置関係を説明す
る。

第５図は、マシニングセンタ等工作機械のほぼ中央部の
一部を示し、第６図は第５図のIII矢視図を示す。退避
型工具計測装置１は、Ｘ軸（主軸軸線を横切る水平）方
向移動可能でしかも割出し可能なテーブル１００の下方
にあるサドル１０１に取付けられる。しかも、退避型工
具計測装置１の長手方向がＸ軸方向と平行になるように
取付けられる。また、退避型工具計測装置１の近傍に
は、Ｙ軸（主軸軸線を横切る垂直）方向移動可能な主軸
頭１０２があり、この主軸頭１０２は、図略のベッド上
に設けられＺ軸（主軸軸線と平行）方向移動可能なコラ
ムに設けられている。そして、この主軸頭１０２には主
軸１０３が設けられていて、更にこの主軸１０３には、
パレットＰに取付けられた各種のワークＷを加工する工
具T₁又はT₂がそれぞれ使用目的に応じて取付けられてい
る。

概略以上のような構成において、工具T₁又はT₂等でパレ
ットＰ上にワークＷを加工する。そして、加工に使用し
た工具T₁又はT₂の工具長あるいは工具径を退避型工具計
測装置１によって計測するものである。

次に、第１図ないし第４図に基づいて退避型工具計測装
置（以下、計測装置と呼ぶ。）の説明をする。

計測装置１は、工作機械のサドル１０１に水平状態で固
定される支持部材であるフレーム２と、通常時はこのフ
レーム２に被さっているが、工具計測時には一定の高さ
にまで起上る計測アーム３と、この計測アーム３をフレ
ーム２に対して揺動自在に揺動させる駆動源（シリン
ダ）４、計測アーム３の一部に設けられている計測機構
５等から構成されている。

フレーム２の下部には底板１０が取付けてあり、この底
板１０と一体化したフレーム２は細長い箱状に形成され
ている。そして、このフレーム２は工作機械の基体であ
るサドル１０１の一部にボルト１１によって水平状態で
取付けられている。

前記フレーム２の空間部には、駆動源であるシリンダ４
が設けられる。このシリンダ４の取付けは、取付部４０
がフレーム２の突出部２ａに取付ピン４１で回動自在に
取付けられている。なお４２は取付ピン４１は抜止め用
ビスである。

シリンダ先端のロッド４３にはジョイント４４がねじこ
まれていて、更に、このジョイント４４は計測アーム３
の突出部３ａに取付けピン４５で止められている。取付
けピン４５はロッド４３の軸線に直交して、しかもジョ
イント４４を貫通して計測アーム３に嵌入されている。
なお４６は取付けピン４５の抜止め用ビスである。

シリンダ４を取付けてある前後のピン４１および取付け
ピン４５の高さ方向の位置関係について側面図（第１
図）に基づいて述べると、取付け部４０側の取付けピン
４１とシャフト２６を結ぶ線より取付けピン４５の方が
起上る方向にわずかに高い位置にくるように取付けられ
ている。つまり、シリンダ４はロッド４３側を持上げた
形の傾斜状態に設置されていることになる。これは、ロ
ッド４３側の取付けピン４５を介してジョイント４４と
連結された計測アーム３がロッド４３の前進によってス
ムーズに起上がれるようにしたためである。

第２図に示すように、前記サドル１０１に取付けられた
フレーム２の反サドル側端部には、フレーム２の内側に
向けて水平状態に形成された突出部２ｂがある。そし
て、この突出部２ｂ内には段付貫通孔２０が明けられて
いる。更に、この段付貫通孔２０内にはカラー２１によ
って位置決めされた軸受２２，２３が嵌入されている。
２４は軸受２２，２３およびカラー２１を固定するため
のカバーであって、ボルト２５によってフレーム２に取
付けられる。

前記軸受２２，２３内には段付きに形成されたシャフト
２６が軸受２２，２３を貫通して挿入されている。一
方、細長い箱状に形成された計測アーム３が、前記フレ
ーム２に覆いかぶさるように設けられている。この計測
アーム３は、前記したシャフト２６によって一側面から
対向する側面まで貫通され、その上、ナット２７で固定
されてフレーム２と回動自在に連結されている。したが
って、シリンダ４を駆動させロッド４３を前進させる
と、ジョイント４４，取付けピン４５を介して計測アー
ム３が揺動し、計測アーム３は、第１図において２点鎖
線で示すようにシャフト２６を支点として一定角度“θ
゜”だけ起上ることになる。そして、計測アーム３がこ
の“θ゜”起上った位置が工具の計測可能位置である。

次に、計測機構を説明する。

計測機構５は、計測アーム３の一端（サドル１０１側）
に設けられ、しかも計測アーム３とフレーム２との空間
部に納まるように形成されている。この計測機構５は、
計測用の工具が押当てられる接触子５０と、タッチスイ
ッチ６２と接触あるいは離れる検知レバー５１、および
タッチスイッチ６２等を主要素として構成されている。
そして、この計測機構５は、箱状の計測アーム３が第１
図の実線で表される水平位置（通常時）から、前記シリ
ンダ４の作動によって、シャフト２６を支点にして揺動
し、“θ゜”起上った時（計測時）、接触子５０と検知
レバー５１とが水平状態を保ち計測中心軸線“ａ”が垂
直状態にあるように設けられる。

計測アーム３の先端側は、フレーム２の空間部に向けて
形成された厚肉部３ｂ（第１図）となっていて、この肉
厚部３ｂに段付貫通孔３０が明けられている。更に段付
貫通孔３０には軸受５４が嵌入されていて、この軸受５
４によって接触子５０と一体的に形成された軸体である
下軸５０ｄおよび上軸５０ｃが回動可能に支持されてい
る。

一方、計測アーム３の先端に被せられるカバー３１に
も、内側から、計測アーム３に明けられている段付け貫
通孔３０と同径の孔３２が明けられている。そして、計
測アーム３側と同様に、接触子５０と一体的に形成され
た上軸５０ｃを回動可能に支持する軸受５５が孔３２に
嵌入され、カラー５６で軸受５４，５５の与圧を調整
し、計測アーム３とカバー３１がボルトより固定され
る。

接触子５０の下軸５０ｄの下端は２面削ぎのキー部が削
設されており、検知レバー５１に削設したキーミゾ部に
係合すると共に、接触子５０を貫通する連結ボルト５７
で検知レバー５１のネジ部に螺合され一体的に連結され
る。

第２図および第３図に示すように、検知レバー５１と計
測アーム３の肉厚部３ａとの間の検知レバー５１外周に
は、ねじりばね５９が巻付けられている。このねばりば
ね５９は、それぞれの端部を固定側のばね掛けピン６０
および遊動側のばね掛けピン６１に止められていて、検
知レバー５１を常にタッチスイッチ６２に押付ける働き
をしている。このため、計測アーム３が計測のため揺動
して起上ったときは検知レバー５１はフレーム２に植立
したガイド６の傾斜面に案内され、ねじりばね５９の付
勢力によって回動し、計測アーム３内から外側へ突出し
て計測位置に達する。タッチスイッチ６２はフレーム２
の枠の一部に取付けられていて、コード６３を介して図
略の演算部に通じている。

すでに説明したように、計測装置１は非計測時（退避位
置にある時）に加工エリアから退避していなければなら
ない。そのために、計測アーム３が下がってフレーム２
の空間部を覆うような構成になっている。もちろん、計
測時に計測アーム３の外側に飛出している接触子５０も
計測アーム３内に引込める必要がある。次に、この接触
子５０を計測アーム３内に引込める案内機構について説
明する。

第１図ないし第４図に示されるガイド６が案内機構とな
る。このガイド６は、タッチスイッチ６２の近傍に、フ
レーム２の底から立上った状態でボルト６５によって取
付けられている。そして、ガイド６の上の部分は検知レ
バー５１側に傾斜する傾斜面６ａとなっている。フレー
ム２に取付けられたこのガイド６と、計測アーム３に取
付けられた検知レバー５１とは、計測アーム３が下がっ
てきた時接触するように構成されている。検知レバー５
１とガイド６とが接触し、更に検知レバー５１が下げら
れるとガイド６の傾斜面６ａに、検知レバー５１の陵線
“Ｃ”が倣いながら向きを変える。つまり、第３図に示
されるように、検知レバー５１と接触子５０とは実線で
表わされる計測時の状態から、図中２点鎖線の状態まで
ねじられて移動し、計測アーム３が完全に下降した時点
で接触子５０も完全に計測アーム３内に納まるようにな
っている。

次に、空気圧装置について説明する。

空気圧装置７は、第６図，第７図に示されるようにサド
ル内に設けられる。この空気圧装置７に空圧源から一
定圧の空気圧が送られ、更に、空気圧装置７に設けられ
た方向切換弁により計測装置１側へと空気圧が供給さ
れ、計測時に計測装置１の計測アーム３をパレット上面
より上方の計測可能位置“Ｂ”まで押上げることにな
る。

第７図は、空気圧装置７の回路図を示す。本発明の実施
例においては、エアシリンダの回路７０に、計算機構５
内の接触子５０のエアブロー管路７１を連結させたこと
が特徴である。同図において、接触子５０のエアブロー
管路７１はシリンダ４の一方のシリンダ室Ｍの回路内に
連結されている。そこで、方向切換弁のソレノイド７２
ｂを励磁させると、空圧源からの空気圧がシリンダ４
の一方のシリンダ室Ｍに供給される。そして、この空気
圧はシリンダ４に供給されると共に接触子５０のエアブ
ロー管路７１にも送られ、接触子５０をエアブローする
ことになる。

以上のような構成である本実施例の動作を第８図のフロ
ーチャート図に基づいて説明する。

工具計測が始まると（第段）、第段で主軸１０３を
Ｚ軸の機械原点まで後退させる。

次に、第段でテーブル１００を正規な状態から４５゜
割出す。これは、計測装置１の計測アーム３，計測機構
５等が起上ってきたときに、テーブル１００と干渉しな
いようにするためである。

第段で、主軸１０３に取付けられた工具ＴをＸ，Ｙ軸
方向に移動し、所定の位置、つまり計測位置に持ってく
る。

第段で、計測アーム３の退避位置において接触子５０
のエアブローを行なう。すなわち、計測アーム３を下降
させフレーム２に被せた状態、つまり計測装置１を退避
させた状態で、ソレノイド７２ｂを励磁させるので、シ
リンダ４の一方のシリンダ室Ｍ側にエアが供給され、シ
リンダ４のロッド４３は伸長方向に動作せずエアブロー
のみ動作することになる。

接触子５０のエアブローが終了したら、第段としてす
ぐにソレノイド７２ａを励磁させ、計測アーム３を上昇
させる。すなわち、ソレノイド７２ａを励磁させると、
シリンダ４に空気圧が供給され、シリンダ４の他方のシ
リンダ室Ｅ側にエアが供給され、ロッド４３を前進させ
ることになる。ロッド４３が前進すると、シャフト２６
を支点にして計測アーム３が一定角度“θ゜”起上る。
この計測アーム３が起上る際に、計測機構５の検知レバ
ー５１が、ガイド６からの拘束を開放されて、この検知
レバー５１と連結されている接触子５０が計測アーム３
側面から飛出して計測可能となる。

工具計測が可能となったら、第段で実際に計測を行な
う。工具長の測定の場合、工具T₁の先端を第１計測位置
５０ａに押付ける方向に移動させる。この押付けによっ
て、接触子５０がねじりばね５９に対抗して時計回りの
方向に動く（第３図で矢印Ｓ方向）。そして、この接触
子５０と一体的に連結されている検知レバー５１も同方
向に動くため、検知レバー５１がタッチスイッチ６２か
ら離れスイッチＯＦＦの状態となる。この信号出力位置
の工具軸線方向移動位置を図示しない現在位置カウンタ
より読み取る。このカウンタ値より図示しない演算装置
で工具長を計算する。（これは逆の状態、すなわちスイ
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
具を接触子５０の第２計測位置５０ｂに押付けて前記同
様検知レバー５１をタッチスイッチ６２から離してスイ
ッチＯＦＦの状態にすれば良い。工具長，工具径測定の
両場合とも、あらかじめ機械原点から第１計測位置５０
ａおよび第２計測位置５０ｂ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。

次に、第段で計測アーム３を退避させる。ソレノイド
７２ｂを励磁させてエアが一方のシリンダ室Ｍに供給さ
れ、ピストン７３を軸方向に移動させ、このことはロッ
ド４３を後退させることになる。そして、第段で説明
した動作と逆の動作によって計測アーム３が下降する。
この計測アーム３の下降につれて、計測機構５の接触子
５０もガイド６に案内されて退避状態、すなわち計測ア
ーム３内に収納された状態となる。

第段で、テーブル１００を４５゜旋回して計測前の元
の位置に戻し、計測終了（段）となる。

このように本実施例によれば、検知装置全体が加工時は
計測アームに遮蔽された状態でパレット位置より下方に
退避しているため、計測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、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。

〔発明の効果〕

本発明は以上のような構成されているので、次に示すよ
うな効果を生ずる。

計測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、計測装置はコンパクトに構成されており、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共
に、必要に応じていつでも取付けることができる。

また、この計測装置は、テーブル固定式で主軸ヘッドが
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、計測装置は全体を計測アーム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
型工具計測装置を提供することが可能となった。

また、計測機構は、この計測機構が計測位置まで上昇す
る前にエアブローで常に清掃されているので、正確な計
測が可能となる。

また、空気圧装置についても一個のソレノイドバルブ
で、エアシリンダの駆動と計測機構のエアブローを行な
えるようにしたので、経済的にも有利である。

そして、計測機構のエアブローを行なう時に、シリンダ
内の背圧も高めてあるため、計測アームを揺動させる時
急激な跳上がりを防止できるので安全性にも優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明の一実施例をそれぞれ示
し、第１図は退避型工具計測装置の一部断面側面図、第
２図は第１図におけるII−II線断面図、第３図は第１図
におけるＩ−Ｉ線断面図、第４図はガイド機構を表わし
第２図におけるIV−IV線矢視図、第５図は退避型工具計
測装置の位置関係図、第６図は同じく退避型工具計測装
置の位置関係図で第５図におけるIII矢視図、第７図は
空気圧装置の空圧系統図、第８図は工具計測動作のフロ
ーチャート図、第９図は従来例を表わす図である。 図面において、 １……退避型工具計測装置、 ２……フレーム、３……計測アーム、 ４……シリンダ（駆動源）、 ５……計測機構、６……ガイド（案内機構）、 ７……空気圧装置、５０……接触子、 ５１……検知レバー、６２……タッチスイッチ、 ７０……エアシリンダ回路、 ７１……エアブロー回路、 ７２……ソレノイドバルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作物を取付ける基台に対し、工具を装着
   した主軸が相対移動する工作機械において、 前記基台が載置、固定される前記工作機械の基体に前記
   工作物の近傍に取付けられ、上方の開口部を有する空間
   部が形成された支持部材と、 この支持部材の一方に設けられた支軸に一端部が揺動自
   在に設けられ、前記支持部材側の退避位置に揺動したと
   きには前記開口部を遮蔽するとともに、前記支持部材か
   ら離れる方向の計測位置に揺動したときには他端部が起
   き上がる計測アームと、 前記支持部材の略中央の位置と前記計測アームの前記支
   軸連結位置より所定量前記他端側に離隔した位置との間
   に両端を連結され、伸縮動作によって前記計測アームを
   前記退避位置と前記計測位置との間で揺動させるシリン
   ダと、 この計測アームの前記他端部側の前記空間部側に突出
   し、かつ、回動自在に設けられる軸体と、この軸体に設
   けられ少なくとも一箇所が前記工具と接触する接触面が
   形成された接触子と、前記計測アームに設けられ前記軸
   体が回動したことを検出するタッチスイッチとを有し、
   前記接触面に前記工具が接触して回動したとき接触信号
   を出力する計測機構と、 前記支持部材に固定され、前記計測アームが揺動動作す
   る際前記計測機構と係合し、前記計測アームが前記退避
   位置側に揺動したときには前記接触子を前記支持部材の
   空間部に収納可能な位置に回動させるとともに、前記計
   測アームが前記計測位置側に揺動したとき前記接触子を
   計測位置に回動させる案内部が形成された案内部材と、 前記計測機構を常時前記案内部材側に付勢させる付勢部
   材とからなることを特徴とする退避型工具計測装置。
2. 【請求項２】前記計測アームに揺動させる前記シリンダ
   に空気圧を供給する空気圧回路内のうち、前記計測アー
   ムを前記退避位置側に揺動させる回路側に前記計測機構
   を清掃するエアブロー回路を接続したことを特徴とする
   請求項第１項記載の退避型工具計測装置。