JPS63237805A - 非接触式工具破損検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ光を利用した非接触式工具破損検査装
置に関する。

［従来の技術］ 工作機械などのようにドリルやタップなどの刃具を用い
る産業用機械では、刃具でワークを加工している途中に
刃具が損傷することがある。刃具が損傷したままワーク
の加工を続けると、不良率増加の原因となるなどの不具
合が生じる。

そこで従来より、第５図に示すように、接触式の検測子
９００を水平方向に移動させ下降させることにより検測
子９００を刃具９０１に当て、刃具９０１のＪｌｌ傷を
検出せんとしている。このように接触式の検測子９００
を当てがえば、刃Ｒ９０１の損傷を検出できるので、不
良率低減化を図り得る。

しかしながら検測子９００の移動ストロークを大きくす
ると、検測子９００の設置スペースが大きくなる。逆に
検測子９００の移動ストロークを小さくすると、刃具９
０１のセッチングの自由度が制限される。特に、多軸ス
ピンドル構造のように刃具９０１が多数個の場合には、
検測子９００を多数個必要とするので、刃具９０１のセ
ッチングの自由度が・制限される。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、設置スペースを太き（とらずしかも刃具のセッ
チングの自由度を確保しやすい非接触式工具破損検査装
置を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明にかかる非接触式工具破損検査装置は、ワークを
加工Ｊる刃具の所定部分にレーザ光を照射しワークまで
の距離を測定しうるレーザ距離測定装置と、 測定された距離を基準距離と比較し該工具の所定部分の
破損の有無を判別する判別手段と、判別手段の信号に応
じて警告を発する警告手段と、で構成されているもので
ある。

本発明にかる非接触式工具破損検査装置では、判別手段
は、少なくとも２個の刃具にそれぞれ対応する基準信号
を記憶する基準信号格納手段と、少なくとも２個の基準
信号から１つの基準（Ｈ号を選択する基準信号選定手段
と、刃具で反射されたレーザ光による信号と該１つの基
準信号とを比較して損傷信号を警告部に発する刃具破損
判定手段と、で構成することができる。この場合のブロ
ック図を第１図に示す。

基準信号選定手段、刃具破損判定手段は、マイクロコン
ピュータで構成することができる。基準信号格納手段は
、半導体メモリで形成することができる。

又、判別手段は、コンパレータなどを利用してアナログ
制御で構成することもできる。

警告手段としては、ランプ、発光ダイオード、ブザーを
用いたものが代表的なものである。

レーザ距１１１８ｍ定装置は、ステップモータなどの駆
動部により、水平方向および垂直方向のすくなくとも一
方に位置調整できるようにされていることが望ましい。

このようにすれば、刃具が多数個ある場合であっても、
〜刃具のそれぞれに応じてレーザ距離測定装置を位置調
整させつる。

［実施例］ 以下本発明にかかる非接触式工具破損検査装置を、工作
機械に適用した一実施例について図面を参照して説明す
る。

まず説明の便宜上、工作機械１について第２図を参照し
て説明する。この工作機械１は、リミットスイッチ１０
ａ、１０ｂが配置されているスライド部１０と、スライ
ド部１０にそって前進方向及び後退方向へスライド自在
に配設された送りユニット１１と、送りユニット１１上
に設けられた軸頭１２と、軸頭１２の先端に設けられ先
端にホルダ１３をもつ多数本のスピンドル１４と、スラ
イド部１０の対向位置に設けられた治具１５と、からな
る。ここでホルダ１３にはそれぞれ、刃具１６が保持さ
れている。従って刃具１６は多数本配設されている。治
具１５は、支柱１５０．１５１、台部１５２をもつ。治
具１５にはワークＷが設置されている。

本実施例にかかる非接触式工具破損検査装置は、上記工
作機械１に設置されており、レーザ距離測定装置２と、
制御装置３と、警告灯４と、からなる。

レーザ距離測定装置２は、レーザ距離測定装置２から刃
具１Ｇの所定部分としての先端部分までの距離を測定し
得るものであり、第２図に示すように、治具１５の台部
１５２などに装着されている。

レーザ距ｔＩ！測定装置！２は、第３図に丞づように、
レーザ光を発振する半導体レーザ発振器２０と、レーザ
光を集束させる検光レンズ２１と、刃具１６で散乱した
レーザ光を受光して絞る受光レンズ２２と、光学フィル
タ２３と、レーザ光を受けて信号を生じるＰＳＤ２４と
、をもつ。ＰＳＤ２４は、シリコンフォトダイオードを
応用した光スポツト位置検出半導体であり、高抵抗３ｉ
基板を１層、受光面にＰｌｉ！、反対側にｎ層を設け、
ＰＩの両端に電極を配置している。このＰＳＤ２４では
、受光面に光スポットを当てると、電極から電流が生じ
る。

制御装置３は、第２図に示すように、入力インターフェ
イス３０、ＣＰＵ３１、メモリ３２、出力インターフェ
イス３３とからなる。メモリ３２には、多数個の刃具１
６にそれぞれ対応する基準信号がデータとして記憶され
ている。

上記ＰＳＤ２４からの信号は、第２図に示すように、リ
ードａ　２４　ａ　％入力インターフェイス３０を介し
てＣＰＵ３１に入力される。ここで刃具１６に損傷が生
じていないかぎり、レーザ発振器２０と１つの刃具１６
とまでの距離は一定であり、又、ＰＳＤ２４と刃具１６
とまでの距離は一定である。そして、刃具１６に損傷が
生じていると、レーザ発振器２０とその刃具１６とまで
の距離は変動し、又、刃具１６で散乱したレーザ光をう
けるＰＳＤ２４と刃具１６とまでの距離は変動し、こ−
の変動はＰＳＤ２４の電流から検知できる。

レーザ距離測定袋ｒｓ２は、第２図に示すように駆動回
路２７ａで駆動される水平回りステップモータ２７によ
り水平軸線回りに角度調整できるようにされており、又
、駆動回路２８ａで駆動される垂直回りステップモータ
２８により垂直軸線回りに角度調整できるようにされて
いる。なお、駆動回路２７ａ及び２８ａはＣＰＵ３１か
ら出力インターフェイス３３を介して出力される信号で
作動し、リード１２７ｂ１２８ｂを介してステップモー
タ２７．２８を駆動させたり、停止させたりする。

さて、工作機械１を使用する場合には、軸頭１２をスラ
イド部１０にそって前進させ、刃具１６によりワークＷ
に穴あけ加工を行なう。穴あけ加工が終了したら、軸頭
１２のドブ１１ａがリミットスイッチ１０ａにあたるま
で軸頭１２を後退させる。リミットスイッチ１０ａから
の信号は、リードｌ１１１０ｄ及び入力インターフェイ
ス３０を介してＣＰＵ３１に入力され、ＣＰ（Ｊ３１は
、軸頭１２が後退したことを検知する。

このように軸頭１２が後退した状態で、ＣＰＵ３１が駆
動回路２７ａを介して水平回りステップモータ２７を駆
動したり、駆動回路２８ａを介して垂直回りステップモ
ータ２８を駆動したりし、レーザ距離測定袋［２を刃具
１６に対応する位置に割り出す。このように位置を割り
出した状態で、レーザ距ｗ１測定装置２のレーザ発振１
２０から発振されたレーザ光を、刃具１６の先端部分に
あてる。このときレーザ距離測定袋［２からのレーザ光
は、刃具１６の先端部分より少し後方にあたり、その後
、ステップモータ２７．２８によりレーザ距離測定袋Ｍ
２は首を振り、レーザ光は刃具１６の先端に向けて所定
距離ぶんに移動される。

刃具１６で散乱したレーザ光は、受光レンズ２２、光学
フィルタ２３を通ってＰＳＤ２４に至り、ＰＳＤ２４は
所定の信号を生じる。ρ８０２４で生じた信号は、リー
ド１２４ａ、入力インターフェイス３０を介してＣＰＵ
３１に入力される。そして、ＣＰＬＪ３１は、多数個の
刃具１６のうちレーザ光をあてている１の刃具１６に対
応する基準信号をメモリ３２のエリアから選別し、ＰＳ
Ｄ２４で生じた信号と、選別した基準信号とを比較する
。このとき、刃具１６の先端に損傷が生じているときは
、その刃具１６とレーザ距離測定袋Ｗ１２のレーザ発振
８２０との間の距離が、損傷前の距離と異なるので、両
信号に、ある量の差が生じる。

そのため刃具１６が損傷しているとＣＰＵ３１が判別し
たときには、損傷信号を出力インターフェイス３３、リ
ード線４ａを介して警告灯４に出力する。この結果、警
告灯４は点灯して警告を発し、作業者は、刃具１６が損
傷したことを知ることができる。

残りの刃具１６のそれぞれに対しても、前述同様の作業
を行なう。即ち、軸頭１２を後退した状態でＣＰＵ３１
がステップモータ２７や２８を駆動させ、刃具１６に対
応する位置にレーザ距離測定袋Ｗ１２を割出し、刃具１
６の先端部分にレーザ光をあてるといった前述同様の動
作を、残りの刃具１６に対して綴り返す。

ここで上記した制Ｗ装［３のＣＰＵ３１が行なう動作の
フローチャートを第４図に示す。このフローチャートは
、工作機械１の電源投入と共にス）−卜する。まず、ス
テップ１００では、治具１５にワークＷを搬入する。ス
テップ１０２では、スピンドル１４を駆動して刃具１６
を回転させながら軸頭１２をスライド部１０にそって前
進させ、刃具１６でワークＷは加工される。加工が終了
したら、軸頭１２をスライド部１０にそって後退させる
。このとき、リミットスイッチ１０ａが作動して、軸頭
１２の後退をＣＰＵ３　ｉは確認する。

すると、ステップ１０６に進み、ＣＰＵ３１はカウンタ
をＯにセットする。ステップ１０８では、ＣＰＬＩ３１
は、水平回りステップモータ２７や垂直回りステップモ
ータ２８を適宜駆動させる信号を出力し、この駆動によ
り、レーザ距離測定装置２が変位し、レーザ距離測定装
置２が１番目の刃具１６に対応する角度に割り出される
。

ステップ１１０では、ＣＰＵ３１は、レーザ発振器２０
からレーザ光を発振させ、そのレーザ光を刃具１６の先
端で所定距離ぶん移動する。このように移動するときに
は、前述したように、刃具１６の先端より少し後の部分
にレーザ光をあて、その後、刃具１６の先端へ向けてレ
ーザ光をずらすようにする。このようにレーザ光をずら
すのは、ＣＰｔＪ３１が水平回りモータ２７や垂直回り
ステップモータ２８の駆動信号を駆動回路２７ａ、２８
ａに出力することにより行なう。

上記のようにレーザ光をあてるときには、ＰＳＤ２４に
信号が生じるものであり、ステップ１１２で、ＣＰＵ３
１は、この信号と、刃具１６に対応プる基準信号とを比
較する。そして、ＰＳＤ２′４の信号と、基準信号との
間に大きな差があるか否かをステップ１１４で判断し、
大きい差があるときにはＣＰＵ３１は刃具１６が損傷し
ていると判断し、ステップ１１６で、警告灯４を点灯さ
せる信号を出力し、警告灯４で警報を発する。

なお、本実施例では、上記したステップ１１２とステッ
プ１１４とが、判別手段のステップに相当する。

一方、大きな差がないと判断したときには、ステップ１
１８に進み、ＣＰＵ３１はカウンタを「１」インクリメ
ントし、Ｎが２よりも大きいか否かをステップ１２０で
判別し、小さいとぎは、２番目、３番目の刃具１６に対
してステップ１０８から１２０の動作を繰返し、刃具１
６の破損を検出する。Ｎが２より大きいときにはステッ
プ１２２に進み、ＣＰＵ３１は、加工済みのワークＷを
治具１５から搬出すると共に、未加工のワークＷを治具
１５に搬入する。

本実施例にかかる非接触式工具破損検査装置では、接触
式の検測子に当てがう従来に比べて、検測子を刃具１６
に接触させずレーザ光を刃具１６にあてる構成であるの
で、設置スペースを小さくできるとともに刃具１６のセ
ッチングの自由度を確保できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明にががる非接触式工具破損検
査装置では、接触式の検測子を当てがう従来に比べて、
レーザ光を刃具にあてるため刃具のセッチングの自由度
を確保できる。又工具破損検査装置を大きく移動させな
いので装置の設置スペースを小さくできる。

【図面の簡単な説明】

図面°は、本発明の１実施例を示し、第１図は本実施例
にかかる非接触式工具破損検査装置のブロック図、第２
図は制御装置を工作機械と共に示す説明図、第３図はレ
ーザ距離測定装置付近の説明図、第４図はフローチャー
トである。第５図は従来の接触式工具破損検査装置の概
略斜視図である。 図中、２はレーザ距離測定装置、２４はＰＳＤ１３はＣ
ＰＵ、３２はメモリ、４は警告灯を示す。 特許出願人　　　豊田工機株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫 第３図 第５凹

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを加工する刃具の所定部分にレーザ光を照
   射し該ワークまでの距離を測定しうるレーザ距離測定装
   置と、 測定された距離を基準距離と比較し該刃具の所定部分の
   破損の有無を判別する判別手段と、該判別手段の信号に
   応じて警告を発する警告手段と、 で構成されている非接触式工具破損検査装置。
2. （２）判別手段は、少なくとも２個の刃具にそれぞれ対
   応する基準信号を記憶する基準信号格納手段と、少なく
   とも２個の該基準信号から１つの基準信号を選択する基
   準信号選定手段と、該刃具で反射されたレーザ光による
   信号と該１つの基準信号とを比較して損傷信号を警告部
   に発する刃具破損判定手段と、で構成されている特許請
   求の範囲第１項記載の非接触式工具破損検査装置。