(57)【要約】【課題】従来より大きなワークの寸法の正確な計測を可能とし、かつ、小型化が可能な工作機械を提供すること。【解決手段】主軸２に把持されたワーク１２を加工するタレット旋盤１であって、主軸２に対して進退自在であり、複数の工具取り付け面１０を有するタレット刃物台７と、ワークの寸法を計測するためのセンサ２４と、センサ２４を保持し、複数の工具取り付け面１０のうちの１つに取り付けられ、当該工具取り付け面１０とセンサ２４との間のタレット刃物台７の径方向の距離であるセンサ距離を伸縮させる支柱２２と、支柱２２を制御することで、ワーク１２の直径の両端であるＰ１及びＰ２の位置を計測させる制御部４１とを備え、制御部４１は、支柱２２にセンサ距離を縮めさせた状態で、センサ２４に、タレット刃物台７に近いＰ１の位置を計測させ、支柱２２にセンサ距離を伸ばさせた状態で、センサ２４にＰ２の位置を計測させる。【選択図】図６
2010228011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、
前記主軸に対して進退自在であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、
前記ワークの寸法を計測するためのセンサと、
前記センサを保持し、前記複数の工具取り付け面のうちの１つに取り付けられ、当該工具取り付け面と前記センサとの間の前記タレット刃物台の径方向の距離であるセンサ距離を伸縮させる距離伸縮機構と、
前記距離伸縮機構を制御することで、前記センサに前記ワークの直径の両端である第１端及び第２端の位置を計測させる制御部とを備え、
前記制御部は、
前記距離伸縮機構に前記センサ距離を縮めさせた状態で、前記センサに、前記第１端及び前記第２端のうち、前記タレット刃物台に近い前記第１端の位置を計測させ、
前記距離伸縮機構に前記センサ距離を伸ばさせた状態で、前記センサに前記第２端の位置を計測させる
工作機械。
【請求項２】
前記距離伸縮機構は、回動するアームを有し、前記アームが、端部に前記センサを保持した状態で回動することにより前記センサ距離を伸縮させ、
前記制御部は、
前記アームを回動させることにより、前記センサの少なくとも一部を前記ワークの上方または下方を通過させることで、前記第１端よりも前記タレット刃物台に近い位置である第１位置、および、前記タレット刃物台からの距離が前記第２端よりも遠い位置である第２位置のいずれか一方から他方へ前記センサを移動させ、
前記センサが前記第１位置にある状態で、前記タレット刃物台を前記主軸に近づく方向に移動させることで、前記センサに前記第１端の位置を計測させ、
前記センサが前記第２位置にある状態で、前記タレット刃物台を前記主軸から遠ざかる方向に移動させることで、前記センサに前記第２端の位置を計測させる
請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
主軸に把持されたワークをタレット刃物台に取り付けられた工具によって加工する工作機械における、センサを用いた前記ワークの直径の計測方法であって、
前記タレット刃物台の複数の工具取り付け面のうちの１つには、前記センサを保持し、当該工具取り付け面と前記センサとの間の前記タレット刃物台の径方向の距離であるセンサ距離を伸縮させる距離伸縮機構が備えられており、
前記計測方法は、
前記センサが前記ワーク側に位置するように前記タレット刃物台が回転する回転ステップと、
前記距離伸縮機構が、前記センサ距離を縮めた状態、および、前記センサ距離を伸ばした状態のいずれか一方から他方へ変更する距離変更ステップと、
前記距離伸縮機構が前記センサ距離を縮めた状態で、前記センサが、前記ワークの直径の両端である第１端及び第２端のうち、前記タレット刃物台に近い前記第１端の位置を計測する第１計測ステップと、
前記距離伸縮機構が前記センサ距離を伸ばした状態で、前記センサが前記第２端の位置を計測する第２計測ステップと
を含む計測方法。
【請求項４】
前記距離伸縮機構は、端部に前記センサを保持し回動するアームを有し、
前記距離変更ステップでは、
前記アームが回動することにより、前記センサの少なくとも一部が前記ワークの上方または下方を通過することで、前記第１端よりも前記タレット刃物台に近い位置である第１位置、および、前記タレット刃物台からの距離が前記第２端よりも遠い位置である第２位置のいずれか一方から他方へ前記センサが移動し、
前記第１計測ステップでは、前記センサが前記第１位置にある状態で、前記タレット刃物台が前記主軸に近づく方向に移動することで、前記センサが前記第１端の位置を計測し、
前記第２計測ステップでは、前記センサが前記第２位置にある状態で、前記タレット刃物台が前記主軸から遠ざかる方向に移動することで、前記センサが前記第２端の位置を計測する
請求項３記載の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タレット刃物台に設置された刃物で金属加工を行う工作機械に関し、特に加工対象物であるワークの寸法を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の１つとして、回転式の工具選択機構であるタレットを備えたタレット旋盤が使用されている。
【０００３】
図１３は、一般的な従来のタレット旋盤の一例を示す外観斜視図である。図１３に示すようにタレット旋盤２００は、主軸２及びタレット３を備える。
【０００４】
主軸２は、ベッド４に設けられる主軸台５に支持され、主軸チャック６にてワーク（図示せず）を把持し回転する。
【０００５】
タレット３は、タレット刃物台７、インデックス機構８、及びタレットスライド９からなる。
【０００６】
タレット刃物台７は、回転軸の周囲に複数の工具取り付け面１０を有し、インデックス機構８によって回転可能に支持されている。工具取り付け面１０には、バイトやドリルなどの工具１１が工具ステーション１１ａを介して装着される。
【０００７】
インデックス機構８は、タレットスライド９に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７を回転させることで特定の工具取り付け面１０をワーク側に位置させることができる。
【０００８】
図１４（Ａ）は、従来のタレット旋盤２００におけるタレット刃物台７と主軸２との位置関係を示す正面図である。
【０００９】
図１４（Ａ）に示すように、ワーク１２の加工を行うための工具１１が、主軸２の回転軸を通りＸ軸に平行な直線上のワーク１２側の位置に来るようにタレット刃物台７を回転させる。なお、この回転位置にバイト等の工具１１を位置させることを、一般に、工具１１を「割り出す」ともいう。
【００１０】
また、インデックス機構８は、モータ駆動によりタレット刃物台７を主軸２の回転軸に平行な方向であるＺ軸方向に移動させることができる。
【００１１】
タレットスライド９は、ベッド４上に、Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７及びインデックス機構８と共にＸ軸方向に移動する。
【００１２】
このようにタレット刃物台７がＸ軸方向及びＺ軸方向に移動することで、回転する主軸２に把持されたワーク１２を、ワーク１２側に割り出された工具１１で加工することができる。
【００１３】
以上説明した構成は、通常は筐体（図示せず）に収められ、筐体内にてワークの加工が行われる。
【００１４】
ここで、タレット旋盤などの工作機械には、ワークの寸法を機内で計測する機能が設けられることがある。この機能を用いて、ワークを機外に取り出すことなく寸法計測を行うことで作業効率を向上できる。
【００１５】
また温度変化などの機内の環境変化によるワークや機体の変位を計測し工作機械に対する制御量を校正することで高い寸法精度を維持できる。
【００１６】
例えば、タレット刃物台の工具取り付け面に工具ステーションまたは同様の取付具を介してセンサを取り付け、ワークの直径を計測する機能を有するタレット旋盤が存在する。
【００１７】
この場合、主軸の回転軸よりタレット刃物台側のワークの外周の１点以上の位置をセンサを用いて計測し、計測した値から直径を算出する。
【００１８】
このような算出方法を採用するのは、工具ステーション及び工具を含むタレット刃物台の最大回転半径を大きくできないことに起因する。
【００１９】
図１４（Ｂ）は、従来のタレット旋盤２００における、工具ステーション１１ａを含むタレット刃物台７の最大回転半径と可動範囲とを示す図である。
【００２０】
図１４（Ｂ）に示すように、従来のタレット旋盤２００では、タレット刃物台７は、切削位置にある工具１１が、主軸２の回転軸をわずかに越える程度の範囲でＸ軸方向に移動する。
【００２１】
タレット刃物台７のＸ軸方向の可動範囲がこのような範囲であることは、ワーク１２の外周の切削及び中ぐり加工等を行う上では何ら問題はない。
【００２２】
しかし、工具ステーション１１ａ等の取付具にセンサを取り付けた場合、実質的には主軸２の回転軸を挟んでタレット刃物台７とは反対側の位置を計測することはできない。
【００２３】
勿論、取付具の径方向の長さが長ければ、主軸２の回転軸より向こう側のワークの側面位置を計測することも可能である。
【００２４】
しかしながら、工具ステーション１１ａ等の取付具及び取り付けられる工具等を含むタレット刃物台７の最大回転半径Ｒは短くすることが望まれる。
【００２５】
これは、タレット刃物台７が回転する際に取付具及び工具等が機内の他の構成部に干渉しないため、タレット旋盤２００の全体のコンパクト化のため、及び、工具のタレット刃物台７に対する位置精度を担保するため等の理由による。
【００２６】
このように、主軸２の回転軸より一方の側のワークの外周位置を計測することで直径を算出した場合、温度変化などの機内の環境変化によるワークや機体の歪み等により、正確な値を得ることは困難である。
【００２７】
そこで、ワークの直径の両端の位置を計測することでワークの直径を直接的に計測する機構を有するタレット旋盤も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２８】
図１５は、ワークの直径を直接的に計測するための機構を備えた従来のタレット刃物台の一例を示す概要図である。図１５（Ａ）は前面図であり、図１５（Ｂ）は上面図である。
【００２９】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すタレット旋盤５０は、タレット刃物台７の前方でタレット刃物台７中心の非回転部材に旋回可能に支持されるアーム３１を備えている。また、アーム３１の先端部にはセンサ３２が取り付けられている。
【００３０】
このアーム３１の長さは、タレット刃物台７が主軸２に近接した際に、ワーク１２の直径の両端（Ｐ１とＰ２）のうち、主軸２の回転軸を挟んでタレット刃物台７とは反対側の一端（Ｐ２）の位置をセンサ３２が計測可能な長さである。
【００３１】
タレット旋盤５０は、このような構成を採用することにより、図１５（Ｂ）に示すように、ワーク１２の直径の両端であるＰ１およびＰ２の位置を計測することができる。このようにして得たＰ１とＰ２との差分からワーク１２の直径を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】実開平７−３９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
しかしながら、上記従来の技術によれば、センサ３２を取り付けるためのアーム３１をタレット刃物台７とは別体に設けるので、タレット旋盤５０の小型化は困難である。
【００３４】
また、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、アーム３１の回転半径は比較的大きなものになるため、アーム３１の設置自体が不可能な場合もある。
【００３５】
また、アーム３１をタレット刃物台７の前方に設けるので、工具交換の際にアーム３１が邪魔になりやすい。
【００３６】
さらに、図１５（Ｂ）からわかるように、タレット刃物台７からより遠い位置の計測を行うためには、アーム３１を長くすればよい。しかし、センサ３２により計測可能なワーク１２の直径は、タレット刃物台７のＸ軸方向の可動範囲の幅に制限される。そのため、上記従来の技術では、より大きなワーク１２の寸法を計測したいという要求に応じることは困難である。
【００３７】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、ワークの寸法を機内計測する工作機械であって、従来より大きなワークの寸法の正確な計測を可能とし、かつ、小型化が可能な工作機械を提供することを目的とする。また、このような効果をもたらす計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記従来の課題を解決するため、本発明の工作機械は、主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、前記主軸に対して進退自在であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、前記ワークの寸法を計測するためのセンサと、前記センサを保持し、前記複数の工具取り付け面のうちの１つに取り付けられ、当該工具取り付け面と前記センサとの間の前記タレット刃物台の径方向の距離であるセンサ距離を伸縮させる距離伸縮機構と、前記距離伸縮機構を制御することで、前記センサに前記ワークの直径の両端である第１端及び第２端の位置を計測させる制御部とを備え、前記制御部は、前記距離伸縮機構に前記センサ距離を縮めさせた状態で、前記センサに、前記第１端及び前記第２端のうち、前記タレット刃物台に近い前記第１端の位置を計測させ、前記距離伸縮機構に前記センサ距離を伸ばさせた状態で、前記センサに前記第２端の位置を計測させる。
【００３９】
この構成によれば、センサは、距離伸縮機構を介してタレット刃物台の工具取り付け面に取り付けられている。また、センサは、センサ距離が縮められた状態でタレット刃物台に近い第１端の位置を計測し、センサ距離が伸ばされた状態でタレット刃物台から遠い第２端の位置を計測する。
【００４０】
これにより、ワークの直径を、その両端の位置を計測することで正確に求めることができる。さらに、タレット刃物台の主軸方向の可動範囲（タレット刃物台が主軸に対して進退する方向の移動可能範囲）の幅をＬとした場合、ワークの直径がＬよりも大きな場合であっても、当該直径を直接的に計測することができる。
【００４１】
従って、本発明は、ワークの寸法を機内計測する工作機械であって、従来より大きなワークの寸法の正確な計測を可能とし、かつ、小型化が可能な工作機械を提供できる。
【００４２】
また、前記距離伸縮機構は、回動するアームを有し、前記アームが、端部に前記センサを保持した状態で回動することにより前記センサ距離を伸縮させ、前記制御部は、前記アームを回動させることにより、前記センサの少なくとも一部を前記ワークの上方または下方を通過させることで、前記第１端よりも前記タレット刃物台に近い位置である第１位置、および、前記タレット刃物台からの距離が前記第２端よりも遠い位置である第２位置のいずれか一方から他方へ前記センサを移動させ、前記センサが前記第１位置にある状態で、前記タレット刃物台を前記主軸に近づく方向に移動させることで、前記センサに前記第１端の位置を計測させ、前記センサが前記第２位置にある状態で、前記タレット刃物台を前記主軸から遠ざかる方向に移動させることで、前記センサに前記第２端の位置を計測させるとしてもよい。
【００４３】
この構成により、第１位置と第２位置とを結ぶ直線上にワークが存在していた場合であっても、ワークを飛び越えるように、または潜り抜けるように、センサを第１位置および第２位置の一方から他方へ移動させることができる。
【００４４】
つまり、センサが第１端および第２端のいずれか一方の位置を計測した後に、他方の位置の計測のためにセンサが移動する際に、センサとワークとが干渉しないように、主軸の回転軸と平行な方向にセンサを一旦逃がす必要がない。
【００４５】
すなわち、タレット刃物台は、ワークの直径の計測の際に、主軸の回転軸と垂直な方向、つまり、タレット刃物台が主軸に対して進退する方向にのみ移動すればよい。そのため、ワークの寸法の計測の迅速化が図られる。
【００４６】
また、本発明は、本発明の工作機械における特徴的な動作ステップを含む、ワークの直径の計測方法として実現することもできる。また、それら各ステップを工作機械に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の工作機械によれば、距離伸縮機構を介してタレット刃物台に取り付けられたセンサにより、ワークの直径を直接的に計測することができる。また、ワークの直径の両端の位置を計測する際の、センサの移動距離は、タレット刃物台の可動範囲の幅よりも長い。そのため、従来よりも大きなワークの直径を計測することができる。
【００４８】
このように、本発明は、ワークの寸法を機内計測する工作機械であって、従来より大きなワークの寸法の正確な計測を可能とし、かつ、小型化が可能な工作機械を提供することができる。また、このような効果をもたらす計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１のタレット旋盤の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるセンサモジュールが縮んだ状態の外観を示す拡大斜視図である。
【図３】実施の形態１におけるセンサモジュールが伸びた状態の外観を示す拡大斜視図である。
【図４】実施の形態１のタレット旋盤の主要な機能構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１のタレット旋盤の基本的な動作の流れを示すフロー図である。
【図６】実施の形態１のタレット旋盤がワークの直径を計測する際の動作の流れの一例を示す動作概要図である。
【図７】（Ａ）は、従来のタレット旋盤における測定可能最大径を説明するための図であり、（Ｂ）は、実施の形態１のタレット旋盤における測定可能最大径を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図９】実施の形態２のセンサモジュールのセンサ距離を縮めた状態と伸ばした状態とを示す図である。
【図１０】実施の形態２のタレット旋盤がワークの直径を計測する際の動作の流れの一例を示す動作概要図である。
【図１１】アームの回動によるセンサの回動半径と計測可能な最大径との関係を説明するための図である。
【図１２】実施の形態２のタレット旋盤がワークの直径を計測する際の動作の流れの別の一例を示す動作概要図である。
【図１３】一般的な従来のタレット旋盤の一例を示す外観斜視図である。
【図１４】（Ａ）は、従来のタレット旋盤におけるタレット刃物台と主軸との位置関係を示す正面図であり、（Ｂ）は、従来のタレット旋盤における、工具ステーションを含むタレット刃物台の最大回転半径と可動範囲とを示す図である。
【図１５】（Ａ）は、ワークの直径を直接的に計測するための機構を備えた従来のタレット刃物台の一例を示す前面図であり、（Ｂ）は、当該タレット刃物台の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における、工作機械の一例としてのタレット旋盤について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５１】
まず、実施の形態１のタレット旋盤１の構成について図１〜図４を用いて説明する。
【００５２】
図１は、本発明の実施の形態１のタレット旋盤１の外観を示す斜視図である。
【００５３】
図１に示すように、タレット旋盤１の基本的な構成は、図１３に示される従来の一般的なタレット旋盤２００と同様であり、ワークを把持して回転する主軸２及び回転式の工具選択機構であるタレット３等を備えている。
【００５４】
しかしながら、タレット旋盤１は、特徴的な構成部としてさらにセンサモジュール２０を備えている。
【００５５】
センサモジュール２０は、タレット刃物台７の径方向に伸縮する支柱２２とワークの寸法を計測するためのセンサ２４とを有し、全体として伸縮が可能である。
【００５６】
また、センサモジュール２０は、工具ステーション１１ａと同様にタレット刃物台７の工具取り付け面１０に取り付けられている。
【００５７】
つまり、センサ２４はあたかも１つの工具かのような態様でタレット刃物台７に取り付けられている。
【００５８】
なお、本実施の形態のタレット旋盤１において、主軸２の回転軸とタレット刃物台７の回転軸とは平行であり、これら２つの回転軸を含む平面はＸ軸に平行である。
【００５９】
図２は、実施の形態１におけるセンサモジュール２０が縮んだ状態の外観を示す拡大斜視図である。
【００６０】
図２に示すように、センサモジュール２０は、工具取り付け面１０に取り付けられる基台２１と、基台２１からタレット刃物台７の径方向に起立する支柱２２と、計測を行う際の姿勢で支柱２２に固定されるセンサ２４とを有する。
【００６１】
センサ２４は、本実施の形態においては、物体との接触を検出するいわゆるタッチ式のセンサである。
【００６２】
支柱２２は、分離された支柱脚部２２ａと支柱頭部２２ｂとからなる。支柱脚部２２ａは、支柱２２の起立方向に往復動する可動部２７を持つアクチュエータ（図示せず）を有している。支柱頭部２２ｂは、アクチュエータの可動部２７に取り付けられる。
【００６３】
このアクチュエータにより支柱２２が伸縮する。つまり、センサモジュール２０全体としてタレット刃物台７の径方向に伸縮する。
【００６４】
また、センサ２４は、径方向に伸縮する支柱２２の工具取り付け面１０とは反対側の端部に保持されている。
【００６５】
これにより、工具取り付け面１０とセンサ２４との間のタレット刃物台７の径方向の距離であるセンサ距離を伸縮させることができる。
【００６６】
なお、アクチュエータにより伸縮する支柱２２は、本発明の工作機械における距離伸縮機構の一例である。
【００６７】
また、本実施の形態においてはアクチュエータとしてエアシリンダを採用している。
【００６８】
ここで、タレット刃物台７には、切粉のブロー等のためにエアーが供給されている場合がある。この場合は、このタレット刃物台７に供給されるエアーを利用してエアシリンダを駆動させ、センサモジュール２０を伸縮させることができる。
【００６９】
また、支柱２２のタレット刃物台７の径方向の長さは、センサ距離を縮めた状態では、タレット刃物台７が回転した場合に、支柱２２及びセンサ２４がタレット旋盤１の他の構成部に干渉しない長さである。つまりセンサモジュール２０の全体が他の構成部に干渉しない長さである。
【００７０】
図３は、実施の形態１におけるセンサモジュール２０が伸びた状態の外観を示す拡大斜視図である。つまり、図３は、センサ距離が伸ばされた状態のセンサモジュール２０の外観を示している。
【００７１】
図３に示すように、支柱２２が伸長することにより、センサモジュール２０が全体として伸長する。
【００７２】
センサ２４は、センサ距離が縮められた状態で、ワーク１２の直径の両端のうち、タレット刃物台７に近い方の一端の位置を計測する。また、センサ２４は、センサ距離が伸ばされた状態で、ワーク１２の直径の両端のうち、タレット刃物台７から遠い方の一端の位置を計測する。
【００７３】
タレット旋盤１またはタレット旋盤１に接続されたコンピュータ等は、このようにして得られるワーク１２の直径の両端の位置の差分を求めることで、ワーク１２の直径を得ることができる。
【００７４】
このようなセンサモジュール２０の伸縮及びタレット刃物台７の移動等の動作はタレット旋盤１が備える制御部により制御される。
【００７５】
図４は、実施の形態１のタレット旋盤１の主要な機能構成を示すブロック図である。
【００７６】
図４に示すように、タレット旋盤１は、主要な機能構成として上述のタレット刃物台７等を含む機構部４０と、制御部４１とを備えている。
【００７７】
制御部４１は、機構部４０の動作を制御する機能を有し、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、記憶装置、及び情報の入出力を行うインターフェース等を有するコンピュータにより実現される。
【００７８】
次に、図５を用いて、実施の形態１のタレット旋盤１がワークの直径を計測する際の基本的な動作の流れを説明する。
【００７９】
図５は、実施の形態１のタレット旋盤１の基本的な動作の流れを示すフロー図である。
【００８０】
まず、制御部４１は、センサモジュール２０を制御し、センサ距離を縮めた状態にする（Ｓ１０）。
【００８１】
具体的には、センサモジュール２０は、タレット刃物台７の回転の邪魔にならないように、ワーク側に位置する場合以外では、センサ距離が縮められている。つまり、上記の、制御部４１がセンサモジュール２０を制御してセンサ距離を縮めさせるタイミングは、最も直近に行われたワークの寸法の計測が終了した直後である。
【００８２】
このように、センサ距離を縮められた状態のセンサモジュール２０は、タレット刃物台７が回転することにより、ワーク側に移動される。
【００８３】
次に、制御部４１は、センサ２４がワークに接触するまで、タレット刃物台７を主軸２に近づく方向に移動させる。これにより、当該ワークの直径の両端のうちタレット刃物台７に近い方の一端の位置が計測される（Ｓ２０）。
【００８４】
その後、制御部４１は、センサモジュール２０を制御し、センサ距離を伸ばした状態にする（Ｓ３０）。具体的には、制御部４１の制御により、支柱２２が伸びた状態にされる。
【００８５】
なお、センサ２４がワークに接触しないように、支柱２２が伸ばされる前に、タレット刃物台７は、一旦手前（Ｚ軸正の方向）に移動される。
【００８６】
次に、制御部４１は、センサ２４がワーク１２を挟んでタレット刃物台７とは反対側に位置させるようにタレット刃物台７を移動させる。さらに、制御部４１は、センサ２４がワークに接触するまで、タレット刃物台７を主軸２から遠ざかる方向に移動させる。これにより、当該ワークの直径の両端のうちタレット刃物台７から遠い方の一端の位置が計測される（Ｓ４０）。
【００８７】
なお、ワークの加工前、加工の途中、または加工後など、所定のタイミングでワークの直径の計測が行われるようにプログラミングすることも可能である。
【００８８】
また、ワークの直径の両端の位置を計測する順番は、タレット刃物台７に近い方の一端、および、タレット刃物台７から遠い方の一端のいずれが先であってもよい。
【００８９】
図６に示す動作の流れを、主軸２を中心とした上面図を用いて説明する。
【００９０】
図６は、実施の形態１のタレット旋盤１がワーク１２の直径を計測する際の動作の流れの一例を示す動作概要図である。
【００９１】
なお、図６に示されるＰ１は、ワーク１２の直径の両端のうち、タレット刃物台７に近い方の一端であり、Ｐ２は、ワーク１２の直径の両端のうち、タレット刃物台７から遠い方の一端を表している。
【００９２】
また、Ｐ１は、本発明の工作機械が位置計測する第１端の一例であり、Ｐ２は、本発明の工作機械が位置計測する第２端の一例である。
【００９３】
まず、［１］タレット刃物台７が回転することにより、センサモジュール２０がワーク１２側に位置する。
【００９４】
このときのタレット刃物台７の回転位置は、主軸２の回転軸とタレット刃物台７の回転軸とを通る直線上にセンサ２４が位置する回転位置である。
【００９５】
次に、［２］センサ距離が縮められた状態で、タレット刃物台７がＸ軸に平行に主軸２に近づく方向に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ１の位置が計測される。
【００９６】
次に、［３］タレット刃物台７は、Ｚ軸に平行に前方向（図６において下方向）に移動する。さらに、Ｘ軸に平行に、主軸２の回転軸を挟んでＰ１とは逆の方向（図６において左方向）に移動する。また、この移動の前または後、もしくはこの移動の最中に、センサモジュール２０は、センサ距離が伸ばされた状態にされる。これらの動作により、センサ２４はワーク１２を越えた位置に来る。
【００９７】
次に、［４］タレット刃物台７は、Ｚ軸に平行に後ろ方向（図６において上方向）に移動する。さらに、タレット刃物台７は、Ｘ軸に平行に、主軸２から遠ざかる方向（図６において右方向）に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ２の位置が計測される。
【００９８】
本実施の形態のタレット旋盤１はこのような動作により、主軸２に把持されたワーク１２の直径を計測することができる。
【００９９】
具体的には、ワーク１２の直径の両端の位置を計測することにより直接的に直径を計測することができる。これにより、正確な直径の値を得ることができる。
【０１００】
また、センサ距離を縮めた状態でＰ１の位置を計測し、センサ距離を伸ばした状態でＰ２の位置を計測するため、従来よりも大きなワークの直径を計測することができる。
【０１０１】
図７（Ａ）は、従来のタレット旋盤における測定可能最大径を説明するための図である。
【０１０２】
図７（Ｂ）は、実施の形態１のタレット旋盤１における測定可能最大径を説明するための図である。
【０１０３】
図７（Ａ）では、ワーク１２の直径の両端であるＰ１とＰ２とを計測する際のセンサ距離は一定である。
【０１０４】
この場合、センサ２４の、ワーク１２と接触するプローブ先端のＸ軸方向の幅を考慮すると、センサ２４により測定可能なワーク１２の直径は、タレット刃物台７のＸ軸方向の可動範囲であるＸ方向ストロークより小さな値である。
【０１０５】
一方、実施の形態のタレット旋盤１では、図７（Ｂ）に示すように、ワーク１２の直径の両端であるＰ１とＰ２とを計測する際のセンサ距離は可変である。
【０１０６】
そのため、ワーク１２の直径が、タレット刃物台７のＸ方向ストロークよりも長い場合であっても、センサ２４による当該直径の計測が可能である。
【０１０７】
つまり、実施の形態のタレット旋盤１によれば、従来より大きなワークの寸法の計測が可能となる。また、センサ２４を有するセンサモジュール２０は、タレット刃物台７の工具取り付け面１０に取り付けられている。つまり、センサモジュール２０は、タレット旋盤１内の空間を不要に消費することなく、バイト等の工具と同じ態様でタレット刃物台７に取り付けられている。
【０１０８】
このように、本実施の形態のタレット旋盤１は、従来より大きなワークの寸法の正確な計測が可能であり、かつ、小型化が可能である。
【０１０９】
なお、図７（Ａ）に示すようにセンサ距離が一定であっても、タレット刃物台７のＸ方向ストロークを大きくすれば、測定可能な最大径を大きくすることができる。
【０１１０】
しかし、タレット刃物台７のＸ方向ストロークは、本来的には、図１４（Ｂ）に示したように、工具１１が、主軸２の回転軸をわずかに越える程度である。なお、図１４（Ｂ）の“可動範囲”がＸ方向ストロークに相当する。
【０１１１】
そのため、ワークの寸法の計測のみのために、Ｘ方向ストロークを伸ばすのは、現実的ではない。
【０１１２】
つまり、本実施の形態のタレット旋盤１は、タレット刃物台７のＸ方向ストロークを、従来通りワークの切削に必要な長さに維持したままであっても、従来より大きなワークの寸法の正確な計測が可能である。
【０１１３】
以上、本発明の工作機械の一例であるタレット旋盤１について説明した。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１１４】
本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【０１１５】
例えば、本実施の形態において、センサモジュール２０が計測するワークの寸法は、ワークの直径であるとし、具体的には図６に示すようにワークの外径であるとした。
【０１１６】
しかしながら、センサモジュール２０を用いてワークの他の寸法を計測してもよい。例えば、中ぐり加工により形成される穴の直径である穴の内径を計測してもよい。
【０１１７】
また、本実施の形態においては、エアシリンダをアクチュエータとして採用している。しかしながら、ソレノイドや電気モータをアクチュエータとして採用してもよい。
【０１１８】
また、センサ２４はタッチ式のセンサでなくてもよく、光学的にワークの形状及び位置等を計測するセンサでもよく、さらには、寸法以外の温度等の物性値を計測するセンサであってもよい。
【０１１９】
また、回転式の工具選択機構としてのタレット刃物台を備える工作機械には、タレット旋盤以外にも、マシニングセンタなどがあり得る。従って、タレット旋盤以外の工作機械においても、センサモジュール２０を用いて加工対象物の寸法を計測することができる。
【０１２０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、端部にセンサ２４を備えるアーム１２２が回動することにより、センサ距離を伸縮させることのできるセンサモジュール１２０を備えるタレット旋盤１００について説明する。タレット旋盤１００は、本発明の工作機械の別の一例である。
【０１２１】
なお、実施の形態２のタレット旋盤１００の基本的な構成は、実施の形態１のタレット旋盤１と同じである。そこで、実施の形態２において特徴的な構成部であるセンサモジュール１２０を中心に説明する。
【０１２２】
まず、図８および図９を用いて、実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の基本的な構成について説明する。
【０１２３】
図８は、本発明の実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【０１２４】
センサモジュール１２０は、基台１２１と、基台１２１に取り付けられ回動するアーム１２２と、アーム１２２の回動を駆動する駆動部１２４と、センサ２４とを有する。
【０１２５】
図８は、アーム１２２を内側に収めてセンサ距離を縮めた状態のセンサモジュール１２０を示している。この状態から駆動部１２４は、アーム１２２を１８０度回動させることができる。これにより、センサモジュール１２０は、センサ距離を伸ばした状態となる。
【０１２６】
なお、本実施の形態において、アーム１２２は、図８の矢印が示すように下回りに１８０度回動するが、上回りに１８０度回動してもよい。
【０１２７】
図９は、実施の形態２のセンサモジュール１２０のセンサ距離を縮めた状態と伸ばした状態とを示す図である。
【０１２８】
具体的には、図９の左側の図が、センサモジュール１２０がセンサ距離を縮めた状態を示し、図９の右側の図が、センサモジュール１２０がセンサ距離を伸ばした状態を示している。
【０１２９】
図９に示すように、アーム１２２がＺ軸に平行な回動軸を中心に回動することにより、アーム１２２の端部に保持されているセンサ２４と、工具取り付け面１０との距離は変更される。
【０１３０】
つまり、実施の形態１におけるセンサモジュール２０と同様に、センサ距離が可変である。
【０１３１】
なお、駆動部１２４により回動するアーム１２２は、本発明の工作機械における距離伸縮機構の別の一例である。
【０１３２】
また、センサモジュール１２０の寸法は、センサ距離を縮めた状態では、タレット刃物台７が回転した場合に、センサモジュール１２０がタレット旋盤１の他の構成部に干渉しない寸法である。つまり、センサモジュール１２０がタレット刃物台７に取り付けられていても、少なくともセンサ距離が縮められた状態であれば、タレット刃物台７は回転自在である。
【０１３３】
次に、図１０を用いて、実施の形態１のタレット旋盤１００がワークの直径を計測する際の基本的な動作の流れを説明する。
【０１３４】
図１０は、実施の形態２のタレット旋盤１００がワーク１２の直径を計測する際の動作の流れの一例を示す動作概要図である。
【０１３５】
なお、図１０に示す一連の動作は、タレット旋盤１００が備える制御部４１によって制御されている。
【０１３６】
まず、［１］タレット刃物台７が回転することにより、センサモジュール１２０がワーク１２側に位置する。
【０１３７】
次に、［２］センサ距離が縮められた状態で、タレット刃物台７がＸ軸に平行に主軸２に近づく方向に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ１の位置が計測される。
【０１３８】
次に、［３］タレット刃物台７は、Ｚ軸に平行に前方向（図１０において下方向）に移動する。さらに、Ｘ軸に平行に、主軸２の回転軸を挟んでＰ１とは逆の方向（図１０において左方向）に移動する。また、この移動の前または後、もしくはこの移動の最中に、センサモジュール２０は、アーム１２２が１８０度回動することによりセンサ距離が伸ばされた状態にされる。これらの動作により、センサ２４はワーク１２を越えた位置に来る。
【０１３９】
次に、［４］タレット刃物台７は、Ｚ軸に平行に後ろ方向（図１０において上方向）に移動する。さらに、タレット刃物台７は、Ｘ軸に平行に、主軸２から遠ざかる方向（図１０において右方向）に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ２の位置が計測される。
【０１４０】
実施の形態２のタレット旋盤１００はこのように、実施の形態１のタレット旋盤１と同じく、主軸２に把持されたワーク１２の直径を直接的に計測することができる。
【０１４１】
また、センサ距離を縮めた状態でＰ１の位置を計測し、センサ距離を伸ばした状態でＰ２の位置を計測するため、図７（Ａ）および図７（Ｂ）を用いて説明したように、従来よりも大きなワークの直径を計測することができる。
【０１４２】
なお、実施の形態１と同じく、ワークの直径の両端（Ｐ１およびＰ２）の位置を計測する順番は、Ｐ１、および、Ｐ２のいずれが先であってもよい。
【０１４３】
ここで、上述のように、実施の形態１におけるセンサ距離の変更は、支柱２２の伸縮により実現されており、センサ２４は直線的に移動する。これに対し、実施の形態２におけるセンサ距離の変更は、アーム１２２の回動により実現されており、センサ２４は弧を描くように移動する。
【０１４４】
実施の形態２におけるセンサモジュール１２０は、このような特徴を有することで、実施の形態１のセンサモジュール２０にはない効果が発揮される。
【０１４５】
この、センサモジュール１２０に特有の効果について、図１１および図１２を用いて説明する。
【０１４６】
図１１は、アーム１２２の回動によるセンサ２４の回動半径と計測可能な最大径との関係を説明するための図である。
【０１４７】
図１１に示すように、センサ２４の回動半径をＲとする。Ｒは、具体的にはアーム１２２の回動軸から、センサ２４のワーク１２と接触する点までの距離である。
【０１４８】
この場合、タレット刃物台７が停止した状態で考えると、アーム１２２が下回りに１８０度回動することにより、センサ２４が潜り抜けることが可能なワーク１２の最大径は、理論的には２Ｒである。
【０１４９】
つまり、直径が２Ｒ以下のワーク１２がセンサ２４のプローブの側方に近接していた場合であっても、タレット刃物台７がＺ軸方向に移動することなく、センサ２４は、ワーク１２を越えて反対側に移動することができる。
【０１５０】
ここで、センサ２４が、ワーク１２の直径の両端であるＰ１とＰ２の位置を計測する場合、センサ２４がＰ１の位置を計測する際には、図１１における右側からセンサ２４をワーク１２に接触させる必要があり、かつ、センサ２４がＰ２の位置を計測する際には、図１１における左側からセンサ２４をワーク１２に接触させる必要がある。
【０１５１】
従って、タレット刃物台７がＺ軸方向に移動することなく、センサ２４により計測されるワーク１２の最大径は、具体的には２Ｒから所定のマージンを差し引いた値となる。
【０１５２】
このように、実施の形態２では、アーム１２２が回動することにより、センサ２４の少なくとも一部がワーク１２の下方を通過することで、Ｐ１よりもタレット刃物台７に近い位置である第１位置、および、タレット刃物台７からの距離がＰ２よりも遠い位置である第２位置のいずれか一方から他方へセンサ２４を移動させることができる。
【０１５３】
つまり、第１位置と第２位置とを結ぶ直線上にワーク１２が存在していた場合であっても、センサモジュール１２０は、ワーク１２を潜り抜けるように、センサ２４を第１位置および第２位置の一方から他方へ移動させることができる。
【０１５４】
なお、アーム１２２が上回りに回動する場合は、センサモジュール１２０は、ワーク１２を飛び越えるように、センサ２４を第１位置および第２位置の一方から他方へ移動させることができる。
【０１５５】
そのため、ワーク１２の直径の大きさによっては、タレット刃物台７にＺ軸方向の移動をさせることなく、当該ワーク１２の直径を計測することが可能である。
【０１５６】
このように、タレット刃物台７にＺ軸方向の移動をさせることなく、ワーク１２の直径を計測する際のタレット旋盤１００の動作を図１２を用いて説明する。
【０１５７】
図１２は、実施の形態２のタレット旋盤１００がワーク１２の直径を計測する際の動作の流れの別の一例を示す動作概要図である。
【０１５８】
なお、図１２に示す一連の動作は、タレット旋盤１００が備える制御部４１によって制御されている。
【０１５９】
まず、［１］センサモジュール１２０がワーク１２側に位置しているとき、センサ距離が縮められた状態で、タレット刃物台７がＸ軸に平行に主軸２に近づく方向に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ１の位置が計測される。
【０１６０】
次に、［２］タレット刃物台７がＸ軸に平行に後退する。これは、センサ２４とワーク１２との接触状態を一旦解除した上で、アーム１２２を回動させるためである。
【０１６１】
次に、［３］タレット刃物台７がＺ軸方向に移動することなく、アーム１２２が下回りに１８０度回動する。このとき、センサ２４は、その一部がワーク１２の下方を経由するように移動し、ワーク１２を越えた位置に来る。
【０１６２】
次に、［４］タレット刃物台７は、Ｚ軸方向に移動することなく、Ｘ軸に平行に主軸２から遠ざかる方向（図１２において右方向）に移動する。この移動の結果、センサ２４がワーク１２との接触を検出することによりＰ２の位置が計測される。
【０１６３】
実施の形態２のタレット旋盤１００はこのように、タレット刃物台７をＺ軸方向（タレット刃物台７の回転軸と同方向）に移動することなく、主軸２に把持されたワーク１２の直径を計測することができる。これにより、ワーク１２の直径の測定の迅速化が図られる。
【０１６４】
ここで、例えば、Ｚ軸方向に長いワーク１２の直径を計測する際に、タレット刃物台７のＺ軸方向の可動範囲がそのワークの長さに対応できず、センサ２４をＺ軸方向に逃がすことが出来ない場合を想定する。
【０１６５】
例えば、図１０の［３］に示す、タレット刃物台７のＺ軸に平行な前方向（図１０において下方向）への移動が不可能な場合である。
【０１６６】
この場合、図１１および図１２を用いて説明したように、アーム１２２が回動することで、センサ２４を、ワーク１２に干渉させることなく、ワーク１２を挟んで反対側に移動させることができる。
【０１６７】
つまり、ワーク１２のＺ軸方向の寸法と、タレット刃物台７のＺ軸方向の可動範囲との関係により、センサ２４とワーク１２との干渉を防ぐためのタレット刃物台７のＺ軸方向の移動が不可能な場合であっても、当該ワーク１２の直径を計測することが可能である。
【０１６８】
また、センサ距離を縮めた状態でＰ１の位置を計測し、センサ距離を伸ばした状態でＰ２の位置を計測するため、図７（Ａ）および図７（Ｂ）を用いて説明したように、従来よりも大きなワークの直径を計測することができる。
【０１６９】
以上、説明したように、実施の形態２のタレット旋盤１００は、従来より大きなワークの寸法の正確な計測が可能であり、かつ、小型化が可能である。
【０１７０】
なお、本実施の形態において、センサモジュール１２０のアーム１２２の回動軸は、図９等に示すようにタレット刃物台７の回転軸と平行である。しかしながら、当該回動軸は別の方向を向いていてもよい。
【０１７１】
要するに、アーム１２２の回動軸の方向は、アーム１２２を回動させることで、タレット刃物台７の回転の妨げとならず、計測対象のワークの直径を直接計測できるようにセンサ距離を伸縮させることが可能な方向であればよい。
【０１７２】
また、センサモジュール１２０を用いてワークの直径以外の寸法を計測してもよい。例えば、中ぐり加工により形成される穴の直径である穴の内径を計測してもよい。
【０１７３】
また、駆動部１２４の駆動源としてエアシリンダに換えてソレノイドや電気モータを駆動源として採用してもよい。
【０１７４】
また、センサ２４はタッチ式のセンサでなくてもよく、光学的にワークの形状及び位置等を計測するセンサでもよい。さらには、寸法以外の温度等の物性値を計測するセンサであってもよい。
【０１７５】
また、タレット旋盤以外の工作機械においても、実施の形態２のセンサモジュールを用いて加工対象物の寸法を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明の工作機械は、例えばタレット旋盤やマシニングセンタといった、工具選択機構としてのタレットを有する工作機械であってワークの機内計測を行う工作機械として広く利用できる。
【０１７７】
また、本発明の計測方法は、工作機械におけるワークの寸法の計測方法として広く利用できる。
【符号の説明】
【０１７８】
１、１００    タレット旋盤
２    主軸
３    タレット
４    ベッド
５    主軸台
６    主軸チャック
７    タレット刃物台
８    インデックス機構
９    タレットスライド
１０    工具取り付け面
１１    工具
１１ａ  工具ステーション
１２    ワーク
２０、１２０    センサモジュール
２１、１２１    基台
２２    支柱
２２ａ  支柱脚部
２２ｂ  支柱頭部
２４    センサ
２７    可動部
４０    機構部
４１    制御部
１２２    アーム
１２４    駆動部
【図１】
2010228011.tif 000003
【図２】
2010228011.tif 000004
【図３】
2010228011.tif 000005
【図４】
2010228011.tif 000006
【図５】
2010228011.tif 000007
【図６】
2010228011.tif 000008
【図７】
2010228011.tif 000009
【図８】
2010228011.tif 000010
【図９】
2010228011.tif 000011
【図１０】
2010228011.tif 000012
【図１１】
2010228011.tif 000013
【図１２】
2010228011.tif 000014
【図１３】
2010228011.tif 000015
【図１４】
2010228011.tif 000016
【図１５】
2010228011.tif 000017