(57)【要約】【課題】高価な防塵機構を必要とせず、安価な構成でより正確に刃先を検出する仕組みを提供する。【解決手段】本工作機は、取り付けられた工具を回転させる主軸と、前記主軸に取り付けられた工具によって工作が行われるワークを載置し、該工具によって押圧されると撓む板バネ部材と、前記板バネ部材が撓んでない状態で接触して導通状態となり、該板バネ部材が撓んだ状態で非導通状態となる導体と、前記板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすエアーノズルと、前記エアーノズルで切粉を吹き飛ばしながら、前記主軸によって工具を前記板バネ部材に押し当てる方向に駆動し、前記板バネ部材と前記導体との前記導通状態及び前記非導通状態を検出することにより前記工具の刃先を検出する制御手段とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機であって、
取り付けられた工具を回転させる主軸と、
前記主軸に取り付けられた工具によって工作が行われるワークを載置し、該工具によって押圧されると撓む板バネ部材と、
前記板バネ部材が撓んでない状態で接触して導通状態となり、前記板バネ部材が撓んだ状態で非導通状態となる導体と、
前記板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすエアーノズルと、
前記エアーノズルで切粉を吹き飛ばしながら、前記主軸によって工具を前記板バネ部材に押し当てる方向に駆動し、前記板バネ部材と前記導体との前記導通状態及び前記非導通状態を検出することにより前記工具の刃先を検出する制御手段と
を備えることを特徴とする工作機。
【請求項２】
工作機であって、
取り付けられた工具を回転させる主軸と、
前記主軸に取り付けられた工具によって工作が行われるワークを載置し、該工具によって押圧されると撓む板バネ部材と、
前記板バネ部材が撓んでない状態で非導通状態となり、前記板バネ部材が撓んだ状態で接触して導通状態となる導体と、
前記板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすエアーノズルと、
前記エアーノズルで切粉を吹き飛ばしながら、前記主軸によって工具を前記板バネ部材に押し当てる方向に駆動し、前記板バネ部材と前記導体との前記導通状態及び前記非導通状態を検出することにより前記工具の刃先を検出する制御手段と
を備えることを特徴とする工作機。
【請求項３】
前記板バネ部材は、切粉を落とすための抜け穴を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機。
【請求項４】
前記板バネ部材は、切粉を堆積させるための堆積部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機。
【請求項５】
前記板バネ部材は、前記導体との接触部が円形、突起形状、又は折り形状であり、点接触することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の工作機。
【請求項６】
前記エアーノズルは、前記主軸に接続して設けられ、該主軸を駆動すると、前記工具に付随して移動することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の工作機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃先を検出する工作機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機では、加工開始から所望の形状へワークを加工する過程において、使用するワークに応じてさまざまな種類の工具を使用する。そのため、手動又は自動で主軸に取り付けられた工具を交換する必要がある。このような工作機では、工具の脱着に伴い工具の突き出し量が変化し、刃先の位置が変化してしまうので、刃先位置を交換前と交換後で比較して補正するため、工具の刃先を正確に検出する必要がある。刃先検出の構成としては、非接触型と接触型の二種類があり、非接触型では光学センサによって刃先を検出するのが主流である。また、特許文献１には、接触型において、導通によって刃先を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０７５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術には以下に記載する問題がある。例えば、非接触型の刃先検出の構成では、光学センサが必要となるため高価であった。また、接触型の刃先検出の構成においても、部品点数や部品の精度が必要とされるため高価になっていた。さらに、接触型センサの場合、切粉が接触部の隙間に入り込み誤検出などのトラブルを引き起こすことがあり、非接触型センサの場合でも、検出部に切粉が堆積することで同様に誤検出を引き起こすことがあった。そのため、非接触型及び接触型の刃先検出の構成において、切粉が入り込まないように接触部や検出部を防塵機構で封止するといった対策がとられており、コストの増大に繋がっていた。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、高価な防塵機構を必要とせず、安価な構成でより正確に刃先を検出する仕組み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】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、工作機であって、取り付けられた工具を回転させる主軸と、前記主軸に取り付けられた工具によって工作が行われるワークを載置し、該工具によって押圧されると撓む板バネ部材と、前記板バネ部材が撓んでない状態で接触して導通状態となり、該板バネ部材が撓んだ状態で非導通状態となる導体と、前記板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすエアーノズルと、前記エアーノズルで切粉を吹き飛ばしながら、前記主軸によって工具を前記板バネ部材に押し当てる方向に駆動し、前記板バネ部材と前記導体との前記導通状態及び前記非導通状態を検出することにより前記工具の刃先を検出する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、工作機であって、取り付けられた工具を回転させる主軸と、前記主軸に取り付けられた工具によって工作が行われるワークを載置し、該工具によって押圧されると撓む板バネ部材と、前記板バネ部材が撓んでない状態で非導通状態となり、該板バネ部材が撓んだ状態で接触して導通状態となる導体と、前記板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすエアーノズルと、前記エアーノズルで切粉を吹き飛ばしながら、前記主軸によって工具を前記板バネ部材に押し当てる方向に駆動し、前記板バネ部材と前記導体との前記導通状態及び前記非導通状態を検出することにより前記工具の刃先を検出する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高価な防塵機構を必要とせず、安価な構成でより正確に刃先を検出する仕組みを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る導通時の工作機の断面図。
【図２】第１の実施形態に係る非導通時の工作機の断面図。
【図３】本実施形態に係る板バネの形状を示す図。
【図４】第２の実施形態に係る非導通時の工作機の断面図。
【図５】第２の実施形態に係る導通時の工作機の断面図。
【図６】第３の実施形態に係る導通時の工作機の断面図。
【図７】本実施形態に係る板バネの形状を示す図。
【図８】本実施形態に係る板バネの形状を示す図。
【図９】本発明に係る工作機の制御構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
＜工作機の構成＞
以下では、図１乃至図３、及び図７乃至図９を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施形態における工作機の構成について説明する。工作機は、主軸８、工具７、受材４、板バネ（板バネ部材）１、導体２、固定部材３、及びエアーノズル１３を備える。主軸８は、工具７を取り付け、工具７を回転駆動する。板バネ１は、固定部材３によって固定され、固定部６を軸に撓む。導体２は、板バネ１が撓んでない状態で、板バネ端部５が接触する固定部材３と同様に導体２も固定されている。板バネ１と導体２は、板バネ１のバネ力によって与圧がかけられ取り付けられており、互いに接触している。また、板バネ１には、工具７によって加工されるワークが載置される。工具７によってワークを加工することにより、切粉１２が発生し、板バネ１に堆積する。
【００１２】
また、図１に示すように、板バネ１上であって、主軸８に取り付けられた工具７の下部に受材４が設けられている。また、受材４が主軸８に取り付けられた工具７によって押されることで板バネ１は図１の下方向へ弾性変形し、導体２とは非接触状態となる。板バネ１と導体２の接触、非接触は、板バネ１と導体２の間の導通をチェックすることにより検出できる。エアーノズル１３は、主軸８に取り付けられ、工具７に付随して移動し、工具７によってワークを加工した後に発生しうる切粉をエアーを噴出することによって吹き飛ばす。なお、図１に示す状態では、板バネ端部５が導体２に接触した導通状態を示す。
【００１３】
＜制御構成＞
次に、図９を参照して、第１の実施形態に係る工作機の制御構成について説明する。工具格納装置は、制御構成として、制御部９０１を備える。制御部９０１は、ＣＰＵ１４、入出力部（Ｉ／Ｏ）２０、モータドライバ１６、及びデータ記憶部１７を備える。また、モータドライバ１６は、工作機本体の主軸８を駆動するためのモータ１８に接続される。Ｉ／Ｏ２０は、工作機本体の刃先を検出するためのセンサ１９に接続される。
【００１４】
ＣＰＵ１４は、データ記憶部１７に格納されている制御プログラム等を読み出して実行することにより工作機を統括的に制御する。また、ＣＰＵ１４は、入力されたデータや信号に基づいて各種の演算を行う。モータドライバ１６は、ＣＰＵ１４からの指示に基づいて駆動手段として機能するモータ１８を駆動する。このモータ１８の駆動により、主軸８が駆動される。
【００１５】
データ記憶部１７は、制御プログラムの他に、モータ１８を駆動するための駆動パラメータ等を記憶する。ＣＰＵ１４は、データ記憶部１７に記憶されたデータに基づいて各種の演算を行い、Ｉ／Ｏ２０を介して受信するセンサ１９からの出力信号に従って主軸８に取り付けられた工具７の刃先を検出することができる。センサ１９は、板バネ１と、導体２との導通状態及び非導通状態を検出する。
【００１６】
＜刃先検出＞
次に、図２を参照して、板バネ端部５が導体２から離れた非導通状態によって刃先を検出する方法ついて説明する。所定の位置から工具７が下降し、受材４を下に押し込む。それによって、図２に示すように、板バネ１は撓み、導体２との接触状態から非接触状態へと遷移し、導通状態から非導通状態へと変わる。ＣＰＵ１４は、Ｉ／Ｏ２０を介して、導通状態及び非導通状態をセンサ１９の出力信号に従って検出することができる。つまり、ＣＰＵ１４は、センサ１９の信号の切り替わりを検出することで、工具７の刃先位置を検出することができる。
【００１７】
また、加工後に工具７や主軸８に切粉１２が付着していても、工具７が受材４に接触する前から刃先を検出までの間に、主軸８に付いた工具先端冷却用のエアーノズル１３から、刃先検出センサ方向にエアーを噴出する。つまり、ＣＰＵ１４は、主軸８を駆動しながら工具７を押し下げるとともに、エアーノズル１３によってエアーを吹き付けて、センサ１９の信号を監視する。これにより、受材４の表面から切粉１２を吹き飛ばすことができ、板バネ１が工具７に押されて導体２と非接触の状態になっているときには、切粉１２はエアーで吹き飛ばされるので、板バネ１と導体２との接点である板バネ端部５と導体２の間に切粉が入り込むことがなく、切粉１２の影響で誤検出することがない。
【００１８】
さらに、板バネ１にＬ字部９を設け、導体２と接触する板バネ端部５を板バネ平面と異なる箇所に設けることで、切粉１２が入り込みにくいようにする。さらに、図３に示すように、板バネ１は板バネ平面上に切粉の抜け穴１１を設けた形状となっており、板バネ１の表面上に落ちた切粉１２は、堆積することなく切粉の抜け穴１１を通って刃先センサ下方にエアーで吹き飛ばされる。さらに、板バネ１の端部を図３に示すように円形、図７に示すように突起、又は、図８に示すように折り部とすることで接点の面積を小さくできる。これらにより、切粉の入り込む確率を低減することができる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態に係る工作機は、工具７によって押圧されると撓んで導体２から離れ、非導通状態となる板バネ１を設け、エアーノズル１３によって板バネ上に堆積した切粉をエアーで吹き飛ばすことにより、工具７の刃先を好適に検出する。これにより、本実施形態によれば、切粉を防塵機構で封止する構成と比較して安価な構成で切粉による刃先の誤検出を防止することができる。なお、上述したように、板バネ１と、導体２との接触エリアをできるだけ小さくするために、円形、突起形状、又は折り形状とし、点接触するように構成してもよい。また、切粉を吹き飛ばしやすくするために、板バネ１に切粉の抜け穴１１を設けてもよい。
【００２０】
＜第２の実施形態＞
以下では、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。まず、図４を参照して、本実施形態に係る工作機の構成について説明する。工作機は、主軸８、工具７、受材４、板バネ１、導体２、固定部材３、及びエアーノズル１３を備える。
【００２１】
板バネ１は固定部材３に固定され、同様に導体２は固定されている。板バネ１と導体２は、接触していない状態で固定されている。また、受材４が主軸８に取り付けられた工具７によって押されることで板バネ１は図の下方向へ弾性変形し、導体２と接触する。板バネ１と導体２の接触、非接触は板バネ１と導体２の間の導通をチェックすることにより検出できる。このように、本実施形態では、図４に示すように、板バネ１の下方に導体２が設けられ、板バネ１が撓んでない状態では導体２と非接触状態となり、板バネ１が撓んだ状態になると導体２と接触状態となる。
【００２２】
次に、図５を参照して、刃先検出の方法について説明する。ＣＰＵ１４は、主軸８を駆動することにより、所定の位置から工具７を下降させ、受材４を下に押し込む。それによって、板バネ１は撓み、導体２との非接触状態から接触状態へと遷移し、非導通状態から導通状態へと変化する。これは、第１の実施形態と同様に、Ｉ／Ｏ２０を介したセンサ１９からの信号により検出することができる。つまり、ＣＰＵ１４は、この切り替わりを検出することで、工具７の刃先位置を検出ができる。また、主軸８に付いた工具先端冷却用のエアーノズル１３のエアーにより、上記第１の実施形態と同様に切粉１２を吹き飛ばし、刃先検出の誤検出を予防する。
【００２３】
＜第３の実施形態＞
以下では、図６を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る工作機の構成を示す。工作機は、主軸８、工具７、受材４、板バネ１、導体２、固定部材３、及びエアーノズル１３を備える。板バネ１は、固定部材３に固定され、同様に導体２は固定されている。板バネ１と導体２は、板バネ１のバネ力によって与圧がかけられ板バネ端部５で接触している。また、受材４が主軸８に取り付けられた工具７によって押されることで板バネ１は図の下方向に弾性変形し、導体２とは非接触状態となる。板バネ１と導体２の接触、非接触は板バネ１と導体２の間の導通をチェックすることにより検出できる。
【００２４】
本実施形態の形状のメリットは、切粉が板バネ底部１０に堆積しても、板バネ１と導体２の接触部まで距離があるため到達しづらく、接点に切粉が入り込む確率を低減することができ、刃先検出センサの誤検出を防ぐことができるということである。つまり、切粉が純分に堆積可能な板バネ底部（堆積部）１０を設けることが本実施形態の特徴部分となる。この形状における、刃先検出の方法は、上記第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００２５】
＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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