(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に略直角な旋回中心回りで、主軸の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アームを設け、この旋回アームのアーム本体の先端に続く所定長さ部分からなるセンサ取付部に、この旋回アームの倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールの刃先を検出するセンサを設け、前記旋回アームは、この旋回アームの旋回中心とセンサ取付部とを結ぶ直線が水平姿勢よりもさらに下側へ所定角度旋回した位置となる倒れ姿勢にあるときに、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるように、前記センサ取付部を旋回アーム本体に対して前記所定角度と同じ角度だけセンサ位置側へ屈曲させ、前記旋回アームは、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたツール検出装置。
【請求項２】
前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けた請求項１記載のツール検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タレット旋盤等の工作機械において刃物台に装着されたツールの刃先位置を検出するツール検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タレット旋盤では、タレットに種々のツールが装着されており、各ツールは刃先位置がそれぞれ異なっている。すなわち、各ツール毎に、異なるオフセットを有している。そのため、ツールの交換を行った場合、各ツールの刃先位置を検出し、その検出値に応じてタレットの送り量を補正することが必要になる。また、ツールに磨耗が生じた場合、精密加工では、その磨耗量に応じて送り量の補正を行うことが必要になる。
【０００３】
このため、タレット旋盤等では、従来、図６に側面図で示すように、主軸５１の軸心Ｏ１に直角な旋回軸Ｏ２回りで、主軸５１の前方に倒れる旋回アーム５２と、この旋回アーム５２の倒れ姿勢時の先端上面に突出してタレットのツールの刃先を検出するセンサ５３とを有するツール検出装置５４が設けられている。旋回アーム５２は、主軸５１の横に設けられたロータリアクチュエータ５５で上下に旋回可能であり、刃先検出を行うとき以外は直立姿勢となる位置まで旋回して、加工の邪魔にならないように待機する。旋回アーム５２は、側面形状が直線状とされ、旋回軸Ｏ２は主軸５１の軸心Ｏ１よりやや低い位置に設定される。これにより、旋回アーム５２が水平となる倒れ姿勢で、センサ５３の刃先検出部が主軸５１の軸心Ｏ１と同一高さとなるように設定される。また、旋回アーム５２は、主軸５１の側方に若干離れた位置で旋回可能に支持されているが、先端のセンサ５３が主軸５１の前方に来るように、一般に正面形状（図示せず）は湾曲した形状とされる。センサ５３はタッチスイッチからなり、ツールが接触してオン状態となったときのタレットの位置から、刃先位置が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のツール検出装置５４では、前記のように旋回アーム５２が水平となる倒れ姿勢で、センサ５３の刃先検出部が主軸５１の軸心Ｏ１と同一高さとなるように設定されるため、センサ５３が旋回アーム５２の上方に突出する高さ分だけ、旋回アーム５２の旋回中心Ｏ２は主軸５１の軸心Ｏ１よりも低く設定される。一方、旋回アーム５２は、主軸５１に取付けられる種々の形状，大きさの主軸チャック（図示せず）に干渉しないように旋回させる必要がある。このように主軸端の主軸チャックに干渉しないように旋回アーム５２を旋回させるには、旋回アーム５２の旋回中心Ｏ２の高さ位置が主軸５１の軸心Ｏ１から下方に離れていると、それだけ上方に大きな旋回経路で旋回させることが必要となり、ツール検出装置５４のために要する設置空間が大きくなって旋盤のコンパクト化の妨げとなる。また、旋回アーム５２が長くなることから、アームの剛性が弱くなる。この剛性不足を補うためには、旋回アーム５２を太くすることが必要であり、これによってもツール検出装置の小型化の妨げとなる。
【０００５】
この発明は、このような課題を解消し、旋回アームを主軸に干渉させることなく、旋回アームの旋回半径を小さくでき、アームの剛性も向上させることのできるツール検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のツール検出装置は、主軸に略直角な旋回中心回りで、主軸の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アームを設け、この旋回アームのアーム本体の先端に続く所定長さ部分からなるセンサ取付部に、この旋回アームの倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールの刃先を検出するセンサを設けたものにおいて、次の各工夫を施したものである。
すなわち、前記旋回アームは、この旋回アームの旋回中心とセンサ取付部とを結ぶ直線が水平姿勢よりもさらに下側へ所定角度旋回した位置となる倒れ姿勢にあるときに、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるように、前記センサ取付部を、旋回アーム本体に対して前記所定角度と同じ角度だけセンサ位置側へ屈曲させ、かつ前記旋回アームを、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたものである。
この構成によると、旋回アームの先端のセンサ取付部が、旋回アーム本体に対してセンサ側へ屈曲させてあるので、センサが検出位置となる旋回アームの倒れ姿勢時に、センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるようにするにつき、旋回アームの旋回中心を主軸の軸心の高さに近づけることができる。そのため、旋回アームをセンサが待機位置となる直立姿勢と検出位置となる倒れ姿勢との間で旋回させるときに、旋回アームが主軸端の主軸チャックの上部に干渉しないように旋回させるにつき、小さい旋回経路で旋回アームを旋回させれば良く、旋回アームの旋回半径を小さくできる。これに伴い、旋回アームの長さが短くなることから、旋回アームの剛性も向上する。したがって、旋回アームを細く形成でき、これによってもツール検出装置の小型化が図り易くなる。
【０００８】
上記構成において、前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けてもよい。この構成の場合、旋回アームを倒れ姿勢側へ旋回させる途上で、ギヤ列等の駆動伝達系のバックラッシ等で旋回アームが直立姿勢側に揺動するのを確実に抑制できるので、倒れ姿勢となってから直ぐに刃先検出に移っても、精度良く刃先検出を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。
図１および図２は、この実施形態のツール検出装置を備えた工作機械であるタレット式の旋盤の一部破断平面図および斜視図を示す。
このタレット旋盤１は、全体を加工室２と駆動室３とに仕切った機体カバー４で覆ってあり、加工室２内に主軸５の主軸チャック５ａと刃物台であるタレット６とが突出している。タレット６は、正面形状が多角形のドラム状のものであり、各周面部分からなる工具ステーションに、バイトや回転工具等の各種のツールＴが装着される。また、タレット６は、駆動室３内で横方向（Ｘ軸方向）に進退するタレットキャリッジ７に前後（Ｚ軸方向）移動自在に搭載され、かつタレットキャリッジ７に装備された割出機構（図示せず）により、割出回転が行われる。主軸５は主軸台８に設置してある。
【００１０】
加工室２の主軸５に対するタレット６と反対側位置には、ツールＴの刃先位置を検出するツール検出装置９が設置されている。このツール検出装置９は、図３（Ａ），（Ｂ）に正面図および部分破断側面図で示すように、主軸５の軸心Ｏ１  に対して略直角な旋回中心Ｏ２  回りで、主軸５の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アーム１０と、この旋回アーム１０の倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールＴの刃先を検出するセンサ１１とを有する。旋回アーム１０の先端の所定長さ部分からなるセンサ取付部１０ｂは、図３（Ａ）に示すように、旋回アーム本体１０ａに対して所定角度θ（ここでは１０°）だけセンサ１１の配置側へ屈曲させてある。また、旋回アーム１０は、主軸５の正面側から見て、図３（Ｂ）のように、く字状に湾曲ないし屈曲した形状とされている。
【００１１】
旋回アーム１０は、その旋回アーム本体１０ａの基端部の旋回軸部２６が軸受２７を介して旋回駆動装置１２のハウジング１６に旋回自在に支持されており、旋回軸部２６にベベルギヤ１３が設けられている。旋回駆動装置１２には、上記ベベルギヤ１３に噛み合うベベルギヤ１４と、このベベルギヤ１４を正逆に回転駆動する駆動モータ１５が設けられており、駆動モータ１５の回転出力がベベルギヤ１４，１３を介して旋回アーム１０に伝達される。旋回アーム１０の旋回軸部２６のベベルギヤ１３の先端にはばね装着凹部１３ａが設けられると共に、旋回駆動装置１２のハウジング１６の上記ばね装着凹部１３ａと対向する位置にはばね装着軸１７が設けられており、ばね装着凹部１３ａからばね装着軸１７にまたがって、旋回アーム１０を倒れ姿勢側へ付勢する捩じりコイルばね１８が装着されている。この捩じりコイルばね１８により、旋回アーム１０が倒れ姿勢側に旋回する途上で、旋回アーム１０が直立待機姿勢側へ揺動するのを確実に規制することができる。
【００１２】
図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ矢視断面図を示す図４のように、旋回駆動装置１２の旋回アーム支持面部１９には、旋回アーム１０の倒れ姿勢を検出する倒れ姿勢検出センサ２０と、旋回アーム１０の直立待機姿勢を検出する待機姿勢検出センサ２１とが設けられている。また、旋回アーム支持面部１９に対向する旋回アーム１０の基端側の取付面部には、旋回アーム１０の直立待機姿勢時に待機姿勢検出センサ２０で検出され、旋回アーム１０の倒れ姿勢時に倒れ姿勢検出センサ２１で検出されるドグ２２が設けられている。倒れ姿勢検出センサ２０は旋回中心Ｏ２  回りの９０°の位置に設けられると共に、待機姿勢検出センサ２１は倒れ姿勢検出センサ２０の位置から旋回中心Ｏ２  回りに１００°時計方向に回った回動位置に設けられている。これに対して、ドグ２２は、旋回アーム本体１０ａの直立姿勢時に、上記待機姿勢検出センサ２１と対向する位置に設けられている。これにより、旋回アーム本体１０ａの直立姿勢時に、待機姿勢検出センサ２１がドグ２２を検出し、旋回アーム本体１０ａが水平姿勢からさらに１０°だけ反時計方向に回動した倒れ姿勢時に、倒れ姿勢検出センサ２０がドグ２２を検出することになる。上述したように、旋回アーム１０のセンサ取付部１０ｂは、旋回アーム本体１０ａに対して１０°だけセンサ１１側へ屈曲させてあるので、上記倒れ姿勢においてセンサ取付部１０ｂは水平姿勢となる。このセンサ取付部１０ｂの水平姿勢時に、センサ１１の刃先検出部が主軸５の軸心Ｏ１  と同一高さとなるように、センサ１１の突出高さが設定されている。
【００１３】
さらに、旋回駆動装置１２の旋回アーム支持面部１９には、旋回アーム１０が直立待機姿勢から所定角度を越えて時計方向に旋回するのを阻止するストッパ２３と、旋回アーム１０が倒れ姿勢から所定角度を越えて反時計方向に回動するのを阻止するストッパ２４とが設けられている。
【００１４】
図５において、２５は刃先検出センサ１１を覆うセンサカバーである。このセンサカバー２５は、旋回アーム１０の直立待機姿勢時に刃先検出センサ１１を覆うように、機体カバー４の一部に設けられている。
【００１５】
上記構成の動作を説明する。
ＮＣ装置からツール検出装置９に検出開始指令が与えられると、旋回駆動装置１２の駆動モータ１５が正転駆動を開始し、その回転出力がベベルギヤ１４，１３を介して旋回アーム１０に伝達される。これにより、旋回アーム１０は、旋回アーム本体１０ａが図３（Ａ），（Ｂ）に実線で示す直立待機姿勢から、倒れ姿勢側に旋回する。旋回駆動装置１２側の倒れ姿勢検出センサ２０が旋回アーム１０側のドグ２２を検出すると、旋回駆動装置１２による旋回アーム１０の旋回が停止され、旋回アーム１０は倒れ姿勢となる。このとき、旋回アーム本体１０ａは水平姿勢から反時計方向に１０°だけ旋回した姿勢となり、旋回アーム１０のセンサ取付部１０ｂは水平姿勢となるので、センサ取付部１０ｂに取り付けられたセンサ１１はその刃先検出部が主軸５の前方でその軸心と同一高さに位置することになる。
【００１６】
なお、旋回アーム１０が倒れ姿勢側に旋回する途上で、旋回アーム１０は、捩じりコイルばね１８によって倒れ姿勢側に付勢されるので、直立待機姿勢側に旋回アーム１０が揺動するのを確実に規制できる。そのため、旋回アーム１０が倒れ姿勢に達してから直ちに刃先検出に移行してもセンサ１１が揺動せず、刃先検出を精度よく行うことができる。
【００１７】
旋回アーム１０が上記倒れ姿勢に設定された状態で、タレット６がツール検出装置９のセンサ１１に向けて、工具Ｔの刃先をセンサ１１が検出する位置までＸ軸方向に送られる。この検出時のタレット６の位置が、タレットキャリッジ７を駆動するＸ軸サーボモータの位置検出器から検出され、基準値と比較されて刃先位置が検出される。検出された刃先位置は、ＮＣ装置に送られ、ＮＣ装置によって加工時の刃先位置が自動補正される。
【００１８】
このようにして、刃先検出が終了すると、ＮＣ装置からツール検出装置９に待機指令が与えられ、旋回駆動装置１２の駆動モータ１５が逆転駆動を開始し、その回転出力がベベルギヤ１４，１３を介して旋回アーム１０に伝達される。これにより、旋回アーム１０は、図３（Ａ），（Ｂ）に鎖線で示す倒れ姿勢から、直立待機姿勢側に旋回する。旋回駆動装置１２側の待機姿勢検出センサ２１が旋回アーム１０側のドグ２２を検出すると、旋回駆動装置１２による旋回アーム１０の旋回が停止され、旋回アーム１０は直立待機姿勢となり、センサ１１はセンサカバー２５によって覆われる。
【００１９】
上記旋回アーム１０の旋回動作において、旋回アーム１０の先端のセンサ取付部１０ｂは、旋回アーム本体１０ａに対してセンサ１１側へ屈曲させてあるので、旋回アーム１０の上方に突出したセンサ１１の刃先検出部を主軸５の軸心Ｏ１  と同じ高さとなる位置に配置するのに、旋回アーム１０の旋回中心Ｏ２  を主軸５の軸心Ｏ１  と同一高さとすることができる。そのため、旋回アーム１０を直立待機姿勢と検出時の倒れ姿勢との間で旋回させるときに、旋回アーム１０が主軸チャック５ａの上部に干渉しないように旋回させるにつき、小さい旋回経路で旋回アーム１０を旋回させれば良く、旋回アーム１０の旋回半径を小さくできる。これに伴い、旋回アーム１０の長さが短くなることから、旋回アーム１０の剛性も向上する。したがって、旋回アーム１０を細く形成でき、これによってもツール検出装置９の小型化が図り易くなる。
図３（Ａ），（Ｂ）に示した軌跡▲１▼〜▲６▼は、旋回アーム１０の各部が旋回に灯って通る軌跡であり、同図（Ｂ）に示した干渉線▲１▼′〜▲６▼′は、前記軌跡▲１▼〜▲６▼と干渉しないように配置できる主軸５，主軸チャック５ａ，または主軸チャック５ａに取付け可能な物の範囲を示す。
【００２０】
なお、上記実施形態では、旋回アーム本体１０ａに対して、センサ取付部１０ｂをセンサ１１側に若干（１０°）屈曲させた場合を示したが、これに限らず、次のように構成してもよい。すなわち、旋回アーム１０の旋回中心Ｏ２  は先の実施形態と同様に主軸５の軸心Ｏ１  と同一高さとし、旋回アーム１０の形状は、この旋回アーム１０の倒れ姿勢時に、その先端上面に突出させたセンサ１１の刃先検出部が主軸５の軸心Ｏ１  と同一高さとなるように形成するものである。この場合も、旋回アーム１０の旋回半径を小さくできるので、それだけツール検出装置９の設置所要空間が小さくなり、タレット旋盤１をコンパクト化できる。また、旋回アーム１０の長さが短くなることから旋回アーム１０の剛性も向上する。
【００２１】
【発明の効果】
この発明のツール検出装置は、旋回アームの先端のセンサ取付部を旋回アーム本体に対してセンサ配置側へ屈曲させ、前記旋回アームは、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたため、旋回アームを主軸に干渉させることなく、旋回アームの旋回半径を小さくでき、また旋回アームの長さが短くなることから旋回アームの剛性も向上する。
前記ツール検出装置において、前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けた場合は、旋回アームを倒れ姿勢側へ旋回させる途上で、旋回アームが直立姿勢側に揺動するのを抑制できるので、倒れ姿勢となってから直ぐに刃先検出に移っても、精度良く刃先検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るツール検出装置を備えたタレット旋盤の部分破断平面図である。
【図２】同タレット旋盤の斜視図である。
【図３】（Ａ）は前記ツール検出装置の正面図、（Ｂ）は同装置の部分破断側面図である。
【図４】図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】ツール検出装置における旋回アーム先端部の断面図である。
【図６】従来例の説明図である。
【符号の説明】
５…主軸チャック
１０…旋回アーム
１０ａ…旋回アーム本体
１０ｂ…センサ取付部
１１…センサ
１８…捩じりコイルばね（ばね部材）
Ｔ…ツール
Ｏ１  …軸心
Ｏ２  …旋回中心
【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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