(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に延びて前端に複数の異なる工具が交換可能に取り付けられる主軸と、前記主軸の内部に、前記前後方向へ移動可能に配置されて、該前後方向への移動によって、前記主軸の前記前端に前記工具をクランプ又はアンクランプするドローバーと、を有する工作機械において、前記前後方向における前記ドローバーの位置を検出することで、前記主軸に前記工具が前記クランプされたクランプ状態と、前記主軸に前記工具が前記アンクランプされたアンクランプ状態と、前記主軸に前記工具が取り付けられていない工具未取付状態と、をそれぞれ検出可能な工作機械における工具取付状態検出装置であって、
前記ドローバーに固定されて磁性を有する金属からなり、該ドローバーが前記前後方向へ移動することで該前後方向へ移動する位置検出体と、
前記前後方向で前記位置検出体が横切るように配置されて、電流が供給されることで前記位置検出体に渦電流を発生させる励磁コイルを有し、前記位置検出体が横切ることで前記渦電流によって変化する前記励磁コイルの電気的特性を検出する単一のセンサと、
前記センサによって検出された前記電気的特性に基づいて、前記クランプ状態、前記アンクランプ状態、前記工具未取付状態、あるいは前記クランプ状態と前記アンクランプ状態と前記工具未取付状態とのいずれとも異なる未定義状態の内のいずれの状態であるかを判定する判定手段と、
予め前記複数の異なる工具毎に、前記クランプ状態、前記アンクランプ状態あるいは前記工具未取付状態の各状態において、前記センサによって検出された前記電気的特性に対応する特性データを収集する収集手段と、
各前記工具に関連付けて前記各状態において前記収集手段によって収集された前記特性データを、基準データとして記憶する記憶手段と、
前記主軸に取り付けられた前記複数の異なる工具に含まれる特定の前記工具と関連付けて、前記記憶手段に記憶された前記各状態における前記基準データを選択する選択手段と、を備え、
前記判定手段を、前記選択手段によって選択された前記各状態における前記基準データと、前記センサによって検出された前記特定の前記工具の前記各状態における前記特性データとを対比した対比結果に基づいて、前記各状態の内のいずれかあるいは前記未定義状態であるかを判定すると共に、前記対比結果に基づいて前記各状態における前記基準データに対する前記各状態における前記特性データのばらつきを算出するものとして、
前記記憶手段に記憶された前記各状態における前記基準データを、前記判定手段によって算出された前記ばらつきを低減させた補正基準データにそれぞれ更新する更新手段をさらに備えることを特徴とする工作機械における工具取付状態検出装置。
【請求項２】
所定の制御命令によって前記工作機械の動作を制御するプログラマブルロジックコントローラを備え、
前記プログラマブルロジックコントローラは、Ｉ／Ｏ通信によって前記判定手段との間で、処理要求コマンドの送信及び前記各状態における前記特性データの受信を行うことを特徴とする請求項１に記載の工作機械における工具取付状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主軸の前端に工具をクランプ又はアンクランプするために動作するドローバーを有する工作機械において、前記ドローバーの位置を検出することで、工具のクランプ状態又はアンクランプ状態、あるいはドローバーに工具が取り付けられていない状態をそれぞれ検出する工作機械における工具取付状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、マシニングセンタの主軸ユニットに取り付けられて、スピンドルシャフトの軸方向に移動して工具をクランプしたりアンクランプするために動作するドローバーの位置を検出するドローバー位置検出器が開示されている。このドローバー位置検出器では、ドローバーと一体に形成されて磁気材料からなるコアの周囲に、中空円筒状のコイルを配置し、ドローバーが前記軸方向に移動して、前記コイルに対する前記コアの位置が変化することで該コイルのインダクタンス値が変化すると、このコイルに連結されたＬＣ発信器は、インダクタンス値に応じて周波数信号を発生するようになっている。
【０００３】
加えて、ドローバーの動作によって工具がクランプされた状態（クランプ状態）又はアンクランプされた状態（アンクランプ状態）、あるいはドローバーの動作によって主軸ユニットに工具が取り付けられていない状態（工具未取付状態）のときに、それぞれの状態における前記周波数信号のカウンタ値を予めメモリに格納して、このメモリに格納されたカウンタ値を、ドローバーの作動中にＬＣ発信器が発生する周波数信号の現在カウンタ値と比較した結果に基づいて、前記クランプ状態又は前記アンクランプ状態、あるいは前記工具未取付状態の内のいずれの状態であるかを検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のドローバー位置検出器では、前記クランプ状態等を検出するために必要とされるセンサが、ドローバーと一体に形成されたコアの周囲に配置される中空円筒状のコイルであることから、センサが大型化しているという不都合があった。このため、前記クランプ状態等を検出するセンサを小型化したいとの要請があった。
【０００６】
さらに、センサとして上記のようなコイルを用いる場合には、各マシニングセンタが備えるドローバーの形状に合わせて個別にセンサを製造しなければならないことから、センサの汎用性が劣ることも懸念されていた。
【０００７】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、小型化が可能で汎用性に優れ、工具のクランプ状態又はアンクランプ状態、あるいは工具の未取付状態をそれぞれ精密に検出できる工作機械における工具取付状態検出装置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】
【０００８】
請求項１の発明に係る工作機械における工具取付状態検出装置は、前後方向に延びて前端に複数の異なる工具が交換可能に取り付けられる主軸と、前記主軸の内部に、前記前後方向へ移動可能に配置されて、該前後方向への移動によって、前記主軸の前記前端に前記工具をクランプ又はアンクランプするドローバーと、を有する工作機械において、前記前後方向における前記ドローバーの位置を検出することで、前記主軸に前記工具が前記クランプされたクランプ状態と、前記主軸に前記工具が前記アンクランプされたアンクランプ状態と、前記主軸に前記工具が取り付けられていない工具未取付状態と、をそれぞれ検出可能な工作機械における工具取付状態検出装置であって、前記ドローバーに固定されて磁性を有する金属からなり、該ドローバーが前記前後方向へ移動することで該前後方向へ移動する位置検出体と、前記前後方向で前記位置検出体が横切るように配置されて、電流が供給されることで前記位置検出体に渦電流を発生させる励磁コイルを有し、前記位置検出体が横切ることで前記渦電流によって変化する前記励磁コイルの電気的特性を検出する単一のセンサと、前記センサによって検出された前記電気的特性に基づいて、前記クランプ状態、前記アンクランプ状態、前記工具未取付状態、あるいは前記クランプ状態と前記アンクランプ状態と前記工具未取付状態とのいずれとも異なる未定義状態の内のいずれの状態であるかを判定する判定手段と、
予め前記複数の異なる工具毎に、前記クランプ状態、前記アンクランプ状態あるいは前記工具未取付状態の各状態において、前記センサによって検出された前記電気的特性に対応する特性データを収集する収集手段と、各前記工具に関連付けて前記各状態において前記収集手段によって収集された前記特性データを、基準データとして記憶する記憶手段と、前記主軸に取り付けられた前記複数の異なる工具に含まれる特定の前記工具と関連付けて、前記記憶手段に記憶された前記各状態における前記基準データを選択する選択手段と、備え、
前記判定手段を、前記選択手段によって選択された前記各状態における前記基準データと、前記センサによって検出された前記特定の前記工具の前記各状態における前記特性データとを対比した対比結果に基づいて、前記各状態の内のいずれかあるいは前記未定義状態であるかを判定すると共に、前記対比結果に基づいて前記各状態における前記基準データに対する前記各状態における前記特性データのばらつきを算出するものとして、前記記憶手段に記憶された前記各状態における前記基準データを、前記判定手段によって算出された前記ばらつきを低減させた補正基準データにそれぞれ更新する更新手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、所定の制御命令によって前記工作機械の動作を制御するプログラマブルロジックコントローラを備え、前記プログラマブルロジックコントローラは、Ｉ／Ｏ通信によって前記判定手段との間で、処理要求コマンドの送信及び前記各状態における前記特性データの受信を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明に係る工作機械における工具取付状態検出装置によれば、センサを、ドローバーの周囲に配置する必要がなく、ドローバーに固定されて主軸の前後方向へ移動する位置検出体が横切るように一つ設けるだけでよいため、センサの小型化が可能になる。
加えて、ドローバーに位置検出体を固定した工作機械に対しては、センサを共用できる。したがって、センサが汎用性に優れたものになる。
また、判定手段は、複数の異なる工具の内から主軸に取り付けられた特定の工具が、クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態、あるいは未定義状態のいずれであるかを自動で判別できる。したがって、前記特定の工具の各状態（クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態）の判別や未定義状態の判別を精密かつ容易に行うことができる。
さらに、複数の異なる工具の内から主軸に取り付けられた特定の種類の工具毎の各状態における基準データに対する特性データのばらつきを、自動で低減させることが可能になる。よって、各状態において判定手段が、ばらつきが低減された補正基準データと特性データとを対比可能にしたことで、前記特定の工具の各状態の判定精度を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、プログラマブルロジックコントローラと判定手段との間で、処理要求コマンドや各状態における特性データの送受信を行うために、プログラマブルロジックコントローラと判定手段との間に、通信インターフェースを新たに設ける必要がない。よって、工具取付状態検出装置の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の工具取付状態検出装置を備えたマシニングセンタの正面図である。
【図２】同マシニングセンタの側面図である。
【図３】図１のＡ部分の拡大図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線矢視図である。
【図５】図４のＢ部分の拡大図である。
【図６】図４のＣ部分の拡大図である。
【図７】主軸に工具がアンクランプされた状態を示した図である。
【図８】主軸に工具がアンクランプされた状態におけるセンサと位置検出体との配置を示した図である。
【図９】主軸に工具が取り付けられていない状態を示した図である。
【図１０】主軸に工具が取り付けられていない状態におけるセンサと位置検出体との配置を示した図である。
【図１１】同工具取付状態検出装置の概略ブロック図である。
【図１２】同工具取付状態検出装置を構成するマイクロコンピュータが実行する基準データ蓄積処理に関するフローチャートである。
【図１３】同マイクロコンピュータが実行する工具取付状態検出処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態を図１ないし図１３を参照しつつ説明する。図１ないし図１０に示す横型のマシニングセンタ１は、基台２と、コラム３と、主軸装置４と、主軸５と、ドローバー６と、位置検出体７と、センサ８と、工具マガジン９と、ワーク載置テーブル１０と、操作盤１１と、制御盤１２とを備えている。なおマシニングセンタ１は本発明の工作機械の一例である。
【００１５】
図１及び図２に示すように基台２上にはカバー１５が配置されて、このカバー１５によって、基台２上の前面側及び後面側や基台２上の左右両側面が取り囲まれている。基台２の上面には、コラム３が立設されている。コラム３には、主軸装置４が前後方向（図２の左右方向）へ移動可能に設けられている。本実施形態では図３及び図４に示すように、主軸装置４の外面には前後方向に延びる２本のガイドレール１６、１６を、コラム３には、各ガイドレール１６が摺動自在に嵌まるガイドブロック１７を設けている。主軸装置４を前記前後方向へ送り動作して、主軸装置４の各ガイドレール１６を各ガイドブロック１７に沿って摺動させることで、主軸装置４が前記前後方向へ移動可能となる。さらに主軸装置４は上下方向へも移動可能となっている。
【００１６】
また図４に示すように主軸装置４では主軸５が、前後方向（図４の左右方向）に延びて主軸頭１８内に設けた複数の軸受１９に回転自在に支持されている。主軸５は、主軸装置４の後部に設けた主軸用モータＭによって回転駆動される。主軸５の先端面には、工具マガジン９に保持された各種の工具２０（図２及び図５参照。）等を装着可能な装着孔２１（図３及び図５参照。）が開設されている。なお図３では工具２０の図示を省略した。さらに図４に示すように主軸５の内部には、軸心を貫通する貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２には、ドローバー６（図４及び図５参照。）が前後方向へ移動可能に挿通されている。貫通孔２２の内周面とドローバー６の外周面との間には、複数の皿バネ２３（図４参照。）が積層されている。このドローバー６には、軸心を貫通する切削油供給路２４（図４及び図５参照。）が形成されている。
【００１７】
さらに図４及び図６に示すようにドローバー６の後方側（図４の右側）には、両端を主軸５の外周面から外側へ突出させたピン部材２５が、ドローバー６の軸心方向と直交する方向でドローバー６を貫通した状態で固定されている。そして図６に示すように主軸５の外周面には、円環状の固定部材２６が嵌着されている。この固定部材２６は、上下方向に貫通して前記ピン部材２５の両端をそれぞれ挿入可能な貫通孔２７を備えている。加えて固定部材２６の外周面には、円環状で鉄製の位置検出体７が、各貫通孔２７から臨むピン部材２５にネジ止めされた状態で固定されている。この位置検出体７は、鉄製であることから磁性を帯びることができる。
【００１８】
図４及び図６に示すように主軸装置４には、主軸５の中心軸と同軸となるようにシリンダ２８が収容されている。さらにシリンダ２８には、主軸５の中心軸と同軸で主軸５の外面に摺動自在に嵌められたピストン２９が収容されている。図６及び図８に示すようにピストン２９は、油圧装置から押し側に作動油が供給されることにより、主軸５の外面に沿って軸線方向で前進すると、固定部材２６を前方へ押すことになる。これに伴って、固定部材２６に固定された位置検出体７や、位置検出体７とピン部材２５を介して接続されたドローバー６が前進する。
【００１９】
図４、図５及び図９に示すようにドローバー６の先端部には、工具挿着孔３１が形成されている。この工具装着孔３１は、ドローバー６の先端面に開口して切削油供給路２４と連通し切削油供給路２４よりも拡径されている。さらにドローバー６の先端部には、環状の係合突起３２が、ドローバー６の外側へ向けて突設されている。図５には、主軸５の前端に工具２０がドローバー６の動作によってクランプされた状態を示した。図２及び図５に示すように工具２０は、主軸装置４の前後方向に延びて前面にドリルを取り付けて後面が開放された筒状体で、この後面には、環状の係合爪部３３が、工具２０の内側へ向けて突設されている。加えて工具２０の内部には、軸心方向に沿って延設されて前記工具装着孔３１（図５及び図９参照。）に挿着可能な円筒部３４を備えている。この円筒部３４には、切削油の流入路３６（図５参照。）が軸心方向に形成されている。図５に示す状態では、円筒部３４が工具装着孔３１に挿着された上で、係合突起３２と係合爪部３３とを係合させて、皿ばね２３（図４参照。）の付勢力によって、ドローバー６が主軸５の後方側へ付勢されている。その結果、係合突起３２で係合爪部３３が装着孔２１に引き込まれることで、工具２０はドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプされた状態になる。
【００２０】
図４及び図６に示すようにセンサ８は、位置検出体７の上方で該位置検出体７に近接させて一つ配置されている。ここでは、センサ８の下面を扁平な検出面として、この検出面と位置検出体７の表面との間の隙間を約０．５ｍｍに設定した。センサ８には、励磁コイル３７が内蔵されている。この励磁コイル３７に励磁電流（高周波電流）を流して高周波磁界を発生させると、この高周波磁界によって位置検出体７に渦電流が流れる。本実施形態では、後述するように、ドローバー６と共に移動する位置検出体７に流れる渦電流で、センサ８によって検出される信号の振幅が変化することを利用して、ドローバー６の動作によって工具２０が主軸５の前端にクランプされた状態（クランプ状態）、ドローバー６の動作によって工具２０が前記前端にアンクランプされた状態（アンクランプ状態）、ドローバー６の動作によって工具２０が前記前端に取り付けられていない状態（工具未取付状態）の内のいずれの状態であるかを判定する。したがって、センサ８によって検出される信号の振幅の大きさから位置検出体７の位置の違いを検出することで、前記位置の違いを精密に検出することが可能となる。これに伴って、前記いずれかの状態であるかの判定を精密に行うこともできる。
【００２１】
図１及び図２に示すように工具マガジン９は、主軸装置４の上方に配置されている。工具マガジン９は、円盤状の工具保持板３８と、工具保持板３８を回転駆動する駆動モータ３９とを備えている。図１に示すように工具保持板３８の外周には、工具２０を含めた各種の工具２０Ａ（図２参照。）等をそれぞれ着脱可能に保持する保持部４０が複数形成されている。また図１及び図２に示すように、カバー１５内でマシニングセンタ１の加工位置には、ワーク載置テーブル１０が配置されている。ワーク載置テーブル１０の上面には、例えばドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプされた工具２０で孔加工を行う各種のワークを着脱可能に固定できる。加えて基台２には操作盤１１が固定されている。
【００２２】
図２に示すように制御盤１２は、主軸装置４の後方に立設されて基台２の後部に固定されている。制御盤１２には、図１１に示す制御装置４２と、同図に示すプログラマブルロジックコントローラ４３（以下「ＰＬＣ４３」という。）とが収容されている。なお、図１１に示すセンサ８、制御装置４２、ＰＬＣ４３、発振器５１は本発明の工具取付状態検出装置の一例である。
【００２３】
図１１に示すように制御装置４２は、受信信号調整部４４と、マイクロコンピュータ４５と、オフセット調整部４６と、記憶部４７と、受信ポート４８と、送信ポート４９とを備えている。受信信号調整部４４には、上述のセンサ８が接続されている。センサ８には、該センサ８の励磁コイル３７に励磁電流を供給する発振器５１が接続されている。センサ８は、ドローバー６と共に移動する位置検出体７に流れる渦電流に基づいて、励磁コイル３７のインピーダンスの変化によって変動する励磁コイル３７の両端電圧を検出する。受信信号調整部４４は、センサ８によって検出された前記両端電圧の振幅に応じた検出信号を受信する。なお、励磁コイル３７の両端電圧は本発明の励磁コイルの電気的特性の一例である。
【００２４】
マイクロコンピュータ４５には、受信信号調整部４４とオフセット調整部４６とが接続されている。マイクロコンピュータ４５は、センサ８から受信した検出信号の振幅が読み取り可能な振幅制限値の上限より大きいことを検出するとオフセット減算指令信号を、オフセット調整部４６に送信する。一方マイクロコンピュータ４５は、前記振幅が振幅制限値の下限よりも小さいことを検出するとオフセット加算指令信号を、オフセット調整部４６に送信する。オフセット調整部４６は、オフセット減算指令信号を受信するとオフセット減算処理信号を、受信信号調整部４４に送信する。一方、オフセット調整部４６は、オフセット加算指令信号を受信するとオフセット加算処理信号を、受信信号調整部４４に送信する。
【００２５】
そして受信信号調整部４４は、オフセット減算指令信号を受信すると、オフセット信号のレベルをセンサ８の検出信号の振幅から減算することで、オフセット減算信号を生成する。このオフセット減算信号はマイクロコンピュータ４５に送信される。一方、受信信号調整部４４は、オフセット加算指令信号を受信すると、オフセット信号のレベルをセンサ８の検出信号の振幅に加算することで、オフセット加算信号を生成する。このオフセット加算信号はマイクロコンピュータ４５に送信される。
【００２６】
さらにマイクロコンピュータ４５には記憶部４７が接続されている。記憶部４７には、マイクロコンピュータ４５によって、センサ８の検出信号の振幅が振幅制限値の上限以下かつ下限以上であることを検出した場合には前記検出信号の振幅データが、ドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプされている工具２０の型式データに関連付けて記憶される。これに対し、マイクロコンピュータ４５によって、前記振幅が振幅制限値の上限よりも大きいことを検出した場合にはオフセット減算信号の振幅データが、前記型式データに関連付けて記憶部４７に記憶される。また、マイクロコンピュータ４５によって、前記振幅が振幅制限値の下限よりも小さいことを検出した場合にはオフセット加算信号の振幅データが、前記型式データに関連付けて記憶部４７に記憶される。
【００２７】
加えてマイクロコンピュータ４５には、受信ポート４８及び送信ポート４９が接続されている。受信ポート４８及び送信ポート４９は、ＰＬＣ４３と接続されている。受信ポート４８及び送信ポート４９は、マイクロコンピュータ４５とＰＬＣ４３との間で送受信する信号のレベルを整合させるために備えられている。ＰＬＣ４３は、マシニングセンタ１の監視及び動作制御を実行するために用いられる。マイクロコンピュータ４５は、所定のタイミングでＰＬＣ４３との間でＩ／Ｏ通信を行うことで、受信ポート４８を介しＰＬＣ４３から、データの送信を要求する処理要求コマンドを有する通信データを受信可能とされている。マイクロコンピュータ４５は、前記Ｉ／Ｏ通信によって前記通信データの処理要求コマンドを受信すると、後述する各状態（アンクランプ状態、クランプ状態、工具未取付状態）の振幅データを、送信ポート４９を介してＰＬＣ４３に送信可能とされている。
【００２８】
また図１１に示すように、マイクロコンピュータ４５には操作盤１１が接続されている。操作盤１１には、マシニングセンタ１の操作者が操作可能な各種のボタンやタッチパネル等が設けられている。例えば操作者は、前記ボタン等を操作することで、複数の異なる工具２０、２０Ａ等の内から、ドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプさせる工具２０の型式データを入力する。
【００２９】
加えてマイクロコンピュータ４５には、外部入出力インターフェース５２が接続されている。外部入出力インターフェース５２には、パーソナルコンピュータ５３が接続されている。操作者がパーソナルコンピュータ５３のキーボードを操作すると、パーソナルコンピュータ５３は、該パーソナルコンピュータ５３の記憶装置に記憶されているテストデータに基づいたテスト信号を、外部入出力インターフェース５２を介してマイクロコンピュータ４５に送信する。これによりパーソナルコンピュータ５３は、マイクロコンピュータ４５をテスト動作させる。
【００３０】
本実施形態では図１２を用いて以下に説明するように、マイクロコンピュータ４５が、該マイクロコンピュータ４５の記憶装置に記憶されたデータ収集制御プログラムに基づいて、制御装置４２の記憶部４７に、励磁コイル３７の両端電圧の振幅に応じた振幅データを、基準データとして記憶する処理を実行する。ワークの加工前に操作者が操作盤１１を操作して、学習モードを選択すると、ワークの加工前に予め前記振幅データを、ドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプ可能な複数の異なる工具にそれぞれ関連付けて、記憶部４７に記憶させることができる。特に本実施形態では、クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態の各状態における前記振幅データを、工具２０等に関連付けて記憶部４７にそれぞれ記憶することを可能にした。
【００３１】
学習モードにおいては、操作者が操作盤１１を操作して工具２０の型式データを入力すると、マイクロコンピュータ４５は、この型式データを記憶部４７に記憶する。
【００３２】
学習モードでは、マイクロコンピュータ４５は、図１２に示すように基準データ蓄積処理（Ｓ１０）として、アンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）と、工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）と、クランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１３）とを実行する。
【００３３】
アンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）では、マイクロコンピュータ４５が、アンクランプ状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信して、操作者が操作盤１１で入力した工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶する処理を実行する。ＰＬＣ４３は、ＰＬＣ４３の記憶装置に記憶された加工制御プログラムにおける所定の制御命令によって主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、前記型式に対応する工具２０を、工具マガジン９の保持部４０から離脱させて図７に示す如く主軸５の装着孔２１に装着する制御を第１所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ４３は、図８に示す如くピストン２９で固定部材２６を前方（図８の左側）へ押してドローバー６を前進させることで、図７に示す如く係合突起３２と係合爪部３３との係合を解除した前記アンクランプ状態にする制御を第１所定時間に亘って実行する。そして、図８に示すようにセンサ８の検出面を位置検出体７の表面に対向させた状態で、マイクロコンピュータ４５は、アンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）によって、振幅データを受信信号調整部４４から受信して、受信した振幅データを、アンクランプ状態における基準データとして工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶させる。なお、マイクロコンピュータ４５は本発明の収集手段の一例であり、記憶部４７は本発明の記憶手段の一例である。また、振幅データは本発明の特性データの一例である。
【００３４】
アンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）の後には、マイクロコンピュータ４５は、工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）を実行する。工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）では、マイクロコンピュータ４５が、工具未取付状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信して、アンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）で用いた工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶する処理を実行する。ＰＬＣ４３は、所定の制御命令によって、前記第１所定時間が経過した後に主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、前記装着孔２１に装着された工具２０を、工具マガジン９の保持部４０に把持させる。これに続き、主軸装置４を移動前の位置に復帰させて、図９に示す如く装着孔２１に工具２０を装着しない前記工具未取付状態にする制御を第２所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ４３は、皿ばね２３（図４参照。）の付勢力で位置検出体７をセンサ８の下方側を水平に主軸５の後方側（図１０の右側）へ横切らせると共に、図１０に示す如くドローバー６を前記後方側へ付勢させる制御を第２所定時間に亘って実行する。そして図１０に示すように、図８に示したアンクランプ状態よりもセンサ８の検出面と位置検出体７の表面とのオーバーラップ面積が減少した状態で、マイクロコンピュータ４５は、工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）によって、受信信号調整部４４から受信した振幅データを、工具未取付状態における基準データとして工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶させる。図１０に示すように前記オーバーラップ面積が減少することで、励磁コイル３７のインピーダンスが変化する結果、工具未取付状態におけるセンサ８の検出信号の振幅は、アンクランプ状態における前記振幅よりも大きくなる。
【００３５】
工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）の後には、マイクロコンピュータ４５は、クランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１３）を実行する。クランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１３）では、マイクロコンピュータ４５が、クランプ状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信して、各処理（Ｓ１１、Ｓ１２）で用いた工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶する処理を実行する。ＰＬＣ４３は、所定の制御命令によって、前記第２所定時間が経過した後に主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、図５に示す如く再度前記型式に対応する工具２０を装着孔２１に装着する制御を第３所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ４３は、皿ばね２３の付勢力で位置検出体７をセンサ８の下方側を水平に主軸５の後方側（図６の右側）へ横切らせると共に、図５に示す如く係合突起３２で係合爪部３３が装着孔２１に引き込まれることで、前記クランプ状態にする制御を第３所定時間に亘って実行する。そして図６に示すように、図１０に示した工具未取付状態よりもセンサ８の検出面と位置検出体７の表面とのオーバーラップ面積が増加した状態でかつ図８に示したアンクランプ状態よりも前記オーバーラップ面積が減少した状態で、マイクロコンピュータ４５は、クランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１３）よって、受信信号調整部４４から受信した振幅データを、クランプ状態における基準データとして工具２０の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶させる。このクランプ状態におけるセンサ８の検出信号の振幅は、工具未取付状態における前記振幅よりも小さくかつアンクランプ状態における前記振幅よりも大きくなる。
【００３６】
基準データ蓄積処理（Ｓ１０）によって、工具マガジン９に保持された工具の数分だけ各処理（Ｓ１１ないしＳ１３）を実行することで、クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態の各状態における基準データを、工具マガジン９に保持されたすべての工具の型式データに関連付けて記憶部４７に記憶させることが可能になる。操作者が操作盤１１を操作して学習モードを解除すると、基準データ蓄積処理（Ｓ１０）は終了する。
【００３７】
続いて図１３を用い、マシニングセンタ１の動作を説明する。本実施形態では、操作者が、操作盤１１を操作して通常モードを選択すると共にワークの加工に用いる工具２０の型式データを入力すると、ワークの加工を行う前にマイクロコンピュータ４５は、主軸５に対する前記工具２０の取り付け状態を検出する処理を実行する。マイクロコンピュータ４５は、例えば２ｍｓｅｃ毎に該マイクロコンピュータ４５の記憶装置に記憶された工具取付状態検出制御プログラムに基づき、図１３に示すように工具取付状態検出処理（Ｓ２０）を実行する。この工具取付状態検出処理（Ｓ２０）では、アンクランプ時特性データ収集処理（Ｓ２２）と、工具未取付時特性データ収集処理（Ｓ２３）と、クランプ時特性データ収集処理（Ｓ２４）と、基準データ選択処理（Ｓ２５）と、工具取付状態判定処理（Ｓ２６）と、振幅データの数値が許容範囲内にあるか否かの判断（Ｓ２７）と、基準データ更新処理（Ｓ２８）と、判定データ送信処理（Ｓ２９）とを実行する。
【００３８】
マイクロコンピュータ４５は、最初にアンクランプ時特性データ収集処理（Ｓ２２）を実行する。アンクランプ時特性データ収集処理（Ｓ２２）では、上述したアンクランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１１）と同様の方法で、アンクランプ状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信する処理を実行する。
【００３９】
アンクランプ時特性データ収集処理（Ｓ２２）の後には、マイクロコンピュータ４５は、工具未取付時特性データ収集処理（Ｓ２３）を実行する。工具未取付時特性データ収集処理（Ｓ２３）では、上述した工具未取付時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１２）と同様の方法で、工具未取付状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信する処理を実行する。
【００４０】
工具未取付時特性データ収集処理（Ｓ２３）の後には、マイクロコンピュータ４５は、クランプ時特性データ収集処理（Ｓ２４）を実行する。クランプ時特性データ収集処理（Ｓ２４）では、クランプ時基準データ収集・記憶処理（Ｓ１３）と同様な方法で、クランプ状態における振幅データを、受信信号調整部４４から受信する処理を実行する。
【００４１】
クランプ時特性データ収集処理（Ｓ２４）の後には、マイクロコンピュータ４５は基準データ選択処理（Ｓ２５）を実行する。基準データ選択処理（Ｓ２５）では、上述した各処理（Ｓ１１ないしＳ１３）によって記憶部４７に記憶された各状態における基準データの内から、操作者が操作盤１１で入力した工具２０の型式データに関連付けられた各状態における基準データを選択する処理を実行する。なお、マイクロコンピュータ４５は本発明の選択手段の一例であり、複数の異なる工具２０、２０Ａ等の内から主軸５に取り付けられた工具２０は、本発明の特定の工具の一例である。
【００４２】
基準データ選択処理（Ｓ２５）の後には、マイクロコンピュータ４５は工具取付状態判定処理（Ｓ２６）を実行する。工具取付状態判定処理（Ｓ２６）では、基準データ選択処理（Ｓ２５）によって選択された各状態における基準データと、各処理（Ｓ２２ないしＳ２４）によって受信した各状態における振幅データとが一致するか否かが判定される。これにより、マシニングセンタ１が、クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態、クランプ状態とアンクランプ状態と工具未取付状態とのいずれとも異なる未定義状態のいずれであるかを判定する。ここでは、各状態（クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態）における振幅データの数値が、例えばセンサ８の検出誤差を考慮に入れて定めた各状態における基準データの許容上限値と許容下限値との範囲内（許容範囲内）にあるか否かが判定される。この工具取付状態判定処理（Ｓ２６）を実行した結果、振幅データがクランプ状態における基準データの許容範囲内にあれば、マシニングセンタ１はクランプ状態であると判定する。また、振幅データがアンクランプ状態における基準データの許容範囲内にあればアンクランプ状態であること、振幅データが工具未取付状態における基準データの許容範囲内にあれば工具未取付状態であることをそれぞれ判定する。一方、振幅データが各状態（クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態）における基準データの許容範囲内になければ、未定義状態であることを判定する。これに加えて工具取付状態判定処理（Ｓ２６）では、各状態（クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態）における基準データの数値に対する振幅データの数値のずれに応じたばらつき量をそれぞれ算出する。なお、マイクロコンピュータ４５は本発明の判定手段の一例である。
【００４３】
工具取付状態判定処理（Ｓ２６）の後には、マイクロコンピュータ４５は、各状態における振幅データの数値が許容範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ２７）。Ｓ２７において、振幅データの数値が許容範囲内にあり、各状態が正常であると判断された場合には、マイクロコンピュータ４５は、基準データ更新処理（Ｓ２８）を実行する。基準データ更新処理（Ｓ２８）では、記憶部４７に記憶された各状態における基準データを、工具取付状態判定処理（Ｓ２６）で算出されたばらつき量を低減させた補正基準データに更新する処理を実行する。ここでは補正基準データの数値を、基準データの数値にばらつき量の半分の数値を加算したものとした。この基準データ更新処理（Ｓ２８）を実行することで、ワークの加工を行う度に、主軸５に取り付ける工具２０等の基準データに対する振幅データのばらつき量を低減させるように基準データを補正することが可能になる。工具２０による次回のワークの加工の際には工具取付状態判定処理（Ｓ２６）において、振幅データが、基準データ更新処理（Ｓ２８）によって更新した補正基準データの許容範囲内にあるか否かが判断される。なお、マイクロコンピュータ４５は本発明の更新手段の一例である。
【００４４】
基準データ更新処理（Ｓ２８）の後には、マイクロコンピュータ４５は、判定データ送信処理（Ｓ２９）を実行する。判定データ送信処理（Ｓ２９）では、各状態における振幅データの数値が許容範囲内にあると判定したデータ（正常判定データ）を有する通信データを、Ｉ／Ｏ通信によって送信ポート４９を介してＰＬＣ４３に送信する処理を実行する。
【００４５】
一方Ｓ２７において、各状態（アンクランプ状態、クランプ状態、工具未取付状態）のいずれにおいても前記許容範囲内になく、未定義状態であると判断された場合には、マイクロコンピュータ４５は、判定データ送信処理（Ｓ２９）において、未定義状態であると判定したデータ（未定義状態判定データ）を有する通信データを、Ｉ／Ｏ通信によってＰＬＣ４３に送信する処理を実行する。
【００４６】
さらに通常モードでは、ＰＬＣ４３は、マイクロコンピュータ４５が実行する上述の判定データ送信処理（Ｓ２９）によって送信された正常判定データを有する通信データや、未定義状態判定データを有する通信データをＩ／Ｏ通信によってそれぞれ受信する処理を実行する。そしてＰＬＣ４３は、第４所定時間に亘って未定義状態判定データを有する通信データを受信したと判断した場合には、異常報知処理を実行する。この異常報知処理では、未定義状態であると判定されたことを操作者に報知する処理を実行する。ここでは、操作盤１１の警報表示部に設けた未定義状態を知らせるＬＥＤランプを点灯させるようにした。ＰＬＣ４３は、未定義状態であると判定すると、マシニングセンタ１の動作を停止させる処理を実行する。
【００４７】
加えてＰＬＣ４３は、未定義状態であると判定すると、処理要求コマンドを有する通信データを、Ｉ／Ｏ通信によって受信ポート４８（図１１参照。）を介してマイクロコンピュータ４５に送信する。このマイクロコンピュータ４５は、ＰＬＣ４３から前記処理要求コマンドを有する通信データを受信すると、送信ポート４９（図１１参照。）を介してＰＬＣ４３に、Ｉ／Ｏ通信によって各状態（アンクランプ状態、クランプ状態、工具未取付状態）の振幅データをそれぞれ送信する。操作者は、前記各状態の振幅データの数値に基づいて、未定義状態であると判定された原因を予測する。この原因の一例としては、工具２０をドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプしたときに、ワークの切削屑が、工具２０と主軸５の装着孔２１との間に挟まっていることが挙げられる。その他にも前記原因の一例として、ドローバー６の前後動に伴う摩耗や温度ドリフトによる信号のレベルの変動が挙げられる。
【００４８】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態のマシニングセンタ１では、主軸５に対する工具２０の取付状態を検出するために、センサ８をドローバー６の周囲に配置する必要がなく、センサ８を、ピン部材２５を介してドローバー６に固定されて主軸５の前後方向へ移動する位置検出体７が横切るように一つ設けるだけでよい。よって、センサ８の小型化が可能になる。
加えて、ドローバー６に位置検出体７を固定したマシニングセンタに対しては、センサ８を共用できる。したがって、センサ８が汎用性に優れたものになる。
【００４９】
またマイクロコンピュータ４５は、工具取付状態判定処理（Ｓ２６）を実行して、各状態（クランプ状態、工具未取付状態、アンクランプ状態）における振幅データが、基準データ選択処理（Ｓ２５）によって選択された各状態（クランプ状態、工具未取付状態、アンクランプ状態）における基準データの許容範囲内にあると判定することで、複数の異なる工具２０、２０Ａ等の内から主軸５に取り付けられた工具２０の各状態（クランプ状態、工具未取付状態、アンクランプ状態）を自動で判別できる。加えてマイクロコンピュータ４５は、工具取付状態判定処理（Ｓ２６）を実行して、前記各状態における振幅データが、基準データ選択処理（Ｓ２５）によって選択された前記各状態における基準データの許容範囲内にないと判定することで、未定義状態であることを自動で判別できる。したがって、前記工具２０の各状態（クランプ状態、工具未取付状態、アンクランプ状態）の判別や未定義状態の判別を精密かつ容易に行うことができる。
【００５０】
さらにマイクロコンピュータ４５は、基準データ更新処理（Ｓ２８）を実行して、記憶手段４７に記憶された各状態における基準データを、主軸５に取り付ける工具２０の基準データに対する振幅データのばらつき量が低減されるように補正した補正基準データに更新した。このため、前記ばらつき量を自動で低減させることが可能になる。よって、マイクロコンピュータ４５は、各状態において、振幅データが、ばらつき量を低減させた補正基準データの許容範囲内にあるか否かを判断できるようにしたことで、工具２０の各状態の判定精度を向上させることができる。
【００５１】
さらに加えて、ＰＬＣ４３とマイクロコンピュータ４５との間では、Ｉ／Ｏ通信によって、処理要求コマンドを有する通信データ、正常判定データを有する通信データや未定義状態判定データを有する通信データを送受信するため、各通信データを送受信するために、ＰＬＣ４３とマイクロコンピュータ４５との間に、通信用インターフェースを新たに設ける必要がない。よって、主軸５に対する工具２０の取付状態を検出する装置を構築するためのコストを低減させることができる。
【００５２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば上述した実施形態とは異なりマイクロコンピュータ４５は、各状態における振幅データが、基準データ（補正基準データ）と一致するか否かを判定することで、マシニングセンタ１が各状態（クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態）あるいは未定義状態の内のいずれの状態であるかを判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１・・マシニングセンタ、５・・主軸、６・・ドローバー、７・・位置検出体、８・・センサ、２０・・工具、３７・・励磁コイル、４２・・制御装置、４５・・マイクロコンピュータ、４３・・プログラマブルロジックコントローラ、４７・・制御装置の記憶部、５１・・発振器。
【図１】
0005958080.tif 000002
【図２】
0005958080.tif 000003
【図３】
0005958080.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005958080.tif 000006
【図６】
0005958080.tif 000007
【図７】
0005958080.tif 000008
【図８】
0005958080.tif 000009
【図９】
0005958080.tif 000010
【図１０】
0005958080.tif 000011
【図１１】
0005958080.tif 000012
【図１２】
0005958080.tif 000013
【図１３】
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