(57)【要約】【課題】装置のコンパクト化を図ることができる上、生産効率を低下させることのない工具折損検知手段を備えた工具搬送装置、及び該工具搬送装置における工具折損検知方法を提供する。【解決手段】工具搬送装置では、工具７の搬送過程において、工具７先端の折損の検知を行う。検知装置を、支持部材に光センサ５、５をそれぞれ対向するように設けて構成する。該検知装置を、工具マガジンの前面に、前方へと突出するように支持部材を固着して設置する。そして、図３に示す如く、使用前及び／又は使用後の工具７を搬送する途中に、スライダ及びポット保持部材１３を工具７毎に設定された検出位置へとスライド移動させて、該検出位置において、工具７先端が検知位置に位置するか否か（工具７の先端が光センサ５、５間を通過するか否か）を判定することにより、工具７先端の折損の有無を検知する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を収納する工具マガジンと、該工具マガジンと工作機械の主軸に取り付ける工具を交換する工具交換装置との間で工具を搬送する搬送装置とを備えた工具搬送装置であって、
前記搬送装置は、定められた２軸により搬送する工具の位置を制御可能である一方、
前記搬送装置の前記２軸による動作範囲内に所定の検知位置を設定し、該検知位置に工具先端の折損の有無を検知する工具折損検知手段を固定した状態で設置し、
搬送過程にある工具を、工具毎に設定された所定の検出位置に位置させた際、該工具の先端が前記検知位置に位置するか否かを判定して、工具先端の折損の有無を検知することを特徴とする工具搬送装置。
【請求項２】
工具折損検知手段を、一対の光センサを対向位置に設けたもの、或いはレーザー発光器及び受光器を対向位置に設けたものとしたことを特徴とする請求項１に記載の工具搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工具搬送装置において、工具先端の折損の有無を検知する工具折損検知方法であって、
搬送装置により搬送過程にある工具を所定の検出位置に位置決めする工程と、
検出位置に位置決めされた工具の先端が所定の検知位置に位置するか否かを判断する工程と、
からなることを特徴とする工具折損検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具マガジンと工具交換装置との間で工具を搬送する工具搬送装置、及び該工具搬送装置において工具の折損を検知する工具折損検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工具の折損を検知するにあたって、様々な装置や方法等が考案されている。たとえば、工具折損検知手段に専用の駆動手段を備えた特許文献１〜６に記載されているような構成や、工具折損検知手段を主軸移動領域内に備えた特許文献７に記載されているような構成を備えたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０３１５５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３８０９４号公報
【特許文献３】実開平６−５８５３号公報
【特許文献４】特開平１１−９０７８６号公報
【特許文献５】実開平６−４６８４８号公報
【特許文献６】特開２０００−２８０１３９号公報
【特許文献７】特開２００２−２８３１６３号公報
【０００４】
特許文献１は、工具マガジン内に、工具折損検知手段を専用の駆動手段によって移動可能に設けたものであって、搬送途中に工具を所定の検知位置へと位置させるとともに、該検知位置へと工具折損検知手段を移動させて工具の先端の折損を検知しようとするものである。
特許文献２は、伸縮可能なシリンダ（駆動手段）の先端に工具折損検知手段を設けるとともに、該シリンダを加工領域外に設置したものであって、検知位置に位置された使用前或いは使用後の工具に対し、工具折損検知手段をシリンダの伸縮により検知位置へと移動させて、工具先端の折損を検知しようとするものである。
【０００５】
特許文献３は、工具折損検知手段に専用の駆動手段（ポジショニングアクチュエータ）を設け、検知するまでの動作時間により工具長さを求めて折損の有無を判定するものである。
特許文献４及び６は、ネジ送り装置（駆動手段）の移動体上に工具折損検知手段を設置し、予め工具先端が通過する位置に工具折損検知手段を移動させ位置決めした状態で、交換動作を行い、折損の有無を判定するものである。
【０００６】
特許文献５は、工具検出手段を、工具マガジンの工具交換位置にある工具先端まで移動させて、工具の折損を検知しようとするものである。
以上のように、特許文献１〜６では、検知位置にある工具に対して、工具検出手段を専用の駆動手段により移動させて、その先端の折損を検知しようとする構成としている。
【０００７】
一方、特許文献７の構成は、工具交換位置と加工位置との間を主軸が移動する工作機械において、工具交換位置と加工位置との間（すなわち、主軸移動領域内）に工具折損検出装置を固定設置したものである。そして、主軸の工具交換位置と加工位置との間の移動時に、工具折損検出装置によって主軸に設置されている工具先端の折損を検知する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜６に記載されているような構成では、工具折損検知手段を移動させるための専用の駆動手段を設けなければならないため、装置の大型化、構造の複雑化等といった問題が生じる。加えて、工具を検知する毎に、工具折損検知手段を移動させなければならないため、移動に係る装置の摩耗等により検知位置への位置決め精度、すなわち検知精度が低下してしまうことも考えられる。
【０００９】
また、特許文献７の構成では、主軸移動領域内に工具折損検知手段を備えているため、たとえ加工空間と工具折損検出装置の設置位置とをカバー等により分離したとしても、切粉やクーラント液等の飛散の影響を受けやすいことは否めない。したがって、飛散した切粉やクーラント液等により検知手段に支障をきたしやすいという問題を有する。さらに、工具交換位置と加工位置との間の移動中とは言え、工具折損の検知を、主軸に工具を装着した状態で行うため、非加工時間が長くなり、生産効率を低下させるといった問題も生じる。さらにまた、主軸移動領域内に、加工空間と工具交換動作空間とに加え、工具折損の検知に係る空間を要することになるため、主軸移動領域の広大化（すなわち、工作機械全体の大型化）を招くといった問題が生じる。そこで、該主軸移動領域の広大化を抑えようとすれば、加工空間を狭くしなければならず、小さなワークにしか対応できない、主軸の加工位置での動作が限定されることにより加工態様が限定されてしまうといった、別の問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は上述したような問題点に鑑みなされたものであって、装置のコンパクト化を図ることができる上、生産効率を低下させることのない工具折損検知手段を備えた工具搬送装置、及び該工具搬送装置における工具折損検知方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の工具を収納する工具マガジンと、該工具マガジンと工作機械の主軸に取り付ける工具を交換する工具交換装置との間で工具を搬送する搬送装置とを備えた工具搬送装置であって、前記搬送装置は、定められた２軸により搬送する工具の位置を制御可能である一方、前記搬送装置の前記２軸による動作範囲内に所定の検知位置を設定し、該検知位置に工具先端の折損の有無を検知する工具折損検知手段を固定した状態で設置し、搬送過程にある工具を、工具毎に設定された所定の検出位置に位置させた際、該工具の先端が前記検知位置に位置するか否かを判定して、工具先端の折損の有無を検知することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、工具折損検知手段を、一対の光センサを対向位置に設けたもの、或いはレーザー発光器及び受光器を対向位置に設けたものとしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の工具搬送装置において、工具先端の折損の有無を検知する工具折損検知方法であって、搬送装置により搬送過程にある工具を所定の検出位置に位置決めする工程と、検出位置に位置決めされた工具の先端が所定の検知位置に位置するか否かを判断する工程と、からなることを特徴とする工具折損検知方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、搬送装置の２軸による動作範囲内に所定の検知位置を設定し、該検知位置に工具先端の折損の有無を検知する工具折損検知手段を固定した状態で設置し、搬送過程にある工具を、工具毎に設定された所定の検出位置に位置させた際、該工具の先端が検知位置に位置するか否かを判定して、工具先端の折損の有無を検知する。したがって、搬送装置による工具搬送に際し、所定の搬送経路をたどらせるように設定すれば、工具折損検知手段を移動させることなく、その折損の有無を検知することができる。したがって、工具折損検知手段を移動させるための専用の駆動装置等を設ける必要がなく、安価でコンパクトな工具搬送装置を提供することができる。
また、工具折損検知手段を固着したことにより、それらを移動させるものと比べて、工具折損検知手段の移動に係る構成の摩耗等が発生しなくなるため、検知精度（検知手段の検知位置への位置決め精度等）を高い水準で長期間維持することができる。
さらに、搬送装置の２軸による動作範囲内に所定の検知位置を設定しているため、工作機械の加工による切粉やクーラント液等の飛散による影響を受けることもない。したがって、検知精度を極めて長期間高水準で維持することができる。加えて、加工空間や工具交換動作空間を制限したり、工作機械の大型化を招いたりする心配がない上、工具折損検知手段を後付するだけで構成可能、工具折損検知手段が加工の邪魔にならない等、非常に使い勝手の良い工具搬送装置とすることができる。
さらにまた、工具の搬送過程にて折損の有無を検知するため、一の工具による加工の間に他の工具の折損を検知するようにすれば、工作機械における加工作業に影響を与える（遅延させる等）ことなく、極めて能率の良い加工に寄与することができる。すなわち、折損の検知により生産効率を低下させることがない。
また、請求項２の発明によれば、光センサ間或いはレーザ発光器・受光器間を通過させるだけで、工具先端の折損の有無を検知可能としているため、たとえボーリングバー等といった工具軸芯のない工具であっても、その刃先位置を光センサ間（検知位置）に合わせて設定しておけば、搬送装置による工具の移動・位置決めのみにより折損の有無を容易に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態となる工具搬送装置について図面を基に説明する。尚、本実施形態では、工具マガジンを備え、工具交換装置との間で工具を授受する工具搬送装置について説明する。
【００１４】
図１は（ａ）は、工具搬送装置１を、Ｙ軸方向（垂直方向）と該Ｙ軸に直交するＺ軸方向（水平方向）とで形成されるＹＺ平面から見た説明図であり、（ｂ）はＹ軸方向（垂直方向）と該Ｙ軸及びＺ軸に直交するＸ軸方向（水平方向）とで形成されるＸＹ平面から見た説明図である。尚、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を上下方向、Ｚ軸方向を前後方向とし、図１（ｂ）に表れる側を、工具搬送装置１の前方側として説明する。
【００１５】
工具搬送装置１は、各種工具を収納する工具マガジン２と、該工具マガジン２と工具交換装置３３との間で工具を搬送する搬送装置３と、工具先端の折損を検知するための光センサ（工具折損検知手段）５、５を備えた検知装置４とからなる。該工具搬送装置１は、Ｚ軸に平行な軸を回転軸とした主軸３２を有する工作機械３１の右方に設置されている。尚、工具交換装置３３は、主軸３２に取り付けられる工具を交換するものであって、搬送装置３との間で工具を授受する。
【００１６】
工具マガジン２は、それぞれ工具７を保持したポット８、８・・を後述する搬送装置３によって抜き取り可能に複数収納したものである。各ポット８は、保持した工具７の方向（工具７の回転軸の方向）が主軸３２と直交する方向（すなわち、Ｘ軸方向）に平行となるように収納されている。尚、工具７は、各ポット８において、その加工側先端を突出させた状態で保持されている。該突出量は工具毎に異なっており、図示しない制御装置にて後述する各工具毎の検出位置等が管理されている。
【００１７】
次に、搬送装置３について、図２及び３を基に説明する。図２は、搬送装置３をＹＺ平面から見た説明図であり、図３は、搬送装置３におけるポット保持部材１３の動作を示した斜視説明図である。
【００１８】
搬送装置３は、柱状に形成されたスライダ１２を、Ｚ軸駆動軸（ねじ軸）１１に沿って移動可能に設けてなるものである。該スライダ１２には、Ｙ軸駆動軸（ねじ軸）１４が設けられており、工具７をポット８とともに保持するポット保持部材１３が、Ｙ軸駆動軸１４に沿って移動可能に設置されている。そして、ポット保持部材１３を上下方向に移動させると共に、スライダ１２を前後方向に移動させることで、ポット保持部材１３を工具マガジン２の所望位置へと移動可能としている。尚、２１、２２は、それぞれスライダ１２をＺ軸駆動軸１１を回転させるための駆動装置、ポット保持部材１３をＹ軸駆動軸１４を回転させるための駆動装置であって、両者ともスライダ１２に内蔵されている。
ポット保持部材１３は、図３（ａ）に示す如く、保持したポット８を、ＸＺ平面内で９０度旋回可能に構成されている。
【００１９】
以上のように構成される工具搬送装置１による工具７の搬送について説明する。
まず、スライダ１２をＺ軸方向へ移動させるとともに、ポット保持部材１３をＹ軸方向へと移動させて、ポット保持部材１３を所望の工具７を保持したポット８の収納位置の左方に位置させる。そして、図３（ａ）に示す如く、工具７をポット８とともに工具マガジン２から抜き取った後、ポット８をＸＺ平面内で９０度旋回させ、工具７をＺ軸に平行な方向（すなわち、主軸３２の回転軸と平行な方向）へと向ける。
【００２０】
該状態のまま、スライダ１２及びポット保持部材１３を、工具交換装置３３の近傍位置までスライド移動させると、図３（ｂ）に示す如く、工具交換装置３３との間での工具授受位置となり、工具交換装置３３によってポット８から工具７が抜き取られる。空になったポット８には、工具交換装置３３から使用後の工具７が差し込まれ、上記搬送と逆の過程をたどって、使用後の工具７に対応した工具マガジン２内の収納位置へと戻される。尚、工具マガジン２内における工具収納位置は工具７毎に設定されており、ポット８は保持する工具７によって種々の収納位置へと収納されることになる（すなわち、同一ポット８であっても、工具交換装置３３への搬送前と、工具交換装置３３からの搬送後とでは、保持する工具７の違いにより収納位置が異なる）。
【００２１】
工具搬送装置１では、上述の如き搬送過程において、工具７先端の折損の検知を行う。ここで、工具７先端の折損を検知するための光センサ５、５を備えた検知装置４について説明する。
検知装置４は、支持部材１７に光センサ５、５をそれぞれ対向するように設けてなるものである。該検知装置４は、工具マガジン２の前面に、前方へと突出するように（ポット８からの工具７の最大突出長さよりは短い）支持部材１７を固着して設置される。尚、設置された検知装置４における光センサ５、５間を検知位置とする。
【００２２】
そして、図１及び図３（ｃ）に示す如く、使用前及び／又は使用後の工具７を搬送する途中に、スライダ１２及びポット保持部材１３を工具７毎に設定された検出位置へとスライド移動させて、該検出位置において、工具７先端が検知位置に位置するか否か（工具７の先端が光センサ５、５間を通過するか否か）を判定することにより、工具７先端の折損の有無を検知する。
尚、工具搬送装置１におけるスライダ１２及びポット保持部材１３のスライド動作や工具折損の有無の判定等も、図示しない制御手段により制御されるものとする。
【００２３】
上述したような工具搬送装置１によれば、光センサ５、５を有する検知装置４を工具マガジン２に固着設置した構成となっている。そして、搬送装置３による工具７搬送に際し、該工具７の先端を一度光センサ５、５間に通過させるような搬送経路をたどらせれば、工具７先端の折損の有無を検知することができる。したがって、検知装置４本体や光センサ５、５等を移動させるための駆動装置等を設ける必要がなく、安価でコンパクトな工具搬送装置１を実現することができる。
また、検知装置４本体や光センサ５、５等を固着したことにより、それらを移動させるものと比べて、検知精度（検知手段の検知位置への位置決め精度等）を高い水準で長期間維持することができる。
【００２４】
さらに、検知装置４を工具マガジン２に固着設置しているため、加工による切粉やクーラント液等の飛散による影響を受けることもない。したがって、検知精度を極めて長期間高水準で維持することができる。加えて、加工空間に設置するものと比較して、工作機械３１側の加工空間をよりコンパクトに構成することができる上、後付可能、加工の邪魔にならない等、非常に使い勝手が良い。
【００２５】
さらにまた、工具マガジン２における工具７搬送時に折損の有無を検知するため、一の工具による加工の間に他の工具の折損を検知するようにすれば、工作機械３１における加工作業に影響を与える（遅延させる等）ことなく、極めて能率の良い加工に寄与することができる。すなわち、折損の検知により生産効率を低下させることがない。
【００２６】
加えて、光センサ５、５間を通過させるだけで、工具７先端の折損の有無を検知可能としているため、たとえボーリングバー等といった工具軸芯のない工具であっても、その刃先位置を光センサ５、５間（検知位置）に合わせて設定しておけば、スライダ１２及びポット保持部材１３のスライド動作のみにより折損の有無を容易に検知することができる。
【００２７】
なお、本発明の工具搬送装置の構成は、上記実施の形態に記載した態様に何ら限定されるものではなく、工具マガジン、搬送装置、検知装置等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
たとえば、上記実施の形態では、工具折損検知手段として光センサを利用しているが、レーザー等による工具折損検知手段であっても何ら問題はない。
また、その固着位置も工具マガジンの前方側としているが、工具の搬送や交換といった動作に支障をきたさない位置で、且つ搬送装置の動作範囲内（実施の形態においてはＹ軸及びＺ軸の動作範囲内）であれば、工具マガジン前方側に何ら限定されることはない。したがって、たとえば工具マガジンと工具交換装置との最短通路内に適位置があるのであれば、該位置とすることは当然可能であり、より迅速な検知動作を可能とすることになる。さらに、検知装置を、工具マガジンではなく、たとえば工作機械のベッド等に固着するようにしても何ら問題はない。
【００２９】
さらにまた、上記実施の形態では、便宜上スライダ及びポット保持部材といった搬送装置に係る移動制御を、Ｙ軸及びＺ軸といった直交する２軸により行っているが、スライダ及びポット保持部材等を任意の位置にて位置決め可能であるのであれば、Ｙ軸及びＺ軸に何ら限定されることはなく、適宜２軸を定めても何ら問題はない。
加えて、上記実施の形態では、工具搬送装置による工具搬送時の工具の向きを工具搬送装置の移動制御軸の一つであるＺ軸と平行にしているため、折損検出時の位置決め動作がより簡易な制御ですむ。しかしながら、これに限定されることはなく、工具搬送時の工具の向きをＹ軸方向に平行としても同等の効果を得ることができるし、また別向きであってもよい。
【００３０】
またさらに、上記実施の形態では、搬送動作の迅速化を図るために、ポットを使い回しする構成としているが、一の工具に対して所定のポットを定めてもよい。そうすれば、工具の収納ミス（収納位置のミスや、それによる工具の認識ミス等）の発生を確実に防止することができる。
【００３１】
加えて、上記実施の形態では、工具搬送装置において、ポット及び工具をＸＺ平面内で９０度旋回可能とすることで、工作機械に隣接設置する際の省スペース化等を図っているが、そのような工具搬送装置に何ら限定されることはなく、たとえば、ＸＺ平面内においてポット等を旋回しないような工具搬送装置とすることも当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】工具搬送装置の説明図であって、（ａ）は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とで形成されるＹＺ平面から見た説明図であり、（ｂ）は、Ｙ軸方向とＸ軸方向とで形成されるＸＹ平面から見た説明図である。
【図２】搬送装置をＹＺ平面から見た説明図である。
【図３】搬送装置におけるポット保持部材の動作を示した斜視説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・工具搬送装置、２・・工具マガジン、３・・搬送装置、４・・検知装置、５・・光センサ、７・・工具、８・・ポット、１１・・Ｚ軸駆動軸、１２・・スライダ、１３・・ポット保持部材、１４・・Ｙ軸駆動軸、１７・・支持部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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