(57)【要約】【課題】ワークの形状に制限を受けることなく省スペースで内径工具及び外径工具の検出を行う。【解決手段】工具刃先検出装置１において、検出面６，７を有する一対のタッチセンサ５，５を、Ｘ軸方向に所定間隔をおいて配置した一対のアーム３，３の先端に、検出面６が相対向するように別々に配置して、各アーム３を、加工室内に突出してタッチセンサ５を刃先の検出位置に保持する突出位置と、加工室内からタッチセンサ５を退避させる退避位置との間で夫々独立して移動可能に設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に搭載され、加工室内で工具の刃先位置を検出する接触式のセンサを備えた工具刃先検出装置であって、
少なくともＸ軸方向の検出面を有する一対のセンサを、Ｘ軸方向に所定間隔をおいて配置した一対のアームの先端に、前記検出面が相対向するように別々に配置して、前記各アームを、前記加工室内に突出して前記センサを前記刃先の検出位置に保持する突出位置と、前記加工室内から前記センサを退避させる退避位置との間で夫々独立して移動可能に設けたことを特徴とする工具刃先検出装置。
【請求項２】
何れか一方のセンサを突出位置に保持して刃先位置を検出する際には、他方のセンサが突出位置で工具と干渉するように前記一対のアームの間隔をＸ軸方向で狭めたことを特徴とする請求項１に記載の工具刃先検出装置。
【請求項３】
前記センサの一方がワークの内径加工用工具の検出用、他方がワークの外径加工用工具の検出用であることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具刃先検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の工具刃先検出装置を、加工室にセットされる最大径のワークと前記加工室の横壁との間で両アームが突出可能な位置に搭載してなる工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立形旋盤等の工作機械に設けられ、工具の刃先位置を検出して工具補正値を設定するために用いられる工具刃先検出装置と、当該装置を搭載した工作機械とに関する。
【背景技術】
【０００２】
立形旋盤や門形マシニングセンタ等の工作機械においては、工具やチップを交換した際、刃物台や主軸に取り付けられた工具の刃先位置を検出して、予め得た基準工具の刃先位置と比較する作業が行われる。両者の刃先位置に差があれば、当該差から工具補正値を算出し、算出した工具補正値に基づいて加工プログラムを補正するためである（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０５７２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大型のワークを加工する立形旋盤等では、刃先位置の検出の度にいちいちワークをテーブルから降ろすと時間や労力が掛かるため、ワークをそのままにして刃先が検出ができるように、加工室内でワークと干渉しないスペースに工具刃先検出装置が設置されている。しかし、図５に示すように、ラム２０に取り付けられる内径加工用の工具（以下「内径工具」という。）２１と外径加工用の工具（以下「外径工具」という。）２２とでは工具の向きが相反するため、ワークＷと加工室の横壁２３との間に形成されるスペースの中央にタッチセンサ２４を設置して、内径工具２１と外径工具２２との刃先を夫々Ｘ軸方向で相反する側からタッチセンサ２４の検出面２５，２５に接触させることになる。従って、中央のタッチセンサ２４の左右にラム２０が進入可能となる広いスペースが必要となって加工室が大型化し、延いては機械全体の大型化に繋がってしまう。かといってスペースをＸ軸方向に縮小すると、図６に示すようにラム２０及び内径工具２１との干渉を回避するためにワークＷの形状に制限を受ける（二点鎖線Ｗ１部分にワークが位置できない）ことになる。
【０００５】
そこで、本発明は、ワークの形状に制限を受けることなく省スペースで内径工具及び外径工具の検出が行える工具刃先検出装置及び工作機械を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工作機械に搭載され、加工室内で工具の刃先位置を検出する接触式のセンサを備えた工具刃先検出装置であって、少なくともＸ軸方向の検出面を有する一対のセンサを、Ｘ軸方向に所定間隔をおいて配置した一対のアームの先端に、検出面が相対向するように別々に配置して、各アームを、加工室内に突出してセンサを刃先の検出位置に保持する突出位置と、加工室内からセンサを退避させる退避位置との間で夫々独立して移動可能に設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、何れか一方のセンサを突出位置に保持して刃先位置を検出する際には、他方のセンサが突出位置で工具と干渉するように一対のアームの間隔をＸ軸方向で狭めたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、センサの一方がワークの内径加工用工具の検出用、他方がワークの外径加工用工具の検出用であることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、工作機械であって、請求項１乃至３の何れかに記載の工具刃先検出装置を、加工室にセットされる最大径のワークと加工室の横壁との間で両アームが突出可能な位置に搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１及び４に記載の発明によれば、工具刃先検出装置を加工室の横壁に極力近づけて設置できる上、刃先位置の検出の際には必要なセンサに係るアームのみを左右片側で突出させれば足り、狭いスペースでも支障なく内径工具及び外径工具の検出が行える。従って、省スペースで工具刃先検出装置が設置でき、ワークの形状に制限を受けることもなくなる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、アームの間隔が最小限に設定可能となってより省スペースとなる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、一対のセンサを工具に応じて合理的に使い分け可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】工具刃先検出装置の斜視図である。
【図２】工具刃先検出装置の斜視図で、（Ａ）は右側のアームを、（Ｂ）は左側のアームを夫々突出位置に移動させた状態を示す。
【図３】刃先検出の説明図で、（Ａ）は内径工具の刃先を、（Ｂ）は外径工具の刃先を夫々検出する状態を示す。
【図４】工具刃先検出装置の変更例の説明図である。
【図５】従来の工具刃先検出装置の説明図である。
【図６】従来の工具刃先検出装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、立形旋盤に設けられる工具刃先検出装置の一例を示す斜視図である。まず立形旋盤は、ベッド上に立設したコラムの前面に、左右方向で水平なクロスレールを上下方向へ移動可能に架設し、クロスレールの前面に、左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能なサドルを設け、そのサドルの下方に、下端に工具を装着可能なラムが、上下方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に設けられる周知の構成となっている。工具刃先検出装置１は、ベッド上に形成される加工室の後壁１０に設けられる。
【００１０】
工具刃先検出装置１は、加工室の後壁から前方へ箱状に突出して図示しないモータやギヤ等を内設する駆動機構部２を有し、駆動機構部２の左右の側面に、一対のアーム３，３（但し、左右で区別する必要がある場合は３Ａ（右側）、３Ｂ（左側）のように符号Ａ，Ｂを付す。他の構成部についても同様とする。）を備えている。このアーム３は、駆動機構部２の制御により、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、前方へ略水平に突出する突出位置と、上方へ略垂直に突出する退避位置との間を夫々単独で旋回可能となっている。
【００１１】
５は、アーム３の先端に形成した載置面４に立設され、アーム３の突出位置で鉛直方向となるタッチセンサで、このタッチセンサ５は、右側のタッチセンサ５Ａが内径工具の検出用、左側のタッチセンサ５Ｂが外径工具の検出用となっている。また、タッチセンサ５Ａの左側面（Ｘ軸マイナス方向）及び上面（Ｚ軸マイナス方向）には刃先の検出面６Ａ，７Ａが夫々設けられ、タッチセンサ５Ｂの右側面（Ｘ軸プラス方向）及び上面（Ｚ軸マイナス方向）には刃先の検出面６Ｂ，７Ｂが夫々設けられている。
【００１２】
一方、後壁１０におけるアーム３，３の上側には、アーム３の退避位置でタッチセンサ５を含む載置面４が嵌合する嵌合窓１１，１１が形成されて、タッチセンサ５を使用しないアーム３の退避位置では、図１のように載置面４及びタッチセンサ５が嵌合窓１１に収納されて加工室内に露出しないようになっている。
また、工具刃先検出装置１は、ベッド上のチャックに最大径のワークをセットしたまま刃先の検出が行えるように、加工室の右側の横壁寄りに設けられて、何れのアーム３を突出位置に移動させても、ワークと横壁との間に突出するようになっている。
【００１３】
具体的に説明すると、図３（Ａ）に示すように、右側のアーム３Ａは加工室の横壁１２に近接するように設置されている。これにより、内径工具１４を装着した立形旋盤のラム１３を、最大径のワークＷと横壁１２との間のスペースＳ内でタッチセンサ５Ａの左側へ進入させて、内径工具１４の刃先１５が検出面６Ａに対向する待機位置に位置させることができる。
一方、図３（Ｂ）に示すように、左側のアーム３Ｂは、ワークＷに近接するように設置されている。これにより、外径工具１６を装着したラム１３を、スペースＳ内でタッチセンサ５Ｂの右側へ進入させて、外径工具１６の刃先１７が検出面６Ｂに対向する待機位置に位置させることができる。
【００１４】
ここで、左右のアーム３Ａ，３Ｂの間隔は、両者が突出した状態ではラム１３が進入できない距離、すなわち、一方のタッチセンサ５を使用する場合は、待機位置の工具が他方のタッチセンサ５と干渉するようにＸ軸方向に狭くなる距離で設定されている。しかし、図３のように他方のアーム３を退避位置に移動させれば、スペースＳの片側（同図（Ａ）ではワークＷ側、同図（Ｂ）では横壁１２側）を開放できるため、当該干渉を防ぐことができる。
【００１５】
以上の如く構成された工具刃先検出装置１による工具刃先の検出工程を具体的に説明する。
まず、内径工具１４の刃先１５を検出する場合、右側のアーム３Ａを突出位置に、左側のアーム３Ｂを退避位置に夫々移動させて、図３（Ａ）のようにラム１３をアーム３Ａの左側の待機位置へ移動させる。そして、ラム１３をＸ軸プラス方向へ移動させて刃先１５をタッチセンサ５Ａの検出面６Ａに当接させる。すると、タッチセンサ５Ａから検出信号が出力され、このときの機械原点の位置データと、予め基準工具を当接させたときの位置データとに基づいて、数値制御装置が工具補正値を算出し、加工プログラムを補正することになる。
【００１６】
一方、外径工具１６の刃先１７を検出する場合、左側のアーム３Ｂを突出位置に、右側のアーム３Ａを退避位置に夫々移動させて、図３（Ｂ）のようにラム１３をアーム３Ｂの右側の待機位置へ移動させる。そして、ラム１３をＸ軸マイナス方向へ移動させ刃先１７をタッチセンサ５Ｂの検出面６Ｂに当接させる。すると、タッチセンサ５Ｂから検出信号が出力され、このときの機械原点の位置データと、予め基準工具を当接させたときの位置データとに基づいて、数値制御装置が工具補正値を算出し、加工プログラムを補正することになる。
こうして加工プログラムの補正が終わると、ラム１３は加工の開始位置へ移動すると共に、突出位置のアーム３は退避位置へ移動して加工が行われる。
【００１７】
このように、上記形態の工具刃先検出装置１及び立形旋盤によれば、検出面６，７を有する一対のタッチセンサ５，５を、Ｘ軸方向に所定間隔をおいて配置した一対のアーム３，３の先端に、検出面６が相対向するように別々に配置して、各アーム３を、加工室内に突出してタッチセンサ５を刃先の検出位置に保持する突出位置と、加工室内からタッチセンサ５を退避させる退避位置との間で夫々独立して移動可能に設けたことで、工具刃先検出装置１を横壁１２に極力近づけて設置できる上、検出の際には必要なタッチセンサ５に係るアーム３のみをスペースＳの片側へ突出させれば足り、狭いスペースＳでも支障なく内径工具１４及び外径工具１６の検出が行える。従って、省スペースで工具刃先検出装置１が設置でき、ワークＷの形状に制限を受けることもなくなる。
【００１８】
特にここでは、何れか一方のタッチセンサ５を突出位置に保持して刃先位置を検出する際には、他方のタッチセンサ５が突出位置で工具と干渉するようにアーム５，５の間隔をＸ軸方向で狭めたことで、アーム３，３の間隔が最小限に設定可能となってより省スペースとなる。
また、ここでは一方のタッチセンサ５Ａをワークの内径工具１４の検出用、他方の他方のタッチセンサ５Ｂをワークの外径工具１６の検出用としているので、一対のタッチセンサ５，５を工具に応じて合理的に使い分け可能となる。
【００１９】
なお、上記形態では、一対のアームの間隔を、何れか一方のタッチセンサで刃先位置を検出する際には他方のタッチセンサが工具と干渉するようにＸ軸方向で狭く設定しているが、図４に示すように、内径工具１４と外径工具１６との何れを装着した場合でもラム１３が両タッチセンサ５Ａ，５Ｂの間で待機位置へ進入できるようにアーム３，３の間隔を広く設定してもよい。この場合も、検出に用いない他方のタッチセンサ５を退避させることで、スペースＳの片側を開放してスペースＳを広く利用することができる。
【００２０】
また、アームは、上記形態のような旋回タイプに限らず、後壁からＹ軸方向に直線移動させる案内機構を設けて、突出位置と退避位置との間を出没させるようにしてもよい。さらに、タッチセンサも上記形態に限らず、検出面がＹ軸方向にも設けられるものや、Ｚ軸方向の検出面がないものであっても差し支えない。
そして、工具刃先検出装置は右側の横壁寄りに限らず、左側の横壁寄りに設置してもよい。勿論立形旋盤以外に門形マシニングセンタ等の他の工作機械にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１・・工具刃先検出装置、２・・駆動機構部、３・・アーム、４・・載置面、５・・タッチセンサ、６，７・・検出面、１０・・後壁、１１・・嵌合窓、１２・・横壁、１３・・ラム、１４・・内径工具、１５，１７・・刃先、１６・・外径工具、Ｗ・・ワーク、Ｓ・・スペース。
【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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