(57)【要約】【課題】工作機械の刃物台に装着した工具の刃先を検出する方法及び当該方法に使用するツールセッタに関する。複数の刃物台を備えた２主軸対向旋盤の移動側主軸で把持されたワークを加工する工具の刃先を検出する簡単で合理的な手段を提供する。【解決手段】工作機械に設けられた２個の刃物台の一方の工具取付位置に装着した工具型ツールセッタで他方の刃物台に装着した工具の刃先を検出する。工具型ツールセッタの検出センサは、当該工具型セッタに基準端を設けて、この基準端を定置型ツールセッタで検出することにより、工具型ツールセッタの刃物台への取付誤差を補正した正確な位置に設置できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に設けられた２個の刃物台の一方の工具取付ステーションに装着したツールセッタで他方の刃物台に装着した工具の刃先を検出することを特徴とする、工具刃先の検出方法。
【請求項２】
ワークを把持して定位置で回転する固定主軸と、この固定主軸と同一軸線上で対向して当該固定主軸に近接離隔する方向に移動する移動主軸と、２個以上の刃物台とを備えた工作機械の工具刃先の検出方法において、
アームの先端に取り付けた検出センサを主軸軸線方向に進退させる進退装置を備えた第１のツールセッタと、刃物台の工具取付ステーションに取り付けられる第２のツールセッタとを設け、
刃先が固定主軸側を向いた工具の刃先は、前記第１のツールセッタで刃先の検出を行い、刃先が移動主軸側を向いた工具の刃先は、当該工具が装着されていない刃物台に装着した前記第２のツールセッタで検出することを特徴とする、工具刃先の検出方法。
【請求項３】
前記第２のツールセッタに基準端を設け、前記第２のツールセッタで刃先の検出を行うときは、当該検出をする前に前記第１のツールセッタで前記基準端を検出させることを特徴とする、請求項２記載の工具刃先の検出方法。
【請求項４】
タレット刃物台の工具取付ステーションに取付可能なシャンクと、当該シャンクの先端に固定した刃先検出センサとを備えている、工作機械のツールセッタ。
【請求項５】
自動工具交換装置で工作機械の工具軸に装脱可能なシャンクと、当該シャンクの先端に固定した刃先検出センサとを備えている、工作機械のツールセッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の刃物台に装着した工具の刃先を検出する方法及び当該方法に使用する装置（ツールセッタ）に関するもので、複数の刃物台を備えた２主軸対向旋盤の移動側主軸で把持されたワークを加工する工具の刃先検出に特に有効な上記方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械によるワーク（加工対象物）の加工形状は、ワークに対して工具の刃先をどのように移動させるかにより決定される。一方、工作機械の制御器が制御しているのは、ワークを固定した主軸と工具を装着した刃物台との相対位置関係である。
【０００３】
刃物台には、加工の種類に応じた種々の工具が装着される。工具によって刃物台からの突き出し長さや突き出し方向が異なるので、刃物台の基準位置（制御器が認識ないし制御している位置）から工具刃先までの位置関係を予め制御器に登録しておかなければ所望の加工を行うことができない。そこで刃物台に工具を取り付けたときに、刃物台の基準位置を基準とする工具刃先の位置（工具補正値ないし工具オフセット値。以下、「工具補正値」という）を制御器に設定して、この補正値分だけ刃物台の位置をずらして（オフセットして）刃先が所望の加工位置に来るようにしている。
【０００４】
工具補正値の設定は、通常、予め定められた位置に工具刃先を検出する近接スイッチやタッチセンサなどの検出センサを設置し、刃物台に工具を装着したあと、刃物台を移動して工具刃先を検出センサで検出し、その検出信号を受けたときの刃物台の位置（制御器が認識している位置）に基づいて工具補正値を求めることによって行われている。工具の刃先を検出するのに使用する装置をツールセッタと称している。
【０００５】
工具刃先の検出の際には、刃先の移動領域内、好ましくはワークを把持する主軸に近接してその軸線上に検出センサを正確に設置しなければならない。この設置を手動で行うときは、先端に検出センサを取り付けたＬ形のアームの基端を主軸台に設けた着脱具に人手で装着していた。刃先の検出を自動で行うには、検出センサを工具刃先の検出位置に進出する動作と検出位置から退避する動作とを自動で行う必要がある。
【０００６】
特許文献１及び２には、主軸と平行な回動軸の先端に軸直角方向に伸びるアームの基端を固定し、そのアームの先端に検出センサを取付け、当該回動軸の軸方向移動と回動により、退避位置から加工領域に進出させたアームを旋回して、所定の検出位置への検出センサの進出と退避とを行っている。
【０００７】
また、特許文献３では、主軸と平行な方向に往復直線移動するスライド台にアームの基端を枢着し、このアームの基端付近にカムローラを設け、台板には主軸方向に延びかつ先端が湾曲したガイド溝を設けてカムローラを案内する構造としている。アームは、スライド台の直線往復動により主軸とほぼ平行に進退し、退避時には主軸台の側方に位置し、進出時にはガイド溝の先端の湾曲によりその進出端でアームが揺動して、アーム先端の検出センサを主軸軸線方向へと移動させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６１−８１８０２号公報
【特許文献２】実開昭６２−１１７０５３号公報
【特許文献３】特開平５−３２９７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
工具刃先の検出位置は、可能な限り主軸に近い位置に設定される。これは、機械の熱変形などによる誤差が工具補正値に与える影響を最小にするためである。検出センサの検出位置への進退を自動で行う場合、検出センサを支持するアーム及びその進退装置を備えたツールセッタが主軸台の側方ないし上方に設けられることになる。主軸が軸方向に移動しない固定主軸の場合には、退避したツールセッタのアームや進退装置の収納スペースを確保することが可能である。
【００１０】
しかし、２主軸対向旋盤の移動主軸のように、主軸台が移動するときは、移動主軸台に設けたツールセッタのアームや進退装置及びこれらを覆うカバーも移動することとなり、その移動経路に他の機器を配置することができず、例えば刃物台やその送り装置、ワークの搬入搬出装置などの配置に制約が生じる。
【００１１】
この発明は、固定主軸と移動主軸とを備えた２主軸対向旋盤のような工作機械は、通常、２以上の刃物台を備えていることに着目して、移動主軸台にツールセッタを設けることなく、刃先が移動主軸側を向いた工具の刃先を検出する簡単でかつ合理的な手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明では、工作機械に設けられた２個の刃物台の一方の工具取付位置に装着したツールセッタ（特許請求の範囲で言う第２のツールセッタ。以下、「工具型ツールセッタ」と言う。）２（２ａ、２ｂ、２ｃ）で他方の刃物台に装着した工具９（９Ｌ、９Ｒ）の刃先を検出することにより、上記課題を解決したものである。一方の刃物台７Ｌ、７Ｕに装着した工具型ツールセッタ２の検出センサ（以下、「工具型センサ」と言う。）４は、当該工具型セッタに基準端２２を設けて、この基準端２２を固定主軸側に設けたツールセッタ（特許請求の範囲で言う第１のツールセッタ。以下、「定置型ツールセッタ」と言う。）１で検出することにより、工具型ツールセッタ２の刃物台７への取付誤差を補正した正確な位置に設置できる。
【００１３】
この発明による工具刃先の検出は、ワークを把持して定位置で回転する固定主軸と、この固定主軸と同一軸線ａ上で対向して当該固定主軸に近接離隔する方向に移動する移動主軸と、２個以上の刃物台７とを備えた工作機械の工具刃先の検出に特に有効である。
【００１４】
刃先が固定主軸側を向いた工具９Ｌの刃先は、定置型ツールセッタ１で刃先の検出を行い、刃先が移動主軸側を向いた工具９Ｒの刃先は、当該工具が装着されていない刃物台に装着した工具型ツールセッタ２で検出する。
【００１５】
工具型ツールセッタ２は、刃物台７に固定するシャンク２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の先端に検出センサ４を設け、その中間位置に基準端２２を設けた構造である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、自動で行われる工具型ツールセッタの割出動作と刃物台の移動動作とにより工具型センサを検出位置に自動設置して、移動主軸側のワークを加工する工具の刃先を検出して、当該工具についての工具補正値を自動で制御器に設定することが可能になる。
【００１７】
従って、移動主軸側にツールセッタを設けることなく工具補正値の自動設定が可能になり、移動主軸台にツールセッタを設ける必要がなくなるので、刃物台やその送り装置、ワークの搬入搬出装置などの配置に制約が生じるという問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例の工具刃先の検出動作を示す第１の図
【図２】同第２の図
【図３】同第３の図
【図４】第１実施例で用いる工具型ツールセッタを示す図
【図５】工具交換型の刃物台で用いる工具型ツールセッタの例を示す図
【図６】第２実施例の刃先検出動作を示す第１の図
【図７】同第２の図
【図８】第２実施例で用いる工具型ツールセッタを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１〜４は、この発明の第１実施例を示した図で、３個のタレット刃物台を備えた２主軸対向旋盤の例である。図１、２に示す２主軸対向旋盤は、ベッドに固定の固定主軸台５Ｌに軸支された左主軸（図には表われていない）と、主軸軸線ａを同一にしてベッドに当該軸線方向に移動自在に装着された移動主軸台５Ｒに軸支された右主軸（図には表われていない）とを備えており、両主軸の対向端にそれぞれワークを把持する左チャック６Ｌと右チャック６Ｒとが装着されている。
【００２０】
主軸軸線ａの図の上方には、１個のタレット刃物台７Ｕが配置され、主軸軸線ａの下方には、２個のタレット刃物台７Ｌ、７Ｒが配置されている。主軸軸線ａの上方の上刃物台７Ｕは、そのタレット８Ｕに装着した工具９Ｌ、９Ｒで、左チャック６Ｌで把持されたワークと右チャック６Ｒで把持されたワークを共に加工可能な主軸方向（Ｚ軸方向）に長い移動ストロークを備えている。一方、主軸軸線ａの下方に配置した左刃物台７Ｌと右刃物台７Ｒとは、左刃物台７Ｌのタレット８Ｌに装着した工具９Ｌで、主として左チャック６Ｌに把持された工具を加工し、右刃物台７Ｒのタレット８Ｒに装着した工具９Ｒで、右チャック６Ｒに把持されたワークを主として加工するように設けられている。従って左タレット８Ｌに装着した工具９Ｌの刃先は、左側（左チャック６Ｌ側）を向いており、右タレット８Ｒに装着した工具９Ｒの刃先は、右側（右タレット側）を向いている。
【００２１】
固定主軸台５Ｌには、定置型ツールセッタ１が設けられている。定置型ツールセッタ１は、公知の構造で、先端に工具刃先を検出する検出センサ（以下、「定置型センサ」と言う。）３を装着したアーム１１の基端が固定主軸台５Ｌに植立したピン１２回りに回動自在に装着されている。定置型センサ３は、図示していない駆動装置でアーム１１をピン１２回りに回動させることにより、工具刃先の検出時に図に想像線で示す退避位置から実線で示す検出位置に進出する。検出位置は、機械の熱変形などによる検出誤差の増大を防止するために、左チャック６Ｌ及び主軸軸線ａに近接した位置に設定されている。図の定置型センサ３は、図の上下の主軸直角方向（Ｘ軸方向）プラス側と左主軸にとってのＺ軸プラス側に工具刃先を接触させる検出面３ｘ、３ｘ、３ｚを備えている。
【００２２】
上タレット８Ｕの工具取付ステーションの１箇所と左タレット８Ｌの工具取付ステーションの１箇所には、図４に示すような工具型ツールセッタ２ａが装着されている。工具型ツールセッタ２ａは、基端にタレットの工具取付ステーションに固定されるシャンク２１ａを備え、当該シャンクの先端に検出センサ４が取付けられている。この工具型センサ４は、シャンク２１ａの軸方向先端面とタレット８Ｌ、８Ｕに装着された状態での移動主軸のＺ軸プラス側の面とに工具刃先の検出面４ｘ、４ｚを備えている。
【００２３】
工具型ツールセッタ２には、固定主軸台側の定置型センサ３で検出するための基準端２２が設けられている。基準端２２は、刃先を左チャック側に向けた工具９Ｌの刃先と同様な形状のもので、定置型センサ３のＸ軸方向検出面３ｘ、３ｘ及びＺ軸方向検出面３ｚに接触させることにより、タレット８Ｌ、８Ｒに装着された状態での工具型センサ４の基準位置が検出される。
【００２４】
次に図１〜３を参照して、工具刃先の検出動作を説明する。まず、上タレット８Ｕ及び左タレット８Ｌの工具取付ステーションの１箇所に図４に示す工具型ツールセッタ２ａを装着しておく。制御器から刃先検出動作が指令されると、定置型ツールセッタ１が図に実線で示す検出位置に進出する。この状態で左タレット８Ｌに装着された工具９Ｌは、その刃先を定置型センサ３のＺ軸方向検出面３ｚ及び当該タレット側のＸ軸方向検出面３ｘに接触させ、その接触時における各軸方向の左刃物台７Ｌの座標と、定置型センサ３の検出面３ｚ、３ｘの座標との偏倚から、接触させた工具の工具補正値が検出される。
【００２５】
上刃物台７Ｕに装着した工具の内、刃先が左チャック側を向いた工具９Ｌは、左タレット８Ｌに装着した工具と同様に、上刃物台７Ｕの移動により刃先を定置型センサ３のＺ軸方向検出面３ｚと、当該刃物台側のＸ軸方向検出面３ｘに接触させることにより、刃先の位置を検出して、そのときの上刃物台７Ｕの座標と当該検出面の位置との差から、工具補正値を検出する。
【００２６】
右タレット８Ｒに装着した工具９Ｒの刃先を検出するときは、上タレット８Ｕに装着した工具型ツールセッタ２ａを割り出し、その基準端２２を定置型センサ３の検出面３ｚ、３ｘに接触させることにより、上タレット８Ｕに装着された状態での工具型センサ４の基準位置を検出する。次に図２に示すように、上タレット８Ｕを移動してその工具型センサ４を右チャック６Ｒに近接した主軸軸線上に位置させる。
【００２７】
基準端２２を定置型センサ３で検出することにより、工具型ツールセッタ２ａの基準端２２と上刃物台７Ｕとの偏差が判り、基準端２２と工具型センサのＺ軸方向及びＸ軸方向の検出面４ｚ、４ｘの位置関係は、工具型ツールセッタ２ａの寸法を予め計測しておくことによって制御器に設定しておくことができるから、制御器は工具型センサ４を右チャック６Ｒの直近の定められた位置に正確に設置することができる。
【００２８】
この状態で右刃物台７Ｒを移動し、計測しようとする工具の刃先を工具型センサ４のＺ軸方向とＸ軸方向の検出面４ｚ、４ｘに接触させて、その接触時の右刃物台７Ｒの座標と工具型センサ４の設置位置との差から、当該工具の補正値を検出することができる。
【００２９】
上タレット８Ｕに装着した刃先が右向きの工具９Ｒの刃先を検出するときは、図３に示すように、左タレット８Ｌに装着した工具型ツールセッタ２ａを割り出し、その基準端２２を定置型センサ３のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出面３ｚ、３ｘで検出して、左刃物台７Ｌの座標と基準端２２の座標との偏差を検出したあと、左刃物台７Ｌを右移動端に移動し、Ｘ軸方向には工具型センサ４が主軸軸線ａ上に来る位置に移動する。この状態で上タレット８Ｕに装着された計測対象の工具９Ｒを割り出し、その刃先を左刃物台の工具型センサ４のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出面４ｚ、４ｘに接触させ、そのときの上刃物台７Ｕの座標から工具補正値を検出する。
【００３０】
必要な工具の工具補正値が検出されたら、その値を当該工具についての工具補正値として制御器に設定し、定置型ツールセッタ１を図の想像線で示す収納位置に退避させて、通常のワーク加工動作に復帰する。
【００３１】
以上の実施例は、主軸軸線ａを挟んで一方の側に１個、他方の側に２個の合計３個のタレット刃物台を備えた２主軸対向旋盤の例であるが、両側に１個ずつのタレット刃物台を備えた、すなわち図１〜３における左タレット８Ｌが存在しない２タレットの２主軸対向旋盤においても同様な手順で上下１個ずつのタレットに装着した工具の刃先を検出することができる。この場合、図１〜３の上タレットに相当するタレットに装着された工具は、左チャック６Ｌに把持されたワークを加工し、右タレット８Ｒに装着された工具は、右チャック６Ｒに把持されたワークを加工することとなる。
【００３２】
図１〜３の上タレット８Ｕの代わりに上刃物台７Ｕに位相（回転角）を原点位相に固定可能な回転工具軸を装着し、当該上刃物台をＹ軸方向（図の紙面直角方向）にも移動位置決め可能にした複合旋盤と呼ばれる種類の２主軸対向旋盤も多く用いられている。そのような旋盤の場合には、回転工具軸を備えた刃物台（複合刃物台）に装着される工具を収容した工具マガジンに図５に示すような工具型ツールセッタ２ｂを搭載しておき、原点位相で固定した回転工具軸に自動工具交換装置で当該工具型ツールセッタ２ｂを装着し、前述した操作と同様な操作で、複合刃物台及び主軸軸線ａを挟んでこれと対向するタレット８Ｒに装着した工具の刃先を検出することができる。
【００３３】
また、主軸軸線ａを挟む両側にタレットを２個ずつ設けた４タレットの場合には、固定主軸側の上下のタレットに図４に示す工具型ツールセッタ２ａを装着して、固定主軸側の上タレットの工具型ツールセッタを割り出して、その基準端を定置型ツールセッタで検出したあと、移動主軸側の下タレットに装着した工具の刃先検出を行う。また、固定主軸側の下タレットに装着した工具型ツールセッタ２ａを割り出して、その基準端を定置型ツールセッタ１で検出したあと、右側の上タレットに装着した工具の刃先を検出する。固定主軸側の上下のタレットに装着した工具の刃先は、定置型ツールセッタ１で検出することができる。
【００３４】
図６〜８は、第２実施例を示した図で、２個のタレット刃物台を主軸軸線ａの片側にのみ配置した２主軸対向旋盤の例である。このような工作機械の場合には、図８に示すように、鈎型に屈曲してタレットの工具取付ステーションに装着されるシャンク２１ｃと、先端の検出センサ４との間に工具を装着可能な間隙２３を形成した工具型ツールセッタ２ｃを準備する。この工具型ツールセッタ２ｃにも、定置型のツールセッタ１で検出する基準端２２を設けておく。そして、この工具型ツールセッタ２ｃを固定主軸側の左タレット８Ｌの工具取付ステーションの１箇所に装着しておく。
【００３５】
このようなタレット配置の２主軸対向旋盤では、左タレット８Ｌに装着した工具９Ｌで左チャック６Ｌに把持したワークを加工し、右タレット８Ｒに装着した工具９Ｒで右チャック６Ｒに把持したワークを加工する。従って、左タレット８Ｌに装着した工具９Ｌの刃先は、固定主軸台５Ｌに設けた定置型ツールセッタ１で検出することができる。右刃物台７Ｒに装着した工具９Ｒの刃先を検出するときは、左刃物台７Ｌの工具型ツールセッタ２ｃを割り出し、その基準端２２を定置型ツールセッタ１で検出し、その検出値に基づいて工具型センサ４を主軸軸線上の検出位置に設置する。この状態で図７に示すように、右タレット８Ｒに装着した工具を工具型センサ４のＺ軸方向とＸ軸方向の検出面４ｚ、４ｘに接触させ、その接触が検出されたときの右刃物台７Ｒの座標から、工具補正値を検出することができる。
【００３６】
以上の説明から理解されるように、この発明によれば、移動主軸側にツールセッタを設けることなく、自動で行われる工具型ツールセッタの割出動作と刃物台の移動動作とにより工具型センサを検出位置に自動設置して、移動主軸側のワークを加工する工具の刃先を検出して、当該工具についての工具補正値を自動で制御器に設定することが可能になる。
【符号の説明】
【００３７】
１  定置型ツールセッタ
２（２ａ、２ｂ、２ｃ）  工具型ツールセッタ
４  工具型センサ
７Ｌ、７Ｕ  刃物台
９（９Ｌ、９Ｒ）  工具
２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）  シャンク
２２  基準端
ａ  主軸軸線
【図１】
2015013336.tif 000003
【図２】
2015013336.tif 000004
【図３】
2015013336.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015013336.tif 000008
【図７】
2015013336.tif 000009
【図８】
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