(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装置（ツールセッタ）に関し、センサを検出位置と収納位置とに進退させる構造を簡単かつコンパクトで、進退時のアームの移動空間を最小にできて、高速進退も可能な上記装置を得る。【解決手段】工具の刃先を検出する検出センサを湾曲したアームの先端に装着し、アームをその湾曲方向に移動自在に支持すると共に、これを長手方向に往復駆動する駆動装置を設ける。円弧状に屈曲したリニアモーションガイドのガイド部材自体をアームとし、シリンダなどの往復駆動装置をアームに連結する。【選択図】図１
2015006717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に工具の刃先を検出するセンサを装着したアームと、このアームを工作機械の加工領域にむけて進退させる駆動装置とを備えた工具刃先の検出装置において、前記アームが湾曲アームであり、前記駆動装置ないし前記アームの支持部材が、前記アームをその湾曲線を延長した軌跡に沿って長手方向に進退させる、工具刃先の位置検出装置。
【請求項２】
主軸台に隣接してその主軸先端側の定位置に設けた支持部材と、この支持部材に湾曲方向に移動自在に案内される湾曲アームと、この湾曲アーム先端の前記センサと、前記湾曲アームに連結されて当該アームを進退させる駆動装置とを備え、前記湾曲アームは、前記支持部材に案内されて前記センサが主軸軸線に向けて移動するように進出し、主軸台に沿う姿勢で加工領域から遮蔽された位置に退避する、請求項１記載の工具刃先の検出装置。
【請求項３】
前記支持部材と、当該支持部材から主軸軸線と略平行な方向に間隔を隔てた第２の支持部材とを備えている、請求項２記載の工具刃先の検出装置。
【請求項４】
前記湾曲が円弧である、請求項１、２又は３記載の工具刃先の検出装置。
【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装置（ツールセッタ）に関するもので、特に工具刃先を検出するセンサを検出位置と収納位置とに進退させる構造に特徴がある上記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。
【０００５】
工具刃先の検出の際には、刃先の移動領域内、すなわちワークの加工領域内の検出位置に検出センサを正確に設置しなければならない。また刃先の検出と工具補正値の設定を自動で行うには、検出センサを設置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構造とする必要がある。そこで、先端に検出センサを取り付けたアームを旋回ないし揺動させることにより、検出センサの設置と退避とを行わせるようにしている。
【０００６】
例えば、特許文献１及び２では、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、所定の設置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、進出時にはレール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なっている。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
工具刃先を検出するときの検出センサの設置位置は、主軸軸線上とするのが望ましい。一方、検出センサ及びこれを支持するアームは、加工時における工具及び刃物台の移動領域から完全に退避する必要があり、かつワークの加工中に飛散する切削液や切粉から検出センサを保護するために、加工領域から遮蔽された位置に退避する構造とするのが望ましい。
【００１０】
このようなことから、特許文献１〜３に記載された工具刃先の検出装置においても、進出時にアーム先端の検出センサを主軸軸線方向に移動し、退避時にはアームとその先端の検出センサを主軸台の側方に退避させている。加工領域を区画する隔壁は、ワークを把持するチャックの前面が加工領域に臨むように設けられており、従って主軸台の側方は、当該隔壁で加工領域から遮蔽されている。そしてこの隔壁には、検出センサとアームが通過可能な開口と、この開口を塞ぐ扉とが設けられる。
【００１１】
特許文献１、２に記載された構造の検出装置は、検出センサの進退時にアームの回動と、その回動軸方向の進退とを伴うので、２個の駆動源が必要であり、かつアームの移動に必要な空間が大きく、隔壁に設ける開口及びこれを閉鎖する扉も大型になる。
【００１２】
特許文献３に記載の検出装置は、特許文献１、２に記載の装置に比べて装置をコンパクトにでき、アームの移動空間も小さく、隔壁に設ける扉やドアも小さくなり、アームの主軸方向の進退動作とその進出移動端における揺動動作とが１個の駆動装置で連動して行われる利点があるが、揺動動作を伴うためにある程度の移動空間が必要であり、構造が複雑で、揺動時の慣性のために進退動作の高速化が制約されるなど改善の余地があった。
【００１３】
この発明は、特許文献３記載の発明を更に改良して、よりコンパクトで構造も簡単になり、かつ進退時のアームの移動空間を最小にできて、高速進退も可能な工具刃先の検出装置を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、工具の刃先を検出する検出センサ３を湾曲したアーム３１の先端に装着し、この湾曲したアームをその湾曲方向に移動自在に支持すると共に、これを長手方向に往復駆動する駆動装置３６を設けることによって、上記課題を解決したものである。湾曲の態様は、原理的には円弧に限定されないが、揺動が全く生じないこと、実用的には市販の部品を利用できるなどの理由で、円弧とするのが最も良い。
【００１５】
アームを湾曲方向に移動自在に案内する支持構造としては、例えば円弧状に屈曲したリニアモーションガイドのガイド部材自体を湾曲アーム３１とする構造が最も簡単で、部品点数も少なくすることができ、装置をコンパクトにできる。
【００１６】
アーム３１の支持は、アームのガイドに沿って自由移動する支持部材３４、３５を主軸台１の側方に設けた不動部材１５に固定してやればよく、アームを進退させる駆動装置は、シリンダ３６などの往復駆動装置をアーム３１に連結すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の工具刃先の検出装置は、検出センサを計測位置と収納位置に進退させる構造が極めてコンパクトで、退避時の収納スペースや進退時の移動空間も小さくなり、そのため、従来構造の装置を搭載できなかった機械にも搭載が可能となり、工具補正値の自動設定が可能になる。
【００１８】
この発明の工具刃先の検出装置は、コンパクトであるため、移動する主軸台にも搭載が可能で、２主軸対向旋盤の移動側主軸台に固定側主軸台と同様に搭載が可能で、移動側主軸台の移動空間が小さくなり、隣接する機器をコンパクトに配置でき、機械の小型化を図ることができる。
【００１９】
また、検出センサを進退させるときのセンサやアームの移動空間が小さく、小面積の開口とそれを閉鎖する扉を設けるだけで加工領域から遮蔽できるので、加工時に飛散する切削液や切粉による故障のリスクを避ける構造とすることが容易である。
【００２０】
更に、装置構造を簡略化でき、装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】検出センサの進出状態を示す平面図
【図２】検出センサの退避状態を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次にこの発明の最も好ましい実施形態を示す図１、２を参照して、この発明を具体的に説明する。図１及び２は、旋盤の主軸部分をベッド面と平行な方向から見た図で、図の左右方向が主軸方向（Ｚ軸方向）、紙面直角方向が工具の切り込み送り方向（Ｘ軸方向）である。図には、主軸台１、当該主軸台に軸支された図示されていない主軸の先端に装着したワークチャック１１、主軸を回転駆動する主軸モータ１２、当該主軸モータと前記主軸を回転連結するベルト伝動装置１３及び刃物台２が示されている。
【００２３】
工具の刃先を検出する検出センサ３は、円弧状のアーム（以下、「円弧アーム」と言う。）３１の先端にブラケット３２を介して装着されている。検出センサ３は、そのＸ軸方向とＺ軸方向との両面に検出面３０を備えており、これらの検出面３０に工具の刃先が触れたときに、図示しない信号線を通して、図示しない制御器に検出信号を送るものである。円弧アーム３１は、それ自体が円弧ガイドを形成するガイド部材で形成されており、図の裏側にガイド溝３３を備え、このガイド溝に沿って自由移動可能な支持部材（スライダないしナット）３４、３５が主軸台１の側方の支持台１５に固定して設けられている。円弧アーム３１の中間位置には、シリンダ３６のピストンロッド３７の先端が図の紙面直角方向の軸回りに揺動自在に連結されている。シリンダ３６のヘッドエンド側の端部は、支持台１５に図の紙面直角方向の軸回りに揺動自在に支持されている。
【００２４】
旋盤の加工領域を区画する隔壁４は、ワークチャック１１が加工領域ａに臨むように設けられており、この隔壁に設けたセンサ収納箱４０の円弧アーム３１が通過する部分には、開口４１とそれを塞ぐ扉４２とが設けられている。扉４２はセンサ収納箱４０に設けたピン４３回りに揺動して開閉される構造で、これを開閉するシリンダ４４が設けられている。
【００２５】
シリンダ３６を縮退すると、円弧アーム３１及びその先端の検出センサ３は、図２に示すように、アームの円弧とそれを延長した円弧軌跡に沿って主軸台１の側方へと退避する。このとき検出センサ３は、センサ収納箱４０に収納され、扉４２を閉じることで加工領域ａから遮断され、検出センサ３への切削液や切粉の付着が防止される。工具刃先の位置を検出するときは、まず扉４２を開き、次にシリンダ３６を伸張する。円弧アーム３１は、円弧軌跡を描いて進出し、検出センサ３を主軸軸線上に設定する。この状態で刃物台２をＺ軸及びＸ軸方向に移動して、これに装着された工具２０の刃先をセンサ３に接触させることにより、工具の刃先の位置が検出され、そのときの刃物台２の位置から工具補正量が求められて、制御器に設定される。刃先の検出作業が終了したら、シリンダ３６を縮退し、扉４２を閉じることによって、検出センサ３を加工領域から隔離したセンサ収納箱４０内に退避させる。
【００２６】
以上の実施例から理解されるように、この発明の工具刃先の検出装置における検出センサの進退装置は、構造が極めて簡単で、その進退方向もアームの湾曲方向に沿う方向のみであり、高速での進退が可能であり、かつ隔壁ないしセンサ収納箱に設ける開口や扉も小さくできる。
【００２７】
なお、上記実施例では、円弧アームを不動位置に設けた２個の支持部材３４、３５で移動自在に支持しており、円弧アーム３１は、その円弧に沿った正確な円弧軌跡を描いて進退する。この進退動作は最も好ましいものであるが、アーム３１の若干の振れを許容してよいなら、アームの進出側の支持部材３４と、この支持部材から離れた位置でアームの進出端を規定するストッパとで検出センサ３の進出位置を設定する構造も可能である。その場合には、１個の支持部材３４をできるだけ隔壁ないしセンサ収納箱の開口４１に近い位置に設け、駆動装置となるシリンダ３６などは、アームとの連結端が直線移動するように固定して設けるのがよい。
【符号の説明】
【００２８】
３  検出センサ
３１  円弧アーム
３６  駆動装置
３４  支持部材
３５  支持部材
３６  シリンダ
【図１】
2015006717.tif 000003
【図２】
2015006717.tif 000004