(57)【要約】【課題】構造が簡単で装置をコンパクトにすることができるとともに、工具マガジンの工具交換位置において工具の折損を迅速に検出することができる工具折損検出装置を提供する。【解決手段】工具マガジン１５を覆うカバーケース１８内で、工具交換位置に割り出し回転される１つの工具把持部１７と対応する位置に検出部材１０を配設する。位置決め機構２２により、検出部材１０の検出針２１を主軸１３から工具把持部１７に受け渡される工具１４に対して軸線方向に移動させて、その工具１４の先端と対応する検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂに位置決め配置する。この検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂにおいて、検出針２１を工具１４の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に移動させて、工具１４の折損を検出する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、
前記工具マガジンを覆うカバーケース内で、工具交換位置に割り出し回転される１つの工具把持部と対応する位置には検出部材を配設し、その検出部材を、主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設けたことを特徴とする工具折損検出装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は、検出部材をカバーケース内の退避位置からカバーケース外の突出位置に移動させた後、工具の軸線方向に沿って移動させることを特徴とする請求項１に記載の工具折損検出装置。
【請求項３】
前記位置決め手段は、先端に検出部材を支持するリンクと、そのリンクを工具に対して接離移動可能及び工具の軸線方向へ変移可能に案内支持する支持部材と、前記リンクを変移させるためのアクチュエータとからなることを特徴とする請求項２に記載の工具折損検出装置。
【請求項４】
前記支持部材をカバーケースの内側面に回動可能に支持し、前記リンクを前記支持部材に対してその長さ方向にスライド可能に支持したことを特徴とする請求項３に記載の工具折損検出装置。
【請求項５】
前記アクチュエータを前記カバーケースの上端部に設け、その駆動軸を回動レバーを介して前記リンクの上端に連結したことを特徴とする請求項４に記載の工具折損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械における工具折損検出装置に関するものである。特に、この発明は、外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、工具把持部と主軸との間で工具を交換するように構成した工作機械において、工具の交換時に工具の折損状態を検出する工具折損検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の工具折損検出装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成のものが知られている。
【０００３】
すなわち、特許文献１の構成では、工具折損検出装置が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に配設されている。そして、加工終了後に工具を装着した主軸が加工位置から工具検出位置に移動されて、工具の先端がセンサに対向配置され、工具がセンサに向かって軸線方向に移動されることにより、工具の先端が検出されて工具の折損が検出されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２の構成では、工具マガジンの各工具把持部ごとに取付部が設けられ、この取付部に検出部材が各別に取り付けられている。そして、工具交換に際して、工具把持部に工具が把持されるとき、この検出部材により工具の折損が検出されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４１１６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１９６２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来の工具折損検出装置においては、次のような問題があった。
【０００７】
まず、特許文献１の構成では、加工の終了後に、主軸が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う必要があるため、その検出動作に時間がかかった。このため、結果として加工に要する時間も長くなるものであった。また、工具がセンサに向かって軸線方向に移動して、工具の折損検出が行われるため、工具折損検出装置を設置するために広いスペースが必要になって、工作機械全体が大型になった。
【０００８】
さらに、特許文献２の構成では、工具マガジン上の複数の工具把持部に検出部材が各別に設けられているため、工具折損検出装置の構造が複雑でコストが高くなるものであった。
【０００９】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、構造が簡単で装置をコンパクトにすることができるとともに、工具マガジンの工具交換位置において工具の折損を迅速に検出することができて、加工時間を短くして加工効率を向上することが可能な工具折損検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、前記工具マガジンを覆うカバーケース内で、工具交換位置に割り出し回転される１つの工具把持部と対応する位置には検出部材を配設し、その検出部材を、主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、工具マガジン上の複数の工具把持部に検出部材を各別に配設した特許文献２の従来装置に比較して、装置の構造が簡単にすることができる。また、主軸が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う特許文献１の従来装置とは異なり、工具マガジンの工具交換位置において、工具の折損を迅速に検出することができて、加工効率を向上させることができる。加えて、特許文献１の従来装置とは異なり、検出部材が工具マガジンの近傍に配置されることになるため、全体をコンパクト化できる。加えて、工作機械の加工運転時には、検出部材が工具マガジンのカバーケース内に収納配置されているため、検出部材に切粉やクーラントが付着するおそれを防止することもできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記位置決め手段が、検出部材をカバーケース内の退避位置からカバーケース外の突出位置に移動させた後、工具の軸線方向に沿って移動させることを特徴とするものである。
【００１３】
従って、この請求項２に記載の発明によれば、検出部材を工具による加工作業エリアから離隔配置でき、結果として加工作業エリアを広くすることが可能になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記位置決め手段が、先端に検出部材を支持するリンクと、そのリンクを工具に対して接離移動可能及び工具の軸線方向へ変移可能に案内支持する支持部材と、前記リンクを移動及び回動させるためのアクチュエータとからなることを特徴とするものである。
【００１５】
従って、この請求項３に記載の発明によれば、ひとつのアクチュエータにより検出部材をカバーケース内の退避位置から突出位置に移動させて、工具の先端と対応する検出位置に確実に位置決め配置することができ、構成を簡単にすることが可能になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記支持部材をカバーケースの内側面に回動可能に支持し、前記リンクを前記支持部材に対してその長さ方向にスライド可能に支持したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記アクチュエータを前記カバーケースの上端部に設け、その駆動軸を回動レバーを介して前記リンクの上端に連結したことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、この工作機械においては、左右方向に移動可能なフレーム１１に主軸装置１２が上下方向及び前後方向へ移動可能に配設されている。主軸装置１２には主軸１３が回転可能に支持され、その主軸１３の先端にはドリル等の工具１４が着脱可能に装着されている。そして、この工具１４が回転されながら、所定の上下、左右位置で主軸装置１２が前後方向へ移動されることにより、図示しないテーブル上の同じく図示しないワークに対してドリル加工やリーマ加工等の所要の加工が施されるようになっている。なお、図５には、主軸装置１２を上下、左右、前後に動作させるためのモータ群１２ａが図示されている。
【００２０】
前記主軸装置１２に対応して、フレーム１１の上部には円板状の工具マガジン１５が支軸１６を介して図示しないモータにより回転可能に配設され、その外周の一部には切欠部１５ａが形成されている。工具マガジン１５の切欠部１５ａを除く外周には複数の工具把持部１７が所定間隔おきに配設され、それらの工具把持部１７には工具１４を把持するための一対の把持爪１７ａがそれぞれ設けられている。
【００２１】
前記工具マガジン１５を覆うように、フレーム１１上にはカバーケース１８が取り付けられ、その下面には工具交換を行うための開口部１８ａが形成されている。工具マガジン１５の切欠部１５ａには、カバーケース１８の開口部１８ａを開閉するためのカバー１９が取り付けられている。そして、主軸１３に装着された工具１４により、ワークに対して加工が施されている間は、工具マガジン１５が図１に実線で示す位置に回転配置されて、各工具把持部１７がカバーケース１８内に収納されるとともに、カバーケース１８の開口部１８ａがカバー１９により閉鎖されている。この閉鎖により、カバーケース１８内に切削屑や塵埃等が入り込まないようになっている。
【００２２】
また、ワークに対する所定の加工が終了したときには、工具マガジン１５が割り出し回転されて、図１に鎖線で示すように、工具１４を把持していない空の１つの工具把持部１７が主軸１３と対応する工具交換位置Ｐに配置される。この状態で、主軸装置１２が前記モータ群１２ａのひとつのモータにより工具把持部１７に向かって上方に移動されて、主軸１３に装着されている加工済みの工具１４が工具把持部１７に把持される。そして、主軸装置１２が後退移動されることにより、工具１４が主軸１３から工具把持部１７に受け渡されるようになっている。
【００２３】
その後、工具マガジン１５が再度割り出し回転されて、次の加工のための新たな工具１４を把持した工具把持部１７が主軸１３と対応する工具交換位置Ｐに配置される。この状態で、主軸装置１２が前記モータ群１２ａのひとつのモータにより前進移動されることにより、工具１４が工具把持部１７から主軸１３に装着され、次いで、工具把持部１７による工具把持が解放され、工具１４が主軸１３に受け渡される。そして、この工具１４の交換後に、主軸装置１２が下方に移動されて、主軸１３に装着された工具１４により、ワークに対する加工が再開されるようになっている。
【００２４】
図１に示すように、前記工具マガジン１５を覆うカバーケース１８内において、工具交換位置Ｐに割り出し回転された１つの工具把持部１７と対応する位置には、工具折損検出装置２０が配設されている。そして、工具１４の交換時において、主軸１３から工具把持部１７に加工済みの工具１４が受け渡される際に、この工具折損検出装置２０の検出針２１が工具１４の先端に接触されて、工具１４の折損状態が検出されるようになっている。
【００２５】
図１〜図３に示すように、前記工具折損検出装置２０に関連して、カバーケース１８の内側に位置決め手段としての位置決め機構２２が配設されている。そして、この位置決め機構２２により、前記検出針２１がカバーケース１８内の退避位置ｐ１からカバーケース１８外の突出位置ｐ２に移動される。そして、その後、検出針２１が工具１４の軸線方向に沿って移動されて、工具１４の先端と対応する検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂに位置決め配置されるようになっている。この場合、各工具把持部１７に把持される工具１４ごとに、工具１４の長さに対応する検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂのデータが図５に示す制御装置３５のメモリ等に予め記憶され、そのデータに基づいて制御装置３５により、位置決め機構２２が作動制御されるようになっている。すなわち、工具１４の折損検出に際して、検出部材１０の検出針２１が適当な検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂに配置されるようになっている。
【００２６】
すなわち、前記位置決め機構２２では、カバーケース１８の内面にＬＭガイドよりなる支持部材２３がブラケット２４を介して左右方向に水平な支軸２５により回動可能に支持されている。前記支持部材２３にはリンク２６が中間部において、そのスライドレール部２６ａ及び支持部材２３側のボール２７を介して自身の長さ方向にスライド可能に支持されている。リンク２６の下端には前記検出針２１が取付板２８を介して支軸２９により回動可能に支持され、その取付板２８上には非接触ドグ３０が固定されている。非接触ドグ３０と対応するように、リンク２６の先端部には光学センサ３１が配設されている。そして、このセンサ３１、前記検出針２１等により、検出部材１０が構成されている。
【００２７】
前記カバーケース１８の内面には、モータ等よりなるアクチュエータ３２が配設されている。アクチュエータ３２の駆動軸３２ａには回動レバー３３が取り付けられ、その先端が連結ピン３４を介してリンク２６の上端に連結されている。そして、主軸１３に装着された工具１４により、ワークに対して加工が施されている間は、図２に実線で示すように、回動レバー３３が上方起立位置に配置されている。このため、リンク２６も上方位置に配置され、そのリンク２６上の検出針２１を含む検出部材１０がカバーケース１８内の退避位置ｐ１に配置されている。
【００２８】
また、ワークの加工終了後に、工具マガジン１５の割り出し回転により、所定の工具把持部１７が工具交換位置Ｐに配置されたときには、アクチュエータ３２により回動レバー３３が図２の時計方向に回動される。これにより、リンク２６が支持部材２３の案内作用にて支持部材２３の回動をともないながら下方に向かって移動されて、同図に鎖線で示すように、リンク２６上の検出部材１０がカバーケース１８内の退避位置ｐ１からカバーケース１８外の突出位置ｐ２に移動される。
【００２９】
その後、回動レバー３３の同方向への継続回動に伴って、さらに下方移動するとともに、リンク２６が支持部材２３の支軸２５を中心に反時計方向に大きく回動され、検出部材１０が主軸１３上の工具１４の軸線方向に沿って移動される。そして、この工具１４の長さに対応するデータに基づいて、アクチュエータ３２の回転が停止され、検出針２１が工具１４の各種長さに対応する検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂ間の適当位置に位置決め配置される。
【００３０】
この状態で、図４に示すように、前記主軸装置１２が図示しない移動用モータにより工具把持部１７に向かって上方に移動され、主軸１３に装着されている工具１４の先端が検出針２１を横切って移動される。すなわち、この実施形態においては、主軸装置１２を上下方向に移動させるためのモータ群１２ａや制御装置３５により、検出部材１０の検出針２１を工具１４の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に移動させるための作動手段が構成されている。
【００３１】
よって、工具１４が折損していない場合には、検出針２１が工具１４の先端部との接触により図４の時計方向に回動される。これにより、同図に鎖線で示すように非接触ドグ３０がセンサ３１に近接配置されて、そのセンサ３１により工具１４の非折損状態が検出される。これに対して、工具１４が折損している場合には、検出針２１が工具１４の先端部と接触しないため回動されることがなく、同図に実線で示す状態に維持されている。このため、非接触ドグ３０がセンサ３１に近接配置されない。このため、そのセンサ３１により工具１４の折損状態が検出される。
【００３２】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この工具折損検出装置２０においては、工具マガジン１５を覆うカバーケース１８内で、工具交換位置Ｐに割り出し回転される１つの工具把持部１７と対応する位置に検出部材１０が配設されている。そして、この検出部材１０の検出針２１が位置決め機構２２により、工具１４の各種長さに対応した検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂ間の適当な位置に位置決め配置される。その後、工具１４の移動に基づいて、検出針２１が検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂにおいて工具１４の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に移動されて、工具１４の折損が検出される。
【００３３】
従って、工具交換位置Ｐに対応配置される１つの検出部材１０により工具１４の折損を検出できる。このため、工具マガジン１５上の複数の工具把持部１７に対して検出部材１０をそれぞれに配設した従来装置に比較して、工具マガジン１５の構造が簡単になる。
【００３４】
（２）  また、工具マガジン１５の工具交換位置Ｐにおいて、工具１４の折損を検出することができるため、主軸１３が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う従来装置とは異なり、折損検出を迅速に行うことができる。このため、工具交換に要する時間を短くして、加工時間の短縮に寄与できる。
【００３５】
（３）  さらに、検出部材１０が工具マガジン１５のカバーケース１８内に収納配置されているため、ワークの加工中において検出針２１に切粉やクーラントが付着するおそれを防止することもでき、誤検出を未然に防止できる。
【００３６】
（４）  この工具折損検出装置２０においては、リンク２６、回動レバー３３、支持部材２３等よりなる位置決め機構２２により、検出部材１０の検出針２１がカバーケース１８内の退避位置ｐ１からカバーケース１８外の突出位置ｐ２に移動される。引き続き、位置決め機構２２の動作により検出針２１が工具１４の軸線方向に沿って移動される。このため、検出針２１の退避位置ｐ１から突出位置ｐ２への移動と工具１４の軸線方向への移動とを、１つのアクチュエータ３２を含む１つの位置決め機構２２によって行うことができ、構成が簡単である。
【００３７】
（５）  この工具折損検出装置２０においては、検出針２１が退避位置ｐ１から突出位置ｐ２に移動して折損検出が行われる。従って、工具折損検出装置２０を工具１４による加工作業エリアから離隔配置することができ、このため、広い加工作業エリアを確保することが可能になる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３９】
さて、この第２実施形態においては、図６及び図７に示すように、工具マガジン１５用の支軸１６と同軸位置に、位置決め機構２２を構成するモータ等のアクチュエータ３６がブラケット３７を介して固定されている。そのアクチュエータ３６の駆動軸３６ａには支持レバー３８が取り付けられている。支持レバー３８の下端には作動手段としての作動機構３９を構成するロータリシリンダ等のアクチュエータ４０が取り付けられ、その駆動軸４０ａには検出針２１が取り付けられている。アクチュエータ４０に連設するように、支持レバー３８上には検出部材１０のセンサ４１が配設されている。このセンサ４１は、検出部材１０の検出針２１を有する駆動軸４０ａの回転に基づいて検出動作を行う。
【００４０】
そして、主軸１３に装着された工具１４により、ワークに対して加工が施されている間は、図６に実線で示すように、アクチュエータ４０により検出針２１が退避位置ｐ１に回動配置されて、工具マガジン１５のカバーケース１８内に収容されている。また、工具１４の交換に際して、主軸１３に装着された工具１４が工具マガジン１５の工具把持部１７に受け渡されるときには、まず位置決め機構２２のアクチュエータ３６により、支持レバー３８が図７の時計方向に回動される。この回動により、検出針２１が工具１４の長さに応じてその工具１４の軸線方向に沿って移動され、工具１４の先端と対応する所定の検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂの適当位置に位置決め配置される。
【００４１】
その後、作動機構３９のアクチュエータ４０により、検出針２１が図６の時計方向に回動されて、工具１４の先端を横切るように移動される。そして、工具１４が折損していない場合には、同図に鎖線で示すように、検出針２１が工具１４の先端に接触した状態で回動規制され、その回動位置に基づいてセンサ４１により工具１４の非折損状態が検出される。これに対して、工具１４が折損している場合には、検出針２１が工具１４の先端に接触することなく垂下位置まで回動され、その回動位置に基づいてセンサ４１により工具１４の折損状態が検出される。
【００４２】
従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６）  この工具折損検出装置２０においては、検出針２１が位置決め機構２２のアクチュエータ３６により、工具１４の先端と対応する検出位置ｐ３ａ〜ｐ３ｂの適当位置に位置決め配置される。そして、引き続き、作動機構３９のアクチュエータ４０により工具１４の先端に対して検出動作されるようになっている。このため、２つのアクチュエータ３６，４０により、検出針２１の位置決め配置と検出動作とを順次迅速に行うことができるとともに、センサ３１を含む検出機構をコンパクトにすることが可能になる。
【００４３】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記各実施形態において、センサ３１，４１として、機械スイッチよりなるものを用いること。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、構造が簡単で装置をコンパクトにすることができるとともに、工具マガジンの工具交換位置において工具の折損を迅速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の工具折損検出装置を示す正面図。
【図２】図２の工具折損検出装置を拡大して示す要部側断面図。
【図３】図１の３−３線における部分拡大断面図。
【図４】図２の４−４線における部分拡大断面図。
【図５】実施形態の電気構成を示すブロック図。
【図６】第２実施形態の工具折損検出装置を示す要部正面図。
【図７】図６の工具折損検出装置の要部側断面図。
【符号の説明】
１０…検出部材、１２…主軸装置、１３…主軸、１４…工具、１５…工具マガジン、１７…工具把持部、１８…カバーケース、２０…工具折損検出装置、２１…検出針、２２…位置決め手段としての位置決め機構、２３…支持部材、２６…リンク、３０…非接触ドグ、３１…センサ、３２…アクチュエータ、３２ａ…駆動軸、３３…回動レバー、３６…アクチュエータ、３６ａ…駆動軸、３９…作動手段としての作動機構、４０…アクチュエータ、４０ａ…駆動軸、４１…センサ、Ｐ…工具交換位置、ｐ１…退避位置、ｐ２…突出位置、ｐ３ａ〜ｐ３ｂ…検出位置。
【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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【図７】
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