(57)【要約】【課題】  工具の折損検知を素早く行うことができるとともに、折損検知と並行して新工具の装着を行うことができ、検出時間の短縮を図ることができる工具折損検出装置を提供する。【解決手段】  工具交換アーム１５の先端部に旧工具Ｔｏを把持する旧工具把持具１７と、新工具Ｔｎを把持する新工具把持具１８を互いに近接して装着する。旧工具把持具１７が待機位置Ｐ１に保持され、かつ新工具把持具１８が新工具Ｔｎの工具搬入出位置Ｐ３に停止された状態において、タッチセンサ２９の接触子２６を旧工具把持具１７の旋回移動軌跡の終点とほぼ対応する位置に保持する。このため、主軸から旧工具Ｔｏを抜き取った後に旧工具Ｔｏの先端部の折損状態を素早く検出することができ、新旧工具の交換動作を迅速に行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置において正逆回転される工具交換アームの先端部に旧工具を把持する旧工具把持具と、新工具を把持する新工具把持具を位相角が１８０度以下となるように装着し、前記旧工具把持具が主軸と対応する工具交換位置から工具マガジンと対応する工具搬入出位置を経て待機位置へ移動する移動軌跡のうち工具搬入出位置と待機位置との移動軌跡上に旧工具の先端部に接触するタッチセンサを配置したことを特徴とする工具折損検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記タッチセンサは、旧工具の長さ寸法に応じて位置調節機構によって検出位置の調節が自動的に行われるように構成されていることを特徴とする工具折損検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記工具交換アームの旋回方向に関する前記両把持具の位相角は１０度〜４５度に設定されていることを特徴とする工具折損検出装置。
【請求項４】
請求項３において、前記タッチセンサは、前記待機位置の近傍に設けられていることを特徴とする工具折損検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、前記タッチセンサは、所定位置において往復回動される傾動アームと、該傾動アームの先端に取り付けられた弾性変形可能な接触子と、所定位置に支持され、前記傾動アームの基端部の回動軌跡と対応して配設された近接スイッチとにより構成されていることを特徴とする工具折損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械においてワークを加工した使用済みの工具の先端部の折損の有無を検出することができる工具折損検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械においては、主軸に装着された工具によってワークを加工し、加工作業が終了すると、使用済みの旧工具を工具マガジン内の新工具と自動的に交換するための自動工具交換装置が備えられている。この自動工具交換装置は、旧工具を把持する旧工具把持具と、新工具を把持する新工具把持具と備えた工具交換アームによって、主軸から旧工具を受け取るとともに、工具マガジンから工具搬入出機構によって工具搬入出位置に移動された新工具を受けとる。そして、工具交換アームを１８０度旋回させて、新旧工具の交換を行うようになっている。
【０００３】
旧工具の先端部の折損状態を検出するため、工具交換アームに把持された旧工具をその軸方向に工具交換アームとともに移動させて、旧工具の先端をタッチセンサに接触させる方式を採用した工具折損検出装置が提案されている。（特許文献１参照）
又、旧工具の折損状態を検出するため、旧工具把持具の旋回移動軌跡と対応して、旧工具の先端部に接触するタッチセンサを備えた工具折損検出装置も提案されている。（特許文献２参照）
さらに、旧工具の折損状態を検出するため、旧工具把持具の旋回移動軌跡と対応して、旧工具の先端部の折損を検知する非タッチ式の光電センサを用いた工具折損検出装置も提案されている。（特許文献３参照）
【特許文献１】特開平１１−９０７８６号公報
【特許文献２】特開２００１−１３８１８０
【特許文献３】特開２０００−１７６７７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された工具折損検出装置においては、工具交換アームに把持された旧工具を軸方向に移動させて、工具の先端をタッチセンサに接触させる方式を採用しているので、折損状態の検出時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
又、特許文献２に記載された工具折損検出装置においては、旧工具把持具の旋回軌跡上にタッチセンサを配置しているので、旋回中に接触するためタッチセンサに対する負荷が大きくなり、タッチセンサの検出不良或いはタッチセンサの寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献３に記載された装置においては、自動工具交換装置の特性上、旧工具が工具交換アームの把持具に把持された直後に、新工具が把持具に装着されるため、誤って新工具の通過を検知してしまうという問題が起こり得る。この問題に対処するために、制御を工夫したり光電センサを退避させたりする等の方法が必要になるが、いずれも制御或いは装置自体が複雑となるばかりでなく、折損状態の検出時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、工具の折損検知を素早く行うことができるとともに、折損検知を行うのと並行して新工具の装着を行うことができ、検出時間の短縮を図ることができ、さらに旧工具のみを確実に検知することができる工具折損検出装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、上記目的に加えて、タッチセンサにかかる負荷を低減してその寿命を長くすることができる工具折損検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定位置において正逆回転される工具交換アームの先端部に旧工具を把持する旧工具把持具と、新工具を把持する新工具把持具を位相角が１８０度以下となるように装着し、前記旧工具把持具が主軸と対応する工具交換位置から工具マガジンと対応する工具搬入出位置を経て待機位置へ移動する移動軌跡のうち工具搬入出位置と待機位置との移動軌跡上に旧工具の先端部に接触するタッチセンサを配置したことを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記タッチセンサは、旧工具の長さ寸法に応じて位置調節機構によって検出位置の調節が自動的に行われるように構成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記工具交換アームの旋回方向に関する前記両把持具の位相角は１０度〜４５度に設定されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記タッチセンサは、前記待機位置の近傍に設けられていることを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記タッチセンサは、所定位置において往復回動される傾動アームと、該傾動アームの先端に取り付けられた弾性変形可能な接触子と、所定位置に支持され、前記傾動アームの基端部の回動軌跡と対応して配設された近接スイッチとにより構成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明は、旧工具把持具が主軸から旧工具を受け取って待機位置へ移動し、かつ新工具把持具が主軸側から工具搬入出位置に移動されるまでの行程のうち、工具搬入出位置から待機位置までの旧工具把持具の移動軌跡上において、タッチセンサにより旧工具の先端部の折損を検出することができる。このため、工具の折損検知を素早く行うことができるとともに、折損検知と並行して新工具把持具への新工具の装着を行うことができ、検出時間の短縮を図ることができる。又、新工具把持具は旧工具把持具の待機位置へは移動しないので、旧工具の折損のみを確実に検知することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、タッチセンサが旧工具の長さ寸法に応じて位置調節機構によって検出位置の調節が自動的に行われるので、手作業により面倒な位置調節を行わなくても済むという利点がある。
【００１５】
請求項３記載の発明は、工具交換アームの旋回方向に関する前記両把持具の位相角が１０度〜４５度に設定されているので、さらに検出時間の短縮を図ることができる。
請求項４記載の発明は、旧工具把持具の旋回移動速度が低下する待機位置近傍において、折損の検知が行われるので、タッチセンサにかかる負荷を低減してその寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した工具折損検出装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図３は工作機械全体を示す正面図である。フレーム１１には主軸１２が図示しない駆動機構によりＸ軸（図２の左右）方向、Ｙ軸（図２の上下）方向及びＺ軸（図２の紙面直交）方向にそれぞれ往復動可能に装着されている。前記フレーム１１には新旧の工具をストックする工具マガジン１３が装着されている。さらに、フレーム１１の上部には主軸１２に装着された使用済みの旧工具Ｔｏと工具マガジン１３にストックされている新工具Ｔｎとの交換を行うための工具自動交換装置１４が装着されている。
【００１７】
上記工具自動交換装置１４は前記フレーム１１の所定位置において図示しないサーボモータにより正逆回転可能に装着された工具交換アーム１５と、前記工具マガジン１３と工具交換アーム１５との間で新旧工具の搬入出を行うための工具搬入出機構１６とによって構成されている。前記工具交換アーム１５の先端部には旧工具Ｔｏを把持するための旧工具把持具１７と新工具Ｔｎを把持するための新工具把持具１８が装着されている。図１に示すように前記旧工具把持具１７と新工具把持具１８の工具交換アーム１５の旋回中心Ｏに関する位相角αは１８０度以下に設定されている。この位相角αは、１０度〜４５度が望ましく、この実施形態では３０度となっている。
【００１８】
前記旧工具把持具１７は工具交換アーム１５によって図４に示す待機位置Ｐ１から主軸１２と対応する工具交換位置Ｐ２との間で往復旋回移動される。新工具把持具１８は、工具交換アーム１５によって図４に示す工具搬入出位置Ｐ３から主軸１２と対応する工具交換位置Ｐ２との間で往復旋回移動される。
【００１９】
前記工具搬入出機構１６は、主軸１２上から工具搬入出位置Ｐ３に移動された旧工具Ｔｏを工具マガジン１３に格納し、工具マガジン１３内の新工具Ｔｎを工具搬入出位置Ｐ３に搬出するように構成されている。この工具搬入出機構１６は新工具Ｔｎ又は旧工具Ｔｏを工具ホルダ１９とともに搬入出する工具ポット２０を備えているが、その移動機構ついての説明は省略する。又、旧工具把持具１７及び新工具把持具１８は把持した工具ホルダ１９をロック又はアンロックする機構を備えているが、この構成と動作についても説明を省略する。
【００２０】
次に、この発明の要部である工具折損検出装置について説明する。
図１及び図２に示すように、前記フレーム１１の上面にはブラケット２１を介して可動支持体２２が装着され、この可動支持体２２の先端部には取付板２３を介して傾動アーム２４が軸２５を中心に傾動可能に支持されている。この傾動アーム２４の下側先端部には、弾性変形可能な棒バネとコイルバネを直列に連結してなる接触子２６が取り付けられている。この接触子２６は、旧工具Ｔｏを把持した旧工具把持具１７が工具搬入出位置Ｐ３から待機位置Ｐ１まで旋回移動する移動軌跡上において、待機位置Ｐ１の近傍に配設されている。前記取付板２３の前面には近接スイッチ２７が取り付けられ、前記傾動アーム２４の上側基端部には、作動子２８が嵌合されている。この実施形態では、前記傾動アーム２４、接触子２６、近接スイッチ２７及び作動子２８等によって、タッチセンサ２９が構成されている。
【００２１】
従って、旧工具Ｔｏが工具搬入出位置Ｐ３から待機位置Ｐ１まで旋回移動され、待機位置Ｐ１の近傍において、接触子２６が旧工具Ｔｏの先端部により押動されると、傾動アーム２４が傾動され、作動子２８が前記近接スイッチ２７に対応すると、旧工具Ｔｏが正常であることが検出される。反対に、旧工具Ｔｏの先端部が折損していて、前記接触子２６が押動されなかった場合には、傾動アーム２４が所定位置に停止されたままとなり、所定の検出時間内において作動子２８が近接スイッチ２７と対応せず、旧工具Ｔｏの先端部の折損状態が検出されるようになっている。
【００２２】
図２に示す各種の旧工具Ｔｏの長さ寸法は、工作機械を運転する制御信号を出力するための制御装置（図示略）に設けた記憶媒体に予め記憶されている。そして、交換される旧工具の長さ寸法に応じて、前記可動支持体２２が図示しない位置調整機構によって旧工具Ｔｏの軸線方向に位置調整され、前記接触子２６が旧工具Ｔｏの先端部の折損状態を検出可能な適正位置に移動される。
【００２３】
次に、前記のように構成された工具折損検出装置について、その動作を説明する。
図１及び図４は、工具交換アーム１５が上側に回転され、旧工具把持具１７が待機位置Ｐ１に、新工具把持具１８が工具搬入出位置Ｐ３に停止された初期状態を示す。この状態において、前記主軸１２に保持された工具によるワークの加工動作が終了した後、使用済みの旧工具Ｔｏを工具マガジン１３側の新工具Ｔｎと交換するには、工具交換アーム１５を図４に実線で示す初期位置から反時計回り方向に回動し、二点鎖線で示す反転位置に停止する。これにより、旧工具把持具１７が主軸１２と対応する工具交換位置Ｐ２に移動停止され、新工具把持具１８は主軸１２の右方付近に保持される。この状態で、主軸１２を上方向（Ｙ軸）に移動させて、旧工具Ｔｏを旧工具把持具１７に嵌合し、主軸１２をＺ軸方向に後退させて、旧工具Ｔｏを旧工具把持具１７に受け渡す。
【００２４】
次に、前記工具交換アーム１５が図４の二点鎖線で示す反転位置から時計回り方向に回動されると、図５に示すように旧工具Ｔｏを保持した旧工具把持具１７が待機位置Ｐ１に、空の新工具把持具１８が工具搬入出位置Ｐ３に移動停止される。このとき、旧工具Ｔｏの先端部が折損していない正常状態の場合には、旧工具Ｔｏの先端部によって、接触子２６が押動されて、傾動アーム２４が軸２５を中心に反時計回り方向に回動され、作動子２８が近接スイッチ２７と対応し、旧工具Ｔｏが正常であることが検出される。
【００２５】
図５において新工具把持具１８の上方に待機していた工具搬入出機構１６の工具ポット２０がＹ軸方向に下降動作され、新工具Ｔｎが工具搬入出位置Ｐ３に移動され、新工具Ｔｎが新工具把持具１８に受け渡される。この受け渡し動作は、工具ポット２０が下降して、新工具Ｔｎの工具ホルダ１９を新工具把持具１８に嵌合した後、工具ポット２０がＺ軸方向に後退して工具ホルダ１９から離隔することにより行われる。
【００２６】
その後、図５において、前記工具交換アーム１５が反時計回り方向に所定角度（３０度）だけ回動されると、図６に示すように、旧工具Ｔｏを把持した旧工具把持具１７が工具搬入出位置Ｐ３に移動される。この状態で旧工具把持具１７に保持されていた旧工具Ｔｏが工具ホルダ１９とともに工具ポット２０に受け渡され、工具ポット２０が上方に移動され、工具搬入出機構１６によって旧工具Ｔｏが工具マガジン１３に格納される。
【００２７】
次に、図６において、前記工具交換アーム１５が反時計回り方向に回動され、図７に示すように、新工具把持具１８が工具交換位置Ｐ２に移動され、その後に主軸１２がＺ軸方向に前進されて、新工具Ｔｎが工具ホルダ１９とともに前記主軸１２に装着される。その後、主軸１２がＹ軸方向に下降して新工具Ｔｎの装着が完了する。
【００２８】
最後に、図７において工具交換アーム１５が時計回り方向に所定角度だけ回動され、空となった両工具把持具１７，１８が図４に示す待機位置Ｐ１及び工具交換位置Ｐ２に移動される。
【００２９】
上記実施形態の工具折損検出装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、工具交換アーム１５の先端部に対し旧工具把持具１７と新工具把持具１８を１８０度以下の位相角αで装着し、旧工具把持具１７が待機位置Ｐ１に移動停止される行程においてタッチセンサ２９で旧工具Ｔｏの折損を検出するとともに、新工具把持具１８が工具搬入出位置Ｐ３に移動されるようにした。このため、新工具把持具１８への新工具Ｔｎの受け渡し動作と並行して、旧工具Ｔｏの折損の検出が行われるため、折損の検出を素早く行うことができ、検出時間を短縮することができる。
【００３０】
（２）上記実施形態では、新工具把持具１８が旧工具把持具１７の待機位置Ｐ１へは移動しないので、旧工具Ｔｏの折損のみを確実に検知することができる。
（３）上記実施形態では、タッチセンサ２９が旧工具Ｔｏの長さ寸法に応じて位置調節機構によって検出位置の調節が自動的に行われるので、手作業により面倒な位置調節を行わなくても済むという利点がある。
【００３１】
（４）上記実施形態では、工具交換アーム１５の旋回方向に関する前記両把持具の位相角αが１０度〜４５度の範囲内に設定されているので、旧工具の折損の検出時間の短縮を図ることができる。
【００３２】
（５）上記実施形態では、旧工具把持具１７の旋回移動速度が低下する待機位置Ｐ１の直前の移動軌跡において、接触子２６により折損の検知が行われるので、タッチセンサ２９にかかる負荷を低減してその寿命を長くすることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  前記実施形態では、旧工具把持具１７及び新工具把持具１８の位相角αを３０度に設定したが、これを１８０度以内の任意の角度に設定してもよい。
【００３４】
○  前記近接スイッチ２７に代えて、例えば光電センサ或いは接触式のスイッチにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の工作機械における工具折損検出装置の一実施形態を示す要部拡大正面図。
【図２】工具折損検出装置の拡大側面図。
【図３】工作機械全体を示す正面図。
【図４】工具の折損検出動作を示す説明図。
【図５】工具の折損検出動作を示す説明図。
【図６】工具の折損検出動作を示す説明図。
【図７】工具の折損検出動作を示す説明図。
【符号の説明】
【００３６】
α…位相角、Ｐ１…待機位置、Ｐ２…工具交換位置、Ｐ３…工具搬入出位置、Ｔｎ…新工具、Ｔｏ…旧工具、１２…主軸、１３…工具マガジン、１５…工具交換アーム、１７…旧工具把持具、１８…新工具把持具、２４…傾動アーム、２６…接触子、２７…近接スイッチ、２９…タッチセンサ。
【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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