(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に鉛直姿勢で装着された切削工具の下部先端とこれに対向する電極とを相対的に所定ストロークだけ接近動作させた上で、切削工具と電極との間に通電したときの両者間の導通，非導通状態に基づいて切削工具の折損の有無を検知するようにした装置であって、
前記接近動作時以外は電極に対して非接触となるように該電極をカバー電極で覆い、通電時における切削工具と電極との導通がカバー電極を介してなされるようにしたことを特徴とする工作機械の工具折損検知装置。
【請求項２】
主軸に鉛直姿勢で装着された切削工具の下部先端とこれに対向する電極とを相対的に所定ストロークだけ接近動作させた上で、切削工具と電極との間に通電したときの両者間の導通，非導通状態に基づいて切削工具の折損の有無を検知するようにした装置であって、
前記接近動作時以外は電極に対して非接触となるように該電極を導電性および可撓性を有する略ボックス状のカバー電極で覆ったことを特徴とする工作機械の工具折損検知装置。
【請求項３】
電極の先端上面に複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械の工具折損検知装置。
【請求項４】
前記電極は支持体に片持ち支持されているとともに、この電極と重なり合うようにしてカバー電極が同じく支持体に片持ち支持されていることを特徴とする請求項２または３記載の工作機械の工具折損検知装置。
【請求項５】
それぞれに別の切削工具に対応する複数の電極と各電極を覆うカバー電極とが共通の支持体に装着されていて、その支持体が水平な軸を回転中心として揺動動作することにより、各切削工具に対する電極の接近離間動作がなされるものであることを特徴とする請求項４記載の工作機械の工具折損検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル加工等を目的とした工作機械において、そのドリル等の切削工具の折損を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドリル加工ヘッドに装着されたドリルの折損を検知するにあたり、ドリルの先端に対して電極を所定量だけ接近動作させた上で、そのドリルと電極との間に通電したときの両者間の導通，非導通状態に基づいてドリルの折損の有無を検知するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の工具折損検知装置では、ドリル先端に対して電極を所定ストロークだけ接近させたときに、そのドリルが正常であればドリルに対して電極が押し付けられることから両者間が導通し、他方、ドリルの先端部が折損していればドリル長さが正規寸法よりも短いためにドリルと電極とが接触せずに両者が非導通となるものであるが、ドリルが折損している場合であってもそのドリルと電極との間に切削油剤であるクーラントが入り込んだような場合にはクーラントを介してドリルと電極とが導通してしまい、ドリルの折損を的確に検知することができないことがある。
【０００４】
特に、下向きに装着されているドリルに対してその下方から電極を押し付ける場合には、折損しているドリル先端と電極との間にクーラントを保有しやすく、本来はドリルの折損発生として検知すべきところドリルの折損なしとして誤検知してしまうことになり、折損検知の信頼性の上でなおも問題を残している。
【０００５】
本発明は以上のような背景のもとになされたもので、切削油剤の介入による折損誤検知を未然に防止して、検知結果の信頼性の向上を図った工具折損検知装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、主軸に鉛直姿勢で装着された切削工具の下部先端とこれに対向する電極とを相対的に所定ストロークだけ接近動作させた上で、切削工具と電極との間に通電したときの両者間の導通，非導通状態に基づいて切削工具の折損の有無を検知するようにした装置であって、前記接近動作時以外は電極に対して非接触となるように該電極をカバー電極で覆い、通電時における切削工具と電極との導通がカバー電極を介してなされるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、主軸に鉛直姿勢で装着された切削工具の下部先端とこれに対向する電極とを相対的に所定ストロークだけ接近動作させた上で、切削工具と電極との間に通電したときの両者間の導通，非導通状態に基づいて切削工具の折損の有無を検知するようにした装置であって、前記接近動作時以外は電極に対して非接触となるように該電極を導電性および可撓性を有する略ボックス状のカバー電極で覆ったことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明における電極の先端上面に複数の突起が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明における電極が支持体に片持ち支持されているとともに、この電極と重なり合うようにしてカバー電極が同じく支持体に片持ち支持されていることを特徴としている。
【００１０】
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、それぞれに別の切削工具に対応する複数の電極と各電極を覆うカバー電極とが共通の支持体に装着されていて、その支持体が水平な軸を回転中心として揺動動作することにより、各切削工具に対する電極の接近離間動作がなされるものであることを特徴としている。
【００１１】
したがって、請求項１，２に記載の発明によれば、カバー電極で覆われている電極をドリル等の切削工具先端に接近させた場合に、切削工具が正常であればその工具先端に対して最初にカバー電極が圧接するとともにカバー電極の内側面に対して電極の上面が圧接し、切削工具と電極とがカバー電極を介して導通することになる。この場合、請求項３に記載の発明のように電極の先端上面に複数の突起が形成されていると、チャタリング現象等が発生せず、カバー電極と電極との接触が安定して行われ、しかも請求項４に記載の発明のように電極およびカバー電極が片持ち支持構造であると切削工具と電極との接近に基づく押し付け動作がスムーズに行われる。
【００１２】
他方、切削工具が折損している場合には、その折損によって切削工具の長さが正規寸法よりも小さくなっているために、所定ストロークのもとで切削工具に対して電極を接近させたとしてもカバー電極が切削工具に接するか接しないかにかかわらず、電極はカバー電極に接触しないために、少なくともカバー電極と電極との間の導通が断たれ、その結果として切削工具の折損を検知することができる。
【００１３】
この場合、切削工具とカバー電極との間に切削油剤が入り込んで両者が導通したとしても、カバー電極で保護されている電極とそのカバー電極との間に切削油剤が入り込むことはないので、従来のような切削油剤の介入による該検知を確実に防止することができる。
【００１４】
そして、請求項５に記載の発明のように、複数の電極およびカバー電極を共通の支持体に支持させた上で、その支持体を水平な軸を回転中心として揺動動作させるようにすれば、例えば、多軸スピンドルヘッド等における複数の切削工具の折損の有無を一動作で検知できることになる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、電極がカバー電極で覆われていて実質的に切削油剤等から保護されていることから、切削工具が折損していない場合のその切削工具と電極との導通はカバー電極を介して行われて切削工具が折損していないことを従来と同様に的確に検知できる一方、切削工具の折損時にその工具と電極カバーとの間に切削油剤が介入して両者が導通したとしても、電極カバーと電極との間には切削油剤が介入することはないのでその電極カバーと電極との非導通状態を維持でき、結果的には切削油剤の介入による切削工具と電極との導通を阻止できる。これにより、従来のように切削油剤の介入のために切削工具の折損発生を折損なしとして該検知してしまうことがなく、折損検知の信頼性が大幅に向上する。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、電極の先端上面に複数の突起が形成されていることにより、請求項２に記載の発明と同様の効果に加えて、電極とカバー電極との接触信頼性が向上する利点がある。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、片持ち支持された電極とカバー電極とが相互に重なり合うように配置されていることにより、請求項２または３に記載の発明と同様の効果に加えて、電極を保護するためのスペースが小さくて済むほか、切削工具にカバー電極を介して電極を押し付ける際の接触信頼性が向上する利点がある。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、共通の支持体に複数の電極とそれを保護するカバー電極とが装着されていることにより、請求項４に記載の発明と同様の効果に加えて、一動作で複数の切削工具の折損検知を同時に行える利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の代表的な実施の形態を示す図であって、持ち込みブッシュプレートタイプのバーチカル多軸ドリル加工ヘッド（スピンドルヘッド）に適用した場合の例を示している。
【００２０】
図２に示すように、図示しないベッド上のコラム１にフィードユニット２が設けられており、このフィードユニット２のスライドテーブル３に多軸ドリル加工ヘッド４が装着されている。多軸ドリル加工ヘッド４には先端に切削工具たるドリル５を有する複数（例えば４本）のスピンドル（主軸）６が設けられているほか、各ドリル５を案内するためのブッシュプレート７が設けられている。このブッシュプレート７には周知のように各ドリル５を案内するためのブッシュ８が装着されている。
【００２１】
他方、前記ベッド上にはワーク固定治具９が設けられており、このワーク固定治具９に対して多軸ドリル加工ヘッド４が下降することにより、そのワーク固定治具９に位置決めクランプされているワークＷに所定のドリル加工が施されることになる。
【００２２】
前記コラム１には、昇降動作する多軸ドリル加工ヘッド４と干渉しないように工具折損検知装置１０が設けられており、前述した加工後の多軸ドリル加工ヘッド４が上昇限位置まで上昇するのを待って工具折損検知装置１０の検知ヘッド１１が前進動作することにより後述するように各ドリル５の折損の有無を検知することになる。
【００２３】
ここで、前記工具折損検知装置１０の構造を詳しく説明すると、図２のほか図３，４，５に示すように、コラム１に固定されたベース１２には水平なストッパロッド１３が固定支持されているとともに、これと平行な作動ロッド１４と一対のガイドバー１５，１６がそれぞれにスライド可能に挿通支持されており、作動ロッド１４はシリンダ１７のピストンロッド１８に連結されている。
【００２４】
他方、検知ヘッド１１は、ブラケット本体１９と、左右一対の水平なブラケットバー２０，２０同士を相互に連結している連結バー２１と、この連結バー２１の長手方向中央部に一体に固定された略Ｌ字状のヒンジブラケット２２とを中心として構成されていて、ブラケット本体１９は作動ロッド１４および一対のガイドバー１５，１６の先端に連結されている。
【００２５】
また、ヒンジブラケット２２はブラケット本体１９の溝部２３に挿入された上でヒンジピン２４を介してブラケット本体１９に回動可能に支持されているとともに、そのヒンジブラケット２２の上端のＵ字溝２５でストッパロッド１３をスライド可能に受容していて、ストッパロッド１３の先端のアジャストナット２６とヒンジブラケット２２との間には圧縮コイルスプリング２７が介装されている。
【００２６】
したがって、シリンダ１７が伸縮動作すれば、それに応じて検知ヘッド１１がストッパロッド１３とガイドバー１５，１６とに案内されるかたちで前進後退動作し、検知ヘッド１１が前進限位置の直前までスライド移動すると圧縮コイルスプリング２７の力によりブラケットバー２０が連結バー２１およびヒンジブラケット２２とともに所定量ｅだけ上方に回動するようになっている。
【００２７】
なお、一方のガイドバー１６の後端にはドグバー２８が連結されているとともに、このドグバー２８に図示しないドグが固定されており、これらのドグとリミットスイッチ２９，３０との当接により、検知ヘッド１１が前進限位置および後退限位置にそれぞれ到達したことを確認的に検出するようになっている。また、検知ヘッド１１のヒンジブラケット２２のうちヒンジピン２４による軸支部側の下面がブラケット本体１９側の溝部２３の底面部に当接するようになっていて、これにより検知ヘッド１１のブラケットバー２０は通常は水平姿勢を維持していることになる。
【００２８】
一対のブラケットバー２０には、多軸ドリル加工ヘッド４側のドリル５に対応するようにそれぞれ一対の電極としての検知バー３１が装着されていて、各検知バー３１とそれに対応するドリル５との間にケーブル３２（図１参照）を介してドリル折損検知に必要な電力が通電されるようになっている。各検知バー３１は、図１および図６に示すようにばね鋼にてフラット状に形成されて導電性および可撓性を有しているとともに、先端上面には複数の突起３３が形成されている。なお、図１は、図３に示したように検知ヘッド１１が所定量ｅだけ上方に回動したときに、後述するカバー電極３６が対応するドリル５に接触した瞬間の状態を示している。そして、各検知バー３１は支持電極３４に図示外のボルトにて固定支持されているとともに、この支持電極３４はナイロン製のホルダ３５に図示外のボルトにて片持ち支持状態で固定されており、検知バー３１はこれらの支持電極３４とホルダ３５とを介して支持体としてのブラケットバー２０に片持ち支持状態で固定支持されている。
【００２９】
各検知バー３１の上面にはこれに重ね合わせるようにして検知バー３１と同様のばね鋼製のカバー電極３６が設けられており、これにより検知バー３１が覆われている。カバー電極３６は、上片部３６ａと両側片部３６ｂおよび前片部３６ｃとにより略ボックス状に形成されていて、通常は検知バー３１に対して非接触状態を保っている。そして、カバー電極３６は中間電極３７と図示外のボルトとを介して支持電極３８に固定支持されており、さらに支持電極３８はナイロン製のスペーサ３９を介して検知バー３１側の支持電極３４とともにホルダ３５に片持ち支持されている。
【００３０】
このように構成された工具折損検知装置１０によれば、図２に示したように多軸ドリル加工ヘッド４が下降して所定のドリル加工を施した後、その加工後のドリル加工ヘッド４が同図に実線で示す上昇限位置まで戻るのを待ってその都度ドリルの折損検知が行われる。
【００３１】
工具折損検知に際しては、それまで後退限位置で待機していた検知ヘッド１１がシリンダ１７の伸長動作により図２に実線で示す前進限位置に向かって前進動作し、その前進限位置に達する直前で初めて図３〜５に示す圧縮コイルスプリング２７の力がヒンジブラケット２２に作用するようになる。これにより、検知ヘッド１１が前進限位置に達して停止するのとほぼ同時にブラケットバー２０がヒンジピン２４を回転中心としてヒンジブラケット２２とともに所定量ｅだけ上方に回動し、その結果としてそれぞれのブラケットバー２０に支持されている検知バー３１が対応するドリル５の先端に圧接することになる。
【００３２】
すなわち、それぞれのブラケットバー２０に片持ち支持されている検知バー３１がカバー電極３６とともに押し上げられることから、図７の（Ａ）に示すようにドリル５に折損の発生がなく正常であれば、検知バー３１およびカバー電極３６の双方が撓みつつカバー電極が３６ドリル５に圧接するとともに検知バー３１の先端の突起３３がカバー電極３６の下面に圧接し、ドリル５と検知バー３１とはカバー電極３６を介して導通することになる。これにより、その導通，非導通を監視している図示外のコントローラがドリル５が折損しておらず正常であると判定する。
【００３３】
一方、図７の（Ｂ）に示すように万が一ドリル５の折損が発生していれば、ブラケットバー２０に片持ち支持されている検知バー３１がカバー電極３６とともに押し上げられたとしても、ドリル５が折損していてその寸法が正規寸法よりも小さいために、カバー電極３６がドリル５に接触することもなければそのカバー電極３６と検知バー３１とが接触することもなく、仮にドリル５とカバー電極３６とが接触して導通したとしても、カバー電極３６と検知バー３１との非接触のためにドリル５と検知バー３１との間は非導通のままとなる。その結果、上記のコントローラはその非導通状態に基づいてドリル５が折損しているものと判定し、例えば異常信号を出力してオペレータにドリル５の交換を促すことになる。
【００３４】
この時、図７の（Ｂ）に示すドリル５の破断面とカバー電極３６との間の隙間Ｇにクーラント等の切削油剤が介入している場合、その切削油剤を介してドリル５とカバー電極３６とが導通することはあっても、検知バー３１がカバー電極３６で覆われているために切削油剤によってカバー電極３６と検知バー３１とが導通することはあり得ず、結局ドリル５の折損に基づくドリル５と検知バー３１との間の非導通状態を維持することができて誤検知を未然に防止することができる。
【００３５】
これに対して、検知バー３１がカバー電極３６で覆われることなく外部に直接露出している従来構造の場合には、折損したドリル５と検知バー３１との間に切削油剤が介入するとその切削油剤を介して両者が導通してしまい、実際はドリル５の折損が発生しているにもかかわらず折損が発生していないものとして誤検知してしまうものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施の形態を示す図で、図３のａ方向矢視の要部拡大図。
【図２】本発明の折損検知装置を備えた多軸ドリル加工ヘッドの概略説明図。
【図３】図２の要部拡大図。
【図４】図３の平面説明図。
【図５】図３のｂ−ｂ線に沿う拡大断面図。
【図６】図１のｃ方向矢視図。
【図７】（Ａ）はドリル折損未発生時の要部の作動説明図、同図（Ｂ）はドリル折損発生時の要部の作動説明図。
【符号の説明】
４…多軸ドリル加工ヘッド
５…ドリル（切削工具）
６…スピンドル（主軸）
１０…工具折損検知装置
１１…検知ヘッド
１９…ブラケット本体
２０…ブラケットバー（支持体）
２１…連結バー
２２…ヒンジブラケット
２４…ヒンジピン
２７…圧縮コイルスプリング
３１…検知バー（電極）
３３…突起
３６…カバー電極
【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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