ツールセッタと工具折損検知センサ

中村一隆熱コンピュータ数値制御による金属切削のI"l動化

また，ツールセッタは繰返し精度がｌ/４ｍ程度により，飛躍的に生産効率が向上したことに伴いと商粘度であるため，摩耗や折槻，機械の温度変切削工典の摩耗．チッピング，折損の￨ 1動検出が形も検出することができる。工具交換時に切削工必要となった。これらの検出がなされなければ具をツールセッタに接触させ，ワークに対する工不良品を雌産することになり，修正加工や廃棄な具の送り量を補正する（※補正はＣＮＣ上のマクど追加コストが発生するだけでなく，製1V,の品質ロプログラムで行なう）。補正最が大きい場合は，を低「させることになるこれらのことからもチッピングや折撤と見なし，アラームを発動させ切削I冒典位侭の、動検出，脚動補正，および折鎖て加工を止めるなどの制御が一般的である。

検知は砿要である。
1．ツールセッタ

1.1接触式接点形のメリット、11社では，ＣＮＣ旋盤用に仙界初のツールセッＣＮＣマシニングセンタに対しては「ツールセタを開発した当初から接触式に特化してきた。初ッタ」というデバイスがある。接触式やレーザ式

めて開発したツールセッタから約２５年が経ちなど検知方法にバリエーションはあるが，述常はレーザ式など高度な技術を駆使したツールセッタ

定位侭に側定され，Ｉ:其の方が近づいて接触する。

も開発されている今１１においても，接触式が支持

接触位慨の座標をコントローラにフィードバックされているのには理111がある。

することにより，切削.I:典のプリセットがﾛ｣.能と接触式接点形には下記のメリットがある。

なる。このため，従来の試し削り，計測，計算．

①ワークとセンサ接触子（コンタクト）の接入力という」:程を繰り返す必要がなく，ツールセ

触が．内蔵タッチセンサの固定接点と可動接ットの熟練が不要となり，セットミスによって機点の挙動と機械的にｌ：１の対応で出力され械を拙傷させる心配がなくなる。

るので，い、の繰返し精度が得られる。
②アンプがないので電源電圧，温度や照度などの外部環境によるドリフトがなく，低価格事ＮＡＫＡＭＵＲＡ,Kazutaka／(株）メトロールマーケティンである。

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図１ＣＮＣ旋盤用刃先センサ
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図２１信号タイプのＣＮＣ旋震用刃先センサ

機械と工具

注目技術高精度ツールセッタと工具折損検知センサ

図３ＣＮＣ旋盤用刃先センサ（角形〕③コンタクト接触部の切屑，クーラントなどによる誤信妙はきわめて少ない。

図４ＣＮＣ旋盤用刃先センサ（丸形）

も耐久 性が良い防腰防水構造。

②コンタクト面は而動ベアリングで直進する④接点部の定格は低咽l;，低電流（DC24V，ので，コンタクトが揺動するスイングタイプ

２０ｍＡMax)。接点材質に金系合金を使川し（他社製）に比べて次のような利点がある。ているので接点精度寿命が長い（300万1111)。

（１）雄準面に対し，正確な平行l#I角度を保持

対して，非接触式（レーザ式）では，工具を回して，直動する。

蛎させたまま計測できるという艮所があるが，短（２）刃先とのすべりや傾きがﾉﾋじないため所として温度や照度によるドリフトがあり，切ﾙﾘ，小径工具使用時の折損の心配が少なく，コクーラントやミストの影響を受けて誤動作することがあることや，照射部が汚れると計測が安定しないことなどが挙げられる。

1.2ＣＮＣ旋盤用刃先センサ

図１は旋盤川の一例であるｏ通常，アームの先に取り付けて，使用時にチャックの前に定価する。
旋削の外径，内径，前．後面川のバイトに合わせて４個のセンサが取り付けられている。４方向の信号を取り出せば，方向判別もI'j・能である。小さエンドミル，カッタにも使える。

（ l）剛性が商<，スイング式のようなフインガ折損が起こらない。

③アンプ不要の接点式なので，温度ドリフトがなく高精度で低価格。

④オーバトラベル稗報信号付き。
1.4カバー自動開閉式ツールセッタ
図５はカバー自動開閉式である。接触式シール

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いサイコロ状コンタクトを揺動フィンガの先端にンタクト而や刃先の唯耗が少ない。
（３）コンタクト而を大きくできるので，大径設けた，信号タイプもある（図２）。
1.3ＣＮＣマシニング・センタ用工具長セッタ

図３（角形）および図４（丸形）は大・ '１噸マシニングセン夕川である。ドリルのほか，カッタ画などにも用いられるようコンタクト径は ２０〜

Ｖｌ８０くらいまで必要で，ストロークも１０ｍｍ以上が標準，ストロークi１１央付近でオーバトラベル
鮮報信号の設けられているものが標準化されている。精度が良いので（繰返し糖度叩、)，岐近では，金型加工川には機械の熱変形の補正川にも必須とされるようになっているノ特徴として下記がある。

①クーラント，切屑などがかかる悪条件1,.で２００９年９Ｉｊ

図５カバー自動開閉式ツールセッタ
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図６小型ツールセッタ

セッタは切削工具に近い位慨に設置されるためクーラントと切屑に対する耐久 性は重要なポイントとなる。特殊ゴムブーツでシールして防水性を確保し，さらにゴムブーツを切IirIから守るために

図７回転型の二一ドルによる工具折損検知

金属製のカバーで覆う。それに加えて，切屑の堆積を避けるためのエアブローを完備し，周到な保きはできない。その代わり，多点の穴あけ加工に護構造を有している。しかし，さらにツールセッ対しては，多軸スピンドルで一度に加工を終えてタ全体を覆い，測定時に脚動開閉する大型カバーしまうなどの効率が追求されている。加工の無人を要するケースで採川される。

化が進んでおり，工具折損の￨ I動検出は亜要であ１．５小型ツールセッタる。しかし，汎用機のように工具が離れた位瞳にある検知器に近づいていくことはできない。また，

図６は小珊ツールセッタである。小型のマシニ

加工頻度も機械などによるが，１０秒／サイクルングセンタやタッピングマシン，トランスファマといった比較的商頻度の装佃が多い。さらに，加シン向けにはストローク５ｍｍ以内の平形または工対象物の自動ローディング，アンローディング

円筒形高精度タッチセンサが使用される場合が多を伴う装置も多く，シールセッタなどのデバイスい。悪環境に強く低価格なので，工具折損検知用の設置スペースを確保することが困難である。よとして標準装備されているケースも多くある。って，刃具が逃げて次の加工対象物がフィードさ

接触式は切削［典がじかに接触するため，時として工具のオーバランによる破損事故が発生する。
その対策として，ＣＮＣマシニングセンタ用ツールセッタには，第２信号としてオーバトラベル鮮報信号が内蔵されており，作動すると機械を緊急停止させる仕組みになっている。

２．二一ドル回動式工具折検知センサ
ＣＮＣ制御の汎用機は多様な加工に優れている

れる間に工典側而より接触し，折損検知を行なうデバイスが使用される。
２．１検知方法と特徴「工具折損検知センサ」の代表的な検知方法はlHl転型のニードルによるもので（図７），このニードルがスイングして工具側面に接触する。接触せずにニードルが通過すると工具が折損しているとみなし，アラームを発動させるというものである。

特徴があるが，単品を大並に生産する場合はむし

このとき，円柱型のセンサ本体はスピンドルとろ専用機が多く使われている。特にここでは穴あ並列に取り付けられ，切削加工中も常に刃具に近け加工．タッピングを主に行なう専用機についてい位置にあるため，切削剤や切屑が降りかかる過述べる。これらの機械は単一もしくは少数種類の酷な環境に晒されることになる。

部品加工をするために専用的に設計されており，接触式はスピンドルの近くに位置し，直接的に加工ポイントや加工方向が単一であるため，切削折損検知をできるので誤検知のリスクが少ないが，工具の動きは単純で汎用機にあるような複雑な動それゆえ切削剤や切屑による故障の不安が高まる。

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機械と工具

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先端軸

トーションばね

− ＩＩ

閉筒カム

／

エアシリンダ．
(単勤押し出し〕／／

雀=垂Ｆ

￨H畠

耐Ｌ

円筒カム
エンド位置センサ

ニードルノマ

図８円筒部の構造断面図

安定検出できる上で求められる性能は「悪環境化にあっても故障し刃具が折損の時ストロークエンド位置で二一ドルが止まる判定信号ＯＦＦ刃具折損ない耐久性」である。この耐久性を得るために当社では，これまでニードルの駆動に使用されてきた切削剤に弱いモータを使わない新法式，つまりメカ駆動式（エア駆動式）を開発した。また，検知信号発信部は切削剤に強い無接点セ刃具が正常な時刃具に接触して二ンサを用いた。折損検知部とニードル駆動機柵を分離することにより，駆動系からは電気的要素をい点信号

一ドルっさい排除し，万が一の切削剤侵ダート位置入に対しても高い耐久性を発揮するようになっている。
２．２駆動構造と出力①駆動はすべて機械式で，図８は円筒部の構

図９作動医きの先端軸エンド位潰センサの信号を確認することで，工具の正常／折損を判断する。

造断面似Iで円筒カムとエアシリンダで駆動する。また，図９は作動図を示す。

②円筒カムの圃転をトーションばねの付勢で先端軸に伝える。

③先端軸に取り付けられたニードルが工具に当たると，「ﾘ筒カムはエンドまで回動するが先端軸は工典に当たって止まる。

以ｋ，淵社のツールセッタ，工具折撤検知セン

サシリーズ全般を紹介した。誌而の関係で不十分なところもあったかと思うが，ご理解いただけたかと思う。今後も加｣二・制御技術の発腔とともにさらに商生産性に対する重要性が間まってくるものと思われる。それに応じて，切削.正典の摩耗，④工典が折損してニードルに､%たらなかった

チッピング．折扱の、動検出は現在よりもさらに場合，先端軸は円筒カムに追従してエンド位多くの機械で必要とされることだろう。現在，市置まで同転する。

場には各社名様の形式があるが，大きく分ければ⑤円筒カムと先端軸にはそれぞれに対し，エ接触式と非接触式に分かれていると言える。それ

ンドに達したことを確認するセンサが設けらぞれに長所・短所もあり，選択に迷われることがれている。

あると思うが、本稿がその際にお役に立てれば幸⑥円筒カムのエンド位綴センサが作動したと
２００９年９jｊ

いである。
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