JPH0248151A - 退避型工具計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械の主軸に装着された工具の破損や摩
耗等を自動で検知する装置に関し、特に加工中は退避可
能とした工具計測装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、マシニングセンタ等において使用されるドリ
ルやタップ等の工具破損や摩耗を自動的に検知する装置
としては、同一出願人が「工作機械の工具寸法自動計測
装置・実願昭６２−５８８５８」として出願した、第９
図に示ずようなヘッド１７１上に設けられた工具自動計
測装Ｎ１７０が知られている。この装置によれば工具Ｔ
１側面をＬ字アーム１７２の検出部１７２ａに接触さゼ
て工具径を測定し、別の検出部１７２ｂには工具Ｔ２の
先端を接触させ工具長を測定させている。

両方の検出部１７２ａ、１７２ｂで検出された測定値は
、それぞれ検知部から接触コード１７３を経て回路の演
算部に取入れられて演算され、そして判定されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の工具自動計測装置によれば、ベット上に固
定的に設けられているため工具自動計測装置が切粉やク
ーラントの影響を受け、傷み易く検出不良がおきやすか
った。また、ワークや工具等と干渉する恐れが常にあり
危険であった。

本発明は、上記事情に鑑みて提案されたもので前記「実
願昭６２−５８８５８Ｊを改良したもので、その目的は
、ワーク加工中ワークや工具等と干渉しないように退避
可能とし、しかも切粉やクーラントの影響を受けず加工
能率の向上を図れる退避型工具計測装置を提供すること
である。

また、１個のソレノイドバルブでエアシリンダの駆動と
エアブロ−とを行なえるような空気圧装置を備えた退避
型工具計測装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、工作物に対し相
対的移動をする工具を有する工作機械において、前記工
作物側近傍に取付けられた支持部材と、該支持部材の一
部に連結され非計測時には装置全体を遮蔽すると共に工
具計測時には揺動して計測位置まで起上る計測アームと
、前記支持部材と前記計測アームとに両端で連結され該
計測アームを揺動させる駆動機構と、前記計測アーム−
端の内部に回動可能に設けられ少なくとも一個所が工具
と接触する接触子を有する計測機構と、前記支持部材に
固定され前記計測機構と係合しあるいは離脱して該計測
機構を支持部材内に収納しあるいは取出す案内機構とか
ら成ることを特徴とする退避型工具計測装置とした。

また、計測アームを揺動させる空気圧装置のエアーシリ
ンダ回路内に計測機構を清掃するエアブロ−管路を組込
んだことを特徴とする退避型工具計測装置としたもので
ある。

〔作用〕

非計測時には装置全体を遮蔽している計測アムが、工具
計測時に駆動機構によって揺動され計測位置まで起上る
。

その後、工具を取付けた主軸ヘッドのＸ、ＹＺ力方向移
動によって、工具を計測機構の接触子に突当てて計測を
行なう。

また、計測アーム内に設けられた計測機構は、計測アー
ムが揺動して計測位置まで移動する前に、エアブロ−管
路から供給されるエアによって、接触子に付着するゴミ
等を吹飛ばし清掃される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて更に詳細に説
明する。

まず、第５図および第６図において本発明の退避型工具
計測装置と、主軸、パレット等との位置関係を説明する
。

第５図は、マシニングセンタ等工作機械のほぼ中央部の
一部を示し、第６図は第５図の■矢視図を示す。退避型
工具計測装置１は、Ｘ軸（主軸軸線を横切る水平）方向
移動可能でしかも割出し可能なテーブル１００の下方に
あるサドル１０１に取付けられる。しかも、退避型工具
計測装置１の長手方向がＸ軸方向と平行になるように取
付けられる。また、退避型工具計測装置１の近傍には、
Ｙ軸（主軸軸線を横切る垂直）方向移動可能な主軸頭１
０２があり、この主軸頭１０２は、囲路のヘッド上に設
けられＺ軸（主軸軸線と平行）方向移動可能なコラムに
設けられている。そして、この主軸頭１０２には主軸１
０３が設けられていて、更にこの主軸１０３には、パレ
ットＰに取付けられた各種のワークＷを加工する工具Ｔ
１又はＴ２がそれぞれ使用目的に応じて取付けられてい
る。

概略以上のような構成において、工具Ｔ、又はＴ２等で
パレット起上のワークＷを加工する。そして、加工に使
用した工具Ｔ１又はＴ２の工具長あるいは工具径を退避
型工具計測装置１によって計測するものである。

次に、第１図ないし第４図に基づいて退避型工具計測装
置（以下、計測装置と呼ぶ。）の説明をする。

計測装置１は、工作機械のサドル１０１に水平状態で固
定されるフレーム２と、通常時はこのフレーム２に被さ
っているが、工具計測時には一定の高さにまで起上る計
測アーム３と、この計測アーム３を移動させる駆動源４
と、計測アーム３の一部に設けられている計測機構５等
から構成されている。

フレーム２の下部には底板１０が取付けてあり、この底
板１０と一体化したフレーム２は細長い箱状に形成され
ている。そして、このフレーム２は工作機械のサドル１
０１の一部にボルト１１によって水平状態で取付けられ
ている。

前記フレーム２の空間部には、駆動源であるシリンダ４
が設けられる。このシリンダ４の取付けは、取付部４０
がフレーム２の突出部２ａに取付ビン４１で回動自在に
取付けられている。なお４２は取付はピン４１の抜止め
用ビスである。

シリンダ先端のロッド４３にはジヨイント４４がねじこ
まれていて、更に、このジヨイント４４は計測アーム３
の突出部３ａに取付はピン４５で止められている。取付
はピン４５はロッド４３の軸線に直交して、しかもジヨ
イント４４を貫通して計測アーム３に嵌入されている。

なお４６は取付はピン４５の抜止め用ビスである。

シリンダ４を取付けである前後の取付はピン４１および
４５の高さ方向の位置関係について側面図（第１図）に
基づいて述べると、取付は部４゜側の取付はピン４１と
シャフト２６を結ぶ線より取付はピン４５の方が起上る
方向にわずかに高い位置にくるように取付けられている
。つまり、シリンダ４はロッド４３側を持上げた形の傾
斜状態に設置されていることになる。これは、ロッド４
３側の取イ」けピン４５を介してジヨイント４４と連結
された計測アーム３がロッド４３の前進によってスムー
ズに起上がれるようにしたためである。

第２回に示すように、前記サドル１０１に取付けられた
フレーム２の反サドル側端部には、フレーム２の内側に
向けて水平状態に形成された突出部２ｂがある。そして
、この突出部２ｂ内には段付貫通孔２０が明けられてい
る。更に、この段付貫通孔２０内にはカラー２１によっ
て位置決めされた軸受２２，２３が嵌入されている。２
４は軸受２２．２３およびカラー２１を固定するための
カバーであって、ボルト２５によってフレーム２に取付
けられる。

前記軸受２２．２３内には段付きに形成されたシャフト
２６が軸受２２．２３を貫通して挿入されている。一方
、細長い箱状に形成された計測アーム３が、前記フレー
ム２に覆いがふさるように設けられている。この計測ア
ーム３は、前記したシャフト２６によって一側面から対
向する側面まで貫通され、その上、ナツト２７で固定さ
れてフレーム２と回動自在に連結されている。したがっ
て、シリンダ４を駆動させロット４３を前進させると、
ジヨイント４４．取付はピン４５を介して計測アーム３
が揺動し、計測アーム３は、第１回において２点鎖線で
示すようにシャフト２６を支点にして一定角度“θ°”
だけ起上ることになる。

そして、計測アーム３がこの“θ０°゛起上った位置が
工具の計測可能位置である。

次に、計測機構を説明する。

計測機構５は、計測アーム３の一端（サドル１０１側）
に設けられ、しかも計測アーム３とフレーム２との空間
部に納まるように形成されている。

この計測機構５は、計測用の工具が押当てられる接触子
５０と、タッチスイッチ６２と接触あるいは離れる検知
レバー５１、およびタッチスイッチ６２等を主要素とし
て構成されている。そして、この計測機構５は第１図の
実線で表わされる水平状態（通常時）からシャフト２６
を支点にして“θ°”起上った時（計測時）、接触子５
０と検知レバー５１とが水平状態を保ち計測中心軸線“
ａ”が垂直状態にあるように設けられる。

計測アーム３の先端側は、フレーム２の空間部に向けて
形成された肉厚部３ａ（第１図）となっていて、この肉
厚部３ａに段付貫通孔３０が明ＬＪられている。更に段
付貫通孔３０には軸受５４が嵌入されていて、この軸受
５４によって接触子５０と一体的に形成された下軸５０
ｄが回動可能に支持されている。

一方、計測アーム３の先端に被せられるカバ３１にも、
内側から、計測アーム３に明けられている段付は貫通孔
３０と同径の孔３２が明＆Ｊられている。そして、計測
アーム３側と同様に、接触子５０と一体的に形成された
上軸５０Ｃを回動可能に支持する軸受５５が孔３２に嵌
入され、カラー５６で軸受５４．５５の与圧を調整し、
計測アーム３とカバー３１がボルトにより固定される。

接触子５０の下軸５０ｄの下端は２面削ぎのキ一部が削
設されており、検知レバー５１に削設したキーミゾ部に
係合すると共に、接触子５０を貫通する連結ボルト５７
で検知レバー５１のネジ部に螺合され一体的に連結され
る。

第２図および第３図に示すように、検知レバー５１と計
測アーム３の肉厚部３ａとの間の検知レバ−５１外周に
は、ねじりばね５９が巻付けられている。このねじりば
ね５９は、それぞれの端部を固定側のばね掛はピン６０
および遊動側のばね掛はピン６１に止められていて、検
知レバー５１を常にタッチスイッチ６２に押付ける働き
をしている。このため、計測アーム３が計測のため起っ
たときは検知レバー５１は計測アーム内に、接触子５０
は計測アーム外へ付勢される。タッチスイッチ６２はフ
レーム２の枠の一部に取付けられていて、コード６３を
介して回路の演算部に通じている。

すでに説明したように、計測装置１は非計測時（通常時
）に加工エリアから退避していなければならない。その
ために、計測アーム３が下がってフレーム２を覆うよう
な構成となっている。もちろん、計測時に計測アーム３
の外側に飛出している接触子５０も計測アーム３内に引
込める必要がある。次に、この接触子５０を計測アーム
３内に引込める案内機構について説明する。

第１図ないし第４図に示されるガイド６が案内機構とな
る。このガイド６は、タッチスイッチ６２の近傍に、フ
レーム２の底から立上った状態でボルト６５によって取
付けられている。そして、ガイド６の上の部分は検知レ
バー５１側に傾斜する傾斜面６ａとなっている。フレー
ム２に取付けられたこのガイド６と、計測アーム３に取
付けられた検知レバー５１とは、計測アーｌｘ　３が下
がってきた時接触するように構成されている。検知し冊 バー５１とガイド６とが接触し、更に検知レバー５１が
下げられるとガイド６の傾斜面６ａに、検知レバー５１
の陵線“Ｃ”が倣いながら向きを変える。つまり、第３
図に示されるように、検知レバー５１と接触子５０とは
実線で表わされる計測時の状態から、図中２点鎖線の状
態までねじられて移動し、計測アーム３が完全に下降し
た時点で接触子５０も完全に計測アーム３内に納まるよ
うになっている。

次に、空気圧装置について説明する。

空気圧装置７は、第６図、第７図に示されるようにサド
ル内に設けられる。この空気圧装置に空圧源■から一定
圧の空気圧が送られ、更に空気圧装置７から計測装置１
へと空気圧が供給され、空気計測時に計測装置１の計測
アーム３をパレット上面より上方の計測可能位置“Ｂ”
まで押上げることになる。

第７図は、空気圧装置７の回路図を示す。本発明の実施
例においては、エアシリンダの回路７０に、計測機構５
内の接触子５０のエアブロ−管路７１を連結させたこと
が特徴である。同図において、接触子５０のエアブロ−
管路７１は計測側Ｍの回路内に連結されている。そこで
、ソレノイド７２ｂを励磁させると、空圧源のからの空
気圧が計測側Ｍに供給される。そして、この空気圧はシ
リンダ４に供給されると共に接触子５０のエアブロ−管
路７１に送られ、接触子５０をエアブロ−することにな
る。

以上のような構成である本実施例の動作を第８図のフロ
ーチャート図に基づいて説明する。

工具計測が始まると（第０段）、第０段で主軸１０３を
Ｚ軸の機械原点まで後退させる。

次に、第■段でテーブル１００を正規な状態から４５°
割出す。これは、計測装置１の計測アーム３．計測機械
５等が起上ってくるのに、テーブル１００が干渉しない
ようにするためである。

第０段で、主軸１０３に取付けられた工具ＴをＸ、Ｙ軸
方向に移動し、所定の位置、つまり計測位置に持ってく
る。

第０段で、接触子５０のエアブロ−を行なう。

この場合、計測アーム３を下降させフレーム２に被せた
状態、つまり計測装置１を退避させた状態で、ソレノイ
ド７２ｂを励磁させるので、シリンダ４は動作せずエア
ブロ−のみ動作することになる。

接触子５０のエアブロ−が終了したら、第０段としてす
くにソレノイド７２ａを励磁させ、計測アーム３を上昇
させる。ソレノイド７２ａを励磁させると、シリンダ４
に空気圧が供給され、ロッド４３を前進させることにな
る。ロソＦ’　４３が前進すると、シャフト２６を支点
にして計測アーム３が一定角度゛θ０°゛起上る。この
計測アーム３が起上る際に、計測機構５の検知レバー５
１が、ガイド６からの拘束を開放されて、この検知レバ
ー５１と連結されている接触子５０が計測アーム３側面
から飛出して計測可能となる。

工具計測が可能となったら、第０段で実際に計測を行な
う。工具長の測定の場合、工具Ｔ、の先端を第１計測位
置５０ａに押付けると良い。この押付けによって、接触
子５０がばねに対抗して時計回りの方向に動く　（第３
図で矢印Ｓ方向）。そして、この接触子５０と一体的に
連結されている検知レバー５１も同方向に動くため、検
知レバー５１がタッチスイッチ６２から離れスイッチＯ
ＦＦの状態となる。（これは逆の状態、すなわちスイッ
チＯＮとなるようにしても良い。）工具径を計測して工
具の摩耗等を検知する場合には、工具を接触子５０の第
２計測位置５０ｂに押付けて前記同様検知レバー５１を
タッチスイッチ６２から離してスイッチＯＦＦの状態に
すれば良い。工具長、工具径測定の両場合とも、あらか
じめ機械原点から第１計測位置５０ａおよび第２計測位
置５０ｂまでの距離を、それぞれ凹路の計測演算部に移
動量として記憶させておき、計測の度に表示される計測
値と比較して工具破損や摩耗等を検知している。

次に、第■段で計測アーム３を退避させる。ソレノイド
７２ｂを励磁させると、空気圧がピストン７３を計測側
Ｍから退避側Ｅへと押しやり、このことはロッド４３を
後退さゼることになる。そして、第０段で説明した動作
と逆の動作によって計測アーム３が下降する。この計測
アーム３の下降につれて、計測機構５の接触子５０もガ
イトロに案内されて退避状態、すなわち計測アーム３内
に収納された状態となる。

第０段で、テーブル１００を４５°旋回して計測前の元
の位置に戻し、計測終了（第［相］段）となる。

このように本実施例によれば、検知装置全体が加工時は
計測アームに遮蔽された状態でパレット位置より下方に
退避しているため、計測装置が工具やワーク等と干渉す
るおそれがな（、加工能率が向上すると共に、切粉やク
ーラント等から保護され、傷つくこともなく寿命が長く
なると言う効果を期待できる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されているので、次に示すよ
うな効果を生ずる。

計測装置がワークの加工時には退避可能となっており、
工具やワーク等に干渉するおそれがないので加工能率の
向上が期待できる。

また、計測装置はコンパクトに構成されており、既在の
工作機械の限られたスペースを利用して設置できると共
に、必要に応じていつでも取付けることができる。

また、この計測装置は、テーブル固定式で主軸ヘッドが
テーブルに向って水平方向で移動するタイプの工作機械
にも適用できる。

更に、計測装置は全体を計測アームで遮蔽されているの
で、切粉やクーランＩ・等がら保護され、寿命の長い退
避型工具計測装置を提供することが可能となった。

また、計測機構は、この計測機構が計測位置まで上昇す
る前にエアブロ−で常に清掃されζいるので、正確な計
測が可能となる。

また、空気圧装置についても一個のソレノイドバルブで
、エアシリンダの駆動と開側機構のエアブロ−を行なえ
るようにしたので、経済的にも有利である。

そして、計測機構のエアブロ−を行なう時に、シリンダ
内の背圧も高めであるため、計測アームを揺動させる時
急激な跳上がりを防止できるので安全性にも優れている
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明の一実施例をそれぞれ示し
、第１図は退避型工具計測装置の一部断面側面図、第２
図は第１図における■−■綿断面断面図３図は第１図に
おけるＩ−１線断面図、第４図はガイド機構を表わし第
２図におけるＩＶ−ＩＶ線矢視図、第５図は退避型工具
計測装置の位置関係図、第６図は同じく退避型工具計測
装置の位置関係図で第５図における■矢視図、第７図は
空気圧装置の空圧系統図、第８図は工具計測動作のフロ
ーチャート図、第９図は従来例を表わす図である。 図面において、 １・・・退避型工具計測装置、 ２・・・フレーム、　　　　　３・・・計測アーム、４
・・・シリンダ（駆動源）、 ５・・・計測機構、　　　　６・・・ガイド（案内機構
）、・・・空気圧装置、　　　　５０・・・接触子、１
・・・検知レバー　　　６２・・・タッチスイッチ、０
・・・エアシリンダ回路、 １・・・エアブロ−回路、 ２・・・ソレノイドバルブ。 区 脈 第９図 口 １、、−ＴＩ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作物に対し相対的移動をする工具を有する工作
   機械において、前記工作物側近傍に取付けられた支持部
   材と、該支持部材の一部に連結され非計測時には装置全
   体を遮蔽すると共に工具計測時には揺動して計測位置ま
   で起上る計測アームと、前記支持部材と前記計測アーム
   とに両端で連結され該計測アームを揺動させる駆動機構
   と、前記計測アーム一端の内部に回動可能に設けられ少
   なくとも一個所が工具と接触する接触子を有する計測機
   構と、前記支持部材に固定され前記計測機構と係合しあ
   るいは離脱して該計測機構を支持部材内に収納しあるい
   は取出す案内機構とから成ることを特徴とする退避型工
   具計測装置。
2. （２）計測アームを揺動させる空気圧装置のエアシリン
   ダ回路内に計測機構を清掃するエアブロー管路を組込ん
   だことを特徴とする請求項１項記載の退避型工具計測装
   置。