JPH10138094A - 工作機械における工具折損検出方法及び装置 - Google Patents

工作機械における工具折損検出方法及び装置

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JPH10138094A
JPH10138094A JP8295511A JP29551196A JPH10138094A JP H10138094 A JPH10138094 A JP H10138094A JP 8295511 A JP8295511 A JP 8295511A JP 29551196 A JP29551196 A JP 29551196A JP H10138094 A JPH10138094 A JP H10138094A
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tool
magazine
length
changer
measuring device
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JP8295511A
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Yukio Tamura
幸夫 田村
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Niigata Engineering Co Ltd
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Niigata Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具の折損検出を加工作業中に行って作業能
率を高める。 【解決手段】 加工領域Z外に設けられた工具長測定器
31は、工具マガジン2のポット6に装着された工具T
が待機位置Pにくと、シリンダ33で接触センサ32を
前進させて待機位置Pの工具Tの先端に触れさせ、その
工具Tの長さを測定する。また工具長を測定された工具
Tによる加工が終わってその工具が工具チェンジャ3で
待機位置Pのツールポット6に装着されると、再び工具
長測定器31が作動して待機位置Pの工具Tの長さを測
定する。使用済み工具の折損判断は、使用前の正常な工
具長と比較して行う。工具長測定器31は、工作物Wの
加工領域Z外に設けられているので、工具長の測定を工
作物の加工を中断することなく継続しながら行って加工
作業の能率を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械において
工具の折損を検出する工具折損検出方法及びその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】マシニングセンタなど、複数の工具を工
具チェンジャで自動的に交換して運転を継続する工作機
械においては、使用工具の折損の有無を自動的に検出す
ることは不可欠である。
【0003】このため、従来においては、例えば、図1
0に示すように、工作物Wが取り付けられるテーブル5
1に接触センサ52を固定しておき、主軸1に装着され
た工具Tを軸方向に主軸1で移動させて工具Tの先端が
接触センサ52に触れるまでの移動距離から工具Tの長
さを測定し、その長さを折損していない正常な工具の長
さと比較することによって折損の有無を検出している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の工
具折損検出方法では、加工サイクル中に加工を中断して
折損の検出を行うことになり、その間切削等の加工作業
を行えないので、作業能率が低下する不満がある。
【0005】本発明は、加工作業に並行して折損の検出
を行って作業能率を向上することができる工作機械にお
ける工具折損検出方法及び装置を提供することを目的と
する。
【0006】
【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、本発明に係る工作機械における工具折損検出方法
は、工具が装着される主軸と、工具を収容する工具マガ
ジンと、該工具マガジンに収容された工具を主軸に装着
し、また主軸に装着された工具を工具マガジンに収容す
る工具チェンジャとを備えた工作機械において、工具マ
ガジンに収容された工具の長さを、主軸に装着された工
具による工作物の加工領域外に設けられた工具長測定器
で測定してその工具の折損を検出する構成とした。
【0007】工具長測定器による工具長の測定を、工具
チェンジャによって工具を取り出される工具マガジンの
待機位置、或いは工具チェンジャによって工具を収容さ
れる工具マガジンの待機位置で行うことが好ましい。
【0008】また、本発明に係る工作機械における工具
折損検出装置は、工具が装着される主軸と、工具を収容
する工具マガジンと、該工具マガジンに収容された工具
を主軸に装着し、また主軸に装着された工具を工具マガ
ジンに収容する工具チェンジャとを備えた工作機械にお
いて、工具マガジンに収容された工具の長さを測定する
工具長測定器を、主軸に装着された工具による工作物の
加工領域外に設けた構成とした。
【0009】工具長測定器を、工具チェンジャによって
工具を取り出される工具マガジンの待機位置、或いは工
具チェンジャによって工具を収容される工具マガジンの
待機位置に設けることが好ましい。
【0010】工具長測定器は、工具に接触すると接触信
号を出力する接触センサと、該接触センサを工具の長さ
方向に進退移動させる移動手段とを備えた構成とするこ
とができる。また、工具チェンジャは、工具をグリッパ
で把持する一対のアームを備えた構成とすることが望ま
しい。
【0011】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1ないし図9は本発明に
係る工作機械における工具折損検出装置の一実施例を示
すもので、工作機械Aは、工具Tが装着される主軸1
と、工具Tを収容する工具マガジン2と、該工具マガジ
ン2に収容された工具Tを主軸1に装着し、また主軸1
に装着された工具Tを工具マガジン2に収容する工具チ
ェンジャ3とを備える。
【0012】主軸1は、X軸方向(図1で上下方向、図
5で左右方向)とY軸方向(図1で紙面に垂直な方向、
図5で上下方向)、テーブル51はZ軸方向(図1で左
右方向、図5で紙面に垂直な方向)に移動することがで
きる。
【0013】工具マガジン2は、例えば、工具Tのツー
ルポット6(図1、図2)を備えた多数のリンクを連結
した無端状のチェーン7(図6)を、プーリ8,9,1
0に巻き掛けて成り、軸方向を図2の実線のようにX軸
方向(図6では紙面に垂直な方向)に向けてツールポッ
ト6に装着された工具Tをそのツールポット6と一緒
に、プーリ8の部分において水平に90度回動させて図
2の2点鎖線のようにその軸方向をZ軸方向に向けるこ
とができる構成とされている。
【0014】工具チェンジャ3は、図7ないし図9に示
すように、駆動モータ12を固定した支持フレーム13
の軸受け14,15に、回転軸16,17を、それらの
従動傘歯車18,19を駆動モータ12の出力軸12a
に取り付けられた駆動傘歯車20に噛み合わせて支承
し、自由端に工具Tを把持するグリッパ22,23を備
えた旋回アーム24,25を上記回転軸16,17に取
り付けて成る。
【0015】旋回アーム24,25は、グリッパ22,
23とともに形状的に互いに対称とされ、各回転軸1
6,17に互いの位相を90度ずらして取り付けられて
おり、駆動モータ12の作動でグリッパ22,23及び
各グリッパ22,23に把持された工具T,Tも含めて
互いに干渉することなく、かつ同時に工作機械Aの主軸
1に沿う面内で90度旋回して、一方の旋回アーム2
4,25が装着位置(図7で旋回アーム24の状態)か
ら退避(準備)位置(図7で旋回アーム25の状態)に
グリッパ22,23を主軸1に沿う第1の面内で弧状に
旋回させ、また他方の旋回アーム25,24が準備(退
避)位置から装着位置にグリッパ23,22を主軸1に
沿う第2の面内で弧状に旋回させる構成とされている。
【0016】両グリッパ22,23の主軸1に対する工
具Tの装着位置は共通(一致)しており、主軸1の中心
軸線上に存在する。
【0017】また、工具チェンジャ3の旋回アーム2
4,25は、工具マガジン2のツールポット6の待機位
置P(図1、図5など)への回動によってその軸方向を
Z軸方向に向けられた工具Tをグリッパ22,23で把
持してそのツールポット6から抜き取り、また使用済み
の工具Tを上記待機位置Pのツールポット6に装着して
工具マガジン2に収容することができるようになってい
る。
【0018】工具チェンジャ3は、図1と図5等に示す
ように、工作機械Aの主軸1と工具マガジン2との間に
設けられる。工具チェンジャ3の支持フレーム13は、
案内棒27(図6)に取り付けられ、X軸方向とY軸方
向に移動自在とされている。上記工作機械Aの構成は周
知のものである(特開平6−315841号)。
【0019】符号31は工具長測定器である。工具長測
定器31は、工具Tに接触すると接触信号を出力する接
触センサ32と、該接触センサ32を進退移動させる、
パルスエンコーダ等の位置検出器を内蔵したシリンダ
(移動手段)33とを備え、シリンダ33で接触センサ
32を基点から移動させて接触センサ32が所定位置の
工具Tの先端に触れるまでの移動距離から工具Tの長さ
を測定するものであり、主軸1に装着された工具Tによ
る工作物Wの加工領域Zの外において、工具Tが抜き出
され、また工具Tが収容されるツールポット6の待機位
置Pに配設されている。
【0020】接触センサ32は、シリンダ31によって
動かされるガイドロッド34に固定された取付部材35
の下端に取り付けられている。
【0021】なお、工具Tの折損判断は、工具長測定器
31で測定した工具Tの長さを正常な工具Tの長さと比
較することによって行うことは従来と同じである。
【0022】次に上記の構成とされた工作機械における
工具折損検出装置の作用を説明する。旋回アーム24,
25のグリッパ22,23に工具Tを把持するには、工
具チェンジャ3を、図5の位置から、主軸1或いは工具
マガジン2に対して相対的にX軸方向に移動させ、下に
倒された旋回アーム24,25のグリッパ22,23を
図5で2点鎖線位置の主軸1、或いは待機位置Pに回動
させられたツールポット6の目的とする工具Tの真上に
つけ、工具チェンジャ3を主軸1或いは待機位置Pの工
具Tに対しそのまま相対的に下降させて行う。
【0023】また、グリッパ22,23に把持されてい
る工具Tをグリッパ22,23から外す場合は、グリッ
パ22,23に把持された工具Tが主軸1或いは待機位
置Pのツールポット6に装着されている状態において、
工具チェンジャ3を主軸1等に対して相対的に上昇させ
て行う。
【0024】主軸1と工具マガジン2の間で工具Tを交
換する場合は、上記のようにして、例えば、下に倒した
旋回アーム25のグリッパ23に工具マガジン2の1本
の工具Tを把持してから、駆動モータ12を作動させ
る。工具Tをグリッパ23に把持した旋回アーム25
は、駆動モータ12の作動によって、上に旋回し工具マ
ガジン2から工具を引き抜いて水平状態となるととも
に、グリッパ22が空いている他の旋回アーム24は上
記旋回と同時に下に旋回する。
【0025】次いで、工具チェンジャ3を一旦上方位置
に移動させた後、主軸1に対して相対的にX軸方向に移
動させて主軸1の真上に旋回アーム24のグリッパ22
をつけた後、工具チェンジャ3を相対的に下降させて主
軸1の工具Tをグリッパ22に把持する(図7参照)。
【0026】上記の準備状態において、駆動モータ12
を前記とは逆の方向に作動させる。これにより、旋回ア
ーム24は上に旋回して主軸1からそれまで使用してい
た工具Tを抜き取り水平状態になるとともに、他の旋回
アーム25は旋回アーム24の旋回と同時に下に旋回
し、工具Tを抜き取られた後の主軸1に他の工具Tを装
着する。工具チェンジャ3を主軸1に対し相対的に上昇
させて主軸1の工具Tからグリッパ22を外し、主軸1
に装着した工具Tにより加工作業が開始される。一方、
上記同様の操作で旋回アーム24の使用済み工具Tは工
具マガジン2の待機位置Pのツールポット6に戻され、
交換が終了する。
【0027】工具長測定器31は、次の加工に使用され
る工具Tが待機位置Pにつけられると、シリンダ33で
接触センサ32を前進させて待機位置Pの工具Tの先端
に触れさせ、その工具Tの長さを測定する。その工具T
が折損しているかどうかを知る必要がある場合は、測定
工具の長さを正常な工具の長さと比較する。
【0028】また、工具長を測定された工具Tによる加
工が終わってその工具が待機位置Pのツールポット6に
装着されると、再び工具長測定器31が作動して待機位
置Pの工具Tの長さを測定する。使用済み工具の折損判
断は、使用前の正常な工具長と比較することは言うまで
もない。
【0029】工具長測定器31は、主軸1に装着された
工具Tによる工作物Wの加工領域Z外に設けられている
ので、工具長の測定を工作物の加工を中断することなく
継続しながら行って加工作業の能率を向上することがで
きる。
【0030】工具チェンジャは、図の実施例のように2
本のアーム24,25を持つものが好ましいが、アーム
を1本しか持たないものや、使用前工具を取り出すツー
ルポットの待機位置と使用済み工具を収容するツールポ
ットの待機位置とが異なるものなど、他の構造のもので
あってもよい。場合によっては、工具Tを工具チェンジ
ャで把持した状態でその工具長を測定することも可能で
ある。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る工作
機械における工具折損検出方法は、工具が装着される主
軸と、工具を収容する工具マガジンと、該工具マガジン
に収容された工具を主軸に装着し、また主軸に装着され
た工具を工具マガジンに収容する工具チェンジャとを備
えた工作機械において、工具マガジンに収容された工具
の長さを、主軸に装着された工具による工作物の加工領
域外に設けられた工具長測定器で測定してその工具の折
損を検出する構成とされ、また工作機械における工具折
損検出装置は、工具が装着される主軸と、工具を収容す
る工具マガジンと、該工具マガジンに収容された工具を
主軸に装着し、また主軸に装着された工具を工具マガジ
ンに収容する工具チェンジャとを備えた工作機械におい
て、工具マガジンに収容された工具の長さを測定する工
具長測定器が、主軸に装着された工具による工作物の加
工領域外に設けられた構成とされているので、加工作業
に並行して工具の折損を検出することができ、したがっ
て加工作業を能率よく行うことができる。
【0032】また、工具長測定器を、工具チェンジャに
よって工具を取り出される工具マガジンの待機位置、或
いは工具チェンジャによって工具を収容される工具マガ
ジンの待機位置に設けて、工具長の測定を上記の待機位
置で行う構成とすると、工具長の測定と交換を迅速に行
うことができる。
【0033】更に、工具チェンジャを、工具をグリッパ
で把持する一対のアームを備えたものとすると、工具長
の測定と交換を滞り無く一層迅速に行って作業能率を上
げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る工作機械における工具折損検出
装置の一実施例を示す平面略図である。
【図2】 工具長測定器の平面図である。
【図3】 一部を破断した工具長測定器の側面図であ
る。
【図4】 工具長測定器の正面図である。
【図5】 本発明の実施対象となる工作機械の一例を示
す正面図である。
【図6】 図5の工作機械の側面図である。
【図7】 図5の工作機械に設備されている工具チェン
ジャの一部破断の正面図である。
【図8】 図7の工具チェンジャの左側面図である。
【図9】 図7の工具チェンジャの右側面図である。
【図10】 従来の工作機械における工具折損検出装置
の図である。
【符号の説明】
1 主軸 2 工具マガジン 3 工具チェンジャ 22,23 グリッパ 24,25 旋回アーム 31 工具長測定器 32 接触センサ 33 シリンダ(移動手段) A 工作機械 P 待機位置 T 工具 W 工作物 Z 加工領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工具が装着される主軸と、工具を収容す
    る工具マガジンと、該工具マガジンに収容された工具を
    主軸に装着し、また主軸に装着された工具を工具マガジ
    ンに収容する工具チェンジャとを備えた工作機械におい
    て、工具マガジンに収容された工具の長さを、主軸に装
    着された工具による工作物の加工領域外に設けられた工
    具長測定器で測定してその工具の折損を検出することを
    特徴とする工作機械における工具折損検出方法。
  2. 【請求項2】 工具長測定器による工具長の測定を、工
    具チェンジャによって工具を取り出される工具マガジン
    の待機位置で行うことを特徴とする請求項1記載の工作
    機械における工具折損検出方法。
  3. 【請求項3】 工具長測定器による工具長の測定を、工
    具チェンジャによって工具を収容される工具マガジンの
    待機位置で行うことを特徴とする請求項1記載の工作機
    械における工具折損検出方法。
  4. 【請求項4】 工具が装着される主軸と、工具を収容す
    る工具マガジンと、該工具マガジンに収容された工具を
    主軸に装着し、また主軸に装着された工具を工具マガジ
    ンに収容する工具チェンジャとを備えた工作機械におい
    て、工具マガジンに収容された工具の長さを測定する工
    具長測定器が、主軸に装着された工具による工作物の加
    工領域外に設けられたことを特徴とする工作機械におけ
    る工具折損検出装置。
  5. 【請求項5】 工具長測定器が、工具チェンジャによっ
    て工具を取り出される工具マガジンの待機位置に設けら
    れたことを特徴とする請求項4記載の工作機械における
    工具折損検出装置。
  6. 【請求項6】 工具長測定器が、工具チェンジャによっ
    て工具を収容される工具マガジンの待機位置に設けられ
    たことを特徴とする請求項4記載の工作機械における工
    具折損検出装置。
  7. 【請求項7】 工具長測定器は、工具に接触すると接触
    信号を出力する接触センサと、該接触センサを工具の長
    さ方向に進退移動させる移動手段とを備えたことを特徴
    とする請求項4,5又は6記載の工作機械における工具
    折損検出装置。
  8. 【請求項8】 工具チェンジャは、工具をグリッパで把
    持する一対のアームを備えたことを特徴とする請求項
    4,5,6又は7記載の工作機械における工具折損検出
    装置。
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