JP2770110B2 - Ｎｃ工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来のＮＣ工作機械は、ある加
工から次の加工に移るときに工具を自動的に交換しなが
ら各種の作業を連続して行なうものであるが、工具を交
換する度に、次の加工をする前にその工具の長さをＮＣ
工作機械が測定し、把握する必要がある。そのために、
従来のＮＣ工作機械は、工具を装着した主軸をＺ軸送り
手段により一定速度で下降させ、工具の先端が下方に配
置してある自動工具長測定器に所定の圧力で当接したこ
とを感知して、この測定器からの出力により工具の長さ
を演算し、メモリに記憶させている。更に他の従来例で
は、測定を迅速に 行う為に早送りされる工具の送りの途
中に工具の先端位置を検出する検出手段を設け、検出後
に減速するようにしたもの（例えば実願昭６０−１６５
１１５号）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
長さが測定される工具は、Ｚ軸送り手段により一定速度
で送られるが、この送り速度が早すぎると、工具の径が
細い場合に測定器に当接した時の衝撃により工具が折れ
たり曲がったりすることがある。そこで細い径の工具で
も衝撃により破損することのないような遅い送り速度に
設定しなけければならないが、送り速度を遅く設定する
と、工具長の測定にあまりにも時間がかかり過ぎる問題
がある。そこで、工具長の測定時間を短縮するため工具
のおおよその長さを測定して入力しておくことにより、
測定値より少し余裕を持たせた所までＺ軸送り手段によ
り送り速度を早くする方法もとられるが、この方法は工
具１本ずつの長さを測定し、プログラムに入力しなけれ
ばならないためたいへん手間がかかるものである。また
工具の先端位置を検出する検出手段を設けたものでは、
油滴が滴下して光路を横切ったことを工具先端によるも
のと誤ることがあり、誤動作の原因となっていた。

【０００４】そこで本発明の目的は、誤動作をなくし、
どの様な径の工具でも、破損することなく短時間で工具
長の測定を可能にすることによってＮＣ工作機械におけ
る加工時間の短縮を図ることにある。

【０００５】

【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、本発明は、各種の工具が装着される主軸と、この
主軸を上下動させるＺ軸送り手段と、主軸が下降して工
具の先端が感知部に当たったときに信号を出力する測定
器と、Ｚ軸送り手段を制御するＺ軸制御部と、測定器か
らの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算部とを
有するＮＣ工作機械において、工具が測定器の感知部近
くまで下降して工具の先端により光路が遮断されたとき
に検知信号を出力する光センサを有し、光センサから上
記検知信 号が出力されてから計時を開始するとともに、
光センサから検知信号が出力されている間、所定時間の
計時を続行する計時手段を有し、かつ上記Ｚ軸制御部
は、計時手段が所定時間の計時を完了するまで上記Ｚ軸
送り手段を速い送り速度で制御するとともに、計時手段
が所定時間の計時を完了したとき上記Ｚ軸送り手段を最
も径の細い工具に適した遅い速度に切り換えて制御する
ように構成されている。

【０００６】

【作用】光センサは工具が下降して所定の位置に到達し
たことを検知し、計時手段は検出後所定時間の計時を続
行するので、所定時間の計時を完了するまでの送り速度
を速くし、その後の送り速度はセットされている工具の
うち最も径の細い工具に対応して工具を損傷しない程度
の速さに制御することが可能になる。所定時間の計時
は、油などにより一時的に光路が遮断された場合を排除
するためである。

【０００７】

【実施例】図面を参照し本発明の一実施例について説明
する。上方にスピンドルヘッド１が位置しており、下方
に向かって突出する主軸１ａはＺ軸送り手段１０（図
３）により上下動される。この主軸１ａに工具２が取り
付けられる。工具２の真下に、所定の間隔をおいて測定
器３が設けてある。この測定器３は圧力感知式のもの
で、その上面である感知部３ａに工具２の先端が当接し
たときに信号を出力し、これにより自動的に工具長を測
定するもので、ベース４に固定してある。測定器３を挾
んでその両側に、対向的に支持板６ａ，６ｂがベース４
に立設してある。

【０００８】支持板６ａ，６ｂには対向的に光センサ７
ａ，７ｂが取り付けてある。光センサは一方が発光部７
ａ、他方が受光部７ｂであり、発光部７ａから受光部７
ｂに至る光路Ｌが、感知部３ａ近くの上方を通過する位
置に取り付けてある。

【０００９】支持板６ａ，６ｂに平面形状がコ字状の取
付板８が固着してあり、この取付板８にブロアー９ａ，
９ｂが取り付けてある。ブロアー９ａ，９ｂは、光セン
サの発光部７ａ及び受光部７ｂにエアを吹き付けてごみ
などを除去し、これによって光センサの誤動作を防止す
るエア吹き付け手段である。

【００１０】図３に示すように、ＮＣ工作機械には、Ｚ
軸送り手段１０を制御するＺ軸制御部１１と、測定器３
からの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算部１
２とを有している。光センサ７ａ，７ｂの光路Ｌが工具
２により遮断されたときに、光センサの受光部７ｂから
出力する検知信号は、計時手段である設定時間可変式タ
イマ１７に入力し、この検知信号が入力した時から計時
を開始する。このタイマ１７には予め所定時間が設定さ
れているので、この所定時間継続して光路Ｌが遮断され
たら、計時を完了したときに始めて検知信号が光センサ
用スキップ信号処理部１３に入力し、ここで処理された
信号がＺ軸制御部１１へ入力する。また、工具２が当接
することにより測定器３から出力する検知信号は、工具
測定器用スキップ信号処理部１４で処理されてＺ軸制御
部１１へ入力する。

【００１１】Ｚ軸制御部１１は、光センサ用スキップ信
号処理部１３から信号が出力されるまでは、Ｚ軸送り手
段１０を速い送り速度で制御する。そしてこの光センサ
用の信号処理部１３から信号が出力された時には、Ｚ軸
送り手段１０を最も径の細い工具に適した遅い送り速度
に制御する。そして工具測定器用スキップ信号処理部１
４から信号が出力された時には、Ｚ軸送り手段１０を停
止する。

【００１２】Ｚ軸送り手段１０の出力により、Ｚ軸座標
演算部１５で座標が検出され、Ｚ軸送り手段１０の出力
が停止したら、工具長演算部１２により工具長が演算さ
れ、その出力が工具長メモリ部１６に記憶される。

【００１３】図４は新しい工具２が主軸１ａに装着され
て、その工具長が測定されるまでの動作を段階的に図示
しているもので、（ａ）は工具２が主軸１ａに装着され
た状態を示し、Ｚ軸座標演算部１５でこの原点の座標が
検出される。そこでＺ軸制御部１１から速い送り速度、
例えば３０００mm／min の制御信号がＺ軸送り手段１０
に供給されて工具２が下降する。同図（ｂ）に示すよう
に、工具２が光路Ｌを遮断すると、光センサ７ｂから検
出信号が出力して設定時間可変式タイマ１７に入力し、
ここで所定時間の計時が完了すると、光センサ用スキッ
プ信号処理部１３の出力がＺ軸制御部１１に入力するの
で、Ｚ軸制御部１１から遅い送り速度、例えば５０mm／
min 程度の制御信号がＺ軸送り手段１０に供給されるの
で、工具２はゆっくりと下降する。同図（ｃ）に示すよ
うに、工具２が感知部３ａに穏やかに当接すると、工具
測定器用スキップ信号処理部１４の出力がＺ軸制御部１
１に入力するので、Ｚ軸制御部１１から制御信号が出力
せず、Ｚ軸送り手段１０を停止する。このときのＺ軸の
座標がＺ軸座標演算部１５で検出され、工具長演算部１
２ではこのＺ軸の下降時の座標と原点の座標とからＺ軸
の下降距離を演算し、工具長を演算する。この工具長が
工具長メモリ部１６に記憶され、ＮＣ工作機械はこのメ
モリ部のデータに基づいて加工することになる。

【００１４】一例として、直径０．３mmのドリルについ
ての長さを測定するに際して、ドリルの先端から感知部
３ａまでの距離が４００mmあるとして、この距離を従来
の一定速度で下降させる測定方法にしたがって５０mm／
min の送り速度で下降させると、測定に４８０秒かかる
ことになる。これに対して、感知部３ａから２０mm上方
を光路Ｌが通過するように光センサを配置した本発明の
場合には、光路Ｌまでの３８０mmの区間は、３０００mm
／min の送り速度とし、その後の２０mmの区間を５０mm
／min で送ると、測定は３１．６秒ですみ、従来の測定
時間に比して４４８．４秒短縮されることになる。

【００１５】ここで計時手段としてタイマ１７を設けた
点について更に詳しく説明すると、図５に示すように、
ＮＣ工作機械は連続的に稼動するものであるので、主軸
１ａには常に油を供給してある。このために工具長の測
定時にこの油滴５が滴下して光路Ｌを横切ることもあ
り、このような光路Ｌの遮断に対して光センサ７ａ，７
ｂが反応し、光センサ用スキップ信号処理部１３から信
号を出力すると、測定の誤動作が起きてしまう。同様な
誤動作は主軸１ａに付着していた切り屑などのごみが落
下して光路Ｌを横切った場合にも生じることがある。そ
こで本発明では光路Ｌが工具２によって遮断されたとき
にのみ信号を出力するように構成したものである。

【００１６】即ち、タイマ１７に設定する所定時間を
０．１秒程度にしておけば、油滴５やごみなどにより光
路Ｌが遮断されても、この検知信号により直ちにＺ軸制
御部１１へ信号が入力することはなく、誤動作を生じる
ことはない。工具２によって光路Ｌが遮断された場合に
は、当然のことながら遮断状態が所定時間より長く継続
するので、この場合に所定時間経過後に確実に検知信号
がＺ軸制御部１１へ入力される。

【００１７】以上に説明したようにして工具長を測定し
た後で、ワークの加工が始まるのであるが、この時に
は、使用される工具長が判明しているので、ワーク上を
工具が移動するに際しては工具２の先端がワークに接触
しない必要最少限の高さ位置まで、Ｚ軸送り手段１０に
より工具２を上昇させれば良い。工具の先端がワークの
加工面から一定距離だけ離れていれば十分に安全に加工
を継続できるので、工具を不必要な高さまで上昇させる
こともなくなり、加工に要する時間の短縮を図ることが
可能となる。

【００１８】なお、本実施例においては、工具長の測定
器３として圧力感知式のものを採用しているが、測定器
としては電気導通式のものを用いても構わない。

【００１９】また、本実施例では、光センサ７ａ，７ｂ
の光路Ｌが工具２により遮断された後、Ｚ軸送り手段１
０を最も径の細い工具に適した遅い送り速度に制御する
が、用いる光センサを工具径測定可能なタイプのものに
すれば、工具径に適した送り速度に制御することによっ
て、全ての場合において最も径の細い工具に適した遅い
送り速度に制御する必要がなくなり、さらに工具長の測
定に要する時間の短縮が可能となる。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、油やごみなどが
光路を一時的に遮断した場合にも誤動作を起こすことな
く正確にかつ短時間に工具長の測定を実行でき、これに
より無人連続運転の稼動率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】同上の要部の平面図である。

【図３】同上の駆動制御部の構成を説明するブロック図
である。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は工具長の測定動作を段階
的に説明するための正面図である。

【図５】計時手段を設ける必要を説明するための正面図
である。

【符号の説明】

１ａ 主軸 ２ 工具 ３ 測定器 ３ａ 感知部 ７ａ 光センサ（発光部） ７ｂ 光センサ（受光部） １０ Ｚ軸送り手段 １１ Ｚ軸制御部 １２ 工具長演算部 １７ 計時手段 Ｌ 光路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種の工具が装着される主軸と、この主
   軸を上下動させるＺ軸送り手段と、主軸が下降して工具
   の先端が感知部に当たったときに信号を出力する測定器
   と、上記Ｚ軸送り手段を制御するＺ軸制御部と、上記測
   定器からの信号に基づいて工具長を演算する工具長演算
   部とを有するＮＣ工作機械において、 上記工具が上記測定器の感知部近くまで下降して工具の
   先端により光路が遮断されたときに検知信号を出力する
   光センサを有し、上記光センサから上記検知信号が出力
   されてから計時を開始するとともに、上記光センサから
   検知信号が出力されている間、所定時間の計時を続行す
   る計時手段を有し、かつ上記Ｚ軸制御部は、上記計時手
   段が所定時間の計時を完了するまで上記Ｚ軸送り手段を
   速い送り速度で制御するとともに、上記計時手段が所定
   時間の計時を完了したとき上記Ｚ軸送り手段を最も径の
   細い工具に適した遅い速度に切り換えて制御するように
   構成されていることを特徴とするＮＣ工作機械。