JP3577887B2 - ツール検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、タレット旋盤等の工作機械において刃物台に装着されたツールの刃先位置を検出するツール検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
タレット旋盤では、タレットに種々のツールが装着されており、各ツールは刃先位置がそれぞれ異なっている。すなわち、各ツール毎に、異なるオフセットを有している。そのため、ツールの交換を行った場合、各ツールの刃先位置を検出し、その検出値に応じてタレットの送り量を補正することが必要になる。また、ツールに磨耗が生じた場合、精密加工では、その磨耗量に応じて送り量の補正を行うことが必要になる。
【0003】
このため、タレット旋盤等では、従来、図6に側面図で示すように、主軸51の軸心O1に直角な旋回軸O2回りで、主軸51の前方に倒れる旋回アーム52と、この旋回アーム52の倒れ姿勢時の先端上面に突出してタレットのツールの刃先を検出するセンサ53とを有するツール検出装置54が設けられている。旋回アーム52は、主軸51の横に設けられたロータリアクチュエータ55で上下に旋回可能であり、刃先検出を行うとき以外は直立姿勢となる位置まで旋回して、加工の邪魔にならないように待機する。旋回アーム52は、側面形状が直線状とされ、旋回軸O2は主軸51の軸心O1よりやや低い位置に設定される。これにより、旋回アーム52が水平となる倒れ姿勢で、センサ53の刃先検出部が主軸51の軸心O1と同一高さとなるように設定される。また、旋回アーム52は、主軸51の側方に若干離れた位置で旋回可能に支持されているが、先端のセンサ53が主軸51の前方に来るように、一般に正面形状(図示せず)は湾曲した形状とされる。センサ53はタッチスイッチからなり、ツールが接触してオン状態となったときのタレットの位置から、刃先位置が検出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のツール検出装置54では、前記のように旋回アーム52が水平となる倒れ姿勢で、センサ53の刃先検出部が主軸51の軸心O1と同一高さとなるように設定されるため、センサ53が旋回アーム52の上方に突出する高さ分だけ、旋回アーム52の旋回中心O2は主軸51の軸心O1よりも低く設定される。一方、旋回アーム52は、主軸51に取付けられる種々の形状,大きさの主軸チャック(図示せず)に干渉しないように旋回させる必要がある。このように主軸端の主軸チャックに干渉しないように旋回アーム52を旋回させるには、旋回アーム52の旋回中心O2の高さ位置が主軸51の軸心O1から下方に離れていると、それだけ上方に大きな旋回経路で旋回させることが必要となり、ツール検出装置54のために要する設置空間が大きくなって旋盤のコンパクト化の妨げとなる。また、旋回アーム52が長くなることから、アームの剛性が弱くなる。この剛性不足を補うためには、旋回アーム52を太くすることが必要であり、これによってもツール検出装置の小型化の妨げとなる。
【0005】
この発明は、このような課題を解消し、旋回アームを主軸に干渉させることなく、旋回アームの旋回半径を小さくでき、アームの剛性も向上させることのできるツール検出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】
この発明のツール検出装置は、主軸に略直角な旋回中心回りで、主軸の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アームを設け、この旋回アームのアーム本体の先端に続く所定長さ部分からなるセンサ取付部に、この旋回アームの倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールの刃先を検出するセンサを設けたものにおいて、次の各工夫を施したものである。
すなわち、前記旋回アームは、この旋回アームの旋回中心とセンサ取付部とを結ぶ直線が水平姿勢よりもさらに下側へ所定角度旋回した位置となる倒れ姿勢にあるときに、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるように、前記センサ取付部を、旋回アーム本体に対して前記所定角度と同じ角度だけセンサ位置側へ屈曲させ、かつ前記旋回アームを、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたものである。
この構成によると、旋回アームの先端のセンサ取付部が、旋回アーム本体に対してセンサ側へ屈曲させてあるので、センサが検出位置となる旋回アームの倒れ姿勢時に、センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるようにするにつき、旋回アームの旋回中心を主軸の軸心の高さに近づけることができる。そのため、旋回アームをセンサが待機位置となる直立姿勢と検出位置となる倒れ姿勢との間で旋回させるときに、旋回アームが主軸端の主軸チャックの上部に干渉しないように旋回させるにつき、小さい旋回経路で旋回アームを旋回させれば良く、旋回アームの旋回半径を小さくできる。これに伴い、旋回アームの長さが短くなることから、旋回アームの剛性も向上する。したがって、旋回アームを細く形成でき、これによってもツール検出装置の小型化が図り易くなる。
【0008】
上記構成において、前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けてもよい。この構成の場合、旋回アームを倒れ姿勢側へ旋回させる途上で、ギヤ列等の駆動伝達系のバックラッシ等で旋回アームが直立姿勢側に揺動するのを確実に抑制できるので、倒れ姿勢となってから直ぐに刃先検出に移っても、精度良く刃先検出を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図1ないし図5と共に説明する。
図1および図2は、この実施形態のツール検出装置を備えた工作機械であるタレット式の旋盤の一部破断平面図および斜視図を示す。
このタレット旋盤1は、全体を加工室2と駆動室3とに仕切った機体カバー4で覆ってあり、加工室2内に主軸5の主軸チャック5aと刃物台であるタレット6とが突出している。タレット6は、正面形状が多角形のドラム状のものであり、各周面部分からなる工具ステーションに、バイトや回転工具等の各種のツールTが装着される。また、タレット6は、駆動室3内で横方向(X軸方向)に進退するタレットキャリッジ7に前後(Z軸方向)移動自在に搭載され、かつタレットキャリッジ7に装備された割出機構(図示せず)により、割出回転が行われる。主軸5は主軸台8に設置してある。
【0010】
加工室2の主軸5に対するタレット6と反対側位置には、ツールTの刃先位置を検出するツール検出装置9が設置されている。このツール検出装置9は、図3(A),(B)に正面図および部分破断側面図で示すように、主軸5の軸心O1 に対して略直角な旋回中心O2 回りで、主軸5の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アーム10と、この旋回アーム10の倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールTの刃先を検出するセンサ11とを有する。旋回アーム10の先端の所定長さ部分からなるセンサ取付部10bは、図3(A)に示すように、旋回アーム本体10aに対して所定角度θ(ここでは10°)だけセンサ11の配置側へ屈曲させてある。また、旋回アーム10は、主軸5の正面側から見て、図3(B)のように、く字状に湾曲ないし屈曲した形状とされている。
【0011】
旋回アーム10は、その旋回アーム本体10aの基端部の旋回軸部26が軸受27を介して旋回駆動装置12のハウジング16に旋回自在に支持されており、旋回軸部26にベベルギヤ13が設けられている。旋回駆動装置12には、上記ベベルギヤ13に噛み合うベベルギヤ14と、このベベルギヤ14を正逆に回転駆動する駆動モータ15が設けられており、駆動モータ15の回転出力がベベルギヤ14,13を介して旋回アーム10に伝達される。旋回アーム10の旋回軸部26のベベルギヤ13の先端にはばね装着凹部13aが設けられると共に、旋回駆動装置12のハウジング16の上記ばね装着凹部13aと対向する位置にはばね装着軸17が設けられており、ばね装着凹部13aからばね装着軸17にまたがって、旋回アーム10を倒れ姿勢側へ付勢する捩じりコイルばね18が装着されている。この捩じりコイルばね18により、旋回アーム10が倒れ姿勢側に旋回する途上で、旋回アーム10が直立待機姿勢側へ揺動するのを確実に規制することができる。
【0012】
図3(B)のIV−IV矢視断面図を示す図4のように、旋回駆動装置12の旋回アーム支持面部19には、旋回アーム10の倒れ姿勢を検出する倒れ姿勢検出センサ20と、旋回アーム10の直立待機姿勢を検出する待機姿勢検出センサ21とが設けられている。また、旋回アーム支持面部19に対向する旋回アーム10の基端側の取付面部には、旋回アーム10の直立待機姿勢時に待機姿勢検出センサ20で検出され、旋回アーム10の倒れ姿勢時に倒れ姿勢検出センサ21で検出されるドグ22が設けられている。倒れ姿勢検出センサ20は旋回中心O2 回りの90°の位置に設けられると共に、待機姿勢検出センサ21は倒れ姿勢検出センサ20の位置から旋回中心O2 回りに100°時計方向に回った回動位置に設けられている。これに対して、ドグ22は、旋回アーム本体10aの直立姿勢時に、上記待機姿勢検出センサ21と対向する位置に設けられている。これにより、旋回アーム本体10aの直立姿勢時に、待機姿勢検出センサ21がドグ22を検出し、旋回アーム本体10aが水平姿勢からさらに10°だけ反時計方向に回動した倒れ姿勢時に、倒れ姿勢検出センサ20がドグ22を検出することになる。上述したように、旋回アーム10のセンサ取付部10bは、旋回アーム本体10aに対して10°だけセンサ11側へ屈曲させてあるので、上記倒れ姿勢においてセンサ取付部10bは水平姿勢となる。このセンサ取付部10bの水平姿勢時に、センサ11の刃先検出部が主軸5の軸心O1 と同一高さとなるように、センサ11の突出高さが設定されている。
【0013】
さらに、旋回駆動装置12の旋回アーム支持面部19には、旋回アーム10が直立待機姿勢から所定角度を越えて時計方向に旋回するのを阻止するストッパ23と、旋回アーム10が倒れ姿勢から所定角度を越えて反時計方向に回動するのを阻止するストッパ24とが設けられている。
【0014】
図5において、25は刃先検出センサ11を覆うセンサカバーである。このセンサカバー25は、旋回アーム10の直立待機姿勢時に刃先検出センサ11を覆うように、機体カバー4の一部に設けられている。
【0015】
上記構成の動作を説明する。
NC装置からツール検出装置9に検出開始指令が与えられると、旋回駆動装置12の駆動モータ15が正転駆動を開始し、その回転出力がベベルギヤ14,13を介して旋回アーム10に伝達される。これにより、旋回アーム10は、旋回アーム本体10aが図3(A),(B)に実線で示す直立待機姿勢から、倒れ姿勢側に旋回する。旋回駆動装置12側の倒れ姿勢検出センサ20が旋回アーム10側のドグ22を検出すると、旋回駆動装置12による旋回アーム10の旋回が停止され、旋回アーム10は倒れ姿勢となる。このとき、旋回アーム本体10aは水平姿勢から反時計方向に10°だけ旋回した姿勢となり、旋回アーム10のセンサ取付部10bは水平姿勢となるので、センサ取付部10bに取り付けられたセンサ11はその刃先検出部が主軸5の前方でその軸心と同一高さに位置することになる。
【0016】
なお、旋回アーム10が倒れ姿勢側に旋回する途上で、旋回アーム10は、捩じりコイルばね18によって倒れ姿勢側に付勢されるので、直立待機姿勢側に旋回アーム10が揺動するのを確実に規制できる。そのため、旋回アーム10が倒れ姿勢に達してから直ちに刃先検出に移行してもセンサ11が揺動せず、刃先検出を精度よく行うことができる。
【0017】
旋回アーム10が上記倒れ姿勢に設定された状態で、タレット6がツール検出装置9のセンサ11に向けて、工具Tの刃先をセンサ11が検出する位置までX軸方向に送られる。この検出時のタレット6の位置が、タレットキャリッジ7を駆動するX軸サーボモータの位置検出器から検出され、基準値と比較されて刃先位置が検出される。検出された刃先位置は、NC装置に送られ、NC装置によって加工時の刃先位置が自動補正される。
【0018】
このようにして、刃先検出が終了すると、NC装置からツール検出装置9に待機指令が与えられ、旋回駆動装置12の駆動モータ15が逆転駆動を開始し、その回転出力がベベルギヤ14,13を介して旋回アーム10に伝達される。これにより、旋回アーム10は、図3(A),(B)に鎖線で示す倒れ姿勢から、直立待機姿勢側に旋回する。旋回駆動装置12側の待機姿勢検出センサ21が旋回アーム10側のドグ22を検出すると、旋回駆動装置12による旋回アーム10の旋回が停止され、旋回アーム10は直立待機姿勢となり、センサ11はセンサカバー25によって覆われる。
【0019】
上記旋回アーム10の旋回動作において、旋回アーム10の先端のセンサ取付部10bは、旋回アーム本体10aに対してセンサ11側へ屈曲させてあるので、旋回アーム10の上方に突出したセンサ11の刃先検出部を主軸5の軸心O1 と同じ高さとなる位置に配置するのに、旋回アーム10の旋回中心O2 を主軸5の軸心O1 と同一高さとすることができる。そのため、旋回アーム10を直立待機姿勢と検出時の倒れ姿勢との間で旋回させるときに、旋回アーム10が主軸チャック5aの上部に干渉しないように旋回させるにつき、小さい旋回経路で旋回アーム10を旋回させれば良く、旋回アーム10の旋回半径を小さくできる。これに伴い、旋回アーム10の長さが短くなることから、旋回アーム10の剛性も向上する。したがって、旋回アーム10を細く形成でき、これによってもツール検出装置9の小型化が図り易くなる。
図3(A),(B)に示した軌跡▲1▼〜▲6▼は、旋回アーム10の各部が旋回に灯って通る軌跡であり、同図(B)に示した干渉線▲1▼′〜▲6▼′は、前記軌跡▲1▼〜▲6▼と干渉しないように配置できる主軸5,主軸チャック5a,または主軸チャック5aに取付け可能な物の範囲を示す。
【0020】
なお、上記実施形態では、旋回アーム本体10aに対して、センサ取付部10bをセンサ11側に若干(10°)屈曲させた場合を示したが、これに限らず、次のように構成してもよい。すなわち、旋回アーム10の旋回中心O2 は先の実施形態と同様に主軸5の軸心O1 と同一高さとし、旋回アーム10の形状は、この旋回アーム10の倒れ姿勢時に、その先端上面に突出させたセンサ11の刃先検出部が主軸5の軸心O1 と同一高さとなるように形成するものである。この場合も、旋回アーム10の旋回半径を小さくできるので、それだけツール検出装置9の設置所要空間が小さくなり、タレット旋盤1をコンパクト化できる。また、旋回アーム10の長さが短くなることから旋回アーム10の剛性も向上する。
【0021】
【発明の効果】
この発明のツール検出装置は、旋回アームの先端のセンサ取付部を旋回アーム本体に対してセンサ配置側へ屈曲させ、前記旋回アームは、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたため、旋回アームを主軸に干渉させることなく、旋回アームの旋回半径を小さくでき、また旋回アームの長さが短くなることから旋回アームの剛性も向上する。
前記ツール検出装置において、前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けた場合は、旋回アームを倒れ姿勢側へ旋回させる途上で、旋回アームが直立姿勢側に揺動するのを抑制できるので、倒れ姿勢となってから直ぐに刃先検出に移っても、精度良く刃先検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係るツール検出装置を備えたタレット旋盤の部分破断平面図である。
【図2】同タレット旋盤の斜視図である。
【図3】(A)は前記ツール検出装置の正面図、(B)は同装置の部分破断側面図である。
【図4】図3(B)のIV−IV矢視断面図である。
【図5】ツール検出装置における旋回アーム先端部の断面図である。
【図6】従来例の説明図である。
【符号の説明】
5…主軸チャック
10…旋回アーム
10a…旋回アーム本体
10b…センサ取付部
11…センサ
18…捩じりコイルばね(ばね部材)
T…ツール
O1 …軸心
O2 …旋回中心
Claims (2)
- 主軸に略直角な旋回中心回りで、主軸の前方に位置する倒れ姿勢と直立姿勢との間を正逆旋回する旋回アームを設け、この旋回アームのアーム本体の先端に続く所定長さ部分からなるセンサ取付部に、この旋回アームの倒れ姿勢時の先端上面に突出して、ツールの刃先を検出するセンサを設け、前記旋回アームは、この旋回アームの旋回中心とセンサ取付部とを結ぶ直線が水平姿勢よりもさらに下側へ所定角度旋回した位置となる倒れ姿勢にあるときに、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるように、前記センサ取付部を旋回アーム本体に対して前記所定角度と同じ角度だけセンサ位置側へ屈曲させ、前記旋回アームは、前記倒れ姿勢側へ、前記センサ取付部が略水平となり前記センサの刃先検出部が主軸の軸心と同一高さとなるまで旋回させるようにしたツール検出装置。
- 前記旋回アームを倒れ姿勢側へ付勢するばね部材を設けた請求項1記載のツール検出装置。
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