JP5086151B2 - ワーク検知装置及びワーク検知方法並びにワーク検知装置を備えた工作機械 - Google Patents
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Description
本発明は上記のように構成されているので、装置本体と前記ワークとの相対移動により装置本体にワークを当接させることで、エア噴出孔がワークによって閉塞され、これにともなうエア圧の上昇によって、ワークと装置本体との当接を検知することができる。例えば、ワークと装置本体との間に隙間が生じていると、装置本体とワークとが当接する場合よりエア圧の上昇量が小さくなるので、この結果から、ワークと装置本体とが当接していないと判断することができる。ワークの当接検知結果は、ワークの有無や位置決めが正常になされているかなど、ワークの諸状態を判断するのに利用することができる。装置本体と前記ワークとが相対移動しない状態で、エア圧が予め定められた値より大きくなることによってエア噴出孔への切削屑等の異物の詰まりを検知することができる。
このように構成すれば、ワークの検知だけでなく、ワークに形成された凹凸形状が、予め設定された凹凸形状に一致しているかどうかも検査することができる。例えば、ワークの加工終了後に装置本体と前記ワークとが相対的に移動した場合において、前記ワークの凹凸形状が異常であると、前記ゲージ部材と前記凹凸部分とが係合せず、エア噴出孔がワークによって閉塞されないため、ワークと装置本体との当接が検知されず、この結果に基づいて、ワークの凹凸形状の良否を判断することができる。このように、本発明によれば、ワークの連続加工等を行う場合に、専用の検査工程を追加することなく、ワークの凹凸形状の検査を行うことが可能になる。
この構成によれば、前記孔を形成する工具の一部に欠損があって、孔径が正常で孔深さの一部に異常がある場合に、前記ゲージ部材が孔の端部に当接し、前記装置本体とワークとが当接しないことによって、加工の異常を検査することが可能になる。
なお、前記ゲージ部材は、前記装置本体に対して位置調整自在又は交換自在とするのがよい。
このようにすることで、孔径や孔深さ等の凹凸形状が異なるものに切り替わっても、前記ゲージ部材の位置を調整したり交換したりすることで迅速に対応することが可能になる。
また、前記ワークの凹凸部分と係合するゲージ部材を前記装置本体に設け、前記エア噴出孔を、前記ゲージ部材が前記凹凸部分と係合したときに前記ワークによって閉塞されるように配置してもよい。
この方法によれば、ワークの検知とワークの凹凸検査とを同時に行うことができるので、例えば、ワークの連続加工を行う場合に、専用の検査工程を追加することなく、ワークの加工状態の検査を行うことが可能になる。
[ワーク検知装置の第一の実施形態]
本発明のワーク検知装置は、ワークの有無やワークの位置決め状態など、ワークの諸状態を判断するのに利用することができるが、以下の説明では、主としてワークの位置決め状態を検査するものとして説明する。
図1は、ワーク検知装置をワーク位置検査システムに適用した本発明の第一の実施形態にかかり、(a)はこの実施形態のワーク検知装置を備えたワーク位置検査システムの全体構成を説明する図、(b)は、(a)のワーク検知装置の断面図、(c)は(a)のワーク検知装置の正面図、(d)は、凹溝の深さとエア噴出孔の孔径との関係の一例を説明する部分拡大図である。
また、エア噴出孔104は、例えば、NC旋盤等の主軸チャックに把持させた本体101を所定の回転角度位置に位置決めして固定し、この状態で本体101の端面102と外周側の凹溝101cとからドリルで穿孔加工を施すことで、容易に凹溝101cに連通させることができる。これにより複数のエア噴出孔104を容易に形成することができる。
シール部材108を本体101に固定する手段としては、公知の種々のものを用いることができる。例えば、(b)に示すように、ボルト111でシール部材108を本体101に固定するようにしてもよい。また、図3に示すように、シール部材108の他端内周面を螺旋孔108aとして形成し、この螺旋孔108aに螺合する螺旋部101eを本体101の外周面に形成して、両者が螺合することで、シール部材108を本体101に取り付けるようにしてもよい。
図2は、本発明のワーク検知装置の第二の実施形態にかかり、(a)はこの実施形態のワーク検知装置の断面図、(b)はワーク検知装置の正面図である。なお、図2において、図1のワーク検知装置と同一部位,同一部材には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施形態では、ワークWの端面Waの中央に、予め設定された孔径及び深さの孔(凹凸)Wbが加工によって形成されているものとする。そして、この実施形態のワーク検知装置10′は、孔Wbが予め設定された寸法とおりに加工されているかどうかを検査する。
さらに、図示するように、軸体103の他端側に目盛り103bを形成することで、端面102からの軸体103の突出長さを微調整することが容易になる。
この工作機械は、Z軸方向に進退移動自在な主軸21と、X軸方向及びY軸方向(図3の紙面に垂直な方向)に移動自在な刃物台22とを有している。刃物台22は、工具Tを保持する工具ポスト23をY軸方向に複数有していて、刃物台22のY軸方向の移動によって、工具ポスト23に装着された複数の工具Tの中から所定の工具Tを割り出す櫛歯形の刃物台である。ワーク検知装置10′は、複数の工具ポスト23のうちの一つに、ボルト24等によって装着される。
なお、ワーク検知装置10′を工作機械に設ける場合は、図4に示すような刃物台22に限らず、テールストックや背面主軸等の既存の他の移動体に設けてもよいし、ワーク検知装置10′を装着するための専用の移動体を設けてもよい。
(a)に示すように、ワークWの端面Waに孔Wbが正常に形成されている場合は、主軸21のZ軸方向への移動によって、端面102から突出する軸体103の先端が孔Wbに挿入されてワークWの端面Waと端面102とが当接し、エア噴出孔104の開口が端面Waによって密閉されて、エア供給源11からワーク検知装置10に供給されるエアの圧力が上昇する。判断部14は、圧力計12が検出した圧力が予め設定された基準値を越えると、孔Wbが正常に形成され、ワークWの位置決めが正常に行われてワークWの端面Waと本体101の端面102とが当接したと判断する。
この実施形態では、上記したように、ワークWとワーク検知装置10′との当接をエア圧の上昇に基づき検知することによって、孔Wbの加工異常を検出することができる。
図6は、第二の実施形態のワーク検知装置10′を用いて、ワークの位置決めと加工検査とを同時に行う加工工程の一例を示す図である。
この例では、図4に示す工作機械の主軸21のチャックに長尺のワークWを把持させ、主軸21の後方に配置された図示しない棒材送り装置でワークWを製品一つ分(製品寸法+突っ切り幅)ずつ送りながら、製品の連続加工を行うようにするものとする。また、ワーク検知装置10′は、刃物台22の工具ポスト23に装着されているものとする。
次に、刃物台22(図4参照)のY軸方向の工具割り出し動作により、ドリルTbを加工位置に割り出し、(b)に示すように、このドリルTbでワークWの端面Waに予め設定された径及び深さの孔Wbを形成する。
孔Wbの加工終了後は、刃物台22(図4参照)のY軸方向の工具割り出し動作によりワーク検知装置10′をワークWに対峙する位置に割り出し、(c)に示すように、所定位置に位置決めする。そして、(d)に示すように、ワークWをワーク検知装置10′の端面102に当接するまで送る。ワーク検知装置10′の端面102にワークWの端面Waが当接することでワークWの先端の位置決めが行われ、これと同時に、ワークWの位置検査と孔Wbの加工の検査が行われる。検査の結果、位置決めと加工が正常に行われたと判断されれば、(a)に戻り、(b)〜(d)の動作を繰り返す。
上記の第二の実施形態では、凹凸形状の一例として孔Wbを挙げて説明したが、本発明は、孔以外の他の凹凸形状にも適用が可能である。
図7は、本発明のワーク検知装置の第三の実施形態にかかり、(a)及び(c)はその構成及び作用を説明する先端部分の断面図、(b)はワーク検知装置の正面図である。
なお、図7において先の実施形態のワーク検知装置と同一部位、同一部材には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
この実施形態においてワークW′の加工は、エンドミル等の工具をY軸方向に移動させながら端面Wa′の一部をY軸方向に切削することで、段付き状の切欠き部Wb′が形成されるものとする。また、この実施形態のワーク検知装置10″は、第一の実施形態のワーク検知装置10と同様に、本体101,貫通孔101a,螺旋孔101b,溝101c,小径部101d,エア噴出口104,エア流通孔105,ボルト106等を有している。
ゲージ部材120は、図7(a)に示すように、ワークW′の端面Wa′及び切欠き部Wb′と合致する形状に形成された段付き状の当接面121aを一端に有するゲージ部121と、このゲージ部121の他側に突出形成され、本体101の貫通孔101aに挿入される軸部122とから構成されている。軸部122の外周面には平坦面122aが形成されていて、本体101の螺旋孔101bに螺入されたボルト106によって、ゲージ部材120が所定の回転角度位置で本体101に固定される。
このようにすることで、例えば図7(c)に示すように、エンドミル等の工具の一部が欠損していて、端面Wa′と切欠き部Wb′との間に加工残りが生じているような場合に、前記加工残りによって当接面121aがワークW′の端面Wa′に当接できず、そのためエア噴出孔121bから噴出されたエアがゲージ部材120とワークWとの間の隙間から漏出するため、当接面121aとワークW′の端面Wa′との当接が検出できないことによって、加工に異常が生じたと判断することができる。
なお、第二及び第三の実施形態のように、本体101からゲージ部材である軸体103やゲージ部材120を突出させても、第一の実施形態と同様に、一つ又は複数のエア噴出孔104を軸体103やゲージ部材120の外側に形成することは容易であり、軸体103やゲージ部材120を有し、複数のエア噴出孔104を備えたワーク検知装置を容易に製造することができる。
例えば、第二及び第三の実施形態では、主軸のチャックに把持されたワークを加工して孔や切欠きを形成し、これら孔や切欠きを検査するものとして説明したが、これらの実施形態は、孔や切欠きが予め形成されたワークを使用する場合にも適用が可能で、主軸のチャックに供給されるワークの中に、孔や切欠きが形成されていない不良ワークが誤って混入していても、この不良ワークを検出することができる。
10,10′,10″:ワーク検知装置
101:本体(装置本体)
101a:貫通孔
101b:螺旋孔
101c:凹溝
101d:小径部
102:端面
103:軸体
103a:平坦面
103b:目盛り
104:エア噴出孔
105:エア流通孔
106:ボルト
108:シール部材
109:コネクタ
110:平坦面
111:ボルト
11:エア供給源
12:圧力計
13:駆動部
14:判断部
Claims (7)
- ワークに対向して配置された装置本体にエア噴出孔を設けるとともに、このエア噴出孔を、前記装置本体と前記ワークとの相対移動により前記装置本体に当接した前記ワークよって閉塞されるように前記装置本体に配置し、前記ワークと前記装置本体との相対移動にともなう前記エア噴出孔内のエアの圧力の変化に基づき、前記装置本体へのワークの当接を検知するワーク検知装置において、
前記装置本体の外周面に凹溝を形成し、
この凹溝に、前記エア噴出孔を連通させ、
前記凹溝を外周側から閉塞するシール部材を前記装置本体の外周面に着脱自在に取り付け、
閉塞状態の前記凹溝内に圧縮エアを供給することによって前記エア噴出孔からエアを噴出させること、
を特徴とするワーク検知装置。 - 前記装置本体に、前記ワークの凹凸部分と係合するゲージ部材を設け、前記エア噴出孔を、前記ゲージ部材が前記凹凸部分と係合したときに前記ワークによって閉塞されるように配置したことを特徴とする請求項1に記載のワーク検知装置。
- 前記ゲージ部材を、前記装置本体に対して位置調整自在又は交換自在に設けたことを特徴とする請求項2に記載のワーク検知装置。
- ワークを把持するチャックを備えた主軸と、この主軸に対して相対的に移動が可能な移動体とを有する機器の前記移動体に前記装置本体を装着し、前記ワークと前記装置本体との相対移動によって前記ワークの前記装置本体への当接を検知することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のワーク検知装置。
- ワーク(W)に対向して配置された装置本体に、前記装置本体と前記ワークとの相対移動により前記装置本体に当接した前記ワークよって閉塞されるようにエア噴出孔を設け、前記装置本体と前記ワークとの相対移動による前記エア噴出孔内のエアの圧力の変化に基づき、前記装置本体への前記ワークの当接を検知するワーク検知方法において、
外周面に凹溝を形成し、この凹溝にエア噴出孔を連通させるとともに前記前記凹溝を外周側からシール部材で閉塞した前記装置本体を準備し、
閉塞状態の前記凹溝内に圧縮エアを供給することによって前記エア噴出孔からエアを噴出させること、
を特徴とするワーク検知方法。 - 前記ワークの凹凸部分と係合するゲージ部材を前記装置本体に設け、前記エア噴出孔を、前記ゲージ部材が前記凹凸部分と係合したときに前記ワークによって閉塞されるように配置したことを特徴とする請求項5に記載のワーク検知方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のワーク検知装置を備えたことを特徴とする工作機械。
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