JP5160162B2 - 工作機械におけるワークの有無検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械におけるワークの有無検出装置に関する。

従来、工作機械におけるワークの有無検出装置として、テーブルにワークが載置された状態を、例えば、光電センサ、近接センサ或いはリミットスイッチ等の電気的なセンサを用いて、ワークの有無を判定するものが提案されている。

ところが、上記従来のワークの有無検出装置は、テーブルが例えば３６０度旋回するタイプの工作機械においては、電気的な配線が難しいので、適用が困難であるばかりでなく、電気的なセンサに切削剤等の侵入による不具合が生じる恐れがあった。

上記の問題を解消することが可能な感圧方式のワーク検知装置が特許文献１に開示されている。このワーク検知装置は、位置決めピンの下端部に連結したピストンを収容するシリンダ室に加圧空気を供給し、ワークを位置決めする前の状態では、位置決めピンを最上端位置となるように位置決め治具ベースから突出させる。この状態からワークが位置決めセットされ、クランパによりワークが押さえ付けられると、位置決めピンが下降され、該ピンに設けた空気吹き出し孔が位置決めピンのガイド孔の周面により塞がれて、加圧空気の圧力が変化し、この圧力変化を圧力センサにより検出してワークの有無を検知するようになっている。
特開２００６−２５５８４９号公報

ところが、上記従来のワーク検知装置においては、位置決めピンにワークの有無を検出する機能を付与していたので、位置決め孔を有するワークしか検出することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、各種のワークの有無を容易に検出することができる工作機械におけるワークの有無検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、機台フレームにワークを支持するテーブルを設けるとともに、該テーブルにワークを搬入又は搬出する際に、ワークを支持板に支持して昇降する昇降機構を設けた工作機械において、前記機台フレーム、テーブル又は支持板に弁ケースを取り付け、該弁ケースの内部に所定のストロークで往復動される弁体を収容し、該弁体に対しワークが接触可能な検知ロッドを設け、前記弁ケースに対し、前記弁体及び検知ロッドを常には、前進端に向かって付勢する付勢手段を設け、同じく前記弁ケースに対し前記弁体の往復動により連通又は遮断されるエアの入口ポート及び出口ポートを設け、前記入口ポートにエア供給源からエアを供給するエア供給路の先端を接続し、前記エア供給路に圧力センサを設け、前記弁体の外周面には環状溝が形成され、ワークがテーブルに存在しない場合には、付勢手段により弁体が前進端に移動されて、前記入口ポートと出口ポートが前記環状溝により連通されるように形成されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、機台フレームには一対の軸受及び支持軸を介して旋回支持体が支持され、該旋回支持体に前記テーブル及び前記昇降機構が装着され、前記弁ケースは前記支持板に装着され、前記旋回支持体には前記入口ポートにエアを供給するエア供給路が設けられ、前記軸受と支持軸との間に設けた回転継手によりエア供給源からエアを前記エア供給路に供給するように構成され、前記旋回支持体と弁ケースとの間には前記旋回支持体のエア供給路と、前記入口ポートとを連通する直動型の可動継手又は可撓管が介装され、前記エア供給源と前記回転継手との間の管路に圧力センサが設られていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、機台フレームにワークを支持するテーブルを設けた工作機械において、前記テーブルに弁ケースを取り付け、該弁ケースの内部に所定のストロークで往復動される弁体を収容し、該弁体に対しワークが接触可能な検知ロッドを設け、前記弁ケースに対し、前記弁体及び検知ロッドを常には、前進端に向かって付勢する付勢手段を設け、同じく前記弁ケースに対し前記弁体の往復動により連通又は遮断されるエアの入口ポート及び出口ポートを設け、前記入口ポートにエア供給源からエアを供給するエア供給路の先端を接続し、前記エア供給路に圧力センサを設け、前記弁体の外周面には環状溝が形成され、ワークがテーブルに存在しない場合には、付勢手段により弁体が前進端に移動されて、前記入口ポートと出口ポートが前記環状溝により連通されるように形成されていることを要旨とする。

（作用）
請求項１記載の発明は、テーブル又は支持板の上面にワークが支持されていない状態においては、弁体が付勢手段により前進端に移動され、弁ケースに設けた入口ポート及び出口ポートが弁体の外周面に形成した環状溝によって連通されている。この状態において、エア供給源からエアがエア供給路を介して、前記入口ポートに供給されると、弁体の環状溝が両ポートを連通する位置に保持されているため、出口ポートから圧力エアが外部に排出される。前記テーブル又は支持板の上にワークが支持され、このワークによって前記検知ロッドが押動されて弁体が押動されると、前記入口ポート及び出口ポートが弁体により遮断され、エア供給源から弁体に至るエア供給路の圧力が上昇する。この圧力の上昇が圧力センサにより検出され、ワークが有ることが検出される。

請求項１〜３に記載の発明によれば、検知ロッドがワークにより押動されると、弁体により両ポートが遮断又は連通されて圧力が変化するので、位置決め孔を有するワークあるいは位置決め孔をもたないワークの有無を容易に検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、位置決め孔を有するワークであっても、昇降機構の支持板に支持された位置決め前のワークの有無を容易に検出することができる。又、支持板からワークをテーブルに移し替えた後においてもワークの検出状態を維持することができる。

以下、本発明を具体化した工作機械におけるワークの有無検出装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図４に示すように機台フレーム１１の左右両側上部には、左右一対の軸受１２，１３を介して、旋回支持体１４の左右両側部に設けた一対の支持軸１４ａ，１４ｂが回転可能に支持されている。前記一方の支持軸１４ｂには、ウォームホイール１５が嵌合固定され、所定の位置において積極回転可能に支持されたウォーム１６によって、旋回支持体１４が３６０度の範囲で往復旋回されるようになっている。前記旋回支持体１４の上面には、複数本（この実施形態では２本）のリフトシリンダ１７が上向きに立設固定され、各リフトシリンダ１７のピストンロッドの上端部には平面視で例えば四角環状のリフター１８が架設連結されている。又、旋回支持体１４の上面にはワークＷを支持するテーブル１９が取り付けられ、該テーブル１９の上面の所定位置には複数箇所にワークの位置決めピン２０が立設されている。この実施形態では、前記リフトシリンダ１７及びリフター１８によりワークＷの昇降機構が構成されている。前記テーブル１９の上面には、図示しないがワークＷのクランプ機構が設けられている。

次に、前記リフター１８又はテーブル１９の上面に載置されたワークＷの有無を検知する有無検知装置２１について説明する。
図４に示すように、前記リフター１８の右端部には、前記有無検知装置２１を構成する弁ケース２２が取り付けられている。この弁ケース２２は、図１に示すように前記リフター１８の右端面にボルトによって固定された取付ブロック２３に対し、ボルトによって固定されたケース本体２４と、該ケース本体２４にボルトによって固定された蓋体２５とによって構成されている。前記ケース本体２４の収容孔２４ａには、弁体２６が所定のストローク範囲内で往復移動可能に収容され、該弁体２６に連結された検知ロッド２７は、前記ケース本体２４に形成された挿通孔２４ｂから外部に突出されている。この検知ロッド２７の先端部には、連結具２８を介して先端部材２９が連結されている。一般には、前記先端部材２９は低硬度部材を用いるが、ワークの表面状態により高硬度部材でもよい場合がある。前記ケース本体２４、蓋体２５及び弁体２６によって形成されたばね収容室Ｒ１にはコイル状の付勢手段としてのバネ３０が収容されている。前記ケース本体２４には前記収容孔２４ａと、ケース本体２４の外周面とに開口する入口ポート２４ｃ及び出口ポート２４ｄがケース本体２４の直径方向の同一直線状に位置するように形成されている。

前記蓋体２５には、前記ばね収容室Ｒ１と、大気とを連通するエア通路２５ａが形成されている。前記ケース本体２４の収容孔２４ａと、弁体２６の前面との間には、大気圧室Ｒ２が形成され、前記ケース本体２４に形成された連通路２４ｅによって大気と連通されている。前記弁体２６の外周面には、円周方向に連続する環状溝２６ａが形成されている。そして、前記バネ３０によって、弁体２６が前進端（図１において左端）に移動された状態において、前記環状溝２６ａと、入口ポート２４ｃ及び出口ポート２４ｄとが連通されるようにしている。

前記ケース本体２４の外周面には、前記入口ポート２４ｃと対応するように直動型の可動継手を構成する可動ノズル３１がボルトにより連結され、該ノズル３１に形成されたエア供給路３１ａが前記入口ポート２４ｃと連通されている。一方、前記旋回支持体１４の前記可動ノズル３１と対応する位置には、直動型の可動継手を構成する固定管３２がボルトにより取り付けられ、この固定管３２に形成されたエア通路を兼用するガイド孔３２ａの上部には、前記ノズル３１の先端部が直線往復動可能に挿入されている。前記固定管３２に設けたガイド孔３２ａの下端部は、前記旋回支持体１４に形成されたエア供給路３３の下流の開口に連通されている。

図４に示すように前記軸受１２と支持軸１４ａとの間には、回転継手３４が設けられている。この回転継手３４は、一方の軸受１２に形成した連通孔３５と、前記支持軸１４ａの外周面に形成され、かつ前記エア供給路３３の上流の開口に連通された環状溝３６とによって構成されている。前記連通孔３５には、エア供給源としてのコンプレッサ３７から管路３８を介して圧力エアが供給されるようになっている。前記管路３８には、圧力スイッチ３９が設けられている。なお、図示しないが前記環状溝３６の両側にはシールリングが設けられている。

次に、前記のように構成された工作機械におけるワークの有無検出装置の動作について説明する。
図１は、リフター１８及びテーブル１９の上面にワークＷが載置されておらず、有無検知装置２１の弁体２６及び検知ロッド２７がバネ３０によって前進端に位置するとともに、入口ポート２４ｃ、出口ポート２４ｄに弁体２６の環状溝２６ａが対応して両ポート２４ｃ，２４ｄが連通されている状態を示す。この状態において、図４に示すコンプレッサ３７が起動されて、圧力エアが管路３８、連通孔３５、環状溝３６、エア供給路３３、固定管３２のガイド孔３２ａ及びノズル３１のエア供給路３１ａを介してケース本体２４の入口ポート２４ｃに供給されると、この圧力エアは環状溝２６ａから出口ポート２４ｄに流動して外部に排出される。このためコンプレッサ３７から弁ケース２２のケース本体２４の入口ポート２４ｃに至るエア経路の圧力が予め設定された設定値以上に上昇することはない。従って、前記圧力スイッチ３９による検出圧力が設定値を超えていないので、圧力スイッチ３９から制御装置に出力された圧力検出信号によってリフター１８及びテーブル１９の上面にワークＷが存在しない状態が表示装置（図示略）の画面にワーク無しとして表示される。

図２及び図４に示すように、前記リフター１８の上面にワークＷが作業者によって搬入され、このワークＷによって前記検知ロッド２７が押されると、弁体２６及び検知ロッド２７がバネ３０の付勢力に抗して後退する方向に移動され、弁体２６の環状溝２６ａが入口ポート２４ｃ、出口ポート２４ｄから離れる。このため、両ポート２４ｃ，２４ｄの連通状態が遮断され、コンプレッサ３７によって供給される圧力エアが大気に放出されなくなり、コンプレッサ３７から弁体２６に至るエア供給経路の圧力が上昇する。このため、圧力スイッチ３９により測定される検出圧力が設定値を越えるので、圧力スイッチ３９から制御装置に出力された圧力検出信号によってリフター１８の上面にワークＷが有ることが検出され、このワークの検出状態が表示装置にワーク有りとして表示される。

次に、前記リフトシリンダ１７が作動されて、図３に示すようにリフター１８が下方に移動されると、ワークＷが下方に移動され、ワークＷに形成された位置決め孔（図示略）に前記位置決めピン２０が挿入され、テーブル１９上の所定位置にワークＷが位置決め状態で載置される。前記リフター１８及びワークＷの下降動作に追従して、前記有無検知装置２１も下降動作されるので、有無検知装置２１によるワークＷの検出状態が維持される。その後、ワークＷは図示しないクランプ機構によりクランプされ、加工ユニットにより所定の加工作業が行われる。

上記実施形態の工作機械のワークの有無検出装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記リフター１８に取付ブロック２３を介して弁ケース２２を装着し、この弁ケース２２の内部に弁体２６を収容し、弁体２６に検知ロッド２７を連結し、弁体２６及び検知ロッド２７をバネ３０によって常には前進端に向かって付勢するようにした。又、前記弁体２６の環状溝２６ａによってケース本体２４に設けた入口ポート２４ｃ及び出口ポート２４ｄを連通し、リフター１８にワークＷが支持されて前記検知ロッド２７が押動され、弁体２６による両ポート２４ｃ，２４ｄの連通状態が解除されると、コンプレッサ３７から弁体２６に至るエア供給経路の圧力が上昇するようにした。このため、圧力の上昇を圧力スイッチ３９によって検出し、リフター１８にワークＷが有ることを検出することができる。

（２）上記実施形態では、検知ロッド２７がワークＷにより押動されると、弁体２６により両ポート２４ｃ，２４ｄが遮断されてエア供給経路の圧力が上昇し、これを圧力スイッチ３９により検出するようにしたので、電気的な配線を不要にすることができるとともに、位置決め孔を有するワークＷあるいは位置決め孔をもたないワークＷの有無を容易に検出することができる。

（３）上記実施形態では、旋回支持体１４に対してリフトシリンダ１７を用いてリフター１８を昇降動作可能に装着し、リフター１８に有無検知装置２１を装着し、旋回支持体１４と弁ケース２２との間にノズル３１及び固定管３２を介装したので、リフター１８によりワークＷが下降されてテーブル１９上に受け渡された後においても、有無検知装置２１によるワークＷの検出状態を維持することができる。又、前記リフター１８が昇降動作される構成において、旋回支持体１４のエア供給路３３から弁ケース２２の入口ポート２４ｃに圧力エアを簡単な構成により適正に供給することができる。

（４）上記実施形態では、図４に示すように軸受１２と旋回支持体１４の支持軸１４ａとの間に回転継手３４を設けて、コンプレッサ３７から圧力エアをエア供給路３３に供給するようにしたので、コンプレッサ３７から旋回支持体１４のエア供給路３３に圧力エアを簡単な構成により容易に供給することができる。

次に、この発明の別の実施形態を図５に基づいて説明する。
この実施形態において、前記実施形態の各部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付して説明を省略あるいは簡略化する。

この実施形態の工作機械は、図５に示すように前記旋回支持体１４が垂直軸線の周りで水平方向に旋回可能に装着されている。前記旋回支持体１４の上面には前記リフトシリンダ１７、リフター１８及びテーブル１９が装着されるとともに、前記リフター１８には有無検知装置２１が装着され、旋回支持体１４の側部には前記固定管３２が装着され、有無検知装置２１のノズル３１が固定管３２に挿入されている。この実施形態のワークの有無検出装置の効果も前述した実施形態の有無検出装置の効果と同様である。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示すように、リフター１８にワークＷがない時には、弁体２６の環状溝２６ａが入口ポート２４ｃ、出口ポート２４ｄから離隔し、エア供給路３３の圧力が上昇するようにしてもよい。この場合には、ワークＷにより検知ロッド２７が押されると、弁体２６が移動して、環状溝２６ａが入口ポート２４ｃ、出口ポート２４ｄと連通され、エア供給路３３の圧力が低下するので、この圧力の低下を圧力スイッチ３９により検出して、リフター１８にワークＷが有ることを検出することができる。

・図６の実施形態において、図７に示すように、前記バネ３０及び蓋体２５のエア通路２５ａを省略して、前記ばね収容室Ｒ１を背圧付与室Ｒ３にするとともに、前記ケース本体２４の入口ポート２４ｃからケース本体２４に設けたバイパス通路２４ｆにより前記背圧付与室Ｒ３に圧力エアを供給するようにしてもよい。この実施形態においては、リフター１８にワークＷがない時には、弁体２６が背圧付与室Ｒ３に供給された圧力エアによって、弁体２６が前進端に移動される。この場合には、付勢手段としてのバネ３０が不要となるので、部品点数を低減し製造及び組付け作業を容易に行うことができる。

・前記実施形態で述べたリフトシリンダ１７及びリフター１８を省略し、前記有無検知装置２１を旋回支持体１４に取り付けてもよい。又、有無検知装置２１をテーブル１９に取り付けてもよい。これらの場合には前記ノズル３１及び固定管３２を一部品の継手にすることができる。

・前記ノズル３１、固定管３２に代えて、旋回支持体１４のエア供給路３３と弁ケース２２のケース本体２４の入口ポート２４ｃとを可撓管により接続してもよい。
・前記旋回支持体１４を省略し、テーブル１９を機台フレーム１１の所定位置に固定した工作機械において、機台フレーム１１又はテーブル１９に前記有無検知装置２１を装着してもよい。又、テーブル１９を水平左右方向に往復動するようにした工作機械、テーブル１９を前後方向に往復動するようにした工作機械あるいはテーブル１９を左右及び前後に往復移動するようにした工作機械の機台フレーム１１又はテーブル１９に前記有無検知装置２１を装着してもよい。

この発明を具体化した工作機械におけるワークの有無検出装置を示すワークの非検出状態の要部拡大断面図。 ワークの検出状態を示す要部拡大断面図。 ワークの検出状態を示す要部拡大断面図。 工作機械のワーク支持機構の略体断面図。 この発明の別の実施形態を示す工作機械の縦断面図。 この発明の別の実施形態を示す要部の拡大断面図。 この発明の別の実施形態を示す要部の拡大断面図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、Ｒ３…背圧付与室、１１…機台フレーム、１２，１３…軸受、１４…旋回支持体、１４ａ，１４ｂ…支持軸、１８…リフター、１９…テーブル、２０…位置決めピン、２２…弁ケース、２４ｃ，２４ｄ…ポート、２４ｃ…入口ポート、２４ｄ…出口ポート、２４ｅ…連通路、２６…弁体、２６ａ，３６…環状溝、２７…検知ロッド、３１ａ，３３…エア供給路、３４…回転継手、３８…管路。

Claims (3)

1. 機台フレームにワークを支持するテーブルを設けるとともに、該テーブルにワークを搬入又は搬出する際に、ワークを支持板に支持して昇降する昇降機構を設けた工作機械において、
   前記機台フレーム、テーブル又は支持板に弁ケースを取り付け、該弁ケースの内部に所定のストロークで往復動される弁体を収容し、該弁体に対しワークが接触可能な検知ロッドを設け、前記弁ケースに対し、前記弁体及び検知ロッドを常には、前進端に向かって付勢する付勢手段を設け、同じく前記弁ケースに対し前記弁体の往復動により連通又は遮断されるエアの入口ポート及び出口ポートを設け、前記入口ポートにエア供給源からエアを供給するエア供給路の先端を接続し、前記エア供給路に圧力センサを設け、前記弁体の外周面には環状溝が形成され、ワークがテーブルに存在しない場合には、付勢手段により弁体が前進端に移動されて、前記入口ポートと出口ポートが前記環状溝により連通されるように形成されていることを特徴とする工作機械におけるワークの有無検出装置。
2. 請求項１において、機台フレームには一対の軸受及び支持軸を介して旋回支持体が支持され、該旋回支持体に前記テーブル及び前記昇降機構が装着され、前記弁ケースは前記支持板に装着され、前記旋回支持体には前記入口ポートにエアを供給するエア供給路が設けられ、前記軸受と支持軸との間に設けた回転継手によりエア供給源からエアを前記エア供給路に供給するように構成され、前記旋回支持体と弁ケースとの間には前記旋回支持体のエア供給路と、前記入口ポートとを連通する直動型の可動継手又は可撓管が介装され、前記エア供給源と前記回転継手との間の管路に圧力センサが設られていることを特徴とする工作機械におけるワークの有無検出装置。
3. 機台フレームにワークを支持するテーブルを設けた工作機械において、
   前記テーブルに弁ケースを取り付け、該弁ケースの内部に所定のストロークで往復動される弁体を収容し、該弁体に対しワークが接触可能な検知ロッドを設け、前記弁ケースに対し、前記弁体及び検知ロッドを常には、前進端に向かって付勢する付勢手段を設け、同じく前記弁ケースに対し前記弁体の往復動により連通又は遮断されるエアの入口ポート及び出口ポートを設け、前記入口ポートにエア供給源からエアを供給するエア供給路の先端を接続し、前記エア供給路に圧力センサを設け、前記弁体の外周面には環状溝が形成され、ワークがテーブルに存在しない場合には、付勢手段により弁体が前進端に移動されて、前記入口ポートと出口ポートが前記環状溝により連通されるように形成されていることを特徴とする工作機械におけるワークの有無検出装置。

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