JP7398295B2 - 工具折損検出システム及び工作機械 - Google Patents
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Description
図1に示すように、工作機械1は、ワークWを加工するNC(Numerical Control)旋盤である。詳しくは、工作機械1は、工作機械1全体の台であるベッドSと、主軸ユニット10と、工具スピンドル20と、工具折損検出システム5と、を備える。
図3に示すように、工具折損検出システム5は、工具スピンドル20に装着される工具TLを交換及び運搬する工具交換搬送部3と、工具折損検出装置60と、制御部300と、を備える。工具交換搬送部3は、工具交換装置30と、工具搬送装置40と、工具マガジン装置50と、を備える。
図1に示すように、工具スピンドル20は、主軸ユニット10により把持されたワークWに高さ方向であるY軸方向に対向して位置する。工具マガジン装置50は、主軸ユニット10の主軸11とは反対側の後部にY軸方向に対向して位置する。
工具スピンドル20は、工具TLが着脱可能であり、制御部300による制御のもと、装着された工具TLを軸回転させるとともに、互いに直交するX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能に、かつ、X軸方向に沿う旋回軸Bを中心に旋回可能に構成されている。工具スピンドル20は、交換位置PsからツーリングゾーンTZに進入したうえでワークWの加工を行う。交換位置Psは、ツーリングゾーンTZの外部であって、ツーリングゾーンTZの上側に位置し、工具交換装置30により工具TLが交換可能な位置に設定される。
工具搬送装置40は、工具TLを保持する工具保持部43と、Y軸移動機構41Y(図2参照)と、Z軸移動機構41Z(図3参照)と、を備える。
図2に示すように、工具保持部43は、工具TLの刃部TLaがY軸方向に沿い、かつ、刃部TLaの刃先がベッドSを向くように工具TLを保持する。
Z軸移動機構41Zは、例えば、モータ41dと、モータ41dにより軸回転するボールねじ41eと、ボールねじ41eに嵌まり、ボールねじ41eに沿って工具保持部43と一体でZ軸方向に移動するナット41fと、を備える。
マガジン51,52は、それぞれ円板状に形成される。マガジン51,52は、それぞれ、マガジン51,52の外周に沿って並び、工具TLを把持するU字状の把持部51a,52aを有する。2つのマガジン51,52は、Y軸方向に重なるように並べられ、Y軸方向に沿うマガジン回転軸50Jを中心にマガジン支持軸55により回転可能に支持される。支持フレーム56は、X軸方向及びZ軸方向に沿って延び、主軸ユニット10の主軸台15の上側に位置する。支持フレーム56の上面にマガジン支持軸55及び支柱54が固定される。マガジン駆動モータ53は、マガジン支持軸55の上端に位置し、マガジン回転軸50Jを中心にマガジン51,52を回転させる。
支柱54は、Y軸方向に沿って延び、マガジン51,52の外周に対して隙間を持った位置に設けられる。支柱54は、工具マガジン装置50の周囲を覆う図示しないカバーを支持するために設けられている。図3に示すように、支柱54は、工具搬送装置40の工具保持部43に対してX軸方向に隙間を持つように設けられる。支柱54には工具折損検出装置60が固定される。
図2及び図4に示すように、工具折損検出装置60は、停止位置YS,ZSにて移動が停止した工具保持部43に保持される工具TLの折損の有無を検出する。
工具折損検出装置60は、針支持部61と、検出針62と、検出部63aと、針駆動部63bと、固定金具64と、を備える。針支持部61は、Y軸方向に延びる円柱状に形成される。直線状に延びる検出針62の端部は、針支持部61の上端に旋回可能に支持される。針駆動部63bは、針支持部61を中心に検出針62を旋回させる。検出部63aは、検出針62の旋回が工具TL1の刃部TLaにより制限されるか否かを通じて工具TLの折損の有無を検出する。例えば、検出部63aは、検出針62の角度を検出する角度検出センサである。検出部63aは、工具TLの折損の有無を検出した結果を制御部300に出力する。固定金具64は、針支持部61を支柱54に固定する。
まず、制御部300は、ツーリングゾーンTZにおいて、工具スピンドル20に装着された工具TLを介して主軸ユニット10により把持されるワークWの加工を行う(ステップS101)。
工具スピンドル20は、後述するステップS105以降と同時に、装着された工具TL2を利用してワークWの加工を行う。
なお、停止位置YSを設定するタイミングは、ステップS107よりも前であれば、本例に限らず、どのタイミングであってもよい。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)工具折損検出装置60は、ワークWを加工する工具ユニットの一例である工具スピンドル20から工具交換搬送部3を通じて取り外されて搬送される工具TLの折損の有無をツーリングゾーンTZの外部で検出する検出部63aを備える。
この構成によれば、検出部63aによりツーリングゾーンTZの外部で工具TLの折損の有無が検出される。よって、ワークWの加工の伴い発生する切り粉、クーラント液又は振動等が検出部63aによる検出に影響が及ぶことが抑制される。よって、工具折損検出装置60を通じて、より正確に工具の折損の有無を検出することができる。
さらに、工具スピンドル20によるワークWの加工中にも、工具折損検出装置60を通じて工具TLの折損の有無を検出可能である。このため、工具TLの折損の有無を検出のために加工時間が長くなることが抑制される。
この構成によれば、移動が停止した状態の工具TLの折損の有無が検出される。このため、工具折損検出装置60を通じて、より正確に工具の折損の有無を検出することができる。
この構成によれば、工具TLの折損の有無を検出するため検出針62が旋回しても、工具スピンドル20の動作を阻害することがなく、より簡単で正確に工具TLの折損の有無を検出することができる。
工具TLの長さに関わらず停止位置YSが一定である比較例においては、例えば、工具TLの長さが短い場合、工具TLの折損がないのにも関わらず、検出針62が工具TLの刃部TLaに接触せずに空振りとなり、誤って工具折損検出装置60により工具TLの折損がある旨の検出がされるおそれがある。また、この比較例において、工具TLの長さが長い場合、工具TLの刃部TLaの先端が折損しているのにも関わらず、検出針62が刃部TLaの折損していない部分に接触し、誤って工具折損検出装置60により工具TLの折損がない旨の検出がされるおそれがある。
上記構成によれば、工具TLの長さに合わせて、工具TLの停止位置YSが設定される。よって、上記比較例のような誤検出を抑制することができる。また、作業者による工具折損検出装置60の位置調整が不要となる。
この構成によれば、工作機械1において、工具スピンドル20が主軸ユニット10により把持されたワークWを加工している際であっても、工具折損検出装置60を通じて工具スピンドル20から取り外された工具TLの折損の有無を正確に検出することができる。
例えば、工具折損検出装置60は、工具TLの先端により押されるプッシュスイッチ式の検出装置、又は非接触で工具TLの折損の有無を検出する光又は電磁波を利用した非接触式の検出装置であってもよい。
また、工具折損検出装置60は、マガジン51,52の把持部51a,52aに把持された工具TL又は工具交換装置30のアーム部32,33により把持される工具TLの折損の有無を検出してもよい。
また、マガジン51,52の数は、単数又は3つ以上であってもよい。
Claims (2)
- 工具折損検出装置と、
工具を前記工具の刃部に沿う方向に搬送し、前記工具を搬送する途中の停止位置で前記工具の移動を停止させる工具交換搬送部と、を備える工具折損検出システムであって、
前記工具折損検出装置は、ワークを加工する工具ユニットから前記工具交換搬送部を通じて取り外されて搬送される前記工具の折損の有無をツーリングゾーンの外部で検出する検出部と、針支持部と、前記針支持部により支持される検出針と、前記検出針を旋回させる針駆動部と、を有し、
前記工具折損検出システムは、前記工具における前記刃部に沿う長さに合わせて前記工具の前記刃部が前記検出針に対応する位置となるように前記停止位置を設定し、前記工具交換搬送部を通じて前記工具を設定した前記停止位置に停止させる制御部を備え、
前記工具折損検出装置の前記検出針は、前記停止位置にある前記工具の前記刃部に交わる方向に沿って旋回可能に設けられ、
前記工具折損検出装置の前記検出部は、前記針駆動部による前記検出針の旋回が前記工具交換搬送部により搬送される前記工具により制限されたときに前記工具の折損がない旨を検出し、前記検出針の旋回が前記工具交換搬送部により搬送される前記工具により制限されないときに前記工具の折損がある旨を検出する、
工具折損検出システム。 - 請求項1に記載の工具折損検出システムと、
前記ワークを把持する主軸ユニットと、
前記主軸ユニットにより把持された前記ワークを加工する前記工具ユニットと、を備える、
工作機械。
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