JPH0666943U - 工具長さ自動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具長さ測定のための操作の簡易化と測定ミ
ス発生の可能性をなくして、測定結果の精度の向上を図
り、長さの測定を工具マガジンの交換位置で自動測定で
きるようにして、時間ロスの解消と余分のプログラミン
グの省略を可能とする。 【構成】 工具マガジン２上の交換位置にある工具１の
先端に向けて検知センサー３をエアシリンダ１２を使っ
て移動し、検知センサー３のそなえる接触子５が工具１
の先端と接触するに至るまでの検知センサー３の移動長
さを、接触子５を付勢する弱いバネ６を介して測定する
ためのエンコーダ１０をそなえている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、たとえばドリルのような工具の長さの自動測定装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

自動工具交換装置（ＡＴＣと略称される）をそなえる数値制御式（ＮＣと略称 される）穴あけ加工機では、工具をマガジン内に収納するに際し、ＮＣプログラ ムの指定通りの配置に従って収納しておくことにより、自動的に行われる工具交 換が誤りなく遂行されるための準備を整えて置くことが絶対不可欠の要件とされ る。しかし、仮に正確に収納されていたとしても、ＮＣの誤動作（プログラムミ スを含む）によって長さの異なる工具を拾い上げ、それによって加工してしまう 可能性がないとは言われず、そのため、かかる事態の根絶を期して次工程のため に選ばれる特定工具に対し、さらに確認のための長さの自動測定が一般に行われ ている。

【０００３】 その従来装置の一例として、特開昭６３−２５１１０９号公報記載のものは、 工具駆動用主軸に工具（ドリル）を装着した後、これを工具長さ検出ステーショ ンまで移動し、該検出ステーションの中心孔内に工具を下降させ、レーザビーム を投影して該投影を縦方向に追跡することにより工具の長さの検出を行う。検出 が終わると再びこれを元の位置まで戻して加工の態勢を完了することにより、適 正な長さの工具であることを確認して加工を行うようにされている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来装置によって工具長さの自動測定をしようとすると、つぎの ような問題点がある。

【０００５】 １）工具の全長を正確に測定しようとする場合、投影によって得られた工具の 外形上において、たとえばドリル先端のポイントのような特定の一点の位置を捕 らえることは至難の業であり、測定の精度が低下する要因となりやすい。

【０００６】 ２）同様に、投影に基づいて工具の全長を図ろうとする場合、たとえば工具の 先端にキリコなどが付着していると、付着物によって工具の全長が増大の方向に 狂わせられることが生じやすい。このことは、工具が一旦使用されて二度目の使 用の場合などによく経験されることで、先端にキリコなどの異物が付着していて 、その異物までも長さに加えて測定し、そのために測定精度が悪くなるというケ ースが決して少なくない。

【０００７】 ３）前記の公報に記載の従来装置では、主軸に装着した工具をわざわざ工具長 さ検出ステーションの位置まで往復移動させることが必要であり、それによる時 間のロスが生じる。また、この往復移動を行わせるための余分のプログラムが必 要になってプログラムの複雑化を招来する。

【０００８】 この考案は、前記従来装置の問題点にかんがみてなされたもので、工具長さを 自動測定するに際し、測定のための操作の簡易化が図られ、しかも測定ミスの発 生の可能性を少なくして測定結果の精度を著しく向上するとともに、工具をわざ わざ工具長さ測定のための位置まで運ぶ必要をなくして、工具マガジンの交換位 置に静置されたままの状態で長さの測定ができるようにし、それによって時間の ロスの解消と余分のプログラミングの省略を可能として作業能率を高め得る工具 長さ自動測定装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記の目的達成のために、本考案の工具長さ自動測定装置においては、ＡＴＣ をそなえるＮＣ穴あけ加工機に使用される工具の長さを測定する装置であって、 交換位置に位置決めされた静置状態の工具の先端との接触を検知する検知センサ ーと、前記静置状態の工具の先端に向かって検知センサーを移動させるための移 動手段と、該移動手段によって検知センサーを移動した距離を自動的に測定する ための測定手段とをそなえている。

【００１０】 また請求項２のように、前記検知センサーが、該検知センサーを構成するブロ ックの前端に出入自在に配置されて前記工具の先端と対向の位置に設けられた接 触子と、接触子が前記工具の先端により押されてブロック内へ進入するとき、ブ ロック内にあってこれに抵抗する方向に働くバネと、接触子の接近を検知する近 接スイッチとをそなえ、前記バネの弾発力が前記工具の重力よりも小さくされて いてもよい。

【００１１】 さらに請求項３のように、検知センサーの移動距離の測定手段として、検知セ ンサーの移動に応じて回転する回転体と同軸に連結したエンコーダをそなえる構 成とすることもできる。

【００１２】

【作用】

本考案の工具長さ自動測定装置によって工具長さを自動測定するには、検知セ ンサーの移動用に設けられている移動手段を発動して、交換位置に位置決めされ た静置状態の工具の先端に向かって検知センサーを接近させて行く。検知センサ ーが工具の先端に次第に接近し、 遂に両者が接触を起こした時点で、この接触に 至るまでの検知センサーの移動距離が測定手段によって正確に読み取られる。基 準面から主軸までの固定高さと検知センサーの前記移動距離とに基づき、交換位 置に置かれた工具の長さを自動的に測定することができる。

【００１３】 また請求項２のように、検知センサーのそなえる接触子が工具の先端によって 押し込まれるとき、ブロック内にあってこれと抵抗するバネの弾発力を工具の重 力よりも小さくしておくと、交換位置に静置された工具の先端と接触した検知セ ンサーの接触子は、事後の移動において前記バネが工具の重量に負けて圧縮され るので、工具は静置状態を継続し、そのため長さ測定のための両者の接触による 基準点が安定的に確定する。

【００１４】 さらに請求項３のように、検知センサーの移動距離の測定手段として、検知セ ンサーの移動に応じて回転する回転体と同軸に連結したエンコーダをそなえる構 成にすると、検知センサーの移動距離がそのまま回転角として表示されるので、 構成が簡単で、しかも精度の高い結果を得ることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の工具長さ自動測定装置の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１６】 図１において、工具１は、工具マガジン２上の交換位置に静置されている。工 具マガジン２は、特定工具（たとえば工具１）を交換位置に移動させるために、 Ｑ矢の方向の旋回が可能である。検知センサー３は、ブロック４と、ブロック４ 内に出入自在に納められて上方に突出している接触子５と、接触子５の進入に対 して抵抗の方向に働くバネ６と、接触子５の接近を検知して信号を発する近接ス イッチ７とをそなえる。８は近接スイッチ７用のコードである。

【００１７】 バネ６は、その弾発力を工具１の重力よりも小さい値にされている。したがっ て、検知センサー３が工具１に向かって上昇して、接触子５の上面が工具１の先 端に接触し、さらに上昇を続けることがあっても、接触子５の上面に作用する工 具１の重力によってバネ６の弾発力が押し負かされてバネ６が圧縮するので、工 具１が工具マガジン２の上面から浮き上がらせられるなどのことがなく、静置状 態を継続することになって、そのため長さ測定のための両者の接触による基準点 が安定的に確定される。

【００１８】 ブロック４は側面にラック９をそなえる。ラック９はエンコーダ１０の回転軸 に嵌着されたピニオン１１と噛み合っていて、この構成によって検知センサーの 移動距離を自動的に測定するための測定手段が形成されている。１２は基準面１ ３上に取り付けられたエアシリンダで、検知センサー３の移動手段として機能す るものであり、エアシリンダ１２にエアを送給することによって検知センサー３ を工具１の先端に向かってＰ矢の方向に移動させることができる。検知センサー ３の移動に伴い、ラック９と噛み合っているピニオン１１が回転して、それと同 軸に連結されたエンコーダ１０が回転し、それによって検知センサー３の移動距 離Ｔがそのまま回転角として表示される。主軸１４は、工具１を把持して工具マ ガジン２に対する着脱操作を行うとともに、工具１をワーク上に運び、回転駆動 と軸芯方向の送りとによって、ワークに対する加工工作を行う。

【００１９】 一般に、工具長さ、たとえばドリルの長さを、加工作業に先立って測定するこ とが必要とされるのは、およそ次のような理由による。すなわち、ドリルの刃先 が使用により摩耗した場合に、これを再研磨して使用するのが通例であるが、こ れを繰りかえすことにより、ドリルの長さは研磨と摩耗とによって次第に短くな る。図２は、回転駆動しているドリルＡを、鋼板などのワークＢに向けて下降し て穴明け作業を行うときの要領を示すものであるが、回転駆動するドリルＡの下 降行程は、作業能率を極力向上させるために、図示のように「早送り」の部分と 「エアカット」の部分とに区分して、「エアカット」の部分におけるドリルＡの 下降速度は、厚さｔのワークＢを貫通加工するときの速度と等速とするが、その 上部の「早送り」の部分は、加工工作とは関係のない部分であり、言い換えると ドリルＡの単なる移動を目的とする部分であるから、この部分は可能な限り早い 速度で下降させるようにして、作業全体のスピードアップを図ることが行われて いる。この場合、「エアカット」の部分の距離を常に必要最小限度にまで短縮し て加工の所要時間を縮めるためには、「早送り」の部分の長さをいくらにできる かを知る必要があり、そのためには現在使用するドリルＡの長さＬを正確に把握 することが必要となる。

【００２０】 つぎに、図１の工具長さ自動測定装置の使用態様について説明する。

【００２１】 工具マガジン２に回転を与え、ＮＣのそなえる工具機能で所定の工具を選択し てこれを図の交換位置に位置決めし、静置状態に置く。選択位置決め終了の信号 により、空圧電磁弁を励磁してエアシリンダ１２にエアを送給し、それによって 検知センサー３をＰ矢の方向に上昇させる。検知センサー３が上昇して接触子５ の上面が工具１の先端に接触すると、接触子５が押されて近接スイッチ７が作動 する。検知センサー３のブロック４が上昇すると、その側面に取り付けたラック ９がピニオン１１を回転させる。ピニオン１１はエンコーダ１０の軸と同軸に取 り付けられているので、ピニオン１１の回転によってエンコーダ１０が回転し、 パルス信号を発する。この場合、近接スイッチ７が作動するまでに発した全パル ス数が工具長を表す数字となるように、パルス数と工具の測定長さとをあらかじ め対応させておくと（たとえば、０．１ｍｍ／パルス）、測定長さの把握が瞬時 に行われて便利である。

【００２２】 すなわち、図１の基準面１３から主軸１４までの高さＷと、基準面１３から接 触子５の上面までの下降時最低高さＳとは、いずれも既知の固定寸法であり、し たがって寸法（Ｌ＋Ｔ）も一定寸法である。たとえばパルス数がｔ個であった場 合、前記したように（０．１ｍｍ／パルス）の関係にしておくと、工具の長さＬ は、［（Ｌ＋Ｔ）／ｔ］ｍｍとして直接に求めることができ、交換位置に置かれ た工具１の長さの測定を即時に行うことが可能となる。

【００２３】 上記した実施例では、作動の理解を容易にするために、エアシリンダ１２の押 出ストロークの方向を工具位置に近づく方向とした例を示したが、装置のレイア ウト上からいえば、押出ストロークの方向を工具位置から遠ざかる方向とした方 が、装置全体がコンパクトに納められて便利である。また、図例では、静置状態 の工具が鉛直方向に置かれている例が取り上げられているが、水平方向であって も、あるいは斜め方向であっても差し支えないことは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】

この考案にかかる工具長さ自動測定装置は以上のように構成されるので、つぎ のような効果がある。

【００２５】 (1) 請求項１の構成によって、工具の長さ測定のための操作が簡易化され、し かも測定ミスの発生のおそれが少なくなって、測定結果の精度を著しく向上する ことができる。また、従来装置におけるように、工具をわざわざ工具長さ測定の ための位置まで運ぶ必要をなくして、工具マガジンの交換位置に静置されたまま の状態で長さの測定ができるようになり、それによって時間のロスの解消と余分 のプログラミングが省略できて、作業能率を高めることができる。

【００２６】 (2) 請求項２の構成とすることにより、検知センサーの接触子が交換位置に静 置された工具に向かって移動して工具の先端と接触した後、それより以後の行程 において接触子を付勢しているバネが前記工具の重量に負けて圧縮されるので、 工具は静置状態を継続し、そのため長さ測定のための両者の接触による基準点が 安定的に確保されて、測定精度の一層の向上が図られる。

【００２７】 (3) 請求項３の構成により、検知センサーの移動距離の測定手段としてエンコ ーダを用いるようにしたので、移動距離がそのまま回転角として表示されること になり、簡単な構造のもとで、しかも精度の高い工具長さの測定結果を得ること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の工具長さ自動測定装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】図１の装置による工具長さの測定動作の説明図
である。

【符号の説明】

１ 工具 ２ 工具マガジン ３ 検知センサー ４ ブロック ５ 接触子 ６ バネ ７ 近接スイッチ ９ ラック １０ エンコーダ １１ ピニオン １２ エアシリンダ １３ 基準面 １４ 主軸

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動工具交換装置をそなえる数値制御式
   穴あけ加工機に使用される工具の長さを測定する装置で
   あって、 交換位置に位置決めされた静置状態の工具の先端との接
   触を検知する検知センサーと、 前記静置状態の工具の先端に向かって検知センサーを移
   動させるための移動手段と、 該移動手段によって検知センサーを移動した距離を自動
   的に測定するための測定手段とをそなえることを特徴と
   する工具長さ自動測定装置。
2. 【請求項２】 前記検知センサーが、該検知センサーを
   構成するブロックの前端に出入自在に配置されて前記工
   具の先端と対向の位置に設けられた接触子と、接触子が
   前記工具の先端により押されてブロック内へ進入すると
   き、ブロック内にあってこれに抵抗する方向に働くバネ
   と、接触子の接近を検知する近接スイッチとをそなえ、
   前記バネの弾発力が前記工具の重力よりも小さくされて
   いる請求項１記載の工具長さ自動測定装置
3. 【請求項３】 検知センサーの移動距離の測定手段とし
   て、検知センサーの移動に応じて回転する回転体と同軸
   に連結したエンコーダをそなえる請求項１または２記載
   の工具長さ自動測定装置。