WO2012157126A1 - ワーク測定機能を有する工作機械 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a machine tool having a workpiece measuring function for attaching a measuring tool to a spindle so as to be detachable and measuring a dimension of the workpiece.
- Patent Document 1 There is known an apparatus in which a measuring tool is detachably attached to a spindle of a machine tool, and the measuring tool is moved relative to the work to measure the dimensions of the work (for example, see Patent Document 1).
- a transmitter / receiver is attached to a measurement tool, and a transmitter / receiver module is mounted above the measurement tool (the ceiling of the splash guard), and measurement is performed via spatial propagation waves such as infrared rays, radio waves, and ultrasonic waves. Communication is performed between the tool and the transceiver module.
- the present invention relates to a machine tool having a workpiece measurement function for measuring a workpiece dimension, which is disposed in a storage area adjacent to a workpiece processing area and stores a workpiece processing machining tool and a workpiece measurement measurement tool.
- a magazine a measuring tool, which is detachably attached, a spindle that moves relative to the workpiece, an openable / closable shutter provided between the machining area and the storage area, and a storage area that is attached to the spindle.
- a communication module that communicates with the measuring tool.
- FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an external perspective view of the machine tool according to the embodiment of the present invention.
- 3 is a view taken along the arrow III in FIG.
- FIG. 4 is an IV view of FIG.
- FIG. 5 is an enlarged view of the gripper of FIG.
- FIG. 6 is a side view showing an example of a processing tool.
- FIG. 7 is a side view showing an example of a measuring tool.
- FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the machine tool control device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention, and shows a horizontal machining center having a tool automatic change function as an example.
- FIG. 2 is an external perspective view of the machining center.
- the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction are defined as illustrated, and the configuration of each part will be described according to this definition. As shown in FIG.
- the machining center includes a spindle 10 that moves relative to a workpiece W, a tool magazine 20 that houses various tools 30 that can be attached to the spindle 10, and a workpiece W and a tool magazine. And a shutter 40 that can be opened and closed provided between the main shaft 10 and the tool magazine 20 via the tool changer.
- the tool 30 includes a plurality of machining tools 31 for workpiece machining and a measurement tool 32 for workpiece measurement.
- the machining tool 31 is attached to the spindle 10 during workpiece machining, and the measurement tool 32 is attached to the spindle 10 during workpiece measurement. .
- FIG. 1 shows a workpiece measurement state in which the measurement tool 32 is attached to the spindle 10. As shown in FIG.
- the entire machining center has a substantially rectangular parallelepiped shape, and its front and rear surfaces, left and right surfaces, and upper and lower surfaces are each covered with a cover 100.
- the front cover 100 is provided with an opening 101.
- the opening 101 is opened and closed by a door 102 that is slidable in the left-right direction, and the work W is exchanged with the door 102 opened.
- the door 102 is provided with a monitoring window 103.
- An operation panel 110 is provided in front of the concave portion of the right surface cover 100, and various commands can be input through the operation panel 110.
- a part of the cover 100 on the right side enters the inside (left side), and a recess 104 is formed.
- a monitoring window 105 is attached to the inner surface (left surface) of the recess 104, and a door 106 is attached to the upper surface of the recess 104 so as to be rotatable via a hinge portion.
- the door 106 can be opened by rotating the handle 106a downward.
- the tool magazine 20 is arranged inside the door 106, and the door 30 is opened to replace the tool 30 stored in the tool magazine 20.
- the main shaft 10 is provided on the main shaft head 11 so as to be rotatable about a rotation axis in the front-rear direction.
- the spindle head 11 is provided at the front part of the front-rear moving body 12.
- the front-rear moving body 12 is supported on the upper surface of the left-right moving body 13 via a linear feed mechanism so as to be movable in the front-rear direction (Z-axis direction).
- the left / right moving body 13 is supported on the upper surface of the up / down moving body 14 via a linear feed mechanism so as to be movable in the left / right direction (X-axis direction).
- the vertical moving body 14 is supported on the rear surface of the bed 15 via a linear feed mechanism so as to be movable in the vertical direction (Y-axis direction).
- the linear feed mechanism in the front-rear direction, the left-right direction, and the vertical direction includes, for example, a guide device using a guide rail and a guide block, and a drive device using a servo motor that rotationally drives the ball screw and the ball screw.
- the tool 30 attached to the spindle 10 is rotationally driven by a spindle motor 76 in the spindle head 11.
- a table 16 is installed on the upper surface of the bed 15. The table 16 can be rotated and fed in the B-axis direction around a vertical axis, for example, by a servo motor.
- the scale 17 is installed, and on the front and back surfaces of the scale 17, workpieces W1 and W2 are attached, respectively.
- the workpiece W1 is attached to face the door 102, and the workpiece W2 is attached to face the tip of the tool 30.
- the door 102 can be opened and the front workpiece W1 can be attached and detached while the rear workpiece W2 is being processed. For this reason, it is not necessary to interrupt work processing every time the work W is attached or detached, and a plurality of work Ws can be processed efficiently and continuously.
- the tool 30 can be moved relative to the workpiece W2 in the three orthogonal axes (X, Y, Z directions) and the one rotation axis (B axis), and the workpiece W2 is processed into a desired shape. can do.
- the table 16 may be configured to be able to rotate and feed about an axis in the front-rear direction, and the machining center may be a 5-axis machine capable of relative movement in the orthogonal 3-axis direction and the 2-axis rotation direction (B and C axis directions). it can.
- Each of the X-axis, Y-axis, Z-axis, and B-axis servomotors is provided with a rotation amount detector that detects the rotation amount of the motor, and the workpiece W and the spindle 10 are detected by signals from these sensors. The relative position can be calculated.
- a magazine base 25 is installed on the upper ends of the left and right columns 18 in the left-right direction (see FIGS. 3 and 4), and the tool magazine 20 is rotatably supported by the magazine base 25.
- the magazine base 25 is inclined so that the front side is high and the rear side is low, and the tool magazine 20 is similarly inclined. That is, the tool magazine 20 is inclined so that the angle formed by the vertical line and the rotation axis of the tool magazine 20 is a predetermined inclination angle ⁇ .
- a horizontal cover 41 extends in the horizontal direction between the workpiece W and the tool magazine 20, and the internal space of the cover 100 is vertically partitioned by the horizontal cover 41.
- the workpiece W is partitioned into a machining area WS and a storage area MS in which the tool magazine 20 is stored.
- the horizontal cover 41 prevents machining waste and machining liquid from scattering into the storage area MS during workpiece machining.
- An opening 41a (see FIG. 4) having a substantially rectangular shape in plan view is provided at the rear of the horizontal cover 41, and a shutter 40 is attached to the horizontal cover 41 so as to be slidable in the left-right direction.
- a spindle head cover 43 is erected in front of the moving bodies 12 to 14, and a machining chamber (machining region) WS is formed below the horizontal cover 41 and in front of the spindle head cover 43.
- the spindle head cover 43 is provided with an opening 43a, and the spindle 10 and the tool 30 penetrate the spindle head cover 43 through the opening 43a.
- the spindle head cover 43 can be wound up and down and left and right, and the opening 43a moves up and down and left and right as the tool 30 moves up and down and left and right.
- 3 is a rear view showing a schematic configuration of the tool magazine 20, that is, a view of the tool magazine 20 viewed from the direction of the inclination angle ⁇ (an arrow III view of FIG. 1).
- FIG. FIG. 4 is an IV view of FIG. 1 showing in more detail. 3 and 4 show a workpiece measurement state in which the measurement tool 32 is attached to the main shaft 10. As shown in FIG.
- the tool magazine 20 includes a rotating frame 21 that is rotatably supported in the direction of arrow ⁇ around the point a in the figure, and a plurality of tool holding portions provided at the peripheral edge of the rotating frame 21. That is, it has the gripper 22.
- a motor (indexing motor) 26 for indexing the tool magazine 20 is attached to the center portion of the magazine base 25 in the left-right direction.
- the indexing motor 26 is constituted by a servo motor, for example.
- the rotating frame 21 includes a substantially circular rotation center portion 211 connected to the output shaft of the indexing motor 26, and a ring-shaped gripper support provided around the rotation center portion 211 and concentrically with the rotation center portion 211.
- the grippers 22 are provided on the gripper support portions 212 at equal intervals in the circumferential direction, and the tools 30 are held by the grippers 22 so as to be detachable.
- the gripper 22 includes a machining tool gripper 221 that holds the machining tool 31 and a measurement tool gripper 222 that holds the measurement tool 32.
- the gripper 22 is divided into two types. However, in practice, the shapes of the grippers 221, 222 are equal to each other, and the processing tool 31 and the measuring tool 32 can be held by the same gripper.
- the measuring tool 32 is rotationally indexed to the tool change position Pa as will be described later.
- the tool change position Pa is a position where the gripper 22 is closest to the spindle 10, that is, a gripper position at the lowermost part and the rearmost part of the tool magazine 20.
- the tool 30 is held by the gripper 22 while being tilted with respect to the tool magazine 20 at an angle corresponding to the tilt angle ⁇ of the tool magazine 20 so that the axial direction of the tool 30 faces the front-rear direction at the tool change position Pa.
- shaft 10 can mutually be made to correspond.
- FIG. 5 is an enlarged view of the gripper 22. As shown in FIG. 5, each gripper 22 has a pair of gripping members 22 a that are arranged to face each other in the circumferential direction. Each gripping member 22a is pivotally supported by the gripper support 212 through a pin 22b.
- curved concave portions 22c are formed corresponding to the V grooves 31c and 32c (FIGS. 6 and 7) of the tool 30.
- a spring 22d is connected to the inner side and the inner diameter side of the pair of gripping members 22a, and the tool 30 is held inside the curved recess 22c by the biasing force of the spring 22d.
- the opening 41a of the horizontal cover 41 that divides the processing area WS and the storage area MS is opened below the tool change position Pa.
- an opening / closing cylinder 42 is provided in the storage area MS.
- FIG. 6 is a side view showing an example of the processing tool 31
- FIG. 7 is a side view showing an example of the measuring tool 32.
- the processing tool 31 includes a shank 31a, a flange 31b, a V-groove 31c, and a tool portion 31d (a drill in the figure) along the rotation axis.
- the peripheral surface of the shank 31a is tapered toward the rear end surface, and is fitted in a taper hole (not shown) at the front end of the main shaft 10 in a close contact state, and is provided with a clamp device 78 (see FIG. 8) to be clamped.
- the clamp device 78 is a well-known device such as a draw bar with a collet that pulls the shank 31a of the processing tool 31 to the rear of the main shaft 10.
- the measuring tool 32 has a shank 32a, a flange 32b, a V-groove 32c, a cylindrical portion 32d and a touch probe 32e along the rotation axis, and incorporates a battery and a switch circuit.
- the shank 32a, the flange 32b, and the V-groove 32c have the same shape as the shank 31a, the flange 31b, and the V-groove 31c of the machining tool 31, and the measuring tool 32 can be clamped to the spindle 10 in the same manner as the machining tool 31.
- the switch circuit outputs an on signal (contact signal) when the contact 32f at the tip of the touch probe 32e contacts the object to be measured (work W), and outputs an off signal (non-contact signal) when it is separated from the object to be measured. .
- the measuring tool 32 is moved relative to the workpiece W, and the contact 32f at the tip of the touch probe 32e is brought into contact with the surface to be measured of the workpiece W. Thereby, the measurement tool 32 outputs an ON signal, and the dimension of the workpiece W can be measured by calculating the position of the machining tool 31 when the ON signal is output.
- a transmitter / receiver 51 capable of communication using a spatial propagation wave is mounted on the peripheral surface of the cylindrical portion 32d.
- the transmitter / receiver 51 includes a single receiver 51a disposed at a reference position in the circumferential direction of the measurement tool 32, and a plurality of transmitters 51b disposed adjacent to the receiver 51a in the circumferential direction at equal intervals in the circumferential direction.
- the receiver 51a and the transmitter 51b are composed of, for example, an infrared light receiving element and a light emitting element, and are operated by electric power from a battery built in the measurement tool 32.
- the measuring tool 32 is stored in the tool magazine 20 so that the receiver 51a faces upward.
- the receiver 51a and the transmitter 51b of the transmitter / receiver 51 communicate with the communication module 52 arranged in the storage area MS via infrared rays.
- communication may be performed using radio waves or ultrasonic waves instead of infrared rays. That is, the communication medium between the transceiver 51 and the communication module 52 may be a spatial propagation wave other than infrared rays. Note that communication other than wired communication via spatial propagation waves, such as optical and radio waves, may be collectively referred to as wireless communication.
- a bracket 53 is erected on the upper surface of the horizontal cover 41.
- a communication module 52 is attached to the distal end portion of the bracket 53 toward the transmitter / receiver 51 of the measuring tool 32 attached to the main shaft 10. More specifically, as shown in FIGS.
- the communication module 52 includes a measuring tool gripper 222 located below the tool magazine 20 and at the tool change position Pa so as not to interfere with the rotating tool magazine 20. Are positioned at the same position in the left-right direction and above and behind the measurement tool gripper 222.
- the opening 41a of the horizontal cover 41 is located between the transceiver 51 and the communication module 52, that is, on or near the line segment connecting the transceiver 51 and the communication module 52 with a straight line.
- the communication module 52 includes the transmitter / receiver 51 of the measuring tool 32 attached to the main shaft 10 when the receiver 52a and the transmitter 52b face the opening 41a of the horizontal cover 41 and the shutter 40 is open.
- the communication module 52 includes a receiver 52 a that receives an infrared signal transmitted from the transmitter 51 b of the measurement tool 32, and a transmitter 52 b that transmits an infrared signal to the receiver 51 a of the measurement tool 32.
- the signal received by the receiver 52a includes an on / off signal output from the touch probe 32e, and the signal transmitted by the transmitter 52b includes a signal corresponding to a power on / off command of the measurement tool 32.
- the transmitter 52b of the communication module 52 generates a spatial propagation wave, for example, in an enlarged cone shape. For this reason, when measuring the workpiece W by moving the measuring tool 32 in the machining area WS, the receiver 51a of the measuring tool 32 can always be positioned inside the conical propagation wave, and the signal from the transmitter 52b Can be easily received by the receiver 51a.
- the receiver 51a of the transmitter / receiver 51 since a plurality of transmitters 51b of the transmitter / receiver 51 are provided on the circumferential surface of the measurement tool 32 in the circumferential direction, each transmitter 51b can transmit a signal radially from the circumferential surface of the measurement tool 32. Therefore, at the time of workpiece measurement, the receiver 52a can reliably receive a signal from any one of the transmitters 51b.
- FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of the control device according to the present embodiment.
- the control device includes an input device 71 for inputting various information relating to tool change, workpiece processing, and workpiece measurement, a spindle position detector 72 for detecting the position of the spindle 10, a communication module 52 installed in the storage area MS, A control unit 70 that executes processing related to workpiece machining and workpiece measurement, an indexing motor 26 that rotationally drives the tool magazine 20, a spindle movement motor 75 that moves the spindle 10, and a spindle motor 76 that drives the spindle 10 to rotate.
- a B-axis motor 77 that rotates the table 16, a clamp device 78 that clamps the tool 30 on the spindle 10, and an opening / closing cylinder 42 that opens and closes the shutter 40.
- the input device 71 includes an operation panel 110 and an NC program reading unit.
- the spindle position detector 72 is constituted by a rotation amount detector attached to the X-axis, Y-axis, and Z-axis servomotors.
- the spindle moving motor 75 includes X-axis, Y-axis, and Z-axis servomotors (X-axis motor 75a, Y-axis motor 75b, and Z-axis motor 75c).
- the control unit 70 includes an arithmetic processing unit having a CPU, ROM, RAM, and other peripheral circuits. Signals from the input device 71, the spindle position detector 72 and the communication module 52 are input to the control unit 70.
- the control unit 70 executes predetermined processing based on these signals, and performs the communication module 52, the indexing motor 26, the spindle moving motor 75, the spindle motor 76, the B-axis motor 77, the opening / closing cylinder 42, and the clamping device 78. A control signal is output respectively.
- main operations of the machine tool according to the present embodiment particularly operations by processing of the control unit 70 will be described.
- (1) During workpiece machining During workpiece machining, the machining tool 31 is attached to the spindle 10, and the spindle moving motor 75 and the B-axis motor 77 are driven according to the NC program.
- the machining tool 31 is moved relative to the workpiece W, and the machining tool 31 is rotated by driving the spindle motor 76 to machine the workpiece W (W2).
- the shutter 40 is closed by the open / close cylinder 42, and the opening 41a is closed.
- scattered matter such as machining waste and machining liquid generated during workpiece machining adheres to the surface of the communication module 52 in the storage area MS and the surfaces of other processing tools 31 and measurement tools 32 stored in the processing magazine 20. Can be prevented.
- the tool changer automatically exchanges the machining tool 31 of the spindle 10 with another machining tool 31 as follows.
- the processing tool 31 before replacement is referred to as a first processing tool
- the processing tool 31 after replacement is referred to as a second processing tool.
- the drive of the spindle motor 76 is stopped, and the position of the main shaft 10 in the front-rear direction (Z-axis direction) and the left-right direction (X-axis direction) is matched with the tool change position Pa.
- the X-axis motor 75a and the Z-axis motor 75c are controlled.
- the shutter 40 is opened by driving the open / close cylinder 42, and the empty gripper 221 for storing the first machining tool 31 is determined at the tool change position Pa.
- the Y-axis motor 75b is controlled so that the main shaft 10 moves up to the tool change position Pa.
- the V-groove 31c of the first processing tool 31 mounted on the main shaft 10 is engaged with the gripping claws 22a of the empty gripper 22 (221).
- the first machining tool 31 is unclamped by the clamp device 78, and the spindle 10 is retracted backward to a position where it does not interfere with the tool magazine 20 by driving the Z-axis motor 75c. Thereby, the first machining tool 31 can be transferred to the machining tool gripper 221.
- the tool magazine 20 is rotated by driving the index motor 26, and the second machining tool 31 used for the next machining is indexed to the tool change position Pa.
- the spindle 10 is advanced to the tool change position Pa by driving the Z-axis motor 75 a, and the second machining tool 31 is clamped to the spindle 10 by the clamp device 78.
- the spindle 10 is lowered by driving the Y-axis motor 75b, and the second machining tool 31 is moved into the machining area WS.
- the shutter 40 is closed by driving the opening / closing cylinder 42, and the second machining tool 31 is rotationally driven by driving the spindle motor 76. This completes the automatic tool change.
- the second machining tool 31 is moved relative to the workpiece W by executing the NC program, and the workpiece W is machined using the new machining tool 31.
- the tool mounted on the spindle 10 is automatically exchanged from the machining tool 31 to the measuring tool 32 by the same procedure as described above. That is, in a state where the shutter 40 is opened and the rotation of the main shaft 10 is stopped, the main shaft 10 is moved to the tool changing position Pa, the clamp device 78 is unclamped, and the processing tool 31 is gripped by the work tool gripper 221. Pass to.
- the measuring tool 32 housed in the tool magazine 20 is indexed to the tool changing position Pa, and the measuring tool 32 is clamped by the clamping device 78, and as shown in FIG. Moving.
- the measuring tool 32 since the measuring tool 32 is accommodated in the tool magazine 20 so that the receiver 51a of the measuring tool 32 faces upward, the measuring tool 32 is in the reference state where the receiver 51a faces upward. To be clamped.
- the shutter 40 is left open as shown in FIG. 4, and the empty gripper 222 for the measurement tool is also indexed at the tool change position Pa.
- a signal (power-on signal) corresponding to the power-on command is transmitted from the communication module 52 according to a command from the control unit 70.
- the power of the measuring tool 32 (the power of the switch circuit) is turned on, and workpiece measurement is possible.
- the spindle motor is rotationally driven so that the transmitter 51b of the measuring tool 32 faces the communication module 52, and the phase of the measuring tool 32 is shifted from the reference state by a predetermined amount (for example, 180 °). In this state, the spindle 10 is moved relative to the workpiece W, and the contact 32f at the tip of the measuring tool 32 is brought into contact with the measurement position on the workpiece surface.
- the touch probe 32e When the contact 32f contacts the workpiece surface, the touch probe 32e outputs an ON signal. This ON signal is transmitted from the transmitter 51b and received by the receiver 52a in the storage area MS. The signal received by the receiver 52a is taken into the control unit 70, and the control unit 70 can calculate the workpiece surface position from the position coordinates of the spindle 10 when the on signal is generated.
- the spindle motor 76 When the workpiece measurement by the touch probe 32e is completed, the spindle motor 76 is rotationally driven to return the phase of the measurement tool 32 to the reference state. In this state, a signal corresponding to the power-off command (power-off signal) is transmitted from the communication module 52 according to a command from the control unit 70.
- the power of the measurement tool 32 is turned off and the workpiece measurement operation ends.
- 8 includes a shutter open / close detector that detects the open / close state of the shutter 40, a clamp state detector that detects the clamp state of the tool 30 attached to the spindle 10, and the index position of the tool magazine 20.
- An index position detector to be detected may be connected, and the processing in the control unit 70 may be executed while monitoring the operation state of each unit based on signals from these detectors.
- the indexing motor 26, the spindle moving motor 75, the clamp device 78, the control unit 70, and the like constitute the tool changer, but the configuration of the tool changer is not limited to this.
- the transmitter / receiver 51 is mounted on the peripheral surface of the measuring tool 32, the communication module 52 capable of communicating with the transmitter / receiver 51 is disposed in the storage area MS, and the machining area is disposed between the workpiece W and the tool magazine 20.
- An openable / closable shutter 40 is provided to communicate and block the WS and the storage area MS, and the shutter 40 is closed when the workpiece is processed. Thereby, it is possible to prevent scattered matters such as machining waste and machining fluid from adhering to the surfaces of the transmitter / receiver 51 and the communication module 52 during workpiece machining.
- the communication module 52 is covered with a transparent cover in the processing area, and air is blown to the transparent cover to prevent adhesion of processing waste and processing liquid, or the communication module 52 is dedicated. It is conceivable to add various protective devices such as opening the lid of the storage box during measurement and closing the lid during processing. However, in the present embodiment, it is only necessary to install the communication module 52 on the inner side of the shutter 40 between the processing area WS and the storage area MS, that is, on the tool storage area MS side. There is an advantage that no new protection device against the processing fluid is required.
- the shutter 40 is kept open by the processing in the control unit 70, so that it is possible to prevent the spatial propagation wave between the transmitter / receiver 51 and the communication module 52 from being blocked by the shutter 40. Thereby, infrared rays can be used as the spatial propagation wave, and the configuration of the transceiver can be simplified.
- the empty gripper 222 for the measurement tool is further arranged at the tool change position Pa by the processing in the control unit 70, so that the shutter 40, the tool 30, etc. Communication between the transmitter / receiver 51 and the communication module 52 can be reliably performed without an obstacle (shield).
- the phase of the measurement tool 32 is shifted during workpiece measurement, and the receiver 51a on the peripheral surface of the measurement tool 32 faces the communication module 52 side at the start and end of workpiece measurement, and is transmitted during workpiece measurement using the touch probe 32e.
- the device 51b faces the communication module 52 side.
- the circuit configuration of the sensor unit can be simplified, which is suitable for the measurement tool 32 that transmits and receives spatially propagated waves.
- the storage area MS and the machining area WS are provided above and below the internal space of the cover 100 of the machine tool, respectively.
- the storage area MS is provided adjacent to the machining area WS.
- the storage area MS and the processing area WS may be provided upside down, or may be provided adjacent to the left and right. Therefore, the arrangement of the openable / closable shutter 40 provided between the workpiece W and the tool magazine 30 is not limited to that described above.
- the single receiver 51a and the plurality of transmitters 51b are mounted on the peripheral surface of the measurement tool 32, but the configuration of the transmitter / receiver 51 is not limited to this.
- a single transmitter 51b or a plurality of receivers 51a may be attached.
- a plurality of receivers 51a and a plurality of transmitters 51b may be mounted so that any one of them faces the communication module 52 so that the phase alignment of the measuring tool 32 is unnecessary.
- the communication module 52 is fixedly provided inside the gripper 22 at the peripheral edge of the tool magazine 20, the communication module 52 may be provided at another position in the storage area MS that does not interfere with the tool magazine 20. Good. Further, the communication module 52 may be arranged in the tool magazine 20.
- the measuring tool 32 has the receiver 51a and the transmitter 51b as the transmitter / receiver 51, the measuring tool 32 may have only the transmitter 51b that transmits the on / off signal of the touch probe 32e.
- a switch that turns on the power of the touch probe 32e when the measuring tool 32 is attached to the spindle 10 and turns off when the measuring tool 32 is detached from the spindle 10 is provided.
- the communication module 52 receives an on / off signal from the transmitter 51b. What is necessary is just to have the structure which has only the receiver 52a to receive.
- a work tool gripper 221 (first storage portion) and a measurement tool gripper 222 (second storage portion) having a pair of gripping members 22a are provided on the peripheral portion of the tool magazine 20.
- the shape of the gripper 22 as the storage portion is not limited to that described above.
- the tool magazine 20 is configured as a rotating body that can be rotated and indexed by the indexing motor 26, it can also be configured as a so-called chain-type tool magazine in which the tool 30 rotates around the fixed frame by, for example, chain driving.
- the indexing motor 26 as the indexing drive unit is controlled so that the measuring tool gripper 222 is positioned between the transceiver 51 and the communication module 52.
- the processing of the control unit 70 as the tool magazine control unit may be any.
- the touch probe 32e is provided at the tip of the measurement tool 32, and the tip of the touch probe 32e is brought into contact with the workpiece surface to measure the workpiece dimension.
- the measuring tool 32 having a non-contact type sensor can also be used.
- the horizontal machining center has been described above as an example.
- the present invention can be similarly applied to a vertical machining center, a machine tool other than the machining center, and the like.
- a transmitter / receiver is attached to a measurement tool, a communication module capable of communicating with the transmitter / receiver is disposed in a storage area, and a machining area and a storage area are communicated between a workpiece and a tool magazine.
- An openable / closable shutter is provided.
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Abstract
Description
しかしながら、上記特許文献1記載の装置では、スプラッシュガードの天井に送受信モジュールを取り付けるため、ワーク加工時に加工屑や加工液等の飛散物が送受信モジュールに付着し、測定工具と送受信モジュールとの間の通信に支障を来たすおそれがある。
図2は、本発明の実施の形態に係る工作機械の外観斜視図である。
図3は、図1の矢視III図である。
図4は、図1の矢視IV図である。
図5は、図4のグリッパの拡大図である。
図6は、加工工具の一例を示す側面図である。
図7は、測定工具の一例を示す側面図である。
図8は、本発明の実施の形態に係る工作機械の制御装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るマシニングセンタは、ワークWに対して相対移動する主軸10と、主軸10に取付可能な各種工具30を収納する工具マガジン20と、ワークWと工具マガジン20との間に設けられた開閉可能なシャッター40とを有し、工具交換装置を介して主軸10と工具マガジン20との間で工具30が授受される。工具30は、ワーク加工用の複数の加工工具31とワーク測定用の測定工具32とを含み、ワーク加工時に主軸10に加工工具31が取り付けられ、ワーク測定時に主軸10に測定工具32が取り付けられる。なお、図1は、主軸10に測定工具32が取り付けられたワーク測定状態を示している。
図2に示すように、マシニングセンタは全体が略直方体形状をなし、その前後面、左右面および上下面はそれぞれカバー100によって覆われている。前面のカバー100には開口部101が設けられている。開口部101は左右方向にスライド可能な扉102によって開閉され、扉102を開放した状態でワークWの交換作業等が行われる。扉102には監視用の窓103が設けられている。右面カバー100の凹部の前側には操作盤110が設けられ、操作盤110により各種指令を入力できる。
右面のカバー100の一部は内側(左方)に入り込み、凹部104が形成されている。凹部104の奥面(左面)には監視用の窓105が取り付けられ、凹部104の上面にはヒンジ部を介して回動可能に扉106が取り付けられている。扉106は取っ手106aを下方に回動操作することで開放可能である。扉106の内側には工具マガジン20が配置され、扉106を開放して工具マガジン20に収納された工具30の差替作業が行われる。
図1に示すように、主軸10は、前後方向の回転軸線を中心に主軸頭11に回転可能に設けられている。主軸頭11は、前後移動体12の前部に設けられている。前後移動体12は、直線送り機構を介して左右移動体13の上面に前後方向(Z軸方向)に移動可能に支持されている。左右移動体13は、直線送り機構を介して上下移動体14の上面に左右方向(X軸方向)に移動可能に支持されている。上下移動体14は、直線送り機構を介してベッド15の後面に上下方向(Y軸方向)に移動可能に支持されている。前後方向、左右方向および上下方向の直線送り機構は、例えばガイドレールとガイドブロックによる案内装置、およびボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータによる駆動装置により構成される。主軸10に取り付けられた工具30は、主軸頭11内のスピンドルモータ76により回転駆動される。
ベッド15の上面には、テーブル16が設置されている。テーブル16は、例えばサーボモータにより鉛直方向の軸線を中心にB軸方向に回転送り可能である。テーブル16の上面にはイケール17が設置され、イケール17の前後面にはそれぞれワークW1,W2が取り付けられている。ワークW1は扉102に面して取り付けられ、ワークW2は工具30の先端部に対向して取り付けられている。このようなイケール17を用いることで、後面のワークW2を加工している間に、扉102を開放して前面のワークW1を着脱することができる。このため、ワークWの着脱作業の度にワーク加工を中断する必要がなく、複数のワークWを効率よく連続して加工することができる。
以上の構成により、ワークW2に対して工具30が直交3軸方向(X、Y、Z軸方向)および回転1軸方向(B軸方向)に相対移動可能となり、ワークW2を所望の形状に加工することができる。なお、テーブル16を前後方向の軸線を中心に回転送り可能に構成し、マシニングセンタを直交3軸方向および回転2軸方向(B、C軸方向)に相対移動可能な5軸加工機とすることもできる。X軸用、Y軸用、Z軸用、およびB軸用の各サーボモータには、モータ回転量を検出する回転量検出器が設けられており、これらセンサからの信号によってワークWと主軸10との相対位置を演算することができる。
ベッド10の左右側方には、左右一対の支柱18が立設されている。左右の支柱18の上端部には、左右方向にわたりマガジンベース25が架設され(図3,4参照)、マガジンベース25に工具マガジン20が回転可能に支持されている。マガジンベース25は、前側が高く、後側が低くなるように傾斜して設けられ、工具マガジン20も同様に傾斜して設けられている。すなわち、鉛直線と工具マガジン20の回転軸線とのなす角が所定の傾斜角αとなるように工具マガジン20は傾設されている。
ワークWと工具マガジン20との間には、水平方向に水平カバー41が延設され、水平カバー41により、カバー100の内部空間が上下に仕切られている。すなわち、ワークWの加工領域WSと工具マガジン20が収納された収納領域MSとに仕切られている。水平カバー41は、ワーク加工時に加工屑や加工液が収納領域MSへ飛散することを防止する。水平カバー41の後部には、平面視略矩形状の開口部41a(図4参照)が設けられ、水平カバー41には左右方向にスライド可能にシャッター40が取り付けられている。
一方、移動体12~14の前方には主軸頭カバー43が立設され、水平カバー41の下方かつ主軸頭カバー43の前方に加工室(加工領域)WSが形成されている。主軸頭カバー43には開口部43aが設けられ、開口部43aを介して主軸10および工具30が主軸頭カバー43を貫通している。主軸頭カバー43は上下方向および左右方向に巻き取り可能であり、工具30の上下動および左右動に伴い開口部43aも上下、左右に移動する。
図3は、工具マガジン20の概略構成を示す背面図、すなわち、工具マガジン20を傾斜角α方向から見た図(図1の矢視III図)であり、図4は、工具マガジン20の構成をより詳細に示す図1の矢視IV図である。なお、図3,4は、測定工具32が主軸10に取り付けられたワーク測定状態を示している。
図3に示すように、工具マガジン20は、図の点aを中心にして矢印β方向に回転可能に支持された回転フレーム21と、回転フレーム21の周縁部に設けられた複数の工具保持部、すなわちグリッパ22とを有する。マガジンベース25の左右方向中央部には、工具マガジン20の割出用のモータ(割出モータ)26が取り付けられている。割出モータ26は、例えばサーボモータによって構成される。
回転フレーム21は、割出モータ26の出力軸に連結された略円形状の回転中心部211と、回転中心部211の周囲に、回転中心部211と同心状に設けられたリング状のグリッパ支持部212と、回転中心部211から放射状に延在し、回転中心部211とグリッパ支持部212とを接続するスポーク部213とを有する。
グリッパ22は、グリッパ支持部212に周方向等間隔に設けられ、各グリッパ22に、それぞれ着脱可能に工具30が保持されている。グリッパ22は、加工工具31を保持する加工工具用グリッパ221と、測定工具32を保持する測定工具用グリッパ222とを有する。説明の便宜上、グリッパ22を2種類に分けたが、実施には各グリッパ221,222の形状は互いに等しく、同じグリッパで加工工具31も測定工具32も保持することができる。
図3,4のワーク測定状態では、後述するように測定工具32が工具交換位置Paに回転割出しされる。工具交換位置Paとは、主軸10にグリッパ22が最も近接する位置、すなわち工具マガジン20の最下部かつ最後部におけるグリッパ位置である。この工具交換位置Paにおいて工具30の軸線方向が前後方向を向くように、工具30は工具マガジン20の傾斜角αに応じた角度で工具マガジン20に対し傾斜してグリッパ22に保持される。これにより、工具交換位置Paに割り出された工具30の軸線と主軸10の軸線とを互いに一致させることができる。なお、図4では、主軸10に測定工具32が取り付けられており、工具交換位置Paにおけるグリッパ22(測定工具用グリッパ222)は空である。
工具交換時には、主軸10は工具交換位置Paまで上昇する。このため、工具マガジン20を傾設して工具30を保持するように構成することで、工具交換位置Paを加工領域WSに近接して設定することができ、主軸10の上方への移動量を抑えることができる。
図5は、グリッパ22の拡大図である。図5に示すように、各グリッパ22は、周方向に互いに向かい合わせに配置された一対の把持部材22aを有する。各把持部材22aはグリッパ支持部212にピン22bを介して回動可能に軸支されている。一対の把持部材22aの内側かつ外径側には、工具30のV溝31c,32c(図6,7)に対応して湾曲凹部22cが形成されている。一対の把持部材22aの内側かつ内径側にはばね22dが連結され、ばね22dの付勢力により湾曲凹部22cの内側に工具30が挟持される。
図4に示すように、加工領域WSと収納領域MSとを区画する水平カバー41の開口部41aは、工具交換位置Paの下方に開口されている。収納領域MSには開閉用シリンダ42が設けられ、開閉用シリンダ42の駆動によりシャッター40が左右方向(図の矢印γ)にスライドし、開口部41aが開閉される。開閉用シリンダ42は例えばエアシリンダにより構成される。なお、シャッター40は前後方向にスライドする方式でも、蝶番方式でも、いかなる構成でもよい。
図6は、加工工具31の一例を示す側面図であり、図7は、測定工具32の一例を示す側面図である。図6に示すように、加工工具31は、回転軸線に沿ってシャンク31a、フランジ31b、V溝31cおよび工具部31d(図ではドリル)を有する。シャンク31aの周面は後端面に向けて先細のテーパ面形状をなし、主軸10の先端部のテーパ孔(不図示)に密着状態で嵌合し、主軸10に設けられたクランプ装置78(図8)によってクランプされる。なお、クランプ装置78は、例えば加工工具31のシャンク31aを主軸10の後方に引き込むコレット付きのドローバー等、周知のものである。
図7に示すように、測定工具32は、回転軸線に沿ってシャンク32a、フランジ32b、V溝32c、円筒部32dおよびタッチプローブ32eを有し、バッテリとスイッチ回路とを内蔵している。シャンク32a、フランジ32b、V溝32cは、加工工具31のシャンク31a、フランジ31b、V溝31cと同形状であり、加工工具31と同様に測定工具32も主軸10にクランプ可能である。スイッチ回路は、タッチプローブ32eの先端の接触子32fが被測定物(ワークW)に接触するとオン信号(接触信号)を出力し、被測定物から離間するとオフ信号(非接触信号)を出力する。
ワーク測定時には、主軸10の回転を停止した状態で、測定工具32をワークWに対し相対移動させ、タッチプローブ32eの先端の接触子32fをワークWの被測定面に接触させる。これにより測定工具32がオン信号を出力し、オン信号の出力時における加工工具31の位置を演算することで、ワークWの寸法を測定することができる。
円筒部32dの周面には、空間伝播波による通信が可能な送受信器51が装着されている。送受信器51は、測定工具32の周方向の基準位置に配置された単一の受信器51aと、受信器51aと周方向に隣接して周方向等間隔に複数配置された送信器51bとを有する。受信器51aと送信器51bは、例えば赤外線の受光素子および発光素子により構成され、測定工具32に内蔵されたバッテリからの電力により作動する。測定工具32は、受信器51aが上方を向くように工具マガジン20に収納される。
送受信器51の受信器51aおよび送信器51bは、収納領域MSに配置された通信モジュール52との間で赤外線を介して通信を行う。なお、赤外線ではなく、電波や超音波を用いて通信を行うようにしてもよい。すなわち、送受信器51と通信モジュール52との間の通信媒体は、赤外線以外の空間伝播波であってもよい。なお、光学式や電波式等、空間伝搬波を介した有線以外の通信を総称して、無線による通信と呼ぶこともある。
図1に示すように、水平カバー41の上面にはブラケット53が立設されている。ブラケット53の先端部には、主軸10に取り付けられた測定工具32の送受信器51に向けて、通信モジュール52が取り付けられている。より詳細には通信モジュール52は、図1,4に示すように、回転中の工具マガジン20と干渉しないように工具マガジン20の下側に、かつ、工具交換位置Paにある測定工具用グリッパ222と左右方向同一位置に配置され、測定工具用グリッパ222よりも上方かつ後方に位置する。この場合、送受信器51と通信モジュール52との間、すなわち送受信器51と通信モジュール52とを直線で結んだ線分上、あるいはその線分の近傍に、水平カバー41の開口部41aが位置している。要するに、通信モジュール52は、その受信機52a、送信器52bが水平カバー41の開口部41aの方向を向き、シャッター40が開放状態のとき、主軸10に取り付けられた測定工具32の送受信器51と通信可能な収納領域MS内の位置に配置されていればよい。また、送受信器51と通信モジュール52との間には、ワーク測定状態にある測定工具用グリッパ222も位置する。なお、図4では、ブラケット53の図示を省略している。
図1において、通信モジュール52は、測定工具32の送信器51bから送信された赤外線信号を受信する受信器52aと、測定工具32の受信器51aに赤外線信号を送信する送信器52bとを有する。受信器52aが受信する信号には、タッチプローブ32eが出力したオンオフ信号が含まれ、送信器52bが送信する信号には、測定工具32の電源オンオフ指令に対応した信号が含まれる。
通信モジュール52の送信器52bは、例えば拡大円錐状に空間伝播波を発生する。このため、加工領域WS内で測定工具32を移動してワークWを測定する際に、測定工具32の受信器51aを常に円錐伝播波の内側に位置させることができ、送信器52bからの信号を受信器51aが容易に受信することができる。
一方、送受信器51の送信器51bは、測定工具32の周面に周方向にわたって複数設けられているため、各送信器51bにより測定工具32の周面から放射状に信号を送信することができる。したがって、ワーク測定時において、いずれかの送信器51bからの信号を受信器52aが確実に受信することができる。なお、送受信器51との通信性を高めるために、収納領域MS内の互いに異なる位置に通信モジュール52を複数設けるようにしてもよい。
以上のように構成された工作機械の動作は制御装置で制御される。図8は、本実施の形態に係る制御装置の主要な構成を示すブロック図である。
制御装置は、工具交換やワーク加工、ワーク測定に関する各種情報を入力する入力装置71と、主軸10の位置を検出する主軸位置検出器72と、収納領域MS内に設置された通信モジュール52と、ワーク加工やワーク測定に関する処理を実行する制御部70と、工具マガジン20を回転駆動する割出モータ26と、主軸10を移動する主軸移動用モータ75と、主軸10を回転駆動するスピンドルモータ76と、テーブル16を回転駆動するB軸用モータ77と、主軸10に工具30をクランプするクランプ装置78と、シャッター40を開閉する開閉用シリンダ42とを有する。
入力装置71は、操作盤110と、NCプログラムの読取り部とを含む。主軸位置検出器72は、X軸用、Y軸用およびZ軸用のサーボモータに付属する回転量検出器によって構成される。主軸移動用モータ75は、X軸用、Y軸用およびZ軸用のサーボモータ(X軸用モータ75a,Y軸用モータ75b,Z軸用モータ75c)を含む。制御部70は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。
制御部70には、入力装置71、主軸位置検出器72および通信モジュール52からの信号が入力される。制御部70は、これらの信号に基づき所定の処理を実行し、通信モジュール52、割出モータ26、主軸移動用モータ75、スピンドルモータ76、B軸用モータ77、開閉用シリンダ42およびクランプ装置78にそれぞれ制御信号を出力する。
以下、本実施の形態に係る工作機械の主要な動作、特に制御部70の処理による動作を説明する。
(1)ワーク加工時
ワーク加工時には、主軸10に加工工具31が取り付けられ、NCプログラムに従い主軸移動用モータ75およびB軸用モータ77が駆動される。これによりワークWに対して加工工具31が相対移動し、スピンドルモータ76の駆動により加工工具31が回転し、ワークW(W2)が加工される。このワーク加工時には、開閉シリンダ42によりシャッター40が閉じられ、開口部41aが閉鎖される。これによりワーク加工時に発生した加工屑や加工液等の飛散物が、収納領域MS内の通信モジュール52の表面や、加工マガジン20に収納された他の加工工具31および測定工具32の表面に付着することを防止できる。
ワーク加工時に入力装置71から工具交換指令が入力されると、工具交換装置により以下のようにして主軸10の加工工具31が他の加工工具31に自動交換される。なお、以下の説明では、便宜上、交換前の加工工具31を第1加工工具、交換後31の加工工具を第2加工工具と呼ぶ。
工具交換が指令されると、まず、スピンドルモータ76の駆動を停止するとともに、主軸10の前後方向(Z軸方向)および左右方向(X軸方向)の位置がそれぞれ工具交換位置Paに一致するようにX軸用モータ75aおよびZ軸用モータ75cを制御する。次いで、開閉用シリンダ42の駆動によりシャッター40を開放し、さらに第1加工工具31を収納するための空グリッパ221を工具交換位置Paに割り出す。
この状態で、主軸10が工具交換位置Paまで上昇するようにY軸用モータ75bを制御する。主軸10が工具交換位置Paまで上昇すると、主軸10に装着された第1加工工具31のV溝31cが空グリッパ22(221)の把持爪22aに係合される。この係合状態においてクランプ装置78により第1加工工具31をアンクランプし、Z軸用モータ75cの駆動により工具マガジン20と干渉しない位置まで主軸10を後方に退避させる。これにより第1加工工具31を加工工具用グリッパ221に受け渡すことができる。
次いで、割出モータ26の駆動により工具マガジン20を回転し、次の加工に用いられる第2加工工具31を工具交換位置Paに割り出す。その後、Z軸用モータ75aの駆動により主軸10を工具交換位置Paまで前進させ、クランプ装置78により第2加工工具31を主軸10にクランプする。第2加工工具31のクランプが終了すると、Y軸用モータ75bの駆動により主軸10を下降し、第2加工工具31を加工領域WS内に移動する。
その後、開閉用シリンダ42の駆動によりシャッター40を閉鎖し、スピンドルモータ76の駆動により第2加工工具31を回転駆動する。以上により工具自動交換が終了する。以降、NCプログラムの実行によりワークWに対して第2加工工具31が相対移動され、新たな加工工具31を用いてワークWが加工される。
(2)ワーク測定時
ワークWの加工終了後に、入力装置71によりワーク測定指令が入力されると、上述した手順と同様の手順によって、主軸10に装着される工具が加工工具31から測定工具32に自動交換される。すなわち、シャッター40を開放し、かつ、主軸10の回転を停止した状態で、主軸10を工具交換位置Paまで移動し、さらにクランプ装置78をアンクランプして、加工工具31を加工工具用グリッパ221に受け渡す。
次いで、割出しモータ26の駆動により、工具マガジン20に収納された測定工具32を工具交換位置Paに割り出し、測定工具32をクランプ装置78によりクランプして、図1に示すように加工領域WSに移動する。この場合、工具マガジン20には、測定工具32の受信器51aが上方を向くように測定工具32が収納されているため、測定工具32は、受信器51aが上方を向いた基準状態で主軸10にクランプされる。測定工具32が加工領域WSへ移動した後は、図4に示すようにシャッター40を開放状態のままとし、測定工具用の空グリッパ222も工具交換位置Paに割り出されたままとする。
その後、制御部70からの指令により、通信モジュール52から電源オン指令に対応した信号(電源オン信号)が送信される。測定工具32の周面の受信器51aが電源オン信号を受信すると、測定工具32の電源(スイッチ回路の電源)がオンし、ワーク測定が可能となる。次いで、測定工具32の送信器51bが通信モジュール52を向くようにスピンドルモータを回転駆動し、測定工具32の位相を基準状態から所定量(例えば180°)だけずらす。
この状態で、ワークWに対して主軸10を相対移動し、ワーク表面の測定位置に、測定工具32の先端の接触子32fを接触させる。接触子32fがワーク表面に接触すると、タッチプローブ32eはオン信号を出力する。このオン信号は送信器51bから送信され、収納領域MS内の受信器52aで受信される。受信器52aが受信した信号は制御部70に取り込まれ、制御部70は、オン信号の発生時の主軸10の位置座標からワーク表面位置を演算することができる。
タッチプローブ32eによるワーク測定が完了すると、スピンドルモータ76を回転駆動し、測定工具32の位相を基準状態に戻す。この状態で、制御部70からの指令により、通信モジュール52から電源オフ指令に対応した信号(電源オフ信号)が送信される。測定工具32の受信器51aが電源オフ信号を受信すると、測定工具32の電源がオフし、ワーク測定動作が終了する。
なお、図8の制御部70に、シャッター40の開閉状態を検出するシャッター開閉検出器、主軸10に装着された工具30のクランプ状態を検出するクランプ状態検出器、工具マガジン20の割出し位置を検出する割出し位置検出器等を接続し、これら検出器からの信号により各部の動作状態を監視しながら、制御部70における処理を実行するようにしてもよい。以上の説明において、割出しモータ26、主軸移動用モータ75、クランプ装置78および制御部70等が工具交換装置を構成するが、工具交換装置の構成はこれに限らない。
本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
(1)測定工具32の周面に送受信器51を装着し、この送受信器51と通信可能な通信モジュール52を収納領域MSに配置するとともに、ワークWと工具マガジン20との間に、加工領域WSと収納領域MSとを連通および遮断する開閉可能なシャッター40を設け、ワーク加工時にシャッター40を閉鎖するようにした。これによりワーク加工時に、加工屑や加工液等の飛散物が送受信器51および通信モジュール52の表面に付着することを防止できる。このため、ワーク測定時に送受信器51と通信モジュール52との間で空間伝搬波を介した良好な通信が可能となる。
本実施の形態の参考例として、通信モジュール52を加工領域内にて透明カバーで覆い、その透明カバーにエアーを吹き付けて、加工屑や加工液の付着を防止することや、通信モジュール52を専用の収納箱に入れて、測定時に収納箱の蓋を開け、加工時に蓋を閉める等、種々の防御装置を追加して設けることが考えられる。しかしながら、本実施の形態では、加工領域WSと収納領域MSとの間にもともと有するシャッター40の内側、すなわち工具の収納領域MS側に通信モジュール52を設置するだけで、参考例のように加工屑や加工液に対する新たな防御装置を何ら必要としない利点がある。
(2)ワーク測定時には、制御部70での処理によりシャッター40を開放したままとするので、送受信器51と通信モジュール52との間の空間伝搬波がシャッター40によって遮断されることを防止できる。これにより、空間伝搬波として赤外線を用いることができ、送受信器の構成を簡素化できる。
(3)ワーク測定時には、制御部70での処理によりさらに測定工具用の空グリッパ222を工具交換位置Paに配置するため、送受信器51と通信モジュール52との間にシャッター40や工具30等の障害物(遮蔽物)が介在せず、送受信器51と通信モジュール52との間で確実に通信を行うことができる。
(4)ワーク測定時に測定工具32の位相をずらし、ワーク測定の開始時および終了時に、測定工具32の周面の受信器51aが通信モジュール52側を向き、タッチプローブ32eによるワーク測定時に、送信器51bが通信モジュール52側に向くようにした。これにより測定工具32の周面に装着した送受信器51を用いて、通信モジュール52からの電源オンオフ指令を容易に受信することができ、かつ、タッチプローブ32eのオンオフ信号を通信モジュール52に容易に送信することができる。
(5)ワーク測定時に、通信モジュール52からの信号によって測定工具32の電源をオンするので、測定工具32のバッテリの消耗を抑えることができる。
(6)測定工具32のセンサ部をタッチプローブ32eにより構成したので、センサ部の回路構成を簡素化でき、空間伝搬波を送受信する測定工具32に用いて好適である。
なお、上記実施の形態では、工作機械のカバー100の内部空間の上方および下方にそれぞれ収納領域MSおよび加工領域WSを設けるようにしたが、加工領域WSに隣接して収納領域MSを設けるのであれば、収納領域MSと加工領域WSとを上下逆に設けてもよく、あるいは左右に隣接して設けるようにしてもよい。したがって、ワークWと工具マガジン30との間に設けられる開閉可能なシャッター40の配置も上述したものに限らない。
上記実施の形態では、測定工具32の周面に単一の受信器51aと複数の送信器51bを装着するようにしたが、送受信器51の構成はこれに限らない。例えば単一の送信器51bあるいは複数の受信器51aを装着するようにしてもよい。また、複数の受信器51aおよび複数の送信器51bを装着し、そのいずれかが通信モジュール52を向くようにして、測定工具32の位相合せを不要にするようにしてもよい。通信モジュール52を工具マガジン20の周縁部のグリッパ22の内側に固定的に設けるようにしたが、工具マガジン20と干渉しない収納領域MS内の他の位置に、通信モジュール52を設けるようにしてもよい。また、通信モジュール52を工具マガジン20に配置してもよい。
さらに、測定工具32には送受信器51として受信器51aおよび送信器51bを有するとしたが、タッチプローブ32eのオンオフ信号を送信する送信器51bのみを有する構成でもよい。この場合、測定工具32が主軸10に取り付けられるとタッチプローブ32eの電源がオンされ、主軸10から取り外されると電源がオフされるスイッチを設け、通信モジュール52は、送信器51bからのオンオフ信号を受信する受信器52aだけを有する構成とすればよい。
工具マガジン20の周縁部に、一対の把持部材22aを有する加工工具用グリッパ221(第1収納部)と測定工具用グリッパ222(第2収納部)を設けたが、これら第1収納部および第2収納部としてのグリッパ22の形状は上述したものに限らない。工具マガジン20を、割出しモータ26により回転割出し可能な回転体として構成したが、例えばチェーン駆動により固定フレームの周囲を工具30が旋回する、いわゆるチェーン式の工具マガジンとして構成することもできる。
主軸10に測定工具32が取り付けられたとき、送受信器51と通信モジュール52との間に測定工具用グリッパ222が位置するように割出し駆動部としての割出しモータ26を制御したが、空間伝搬波の経路上に空グリッパ222が位置するように割出しモータ26を制御するのであれば、工具マガジン制御部としての制御部70の処理はいかなるものでもよい。
上記実施の形態では、測定工具32の先端部にタッチプローブ32eを設け、タッチプローブ32eの先端部をワーク表面に接触させてワーク寸法を測定するようにしたが、測定工具32の構成はこれに限らず、例えば非接触式のセンサを有する測定工具32を用いることもできる。以上では、横形のマシニングセンタを例に説明したが、立形のマシニングセンタやマシニングセンタ以外の工作機械等にも本発明は同様に適用できる。
本発明によれば、測定工具に送受信器を装着し、この送受信器と通信可能な通信モジュールを収納領域に配置するとともに、ワークと工具マガジンとの間に、加工領域と収納領域とを連通および遮断する開閉可能なシャッターを設けるようにした。これによりワーク加工時に、加工屑や加工液等の飛散物が通信モジュールの表面に付着することを防止でき、送受信器と通信モジュールとの間で空間伝搬波を介した良好な通信が可能となる。
20 工具マガジン
26 割出しモータ
31 加工工具
32 測定工具
32e タッチプローブ
40 シャッター
42 開閉用シリンダ
51 送受信器
52 通信モジュール
70 制御部
221 加工工具用グリッパ
222 測定工具用グリッパ
WS 加工領域
MS 収納領域
Claims (4)
- ワークの寸法を測定するワーク測定機能を有する工作機械において、
前記ワークの加工領域に隣接した収納領域に配置され、ワーク加工用の加工工具とワーク測定用の測定工具とを収納する工具マガジンと、
前記測定工具が着脱可能に取り付けられ、前記ワークに対して相対移動する主軸と、
前記加工領域と前記収納領域との間に設けられた開閉可能なシャッターと、
前記収納領域に配置され、前記主軸に取り付けられた前記測定工具との間で通信する通信モジュールと、
を備えることを特徴としたワーク測定機能を有する工作機械。 - 請求項1に記載のワーク測定機能を有する工作機械において、
前記シャッターを開閉する開閉駆動部と、
前記主軸に前記加工工具が取り付けられたワーク加工時に前記シャッターが閉鎖し、前記主軸に前記測定工具が取り付けられたワーク測定時に前記シャッターが開放するように前記開閉駆動部を制御するシャッター制御部とをさらに備える、ワーク測定機能を有する工作機械。 - 請求項1または2に記載のワーク測定機能を有する工作機械において、
前記工具マガジンは、前記加工工具を収納する第1収納部と、前記測定工具を収納する第2収納部とが周縁部に配設された回転割出し可能な回転体であり、
この工具マガジンを割り出す割出し駆動部と、
前記割出し駆動部を制御する工具マガジン制御部とをさらに備え、
前記通信モジュールは、前記工具マガジンの近傍に配置され、
前記工具マガジン制御部は、前記主軸に前記測定工具が取り付けられたとき、前記測定工具と前記通信モジュールとの間に、前記主軸に取り付けられた前記測定工具が収納されていた空の前記第2収納部が位置するように前記割出し駆動部を制御する、ワーク測定機能を有する工作機械。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載のワーク測定機能を有する工作機械において、
前記測定工具は先端部にタッチプローブを有する、ワーク測定機能を有する工作機械。
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