工作機械、およびセンサモジュール
【課題】ワークの寸法の機内計測が可能であり、かつ機械の小型化とセンサの長寿命化とを両立できる工作機械を提供する。
【解決手段】主軸２に把持されたワーク１２を加工する工作機械であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台７と、前記工具取り付け面の１つに取り付けられ、タレット刃物台７の径方向に起立する支柱２２と、支柱２２の頭部２２ｂに固定され、ワークの寸法を計測するセンサ２４と、支柱２２の基部２１に支持されるカバー片２５およびカバー片２６とを備え、カバー片２５およびカバー片２６は、タレット刃物台７の周方向に開閉可能であり、閉じた位置で支柱２２とセンサ２４とを覆う。
【解決手段】主軸２に把持されたワーク１２を加工する工作機械であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台７と、前記工具取り付け面の１つに取り付けられ、タレット刃物台７の径方向に起立する支柱２２と、支柱２２の頭部２２ｂに固定され、ワークの寸法を計測するセンサ２４と、支柱２２の基部２１に支持されるカバー片２５およびカバー片２６とを備え、カバー片２５およびカバー片２６は、タレット刃物台７の周方向に開閉可能であり、閉じた位置で支柱２２とセンサ２４とを覆う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に関し、特にワークの寸法を機内計測可能な工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の１つとして、回転式の工具選択機構であるタレットを備えたタレット旋盤が使用されている。
【０００３】
図１６は、一般的なタレット旋盤の主要部の一例を示す外観斜視図である。図１６に示されるタレット旋盤１は、主軸２およびタレット３を備える。
【０００４】
主軸２は、ベッド４に設けられる主軸台５に支持され、主軸チャック６にてワーク（図示せず）を把持する。タレット３は、タレット刃物台７、インデックス機構８、およびタレットスライド９からなる。
【０００５】
タレット刃物台７は、回転軸の周囲に複数の工具取り付け面１０を有し、インデックス機構８によって回転可能に支持されている。工具取り付け面１０には、バイトなどの工具１１が装着される。
【０００６】
インデックス機構８は、タレットスライド９に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７を回転させることで所望の工具取り付け面１０をワーク側に位置させ、またタレット刃物台７を主軸２の軸方向であるＺ軸方向に移動させる。
【０００７】
タレットスライド９は、ベッド４上にＺ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７およびインデックス機構８と共にＸ軸方向に移動する。
【０００８】
このような構成は、通常は筐体（図示せず）に収められ、筐体内にてワークの加工が行われる。
【０００９】
タレット旋盤などの工作機械には、ワークの寸法を機内で計測する機能を持つものがある。この機能を用いて、例えばワークを都度機外に取り出すことなく寸法計測を行うことで作業効率を向上できる。また温度変化などの機内の環境変化によるワークや機体の変位を計測し工作機械に対する制御量を校正することで高い寸法精度を維持できる。そのような機能を持つタレット旋盤は、例えば、工具取り付け面１０の１つに取り付けられるセンサによってワークの寸法を計測する。
【００１０】
しかし、センサを工具取り付け面１０に取り付けたのでは、ワーク加工時に飛散する切粉およびクーラントをかぶるなどして、センサが損傷しやすく、またセンサの信頼性の低下や寿命の短縮を招きやすい。
【００１１】
そこで、ワークの寸法の機内計測が可能で、かつセンサの長寿命化を図ったタレット旋盤が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【００１２】
特許文献１に開示されるタレット旋盤は、タレットの前方でタレット中心の非回転部材に旋回可能に支持されてタレットの装着工具よりも外方に延びるセンサ取り付けアームを設け、このアームの先端に主軸のワークを計測する機内計測センサを取り付け、前記アームを主軸から離れる退避角度で保持する退避維持機構と、前記アームをタレットの回転部分に係脱可能に連結する旋回用連結機構とを設けてなる。
【００１３】
この構成によれば、機内計測センサを、タレットの回転とは無関係に、適時に退避させ、堆積切粉やクーラントとの接触を低減することができる。その結果、センサが損傷しにくくなり、センサの信頼性向上および長寿命化に役立つ。
【特許文献１】実開平７−３９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の技術によれば、センサを取り付けるためのアームをタレット刃物台とは別体に設けるので、タレット旋盤の小型化は困難である。また、アームをタレット刃物台の前方に設けるので、工具交換の際にアームが邪魔になりやすい。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ワークの寸法の機内計測が可能な工作機械であって、工作機械の小型化とセンサの長寿命化とを両立する工作機械、および工作機械にそのような効果をもたらすセンサモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明の工作機械は、主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片とを備える。
【００１７】
また、前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記基台にて支持され、前記工作機械は、さらに、前記可動部を前記タレット刃物台の径方向に往復動させる駆動機構と、前記可動部と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、前記可動部と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクとを備えてもよい。
【００１８】
また、前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記可動部にて支持され、前記工作機械は、さらに、前記可動部を前記基台に対して回転させる駆動機構と、前記可動部に対し、前記可動部の回動軸と平行な方向に移動可能に取り付けられたスライド部材と、前記可動部の前記基台に対する回動を、前記スライド部材の並進に変換する変換機構と、前記スライド部材と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、前記スライド部材と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクとを備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、センサが前記カバー片で覆われることにより切粉やクーラントから保護され、センサの長寿命化が図られるとともに、工作機械の小型化に役立つ次のような特徴が得られる。
【００２０】
すなわち、可動部、センサ、およびカバー片の全てがタレットの工具取り付け面に取り付けられるので、従来のようにセンサを取り付けるためのアームをタレット刃物台と別体に設ける構成とは異なり、機内の空間が無駄に占有されることがない。また、他の工具取り付け面への刃物着脱の邪魔になりにくい。また、カバー片がタレット刃物台の周方向に開閉するので、刃物の旋回半径を大きく逸脱することなくカバーを開閉できる。そして、支柱の起立方向に往復動する駆動機構とリンクとでカバー片が開閉されるので、例えばカバー片を外側から引っ張って開閉する構成に比べて小型に実現できる。
【００２１】
また、前記工作機械は、さらに、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを閉じる方向に付勢する弾性体を備え、前記第１のリンクと前記第２のリンクとは、前記可動部が動くに連れて、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを、閉じた位置と開いた位置との間で最も広く開く位置を通過して移動させてもよい。
【００２２】
この構成によれば、前記駆動機構からの駆動力が途切れた場合でも、前記弾性体の付勢力によって前記カバー片の開閉状態が安定的に保持されるので、不時の停電などにおけるフェイルセーフに役立つ。
【００２３】
本発明は、このような工作機械として実現できるだけでなく、このような工作機械に用いられるセンサモジュールとして実現することも可能である。
【発明の効果】
【００２４】
前記説明したように、本発明の工作機械によれば、支柱、センサ、およびカバー片を全てタレットの工具取り付け面に取り付け、カバー片が前記タレット刃物台の周方向に開閉可能となるように構成したので、ワークの寸法の機内計測が可能であり、かつ工作機械の小型化とセンサの長寿命化とを両立する工作機械、および工作機械にそのような効果をもたらすセンサモジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における工作機械の一例としてのタレット旋盤について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
まず、タレット旋盤の構成について説明する。
このタレット旋盤は、図４に示される従来の一般的なタレット旋盤と同様、回転式の工具選択機構であるタレット３を備え、タレット刃物台７の工具取り付け面１０の１つにセンサモジュール１１０を備えてなる。
【００２７】
センサモジュール１１０は、大まかには、センサと、センサを保護するカバーと、カバーを開閉するための機構とを有している。
【００２８】
図１は、タレット旋盤のワーク方向に向かう工具取り付け面付近を左前方から眺めた拡大斜視図である。図１には、工具取り付け面に取り付けられ、カバーが開いた位置（つまり、カバー片が離れた位置）にあるセンサモジュール１１０の一例が描かれる。
【００２９】
センサモジュール１１０は、支柱の基部として工具取り付け面に締結される基台２１と、基台２１からタレット刃物台７の径方向に起立する支柱２２と、支柱２２に固定されワーク１２の寸法を計測するセンサ２４と、第１のカバー片および第２のカバー片としてのカバー片２５およびカバー片２６とを有する。
【００３０】
支柱２２は、分離された支柱脚部２２ａと支柱頭部２２ｂとからなる。支柱脚部２２ａには、支柱２２の起立方向に往復動するプランジャ３２を持つ駆動機構（図示せず）が固定される。支柱頭部２２ｂは、駆動機構のプランジャ３２に取り付けられる。プランジャ３２は、支柱頭部２２ｂをタレット刃物台７の径方向に往復動させる。
【００３１】
駆動機構は、例えば、図示しないポンプからタレット３の回転軸内および工具取り付け面を経由して供給されるエアによって作動するエアシリンダである。切粉およびクーラントのブロー用に供給されるエアを、エアシリンダの駆動に用いてもよい。
【００３２】
センサ２４は、例えばセンサ２４の先端とワークとの接触を検出する接触センサであり、支柱頭部２２ｂに固定される。
【００３３】
カバー片２５およびカバー片２６は、基台２１の支柱２２を挟む両側に設けられる支持軸で、タレット刃物台７の周方向に開閉可能に軸支される。
【００３４】
センサモジュール１１０は、さらにカバーを開閉するための機構として、プランジャ３２に固定されプランジャ３２を延長するブラケット３５と、ブラケット３５およびカバー片２５を連結するリンク３３と、ブラケット３５およびカバー片２６を連結するリンク３４と、カバー片２５およびカバー片２６を閉じる方向に付勢する弾性体としてのばね３６とを有する。
【００３５】
本実施の形態において、一体に動作するプランジャ３２、ブラケット３５、および支柱頭部２２ｂが、可動部の一例である。
【００３６】
図１に示されるカバーが開いた状態は、プランジャ３２がタレット外周側端部へ進出した状態に対応する。
【００３７】
図２は、カバーが閉じた状態（つまり、カバー片２５およびカバー片２６が接した状態）のセンサモジュール１１０の外観を示す拡大斜視図である。このカバーが閉じた状態は、プランジャ３２がタレット内周側端部へ退入した状態に対応する。
【００３８】
カバー片２５およびカバー片２６は、この閉じた位置において、支柱２２およびセンサ２４を覆うとともに、タレット刃物台７が回転した場合に他の構成部と干渉しない限界半径である刃物の旋回半径内に収容される。
【００３９】
カバー片２５およびカバー片２６は、プランジャ３２が動くに連れて、開いた位置と閉じた位置との間を移動する。
【００４０】
次に、カバーの開状態および閉状態を安定的に保持する機構について説明する。
図３は、プランジャ３２が移動範囲の両端部にある場合の、基台２１、支柱脚部２２ａ、支柱頭部２２ｂ、カバー片２５、カバー片２６、リンク３３、リンク３４、ブラケット３５、およびばね３６の位置を説明する図である。プランジャ３２がタレット内周側端部にある場合の位置を実線および点線で示し、プランジャ３２がタレット外周側端部にある場合の位置を二点鎖線で示す。
【００４１】
プランジャ３２の移動範囲の両端部は、ばね３６の付勢力によってプランジャ３２がそれぞれの端部に押し付けられる位置に設けられる。
【００４２】
プランジャ３２がタレット内周側（図面右方）の端部にある場合には、リンク３３のブラケット３５側の接続点がカバー片２５側の接続点よりも右方にあり、またリンク３４のブラケット３５側の接続点がカバー片２６側の接続点よりも右方にある。
【００４３】
この位置において、ばね３６の付勢力はブラケット３５を右方へ押し出す方向に働くので、プランジャ３２は移動範囲のタレット内周側の端部に押し付けられる。
【００４４】
プランジャ３２がタレット外周側（図面左方）へ移動するに連れて、カバー片２５およびカバー片２６の開き角は増していく。そして、リンク３３およびリンク３４がプランジャ３２の移動方向に対して垂直になる位置で、カバー片２５およびカバー片２６の開き角が最大となる。プランジャ３２がその位置を通過するとカバー片は閉じ始め、移動範囲のタレット外周側の端部に到達するまで、カバー片２５およびカバー片２６の開き角は減っていく。
【００４５】
プランジャ３２がタレット外周側の端部にある場合には、リンク３３のブラケット３５側の接続点がカバー片２５側の接続点よりも左方にあり、またリンク３４のブラケット３５側の接続点がカバー片２６側の接続点よりも左方にある。
【００４６】
この位置において、ばね３６の付勢力はブラケット３５を左方へ押し出す方向に働くので、プランジャ３２は移動範囲のタレット外周側の端部に押し付けられる。
【００４７】
この構成により、駆動機構からの駆動力が途切れた場合でも、ばね３６の付勢力によって、カバーの開状態および閉状態が安定して保たれるので、不時の停電などにおけるフェイルセーフに役立つ。
【００４８】
次に、上記のように構成されたタレット旋盤の動作について説明する。
【００４９】
ワーク１２の計測を行う際、タレット旋盤の制御装置（図示せず）は、インデックス機構８を制御することによって、タレット刃物台７のセンサモジュール１１０が取り付けられた刃物取り付け面をワーク１２の方向へ位置付ける。
【００５０】
そして、駆動機構へエアを供給することにより、プランジャ３２を移動範囲のタレット外周側端部へ移動させる。これにより、カバーが開き、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がワーク１２の方向へ進出する。
【００５１】
この状態で、ワーク１２の計測が行われる。すなわち、制御装置は、タレットスライド９を移動させ、ワーク１２の直径上の２点のＸ座標をセンサ２４の接触により特定することにより、ワーク１２の直径を計測する。
【００５２】
カバー片２５およびカバー片２６は、タレット刃物台７の周方向に、工具の旋回半径から大きく逸脱することなく開閉するので、カバー片２５およびカバー片２６を退避させるための空間をわざわざ取る必要がなく、タレット旋盤の小型化の点で有利である。
【００５３】
また、カバー片２５およびカバー片２６はワーク１２から遠ざかる方向に開くので、カバー片２５およびカバー片２６とワーク１２との干渉が起こりにくい。カバー片２５およびカバー片２６は、ワーク１２との干渉回避の点から、隣接する工具との干渉が生じない限り広く開くことが望ましい。
【００５４】
さらに、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がワーク方向へ進出することで、カバー片２５およびカバー片２６とセンサ２４とのクリアランスが増大することも、カバー片２５およびカバー片２６と大型のワーク１２との干渉を回避する上で有利である。
【００５５】
ワーク１２の寸法の計測が終わると、制御装置は、再び駆動機構へエアを供給することにより、プランジャ３２を移動範囲のタレット内周側端部へ移動させる。これにより、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がタレット内周側に引き込まれ、カバーが閉じる。
【００５６】
この状態で、支柱２２、センサ２４、プランジャ３２は、カバー片２５およびカバー片２６で覆われ、切粉やクーラントの飛来および接触から保護される。また、カバー片２５およびカバー片２６は刃物の旋回半径内に収容され、タレット刃物台７が回転した場合でも他の構成部と干渉しない。
【００５７】
このような保護が得られた状態で、制御装置は、タレット刃物台７を回転させることによって好適な工具をワーク１２の方向へと位置付け、ワーク１２の加工を続行する。
【００５８】
なお、本実施の形態において、カバー片２５とカバー片２６とを閉じる方向に付勢する弾性体は、ばね３６に限定されない。例えば、カバー片２５およびカバー片２６のそれぞれと基台２１とに掛け渡されるねじりばねであってもよい。
【００５９】
また、カバー片２５およびカバー片２６の支持軸をタレットの前面側に向かって狭まる非平行に配置してもよい。そうすれば、カバー片２５およびカバー片２６それぞれのセンサ２４側の先端部が開きながらタレットの前面側に移動するので、ワーク１２からより遠ざかることができる。このことは、カバー片２５およびカバー片２６と大型のワーク１２との干渉を回避する上で有利である。
【００６０】
以上、実施の形態１で説明した工作機械およびセンサモジュールの構成によれば、カバー片２５およびカバー片２６がタレット刃物台７の周方向に開閉するので、刃物の旋回半径を大きく逸脱することなくカバーを開閉できる。また、タレット刃物台７の径方向に往復動する駆動機構とリンク機構とでカバー片２５およびカバー片２６が開閉されるので、例えばカバー片を外側から引っ張って開閉する構成に比べて小型に実現できる。
【００６１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、端部にセンサ２４を備えるアーム１２２が回動することにより、センサと工具取り付け面１０との距離であるセンサ距離を伸縮させることのできるセンサモジュール１２０を備えるタレット旋盤１００について説明する。タレット旋盤１００は、本発明の工作機械の別の一例である。
【００６２】
なお、実施の形態２のタレット旋盤１００の基本的な構成は、実施の形態１のタレット旋盤１と同じである。そこで、実施の形態２において特徴的な構成部であるセンサモジュール１２０を中心に説明する。
【００６３】
まず、図４〜図７を用いて、実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の基本的な構成について説明する。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００６５】
センサモジュール１２０は、基台１２１と、基台１２１に取り付けられ回動するアーム１２２と、アーム１２２と一体に回動するギアボックス１２３と、アーム１２２の回動を駆動する駆動部１２４と、センサ２４（図４に図示せず）を覆う第１カバー片１２５と第２カバー片１２６と、アーム１２２の先端部に固定された後部カバー１２７とを有する。
【００６６】
本実施の形態において、一体に動作するアーム１２２の先端部および後部カバー１２７が、可動部の一例である。
【００６７】
図４は、アーム１２２を内側に収めることによって、センサ距離を縮めた状態のセンサモジュール１２０を示している。この状態から駆動部１２４は、アーム１２２を１８０度回動させることができる。
【００６８】
アーム１２２の端部に保持されているセンサ２４は、アーム１２２が回動することにより、工具取り付け面１０との距離が伸ばされることになる。
【００６９】
図５は、図４に示す状態からアーム１２２が９０度回動した状態のセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００７０】
図５に示すように、アーム１２２の回動に伴い、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが開く。
【００７１】
図６は、図５に示す状態からアーム１２２がさらに９０度回動した状態のセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００７２】
また、図６に示すように、アーム１２２が図４に示す状態から１８０度回動すると、センサ距離が伸ばされた状態となり、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが完全に開く。
【００７３】
このように、センサモジュール１２０は、アーム１２２を回動させることにより、センサ２４の径方向の位置を、工具取り付け面１０から遠い位置へ持っていくことができる。つまり、センサ距離を伸ばすことができる。
【００７４】
このようにセンサ距離を伸ばすことにより、センサ２４によりワークの直径の両端の位置を直接計測することが可能となる。
【００７５】
なお、駆動部１２４は、例えば、エアシリンダとラック・アンド・ピニオンとで構成されており、エアシリンダを駆動源としてアーム１２２を回動させることができる。
【００７６】
また、駆動部１２４にエアシリンダを用いた場合は、上述のように、切粉のブロー等のためにタレット刃物台７に供給されるエアを利用することができる。
【００７７】
また、アーム１２２と駆動部１２４とにより本発明の工作機械およびセンサモジュールにおける距離伸縮機構が実現される。
【００７８】
また、図６に示す状態から、アーム１２２が逆に１８０度回動すると、図４に示す状態、つまり、センサ距離を縮め、かつ、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが閉じた状態となる。
【００７９】
このような第１カバー片１２５および第２カバー片１２６の開閉動作は、本実施の形態においてはギアボックス１２３およびリンク機構により実現されている。リンク機構の詳細については後述する。
【００８０】
次に、図７〜図１３を用いて、実施の形態２のセンサモジュール１２０の構成および動作の詳細を説明する。
【００８１】
図７は、実施の形態２のセンサモジュール１２０の構成を示す平面図である。
図７に示すように、センサモジュール１２０は、上述のアーム１２２等の構成部の他に、カム１２８とスライド部材１２９とを備えている。
【００８２】
また、駆動部１２４は、タレット刃物台７の回転軸と平行、つまりＺ軸に平行な方向の駆動軸１２４ａを有する。
【００８３】
アーム１２２は駆動軸１２４ａと連結されており、駆動部１２４は駆動軸１２４ａを介してアーム１２２を回動させることができる。
【００８４】
このとき、アーム１２２に取り付けられているギアボックス１２３は、アーム１２２とともに回動する。この回動に伴いギアボックス１２３内のギアが回転し、カム１２８をＺ軸方向に平行な方向に移動させる。
【００８５】
このようにカム１２８が移動することにより、カム１２８に連結されたスライド部材１２９が同じ方向に移動する。
【００８６】
なお、スライド部材１２９は、アーム１２２およびギアボックス１２３に対してＺ軸方向に平行な方向にのみスライド可能である。これにより、スライド部材１２９に連結されたカム１２８は、アーム１２２およびギアボックス１２３に対して回転しない。
【００８７】
図８は、カム１２８の外観を示す斜視図である。
カム１２３は、ギアボックス１２３内のギアの内周の突起が係合し摺動するカム溝１２８ａと、スライド部材取付部１２８ｂが取り付けられる部位であるスライド部材取付部１２８ｂとを有する。
【００８８】
図９は、ギアボックス１２３の内部構造の概要を示す図である。
図９に示すように、ギアボックス１２３は、ギアケース１２３ａと、第１ギア１２３ｂと、第２ギア１２３ｃと、第３ギア１２３ｄとを有する。
【００８９】
これら３つのギアのうち、第１ギア１２３ｂのみが、基台１２１に対して回転しない。具体的には、基台１２１の円筒部１２１ａ（図７参照）に固定さている。
【００９０】
そのため、ギアボックス１２３が駆動軸１２４ａを中心に回動すると、第１ギア１２３ｂは、ギアケース１２３ａに対して相対的に回転することになる。
【００９１】
また、第３ギア１２３ｄの内周には突起１２３ｅが設けられており、第３ギア１２３ｄの内側の孔に挿入されたカム１２８のカム溝１２８ａと係合している。また、カム溝１２８ａの方向は、第３ギア１２３ｄの回転面に対して斜めの方向である。
【００９２】
この構造において、第３ギア１２３ｄが回転することにより、ギアボックス１２３に対して回転しないカム１２８は、Ｚ軸に平行な方向、つまり、図９の奥方向または手前方向に移動する。
【００９３】
例えば、駆動軸１２４ａが図９に示すように時計回りに回動すると、それに伴い、ギアボックス１２３が同じ方向に回動する。
【００９４】
このとき、基台１２１に固定された第１ギア１２３ｂは、ギアケース１２３ａに対しては反時計回りに回転する。
【００９５】
この第１ギア１２３ｂの回転力は第２ギア１２３ｃを介して、第３ギア１２３ｄに伝わり、第３ギア１２３ｄは反時計回りに回転する。これにより、カム１２８はＺ軸に平行な方向に移動する。
【００９６】
図１０は、カム１２８が移動する様子を示す模式図である。
図１０に示すように、突起１２３ｅは、カム溝１２８ａをなぞりながらＺ軸に垂直な方向に移動する。これにより、カム１２８はＺ軸に平行な方向へ移動する。
【００９７】
例えば、図１０の左方向が、図９の奥方向である場合、ギアボックス１２３が時計回りに回動することで、第３ギア１２３ｄは反時計回りに回転する。これにより、カム１２８は、図９の手前方向（図１０の右方向）に移動する。
【００９８】
また、ギアボックス１２３が反時計回りに回動すると、カム１２８は、図９の奥方向（図１０の左方向）に移動する。
【００９９】
このようなカム１２８の移動に伴ってスライド部材１２９が移動し、リンク機構により第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開閉する。
【０１００】
図１１は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が閉じた状態を示す図である。
【０１０１】
図１１に示すように、第１カバー片１２５は、後部カバー１２７と第１ピン１２５ａで回動可能に連結されており、第１ピン１２５ａを回動軸として回動することができる。
【０１０２】
また、第２カバー片１２６は、後部カバー１２７と第２ピン１２６ａで回動可能に連結されており、第２ピン１２６ａを回動軸として回動することができる。
【０１０３】
また、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６のそれぞれは第１リンク１２５ｂおよび第２リンク１２６ｂでスライド部材１２９と連結されている。
【０１０４】
図１１に示す状態から、カム１２８が、センサ２４が存在する方向、つまり図１１における右方向に移動すると、スライド部材１２９も右方向に移動する。
【０１０５】
スライド部材１２９が右方向に移動すると、第１リンク１２５ｂにより、第１カバー片１２５が図１１の上方向に回動する。また、第２リンク１２６ｂにより第２カバー片１２６が下方向に回動する。つまり、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開くように回動する。
【０１０６】
このようにカム１２８の右方向への移動に伴い、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が次第に開いていき、図１２に示す状態を経て図１３に示す状態になる。
【０１０７】
図１２は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が完全に開く前の状態を示す図であり、図１３はこれらが完全に開いた状態を示す図である。
【０１０８】
図１３に示すように、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６のそれぞれが略９０度だけ回動することにより、センサ２４によるワークの寸法の計測時にこれらカバー片が邪魔になることがない。
【０１０９】
また、これらカバー片内に切粉等のごみが存在する場合でも、そのごみをカバー片内から外部に排出することができる。つまり、これらカバー片内にごみが堆積することを防ぐことができる。
【０１１０】
なお、図１３に示す状態から、カム１２８が左方向へ移動することにより、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６は図１１に示す位置まで戻る。
【０１１１】
図１４は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開く際のセンサモジュール１２０の動作の流れを示す図である。
【０１１２】
なお、図１４の上段は、図１１に対応する図であり、図１４の中段は、図１２に対応する図であり、図１４の下段は、図１３に対応する図である。
【０１１３】
図１４の上段は、センサ距離が最も短い状態であり、この状態からアーム１２２が９０度回動すると図１４の中段に示す状態になる。さらにアーム１２２が９０度回動すると図１４の下段に示す状態になる。
【０１１４】
このように、アーム１２２が回動することによりスライド部材１２９が移動し、スライド部材１２９に連結された第１リンク１２５ｂおよび第２リンク１２６ｂにより、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が次第に開いていく。
【０１１５】
また、図１４の下段に示すように、センサ距離が伸ばされた状態になると、アーム１２２は回動を停止し、ワーク１２の寸法の計測が開始される。
【０１１６】
そして、ワーク１２の寸法の計測が終わると、アーム１２２は逆方向に回動して、再び図１５の上段に示すように、センサ距離が縮められ、かつ第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が閉じた状態に戻る。
【０１１７】
なお、このようなアーム１２２の回動およびタレット刃物台７の移動は、実施の形態１における支柱２２の伸縮等と同じく、図示しない制御装置によって制御される。
【０１１８】
また、本実施の形態において、センサモジュール１２０のアーム１２２の回動軸となる駆動軸１２４ａは、タレット刃物台７の回転軸と平行であるとした。しかしながら、駆動軸１２４ａは別の方向を向いていてもよい。
【０１１９】
要するに、駆動軸１２４ａの方向は、アーム１２２を回動させることで、タレット刃物台７の回転の妨げとならず、計測対象のワークの直径を直接計測できるようにセンサ距離を伸縮させることが可能な方向であればよい。
【０１２０】
以上説明したように、本発明の工作機械の一例としてのタレット旋盤によれば、センサ２４がカバー片で覆われることにより切粉やクーラントから保護され、センサ２４の長寿命化が図られるとともに、タレット旋盤の小型化に役立つ次のような多くの特徴が得られる。
【０１２１】
すなわち、センサ２４、ならびに、カバー片およびカバー片を開閉する機構の全てがタレットの工具取り付け面に締結される基台上に設けられるので、従来のようにセンサを取り付けるためのアームをタレット刃物台と別体に設ける構成とは異なり、機内の空間が無駄に占有されることがない。また、他の工具取り付け面への刃物着脱の邪魔になりにくい。
【０１２２】
さらには、基台から上部の構造は、工具取り付け面に取り付けられるセンサモジュールとして、タレット３とは独立して設計でき、また、タレット３には従来のアームのような複雑な機構を付け加えない。そのため、タレット旋盤の合理的な設計開発が可能となり、タレット旋盤の信頼性の向上にも役立つ。
【０１２３】
以上、本発明の工作機械の一例としてのタレット旋盤について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【０１２４】
例えば、駆動機構を、エアシリンダに代えて、オイルシリンダ、電磁ソレノイド、または電気モータで実現することも、もちろん可能である。
【０１２５】
また、センサモジュール１２０を用いてワークの直径以外の寸法を計測してもよい。例えば、中ぐり加工により形成される穴の直径である穴の内径を計測してもよい。
【０１２６】
また、センサ２４はタッチ式のセンサでなくてもよく、光学的にワークの形状および位置等を計測するセンサでもよい。さらには、寸法以外の温度等の物性値を計測するセンサであってもよい。
【０１２７】
また、回転式の工具選択機構としてのタレットを備える工作機械には、タレット旋盤以外にも、マシニングセンタなどがあり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る工作機械は、例えばタレット旋盤やマシニングセンタといった、工具選択機構としてのタレットを有する工作機械として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるカバーが開いた状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図２】カバーが閉じた状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図３】カバーの開状態および閉状態を安定的に保持する機構を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図５】図４に示す状態からアームが９０度回動した状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図６】図５に示す状態からアームがさらに９０度回動した状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図７】実施の形態２のセンサモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】カムの外観を示す斜視図である。
【図９】ギアボックスの内部構造の概要を示す図である。
【図１０】カムが移動する様子を示す模式図である。
【図１１】第１カバー片および第２カバー片が閉じた状態を示す図である。
【図１２】第１カバー片および第２カバー片が完全に開く前の状態を示す図である。
【図１３】第１カバー片および第２カバー片が完全に開いた状態を示す図である。
【図１４】第１カバー片および第２カバー片が開く際のセンサモジュールの動作の流れを示す図である。
【図１５】ワークの直径を計測する際の、センサモジュールとワークとの位置関係の一例を示す図である。
【図１６】一般的なタレット旋盤の一例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１ タレット旋盤
２ 主軸
３ タレット
４ ベッド
５ 主軸台
６ 主軸チャック
７ タレット刃物台
８ インデックス機構
９ タレットスライド
１０ 工具取り付け面
１１ 工具
１２ ワーク
２１ 基台
２２ 支柱
２２ａ 支柱脚部
２２ｂ 支柱頭部
２４ センサ
２５、２６ カバー片
３２ プランジャ
３３、３４ リンク
３５ ブラケット
１２２ アーム
１２３ カム
１２３ ギアボックス
１２３ａ ギアケース
１２３ｂ 第１ギア
１２３ｃ 第２ギア
１２３ｄ 第３ギア
１２３ｅ 突起
１２４ 駆動部
１２４ａ 駆動軸
１２５ 第１カバー片
１２５ｂ 第１リンク
１２６ カバー片
１２６ｂ 第２リンク
１２７ 後部カバー
１２８ カム
１２８ａ カム溝
１２８ｂ スライド部材取付部
１２９ スライド部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に関し、特にワークの寸法を機内計測可能な工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の１つとして、回転式の工具選択機構であるタレットを備えたタレット旋盤が使用されている。
【０００３】
図１６は、一般的なタレット旋盤の主要部の一例を示す外観斜視図である。図１６に示されるタレット旋盤１は、主軸２およびタレット３を備える。
【０００４】
主軸２は、ベッド４に設けられる主軸台５に支持され、主軸チャック６にてワーク（図示せず）を把持する。タレット３は、タレット刃物台７、インデックス機構８、およびタレットスライド９からなる。
【０００５】
タレット刃物台７は、回転軸の周囲に複数の工具取り付け面１０を有し、インデックス機構８によって回転可能に支持されている。工具取り付け面１０には、バイトなどの工具１１が装着される。
【０００６】
インデックス機構８は、タレットスライド９に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７を回転させることで所望の工具取り付け面１０をワーク側に位置させ、またタレット刃物台７を主軸２の軸方向であるＺ軸方向に移動させる。
【０００７】
タレットスライド９は、ベッド４上にＺ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に設置され、モータ駆動によって、タレット刃物台７およびインデックス機構８と共にＸ軸方向に移動する。
【０００８】
このような構成は、通常は筐体（図示せず）に収められ、筐体内にてワークの加工が行われる。
【０００９】
タレット旋盤などの工作機械には、ワークの寸法を機内で計測する機能を持つものがある。この機能を用いて、例えばワークを都度機外に取り出すことなく寸法計測を行うことで作業効率を向上できる。また温度変化などの機内の環境変化によるワークや機体の変位を計測し工作機械に対する制御量を校正することで高い寸法精度を維持できる。そのような機能を持つタレット旋盤は、例えば、工具取り付け面１０の１つに取り付けられるセンサによってワークの寸法を計測する。
【００１０】
しかし、センサを工具取り付け面１０に取り付けたのでは、ワーク加工時に飛散する切粉およびクーラントをかぶるなどして、センサが損傷しやすく、またセンサの信頼性の低下や寿命の短縮を招きやすい。
【００１１】
そこで、ワークの寸法の機内計測が可能で、かつセンサの長寿命化を図ったタレット旋盤が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【００１２】
特許文献１に開示されるタレット旋盤は、タレットの前方でタレット中心の非回転部材に旋回可能に支持されてタレットの装着工具よりも外方に延びるセンサ取り付けアームを設け、このアームの先端に主軸のワークを計測する機内計測センサを取り付け、前記アームを主軸から離れる退避角度で保持する退避維持機構と、前記アームをタレットの回転部分に係脱可能に連結する旋回用連結機構とを設けてなる。
【００１３】
この構成によれば、機内計測センサを、タレットの回転とは無関係に、適時に退避させ、堆積切粉やクーラントとの接触を低減することができる。その結果、センサが損傷しにくくなり、センサの信頼性向上および長寿命化に役立つ。
【特許文献１】実開平７−３９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の技術によれば、センサを取り付けるためのアームをタレット刃物台とは別体に設けるので、タレット旋盤の小型化は困難である。また、アームをタレット刃物台の前方に設けるので、工具交換の際にアームが邪魔になりやすい。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ワークの寸法の機内計測が可能な工作機械であって、工作機械の小型化とセンサの長寿命化とを両立する工作機械、および工作機械にそのような効果をもたらすセンサモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明の工作機械は、主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片とを備える。
【００１７】
また、前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記基台にて支持され、前記工作機械は、さらに、前記可動部を前記タレット刃物台の径方向に往復動させる駆動機構と、前記可動部と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、前記可動部と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクとを備えてもよい。
【００１８】
また、前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記可動部にて支持され、前記工作機械は、さらに、前記可動部を前記基台に対して回転させる駆動機構と、前記可動部に対し、前記可動部の回動軸と平行な方向に移動可能に取り付けられたスライド部材と、前記可動部の前記基台に対する回動を、前記スライド部材の並進に変換する変換機構と、前記スライド部材と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、前記スライド部材と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクとを備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、センサが前記カバー片で覆われることにより切粉やクーラントから保護され、センサの長寿命化が図られるとともに、工作機械の小型化に役立つ次のような特徴が得られる。
【００２０】
すなわち、可動部、センサ、およびカバー片の全てがタレットの工具取り付け面に取り付けられるので、従来のようにセンサを取り付けるためのアームをタレット刃物台と別体に設ける構成とは異なり、機内の空間が無駄に占有されることがない。また、他の工具取り付け面への刃物着脱の邪魔になりにくい。また、カバー片がタレット刃物台の周方向に開閉するので、刃物の旋回半径を大きく逸脱することなくカバーを開閉できる。そして、支柱の起立方向に往復動する駆動機構とリンクとでカバー片が開閉されるので、例えばカバー片を外側から引っ張って開閉する構成に比べて小型に実現できる。
【００２１】
また、前記工作機械は、さらに、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを閉じる方向に付勢する弾性体を備え、前記第１のリンクと前記第２のリンクとは、前記可動部が動くに連れて、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを、閉じた位置と開いた位置との間で最も広く開く位置を通過して移動させてもよい。
【００２２】
この構成によれば、前記駆動機構からの駆動力が途切れた場合でも、前記弾性体の付勢力によって前記カバー片の開閉状態が安定的に保持されるので、不時の停電などにおけるフェイルセーフに役立つ。
【００２３】
本発明は、このような工作機械として実現できるだけでなく、このような工作機械に用いられるセンサモジュールとして実現することも可能である。
【発明の効果】
【００２４】
前記説明したように、本発明の工作機械によれば、支柱、センサ、およびカバー片を全てタレットの工具取り付け面に取り付け、カバー片が前記タレット刃物台の周方向に開閉可能となるように構成したので、ワークの寸法の機内計測が可能であり、かつ工作機械の小型化とセンサの長寿命化とを両立する工作機械、および工作機械にそのような効果をもたらすセンサモジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における工作機械の一例としてのタレット旋盤について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
まず、タレット旋盤の構成について説明する。
このタレット旋盤は、図４に示される従来の一般的なタレット旋盤と同様、回転式の工具選択機構であるタレット３を備え、タレット刃物台７の工具取り付け面１０の１つにセンサモジュール１１０を備えてなる。
【００２７】
センサモジュール１１０は、大まかには、センサと、センサを保護するカバーと、カバーを開閉するための機構とを有している。
【００２８】
図１は、タレット旋盤のワーク方向に向かう工具取り付け面付近を左前方から眺めた拡大斜視図である。図１には、工具取り付け面に取り付けられ、カバーが開いた位置（つまり、カバー片が離れた位置）にあるセンサモジュール１１０の一例が描かれる。
【００２９】
センサモジュール１１０は、支柱の基部として工具取り付け面に締結される基台２１と、基台２１からタレット刃物台７の径方向に起立する支柱２２と、支柱２２に固定されワーク１２の寸法を計測するセンサ２４と、第１のカバー片および第２のカバー片としてのカバー片２５およびカバー片２６とを有する。
【００３０】
支柱２２は、分離された支柱脚部２２ａと支柱頭部２２ｂとからなる。支柱脚部２２ａには、支柱２２の起立方向に往復動するプランジャ３２を持つ駆動機構（図示せず）が固定される。支柱頭部２２ｂは、駆動機構のプランジャ３２に取り付けられる。プランジャ３２は、支柱頭部２２ｂをタレット刃物台７の径方向に往復動させる。
【００３１】
駆動機構は、例えば、図示しないポンプからタレット３の回転軸内および工具取り付け面を経由して供給されるエアによって作動するエアシリンダである。切粉およびクーラントのブロー用に供給されるエアを、エアシリンダの駆動に用いてもよい。
【００３２】
センサ２４は、例えばセンサ２４の先端とワークとの接触を検出する接触センサであり、支柱頭部２２ｂに固定される。
【００３３】
カバー片２５およびカバー片２６は、基台２１の支柱２２を挟む両側に設けられる支持軸で、タレット刃物台７の周方向に開閉可能に軸支される。
【００３４】
センサモジュール１１０は、さらにカバーを開閉するための機構として、プランジャ３２に固定されプランジャ３２を延長するブラケット３５と、ブラケット３５およびカバー片２５を連結するリンク３３と、ブラケット３５およびカバー片２６を連結するリンク３４と、カバー片２５およびカバー片２６を閉じる方向に付勢する弾性体としてのばね３６とを有する。
【００３５】
本実施の形態において、一体に動作するプランジャ３２、ブラケット３５、および支柱頭部２２ｂが、可動部の一例である。
【００３６】
図１に示されるカバーが開いた状態は、プランジャ３２がタレット外周側端部へ進出した状態に対応する。
【００３７】
図２は、カバーが閉じた状態（つまり、カバー片２５およびカバー片２６が接した状態）のセンサモジュール１１０の外観を示す拡大斜視図である。このカバーが閉じた状態は、プランジャ３２がタレット内周側端部へ退入した状態に対応する。
【００３８】
カバー片２５およびカバー片２６は、この閉じた位置において、支柱２２およびセンサ２４を覆うとともに、タレット刃物台７が回転した場合に他の構成部と干渉しない限界半径である刃物の旋回半径内に収容される。
【００３９】
カバー片２５およびカバー片２６は、プランジャ３２が動くに連れて、開いた位置と閉じた位置との間を移動する。
【００４０】
次に、カバーの開状態および閉状態を安定的に保持する機構について説明する。
図３は、プランジャ３２が移動範囲の両端部にある場合の、基台２１、支柱脚部２２ａ、支柱頭部２２ｂ、カバー片２５、カバー片２６、リンク３３、リンク３４、ブラケット３５、およびばね３６の位置を説明する図である。プランジャ３２がタレット内周側端部にある場合の位置を実線および点線で示し、プランジャ３２がタレット外周側端部にある場合の位置を二点鎖線で示す。
【００４１】
プランジャ３２の移動範囲の両端部は、ばね３６の付勢力によってプランジャ３２がそれぞれの端部に押し付けられる位置に設けられる。
【００４２】
プランジャ３２がタレット内周側（図面右方）の端部にある場合には、リンク３３のブラケット３５側の接続点がカバー片２５側の接続点よりも右方にあり、またリンク３４のブラケット３５側の接続点がカバー片２６側の接続点よりも右方にある。
【００４３】
この位置において、ばね３６の付勢力はブラケット３５を右方へ押し出す方向に働くので、プランジャ３２は移動範囲のタレット内周側の端部に押し付けられる。
【００４４】
プランジャ３２がタレット外周側（図面左方）へ移動するに連れて、カバー片２５およびカバー片２６の開き角は増していく。そして、リンク３３およびリンク３４がプランジャ３２の移動方向に対して垂直になる位置で、カバー片２５およびカバー片２６の開き角が最大となる。プランジャ３２がその位置を通過するとカバー片は閉じ始め、移動範囲のタレット外周側の端部に到達するまで、カバー片２５およびカバー片２６の開き角は減っていく。
【００４５】
プランジャ３２がタレット外周側の端部にある場合には、リンク３３のブラケット３５側の接続点がカバー片２５側の接続点よりも左方にあり、またリンク３４のブラケット３５側の接続点がカバー片２６側の接続点よりも左方にある。
【００４６】
この位置において、ばね３６の付勢力はブラケット３５を左方へ押し出す方向に働くので、プランジャ３２は移動範囲のタレット外周側の端部に押し付けられる。
【００４７】
この構成により、駆動機構からの駆動力が途切れた場合でも、ばね３６の付勢力によって、カバーの開状態および閉状態が安定して保たれるので、不時の停電などにおけるフェイルセーフに役立つ。
【００４８】
次に、上記のように構成されたタレット旋盤の動作について説明する。
【００４９】
ワーク１２の計測を行う際、タレット旋盤の制御装置（図示せず）は、インデックス機構８を制御することによって、タレット刃物台７のセンサモジュール１１０が取り付けられた刃物取り付け面をワーク１２の方向へ位置付ける。
【００５０】
そして、駆動機構へエアを供給することにより、プランジャ３２を移動範囲のタレット外周側端部へ移動させる。これにより、カバーが開き、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がワーク１２の方向へ進出する。
【００５１】
この状態で、ワーク１２の計測が行われる。すなわち、制御装置は、タレットスライド９を移動させ、ワーク１２の直径上の２点のＸ座標をセンサ２４の接触により特定することにより、ワーク１２の直径を計測する。
【００５２】
カバー片２５およびカバー片２６は、タレット刃物台７の周方向に、工具の旋回半径から大きく逸脱することなく開閉するので、カバー片２５およびカバー片２６を退避させるための空間をわざわざ取る必要がなく、タレット旋盤の小型化の点で有利である。
【００５３】
また、カバー片２５およびカバー片２６はワーク１２から遠ざかる方向に開くので、カバー片２５およびカバー片２６とワーク１２との干渉が起こりにくい。カバー片２５およびカバー片２６は、ワーク１２との干渉回避の点から、隣接する工具との干渉が生じない限り広く開くことが望ましい。
【００５４】
さらに、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がワーク方向へ進出することで、カバー片２５およびカバー片２６とセンサ２４とのクリアランスが増大することも、カバー片２５およびカバー片２６と大型のワーク１２との干渉を回避する上で有利である。
【００５５】
ワーク１２の寸法の計測が終わると、制御装置は、再び駆動機構へエアを供給することにより、プランジャ３２を移動範囲のタレット内周側端部へ移動させる。これにより、支柱頭部２２ｂと共にセンサ２４がタレット内周側に引き込まれ、カバーが閉じる。
【００５６】
この状態で、支柱２２、センサ２４、プランジャ３２は、カバー片２５およびカバー片２６で覆われ、切粉やクーラントの飛来および接触から保護される。また、カバー片２５およびカバー片２６は刃物の旋回半径内に収容され、タレット刃物台７が回転した場合でも他の構成部と干渉しない。
【００５７】
このような保護が得られた状態で、制御装置は、タレット刃物台７を回転させることによって好適な工具をワーク１２の方向へと位置付け、ワーク１２の加工を続行する。
【００５８】
なお、本実施の形態において、カバー片２５とカバー片２６とを閉じる方向に付勢する弾性体は、ばね３６に限定されない。例えば、カバー片２５およびカバー片２６のそれぞれと基台２１とに掛け渡されるねじりばねであってもよい。
【００５９】
また、カバー片２５およびカバー片２６の支持軸をタレットの前面側に向かって狭まる非平行に配置してもよい。そうすれば、カバー片２５およびカバー片２６それぞれのセンサ２４側の先端部が開きながらタレットの前面側に移動するので、ワーク１２からより遠ざかることができる。このことは、カバー片２５およびカバー片２６と大型のワーク１２との干渉を回避する上で有利である。
【００６０】
以上、実施の形態１で説明した工作機械およびセンサモジュールの構成によれば、カバー片２５およびカバー片２６がタレット刃物台７の周方向に開閉するので、刃物の旋回半径を大きく逸脱することなくカバーを開閉できる。また、タレット刃物台７の径方向に往復動する駆動機構とリンク機構とでカバー片２５およびカバー片２６が開閉されるので、例えばカバー片を外側から引っ張って開閉する構成に比べて小型に実現できる。
【００６１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、端部にセンサ２４を備えるアーム１２２が回動することにより、センサと工具取り付け面１０との距離であるセンサ距離を伸縮させることのできるセンサモジュール１２０を備えるタレット旋盤１００について説明する。タレット旋盤１００は、本発明の工作機械の別の一例である。
【００６２】
なお、実施の形態２のタレット旋盤１００の基本的な構成は、実施の形態１のタレット旋盤１と同じである。そこで、実施の形態２において特徴的な構成部であるセンサモジュール１２０を中心に説明する。
【００６３】
まず、図４〜図７を用いて、実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の基本的な構成について説明する。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態２におけるセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００６５】
センサモジュール１２０は、基台１２１と、基台１２１に取り付けられ回動するアーム１２２と、アーム１２２と一体に回動するギアボックス１２３と、アーム１２２の回動を駆動する駆動部１２４と、センサ２４（図４に図示せず）を覆う第１カバー片１２５と第２カバー片１２６と、アーム１２２の先端部に固定された後部カバー１２７とを有する。
【００６６】
本実施の形態において、一体に動作するアーム１２２の先端部および後部カバー１２７が、可動部の一例である。
【００６７】
図４は、アーム１２２を内側に収めることによって、センサ距離を縮めた状態のセンサモジュール１２０を示している。この状態から駆動部１２４は、アーム１２２を１８０度回動させることができる。
【００６８】
アーム１２２の端部に保持されているセンサ２４は、アーム１２２が回動することにより、工具取り付け面１０との距離が伸ばされることになる。
【００６９】
図５は、図４に示す状態からアーム１２２が９０度回動した状態のセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００７０】
図５に示すように、アーム１２２の回動に伴い、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが開く。
【００７１】
図６は、図５に示す状態からアーム１２２がさらに９０度回動した状態のセンサモジュール１２０の外観を示す拡大斜視図である。
【００７２】
また、図６に示すように、アーム１２２が図４に示す状態から１８０度回動すると、センサ距離が伸ばされた状態となり、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが完全に開く。
【００７３】
このように、センサモジュール１２０は、アーム１２２を回動させることにより、センサ２４の径方向の位置を、工具取り付け面１０から遠い位置へ持っていくことができる。つまり、センサ距離を伸ばすことができる。
【００７４】
このようにセンサ距離を伸ばすことにより、センサ２４によりワークの直径の両端の位置を直接計測することが可能となる。
【００７５】
なお、駆動部１２４は、例えば、エアシリンダとラック・アンド・ピニオンとで構成されており、エアシリンダを駆動源としてアーム１２２を回動させることができる。
【００７６】
また、駆動部１２４にエアシリンダを用いた場合は、上述のように、切粉のブロー等のためにタレット刃物台７に供給されるエアを利用することができる。
【００７７】
また、アーム１２２と駆動部１２４とにより本発明の工作機械およびセンサモジュールにおける距離伸縮機構が実現される。
【００７８】
また、図６に示す状態から、アーム１２２が逆に１８０度回動すると、図４に示す状態、つまり、センサ距離を縮め、かつ、第１カバー片１２５と第２カバー片１２６とが閉じた状態となる。
【００７９】
このような第１カバー片１２５および第２カバー片１２６の開閉動作は、本実施の形態においてはギアボックス１２３およびリンク機構により実現されている。リンク機構の詳細については後述する。
【００８０】
次に、図７〜図１３を用いて、実施の形態２のセンサモジュール１２０の構成および動作の詳細を説明する。
【００８１】
図７は、実施の形態２のセンサモジュール１２０の構成を示す平面図である。
図７に示すように、センサモジュール１２０は、上述のアーム１２２等の構成部の他に、カム１２８とスライド部材１２９とを備えている。
【００８２】
また、駆動部１２４は、タレット刃物台７の回転軸と平行、つまりＺ軸に平行な方向の駆動軸１２４ａを有する。
【００８３】
アーム１２２は駆動軸１２４ａと連結されており、駆動部１２４は駆動軸１２４ａを介してアーム１２２を回動させることができる。
【００８４】
このとき、アーム１２２に取り付けられているギアボックス１２３は、アーム１２２とともに回動する。この回動に伴いギアボックス１２３内のギアが回転し、カム１２８をＺ軸方向に平行な方向に移動させる。
【００８５】
このようにカム１２８が移動することにより、カム１２８に連結されたスライド部材１２９が同じ方向に移動する。
【００８６】
なお、スライド部材１２９は、アーム１２２およびギアボックス１２３に対してＺ軸方向に平行な方向にのみスライド可能である。これにより、スライド部材１２９に連結されたカム１２８は、アーム１２２およびギアボックス１２３に対して回転しない。
【００８７】
図８は、カム１２８の外観を示す斜視図である。
カム１２３は、ギアボックス１２３内のギアの内周の突起が係合し摺動するカム溝１２８ａと、スライド部材取付部１２８ｂが取り付けられる部位であるスライド部材取付部１２８ｂとを有する。
【００８８】
図９は、ギアボックス１２３の内部構造の概要を示す図である。
図９に示すように、ギアボックス１２３は、ギアケース１２３ａと、第１ギア１２３ｂと、第２ギア１２３ｃと、第３ギア１２３ｄとを有する。
【００８９】
これら３つのギアのうち、第１ギア１２３ｂのみが、基台１２１に対して回転しない。具体的には、基台１２１の円筒部１２１ａ（図７参照）に固定さている。
【００９０】
そのため、ギアボックス１２３が駆動軸１２４ａを中心に回動すると、第１ギア１２３ｂは、ギアケース１２３ａに対して相対的に回転することになる。
【００９１】
また、第３ギア１２３ｄの内周には突起１２３ｅが設けられており、第３ギア１２３ｄの内側の孔に挿入されたカム１２８のカム溝１２８ａと係合している。また、カム溝１２８ａの方向は、第３ギア１２３ｄの回転面に対して斜めの方向である。
【００９２】
この構造において、第３ギア１２３ｄが回転することにより、ギアボックス１２３に対して回転しないカム１２８は、Ｚ軸に平行な方向、つまり、図９の奥方向または手前方向に移動する。
【００９３】
例えば、駆動軸１２４ａが図９に示すように時計回りに回動すると、それに伴い、ギアボックス１２３が同じ方向に回動する。
【００９４】
このとき、基台１２１に固定された第１ギア１２３ｂは、ギアケース１２３ａに対しては反時計回りに回転する。
【００９５】
この第１ギア１２３ｂの回転力は第２ギア１２３ｃを介して、第３ギア１２３ｄに伝わり、第３ギア１２３ｄは反時計回りに回転する。これにより、カム１２８はＺ軸に平行な方向に移動する。
【００９６】
図１０は、カム１２８が移動する様子を示す模式図である。
図１０に示すように、突起１２３ｅは、カム溝１２８ａをなぞりながらＺ軸に垂直な方向に移動する。これにより、カム１２８はＺ軸に平行な方向へ移動する。
【００９７】
例えば、図１０の左方向が、図９の奥方向である場合、ギアボックス１２３が時計回りに回動することで、第３ギア１２３ｄは反時計回りに回転する。これにより、カム１２８は、図９の手前方向（図１０の右方向）に移動する。
【００９８】
また、ギアボックス１２３が反時計回りに回動すると、カム１２８は、図９の奥方向（図１０の左方向）に移動する。
【００９９】
このようなカム１２８の移動に伴ってスライド部材１２９が移動し、リンク機構により第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開閉する。
【０１００】
図１１は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が閉じた状態を示す図である。
【０１０１】
図１１に示すように、第１カバー片１２５は、後部カバー１２７と第１ピン１２５ａで回動可能に連結されており、第１ピン１２５ａを回動軸として回動することができる。
【０１０２】
また、第２カバー片１２６は、後部カバー１２７と第２ピン１２６ａで回動可能に連結されており、第２ピン１２６ａを回動軸として回動することができる。
【０１０３】
また、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６のそれぞれは第１リンク１２５ｂおよび第２リンク１２６ｂでスライド部材１２９と連結されている。
【０１０４】
図１１に示す状態から、カム１２８が、センサ２４が存在する方向、つまり図１１における右方向に移動すると、スライド部材１２９も右方向に移動する。
【０１０５】
スライド部材１２９が右方向に移動すると、第１リンク１２５ｂにより、第１カバー片１２５が図１１の上方向に回動する。また、第２リンク１２６ｂにより第２カバー片１２６が下方向に回動する。つまり、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開くように回動する。
【０１０６】
このようにカム１２８の右方向への移動に伴い、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が次第に開いていき、図１２に示す状態を経て図１３に示す状態になる。
【０１０７】
図１２は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が完全に開く前の状態を示す図であり、図１３はこれらが完全に開いた状態を示す図である。
【０１０８】
図１３に示すように、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６のそれぞれが略９０度だけ回動することにより、センサ２４によるワークの寸法の計測時にこれらカバー片が邪魔になることがない。
【０１０９】
また、これらカバー片内に切粉等のごみが存在する場合でも、そのごみをカバー片内から外部に排出することができる。つまり、これらカバー片内にごみが堆積することを防ぐことができる。
【０１１０】
なお、図１３に示す状態から、カム１２８が左方向へ移動することにより、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６は図１１に示す位置まで戻る。
【０１１１】
図１４は、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が開く際のセンサモジュール１２０の動作の流れを示す図である。
【０１１２】
なお、図１４の上段は、図１１に対応する図であり、図１４の中段は、図１２に対応する図であり、図１４の下段は、図１３に対応する図である。
【０１１３】
図１４の上段は、センサ距離が最も短い状態であり、この状態からアーム１２２が９０度回動すると図１４の中段に示す状態になる。さらにアーム１２２が９０度回動すると図１４の下段に示す状態になる。
【０１１４】
このように、アーム１２２が回動することによりスライド部材１２９が移動し、スライド部材１２９に連結された第１リンク１２５ｂおよび第２リンク１２６ｂにより、第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が次第に開いていく。
【０１１５】
また、図１４の下段に示すように、センサ距離が伸ばされた状態になると、アーム１２２は回動を停止し、ワーク１２の寸法の計測が開始される。
【０１１６】
そして、ワーク１２の寸法の計測が終わると、アーム１２２は逆方向に回動して、再び図１５の上段に示すように、センサ距離が縮められ、かつ第１カバー片１２５および第２カバー片１２６が閉じた状態に戻る。
【０１１７】
なお、このようなアーム１２２の回動およびタレット刃物台７の移動は、実施の形態１における支柱２２の伸縮等と同じく、図示しない制御装置によって制御される。
【０１１８】
また、本実施の形態において、センサモジュール１２０のアーム１２２の回動軸となる駆動軸１２４ａは、タレット刃物台７の回転軸と平行であるとした。しかしながら、駆動軸１２４ａは別の方向を向いていてもよい。
【０１１９】
要するに、駆動軸１２４ａの方向は、アーム１２２を回動させることで、タレット刃物台７の回転の妨げとならず、計測対象のワークの直径を直接計測できるようにセンサ距離を伸縮させることが可能な方向であればよい。
【０１２０】
以上説明したように、本発明の工作機械の一例としてのタレット旋盤によれば、センサ２４がカバー片で覆われることにより切粉やクーラントから保護され、センサ２４の長寿命化が図られるとともに、タレット旋盤の小型化に役立つ次のような多くの特徴が得られる。
【０１２１】
すなわち、センサ２４、ならびに、カバー片およびカバー片を開閉する機構の全てがタレットの工具取り付け面に締結される基台上に設けられるので、従来のようにセンサを取り付けるためのアームをタレット刃物台と別体に設ける構成とは異なり、機内の空間が無駄に占有されることがない。また、他の工具取り付け面への刃物着脱の邪魔になりにくい。
【０１２２】
さらには、基台から上部の構造は、工具取り付け面に取り付けられるセンサモジュールとして、タレット３とは独立して設計でき、また、タレット３には従来のアームのような複雑な機構を付け加えない。そのため、タレット旋盤の合理的な設計開発が可能となり、タレット旋盤の信頼性の向上にも役立つ。
【０１２３】
以上、本発明の工作機械の一例としてのタレット旋盤について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【０１２４】
例えば、駆動機構を、エアシリンダに代えて、オイルシリンダ、電磁ソレノイド、または電気モータで実現することも、もちろん可能である。
【０１２５】
また、センサモジュール１２０を用いてワークの直径以外の寸法を計測してもよい。例えば、中ぐり加工により形成される穴の直径である穴の内径を計測してもよい。
【０１２６】
また、センサ２４はタッチ式のセンサでなくてもよく、光学的にワークの形状および位置等を計測するセンサでもよい。さらには、寸法以外の温度等の物性値を計測するセンサであってもよい。
【０１２７】
また、回転式の工具選択機構としてのタレットを備える工作機械には、タレット旋盤以外にも、マシニングセンタなどがあり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る工作機械は、例えばタレット旋盤やマシニングセンタといった、工具選択機構としてのタレットを有する工作機械として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるカバーが開いた状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図２】カバーが閉じた状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図３】カバーの開状態および閉状態を安定的に保持する機構を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図５】図４に示す状態からアームが９０度回動した状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図６】図５に示す状態からアームがさらに９０度回動した状態のセンサモジュールの外観を示す拡大斜視図である。
【図７】実施の形態２のセンサモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】カムの外観を示す斜視図である。
【図９】ギアボックスの内部構造の概要を示す図である。
【図１０】カムが移動する様子を示す模式図である。
【図１１】第１カバー片および第２カバー片が閉じた状態を示す図である。
【図１２】第１カバー片および第２カバー片が完全に開く前の状態を示す図である。
【図１３】第１カバー片および第２カバー片が完全に開いた状態を示す図である。
【図１４】第１カバー片および第２カバー片が開く際のセンサモジュールの動作の流れを示す図である。
【図１５】ワークの直径を計測する際の、センサモジュールとワークとの位置関係の一例を示す図である。
【図１６】一般的なタレット旋盤の一例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１ タレット旋盤
２ 主軸
３ タレット
４ ベッド
５ 主軸台
６ 主軸チャック
７ タレット刃物台
８ インデックス機構
９ タレットスライド
１０ 工具取り付け面
１１ 工具
１２ ワーク
２１ 基台
２２ 支柱
２２ａ 支柱脚部
２２ｂ 支柱頭部
２４ センサ
２５、２６ カバー片
３２ プランジャ
３３、３４ リンク
３５ ブラケット
１２２ アーム
１２３ カム
１２３ ギアボックス
１２３ａ ギアケース
１２３ｂ 第１ギア
１２３ｃ 第２ギア
１２３ｄ 第３ギア
１２３ｅ 突起
１２４ 駆動部
１２４ａ 駆動軸
１２５ 第１カバー片
１２５ｂ 第１リンク
１２６ カバー片
１２６ｂ 第２リンク
１２７ 後部カバー
１２８ カム
１２８ａ カム溝
１２８ｂ スライド部材取付部
１２９ スライド部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、
複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、
前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、
前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、
前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、
前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片と
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記基台にて支持され、
前記工作機械は、さらに、
前記可動部を前記タレット刃物台の径方向に往復動させる駆動機構と、
前記可動部と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、
前記可動部と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記工作機械は、さらに、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを閉じる方向に付勢する弾性体を備え、
前記第１のリンクと前記第２のリンクとは、前記可動部が動くに連れて、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを、閉じた位置と開いた位置との間で最も広く開く位置を通過して移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記可動部にて支持され、
前記工作機械は、さらに、
前記可動部を前記基台に対して回転させる駆動機構と、
前記可動部に対し、前記可動部の回動軸と平行な方向に移動可能に取り付けられたスライド部材と、
前記可動部の前記基台に対する回動を、前記スライド部材の並進に変換する変換機構と、
前記スライド部材と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、
前記スライド部材と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項５】
タレット刃物台の回転軸の周囲に複数設けられる工具取り付け面の１つに取り付けられるセンサモジュールであって、
前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、
前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、
前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、
前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片と
を備えることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項１】
主軸に把持されたワークを加工する工作機械であって、
複数の工具取り付け面を有するタレット刃物台と、
前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、
前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、
前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、
前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片と
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記基台にて支持され、
前記工作機械は、さらに、
前記可動部を前記タレット刃物台の径方向に往復動させる駆動機構と、
前記可動部と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、
前記可動部と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記工作機械は、さらに、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを閉じる方向に付勢する弾性体を備え、
前記第１のリンクと前記第２のリンクとは、前記可動部が動くに連れて、前記第１のカバー片と前記第２のカバー片とを、閉じた位置と開いた位置との間で最も広く開く位置を通過して移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記第１のカバー片および第２のカバー片は、前記可動部にて支持され、
前記工作機械は、さらに、
前記可動部を前記基台に対して回転させる駆動機構と、
前記可動部に対し、前記可動部の回動軸と平行な方向に移動可能に取り付けられたスライド部材と、
前記可動部の前記基台に対する回動を、前記スライド部材の並進に変換する変換機構と、
前記スライド部材と前記第１のカバー片とを連結する第１のリンクと、
前記スライド部材と前記第２のカバー片とを連結する第２のリンクと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項５】
タレット刃物台の回転軸の周囲に複数設けられる工具取り付け面の１つに取り付けられるセンサモジュールであって、
前記工具取り付け面の１つに取り付けられた基台と、
前記基台に回動可能または直動可能に取り付けられ、回動または直動するにつれて前記基台が取り付けられた工具取り付け面との距離を変更自在な可動部と、
前記可動部に取り付けられ、前記ワークの寸法を計測するセンサと、
前記可動部が前記基台に対して回動または直動するにつれて開閉し、閉じた位置で前記センサを覆う第１のカバー片および第２のカバー片と
を備えることを特徴とするセンサモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１２５８５２（Ｐ２００９−１２５８５２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２８５５（Ｐ２００７−３０２８５５）
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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