JPH02279258A - 工作機械に於ける工具損傷検出装置 - Google Patents
工作機械に於ける工具損傷検出装置Info
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- JPH02279258A JPH02279258A JP8916589A JP8916589A JPH02279258A JP H02279258 A JPH02279258 A JP H02279258A JP 8916589 A JP8916589 A JP 8916589A JP 8916589 A JP8916589 A JP 8916589A JP H02279258 A JPH02279258 A JP H02279258A
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- wave
- sensor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、各種旋盤やボール盤等の工作機械に於ける加
工作用時の工具の損傷を、当該工具の損傷時に発生する
アコースティックエミッション波（以下、ＡＥ波と略称
する）を利用して検出する装置に関するものである。
工作用時の工具の損傷を、当該工具の損傷時に発生する
アコースティックエミッション波（以下、ＡＥ波と略称
する）を利用して検出する装置に関するものである。
（従来の技術及びその問題点）
工作機械に於いて切削工具が加工作用中に損傷すると、
一般に２００ ＫＨｚ以上のＡＥ波と呼称される超音波
が発生するので、このＡＥ波の発生を利用して工具の損
傷を自動的に検出するようにした工具損傷検出装置が知
られている。
一般に２００ ＫＨｚ以上のＡＥ波と呼称される超音波
が発生するので、このＡＥ波の発生を利用して工具の損
傷を自動的に検出するようにした工具損傷検出装置が知
られている。
然して従来のこの種の工具損傷検出装置は、工具やワー
クを回転駆動する主軸を支承する主軸台にＡＥ波波山出
用センサー取付けていたため、主軸と主軸台との間の軸
受部で工具損傷に伴うＡＥ波が大幅に減衰し、誤動作の
ない高精度の検出を行うためには検出信号処理回路の精
度を充分に高めておく必要があり、コスト高になる欠点
があった。
クを回転駆動する主軸を支承する主軸台にＡＥ波波山出
用センサー取付けていたため、主軸と主軸台との間の軸
受部で工具損傷に伴うＡＥ波が大幅に減衰し、誤動作の
ない高精度の検出を行うためには検出信号処理回路の精
度を充分に高めておく必要があり、コスト高になる欠点
があった。
又、実開昭６２−７８２４９号明細書及び図面に記載の
ように、主軸の周囲に液体充填室を形成し、この液体充
填室に充填された液体を介して工具損傷に伴うＡＥ波を
主軸台側のＡＥ波波山出用センサー伝達することも考え
られているが、前記の液一体充填室の形成と当該液体充
填室への液体の充填のために大幅なコストアップは免れ
ず、実用的でない。
ように、主軸の周囲に液体充填室を形成し、この液体充
填室に充填された液体を介して工具損傷に伴うＡＥ波を
主軸台側のＡＥ波波山出用センサー伝達することも考え
られているが、前記の液一体充填室の形成と当該液体充
填室への液体の充填のために大幅なコストアップは免れ
ず、実用的でない。
（課題を解決するための手段）
本考案は上記のような従来の問題点を解決するために、
工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置を提案す
るものである。
工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置を提案す
るものである。
（考案の作用）
前記主軸に取付けられて回転駆動されるワークを切削工
具で加工する場合、又は前記主軸に取付けられて回転駆
動される切削工具によりワークを加工する場合、の何れ
に於いても、前記切削工具が切削加工中に損傷したとき
に発生するＡＥ波は、前記主軸に取付けられているワー
クと主軸とを経由して、若しくは前記主軸のみを経由し
て、当該主軸に取付けられている前記ＡＥ波検出用セン
サーに伝達され、当該センサーに於いて電気信号に変換
される。このＡＥ波検出電気信号が、前記非接触電気結
合手段の１次側と２次側との間の電磁気誘導作用等を介
して、回転する主軸側である１次側から非回転部材側で
ある２次側に非接触状態で伝達され、この２次側に再現
されたＡＥ波検出信号が前記検出信号処理回路に於いて
処理され、ＡＥ波検出に伴う必要な処置、例えば主軸の
自動停止や警報器の作動を行わせることが出来る。
具で加工する場合、又は前記主軸に取付けられて回転駆
動される切削工具によりワークを加工する場合、の何れ
に於いても、前記切削工具が切削加工中に損傷したとき
に発生するＡＥ波は、前記主軸に取付けられているワー
クと主軸とを経由して、若しくは前記主軸のみを経由し
て、当該主軸に取付けられている前記ＡＥ波検出用セン
サーに伝達され、当該センサーに於いて電気信号に変換
される。このＡＥ波検出電気信号が、前記非接触電気結
合手段の１次側と２次側との間の電磁気誘導作用等を介
して、回転する主軸側である１次側から非回転部材側で
ある２次側に非接触状態で伝達され、この２次側に再現
されたＡＥ波検出信号が前記検出信号処理回路に於いて
処理され、ＡＥ波検出に伴う必要な処置、例えば主軸の
自動停止や警報器の作動を行わせることが出来る。
（実施例）
以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。
する。
第１図に於いて、■はタレット旋盤に於ける主軸台であ
り、先端にワーク２を把持する自動チャック３を備えた
主軸４を回転可能に支承している。５は周囲に複数の工
具が等間隔おきに取付けられるタレットであって、図で
は前記ワーク２を切削加工する１本の切削工具６のみが
タレット５に取付けられた状態を示し、他の工具は図示
省略している。
り、先端にワーク２を把持する自動チャック３を備えた
主軸４を回転可能に支承している。５は周囲に複数の工
具が等間隔おきに取付けられるタレットであって、図で
は前記ワーク２を切削加工する１本の切削工具６のみが
タレット５に取付けられた状態を示し、他の工具は図示
省略している。
前記主軸４は、主軸台１に回転のみ可能に支承された主
軸本体４ａと、当該主軸本体４ａ内を軸心方向に摺動し
て前記自動チャック３を開閉駆動する筒袖部４ｂとから
成り、７は前記筒袖部４ｂを介して自動チャック３を開
閉する油圧シリンダーユニットである。前記筒袖部４ｂ
と油圧シリンダーユニット７とは前記主軸本体４ａと一
体に回転するが、当該筒軸部４ｂの後端にＡＥ波検出ユ
ニット８が取付けられている。
軸本体４ａと、当該主軸本体４ａ内を軸心方向に摺動し
て前記自動チャック３を開閉駆動する筒袖部４ｂとから
成り、７は前記筒袖部４ｂを介して自動チャック３を開
閉する油圧シリンダーユニットである。前記筒袖部４ｂ
と油圧シリンダーユニット７とは前記主軸本体４ａと一
体に回転するが、当該筒軸部４ｂの後端にＡＥ波検出ユ
ニット８が取付けられている。
前記ＡＥ波検出ユニット８は、第２図及び第３図に示す
ように、前記主軸４に於ける筒軸部４ｂの後端外周に形
成した雄ねじ部９を利用して当該筒軸部４ｂの後端にね
じ嵌合させたベース部材１０と、このベース部材１０に
於ける後端小径筒部Ｉｌの外周に形成した雄ねじ部１２
を利用して当該ベース部材ＩＯの後端にねじ嵌合させた
キャップ状部材１３と、当該キャップ状部材１３の内側
に軸受Ｉ４により前記主軸４（筒軸部４ｂ）と同心状態
で相対回転のみ可能に支承した非回転部材１５とを備え
、前記ベース部材１０の後端小径筒部１１に於ける底面
１１ａには、セラミック板等の硬質絶縁板１６を介して
ＡＥ波検出用センサー（圧電素子）１７が固着され、こ
のセンサー１７を覆うように前記ベース部材１０の後端
小径筒部１１内に嵌合固定されたジュラコン等のプラス
ティック製麦は座１８に、非接触電気結合手段としての
誘導トランス１９の１次側コイル２０ａを内蔵したフェ
ライトコア２０ｂが、当該１次側コイル２０ａが主軸４
（筒袖部４ｂ）と同心状態で且つ前記受は座１８の後端
面と面一になるように、埋設されている。又、前記非回
転部材１５の前端には、前記誘導トランスＩ９の２次側
コイル２１ａを内蔵したフェライトコア２１ｂが、当該
２次側コイル２１ａが主軸４（筒袖部４ｂ）と同心状態
で且つ前記１次側コイル２０ａと微小間隙を隔てて対向
するように、埋設されている。
ように、前記主軸４に於ける筒軸部４ｂの後端外周に形
成した雄ねじ部９を利用して当該筒軸部４ｂの後端にね
じ嵌合させたベース部材１０と、このベース部材１０に
於ける後端小径筒部Ｉｌの外周に形成した雄ねじ部１２
を利用して当該ベース部材ＩＯの後端にねじ嵌合させた
キャップ状部材１３と、当該キャップ状部材１３の内側
に軸受Ｉ４により前記主軸４（筒軸部４ｂ）と同心状態
で相対回転のみ可能に支承した非回転部材１５とを備え
、前記ベース部材１０の後端小径筒部１１に於ける底面
１１ａには、セラミック板等の硬質絶縁板１６を介して
ＡＥ波検出用センサー（圧電素子）１７が固着され、こ
のセンサー１７を覆うように前記ベース部材１０の後端
小径筒部１１内に嵌合固定されたジュラコン等のプラス
ティック製麦は座１８に、非接触電気結合手段としての
誘導トランス１９の１次側コイル２０ａを内蔵したフェ
ライトコア２０ｂが、当該１次側コイル２０ａが主軸４
（筒袖部４ｂ）と同心状態で且つ前記受は座１８の後端
面と面一になるように、埋設されている。又、前記非回
転部材１５の前端には、前記誘導トランスＩ９の２次側
コイル２１ａを内蔵したフェライトコア２１ｂが、当該
２次側コイル２１ａが主軸４（筒袖部４ｂ）と同心状態
で且つ前記１次側コイル２０ａと微小間隙を隔てて対向
するように、埋設されている。
２２は前記非回転部材１５の廻り止め手段であって、前
記非回転部材１５の後端部に外嵌する状態で固定、ねじ
２３によって当該非回転部材１５に固定された廻り止め
リング２４と、当該廻り止めリング２４に一端が螺嵌さ
れ且つ他端が主軸台１等に固定された廻り止めロッド２
５とから構成されている。尚、廻り止めロッド２５の先
端で廻り止めリング２４を非回転部材１５に固定するよ
うにして、前記固定ねじ２３を省くことも出来る。
記非回転部材１５の後端部に外嵌する状態で固定、ねじ
２３によって当該非回転部材１５に固定された廻り止め
リング２４と、当該廻り止めリング２４に一端が螺嵌さ
れ且つ他端が主軸台１等に固定された廻り止めロッド２
５とから構成されている。尚、廻り止めロッド２５の先
端で廻り止めリング２４を非回転部材１５に固定するよ
うにして、前記固定ねじ２３を省くことも出来る。
第４図に示すように、前記誘導トランス１９の１次側コ
イル２０ａは前記ＡＥ波波山出用センサー７に接続され
、２次側コイル２１ａは検出信号処理回路２６を構成す
る帯域増幅器２７に接続されている。前記検出信号処理
回路２６は、基本的に従来周知のものであって、前記帯
域増幅器２７の出力信号を検波する検波器２８、及び検
波出力信号が前以って設定された閾値より大きいか否か
を判別する比較器２９等から構成され、検波出力信号が
前以って設定された閾値より大きい場合に検出信号処理
回路２６（前記比較器２９）より出力される工具損傷検
出信号３０は、当該タレット旋盤を数値制御する制御器
３１に入力され、主軸４を自動停止させると共に警報器
を作動させる。
イル２０ａは前記ＡＥ波波山出用センサー７に接続され
、２次側コイル２１ａは検出信号処理回路２６を構成す
る帯域増幅器２７に接続されている。前記検出信号処理
回路２６は、基本的に従来周知のものであって、前記帯
域増幅器２７の出力信号を検波する検波器２８、及び検
波出力信号が前以って設定された閾値より大きいか否か
を判別する比較器２９等から構成され、検波出力信号が
前以って設定された閾値より大きい場合に検出信号処理
回路２６（前記比較器２９）より出力される工具損傷検
出信号３０は、当該タレット旋盤を数値制御する制御器
３１に入力され、主軸４を自動停止させると共に警報器
を作動させる。
主軸４の先端の自動チャック３にワーク２を把持させ、
主軸４を介して前記ワーク２を回転駆動させた状態でタ
レット５にセットされている切削工具６で前記ワーク２
を切削加工するのであるが、前記主軸４の回転により、
ＡＥ波検出ユニット８に於けるベース部材ＩＯ、キャッ
プ状部材１３、ＡＥ波波山出用センサー１フ受は座１８
、及び誘導トランス１９の１次側コイル２０ａが主軸４
と一体に回転する。然してキャップ状部材１３内の非回
転部材１５は廻り止め手段２２によって固定されている
ので、当該非回転部材１５に保持されている誘導コイル
１９の２次側コイル２１ａは、主軸４と一体には回転し
ない状態で、主軸４と一体に回転する１次側コイル２０
ａと微小間隙を隔てて対向している。又、両コイル２０
ａ、２１ａは主軸４と同心状態であるから両コイル２０
ａ２１ａの相対位置関係は変わらず、従って両コイル２
０ａ、２１ａ間での電磁気誘導作用は支障なく行われる
状況にある。
主軸４を介して前記ワーク２を回転駆動させた状態でタ
レット５にセットされている切削工具６で前記ワーク２
を切削加工するのであるが、前記主軸４の回転により、
ＡＥ波検出ユニット８に於けるベース部材ＩＯ、キャッ
プ状部材１３、ＡＥ波波山出用センサー１フ受は座１８
、及び誘導トランス１９の１次側コイル２０ａが主軸４
と一体に回転する。然してキャップ状部材１３内の非回
転部材１５は廻り止め手段２２によって固定されている
ので、当該非回転部材１５に保持されている誘導コイル
１９の２次側コイル２１ａは、主軸４と一体には回転し
ない状態で、主軸４と一体に回転する１次側コイル２０
ａと微小間隙を隔てて対向している。又、両コイル２０
ａ、２１ａは主軸４と同心状態であるから両コイル２０
ａ２１ａの相対位置関係は変わらず、従って両コイル２
０ａ、２１ａ間での電磁気誘導作用は支障なく行われる
状況にある。
上記のように回転駆動されているワーク２を切削工具６
により加工しているとき、当該切削工具６に折損等の損
傷が生じると、発生するＡＥ波は、当該工具６と接触し
ているワーク２から主軸４（筒袖部４ｂ）、ＡＥ波検出
ユニット８に於けるベース部材ＩＯ１及び硬質絶縁板Ｉ
６を経由してＡＥ波波山出用センサー１フ伝達され、当
該センサー１７にＡＥ波に対応した電気信号が生じる。
により加工しているとき、当該切削工具６に折損等の損
傷が生じると、発生するＡＥ波は、当該工具６と接触し
ているワーク２から主軸４（筒袖部４ｂ）、ＡＥ波検出
ユニット８に於けるベース部材ＩＯ１及び硬質絶縁板Ｉ
６を経由してＡＥ波波山出用センサー１フ伝達され、当
該センサー１７にＡＥ波に対応した電気信号が生じる。
この電気信号は、誘導トランス１９の１次側コイル２０
ａと２次側コイル２１ａとの間の非接触電磁気誘導作用
により、回転していない２次側コイル２１ａの回路に伝
達され、当該２次側コイル２１ａの回路に再現された電
気信号が検出信号処理回路２６に於いて従来周知の如く
処理される。即ち、前記２次側コイル２１ａの回路に再
現された電気信号の内、所定周波数帯域部分のみが帯域
増幅器２７により増幅され、検波器２８により検波され
る。この検波出力信号が前以って設定された閾値より大
きいか否かが比較器２９に於いて比較され、閾値より大
きい場合には工具損傷検出信号３０が出力され、制御器
３１が主軸４を自動停止させると共に警報器を作動させ
る。
ａと２次側コイル２１ａとの間の非接触電磁気誘導作用
により、回転していない２次側コイル２１ａの回路に伝
達され、当該２次側コイル２１ａの回路に再現された電
気信号が検出信号処理回路２６に於いて従来周知の如く
処理される。即ち、前記２次側コイル２１ａの回路に再
現された電気信号の内、所定周波数帯域部分のみが帯域
増幅器２７により増幅され、検波器２８により検波され
る。この検波出力信号が前以って設定された閾値より大
きいか否かが比較器２９に於いて比較され、閾値より大
きい場合には工具損傷検出信号３０が出力され、制御器
３１が主軸４を自動停止させると共に警報器を作動させ
る。
尚、工具を回転駆動するタイプの工作機械、例えばボー
ル盤等の工作機械に於ける工具回転駆動用主軸の後端に
前記ＡＥ波検出ユニット８を取付けて実施することも出
来る。又、非接触電気結合手段として、電磁気誘導作用
により非接触で電気的に結合する誘導トランス１９を使
用したが、静電誘導作用を利用する非接触電気結合手段
を利用することも可能である。更に、主軸に対するＡＥ
波波山出用センサー１フ取付は位置や取付は構造、或い
は主軸後端に対する非接触電気結合手段の１次側の取付
は構造、若しくは当該非接触電気結合手段の２次側を保
持する非回転部材の支持構造等は、上記実施例に限定さ
れない。
ル盤等の工作機械に於ける工具回転駆動用主軸の後端に
前記ＡＥ波検出ユニット８を取付けて実施することも出
来る。又、非接触電気結合手段として、電磁気誘導作用
により非接触で電気的に結合する誘導トランス１９を使
用したが、静電誘導作用を利用する非接触電気結合手段
を利用することも可能である。更に、主軸に対するＡＥ
波波山出用センサー１フ取付は位置や取付は構造、或い
は主軸後端に対する非接触電気結合手段の１次側の取付
は構造、若しくは当該非接触電気結合手段の２次側を保
持する非回転部材の支持構造等は、上記実施例に限定さ
れない。
（考案の効果）
以上のように本考案による工具損傷検出装置によれば、
工具損傷時に発生するＡ、Ｅ波を主軸に取付けられてい
るＡＥ波波山出用センサー直接検出、１８・・・プラス
ティック製麦は座、１９・・・非接触電気結合手段とし
ての誘導トランス、２０ａ・・・１次側コイル、２１ａ
・・・２次側コイル、２２・・・非回転部材１５の廻り
止め手段、２４・・・廻り止めリング、２５・・・廻り
止めロッド、２６・・・検出信号処理回路、２７・・・
帯域増幅器、２８・・・検波器、２９・・・比較器、３
０・・・工具損傷検出信号、３１・・・制御器実用新案
登録出願人 大昭和精機株式会社第 ３１ 第 ２ 図 ｇＥ ４ 図 手続ネｘｉ？正書（方式） 平成元年８月２１日 １、事件の表示 平成 １年 特 願 第８９１６５号 ２、発明の名称 工作機械に於ける工具損傷検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人名称二 大
昭和精機株式会社 ４４代理人〒６６０ （１）、明細書第１頁第２行の「考案の名称Ｊとあるを
、 「発明の名称１と訂正する。
工具損傷時に発生するＡ、Ｅ波を主軸に取付けられてい
るＡＥ波波山出用センサー直接検出、１８・・・プラス
ティック製麦は座、１９・・・非接触電気結合手段とし
ての誘導トランス、２０ａ・・・１次側コイル、２１ａ
・・・２次側コイル、２２・・・非回転部材１５の廻り
止め手段、２４・・・廻り止めリング、２５・・・廻り
止めロッド、２６・・・検出信号処理回路、２７・・・
帯域増幅器、２８・・・検波器、２９・・・比較器、３
０・・・工具損傷検出信号、３１・・・制御器実用新案
登録出願人 大昭和精機株式会社第 ３１ 第 ２ 図 ｇＥ ４ 図 手続ネｘｉ？正書（方式） 平成元年８月２１日 １、事件の表示 平成 １年 特 願 第８９１６５号 ２、発明の名称 工作機械に於ける工具損傷検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人名称二 大
昭和精機株式会社 ４４代理人〒６６０ （１）、明細書第１頁第２行の「考案の名称Ｊとあるを
、 「発明の名称１と訂正する。
（２）、同害同頁第４行の「実用新案登録請求の範囲」
とあるを、 「特許請求の範囲」と訂正する。
とあるを、 「特許請求の範囲」と訂正する。
（３）、同害同頁第１４行の「考案の詳細な説明」とあ
るを、 「発明の詳細な説明」と訂正する。
るを、 「発明の詳細な説明」と訂正する。
以上
６゜
補正の対象
発明の名称、特許請求の範囲、
発明の詳細な説明
手続補正書く自船
平成元年８月２１日
１、事件の表示
平成 １年 特 願 第８９１６５号
２、発明の名称
工作機械に於ける工具損傷検出装置
３゜補正をする者 事件との関係 出願人名称−大昭
和精機株式会社 ４、代理人〒６６０ 明細書全文 ６、補正の内容 明細書を別紙のとおりに全文訂正する。
和精機株式会社 ４、代理人〒６６０ 明細書全文 ６、補正の内容 明細書を別紙のとおりに全文訂正する。
明 細 書
１、発明の名称
工作機械に於ける工具損傷検出装置
２、特許請求の範囲
工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置。
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置。
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野）
本発明は、各種旋盤やボール盤等の工作機械に於ける加
工作用時の工具の損傷を、当該工具の損傷時に発生する
アコースティックエミッション波（以下、ＡＥ波と略称
する）を利用して検出する装置に関するものである。
工作用時の工具の損傷を、当該工具の損傷時に発生する
アコースティックエミッション波（以下、ＡＥ波と略称
する）を利用して検出する装置に関するものである。
（従来の技術及びその問題点）
工作機械に於いて切削工具が加工作用中に損傷すると、
一般に２００ ＫＨｚ以上のＡＥ波と呼称される超音波
が発生するので、このＡＥ波の発生を利用して工具の損
傷を自動的に検出するようにした工具損傷検出装置が知
られている。
一般に２００ ＫＨｚ以上のＡＥ波と呼称される超音波
が発生するので、このＡＥ波の発生を利用して工具の損
傷を自動的に検出するようにした工具損傷検出装置が知
られている。
然して従来のこの種の工具損傷検出装置は、工具やワー
クを回転駆動する主軸を支承する主軸台にＡＥ波波山出
用センサー取付けていたため、主軸と主軸台との間の軸
受部で工具損傷に伴うＡＥ波が大幅に減衰し、誤動作の
ない高精度の検出を行うためには検出信号処理回路の精
度を充分に高めてお（必要があり、コスト高になる欠点
があった。
クを回転駆動する主軸を支承する主軸台にＡＥ波波山出
用センサー取付けていたため、主軸と主軸台との間の軸
受部で工具損傷に伴うＡＥ波が大幅に減衰し、誤動作の
ない高精度の検出を行うためには検出信号処理回路の精
度を充分に高めてお（必要があり、コスト高になる欠点
があった。
又、実開昭６２−７８２４９号明細書及び図面に記載の
ように、主軸の周囲に液体充填室を形成し、この液体充
填室に充填された液体を介して工具損傷に伴うＡＥ波を
主軸台側のＡＥ波波山出用センサー伝達することも考え
られているが、前記の液体充填室の形成と当該液体充填
室への液体の充填のために大幅なコストアップは免れず
、実用的でない。
ように、主軸の周囲に液体充填室を形成し、この液体充
填室に充填された液体を介して工具損傷に伴うＡＥ波を
主軸台側のＡＥ波波山出用センサー伝達することも考え
られているが、前記の液体充填室の形成と当該液体充填
室への液体の充填のために大幅なコストアップは免れず
、実用的でない。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記のような従来の問題点を解決するために、
工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置を提案す
るものである。
工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置を提案す
るものである。
（発明の作用）
前記主軸に取付けられて回転駆動されるワークを切削工
具で加工する場合、又は前記主軸に取付けられて回転駆
動される切削工具によりワークを加工する場合、の何れ
に於いても、前記切削工具が切削加工中に損傷したとき
に発生するＡＥ波は、前記主軸に取付けられているワー
クと主軸とを経由して、若しくは前記主軸のみを経由し
て、当該主軸に取付けられている前記ＡＥ波波山出用セ
ンサー伝達され、当該センサーに於いて電気信号に変換
される。このＡＥ波検出電気信号が、前記非接触電気結
合手段の１次側と２次側との間の電磁気誘導作用等を介
して、回転する主軸側である１次側から非回転部材側で
ある２次側に非接触状態で伝達され、この２次側に再現
されたＡＥ波検出信号が前記検出信号処理回路に於いて
処理され、ＡＥ波検出に伴う必要な処置、例えば主軸の
自動停止や警報器の作動を行わせることが出来る。
具で加工する場合、又は前記主軸に取付けられて回転駆
動される切削工具によりワークを加工する場合、の何れ
に於いても、前記切削工具が切削加工中に損傷したとき
に発生するＡＥ波は、前記主軸に取付けられているワー
クと主軸とを経由して、若しくは前記主軸のみを経由し
て、当該主軸に取付けられている前記ＡＥ波波山出用セ
ンサー伝達され、当該センサーに於いて電気信号に変換
される。このＡＥ波検出電気信号が、前記非接触電気結
合手段の１次側と２次側との間の電磁気誘導作用等を介
して、回転する主軸側である１次側から非回転部材側で
ある２次側に非接触状態で伝達され、この２次側に再現
されたＡＥ波検出信号が前記検出信号処理回路に於いて
処理され、ＡＥ波検出に伴う必要な処置、例えば主軸の
自動停止や警報器の作動を行わせることが出来る。
（実施例）
以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。
する。
第１図に於いて、１はタレット旋盤に於ける主軸台であ
り、先端にワーク２を把持する自動チャック３を備えた
主軸４を回転可能に支承している。５は周囲に複数の工
具が等間隔おきに取付けられるタレットであって、図で
は前記ワーク２を切削加工する１本の切削工具６のみが
タレット５に取付けられた状態を示し、他の工具は図示
省略している。
り、先端にワーク２を把持する自動チャック３を備えた
主軸４を回転可能に支承している。５は周囲に複数の工
具が等間隔おきに取付けられるタレットであって、図で
は前記ワーク２を切削加工する１本の切削工具６のみが
タレット５に取付けられた状態を示し、他の工具は図示
省略している。
前記主軸４は、主軸台ｌに回転のみ可能に支承された主
軸本体４ａと、当該主軸本体４ａ内を軸心方向に摺動し
て前記自動チャック３を開閉駆動する筒軸部４ｂとから
成り、７は前記筒軸部４ｂを介して自動チャック３を開
閉する油圧シリンダーユニットである。前記筒軸部４ｂ
と油圧シリンダーユニット７とは前記主軸本体４ａと一
体に回転するが、当該筒軸部４ｂの後端にＡＥ波検出ユ
ニット８が取付けられている。
軸本体４ａと、当該主軸本体４ａ内を軸心方向に摺動し
て前記自動チャック３を開閉駆動する筒軸部４ｂとから
成り、７は前記筒軸部４ｂを介して自動チャック３を開
閉する油圧シリンダーユニットである。前記筒軸部４ｂ
と油圧シリンダーユニット７とは前記主軸本体４ａと一
体に回転するが、当該筒軸部４ｂの後端にＡＥ波検出ユ
ニット８が取付けられている。
前記ＡＥ波検出ユニット８は、第２図及び第３図に示す
ように、前記主軸４に於ける筒袖部４ｂの後端外周に形
成した雄ねじ部９を利用して当該筒軸部４ｂの後端にね
じ嵌合させたベース部材１０と、このベース部材１０に
於ける後端小径筒部１１の外周に形成した雄ねじ部１２
を利用して当該ベース部材１０の後端にねじ嵌合させた
キャップ状部材１３と、当該キャップ状部材１３の内側
に軸受１４により前記主軸４（筒軸部４ｂ）と同心状態
で相対回転のみ可能に支承した非回転部材１５とを備え
、前記ベース部材１０の後端小径筒部１１に於ける底面
１１ａには、セラミック板等の硬質絶縁板１６を介して
ＡＥ波波山出用センサー圧電素子）１７が固着され、こ
のセンサー１７を覆うように前記ベース部材ＩＯの後端
小径筒部１１内に嵌合固定されたジュラコン等のプラス
ティック製麦は座１８に、非接触電気結合手段としての
誘導トランス１９の１次側コイル２０ａを内蔵したフェ
ライトコア２０ｂが、当該１次側コイル２０ａが主軸４
（筒軸部４ｂ）と同心状態で且つ前記受は座１８の後端
面と面一になるように、埋設されている。又、前記非回
転部材１５の前端には、前記誘導トランス１９の２次側
コイル２１ａを内蔵したフェライトコア２１ｂが、当該
２次側コイル２１ａが主軸４（筒袖部４ｂ）と同心状態
で且つ前記１次側コイル２０ａと微小間隙を隔てて対向
するように、埋設されている。
ように、前記主軸４に於ける筒袖部４ｂの後端外周に形
成した雄ねじ部９を利用して当該筒軸部４ｂの後端にね
じ嵌合させたベース部材１０と、このベース部材１０に
於ける後端小径筒部１１の外周に形成した雄ねじ部１２
を利用して当該ベース部材１０の後端にねじ嵌合させた
キャップ状部材１３と、当該キャップ状部材１３の内側
に軸受１４により前記主軸４（筒軸部４ｂ）と同心状態
で相対回転のみ可能に支承した非回転部材１５とを備え
、前記ベース部材１０の後端小径筒部１１に於ける底面
１１ａには、セラミック板等の硬質絶縁板１６を介して
ＡＥ波波山出用センサー圧電素子）１７が固着され、こ
のセンサー１７を覆うように前記ベース部材ＩＯの後端
小径筒部１１内に嵌合固定されたジュラコン等のプラス
ティック製麦は座１８に、非接触電気結合手段としての
誘導トランス１９の１次側コイル２０ａを内蔵したフェ
ライトコア２０ｂが、当該１次側コイル２０ａが主軸４
（筒軸部４ｂ）と同心状態で且つ前記受は座１８の後端
面と面一になるように、埋設されている。又、前記非回
転部材１５の前端には、前記誘導トランス１９の２次側
コイル２１ａを内蔵したフェライトコア２１ｂが、当該
２次側コイル２１ａが主軸４（筒袖部４ｂ）と同心状態
で且つ前記１次側コイル２０ａと微小間隙を隔てて対向
するように、埋設されている。
２２は前記非回転部材１５の廻り止め手段であって、前
記非回転部材１５の後端部に外嵌する状態で固定ねじ２
３によって当該非回転部材１５に固定された廻り止めリ
ング２４と、当該廻り止めリング２４に一端が螺嵌され
且つ他端が主軸台１等に固定された廻り止めロッド２５
とから構成されている。尚、廻り止めロッド２５の先端
で廻り止めリング２４を非回転部材１５に固定するよう
にして、前記固定ねじ２３を省くことも出来る。
記非回転部材１５の後端部に外嵌する状態で固定ねじ２
３によって当該非回転部材１５に固定された廻り止めリ
ング２４と、当該廻り止めリング２４に一端が螺嵌され
且つ他端が主軸台１等に固定された廻り止めロッド２５
とから構成されている。尚、廻り止めロッド２５の先端
で廻り止めリング２４を非回転部材１５に固定するよう
にして、前記固定ねじ２３を省くことも出来る。
第４図に示すように、前記誘導トランス１９の１次側コ
イル２０ａは前記ＡＥ波波山出用センサー７に接続され
、２次側コイル２１ａは検出信号処理回路２６を構成す
る帯域増幅器２７に接続されている。前記検出信号処理
回路２６は、基本的に従来周知のものであって、前記帯
域増幅器２７の出力信号を検波する検波器２８、及び検
波出力信号が前以って設定された閾値より大きいか否か
を判別する比較器２９等から構成され、検波出力信号が
前以って設定された閾値より大きい場合に検出信号処理
回路２６（前記比較器２９）より出力される工具損傷検
出信号３０は、当該タレット旋盤を数値制御する制御器
３１に入力され、主軸４を自動停止させると共に警報器
を作動させる。
イル２０ａは前記ＡＥ波波山出用センサー７に接続され
、２次側コイル２１ａは検出信号処理回路２６を構成す
る帯域増幅器２７に接続されている。前記検出信号処理
回路２６は、基本的に従来周知のものであって、前記帯
域増幅器２７の出力信号を検波する検波器２８、及び検
波出力信号が前以って設定された閾値より大きいか否か
を判別する比較器２９等から構成され、検波出力信号が
前以って設定された閾値より大きい場合に検出信号処理
回路２６（前記比較器２９）より出力される工具損傷検
出信号３０は、当該タレット旋盤を数値制御する制御器
３１に入力され、主軸４を自動停止させると共に警報器
を作動させる。
主軸４の先端の自動チャック３にワーク２を把持させ、
主軸４を介して前記ワーク２を回転駆動させた状態でタ
レット５にセットされている切削工具６で前記ワーク２
を切削加工するのであるが、前記主軸４の回転により、
ＡＥ波検出ユニット８に於けるベース部材１０、キャッ
プ状部材１３、ＡＥ波波山出用センサー１フ受は座１８
、及び誘導トランス１９の１次側コイル２０ａが主軸４
と一体に回転する。然してキャップ状部材１３内の非回
転部材１５は廻り止め手段２２によって固定されている
ので、当該非回転部材１５に保持されている誘導コイル
１９の２次側コイル２１ａは、主軸４と一体には回転し
ない状態で、主軸４と一体に回転する１次側コイル２０
ａと微小間隙を隔てて対向している。又、両コイル２０
ａ、２］ａは主軸４と同心状態であるから両コイル２０
ａ２１ａの相対位置関係は変わらず、従って両コイル２
０ａ、２１ａ間での電磁気誘導作用は支障なく行われる
状況にある。
主軸４を介して前記ワーク２を回転駆動させた状態でタ
レット５にセットされている切削工具６で前記ワーク２
を切削加工するのであるが、前記主軸４の回転により、
ＡＥ波検出ユニット８に於けるベース部材１０、キャッ
プ状部材１３、ＡＥ波波山出用センサー１フ受は座１８
、及び誘導トランス１９の１次側コイル２０ａが主軸４
と一体に回転する。然してキャップ状部材１３内の非回
転部材１５は廻り止め手段２２によって固定されている
ので、当該非回転部材１５に保持されている誘導コイル
１９の２次側コイル２１ａは、主軸４と一体には回転し
ない状態で、主軸４と一体に回転する１次側コイル２０
ａと微小間隙を隔てて対向している。又、両コイル２０
ａ、２］ａは主軸４と同心状態であるから両コイル２０
ａ２１ａの相対位置関係は変わらず、従って両コイル２
０ａ、２１ａ間での電磁気誘導作用は支障なく行われる
状況にある。
上記のように回転駆動されているワーク２を切削工具６
により加工しているとき、当該切削工具６に折損等の損
傷が生じると、発生するＡＥ波は、当該工具６と接触し
ているワーク２から主軸４（筒袖部４ｂ）、ＡＥ波検出
ユニット８に於けるベース部材１０、及び硬質絶縁板１
６を経由してＡＥ波波山出用センサー１フ伝達され、当
該センサー１７にＡＥ波に対応した電気信号が生じる。
により加工しているとき、当該切削工具６に折損等の損
傷が生じると、発生するＡＥ波は、当該工具６と接触し
ているワーク２から主軸４（筒袖部４ｂ）、ＡＥ波検出
ユニット８に於けるベース部材１０、及び硬質絶縁板１
６を経由してＡＥ波波山出用センサー１フ伝達され、当
該センサー１７にＡＥ波に対応した電気信号が生じる。
この電気信号は、誘導トランス１９の１次側コイル２０
ａと２次側コイル２１ａとの間の非接触電磁気誘導作用
により、回転していない２次側コイル２１ａの回路に伝
達され、当該２次側コイル２１ａの回路に再現された電
気信号が検出信号処理回路２６に於いて従来周知の如く
処理される。即ち、前記２次側コイル２１ａの回路に再
現された電気信号の内、所定周波数帯域部分のみが帯域
増幅器２７により増幅され、検波器２８により検波され
る。この検波出力信号が前以って設定された閾値より大
きいか否かが比較器２９に於いて比較され、閾値より大
きい場合には工具損傷検出信号３０が出力され、制御器
３１が主軸４を自動停止させると共に警報器を作動させ
る。
ａと２次側コイル２１ａとの間の非接触電磁気誘導作用
により、回転していない２次側コイル２１ａの回路に伝
達され、当該２次側コイル２１ａの回路に再現された電
気信号が検出信号処理回路２６に於いて従来周知の如く
処理される。即ち、前記２次側コイル２１ａの回路に再
現された電気信号の内、所定周波数帯域部分のみが帯域
増幅器２７により増幅され、検波器２８により検波され
る。この検波出力信号が前以って設定された閾値より大
きいか否かが比較器２９に於いて比較され、閾値より大
きい場合には工具損傷検出信号３０が出力され、制御器
３１が主軸４を自動停止させると共に警報器を作動させ
る。
尚、工具を回転駆動するタイプの工作機械、例えばボー
ル盤等の工作機械に於ける工具回転駆動用主軸の後端に
前記ＡＥ波検出ユニット８を取付けて実施することも出
来る。又、非接触電気結合手段として、電磁気誘導作用
により非接触で電気的に結合する誘導トランス１９を使
用したが、静電誘導作用を利用する非接触電気結合手段
を利用することも可能である。更に、主軸に対するＡＥ
波波山出用センサー１フ取付は位置や取付は構造、或い
は主軸後端に対する非接触電気結合手段の１次側の取付
は構造、若しくは当該非接触電気結合手段の２次側を保
持する非回転部材の支持構造等は、上記実施例に限定さ
れない。
ル盤等の工作機械に於ける工具回転駆動用主軸の後端に
前記ＡＥ波検出ユニット８を取付けて実施することも出
来る。又、非接触電気結合手段として、電磁気誘導作用
により非接触で電気的に結合する誘導トランス１９を使
用したが、静電誘導作用を利用する非接触電気結合手段
を利用することも可能である。更に、主軸に対するＡＥ
波波山出用センサー１フ取付は位置や取付は構造、或い
は主軸後端に対する非接触電気結合手段の１次側の取付
は構造、若しくは当該非接触電気結合手段の２次側を保
持する非回転部材の支持構造等は、上記実施例に限定さ
れない。
（発明の効果）
以上のように本発明による工具損傷検出装置によれば、
工具損傷時に発生するＡＥ波を主軸に取付けられている
ＡＥ波波山出用センサー直接検出することが出来るので
、当該センサーまでのＡＥ波の伝播系に軸受等が介在す
る場合と比較してＡＥ波の減衰が殆どなく、比較的精度
の低い検出信号処理回路をもってしても工具の損傷検出
を誤動作なく高精度に行うことが出来る。
工具損傷時に発生するＡＥ波を主軸に取付けられている
ＡＥ波波山出用センサー直接検出することが出来るので
、当該センサーまでのＡＥ波の伝播系に軸受等が介在す
る場合と比較してＡＥ波の減衰が殆どなく、比較的精度
の低い検出信号処理回路をもってしても工具の損傷検出
を誤動作なく高精度に行うことが出来る。
又、主軸後端とこれに対向する非回転部材との間に誘導
トランス等の非接触電気結合手段を介在させるだけであ
るから、主軸周囲に液体充填室を形成しなければならな
い場合と比較して、構造が簡単で安価に実施することが
出来る。
トランス等の非接触電気結合手段を介在させるだけであ
るから、主軸周囲に液体充填室を形成しなければならな
い場合と比較して、構造が簡単で安価に実施することが
出来る。
第１図は本発明によるＡＥ波検出ユニットを取付けたタ
レット旋盤の要部を示す概略平面図、第２図はＡＥ波検
出ユニット部分の拡大断面図、第３図はその要部の分解
斜視図、第４図は検出信号処理回路の構成を説明するブ
ロック線図である。 ４・・・主軸、４ａ・・・主軸本体、４ｂ・・・筒軸部
、６・・・切削工具、８・・・ＡＥ波検出ユニット、Ｉ
Ｏ・・・ペース部材、１３・・・キャップ状部材、１５
・・・非回転部材、１７・・・ＡＥ波波山出用センサー
圧電素子）、１８・・・プラスティック製麦は座、ＩＯ
・・・非接触電気結合手段としての誘導トランス、２０
ａ・・・１次側コイル、２１ａ・・・２次側コイル、２
２・・・非回転部材１５の廻り止め手段、２４・・・廻
り止めリング、２５・・・廻り止めロッド、２６・・・
検出信号処理回路、２７・・・帯域増幅器、２８・・・
検波器、２９・・・比較器、３０・・・工具損傷検出信
号、３１・・・制御器特許出願人 大昭和精機株式会社
レット旋盤の要部を示す概略平面図、第２図はＡＥ波検
出ユニット部分の拡大断面図、第３図はその要部の分解
斜視図、第４図は検出信号処理回路の構成を説明するブ
ロック線図である。 ４・・・主軸、４ａ・・・主軸本体、４ｂ・・・筒軸部
、６・・・切削工具、８・・・ＡＥ波検出ユニット、Ｉ
Ｏ・・・ペース部材、１３・・・キャップ状部材、１５
・・・非回転部材、１７・・・ＡＥ波波山出用センサー
圧電素子）、１８・・・プラスティック製麦は座、ＩＯ
・・・非接触電気結合手段としての誘導トランス、２０
ａ・・・１次側コイル、２１ａ・・・２次側コイル、２
２・・・非回転部材１５の廻り止め手段、２４・・・廻
り止めリング、２５・・・廻り止めロッド、２６・・・
検出信号処理回路、２７・・・帯域増幅器、２８・・・
検波器、２９・・・比較器、３０・・・工具損傷検出信
号、３１・・・制御器特許出願人 大昭和精機株式会社
Claims (1)
- 工作機械のワーク又は工具を回転駆動する主軸に、工具
損傷時のアコースティックエミッション波を検出するセ
ンサーを取付け、このセンサーと検出信号処理回路とを
電磁気誘導等による非接触電気結合手段を介して接続し
、当該非接触電気結合手段の１次側と２次側とは、前記
主軸の後端とこれに対向する非回転部材とに、互いに非
接触状態で且つ前記主軸の回転中心と同心状態で分割装
着して成る工作機械に於ける工具損傷検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8916589A JPH02279258A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 工作機械に於ける工具損傷検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8916589A JPH02279258A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 工作機械に於ける工具損傷検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279258A true JPH02279258A (ja) | 1990-11-15 |
Family
ID=13963200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8916589A Pending JPH02279258A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 工作機械に於ける工具損傷検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02279258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002370141A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-24 | Toyota Motor Corp | 加工機の振動検出装置および振動検出方法 |
| JP2018505069A (ja) * | 2015-02-12 | 2018-02-22 | フランツ ケスラー ゲーエムベーハー | 工作機械および工作機械ユニット |
| JP2020015105A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162446A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Omron Tateisi Electronics Co | 工具接触検出装置 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP8916589A patent/JPH02279258A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162446A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Omron Tateisi Electronics Co | 工具接触検出装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002370141A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-24 | Toyota Motor Corp | 加工機の振動検出装置および振動検出方法 |
| JP2018505069A (ja) * | 2015-02-12 | 2018-02-22 | フランツ ケスラー ゲーエムベーハー | 工作機械および工作機械ユニット |
| JP2020015105A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| CN110757336A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-07 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置和基板处理方法 |
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