JPH0321876Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は超音波振動を利用した回転工具折損検
出用装置に使用する回転工具折損検出用案内ブツ
シユに関する。

（従来技術とその問題点） 超音波振動の一種であるアコステイツクエミツ
シヨン（音響放射、以下AEという）を利用して
切削、研削加工における工具折損を検出する検出
装置が実用化されている。これは切削加工におい
て正常切削時と工具破損時に検出される超音波振
動（AE）とでは周波数スペクトラムが異なり、
この周波数スペクトラムの違いを利用して工具の
折損検出を行うものである。尚、AEは、固体の
変形及び破壊に伴つて該固体の内部に蓄えられて
いた歪エネルギーが開放されて固有の音響パルス
となり、伝播する現象又はその波と定義される。

本来AEは極めて微弱な且つ周波数の高い超音
波振動であるから、これを利用する際にはその伝
播経路における減衰と変質とを防止するとは不可
欠であり、その意味においてAEを受波検出する
AEセンサ（以下単にセンサという）の取り付け
箇所の選定は極めて重要である。前記伝播経路に
おけるAEの減衰は固体内での境界面（接合部）
特に嵌め合い、軸受面等において顕著である。し
かるに従来の検出装置において例えば、回転する
ドリルで発生するAEを検出する場合、前記セン
サを、ドリルを保持するドリルホルダを支承し且
つ機械本体固定部と軸受等を介して回転する主軸
の外周部近傍等に配設していた。

かかる構成においては、AEの発生源である加
工部自体とセンサとの間には相当長い伝播経路が
必然的に存在し、且つAEの減衰に重要な影響を
与える固体間の接合部を多数持つことになる。こ
の結果、前記ドリルに発生するAEはドリル、ド
リルホルダ、主軸、軸受等を通過して伝播する際
に前述したように著しく減衰させられた後にセン
サに到達することになり、当該センサは発生した
AEを高感度に受波検出することが困難であると
いう問題がある。

（考案の目的） 本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、回
転する工具で発生されるAEを容易且つ高感度に
検出することを目的とする。

（考案の概要） 上記目的を達成するために本考案においては、
回転工具を有する工作機械の支持台に取り付けら
れ、該支持台の取付孔に嵌合する軸部と前記回転
工具が回転可能に挿通する軸孔とを有するブツシ
ユ本体を備え、該軸孔の一部の内周面と前記回転
工具の外周面との間に、液体が充満する液溜室が
形成されており、前記ブツシユ本体の前記液溜室
近傍の箇所に、切削時に前記回転工具で発生して
前記ブツシユ本体に伝播する超音波振動を検出す
るセンサが設けられており、該超音波振動が、前
記液溜室及び前記ブツシユ本体を介して前記セン
サに伝播されるように構成されていることを特徴
とする回転工具折損検出用案内ブツシユを提供す
るものである。

（考案の実施例） 以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

第１図及び第２図に示す回転工具折損検出用案
内ブツシユにはブツシユ本体１を有し、該ブツシ
ユ本体１は例えば通常の鉄部材で一体に形成さ
れ、略正方形の盤状の支持部１ａと、該支持部１
ａの底部略中央から垂下する円柱状の軸部１ｂか
ら成り、断面略Ｔ字状をなしており、支持部１ａ
及び軸部１ｂにはこれらを一体的に貫通する軸孔
１ｃ，１ｄが同心的に穿設されている。軸孔１ｄ
の長さは軸孔１ｃの長さように僅かに長く、且つ
その孔径も軸孔１ｃの孔径よりも僅かに大径をな
している。支持部１ａには一端が当該支持部１ａ
の上面に開口し、他端が軸孔１ｃの略中央に臨ん
で開口する孔１ｅが穿設され、更に取付ボルト孔
１ｆ，１f′が穿設されている。

軸孔１ｄ内には耐摩耗部材例えば超更部材で形
成された円筒状のガイド部材（軸受）２が圧入嵌
挿され、該ガイド部材２の内径は軸孔１ｃの内径
よりも僅かに小径に且つ回転工具例えばドリル４
の軸部４ａが回転可能に摺接嵌挿される寸法に設
定されている。支持部１ａの上面には軸孔１ｃに
近接する所定箇所所にAEを検出して対応する電
気信号を出力するAEセンサ３が配設されている。
このAEセンサ３は普通圧電素子で構成されてい
る。

このようにして構成したブツシユ本体１の軸部
１ｂをドリル工作機械の支持台５に穿設されたド
リル貫通孔５ａに嵌挿し、支持部１ａの底面を当
該支持台５の上面に当接させ、図示しないボルト
によりボルト孔１ｆ，１f′を介して支持台５上に
ブツシユ本体１を固設する。この状態において、
ドリル４はブツシユ本体１の軸孔１ｃ及びガイド
部材２内を貫通し、且つ軸部４ａがガイド部材２
内に回転可能に摺接嵌挿される。また、軸孔１ｃ
はガイド部材２の内径よりも僅かに大径に設定さ
れており、従つて、軸孔１ｃの内周面とドリル４
の外周面との間には環状のクリアランス（以下液
溜室という）６が形成される。このクリアランス
は例えば0.5mm以下に設定されている。支持部１
ａに穿設された孔１ｅの当該支持部１ａの上面に
開口する開口端は図示しない切削油供給系に接続
され、この結果、前記液溜室６内には切削油が充
満される。また、AEセンサ３は図示しない増幅
装置に接続される。

以下作用を説明する。

ドリル４が回転駆動されて穴あけ加工が開始さ
れるとその軸部４ａは前述したようにガイド部材
２に摺接して回転し、これに伴いドリル４でAE
が発生する。このとき即ち、ドリル４が正常な状
態（正常時）にあるときのAEの振動数は100kHz
以下という比較的低く、しかも、超更部材で形成
されたガイド部材２を使用した場合には、ガイド
部材２を使用しない場合に比してAEの振動数が
より低く抑えられる。このドリル４の正常時にお
いて当該ドリル４で発生する前記AEは液溜室６
内に充満されている切削油を介してブツシユ１の
支持部１ａに伝播される。AEセンサ３はこの支
持部１ａに伝播されたAEを検出し、対応する周
波数の電気信号を出力する。

ドリル４が穴あけ加工中に折損した場合には当
該ドリル４で発生するAEの振動数が極端に高く
なり、数百ｋHzに達する。このドリル４の折損時
（異常時）において発生される前記AEも液溜室６
の切削油を介して支持部１ａに伝播される。AE
センサ３はこのAEを検出して対応する周波数の
電気信号を出力する。

AEセンサ３から出力されるAE信号の周波数は
ドリル４の正常時と異常時とでは前述したように
大幅に異なり、この周波数の違いによりドリル４
の折損が容易に検出される。更に、ドリル４で発
生するAEは切削油即ち、液体を介してブツシユ
１の支持部１ａに伝播され該支持部１ａに配設し
たAEセンサ３に受波されるために境界面におけ
る減衰が非常に小さくなり、この結果、Ｓ／Ｎが
大きくなり、AEが高感度で検出される。

この点について、第３図に示す実験データを参
照して説明する。第３図では、切削油を液溜室６
に入れないで穴あけ加工をした時（切削油停止
時）でドリルの正常時には、60mV程度の非常に
低い電圧の電気信号イが出力される一方、切削油
を液溜室６に入れて穴あけ加工をした時（切削油
吐出時）でドリルの正常時には、120mV〜
380mV程度の高い電圧の電気信号ロが出力され
ることが示されている。従つて、この実験データ
から、AEの発生源とAEセンサとの間の伝播経路
中に切削油を介在させてあることにより、AEの
減衰が非常に小さくなり、AEから高電圧の信号
が得られることが明らかである。そして、前記切
削油吐出時でドリルの異常時（ドリル折損時）に
は、数Ｖ程度の高い電圧の信号が出力される。

このように、境界面に液体を使用することによ
りAEの減衰が小さくなり、これに伴い検出感度
が向上する。

尚、液溜室６の切削油はガイド部材２とドリル
４の軸部４ａとの間を垂下して先端の切削部４ｂ
に導かれる。

更に、本実施例においてはドリルに適用する場
合について記述したが、これに限るものではな
く、他の回転軸を有する工具例えば、タツピン
グ、リーマ等に対しても適用し得ることは勿論で
ある。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、回転工具
を有する工作機械の支持台に取り付けられ、該支
持台の取付孔に嵌合する軸部と前記回転工具が回
転可能に挿通する軸孔とを有するブツシユ本体を
備え、該軸孔の一部の内周面と前記回転工具の外
周面との間に、液体が充満する液溜室が形成され
ており、前記ブツシユ本体の前記液溜室近傍の箇
所に、切削時に前記回転工具で発生して前記ブツ
シユ本体に伝播する超音波振動を検出するセンサ
が設けられており、該超音波振動が、前記液溜室
及び前記ブツシユ本体を介して前記センサに伝播
されるように構成されているので、切削時に回
転工具で発生する超音波振動が液溜室に充満した
液体を介してブツシユ本体に伝播され、該ブツシ
ユ本体に伝播された超音波振動をセンサで検出す
るようにしたので、超音波振動の伝播経路におけ
る減衰を極めて小さくすることができ、この結果
センサの検出感度を大幅に高めることができ、
ブツシユ本体の軸孔の一部の内周面と回転工具の
外周面との間に、液体が充満する液溜室が形成さ
れ、且つ該ブツシユ本体の液溜室近傍を箇所にセ
ンサが設けられている構成であるので、構成が簡
単であり、製造ココスストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る回転工具折損用案内ブツ
シユの一実施例を示す断面図、第２図は同平面
図、第３図は切削油停止時及び切削油供給時にお
いてAEセンサから夫々出力される信号を示す実
験データである。 １……ブツシユ本体、１ａ……支持部、１ｂ…
…軸部、１ｃ，１ｄ……軸孔、２……ガイド部
材、３……AEセンサ（センサ）、４……ドリル、
５……支持台、５ａ……貫通孔（取付孔）、６…
…液溜室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 回転工具を有する工作機械の支持台に取り付
   けられ、該支持台の取付孔に嵌合する軸部と前
   記回転工具が回転可能に挿通する軸孔とを有す
   るブツシユ本体を備え、該軸孔の一部の内周面
   と前記回転工具の外周面との間に、液体が充満
   する液溜室が形成されており、前記ブツシユ本
   体の前記液溜室近傍の箇所に、切削時に前記回
   転工具で発生した前記ブツシユ本体に伝播する
   超音波振動を検出するセンサが設けられてお
   り、該超音波振動が、前記液溜室及び前記ブツ
   シユ本体を介して前記センサに伝播されるよう
   に構成されていることを特徴とする回転工具折
   損検出用案内ブツシユ。 ２ 前記ブツシユ本体の軸孔には超硬部材で形成
   され前記工具を軸方向に摺動可能に軸支するガ
   イド部材が嵌挿されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の回転工具折
   損検出用案内ブツシユ。 ３ 前記工具はドリルであることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の回転工具折
   損検出用案内ブツシユ。