JPH035404Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、加工機において工具とワークの接触
を検知するための装置に関し、例えば加工機にお
けるワークの芯出しや加工の開始点を検知するた
めに利用される。

（従来技術） 従来より、加工機の工具とワークとの接触によ
つて生起する電磁気的現象を利用して加工の開始
点とすることは公知である。ところが一般の加工
機においては、工具を支持する主軸部が回転する
ため、その高速回転時には主軸部のベアリング内
で形成される油膜により、工具がフレームに対し
て絶縁された状態となり、工具とワークの接触を
検知するのが比較的困難である。本願考案の考案
者は、そのような状態においても工具とワークの
接触を検知可能な改良された装置を、先に特願昭
60−53010号として提案した。その装置にあつて
は、加工機の主軸部が回転してベアリングが油膜
により絶縁状態になつた場合でも、そこに存在す
る静電容量を通じて加工機に流れる僅かなループ
電流を検知するようになつているため、検出感度
が高く（つまり検知レベルが低く）設定されるこ
とになる。ところが、加工機の主軸部が停止して
いるときに、ワークの芯出しや寸法測定、または
工具の長さや径の寸法補正などのために、工具と
ワークとの接触位置を検知する必要性が生じる。
この場合においては、工具とワークが接近すると
これらが非接触であつても、工具やワークに付着
した金属粉または切削油等を通じてある程度のル
ープ電流が加工機に流れるため、前述のような高
感度の検知装置では誤動作を起こすおそれがあ
り、作動に安定性を欠くという問題がある。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は、上述の問題に鑑みてなされたもの
で、加工機の主軸部が回転または停止のいずれの
状態であつても、工具とワークの接触を安定して
検知するためのものであり、そのための技術的手
段は、回転する主軸部３を有する加工機１に取付
けられ該加工機１の工具４とワーク５の接触を電
磁的に検知するセンサー部６と、該センサー部の
出力信号から工具とワークの接触を意味する検知
信号を得るための検出部２０とよりなり、該検出
部２０は、検知信号を出力する検知レベルが比較
的低い低レベル検出部２２と、主軸部３の回転信
号が存在するときのみ低レベル検出部２２からの
信号を検知信号として出力する低レベル判定部３
４と、検知レベルが比較的高い高レベル検出部２
３とを有してなることを特徴とする。

そして上記構成と共に、主軸部３の回転信号が
存在しないときのみ高レベル検出部２３からの信
号を検知信号として出力する高レベル判定部３５
を有してなることを好適な実施態様とする。

（実施例） 以下、本考案を実施例に基づき図面を参照しな
がら説明する。

第１図において、加工機１は、フレーム２に対
して主軸部３が移動し、主軸部３に取付けられた
工具４がワーク５に接触して加工を行うようにな
つている。この工具４とワーク５との接触を検知
するために、主軸部３にこれが貫通するように取
付けられた環状のセンサー部６と、制御部１８と
からなる検知装置が設けられている。

第２図をも参照にして、センサー部６は、フエ
ライト等の磁性材料からなる円環状のコア８，１
１にそれぞれコイル９，１２が一様に巻かれてな
る励起コイル７及び検知コイル１０を、これらの
間に鉄板等の磁性体よりなる円環状の遮へい板１
３を挟んで互に接近して配置されている。さらに
具体的には、第３図Ａにその断面を示すように、
励起コイル７、検知コイル１０及び遮へい板１３
は、アルミニウム等の金属材料からなる円環状の
断面コ字状のケーシング１４内に収納され、合成
樹脂１５が注射されて固定されたうえ合成樹脂か
らなるカバー１６で被覆されている。励起コイル
７及び検知コイル１０は、絶縁のためケーシング
１４とは接触しないようになつており、遮へい板
１３はケーシング１４の両方の側壁１４ａ，１４
ｂとは同時に接触しないようになつている。ケー
シング１４の外周部には取付け用のフランジ部１
４ｃが設けられており、ボルト１７によつて加工
機１に取付けられている。

制御部１８は、第２図で示すように、励起コイ
ル７に高周波電流を流すための電源部１９と、検
知コイル１０の出力信号から検知信号を得るため
の検出部２０とからなつており、これが一個の筐
体内に収納されて加工機１の制御盤内に取付けら
れ結線されるようになつている。電源部１９は、
数ＫHzから数百ＫHzの発振回路及び電力増幅回路
等からなり、周波数及び出力電力の調整が可能と
なつている。

第４図において、検出部２０は、検知コイル１
０の出力信号Ｓ１を適当なレベルに増幅する増幅
器２１と、増幅器２１の出力信号Ｓ２が比較的低
いレベルにおいて検知信号を出力する低レベル検
出部２２と、信号Ｓ２が比較的高いレベルにおい
て検知信号を出力する高レベル検出部２３とを有
している。低レベル検出部２２は、例えば調整器
２４ａによつて増幅度の調整が可能な増幅器２
４、検波器２５、波形整形器２６、積分器２７及
び出力部２８からなり、その動作は第５図に波形
の変化を示すように、増幅器２１の出力信号Ｓ２
を適当なレベルに増幅して検波し、一定レベル以
上の信号に対しては一定の波形のパルスに変換
し、そのパルスが一定個数（ここでは３個）以上
連続した場合に検知信号Ｓ７を出力する。第５図
において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６
及びＳ７は、主軸部３が回転している場合におけ
る第４図の同符号の箇所の信号状態を示し、時刻
t₁において工具４とワーク５とが接触し、時刻t₂
において検知信号Ｓ７がオンとなつて出力される
様子が示されている。

つまり、電源部１９によつて励起コイル７のコ
イル９には高周波電流が流れ、コア１０に高周波
磁界が発生する。加工機１の工具４とワーク５と
が接触すると、この高周波磁界によつて第１図に
示すようにフレーム２、主軸部３、工具４及びワ
ーク５をループ状に流れる高周波電流Ｈが生じ
る。高周波電流Ｈによつて検知コイル１０のコア
１１に高周波磁界が発生し、これがコイル１２に
高周波電流を誘起して検知コイル１０の出力信号
Ｓ１となる。この出力信号Ｓ１が、上述したよう
に低レベル検出部２２で処理されて検知信号Ｓ７
が出力される。積分器２７は単発性の雑音による
誤動作を防止するためのものであるが、これによ
つて応答に遅れ時間（t₂−t₁）が生じるが、電源
部１９の周波数が高いためこの遅れ時間は僅かで
すみ、実用上何らさしつかえない。このように、
主軸部３が高速回転している場合には、ベアリン
グ部分が油膜によつて直流的には絶縁状態となつ
ているが、高周波に対してはその部分の静電容量
によつて有限値のリアクタンスとして働き、高周
波電流Ｈが生じるのでこれを検知コイル１０によ
つて信号Ｓ１として検知し、増幅器２１，２４に
よつて大きく増幅することによつて検知信号Ｓ７
が得られるのである。

次に、高レベル検出部２３は、その入力信号Ｓ
２が低入力検出部２２におけるときよりも高いレ
ベルであるときに検知信号Ｓ８を出力するように
なつており、増幅器２９の増幅度が比較的低く設
定されているほかは、検波器３０、波形整形器３
１、積分器３２、及び出力部３３は、低レベル検
出部２２のそれらと同一の機能を有するものであ
る。したがつて、高レベル検出部２３は、主軸部
３が停止している場合に工具４とワーク５とが接
触したときに検知信号Ｓ８を出力し、その他の場
合、例えば主軸部３が回転して工具４が上述のよ
うに絶縁状態となつているときや、主軸部３が停
止していても工具４とワーク５とが金属粉や切削
油などを介してのみ接触し接触抵抗が高いときに
は、検知レベルが高いために検知信号Ｓ８を出力
しない。これに対して低レベル検出部２２は、上
述のように検知レベルが低いため、主軸部３が停
止している場合には工具４とワーク５が金属粉や
切削油などを介して接触しても検知信号Ｓ７を出
力する可能性があるが、これらの信号Ｓ７，Ｓ８
を用いて所要の処理を行うがわ（例えば加工機
１）において、これらの信号Ｓ７，Ｓ８と主軸部
３の停止または回転状態信号との論理積を得るこ
とによつて、主軸部３が停止または回転のいずれ
の状態であつても正しい信号を得ることができる
のである。その一例を第６図に示す。同図におい
て、信号Ｓ９は主軸部３が高速回転状態であるこ
とを示す信号であり、信号Ｓ１０は主軸部３の停
止または回転の両状態を通じて工具４とワーク５
が接触したときに出力される検知信号である。

即ち低レベル検出部２２からの信号Ｓ７と主軸
部３の高速回転状態のときに発生する信号Ｓ９と
の論理積演算を行う低レベル判定部３４を設けて
低レベル判定部３４からは主軸部３の高速回転状
態のときにのみ出力信号が発生するようになつて
いる。一方主軸部３の回転信号Ｓ９に対して論理
否定回路３６を設けて主軸部３の高速回転時には
出力信号を発生せず、主軸部３の停止時に出力信
号が発生するようにし、そしてこの信号と前記高
レベル検出部２３からの信号Ｓ８との論理積演算
を行う高レベル判定部３５を設けて高レベル判定
部３５からは主軸部３の停止時にのみ出力信号が
発生するようにしている。そして低レベル判定部
３４の出力信号と高レベル判定部３５の出力信号
は論理和回路３７により論理和演算して、いずれ
かの検知信号Ｓ１０として出力するようになつて
いる。

このように低レベル判定部３４を設けることに
よつて加工機の主軸部の停止時に工具やワークに
付着した金属粉または切削油等を通じて微小なル
ープ電流が流れても主軸部が停止しているため誤
作動を起こすことがない。また上述のような高レ
ベル判定部３５を設けることによつて主軸部の高
速回転時に不測に検知信号を出力することがな
い。

上述の実施例によると、工具４とワーク５とが
接触していないときには加工機１に高周波電流Ｈ
は流れないため消費電力の増大を招かないととも
に、工具４とワーク５とが接触した場合には主軸
部３が高速回転しているときでも高周波電流Ｈが
流れ、これを検知コイル１０によつて無接触で検
知し、検出部２０によつて検知信号を良好なSN
比で安定して得ることができる。励起コイル７と
検知コイル１０とをケーシング１４内に収納して
一体化したので、取付けや交換が容易である。遮
へい板１３を設けたので、励起コイル７からの漏
れ磁界によつて検知コイル１０に出力が生じるの
を軽減することができる。センサー部６を第３図
Ｂに示すように、励起コイル７及び検知コイル１
０をそれぞれ別個のケーシング２７，２８に収納
し、検知コイル１０が励起コイル７の漏れ磁界の
影響を受けない程度に離して取付けるようにして
もよい。

上述の実施例においては、検出部２０を第４図
に示す構成としたが、これ以外に種々の構成が可
能である。例えば、検知レベルの高低を調整する
のに、増幅器２４，２９の増幅度を可変するので
はなく、波形整形器２６，３１のパルス信号を出
力するしきい値をそれぞれ可変するようにしても
よい。また、積分器２７，３２を同期カウンター
により構成してもよく、適当なノイズフイルター
を挿入したり、または電源部１９の信号と比較す
ることによつて高周波電流Ｈによる信号以外の信
号を打ち消したり、検出信号の位相の変化を検出
して検知することも可能である。励起コイル７又
は検知コイル１０を２個用いて他方を挟むサンド
イツチ状にし、漏れ磁界の影響を軽減するととも
に検知感度を上げてさらにSN比を良くすること
も可能である。ケーシング１４にフランジ部１４
ｃを設けないで、合成樹脂や金属からなる別個の
取付部材を用いて加工機１に取付けてもよい。加
工機１の主軸部３のベアリングの静電容量が不足
するか又は不安定であるならば、固定部分と回転
部分とに無接触で互に対向する円環状の対向板を
設けて一定の静電容量を別個に与えるようにして
も良い。加工機１は工作機械を含み、主軸部３が
固定されワーク５が移動するものをも含むもの
で、また励起コイル又は検知コイルをフレーム２
やワーク５側に取付けることは本考案の設計的変
形例と解釈すべきである。

（効果） 本考案によると、加工機の主軸部が回転または
停止のいずれの状態であつても、工具とワークの
接触を安定して検知することができ、したがつて
ワークを切削する以前の芯出しや寸法測定、また
は工具の長さや径の寸法補正、工具の欠損検知な
どを容易に正確に行うことが可能となるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は検知装
置を加工機に取付けた状態を示す正面図、第２図
は検知装置の一部ブロツク図を含む斜視図、第３
図Ａはセンサー部の断面図、第３図Ｂはセンサー
部の他の例を示す断面図、第４図は検出部の一例
を示すブロツク図、第５図は各部の信号波形の一
例を示す図、第６図は検知信号Ｓ７，Ｓ８の処理
の一例を示す回路図である。 Ｈ……高周波電流（誘導電流）、Ｓ７，Ｓ８…
…検知信号、１……加工機、２……フレーム、３
……主軸部、４……工具、５……ワーク、６……
センサー部、１０……検知コイル、２０……検出
部、２２……低レベル検出部、２３……高レベル
検出部、３４……低レベル判定部、３５……高レ
ベル判定部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 回転する主軸部を有する加工機に取付けられ
   該加工機の工具とワークの接触を電磁的に検知
   するセンサー部と、該センサー部の出力信号か
   ら工具とワークの接触を意味する検知信号を得
   るための検出部とよりなり、該検出部は、検知
   信号を出力する検知レベルが比較的低い低レベ
   ル検出部と、主軸部の回転信号が存在するとき
   のみ低レベル検出部からの信号を検知信号とし
   て出力する低レベル判定部と、検知レベルが比
   較的高い高レベル検出部とを有してなることを
   特徴とする工具とワークの接触検知装置。 (2) 主軸部の回転信号が存在しないときのみ高レ
   ベル検出部からの信号を検知信号として出力す
   る高レベル判定部を有してなる実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の工具とワークの接触検知
   装置。