JPH035405Y2 - - 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
けられ該加工機の工具４とワーク５の接触を電磁
的に検知する検知コイル１０と、該検知コイルの
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知部２０とよりなり、該検出
部２０は、加工機の主軸部３が回転状態または停
止状態のいずれかの状態に応じて、検知信号を得
るための検知レベルを低レベルまたは高レベルの
いずれかに外部信号により切替える切替えスイツ
チ２３を有してなることを特徴とするものであ
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で
断面コ字状のケーシング１４内に収納され、合成
樹脂１５が注封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図に示すように、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、増幅度が高く
設定された低入力増幅器２１と増幅度が低く設定
された高入力増幅器２２とを有し、これらの出力
が外部信号により切換えられるスイツチ２３によ
つて選択されるようになつており、そのあとに、
検波器２４、波形整形器２５、積分器２６及び出
力部２７が接続されている。２１ａ，２２ａは増
幅度を調整する調整器である。スイツチ２３は、
例えば外部信号によつて切換えられるリレーの接
点であつて、主軸部３が高速回転している状馳で
は低入力増幅器２１に接続し、そうでない場合、
つまり主軸部３が低速回転か停止している状態で
は高入力増幅器２２に接続するように切換えられ
る。つまり、主軸部３が回転して工具４が前述の
ように絶縁状態となつているときは、検知コイル
１０の出力信号Ｓ１はレベルが低いので、増幅度
を高くして検知レベルを低レベルにし、主軸部３
が停止しているときは、検知コイル１０の出力信
号Ｓ１はレベルが高いので、誤作動を防止するた
めに増幅度を低くして検知レベルを高レベルにし
ているのである。

その動作をスイツチ２３が高増幅器２１のがわ
に切換えられている場合について説明すると、第
５図に波形の変化を示すように、検知コイル１０
の出力信号Ｓ１を増幅して検波し、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，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６及びＳ
７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
に検出部２０で処理されて検知信号Ｓ７が出力さ
れる。積分器２６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、低入力増幅器２１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。

高入力増幅器２２は、低入力増幅器２１よりも
増幅度が低く設定されており、第５図に示す信号
Ｓ１よりも高レベル（つまり振幅の大きい）の信
号に対して適度なレベルになるように増幅するも
のである。したがつて、高入力増幅器２２に切換
えられたときは、入力信号Ｓ１が小さいときには
検知信号Ｓ７を出力しない。例えば主軸部３が回
転して工具４が前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Ｓ７が出力されないのである。この
ように、スイツチ２３によつて低入力増幅器２１
と高入力増幅器２２とが切換えられることによつ
て、主軸部３が回転または停止のいずれの状態で
あつても確実な検知信号Ｓ７を得ることができる
のである。

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、低入力増幅器２１と高入力増
幅器２２との２個の増幅器を設けるのでなく、１
個の増幅器の増幅度のみを切換えたり、減衰器を
用いたりしてもよく、または増幅度は一定で波形
整形器２５のパルス信号を出力するしきい値を切
換えるようにしてもよい。また、積分器２６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、検知信号の位相
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１４ｃ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、加工機の手軸部が回転または
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
例を示す図である。 Ｈ……高周波電流（誘導電流）、Ｓ７……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、７……励起コイル、８，１１……コア、
９，１２……コイル、１０……検知コイル、２０
……検出部、２１……低入力増幅器、２２……高
入力増幅器、２３……切替えスイツチ。

Claims (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
   検知コイルと、該検知コイル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
   検知部とよりなり、該検出部は、加工機の主軸部
   が回転状態または停止状態のいずれかの状態に応
   じて、検知信号を得るための検知レベルを低レベ
   ルまたは高レベルのいずれかに外部信号により切
   替える切替えスイツチ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。