JPH04129609A

JPH04129609A - 小径工具の折損防止装置

Info

Publication number: JPH04129609A
Application number: JP24733790A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Takasu; 高巣　周平
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-04-30

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ボール盤、フライス盤などの工作機械若しく
はマシニングセンタにセットしたドリル、溝フライスカ
ッタ、タップなどの小径工具を用いた加工時の過負荷に
よる前記小径工具の折損防止装置に関するものである。

（従来の技術）従来、工作機械、例えばマシニングセンタあるいは自動
穴明は加工機における前記ドリルなどの小径工具を使用
する加工においては、切屑の詰りゃ工具の摩耗などによ
る過大な負荷トルクによって工具が破損する事故が多発
するものである。事故予防手段としては、実開昭６０−
１４９７０９号公報に開示されているように、過大な負
荷発生時に工具がスリップして回転を停止させるトルク
リミッタを工具ホルダに内蔵させ、回転停止をセンサで
検知することにより、工具送り動作の停止または工具を
後退させて工具の破損を防止する構成を有するものがあ
る。

（発明が解決しようとする課Ｍ）上記従来技術は、工具の回転動作が停止することにより
、工具の過負荷が検知される構成であるため、回転が停
止するまでの間工具の加工送りまたは切り込みは継続さ
れるので、検知してから回転が停止するまでの時間が長
い場合には工具は折損するに至る問題点があり、特に小
径工具については適用可能なサイズに限界があった。本
発明は従来技術の上記課題を解決し小径工具の折損防止
装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記の目的は、工具ホルダに付設し工具のねじり荷重に
より円周方向に変位するトルク変形機構部と、前記変位
の量を検知する非接触センサを含むトルク検出部と、前
記変位の量から負荷トルクを算出し、該負荷トルクとト
ルクしきい値の比較により前記工具の加工送りまたは切
り込みを調整制御する制御部を有することを特徴とする
小径工具の折損防止装置によって達成される。

（作用）上記の構成により、工具の加工中に工具に負荷されるト
ルクを計測し、回転停止以前に工具の加工送りまたは切
り込みを停止することができる。

（実施例）本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の要部を一部断面で示す側面図、第２
図は同斜視図である。第１図において、回転工具例えば
、ドリル１１はコレットチャック１２によって把持され
、コレットチャック１２は１対のボールベアリング〕４
．１４を介して工具ホルダ４内に支承されている。工具
ホルダ４は主軸１３のテーパ部１３ａを介して着脱自在
に固定され、工作機械からの回転動力を伝達している。

１はトルク変形機構部であって、その詳細は第３図に示
すように、３個の同径の弾性リングｌａ、ｌｂ、ｌｃを
軸方向に配列し、各弾性リング１ａ、１ｂ、ＩＣは、円
周の局部Ｐを共有するように相互に連結され、ねじり荷
重矢印Ｔを受けて同図（ａ）から同図（ｂ）のように円
周方向に変形可能な構造を有する。弾性リング１ａは工
具ホルダ４に固定され、弾性リングｌｃはコレットチャ
ック１２に固定されており、ドリル１１の回転力及び工
具の加工によるねじり応力を伝達する。

弾性リング１ａの外周にマーカ２、弾性リングＩＣの外
周にマーカ３が設けられており、ドリル１１の停止状態
すなわち無負荷のときは、マーカ２とマーカ３を結ぶ方
向は、第３図（ａ）に示すように主軸と平行方向にあり
、ねじり負荷により同図（ｂ）に示すようにΔＱだけ位
置がずれる。

第１図に示す主軸１３と平行に設けたセンサ固定板１６
にフォトセンサ５．６が固定されマーカ３．２とそれぞ
れ対面するように配設されている。

１５は主軸ハウジングである。

第２図に示すように、トルク検出部２０はフォトセンサ
５．６、アンプ７．８、比較回路９、クロック発生器１
０とからなり、フォトセンサ５．６はアンプ７．８を介
して比較回路９、クロック発生器１０と接続されている
。

上記の構成において、主軸１３の回転力がトルク変形機
構部ｌを介してドリル１１に伝達されドリル１１による
回転加工が実施される。マーカ２．３がそれぞれ対面す
るフォトセンサ５．６の前面を通過するたびに、フォト
センサ５．６がらパルス信号を発する。このパルス信号
はアンプ７．８により増幅され比較回路９に入力される
。比較回路９では、クロック発生器１０からのクロック
パルスにより、フォトセンサ５．６によるパルス信号の
時間差を計測し、これにより負荷されたトルクの大きさ
を算出する。

無負荷状態では、第３図（ａ）に示すように、マーカ２
とマーカ３は概ね主軸１３と平行な同一直線上に並んで
いるから、第４図（ａ）に示すように、フォトセンサ５
によるパルスＡ１とフォトセンサ６によるパルスＢ、と
の間の時間差△ｔ１は小さく、グロックパルスＣ１のオ
フセット値はＮである。これに対し、負荷時には第３図
（ｂ）に示すように、マーカ２とマーカ３の位置は、負
荷トルクに相当する量だけずれるから、第４図（ｂ）に
示すように、フォトセンサ５によるパルスＡ２とフォト
センサ６によるパルスＢ１の時間差△も２は大きく、グ
ロックパルスＣ２のオフセット値はＮ、となり、Ｎ　＝
　Ｎ、　−Ｎ、を計算することにより、負荷トルクの大
きさを算出することが可能である。

比較回路９では、ドリル１１の強度に応じたしきい値を
設定し、前記負荷トルクの計算値がしきい値を超えたと
き、「負荷過大」の信号を工作機械の制御部２１へ出力
する。この信号を受けて工作機械はドリル１１の加工送
りの停止または切り込み戻しを実施することができる。

実施例では、複数の弾性リングからなる構成体にマーカ
を有するトルク変形機構部１を示したが、ねじり荷重に
対して弾性的に変形する円筒体の外表面に前記変形量を
非接触で検出可能な標識を有する構造であれば実施例の
ものに限定しない。

前記負荷トルクの計算値に基づく制御は、加工送りまた
ば切り込みの量を適正値に加減調整する制御を含むもの
である。このような制御システムをマシニングセンタに
よるドリル、タップ、溝フライスカッタなどの回転工具
の折損防止に適用することは極めて容易である。

またトルク変形機構部ｌを工具ホルダ４側に、フォトセ
ンサ５．６を工作機械本体側に固定する構成を備えるこ
とにより、工具サイズごとにトルク変形量の異なるトル
ク検出部２０を備えるよう工具ホルダ４を交換すること
ができる。

（発明の効果）本発明の実施により、工具に付加される微小な負荷トル
クを工具の回転中に検出することができ、工具の加工送
りの停止または切り込み戻しを行なうための応答速度を
速くすることができるので、小径工具の折損を未然に防
止することか可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例要部の断面を含む側面図、
第２図は同斜視図、第３図は第１図実施例のトルク変形
機構部とトルク検出部の動作説明図、第４図は実施例の
トルク検出パルスのタイムチャートである。１・・・トルク変形機構部ｌａ、ｌｂ％　ｌｃ・・・弾性リング２０・・・トルク検出部　　　Ｐ・・・極小部２．３・
・・マーカ　　　　　４・・・工具ホルダ５．６・・・
フォトセンサ　７．８・・・アンプ９・・・比較回路　
　　　１０・・・クロック発生器１１・・・ドリル　　
　　　１２・・・コレットチャック１３・・・主軸　　
　　　１３ａ・・・テーパ部１４・・・ボールベアリン
グ１５・・・主軸ハウジング１６・・・センサ固定板２１・・・制御部

Claims

【特許請求の範囲】１、工具ホルダに付設し工具のねじり荷重により円周方
向に変位するトルク変形機構部と、前記トルク変形機構
部の外周に設けた２つの標識間の円周方向変位を検知す
るトルク検出部と、前記標識の変位の量から負荷トルク
を算出し、該負荷トルクとトルクしきい値の比較により
、前記工具の加工送りまたは切り込みを調整制御する制
御部を有することを特徴とする小径工具の折損防止装置
。２、前記トルク変形機構部は、複数の同径弾性リングを
軸方向に連結してなり、かつ隣接する前記弾性リングは
円周の極小部によって相互に連結された構成を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の小径工具の折損防止装置
。３、前記トルク検出部は、前記非接触センサと、比較回
路と、クロック発生器を有し、前記標識からのパルス信
号の時間差の計測により前記比較回路はクロック発生回
路のクロックパルスにより負荷トルクを算出することを
特徴とする請求項１記載の小径工具の折損防止装置。