JPH0740202A

JPH0740202A - 工具ホルダ

Info

Publication number: JPH0740202A
Application number: JP20264793A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Oketani; 哲也桶谷
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な信号処理回路を不要とし、タップ加工
時の過負荷を検知する過負荷検出用工具ホルダを提供す
る。【構成】ホルダ軸側検出リング４には、円周方向に６
０度間隔で６つの基準検出子３１を前方へ突設し、各基
準検出子３１の前面にはストッパ片３２を前方へ突設
し、また、保持筒例の検出リング２２には、円周方向に
６０度間隔で６つの変位検出子３３を設け、この変位検
出子３３を基準検出子３２に対して円周方向に所定隙間
Ｓ回動を許し、かつ、軸方向に所定量Ｍスライド移動を
許すように隣り合うストッパ片３２間に臨ませ、基準検
出子３１と対向する位置に第１近接スイッチＡを設け、
変位検出子３３及びストッパ片３２と対向する位置に第
２近接スイッチＢを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は切削加工中に回転工具
に過負荷トルク及び過負荷スラストが生じた時に、これ
を検出して工具切損前に工具交換や機台停止などを行わ
せる過負荷検出機能を有する工具ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】過負荷トルクと過負荷スラストを検出す
るものとして特開平３−２４５９５０号がある。これは
工具保持筒がホルダ軸に回動自在に支持されており、過
負荷が工具保持筒の工具に加わると、内蔵したばねのば
ね力に抗して工具保持筒がホルダ軸に対して所定量相対
回動し、互いに臨み合う検出子間の円周方向の相対位置
が変化して両検出子によって形成される検出域の円周方
向長さが変わり、この変化した検出域を近接スイッチな
どのセンサで検出し、パルス発生器により生成される基
準パルスの数をカウンターでカウントし、このカウント
したパルス数と予め設定されている許容値を比較回路で
比較し、工具保持筒とホルダ軸の回転ずれを検出して、
過負荷信号を出力していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、基準
パルスを生成するパルス発生器や、これをカウントする
カウンター及びカウンター内のパルス数と設定値を比較
する比較回路などの複雑な信号処理回路が必要となり、
また、ホルダの回転による工具ホルダ検出子に近接した
センサのＯＮ，ＯＦＦを利用して基準パルスを生成して
いたので、工具ホルダの回転数が０に近づくにつれて基
準パルス生成が困難になり、例えばタップ加工の如く０
回転になるまでトルク、スラストを監視しなければなら
ない場合には実用的でない。この発明の課題は、これら
の複雑な信号処理回路を一切用いないでしかも、ごく低
速回転時にも過負荷トルク及び過負荷スラストを検出で
きる工具ホルダを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、この課題解
決のために、工具保持筒をホルダ軸に対して回動自在か
つ軸方向移動自在に支持し、工具保持筒とホルダ軸と
を、トルクを伝達し、工具保持筒をホルダ軸に対して前
方へ付勢させる過負荷設定ばねで連結し、過負荷時に、
ホルダ軸側の基準検出子に対して工具保持筒側の変位検
出子を円周方向と軸方向に所定量の相対移動を許すよう
に構成して成る工具ホルダにおいて、基準検出子と対向
する位置に第１センサを設けるとともに、正常加工時の
変位検出子と対向する位置に第２センサを設け、基準検
出子と変位検出子の円周方向の相対位置関係及び第１、
第２センサ間の円周方向の相対位置関係を、正常加工時
において、第１センサがＯＦＦの間は第２センサがＯＮ
に、第２センサがＯＦＦの間は第１センサがＯＮとなる
ような位置関係に設定し、基準検出子に対する変位検出
子の前記所定量の円周方向と軸方向の相対移動量を、過
負荷となった時に両センサが同時にＯＦＦとなる大きさ
に設定したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本願の工具ホルダでは、過負荷となるまで（正
常切削加工時）は、基準検出子を検出する第１センサと
変位検出子を検出する第２センサが同時にＯＦＦ信号を
出力することはなく、従って切削加工が続けられる。そ
して、過負荷となると、変位検出子は基準検出子に対し
て円周方向に所定量の相対回動移動及び／又は軸方向に
所定量の相対スライド移動し、その結果第１、２センサ
が同時にＯＦＦ信号を出力し工具交換や機台停止等が行
われる。

【０００６】

【実施例】次に、図面において本願の工具ホルダ１の実
施例について説明する。ホルダ軸２は、テーパシャンク
に形成されたホルダ本体３にホルダ軸側検出リング４を
ねじ止めして構成されている。ホルダ本体３の中心より
前方に突出する支持筒部５内には、スラスト力伝達ピン
６が軸方向移動自在に嵌装され、このスラスト力伝達ピ
ン６は、ホルダ本体３の取付孔７内に設けたスラスト荷
重設定ばね８により前方に付勢されている。このスラス
ト荷重設定ばね８は、後述の工具保持筒１１に保持され
た工具１２にかかるスラスト荷重を受けるもので、バネ
力の設定値は使用される工具と対応する過負荷スラスト
荷重であり、この設定荷重を越えるまでは軸線方向にた
わまない。

【０００７】次に、工具保持筒１１は工具１２を保持す
るコレットチャック部１３後端に、支持スリーブ１４の
フランジ部１４ａをねじ止めして構成されている。この
支持スリーブ１４内周面と、前記支持筒部５外周面の間
にはころがり軸受１５が介在され、ホルダ軸２に対して
工具保持筒１１は回動自在かつ軸方向移動自在に支持さ
れている。尚、このころがり軸受１５は多数のボール１
６を剛性の高い保持器１７で転動自在に保持し螺旋状に
配列した周知のものである。また、支持スリーブ１４の
フランジ部１４ａと前記ホルダ軸側検出リング４は、ホ
ルダ軸２の回転を工具保持筒１１へ伝えるねじりコイル
ばね１８により連結され、ホルダ軸２に対して工具保持
筒１１を工具ホルダ１の回転方向と同方向（図３矢印
Ｚ）へ付勢している。このねじりコイルばね１８は、一
部が前記ころがり軸受１５の外側を囲むように即ち前記
ころがり軸受１５の外側で一部が軸線方向位置を重ねて
配設されており、従って工具ホルダ１は比較的全長が短
く、小型軽量となる。前記支持スリーブ１４のフランジ
部１４ａには後方に伸びる上下一対の位置決めピン２１
が植設されている（図２に示す）。この一対の位置決め
ピン２１は、保持筒側検出リング２２の内側フランジ部
２２ａに円周方向等ピッチで多数穿設された係止切欠孔
２３のうち２つの係止切欠孔２３内に係止されている。
検出リング２２はフランジ部１４ａ外周面とホルダ軸側
検出リング４の内周面に支持されて円周方向に回動自在
でかつ、軸方向に所定量Ｍ（図１に示し、この所定量Ｍ
は後述の近接スイッチの検出可能範囲より大きな値に設
定されている。）移動可能となっており、その内側フラ
ンジ部２２ａと前記ホルダ軸側の検出リング４前面との
間に介装した検出リング付勢バネ２４により前方に付勢
されている。従って、前記ねじりコイルばね１８のねじ
り強さは、検出リング２２をばね力に抗して後方（図１
の右方）へ動かして検出リング２２の係止切欠孔２３と
支持スリーブ１４の位置決めピン２１の係合を外し、そ
の状態でホルダ軸２に対して工具保持筒１１を円周方向
へ回動した後、他の係止切欠孔２３内に位置決めピン２
１を係合させることにより調整自在とされ、使用される
工具１２と対応する過負荷トルク荷重に設定されてい
る。

【０００８】図２，３に示すように前記ホルダ軸側検出
リング４には、円周方向に６０度間隔で夫々円周方向長
さＦを有する６つの基準検出子３１が前方へ突設され、
隣り合う基準検出子３１間の間隔Ｌは後述の近接スイッ
チＡ、Ｂの検出可能範囲より僅かに大きな値に設定され
ている。各基準検出子３１の前面には、工具ホルダ１の
回転方向Ｚと反対側の端部に円周方向長さＥを有するス
トッパ片３２が前方へ突設されている。また、前記保持
筒側検出リング２２の外周面には、６０度間隔で夫々円
周方向長さＤを有する６つの変位検出子３３が半径方向
外方に突設されている。１つの変位検出子３３は隣合う
ストッパ片３２間に臨んでおり、前記ねじりコイルばね
１８のばね力により工具保持筒１１がホルダ軸２に対し
てＺ方向に付勢されて両者３２、３３が当接している状
態（過負荷トルクでない状態）では、両者３２、３３間
には円周方向の回動隙間Ｓが存在するようにしてある。
この回動隙間Ｓは前記基準検出子３１間隔Ｌと等しい値
に設定され、つまり、１つの変位検出子３３の円周方向
長さＤと１つのストッパ片３２との円周方向長さＥの和
は１つの基準検出子３１の円周方向長さＦと等しい値と
なっている。

【０００９】次に図１に示すように主軸ヘッド４１の前
面に取付けられたブラケット４２には、制御装置４３に
接続された第１、２近接スイッチＡ、Ｂ（第１、２セン
サ）が取付けられている。両近接スイッチＡ、Ｂは、第
１近接スイッチＡが前記基準検出子３１の回動軌跡に対
向し、また、第２近接スイッチＢが前記スラスト荷重設
定ばね８のばね力により工具保持筒１１がホルダ軸２に
対して前方に付勢されている状態（過負荷スラストでな
い状態）のとき変位検出子３３及びストッパ片３２の回
動軌跡に対向するように軸方向に位相をずらし、かつ、
円周方向の位相を一致して配設されている。尚、第１、
２近接スイッチＡ、Ｂは各ＮＯＴ素子５１及びＡＮＤ素
子５２を介して制御装置４３に接続されおり、第１、２
近接スイッチＡ、Ｂが同時にＯＦＦ信号を出力したとき
のみ制御装置４３に過負荷信号５３が入力され、過負荷
であることを判断するように構成されている。また、変
位検出子３３の軸方向幅Ｈは、軸方向に後退していない
時には、第２近接スイッチＢで検出される幅であって、
図３（ｃ）に示すように過負荷スラストとなると、この
変位検出子３３の軸方向後方へのスライド移動により第
２近接スイッチＢの検出可能範囲から外れて第２近接ス
イッチＢが検知不能となる大きさに設定されている。

【００１０】次に、以上のように構成された工具ホルダ
１の作用について説明する。先ず、正常切削加工時に
は、図３（ａ）に示すように第１近接スイッチＡがＯＦ
Ｆ信号を出力するとき、第２近接スイッチＢはＯＮ信
号、又は近接スイッチＡ、Ｂ共にＯＮ又は近接スイッチ
ＡがＯＮで近接スイッチＢがＯＦＦ信号を出力してお
り、第１、２近接スイッチＡ、Ｂが同時にＯＦＦ信号を
出力することなく、制御装置４３は切削加工をそのまま
続けさせる。そして、過負荷トルクとなると、ねじりコ
イルばね力に抗して、工具保持筒１１がホルダ軸２に対
してＺ方向に回動する。すると、図３（ｂ）に示すよう
に変位検出子３３は基準検出子３１（ストッパ片３２）
に対して回動隙間Ｓ分回動し、隣り合う変位検出子３３
とストッパ片３２との間の非検出隙間と隣り合う基準検
出子３１間の非検出隙間との円周方向の位相が重なるこ
とになる。従って、第１、２近接スイッチＡ、Ｂが同時
にＯＦＦ信号を出力する場合が生じることになり、この
とき制御装置４３には過負荷信号５３が入力され、工具
に過負荷がかかったことを判断し、工具交換や機台停止
等が行われる。また、過負荷スラストとなると、スラス
ト荷重設定ばね８のばね力に対して工具保持筒１１がホ
ルダ軸２に対して所定量Ｍ（図１に示す）後退移動す
る。すると、図３（ｃ）に示すように変位検出子３３は
基準検出子３１（ストッパ片３２）に対して軸方向にス
ライド移動し、変位検出子３３は第２近接スイッチＢの
検出可能範囲から外れる。従って、第１、２近接スイッ
チＡ、Ｂが同時にＯＦＦ信号を出力する場合が生じるこ
とになり、このとき制御装置４３は前記過負荷トルクの
ときと同様にして工具１２に過負荷がかかったことを判
断し、工具交換や機台停止等が行われる。尚、本実施例
では、第１、２近接スイッチＡ、Ｂは円周方向の位相を
一致させて配設されているが、この位相をずらして設け
てもよく、その場合、過負荷トルク及び／又は過負荷ス
ラストとなったとき第１、２近接スイッチＡ、Ｂが同時
にＯＦＦ信号を出力するように基準検出子３１に対する
ストッパ片３２の円周方向の形成位置を変更する必要が
ある。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本願の工具ホルダでは、基
準検出子と対向する位置に第１センサを設けるととも
に、正常加工時の変位検出子と対向する位置に第２セン
サを設け、基準検出子と変位検出子の円周方向の相対位
置関係及び第１、第２センサ間の円周方向の相対位置関
係を、正常加工時において、第１センサがＯＦＦの間は
第２センサがＯＮに、第２センサがＯＦＦの間は第１セ
ンサがＯＮとなるような位置関係に設定し、基準検出子
に対する変位検出子の前記所定量の円周方向と軸方向の
相対移動量を、過負荷となった時に両センサが同時にＯ
ＦＦとなる大きさに設定したので、過負荷となるまでは
第１、２センサから同時にＯＦＦ信号が出力されること
はなく、過負荷となったときのみ同時にＯＦＦ信号が出
力されるように構成でき、このとき過負荷の発生を知る
ことができ、従来のような複雑な信号処理回路が不要と
なり、しかもセンサのＯＮ，ＯＦＦを利用して基準パル
スも発生させないので、タップ加工の如くゼロ回転とな
るときでも、過負荷が検出可能な過負荷検知システムが
構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工具ホルダの縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面拡大図である。

【図３】変位・基準検出子３１の円周方向展開図であ
る。

【符号の説明】

１工具ホルダ、２ホルダ軸、１１工具保持
筒、３１基準検出子、３２ストッパ片、３３
変位検出子、Ａ第１近接スイッチ（第１センサ）、
Ｂ第２近接スイッチ（第２センサ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具保持筒をホルダ軸に対して回動自在
かつ軸方向移動自在に支持し、工具保持筒とホルダ軸と
を、トルクを伝達し、工具保持筒をホルダ軸に対して前
方へ付勢させる過負荷設定ばねで連結し、過負荷時に、
ホルダ軸側の基準検出子に対して工具保持筒側の変位検
出子を円周方向と軸方向に所定量の相対移動を許すよう
に構成して成る工具ホルダにおいて、基準検出子と対向
する位置に第１センサを設けるとともに、正常加工時の
変位検出子と対向する位置に第２センサを設け、基準検
出子と変位検出子の円周方向の相対位置関係及び第１、
第２センサ間の円周方向の相対位置関係を、正常加工時
において、第１センサがＯＦＦの間は第２センサがＯＮ
に、第２センサがＯＦＦの間は第１センサがＯＮとなる
ような位置関係に設定し、基準検出子に対する変位検出
子の前記所定量の円周方向と軸方向の相対移動量を、過
負荷となった時に両センサが同時にＯＦＦとなる大きさ
に設定したことを特徴とする工具ホルダ。