JPS6320202Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、工作機械の工具主軸に着脱可能に装
着する測定ヘツドに関するもので、特に該測定ヘ
ツドで検知した接触検知信号を送信し、工作機械
本体側でその信号を受信する工作機械用測定ヘツ
ドの送受信装置の改良に関する。

近年、自動化された工作機械、例えばマシニン
グセンタなどを無人運転する場合、信頼性を向上
させる一つの手段として、工具主軸に測定ヘツド
を着脱可能に設け、接触検知を行い、自動計測、
自動心出し、位置誤差補正等を行う技術が発達し
て来た。マシニングセンタは、工具主軸に加工工
具を把持して回転させ、被加工物との間でＸ，Ｙ
およびＺ軸方向の相対運動を行わせ、適宜工具マ
ガジンと工具主軸との間で自動工具交換を行いな
がら加工を進めて行く。この加工の途中で、工具
マガジンに収納された測定ヘツドを、必要に応じ
て工具主軸に自動的に装着し、該測定ヘツドと被
加工物や治具との間で接触検知を行う。このとき
測定ヘツドで得た接触検知信号をマシニングセン
タ本体側へ伝達する方法は種々提案されているが
本考案は、測定ヘツド内に組み込まれた接触検知
信号を変調して電波とし、放射電磁界作用を利用
して送信する送信アンテナと、マシニングセンタ
本体側に設けられた受信アンテナで、該接触検知
信号を受信して復調するという、電波による無線
送受信方法を採用している。

この電波による無線送受信方法を採用した従来
の工作機械用測定ヘツドの送受信装置の概略を第
１図に基づいて説明する。測定ヘツド１は、工作
機械の主軸頭３に軸支された工具主軸５に装着さ
れており、測定ヘツド１の先端に設けた測定子７
による接触検知信号を変調し、送信装置９内のル
ープ状の送信アンテナから電波にして送信するも
のである。そして受信側は、この電波をベアリン
グ押え１１の端面に工具主軸５を取り巻いて取り
付けた受信装置１３内のループ状の受信アンテナ
で受信するように構成されている。一方工具主軸
５は、被加工物を載置するワークテーブル、主軸
頭を支持するコラム、該コラム上面または側面に
設けた工具マガジンおよび自動工具交換アーム、
切粉や切削液が飛散しないようにワークテーブル
まわりに設けたスプラツシユガード等の金属によ
り取り囲まれている。工具主軸５に装着された測
定ヘツド１は、このように金属に取り囲まれた環
境内で電波の送受信を行わなければならない。す
ると工具主軸５と被加工物とがある相対位置関係
になると、送信アンテナから直接受信した電波１
５と、一旦前記ワークテーブルやスプラツシユガ
ード等に反射してから受信した電波とが干渉し
て、受信感度が極度に低下することがあり、正確
な接触検知が行われない欠点があつた。これは、
前述したように測定ヘツド１が金属に取り囲まれ
た環境内で接触検知を余儀なくされていること、
また加工の際、工具主軸５のまわりに設けられた
ループ状受信アンテナを内蔵した受信装置１３の
外面に、金属の切粉が切削液とともに付着し、受
信感度を悪化させていることに起因する。

したがつて本考案の目的は、前述のような悪い
環境でも、正確な接触検知が可能な工作機械用の
測定ヘツドの送受信装置を提供することである。

本考案によれば工作機械の工具主軸に測定ヘツ
ドを着脱可能に装着して、接触検知を行い該接触
検知信号を送信し、前記工作機械本体側で前記接
触検知信号を受信する工作機械用測定ヘツドの送
受信装置において、前記接触検知信号を前記測定
ヘツドの所定位置に設けられた給電部から送信ア
ンテナに送り、該送信アンテナからの信号を放射
電磁界作用または電磁誘導作用によつて受信可能
なように前記給電部近傍に工作機械本体から突き
出してヘリカル状受信アンテナを設け、該ヘリカ
ル状受信アンテナを電波透過率のよいカバーで被
つた工作機械用測定ヘツドの送受信装置が提供さ
れる。

以下本考案を第２図ないし第４図に基づき詳細
に説明する。第２図は本考案になる測定ヘツドを
工具主軸に装着したときの断面図であり、第３図
は第２図の−で切断した送信装置の断面図、
第４図は第３図の−で切断した受信装置の断
面図である。工作機械の工具主軸５は、ベアリン
グ２１とベアリング押え１１とによつて主軸頭３
に回転自在に装着され、通常は加工工具をその先
端のテーパ穴２３に把持して回転する。なお、加
工工具は自動工具交換装置の工具マガジンに多数
収納されており、この工具マガジンと工具主軸５
との間で加工プログラムに従つて工具交換が行わ
れるのである。工具主軸５に加工工具が装着され
ているとき、主軸頭３と工作機械のワークテーブ
ル上に載置した被加工物との間でＸ，ＹおよびＺ
軸方向の三次元の相対運動を行わせ、被加工物を
所望の形状に加工することができるのである。

被加工物の基準穴の自動心出しを行なつたり、
寸法測定をさせたりする命令が制御装置を介して
工作機械になされると、自動工具交換装置によつ
て加工工具が工具主軸５から取りはずされ、予め
工具マガジンに装着されていた測定ヘツド１が新
たに工具主軸５に装着される。測定ヘツド１は第
２図に示すように、測定子７を有したケーシング
２５を前端部に有し、また後端部にはテーパシヤ
ンク部２７を有したケーシング２９を有してい
る。さて、測定ヘツド１のケーシング２９のテー
パシヤンク部２７は、工具主軸５のテーパ穴２３
に挿入され、ケーシング２９に螺着されたプルス
タツド３１は、主軸頭３の工具主軸５に右方から
貫通して設けられた引き棒３３と係合することに
よつて右方に引き寄せられ、これによつて測定ヘ
ツド１は工具主軸５に把持されている。なお、測
定ヘツド１は自動工具交換装置によつて交換可能
なように、ケーシング２９の外周にはＶ溝３５が
形成されている。ケーシング２９の中心部位には
前記ケーシング２５が固定されており、このケー
シング２５の中に本測定ヘツド１の測定軸装置が
取り付けられている。この測定軸装置は、先端に
球部３７を有する測定子７と、球面軸受部３９
と、円筒軸受部４１と、球４３と、ロツド４５
と、ばね４７とで構成されている。上記測定子７
は先端に上述の球部３７を有し、また中央にも前
記球面軸受部３９および円筒軸受部４１に装入さ
れる球部４９を有し、一方後端には頂角90度の円
錐状凹部５１を有している。そして上述の如く、
測定子７の球部４９がケーシング２５の球面軸受
部３９および円筒軸受部４１とに装入されている
ことにより、該測定子７はケーシング２５に対し
てＸ，ＹおよびＺ軸方向に対して移動可能に自動
支持されているのである。なお、ロツド４５はケ
ーシング２５に固着されたボールブツシユ５３に
軸線方向に滑動自在に取り付けられるとともに、
先端に近い端面に頂角90度の円錐状の凹部５５が
形成され、該凹部５５と前記測定子７の凹部５１
との間に球４３を介挿し、該凹部５５と反対側の
他端からばね４７で弾性力を加えることによつて
支持されている。すなわち、この弾性力によつ
て、常に測定子７はロツド４５と一直線になる姿
勢を保持しようとするもので、これが測定子７に
働く求心作用である。つまり測定軸装置は求心作
用をもつてケーシング２５に対して自由支持され
ているのである。したがつて測定子７は、Ｘ，Ｙ
およびＺ軸方向の任意の方向に対して接触検知が
可能である。一方、ケーシング２９に固定された
リミツトスイツチ取付台５７には、リミツトスイ
ツチ５９が取り付けられており、ロツド４５が軸
線方向に変位することによつてリミツトスイツチ
５９に押動作用と解離作用とが働らき、オン、オ
フ作動するものである。ケーシング２９には更
に、リミツトスイツチ５９で検出した信号を二進
符号化したパルス列に変換する信号変換装置６１
と、該信号変換装置６１で得たパルス列を無線送
信可能な形態に変調する変調装置６３と、該変調
装置６３の出力信号を主軸頭３のベアリング押え
１１に取り付けた受信装置６５へ送信するループ
状送信アンテナ６８を有して送信装置６７と、こ
れらの信号変換装置６１、変調装置６３、送信装
置６７およびリミツトスイツチ５９に電流を供給
する電池６９と、該電池６９の消耗を防ぐために
測定ヘツド１が工具主軸５に装着されたときのみ
電池６９から電流が供給されるようにするための
スイツチ７１とが設けられている。なお、カバー
７３が信号変換装置６１、変調装置６３および電
池６９を外部からの衝撃や汚れ、ごみの侵入から
防護すべく設けられている。またケーシング２５
の最先端面と測定子７との間には、ベローズ７５
が張設されて前述した測定子７のＸ，ＹおよびＺ
軸方向の自由支持をそこなうことなく軸線まわり
の回転運動だけを阻止するとともに、球面軸受部
３９へのごみの侵入を防止している。

一方、受信装置内のヘリカル状受信アンテナ８
１で受信した信号は、復調装置８３で信号変換装
置６１の出力と同じ二進符号化したパルス列に復
調される。この復調された信号のレベルが、予め
決められた所定値より大きいか小さいかを判別す
る比較器８５によつて、受信した信号の信頼性を
確認し、前記予め決められた所定値より大きい場
合は、その信号を演算制御装置８７へ送つて接触
検知位置の測定を行う。また比較器８５によつて
受信した信号のレベルが、前記予め決められた所
定値より小さければ接触検知が正しく行われなか
つたということで、アラーム表示が行われる。

ここで本考案の一つの特徴点は、受信アンテナ
にヘリカル状受信アンテナ８１を用い、従来装置
よりも送信装置６７と受信装置６５とを接近させ
たこと、また送信装置６７内に設けられたループ
状送信アンテナ６８へ信号を給電する給電部９１
が、受信装置６５に内蔵されたヘリカル状受信ア
ンテナ８１にできるだけ接近するように位置付け
させたことである。この送受信装置間の距離を接
近させたことにより受信感度が向上し、かつ給電
部９１付近が送信出力が一番大きく、その給電部
９１とヘリカル状受信アンテナとを接近させたこ
とにより、更に受信感度が向上した。この受信感
度が向上したのは、従来は送受信装置間の距離が
比較的長く、放射電磁界作用だけで送信していた
が、本考案のように接近させたことにより、放射
電磁界作用と誘導電磁界作用の両作用によつて受
信することができたためである。

他の一つの特徴点は、ヘリカル状受信アンテナ
８１を電波透過率のよい合成樹脂製の材料でなる
カバー９３で被い、しかもその形状が、上部に切
粉や切削液が堆積しないで滑り落ちるように丸み
部９７または傾斜部などを設けて、上部が凸形状
に成形したこと、またヘリカル状受信アンテナ８
１をカバー９３の下層部に充填剤９５で固着し
て、たとえ切粉がカバー９３の上部に堆積して
も、給電部９１に近い下層部の方から受信して、
ヘリカル状受信アンテナ８１の受信感度が下らな
いように構成したことである。

結局、従来の受信装置において発生したのと同
様に、送信アンテナから直接受信した電波１５と
一旦ワークテーブルやスプラツシユガード等に反
射して受信した電波とが干渉して、放射電磁界作
用による受信感度が極度に低下するという現象が
あつても、本考案の装置では誘導電磁界作用によ
る受信感度がかなり大きいため、総受信感度がほ
とんど零になることはあり得ない。したがつて、
測定ヘツド１が金属に取り囲まれた環境で接触検
知を行なつても、また切粉や切削液が飛散した後
に接触検知を行なつても、正確な検知が行える効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工作機械用測定ヘツドの送受信
方法を示す概略説明図、第２図は本考案になる工
作機械用測定ヘツドの断面図、第３図は第２図の
−で切断した送信装置の断面図、第４図は第
３図の−で切断した受信装置の断面図であ
る。 １……測定ヘツド、５……工具主軸、６５……
受信装置、６７……送信装置、６８……ループ状
送信アンテナ、８１……ヘリカル状受信アンテ
ナ、９１……給電部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 工作機械の工具主軸に測定ヘツドを着脱可能
   に装着して、接触検知を行い該接触検知信号を
   送信し、前記工作機械本体側で前記接触検知信
   号を受信する工作機械用測定ヘツドの送受信装
   置において、前記接触検知信号を前記測定ヘツ
   ドの所定位置に設けられた給電部から送信アン
   テナに送り、該送信アンテナからの信号を放射
   電磁界作用または電磁誘導作用によつて受信可
   能なように前記給電部近傍に工作機械本体から
   突き出してヘリカル状受信アンテナを設け、該
   ヘリカル状受信アンテナを電波透過率のよいカ
   バーで被つた工作機械用測定ヘツドの送受信装
   置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の工作
   機械用測定ヘツドの送受信装置において、前記
   ヘリカル状受信アンテナのカバーは、その上部
   が凸形状に形成された工作機械用測定ヘツドの
   送受信装置。