JPS63260736A

JPS63260736A - 工具の寿命検出機構を備えた工具ヘツド

Info

Publication number: JPS63260736A
Application number: JP9392687A
Authority: JP
Inventors: Haruaki Kubo; 治明久保; Hidemori Kawashita; 英盛川下
Original assignee: Daishowa Seiki Co Ltd; Dai Showa Seiki KK
Current assignee: Daishowa Seiki Co Ltd; Dai Showa Seiki KK
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-10-27
Anticipated expiration: 2007-04-15
Also published as: JPH0244644B2

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】主粟上皇科旦分■ 本発明は、工具の寿命検出機構を備えた工具ヘッドに関
し、更に詳述すればそれ自体切削工具の折損等を未然に
防止し得るようになった工具ヘッドに関する。

丈来互伎血ドリル、エンドミル等の切削工具に摩耗等が発生すると
、ワークの加工精度を損なうばかりでなく、切削工具に
折゛損等を招来し、これの寿命を損なうことになるので
、加工中に摩耗の進行状況を検知し、切削工具、の寿命
を検出することは重要である。

そして、この種の寿命検出の第１従来技術として、ボー
ル盤、フライス盤、マシニングセンタ等の工作機械のフ
レーム等に取りつけた加速度センサで加工中の切削工具
の振動を検出し、検出結果に基づき摩耗の進行状況を把
握する方法があった。

また、第２従来技術として、切削工具に連繋した工作機
械の主軸を駆動する電動機の負荷を検出し、検出結果に
基づき摩耗の進行状況を把握する方法があった。

更に、第３従来技術として、予め実験、実績等により切
削工具の寿命時間を設定しておき、この寿命時間に基づ
き予測する方法があった。

■　く”？しよ゛と　るｂ″占しかしながら、上述の第１、第２従来例の如き検出形態
をとる場合は、装置構成が複雑、且つ犬種りなものにな
るという欠点がある。

また、第３従来技術による場合は切削工具の摩耗の進行
状況を正確に把握することができないという欠点がある
。

本発明はかかる従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、それ自体工具の寿命を正確にヰ★出す
ることができるようになった工具の寿命検出機構を備え
た工具ヘッドを提供することを目的とする。

口、占をシするための本発明に係る工具の寿命検出機構を備えた工具ヘッドは
、工作機械の主軸に連結される軸部の先端側に筒部を有
する工具ヘッド本体と、前記筒部の内周面の先端部に周
方向に一又は複数凹設してある係合溝と、前記内周面に
前記係合溝と同数凹設してあり、先端側が前記係合溝の
一部に連通した引込み溝と、前記係合溝の基端に形成さ
れる受止め壁と、前記筒部内に基端部を挿入してあり、
先端部に切削工具を保持する工具駆動軸と、該工具駆動
軸の中間部における外周面に一又は複数突出形成してあ
り、前記受止め壁に係止する係合凸部と、前記工具駆動
軸に一端を連結してあり、これを基端側に弾圧付勢する
引込みばねと、前記係合溝に係合する係止爪を基端側に
有し、この係止爪の周方向に片流れ状に形成した押田面
で前記係合凸部を前記受止め壁に押し付けるようにして
前記筒部の先端部に取りつけてある係合環体と、該係合
環体を基端側に弾圧付勢するばね部材とを具備し、前記
切削工具に作用するトルクの変動により前記係合凸部が
前記受止め壁から離脱し、前記工具駆動軸が前記引込み
溝に案内されて基端側に退入するようになっている。

作■ しかるときは、長期にわたる使用等により切削工具の刃
先に摩耗等が発生し、切削抵抗が大きくなると、切削工
具、即ちこれを保持する工具駆動軸のトルクが増大する
ことになるので、これに取りつけた係合凸部が工具ヘッ
ド本体と連動して回転する係合環体に対して相対的に回
動（スリップ）することになる。そうすると、第４図に
仮想線で示すように係合ピン２０（係合凸部）が押圧面
４１に乗り上げ、これが皿ばね５　（ばね部材）の付勢
力に抗して係合環体４を先端側に押しつけ、受止め壁１
５から離脱し、引込み溝１４内に飛び込むことになる。

しかる後、係合ピン２０、即ち工具駆動軸は引込みばね
により常時基端側に付勢されているので、引込み溝１４
に案内されて工具駆動軸、つまり切削工具が基端側に退
入することになる。

裏五皿以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明に係る工具の寿命検出機構を備えた工具
ヘッドの縦断面図、第２図は要部の分解斜視図、第３図
は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第４図は係合ピンの
受止め壁からの離脱動作を説明するための展開図である
。

基端側に設けたテーパシャンク１０を図外の工作機械の
主軸に連結してなる工具ヘッド本体１の先端側には円筒
状の筒部１１を設けである。筒部１１の先端部における
内周面の対向位置には周方向に適幅凹設してなる係合溝
１３．１３を設けである。係合溝１３．１３の基端側に
はこれよりも狭幅になった引込み溝１４．１４を凹設し
てある。即ち、第４図に示すように引込み溝１４の先端
を係合溝１３の周方向の一部と連通させてあり、係合溝
１３の残余の部分に受止め壁１５が形成された構造にな
っている。

筒部１１内には先端にドリル３を保持した中空の工具駆
動軸２の基端側を挿入連結してある。工具駆動軸２は筒
部１１と連動して回転可能に、かつこれに対して軸長方
向への摺動可能に取りつけられている。即ち、工具駆動
軸２の中間部にはこれの径方向に係合ビン２０を両端突
出状態で打ち込んであり、常態においてこの突出部が次
に述べる係合環体４の係止爪４０．４０により前記受止
め壁１５に押しつけられており、これで工具駆動軸２が
筒部１１に対して、つまりドリル３が工具ヘッド本体ｌ
に対して連動して回転するようになっている。

なお、工具駆動軸２と工具ヘッド本体１とを連動させる
手段としては、前記係合ピン２０に限定されものではな
く、受止め壁１５に係止する係合凸部を工具駆動軸２の
外周面に設ける形態でありさえすればよいので、例えば
工具駆動軸２の外周面にボールを取りつけることにして
もよいし、短寸のビンを突出形成することにしてもよい
。また、これらの本数については２本に限定されるもの
ではなく、１本であってもよいし、３本以上設けること
にしてもよい。勿論、この場合には前記係合溝１３、引
込み溝１４及び後述の係止爪４０の本数を係合凸部の本
数と同一に選定することになる。更に、工具駆動軸２は
重量を軽減する上で中空に形成することが望ましいが、
中実であってもよい。この場合には前記引込みばね２１
の先端を工具駆動軸の基端部に係止連結することにすれ
ばよい。

一方、後述するようにして工具駆動軸２が係合環体４に
対して第３図に示すように相対的に回転すると、第４図
に仮想線で示すように係合ピン２０が受止め壁１５から
離脱して引込み溝１４内に飛び込み、次いで基端側に摺
動するようになっている。

この摺動動作は、コイルスプリングからなり、係合ピン
２０を常時基端側に付勢する引込みばね２１により行わ
れるようになっている。即ち、引込みばね２１はその先
端を係合ピン２０の中央部に係止連結してあり、基端を
テーパシャンク１０に打ち込んだ係止ビン２２の中央部
に係止連結してある。

筒部１１の先端には前述の如く係合ピン２０を受止め壁
１５に押圧して、工具駆動軸２と工具ヘッド本体１との
連動回転を可能にする係合環体４を嵌入してある。即ち
、係合環体４の基端側には前記係合溝１３．１３に夫々
係合する適幅の係止爪４０．４０を突出形成してあり、
この係止爪４０．４０の周方向の一部には係合ピン２０
の両端突出部を受止め壁１５．１５に押圧する押圧面４
１．４１を設けである。この押圧面４１は第２図及び第
４図に示すように、周方向に片流れ状になった傾斜面に
なっており、その傾斜方向は先端側になっている。

係合環体４の先端側にはこれを常時所定のばね圧で基端
側に押圧付勢する皿ばね５を設けである。

この皿ばね５は前記筒部１１の先端外周面に螺合される
トルク設定用ナンド部材６と相俟ってドリル３のトルク
を設定するためのものである。即ち、有底筒状をなすト
ルク設定用ナツト部材６を筒部１１の外周面に螺合し、
止めねじ６１を用いてトルク設定用ナツト部材６を筒部
１１の軸方向における所定の位置にロックすると、トル
ク設定用ナツト部材６の底壁６０と係合筒体４の先端面
との間に介装される皿ばね５のばね定数が設定されるこ
とになるので、これにより皿ばね５のばね定数と相関関
係を有するドリル３のトルクが設定されることになるの
である。

ここに、皿ばね５のばね定数とドリル３のトルクが相関
関係を有するのは以下の理由による。今、ドリル３が第
１図に矢符で示すように右回りに回転するものとすると
、ワークＷの加工中におけるドリル３、つまり工具駆動
軸２のトルクが筒部１１と連動して回転する係合環体４
のトルクと同一又はそれ以下である場合は、第４図に実
線で示すように係合ピン２０が受止め壁１５に当接する
状態が維持され、工具駆動軸２と係合環体４とが連動回
転することになるが、ドリル３の切削面に摩耗等を生じ
、切削抵抗が大きくなって工具駆動軸２のトルクが係合
環体４のトルクよりも大きくなると（工具駆動軸２の回
転速度が係合環体４の回転速度よりも遅くなると°）、
その差だけ工具駆動軸２が係合環体４に対して左回りに
相対回転することになる。

しかして、工具駆動軸２、即ち係合ピン２０が相対回転
しようとすると、これが押圧面４１に乗り上げ、そのと
きに発生する押圧力の工具ヘッド本体１の軸長方向にお
ける分力により係合環体４を第４図に仮想線で示すよう
に先端側に押圧付勢しようとするが、この場合において
前記分力が皿ばね５の付勢力に対して同一又はそれ以下
である場合は、依然として係合ピン２０が受止め壁１５
に押圧されているので、係合ピン２０の相対回転が防止
されることになる。従って、皿ばね５のばね定数を適宜
の値に設定することにより、工具駆動軸２が係合環体４
に対して相対回転しないドリル３のトルクを設定するこ
とができることになるのである。

つまり、皿ばね５のばね定数とドリル３のトルクとが一
定の相関関係を有するのである。

そして、ドリル３のトルク設定、即ち皿ばね５のばね定
数を適正に設定する手段としてトルク設定用ナツト部材
６には第２図に示すように、その基端側外周面にトルク
調整用目盛６２を刻設してあり、一方筒部１１の対応す
る外周面にはカーソル１６を刻設してある。かくして、
作業者の目視作業によりドリル３のトルク設定を過誤な
く所望の値に設定することができるようになっている。

なお、このトルク設定値は切削工具の種類、ワークＷの
材質等に応じて予め適宜の値に選定されるようになって
いる。

かくして、以上の構成において主軸を回転し、これに送
りを与えると工具ヘッド本体１、工具駆動軸２を介して
ドリル３が回転し、ワークＷの切削加工が行えるように
なっている。そして、ドリル３の切削面に摩耗等が発生
し、切削抵抗が大きくなり、ドリル３のトルクが設定値
よりも大きくなると、上述した如く工具駆動軸２が基端
側に退入し、またこれに伴ってドリル３がワークＷから
ｔ友は外れることになるので、ドリル３の折損を確実に
防止できることになる。なお、第１図において工具駆動
軸２及びドリル３の退入量を仮想線で表示してある。

そのうえで、以上の本発明工具ヘッドを用いてワークＷ
の加工を行う場合には、工具駆動軸２又はドリル３の基
端側への退入を検知し、これを工作機械に報じる手段を
具備することが実施するうえで望ましい。即ち、かかる
手段を具備する場合は、ドリル３の退入後、直ちに工作
機械が停止されることになるので、爾後の処置が迅速に
行えることになり、また電力損失等を抑止できることに
なるからである。

そして、上記手段の一実施形態として、ドリル３とワー
クＷの導通、非導通状態を検知するリングセンサが考え
られる。また、他の実施形態として、退入する工具駆動
軸２の基端部に当接してこれを検知するタッチセンサ等
が考えられる。

なお、上記実施例では切削工具としてドリル３を用いる
場合について説明したが、本発明はエンドミル等の他の
切削工具についても同様に適用できることは勿論である
。また、上記実施例では係合環体４を基端側に付勢する
ばね部材として皿ばね５を用いたが、これに代えてコイ
ルスプリング等の他のばね部材を用いることにしてもよ
い。

主班互班果以上の本発明による場合は、切削工具に発生する摩耗等
が進行し、切削抵抗、即ち切削工具のトルクが大きくな
ると切削工具が自動的に退入することになるので、予め
このトルクを所定の値に設定しておくことにより、切削
工具の折損を確実に防止できることになる。従って、切
削工具を無駄にすることがなく、再研磨することにより
反復使用が可能になる。また、切削加工の無人化への途
を切り開くことになるという意義もある。

しかも、本発明によれば工具ヘッドそれ自体が工具の寿
命検出機構を備えているので、従来例に比べて装置構成
を格段に簡略化、且つ小型化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示しており、第
１図は本発明に係る工具の寿命検出機構を備えた工具ヘ
ッドの縦断面図、第２図は要部の分解斜視図、第３図は
第１図のＡ−Ａ線による要部の断面図、第４図は係合ピ
ンの係合溝からの離醜動作を説明するための展開図であ
る。１　・・・工具ヘッド本体１１・・・筒部１３・・・係合溝１４・・・引込み溝１５・・・受止め壁２　・・・工具駆動軸２０・・・係合ピン２１・・・引込みばね３　・　・・ドリル４　・・・係合環体４０・・・係止爪４１・・・押圧面５　・・・皿ばね６　・・・トルク設定用ナツト部材特許出願人　　　大昭和精機株式会社代理人　弁理士　大　西　孝　治第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）工作機械の主軸に連結される軸部の先端側に筒部
を有する工具ヘッド本体と、前記筒部の内周面の先端部
に周方向に一又は複数凹設してある係合溝と、前記内周
面に前記係合溝と同数凹設してあり、先端側が前記係合
溝の一部に連通した引込み溝と、前記係合溝の基端に形
成される受止め壁と、前記筒部内に基端部を挿入してあ
り、先端部に切削工具を保持する工具駆動軸と、該工具
駆動軸の中間部における外周面に一又は複数突出形成し
てあり、前記受止め壁に係止する係合凸部と、前記工具
駆動軸に一端を連結してあり、これを基端側に弾圧付勢
する引込みばねと、前記係合溝に係合する係止爪を基端
側に有し、この係止爪の周方向に片流れ状に形成した押
圧面で前記係合凸部を前記受止め壁に押し付けるように
して前記筒部の先端部に取りつけてある係合環体と、該
係合環体を基端側に弾圧付勢するばね部材とを具備し、
前記切削工具に作用するトルクの変動により前記係合凸
部が前記受止め壁から離脱し、前記工具駆動軸が前記引
込み溝に案内されて基端側に退入するようになしてある
ことを特徴とする工具の寿命検出機構を備えた工具ヘッ
ド。