JP2005254442A

JP2005254442A - 工具折損検出装置

Info

Publication number: JP2005254442A
Application number: JP2004347683A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuhashi; 章松橋
Original assignee: Metrol Co Ltd
Current assignee: Metrol Co Ltd
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】切削剤（液）の浸透や電気的過負荷等による障害の発生がなく、工具の胴部や先端の折損の検出を可能にしたドリル、リーマ、エンドミル等の工具折損検出装置を提供する。
【解決手段】本願装置１は、本体ケース２より突出した回動軸１６から直交方向に突設した接触杆１８が工具に当接することにより折損の有無を検出し、折損時に信号を出力させる工具折損検出装置において、前記回動軸１６の回動を直動エア駆動部３により行うことにより切削剤の浸透による耐久性等への影響を受けないように構成したこと、また、本体ケース２より突出した回動軸１６から直交方向に突設した腕杆３３に、工具の先端の折損を検出するプランジャ式接触センサー３５を設けたことにより、センサーコンタクト面に対する工具の先端の押込み量により折損の検出ができるように構成した。
【選択図】図５

Description

本発明はドリル、リーマ、エンドミル等の工具の折損（胴部や先端）の有無を検出するための工具折損検出装置に関するものである。

従来、この種の工具折損検出装置として、たとえば、特開２００１−３８５１２号がある。これは、図６の如く、電動モーター５０により接触杆５１をその旋回範囲内にある工具５２の胴部に当接するか否かを検知し、当接しないで通過したときには「折損」と判断し、警告または機械制御部（図示せず）へ停止信号を出力するように構成されていた。
特開２００１−３８５１２号

しかしながら、上記装置は、切削剤（液）が多量にふりかかる状況下にあるか、切削剤が噴霧状に充満する雰囲気中で使用されることが多い。しかも、切削剤は界面活性剤よりなるため浸透性が極めて高くかつ腐食性が強いので、その軸受の防水性を高めようとすると、防水のために使用するゴム製のＯリング、パッキング、Ｖシールなどの潰し代を大きくすることが必要であり、接触杆を回動させるときの摩擦抵抗が大きくなってトルクが低下してしまう。

また、上記装置の場合には、前記切削剤は界面活性剤よりなるため浸透性が極めて高くかつ腐食性が強いので、制御モーターを使用するときはそのコイルの電線などの絶縁不良や電気的過負荷による発熱等の故障により耐久性が著しく劣った。その上に高価な電気制御部が必要となった。さらに、接触杆を、その旋回範囲内にある工具の先端（斜面部）に当接させてその折損（チッピング）を検出することは殆ど不可能であった。

本発明は上記の点に鑑みて創出したもので、その目的とするところは、切削剤の浸透や電気的過負荷等による障害の発生がなく、工具の胴部や先端の折損の検出を可能にした工具折損検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る工具折損検出装置は、本体ケースより突出した回動軸から直交方向に突設した接触杆が工具に当接することにより折損の有無を検出し、折損時に信号を出力させる工具折損検出装置において、前記回動軸の回動を直動エア駆動部により行うことを特徴とし、切削剤の浸透による耐久性等への影響を受けないように構成した。

また、請求項２に記載の発明に係る工具折損検出装置は、前記回動軸が前記直軸エア駆動部により回転する回転体からコイルバネを介して接触杆の回動角度を検出するセンサー部に連繋回転するものであることを特徴とし、工具の胴部への接触力の付与と、工具への当接時の衝撃力を低下できるように構成した。

さらに、請求項３に記載の発明に係る工具折損検出装置は、本体ケースより突出した回動軸から直交方向に突設した腕杆に、工具の先端の折損を検出するプランジャ式接触センサーを設けたことを特徴とし、センサーコンタクト面に対する工具の先端の押込み量により折損の検出ができるように構成した。

請求項１に記載の発明は、接触杆の旋回を直動エア駆動部により行うため、制御モーターが一切不要となるために切削剤（液）の浸透による悪影響がなく、したがって、切削剤が多量にふりかかる状況下でも、切削剤が噴霧状に充満する雰囲気中でも支障なく使用できるという優れた効果を奏するものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記回動軸が前記直軸エア駆動部により回転する回転体からコイルバネを介して接触杆の回動角度を検出するセンサー部に連繋回転して接触杆を工具の胴部に当てるから、工具への接触力が付与できる上に、工具への衝撃を低下できるという優れた効果を奏するものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、本体ケースより突出した回動軸から直交方向に突設した腕杆に設けたプランジャ式接触センサーを、工具先端に対応する位置まで回動停止させ、センサーコンタクト面に対して工具の先端が接触するまでの押込み量の大小により折損の検出ができるという優れた効果を奏するものである。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は直動エア駆動部を垂直方向に備えた本願装置の断面図、図２は直動エア駆動部の運動方向を変換する回転カム筒の斜視図、図３は直動エア駆動部を水平方向に備えた本願装置の分解斜視図、図４は直動エア駆動部の運動方向を変換するラックを示す斜視図、図５はプランジャ式接触センサーを備えた本願装置の断面図である。

図１〜図２の場合は、ケース本体２の下面に直動エア駆動部３を軸方向に作動するように備えた本願装置１を示している。該直動エア駆動部３は、エアコンプレッサー（図示せず）から連通したエアホース４を通して供給されたエアによりバネ５のバネ力に抗してピストン６を上動させるようになっている。該ピストン６の上動時は、連結杆７を介して垂直軸８を押し上げる一方、エアホース４からのエアの供給がないとバネ５のバネ力により旧位置に復帰する。

前記ピストン６に連結杆７を介して連繋した垂直軸８は、図示の例では、フレキシブルジョイント部９を有している。これはピストン６と垂直軸８との軸芯のズレを吸収する目的であって、そのようなズレを考慮しないならば、フレキシブルジョイント部９を設けずに直に連繋してもよいことは勿論である。

前記垂直軸８が直動エア駆動部３の作動により上動すると、該垂直軸８に軸支されたコロ１０が嵌合（摺動）する螺旋溝１１を介して回転カム筒１２を水平方向に回転させるようになっている。該回転カム筒１２の水平方向の回転は、これに結合手段１３を介して一体化している回転体１４を水平回転させる。

このようにして駆動される回転体１４は、コイルバネ（ねじりコイルバネ）１５を介して前記ケース本体２の上面より外方に突出したセンサー部回動軸１６を連繋して回動させる。該センサー部回動軸１６には、これに被冠したキャップ部材１７を介して接触杆１８が直角方向に突設されている。

前記接触杆１８は旋回の途中にある工具２０の胴部（側面）に当接させるためのものである。この接触杆１８は前記直動エア駆動部３により回転する回転体１４からコイルバネを介して旋回駆動させるようにしているのは、回動角度を検出するセンサー部回動軸１６を回動させ、接触杆が工具に当接するときの接触力を付与するためである。この場合、接触杆１８をトルクのみの低接触力にて工具２０の胴部に当接させるから工具２０へのショックを軽減させる機能をも備えることは勿論である。

前記センサー部回動軸１６はベアリング１９を介してケース本体２に支持されているとともに、該センサー部回動軸１６の基部２１はドラム状に形成され、前記回転体１４に被冠させている。そして前記コイルバネ１５の一端はドラム状の基部２１に、他端は前記回転体１４にそれぞれ結合し、前記直動エア駆動部３の作動により回転する回転体１４の回転がコイルバネ１５を介して前記センサー部回動軸１６に伝わるようになっている。この構成の結果、接触杆１８が工具２０の胴部に当接してストップしたときは、回転体１４はストップした接触杆１８を置き去りにして前記回転カム筒１２とともに所定の回転角だけ継続回転することとなる。

前記ケース本体２の内周と、前記回動軸１６の基部２１の外周との間には、磁気スイッチ２２ａと、マグネット２２ｂとが設けられ（無接触スイッチを構成する）、接触杆１８が旋回途中において工具２０の胴部に当接しないときは折損と判断し「折損信号」を出力する。この信号出力回路については図示を省略した。なお、接触杆１８が旋回途中において工具２０の胴部に当接するときは工具の「正常」が判定されることは勿論である。

前記回転カム筒１２は上下端部がベアリング２３ａ、２３ｂを介してケース本体２の内周に支持され、円滑な回転が保証されている。該回転カム筒１２の外側（ケース本体２の内周面）には前記垂直軸８に軸支されたコロ１０と同軸の外側コロ１０′を垂直方向にガイドするための直線溝２４を設けた筒体２５が設けられている。該筒体２５の直線溝２４は、前記ケース本体２の内周面に直に形成してもよいことは勿論である。なお、該直線溝２４は前記直動エア駆動部３の作動に連動して前記垂直軸８を垂直方向にガイドするためのものであり、他の構造のものに代えることは可能である。

前記直動エア駆動部３の作動に連動して垂直軸８を上下動させることにより回転カム筒１２を回転させるが、該回転カム筒１２の回転角は前記直動エア駆動部３のピストン６の摺動長（ストローク）によって決定され、該摺動長は回転時の抵抗を少なくするために螺旋溝６の角度を大きくとる関係で、ある程度の長さを必要とする。勿論、本実施例ではこの点をも考慮して決定されている。

前記回転カム筒１２の外周と、前記直線溝２４を形成した筒体２５には、該回転カム筒１２の回転の原点と終点の位置信号を出力させるための磁気スイッチ２６ａとマグネット２６ｂとからなる無接点スイッチが設置されている。なお、回転カム筒１２の位置信号の出力回路は図示を省略している。

前記直動エア駆動部３は、接触杆１８を原点からストップエンドに向けて旋回するときにエアを用い、ストップエンドから原点へはバネ５のバネ力により旋回するようになっているが、この逆、すなわち、原点からストップエンドに向けて旋回するときにバネ力を利用し、ストップエンドから原点へはエアを利用するように変更することは可能である。また、直動エア駆動部を複動エア駆動機に変えることも不可能ではない。

図３、図４の場合は、ケース本体２の胴部に直動エア駆動部３を水平方向に作動するように備えた本願装置１を示している。該直動エア駆動部３は、エアコンプレッサー（図示せず）に連通したエアホース４から供給されたエアにより図４に示すバネ５のバネ力に抗して摺動体２７を矢印Ｙのように前進させるようになっている。勿論、エアホース４からのエアの供給がないとバネ５のバネ力により復帰する。

前記摺動体２７の前進時は、該摺動体２７の胴部に形成したラック２８と、これに噛合したピニオン２９を介して回転体１４を回転させ得るように構成されている。この回転体１４はコイルバネ１５を介してケース本体２の上面より突出させた回動軸１６を連繋回転させるようになっている。しかして、回動軸１６には、これに被冠したキャップ部材１７を介して接触杆１８が直角方向に突設されている。該接触杆１８は図１の場合と同様に旋回の途中にある工具２０の胴部に当接しないときには「折損」信号を出力するようになっている。

図３に示すケース本体２は、ボックス型の上下部分２ａ、２ｂを、位置決めピン３０とピン孔（図示せず）により位置決めして重ね、数個所をネジ杆３１により固定してなる。この場合も図１の場合と同様に前記直動エア駆動部３からコイルバネ１５を介して接触杆１８を旋回するようにし、接触杆が工具に当接するときの接触力を付与し、かつ、工具に対するショックを可及的に軽減させるようにしている。

図５の場合は、本体ケース２より突出したセンサー部回動軸１６にボス部材３２を介して直交方向に突設した腕杆（図示の例＝パイプ部材）３３を設け、該腕杆３３に工具２０の先端（傾斜部＝刃部）３４を当接させることにより先端３４の折損を検出するプランジャ式接触センサー３５を設けてなる本願装置１が示されている。なお、前記工具２０の先端（傾斜部＝刃部）３４は、図示の如く、常に下向きになっているとは限らない。

前記センサー部回動軸１６の回動角はこれと一体の回転カム筒１２の螺旋溝１１の螺旋角により決定される。すなわち、直動エア駆動部３がエアコンプレッサー（図示せず）から連通したエアホース４を通して供給されたエアによりバネ５のバネ力に抗してピストン６を上動させると、連結杆７を介して垂直軸８が押し上げられ、該垂直軸８に軸支されたコロ１０が嵌合（摺動）する螺旋溝１１を介して回転カム筒１２を水平方向に回転し、これと一体の回動軸１６を水平に一定角度だけ回動（旋回）させる。

しかして、直動エア駆動部３の作動時における前記センサー部回動軸１６に、ボス部材３２を介して直交方向に突設した腕杆３３の旋回始点と旋回終点とを、予め、画定しておけば、該腕杆３３に備えたプランジャ式接触センサー３５のセンサーコンタクト面３５′のセンターを、工具２０の先端３４の真下位置（対応位置）に正確に停止させることが可能である。この場合、腕杆３３の長さを、予め、画定することは勿論である。

前記プランジャ式接触センサー３５は、そのセンサーコンタクト面３５′と、前記腕杆３３の旋回終点における工具２０の先端３４との距離Ａを、予め画定しておき、検出時に該センサーコンタクト面３５′に対する工具２０の先端３４の押込み量が、前記画定距離と比較して同等であれば、「正常」、押込み量が大きければ「折損」と判定し、折損信号を出力させるようになっている。この場合の出力回路については図示を省略している。

次に、直動エア駆動部３を垂直方向に作動するように備えた本願装置１の作用について述べる。まず、エアコンプレッサー（図示せず）を作動し、これに連通したエアホース４から直動エア駆動部３にエアを供給する。これによりバネ５に抗してピストン６が垂直軸８を上動させる。該垂直軸８の上動はこれに軸支されたコロ１０により回転カム筒１２が回転する。この回転により回転体１４が回転し、コイルバネ１５を介して連繋回転する回動軸１６に突出した接触杆１８を原点からストップエンドに向けて旋回させる。そして該接触杆１８がその旋回途中で工具２０の胴部に当たると、その状態でストップするが、回転体１４はそのまま前記回転カム筒１２とともに所定の回転角だけ継続して回転する。

上述の如く、接触杆１８が旋回途中の工具２０の胴部に当接すると「正常」、当接しないで通過すると前記センサー部回動軸１６の基部とケース本体との間に設けた磁気スイッチ２２ａとマグネット２２ｂとの作用により「折損信号」を出力する。なお、本願装置１では信号出力に磁気スイッチを用いたが、防水タイプであればこれには限定されない。また、本図では接触杆を工具に時計廻りに当てたが、これとは反対廻りにすることも可能である。

本願装置１は、工具の折損あるいは先端の欠損の検出センサーとして自動機、専用機等の工作機械に取付けて利用できる。また、本願装置１は制御モーターを使用していないため、切削剤が多量にふりかかる状況下でも、切削剤が噴霧状に充満する雰囲気中でも支障なく安心して使用できるものである。

直動エア駆動部を垂直方向に備えた本願装置の断面図である。直動エア駆動部の運動方向を変換する回転カム筒の斜視図である。直動エア駆動部を水平方向に備えた本願装置の分解斜視図である。直動エア駆動部の運動方向を変換するラックを示す斜視図である。プランジャ式の接触センサーを備えた本願装置の断面図である。従来装置の接触杆の旋回と工具との関係を示す説明図である。

符号の説明

１本願装置
２ケース本体
３直動エア駆動部
４エアホース
５バネ
６ピストン
７連結杆
８垂直軸
９フレキシブルジョイント部
１０、１０′ コロ
１１螺旋溝
１２回転カム筒
１３結合手段
１４回転体
１５ねじりコイルバネ
１６センサー部回動軸
１７キャップ部材
１８接触杆
１９ベアリング
２０工具
２１センサー部回動軸の基部
２２ａ磁気スイッチ
２２ｂマグネット
２３ａ、２３ｂベアリング
２４直線溝
２５筒体
２６ａ磁気スイッチ
２６ｂマグネット
２７摺動体
２８ラック
２９ピニオン
３０位置決めピン
３１ネジ杆
３２ボス部材
３３腕杆
３４工具の先端
３５プランジャ式接触センサー
３５′ センサーコンタクト面

Claims

本体ケースより突出した回動軸から直交方向に突設した接触杆が工具に当接することにより折損の有無を検出し、折損時に信号を出力させる工具折損検出装置において、前記回動軸の回動を直動エア駆動部により行うことを特徴とする工具折損検出装置。
前記回動軸が、前記直軸エア駆動部により回転する回転体からコイルバネを介して接触杆の回動角度を検出するセンサー部に連繋回転するものであることを特徴とする請求項１に記載の工具折損検出装置。
本体ケースより突出した回動軸から直交方向に突設した腕杆に、工具の先端の折損を検出するプランジャ式接触センサーを設けたことを特徴とする工具折損検出装置。