JP2007216373A

JP2007216373A - Device for detecting tool breakage

Info

Publication number: JP2007216373A
Application number: JP2006075589A
Authority: JP
Inventors: Sanpei Kinoshita; 参平木下; Hiroshi Gomae; 浩五前
Original assignee: APURIKKUSU KK; NISSHIN EREKKUSU KK
Current assignee: APURIKKUSU KK; NISSHIN EREKKUSU KK
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting tool breakage capable of completely preventing ingress of chips, coolant, machining dust or the like during cutting therein by feeding high-pressure air or installing rubber boots, and eliminating the effect on a driving device, a sensor circuit, an electric circuit or the like. <P>SOLUTION: The device for detecting tool breakage is capable of enhancing the waterproof function and the dust-proof function by taking countermeasures for high-pressure air 48 or using flexible rubber boots in order to prevent ingress of chip, coolant, machining dust or the like generated during the cutting therein. A J-type needle and a flat type needle are very effective for detecting breakage of a micro-drill (of a very small diameter). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ドリル、タップ、リーマ等の工具が折損しているかどうかを正確に検出する装置で密閉シール構造とニードルによる検出構造に関するものである。 The present invention relates to a hermetic seal structure and a detection structure using a needle, which is an apparatus for accurately detecting whether a tool such as a drill, a tap, or a reamer is broken.

自動機械加工装置における工具刃先折損の検出に関しては従来より、次の方法がある。第１はセンシングニードル（接触プローブ）などで工具刃先に触れることによる検出方法、第２はレーザ、磁気誘導などによる非接触検知方法等がある。さらに第３は工具とワーク間に電気的な通電を利用して検出する方法がある。その使用される装置としては、ＮＣ自動盤、ＮＣボール盤、ロータリーインデックスマシン、トランスファマシン、多軸ボール盤さらにプリント基板のスルーホールの加工用多軸ボール盤等である。ここでは密閉シール構造とセンシングニードル（接触プローブ）による検出方法について説明する。まず、密閉シール構造は工具折損検出装置内部に切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入することを防ぐもので、一般的にはゴム性のシールパッキンが使用され、回転軸に密着させた密閉シール構造となっている。このシールパッキンはクーラント（切削溶剤）の種類によってその材質が選択され、対応している。ただ、このシールパッキンは回転軸に一定の圧力を加えた密閉構造となっているが、その構造上完全な密閉構造を達成することはたいへん難しいことである。 Conventionally, there are the following methods for detecting breakage of a tool edge in an automatic machining apparatus. The first is a detection method by touching the tool blade edge with a sensing needle (contact probe) or the like, and the second is a non-contact detection method by laser, magnetic induction, or the like. Further, there is a third method of detecting by using electrical energization between the tool and the workpiece. Examples of the apparatus used include an NC automatic board, an NC drill machine, a rotary index machine, a transfer machine, a multi-axis drill machine, and a multi-axis drill machine for processing through holes in a printed circuit board. Here, a detection method using a hermetic seal structure and a sensing needle (contact probe) will be described. First, the hermetic seal structure prevents intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chips, dust, etc. during cutting, into the tool breakage detector. Generally, rubber seal packing is used. It has a hermetic seal structure in close contact with the rotating shaft. The material of the seal packing is selected according to the type of coolant (cutting solvent). However, this seal packing has a hermetic structure in which a constant pressure is applied to the rotating shaft, but it is very difficult to achieve a perfect hermetic structure.

次にセンシングニードルについて説明する。通常ニードルは棒状のものが使用されている。このニードルによって工具刃先が太いものから細いものまで対応してきたのが現状である。この際、ニードルは工具刃先と点接触するために瞬間的に大きな衝撃荷重がかかり、工具刃先に負担がかかる状況である。さらに、通常の棒状ニードルではマイクロドリル（極細径）を検出する際には難しい問題があった。また従来のニードルでは工具刃先との接触は点接触が主流であったが、工具刃先への負担をできるだけ軽くするための線接触、面接触等の方法が追求されている。 Next, the sensing needle will be described. Usually, a needle-shaped needle is used. At present, this needle has been used for tools having a wide tool edge from a thin tool edge. At this time, since the needle makes point contact with the tool blade edge, a large impact load is instantaneously applied, and a load is applied to the tool blade edge. Furthermore, a normal rod-shaped needle has a difficult problem when detecting a micro drill (ultra-fine diameter). In the conventional needle, the contact with the tool edge is mainly a point contact. However, methods such as a line contact and a surface contact for reducing the burden on the tool edge as much as possible have been pursued.

特願２００４−１７３２０４Japanese Patent Application No. 2004-173204

第１の課題として、工具折損検出装置における密閉シール構造は一般的にゴム性のシールパッキンが使用されている。回転軸に密着させて切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等による工具折損検出装置内部への侵入を防いでいる。しかし、金属性の回転軸とゴム性シールパッキンの接触面は完全な密閉構造を確保することは大変難しいことである。回転軸とシールパッキンの間にはわずかな空間が発生して、分子レベルにおける切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぐことはたいへん困難なことである。そのため工具折損検出装置内部で構成される、駆動部、電気回路、センサー部、電気配線部等に少しずつ影響を与えることになる。経年変化によって長期間使用した場合、駆動部の摩擦抵抗の増大、電気回路部の絶縁不良の発生、センサー部の検出不良等のトラブルが発生する可能性がある。工具折損検出装置においては内部を保護するために完全密閉にした構造が求められているが、この課題をクリアすることは大変難しいことである。 As a first problem, a rubber seal packing is generally used for a hermetic seal structure in a tool breakage detection device. It is in close contact with the rotating shaft to prevent intrusion into the tool breakage detector due to chips, coolant (cutting solvent), chips and dust during cutting. However, it is very difficult to ensure a completely sealed structure between the contact surface of the metallic rotating shaft and the rubber seal packing. A slight space is generated between the rotating shaft and the seal packing, and it is very difficult to completely prevent intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chips and dust at the molecular level. For this reason, the drive unit, the electric circuit, the sensor unit, the electric wiring unit, and the like, which are configured inside the tool breakage detection device, are affected little by little. When used for a long time due to aging, there is a possibility that troubles such as an increase in frictional resistance of the drive unit, insulation failure of the electric circuit unit, and detection failure of the sensor unit may occur. In the tool breakage detection device, a completely sealed structure is required to protect the inside, but it is very difficult to clear this problem.

第２の課題としては、工具折損検出装置におけるニードルは、通常、棒状のものが使用されている。このニードルは駆動装置によって回転運動となり、工具刃先に接触するものである。この際工具刃先に瞬間的に大きな衝撃荷重がかかり、負担を大きくしている。工具刃先の径が太い場合は、この衝撃荷重に耐えられる強度を有するが、マイクロドリル（極細径）を検出する場合は充分注意する必要がある。つまり工具刃先の径が細いために衝撃荷重に耐えきれず、ニードルの回転力と衝撃荷重によって折れることが発生する。このようなトラブルが発生しないように、ニードルの構造で衝撃吸収機能を付加する必要性を求められているが、この課題をクリアすることは大変難しいことであった。 As a second problem, the needle in the tool breakage detection device is usually a rod-shaped needle. This needle is rotated by a driving device and comes into contact with the tool edge. At this time, a large impact load is instantaneously applied to the tool edge, increasing the burden. When the diameter of the tool edge is large, it has a strength that can withstand this impact load, but it is necessary to be careful when detecting a micro drill (ultra-fine diameter). In other words, since the diameter of the tool edge is thin, it cannot withstand the impact load, and it breaks due to the rotational force of the needle and the impact load. There is a need to add an impact absorbing function in the needle structure so that such trouble does not occur, but it has been very difficult to clear this problem.

第１の課題、密閉シール構造を解決するためには、３つの方法がある。その第１の方法は工具折損検出装置の先端部に空間を作り、その円周上の一部にわずかな隙間を確保した構造とするものである。まず、その空間に高圧エアを供給して、円周上の一部のわずかな隙間から高圧エアを外部の大気圧に向って排出するものである。常時、高圧エアを供給することによって、工具折損検出装置内部への切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぐことができる。さらに回転軸部分にシールパッキンを設置して２重に密閉シール性を高めている。第２の方法はエア漏れチェック穴を利用するものでこの穴から高圧エアを供給し、工具折損検出装置内部の圧力を上げることによって、装置内部に弱い圧力が常時かかり、シールパッキンからの切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を防ぐことができる。第３の方法は工具折損検出装置本体と回転軸に取り付けたブーツ固定金具に柔軟性のあるゴムブーツを設置して対応するものである。ゴムブーツは０°〜１５０°（回転角度）回転できる。この際、柔軟性のあるゴムブーツによじれを伴うが回転時に大きな負荷をかけずに対応できるものである。ゴムブーツは０°〜１５０°の回転に追従し、繰り返しの往復運動にも充分な耐久性を有している。このゴムブーツによって、いままで難しいとされた完全密閉構造が可能となる。ただ、ゴムブーツは切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等が直接にふりかかると表面を破いたり、破損することがあるので、外周部分にカバーを設置してゴムブーツを保護している。 There are three methods for solving the first problem, the hermetic seal structure. The first method has a structure in which a space is formed at the tip of the tool breakage detection device and a slight gap is secured in a part of the circumference. First, high-pressure air is supplied to the space, and the high-pressure air is discharged from a slight gap on the circumference toward the outside atmospheric pressure. By always supplying the high-pressure air, it is possible to completely prevent intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chip dust and the like into the tool breakage detection device. In addition, a seal packing is installed on the rotating shaft to double the sealing performance. The second method uses an air leak check hole. By supplying high-pressure air from this hole and increasing the pressure inside the tool breakage detection device, a weak pressure is always applied to the inside of the device, and chips from the seal packing are used. Intrusion of coolant (cutting solvent), cutting dust and the like can be prevented. The third method corresponds to installing a flexible rubber boot between the tool breakage detection device main body and the boot fixing bracket attached to the rotating shaft. The rubber boot can rotate from 0 ° to 150 ° (rotation angle). At this time, the flexible rubber boot is kinked, but can be handled without applying a large load during rotation. The rubber boot follows the rotation of 0 ° to 150 ° and has sufficient durability for repeated reciprocating motion. This rubber boot enables a completely sealed structure, which has been considered difficult until now. However, since the rubber boots may break or break the surface if chips, coolant (cutting solvent), cutting dust, etc. are directly applied to the rubber boots, a cover is installed on the outer periphery to protect the rubber boots. is doing.

第２の課題、工具刃先の衝撃荷重の問題を解決するためには、２つの方法がある。その１つの方法はニードルの構造をＪ型にして、工具刃先に接触した際の衝撃荷重を円弧Ｒ部のバネ弾性を利用して、衝撃吸収機能を持たせている。このＪ型ニードルは工具刃先と接触した際は点接触となるが、バネ弾性によって工具刃先にかかる衝撃荷重を大幅に軽減することができる。これによってマイクロドリル（極細径）を破損することなく、工具折損状態を検出することができる。もう１つの方法は工具刃先に過大な回転トルクによる負荷がかかって、その衝撃荷重によって工具刃先を破損する場合が生じる。このようなトラブルが発生しないように、ニードルの形状を長方形の板バネによる平型ニードルを使用して、工具刃先と接触する際の衝撃荷重を軽減するものである。長方形の板バネによる平型ニードルは工具刃先と接触する際は、線接触となり、衝撃荷重が分散し、分圧されるために工具刃先にかかる負担を大幅に軽減することができる。これによってマイクロドリル（極細径）を破損することなく工具折損状態を検出することができる。 There are two methods for solving the second problem, the impact load problem of the tool edge. One method is to make the needle structure J-shaped, and to provide an impact absorbing function by utilizing the spring elasticity of the arc R portion for the impact load when contacting the tool edge. This J-type needle is point-contacted when it comes into contact with the tool edge, but the impact load applied to the tool edge can be greatly reduced by spring elasticity. As a result, the broken tool state can be detected without damaging the micro drill (ultra-fine diameter). In another method, a load due to an excessive rotational torque is applied to the tool cutting edge, and the tool cutting edge may be damaged by the impact load. In order to prevent such trouble, a flat needle having a rectangular leaf spring is used to reduce the impact load when contacting the tool blade edge. When a flat needle made of a rectangular leaf spring comes into contact with the tool blade edge, it becomes a line contact, and the impact load is dispersed and divided so that the load on the tool blade edge can be greatly reduced. As a result, the broken tool state can be detected without damaging the micro drill (ultra-fine diameter).

本発明の装置によって、いままで難しいとされていた、工具折損検出装置のシール問題、密閉構造について解決できることになる。これによって工具折損検出装置内部への切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぐことができ、駆動装置、センサー回路、電気回路等への影響を排除することができる。また、工具刃先の径が太いものから細いものまで、さらにマイクロドリル（極細径）等への対応が求められているが、Ｊ型ニードルおよび長方形の板バネによる平型ニードルを使用することによって、この要求にも充分対応できるものある。 The apparatus of the present invention can solve the sealing problem and the sealing structure of the tool breakage detection apparatus, which have been considered difficult until now. This completely prevents intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chip dust, etc. during cutting into the tool breakage detector, eliminating the effects on the drive unit, sensor circuit, electrical circuit, etc. can do. In addition, the tool blade tip has a large diameter to a thin one, and further support for micro drills (extremely small diameter) is required. By using a flat needle with a J-shaped needle and a rectangular leaf spring, There are things that can fully meet this requirement.

自動機械加工装置の近傍に設置する工具折損検出装置は小型で検出範囲が広範囲で、安定した動作が求められている。さらに、マイクロドリル（極細径）への対応、工具折損検出装置の完全密閉構造が耐久性に多いに貢献できるのである。最新の自動機械加工装置は複雑な形状をしており、生産性を向上させるためにムダの無い工具の配置となっている。当然、工具折損検出装置の設置場所も限定されるのである。密集した場所の少ないスペースを利用して、設置されるのである。本発明による工具折損検出装置は密閉シール構造、マイクロドリル（極細径）等への対応について、充分対応できることとなり、多くの可能性を提供するものである。 A tool breakage detection device installed in the vicinity of an automatic machining device is required to have a small size, a wide detection range, and a stable operation. In addition, the micro-drill (extremely small diameter) and the completely sealed structure of the tool breakage detection device can contribute to much durability. The latest automatic machining equipment has a complicated shape, and has a wasteless tool arrangement to improve productivity. Of course, the installation location of the tool breakage detection device is also limited. It is installed using a small space in a dense place. The tool breakage detection apparatus according to the present invention can sufficiently cope with the hermetic seal structure, micro drill (ultra-fine diameter), and the like, and provides many possibilities.

まず、図１において、本発明の工具折損検出装置について説明する。図１（１）は正面図、図１（２）は（１）の平面図、図１（３）は（１）の左側面図、図１（４）は（１）の右側面図を示している。具体的な実施例として、検出範囲を０°〜１５０°として今後の説明を進めていくことにする。工具折損検出装置本体１、本体ケース２の回転軸６と固定金具（１）７に取付けられたニードル４は、駆動により回転方向、時計回り（ＣＷ）１４に回転し、原点位置（０°）１２から動作限界点（１５０°）１３までの検出範囲（１５０°）１５で動作している。検出範囲（１５０°）１５の途中に工具刃先５が存在し、この工具刃先５の折損状態の有無をニードル４の回転によって検出するものである。工具刃先５に折損がなく、正常の場合は、工具刃先５の位置でニードル４が停止し、駆動が終わると内部に設けたバネ３０によって、原点位置（０°）１２まで戻る。また工具刃先５に折損があった場合はニードル４は動作限界点（１５０°）１３まで回転し、停止する。その後、バネ３０によって、原点位置（０°）１２に戻る。また、ネジ部３、工具折損検知装置をブラケット等に取付け、固定するためのナット８、保護ケース９、ワイヤーブレード１０、配線コード１１、エア供給金具４３、カバー（１）４４、配管継手４６、エアチューブ４７は工具折損検出装置の構成部品である。尚、工具折損検出装置の詳細な動作原理、内部構造については、特願２００４−１７３２０４で詳しく説明してあるので、ここでは省くことする。 First, referring to FIG. 1, the tool breakage detection apparatus of the present invention will be described. 1 (1) is a front view, FIG. 1 (2) is a plan view of (1), FIG. 1 (3) is a left side view of (1), and FIG. 1 (4) is a right side view of (1). Show. As a specific example, the detection range will be 0 ° to 150 ° and further explanation will be made. The tool breakage detection device main body 1, the rotating shaft 6 of the main body case 2 and the needle 4 attached to the fixing bracket (1) 7 are rotated in the rotation direction, clockwise (CW) 14 by driving, and the origin position (0 °). It operates in a detection range (150 °) 15 from 12 to an operation limit point (150 °) 13. The tool blade edge 5 exists in the middle of the detection range (150 °) 15, and the presence or absence of the broken state of the tool blade edge 5 is detected by the rotation of the needle 4. When the tool blade edge 5 is not broken and is normal, the needle 4 stops at the position of the tool blade edge 5 and returns to the origin position (0 °) 12 by the spring 30 provided inside when the driving is finished. When the tool edge 5 is broken, the needle 4 rotates to the operation limit point (150 °) 13 and stops. Thereafter, the spring 30 returns to the origin position (0 °) 12. Moreover, the screw part 3, the nut 8 for attaching and fixing the tool breakage detecting device to a bracket or the like, the protective case 9, the wire blade 10, the wiring cord 11, the air supply fitting 43, the cover (1) 44, the pipe joint 46, The air tube 47 is a component part of the tool breakage detection device. The detailed operation principle and internal structure of the tool breakage detection device are described in detail in Japanese Patent Application No. 2004-173204, and will be omitted here.

図２は本発明の工具折損検出装置の回転が、反時計回り（ＣＣＷ）の場合について説明する。図１で紹介した事例とは異なり、逆方向に回転するものである。基本的な部品構成は図１で紹介したものと同じである。図２（１）は正面図、図２（２）は（１）の平面図、図２（３）は（１）の左側面図、図２（４）は（１）の右側面図を示している。具体的な動作は工具折損検出装置本体１、本体ケース２の回転軸６と固定金具（１）７に取付けられたニードル４は、駆動により回転方向、反時計回り（ＣＣＷ）１６に回転し、原点位置（０°）１２から動作限界点（１５０°）１３までの検出範囲（１５０°）１５で作動している。検出範囲（１５０°）１５の範囲の途中に工具刃先５が存在し、この工具刃先５の折損状態の有無をニードル４の回転によって検出するものである。工具刃先５に折損がなく、正常の場合は、工具刃先５の位置でニードル４が停止し、内部に設けたバネ３０によって、原点位置（０°）１２まで戻る機構になっている。また工具刃先５に折損があった場合はニードル４は動作限界点（１５０°）１３まで回転し、停止する。その後、バネ３０によって、原点位置（０°）１２に戻る。 FIG. 2 illustrates a case where the rotation of the tool breakage detection apparatus of the present invention is counterclockwise (CCW). Unlike the example introduced in FIG. 1, it rotates in the opposite direction. The basic component configuration is the same as that introduced in FIG. 2 (1) is a front view, FIG. 2 (2) is a plan view of (1), FIG. 2 (3) is a left side view of (1), and FIG. 2 (4) is a right side view of (1). Show. Specifically, the tool breakage detection device main body 1, the rotating shaft 6 of the main body case 2 and the needle 4 attached to the fixing bracket (1) 7 rotate in the rotational direction, counterclockwise (CCW) 16 by driving, It operates in the detection range (150 °) 15 from the origin position (0 °) 12 to the operation limit point (150 °) 13. The tool cutting edge 5 exists in the middle of the detection range (150 °) 15, and the presence or absence of the broken state of the tool cutting edge 5 is detected by the rotation of the needle 4. When the tool blade edge 5 is not broken and is normal, the needle 4 stops at the position of the tool blade edge 5 and returns to the origin position (0 °) 12 by the spring 30 provided inside. When the tool edge 5 is broken, the needle 4 rotates to the operation limit point (150 °) 13 and stops. Thereafter, the spring 30 returns to the origin position (0 °) 12.

図３は本発明の工具折損検出装置について、内部構造（断面図）を詳細に説明する。図３（１）は正面図（断面図）、図３（２）は（１）の左側面図、図３（３）は（１）の右側面図、図３（４）は（１）のＡ−Ａ断面図、図３（５）は（１）のＢ−Ｂ断面図、図３（６）は（１）のＣ−Ｃ断面図、図３（７）は（１）のＤ−Ｄ断面図を示している。工具折損検出装置はまず工具折損検出装置本体１（ネジ部３）と本体ケース２によって構成され時計回り（ＣＷ）１４に回転する。さらにロータリーソレノイド部２６の部品はロータ１７、ヨーク１８、コイル１９、磁路２０、回転軸６で基本的に構成される。さらに回転軸６はボールベアリング２３、２箇所によって支持される。保持金具（１）２４、保持金具（２）２５内部には密閉構造とするためシールパッキン（１）２２、Ｏリング２７が取付けられる。回転軸６には工具刃先５をセンシングするための固定金具（１）７（固定金具（１）７は締付ボルト（１）２１によって回転軸６と固定される）およびニードル４が取付けられる。また、回転軸６の回転角度を検出するために、センサー基板３２が配置される。センサー基板３２には反射型の角度検知光センサー（１）４０、角度検知光センサー（２）４１、角度検知光センサー（３）４２が配置される。この角度検知光センサーが回転ピン３１の反射光を受光して信号を検出するものである。この部分にはバネ３０が設置されて、ニードル４が原点位置（０°）１２まで戻す機能をもっている。さらに支柱Ａ２８、支柱Ｂ２９、止め板３５はセンサー基板３２を固定するためと保護ケース９を固定ボルト（１）３４で固定するものである。また、シールパッキン（２）３３は配線コード１１を保護する目的と密閉構造にするためのものである。配線コード１１を保護するためにワイヤーブレード１０を使用する。この工具折損検出装置が設置される場所は自動機械加工装置の近傍のために、配線コード１１を切削加工による切粉等からの損傷を避けるためのものである。ここで工具折損検出装置の密閉シール構造について説明する。工具折損検出装置本体１の頭部にエア供給金具４３とシールパッキン（３）４５を設置し、固定ボルト（２）５２にて固定する。このエア供給金具４３に配管継手４６とエアチューブ４７が接続され、高圧エア４８が供給される。また、回転軸６にはカバー（１）４４と止め輪５１によって固定されている。 FIG. 3 explains in detail the internal structure (cross-sectional view) of the tool breakage detection apparatus of the present invention. 3 (1) is a front view (sectional view), FIG. 3 (2) is a left side view of (1), FIG. 3 (3) is a right side view of (1), and FIG. 3 (4) is (1). 3A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3A, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3A, and FIG. -D shows a cross-sectional view. The tool breakage detection device is configured by a tool breakage detection device main body 1 (screw portion 3) and a main body case 2 and rotates clockwise (CW) 14. Further, the components of the rotary solenoid unit 26 are basically composed of the rotor 17, the yoke 18, the coil 19, the magnetic path 20, and the rotating shaft 6. Furthermore, the rotating shaft 6 is supported by ball bearings 23 and two places. A seal packing (1) 22 and an O-ring 27 are attached to the inside of the holding metal fitting (1) 24 and the holding metal fitting (2) 25 so as to have a hermetic structure. A fixing bracket (1) 7 (the fixing bracket (1) 7 is fixed to the rotating shaft 6 by a fastening bolt (1) 21) and a needle 4 for sensing the tool cutting edge 5 are attached to the rotating shaft 6. In addition, a sensor substrate 32 is disposed to detect the rotation angle of the rotation shaft 6. On the sensor substrate 32, a reflection type angle detection light sensor (1) 40, an angle detection light sensor (2) 41, and an angle detection light sensor (3) 42 are arranged. This angle detection light sensor receives the reflected light of the rotary pin 31 and detects a signal. A spring 30 is installed in this portion, and the needle 4 has a function of returning to the origin position (0 °) 12. Further, the column A28, column B29, and stop plate 35 are for fixing the sensor substrate 32 and fixing the protective case 9 with the fixing bolt (1) 34. Further, the seal packing (2) 33 is for the purpose of protecting the wiring cord 11 and for making the sealing structure. A wire blade 10 is used to protect the wiring cord 11. Since the place where the tool breakage detection device is installed is in the vicinity of the automatic machining device, the wire cord 11 is for avoiding damage from chips and the like due to cutting. Here, the hermetic seal structure of the tool breakage detection device will be described. An air supply fitting 43 and a seal packing (3) 45 are installed on the head of the tool breakage detection device main body 1 and fixed with fixing bolts (2) 52. A piping joint 46 and an air tube 47 are connected to the air supply fitting 43 and high pressure air 48 is supplied. The rotating shaft 6 is fixed by a cover (1) 44 and a retaining ring 51.

図３（３）のエア漏れチェック穴３６は工具折損検出装置の密閉状態を調べるためのものである。このエア漏れチェック穴３６はもう１つの機能を持っている。つまり、この穴を利用して、この穴を通じて高圧エア４８を常時、供給することよって工具折損検出装置内部の圧力を上げる。このため装置内部に弱い圧力がかかる。この際、強い圧力はシールパッキン（１）２２を破るので使用しない。さらに高圧エア４８を供給する際に、万一のトラブルを防ぐためにエア漏れチェック穴３６の近傍に逆止弁等を設置することが必要である。これによってシールパッキン（１）２２からの切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぐことができる。また図３（５）では具体例としてロータ１７が角度７５°３７、原点位置（０°）１２を示している。図３（６）では、バネ３０の設置状況を示しており、原点位置（０°）１２に支柱Ａ２８、動作限界点（１５０°）１３に支柱Ｃ３８が配置されて、検出範囲（１５０°）１５となっている。バネ３０はニードル４が工具刃先５に接触した後、または動作限界点（１５０°）１３に接触した後、ニードルを戻すための役割をもっている。また、回転軸６に取付けられた回転ピン３１が支柱Ｃ３８の位置によって角度を決めており、支柱Ｄ３９によって固定している。また、回転ピン３１は角度検知光センサーの反射板の役割を持っている。図３（７）はセンサー基板３２が固定されている状態を示している。このセンサー基板３２上にそれぞれ角度検知光センサー（１）４０、角度検知光センサー（２）４１、角度検知光センサー（３）４２が配置されている。この角度検知光センサーは反射型で、回転軸６の回転角度を正確に検知しているのである。 The air leak check hole 36 in FIG. 3 (3) is for checking the sealing state of the tool breakage detection device. The air leak check hole 36 has another function. That is, by utilizing this hole, the pressure inside the tool breakage detection device is raised by constantly supplying high-pressure air 48 through this hole. For this reason, a weak pressure is applied to the inside of the apparatus. At this time, strong pressure breaks the seal packing (1) 22 and is not used. Further, when supplying the high-pressure air 48, it is necessary to install a check valve or the like in the vicinity of the air leakage check hole 36 in order to prevent a trouble. As a result, it is possible to completely prevent intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chips and dust during cutting from the seal packing (1) 22. In FIG. 3 (5), the rotor 17 has an angle of 75 ° 37 and an origin position (0 °) 12 as a specific example. FIG. 3 (6) shows the installation state of the spring 30. The support column A28 is arranged at the origin position (0 °) 12 and the support column C38 is arranged at the operation limit point (150 °) 13, and the detection range (150 °). It is 15. The spring 30 has a role for returning the needle after the needle 4 contacts the tool cutting edge 5 or after the contact with the operation limit point (150 °) 13. Further, the rotation pin 31 attached to the rotary shaft 6 determines the angle according to the position of the column C38 and is fixed by the column D39. The rotating pin 31 has a role of a reflector of the angle detection light sensor. FIG. 3 (7) shows a state where the sensor substrate 32 is fixed. An angle detection light sensor (1) 40, an angle detection light sensor (2) 41, and an angle detection light sensor (3) 42 are arranged on the sensor substrate 32, respectively. This angle detection light sensor is of a reflection type and accurately detects the rotation angle of the rotation shaft 6.

図４は本発明の高圧エアを使用した防水、防塵構造について詳しく説明する。従来の技術では工具折損検出装置の密閉シール構造は一般的にシールパッキン（１）２２を設置したタイプが主流となっている。この場合、工具折損検出装置内部に切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぎ、内部の駆動装置、センサー回路、電気回路等への影響を完全に排除することが難しかった。分子レベルでの侵入がどうしても避けられなかったのが現状である。この問題を解決するために高圧エアをした防水、防塵構造が有効である。具体的に説明すると、図４（１）は工具折損検出装置の断面図を示している。図４（２）は（１）の左側面図を示している。図４（３）は（１）のＡ−Ａ断面図を示している。この防水、防塵構造はエア供給金具４３に設けた空気孔は配管継手４６とエアチューブ４７がつながっており、ここから高圧エア４８が供給される。このエアの流れ方向（１）４９はエア供給金具４３の先端部に排出される。高圧エア４８は通常、コンプレッサー等のエア源によって供給するが、ここで使用するエアはそれほどの圧力を必要としないので、エア源としてモータファンによる高圧エアの供給も利用できる。先端部で排出された高圧エア４８はカバー（１）４４で仕切られた空間に一旦、蓄えられ、エア供給金具４３とカバー（１）４４との間の隙間からエアの流れ方向（２）５０に円周の全方向に向って排出される。この高圧エア４８は常時、供給されて切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等の侵入を完全に防ぐことができる。密閉シール構造をより補強するために、シールパッキン（１）２２を配置して２重の防水、防塵構造を達成している。 FIG. 4 explains in detail the waterproof and dustproof structure using the high-pressure air of the present invention. In the prior art, the hermetic seal structure of the tool breakage detection device is generally the type in which the seal packing (1) 22 is installed. In this case, the tool breakage detection device is completely prevented from entering chips, coolant (cutting solvent), cutting dust, etc. during cutting, and the effects on the internal drive device, sensor circuit, electrical circuit, etc. are completely eliminated. It was difficult to eliminate. The current situation is that invasion at the molecular level was unavoidable. In order to solve this problem, a waterproof and dustproof structure with high-pressure air is effective. More specifically, FIG. 4A shows a cross-sectional view of the tool breakage detection device. FIG. 4 (2) shows a left side view of (1). FIG. 4 (3) shows a cross-sectional view taken along the line AA in (1). In this waterproof and dustproof structure, a pipe joint 46 and an air tube 47 are connected to an air hole provided in the air supply fitting 43, and high-pressure air 48 is supplied from here. This air flow direction (1) 49 is discharged to the tip of the air supply fitting 43. The high-pressure air 48 is usually supplied by an air source such as a compressor. However, since the air used here does not require so much pressure, supply of high-pressure air by a motor fan can be used as an air source. The high-pressure air 48 discharged at the tip is temporarily stored in the space partitioned by the cover (1) 44, and flows from the gap between the air supply fitting 43 and the cover (1) 44 in the air flow direction (2) 50. Are discharged in all directions of the circumference. This high-pressure air 48 is always supplied and can completely prevent intrusion of chips, coolant (cutting solvent), chips and dust during cutting. In order to reinforce the hermetic seal structure, the seal packing (1) 22 is arranged to achieve a double waterproof and dustproof structure.

図５は本発明のゴムブーツを使用した防水、防塵構造について説明する。前項の図４で説明した内容とは異なる方法で防水、防塵構造を構築したものである。具体的に、図５（１）は工具折損検出装置の断面図を示している。図５（２）は（１）の左側面図を示している。図５（３）は（１）のＡ−Ａ断面図を示している。図５（４）はニードルの位置が原点位置にあり、ゴムブーツと回転軸部を取り出した図である。図５（５）はニードルが１５０°回転してゴムブーツがよじれた状態を示した図である。図５（６）は（５）のＢ−Ｂ断面図を示す図である。まず、ゴムブーツ５３の一方の端は保持金具（３）５８と保持金具（３）５８に固定されたブーツ押え金具（１）５５によって押えつけられ、密閉状態を確保している。もう一方の端は回転軸６に固定されたブーツ固定金具５４とブーツ押え金具（２）５７によって押えつけられ、密閉状態を確保している。このようにゴムブーツ５３内部の空間は完全密閉状態を確保している。さらに、シールパッキン（１）２２を配置して２重の防水、防塵構造を達成している。ただ、ゴムブーツ５３は切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、切粉粉塵等が直接ふりかかると表面を破いたり、破損することがあるので、カバー（２）５６はブーツ押え金具（１）５５との隙間を小さくして、その侵入を防いでいる。ここで、ゴムブーツ５３は柔軟性のある材質のものを使用し、０°〜１５０°（回転角度）回転できる。この際、柔軟性のあるゴムブーツ５３によじれを伴なうが回転時に大きな負荷をかけずに対応できるものである。ゴムブーツ５３は０°〜１５０°の回転に追従して、繰り返しの往復運動にも充分な耐久性を有している。 FIG. 5 illustrates a waterproof and dustproof structure using the rubber boot of the present invention. A waterproof and dustproof structure is constructed by a method different from that described in FIG. Specifically, FIG. 5A shows a cross-sectional view of the tool breakage detection device. FIG. 5B shows a left side view of FIG. FIG. 5 (3) shows a cross-sectional view taken along line AA of (1). FIG. 5 (4) is a view in which the rubber boot and the rotating shaft are taken out with the needle at the origin position. FIG. 5 (5) is a view showing a state where the needle is rotated by 150 ° and the rubber boot is kinked. FIG. 5 (6) is a view showing a BB cross-sectional view of (5). First, one end of the rubber boot 53 is pressed by a holding metal fitting (3) 58 and a boot holding metal fitting (1) 55 fixed to the holding metal fitting (3) 58 to ensure a sealed state. The other end is pressed by a boot fixing bracket 54 and a boot pressing bracket (2) 57 fixed to the rotary shaft 6 to ensure a sealed state. As described above, the space inside the rubber boot 53 is ensured to be completely sealed. Furthermore, the seal packing (1) 22 is arranged to achieve a double waterproof and dustproof structure. However, since the rubber boot 53 may be broken or damaged when the cutting powder, coolant (cutting solvent), cutting dust or the like is directly applied to the rubber boot 53, the cover (2) 56 is provided with a boot press fitting (1 ) The gap with 55 is reduced to prevent intrusion. Here, the rubber boot 53 is made of a flexible material and can be rotated by 0 ° to 150 ° (rotation angle). At this time, the flexible rubber boots 53 are kinked, but can be handled without applying a large load during rotation. The rubber boot 53 follows the rotation of 0 ° to 150 ° and has sufficient durability for repeated reciprocating motion.

図６は本発明のＪ型ニードルについて説明する。図６（１）は正面図、図６（２）は（１）の平面図、図６（３）は（１）の右側面図を示している。図６（４）は（１）でＪ型ニードルが工具刃先に接触し、バネ弾性により曲った状態を示している。具体的に、Ｊ型ニードル５９は固定金具（２）６０にセットネジ６４、２箇所によって固定されている。この固定金具（２）６０は回転軸６に締付ボルト（１）２１によって固定される。図６（１）ではＪ型ニードル５９は工具刃先５に接触した状態を示している。図６（４）ではＪ型ニードル５９が工具刃先５に接触した際、点接触となるが、バネ弾性によって曲った状態６１が発生して衝撃荷重を大幅に軽減することができる。この際、Ｊ型ニードル５９の一部箇所が固定金具（２）６０の角に接触してバネ弾性の曲りがストップ位置６２、角度θ°６３で停止する。これによってマイクロドリル（極細径）を破損することなく、工具折損状態を検出することができる。 FIG. 6 illustrates the J-type needle of the present invention. 6 (1) is a front view, FIG. 6 (2) is a plan view of (1), and FIG. 6 (3) is a right side view of (1). FIG. 6 (4) shows a state in which the J-type needle is in contact with the tool blade edge and bent by spring elasticity in (1). Specifically, the J-type needle 59 is fixed to the fixing bracket (2) 60 with set screws 64 and two places. The fixing metal fitting (2) 60 is fixed to the rotating shaft 6 with a fastening bolt (1) 21. In FIG. 6 (1), the J-shaped needle 59 is in contact with the tool cutting edge 5. In FIG. 6 (4), when the J-type needle 59 contacts the tool cutting edge 5, point contact occurs, but a bent state 61 is generated by spring elasticity, and the impact load can be greatly reduced. At this time, a part of the J-type needle 59 comes into contact with the corner of the fixing bracket (2) 60, and the spring elastic bending stops at the stop position 62 and the angle θ ° 63. As a result, the broken tool state can be detected without damaging the micro drill (ultra-fine diameter).

図７は本発明の長方形の板バネによる平型ニードルについて説明する。図７（１）は正面図、図７（２）は（１）の平面図、図７（３）は（１）の右側面図を示している。具体的に、長方形の板バネによる平型ニードル６５は固定金具（３）６６に締付ボルト（２）６７、２箇所によって固定される。この固定金具（３）６６は回転軸６に締付ボルト２１によって固定する。平型ニードル６５が工具刃先５に接触する際、線接触となり、衝撃荷重が分散して、分圧されるために工具刃先５にかかる負担を大幅に軽減することができる。これによってマイクロドリル（極細径）を破損することなく、工具折損状態を検出することができる。 FIG. 7 illustrates a flat needle using a rectangular leaf spring according to the present invention. 7 (1) is a front view, FIG. 7 (2) is a plan view of (1), and FIG. 7 (3) is a right side view of (1). Specifically, the flat needle 65 made of a rectangular leaf spring is fixed to the fixing bracket (3) 66 by two fastening bolts (2) 67. The fixing metal fitting (3) 66 is fixed to the rotating shaft 6 with the fastening bolt 21. When the flat needle 65 comes into contact with the tool cutting edge 5, line contact occurs, and the impact load is dispersed and divided, so that the load on the tool cutting edge 5 can be greatly reduced. As a result, the broken tool state can be detected without damaging the micro drill (ultra-fine diameter).

自動機械加工装置、ＮＣ自動盤、ＮＣボール盤、ロータリーインデックスマシン、トランスファマシン、多軸ボール盤等は、多種多様の部品を生産する上で、なくてはならないものである。部品の機械加工で、ドリル、タップ、リーマ等を使用した切削工程は、非常に重要な加工技術であり、今後とも大きく発展する可能性を持っている。最近の生産現場においては自動機械加工装置をライン化して、無人化による、２４時間生産体制が組まれている工場も少なくない。この際、工具折損検出装置は、ドリル、、タップ、リーマ等の工具刃先を常時監視することにより、自動機械加工装置の生産性、機械の稼働率を上げるために、重要な役割を持ってくる。この中で、センシングニードル（接触プローブ）で工具刃先に触れることによる検出方法は装置が小型で、設置場所を選ばず簡単に取付けが可能である。また検出が正確、確実で切削油や切粉、機械の振動の影響を受けない特徴がある。この際、密閉シール機能を強化して、マイクロドリル（極細径）の検出ができるようにすることは工具折損検出装置の利用範囲を高め、さらに工具折損検出装置の小型化、低コスト化が進めば今後とも、設置台数がさらに増加していくものと推測できる。 Automatic machining devices, NC automatic machines, NC drilling machines, rotary index machines, transfer machines, multi-axis drilling machines, etc. are indispensable for producing a wide variety of parts. The cutting process using drills, taps, reamers, etc. in machining parts is a very important processing technology and has the potential to develop greatly in the future. In recent production sites, there are many factories that have a 24-hour production system built by unmanned production of automated machining equipment. At this time, the tool breakage detection device plays an important role in increasing the productivity of the automatic machining device and the operating rate of the machine by constantly monitoring the cutting edge of a tool such as a drill, a tap, and a reamer. . Among these, the detection method by touching the tool blade edge with a sensing needle (contact probe) is small in size and can be easily mounted regardless of the installation location. In addition, the detection is accurate and reliable and is not affected by cutting oil, chips, or machine vibration. At this time, strengthening the hermetic seal function to enable detection of micro drills (ultra-fine diameter) increases the range of use of the tool breakage detection device, and further promotes downsizing and cost reduction of the tool breakage detection device. It can be estimated that the number of installed units will continue to increase.

は工具折損検出装置の外観図（時計回り（ＣＷ）の場合）である。（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の左側面図を示す図（４）は（１）の右側面図を示す図These are the external views (in the case of clockwise (CW)) of a tool breakage detection apparatus. (1) is a diagram showing a front view (2) is a diagram showing a plan view of (1) (3) is a diagram showing a left side view of (1) (4) is a diagram showing a right side view of (1) は工具折損検出装置の外観図（反時計回り（ＣＣＷ）の場合）である。（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の左側面図を示す図（４）は（１）の右側面図を示す図These are the external views (in the case of counterclockwise (CCW)) of a tool breakage detection apparatus. (1) is a diagram showing a front view (2) is a diagram showing a plan view of (1) (3) is a diagram showing a left side view of (1) (4) is a diagram showing a right side view of (1) はロータリーソレノイドの構造図である。（１）は正面図（断面図）を示す図（２）は（１）の左側面図を示す図（３）は（１）の右側面図を示し図（４）は（１）のＡ−Ａ断面図を示す図（５）は（１）のＢ−Ｂ断面図を示す図（６）は（１）のＣ−Ｃ断面図を示す図（７）は（１）のＤ−Ｄ断面図を示す図FIG. 3 is a structural diagram of a rotary solenoid. (1) is a diagram showing a front view (cross-sectional view) (2) is a diagram showing a left side view of (1) (3) is a diagram showing a right side view of (1) (4) is A of (1) (5) is a diagram showing a BB sectional view of (1) (6) is a diagram showing a CC sectional view of (1) (7) is a DD of (1) Figure showing a cross-sectional view は高圧エアを使用した防水、防塵構造図である。（１）は工具折損検出装置の断面図を示す図（２）は（１）の左側面図を示す図（３）は（１）のＡ−Ａ断面図を示す図Is a waterproof and dustproof structure using high pressure air. (1) is a diagram showing a cross-sectional view of a tool breakage detection device (2) is a diagram showing a left side view of (1) (3) is a diagram showing a cross-sectional view along AA of (1) はゴムブーツを使用した防水、防塵構造図である。（１）は工具折損検出装置の断面図を示す図（２）は（１）の左側面図を示す図（３）は（１）のＡ−Ａ断面図を示す図（４）はゴムブーツと回転軸を示す図（５）はゴムブーツが回転してよじれた状態を示す図（６）は（５）のＢ−Ｂ断面図を示す図Is a waterproof and dustproof structure diagram using rubber boots. (1) is a diagram showing a cross-sectional view of a tool breakage detection device (2) is a diagram showing a left side view of (1) (3) is a diagram showing a cross-sectional view along AA of (1) (4) is a rubber boot The figure which shows a rotating shaft (5) The figure which shows the state by which the rubber boot rotated and kink (6) is a figure which shows the BB sectional drawing of (5) はＪ型ニードルの構造図である。（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の右側面図を示す図（４）は（１）のＪ型ニードルが曲った状態を示す図FIG. 2 is a structural diagram of a J-type needle. (1) is a front view (2) is a plan view of (1) (3) is a right side view of (1) (4) is a bent J-type needle of (1) Diagram showing state は長方形の板バネによる平型ニードルの構造図である。（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の右側面図を示す図FIG. 3 is a structural diagram of a flat needle with a rectangular leaf spring. (1) is a diagram showing a front view (2) is a diagram showing a plan view of (1) (3) is a diagram showing a right side view of (1)

Explanation of symbols

１工具折損検出装置本体
２本体ケース
４ニードル
５工具刃先
６回転軸
９保護ケース
１２原点位置（０°）
１３動作限界点（１５０°）
１４時計回り（ＣＷ）
１７ロータ
１８ヨーク
１９コイル
２０磁路
２１締付ボルト（１）
２２シールパッキン（１）
２３ボールベアリング
２６ロータリーソレノイド部
２８支柱Ａ
３０バネ
３１回転ピン
３２センサー基板
３３シールパッキン（２）
３４固定ボルト（１）
３５止め板
３６エア漏れチェック穴
３８支柱Ｃ
４０角度検知光センサー（１）
４３エア供給金具
４４カバー（１）
４５シールパッキン（３）
４６配管継手
４７エアチューブ
４８高圧エア
４９エアの流れ方向（１）
５２固定ボルト（２）
５３ゴムブーツ
５４ブーツ固定金具
５６カバー（２）
５９Ｊ型ニードル
６０固定金具（２）
６２ストップ位置
６３角度θ°
６５平型ニードル
６６固定金具（３）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tool breakage detection apparatus main body 2 Main body case 4 Needle 5 Tool blade edge 6 Rotating shaft 9 Protective case 12 Origin position (0 degree)
13 Operation limit point (150 °)
14 Clockwise (CW)
17 Rotor 18 Yoke 19 Coil 20 Magnetic path 21 Tightening bolt (1)
22 Seal packing (1)
23 Ball bearing 26 Rotary solenoid 28 Prop A
30 Spring 31 Rotating pin 32 Sensor substrate 33 Seal packing (2)
34 Fixing bolt (1)
35 Stop plate 36 Air leak check hole 38 Post C
40 Angle detection light sensor (1)
43 Air supply bracket 44 Cover (1)
45 Seal packing (3)
46 Piping joint 47 Air tube 48 High pressure air 49 Air flow direction (1)
52 Fixing bolt (2)
53 Rubber boot 54 Boot fixing bracket 56 Cover (2)
59 J-type needle 60 fixing bracket (2)
62 Stop position 63 Angle θ °
65 Flat Needle 66 Fixing Bracket (3)

Claims

In the tool breakage detection device, a space is secured between the cover attached to the rotary shaft and the tool breakage detection device main body, a slight gap is formed in a part of the space, and the air supply provided in the tool breakage detection device By supplying high-pressure air to the bracket, the high-pressure air is supplied to the space between the cover and the air supply bracket, and the high-pressure air is discharged toward the atmospheric pressure through a slight gap. A tool breakage detecting device that can completely prevent the entry of (cutting solvent), cutting dust and the like, and has improved waterproofing and dustproofing functions using high-pressure air in this way.

The tool breakage detection tool is characterized by the fact that both ends of the flexible rubber boot are fixedly installed on the boot fixing bracket attached to the rotating shaft and the tool breakage detection device body, and the structure is sealed to improve the waterproof and dustproof function. Detection device.

In the tool breakage detection device, the shape of the needle is J-shaped, and the spring breakage of the arc R portion has a function of reducing the impact load when contacting the tool blade edge to prevent breakage, and the tool breakage detection device .

Tool breakage detection tool with a function to reduce the impact load when contacting the tool edge and prevent breakage by using a flat needle with a rectangular leaf spring in the tool breakage detection device apparatus.