JP2008221359A - 被加工ワーク検出用無線装置および機械加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工ワークのクランプ状態をエアー配管や信号配線を用いずに検出可能とすること。
【解決手段】本被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側であるワーククランプ装置１０に、無線近接センサ２２を配置すると共に、機械加工装置側に受信機２６を配置し、同軸ケーブル２５の芯線２５ａ一端側を無線近接センサ２２に近接配置すると共に同軸ケーブル２５の芯線２５ａ他端側を受信機２６に接続した構成。
【選択図】図５

Description

本発明に係る被加工ワーク検出用無線装置は、被加工ワークが所定の位置に配置されているかを検出した信号を無線で送受信することができるようにした装置である。

本発明の装置は、上記位置を被加工ワークの加工基準位置としこの加工基準位置に従い加工工具を数値制御して被加工ワークを加工する機械加工装置に適用することができる。

また、本発明の装置は、被加工ワークを回転させながら加工する機械加工装置に配設されて該被加工ワークを所要位置でクランプするためのワーククランプ装置に適用することができる。

被加工ワークを研削や切削機械加工装置等の機械加工装置で加工する場合、被加工ワークをその機械加工装置の加工基準に適合した位置にクランプする必要がある。そのクランプのためにワーククランプ装置が用いられる。

被加工ワークには、自動車用レシプロエンジンを一例にとれば、カム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の部分がある。このような被加工ワークに研削加工を、数値データやプログラムに従い加工制御する機械加工装置が提案されている。（特許文献１参照）。

このような機械加工装置を用いて被加工ワークを加工する場合、被加工ワークをクランプする上記ワーククランプ装置には、被加工ワークの着座位置にエアー流出口を設け、このエアー流出口にエアー配管の一端側を連通接続すると共にエアー配管の他端側をエアー供給源に連通接続し、このエアー配管を介してエアー供給源から所定圧力のエアーをエアー流出口に流し込んで、エアー流出口からエアーの漏れが生じているか否かを圧力センサで検出することにより、被加工ワークのクランプ状態を判定するようにしたものがある。（特許文献２参照）。

しかしながら、機械加工装置での機械加工で生じた加工屑が、ワーククランプ装置に付着したり堆積したりして、被加工ワークをワーククランプ装置から取り外した後、加工屑がエアー流出口からエアー配管内に侵入しやすく、エアー流出口を塞ぐ可能性がある。このような可能性は被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。また、エアー配管を塞いでいる加工屑を清掃する作業が頻繁に要求されてしまい、作業コストが高くつく。さらに、エアー配管を上記ワーククランプ装置内に引き回し設置する必要があるから配管コストが高くつく上、そのエアー配管のメンテナンスのためのコストも高くつく。さらには、ワーククランプ装置を被加工ワークと共に一体回転させる必要があるので、加工前はエアーを供給（オン）して被加工ワークの着座状態を検出し、加工中はエアー供給を停止（オフ）する必要があり、エアー供給のオンオフ制御が複雑となる。さらには、加工中はエアーの供給をオフすると、被加工ワークが正常な着座位置に存在しているはずであるのに実際は正常な着座位置からずれた位置でクランプされた状態で加工されてしまう可能性があり、このことも被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。

そこで、本出願人は、鋭意研究した結果、ワーククランプ装置に従来一般の近接センサを設置することを考えた。近接センサは、被加工ワークに非接触の状態で被加工ワークの着座状態を検出することができるものと考えられる。

しかしながら、従来一般の近接センサではその検出出力を出力するために信号配線が必要であり、被加工ワークと共に一体回転するワーククランプ装置に近接センサを取り付けたのでは、上記信号配線が難しい。例えば、信号配線をワーククランプ装置側と近接センサ出力を受信処理して機械加工装置のサーボモータ制御を行う制御側とで分割配線し、分割した信号配線間をスリップリングで摺接させる方式がある。

このような方式は、機械加工装置が多数台数になると、機械加工装置設置床面上に多数の信号配線が引き回されてしまう、等により好ましくない。
特開２００２−１０３２１９（２００２年４月９日公開） 特開平７−４０１６９（１９９５年２月１０日公開）

そこで、本出願人はさらに研究を重ね、信号配線を要する近接センサではなく、その信号を無線で送信することができる無線近接センサを開発した。

しかしながら、無線近接センサの場合では、信号配線で信号を送信せず、無線で送信するために、同一機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、複数の機械加工装置内部に無線近接センサを配置した場合でも、無線近接センサそれぞれからの信号電波の相互干渉が問題となる。

したがって、本発明により解決すべき課題は、被加工ワークのクランプ状態をエアー配管や信号配線を用いずに検出可能とするとともに、他の信号電波と相互干渉が起こらないかまたは起こりにくい被加工ワーク検出用無線装置を提供することである。

本発明による被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を送信アンテナから電波送信する無線近接センサを配置し、同軸ケーブル一端側から延びる芯線を上記送信アンテナに近接配置したことを特徴とするものである。

なお、好ましい態様として、上記同軸ケーブルの芯線周囲のシールド層を接地すること、受信機の受信入力部を同軸ケーブル他端側から延びる芯線に接続すること、受信機の受信アンテナを同軸ケーブル他端側から延びる芯線に近接配置すること、同軸ケーブル他端側から延びる芯線に平面アンテナを接続すること、上記平面アンテナの電波送信範囲に無線受信機を配置すること、等がある。

上記同軸ケーブルは、一例として、内部導体である芯線（主に銅線）をポリエチレンなどの絶縁／緩衝材で包み、その外側に編んだ導線による網状のシールド層（外部導体）を施し、さらにその外側に塩化ビニールなどによる被覆を施した多重構造になっているケーブルである。この同軸ケーブルは、上記シールド層によって外界からの電磁波の影響を抑えて信号を伝達することができる。

無線近接センサと受信機との位置関係は特に限定されない。無線近接センサと受信機との位置関係は同軸ケーブルの設置により任意に決めることができる。

受信機は送信電波を受信する受信アンテナを備えた無線受信機であってもよいし、受信アンテナを備えない形態の受信機であってもよい。受信アンテナを備えない受信機では同軸ケーブルの芯線を直接、受信機の受信入力部に接続し、また、受信アンテナを備える受信機では同軸ケーブルの芯線をその受信アンテナに近接配置するとよい。

無線近接センサは、被加工ワークの加工基準位置近傍に配置されて当該被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含む。

この非接触検出部は、その検出方式に限定されるものではなく、電磁誘導方式型、静電容量方式、磁気方式、超音波方式、光電方式、その他の検出方式を含むことができる。

無線近接センサには、物体の存在位置を連続的に検出することができるセンサだけでなく、物体がある距離内に近づいたときにオンまたはオフするセンサ装置も含むことができる。

上記電波の送受信形態や送受信周波数は、特に限定しない。

本発明では、非接触検出部や処理部等に電源を供給する形態は特に限定しないが、例えば筐体内に電池搭載室を設け、この電池搭載室に搭載した電池で無線送信部等に電源を供給するようにして電源供給のための電源ケーブルの配線を省略可能としてもよい。

本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサを機械加工装置における被加工ワークの加工基準位置に組み込んで使用すると、その無線近接センサの非接触検出部により被加工ワークが加工基準位置にセットされているかを当該被加工ワークに接触することなく検出することができる。そして、その非接触検出部の検出出力を無線近接センサの処理部により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサの送信アンテナから電波送信することができる。

そのため、被加工ワークの加工基準位置でのセット状態を検出するために、従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。

以上により本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサを機械加工装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。

そして、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサの非接触検出部の検出出力を送信アンテナから電波送信することができるので、上記検出出力を出力させる信号配線が必要で無くなる。

本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、さらに、無線近接センサの送信アンテナを同軸ケーブル一端側の芯線に近接配置し、同軸ケーブルの芯線周囲の導線による網状シールド層を接地したので、無線近接センサの送信アンテナに近接した位置にある同軸ケーブル一端側芯線に送信電波が乗せると共に芯線内を信号とし伝送させることができるようになり、これによって、信号レベルの減衰を抑制しかつ外来ノイズの混入も抑制して、その信号を無線近接センサから離れた位置の受信機側に伝送することができるようになり、例えば同一の機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、また、複数の機械加工装置内部に無線近接センサを配置した場合でも、無線近接センサからの信号を受信機側に相互干渉させることなく伝送することができる。

本発明による機械加工装置は、ワーククランプ装置で被加工ワークを加工基準位置に固定しワーククランプ装置を被加工ワークと共に一体回転させて被加工ワークに機械加工を施す機械加工装置において、上記被加工ワーク検出用無線装置を備えた、ことを特徴とするものである。

本発明の機械加工装置において、上記ワーククランプ装置は、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとを含み、上記被加工ワーク検出用無線装置が備える無線近接センサを上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納配置したものであることが好ましい。

なお、ワーククランプ装置のワーククランプに上記凹部を設け、この凹部に上記無線近接センサを収納するようにしてもよい。

本発明の被加工ワーク検出用無線装置は、無線近接センサにより被加工ワークの検出に係る信号を送信アンテナから電波送信する一方、その送信電波を無線近接センサに近接配置した同軸ケーブルを介して受信機に伝送することができるので、送信アンテナと受信アンテナとが直接近接させにくい箇所でも例えば被加工ワークのクランプ状態の検出のため、エアー配管をワーク台座や主軸等に配管したり、あるいは信号配線を用いたりせずに、しかも安価な方式で検出することができ、多数の機械加工装置が集約配置された工場等では特に好ましく用いることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１に機械加工装置とこの機械加工装置に用いる実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置の概略構成を示す。

同図を参照して、この機械加工装置では、図示略のベッド上に配置されたテーブル２が移動モータ４によりｘ方向に摺動可能に配置されている。

テーブル２上に回転主軸６，８が対向配置されている。

両回転主軸６，８の対向面からワーククランプ装置１０，１２が突設されている。

被加工ワーク１４はその被加工面がｘ方向に直径が一定である長い円筒面状をなす丸棒である。この被加工ワーク１４はその両軸端が両ワーククランプ装置１０，１２にそれぞれクランプされて軸線ｃ１回りに回転主軸６，８と一体回転可能になっている。

回転主軸６は主軸モータ１５により回転駆動させられる。

実施の形態の被加工ワーク１４は理解の都合で被加工ワーク１４を上記で説明するが、本発明が対象とする被加工ワーク１４は上記形状に限定されず、外周面のプロフィールが偏心カム軸のような非円形であったり、長手方向に凹凸、あるいは円錐形状、等を含む。例えば自動車用レシプロエンジンにおけるカム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の形状を有するものを被加工ワーク１４に適用することができる。

加工工具の一例である回転砥石１６は砥石モータ２１により軸線ｃ２回りに回転駆動される。回転砥石１６の外周部分に砥石が装着されており、この砥石により被加工ワーク１４の外周面である被加工面に研削等の加工が施される。

テーブル２０は図示略のベッド上に配置されたモータ１８によりｙ方向に駆動されるようになっている。回転砥石１６は、このテーブル２０によりｙ方向に自在に進退して被加工ワーク１４を加工することが可能になっている。

被加工ワーク１４の両軸端それぞれのワーククランプ装置１０，１２には無線近接センサ２２，２４が内蔵されている。無線近接センサ２２，２４を被加工ワーク１４の両軸端側に配置する必要は必ずしもなく一方の軸端側にのみ無線近接センサ２２または２４を配置してもよい。

両無線近接センサ２２，２４は、被加工ワーク１４に接触しないで被加工ワーク１４の軸端におけるクランプ状態をそれぞれ検出してその検出に係るそれぞれのセンサデータを後述する内蔵送信アンテナに近接配置した同軸ケーブルを介して受信機２６，２８に送信する構成になっている。

この被加工ワーク１４は、ワーククランプ装置１０，１２により機械加工装置における加工基準位置に適合した位置で加工中はそのクランプ状態を維持されることが必要である。

そのため、被加工ワーク１４の両軸端がワーククランプ装置１０，１２で加工基準位置に適合した位置でクランプされているか否かのセンサデータが加工開始前において無線近接センサ２２，２４それぞれの内蔵送信アンテナから図１では図示を略している同軸ケーブルを介して受信機２６，２８に送信することができるようになっている。

従来では、加工中はエアー供給源からのエアー供給は停止されているため、ワーク台座のエアー流出口のエアー流出によるエアー配管内圧力の変化を圧力センサで検出することはできず、被加工ワーク１４に対する加工中では被加工ワーク１４はワーククランプ装置１０，１２で正しい位置にクランプされているものとして被加工ワーク１４に加工を施さざるを得なかった。

あるいは、エアー流出口を被加工ワーク１４が位置ずれする方向に複数配置し、被加工ワーク１４のクランプ位置の位置ずれに応じたエアー配管内の圧力変化から被加工ワーク１４のクランプ状態を判定することも可能であるが、連続的な位置ずれの検出はできず、また、複数のエアー流出口を設ける必要があるので、ワーク台座の加工コストが高くつく。

これに対して実施の形態では、ワーク台座を単に近接センサ２２，２４を内蔵させるだけでよく、ワーク台座の加工コストはさほど高くつくものとはならない。

こうして両受信機２６，２８それぞれが受信したセンサデータは制御装置３０に入力される。この制御装置３０はプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により構成することができる。制御装置３０は、ＣＰＵ、メモリ等を有し、ＣＰＵは、受信機２６，２８からのセンサデータを監視しつつ、メモリに記憶されている制御プログラムに従いモータ等の駆動回路３２を駆動して被加工ワーク１４に対する加工を制御するようになっている。

この制御プログラムはシーケンスプログラムで構成し、被加工ワーク１４に対して種々の加工を実施する場合、ＰＬＣは受信機２６，２８からのセンサデータ以外に、図外のセンサ、アクチュエータ等からなる各種の入出力機器３１に接続されて、予め格納されたシーケンスプログラムを実行しながら機械加工装置内の被加工ワーク１４の加工に対するシーケンス制御を行うようにしてもよい。

また、上記メモリに例えば被加工ワーク１４の加工プロフィールデータを記憶させ、ＣＰＵをこの加工プロフィールデータに従い、テーブル２，２０の移動を制御させ、被加工ワーク１４に対して任意の加工を施すと共に、ワーククランプ装置１０，１２に内蔵した無線近接センサ２２，２４からのセンサデータに基づいて被加工ワーク１４が加工プロフィールの加工基準位置にクランプされているかを検出しつつ被加工ワーク１４に対する加工を施すようにしてもよい。

図２を参照してワーククランプ装置１０，１２内における無線近接センサ２２，２４の設置を説明する。図２は図１のＡ−Ａ線断面構成を示す。ただし、図２中に示す無線近接センサ２２の内部構造の詳細は略し、回路ブロックを模式的に示している。

まず、無線近接センサ２２の設置について説明する。ワーククランプ装置１０は、ワーククランプ３４と、ワーク台座３６とを備える。ワーク台座３６にはセンサ取り付け部として無線近接センサ２２の設置用凹部３８が形成されている。無線近接センサ２２はこの凹部３８内に収納設置される。

上記無線近接センサ２２は、内部が密封された樹脂製筐体４２を有し、この筐体４２内部に、被加工ワーク１４に非接触で該被加工ワーク１４のクランプ状態を検出する非接触検出部４４と、上記検出に係るセンサデータを無線で送信するためのデータ形態に処理する信号処理部４６と、上記信号処理部４６からのセンサデータを無線送信する送信アンテナ４８と、を内蔵している。

筐体４２の樹脂材は、耐熱性を有し強度も高い樹脂が好ましく、この樹脂には例えば、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート系やポリエチレンナフタレート系等含む）、ポリスルホン系、ポリカーボネート系、ナイロン系、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂がある。

図３を参照してワーク台座３６上での被加工ワーク１４のクランプ状態を説明する。図３（ａ）に被加工ワーク１４がその回転中心点Ｏ１がワーク台座３６上の設置点Ｏ２から図示左側にずれてワーククランプ３４でクランプされている場合を示し、図３（ｂ）に一致してクランプされている場合を示し、図３（ｃ）に図示右側にずれてクランプされている場合を示す。

図４にワーク台座３６上での被加工ワーク１４のワーク位置での無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出レベルを示す。図４で横軸に被加工ワーク１４のワーク台座３６上におけるワーク位置をとり、縦軸に無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出信号のレベルをとる。

無線近接センサ２２の非接触検出部４４は、被加工ワーク１４が図３（ａ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルａのセンサデータを出力し、図３（ｂ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルで最大のレベルｂのセンサデータを出力し、図３（ｃ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルｃのセンサデータを出力する。

以上の検出レベルのデータを含むセンサデータが無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信される。このセンサデータは同軸ケーブル２５を介して受信機２６により受信され、制御装置３０に入力される。制御装置３０はそのセンサデータから被加工ワーク１４がワーク台座３６に対して図３（ａ）や図３（ｃ）で示す位置に位置ずれしている場合では、例えば、テーブル２０の移動量や、あるいは回転砥石１６による加工速度、加工時間等を制御（サーボ制御等）したり、あるいは、テーブル２を図示略のベッド上に配置されたテーブル移動モータ１８でｙ方向に移動制御（サーボ制御等）したりする。これによって、被加工ワーク１４に対して回転砥石１６により正常に加工することができるようになる。

図５ないし図８を参照して実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置を構成する無線近接センサ２２の送信アンテナ４８と、送信中継用同軸ケーブル２５と、この送信電波を受信する受信機２６とを説明する。図５は図１の図中左側のワーククランプ装置１０を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図、図６は受信機２６に受信アンテナ２６ｂを備えない場合の図５を拡大して示す図、図７は受信機２６に受信アンテナ２６ｂを備えた場合の図５を拡大して示す図、図８は平面アンテナを用いた例を示す図である。無線近接センサ２２は、主要構成をブロック図で示し、また、受信機２６はその一部である受信入力部のみを回路ブロックで示し、他の内部構成は図示を略している。

まず図５および図６を参照して、受信機２６は受信入力部２６ａを備える。受信機２６は機械加工装置の非回転部位である例えばワーク移動テーブル２に立設したＬ字状の受信機固定部２ａの下面に固定配置する。受信機固定部２ａは図解の都合で図１にはその図示を略していると共に、図５、図６では一部のみ図示している。

同軸ケーブル２５一端側から延びる芯線２５ａを無線近接センサ２２に近接配置して同軸ケーブル２５の芯線２５ａ一端側と無線近接センサ２２とを無線接続する。上記近接配置は、無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信電波が同軸ケーブル２５の芯線２５ａの他端側に乗ることができる程度である。同軸ケーブル２５他端側から延びる芯線２５ａを受信機２６の受信入力部２６ａに接続する。

同軸ケーブル２５の支持構造は図示を略している。同軸ケーブル２５の芯線２５ａ周囲の導線による網状シールド層２５ｂは接地される。その接地構造は図示を略している。

無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信電波ＴＥは、同軸ケーブル２５の芯線２５ａ一端側に乗ると共に芯線２５ａ他端側から受信機２６の受信入力部２６ａに直接入力する。

受信機２６は受信入力部２６ａに入力した検出信号を図示略の処理部で処理すると共にその処理に係る信号を制御装置３０に入力する。２６ｃは受信機２６から制御装置３０への信号配線である。制御装置３０では、受信機２６から入力する信号に応答して被加工ワーク１４に対するクランプ状態等に関して演算すると共にその演算した信号に基づいて被加工ワーク１４に対する機械加工を制御する。

このような送受信形態では、無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信電波ＴＥが低電力で送信されても、同軸ケーブル２５の芯線２５ａを介して、受信機２６に取り込むことができる。また、送信電波は同軸ケーブル２５の芯線２５ａ内で信号として伝送するが、その周囲が接地された網状シールド層２５ｂで囲まれているので、信号レベルの減衰を抑制しかつ外来ノイズの混入も抑制して、その信号を受信機２６の受信入力部２６ａに伝送することができ、送信電波ＴＥを弱くしてその周囲に配置した他の受信アンテナではその送信電波を受信されず電波の相互干渉を起こさないようにすることができる。

その結果、無線近接センサ２２の送信に要する電力消費を低減することができ、また、電波の相互干渉を起こさないので、周囲の機械加工装置やその他の機器、機械等に対して悪影響を及ぼさずに済むので好ましい。

なお、受信機２６には図７で示すように受信アンテナ２６ｂを設け、この受信アンテナ２６ｂで受信した信号を受信入力部２６ａに伝送する無線接続構成としてもよい。この場合、同軸ケーブル２５の芯線２５ａの一端側を受信アンテナ２６ｂに非接触近接配置する。

同軸ケーブル２５の芯線２５ａの両端側は送信アンテナ４８にも受信アンテナ２６ｂにも接続されず、送信アンテナ４８からの送信電波ＴＥは、同軸ケーブル２５の芯線２５ａ一端側で受信される。芯線２５ａ他端側から受信アンテナ２６ｂにも送信電波ＴＥ１を伝送することができる。

なお、図８で示すように同軸ケーブル２５の芯線２５ａ他端側に平面アンテナ２７を接続する一方、受信機２６を無線受信機タイプとし、その平面アンテナ２７から受信機２６に指向性を持たせて送信電波を放射させるようにしてもよい。

図９を参照して無線近接センサ２２の構成をさらに詳しく説明する。無線近接センサ２２の筐体４２は一例として円筒形状であり、その一端側開口には、コップ形状のキャップ５０が装着され、このキャップ５０の中に、フェライトコア５２が配置されている。フェライトコア５２には検出コイル５４が巻回されている。これらは無線近接センサ２２のセンサヘッドを構成することができる。検出コイル５４はその近傍に被加工ワーク１４が存在すると、検出コイル５４と被加工ワーク１４との電磁誘導作用により検出コイル５４の抵抗成分やインダクタンス成分が変化（検出コイル５４のＱ値が変化）する。これにより検出コイルは非接触検出部の一部を構成する。キャップ５０の開口側には基板５６が配置されている。この基板５６の裏面側には回路部品５８が搭載されている。基板５６は、フェライトコア５２の背面側と内装支持基板６０とで支持されている。

図１０で示すように基板５６の平坦表面に送信アンテナ４８がループアンテナ形状で形成されている。この送信アンテナ４８の配置位置は特に限定されるものではなく、凹部３８に配置された場合、受信アンテナ２６ａに向けて送信電波ＴＥを効率的に放射することができる位置に配置することが好ましい。そのため、基板５６とは別途のアンテナ設置専用基板を設け、この専用基板の、ループアンテナを形成した基板表面の向きを調整するようにしてもよい。

筐体４２の他端側内周面は電池搭載室６４とされ、この電池搭載室６４に一次電池や二次電池等の各種の電池６６が搭載可能になっている。ワーククランプ装置１０から電源が供給される場合はこの電池搭載室６４は設ける必要がない。

筐体４２の他端側は開口しており、この開口はねじ込み式キャップ６８により閉塞されるようになっている。キャップ６８の内面には電池６６の接点を与えるスプリング７０が設けられている。電池６６は、交換可能であると共に、このキャップ６８の締め付け装着により、そのプラスとマイナス側両接点が非接触検出部４４や信号処理部４６を構成する回路部品５８に対する電源供給ラインに接続され、電池電源を回路部品５８に供給することができるようになっている。

筐体４２はキャップ６８によりその開口を閉塞された状態でその内部が気密封止される構造になっている。この場合、キャップ６８に図示略のＯリングを装着してもよい。また筐体４２の内部には好ましくは耐クーラント（冷却水）のため樹脂が充填されてもよい。

図１１を参照して、無線近接センサ２２の回路構成を説明する。無線近接センサ２２は、回路として、上記した非接触検出部４４と、信号処理部４６と、送信アンテナ４８と、を備える。上記非接触検出部４４と信号処理部４６には電池６６電源が供給される。

非接触検出部４４は、上記した検出コイル５４と、発振部７２と、検波部７４と、出力部７６とを有する。発振部７２は検出コイル５４のＱの変化により発振振幅や発振周波数が変化する。高周波型にあっては、発振部７２の発振振幅を検波部７４で検出し、この検波部７４の検出出力に応じて被加工ワーク１４の存在や近接を検出することができる。この検出の結果であるセンサデータを出力部７６から信号処理部４６に出力する。

信号処理部４６は、センサデータの演算やその他の制御をするＣＰＵ７８と、他の無線近接センサを識別するＩＤコードやその他のデータを記憶しているＲＡＭ８０と、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ８２とからなるマイクロコンピュータ８４と、マイクロコンピュータ８４からのセンサデータ（送信周波数（キャリア）、ＩＤコード（識別コード）、非接触検出部４４の検出出力）を入力し、ＩＤコードと検出出力を上記キャリアで変調して送信信号を生成して出力する送信出力部８６と、を備える。

信号処理部４６からのセンサデータは、ループアンテナ形状の送信アンテナ４８から空中へ電波の形で放射される。この場合、筐体４２は樹脂製であるので、この電波は筐体４２外へ放射することができる。

なお、信号処理部４６のＣＰＵ７８は、電池６６の寿命を長くするため、非接触検出部４４からセンサデータを入力した場合、無線通信を０．５秒間だけワンショット送信し、上記以外は待機状態（ストップモード）にして電池６６の消費を抑制するようになっている。

図１２で示すように、被加工ワーク１４は一端側がクランプされるような円盤状あるいは短円筒状でもよい。例えば、鋳造成形されたアルミニウム合金製のホイール等でもよい。このような被加工ワーク１４ではその両端をワーククランプ装置１０，１２でクランプせず図示するように一端側をワーククランプ装置１０のワーククランプ３４とワーク台座３６とでクランプし、図中軸線ｃ４回りに被加工ワーク１４を回転させつつｙ方向に移動制御する一方で、図中軸線ｃ３回りに回転しｘ方向に移動自在な回転砥石１６で上記被加工ワーク１４を加工する形態とすることができる。この場合、無線近接センサ２２は、ワーク台座３６のセンサ取り付け部である凹部３８に内蔵するとよい。

以上説明したように本実施の形態では、無線近接センサ２２を、ワーククランプ装置１０に組み込んで使用すると、その無線近接センサ２２の筐体４２内部の非接触検出部４４により被加工ワーク１４のクランプ状態を被加工ワーク１４に接触することなく検出することができる。そして、その検出に係るセンサデータを無線近接センサ２２の信号処理部４６により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信することができる。そのため、被加工ワーク１４のクランプ状態を従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。

以上から実施の形態の無線近接センサをワーククランプ装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。

また、本発明の無線近接センサは、無線でセンサデータを送信することができるので、センサデータを出力させる信号配線が必要で無くなる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

図１は本発明の実施の形態に係る機械加工装置の概略構成を示す図である。 図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３はワーク台座に対する被加工ワークのクランプのワーク位置ずれを示す図である。 図４はワーク台座上での被加工ワークのワーク位置での無線近接センサからの検出レベルを示す図である。 図５は図１の図中左側のワーククランプ装置を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図である。 図６は受信機が受信アンテナを備えない場合の図５を拡大して示す図である。 図７は受信機が受信アンテナを備えた場合の図５を拡大して示す図である。 図８は無線近接センサと同軸ケーブルとその同軸ケーブル芯線に平面アンテナを接続し、平面アンテナから受信機に送信する例を示す図である。 図９は図１で示す無線近接センサの構成を示す断面図である。 図１０は図１の無線近接センサが備えるループアンテナの構成を示す図である。 図１１は無線近接センサの電気的な概略構成を示す図である。 図１２は機械加工装置の他の例を示す図である。

符号の説明

２ テーブル
４ テーブル移動モータ
６，８ 主軸
１０，１２ ワーククランプ装置
１４ 被加工ワーク
１６ 回転砥石
２１ 砥石モータ
２０ テーブル
２２，２４ 無線近接センサ
２５ 同軸ケーブル
２５ａ 芯線
２５ｂ 網状シールド層
２６，２８ 受信機
３０ 制御装置
３２ 駆動回路
４２ 筐体
４４ 非接触検出部
４６ 信号処理部
４８ 送信アンテナ

Claims (9)

1. 機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を送信アンテナから電波送信する無線近接センサを配置し、同軸ケーブル一端側から延びる芯線を上記送信アンテナに近接配置したことを特徴とする被加工ワーク検出用無線装置。
2. 上記同軸ケーブルの芯線周囲のシールド層を接地した、ことを特徴とする請求項１に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
3. 受信機の受信入力部を同軸ケーブル他端側から延びる芯線に接続した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
4. 受信機の受信アンテナを同軸ケーブル他端側から延びる芯線に近接配置した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
5. 同軸ケーブル他端側から延びる芯線に平面アンテナを接続した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
6. 上記平面アンテナの電波送信範囲に無線受信機を配置した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
7. 上記無線近接センサは、被加工ワークの加工基準位置近傍に配置されて当該被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含む、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の被加工ワーク検出用無線装置。
8. ワーククランプ装置で被加工ワークを加工基準位置に固定しワーククランプ装置を被加工ワークと共に一体回転させて被加工ワークに機械加工を施す機械加工装置において、請求項１ないし７のいずれかに記載の被加工ワーク検出用無線装置を備えた、ことを特徴とする機械加工装置。
9. 上記ワーククランプ装置は、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとを含み、上記被加工ワーク検出用無線装置が備える無線近接センサを上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納配置した、ことを特徴とする請求項８に記載の機械加工装置。

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