JP5180798B2

JP5180798B2 - 駆動ベルトの異常検知装置

Info

Publication number: JP5180798B2
Application number: JP2008314369A
Authority: JP
Inventors: 元紀内川; 将司柴田; 偉司柴田; 修吾荒川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: JP2010137310A

Description

本発明は、ワークを加工するための工具が着脱される加工主軸へと回転駆動力を伝達する駆動ベルトの異常を検知する駆動ベルトの異常検知装置に関する。

一般に、工具が着脱されることでワークへの加工を行う加工主軸を有した工作機械が広く使用されている。

この種の工作機械では、必要最小限の動作でワークの所望の部位へと前記加工主軸を移動させる等の理由から、例えば、加工主軸を回転アームの先端側に設けて旋回可能に構成することがある。この場合、例えば、前記回転アームの基端側に加工主軸を駆動するモータを配置し、該モータと加工主軸の間に駆動ベルトを配設すれば、回転アームの軽量化及び加工主軸の円滑な駆動を両立させることができる。

すなわち、このような駆動ベルトを介した動力伝達機構（駆動機構）を用いれば、モータ等の回転駆動源と駆動される側の加工主軸とを容易に離間させて配置することができるため、設計自由度の向上や各部の軽量化等を図ることができる。また、駆動ベルトを用いた動力伝達機構の場合、ギア機構等に比べて駆動に係る慣性モーメントを小さくすることができるため、伝達可能な回転速度範囲の幅が広いという利点もある。

ところが、上記のような駆動ベルトは、駆動中に切断等の異常を発生する可能性があり、当該駆動ベルトが切れた場合には駆動力の伝達ができず、システム停止等を生じることになる。

そこで、駆動ベルトの切断等の異常を検知する装置に関し、特許文献１には、加工主軸等を設けた送り台を垂直方向に昇降移動させる送り機構を設けた工作機械において、前記送り機構を構成する動力伝達機構として駆動ベルトを用いると共に、該駆動ベルトの切断等を検知する機能を備えることが開示されている。この装置では、ベルト切れによる送り台の落下を防止するため、駆動ベルトに駆動力を付与するサーボモータの駆動電流値を測定すると共に、該駆動電流値が所定の閾値よりも小さくなった場合に駆動ベルトに異常を生じたと判断し、前記送り台をロックしてその落下を防止する。

特開２００１−４７３４２号公報

ところで、例えば、ワークへの加工前の点検動作中、上記のように駆動ベルトの切断を検知した場合には、当該駆動ベルトの交換等のメンテナンス作業を行う必要があり、つまりその後の工程が遅延することになる。換言すれば、ベルト切れの検知が仮に誤っていた場合には、その誤検知のために各作業工程に影響が出るため、駆動ベルトの異常検知は可及的に高精度でなされることが望ましい。

しかも、上記のように回転駆動源側の電流値の検出だけでは、例えば、ベルトが完全に切断されてはおらず、切れつつあるような場合には、その異常を明確に検知することができない可能性もある。

本発明は上記従来の課題を考慮してなされたものであり、駆動ベルトの切断等の異常を一層正確に検知することができる駆動ベルトの異常検知装置を提供することを目的とする。

本発明に係る駆動ベルトの異常検知装置は、ワークを加工するための工具が着脱される加工主軸に対して、回転駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動ベルトの異常を検知する駆動ベルトの異常検知装置であって、前記回転駆動源の負荷を検知する第１検知部と、前記第１検知部で検知した負荷が、予め設定された基準異常範囲内にあるか否かを判定し、該基準異常範囲内にあると判定した場合に前記駆動ベルトに異常を生じている可能性があると判定する第１判定部と、前記第１判定部で前記駆動ベルトに前記異常を生じている可能性があると判定された場合に動作され、前記工具の回転周期を検知する第２検知部と、前記第２検知部の検知結果に基づき、前記駆動ベルトの異常の有無を判定する第２判定部とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、第１検知部及び第１判定部によって回転駆動源の負荷が前記基準異常範囲内、例えば所定の閾値以下の駆動電流値であり、駆動ベルトがベルト切れ等の異常を生じている可能性ありと判定されると、次に、第２検知部及び第２判定部を動作させて、さらにベルト異常の判定を実施し、すなわち、少なくとも２段階で駆動ベルトの異常検知を実行する。これにより、駆動ベルトの異常判定を高い精度で行うことができ、誤判定及びこれによるシステム停止等を有効に回避することができる。しかも、このような２段階での異常検知を行うことにより、駆動ベルトが完全に切断された状態だけでなく、切れつつあるような状態も検知することができる。

この場合、前記第１判定部は、予め設定された前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動ベルトに伝達するドライブ軸から、前記駆動ベルトを介して前記加工主軸で前記工具を回転させるスピンドル軸までの空転時における前記回転駆動源の負荷と、前記第１検知部で検知される負荷とを比較することにより、該検知される負荷が前記基準異常範囲内にあるか否かを判定するように構成すると、一層正確に駆動ベルトの異常検知を行うことができる。

また、前記第２検知部は、前記加工主軸に装着された前記工具の振れを測定する振れ測定器の出力に基づき、前記工具の回転周期を検知すると、例えば、駆動ベルトが完全に切断された状態では該振れ測定器により工具が回転していないことが検知されるため、駆動ベルトの異常検知を一層正確に行うことができる。
加えて、本発明に係る駆動ベルトの異常検知装置は、ワークを加工するための工具が着脱される加工主軸に対して、回転駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動ベルトの異常を検知する駆動ベルトの異常検知装置であって、前記回転駆動源の負荷を検知する第１検知部と、前記第１検知部で検知した負荷が、予め設定された基準異常範囲内にあるか否かを判定し、該基準異常範囲内にあると判定した場合に前記駆動ベルトに異常を生じている可能性があると判定する第１判定部と、前記第１判定部で前記駆動ベルトに前記異常を生じている可能性があると判定された場合に動作され、前記第１検知部とは異なる部位の状態を検知する第２検知部と、前記第２検知部の検知結果に基づき、前記駆動ベルトの異常の有無を判定する第２判定部とを備え、前記第２検知部は、前記加工主軸に装着された前記工具の振れを測定する振れ測定器の出力に基づき、前記工具の回転状態を検知することを特徴とする。
さらに、前記第１判定部は、予め設定された前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動ベルトに伝達するドライブ軸から、前記駆動ベルトを介して前記加工主軸で前記工具を回転させるスピンドル軸までの空転時における前記回転駆動源の負荷と、前記第１検知部で検知される負荷とを比較することにより、該検知される負荷が前記基準異常範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、第１検知部及び第１判定部によって駆動ベルトがベルト切れ等の異常を生じている可能性ありと判定されると、次に、第２検知部及び第２判定部を動作させて、さらにベルト異常の判定を実施することにより、少なくとも２段階で駆動ベルトの異常検知が実行される。これにより、駆動ベルトの異常判定を高い精度で行うことができ、誤判定及びこれによるシステム停止等を有効に回避することができる。

以下、本発明に係る駆動ベルトの異常検知装置につき、これを搭載した工作機械システムとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る駆動ベルトの異常検知装置１００を搭載した工作機械システム１０の一部切欠斜視図である。図２は、図１に示す工作機械システム１０の正面図である。図３は、図１に示す工作機械システム１０の側面図である。この工作機械システム１０は、ワークＷに対してドリル加工、中ぐり加工及びホーニング加工等を行うものである。以下、工作機械システム１０の向きを特定するために、図２での左右方向をＸ方向（Ｘ１、Ｘ２方向）、高さ方向をＹ方向（Ｙ１、Ｙ２方向）とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する奥行き方向をＺ方向（Ｚ１、Ｚ２方向）（図３参照）とする。Ｘ方向及びＹ方向は、水平面内の所定の一方向であって直交している。

工作機械システム１０は、図２に示す正面視で左側（矢印Ｘ１側）の第１工作機械１０ａと、右側（Ｘ２側）の第２工作機械１０ｂと、これらの第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂを統合的に且つ協調的に制御する制御部であるコントローラ１２とを有する。第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂの上方（Ｙ２側）には、着脱可能な工具Ｔを両機械にそれぞれ対応して複数保持する２台の工具ストッカ（工具ストッカ）８０ａ、８０ｂが設けられている。さらに、工作機械システム１０には、コントローラ１２の制御下に、第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂを構成する加工主軸３６の駆動ベルト４９（図４参照）の異常、例えば、切れ（切断）や過度の伸張による撓み等を検知する駆動ベルトの異常検知装置１００（以下、単に異常検知装置１００ともいう）が搭載されている。なお、駆動ベルト４９の切れとは、完全に切れた状態だけでなく、一部に切れを生じているような状態も含む。

図１及び図２に示すように、着脱可能な工具が装着されてワークＷを加工する工作ユニットを構成する第１工作機械１０ａと第２工作機械１０ｂとは隣接して平行に設けられており、定盤１３、ワーク移動装置１４及びフレーム１５は共用となっている。これらの定盤１３、ワーク移動装置１４及びフレーム１５は、第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂに専用のものを用いてもよい。なお、本実施形態の場合、第１工作機械１０ａと第２工作機械１０ｂは同構造であり、以下では第１工作機械１０ａを代表的に説明する。

第１工作機械１０ａは、床に固定された定盤１３をベースとして構成されている。定盤１３はＸ方向に幅狭で、Ｙ方向に低い形状である。定盤１３の上面には、ワーク移動装置１４及びフレーム１５が取り付けられている。

ワーク移動装置１４は、定盤１３の上面の正面側（矢印Ｚ１側）に設けられたワークテーブル１９ａ〜１９ｃを備える。該ワーク移動装置１４の上方には、ワークテーブル１９ａ〜１９ｃ上に載置されたワークＷを上部から押圧固定するワーク押圧固定装置１７ａ、１７ｂ（図３参照）が設けられている。本実施形態の場合、ワークテーブル１９ａ〜１９ｃは、１２０°間隔で配置された回転テーブルとして構成される。なお、図１、図２及び図５では、後述する支持体２２、回転アーム３２等を視認できるように、ワーク押圧固定装置１７ａ、１７ｂを省略して図示している。

フレーム１５は、工具Ｔを複数貯留（保持）する工具ストッカ８０ａ、８０ｂと、加工主軸３６に装着された工具Ｔに対し、その折損等を検査する工具長検査装置１０１ａ、１０１ｂ及びその装着不良等による振れ（扁心）を検知する振れセンサ１０２とが支持されている。なお、振れセンサ１０２は異常検知装置１００にも利用されるが、詳細は後述する。

このようなフレーム１５は、定盤１３の矢印Ｚ方向の両端から上方に延在する４本の支柱１５ａと、これら支柱１５ａ上部で支えられたプレート１５ｂとを有する。また、Ｚ方向の２本の支柱１５ａが２組、その２本の支柱１５ａの間にはシャッター１０７が設けられ、それぞれの組でシャッター１０７が設けられる。当該シャッター１０７はワークＷの加工の際、切削屑や切削油が左右に装置外へと飛散することを防止している。シャッター１０７は、工具ＴによりワークＷへの加工を行う加工主軸３６のメンテナンス時等に開放される。

第１工作機械１０ａは、定盤１３の上面に設けられたＺ方向に延在する一対のＺレール１６、１６と、Ｚレール１６に案内されてＺ方向にスライドするコラム１８と、コラム１８の正面においてＹ方向に延在する一対のＹレール２０、２０と、Ｙレール２０に案内されてＹ方向にスライドする支持体２２とを有する（図２参照）。Ｚレール１６上でのコラム１８のＺ方向位置はＺ位置センサ１６ａによって検出され、Ｙレール２０上での支持体２２のＹ方向位置はＹ位置センサ２０ａ（図２参照）によって検出され、それぞれコントローラ１２に供給される。

コラム１８は、定盤１３の後方に設けられたＺモータ２４の作用下にボールねじ機構２６を介してＺ方向に往復移動する（図３参照）。また、Ｚモータ２４には図示しないロータリエンコーダが取り付けられ、ボールねじ機構２６のボールねじの回転角度を該ロータリエンコーダが検出し、コラム１８のＺ方向位置として前記検出されたボールねじの回転角度が、それぞれのコントローラ１２に送信されるように構成してもよい。

支持体２２は、定盤１３の内部に配置されたＹモータ２８の作用下にボールねじ機構３０を介してＹ方向に往復移動する（図２参照）。また、Ｙモータ２８には図示しないロータリエンコーダが取り付けられ、ボールねじ機構３０のボールねじの回転角度を該ロータリエンコーダが検出し、支持体２２のＹ方向位置として前記検出されたボールねじの回転角度が、それぞれのコントローラ１２に送信されるように構成してもよい。なお、コラム１８及びＹレール２０は、Ｙ方向に適度に長い形状であり、支持体２２を比較的長距離移動させることができる。

図４に示すように、支持体２２は、Ｚ１方向に向いたワークＷに臨む鉛直平面（ＸＹ平面）内で回転（旋回）する回転アーム３２と、該回転アーム３２を回転させるアームモータ３４と、回転アーム３２の遠心方向端部近傍に設けられ、回転アーム３２に対して回転自在に支承されてＺ１方向を指向する加工主軸３６と、該加工主軸３６を回転させるスピンドルモータ（回転駆動源）３８とを有する。アームモータ３４は、例えば、ダイレクトモータである。支持体２２は、枠体４０をベースに構成されており、該枠体４０の内部にアームモータ３４が設けられている。アームモータ３４は、枠体４０に固定されたステータ３４ａと、該ステータ３４ａの内側に設けられた中空のロータ３４ｂとを有する。

回転アーム３２は、ロータ３４ｂの矢印Ｚ１側端部に固定されており、アームモータ３４の作用下に回転する。支持体２２に対する回転アーム３２の角度は、角度センサ４１（図１参照）によって計測されコントローラ１２に供給される。

なお、図４から諒解されるように、回転アーム３２はエンドレスに回転が可能であるが、最低限１回転（３６０度）の回転が可能であればよい。加工主軸３６の回転中心Ｃ２、つまりワークＷを加工する工具の回転中心Ｃ２は、回転アーム３２の回転中心Ｃ１から距離Ｒだけ離れた箇所に設けられている。

回転アーム３２において、加工主軸３６が設けられた側と反対側（図４では上側）にはバランサ４２が設けられている。バランサ４２は、クーラント等の液体が入った液体タンクであり、加工主軸３６に取り付けられる工具に応じて、内部の液量を変化させてバランスをとることができる。バランサ４２は金属製の錘であってもよい。該バランサ４２が設けられている箇所以外の回転アーム３２の内部は中空構造となっている。回転アーム３２は、支持体２２と比較すると相当に軽量であり、回転させたときにも支持体２２や第１工作機械１０ａに対する安定性を損なうことがない。

スピンドルモータ３８は矢印Ｚ２方向に突出しており、アームモータ３４と同軸となるように、支持体２２における枠体４０の後面に固定されている。このようにスピンドルモータ３８とアームモータ３４とを同軸上に配置することで、支持体２２をコンパクトなユニットとして構成することができる。すなわち、加工主軸３６の軸線上にスピンドルモータ３８が存在せず、回転アーム３２の中心に近い箇所にスピンドルモータ３８があると、前記のバランサ４２の質量及び大きさが小さくてすみ、支持体２２を全体的にコンパクトにすることができる。

ドライブ軸４４は、ロータ３４ｂの中空部を貫通して設けられ、一端がスピンドルモータ３８の回転軸に固定され、他端が枠体４０から突出して回転アーム３２の矢印Ｚ１側の側板まで達している。ドライブ軸４４は、回転アーム３２の矢印Ｚ１側端部及び矢印Ｚ２側端部、並びに枠体４０の矢印Ｚ２側端部の３箇所で、順にベアリング４５ａ、４５ｂ及び４５ｃによって軸支されている。

回転アーム３２内の中空部にはプーリ機構４６が設けられている。プーリ機構４６は、ベアリング４５ａとベアリング４５ｂとの間でドライブ軸４４に固定された駆動プーリ４６ａと、加工主軸３６内に配置されて工具を回転させるスピンドル軸４７に固定された従動プーリ４６ｂと、これら駆動プーリ４６ａと従動プーリ４６ｂとの間に張架された駆動ベルト４９とから構成される。このように、回転アーム３２の基端側にスピンドルモータ３８を設けると共に、ベルト・プーリによる駆動機構を用いたことにより、回転アーム３２が大幅に軽量化されている。なお、駆動ベルト４９としては、ゴム材料や樹脂材料、金属材料のもの等、当該工作機械システム１０の使用条件等に応じて用いればよく、要は、ドライブ軸４４側からスピンドル軸４７側へとスピンドルモータ３８の回転駆動力を確実に伝達できるものであればよい。

さらに、スピンドルモータ３８の回転をドライブ軸４４からスピンドル軸４７へと確実に伝達するため、駆動ベルト４９は、テンション機構１０１（図９参照）によって張り調整がなされている。

加工主軸３６は、回転アーム３２と一体的に設けられた主軸カバー４８内に収納されており、矢印Ｚ１方向の先端部には工具Ｔが装着されるツールヘッド５０が設けられると共に、その内部でスピンドル軸４７がベアリング５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄによって軸支されている。また、矢印Ｚ２方向端部には、ツールヘッド５０に対する工具Ｔのクランプ状態を解除して、工具Ｔを離脱可能にするアンクランプレバー５２が設けられている。アンクランプレバー５２は、回転中心Ｃ１から見て外向きにやや突出する形状であり、アンクランプブロック５３（図６参照）によって回転中心Ｃ１の方向に押圧されることにより操作され、工具Ｔをアンクランプすることができる。また、アンクランプレバー５２は、前記アンクランプブロック５３が離れることにより図示しない弾性体によって元の位置に戻され、ツールヘッド５０内の工具Ｔをクランプすることができる。当然、ツールヘッド５０での工具Ｔのクランプ及びアンクランプは、電動で工具Ｔをクランプする機構とすることもできる。

回転アーム３２の背面側（Ｚ２側）には、ねじ６０によって板ばね等からなるディスク６２を挟持して回転アーム３２を所定位置に固定する固定装置６４が設けられている。固定装置６４はディスク６２の背面側と当接する受け座６６と、該受け座６６との間でディスク６２を挟持する押圧片６８とから構成される。前記押圧片６８は皿ばね７０によって挟持方向に付勢されるロッド７２先端部に設けられ、皿ばね７０に抗してロッド７２を前方に押すことでディスク６２の挟持状態を解除し、回転アーム３２の回転が可能となる。本実施形態の場合、ディスク６２を板ばねにて構成したため、ディスク６２を挟持した状態で回転アーム３２が倒れることがなく、回転アーム３２の回転を確実に阻止することができる。

図１に戻り、プレート１５ｂの上面やや左側（Ｘ１側）には、第１工作機械１０ａに対応し、加工主軸３６に着脱自在な複数の工具Ｔを収納した前記工具ストッカ８０ａが設けられている。なお、フレーム１５において、プレート１５ｂの上面やや右側（Ｘ２側）には、第２工作機械１０ｂに対応し、工具ストッカ８０ａと同機構の工具ストッカ８０ｂが設けられている。以下、工具ストッカ８０ａを代表的に説明する。

図１〜図３に示すように、工具ストッカ８０ａは、矢印Ｚ方向に延在する回転軸８２と、該回転軸８２を駆動するマガジンモータ８３と、回転軸８２を中心として正面視（図２参照）で約２７０度の範囲で放射状に設けられた複数の保持アーム８４とを有する回転マガジンである。各保持アーム８４の先端には工具Ｔを挟持する略Ｃ字状のグリップ（保持器）８５が設けられている。グリップ８５は弾性体であって、Ｃ字の開口部から工具Ｔを押し込むことにより弾性的に拡開して工具Ｔが挿入可能となり、挿入された後には閉じて工具Ｔを挟持・保持することができる。また、保持された工具Ｔは、Ｃ字の開口部から引き抜きが可能である。保持アーム８４の数は、例えば１６本程度とするとよい。

工具ストッカ８０ａは、通常時（加工時や非使用時）、保持アーム８４のない約９０度（保持アーム８４が設けられた前記２７０度の範囲以外）の部分が下向きとされ（図２参照）、全体がプレート１５ｂよりも上方にあるため、コラム１８及び支持体２２の動作の支障とならない。一方、加工主軸３６の工具Ｔを交換する際には、工具ストッカ８０ａを回転させて、プレート１５ｂの端から所定の保持アーム８４を下方に指向させる（図５参照）。

具体的には、工具Ｔを保持していない空の保持アーム８４を下方に指向させておき、コラム１８のＺ方向位置を調整した後に、支持体２２を上昇させる。これにより、図６に示すように、工具Ｔが保持アーム８４に保持されると共に、アンクランプレバー５２がコラム１８上部から垂下されたアンクランプブロック５３に当接して操作され、工具Ｔはツールヘッド５０に対してアンクランプされる。従って、コラム１８を矢印Ｚ２方向に後退させることで、工具Ｔはツールヘッド５０から抜き取られる。

次いで、工具ストッカ８０ａを回転させて、これから使用する予定の工具Ｔが保持されている保持アーム８４を下方に指向させ、コラム１８を矢印Ｚ１方向に進出させる。これにより目的の工具Ｔがツールヘッド５０に挿入されるので、支持体２２を下降させることにより、アンクランプレバー５２がアンクランプブロック５３から離間して工具Ｔをクランプすることができる。この後、工具ストッカ８０ａを回転させて、図２に示すように、全ての保持アーム８４がプレート１５ｂよりも上方に配置されるように設定する。

工具ストッカ８０ａと加工主軸３６との間では、上記のように途中で工具Ｔを受け渡すために介在する機構がなく、また保持アーム８４は工具Ｔを直接把持するため、コラム１８、支持体２２及び回転アーム３２の動作作用下に工具Ｔの着脱操作を直接的に行うことができる。従って、専用の着脱機構等が不要であることから構造が簡素化され、しかも工具の脱着に要する時間が短縮される。

次に、工具長検査装置１０１ａ、１０１ｂについて説明する。図１等に示すように、プレート１５ｂのＸ１側下面には、第１工作機械１０ａに対応し、加工主軸３６に装着された工具Ｔの長さを検査する工具長検査装置１０１ａが設けられている。なお、プレート１５ｂのＸ２側下面には、第２工作機械１０ｂに対応し、工具長検査装置１０１ａと同機構の工具長検査装置１０１ｂが設けられている。以下、工具長検査装置１０１ａを例に説明する。

図７に示すように、工具長検査装置１０１ａは、Ｚ方向に延在するボールねじ１０４と、ボールねじ１０４の一端に接続されたモータ１０６と、ボールねじ１０４の他端に設けられた軸受体１０８と、ボールねじ１０４に螺合しながらモータ１０６の回転作用下にＺ方向に進退するナット体１１０と、ナット体１１０をＺ方向に案内するレール１１３と、ナット体１１０に接続されて下方を指向する非接触センサ１１２とを有する。レール１１３には図示しないリニア変位センサが設けられており、非接触センサ１１２のＺ方向位置を検出してコントローラ１２に供給する。

非接触センサ１１２は第１工作機械１０ａのコラム１８、支持体２２及び回転アーム３２が所定の基準計測位置に移動したときに、加工主軸３６に装着された工具Ｔの上方近傍となる位置に配置可能である。該基準計測位置は、例えば、加工主軸３６の先端が軸受体１０８の端面とＺ方向位置が一致し、支持体２２が最上位位置で、且つ、回転アーム３２が正面視で左斜め４５°となる位置に設定しておくとよい。また、非接触センサ１１２は、回転アーム３２の動作範囲外にあり、回転アーム３２、加工主軸３６及び工具Ｔに対する干渉のおそれがない。

コントローラ１２では、リニア変位センサの信号を参照しながら非接触センサ１１２を所定の位置に移動させることができ、該位置において非接触センサ１１２の直下に工具Ｔが存在するか否かを検査する。なお、図７に示すように、本実施形態の場合、加工主軸３６に装着される工具Ｔは、実際にワークＷを加工する刃部Ｔ１と、該刃部Ｔ１の基端側に固定され、ツールヘッド５０への着脱等に用いられるホルダＴ２とから構成されている。従って、非接触センサ１１２で検査される工具Ｔとは、基本的には刃部Ｔ１を示すものである。

また、コントローラ１２は、工程に応じて加工主軸３６に装着されている工具Ｔ（刃部Ｔ１）の基準長さＴＬを記録しており、非接触センサ１１２が該基準長さＴＬよりもＺ１方向に微小変位αだけ移動した位置１１４ａで工具Ｔを検出せず、且つ、該基準長さＴＬよりもＺ２方向に微小変位αだけ移動した位置１１４ｂで工具Ｔを検出したときに工具Ｔが正常長さであることを認識できる。非接触センサ１１２が、位置１１４ａで工具Ｔを検出し、又は位置１１４ｂで工具Ｔを検出できなかった場合には、間違った別の工具Ｔが装着されているか、又は、折損していると判断できる。

工具Ｔの長さを検査する手段としては、工具長検査装置１０１ａの作用下に、非接触センサ１１２を基準長さＴＬに対して±αの範囲でＺ方向に移動しながらリアルタイムに計測を行い、工具Ｔ（刃部Ｔ１）の一層精確な長さを調べるようにしてもよい。また、１つの非接触センサ１１２で工具Ｔの長さＴＬを検査するためには、これらの非接触センサ１１２と工具ＴがＺ方向に相対的に移動をすればよいことから、非接触センサ１１２をプレート１５ｂの下面に固定しておき、Ｚモータ２４及びボールねじ機構２６の作用下にコラム１８を動かすようにしてもよい。コラム１８がＺ方向に移動することにより加工主軸３６及び工具Ｔも一体的にＺ方向に移動をすることから、非接触センサ１１２に対して相対移動をして、工具Ｔの長さＴＬを検査することができる。

さらに、図１及び図７に示すように、このような工具長検査装置１０１ａ、１０１ｂの近傍（Ｚ２側）のプレート１５ｂの下面には、加工主軸３６（ツールヘッド５０）に装着された工具Ｔの振れ（扁心回転）を測定して当該工具Ｔの装着不良等を検査するための振れセンサ（振れ測定器）１０２が設けられている。

振れセンサ１０２は、例えば、非接触式の近接センサであり、加工主軸３６で回転されている工具ＴのホルダＴ２に形成されたキー溝１１６を検出し、その検出パルスをコントローラ１２へと供給する。

すなわち、工具Ｔが加工主軸３６に正常に装着された状態では、当該工具Ｔはその回転中心Ｃ２周りに正確に回転し、振れセンサ１０２で検出されるパルスは一定周期で測定される。一方、例えば、工具Ｔが加工主軸３６にやや斜めに装着されているような状態では、当該工具Ｔはその回転中心Ｃ２から扁心しながら回転することになり（図７中の２点鎖線参照）、振れセンサ１０２で検出されるパルスの周期が不安定となる。そこで、コントローラ１２では、例えば、正常時のセンサ１０２からのパルス周期範囲を記憶しておき、それと検出データを比較することで、工具Ｔの加工主軸３６への装着不良を判定する。

また、図７から諒解されるように、本実施形態では、振れセンサ１０２による工具Ｔの振れ測定位置と、上記した工具長検査装置１０１ａ、１０１ｂによる基準計測位置とをＺ方向に近接して設けている。これにより、例えば、工具ストッカ８０ａ、８０ｂから加工主軸３６へと工具Ｔを交換した直後、加工主軸３６を前記の基準計測位置に移動させることにより、工具Ｔの工具長を検査しつつ、同時に工具Ｔの振れ測定も実施することができ、さらには、後述する駆動ベルト４９の異常検知も実施することができる。

振れセンサ１０２は非接触式以外でも当然よく、例えば、図８中の２点鎖線で示すような接触式の振れセンサ１１８であってもよい。該振れセンサ１１８としては、例えば、ホルダＴ２の外周面に当接（摺接）し、その扁心を測定する差動トランス式のものが挙げられる。なお、図７及び図８に示すように、キー溝１１６は、通常２箇所１８０度方向にあるが、当然、これ以上の箇所にあっても構わない。

次に、テンション機構１０１について説明する。図９に示すように、テンション機構１０１は、駆動プーリ４６ａと従動プーリ４６ｂとの間に設けられたポール１２０と、ポール１２０の略中央部に同軸で固定されたギア１２２と、ギア１２２に噛み合うピニオン１２４と、ピニオン１２４を回転駆動するステッピングモータ等のテンションモータ１２６とを有する。テンション機構１０１は、さらに、ポール１２０の一端に順ねじで螺合する第１回転支持体１２８ａと、該第１回転支持体１２８ａに軸支され、駆動ベルト４９の一方を張る第１テンションプーリ１３０ａと、ポール１２０の他端に逆ねじで螺合する第２回転支持体１２８ｂと、該第２回転支持体１２８ｂに軸支され、駆動ベルト４９の他方を張る第２テンションプーリ１３０ｂとを有する。

このようなテンション機構１０１によれば、コントローラ１２の制御下に、テンションモータ１２６を駆動し、ピニオン１２４及びギア１２２を介してポール１２０を順方向に回転させることにより、第１回転支持体１２８ａ及び第２回転支持体１２８ｂの双方が外方に突出して、駆動ベルト４９の張力を高めることができる。一方、テンションモータ１２６を逆回転してポール１２０を逆方向に回転させることにより、第１回転支持体１２８ａ及び第２回転支持体１２８ｂの双方が内方に縮退して、駆動ベルト４９の張力を弛めることができる。

従って、テンション機構１０１では、テンションモータ１２６を駆動制御するだけで、左右のバランスを保ちながら駆動ベルト４９の張力調整が可能であり、左右の張力を容易に安定化させることができる。これにより、スピンドルモータ３８の駆動力をドライブ軸４４から駆動ベルト４９を介して、スピンドル軸４７へと一層確実に伝達することができる。

さらに、当該テンション機構１０１では、図９に示すように、ギア１２２の直径（歯数）をピニオン１２４のものより大きく設定している。これにより、テンションモータ１２６の回転が、減速機構として機能するピニオン１２４及びギア１２２によって減速されてポール１２０等に伝達されるため、当該テンションモータ１２６をより低出力で小型のモータにすることができる。

図１０は、本実施形態に係る駆動ベルトの異常検知装置１００の構成を示すブロック説明図である。

図１０に示すように、異常検知装置１００は、加工主軸３６を回転駆動するスピンドルモータ３８の負荷を監視する第１監視部（第１検知部、負荷監視部）１４０と、第１監視部１４０の監視結果が入力される第１判定部１４２と、第１判定部１４２の判定結果が入力されると共に、テンションモータ１２６の負荷及び振れセンサ１０２の検出パルスを監視する第２監視部（第２検知部、負荷監視部、振れ監視部）１４４と、第２監視部１４４の監視結果が入力される第２判定部１４６とを有する。さらに、異常検知装置１００は、第１判定部１４２及び第２判定部１４６へと供給する所定の情報を記憶したメモリ１４８と、第２判定部１４６での判定結果を受けて、必要に応じて警報を発生する警報発生部１５０とを有する。警報発生部１５０は、図示しないディスプレイに駆動ベルト４９の異常を表示するように構成することもできる。

本実施形態の場合、このような異常検知装置１００を構成する第１監視部１４０、第１判定部１４２、第２監視部１４４、第２判定部１４６、メモリ１４８及び警報発生部１５０は、図１０に示すようにコントローラ１２が有する機能として構成されているが、勿論、各部をコントローラ１２とは別体に構成してもよい。また、第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂのそれぞれに対応して個別に各部を設けた装置として構成することもできる。

前記第１監視部１４０は、スピンドルモータ３８の負荷、例えば、駆動電流値を監視することにより、当該スピンドルモータ３８のトルク変動を検知するものである。勿論、図示しないトルク計等を用いてもよい。

前記第１判定部１４２は、第１監視部１４０によって検知されたスピンドルモータ３８の負荷が、予め設定されメモリ１４８に記憶された所定の基準範囲内にあるか否かを判定するものである。

ここで、上記第１監視部１４０で監視されるスピンドルモータ３８の負荷について、図４を参照しながら具体的に説明する。スピンドルモータ３８の負荷（電流値、トルク）について、ワークＷの非加工時である工具Ｔの空転時、正常に加工主軸３６が回転されている状態（駆動ベルト４９に異常がない状態）において考える。

なお、空転時を換言すると、ワークＷに対する加工が終了し、工具Ｔが今なお回転しておりワークに接触していないとき、すなわち工具Ｔに加工負荷が掛かっていないときである。この後、使用された工具Ｔをツールヘッド５０から抜き取るために、工具Ｔの回転を停止した後、工具ストッカ８０ａの、工具を保持していない空の保持アーム８４の下方にコラム１８は向かう。工具を保持していない空の保持アーム８４の下方に位置したところで、矢印Ｚ２方向にコラム１８を後退させることで、工具Ｔはアンクランプされて抜き取られる。この後、工具ストッカ８０ａを回転させて、これから使用する予定の工具Ｔが保持されている保持アーム８４を下方に指向させ、矢印Ｚ１方向にコラム１８を進出させることで、工具Ｔがツールヘッド５０に挿入される。支持体２２が工具ストッカ８０ａから離間しワークに向かうことで、ツールヘッド５０に工具Ｔはクランプされる。支持体２２がワークに向かって移動しつつ、ツールヘッド５０にクランプされた工具Ｔは、回転を始める。

また、空転時の他の場合としては、ワークＷに対する加工を開始しようとしており、工具Ｔが未だにワークに接触していなくて、回転しているとき等、すなわち工具Ｔに加工負荷が掛かっていないときである。

上述のワークＷの非加工時である工具Ｔの空転時、駆動ベルト４９に異常がない状態では、スピンドルモータ３８の負荷（電流値、トルク）は、当該スピンドルモータ３８自体の負荷を除くと、実質的に次の５種類（第１〜第５）の負荷（空転トルク）による影響を受けていると考えられる。

第１及び第２は、ドライブ軸４４の空転トルクである。ドライブ軸４４の空転トルクとしては、第１に、ドライブ軸４４を支承するベアリング４５ａ〜４５ｃの負荷トルクＴＡ（転がり抵抗）が挙げられる。第２に、駆動プーリ４６ａを介して巻き掛けられた駆動ベルト４９のテンションによる負荷トルクＴＢ（転がり抵抗増加分）、つまり駆動ベルト４９が所定の張力を持つために突っ張っているための抵抗が挙げられる。

第３は、駆動ベルト４９の駆動トルクであり、つまり駆動ベルト４９の僅かなすべりや回転に起因した抵抗（負荷トルクＴＣ）が挙げられる。

第４及び第５は、スピンドル軸４７の空転トルクである。スピンドル軸４７の空転トルクとしては、第１に、スピンドル軸４７を支承するベアリング５１ａ〜５１ｄの負荷トルクＴＤ（転がり抵抗）が挙げられる。第２に、従動プーリ４６ｂを介して巻き掛けられた駆動ベルト４９のテンションによる負荷トルクＴＥ（転がり抵抗増加分）が挙げられる。

以上より、駆動ベルト４９に異常がなく、正常に加工主軸３６が空転されている状態では、スピンドルモータ３８自体の負荷を除くと、上記の負荷トルクＴＡ〜ＴＥの５種類を合計した負荷がスピンドルモータ３８に生じている。すなわち、ワークＷに対する加工が終了し、工具Ｔが今なお回転しておりワークに接触していないときや、ワークＷに対する加工を開始しようとしており、工具Ｔが未だにワークに接触していなくて、回転しているとき等、さらに換言すると、回転しているときで工具Ｔに加工負荷が掛かっていないときに、当該負荷を検出するということである。

一方、駆動ベルト４９が完全に切れた状態では、上記の空転トルクのうち、負荷トルクＴＢ〜ＴＥが作用しなくなり、実質的にドライブ軸４４を支承するベアリング４５ａ〜４５ｃの負荷トルクＴＡのみが作用した状態となる。なお、駆動ベルト４９が一部切れた状態（切れつつある状態）や過度に伸びきってしまった状態等では、負荷トルクＴＢ等が変化（時間変化）することから、負荷トルクＴＡ〜ＴＥを合計した負荷が正常時の負荷と大きく異なる値となる。

そこで、先ず、正常時の負荷範囲（基準正常範囲）Ｄ０として、上記した空転時の負荷トルクＴＡ〜ＴＥの各値及び各値の合計値に、想定される変動範囲（誤差）を付与した範囲を予め設定し、メモリ１４８に記憶しておく。さらに、駆動ベルト４９の異常時の負荷範囲（基準異常範囲）Ｄ１として、負荷トルクＴＡの値に、想定される変動範囲（誤差）を付与し、必要に応じて、上記負荷トルクＴＢ等の時間変化を考慮した範囲を予め設定し、メモリ１４８に記憶しておく。

なお、異常時の負荷範囲Ｄ１は、仮に駆動ベルト４９の一部切れ等を考慮せず、完全に駆動ベルト４９が切れた状態のみを検知すればよいときには、負荷トルクＴＡの値のみを考慮して設定するとよい。また、駆動ベルト４９が一部切断から進行してゆくような状態を検知する場合には、異常時の負荷範囲Ｄ１として、例えば、負荷トルクＴＡ〜ＴＥの各値の合計値の時間変化率を設定しておくとよい。ベルト切れが進行すると、駆動ベルト４９の張力が次第に低下し、負荷トルクＴＢ、ＴＣ、ＴＥ等の値が次第に低下すると考えられるからである。勿論、駆動ベルト４９が一部切断から進行してゆくような状態を検知する場合において、上記した負荷範囲Ｄ０を外れた所定の閾値等を設定しておくこともできる。

前記第２監視部１４４は、振れセンサ１０２（図７参照）の出力（工具Ｔの回転パルス）と、テンション機構１０１を構成するテンションモータ１２６（図９参照）の負荷（電流値、トルク）とを監視するものであり、第１判定部１４２の判定結果に基づき動作する。なお、後述するように、当該異常検知装置１００において、振れセンサ１０２の出力のみ、又は、テンションモータ１２６の負荷のみを用いる場合には、当該第２監視部１４４は、いずれか一方の状態のみを監視すればよい。

前記第２判定部１４６は、第２監視部１４４によって検知されたテンションモータ１２６の負荷又は振れセンサ１０２の出力が、予め設定されメモリ１４８に記憶された基準正常範囲外（基準正常値外）にあるか否かを判定するものである。

すなわち、駆動ベルト４９に切れ等の異常がない状態において、工具Ｔが空転された場合、振れセンサ１０２の出力は、工具Ｔが加工主軸３６に正常に装着されていれば所定周期のパルスを示す。一方、駆動ベルト４９に切れ等の異常が生じている場合には、振れセンサ１０２が工具Ｔの回転を全く測定できないか、又は、測定できたとしても不安定な変動した周期となる。

また、駆動ベルト４９に切れ等の異常がない状態において、テンションモータ１２６を駆動した場合、駆動ベルト４９を第１テンションプーリ１３０ａ及び第２テンションプーリ１３０ｂが弾性的に押圧することにより、当該テンションモータ１２６の負荷は駆動ベルト４９の弾性的な反発を受けた所定範囲となる。一方、駆動ベルト４９に切れ等の異常が生じている場合には、第１テンションプーリ１３０ａ等が弾性的に駆動ベルト４９を押圧することができないため、テンションモータ１２６の負荷は駆動ベルト４９からの反発の影響を受けない小さい（軽い）値となる。

そこで、振れセンサ１０２が正常なパルスを出力しているときの周期範囲Ｄ２を予め設定し、メモリ１４８に記憶しておく。換言すると、例えば、振れセンサ１０２の出力が全くなく工具Ｔが回転していないか、又は不安定で異常な周期であり、駆動ベルト４９の切れ等を想定できるとき、当該振れセンサ１０２の出力パルスは、前記周期範囲Ｄ２外となる。なお、周期範囲Ｄ２外の値としては、駆動ベルト４９が完全に切れた状態を想定し、周期ゼロ（回転なし）のみを設定することも当然可能である。さらに、テンションモータ１２６の負荷が、駆動ベルト４９の切れ等を想定できる値にあるときの負荷範囲Ｄ３を予め設定し、メモリ１４８に記憶しておく。すなわち、メモリ１４８には、上記した負荷範囲Ｄ０、Ｄ１、Ｄ３と、周期範囲Ｄ２とを記憶されるとよい。

次に、基本的には以上のように構成される工作機械システム１０において、駆動ベルトの異常検知装置１００による異常検知動作につき、図１１及び図１２のフローチャートを参照して説明する。図１１は、異常検知装置１００による第１の異常検知動作を示すフローチャートであり、図１２は、異常検知装置１００による第２の異常検知動作を示すフローチャートである。なお、第１の異常検知動作とは、第２監視部１４４で振れセンサ１０２の検出パルスを検知する動作であり、第２の異常検知動作とは、第２監視部１４４でテンションモータ１２６の負荷を検知する動作である。

先ず、図１１を参照して、異常検知装置１００による駆動ベルト４９の第１の異常検知動作について説明する。

例えば、コントローラ１２の制御下に、工具ストッカ８０ａ（８０ｂ）との間で工具Ｔが交換され、新たな工具Ｔが加工主軸３６に装着されると、先ず、図１１のステップＳ１において、加工主軸３６が前記所定の振れ測定位置に移動され（図７参照）、工具Ｔが空転される。

ステップＳ２では、先ず、第１監視部１４０によりスピンドルモータ３８の負荷を検知する。次に、検知したスピンドルモータ３８の負荷が、上記した基準異常範囲である負荷範囲Ｄ１内にあるか否かを第１判定部１４２により判定する。

なお、第１判定部１４２では、スピンドルモータ３８の負荷が、上記した基準正常範囲である負荷範囲Ｄ０外にあるか否かを判定してもよい。また、第１判定部１４２では、上記した第１〜第５までの各負荷トルクＴＡ〜ＴＥの各値及びその合計値と、検知した負荷とを比較することにより、当該検知した負荷が所定のベルト異常判定基準（閾値）に合致するか否か、又は前記負荷範囲Ｄ１内にあるか否かを判定してもよい。

上記ステップＳ２でスピンドルモータ３８の負荷が負荷範囲Ｄ１内にないと判定されると、ステップＳ３で、駆動ベルト４９の切れ判定基準に合致せず、ベルト切れの可能性はない（極めて低い）と判定し、次に、ステップＳ４によりワークＷへの加工を開始又は加工開始の準備を実施する。加工開始の準備とは、振れセンサ１０２により振れを測定すること等である。許容範囲を超えていれば、振れＮＧとして、例えば異常警報等を出す。これを実施せずに加工を開始してもよい。

一方、上記ステップＳ２でスピンドルモータ３８の負荷が負荷範囲Ｄ１内にあると判定されると、ステップＳ５で、駆動ベルト４９の切れ判定基準に合致し、ベルト切れの可能性がある（極めて高い）ものと判定し、予め決められた動作を実施してさらにベルトが切れたと判定されるべき現象を検知するため、次に、ステップＳ６を実行する。

ステップＳ６では、先ず、第２監視部１４４により振れセンサ１０２の出力を測定する。次に、測定した振れセンサ１０２の出力（検出パルス）が、上記した駆動ベルト４９の正常を示す周期範囲Ｄ２内にあるか否かを第２判定部１４６により判定する。

上記ステップＳ６で振れセンサ１０２の出力が周期範囲Ｄ２内にあると判定されると（ステップＳ６のＮＯ）、ステップＳ７では、振れセンサ１０２からパルス出力がなく駆動ベルト４９が完全に切れている状態にある、又は、工具Ｔの回転周期が時間経過と共に変化し、駆動ベルト４９が次第に切れつつある状態にある等の判定がなされる。すなわち、駆動ベルト４９の切れ故障モードか否かを確認する。さらに換言すると、振れセンサ１０２からのパルス出力がないと駆動ベルト４９は完全に切れている状態にある、又は、工具Ｔの回転周期が時間経過と共に変化しており駆動ベルト４９が次第に切れつつある状態にあると判定する。次第に切れつつある状態にあるとは、具体的に、回転周期が時間経過と共に徐々に長くなることが含まれる。こういう判定論理でもって駆動ベルト４９が切れ故障モードにあると判定し（ステップＳ７のＹＥＳ）、そうでないなら（ステップＳ７のＮＯ）、ステップＳ９に分岐する。つまり、当該ステップＳ７で駆動ベルト４９について、ベルト切れ等の異常状態にあると判定すると（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ８では、第２判定部１４６による判定結果を受けて、警報発生部１５０を駆動し、ベルト切れ等の異常を操作者に通知する。

一方、上記ステップＳ６で振れセンサ１０２の出力が周期範囲Ｄ２外にあると判定されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、次に、ステップＳ９に進み、駆動ベルト４９の切れ等の異常以外の要因、例えば、スピンドルモータ３８自体の異常等によってステップＳ５の判定がなされたものと判定し、必要に応じて警報発生部１５０を駆動し、その異常を操作者に通知する（ステップＳ１０）。勿論、ステップＳ９において、振れセンサ１０２が正常に動作している場合のものを含め、駆動ベルト４９の異常はないと判定し、ステップＳ４による加工開始動作を行うこともできる。

なお、上記ステップＳ１０での警報は、上記ステップＳ８による警報と異なる種類のものに設定しておくと、操作者は容易にベルト切れ等の異常を確認することができ、その後のメンテナンスを容易に実施できる。

以上、異常検知装置１００による駆動ベルト４９の第１の異常検知動作では、先ず、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５においてスピンドルモータ３８の負荷によるベルト切れ（異常）の判定を行い、その後、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ９において振れセンサ１０２の出力により工具Ｔの回転状態を検知してベルト切れの判定を行う。つまり、異常検知装置１００では、駆動ベルト４９の切れ等の異常判定を２段階で実行する。これにより、駆動ベルト４９の異常判定（切れ判定）を極めて正確に行うことができ、誤った判定によるシステム停止及びこれによる作業工程の遅延等を有効に回避することができる。また、駆動ベルト４９が次第に切れつつあるような状態であっても、スピンドルモータ３８の負荷と、振れセンサ１０２の出力とによる２段階の判定により、その負荷や出力の不安定な変動等を検知し易く、加工時に駆動ベルト４９が切れてしまうような事態を予め回避することができる。

次に、図１２を参照して、異常検知装置１００による駆動ベルト４９の第２の異常検知動作について説明する。

この第２の異常検知動作は、上記した第１の異常検知動作のステップＳ５より後の工程（ステップＳ６をステップＳ６ａ、Ｓ６ｂに置換）が異なるものであり、ステップＳ１〜Ｓ５、及びステップＳ７〜Ｓ１０は図１１と略同様である。

すなわち、図１２のステップＳ５で、第１判定部１４２によりスピンドルモータ３８の負荷が駆動ベルト４９の切れ判定基準に合致し、ベルト切れ等の可能性がある（極めて高い）ものと判定されると、予め決められた動作を実施してさらにベルトが切れたと判定されるべき現象を検知するため、次に、ステップＳ６ａを実行する。

ステップＳ６ａでは、テンション機構１０１を駆動する。すなわち、コントローラ１２の制御下に、駆動ベルト４９の張力を高める方向にテンションモータ１２６を駆動する。

すなわち、駆動ベルト４９が正常な状態にある場合には、駆動ベルト４９を第１テンションプーリ１３０ａ及び第２テンションプーリ１３０ｂが弾性的に押圧することによるテンションモータ１２６の負荷が第２監視部１４４で検出される。一方、駆動ベルト４９に切れや伸び等の異常が生じている場合には、テンションモータ１２６の負荷は駆動ベルト４９からの反発の影響を受けずに軽い値となり、所定の負荷範囲Ｄ３内となる。

そこで、ステップＳ６ｂでは、検出したテンションモータ１２６の負荷が、上記した駆動ベルト４９の異常を示す負荷範囲Ｄ３内にあるか否かを第２判定部１４６により判定する。

上記ステップＳ６ｂでテンションモータ１２６の負荷が負荷範囲Ｄ３内にあると判定されると、ステップＳ７において、駆動ベルト４９が切れているか又は切れつつあるか又は過度に伸びきってしまっている等の異常を生じているとの判定がなされる。

つまり、当該ステップＳ７では、駆動ベルト４９について、ベルト異常（ベルト切れ）の状態にあると判定する。このため、ステップＳ８では、第２判定部１４６による判定結果を受けて、警報発生部１５０を駆動し、ベルト切れを操作者に通知する。

一方、上記ステップＳ６ｂでテンションモータ１２６の負荷が負荷範囲Ｄ３外にあると判定されると、次に、ステップＳ９に進み、駆動ベルト４９の切れ等の異常以外の要因、例えば、スピンドルモータ３８自体の異常等によってステップＳ５の判定がなされたものと判定し、必要に応じて警報発生部１５０を駆動し、その異常を操作者に通知する（ステップＳ１０）。勿論、ステップＳ９において、テンションモータ１２６の負荷が正常な範囲（負荷範囲Ｄ３外）にあることから、駆動ベルト４９の異常はないと判定し、ステップＳ４による加工開始動作を行うこともできる。

以上、異常検知装置１００による駆動ベルト４９の第２の異常検知動作では、先ず、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５においてスピンドルモータ３８の負荷によるベルト異常（切れ）の判定を行い、その後、ステップＳ６ａ、Ｓ６ｂ、Ｓ７、Ｓ９においてテンションモータ１２６の負荷によるベルト異常の判定を行う。つまり、この場合にも、異常検知装置１００では、駆動ベルト４９の切れ等の異常判定を２段階で実行する。これにより、駆動ベルト４９の異常判定を極めて正確に行うことができ、誤った判定によるシステム停止及びこれによる作業工程の遅延等を有効に回避することができる。また、駆動ベルト４９が次第に切れつつあるような状態であっても、スピンドルモータ３８の負荷と、テンションモータ１２６の負荷とによる２段階の判定により、その負荷の不安定な変動等を検知し易く、加工時に駆動ベルト４９が切れてしまうような事態を予め回避することができる。特に、当該第２の異常検知動作では、ステップＳ６ａ、Ｓ６ｂにより、テンションモータ１２６の負荷を判定するため、駆動ベルト４９が切れつつある状態や伸びきった状態にある場合の異常検知を一層確実に判定することができる。

以上のように、本実施形態に係る駆動ベルトの異常検知装置１００によれば、第１監視部１４０及び第１判定部１４２でベルト切れ等の異常を生じている可能性あり（可能性が高い）と判定されると、次に、予め決められた動作（第２監視部１４４及び第２判定部１４６による判定）を実行し、ベルト異常の最終判定を実施する。つまり、異常検知装置１００では、第１判定部１４２で駆動ベルト４９に異常を生じている可能性があると判定された場合に動作され、第１監視部１４０とは異なる部位の状態を検知する第２監視部１４４を備えている。

このように異常検知装置１００では、駆動ベルト４９の異常判定を２段階に実行することにより、当該異常判定を一層高い精度で行うことができ、誤判定等を有効に回避することができる。また、加工主軸３６への工具Ｔの装着直後、空転状態で、異常検知装置１００による駆動ベルト４９の異常検知動作を実行すれば、工具Ｔが適切に回転されない状態で工具ＴをワークＷに突き当ててしまうことを有効に回避することができる。

以上、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

例えば、上記実施形態では、第２監視部１４４及び第２判定部１４６による検知対象は、振れセンサ１０２又はテンションモータ１２６のどちらか一方でよいとしたが、使用されない他方（例えば、テンションモータ１２６）については、異常検知装置１００から省略することもできる。すなわち、テンションモータ１２６の負荷検知を行わない場合には、テンション機構１０１をテンションモータ１２６による自動装置から、手動装置に交換することもできる。通常、テンション調整は頻繁に行うものではないからである。一方、振れセンサ１０２も使用しない場合には省略可能であるが、当該振れセンサ１０２は、工具Ｔの芯出しにも用いられるため、搭載されることが好ましい。

また、上記では、第１の異常検知動作と第２の異常検知動作とを別に説明したが、両方を連続的に実施することもでき、すなわち、例えば、図１１中のステップＳ６（Ｓ７、Ｓ９）に続いて、図１２中のステップＳ６ａ、Ｓ６ｂ（Ｓ７、Ｓ９）を実施し、３段階で駆動ベルト４９の異常検知を行うこともできる。

さらに、工作機械は１台であってもよい。さらにまた、加工主軸と工具Ｔを受け渡すメインストッカは３台以上であってもよく、当然、工作機械が３台以上並んだもの、例えばトランスファマシンのようなものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る駆動ベルトの異常検知装置を搭載した工作機械システムの一部切欠斜視図である。図１に示す工作機械システムの正面図である。図１に示す工作機械システムの側面図である。図１に示す工作機械システムを構成する支持体及び加工主軸の断面側面図である。図１に示す工作機械システムにおいて、工具ストッカにより工具交換を行う状態を示す一部断面斜視図である。図５に示す工具交換をする際のコラム、工具ストッカ及びその周辺部の拡大側面図である。工具長検査装置及び振れセンサ周辺の側面図である。図７に示す振れセンサ及び工具を拡大した斜視図である。テンション機構の説明図である。本実施形態に係る駆動ベルトの異常検知装置の構成を示すブロック説明図である。駆動ベルトの異常検知装置による第１の異常検知動作を示すフローチャートである。駆動ベルトの異常検知装置による第２の異常検知動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…工作機械システム１２…コントローラ
３６…加工主軸３８…スピンドルモータ
４４…ドライブ軸４７…スピンドル軸
４９…駆動ベルト８０ａ、８０ｂ…工具ストッカ
１００…駆動ベルトの異常検知装置１０１…テンション機構
１０２、１１８…振れセンサ１４０…第１監視部
１４２…第１判定部１４４…第２監視部
１４６…第２判定部１４８…メモリ

Claims

ワークを加工するための工具が着脱される加工主軸に対して、回転駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動ベルトの異常を検知する駆動ベルトの異常検知装置であって、
前記回転駆動源の負荷を検知する第１検知部と、
前記第１検知部で検知した負荷が、予め設定された基準異常範囲内にあるか否かを判定し、該基準異常範囲内にあると判定した場合に前記駆動ベルトに異常を生じている可能性があると判定する第１判定部と、
前記第１判定部で前記駆動ベルトに前記異常を生じている可能性があると判定された場合に動作され、前記工具の回転周期を検知する第２検知部と、
前記第２検知部の検知結果に基づき、前記駆動ベルトの異常の有無を判定する第２判定部と、
を備えることを特徴とする駆動ベルトの異常検知装置。
請求項１記載の駆動ベルトの異常検知装置において、
前記第１判定部は、予め設定された前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動ベルトに伝達するドライブ軸から、前記駆動ベルトを介して前記加工主軸で前記工具を回転させるスピンドル軸までの空転時における前記回転駆動源の負荷と、前記第１検知部で検知される負荷とを比較することにより、該検知される負荷が前記基準異常範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする駆動ベルトの異常検知装置。
請求項１又は２記載の駆動ベルトの異常検知装置において、
前記第２検知部は、前記加工主軸に装着された前記工具の振れを測定する振れ測定器の出力に基づき、前記工具の回転周期を検知することを特徴とする駆動ベルトの異常検知装置。
ワークを加工するための工具が着脱される加工主軸に対して、回転駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動ベルトの異常を検知する駆動ベルトの異常検知装置であって、
前記回転駆動源の負荷を検知する第１検知部と、
前記第１検知部で検知した負荷が、予め設定された基準異常範囲内にあるか否かを判定し、該基準異常範囲内にあると判定した場合に前記駆動ベルトに異常を生じている可能性があると判定する第１判定部と、
前記第１判定部で前記駆動ベルトに前記異常を生じている可能性があると判定された場合に動作され、前記第１検知部とは異なる部位の状態を検知する第２検知部と、
前記第２検知部の検知結果に基づき、前記駆動ベルトの異常の有無を判定する第２判定部とを備え、
前記第２検知部は、前記加工主軸に装着された前記工具の振れを測定する振れ測定器の出力に基づき、前記工具の回転状態を検知することを特徴とする駆動ベルトの異常検知装置。
請求項４記載の駆動ベルトの異常検知装置において、
前記第１判定部は、予め設定された前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動ベルトに伝達するドライブ軸から、前記駆動ベルトを介して前記加工主軸で前記工具を回転させるスピンドル軸までの空転時における前記回転駆動源の負荷と、前記第１検知部で検知される負荷とを比較することにより、該検知される負荷が前記基準異常範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする駆動ベルトの異常検知装置。