JP6614752B2 - 工具ホルダ - Google Patents
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Description
上記工具の情報を取得する工具情報取得部と、
該工具情報取得部により取得された情報を外部に無線で送信する無線送信部と、
該無線送信部に電力を供給する給電部と、
上記工具情報取得部、上記無線送信部及び上記給電部を収納するとともに、一端に上記回転軸に接続される接続部を有し、他端に上記工具が取り付けられる工具取付部を有し、上記回転軸の回転に伴って軸回転可能に構成されたケースと、
を備え、
上記給電部は、上記ケースに固定され該ケースの軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイルと、上記誘導コイルの回転軌跡に対向する位置に配設されるとともに上記ケースに対して相対的に回転可能に設けられた磁石と、を含み、
上記ケースが軸回転することにより上記誘導コイルと上記磁石とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、上記誘導コイルに電磁誘導作用による起電力が生じるように構成されており、
上記磁石は上記回転軸の軸線を中心に自由回転可能に上記ケースの内部に支持された磁石保持部に保持されているとともに、上記磁石及び上記磁石保持部は上記回転軸の軸線から偏心した位置に重心を有する、工具ホルダにある。
上記工具ホルダの実施例について、図1〜図19を用いて説明する。
本実施例の工具ホルダ1は、図1に示すように、工作機械100の回転軸101に接続されるとともに工具10を保持する。そして、工具ホルダ1は、工具情報取得部20、無線送信部30、給電部40、ケース50を有する。
工具情報取得部20は工具10の情報を取得する。
無線送信部30は工具情報取得部20によって取得された情報を外部に無線で送信する。
給電部40は、無線送信部30に電力を供給する。
ケース50は、工具情報取得部20、無線送信部30及び給電部40を収納する。そして、一端に回転軸101に接続される接続部52を有し、他端に工具10が取り付けられる工具取付部53を有する。ケース50は、回転軸101の回転に伴って軸回転可能に構成されている。
給電部40は、ケース50に固定され該ケース50の軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイル41と、誘導コイル41の回転軌跡41aに対向する位置に配設されるとともにケース50に対して相対的に回転可能に設けられた磁石42と、を含む。
そして、ケース50が軸回転することにより誘導コイル41と磁石42とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、誘導コイル41に電磁誘導作用による起電力が生じる。
図1、図2に示すように、工具ホルダ1のケース50は筒状のケース本体51を備える。ケース本体51の軸方向Xの基端側X1には、工作機械100の回転軸101に取り付けられる接続部52が設けられている。接続部52には、回転軸101の先端に嵌入されるように若干先細りした柱状の嵌入部521が形成されている。接続部52は、嵌入部521が回転軸101の先端に嵌入されるとともに図示しない締結部材で回転軸101に接続されている。なお、回転軸101は水平に延びており、軸線102を中心に軸回転するように構成されている。
上記工具ホルダ1について、起電力についての確認試験を行った。
本試験では、コイルの個数及び種類、コンデンサの容量、回転数、コイルと磁石との隙間wの大きさ、回転数を変更して、起電力の大きさを確認した。
まず、表1に、試験例1〜6の構成を示す。各試験例の工具ホルダではコンデンサは12v用コンデンサ又は24用コンデンサを使用した。起電力の大きさを測定した結果を図10に示し、最大起電力及び最小起電力を表1に記載した。なお、起電力の測定においては、電池を基板31に接続して電力を安定供給するようにした。
また、表1に示すように、試験例2、5−1、5−2、5−3では、誘導コイル41は1個備えられており、磁石42が2個備えられている。すなわち、図7及び図9に示す変形例1における誘導コイル41の構成と、図1及び図4に示す実施例1における磁石42の構成とを組み合わせた工具ホルダである。
また、表1に示すように、試験例3、4、6では、誘導コイル41は2個備えられており、磁石42は4個備えられている。すなわち、試験例3、4、6における工具ホルダは、実施例1の工具ホルダ1に対応する。
試験例5−1では、図14(a)に示すように、回転数が遅く、1回転あたり約120msecかかるため一部の起電力が0Vになっており、起電力の波形は安定性の低いものとなっている。
また、試験例5−2では、図14(b)に示すように、1回転あたり約16msecであって、最大起電力は2.4Vであって3.0Vには達しておらず、最小起電力は1.2Vとなっているが、起電力の波形は比較的安定した正常な状態である。
また、試験例5−3では、図14(c)に示すように、1回転あたり約11msecであって、最大起電力は2.3Vであって試験例5−2の場合に比べて減少しているが、最小起電力は1.2Vとなっており、試験例5−2の場合に比べて増加している。ただし、起電力の波形が乱れており効率良く電圧が得られていないと推察される。
次に、本実施例1の工具ホルダ1を用いて研削加工した時の検出温度の送信試験を行った。研削条件は表2に示す通りである。そして、試験方法は以下の通りである。まず、砥石10に熱電対20をセットした状態で、図17に示すように、被削材500を研削して、砥石10の表面の温度を測定する。砥石10の直径Lは120mmとして、被切削量Mは3mmとした。熱電対20が完全に被削材500にあたるように加工幅dを16mmに設定した。検出した温度データのサンプリング周期は0.04msecとした。無線送信部30において送信するタイミングは、検出温度が200℃を超えた時点を契機として、200℃を超える前12個の温度データと超えた後の20個の温度データの合計32の点とした。なお、図17に示すように、被削材500の研削によって砥石10に所定量fの砥石摩耗が生じることとなる。
本例の工具ホルダ1によれば、ケース50に固定された誘導コイル41がケース50の軸回転に伴って回転するように設けられており、誘導コイル41の回転軌跡41aに対向する位置に配設された磁石42がケース50に対して相対的に回転可能に設けられている。そして、ケース50が軸回転することにより誘導コイル41と磁石42とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、誘導コイル41に電磁誘導作用による起電力が生じる。これにより、給電部40がかかる起電力を無線送信部30に給電して無線送信部30を駆動し、工具情報取得部20が取得した工具10の情報を無線で外部に送信することができる。さらに、無線送信部30の駆動電力をケース50内の給電部40における誘導コイル41と磁石42とで生成することができるために大型のバッテリを搭載する必要がない。これにより、装置の小型化が図られるため取り回し性もよい。また、バッテリの充電作業が不要になるため、作業の中断などを要しないことから使い勝手も良く、作業効率の向上に寄与できる。
10 砥石(工具)
20 熱電対(工具情報取得部)
30 無線送信部
40 給電部
41 誘導コイル
41a 回転軌跡
42 磁石
50 ケース
52 接続部
53 工具取付部
60 冷媒流路
100 工作機械
101 回転軸
Claims (5)
- 工作機械の回転軸に接続されるとともに工具を保持する工具ホルダであって、
上記工具の情報を取得する工具情報取得部と、
該工具情報取得部により取得された情報を外部に無線で送信する無線送信部と、
該無線送信部に電力を供給する給電部と、
上記工具情報取得部、上記無線送信部及び上記給電部を収納するとともに、一端に上記回転軸に接続される接続部を有し、他端に上記工具が取り付けられる工具取付部を有し、上記回転軸の回転に伴って軸回転可能に構成されたケースと、
を備え、
上記給電部は、上記ケースに固定され該ケースの軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイルと、上記誘導コイルの回転軌跡に対向する位置に配設されるとともに上記ケースに対して相対的に回転可能に設けられた磁石と、を含み、
上記ケースが軸回転することにより上記誘導コイルと上記磁石とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、上記誘導コイルに電磁誘導作用による起電力が生じるように構成されており、
上記磁石は上記回転軸の軸線を中心に自由回転可能に上記ケースの内部に支持された磁石保持部に保持されているとともに、上記磁石及び上記磁石保持部は上記回転軸の軸線から偏心した位置に重心を有する、工具ホルダ。 - 上記誘導コイルは複数備えられて互いの回転軌跡が一致するように配設されるとともに該回転軌跡において等間隔に配列しており、上記磁石は複数備えられて上記回転軌跡に対向する位置において等間隔に配列している、請求項1に記載の工具ホルダ。
- 上記磁石の個数は、上記誘導コイルの個数の整数倍である、請求項2に記載の工具ホルダ。
- 上記ケースは、上記工具を冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
- 上記接続部は上記回転軸に形成された冷媒供給部から上記冷媒流路に冷媒を供給するための冷媒導入部を有しており、上記工具取付部は上記冷媒流路を流通する冷媒を上記工具に向けて排出する冷媒排出部を有している、請求項4に記載の工具ホルダ。
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