JP6878760B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、各種の工具を用いて被削材への加工を行う工作機械、特に歯切工具を用いた歯車加工を行う工作機械に関する。

従来より、刃物を回転しながら被削材を切削加工する工作機械において、切削加工中に刃物の欠けが生じた場合、刃物だけでなく被削材自体も損傷を受ける。そのため、切削加工中または切削加工後において刃物の状態を検出するセンサを工作機械に備えている。

例えば、特許文献１には刃物の刃欠けの有無を検出する光ファイバ付き反射型光電スイッチおよび刃取付位置検知信号を出力する刃取付位置検知回路を使用することで、反射型光電スイッチからの検出信号と刃取付位置検知信号との比較（差異）によって刃物の欠けを検知する技術が開示されている。

また、特許文献２には回転ブレードに近接して渦電流センサを配置することで、回転ブレードと渦電流センサとの距離の変化に伴うコイルのインピーダンスの変化により回転ブレードの摩耗や破損を検出できる技術が開示されている。

特開昭６１−２５２０５１号公報 特開平８−３９５４０号公報

しかし、特許文献１開示された検出手段では光電スイッチを使用しているので、切削加工中に切削液の影響を受けた場合に誤検知や高精度での計測が困難になるという問題があった。また、特許文献２開示された検出手段では切削液の影響を受けることで誤検知等の誤作動が発生するという問題はない。

ところが、歯車加工時に使用される歯切工具（ピニオンカッタやスカイビングカッタ）を使用した場合、被削物（ワーク）によって検査対象である歯切工具の形状や大きさが異なるので正確な検査が困難であった。また、歯切工具の形状や大きさによらず異常の検知を正確に行うためには、工作機械内で都度調整ネジ等のジグを使用することで計測位置の微調整を行う必要があるので、その確認に時間や手間を要するという問題があった。

そこで、本発明においては歯車加工時に使用される歯切工具の異常検知においても、その工具の形状や大きさに関わらず、異常が発生した位置を正確かつ迅速に検知できる工作機械を提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明の工作機械はＣＮＣ制御部を有しており、歯切工具を把持し、回転させるスピンドルと、歯切工具の切刃の状態を検出する渦電流センサと、を備えており、このスピンドルはロータリエンコーダを有し、かつ渦電流センサはＣＮＣ制御部と電気的に接続している構成とした。

また、この渦電流センサはセンサアンプを介してＣＮＣ制御部と電気的に接続して、センサアンプはスキップ信号をＣＮＣ制御部へ出力できるアンプとすることができる。なお、歯切工具はスカイビングカッタ、ピニオンカッタ、シェービングカッタ、ホブのうちのいずれかの歯切工具でも構わない。

本発明の工作機械を用いることで歯車加工時に使用される歯切工具の異常検知において、その歯切工具の形状や大きさに関わらず、異常が発生した位置を正確かつ迅速に検知できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態を示す工作機械の内部構造を示す模式図である。

本発明の工作機械について図面を用いて説明する。本発明の一実施形態を示す工作機械の内部構造の模式図を図１に示す。本発明の工作機械の内部は図１に示すように、主軸を介して工具（歯切工具）１を把持し、回転させるスピンドル２が上方に取り付けられている。スピンドル２は内部に図示しないロータリエンコーダ（角度エンコーダ）を有している。このロータリエンコーダは、後述する渦電流センサ３により歯切工具１の異常を検知した場合に異常箇所（どの箇所の切刃に異常が発生したか）を正確に把握することができる。

また、スピンドル２の主軸の先端に装着された歯切工具１を構成する各切刃の状態を検出（計測）するために、工作機械のテーブル上に渦電流センサ３が取り付けられている。この渦電流センサ３は、歯切工具１の大きさや設置位置に追随できるように台座等を介して自在に高さを調整できる構造となっている。歯切工具１による切削加工が完了した後、（または切削加工中に歯切工具１の異常が発生した場合には切削加工を中断した後）歯切工具１を回転させながら渦電流センサ３によって歯切工具１の切刃の状態を検出（計測）する。

この渦電流センサ３は図示しないセンサアンプを介して本発明の工作機械が備えているＣＮＣ制御部と電気的に接続されている。このセンサアンプは、スキップ信号をＣＮＣ制御部へ出力できるアンプである。また、渦電流センサ３は図１に示すように渦電流センサ収容ボックス１０内に収容することができる。これは、歯切工具１を用いた被削材の加工（切削加工）時においては被削材の一部（いわゆる切粉）が周囲に飛散することで渦電流センサ３に接触することを防ぐためである。その際、渦電流センサ３は図１に示すＺ軸に沿って自由に昇降できるので、渦電流センサ３が下降することで渦電流センサ収容ボックス１０内に収容された後、渦電流センサ収容ボックス１０の蓋部２０を閉じる。

また、渦電流センサ３を用いて歯切工具１の状態を検出する場合には、渦電流センサ収容ボックス１０の蓋部２０が開いて渦電流センサ３が上昇する。さらに、渦電流センサ３およびスピンドル２は、共に図示しない台座部分が図１に示すＸ軸とＹ軸に沿って工作機械のテーブル上を移動することで互いの距離を自在に設定できる。

１ 歯切工具
２ スピンドル
３ 渦電流センサ

Claims (3)

1. ＣＮＣ制御部を有する工作機械において、ロータリエンコーダを有する主軸の先端に歯切工具を把持して回転させるスピンドルと、前記ロータリエンコーダによる前記主軸の回転角度に対応した前記歯切工具の切刃の状態を検出する渦電流センサと、を備えており、前記ロータリエンコーダが読み取る前記主軸の回転角度を前記ＣＮＣ制御部が記録し、かつ前記渦電流センサは前記ＣＮＣ制御部と電気的に接続していることで、前記ＣＮＣ制御部は前記渦電流センサによって異常が検知された場合の前記回転角度に対応する前記歯切工具の切刃の異常個所を特定できることを特徴とする工作機械。
2. 前記渦電流センサはセンサアンプを介して前記ＣＮＣ制御部と電気的に接続されており、前記センサアンプはスキップ信号を前記ＣＮＣ制御部へ出力できるアンプであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記渦電流センサは、前記スピンドルの下方に位置するテーブル上に取り付けられており、かつ開閉可能な蓋部を有する渦電流センサ収容ボックス内に設置されていて、Ｚ軸に沿って自由に昇降できることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。

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