JPH0240164B2 - Kosakukikaiyosetsushokukenshutsusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、軸受を介して回転軸承された主軸上
の工具がワークに接触したことを電気的に検出す
る工作機械用接触検出装置、特に主軸の工具がワ
ークに接触したことによつて、工作機械上に形成
されるループ状の２次電流流路に誘導電流が流れ
るようにし、この誘導電流が流れたことを電気的
に検出することで工具とワークの接触を検出する
ようにした工作機械用接触検出装置に関する。

〈従来技術〉 一般にかかる工作機械用接触検出装置において
は、誘導電流が流れる２次電流流路中に主軸を軸
承する軸受が直列的に入るため、軸受に油膜が生
じて軸受の内外輪間が電気的に絶縁されると、工
具がワークに接触しても２次電流流路に誘導電流
が流れず、工具とワークとの間の接触を検出でき
なくなる。

このため、従来では軸受の油膜によつて発生す
る絶縁抵抗をバイパスする手段として、主軸の外
周面に接触し、主軸ヘツドに対して電気的に導通
されたブラシを設けていたが、このものでは、ブ
ラシの接触抵抗を数オーム以下にしないと充分な
感度が得られないため、接触抵抗の小さい高価な
ブラシが必要となるだけでなく、ブラシの接触抵
抗の変化により検出感度が変化する問題があつ
た。

また、軸受の内外輪間に発生する電圧信号によ
つて接触を検出するようにしたものもあるが、こ
のものでは、油膜が切れて軸受の油膜によつて生
じる電気抵抗が零になると接触検出が全く出来な
くなる問題があつた。

〈発明の目的〉 そこで本発明は、軸受の油膜に起因する電気抵
抗が大きい状態では軸受の一対の回転輪間の電圧
で接触を検出し、かかる電気抵抗が小さい状態で
は２次電流流路の電流増加によつて接触を検出で
きるようにして、軸受の油膜に起因する電気抵抗
が大幅に変化しても確実に接触検出が行え、かつ
ブラシの接触抵抗にも影響を受けることなしに接
触検出が行えるようにすることにある。

〈発明の構成〉 本発明の特徴とするところは、２次電流流路に
流れる電流を検出する接触電流検出手段と、軸受
が介装された主軸と主軸ヘツド間に生じる接触時
の誘起電圧を検出する電圧検出手段とを設け、両
検出手段からの出力を加算的に合成した値が設定
値を超えたことによつて工具とワークの接触を検
出するようにしたことにある。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図において、１０は加工機であり、この
加工機１０はベツド１１上にコラム１２が立設さ
れ、このコラム１２には軸受１３，１４にて主軸
１５を回転可能に軸承した主軸ヘツド１６が上下
方向摺動可能に設けられている。ベツド１１上に
は主軸軸線方向に摺動可能にサドル１７が案内さ
れ、このサドル１７上にはワークＷを載置するワ
ークテーブル１８が紙面に垂直な方向に摺動可能
に案内されている。これら主軸ヘツド１６及びサ
ドル１７並びにテーブル１８は図示省略の送りモ
ータによつてそれぞれ移動されるうよになつてい
る。

前記主軸１５の一端には工具Ｔが挿入され、他
端はスリツプリング２０が設けられ、このスリツ
プリング２０に接触するブラシ２１は主軸ヘツド
１６に対して絶縁して設けられている。２２は主
軸ヘツド１６の前端面に主軸１５と同心的に設け
られた誘導コイルであり、この誘導コイル２２は
主軸１５の周囲をとり巻くような環状の鉄心２３
を有し、この鉄心２３には第２図に示すように交
流電源２６にて励磁される１次巻線２４が巻回さ
れている。そして、第１図に示されるようにこの
１次巻線２４の一端２４ａは交流電源２６の一方
の電極に接続され、他端２４ｂには抵抗２７を介
して交流電源２６の他方の電極に接続されてい
る。抵抗２７は１次巻線２４を流れる電流の変化
により後述する２次電流流路４０の電流変化を間
接的に検出するもので、この抵抗２７両端の電圧
が電流検出回路２８にて検出されるようになつて
いる。

また、前記ブラシ２１と主軸ベツド１６との間
には、工具ＴとワークＷとの接触時において軸受
１３，１４の内外輪間に発生する電圧を検出する
高入力インピーダンスの電圧検出回路２９が接続
されており、この電圧検出回路２９からは、軸受
１３，１４の内外輪に発生する電圧に比例した電
圧信号が出されるようになつている。

前記軸受１３，１４の内外輪間の電気抵抗は、
内外輪と転動ボールとの間における油膜の発生状
況によつて変化し、第２図に示されるように軸受
１３，１４の内外輪間の電気抵抗は可変抵抗VR
とみなすことができる。

したがつて、、軸受１３，１４の内外輪間の電
気抵抗が小さい状態では、工具ＴとワークＷが接
触すると、２次電流流路４０に大きな接触電流が
流れて電流検出回路２８から大きな電圧信号が送
出されることになり、かかる電気抵抗が大きい場
合には、２次電流流路４０に流れる電流は小さく
なるが、２次電流の減少による一次巻線内及び抵
抗２７における電圧降下の減少、２次電流流路４
０内に存在する機械各部における電圧降下の割合
が減少し、軸受１３，１４の内外輪間には大きな
誘起電圧が発生して電圧検出回路２９から大きな
電圧信号が送出されることになる。

３０は電流検出回路２８の出力と電圧検出回路
２９の出力を加算的に合成し、この合成した電圧
が設定値を越えたことによつて工具ＴとワークＷ
の接触を検出する接触検出回路で、第１図に示す
ようにレベルシフト回路３１、利得調整回路３
２、加算回路３４、判別回路３５によつて構成さ
れている。

電流検出回路２８から出力される２次電流流路
４０の電流値を表す電圧信号はレベルシフト回路
３１に供給され、工具ＴとワークＷが接触してい
ない状態でレベルシフト回路３１の出力が零にな
るようにレベルシフトされる。これによりレベル
シフト回路３１からは、工具ＴとワークＷの接触
による抵抗２７両端の電圧上昇分、すなわち工具
ＴとワークＷの接触により２次電流流路４０に流
れる電流に比例した信号が出力される。そして、
このレベルシフト回路３１からの信号は、加算回
路３４に供給されて利得調整回路３３２によつて
レベル調整された電圧検出回路２９の出力と加算
され、この加算値が設定値Vrefを越えると判別
回路３５から接触検出信号TDSが出力される。

利得調整回路３２は、第３図に示されるよう
に、軸受１３，１４の抵抗が零に近い状態で工具
ＴとワークＷが接触した時のレベルシフト回路３
１の出力ａと、軸受１３，１４の抵抗が大きい状
態で工具ＴとワークＷが接触した時の利得調整回
路３２の出力ｂとがほぼ同じレベルになるように
電圧検出回路２９の出力を調整するものである。
これにより、加算回路３４からの出力ｃは第３図
に実線で示されるように、軸受１３，１４の抵抗
値の大きさに拘わらず、実用可能な検出感度を得
られる。

例えば、軸受１３，１４の電気抵抗が低い領域
では、第２図における可変抵抗VRが小さくなつ
たことに等しく、この状態では接触時においては
電圧検出回路２９の出力ｂはあまり大きく変化し
ないが、２次電流流路４０に大きな短絡電流が流
れるため電流検出回路２８の出力ａは大きく変化
し、結果として両者の合成値ｃは大きく変化して
接触を確実に検出できる。また、この反対に、軸
受１３，１４の抵抗が大きい領域では、第２図に
おける可変抵抗VRが大きくなつたことに等し
く、この状態では接触時において電流検出回路２
８の出力ａはあまり変化しないが、電圧検出回路
２９の出力ｂは大きく変化するため、その合成値
ｃは大きく変化して接触を確実に検出できること
になる。

さらに、主軸１３，１４の抵抗が中間的な値を
取る領域においても第３図からも明らかなよう
に、電流検出回路２８の出力ａもしくは電圧検出
回路２９の出力ｂだけで検出する場合に比べ高い
感度を得られる。

なお、上記実施例は接触により２次電流流路４
０に流れる電流の大きさを１次巻線２４に流れる
励磁電流の増加量によつて検出していたが、第４
図に示されるように、誘導コイル２２と同一構成
の電流検出コイル２５を主軸１５を取囲むように
配設して、この電流検出コイル２５により２次電
流流路４０を流れる電流の大きさを検出するよう
にしてもよい。この場合、工具ＴとワークＷが接
触していない状態では電流検出回路２８の出力は
零となるため、レベルシフト回路３１は不要とな
る。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、２次電流
流路に流れる電流を検出する接触電流検出手段
と、軸受が介装された主軸と主軸ヘツド間に生じ
る接触時の誘起電圧を検出する電圧検出手段とを
設け、両検出手段からの出力を加算的に合成した
合成値が設定値を越えたことによつて工具とワー
クの接触を検出するようにしたので、軸受の油膜
によつて発生する電気抵抗の大きさが大幅に変化
しても工具とワークの接触を高感度にかつ確実に
検出できる利点がある。

また、電圧検出回路の入力抵抗は大きい値にで
きることからブラシと主軸の間の接触抵抗が大き
くても検出感度が低下することがない上、ブラシ
の接触抵抗が変化しても検出感度が変化すること
はなく、長期に亘つて安定した検出動作が期待で
きる利点もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
加工機の構成とともに示した接触検出装置の第１
実施例を示す構成図、第２図はその等価的な電気
回路線図、第３図はその動作特性を示す特性図、
第４図は本発明の第２実施例を示す接触検出装置
の構成図である。 １５…主軸、１６…主軸ヘツド、２１…ブラ
シ、２２…誘導コイル、２４…１次巻線、２５…
電流検出コイル、２６…交流電源、２８…電流検
出回路、２９…電圧検出回路、３０…接触検出回
路、３１…レベルシフト回路、３２…利得調整回
路、３４…加算回路、３５…判別回路、Ｔ…工
具、Ｗ…ワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸受を介して回転軸承された主軸を有する主
   軸ヘツドとワークを支持するワークテーブルとを
   機械本体を通じて電気的に導通させかつ両者の相
   対的な接近、離間運動に伴う主軸上の工具とワー
   クとの接触によつて閉ループ状の２次電流流路が
   形成される工作機械において、前記工具とワーク
   が接触した時に前記２次電流流路に誘導２次電流
   を誘起させる誘導コイルを配設するとともに、前
   記２次電流流路に流れる電流を検出する接触電流
   検出手段と、前記軸受が介装された主軸と主軸ヘ
   ツド間に生じる接触時の誘起電圧を検出する電圧
   検出手段と、前記電流検出手段の出力信号と電圧
   検出手段の出力信号とを加算的に合成する信号合
   成手段と、この信号合成手段の出力が設定値を超
   えたことによつて工具とワークとの接触を検出す
   る判別手段とを設けたことを特徴とする工作機械
   用接触検出装置。