JPH03111117A - 無線発信機内蔵型工具ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無線発信機内蔵型コ、具ホルダーに関するもの
で、具体的に穿孔［くリルやリーマなどの穿孔又は切削
抵抗が所定の限界値を越えるとこれを検出して信号を発
するようにした工具ホルダーであって、特に自動工具交
換式１作機械に組み込んで使用するに適した無線発信機
内蔵型工具ボルダ−に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

例えば、微細孔を穿削する１くリルその他の工具は、穿
削中に被加工物から受ける抵抗が高まると過大なトルク
がかかって工具自体が折損する危険があるので、許容負
荷トルクの限界値を予め設定し、これを越える負荷トル
クが工具にががった時は工具の切削送りを中断させる必
要がある。

このような穿孔トルクの検出装置として、本発明者はす
でに特公昭５４−６１０２号「回転ドリルスピン１〜ル
の穿孔負荷トルクの検出装置」、特公昭５４−３７５１
３号「ドリル等のトルク検出装置」、特公昭５７１１２
３１号「トリル等のトルク検出装置ｊなどの発明を完成
し、本出願人はこれら発明に係る機械を現実に製作販売
して今日に至っている。これらの検出装置は、穿削工程
中にドリル等にががる臨界；（ トルクを検出して、ドリル等の切削送りを行なっている
油圧シリンダを制御するようにしたものである。しかし
、これら本出願人の従前のトルク検出装置においては、
トルク検出部と制御回路とが、いわば１対１の関係で固
定的に接続されているので、トルク検出部に連結する工
具保持部に取付けられている工具を交換する時には、工
具保持部と共にトルク検出部を早送りストロークで後退
させ、手作業で工具の付は替えをしなければならないと
いう問題があし時間を浪費する難点があった。

他方、近年は多種の工具を１本の主軸に対し自動的且つ
迅速に交換する要請が強く、自動工具交換式１作機械、
特にＮＣ加工機が多く開発されている。しかし、この種
の自動工具交換式１作機械においては、上記のような本
出願人の開発した切削トルク検出機構はこれまで組み込
むことができなかった。それは、トルク検出部と主軸制
御回路とを］対１の固定的関係で設定したのでは、多種
工具の交換が不可能になるばかりでなく、仮に交換でき
るようにしたとしても交換速度を著しく犠牲にしなけれ
ばならないからである。自動工具交換式１作機械におい
て、前記のようなトルク検出機能を実現するためには、
交換される工具側に個々にトルク検出機能を具備させる
と共に、このトルク検出部と機械本体側の制御回路との
連結に実質的に時間を要しないように配慮しなければな
らないという解決すべき重大な難問がある。いわばトル
ク検出部と切削送りｊｌｉ１１御回路との関係を、固定
的な１対１ではなく、選択的な複数対１の関係にし２そ
の選択組合せを瞬時に自動的になし得るようにしなけれ
ばならない。しかし、従来このような点を解決し得たも
のは存在しなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って本発明は、これらの問題を解決して自動工具交換
式１作機械に、その交換速度を犠牲にすることなく、切
削トルク検出機能を具備させることを課題としてなされ
たものである。

具体的に本発明は、穿削工具に対する負荷トルクを検出
するトルク検出機能を、多種類の工具の１１１＾Ｉ　ｆ
−）に内蔵させ、−Ｆ−１＋、交換速度を損なうことな
く、自動工具交換ができるようにし、た工具ホルダーケ
ースすることヲト１的とする。

さ１＝〕に、本発明は、多種類の工具の個々に内蔵され
る負荷１ヘルク検出能力を可変に調整容易とした工具ホ
ルタ−を提供することを目的とする。

また本発明は、工具チャック部と、これに・体的に連続
し５ている臨界トル′）検出部と、該検出部の臨界１〜
ルク検出に対応して臨界トルク信号を発する無線化（１
１機とを内蔵（７、ている工［１ホルダーの隻数を、白
勅７［具交換式１作機械の４：、軸に対し選択的に自動
交換ｉｉＪ能に用意し、自動工具交換式１１イ１機械の
本体側に前記臨界［・ルタ（ｉ’ｒ号を受信して１軸１
！Ｉｉｉ動部を制御する制御回路を設けた、臨界、　ｌ
−ルク検出機能付きの自ｊｉ＋＋Ｉ具交換式１作機械を
提供することをＬｊ的とする、 〔課題を解決するための手段〕 十−試量的を達成するため、本発明は工具を把持するチ
ャック部に−・体ｉ一連結し、た［−ルク検出部をホル
ダーケース内に収容し、該ケース内に前記１−ルク検出
部の作動で起動される無線発信機を内蔵させ、該発イａ
機から発せられた臨界１ヘルクを知らせる無線信号で、
このホルダーケー　スが連結されている十小由の切削送
りを制御するようにしたものである。

こうして、１個のに具ごとに無線発信機を内蔵した工具
２ホルダーを自動工具交換式１作機械の内部に多種類用
意することによし−Ｅ具交換は従来どおり瞬間的な速度
でなされ得ると共に、交換された工具は個々にホルダー
内にトルク検出−発信機構を備えているから、主軸駆動
部側にこの信号を受信する受信機を股間ることに、Ｌす
、交換された個々の工具の受ける臨界負荷トルクに応し
て切削送りを自動的に制御し５、個々の工具を過大な負
荷１〜ルクから保思し、折損その他の１１［故を未然に
防止することができる、１ 〔実施例〕 図面を参照して本発明に係る無線発信機内蔵型−１’−
！！、ホルダーの一実施例について説明する。

第１１！１に（Ｊ本発明の無線発信機内蔵型工具ホルダ
ーを受信機ど関連させて断面で示し２である。この１其
ホルダーは、筒状をなすホルダーケース１を有Ｉ５１、
その一端はＪユ作機械の主ｌｌｌ１（図示せず）又はそ
れに連結し、た工」Ｊ、保持部にに取付けるべき取イ・
１部２とされ、該取付部２は規定の径、テーパーなどイ
ノ〕形状、及びプルスタッドなどの付加物を備えた形状
とされ得る。

Ｉ〕作機械のｉ：　！１１１の回転及び送りは、通常自
動制御さＪ’１．、、　Ｔいるが、特にその切削送すス
トロークを制御するのが第１図にり１として示す制御回
路である４、好適に、制御回路５１はＮ　Ｃ，加−Ｉ′
、機の制御回路どじ２これに受信機５０が接続している
４、受信機５０け、例えはＩＩｌ其自動交換型且イ１機
械のハウジング側壁内（Ｊ、ホルダーケース１と対応す
る部位に取付けれはよい４、主軸に取付けら、１１たホ
ルダーケース１はそれと共に回転可能であるが、六〇部
材（例えは、伝動ベルト）と連結されるべき入カブＪ部
ＩＡがケース１の外周に一体に設けられていノ、 ホルダーケース１の他端３は開放端とされている。ホル
ダーケース１は内腔４を有し、その奥部には無線周波数
発信機５が適宜支持部材４　ａ　ｉ（より支持固定され
、それよりさらに奥部に電源、好適に電池６のための空
所が設けら、１１．でいる。無線発信機５から導出した
導線をホルダーケースの適宜穿孔から外部へ引出してケ
ース外周に設けたリンク状アンテナ７に接続する。リン
グ状アンチア７は絶縁支持体８によりホルダーケースＩ
Ａ周に保持される。

内腔４内で無線発信機５は、その一端にイ１動端子９を
突起させている。作動端７−９が機械的接触を受けると
、無線発信機５の発振回路が開成さ第１て無線周波数に
発し、アンテナ７から発信されろ。

作動端子９に機械的接触を与えるのは、ホルダケース１
内に収容保持された１〜ルク検出部１０のカム接触子２
２である。カム接触子２２は、工具が臨界負荷トルクを
受けた時、図示のような位置から突出し５て無線発信機
の作動端ｆ−０に機械的に接触する５、１〜ルク検出部
１０け、後に第２図、第３し１（−関し詳説するように
、工具を保持するチャック部３０と一体のものとしてホ
ルダーケース１内に収容され、トルク検出部１０の後端
（第１図で上端）のプラグ体１２の外周に形成した保持
みぞ１２ａにケース側壁から螺入した固定ねし４１を係
合させ、トルク検出部の外被を構成する筒体１１の外周
の保持みぞ１１ａにもう１本の固定ねじ４２を係合させ
ることによりケースＪに固定される。カム接触子２２は
、工具チャック部３０に取付けた適宜工具、例えば穿孔
ドリル（図示せず）が所定の臨界負荷トルク以」二のト
ルクを受けると、これに感応してプラグ体１２から突出
し、無線発信機５の作動端子９に接触して無線周波数信
号を発生させ、アンテナ７から外部へ発信させるのであ
る。この信号を受信するため、前記のように受信機５０
が、例えば工作機本体内の本ホルダーケース１が取付け
られるべき位置に対応する部位に設置されている。アン
テナ７から発信された臨界トルク信号を受信機５０が受
信すると、制御回路５１は工作機械の主軸の送りを止め
、瞬時にホルダーケース１を、従ってそれに保持されて
いる工具を後退させるように構成される。

次に、第２図、第３図を参照してトルク検出部１０及び
工具チャック部３０の詳細を説明する。

トルク検出部１０は、その外被を形成する中空筒体１１
の後端（第２図で右端）にプラグ体１２を有する。

プラグ体１２は有孔底部１３から延びる短小筒部を有し
、この筒部の外周には第３図から一部が認められるよう
に多数のかみ合い凹部１４が形成されている。かみ合い
凹部１４が形成されているプラグ体筒部は筒体１１の開
放端内に挿入され、かみ合い四部１４のいずれか１個と
係合するピン１５が筒体１１の前記開放端近くに内向き
に突設されて、筒体１１とプラグ体１２は連結される。

プラグ体１２の前記筒部の内方端には、ねじり伝動スプ
リング１６が取付けられ、その他端はソケット体１７に
連結される。ソケッ１一体Ｊ７の内孔は回転スピンドル
軸１８に螺合一体化され、かくしてホルダーケース１か
ら同定ねじ４Ｉ−プラグ体１２−伝動スプリング１６と
、固定ねじ４２−筒体１１−ピン１５プラグ体１２−伝
動スプリングＩ６という経路で回転１ 力がスピンドル軸１８に伝達される。

スピンドル軸１８は便宜、後半部１９と前半部２４とに
分けて説明する。スピンドル軸の後半部１９は、後端に
カム凹面２０を有する。カム凹面２０の一例は第４図に
略示しであるような円筒軸の端面を７字に切り込んだも
のであるが、その他の形状のカム面とすることもできる
。このようなカム凹面２０に相補形状をなすカム凸面２
１を有するカム接触子２２が、スピンドル軸後半部工９
に係合し、他端をプラグ体■２から突出させて配置され
る。カム接触子２２の突出端には、図示のように軸方向
の多条突起２２ａが刻設されていて、これに対応してプ
ラグ体１２の底部の中心孔内壁には多条みぞが刻設され
ている。このため、カム接触子２２は回転しないで、プ
ラグ体１２から出没するよう規制される。プラグ体Ｉ２
の底部内壁とカム凸面２Ｉの反対面との間に抑圧スプリ
ング２３が挿置され、常時カム接触子２２をカム凹面２
０との係合方向に押圧している。なお、カム凹凸面２０
．２１は逆に、すなわち２０を凸面、２１を凹面に形成
してもよく、或いはそれぞれが凹凸を１２ 互いに相補的に有する形状に形成してもよい。

スピンドル軸前半部２４は、筒体１１内に固定したベア
リング対２５によって軸支され、開放端側へ延びる。２
６はスペーサーリングである。開放端のフランジ部１１
ｂ近くでスピンドル軸は拡径部２７となし筒体１１から
突出する。突出した部分は、工具を保持するチャック部
３０を形成する６チヤツク部３０は、ねじ３１ａ及び３
１ｂによってフランジ部１１ｂに取付けられる保持リン
グ３Ｉによって抑えら九で突出する中空筒部３２から成
しこの中に適宜詰め部材３３によって装着部材３４が工
具をくわえるため設けられている。工具、例えばドリル
の基端を装着部材３４にくわえた後、キャップ３５を中
空筒部３２上に螺合して工具を締めつける。

本発明のトルク検出部１０及びチャック部３０を第１図
のようにホルダーケース１内に取付けて、固定ねじ４１
及び４２で固定した後、キャップ３５の着脱によって任
意の工具をチャック部３０に取付けることができる。

トルク検出部１０のカム接触子２２の作用について４ 説明するど、通サイスピンドル軸１８の回転（こよって
回転さね、つり被加工物内に穿削していくトリル（図示
せず）がＪ１容負荷１ヘルクの範囲内にある時は、スピ
ンドル軸後半部１９の力ｌえ凹面２０と、カム接触−ｒ
２：λのカム凸面２１は抑圧スプリング２３の力によっ
て第２図に示すような状態で係合して一体に回転してい
る４、いわば、カム凹面２０とカム凸面２１とは位相が
一致している。この状態を第４図（ａ）に示し、である
。ドリルが臨界負荷１〜ルクＩＪ相当する強い抵抗に遭
遇すると、その抵抗によってドリル及びこれを支えてい
るスピンドル軸１８に回転の遅れが生し、る、１これは
、スピンドル軸１８とプラグ体１２どが、柔構造である
伝動スプリング１６で連結さ１＋。

でいるためと５　カム接触子２２がプラグ体１２に対し
回転できないように規制されているため、可能なめであ
る。この遅れによしカム凹面２０はカム凸面２１を、第
２図で右方へ押圧するようになるので、カム接触子２２
はプラグ体１２から突出して臨界トルクの検出を知らせ
る。この状態を第４図（ｂ）に示しである４、すなオ）
ち、より小さい回転Ｙ・をするスピンドル軸後半部１９
は、より大きい回転Ｒをするカム接触子２２に対し遅れ
が生しる。このため、カム凹凸面２０．２１は位相がず
れて係合できなくなしカム凹面２０が力Ｐでカム凸而２
１を右方へ押圧するのである。

チャック部３０に保持される工具の種類、径などによっ
て、許容負荷１〜ルクの値は変化する。この変化に対応
するため、トルク検出部の検出能力は調整可能とされて
いる。すなわち、筒体１】とプラグ体１２どをスプリン
グ１６．２３の押圧力に抗してｈ：いに押し込み５ピン
１５とかみ合い四部１４どのかみ合い位置を変えること
によりスプリングのねじり応力を変化させればよい。こ
の調整は、トルク検出部１０を第１図のようにホルダー
ケース１内に取付けた後にも可能である。すなわぢ、ね
じ４１を固定したま＼、ねし４２を弛めてケース１から
突出しているチャック部３０を適宜ケース１内に押し込
み微量回転させつつ適当な位置で止めればよい。この調
整作業の便のため、保持リング３１の外周に適当な指標
（第１図参照）を付しておくとよい。なお、ボルタ′−
ケース１の［；■放端近くの凹所Ｊ−Ｂは調整のための
押し５込みに必要なスペースである。

以ｌ−のように本発明のに其ポルダーは、ホルダケース
１のチャック部３０に取付けられるべき個々の工具に応
じた臨界負荷１−ルクを検出し得るようにトルク検出部
１０の検出能力をセーソトされ、その臨界トルクに達し
、た時は臨界１〜ルク信号を無線周波数信号どして発信
し得るものとして個々に用意されろ。このようなに其ボ
ルダーＩ：Ｊ、もちろん手作業で工作機械主軸に着脱す
ることもてきるが、好適には、１人の１“軸に吋し多種
類の工具を自動交換し得るように待機させである自動「
具交換式■召乍機械に用いられることを−ｔたる磨：図
としている。、この場合、工作機械本体側には、構造上
顕著な改造を加える必要はなく、ただｔ軸駆動部の制御
回路に受信機５０からの臨界トルク信号に対応して主軸
の切削送りを中断させ微量後退させるようにプログラム
の改変を行なうだけでよい。

こうして本発明によ扛ば、従来の自動工具交換式の工作
機械は、外観１又は機械的構凸十の著し２Ｇ い改造又は大型化なし７に、工具の臨界トルク検出機能
を備えた新型工作機械として生まれかわることができる
。

〔発明の効果〕

以−に説明した所から明らかなように、本発明によれは
ドリル等の工具の臨界負荷トルクを自動的に検出し発信
する工具ホルダーが必要な種類及び個数の工具ごとに設
けられるから、工具の交換ごとに必然的に常にそれに対
応した臨界トルク信号の発信が可能となる。こうしてト
ルク検出−発信部と、これを受ける駆動制御部との関係
は選択的な複数対１どして設定され得るから、駆動制御
部側を構造的に通人なものとすることなくコンパクトな
ま＼臨界トルク検出能力という優れた１つの機能を付加
することができ、工作機械、特にＮＣ工作機械、自動工
具交換式１作機械などの自動制御機器の機能を一段と向
上させ得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第Ｊ−図は本発明に係る無線発信機内蔵型工具ホルダー
の一実施例を、外部に設けた受（Ｉｉ機及び制御回路と
関連させて示す断面図。 第２図は第１図の工具ホルダーのホルダーケース内に設
けられるトルク検出部及び工具チャック部の詳細を示す
断面図、 第３図は第２図のトルク検出部の一部を切除して示す平
面図、 第４図（ａ）（ｂ）は、トルク検出部のカム凹面とカム
凸面の作用を説明する部分斜視図である。 〔主要符号〕 トホルダーケース ２・取付部 ３・・・他端 ４・・内腔 ５・・無線発信機 ６・・・電源（電池） ７・・・リング状アンテナ ９・・作動端子 １０・・・トルク検出部 １１・・・筒体 １２・−・プラグ体 １６・・ねじり伝動スプリング １８・・・スピンドル軸 ２０・・・カム凹面 ２■・・・カム凸面 ２２・カム接触子 ２３・・・押圧スプリング ３０・・チャック部 ４工、４２・・・固定ねじ ５０・・・受信機 ５１・・・制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具を保持するチャック部と、これに一体的に連続
   する負荷トクル検出部と、この検出部により起動される
   無線発信機とを、工作機械の工具保持部に連結して回転
   し得るようにしたホルダーケース内に収容固定し、前記
   無線発信機に接続した発信アンテナをホルダーケース外
   周に設けて成る無線発信機内蔵型工具ホルダー。 ２、工作機械の主軸に連結する工具保持部に取付けられ
   る取付部２を一端に有し、他端３が開放しているホルダ
   ーケース１の内腔４の最奥部に電源６を設け、該電源に
   接続した無線発信機５を内腔４内に支持し、無線発信機
   ５に接続するリング状アンテナ７をホルダーケース外周
   に設けると共に、無線発信機５から突起する作動端子９
   と選択的に接触し得るカム接触子２２を有するトルク検
   出部１０を工具チャック部３０と一体的に前記開放端側
   からホルダーケース内腔４内に挿入してトルク検出部の
   検出能力を調整可能に固定して成ることを特徴とする無
   線発信機内蔵型工具ホルダー。 ３、前記トルク検出部１０が、ホルダーケース１にそれ
   ぞれ別個に固定され得る筒体１１とプラグ体１２とから
   成り、該プラグ体１２は伝動スプリング１６を介して筒
   体１１内に軸受けされている、前端が工具チャック部３
   ０となっているスピンドル軸１８に連結し、該スピンド
   ル軸１８の後端はカム凹面２０によりカム接触子２２の
   カム凸面２１と接離可能に係合し、カム接触子２２は押
   圧スプリング２３によりプラグ体１２に対し軸方向運動
   可能に押圧されてプラグ体１２から突出可能に支持され
   ており、前記工具チャック部に取付けたドリル等の工具
   が前記伝動スプリング１６のねじり応力の強弱によって
   設定される臨界負荷トルク値を越える切削抵抗を受けた
   時、前記カム接触子２２がプラグ体１２から突出して前
   記作動端子９と接触し、無線発信機５から臨界トルク信
   号を発せしめることを特徴とする請求項２に記載の無線
   発信機内蔵型工具ホルダー。 ４、前記ホルダーケースの取付部２が、多種の工具を選
   択的に工具保持部に取付けられる自動工具交換型工作機
   械に取付けられるものであって、前記無線発信機に対応
   する受信機が該工作機械の主軸の切削送りを制御する制
   御回路部に接続して工作機械の本体側に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線発信機内蔵型工
   具ホルダー。 ５、前記工作機械の制御回路部は、前記受信機が臨界ト
   ルク信号を受信した時、工作機械主軸の切削送りを中断
   して後退させるように構成されていることを特徴とする
   請求項４に記載の無線発信機内蔵型工具ホルダー。