JPH03202253A

JPH03202253A - 異常検知器付き回転工具保持装置

Info

Publication number: JPH03202253A
Application number: JP1343029A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Miyake; 三宅　英明; Hideo Saito; 秀夫斉藤; Seiji Ohashi; 誠司大橋
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-04

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、ツールホルダや工作機械の主軸などの回転工
具保持装置に機械加工中に工具に摩耗や欠損などの異常
が生じたことを検知するＡＥ全センサ設け、異常状態を
機械のコントローラに伝達することができるようにした
異常検知器付き回転工具保持装置に関する。

（従来の技術）従来から工作機械に取り付けられた切削工具や砥石など
の工具を中心として、ＡＥ全センサ工具に直接取り付け
たり、ホルダまたは機械の主軸に取り付けたり、あるい
は、機械のワーク側に取付けたりして工具の異常検出を
行っていた。

例えばツールホルダの本体回転部に取り付けられたＡＥ
全センサ信号をスリップリングにより、ブラシを利用し
た機械的接触により、ホルダの本体の回転部から、ホル
ダ外側部に位置する固定部、または主軸の外部へと、伝
播するものがあった（特開昭６０−２６３６４８号参照
〉、あるいは主軸の外表面に設けられたスリップリング
と、それに対向して主軸外側に位置する固定部側に設け
られたブラシとの機械的接触により、ＡＥ全センサ電気
信号を伝播するものもあった（実開昭６３−７４２５６
号参照）。

（発明が解決しようとする課題〉上述の従来例では、いずれもＡＥ全センサ電気信号をス
リップリングとブラシによる機械的接触により伝播して
いるため、両者間に火花が発生したり、ノイズが発生し
たりして、制御回路などに悪影響を及ぼした。これを防
ぐために回路にフィルター回路を設ける必要があった。

しかしながら機械的接触による雑音の発生や微弱信号の
伝送不良などの問題が依然として残り、信号伝播効率は
極めて低いものであった。しかも、構造的に非常に複雑
であるばかりでなく、伝播部の寿命にも問題があった。

（課題を解決するための手段）本発明は、先端に工具を保持したツールホルダや主軸で
ある中心軸と、これら中心軸を囲繞するハウジングやヘ
ッドストックである筒状部と、前記中心軸・筒状部間に
介装され、中心軸を筒状部に対して相対的に回転可能に
支承する軸受と、前記筒状部・中心軸のいずれかに設け
られたＡＥ全センサ具え前記ＡＥ全センサらのＡＥ信号
を取出す工具異常検知器と、からなる工具駆動装置であ
って、前記中心軸外周に設けられた鉄心に捲回されたコ
イルと、これに対峙して筒状部内周面に設けられた鉄心
に捲回されたコイルから構成されるロータリートランス
を介してＡＥ信号を取出すようにしてＡＥ発生源である
工具から発生するＡＥ信号を殆ど減衰することなく確実
に外部に取り出し、高効率の信号伝播を可能とすると共
に、メンテナンスフリーとして上述の問題点を解決した
ものである。

（作　用）工具から発生したＡＥ信号はＡＥ全センサ受信され、ロ
ータリートランスを経てヘントスドックなどの筒状部か
ら外部へと取り出される。ＡＥ信号はプリアンプ、信号
処理部などを通じて、コントローラにて工具欠損などの
異常を知らせ、かかる信号に応答して機械の停止などの
指示がなされる。

（実施例）次に本発明の実施例につき図面を参照して説明する。第
１回に示すように、中心軸であるツールホルダ（１）は
そのシャンクαＤが主軸（２）のテーパ穴α・に挿通さ
れて一体化される。ツールホルダを挿着した主軸（２）
はヘッドストック（３）に対してころがり軸受α鵠を介
して回転可能に支持されている。なお本実施例では工具
（４）はツールホルダ先端に直接保持されているが、コ
レットやアダプタを介して保持してもよい。

ツールホルダの小径部（至）にＡＥ全センサ付穴（５）
を明けると共に、ＡＥ全センサ６）が該取付穴に取り付
けられていて、ＡＥ波をツールホルダ＋１１を経て直接
伝播するようになっている。なお、この場合信号レベル
の減衰度合が小さくなるので、ＡＥ全センサ６）は工具
（４）に出来るだけ近い位置に取付けるのが望ましい。

また、工具（４）に直接ＡＥセンサ（６）を固着するこ
とも可能である。

さらに、ツールホルダ（１）は、前記ヘッドストック（
３）に設けられた突出部（２３）に筒状部をなすハウジ
ング（７）から突出するビン（２１）の端部を浪人させ
、回転不能に保持されたハウジング（７）内に一対のこ
ろがり軸受（９）、Ｑｌを介して回転自在に支承され、
ツールホルダの小径部１２・の外周面に設けられた鉄心
（８−３）にコイル（８−１）が捲回され、該鉄心およ
びコイルと隙間をあけて対峙してハウジング（７）の内
周面に設けられた鉄心（８−４）に捲回されたコイル（
８−２）が形成される。かかる一対の鉄心及びコイル（
８−１）　、（８−２）によりロータリートランス（８
）が形成される。

ＡＥ全センサ６）は信号線（２）によりロータリトラン
ス（８）に連結すると共に、ロータリートランス（８）
はピン（２１）内に配線された信号線を経て１次側カプ
ラ（１３−１）に接続され、隙間を存して１次側カブラ
と対峙する２次側カブラ（１３−２）が設けられている
。

なお、（２２）はビン（２１）を外方（図面において右
側）に付勢するスプリングである。

かくて、ＡＥ全センサ６）からのＡＥ信号は、信号線α
υ、ロータリートランス（８）、信号ｖＡ（２）などに
より、工具（４）が取り付けられた一方の側から、外側
の、他側へと伝播される。即ち、ロータリートランス（
８）により伝播されたＡＥ信号は、信号線（２）を通し
て、更にＩ対のカプラ０刃により、非接触にてヘッドス
トック（３）側に取り出される。工具（４）に異常が発
生した場合には、第２図で示すようにＡＥ全センサ６）
が工具異常を示すＡＢ信号を検出し、信号線αυ、ロー
タリートランス（８）、信号ｖＡ（２）、カプラ０を介
し、信号処理部αつで工具異常を判別する処理を行い、
機械のコントロール装置０［９に工具が異常であること
を知らせる。かかる信号に応答して機械の停止、または
非常戻りを指示する。

第３図に示す実施例では先端に切削工具（４）を取付け
たツールホルダ（１１は後部にテーバシャンクαＤが形
成され、該テーバシャンクが主軸（２）のテーバ穴（２
）に挿着され、共に回転するようになっており、ヘッド
ストック（３）に対して軸受０により回転可能に支持さ
れている。中心軸である主軸（２）の内径面（２４）に
形成されたＡＥセンサ取付穴（５）にはＡＥ全センサ６
）が取付けられる。中心軸である主軸（２）の外径面（
２６）と筒状部であるヘッドストック（３）の内径面（
２５）との間に１対のロータリートランス（８）が設け
られている。即ち、主軸（２）側には鉄心（８−３）と
これに捲回されたコイル（８−１）が取り付けられてお
り、ヘッドストック（３）側にも上記鉄心およびコアに
対峙して同じように鉄心（８−４）とこれに捲回された
コイル（８−２）が相互に非接触で取り付けられている
。

なお、ＡＥ全センサＡ２発生源である工具に最も近い部
位に取付けると効果的であるので、上記実施例に拘らず
適宜の位置を選択して取付けることができることは言う
までもない。

（効　果）本発明は、ＡＥ信号をロータリートランスを経て取り出
すようにしたので、以下のような効果が生じる。

■　本発明により、Ａ２発生源である工具から発生する
ＡＥ信号をほとんど減衰することなしに高い変換効率で
確実に外部に取り出せるようになった。このため、極小
ドリルなどの極小径工具における異常も検出が容易にな
り、かつ、異常検出に対する信頼性が高くなった。

■　回転部から固定部への信号伝播を非接触にて行うの
で、この部分における摩耗、故障などによるトラブルが
全くなく、高速回転においても安全かつメンテナンスフ
リーにて使用出来る。また、ノイズ発生等の障害も全く
ない。

■　ロータリートランスの採用により、極めて高効率な
信号伝播が可能となった。このため、ツールホルダ内で
の増幅機構を必要としない。

■　構造が簡素であり、ランニングコストが低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図はＡＥ信号
の伝播経路図、第３図は他の実施例の縦断面である。１・・・ツールホルダ（中心軸）２・・・主軸（中心軸）３・・・ヘッドストック（筒状部）４・・・工具６・・・ＡＥ全センサ・・・ハウジング（筒状部）８・・・ロータリートランス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端に工具を保持した中心軸と、前記中心軸を囲
繞する筒状部と、前記中心軸・筒状部間に介装され、中
心軸を筒状部に対して相対的に回転可能に支承する軸受
と、前記筒状部・中心軸のいずれかに設けられたＡＥセ
ンサを具え前記ＡＥセンサからのＡＥ信号を取出す工具
異常検知器と、からなる工具駆動装置において、前記中
心軸外周に設けられた鉄心に捲回されたコイルと、これ
に対峙して筒状部内周面に設けられた鉄心に捲回された
コイルから構成されるロータリートランスを介してＡＥ
信号を取出すようにした異常検知器付き回転工具保持装
置。
（２）前記中心軸はシャンクを具備するツールホルダで
あり、前記筒状部は前記ツールホルダを支承すると共に
、ヘッドストックに装置されたハウジングである請求項
１記載の異常検知器付き回転工具保持装置。
（３）前記中心軸はシャンク挿入穴を有する主軸であり
、前記筒状部はヘッドストックである請求項１記載の異
常検知器付き回転工具保持装置。