JPH03208545A - 工作機械用監視装置 - 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、マシニングセンター等の工作機械において、
被加工物が設計通りに切削等の加工が行われているかを
チェノクする監視装置に関する。

（従来技術） マシニングセンターのような自動工具交換装置付数値制
御工作機械においては、複数の工具を交換使用して被加
工物を加工する際に、切削等の加工が設計通りに行われ
ているか否かを加工工程中に自動的にチェックする必要
がある。

そのため、自動工具交換装ｌのマガジンに、予めこの種
監視装置用プローブを収容しておき、チェソク時には、
例えば工作機械の主軸に装着してある切削工具を一旦マ
ガジンに収容し、これに代えて前記プローブを前記主軸
に自動交換装直によって装着し、主軸または被加工物の
いずれかを移動させてプローブを被加工物に当接させ、
この当接した信号を、プローブから工作機械側に設けた
ヘノドに伝送して検出し、この検出信号によって移動量
から加工寸法の適否を検測するようになっている， このような工作機械用監視装置としての最新の従来技術
としては、特公昭６３　−　３２４２号に開示された発
明がある。

この従来技術は、ヘッド内に第１の電気回路を設けてこ
の回路に発振器を設け、プローブ内に第２の電気回路を
設け、両電気回路はｆｉ，磁誘導にょり結合されて上記
発振器の作用を第２の電気回路に伝達すると共に、第２
の電気回路に設けた接触型スイッチのオン・オフによる
第２の電気ｒｇＪ路の状１ｌ変化により上記発振器の作
用に変化をもたらし、この発振器の発振作用の変化をヘ
ッド側に設けた検知手段によって検出するようにしたも
ので、その特徴とするところは、ヘッド内の第ｌの電気
回路とブロープ内の第２の電気回路が相互作用するよう
に結合されている点にある． この従来技術によれば、プローブをヘッドに着脱自在に
設けることができ、したがって自動工具交換装置付数値
制御用工作機械に適用することができるが、このように
単にプローブ側の第２の電気回路と、ヘッド側の第１の
電気回路とが相互作用を有するよう電磁結合するだけで
は、誤作動の恐れが多分にある． 即ちこの種工作機械では、当然に金属切削屑が多量ム二
発生する悪い作業環境にあるため、金属切削屑かへノド
側または、およびプローブ側の電磁誘導結合器に金属切
削屑が付着する場合が多々あこのような場合、プローブ
をへ・７ドに装着していないときでも、金属切削屑によ
る渦電流によってプローブを装着したときと同じ信号を
ヘッド側の第１の電気回路に生起せしめることになる．
またプローブをヘッドに装着して接触監視作業を行なっ
て、接触型スイッチがオン・オフして第２の電気回路に
電気変化が発生しても、金属切削屑の渦ｉｔＬによって
ヘッド側の第１の電気回路にはその電気変化の状態が伝
送されない難点があり、結局監視装置としての信頼性に
欠ける欠点があった．（解決しようとする問題点） 本発明は、監視装置によって被加工物の被加工位置や形
状等が正確に加工されているか否かを接触監視作業する
時には、常に監視装置そのものが正常に作動しているか
否かを判定しながら監視作業を行うようにしたこの種監
視装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の工作機械用監視装置は、工作機械側に設けられ
たヘッドと、このヘンドに着脱自在に取付けられ、被加
工物に接触可能なプローブと、ヘッド側に設けられ、駆
動電力源につながれた第１の電気回路と、プロープ側に
設けられ、被加工物に当接することによりオン・オフす
る接触型スイッチにつながれた第２の電気回路と、第１
の電気回路と第２の電気回路とにわたって設けられ、第
１の電気回路で発生した交流信号を電磁誘導により第２
の電気回路に伝達して第２の電気回路の電源として使用
する電磁誘導結合器と、第２の電気回路に設けられ、第
１の電気回路の交流信号より高い周波数で、第１の電気
回路の交流信号に同期した信号を発生する信号発生器と
、この信号発生器により発生した信号を電磁誘導により
第１の電気回路に伝送する第３の電気回路と、第１の電
気回路に分岐してつながれ、第３の電気回路から送られ
る信号と第１の電気回路からの交流信号とを比較判定す
ることにより上記接触型スイッチのオン・オフを検出す
る検出手段と、からなっている．（作　用） 工作機械のヘッド例の転機回路は固有の電源を持ってい
る．しかし、プローブ側は固有の電源を持たない．しか
し、ブロープ側も能動的な電気回路（発振器）を持つの
で電力を必要とする．この電力はヘッド例の電気回路か
ら、プローブ側の電気回路へ電磁誘導によって供給され
る．電力を供給するための交流信号の周波数Ｇは比較的
低いものである． プロープ側にも発振器があって、これは前述の周波数Ｇ
の交流による電力の供給を受け、より高い周波数Ｈの信
号を発生する。この信号Ｈはｉｉｔ磁誘導によって第ｌ
の電気回路（ヘッド側）に戻される。ヘッド側には周波
数Ｈの信号を受信する受信部があり、これを受信し検波
する．検波したものは、最初の低い周波数の信号と同程
度の繰返し周波数を持つ。そこで受信した信号と最初の
信号を波形整形したものとの積をとることにより、プロ
ープ側の発振器での発振の有無が分かる。

プローブ側で接触型スイノチがオンであるときとオフで
あるときに於いて、プロープ側発振器の発振の頻度が異
なるようにしておけば、発振の頻度により、スイノチの
オン・オフが分かる。

このように、電力供給用の交流信号と、プローブ側から
返送される信号とで周波数が異なるので、同し電Ｍ１誘
導回路を使うが、両者を区別することができる。

さらに、本発明ではプローブを装着しているにもかかわ
らず、電磁誘導が不完全である場合をも検出することが
できる。つまり本発明では、電磁誘導が完全であるか不
完全であるか、ということと、これが完全であって接触
型スイッチがオンであるかオフであるかということが分
かる。３状態を区別できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の監視装置を備える工作機械の概略構威
図である。

工作機械ＭのヘノドＨに、第ｌの電気回路１が設姦ナら
れる。ヘッドＨに対してプローブＰが着脱自在に取り付
けられる。プローブＰはヘッドＨに対して機械的に連結
されるだけで、連結部に於いて電気的なコネクタは用い
られない。

しかし、プローブＰの中にも第２の電気回路２が設けら
れている．第２の電気回路２の電力を供給するため、ヘ
ッドＨ側とプローブＰ側にまたがる電磁誘導結合器が設
けられる．これはそれぞれの電気回路につながるコイル
を設け、互に近接させたものである．これらの間で電磁
的な結合がなされ、電力および信号が交換される。

プローブＰは下方に検出部８を備える．これはブロープ
Ｐを加工物Ｗとの位置関係を検出するものである。検出
部８は細長い棒状の接触部８ｂと、接触部８ｂが傾くこ
とにより、オン・オフするスイッチ８ａとよりからなっ
ている。

たとえば接触部８ｂが真直に垂下された状態でスイノチ
がオン、これがｆ頃いた状態でスイッチがオフというよ
うにする。これと反対に、真直な状態でスイノチ８ａが
オフ、傾いた状態でスイッチがオンとなるようにしても
よい。

工作機械Ｍのテーブルに置かれた加工物Ｗに接触部８ｂ
が接触するとこれが僅かに傾くので、上方のスイッチ８
ａがオン・オフする。

第２図によって電気回路の説明をする．これはヘッド側
の電気回路ｌと、プローブ側の電気回路２と、電磁誘導
結合器３の全体構成図である．ヘッド側電気回路ｌは、
電源４、発振器５、分波器６、受信部１１、信号判定器
１２、表示器３７などを含んでいる。

電源４は商品電源に直接につながるヘッド側に固有の電
源である．これにより、発振器５、受信部１１、信号判
定器、表示器３７が駆動される。

発振器５は比較的低い周波数Ｇの正法波を発生する。こ
れはプローブ側の電気回路２に電力を供給するための正
弦波である。この正弦波は矩形波で置きかえることもで
きる。いづれにしても電力用の波であるから、電力波と
簡単に呼ぶことにする。

電力波はコイル６ａ，コイル３ａを通る．コイル３ａは
電ｉｆｆ誘導結合器３の一部を構威している．コイル６
ａ、コンデンサ６ｄは、その誘導Ｌ、容董Ｃが大きく選
ばれていて、電力波Ｇを通す障害にはならはない。これ
は第２の電気回路からの慴号波Ｈを遮断するためのもの
である． コイル３ａは電力波Ｇはへッド側からプロー７側へ送る
役割と、信号波Ｈをプローブ側からヘン側へ送る役割と
を儀ねている． コイル３ａの両端には、コンデンサ６ｃとトランスのコ
イル６ｈの直列体が接続されている．このトランスの２
次側のコイル６ｂは受信部１１に接続されている．この
受信部はプローブ側で発生した信号波Ｈを受信するもの
である。

コンデンサとコイルの組合わせは、異なる周波数の電気
信号を選択的に！ｉｓあるいは遮断するために設けられ
ている。これらについては後に説明する。

プローブ側の電気回路２は、１ｔ磁誘導結合器３の２次
側のコイル３ｂ，３ｃ，３ｄと、分波器１０、検出部８
、信号発生器９などを含んでいる。

検出部８は先述のように、接触部８ｂとこれ力４１頃く
ことよってオン・オフするスイノチ８ａとよりなる。こ
こでは接触部８ｂの図示を略しているが、接触部８ｂが
加工物Ｗに当たることによりこれが傾きスイッチ８ａが
オンからオフへ、あるいは逆にオフからオンに変化する
． ２次側のコイルといっても、電磁誘導結合器３のコイル
３ｂ，３ｃと３ｄとでは役割が異なる．コイル３ｂ，３
ｃは直列に接続さており、中間点がプローブ側電気回路
２のグランド電位となる。

これが信号発生器９の接地端子に接続される。

コイル３ｂの他端は、コイル１０ａ，ダイオード７ａを
経て信号発生器９の正の電源端子に接続される． コイル３Ｃの他端は、コイル１０ｂ、ダイオード７ｂ、
検出器スイッチ８ａを経て信号発生器９の正のｔｆｌ：
４子に接続される。

コイル１０ａの出力側おグランドとの間には、コンデン
サＩＯＣが設けられる。コイル１０ｂの出力側とグラン
ドとの間にはコンデンサ１０ｄが接続される。

コイルｌｏａのＫＩＬ　（　１　０　ａ　）とコンデン
サ１０ｃの容量Ｃ（ｌｏｃ）の積で決まる共振回路の共
振周波数Ｅは １ で与えられるが、これに対し信号波、電力波の周波数Ｈ
，Ｇは、 Ｇ＜Ｅ＜Ｈ　　　　　　　　　　　　　（２）を満足す
るように選ばれる。コイル１０ｂと、コンデンサ１０ｄ
も同様に（１），　（２）を満足するように選ばれる。

コイル１０ａ、コンデンサ１０ｃｔ５よびコイル１０ｂ
１コンデンサ１０ｄよりなる共振回路は、コイル３ｂ，
３ｃがわから入ってきた電気信号に対するフィルタとな
っており、Ｅより低い周波数の電力波ｃ＝１すが、信号
波Ｈは通さない。

より厳密に説明すると、コイルＬとコンデンサＣからな
る電気回路において周波数ωの信号が加えられた時にコ
ンデンサの両端に住ずる電圧はｊｃω （３） ｌ ｊｃω に減衰する。

つまり Ｌω’Ｃ−１ になるわけである。これω＝１／　Ｆ下で発散するが、
ω＜＜ｔ／ＡＴ下　でほぼーｌであり、ω〉〉１７Ｅτ
　では殆どＯである。このため１０ａ］Ｏｃ，ＩＤｂ，
］Ｏｄの回路で共振周波数ＥをＧ　＜＜　Ｅ　＜＜　Ｈ
とすればＧは通るがＨは通らないということになる。

コンデンサ１０ｃ．１０ｄはダイオード７ａ，７ｂのア
ノード側にあるので、このようにフィルタの一部をＩｆ
ｆｌするコンデンサである。平滑（整流した後の）用の
コンテ′ンサではない。

この回路ではダイオード７ａ，７ｂによって電力波を全
波整流するが、これを平滑してリノプルの少ない直流に
直すのではない． 平滑コンデンサは存在せず、整流したものを平滑化しな
い．全波整流のまま信号発生器の電源電圧として利用す
るのである． 第３図は第２図の電気回路の各部の電圧波形である．発
振器５及び一次側コイル３ａでの電圧波形は周波数がＧ
の正弦波である．これを波形１３によって示している． ｔＭ１ａ＝導結合器３の２次側のコイル３ｂ，３ｃは３
ａと近接した位置にあるので、同し周波数Ｇの電圧が誘
起される（ｔカ波）．コイル３ｂの電圧波形は波形１４
によって示す．コイル３ｃの電圧波形はこれを反転した
もので波形１５によって示す。

ダイオード７ａによって半波整流し、ダイオード７ｂに
よって反対側の半分を半波整流刷るので、スイノチ８ａ
が閉している時は全波整流されて波形１６のようになっ
たものが信号発生器９に入る。

これはｔａ電圧となる。波形１６に於いて、ｌ６ａ．１
６ｂが交代する。１６ａというのはダイオ一ド７ａを経
た電圧波形で、１６ｂというのはダイオード７ｂを経た
電圧波形である． 信号発生器９は正弦波の半分を電源電圧としてより周波
数の高い信号波Ｈを発生する．出力としての信号波Ｈは
第３図の波形１７に示す．これは整流された正弦波の半
分を包路線とするより周波数の高い波形である。

つまり電力波をｓｉｎ（２πＧｔ）で表現すると、全波
整流したものは ｌ　ｓｉｎ（　２　ｔｔ　Ｇｔ）　ｌ　　　　　　　（
５）で表現される．信号発生器は電源電圧を１としてｓ
ｉｎ（２　ｘ｝Ｉｔ）の信号を発生するので、信号発生
器の出力は ｓｉｎ（２　ｇＨｔ）　ｌ　ｓｉｎ（２　ｇＧｔ）　ｌ
　　　　　（６）となる．Ｈ＞＞Ｇに設定するので、波
形ｌ７はＨの周波数の信号がＧの周波数で変調されたよ
うなものになる． 検出器８のスイッチ８ａが開いているときは、全波整流
ではなく、ダイオード７ａを経た半波整流だけでなる。

つまり、 ２ｒ＋＋Ｅ≦２ｔＧｔ≦２ｎ　ｘ　＋　ｔｔのときｓｉ
ｎ（２ｘＨｔ）　ｌ　ｓｉｎ（２ｚＧｔ）　ｌ　（７）
２ｎｚ十ｇ＜２ｃＧｔ＜２ｎπ＋２πのとき　　０（８
）存在しなくなる．一 これが、コンデンサ１０ｅを通り、電ｌｌ１誘導結合器
３０２次側のコイル３ｄに供給される．これを信号波Ｈ
と呼ぶコイル３ｄから出る信号は周波数がＨである。電
磁誘導によって、コイル３ｄは、３　ｂ，３　Ｃ，３　
ａに結合しているからこれらに信号波が誘起される． しかし、３ｂ，３Ｃに信号波Ｈが誘起されても、先述の
ようにコイルｌｏａ，コンデンサ１０ｃ，コイル１０ｂ
、コンデンサ１０ｄがあるので、このフィルタを通り抜
けることができない．このため信号発生器９に帰還する
ということはない．これはＥ＜＜Ｈと選ぶことによる。

また、コイル３ａに信号波Ｈが誘起される．これがヘノ
ド側の発振器５に入力されるということはない。もちろ
んヘッド側に発振器５の出力インビーダンスが低いので
、信号波Ｈが発振器５の出力に入っても差支えないこと
であるが、ここではコイ、ル６ａ、コンデンサ６ｄによ
り、信号波Ｈを有効に遮断できるようにしている． コイル６　ａ　％コンデンサ６ｄの共振周波数をＦとす
ると １ であるが、 Ｈ＞＞Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ（ｌｌなる
ようにＦを選んですると、 信号波はこのフィルタを通り抜けることができず（（４
）式と同じこと）、発振器５に至らない．ところが、受
信部ｌ１がコイル３ａとトランス結合しているから、コ
イル６ｈ，６ｂを通して受信部１１に信号波Ｈが到達す
る。

コンデンサ６Ｃが入っているのは、これによって周波数
の低い電力波Ｇがコイル６ｈに到達するのを防ぐためで
ある． 望ましくは、コンデンサ６ｃとコイル６ｈによる共振回
路の共振周波数がＨにほぼ等しくなるようにする． Ｅ，ンデンサ６ｃ、コイル６ｈの両端にかかる電−； ？一対するコイル６ｈ両端め電圧の比は、Ｌ　（６ｈ）
　Ｃ　（６Ｃ）ω２ によって表される．共振周波数がＨに等しいとすると、
電力波Ｇに対して、この値はほぼＧｔ 〜−　　　　　　　　　　　　　　　　０２１Ｈｚ になるので、電力波Ｇはトランス６ｈ，６ｂの方へ入ら
ない。

もしも共振周波数をＨに等しいとすると００はω＝Ｈで
発散する。これは信号波Ｈを極めて有効に誘起できると
いうことである。２次側のコイル６ｂには信号波Ｈのみ
が現れる。

受信部１１の入力波形は第３図の波形１７と同しものに
なる。これは式（７）、（８）で表現されたとおりであ
る．スイノチ８ａが閉しているときは全波整流されたな
波形を電源電圧とする（１６ａ，１６ｂ）ので（７）式
のようになる．スイッチ８ａが開いて−いるときは半波
整流されたものが電源電圧となる（１６ａと１６ｂのい
ずれか一方）ので式（８）のようになる． 受信部ではこれを検波して、ｓｉｎ（２πＨｔ）威分を
落とす．検波はダイオードにおよって行なうことができ
る．すると、受信部１１の出力は、全波整流又は半波整
流された波形と同じようなものになる． スイッチ８ａが閉している時は、受信部１１の出力が、
（５）と同しように ｓｉｎ（２　ｇＧｔ）　ｌ　　　　　　　　０３）とな
る。スイッチ８ａが開いている時は、２ｘｎ≦２ｒＧｔ
＜２ｇｎ＋Ｋのときｌ　ｓｉ’ｎ（２　ｔｔ　Ｇｔ）　
ｌ　０４）２ｇｎ＋ｘ≦２ｒＧｔ＜２ｘ（ｎ＋１）のと
き　　００ωとなる．このような波形を第３図の波形ｌ
８によって表れた。

次に信号判定器１２の構威を第４図によって説明する。

これは電力波と検波された信号とを積ね合わせて、検波
信号が全波整流によるものか半波整流によるものかを判
定するものである．スイッチ８ａが閉じていれば検波信
号は全波、スイオッチ８ａが開いておれば検波信号は半
波になる．であるから，全波であるか半波であるかを判
定することによりスイッチ８ａの開閉状態が分る． 信号判定器１２は、発振器５からの電力波と受信部１ｌ
から検波信号とを入力してこれを矩形波に交換してから
両者を比較する． 第４図に於いて発振器５からの矩形波に交換された電力
波は、第５図の波形２０に対応する．これはｓｉｎ（２
πＧｔ）を矩形波にしたものであるから、繰返し周波数
がＧの矩形波になる．第５図の波形２０に示す。

この矩形波が論理積素子１２ｂ、微分器１２ｄ、論理否
定素子１２ａに入力される．論理否定素子１２ａの出力
は論理積素子１２ｃに入力される．論理積素子１２ｂの
出力はフリノブフロップｌ２ｍのセント人力Ｓに入力ら
れる．これは微分器１２ｅにも入力される．微分器１２
ｅの出力はフリップフロップ１２ｇのセント人力Ｓに入
力されのリッセト入力Ｒ，フリップフロソプ１２ｈのリ
ッセト人力Ｒ、論理積素子１２ｈ，１２１に人力される
． 微分器１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは、微分器という名前を
つけているが、厳密には微分でなく、パルスの立上りの
部分で短い正パルスを生ずるものである．パルスの立下
りの部分ではなんらのパルスを生じない． 受信器１ｌの出力（矩形化された）は、論理積素子１２
ｂ，１２ｃに入力される．フリソプフロソプ１２ｇの反
転出力は遅延素子１２ｉを経て論理積素子１２ｈに入力
される． 論理積素子１２Ｃの出力はフリノブフロソプ１２ｎのセ
ント人力Ｓと、微分器１２ｆに入力される．微分器１２
ｆに出力はフリップフロソプ１２ｈのセット人力Ｓに入
力される。

論理積素子１２ｈの出力はフリップフロップ１２ｍのリ
ッセト人力Ｒに入力される．論理積素子−１　２　１の
出力はフリップフロ７プ１２ｎのリッセト人力Ｒに入力
される． フリップフロン−；Ｆ”１２ｍ，１２ｎの非反転出力Ｑ
は論理積素子１２Ｐに入力される．同じものは論理積否
定素子１２ｇにも入力される．表示器３７は、正常であ
ることを表示する表示素子３７ａ、異常であることを表
示する素子３７ｂ、接触部８ｂが接触したことを示す素
子３７ｃなどよりなっている． 論理和素子１２ｐの出力は正常であることを表示する素
子３７ａにつながれる．論理和素子１２Ｐの出力を論理
否定素子１２ｒで反転したものが異常であることを示す
素子３７ｂにつながれる．論理和素子１２Ｆ、論理積否
定素子１２ｇの出力は論理積素子１２Ｓに入力され、こ
れの出力が３７ｃに接続される。

第４図の回路の動作を説明する。

発振器５の出力を矩形波にしたものが第５図の矩形波２
０であり、１００，１０１・・・というデューティが５
０％のパルス列で繰返し周波数はＧである二これを論理
否定素子１２ａで反転したものが矩形波２１である．こ
れはパルス１０４，１０５・・・というように矩形波２
０と同じ周波数でしかも相補的なパルスとなる． 一方受信器１１の検波信号を矩形変換したものが矩形波
２２である．これは全波整流したものである場合は、パ
ルス列１０８．１０９・・・１１２のように繰返し周波
数は２ｂになる．ただし全波整流した正弦半波をある閾
値と比較しこれより以下であればＯ，異常であれば１と
いうようにして矩形波にするので、かならずしもデュー
テイが５０％の矩形波にはならない．閾値を小さく選ぶ
と矩形波２２に示すように、０である時間が短かくして
ある時間が長いような波形になる．しかし、このような
ことは差し支えのないことである．矩形波２２において
はじめの５つの（１０Ｂ−１１２）波は全波整流された
ものに対応し、これはスイッチ８ａが閉している場合の
波形である．スイッチ８ａが開くと、これを通して流れ
ていた方の半波が消失する。この場合信号波は半波にな
るので、１１３，１１５と書いた部分の半波が失われる
．この場合、繰返し周波数はＧということになり、発振
器ふの信号（波形２０）又はこれを反転した信号（波形
２１）とほぼ同期したものになる。

論理積素子１２ｂは、発振器５の波形２０と、受信器１
１の波形２２の論理積を演算するので、その出力は波形
２３のようになる。パルス列（２２の〉のうち１０８，
１１０，１１２，１１４は発振器波形２０の１００，１
０１・・・などと同時刻のものであるから、出力はこれ
に対応して１２０，１２１，１２２，１２３というよう
になる．受信器の波形２２のうち１１６，１１８などは
パルスを欠いてるので、出力１２４，１２５の位置には
パルスが発生しない． 論理積素子１２ｃは発振器波形３否定である波形２１と
受信器波形２２の積を出力するので、受信器波形２２の
うち１０９，１１１に対応したパルス１２７，１２８が
生ずる．波形２２はｌ１３，１１５，１１７にパルスを
欠くから、積の波形１２９ノ・・などの部分にパルスが
現れない．微分器１２ｄの出力は、発振器波形２０の立
ち上がりに同期したパルス列１３０，１３１・・・とな
る．これはスイッチ８ａの開閉に関係なく繰返し周期１
／Ｇで発生するものである． 微分器１２ｅは波形２３を微分するものであるから、そ
の出力はパルス１２０，１２１，１２２．１２３の立上
りに同期した短いパルス列１４０，１４１，１４２，１
４３となる． 微分器１２ｆは波形２４を微分するものであるから、そ
の出力はパルス１２７，１２８の立上りに同期した短い
パルス列１５０，１５１となる．波形２４の１２９の位
置にパルスがないので、１５２の位置にもパルスが生じ
ない。

フリソブフロソプ１２ｇの出力波形２８は、微分器１２
ｅの出力でセントされ微分器１２ｄの出力でリセソトさ
れるものになる。つまり、微分器１２ｅの波形２ｂのパ
ルス１４０，１４１．１４２・・・に対応して立上り１
６０，１６２，１６４．１６．６・・・を有する．波形
２５のパルス１３０，１３１，１３２．・・・に対応し
て立下り１５９，１６１，１６３．・・・を有する． 実際にはフリッグフロップ１２ｇの反転出力Ｑを遅延素
子１２ｉで遅延させこれを論理積素子１２ｋに入力する
．論理積素子１２ｋのもういっぽうの入力には微分器１
２ｄの出力を接続する．波形２８を反転し遅延させたも
のと、波形２５の積であるから、波形３２のように通常
はパルスが生じない．波形２８は多くの場合１であり、
反転波形２８は多くの場合０である．これとパルス列１
３０，１３１，・・・などの積はＯである．遅延素子１
２ｉを挿入する理由は次のようである．微分器１２ｄの
出力によりフリップフロ，プ１２ｇをリセノトし、さら
に微分器の出力は論理積素子１２ｋにも入力する．この
ためそのままフリップフロソプ出力と微分器出力の論理
積をとると、短いパルスが同時に生ずることになり、論
理積出力がＯにならない．波形２６のパルスが存在する
かぎり論理積演算をＯとしたいので、遅延素子を入れて
いる．遅延時間は波形２５のパルス列１３０，・・・の
パルス幅より大きければよい．フリップフロ７ブ１２ｇ
の出力波形２８は、立下り１６７を有するが、この後立
上らない．これは波形２ｅのセントパルスが１４４の位
置に存在しないからである． このようなわけで、フリップフロップ２８の反転出力は
パルス立下り１６７より以後は１となる．これと微分器
１２ｄの出力波形２５との積は、２５のパルス１３４．
１３５を再現したパルス２００，２０１となる． このようなパルス２００，２０１がでると、フリップフ
ロソフ゜１２ｍがリセントされる。

フリソプフロソブ１２ｍは波形２３のパルスｌ２０，・
・・１２３によってセットされこの間はリセソトパルス
が入らない。出力波形３４は、このような（正常な）場
合は値が１（２］０）になる。

ところがリセノトパルス２００が入ると、立下り（２１
１）値が０（２１２）になる。

ここでフリップフロップ１２ｍの動作についてまとめて
みる．これは論理積素子１２ｂの出力波形２３のパルス
によってセントされ、論理積素子１２ｈの出力波形３２
のパルスによってセットされる． 論理積素子１２ｂは、発振器５の出力と受信器１１の出
力の積を演纂する．発振器は常に発振しているので、こ
れは結局受信器の出力の有無によって出力が決まる．つ
まり受信器の繰返しパルスは２Ｇの周波数を持つが、こ
のうち半分のものについて、受信器の出力がそのまま論
理積素子ｌ２ｂの出力に現れると考えてよい．これは第
２図のダイオード７ａを通して信号発生器９に入力され
る分に対応する．そして１２ｂの出力により、フリソブ
フロップ１２ｍがセットされる。

つまりダイオード７ａを通る電流により、信号発生器９
で正常に信号が発生して、電磁誘導結合器３が正常に機
能していればフリソプフロップ１２ｍがセットされる． 一方論理積素子１２ｋは、論理積素子１２ｂの出力をフ
リップフロップ１２ｇで反転したものを入力とする．フ
リップフロンプ１２ｇのＱ出力をとるからこのようにな
る．微分器１２ｄのパルスを入力して積をとり、遅延素
子１２ｊで遅延させるので、論理積素子１２ｂそのもの
の否定ではない．しかし、簡単にいえば論理積素子１２
ｂの否定がパルス的に現われるが論理積素子１２ｋの出
力だといえる． そして、１２ｂがセット人力Ｓに、１２ｋがリセット人
力Ｒに接続されている結局、フリップフロップ１２ｍは
、ダイオード７ａを流れる電流により信号発生器９が信
号波Ｈを発振しておりこれが電磁誘導結合器３により伝
達される限りセント状態に保持されるという事である． 論理素子１２ｃ、微分器１２ｆ、フリソプフロップ１２
ｈ、遅延素子１２ｊ、論理積素子１２１などよりなる回
路は、同しようにフリノプフロソブ１２ｎをセットする
ものである。

これは先述の回路と、論理否定素子１２ａがあるという
点のみで異なっている．これは第５図の波形２０のかわ
りに波形２１を採用するということである．これと受信
器１１の信号との積をとるということは、受信器波形２
２のうち１０９，１１１，１１３，１１５，・・・など
の位ｌのパルスと積をとるというこ２である．これはダ
イオード７ｂを通って流れる電流により信号発生器９が
信号波Ｈを発生した部分に対応する． したがってスイッチ８ａが閉じている限りフリソプフロ
ソプ１２ｎがセットされるということになる。

スイッチ８ａが開くとフリップフロソプ１２ｎがりセノ
トされたままになる。フリップフロップの波形３ｌは、
スイノチ８ａが閉している時状態’１’（１　９　０）
である． スイッチ８ａが開くと、波形２２でバルス１１３が欠落
するので、波形２７のセットパルス１５２が欠落し、フ
リップフロンブ波形３１が、立下る（１９１）ことにな
る。そして状ｍ″０″　（１９２）が以後続くことにな
る。

これらをまとめて述べると、第２図の前半分の半波整流
を与えるダイオード７ａを流れる電流による発振が行わ
れていればフリソプフロップ１２る（スイ７チ８ａを流
れる）電流による発振が行われていればフリンプフロッ
プ１２ｎの出力は”ｌ″である． の出力は論理積素子１２ｓに入力され、これの出力が３
７ｃに接続される． 第４図の回路の動作を説明する． 発振器５の出力を矩形波にしたものが第５図の矩形波２
０である。これを反転したものが矩形波２１であり、１
２ａの出力として現われる．これはパルス１００．１０
１，　　・・・とパルス１０４，１０５．・・・という
ように相補的に受信器１ｌの信号を矩形波に変換したも
のが矩形波２２である。これは全波整流したものである
から、繰返し周波数は電力波の２倍になる．ただし、全
波整流した正弦波をある閾値と比較し、これにより以下
であれば０、以上でこの装置が正常であれば、ダイオー
ド７ａを通る電流は常に存在し、これによって常に信号
波Ｈの前半波は発生しているはずである．これまでの説
明ではメモリ１２ｍの出力と、ダイオード７ａを通る電
流による信号と対応させ、メモリ１２ｎの出力とダイオ
ード７ｂを通る電流による信号とを対応させてきた．こ
れは説明の便のためである． このように対応関係が明らかに分からない場合が多いの
で、第４図のようにすれば正常、異常、接触・非接触の
区別をすることができる．異常な状態というのは、ダイ
オード７ａ，７ｂのいずれを通る電流による信号波も受
信器１１に伝達されていない状態である．これはフリγ
プフロソブ１２ｍ，１２ｎの出力がいずれも″Ｏ″とい
うことである。

そこで１２ｍ，１２Ｈの出力の論理和の否定１２ｍ＋１
２ｎ　＝　１２ｍ　　１２ｎ　　　　　　　　Ｑ６）を
取ること番二より、異常状態の表示をしている．論理和
素子１２ｐと論理否定素子１２ｒの作用で００弐の肩算
を行っている． 正常な状態というのは、ダイオード７ａを通る電流によ
って信号波が発生し、受信器１１に伝達されている状態
である．これはいずれかの７リッ１２ｍ＋１２ｎ　　　
　　　　　　　　　０７）の演算をする論理和素子１２
Ｐの出力で状態「正常」を表示する． 正常であってスイッチ８ａが開いているときは、１２ｍ
，１２ｎのいずれかがｌ＋ｔｌｌ、他方が２０”でなけ
ればならない． これは、論理和素子１２ｐ，論理積否定素子１２ｇ，論
理積素子１２ｓで構威される。

これは １２ｍｉ２ｎ　　　（１２ｍ＋１２ｎ）　　　　　　　
　　Ｑ［Ｄ一（１２ｍ＋１２ｎ）　　（１２ｓ＋＋ｌ２
ｎ）＝１２ｍ　・１２ｎ　　＋　　１２ｍ−１２ｎとな
って排他論理和の演算になっている．この出力により表
示素子３７を駆動する． この例では、スイノチ８ａ，ダイオード７ｂを通る電流
による発振と、発振器５の発振について、位相遅れがＯ
の場合と１８０′の場合があるわけであるが、受信部１
１で受信した時スイッチ８ａ、ダイオード７ｂによる発
振がいずれの位相遅れであるか分からない初で、このよ
うに論理和回路、論理積回路が必要になる。

もしもこの関係が分かっていれば、論理和、論理積素子
などは不要である。例えばフリップフロップ１２ｍがダ
イオード７ａを通る電流による信号の半波に、フリソブ
フロソブ１２ｎがダイオード７ｂ、スイッチ８ａを通る
電流による信号の半波に対応するものということが分か
っていれば、フリフプフロップ１２ｍのＱ出力、Ｑ出力
を、正常表示素子３７ａ、異常表示素子３７ｂに接続す
ればよい。またフリソプフロップ１２ｍのＱ出力を、接
触したところを表示する素子３７ｃに接続すればよい。

第６図は発振器５の一例を示す回路図である．２人力否
定論理積素子３８．３８を直列に接触したものである。

極めて簡単な回路であるがこれで矩形波を発生できる．
周波数を安定化させるためには、水晶発振を用いればよ
い． 憤号発生器９の方向より速い振動の信号波Ｈを発生しな
ければならない．この場合は、振幅がｌｓｉｎ２ｇＧｔ
ｌという逆数形で変化しなければならないので、やや雛
しいことがある．こうするためにふたつの回路が可能で
ある． ひとつは、一定振幅でｓｉｎ（２πＩｔ）の波を発生さ
せておき、増幅器で増幅するのであるが、この増幅率を
ｌ　ｓｉｎ（２　ｇＧｔ）　ｌで変化させるものである
．この場合は、信号発生器９の内部に安定した電源を必
要とする。この電源はダイオード７ａ，７ｂを通った電
流をさらにダイオードに通してコンデンサで平清して一
定電圧のインピーダンスの低い電源を得るようにする． もうひとつは、周波数Ｈの発振回路を作り、これの電源
電圧としてダイオード７ａ，７ｂのカソード電圧を直接
に供給するものである．こうすることによって、ｌ　ｓ
ｉｎ（　２　ｘ　Ｇｔ）　ｌ　ｓｉｎ（２　ｔｔ　ｌｌ
ｔ）の振動を得ることができる。ただしこの発振回路は
電源電圧が大きく変化するので、電源電圧変化にも拘わ
らず安定に発振できるものでなければならない． 第７図はより簡略された実施例を示す回路図である．信
号波Ｈを２ツド側へ戻すためのコイル３ｄを省いて、コ
イル３ｃを用いるものである．信号発生器９の十例の端
子をコンデンサ１０ｅを介してコイル３ｃ（３ｂでもよ
い）の一端に接続する． 第８図はスイッチ８ａの開閉のかわりにＳＣＲ　Ｔｌを
用いるものである。スイッチ８ａは機会的に開閉するス
イッチであるが、微妙な接触であるので、あまり大きい
電流を流すことができない．そこでここではＳＣＲ　Ｔ
ｌを使っている． コイル１０ｂの他端にダイオードＤ１のアノードと、Ｓ
ＣＲ　Ｔｌのアノードとを接続する．ダイオードＤ１の
カソードは抵抗Ｒ２、スイッチ８ａ、抵抗Ｒ，を介して
ＳＣＲ　Ｔｌのカリードにつながる．スイッチ８ａと抵
抗Ｒ，の接続点がＳＣＲＴｌのゲートに接続される．ダ
イオードＤ１のカソ一ド例と、グランドとの間にはコン
デンサＣＩが接続される． コイル３Ｃに誘起される電圧が正である半周期について
次のような作動が行われる．スイッチ８ａが開いている
と、ゲート電圧がかからないのでＳＣＲ　Ｔｌは開いた
ままである。

スイッチ８ａが閉していると、コンデンサＣ１にチャー
ジされた電圧によって、ゲートに電圧が印加されるので
ＳＣＲ　Ｔｌが誘通する．するとこの半周期の半波がＳ
ＣＲ　Ｔｌを通して流れ信号発生器９に供給される。ダ
イオード７ｂとほぼ同じことになる．ただしスイッチ８
ａに流れる電流は僅かであってよいから誤動作が発生し
にくい。

（発明の効果） 本発明の装置に於いては、プローブ側に電池を内蔵する
必要がない。このため電池の消耗、故障などという事態
が起こりえない．電池の残留容量を監視する必要もない
． プロープに電池を有しないという点では前述の特公昭６
３　−　３２４２号と同しである．これはスイ・ノチの
オン・オフを知ることができるが、異常状態を検出でき
ない。

たとえば、金属切削屑が電Ｗａ誘導結合器の近傍に付着
すると、これに渦電流が流れる．このためのブロープを
ヘン！側にとりつけていなくても、プロープを取付けて
いるかのような電流がヘッド側のコイルに誘起される。

また、渦電流のための、スイッチ８ａが開いていても閉
しているかのような電流が流れることもある。特公昭６
３　−　３２４２号はこれらの異常状態を知ることがで
きない． 本発明の場合は、交流の正の半波、負の半波を巧妙に用
いて、異常状態をも検出できるようにしている。

このようにできるのは、プローブ側に電池がないにも拘
われず、実質的な電源を得ることができ、発振器のよう
な能動素子を駆動できるようにしたからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る工作機械用監視装置のヘ
ッド、プローブなどの部分の概略正面図．第２図は本発
明の実施例に係る工作機械用監視装Ｗ？６電気回路構威
図． 第３図は第２図の電気回路に於ける各部の電圧波形図． 第４図は信号判定器の回路構威図． 第５図は第４図の電気回路に於ける各部の電圧波形図． 第６図は発振器の一例を示す回路図． 第７図は信号波をヘッド側へ戻すコイルを省略した実施
例を示す回路図． 第８図は負の半波を流すためのダイオードの代わりにＳ
ＣＲを用いた他の実施例を示す回路図。 Ｈ・・・工作機械のヘッド、Ｍ・・・工作機械、Ｐ・・
・プロープ、Ｗ・・・加工物、Ｔ１・・・ＳＣＲ，１・
・・電気回路（ヘッド側）、２・・・電気回路（プロー
ブｇＡ）、３・・・＠磁誘導結合器、３ａ〜３ｄ・・・
コイル、４・・・ヘッド側電気回路の電源、５・・・発
振器、６・・・分波器、６ａ．６ｈ・・・コイル、６ｃ
，６ｄ・・・コンデンサ、７ａ，７ｂ・・・ダイオード
、８・・・検出部、８ａ・・・スイッチ、８ｂ・・・接
触部、９・・・信号発生器、１０←分波器、１０ａ，１
０ｂ−コイル、１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ・・・コンデン
サ、１１・・・受信部、１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、工作機械側に設けられたヘッドと、このヘッド
   に着脱自在に取付けられ、被加工物に接触可能なプロー
   ブと、ヘッド側に設けられ、駆動電力源につながれた第
   １の電気回路と、プローブ側に設けられ、被加工物に当
   接することによりオン・オフする接触型スイッチにつな
   がれた第２の電気回路と、第１の電気回路と第２の電気
   回路とにわたって設けられ、第１の電気回路で発生した
   交流信号を電磁誘導により第２の電気回路に伝達して第
   ２の電気回路の電源として使用する電磁誘導結合器と、
   第２の電気回路に設けられ、第１の電気回路の交流信号
   より高い周波数で、第１の電気回路の交流信号に同期し
   た信号を発生する信号発生器と、この信号発生器により
   発生した信号を電磁誘導により第１の電気回路に伝送す
   る第３の電気回路と、第１の電気回路に分岐してつなが
   れ、第３の電気回路から送られる信号と第１の電気回路
   からの交流信号とを比較判定することにより上記接触型
   スイッチのオン・オフを検出する検出手段と、からなる
   工作機械用監視装置。
2. （２）、上記第３の電気回路は、第２の電気回路中に設
   けられてなる請求項１記載の工作機械用監視装置。
3. （３）、上記第２の電気回路は直流変換回路を介して上
   記接触型スイッチにつながれてなる請求項１または２記
   載の工作機械用監視装置。