JPH0555269B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機における工具折損検出方法に
関し、切削中における工具の折損をインプロセス
で検出するのに利用される。

（従来技術及びその問題点） 従来より、加工機の工具とワークとの接触によ
つて生起する電磁気的現象を利用してこれらの間
の接触を検知する装置は、特公昭48−48861号公
報、特公昭58−41983号公報、または特願昭60−
53010号のように、種々の提案がなされている。
このような接触検知器によつて、工具によるワー
クへの加工の開始点の信号を得るとともに、その
ような開始点があらかじめ予定され範囲内にない
場合に、工具が折損しているという折損信号を出
力するようにして工具の折損を検出することが行
われている。しかしこの検出方法では、当該切削
の前の切削における工具の折損をポストプロセス
にて検出していることとなり、切削中に折損した
時点で検出するインプロセスによる検出に比べて
検出が遅くなり、折損時の最適処理を行うことが
できない。

一方、工具の折損のインプロセスによる検出に
は、折損時に発せられるアコーステイツクエミツ
シヨンを検出する方法が実施されているが、その
ために特別なセンサーおよび検出装置を要し、セ
ンサーの取付けと保守が容易でなく、且つ高価に
つくという問題がある。

（問題点を解決するための技術的手段） 本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、
その技術的手段は、実施例に示す参照符号を付し
て示せば、加工機１の主軸部３に該主軸部３が貫
通するように取付けられる励起コイル７及び検知
コイル１０と、前記励起コイル７に高周波電流を
流す電源部１９と、前記検知コイル１０の出力信
号から検知信号を得るための検出部２０とを有し
ており、前記励起コイル７は、加工機１に取付け
られた工具４とワーク５の接触によつてこれらと
加工機１のフレーム２及び前記主軸部３とを流れ
るループ状の誘導電流Ｈを励起させるように構成
されると共に、前記励起コイル７と前記検知コイ
ル１０とは、これらの間に磁性体よりなる遮へい
板１３を挟んで互いに接近して配置され、且つこ
れら三者はケーシング１４内に収納されて合成樹
脂１５により固定されたユニツト状センサー部６
となし、このユニツト状センサー部６を加工機１
に取付けるようにしてあり、前記検出部２０は、
当該工具によるワークを加工中に前記検出コイル
１０の出力信号の中から前記誘導電流Ｈによる成
分がオフになつたときに当該工具の折損を意味す
る前記検知信号を出力するようにした構成からな
るものである。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づき図面を参照しな
がら説明する。

第１図において、加工機１は、フレーム２に対
して主軸部３が移動し、主軸部３に取付けられた
工具４がワーク５に接触して加工を行うようにな
つている。この工具４とワーク５との接触を検知
するために、主軸部３にこれが貫通するように取
付けられた環状のセンサー部６と、制御部１８と
からなる検知器Ａが設けられている。

第２図をも参照にして、センサー部６は、フエ
ライト等の磁性材料からなる円環状のコア８，１
１にそれぞれコイル９，１２が一様に巻かれてな
る励起コイル７及び検知コイル１０を、これらの
間に鉄板等の磁性体よりなる円環状の遮へい板１
３を挟んで互に接近して配置されている。さらに
具体的には、例えば第３図にその断面を示すよう
に、励起コイル７、検知コイル１０及び遮へい板
１３は、アルミニウム等の金属材料からなる円環
状で断面コ字状のケーシング１４内に収納され、
合成樹脂１５が注封されて固定されたうえ合成樹
脂からなるカバー１６で被覆されユニツト状とな
つている。励起コイル７及び検知コイル１０は、
絶縁のためケーシング１４とは接触しないように
なつており、遮へい板１３はケーシング１４の両
方の側壁１４ａ，１４ｂとは同時に接触しないよ
うになつている。ケーシング１４の外周部には取
付け用のフランジ部１４ｃが設けられており、ボ
ルト１７によつてこのユニツト状センサー部６が
加工機１に取付けられている。

制御部１８は、第２図で示すように、励起コイ
ル７に高周波電流を流すための電源部１９と、検
知コイル１０の出力信号から検知信号Ｓ６および
折損信号Ｓ７を得るための検出部２０とからなつ
ており、これが一個の筐体内に収納されて加工機
１の制御盤内に取付けられ結線されるようになつ
ている。電源部１９は、数ＫHzから数百ＫHzの発
振回路及び電力増幅回路等からなり、周波数及び
出力電力の調整が可能となつている。検出部２０
は、例えば第４図に示すように、調整器２１ａに
よつて増幅度の調整が可能な増幅器２１、検波器
２２、波形整形器２３、積分器２４、出力部２
５、インバータ２６およびアンド２７からなり、
アンド２７の一方の入力には切削中であることを
示す信号Ｓ８が接続されている。これの動作は第
５図および第６図に波形の変化を示すように、検
知コイル１０の出力信号を増幅して検波し、一定
レベル以上の信号に対しては一定の波形のパルス
に変換し、そのパルスが一定個数（ここでは３
個）以上連続した場合に検知信号Ｓ６を出力す
る。検知信号Ｓ６が出力された後、主軸が回転し
ている間は信号Ｓ８が入力され、この間において
工具４が折損すると、検知コイル１０からの出力
がなくなり、検知信号Ｓ６がオフとなると同時に
折損信号Ｓ７が出力される。第５図および第６図
において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ
６，Ｓ７およびＳ８は第４図の同符号の箇所の信
号状態を示し、時刻ｔ１において工具４とワーク
５とが接触し、時刻ｔ２において検知信号Ｓ６が
オンとなり、時刻ｔ３において折損信号Ｓ７が出
力される様子が示されている。

つまり、電源部１９によつて励起コイル７のコ
イル９には高周波電流が流れ、コア１０に高周波
磁界が発生する。加工機１の工具４とワーク５と
が接触すると、この高周波磁界によつて第１図に
示すようにフレーム２、主軸部３、工具４及びワ
ーク５をループ状に流れる高周波電流Ｈが生じ
る。高周波電流Ｈによつて検知コイル１０のコア
１１に高周波磁界が発生し、これがコイル１２に
高周波電流を誘起して検知コイル１０の出力信号
Ｓ１となる。この出力信号Ｓ１が、上述したよう
に検出部２０で処理されて検出信号Ｓ６または折
損信号Ｓ７が出力される。

この折損信号Ｓ７を、例えばCNC制御装置の
スキツプ入力に接続しておくことによつて、折損
信号Ｓ７の出力と同時に工具４またはワーク５の
送りが停止し、そのときに工具４またはワーク５
の位置がユーザマクロのシステム変数に取り込ま
れ、取り込まれた変数が正規の位置（すなわち加
工終了時の工具またはワークの位置）に対応する
か否かを判定することによつて、工具４の折損を
CNC制御位置において容易に検知することがで
き、その後の処理、例えばアラームの発生、ワー
ク５および工具４の交換などに的確に対応するこ
とができる。

上述の実施例においては、検出部２０を第４図
に示す構成としたが、これ以外に種々の構成が可
能である。例えば、積分器２４を同期カウンター
により構成してもよく、適当なノイズフイルター
を挿入したり、または電源部１９の信号とを比較
することによつて高周波電流Ｈによる信号以外の
信号を打ち消したり、検出信号の位相の変化を検
出して検知することも可能である。インバータ２
６およびアンド２７に代えて、他の回路素子、例
えばナンドを用いてもよい。信号Ｓ８を省略し、
折損信号Ｓ７を受ける側でそのタイミングを判断
することもできる。さらには、検知信号Ｓ６のみ
をもとに、そのオンオフのタイミングおよび論理
の正負を判断して折損を検出することもできる。

上述の検知器Ａを用いて、工具４のポストプロ
セスによる折損の有無の確認、工具４によるワー
クへの加工の開始点の検知、および加工中におけ
る工具４のインプロセスによる折損の検出という
一連の検出動作を行うことも可能である。加工機
１は工作機械を含み、主軸部３が固定されワーク
５が移動するもの、主軸部３が回転しないものを
も含むものである。

（効果） 本発明によると、工具とワークとの接触を検知
する接触検知手段によつて、工具の折損を容易に
且つ確実に検出することができる。しかも、工具
の折損を加工途上で検出することができるので、
折損時の最適処理を行うことができる。

特に本発明は、前記励起コイルと前記検知コイ
ルとは、これらの間に磁性体よりなる遮へい板を
挟んで互いに接近して配置され、且つこれら三者
はケーシング内に収納されて合成樹脂により固定
されたユニツト状センサー部となし、このユニツ
ト状センサー部を加工機に取付けるようにしてあ
るため、従来からある一般の加工機に簡単容易に
取付けることができ、汎用性に富んでいる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は検知装
置を加工機に取付けた状態を示す正面図、第２図
は検知装置の一部ブロツク図を含む斜視図、第３
図はセンサー部の断面図、第４図は検出部の一例
を示すブロツク図、第５図および第６図は各部の
信号波形の一例を示す図である。 １……加工機、３……主軸部、４……工具、５
……ワーク、６……ユニツト状センサー部、７…
…励起コイル、１３……遮へい部、１４……ケー
シング、１５……合成樹脂、２０……検出部、Ｈ
……誘導電流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工機の主軸部に該主軸部が貫通するように
   取付けられる励起コイル及び検知コイルと、前記
   励起コイルに高周波電流を流す電源部と、前記検
   知コイルの出力信号から検知信号を得るための検
   出部とを有しており、前記励起コイルは、加工機
   に取付けられた工具とワークの接触によつてこれ
   らと加工機のフレーム及び前記主軸部とを流れる
   ループ状の誘導電流を励起させるように構成され
   ると共に、前記励起コイルと前記検知コイルと
   は、これらの間に磁性体よるなる遮へい板を挟ん
   で互いに接近して配置され、且つこれら三者はケ
   ーシング内に収納されて合成樹脂により固定され
   たユニツト状センサー部となし、このユニツト状
   センサー部を加工機に取付けるようにしてあり、
   前記検出部は、当該工具によりワークを加工中に
   おいて前記検知コイルの出力信号の中から前記誘
   導電流による成分がオフになつたときに当該工具
   の折損を意味する前記検知信号を出力するように
   構成されてなることを特徴とする工具折損検出装
   置。 ２ 前記励起コイル及び前記検知コイルは、それ
   ぞれ磁性材料からなる円環状のコアにコイルが一
   様に巻かれてなる特許請求の範囲第１項記載の工
   具折損検出装置。