JPH06114688A - 工具のトルク検出装置 - Google Patents
工具のトルク検出装置Info
- Publication number
- JPH06114688A JPH06114688A JP28670392A JP28670392A JPH06114688A JP H06114688 A JPH06114688 A JP H06114688A JP 28670392 A JP28670392 A JP 28670392A JP 28670392 A JP28670392 A JP 28670392A JP H06114688 A JPH06114688 A JP H06114688A
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- Japan
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- tool
- circuit
- holder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 工具の異常検知を複雑な機構を必要としない
トルク検出装置によって容易にかつ高い信頼度で実施で
きるようにする。 【構成】 ホルダ軸９に片持ち梁状に固定された工具保
持軸１０にトルク検出用の歪ゲージ素子１２を貼着す
る。そして、ホルダ４の内部には歪みゲージ素子１２に
接続されたブリッジ回路，高周波変調回路等からなる送
信回路１３と、コンデンサ，整流回路，レギュレータ回
路等からなる給電回路１４を設け、また、ホルダ４のケ
ース部８内部にコイル１５と慣性により回転可能な永久
磁石１７とからなる発電機構を設ける。そして、歪ゲー
ジ素子１２により加工中の工具保持軸１０のねじれを電
気抵抗値の変化に変え、その電気抵抗値の変化をブリッ
ジ出力により検知し、その検知信号を高周波変調して送
信用アンテナ１８から送信し、その信号を外部で受信し
て異常判別を行うようにする。
トルク検出装置によって容易にかつ高い信頼度で実施で
きるようにする。 【構成】 ホルダ軸９に片持ち梁状に固定された工具保
持軸１０にトルク検出用の歪ゲージ素子１２を貼着す
る。そして、ホルダ４の内部には歪みゲージ素子１２に
接続されたブリッジ回路，高周波変調回路等からなる送
信回路１３と、コンデンサ，整流回路，レギュレータ回
路等からなる給電回路１４を設け、また、ホルダ４のケ
ース部８内部にコイル１５と慣性により回転可能な永久
磁石１７とからなる発電機構を設ける。そして、歪ゲー
ジ素子１２により加工中の工具保持軸１０のねじれを電
気抵抗値の変化に変え、その電気抵抗値の変化をブリッ
ジ出力により検知し、その検知信号を高周波変調して送
信用アンテナ１８から送信し、その信号を外部で受信し
て異常判別を行うようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工作機械におけるドリル
等回転型工具の異常を負荷トルクの検出によって検知す
る工具のトルク検出装置に関する。
等回転型工具の異常を負荷トルクの検出によって検知す
る工具のトルク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械におけるドリル等回転型工具の
摩耗や折損等の異常を検知する手段としては、工具側に
トルクリミッタを取り付け、負荷トルクが設定値を越え
た時に異常検知信号を発して作動を停止するようにした
ものが多い。また、これとは別に、特開平２ー４１６７
９号公報に記載されているように、機械主軸に嵌合する
ホルダと該ホルダ内に片持ち梁状に支持された工具保持
軸の一方に設けた検出子に対する他方に設けた検出子の
回転ずれから過負荷トルクを検出するようにしたものも
知られている。
摩耗や折損等の異常を検知する手段としては、工具側に
トルクリミッタを取り付け、負荷トルクが設定値を越え
た時に異常検知信号を発して作動を停止するようにした
ものが多い。また、これとは別に、特開平２ー４１６７
９号公報に記載されているように、機械主軸に嵌合する
ホルダと該ホルダ内に片持ち梁状に支持された工具保持
軸の一方に設けた検出子に対する他方に設けた検出子の
回転ずれから過負荷トルクを検出するようにしたものも
知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】工具の異常を上記のよ
うにトルクリミッタで検知するものでは、ドリル径等の
仕様が変わるとその都度トルクリミッタの特性を変える
作業が必要で作業性が悪いという問題があり、また、ト
ルクリミッタが発する信号を回転するホルダから工作機
械の固定部へ伝達する信号伝達経路が必要であるため機
構が複雑になるという問題があった。また、上記公報に
示されているような検出子の回転ずれから過負荷トルク
を検出する方法では、ホルダと工具保持軸とに例えば相
互に円周方向に所定の遊びを持って噛み合う検出子を設
けるなど、ホルダの構造が複雑になり、また、やはり検
出信号を固定部に伝達する信号伝達経路が必要となる。
うにトルクリミッタで検知するものでは、ドリル径等の
仕様が変わるとその都度トルクリミッタの特性を変える
作業が必要で作業性が悪いという問題があり、また、ト
ルクリミッタが発する信号を回転するホルダから工作機
械の固定部へ伝達する信号伝達経路が必要であるため機
構が複雑になるという問題があった。また、上記公報に
示されているような検出子の回転ずれから過負荷トルク
を検出する方法では、ホルダと工具保持軸とに例えば相
互に円周方向に所定の遊びを持って噛み合う検出子を設
けるなど、ホルダの構造が複雑になり、また、やはり検
出信号を固定部に伝達する信号伝達経路が必要となる。
【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、工具および工作機械の仕様に容易に対応する
ことができ、かつ、ホルダおよび固定部に検出子および
信号伝達経路のための複雑な機構を必要としない工具の
トルク検出装置を提供することを目的とする。
であって、工具および工作機械の仕様に容易に対応する
ことができ、かつ、ホルダおよび固定部に検出子および
信号伝達経路のための複雑な機構を必要としない工具の
トルク検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、工具の負荷ト
ルクを歪ゲージ等で直接検出し、その検出信号を処理，
解析することで工具の異常を検知できて、しかも、工具
仕様等の変化に対しては信号処理におけるパラメータの
変更のみで対応でき、また、検出信号を電波伝送するこ
とによって信号伝達のための複雑な機構をなくすことが
できるという知見に基づくものであって、その構成は、
回転主軸に嵌合するホルダに支持されて回転駆動される
工具の負荷トルクを検出して工具の異常を検知するトル
ク検出装置であって、ホルダの工具保持軸のねじれから
工具の負荷トルクを直接検出する検出子と、検出子から
の信号を受けて該信号に所定の処理を施してホルダ外面
の送信器から送信する送信回路と、送信回路に回路駆動
用電流を供給する給電回路と、送信器からの信号を受信
し該信号に所定の処理を施して工具の異常判別を行う受
信判別回路を設けたことを特徴とする。
ルクを歪ゲージ等で直接検出し、その検出信号を処理，
解析することで工具の異常を検知できて、しかも、工具
仕様等の変化に対しては信号処理におけるパラメータの
変更のみで対応でき、また、検出信号を電波伝送するこ
とによって信号伝達のための複雑な機構をなくすことが
できるという知見に基づくものであって、その構成は、
回転主軸に嵌合するホルダに支持されて回転駆動される
工具の負荷トルクを検出して工具の異常を検知するトル
ク検出装置であって、ホルダの工具保持軸のねじれから
工具の負荷トルクを直接検出する検出子と、検出子から
の信号を受けて該信号に所定の処理を施してホルダ外面
の送信器から送信する送信回路と、送信回路に回路駆動
用電流を供給する給電回路と、送信器からの信号を受信
し該信号に所定の処理を施して工具の異常判別を行う受
信判別回路を設けたことを特徴とする。
【０００６】ここで、前記送信回路の電源を外部に求め
たのでは、工作機械側に給電機構を付加しなければなら
ないとか、ホルダ側への接続機構も複雑になるという問
題があり、また、ホルダに電池を内蔵するようにしたの
では、外部からの充電や電池交換が必要となり、また、
電池の無駄な消耗を防ぐための開閉機構も必要になる。
そこで、給電回路は、充電部と該充電部へ充電用電源を
供給する発電機とをホルダ内部に備えるものとするのが
よい。
たのでは、工作機械側に給電機構を付加しなければなら
ないとか、ホルダ側への接続機構も複雑になるという問
題があり、また、ホルダに電池を内蔵するようにしたの
では、外部からの充電や電池交換が必要となり、また、
電池の無駄な消耗を防ぐための開閉機構も必要になる。
そこで、給電回路は、充電部と該充電部へ充電用電源を
供給する発電機とをホルダ内部に備えるものとするのが
よい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、歪ゲージ等の検出子によって
負荷トルクに対応する工具保持軸のねじれが検出され、
この検出子からの信号が送信回路に送られてブリッジ，
高周波変調回路等による処理が施されホルダ外面の送信
器から送信される。その際、送信回路にはホルダ内部の
発電機を充電用電源とする充電器等を備えた給電回路か
ら駆動用電流が供給される。そして、固定部に設置され
る受信判別回路が上記信号を受信し、所定の処理を施し
て工具の異常を判別する。
負荷トルクに対応する工具保持軸のねじれが検出され、
この検出子からの信号が送信回路に送られてブリッジ，
高周波変調回路等による処理が施されホルダ外面の送信
器から送信される。その際、送信回路にはホルダ内部の
発電機を充電用電源とする充電器等を備えた給電回路か
ら駆動用電流が供給される。そして、固定部に設置され
る受信判別回路が上記信号を受信し、所定の処理を施し
て工具の異常を判別する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【０００９】図１は本発明の一実施例のトルク検出装置
のシステム図、図２は同実施例におけるホルダ部の一部
破断図である。図１において１は工作機械、２はワー
ク、３はドリル、４はドリル３を保持するホルダを示
す。
のシステム図、図２は同実施例におけるホルダ部の一部
破断図である。図１において１は工作機械、２はワー
ク、３はドリル、４はドリル３を保持するホルダを示
す。
【００１０】ホルダ４は、工作機械１の主軸５に嵌合さ
れるテーパシャンク６と、その前方の工具交換アーム用
把持部７と、先端側のケース部８とからなるホルダ軸９
を備えている。また、ホルダ軸９の工具交換アーム用把
持部７の先端中央には片持ち梁状に工具保持軸１０が固
定されている。工具保持軸１０はケース部８内を相対回
転可能に貫通して前方に突出し、その先端に工具把持用
のコレットチャック１１が連結されている。
れるテーパシャンク６と、その前方の工具交換アーム用
把持部７と、先端側のケース部８とからなるホルダ軸９
を備えている。また、ホルダ軸９の工具交換アーム用把
持部７の先端中央には片持ち梁状に工具保持軸１０が固
定されている。工具保持軸１０はケース部８内を相対回
転可能に貫通して前方に突出し、その先端に工具把持用
のコレットチャック１１が連結されている。
【００１１】上記工具保持軸１０の中央小径部１０ａに
はトルク検出用に４枚の歪ゲージ素子１２が２枚ずつ交
叉状に貼着されている。また、ホルダ４には上記歪みゲ
ージ素子１２に接続されたブリッジ回路，高周波変調回
路等からなる送信回路１３と、コンデンサ，整流回路，
レギュレータ回路等からなる給電回路１４が内蔵されて
いる。また、ホルダ４のケース部８には工具保持軸１０
の中央小径部１０ａに対向する内周面に固定されたコイ
ル１５と、このコイル１５の内側に軸受１６を介して相
対回転可能に保持された永久磁石１７とからなる発電機
構が設けられている。ホルダ４の回転開始時と急停止時
には永久磁石１７の慣性力によって該永久磁石１７とコ
イル１５との間に回転差が生じ、永久磁石１７の磁束を
横切る形のコイル１５に電流が流れる。そして、この電
流が上記給電回路１４で整流，平滑化され、コンデンサ
に蓄えられて送信回路１３に給電される。４枚の歪ゲー
ジ素子１２は、工具保持軸１０の負荷トルク（切削抵
抗）によるねじれを電気抵抗値の変化に変える。そし
て、その電気抵抗値の変化がブリッジ出力によって検知
され、その検知信号が高周波変調されてホルダ４の外面
に設置された送信用アンテナ１８から送信される。
はトルク検出用に４枚の歪ゲージ素子１２が２枚ずつ交
叉状に貼着されている。また、ホルダ４には上記歪みゲ
ージ素子１２に接続されたブリッジ回路，高周波変調回
路等からなる送信回路１３と、コンデンサ，整流回路，
レギュレータ回路等からなる給電回路１４が内蔵されて
いる。また、ホルダ４のケース部８には工具保持軸１０
の中央小径部１０ａに対向する内周面に固定されたコイ
ル１５と、このコイル１５の内側に軸受１６を介して相
対回転可能に保持された永久磁石１７とからなる発電機
構が設けられている。ホルダ４の回転開始時と急停止時
には永久磁石１７の慣性力によって該永久磁石１７とコ
イル１５との間に回転差が生じ、永久磁石１７の磁束を
横切る形のコイル１５に電流が流れる。そして、この電
流が上記給電回路１４で整流，平滑化され、コンデンサ
に蓄えられて送信回路１３に給電される。４枚の歪ゲー
ジ素子１２は、工具保持軸１０の負荷トルク（切削抵
抗）によるねじれを電気抵抗値の変化に変える。そし
て、その電気抵抗値の変化がブリッジ出力によって検知
され、その検知信号が高周波変調されてホルダ４の外面
に設置された送信用アンテナ１８から送信される。
【００１２】工作機械１には上記送信用アンテナ１８か
ら送信された信号を受信する受信用アンテナ１９が設置
され、そして、受信用アンテナ１９には受信機２０が接
続され、さらに、受信機２０には信号処理回路２１を介
して異常判別回路２２が接続されている。受信された信
号は上記信号処理回路２１で所定の処理が施され、異常
判別回路２２に送られて工具の異常判別が行われる。
ら送信された信号を受信する受信用アンテナ１９が設置
され、そして、受信用アンテナ１９には受信機２０が接
続され、さらに、受信機２０には信号処理回路２１を介
して異常判別回路２２が接続されている。受信された信
号は上記信号処理回路２１で所定の処理が施され、異常
判別回路２２に送られて工具の異常判別が行われる。
【００１３】負荷トルク検出信号の送信は加工中常時行
うのがよいが、１回の加工時間が長い場合には回転開始
時の発電だけでは給電を続けられない場合がある。そこ
で、そのような場合には加工サイクル中に工具移動時等
の空転時間を利用して回転数を一時的に変動させ、角加
速度を生じさせて発電量を増やすことも可能である。ま
た、別の手段としては、回転開始前に加工時の回転数よ
りも高速でホルダ４を回転させ、しかる後に減速して加
工を開始するようにすることで発電量を増大させること
も可能である。
うのがよいが、１回の加工時間が長い場合には回転開始
時の発電だけでは給電を続けられない場合がある。そこ
で、そのような場合には加工サイクル中に工具移動時等
の空転時間を利用して回転数を一時的に変動させ、角加
速度を生じさせて発電量を増やすことも可能である。ま
た、別の手段としては、回転開始前に加工時の回転数よ
りも高速でホルダ４を回転させ、しかる後に減速して加
工を開始するようにすることで発電量を増大させること
も可能である。
【００１４】また、本発明は、ホルダ内に二次電池を内
蔵して、この二次電池の充電用電源に発電機を用いるよ
うにするなど、いろいろな形で実施することができる。
蔵して、この二次電池の充電用電源に発電機を用いるよ
うにするなど、いろいろな形で実施することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、回転型工具の異常を負荷トルクの検出によって容易
に検知することができ、かつ、工具仕様等の条件変化へ
の対応が容易で信頼性の高い異常検知が可能となる。ま
た、工作機械およびホルダに複雑な機構を必要とせず、
電池交換等や外部電源による充電等の作業も不要とする
ことができる。
で、回転型工具の異常を負荷トルクの検出によって容易
に検知することができ、かつ、工具仕様等の条件変化へ
の対応が容易で信頼性の高い異常検知が可能となる。ま
た、工作機械およびホルダに複雑な機構を必要とせず、
電池交換等や外部電源による充電等の作業も不要とする
ことができる。
【図１】本発明の一実施例のトルク検出装置のシステム
図
図
【図２】本発明の一実施例におけるホルダ部の一部破断
図
図
１ 工作機械 ３ ドリル ４ ホルダ ５ 主軸 ９ ホルダ軸 １０ 工具保持軸 １２ 歪ゲージ素子 １３ 送信回路 １４ 給電回路 １５ コイル １７ 永久磁石 １８ 送信用アンテナ １９ 受信用アンテナ ２０ 受信機 ２１ 信号処理回路 ２２ 異常判別回路
Claims (2)
- 【請求項１】 回転主軸に嵌合するホルダに支持され回
転駆動される工具の負荷トルクを検出して工具の異常を
検知するトルク検出装置であって、前記ホルダの工具保
持軸のねじれから該工具の負荷トルクを直接検出する検
出子と、前記検出子からの信号を受けて該信号に所定の
処理を施しホルダ外面の送信器から送信する送信回路
と、前記送信回路に回路駆動用電流を供給する給電回路
と、前記送信器からの信号を受信し該信号に所定の処理
を施して工具の異常判別を行う受信判別回路を設けたこ
とを特徴とする工具のトルク検出装置。 - 【請求項２】 前記給電回路は、充電部と該充電部へ充
電用電源を供給する発電機とをホルダ内部に備える請求
項１記載の工具のトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28670392A JPH06114688A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 工具のトルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28670392A JPH06114688A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 工具のトルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114688A true JPH06114688A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17707901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28670392A Pending JPH06114688A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 工具のトルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06114688A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000007767A1 (fr) * | 1998-08-08 | 2000-02-17 | Nt Engineering Kabushiki Kaisha | Machine outil et procede de communication |
| WO2000009289A1 (fr) * | 1998-08-12 | 2000-02-24 | Nt Engineering Kabushiki Kaisha | Appareil de detection des operations d'une machine-outil |
| JP2001252850A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-18 | Hioki Ee Corp | 回転切削刃の破損検出装置 |
| JP2002059331A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-02-26 | Toshiba Mach Co Ltd | 工具および工具管理システム |
| JP2009265103A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Hexagon Metrology Ab | 自己動力供給式座標プローブ |
| WO2017068158A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Haimer Gmbh | Werkzeughalter mit integrierter sensorik |
| JP2019077012A (ja) * | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 株式会社名光精機 | 工具ホルダ |
| JP2019166601A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 転削工具用ホルダ、転削工具および転削方法 |
| CN111687465A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-22 | 天津大学 | 一种微铣削加工中空间刀具跳动参数测量装置及提取方法 |
| CN115446397A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-09 | 安徽明腾永磁机电设备有限公司 | 一种永磁电机端盖打孔攻丝装置 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP28670392A patent/JPH06114688A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000007767A1 (fr) * | 1998-08-08 | 2000-02-17 | Nt Engineering Kabushiki Kaisha | Machine outil et procede de communication |
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| JP4528406B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2010-08-18 | 日置電機株式会社 | 回転切削刃の破損検出装置 |
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| JP2018535105A (ja) * | 2015-10-21 | 2018-11-29 | ハイマー・ゲーエムベーハー | センサが組み込まれたツールホルダ |
| US10828739B2 (en) | 2015-10-21 | 2020-11-10 | Haimer Gmbh | Tool holder with integrated sensor system |
| JP2019077012A (ja) * | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 株式会社名光精機 | 工具ホルダ |
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| CN115446397A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-09 | 安徽明腾永磁机电设备有限公司 | 一种永磁电机端盖打孔攻丝装置 |
| CN115446397B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-01-17 | 安徽明腾永磁机电设备有限公司 | 一种永磁电机端盖打孔攻丝装置 |
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