JPH06143096A - 切削工具の振動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削工具が振動して生じる音波のみを検出で
きるようにする。 【構成】 切削工具が装着されたホルダ本体１４に、ゴ
ム製略円筒状カバー１９を介して音響検出手段１５を取
付ける。カバー１９の一方の開口部をホルダ本体１４で
閉塞し、他方の開口部を音響検出手段１５で閉塞した。
ホルダ本体１４と音響検出手段１５の間はカバー１９で
外部に対して隔絶され、ホルダ本体１４の振動は空気室
２１を経て音響検出手段１５に伝達される。切削工具が
振動して生じる音波のみを検出できるから、切削条件を
高精度に制御して最適な条件とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削工具が振動するこ
とによって生じる音波を用いて切削工具の振動を検出す
る切削工具の振動検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、切削装置としては、切削工具（バ
イト，ドリル等）のホルダに切削加工中にバイトやドリ
ルに加わる力を利用して振動を発生させる機構を組み込
んだものがある。この種の切削装置では、最適な切削条
件で切削が行われているときにはホルダに所定の振動数
の振動が発生してそれに伴なって音波が発生するが、切
削条件が最適でない場合には前記振動は発生せずに音波
も生じない。

【０００３】すなわち、従来の切削装置では、前記音波
を振動検出装置によって検出し、音波が生じるように各
種切削条件を制御して切削を行っていた。音波を検出す
る振動検出装置としては、従来の切削装置ではマイクロ
ホンを用いた構造になっていた。この種の切削装置を図
８によって説明する。

【０００４】図８は従来の振動検出装置を備えた切削装
置の概略構成図である。同図において１は被加工物、２
は切削工具としてのバイトで、このバイト２は切削用バ
イトホルダ３に固定されている。このバイトホルダ３は
切削加工中にバイト２に加わる力を利用して振動する構
造になっている。４はマイクロホンで、このマイクロホ
ン４は前記バイトホルダ３の近傍に配置されている。従
来の振動検出装置は前記バイトホルダ３およびマイクロ
ホン４によって構成されている。

【０００５】このように構成された切削装置では、切削
条件が最適である場合にバイト２およびバイトホルダ３
が所定の振動数で振動して音波が発生するようになる。
そして、切削時に発生する可聴帯域の音波がマイクロホ
ン４によって検出されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の振動
検出装置では、バイト２の振動を高精度に検出すること
ができず、切削条件を必ずしも最適な条件に設定するこ
とができなかった。これは、切削装置が使用される環境
（機械加工現場）は、切削装置の周囲からの可聴帯域の
騒音レベルが高く、マイクロホン４がこの騒音を検出し
てしまうからであった。すなわち、マイクロホン４がバ
イト２，バイトホルダ３からの音波のみを検出すること
ができないことに起因していた。

【０００７】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、切削工具が振動して生じる音波のみ
を検出できる振動検出装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る切削工具の
振動検出装置は、切削工具が装着された振動伝達部材
に、振動を伝達し難い材料によって中空状に形成されて
内部に空気室が設けられた連結部材を介して音響検出手
段を取付け、前記連結部材の一方の開口部を振動伝達部
材で閉塞すると共に、他方の開口部を音響検出手段の入
力部で閉塞したものである。

【０００９】

【作用】振動伝達部材と音響検出手段の入力部との間は
連結部材によって外部環境に対して隔絶され、振動伝達
部材の振動は連結部材内の空気室を介して音響検出手段
の入力部に伝達される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る振動検出装
置を示す概略構成図、図２はバイトホルダの要部を拡大
して示す斜視図、図３はバイトホルダの要部を拡大して
示す断面図である。これらの図において前記図８で説明
したものと同一もしくは同等部材については、同一符号
を付し詳細な説明は省略する。

【００１１】図１ないし図３において、１１はバイトホ
ルダで、このバイトホルダ１１は、切削工具としてのチ
ップ１２と、このチップ１２を保持するチップホルダ１
３と、これらを支持し本発明に係る振動伝達部材を構成
するホルダ本体１４とから形成されている。前記チップ
ホルダ１３は、チップ１２が最適な切削条件で切削を行
っているときには被切削物１から加えられた力によって
自らが所定の振動数をもって振動するような機構（不図
示の自励振動機構）を備えている。この自励振動機構は
従来の振動検出装置に用いられるものと同等の構造にな
っているので、ここにおいて詳細な説明は省略する。

【００１２】そして、前記バイトホルダ１１は、切削条
件が最適であるときにはチップホルダ１３と共に振動す
る構造になっている。

【００１３】１５は前記バイトホルダ１１の振動を検出
して電気信号に変換するための音響検出手段、１６はこ
の音響検出手段１５から出力された電気信号を信号処理
してバイトホルダ１１の状態を表示したり、あるいは外
部機器（図示せず）に通信したりするための電気回路で
ある。本発明に係る振動検出装置は、前記バイトホルダ
１１と、音響検出手段１５と、電気回路１６等によって
構成されている。

【００１４】前記音響検出手段１５は全体が略円柱状に
形成され、その内部には、圧力導入孔１５ａを介して外
部（後述するカバー１９内）に連通されかつ従来周知の
空気振動検出部材（図示せず）が配置される空気室１７
が設けられている。そして、この音響検出手段１５は、
連結部材としてのカバー１９を介して前記バイトホルダ
１１の端部に取付けられている。

【００１５】前記カバー１９はゴムによって略円柱状に
形成され、一端が前記ホルダ本体１４の端部に固着さ
れ、他端の開口部内に前記音響検出手段１５が嵌入され
ている。このカバー１９とホルダ本体１４との結合構造
は、ホルダ本体１４の端面に円形の凹溝１４ａを形成
し、この凹溝１４ａ内にカバー１９の端部を嵌入させる
構造になっている。さらに、凹溝１４ａの溝底部は開口
部より段差をもって溝幅が広くなるように形成され、こ
の段差部にカバー１９の端部が係合している。

【００１６】また、カバー１９と音響検出手段１５との
連結構造は、カバー１９の開口部内に音響検出手段１５
を嵌入させた状態で、カバー１９の外周部をコイルスプ
リング製リング２０によって緊縛させる構造になってい
る。

【００１７】このように略円筒状のカバー１９を介して
音響検出手段１５をバイトホルダ１１に取付けると、カ
バー１９の一方の開口部がホルダ本体１４によって閉塞
されると共に、音響検出手段１５の入力部としての入力
面１５ｂによって他方の開口部が閉塞されることにな
る。すなわち、カバー１９の中空部に設けられた空気室
２１は、音響検出手段１５の圧力導入孔１５ａを介して
空気室１７に連通されることになる。また、これらの空
気室１７，２１は、音響検出手段１５やカバー１９の外
部に対して隔絶されることになる。

【００１８】２２は前記カバー１９に設けられた薄肉部
で、この薄肉部２２はカバー１９の外形を小さくすると
共に内径を大きくしてカバー１９の厚みを部分的に薄く
して形成されている。

【００１９】上述したように音響検出手段１５が取付け
られたバイトホルダ１１を用いて被切削物１を切削する
と、切削条件が最適でないときにはバイトホルダ１１は
振動しないが、最適であるときには所定の振動数をもっ
て振動するようになる。この振動が発生すると、ホルダ
本体１４の凹溝１４ａに嵌入固着されたカバー１９の端
部も振動するようになる。

【００２０】このカバー端部の振動は、カバー１９を介
して音響検出手段１５へ伝わるが、カバー１９がゴムに
よって形成されている関係から音響検出手段１５へ伝わ
るときには減衰，遅延されることになる。このため、ホ
ルダ本体１４の振動面１４ｂの振動と、音響検出手段１
５に伝わる振動とは振幅，位相が異なるようになって空
気室２１の体積が変化し、密閉された空気室２１には振
動に伴なう圧力変動が発生する。この圧力変動は圧力導
入孔１５ａを介して音響検出手段１５内の空気室１７へ
導かれ、音響検出手段１５によって検出される。

【００２１】したがって、ホルダ本体１４と音響検出手
段１５の入力面１５ｂとの間はカバー１９によって外部
環境に対して隔絶され、ホルダ本体１４の振動は、カバ
ー１９内の空気室２１および音響検出手段１５内の空気
室１７に生じる圧力変動となって音響検出手段１５の入
力面１５ｂに伝達される。

【００２２】また、前記実施例で示したようにカバー１
３の外周部を部分的に薄く形成してカバー１３に薄肉部
２２を設けたり、あるいは、カバー１３の外周部を肉厚
が厚い部分と薄い部分とを複数並べて形成したりする
と、カバー１３の機能（振動の減衰，遅延）を高めるこ
とができる。

【００２３】さらに、本実施例で示した振動検出装置で
は空気室２１，１７が密閉されているので、外部からの
騒音は減衰されてしまう関係から音響検出手段１５は外
部騒音に影響され難くなる。しかも、音響検出手段１５
の圧力導入孔１５ａに切削の屑や油が侵入することもな
いので、耐環境性が高くなる。

【００２４】なお、本実施例ではカバー１９をゴムによ
って形成したが、カバー１９の材料としては振動を伝達
し難い材料であればどのようなものを用いても本実施例
と同様の効果が得られる。この種の材料としては例えば
ビニール，ポリエチレン等があげられる。また、カバー
１９の構造も振動を伝達し難い構造（例えばばね状，ス
ポンジ状）に変更してもよい。

【００２５】また、音響検出手段をバイトホルダに取付
ける構造としては、図４ないし図７に示したように構成
することもできる。

【００２６】図４はバイトホルダの凹陥部内にカバーお
よび音響検出手段を挿入させた他の実施例を示す斜視
図、図５はバイトホルダの凹陥部内にカバーおよび音響
検出手段を挿入させた他の実施例を示す断面図、図６は
カバーをパイプ状に形成した他の実施例を示す断面図、
図７はパイプ状カバーと円筒状カバーを併用した他の実
施例を示す断面図である。これらの図において前記図１
ないし図３で説明したものと同一もしくは同等部材につ
いては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００２７】図４および図５に示したバイトホルダ１１
は、ホルダ本体１４の端部に凹部３１が形成され、この
凹部３１内に、ゴムによって略円筒状に形成されたカバ
ー１９が押し込まれて嵌入されている。また、このカバ
ー１９内には音響検出手段１５が嵌入されている。

【００２８】図６に示したバイトホルダ１１は、端部に
ねじ穴３２が形成され、このねじ穴３２にチューブ継手
３３が螺着されている。そして、このチューブ継手３３
にチューブ３４を介して音響検出手段１５が接続されて
いる。このチューブ３４は、ゴム，塩化ビニールあるい
はウレタン等を素材として形成されている。

【００２９】この例では、チューブ継手３３およびチュ
ーブ３４によってカバーが構成されており、カバー内の
空気室２１および音響検出手段１５内の空気室１７は、
前記ねじ穴３２の底面と、チューブ継手３３と、チュー
ブ３４と、音響検出手段１５によって外界に対して隔絶
されている。

【００３０】図６に示したように構成すると、音響検出
手段１５をバイトホルダ１１から離間させたところに設
置することができる。

【００３１】図７に示したバイトホルダ１１は、前記図
６に示したバイトホルダより振動面を広く形成したもの
である。なお、図７において前記図６で説明したものと
同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細
な説明は省略する。すなわち、ホルダ本体１４の端部に
円形の凹溝３５を形成してこの凹溝３５に略円筒状のゴ
ム製カバー３６が嵌入固着されている。そして、このカ
バー３６の開口部に、チューブ継手３３を備えたプレー
ト３７が取付けられている。なお、このプレート３７と
カバー３６の結合構造も、プレート３７に円形の凹溝３
８を形成してこの凹溝３８内にカバー３７の端部を嵌入
固着させる構造になっている。

【００３２】このように構成すると、ホルダ本体１４に
おける空気室２１に振動を伝える部分の面積が広くな
り、空気室２１の容積に対する振動面１４ｂの面積が相
対的に大きくなって圧力変動の振幅が比較的大きくなる
ので、音響検出手段１５が出力する信号を大きくするこ
とができる。

【００３３】また、チューブ継手３３およびチューブ３
４は、前記図６の例で用いたものより小径，小型のもの
が採用されている。しかも、略円筒状のカバー３６は、
図１ないし図５の例で用いたものより軸方向の長さが短
いものが採用されている。このようにすると、空気室２
１の容積がより小さくなるから、圧力変動が効率よく音
響検出手段１５に伝わるようになる。さらに、プレート
３７として質量の大きなものを使用すると、慣性の効果
によってカバー３６の機能（振動の減衰，遅延）を高め
ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る切削工
具の振動検出装置は、切削工具が装着された振動伝達部
材に、振動を伝達し難い材料によって中空状に形成され
て内部に空気室が設けられた連結部材を介して音響検出
手段を取付け、前記連結部材の一方の開口部を振動伝達
部材で閉塞すると共に、他方の開口部を音響検出手段の
入力部で閉塞したため、振動伝達部材と音響検出手段の
入力部との間は連結部材によって外部環境に対して隔絶
され、振動伝達部材の振動は連結部材内の空気室を介し
て音響検出手段の入力部に伝達される。

【００３５】したがって、切削工具が振動することによ
って発生する音波のみを検出することができると共に、
外部環境の騒音が音響検出手段に検出されるのを防ぐこ
とができるから、切削条件を高精度に制御して最適な条
件とすることができる。

【００３６】また、音響検出手段の入力部が外部環境に
晒されることがないので、装置の耐環境性が向上する。
さらに、音響検出手段の振動伝達部材に対する設置位置
を連結部材の構造を変えることによって変更することが
できるため、装置設計上の自由度が大きくなるという効
果もある。

【００３７】すなわち、音響検出手段を切削工具に近接
させたり、あるいは内蔵させて設置することができる。
このようにすると、装置の小型化を図ることができる
し、装置の設置が簡単になる。また、音響検出手段を切
削工具から離間させて設置することもできる。このよう
にすると、切削工具に近接して音響検出手段を配置する
ことが困難な場合であっても切削工具の振動を検出でき
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動検出装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】バイトホルダの要部を拡大して示す斜視図であ
る。

【図３】バイトホルダの要部を拡大して示す断面図であ
る。

【図４】バイトホルダの凹陥部内にカバーおよび音響検
出手段を挿入させた他の実施例を示す斜視図である。

【図５】バイトホルダの凹陥部内にカバーおよび音響検
出手段を挿入させた他の実施例を示す断面図である。

【図６】カバーをパイプ状に形成した他の実施例を示す
断面図である。

【図７】パイプ状カバーと円筒状カバーを併用した他の
実施例を示す断面図である。

【図８】従来の振動検出装置を備えた切削装置の概略構
成図である。

【符号の説明】

１ 被切削物 １１ バイトホルダ １２ チップ １４ ホルダ本体 １５ 音響検出手段 １５ｂ 入力面 １６ 電気回路 １９ カバー ２１ 空気室 ３３ チューブ継手 ３４ チューブ ３６ カバー ３７ プレート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具が振動することにより生じる音
   波を音響検出手段によって検出する切削工具の振動検出
   装置において、切削工具を振動伝達部材に装着し、この
   振動伝達部材に、振動を伝達し難い材料によって中空状
   に形成されて内部に空気室が設けられた連結部材を介し
   て音響検出手段を取付けてなり、前記連結部材の一方の
   開口部を振動伝達部材によって閉塞すると共に、他方の
   開口部を音響検出手段の入力部によって閉塞したことを
   特徴とする切削工具の振動検出装置。