JPH06270016A

JPH06270016A - 過負荷トルクを警報するタップホルダー及び警報システム

Info

Publication number: JPH06270016A
Application number: JP6668693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Goto; 佳昭後藤; Koji Otsuki; 浩司大槻
Original assignee: KATO KOKI KK
Current assignee: KATO KOKI KK
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】タップにかかる過負荷トルクを検出して、無
線で警報する。【構成】タップコレット４７はタップホルダー本体２
３の下端に取外し可能に装着されている。タップ７０に
過負荷トルクがかかると、トルク伝達ボール３６がタッ
プコレット４７の軸心方向に移動して、摺動子３９を図
示下方に移動させる。この移動をタップホルダー本体２
３に内蔵したマイクロスイッチ３０が検出する。マイク
ロスイッチ３０が作動すると、電池６４から無線送信器
５５の電気回路５２へ電力が給電され、ＦＭ電波をアン
テナ５４から放射する。電波は受信器７３で受信解読さ
れ、工作機械７４の主軸を止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過負荷トルクを警報する
タップホルダーと、このタップホルダーを用いてタップ
の過負荷トルクに応じて工作機械を制御する警報システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＡ（ファクトリー・オートメーション
／工場の自由化・機械化）に必要な監視情報機能の一つ
として、加工監視があげられており、加工を監視する情
報機能としては、工具摩耗検知、工具欠陥検知、工具寿
命管理の加工プロセス監視と、加工精度監視などがあ
る。

【０００３】工具摩耗、工具欠損の検知は、切削時の異
常を検出してその検出した情報から判断する間接検知
と、工具の摩耗・欠損状態を直接検知する方法がある。
間接検知法は、切削中にも工具の状態を監視できる。切
削力による間接検知法では、加工中の切削抵抗の検出や
切削速度、材質の変化などによる駆動モータの電流値を
検出し、正常時の状態と比較して判断する。又、音によ
る検出はアコースティック・エミッション・センサが周
知である。そして、仕上面粗さによる方法は、工具欠損
により仕上面が悪くなるのを利用していて、被切削材表
面の光の反射量を測定する。しかし、被削材の切くず、
切削油などがあり、実用化には多くの問題がある（１９
８９年工業資料センター発行、センサ応用技術便覧、３
６５頁参照）。

【０００４】直接検知法は、工具の摩耗、欠損状態を直
接検知する。非接触式の光学系による検出方法は、工具
刃先の切くずや切削油などの付着物を除去する処理を完
全に行なわないと正確な検出ができない。接触式で、工
具寸法を検出するのがあり、刃具台あるいは主軸が安定
位置に戻った時に、工具の刃先位置が使用前の状態と比
較してどれだけ変化しているかを接触式で測定して判断
している（前記文献による）。

【０００５】又、工具寿命を検知することは実用化され
ていないが、通常は実切削時間を計数して、あらかじめ
決めた工具寿命と比較して警報表示する方法がある。加
工精度監視は、加工工程における加工物の状態を監視
し、不良品が生産されることを防止すると同時に、総合
的な情報処理と判断をするために必要とされている。

【０００６】この加工精度監視を行なうための計測は、
生産システムのオンライン監視であって、加工中、加工
直後および加工後の完成品計測が考えられ、前記文献、
センサ応用技術便覧３６６頁に詳しく記載されている。

【０００７】ところが、前記従来技術では、タッピング
加工時の過負荷トルクに対する安全機能として実用化さ
れているのはない。下穴にめねじをタップで加工するタ
ッピングでは、タップの切れが悪くなったり、切損した
りすると、被加工品である製品そのものが不良品となる
ため、それ以前に検知する必要がある。しかも、通常タ
ッピングは最終加工段階又は最終加工段階に近い工程で
行なわれるため、この段階でタップの不良に基因したこ
とで製品（被加工品）そのものが不良になるということ
は、ＦＡ化の促進を阻害する要因となる。このように、
一般にタップ作業は最終加工段階で行われ、タップの折
損は、不良となった被加工品だけでなく、この被加工品
に負荷した作業費全体の損失を招くので、これを防止す
ることは加工現場から強く求められている要件である。

【０００８】そこで、タップの負荷トルクを検出して、
一定以上の過負荷トルクがかかると、工作機械の主軸が
回転していてもタップの回転を停止させる安全機構を備
えたタップホルダーが提案されて、広く実用に供されて
いる。このタップホルダーは、実公昭５４−１０９１号
公報として公知である。

【０００９】このタップホルダーの安全機構を図１７〜
図２２によって以下説明する。１は上端にシャンク２を
有し、下端が開口する円筒状の本体で、この本体１の円
筒部には、円周を４等分して、４個の球座用凹所３が設
けてある。

【００１０】４はタップコレット本体で、全体がほぼ円
筒状で、上部が前記本体１内に回動可能に嵌挿され、下
端にはタップを装着する。このタップコレット本体４の
円筒部には前記本体１の凹所３と対応する位置に貫通孔
５が放射状にタップコレット本体４の半径方向に向けて
穿設されている。

【００１１】６は本体１の回転をタップコレット本体４
に伝達するためのトルク伝達ボールで、このボール６は
タップコレット本体４の壁厚よりも大きな直径を有し、
貫通孔５に遊嵌されている。そして、このボール６の一
部は貫通孔５から突出している。

【００１２】７はタップコレット本体４内に遊嵌された
摺動子で、その下端に頭部９を有し、頭部９につながる
ロッド８を有する。頭部９はその上面にテーパが形成さ
れ、ロッド８には上端にねじが刻設されている。

【００１３】１０はロッド８に遊嵌され、下端に前記頭
部９のテーパに対向するテーパを形成した環状の圧子
で、圧縮ばね（以下トルクばねと言う）１２により下方
の頭部９側へ付勢されている。

【００１４】トルクばね１２はロッド８に嵌められ、そ
の下端は圧子１０に、上端はロッド８の上端のねじに螺
合するナット状の止め具１１の下に配設した座金１５に
当接している。

【００１５】トルク伝達ボール６は、前記摺動子７の頭
部９のテーパと、圧子１０のテーパとの両テーパ間に押
圧挾持されて、タップコレット本体４の貫通孔５内で、
タップコレット本体４の半径方向外方に付勢され、本体
１の凹所３内にその一部が嵌入する（図１７，図１８，
図２２）。

【００１６】この状態では、本体１の軸線まわりの回転
が、本体１と同軸のタップコレット本体４に４個のトル
ク伝達ボール６を介して伝達される。１３は本体１から
タップコレット本体４が抜け出さないようにするための
止め輪、１４はタップである。

【００１７】この安全機構は次のように働らく。シャン
ク２を図示されてない工作機械の主軸に嵌装して、タッ
プコレット本体４の下端にタップ１４を取付け、主軸の
回転で本体１を正転させると共に主軸を下方に送ると、
トルク伝達ボール６を介してタップコレット本体４に回
転が伝えられ、タップ１４でタッピング加工が行なわれ
る。

【００１８】加工作業中に、タップ１４に過負荷トルク
がかかり、そのトルクが、トルクばね１２で設定された
設定トルクを越えると、トルク伝達ボール６は、頭部９
と圧子１０の各テーパ部分を押して内方（摺動子７の軸
心方向）に移動して、凹所３から抜け出す（図１９，図
２０）。

【００１９】この状態では、タップコレット本体４へ本
体１の回転が伝達されなくなって、タップコレット本体
４の回転が停止する。又、摺動子７はタップコレット本
体４やトルク伝達ボール６に対し、相対的に下方に移動
する。そして、圧子１０は逆に相対的に上方へ移動する
（図１９）。

【００２０】こうして、タッピング加工時の過負荷に対
応して、タップコレット本体の回転が停止し、駆動側の
本体１が空転する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
過負荷時に主軸を空転させて、タップコレット本体の回
転を停止させるまでである。そして、上述のように安全
装置が作動して、タップの回転が止まり、タップが進ま
なくなっても、工作機械側の送りは止まることなく加工
を続けようとする。そのため、送りが続くとタップが折
損し、加工物が不良となる。従って、工作機械のＮＣ化
やＦＡに対応するには不満足である。

【００２２】そこで本発明は、過負荷トルクを検知して
外部に警報できるタップホルダーと、このタップホルダ
ーを使用した警報システムを提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の発明のタップホルダーは、タップ（７０）の
過負荷トルクにより作動する摺動子（３９）を有するタ
ップコレット（４７）を先端に着脱可能で、かつその基
端に工作機械の主軸に嵌着するシャンク（２２）を備え
たタップホルダーであって、前記摺動子（３９）の作動
を検出して電気信号を出す検出器（３０）と、この検出
器（３０）の信号で起動して警報信号を出力する無線送
信器（５５）と、この無線送信器（５５）に給電する電
池（６４）とを内蔵した。

【００２４】第２の発明は、上記第１の発明のタップホ
ルダーと、このタップホルダーに着脱可能な次のタップ
コレット（４７）との組合せからなる。タップコレット
（４７）は、テーパ部を有する摺動子（３９）と、この
摺動子（３９）のテーパ部に対向するテーパ部を有する
圧子（４０）と、これら両テーパ部で押圧挾持されるト
ルク伝達ボール（３６）と、圧子（４０）を摺動子（３
９）側へ付勢してトルク伝達ボール（３６）を押圧挾持
する力を設定するトルクばね（４１）を有し、このトル
クばね（４１）で設定される一定のトルクを越える過負
荷ではトルク伝達ボール（３６）がトルクばね（４１）
に抗して摺動子（３９）を移動させると共にタップホル
ダー本体（２３）からタップコレット本体（３４）への
回転の伝達を止める安全機構を備えている。

【００２５】第３の発明は、第１の発明のタップホルダ
ーと、このタップホルダーからの警報信号を受信する受
信器（７３）とからなる警報システムである。

【００２６】

【作用】工作機械の主軸にシャンクを嵌着してタップホ
ルダーを取付け、タップホルダーの先端（タップホルダ
ー本体の先端）にタップコレット（４７）を装着すると
ともに、このタップコレット（４７）にタップ（７０）
を取付ける。

【００２７】タップ（７０）が被加工物（工作物）の下
穴に臨んだ状態で主軸が正回転され、軸方向に送りが与
えられると、正回転はシャンク（２２）、タップホルダ
ーのタップホルダー本体（２３）、トルク伝達ボール
（３６）、タップコレット本体（３４）へと伝達されて
タップコレット（４７）全体を正回転させる。タップは
タップコレット（４７）とともに正回転する。そして軸
方向の送りによって下穴にタッピングする。

【００２８】こうして正常切削がされる。タップが切れ
なくなって、トルクばね（４１）で設定された一定のト
ルクを越える過負荷トルクがタップにかかると、この過
負荷トルクによる停止トルクがタップとコレット本体
（２３）にかかり、両者を止める。

【００２９】するとトルク伝達ボール（３６）がタップ
ホルダー本体の正回転をタップコレット本体に伝えられ
なくなり、トルクばね（４１）に抗して摺動子（３９）
を移動させて安全機構を作動させる。

【００３０】検出器（３０）は摺動子の作動を検出して
電気信号を出し、この信号で無線送信器（５５）が起動
して、警報信号を出力する。無線送信器（５５）の作動
電力は電池（４６）から供給される。

【００３１】無線送信器（５５）の警報信号は受信器
（７３）で受信され、警報を出したり、必要に応じて工
作機械（７４）のＮＣ装置などの制御に使用される。

【００３２】

【実施例】図１は本発明のタップホルダーの実施例で、
上部基端にシャンク２２を有する外套体２１を備え、シ
ャンク２２は、タップホルダーを使用するときに、図示
されてない工作機械の主軸のテーパ穴に嵌着される。

【００３３】外套体２１は全体がほぼ円筒形に形成さ
れ、その下端部にはタップホルダー本体２３が嵌入され
ている。タップホルダー本体２３は全体が円筒形に形成
され、その上部外周には軸線方向（母線方向）に長い長
溝２４が円周を３等分して３箇所に刻設されている（図
１，図２）。

【００３４】外套体２１の下部には、長溝２４に対向す
るように、外套体２１の円周を３等分する位置に、外套
体２１の半径方向に貫通する保持孔２５が合計３個明け
られ、この保持孔２５にそれぞれ係合ボール２６が緩く
嵌入されている。係合ボール２６の直径は保持孔２５を
明けた外套体２１の外壁の厚みより大きく定められ、こ
の外壁の外周に密着する環状のカバー２１Ａを図示のよ
うに嵌合することで、係合ボール２６の一部は長溝２４
に嵌入係合する。２１Ｂはカバー２１Ａが外れないよう
に外套体２１の外周の溝に嵌入した止め環である。

【００３５】こうして、係合ボール２６を介してタップ
ホルダー本体２３が外套体２１に連結されている。その
ため、タップホルダー本体２３は、図１に示す位置から
軸線方向上方へほぼ長溝２４の長さだけ外套体２１に対
して相対的に移動可能であるが、互に回動できないよう
になっている。

【００３６】２７は緩衝ばねで、タップホルダー本体２
３を外套体２１に対して相対的に下方へ付勢するコイル
状の圧縮スプリングで構成されている。２８は緩衝ばね
２７の上端を受けるばね受け、２９は緩衝ばね２７の下
端とタップホルダー本体２３の上端との間にその外周を
保持した検出器ブラケットで、その上部開口部に鍔状部
分を備えた有底円筒形に形成されている。

【００３７】そして、鍔状部分が、上述のように緩衝ば
ね２７とタップホルダー本体２３との間に挾まれて保持
されている。検出器ブラケット２９の底部には、マイク
ロスイッチからなる検出器３０が二つの調節ナット３
１，３２で装着されている。

【００３８】３３は調節ナット３１と検出器ブラケット
２９との間に介装した座金である。検出器３０はこうし
て検出器ブラケット２９に対して、上下方向にその位置
を調節できる。３０Ａは検出器３０のマイクロスイッチ
のアクチュエータを覆って防水を図るためのゴムのカバ
ーである。

【００３９】３４は、タップコレット本体で、全体とし
てほぼ円筒形で、その上部外周に断面が円形の一部をな
す環状溝３４Ａを有している。タップコレット本体３４
の中間部には、その円筒形部分を半径方向に貫通する貫
通孔３５が、円周を４等分して４個明けてある。

【００４０】３６はこれら４個の貫通孔３５にそれぞれ
緩く嵌入したトルク伝達ボールで、貫通孔３５を明けた
部分のタップコレット本体３４の壁の厚みより大きな直
径に定められている。

【００４１】３７は環状のトルク伝達環で、タップコレ
ット本体３４に回動可能に嵌合し、貫通孔３５と対向す
る位置にトルク伝達ボール３６の直径より小さい径のト
ルク伝達孔３７Ａが放射状に明けてある。トルク伝達環
３７は、周方向２箇所に、上方に突出する四角の爪３７
Ｂを有し、この爪３７Ｂに対向して設けたタップコレッ
ト本体３４の下端部に設けた２個の凹部に爪３７Ｂが嵌
入することで、タップホルダー本体２３と一体的にトル
ク伝達環３７が回動する。

【００４２】３８はトルク伝達環３７の外周に嵌着した
環状のカバーである。３９は下部の頭部３９Ａと、上部
にねじを刻設したロッド３９Ｂとからなる摺動子で、頭
部３９Ａの上部にテーパ部を備えている。そして、この
摺動子３９は上下方向に摺動可能にタップコレット本体
３４の内側に嵌入されている。

【００４３】４０は摺動子３９のロッド３９Ｂに遊嵌さ
れた環状の圧子で、その下端には頭部３９Ａの前記テー
パ部と対向するテーパ部が形成されている。４１は圧縮
コイルスプリングで構成されたトルクばねで、ロッド３
９Ｂに緩く嵌装されるとともに、ロッド３９Ｂの上部の
ねじに螺着したナット４２及びその下に嵌めた座金と、
圧子４０との間に装着されて、圧子４０を頭部３９Ａ側
（図示下方）へ付勢する。４３はロッド３９Ｂの上端部
に嵌着した止め環である。

【００４４】摺動子３９の頭部と圧子４０とに設けた両
テーパ部は、図示のようにトルク伝達ボール３６の内側
（タップコレット本体３４の内側方向）を上下から押圧
挾持し、トルク伝達ボール３６をタップコレット本体３
４の外方半径方向へ押す。そして、トルク伝達ボール３
６はトルク伝達環３７のトルク伝達孔３７Ａの内側のか
どに押し付けられる（図１，図３）。

【００４５】３４Ｂはタップコレット本体３４の下部内
周に設けた斜めの環状溝、４４はタップコレット本体３
４の嵌入したタップ保持補助部材、４５はこの補助部材
４４に明けた孔に嵌入した保持ボール、４６は補助部材
４４を下方に付勢するようにタップコレット本体３４の
下部に嵌装した保持ばねで、圧縮コイルスプリングで構
成されており、これら符号４４〜４６で示す部材は周知
である。

【００４６】上記の、符号３４〜４６で示す部材で、タ
ップコレット４７が構成されている。タップ・コレット
４７はタップホルダー本体２３の下端に着脱可能であ
る。このタップコレット４７は、その本体３４をタップ
ホルダー本体２３に嵌入し、タップホルダー本体２３
に、円周を３等分する位置に明けた３個の保持孔２３Ａ
に係合ボール４８をそれぞれ嵌入して、係合ボール４８
を部分的に前記環状溝３４Ａに係合させ、環状のカバー
４９をタップホルダー本体２３の外周に嵌合して係合ボ
ール４８がタップホルダー本体２３の外周から突出しな
いようにすることでタップホルダー本体２３に装着され
る（図１，図４参照）。

【００４７】このとき、前述のように、トルク伝達環３
７の爪３７Ｂがタップホルダー本体２３の下端の凹部に
嵌入する（図１）。なお、実際には、タップコレット４
７をタップホルダー本体２３に装着する以前に、係合ボ
ール４８、圧縮ばね５０、カバー４９及び止め環５１が
図１，図４のようなタップホルダー本体２３に取付けて
おくものである。

【００４８】カバー４９とタップホルダー本体２３との
間には圧縮ばね５０が介装されて、カバー３９を下方に
付勢する。５１はカバー４９がタップホルダー本体から
外れないように設けた止め環である。

【００４９】又、カバー４９には、その内周に環状溝４
９Ａが設けられている。この環状溝４９Ａは、カバー４
９を図１の位置から圧縮ばね５０に抗して上方に動かし
て環状溝４９Ａを係合ボール４８に対向させることで、
係合ボール４８を環状溝４９Ａに逃がし、環状溝３４Ａ
から外してタップコレット４７をタップホルダー本体２
３から外すときに役立つ。

【００５０】前記三つの保持孔２３Ａは、図４に示すよ
うに、タップホルダー本体２３に放射状にあけてある
が、タップホルダー本体２３を形成するその円筒壁の内
周に近ずく程縮径するテーパ状にあけてある。こうする
ことで、タップコレット４７をタップホルダー本体２３
から取り外したときに係合ボール４８が保持孔２３Ａか
らタップホルダー本体２３の内側へこぼれ落ちないよう
に保持孔２３Ａが作用する。

【００５１】又、２３Ｂはタップホルダー本体２３の内
側に遊嵌した環状の押出用部材で、圧縮ばね２３Ｃで下
方に付勢されている。２３Ｄは押出用部材が下方に抜け
落ちないようにする止め輪である。

【００５２】図１のように、装着されたタップコレット
４７を外すには、カバー４９を圧縮ばね５０に抗して上
方に移動させ、環状溝４９Ａを係合ボール４８に臨ませ
ると、係合ボール４８が環状溝３４Ａから脱出して環状
溝４９Ａ内へと逃げる。このように係合ボール４８が逃
げるのは、圧縮ばね２３Ｃが押出用部材２３Ｂを介して
タップコレット本体３４を下方に押しているからで、係
合ボールが逃げると、続けて圧縮ばね２３Ｃの力でタッ
プコレット本体３４が更に下方に押出される。こうし
て、タップコレット４７をタップホルダー本体２３から
容易に外すことができる。

【００５３】タップコレット４７をタップホルダー本体
２３に装着するには、この状態から、タップコレット４
７を上方へ押し込むだけでよいことは図１から理解でき
るであろう。

【００５４】図３（ｂ）はタップコレット４７だけの縦
断面図で、タップホルダー本体２３から、タップコレッ
ト４７を外した状態を示す。５２は電気回路で、この電
気回路５２と、外套体２１に嵌合した環状のアンテナカ
バー５３の内側の溝に巻き付けたアンテナ５４とでＶＨ
Ｆ帯のＦＭ電波を発信する無線送信器５５を構成してい
る。

【００５５】５４Ａはアンテナ５４の電気回路５２から
の引出し部である。又、５６，５７は外套体２１の外周
溝に設けたＯリングで、アンテナカバー５３に冷却水な
どが入るのを防止する。アンテナカバー５３はプラスチ
ックで作られる。

【００５６】５８は検出器３０と電気回路５２を接続す
るコード、５９は外套体２１の内側に取付けた回路保護
キャップで、コード５８はこの保護キャップ５９の中央
に明けた孔を通して配線される。６０は防水用のＯリン
グである。

【００５７】６１はスポンジのような緩衝部材で、電気
回路５２を振動・衝撃から防止するようにして、外套体
２１の内側に装着する。６２は筒形のバッテリケースで
プラスチックで構成され、シャンク２２の内側に嵌装さ
れる。６３はバッテリケース６２が回らないようにする
回り止めである。６４はバッテリケース６２に収納した
電池、６５は電池６４のプラス電極を電気回路５２に接
続するバッテリ緩衝ばね、６６はバッテリキャップで電
池６４のマイナス電極に接続される。

【００５８】６７はバッテリキャップ６６に電気的に接
触する接触ボールで、止めねじ６８でバッテリキャップ
６６に押し付けられている。６９は接触ボール６７と電
気回路５２とを接続するマイナス側接続電線である。

【００５９】なお電気回路のマイナス側は外套体２１に
接続されている。上述の構成のタップホルダーは、タッ
プコレット４７の下端部にタップ７０を取付け、シャン
ク２２を図示されてない工作機械の主軸のテーパ穴に嵌
着して、駆動回転させる（図５）。

【００６０】タップ７０が被加工物（工作物）７１の下
穴７２に臨んだ状態で主軸が正回転され、軸方向に送り
が与えられると、正回転はシャンク２２、外套体２１、
係合ボール２６、タップホルダー本体２３、トルク伝達
ボール３６、タップコレット本体３４を介してタップ７
０に伝達され、軸方向の送りによって下穴７２にタッピ
ングされる。

【００６１】こうして図５に示すように正常切削がされ
る。このタップが切れなくなって、トルクばね４１で設
定された一定のトルクを越えるトルクがタップ７０にか
かると、タップ７０とタップコレット本体３４がこの過
負荷トルクによる停止トルクを受け、そのために、４個
のトルク伝達ボール３６がトルク伝達環３７のトルク伝
達孔３７Ａから出て、摺動子３９の軸心方向へ移動する
力を生じる。

【００６２】すると、このトルク伝達ボール３６の軸心
方向への力が、摺動子３９の頭部３９Ａのテーパ部と圧
子４０のテーパ部とにかかり、トルクばね４１に抗して
摺動子３９を下方へ、圧子４０を上方へ相対的に移動さ
せる（図６）。タップホルダー本体２３は空転を始め
る。つまり安全機構が働らく。

【００６３】すると、この摺動子３９の下方への移動
に、摺動子３９のロッド上端に当接している検出器３０
のアクチュエータが応動して、検出器３０のマイクロス
イッチが作動し、電気回路５２へ信号を伝える。

【００６４】そこで送信器５５がＶＨＦ帯のＦＭ電波を
送信し、タップの過負荷トルクを警報する。この警報信
号の電波は、工作機械に取付けられた受信器７３に受信
される。受信器７３はこの警報信号を受信すると、工作
機械７４に制御信号を送り、主軸の送りと回転とをタッ
プ折損前に止める。タップホルダー本体２３が空転し始
めて止まるまでに緩衝ばね２７が圧縮されて縮むが、そ
の縮みはわずかですむため、タップ折損が防止される。

【００６５】主軸を逆転させるとともに、軸方向逆に送
り引き上げると、タップ７０が逆転し、上昇する。こう
してタップは加工物から抜き取られる。この抜き取り時
の状態を図７に示す。

【００６６】図８はタッピング加工終了時の状態を示
し、主軸は停止している。受信機からの制御信号を積極
的に有効利用して、機械を停止させた後、退避プログラ
ムを作動させることにより、タップを加工物（ワーク）
から抜きとり、予備のタップホルダーと交換することも
可能である。

【００６７】図９は上記実施例に使う電気系統のブロッ
ク図で、３０と６４及び５２は前記検出器と電池及び電
気回路、５４はアンテナである。７５は後述するエンコ
ーダＩＣである。７６は電圧監視回路で、常時電池６４
の電圧を監視していて、その電圧が一定値以下になる
と、電池がなくなりかけているという電池電圧低下信号
をエンコーダＩＣ７５へ送出する。

【００６８】７７はＩＤスイッチで、タップホルダーの
ＩＤ（識別番号）をセットしておくと、そのＩＤをエン
コーダＩＣに入力する。７８はクリスタル制御のＦＭ発
信回路で、エンコーダＩＣ７５のＤａｔａＯｕｔ（ピ
ン１５）からのシリアル・パルス列を変調信号として変
調したＦＭ・ＶＨＦ電波をアンテナを介して空中へ放射
する。

【００６９】７９はタイマ回路で、検出器３０がタップ
の過負荷で作動する摺動子３９の動きを検出した都度、
検出器３０の信号で起動して一定時間の間エンコーダＩ
Ｃ７５とＦＭ発信回路７８に作動電力を給電する。

【００７０】８０はタイマ回路７９の出力で起動して、
短時間アクティブ“Ｌ”のワンショットパルスを発生す
るワンショット・マルチバイブレータである。図１０は
図９のブロック図の電気回路の一例であり、エンコーダ
ＩＣ７５はモトローラ社製の周知のＭＣ１４５０２６を
用いている。このエンコーダＩＣの内部ブロックを図１
１に示すが、その詳細は周知なので説明は略す。

【００７１】このエンコーダＩＣは、トリナリ（ロー，
ハイ，オープン）５ビットのアドレスコード設定用の入
力端子Ａ₁〜Ａ₅、バイナリ４ビットのデータ入力端子
Ｄ₆〜Ｄ₉をもつリモート・コントロールのインターフ
ェース用エンコーダＩＣである。システムクロックの発
振器はＲ_TC，Ｃ_TC，Ｒ_Sピンに接続する２本の抵抗と１
本のコンデンサで構成する。実施例ではこのシステムク
ロックの発振周波数を４．２ＫＨｚに設定している。

【００７２】ＴＥバー・ピンにワンショット・マルチバ
イブレータ８０からのアクティブ“Ｌ”の信号を与える
ことで、動作を開始する。なお、図１０の実施例では、
アドレスコード設定用の入力端子Ａ₁〜Ａ₅には、それ
ぞれ、ロー，ハイの切替ができるアドレスコード設定用
のスイッチＳ₁〜Ｓ₅が接続されている。そして、これ
らのスイッチＳ₁〜Ｓ₅のグループからなるＩＤスイッ
チを符号７７で示す。

【００７３】このＩＤスイッチ７７は、前記タップホル
ダーの箇別番号（認識番号）をエンコーダＩＣに入力す
るもので、一般にタップホルダー毎に異なる設定がされ
る。タイマ回路７９とワンショット・マルタバイブレー
タ８０は東芝製のＣＭＯＳデュアル・モノステーブル・
マルチバイブレータ４５３８Ｂを用いている。そして、
タイマ回路７９は、検出器３０のマイクロスイッチが摺
動子３９の作動を検出して閉じると、約１秒間だけエン
コーダＩＣ７５とＦＭ発振回路７８に電力を供給する。
又、ワンショット・マルチバイブレータ８０は、タイマ
回路７９の出力から少し遅れてアクティブ“Ｌ”のワン
ショットパルス信号を発生し、エンコーダＩＣ７５のＴ
Ｅバー・ピン（１４ピン）にこのパルス信号を与えるこ
とで、エンコーダＩＣの動作を開始させる。

【００７４】エンコーダＩＣは、動作を開始すると、ア
ドレスコード、データの合計９ビットのエンコードされ
たシリアル・パルス列をＤａｔａＯｕｔ（ピン１５）
に出力する。実施例では、エンコーダＩＣのデータ４ビ
ットのうち、Ｄ₆〜Ｄ₇はローに、Ｄ₈はハイに、Ｄ₉
は電圧監視回路７６の出力に接続されている。従ってＤ
₉ピンは、電池６４の電圧が前記一定以下になると出力
されインバータで反転されてハイになる。

【００７５】エンコーダＩＣ７５は、入力端子Ａ₁〜Ａ
₅とＤ₆〜Ｄ₉の各端子の電圧がハイのときは、幅の広
い二つの連続したパルスを、ローのときは幅の短かい二
つの連続したパルスを出力する。

【００７６】そして、入力端子Ａ₁〜Ａ₅，Ｄ₆〜Ｄ₉
のロー又はハイに対応する第１ビットから第９ビットま
での第１ワードと、その繰返しの第２ワードなどのシリ
アル・パルス列を出力する（図１２）。そして、ＴＥバ
ー・ピン（ピン１４）がアクティブ“Ｌ”の間継続して
繰返す。

【００７７】電圧監視回路７６は周知の集積回路Ｓ−８
０５４ＡＬＲを用いている。エンコーダＩＣ７５を使う
のに、ここではアドレス・コードをＩＤコードに、デー
タをチャンネルとして用い、かつ、そのうちＤ₉端子を
前述のように電池電圧の警報に用いる。ＤａｔａＯｕ
ｔ（ピン１５）に出てくるシリアル・パルス列を変調信
号としてＦＭ発信回路７８の変調入力端子に入れると、
このシリアル・パルス列でＦＳＫ変調されたＶＨＦ電波
がアンテナ５４から空中に放射される。

【００７８】こうして、タップコレット４７がタップの
過負荷トルクを検出して、その安全機構が作動すると、
検出器３０がその作動を検出し、タップホルダーに対応
したＩＤコードを含んだＦＳＫ変調のＶＨＦ電波がアン
テナ５４から放射される。

【００７９】このＶＨＦ電波は、図１３，図１４の受信
器７３で受信される。受信器７３は、工作機械７４に取
付けられている。図１３は受信器７３のブロック図で、
８１はアンテナ、８２は検波回路８２ａを有するＦＭ受
信回路、８３はデコーダＩＣで図１４の内部ブロックに
示すモトローラ社製の周知のデコーダＩＣＭＣ１４５
０２７を用いている。このデコーダＩＣＭＣ１４５０
２７は前述のエンコーダＩＣＭＣ１４５０２６と対で
用いるように市販されているもので、その詳細はエンコ
ーダＩＣＭＣ１４５０２６と共に周知であるので詳細
説明は省略する。

【００８０】８４はアドレス・コードを設定するＩＤス
イッチで、前記無線送信器５５のＩＤスイッチ７７と同
じに設定する。送信器５５から送られてきたアドレス・
コード（ＩＤコード）と、ＩＤスイッチ８４で設定した
アドレス・コード（ＩＤコード）が一致するとデコーダ
ＩＣ８３のＶＴピン（ピン１１）に一致信号が出力され
る。

【００８１】シリアル・パルス列が入っても、アドレス
・コード（ＩＤコード）が一致しなくなると出力はなく
なる。８５は遅延積分回路で、デコーダＩＣ８３の一致
信号が一定時間以上続いているときにだけ出力するよう
にして、雑音などによる誤動作を防止する。デコーダＩ
Ｃ８３は、一致信号を出力すると同時に、４ビットのデ
ータ・コードに該当する信号を出力する。

【００８２】８６は判別回路で、遅延積分回路８５の出
力と、デコーダＩＣ８３のデータ・コードに該当する出
力信号のＡＮＤをとって、出力回路８７とバッテリアラ
ーム８８とへ信号を出す判別回路である。

【００８３】なお、図１４で、デコーダＩＣは、システ
ムクロックとして、パルス分離用の抵抗Ｒ₁、コンデン
サＣ₁、デッド・タイム分離用の抵抗Ｒ₂，コンデンサ
Ｃ₂で構成する。又、データ信号はラッチされてＤ₆〜
Ｄ₉ピンに出てくる。

【００８４】図１５は受信器７３の電気回路である。ア
ンテ８１で受信されたＶＨＦ電波は、ＦＭ受信回路８２
で、高周波増幅、混合、中間周波増幅、検波（複調）さ
れて、シリアル・パルス列としてエンコーダＩＣ８３の
ＤａｔａＩｎ（ピン９）へ入力される。

【００８５】そして、入力されたシリアル・パルス列の
アドレス・コード（ＩＤコード）がＩＤスイッチ８４で
設定したアドレス・コード（ＩＤコード）と一致する
と、ＶＴピン（ピン１１）に一致信号が出力される。こ
の一致信号が一定時間以上継続すると、遅延積分回路８
５の出力が判別回路８６の４つのＡＮＤゲートに入力さ
れる。これら４つのＡＮＤゲートの他の各入力には、デ
コーダＩＣ８３のデータ・コードに該当する出力Ｄ₆〜
Ｄ₉の出力信号が入力される。出力Ｄ₉は、タップホル
ダーの電池６４の電圧信号であって、電池６４が一定以
下の電圧になると、デコーダＩＣ８３の出力ピンＤ
₉（ピン１２）がハイとなる。

【００８６】前記図１０で、送信器５５の電気回路５２
では、エンコーダＩＣのデータ４ビットのうち、Ｄ₆，
Ｄ₇はローに、Ｄ₈はハイに、Ｄ₉は電圧監視回路７４
の出力に接続されているため、デコーダＩＣ８３のデー
タ・コードに該当する出力Ｄ ₆（ピン１５）、Ｄ₇（ピ
ン１４）の出力はローになる。又、出力Ｄ₈（ピン１
３）はハイに、Ｄ₉（ピン１２）は電池６４の電圧が正
常な間はローに、一定値以下に低下するとハイとなる。

【００８７】出力Ｄ₉（ピン１２）の信号は、遅延積分
回路８５の出力とともに判別回路８６の１つのＡＮＤゲ
ートに入力され、このＡＮＤゲートの出力は選択スイッ
チ８６ａを介して、バッテリ・アラーム８８のトランジ
スタ８９のゲートに入力される。トランジスタ８９のコ
レクタ回路には自己保持リレー９０の作動コイル９０ａ
が接続されている。９０ｂはこのリレーの復帰コイル、
９０ｃはメーク接点、９１はリセット用押ボタンスイッ
チである。

【００８８】出力Ｄ₈（ピン１３）の信号は、遅延積分
回路８５の出力とともに判別回路８６の他の１つのＡＮ
Ｄゲートに入力され、このＡＮＤゲートの出力は選択ス
イッチ８６ａを介して、出力回路８７のトランジスタ９
２のゲートへ入力される。トランジスタ９２のコレクタ
回路には自己保持リレー９３の作動コイルが接続されて
いる。自己保持リレー９３の復帰コイルとメーク接点
は、前記リレー９０と同様の構成で、復帰コイルには直
列にリセット用押ボタンスイッチ９４が接続されてい
る。

【００８９】同様に、出力Ｄ₇（ピン１４）と出力Ｄ₆
（ピン１５）の信号はそれぞれ、遅延積分回路８５の出
力とともに、判別回路８６の各ＡＮＤゲートに入力さ
れ、これらのＡＮＤゲートの出力は、それぞれ選択スイ
ッチ８６ａを介して、図示のように、出力回路８７のト
ランジスタ９５と９８の各ゲートに入力される。

【００９０】トランジスタ９５，９８のコレクタ回路に
は、前記トランジスタ９２の場合と同様にリレー９６，
９９の作動コイルが接続され、リレー９６，９９の復帰
コイルにはそれぞれリセット用押ボタンスイッチ９７，
１００が直列に接続されている。

【００９１】なお、出力Ｄ₇（ピン１４）とＤ₆（ピン
１５）は、エンコーダＩＣ７５の該当するデータ・コー
ドがローのため、選択スイッチ８６ａの対応する接点は
開いてあって、やはり、対応するトランジスタ９５，９
８と、自己保持リレー９６，９９は作動しないようにし
てある。

【００９２】今、前記タップコレット４７が、タップ７
０の過負荷により、安全機構を働らかせると、摺動子３
９が作動して、検出器３０が無線送信器５５を起動さ
せ、ＩＤスイッチ７７で設定したアドレス・コードと、
エンコーダＩＣ７５のデータ・コードからなるシリアル
・パルス列がＦＳＫ・ＶＨＳ電波として送信される。

【００９３】これを受信して、ＦＭ受信回路８２は、シ
リアル・パルス列をデコーダＩＣ８３へ出力する。デコ
ーダＩＣ８３は、ＶＴピン（ピン１１）に一致信号を出
力し、これが、遅延積分回路８５から出力され、更に、
デコーダＩＣ８３の出力Ｄ₈（ピン１３）がハイとなる
ため、出力回路８７のトランジスタ９２が導通し、自己
保持リレー９３が作動して自己保持する。こうして、リ
レー９３のメーク接点９３ｃが閉じ、外部のＮＣ装置な
どへ制御信号を出す。又、制御信号を積極的に有効利用
して、機械を停止させたあと、退避プログラムを作動さ
せることにより、タップを加工物（ワーク）から抜きと
り、予備のタップをつけたタップホルダーと交換するこ
とも可能である。

【００９４】なお、タップコレットの安全機構が作動し
て、検出器３０が摺動子３９の作動を検出したときに、
電池６４の電圧が一定値以下に低下していると、電圧監
視回路７６が、エンコーダＩＣ７５のＤ₉（ピン１０）
をハイにするため、受信器７３のデコーダＩＣ８３のＤ
₉（ピン１２）がハイとなり、トランジスタ８９が導通
する。すると自己保持リレー９０が作動して、メーク接
点９０ｃが閉じ、電池電圧低下の警報信号を出力する。

【００９５】このように、電池６４の電圧が低下する
と、無線送信器５５に給電する電池の電力が残り少なく
なるので、電池６４を新品と交換する。受信器７３の出
力回路８７や、バッテリアラーム８８が作動すると、そ
れらの自己保持状態を継続するが、タップコレットを取
付けたタップホルダーの交換や、電池交換などの処置が
すんだあとでは、それぞれのリセット用押ボタンスイッ
チを一時的に押すことで、自己保持リレーを復帰（リセ
ット）することができる。

【００９６】図１６は、本発明の他の実施例で、前記実
施例のような緩衝コイル２７を外套体２１とタップホル
ダー本体２３との間に備えていないタイプのタップホル
ダー、いわゆるリジット・ホルダーに本発明を適用した
実施例である。

【００９７】この実施例では、タップホルダー本体２３
は、その上部が外套体２１の下端に挿入され、ピン２６
Ａで固着される。検出器ブラケット２９の鍔状部分は、
回路保護キャップ５９とタップホルダー本体２３との間
に挾持される。

【００９８】タップコレット４７をタップホルダー本体
２３の先端（図示下端）に着脱可能なことは、図１で説
明した前記実施例と同じである。このように、図１６の
実施例は、図１の実施例とわずかに異なるだけであるの
で、これ以上の説明は省略する。

【００９９】なお、図１６の実施例から容易に理解でき
ることであるが、タップホルダー本体２３と外套体２１
を１つの部品で構成し、その内部に電気回路５２や、電
池６４を配設してもよい。こうすると、ピン２６Ａ、止
め輪２１Ｂ及びカバー２１Ａなどの部品が不要となり、
更に簡単な構造となる。

【０１００】又、通常、タップホルダーの呼称は、上記
実施例で、タップコレット４７を除いたタップホルダー
本体２３と外套体２１及びこれらに装着された部品を言
う場合と、タップコレット４７を含めた図１の全体を言
う場合との２つがあるが、本願発明では、図１に示され
ているものから、タップコレット４７を外した状態の、
上記前者の場合をタップホルダーと呼ぶ。そして、シャ
ンク２２を上部に備えた外套体２１もタップホルダーの
一部品としている。

【０１０１】こう言う呼びかたを、本願発明で使うの
は、安全機構を備えたタップコレット（４７）が、図１
のタップコレット４７以外の部分（つまり本願発明でい
うタップホルダー）と、別にして、独立して販売される
という実情に合わせての表現である。

【０１０２】ところで、上記両実施例では、無線送信器
５５として何れも、ＦＭ・ＶＨＦ送受信器を用いた電波
による無線器を使用したが、電波の代りに赤外線による
光通信を活用できる。

【０１０３】この場合は、タップホルダーに送信用の赤
外線ＬＥＤを設け、検出器３０が作動したときに、この
赤外線ＬＥＤを数拾ＫＨｚで断続発光させる。電池電圧
が低下したときは、この数拾ＫＨｚを違う周波数に変え
るとか、数拾ＫＨｚの光信号をなくしたり出したりする
バースト信号とするようコード化して送信することがで
きる。受信器では、可視光を通さない光学フィルターを
通してシリコン・フォトダイオードで赤外光を受信し、
数拾ＫＨｚの狹帯域フィルターを通して、弁別する。

【０１０４】タップコレット４７は、その下端に異なる
サイズのタップを取付けられるように、補助部材４４の
寸法がタップサイズに応じて異なる。しかし、タップサ
イズの或範囲、例えば２ｍｍから６ｍｍまでのタップコ
レットは、そのタップコレット本体のタップホルダー本
体への装着部の寸法は同じであり、このタップサイズの
範囲で用いるタップホルダーはすべて共通である。

【０１０５】同様に例えば４〜１２ｍｍのタップサイズ
では、タップホルダーは共通で、同一のタップホルダー
を用いている。本発明では、タップコレットの安全機構
がタップにかかる過負荷トルクで作動してその摺動子が
動くと、この動きを、タップホルダーの検出器（３０）
が検出する。そのため、タップのサイズの或範囲、例え
ば上記２〜６ｍｍ又は４〜１２ｍｍの各範囲では、それ
ぞれ、同一の一品種のタップホルダーが共通に使用で
き、しかも、その範囲内ではタップサイズ毎にタップホ
ルダー側でトルク調整を要しない。

【０１０６】これはタップ・コレット側にトルクばねに
よるトルク設定機構が内蔵されているからである。又、
タップコレットのトルク設定は、加工材質を加味して設
定されているため、加工材質ごとのトルク設定も、タッ
プホルダー側では不要であり、この面からも、本発明の
タップホルダーや、それを用いた警報システムは導入が
容易である。

【０１０７】

【発明の効果】本発明のタップホルダーと警報システム
は上述のように構成されているので、タッピング時のタ
ップの過負荷トルクにより、タップコレットの安全機構
が作動すると、直ちに、無線で警報信号を出すことがで
きる。

【０１０８】又、タップホルダー側にはトルク設定の調
整が不要で、タップサイズや加工材質により過負荷トル
クを予め設定したタップコレットをタップホルダーに装
着するだけで、容易に使うことができるため、或範囲の
タップサイズに共通にタップホルダーを用いることが可
能で、その導入が容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】（ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）はタップ
コレットの縦断面図。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図。

【図５】図１の実施例によるタッピング作業の正常切削
時の図。

【図６】同過負荷検出時の図。

【図７】同抜き取り時の図。

【図８】同加工終了時の図。

【図９】実施例の無線送信器のブロック図。

【図１０】図９のブロック図の電気回路図。

【図１１】エンコーダＩＣの内部ブロック図。

【図１２】タイミングチャート。

【図１３】実施例の受信器のブロック図。

【図１４】デコーダＩＣの内部ブロック図。

【図１５】図１３のブロック図の電気回路図。

【図１６】本発明の他の実施例の縦断面図。

【図１７】従来技術の縦断面図。

【図１８】図１７のＤ−Ｄ断面図。

【図１９】図１７の従来技術の異なる態様の図。

【図２０】図１９のＥ−Ｅ断面図。

【図２１】図１７の従来技術の一部を示す分解斜視図。

【図２２】図１７の一部を拡大した図。

【符号の説明】

２２シャンク２３タップホルダー本体３０検出器３４タップコレット本体３６トルク伝達ボール３９摺動子４０圧子４１トルクばね４７タップコレット５５無線送信器６４電池７０タップ７３受信器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タップの過負荷トルクにより作動する摺
動子を有するタップコレットを先端に着脱可能で、かつ
その基端に工作機械の主軸に嵌着するシャンクを備えた
タップホルダーであって、前記摺動子の作動を検出して
電気信号を出す検出器と、この検出器の信号で起動して
警報信号を出力する無線送信器と、この無線送信器に給
電する電池とを内蔵したタップホルダー。
【請求項２】テーパ部を有する摺動子と、この摺動子
のテーパ部に対向するテーパ部を有する圧子と、これら
両テーパ部で押圧挾持されるトルク伝達ボールと、圧子
を摺動子側へ付勢してトルク伝達ボールを押圧挾持する
力を設定するトルクばねを有し、このトルクばねで設定
される一定のトルクを越える過負荷ではトルク伝達ボー
ルがトルクばねに抗して摺動子を移動させると共にタッ
プホルダー本体からタップコレット本体への回転の伝達
を止める安全機構を備えたタップコレットと、請求項１
のタップホルダーとの組合せ。
【請求項３】請求項１のタップホルダーと、このタッ
プホルダーからの警報信号を受信する受信器とからなる
警報システム。