JPH0741519B2 - 過負荷トルク検出装置 - Google Patents
過負荷トルク検出装置Info
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- JPH0741519B2 JPH0741519B2 JP2039274A JP3927490A JPH0741519B2 JP H0741519 B2 JPH0741519 B2 JP H0741519B2 JP 2039274 A JP2039274 A JP 2039274A JP 3927490 A JP3927490 A JP 3927490A JP H0741519 B2 JPH0741519 B2 JP H0741519B2
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- detector
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/04—Arrangements preventing overload of tools, e.g. restricting load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D43/00—Automatic clutches
- F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
- F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/13—Cutting by use of rotating axially moving tool with randomly-actuated stopping means
- Y10T408/14—Responsive to condition of Tool or tool-drive
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、切削中に生じる工具の過負荷トルクを検出
し、工具折損予知を行なうようにした過負荷トルク検出
装置に関する。
し、工具折損予知を行なうようにした過負荷トルク検出
装置に関する。
従来の技術 工具ホルダと一体の基準歯車とこの基準歯車に対し、
切削トルクに比例してねじれを生じる弾性変位部を介し
て連結された変位歯車を夫々別々の近接スイッチのよう
な位相検出器で検出して両歯車の位相差から信号処理部
で切削トルクを推定し、正常工具の場合と比較するもの
（特開昭59−142049号）、 スピンドルに一体装着される回転部材に対し、チャッ
ク取付部材のねじ棒を相対回動可能に螺合し、回転部材
とチャック取付部材間のねじりコイルばねの設定伝達ト
ルクを越えると回転部材とチャック取付部材の位相がず
れ、これによってねじ棒がねじの作用で軸方向に変位し
て過負荷トルクを取出すもの（実公昭54−10060号）な
どがある。
切削トルクに比例してねじれを生じる弾性変位部を介し
て連結された変位歯車を夫々別々の近接スイッチのよう
な位相検出器で検出して両歯車の位相差から信号処理部
で切削トルクを推定し、正常工具の場合と比較するもの
（特開昭59−142049号）、 スピンドルに一体装着される回転部材に対し、チャッ
ク取付部材のねじ棒を相対回動可能に螺合し、回転部材
とチャック取付部材間のねじりコイルばねの設定伝達ト
ルクを越えると回転部材とチャック取付部材の位相がず
れ、これによってねじ棒がねじの作用で軸方向に変位し
て過負荷トルクを取出すもの（実公昭54−10060号）な
どがある。
発明が解決しようとする課題 前記によれば、位相検出器を２つ持つので例えば、切
削層の位相検出器への付着による誤作動が生じ易い。ま
たによれば、過負荷トルク発生時にこれをねじ棒の軸
方向変位として取出すために、回転部材とチャック取付
部材の位相がかなり大きくずれるようにしてあるのでね
じりコイルばねのねじり強さに抗してねじりコイルばね
の設定伝達トルクを大きく越えた場合でないと過負荷ト
ルクを検出できない難点がある。またこのように回転部
材とチャック取付部材の位相が大きくずれるのには時間
がかかるので、瞬時にスピンドルに停止指令が出力され
ない問題もある。
削層の位相検出器への付着による誤作動が生じ易い。ま
たによれば、過負荷トルク発生時にこれをねじ棒の軸
方向変位として取出すために、回転部材とチャック取付
部材の位相がかなり大きくずれるようにしてあるのでね
じりコイルばねのねじり強さに抗してねじりコイルばね
の設定伝達トルクを大きく越えた場合でないと過負荷ト
ルクを検出できない難点がある。またこのように回転部
材とチャック取付部材の位相が大きくずれるのには時間
がかかるので、瞬時にスピンドルに停止指令が出力され
ない問題もある。
課題を解決するための手段 この発明は前記問題を解決するために、ホルダ軸に工具
保持筒をトルク伝達用のばねを介して所定量回動自在に
連結し、ホルダ軸と工具保持筒の一方に設けた検出子
と、他方に設けた検出子の間の回転ずれを検出して工具
の過負荷トルクを検出するようにした工具ホルダにおい
て、両検出子に夫々円周方向に複数の検出表示部を設け
ると共に、一方の検出子の検出表示部間に他方の検出子
の検出表示部を軸方向位置を重ねて臨ませ、一方の検出
子の検出表示部と他方の検出子の検出表示部との間で円
周方向に少なくとも一対の回転ずれの検出域を形成し、
これらの検出域はその円周方向間隔が、ホルダ軸と工具
保持筒間に回転ずれのないときには同一であって、回転
ずれのあるときには一方が所定量拡がり、他方が所定量
縮まるように構成してあり、これらの検出域の回転軌跡
と対向して各検出域の拡がり、縮みを検出するための検
出器を配設し、さらに、前記検出器から出力される各検
出域の円周方向間隔に対応した検出信号により、両検出
域の円周方向間隔の差を求めて、この間隔の差が予め設
定された設定値を越えたときに過負荷トルクの出力信号
を出力するように構成した判別手段を備えて成ることを
特徴とする。
保持筒をトルク伝達用のばねを介して所定量回動自在に
連結し、ホルダ軸と工具保持筒の一方に設けた検出子
と、他方に設けた検出子の間の回転ずれを検出して工具
の過負荷トルクを検出するようにした工具ホルダにおい
て、両検出子に夫々円周方向に複数の検出表示部を設け
ると共に、一方の検出子の検出表示部間に他方の検出子
の検出表示部を軸方向位置を重ねて臨ませ、一方の検出
子の検出表示部と他方の検出子の検出表示部との間で円
周方向に少なくとも一対の回転ずれの検出域を形成し、
これらの検出域はその円周方向間隔が、ホルダ軸と工具
保持筒間に回転ずれのないときには同一であって、回転
ずれのあるときには一方が所定量拡がり、他方が所定量
縮まるように構成してあり、これらの検出域の回転軌跡
と対向して各検出域の拡がり、縮みを検出するための検
出器を配設し、さらに、前記検出器から出力される各検
出域の円周方向間隔に対応した検出信号により、両検出
域の円周方向間隔の差を求めて、この間隔の差が予め設
定された設定値を越えたときに過負荷トルクの出力信号
を出力するように構成した判別手段を備えて成ることを
特徴とする。
作用 過負荷トルクの発生により一対の検出域の一方の間隔が
所定量拡がり、他方の間隔が所定量縮まるのでこれらの
検出域を検出した検出信号を比較（差をとる）すること
によって、変位検出子の回転量の２倍の量が比較結果と
して含まれる。その為、一方の検出子に対する他方の検
出子の回動量を極めて小さく設定しても確実な過負荷ト
ルク検出が行なわれ、過負荷トルク発生時、瞬時に停止
指令等が出力できる。
所定量拡がり、他方の間隔が所定量縮まるのでこれらの
検出域を検出した検出信号を比較（差をとる）すること
によって、変位検出子の回転量の２倍の量が比較結果と
して含まれる。その為、一方の検出子に対する他方の検
出子の回動量を極めて小さく設定しても確実な過負荷ト
ルク検出が行なわれ、過負荷トルク発生時、瞬時に停止
指令等が出力できる。
実施例 第１図に示すように、ホルダ軸１はテーパシャンク2aを
有する本体２、本体２と一体の把持部３、本体２の中心
に軸方向摺動可能に挿通した支持軸４及び支持軸４を前
方（第１図左方）へ付勢するばね５を備えている。ばね
５は後述の工具保持筒のドリル等の工具13に生ずるスラ
スト荷重を受けるもので、一定の設定スラスト荷重を越
えるまでは軸方向後方にたわまない。支持軸４の前端面
は円錐面６に形成されると共に、支持軸４にはスリーブ
７が遊嵌され、スリーブ７の後端面は円錐面８に形成し
てある。これらの円錐面６、８を支承する大、小のピボ
ット玉軸受９、10が工具保持筒20の支承筒21に嵌着して
ある。支持軸４に軸方向前方へ移動不能に装着したスペ
ーサ11とスリーブ７の鍔部7aとの間にはスプリング12が
介装され、このスプリング12のばね力で、２つの円錐面
６、８を介してピボット玉軸受９、10に予圧が付与され
る。このばね力は、ピボット玉軸受９、10による摩擦ト
ルクを必要最小とする予圧となるように設定してある。
支承筒21の前端には工具13を保持するコレットチャック
23が取付けてある。
有する本体２、本体２と一体の把持部３、本体２の中心
に軸方向摺動可能に挿通した支持軸４及び支持軸４を前
方（第１図左方）へ付勢するばね５を備えている。ばね
５は後述の工具保持筒のドリル等の工具13に生ずるスラ
スト荷重を受けるもので、一定の設定スラスト荷重を越
えるまでは軸方向後方にたわまない。支持軸４の前端面
は円錐面６に形成されると共に、支持軸４にはスリーブ
７が遊嵌され、スリーブ７の後端面は円錐面８に形成し
てある。これらの円錐面６、８を支承する大、小のピボ
ット玉軸受９、10が工具保持筒20の支承筒21に嵌着して
ある。支持軸４に軸方向前方へ移動不能に装着したスペ
ーサ11とスリーブ７の鍔部7aとの間にはスプリング12が
介装され、このスプリング12のばね力で、２つの円錐面
６、８を介してピボット玉軸受９、10に予圧が付与され
る。このばね力は、ピボット玉軸受９、10による摩擦ト
ルクを必要最小とする予圧となるように設定してある。
支承筒21の前端には工具13を保持するコレットチャック
23が取付けてある。
支承筒21には連結筒24が外周に一体螺合され、この連結
筒24にはトルク伝達用のねじりコイルばね25の一端が接
続され、ばね他端は前記把持部３に連結してある。この
連結筒24には第２図に示すように、上下２本の位置決め
ピン26が植設され、この位置決めピン26と係脱する多数
の係止孔27を有する検出リング28が把持部３との間に介
装したばね29により前方へ付勢してある。従ってねじり
コイルばね25のねじり強さは、検出リング28をばね力に
抗して後方（第１図右方）へ動かして係止孔27と位置決
めピン26の係合を外し、その状態で支承筒21と連結筒24
を円周方向へ回動した後、検出リング28の係止孔27と位
置決めピン26を係合させることにより調整される。検出
リング28の外周には第３図に示すように、複数個の凹部
30（本図では３個）が削設されてその間が円周方向に等
角度間隔（第４図に示す角度θ（120度）おき）の３つ
の変位検出子31に形成されている。第４図に示すように
変位検出子31は工具ホルダの回転方向両縁が後述の近接
スイッチ45による検出開始又は検出終了を示す検出表示
部32、33となっている。
筒24にはトルク伝達用のねじりコイルばね25の一端が接
続され、ばね他端は前記把持部３に連結してある。この
連結筒24には第２図に示すように、上下２本の位置決め
ピン26が植設され、この位置決めピン26と係脱する多数
の係止孔27を有する検出リング28が把持部３との間に介
装したばね29により前方へ付勢してある。従ってねじり
コイルばね25のねじり強さは、検出リング28をばね力に
抗して後方（第１図右方）へ動かして係止孔27と位置決
めピン26の係合を外し、その状態で支承筒21と連結筒24
を円周方向へ回動した後、検出リング28の係止孔27と位
置決めピン26を係合させることにより調整される。検出
リング28の外周には第３図に示すように、複数個の凹部
30（本図では３個）が削設されてその間が円周方向に等
角度間隔（第４図に示す角度θ（120度）おき）の３つ
の変位検出子31に形成されている。第４図に示すように
変位検出子31は工具ホルダの回転方向両縁が後述の近接
スイッチ45による検出開始又は検出終了を示す検出表示
部32、33となっている。
３つの凹部30内へ向かって、保持部３から３つの基準検
出子34が突設されている。各基準検出子34は第４図に示
すように中央が突出した階段状を成し、中央突出部35の
回転方向両縁が後述の近接スイッチ45による検出開始又
は検出終了を示す一対の検出表示部36、37となってお
り、回転方向120度の間に一対の検出表示部36、37と、
これらの検出表示部36,37と軸方向位置を重ねて臨んで
いる、対応する１対の検出表示部32、33との間で一対の
回転ずれの検出域38、39が形成され、このような検出域
38、39が三対設けてある。これらの検出域38、39を検出
した時近接スイッチ45はOFFとなる。１つの基準検出子
の低段部40の一側面には変位検出子31の一側に設けた斜
面31aと係合する斜面40aが形成してあり、前記ねじりコ
イルばね25のねじり力で両斜面31a、40aが当接している
時、低段部40の他側面40bと対向する検出表示部33との
間には僅かな円周方向の遊び（第４のａ、絶対値2aに対
応するパルスカウント値が後述の設定値ｔより大となる
ようにしてある）があるようにしてあり、前記一対の検
出域38、39と中央突出部35及び変位検出子31の円周方向
長さＬは全て同じ（30度）に設定してある。前記斜面31
a、40aは過負荷スラスト過重で変位検出子31が軸方向後
方へ移動するとこれを、変位検出子31の回動としてとら
えるためのものである。
出子34が突設されている。各基準検出子34は第４図に示
すように中央が突出した階段状を成し、中央突出部35の
回転方向両縁が後述の近接スイッチ45による検出開始又
は検出終了を示す一対の検出表示部36、37となってお
り、回転方向120度の間に一対の検出表示部36、37と、
これらの検出表示部36,37と軸方向位置を重ねて臨んで
いる、対応する１対の検出表示部32、33との間で一対の
回転ずれの検出域38、39が形成され、このような検出域
38、39が三対設けてある。これらの検出域38、39を検出
した時近接スイッチ45はOFFとなる。１つの基準検出子
の低段部40の一側面には変位検出子31の一側に設けた斜
面31aと係合する斜面40aが形成してあり、前記ねじりコ
イルばね25のねじり力で両斜面31a、40aが当接している
時、低段部40の他側面40bと対向する検出表示部33との
間には僅かな円周方向の遊び（第４のａ、絶対値2aに対
応するパルスカウント値が後述の設定値ｔより大となる
ようにしてある）があるようにしてあり、前記一対の検
出域38、39と中央突出部35及び変位検出子31の円周方向
長さＬは全て同じ（30度）に設定してある。前記斜面31
a、40aは過負荷スラスト過重で変位検出子31が軸方向後
方へ移動するとこれを、変位検出子31の回動としてとら
えるためのものである。
前記検出域38、39を検出する近接スイッチ（検出器）45
は、第１図に示すように主軸ヘッド15の前面に固着した
ブラケット16に１個取付けてあり、前記検出域38,39の
回転軌跡と対向している。この近接スイッチ45からの信
号は第５図に示す過負荷トルク（又はスラスト荷重）の
判別手段50へ送られるようにしてある。
は、第１図に示すように主軸ヘッド15の前面に固着した
ブラケット16に１個取付けてあり、前記検出域38,39の
回転軌跡と対向している。この近接スイッチ45からの信
号は第５図に示す過負荷トルク（又はスラスト荷重）の
判別手段50へ送られるようにしてある。
判別手段50において、51は周波数−電圧変換器52と電圧
−周波数変換器53により近接スイッチ45からの信号パル
スを平均し、所定倍数逓倍してスピンドル17の１回転で
所定数の基準パルスを発生するようにしたスピンドル角
度パルス発生器、54は近接スイッチ45の信号の立下りで
立上り、立上りで立下がる（近接スイッチ45がOFFの間
開く）ゲート回路、55はゲート回路54が開いている間に
入力されてくるスピンドル角度パルスPSを加算又は減算
するカウンター、56は近接スイッチ45のON、OFF信号の
１周期でカウンター55に対する加算又は減算指令を切換
えると共に、立上りで判定指令信号を比較回路57へ出力
する加算、減算切換回路、57は判定指令があった時にカ
ウンター55内のカウント値が設定回路58で予め設定され
る設定値ｔを越えたかを判定する比較回路、59は比較回
路57で判定後に前記カウンター55をリセットするリセッ
ト回路、60は比較回路57での比較結果が設定値ｔを越え
たときに過負荷トルク（又はスラスト）検出信号を出力
信号として出力する出力回路である。前記設定値ｔは切
削前の無負荷時に近接スイッチ45が前記一対の検出域3
8、39を検出した時のカウンター55のパルスカウント値
の差に許容値を加えたものが設定される。製作誤差がな
いとすると、この実施例では一対の検出域38、39でのパ
ルスカウント値の差はゼロとなる。尚、スピンドル角度
パルPSは他にスピンドル17の駆動用サーボモータのエン
コーダ出力を用いても良い。また、スピンドル角度パル
スPSに代えて一定周波数で時間パルスを出力するように
し、これをカウンターでカウントして前記一対の検出域
38、39のカウント値の差が設定値ｔを越えたら過負荷の
出力信号を出力しても良い。この場合、設定値はスピン
ドル17の回転速度に依存するので、回転速度に対する補
正が必要である。
−周波数変換器53により近接スイッチ45からの信号パル
スを平均し、所定倍数逓倍してスピンドル17の１回転で
所定数の基準パルスを発生するようにしたスピンドル角
度パルス発生器、54は近接スイッチ45の信号の立下りで
立上り、立上りで立下がる（近接スイッチ45がOFFの間
開く）ゲート回路、55はゲート回路54が開いている間に
入力されてくるスピンドル角度パルスPSを加算又は減算
するカウンター、56は近接スイッチ45のON、OFF信号の
１周期でカウンター55に対する加算又は減算指令を切換
えると共に、立上りで判定指令信号を比較回路57へ出力
する加算、減算切換回路、57は判定指令があった時にカ
ウンター55内のカウント値が設定回路58で予め設定され
る設定値ｔを越えたかを判定する比較回路、59は比較回
路57で判定後に前記カウンター55をリセットするリセッ
ト回路、60は比較回路57での比較結果が設定値ｔを越え
たときに過負荷トルク（又はスラスト）検出信号を出力
信号として出力する出力回路である。前記設定値ｔは切
削前の無負荷時に近接スイッチ45が前記一対の検出域3
8、39を検出した時のカウンター55のパルスカウント値
の差に許容値を加えたものが設定される。製作誤差がな
いとすると、この実施例では一対の検出域38、39でのパ
ルスカウント値の差はゼロとなる。尚、スピンドル角度
パルPSは他にスピンドル17の駆動用サーボモータのエン
コーダ出力を用いても良い。また、スピンドル角度パル
スPSに代えて一定周波数で時間パルスを出力するように
し、これをカウンターでカウントして前記一対の検出域
38、39のカウント値の差が設定値ｔを越えたら過負荷の
出力信号を出力しても良い。この場合、設定値はスピン
ドル17の回転速度に依存するので、回転速度に対する補
正が必要である。
さて、前述のような構成によれば、正常切削時ホルダ軸
１の回転はねじりコイルばね25を介して工具保持筒20へ
伝えられ加工が行なわれる。近接スイッチ45からはON、
OFF信号が繰り返し出力される。検出域38ではOFF（第６
図A1）となり、この間にゲート回路54が開き（第６図A
2）加算、減算切換回路56の加算指令（第６図A3）のも
とにカウンター55内にスピンドル角度パルスPSが加算さ
れ（第６図A4）、近接スイッチ45が中央突出部35を検出
してONとなると（第６図A5）ゲート回路54が閉じ（第６
図A6）減算に切換わり（第６図A7）、再び近接スイッチ
45が検出域39を検出してOFFとなると（第６図A8）カウ
ンター55内に先程加算したパルスカウント値からスピン
ドル角度パルスPSを減じ（第６図A9）、近接スイッチ45
が変位検出子31を検出してONとなると（第６図A10）、
判定指令信号が出力されてカウンター55内のカウント値
が設定値ｔと比較される。正常加工の場合、ねじりコイ
ルばね25により変位検出子31と基準検出子34の斜面31
a、34aが当接した状態なので検出域38、39の長さは同一
であるからカウンター55内のカウント値はゼロとなり、
過負荷トルクの出力信号は出されない。
１の回転はねじりコイルばね25を介して工具保持筒20へ
伝えられ加工が行なわれる。近接スイッチ45からはON、
OFF信号が繰り返し出力される。検出域38ではOFF（第６
図A1）となり、この間にゲート回路54が開き（第６図A
2）加算、減算切換回路56の加算指令（第６図A3）のも
とにカウンター55内にスピンドル角度パルスPSが加算さ
れ（第６図A4）、近接スイッチ45が中央突出部35を検出
してONとなると（第６図A5）ゲート回路54が閉じ（第６
図A6）減算に切換わり（第６図A7）、再び近接スイッチ
45が検出域39を検出してOFFとなると（第６図A8）カウ
ンター55内に先程加算したパルスカウント値からスピン
ドル角度パルスPSを減じ（第６図A9）、近接スイッチ45
が変位検出子31を検出してONとなると（第６図A10）、
判定指令信号が出力されてカウンター55内のカウント値
が設定値ｔと比較される。正常加工の場合、ねじりコイ
ルばね25により変位検出子31と基準検出子34の斜面31
a、34aが当接した状態なので検出域38、39の長さは同一
であるからカウンター55内のカウント値はゼロとなり、
過負荷トルクの出力信号は出されない。
工具13の切れ味が悪くなるか、もしくは切粉づまり等に
よるトルクがねじりコイルばね25で設定した伝達トルク
を越えると、変位検出子31が基準検出子34に対して回転
遅れを生じ、相対的に基準検出子34が第４図に示す遊び
ａだけ回転して低段部40の側面40bが検出表示部33に当
接する。この相対回動により検出域38の円周方向長さは
Ｌ−ａに、また検出域39の円周方向長さはＬ＋ａとな
る。従って検出域38で加算し（第６図B1）、検出域39で
減算（第６図B2）した結果は−2a（第６図B3）となり、
その絶対値は設定値ｔより大となるので出力回路60から
過負荷トルクの出力信号Ｃが出力される。この過負荷ト
ルクの出力信号Ｃによって、スピンド駆動モータに停止
指令を出力したり、あるいは、ステップバック動作を指
令したり、更にはこの出力信号を計数する寿命カウンタ
を設けておき、寿命カウンタ内の計数値が所定回数を越
えたときに、加工途中でもその工具と同一の新しい工具
に工具交換を行なう。近接スイッチ45の検出タイミング
によっては検出域39で加算し（第６図B4）、検出域38で
減算する（第６図B5）こともあり、この場合でも比較結
果（差）の絶対値は2a（第６図B6）となるので設定値ｔ
との比較により過負荷トルクの検出が行なわれることに
なる。尚、上記した判別手段50はコンピュータによって
ソフトウェア的に処理しても良い。
よるトルクがねじりコイルばね25で設定した伝達トルク
を越えると、変位検出子31が基準検出子34に対して回転
遅れを生じ、相対的に基準検出子34が第４図に示す遊び
ａだけ回転して低段部40の側面40bが検出表示部33に当
接する。この相対回動により検出域38の円周方向長さは
Ｌ−ａに、また検出域39の円周方向長さはＬ＋ａとな
る。従って検出域38で加算し（第６図B1）、検出域39で
減算（第６図B2）した結果は−2a（第６図B3）となり、
その絶対値は設定値ｔより大となるので出力回路60から
過負荷トルクの出力信号Ｃが出力される。この過負荷ト
ルクの出力信号Ｃによって、スピンド駆動モータに停止
指令を出力したり、あるいは、ステップバック動作を指
令したり、更にはこの出力信号を計数する寿命カウンタ
を設けておき、寿命カウンタ内の計数値が所定回数を越
えたときに、加工途中でもその工具と同一の新しい工具
に工具交換を行なう。近接スイッチ45の検出タイミング
によっては検出域39で加算し（第６図B4）、検出域38で
減算する（第６図B5）こともあり、この場合でも比較結
果（差）の絶対値は2a（第６図B6）となるので設定値ｔ
との比較により過負荷トルクの検出が行なわれることに
なる。尚、上記した判別手段50はコンピュータによって
ソフトウェア的に処理しても良い。
このように過負荷トルクの判別において、変位検出子31
と基準検出子34の相対回動量（遊び）の２倍の値が比較
結果として出力されてくるため、相対回動量の値を極め
て小さくしても過負荷トルクの検出が行なわれることに
なる。従ってねじりコイルばね25で設定した伝達トルク
を僅かに越えた場合でも、瞬時にこれを検出してその後
の対応動作に移ることができる。
と基準検出子34の相対回動量（遊び）の２倍の値が比較
結果として出力されてくるため、相対回動量の値を極め
て小さくしても過負荷トルクの検出が行なわれることに
なる。従ってねじりコイルばね25で設定した伝達トルク
を僅かに越えた場合でも、瞬時にこれを検出してその後
の対応動作に移ることができる。
次に工具摩耗により、過負荷スラスト荷重が工具13に生
じた場合について説明する。ばね５による設定スラスト
荷重を越える過負荷スラスト荷重が工具13に生じるまで
はばね５は後方へたわまず、変位検出子31と基準検出子
34とは第４図に示す関係にある。工具13に過負荷スラス
ト荷重が生じると、工具保持筒20と共にい支持軸４が本
体２に対して後退する。これにより変位検出子31が基準
検出子34に対して後退し、斜面31aと斜面34aとの係合に
より変位検出子31が基準検出子34に対して回転方向と逆
方向へ所定角度（本実施例の場合遊びａ）だけ回動す
る。この回動によって前記したと同様に検出域38、39間
でカウントされるパルス数に差が生じるので、これによ
り過負荷トルク荷重の検出信号が出力信号として出力さ
れる。
じた場合について説明する。ばね５による設定スラスト
荷重を越える過負荷スラスト荷重が工具13に生じるまで
はばね５は後方へたわまず、変位検出子31と基準検出子
34とは第４図に示す関係にある。工具13に過負荷スラス
ト荷重が生じると、工具保持筒20と共にい支持軸４が本
体２に対して後退する。これにより変位検出子31が基準
検出子34に対して後退し、斜面31aと斜面34aとの係合に
より変位検出子31が基準検出子34に対して回転方向と逆
方向へ所定角度（本実施例の場合遊びａ）だけ回動す
る。この回動によって前記したと同様に検出域38、39間
でカウントされるパルス数に差が生じるので、これによ
り過負荷トルク荷重の検出信号が出力信号として出力さ
れる。
この実施例では過負荷スラスト荷重を検出するのに変位
検出子31の軸方向移動を変位検出子31の回転として取出
し、過負荷トルクの検出を行なう近接スイッチ45により
検出するようにしたので、過負荷スラスト荷重検出用に
別に検出スイッチを設けなくても良い。
検出子31の軸方向移動を変位検出子31の回転として取出
し、過負荷トルクの検出を行なう近接スイッチ45により
検出するようにしたので、過負荷スラスト荷重検出用に
別に検出スイッチを設けなくても良い。
他の実施例 第７図に変位検出子31と基準検出子34の形状の他の例を
示す。尚、本実施例では前記実施例において過負荷スラ
スト荷重の検出のための構造（第１図の支持軸４とばね
５による支持軸４の摺動構造、検出子31、34の間の斜面
31a、40a）が省略してあり、支持軸４は本体２と一体に
してあるものとする。検出リング28の変位検出子31の円
周方向間隔の遠い一対の検出表示部32、33間の円周方向
の長さは間隔の短い一対の検出表示部32、33間の長さＬ
の３倍に設定してある。各変位検出子31の円周方向長さ
は同一（15度）に設定してある。一方、基準検出子34の
一対の検出表示部36、37が前記一対の検出表示部32、33
間に挟まれており、回転方向後方の突出部34aとこれと
対応する変位検出子31が前記実施例同様にねじりコイル
ばねで当接している状態で、回転方向前方の突出部34b
とこれに対応する変位検出子31との間に近接スイッチ45
の動作特性から決定され、近接スイッチ45では検出でき
ない隙間（円周方向の遊び）ｂが設けてあり、一対の変
位検出子31と突出部34a、34bによって一対の検出域38、
39が形成される。前記隙間ｂの２倍の絶対値2bに対応す
るスピンドル角度パルス数が設定値ｔより大となるよう
にしてある。この検出域38、39は前記の長さＬと同一と
してあり、夫々近接スイッチ45により検出され近接スイ
ッチ45がON信号を出力する。過負荷トルクが生じると基
準検出子34が前記遊びｂだけ相対回動し、検出域38の長
さはＬ−ｂに、検出域39はＬ＋ｂとなる。従って、近接
スイッチ45が検出域38を検出してON信号を出力している
間にスピンドル角度パルスを加算し、検出域39を検出し
てON信号を出力している間に減算すればカウンター55の
カウント値の絶対値は量2bに対応するスピンドル角度パ
ルス数となり、この値は許容負荷トルクの設定値ｔより
大であるので過負荷トルクの検出信号が得られることに
なる。
示す。尚、本実施例では前記実施例において過負荷スラ
スト荷重の検出のための構造（第１図の支持軸４とばね
５による支持軸４の摺動構造、検出子31、34の間の斜面
31a、40a）が省略してあり、支持軸４は本体２と一体に
してあるものとする。検出リング28の変位検出子31の円
周方向間隔の遠い一対の検出表示部32、33間の円周方向
の長さは間隔の短い一対の検出表示部32、33間の長さＬ
の３倍に設定してある。各変位検出子31の円周方向長さ
は同一（15度）に設定してある。一方、基準検出子34の
一対の検出表示部36、37が前記一対の検出表示部32、33
間に挟まれており、回転方向後方の突出部34aとこれと
対応する変位検出子31が前記実施例同様にねじりコイル
ばねで当接している状態で、回転方向前方の突出部34b
とこれに対応する変位検出子31との間に近接スイッチ45
の動作特性から決定され、近接スイッチ45では検出でき
ない隙間（円周方向の遊び）ｂが設けてあり、一対の変
位検出子31と突出部34a、34bによって一対の検出域38、
39が形成される。前記隙間ｂの２倍の絶対値2bに対応す
るスピンドル角度パルス数が設定値ｔより大となるよう
にしてある。この検出域38、39は前記の長さＬと同一と
してあり、夫々近接スイッチ45により検出され近接スイ
ッチ45がON信号を出力する。過負荷トルクが生じると基
準検出子34が前記遊びｂだけ相対回動し、検出域38の長
さはＬ−ｂに、検出域39はＬ＋ｂとなる。従って、近接
スイッチ45が検出域38を検出してON信号を出力している
間にスピンドル角度パルスを加算し、検出域39を検出し
てON信号を出力している間に減算すればカウンター55の
カウント値の絶対値は量2bに対応するスピンドル角度パ
ルス数となり、この値は許容負荷トルクの設定値ｔより
大であるので過負荷トルクの検出信号が得られることに
なる。
発明の効果 以上のようにこの発明の装置によれば、工具保持筒とホ
ルダ軸に夫々設けた検出子に夫々円周方向に複数の検出
表示部を設けると共に、一方の検出子の検出表示部間に
他方の検出子の検出表示部を軸方向位置を重ねて臨ま
せ、一方の検出子の検出表示部と他方の検出子の検出表
示部との間で円周方向に少なくとも一対の回転ずれの検
出域を形成し、これらの検出域はその円周方向間隔が、
ホルダ軸と工具保持筒間に回転ずれのないときには同一
であって、回転ずれのあるときには一方が所定量拡が
り、他方が所定量縮まるように構成してあり、これらの
検出域の回転軌跡と対向して各検出域の拡がり、縮みを
検出するための検出器を配設し、さらに、前記検出器か
ら出力される各検出域の円周方向間隔に対応した検出信
号により、両検出域の円周方向間隔の差を求めて、この
間隔の差が予め設定された設定値を越えたときに過負荷
トルクの出力信号を出力するように構成したので、回転
ずれがあったときには、一方の検出子に対する他方の検
出子の回動量の２倍の量を両検出子の回転ずれの差とし
て求めることができ、回動量を極めて小さく設定して
も、確実な過負荷検出ができ、ばねの設定トルク値を僅
かに越えた場合にも瞬時にこれを検出できて工具の折損
予知が確実となる。さらに、両検出子の検出表示部が軸
方向位置を重ねるように互いに臨ませてあるので、検出
器を１つ設けるだけで良く、構成が簡易と成り、かつ、
切粉等の付着も、検出スイッチが２つの場合よりも少な
くなり、誤作動を少なくし得る。
ルダ軸に夫々設けた検出子に夫々円周方向に複数の検出
表示部を設けると共に、一方の検出子の検出表示部間に
他方の検出子の検出表示部を軸方向位置を重ねて臨ま
せ、一方の検出子の検出表示部と他方の検出子の検出表
示部との間で円周方向に少なくとも一対の回転ずれの検
出域を形成し、これらの検出域はその円周方向間隔が、
ホルダ軸と工具保持筒間に回転ずれのないときには同一
であって、回転ずれのあるときには一方が所定量拡が
り、他方が所定量縮まるように構成してあり、これらの
検出域の回転軌跡と対向して各検出域の拡がり、縮みを
検出するための検出器を配設し、さらに、前記検出器か
ら出力される各検出域の円周方向間隔に対応した検出信
号により、両検出域の円周方向間隔の差を求めて、この
間隔の差が予め設定された設定値を越えたときに過負荷
トルクの出力信号を出力するように構成したので、回転
ずれがあったときには、一方の検出子に対する他方の検
出子の回動量の２倍の量を両検出子の回転ずれの差とし
て求めることができ、回動量を極めて小さく設定して
も、確実な過負荷検出ができ、ばねの設定トルク値を僅
かに越えた場合にも瞬時にこれを検出できて工具の折損
予知が確実となる。さらに、両検出子の検出表示部が軸
方向位置を重ねるように互いに臨ませてあるので、検出
器を１つ設けるだけで良く、構成が簡易と成り、かつ、
切粉等の付着も、検出スイッチが２つの場合よりも少な
くなり、誤作動を少なくし得る。
第１図はこの発明装置に用いる工具ホルダの断面図、第
２図は第１図のII−II断面図、第３図は第１図のIII−I
II断面図、第４図は基準検出子と変位検出子の円周方向
展開図、第５図は判別手段のブロック図、第６図は信号
関係図、第７図は基準検出子と変位検出子の他の実施例
である。 １……ホルダ軸、20……工具保持筒、25……ねじりコイ
ルばね、31……変位検出子、32、33、36、37……検出表
示部、34……基準検出子、38、39……検出域、45……近
接スイッチ、50……判別手段
２図は第１図のII−II断面図、第３図は第１図のIII−I
II断面図、第４図は基準検出子と変位検出子の円周方向
展開図、第５図は判別手段のブロック図、第６図は信号
関係図、第７図は基準検出子と変位検出子の他の実施例
である。 １……ホルダ軸、20……工具保持筒、25……ねじりコイ
ルばね、31……変位検出子、32、33、36、37……検出表
示部、34……基準検出子、38、39……検出域、45……近
接スイッチ、50……判別手段
Claims (1)
- 【請求項１】ホルダ軸に工具保持筒をトルク伝達用のば
ねを介して所定量回動自在に連結し、ホルダ軸と工具保
持筒の一方に設けた検出子と、他方に設けた検出子の間
の回転ずれを検出して工具の過負荷トルクを検出するよ
うにした工具ホルダにおいて、両検出子に夫々円周方向
に複数の検出表示部を設けると共に、一方の検出子の検
出表示部間に他方の検出子の検出表示部を軸方向位置を
重ねて臨ませ、一方の検出子の検出表示部と他方の検出
子の検出表示部との間で円周方向に少なくとも一対の回
転ずれの検出域を形成し、これらの検出域はその円周方
向間隔が、ホルダ軸と工具保持筒間に回転ずれのないと
きには同一であって、回転ずれのあるときには一方が所
定量拡がり、他方が所定量縮まるように構成してあり、
これらの検出域の回転軌跡と対向して各検出域の拡が
り、縮みを検出するための検出器を配設し、さらに、前
記検出器から出力される各検出域の円周方向間隔に対応
した検出信号により、両検出域の円周方向間隔の差を求
めて、この間隔の差が予め設定された設定値を越えたと
きに過負荷トルクの出力信号を出力するように構成した
判別手段を備えて成ることを特徴とする過負荷トルク検
出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039274A JPH0741519B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 過負荷トルク検出装置 |
| KR1019900020624A KR930011854B1 (ko) | 1990-02-20 | 1990-12-14 | 공구의 과부하 검출장치 |
| US07/657,164 US5155473A (en) | 1990-02-20 | 1991-02-15 | Torque and thrust overload detection system for a machine tool |
| DE69102302T DE69102302T2 (de) | 1990-02-20 | 1991-02-19 | System zur Überlastbestimmung für das Werkzeug in einer Maschine. |
| EP91102372A EP0443534B1 (en) | 1990-02-20 | 1991-02-19 | Overload detection system for a machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039274A JPH0741519B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 過負荷トルク検出装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3022979A Division JP2751643B2 (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | 工具ホルダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281148A JPH03281148A (ja) | 1991-12-11 |
| JPH0741519B2 true JPH0741519B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=12548584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039274A Expired - Fee Related JPH0741519B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 過負荷トルク検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5155473A (ja) |
| EP (1) | EP0443534B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0741519B2 (ja) |
| KR (1) | KR930011854B1 (ja) |
| DE (1) | DE69102302T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020060196A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 過負荷保護機構を備えた動力伝達機構 |
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| JP3644129B2 (ja) * | 1996-05-20 | 2005-04-27 | ブラザー工業株式会社 | 切削加工装置およびその異常検出方法 |
| DE19646381A1 (de) * | 1996-11-11 | 1998-05-14 | Hilti Ag | Handgerät |
| DE19646382A1 (de) * | 1996-11-11 | 1998-05-14 | Hilti Ag | Handgerät |
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| US4208904A (en) * | 1978-07-17 | 1980-06-24 | Resco, Inc. | Method of measuring long shaft torque |
| EP0038886A1 (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-04 | Kenji Machida | Critical torque detector |
| US4488443A (en) * | 1983-01-20 | 1984-12-18 | Simmonds Precision Products, Inc. | Expanded range monopole torque measuring system |
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-
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- 1990-02-20 JP JP2039274A patent/JPH0741519B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-14 KR KR1019900020624A patent/KR930011854B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-02-15 US US07/657,164 patent/US5155473A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-19 EP EP91102372A patent/EP0443534B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-19 DE DE69102302T patent/DE69102302T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020060196A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 過負荷保護機構を備えた動力伝達機構 |
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|---|---|
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| DE69102302T2 (de) | 1994-09-22 |
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| US5155473A (en) | 1992-10-13 |
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| KR930011854B1 (ko) | 1993-12-21 |
| KR910015364A (ko) | 1991-09-30 |
| EP0443534A1 (en) | 1991-08-28 |
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