JPH11114707A - ツールクランプ異常検知装置 - Google Patents
ツールクランプ異常検知装置Info
- Publication number
- JPH11114707A JPH11114707A JP28483297A JP28483297A JPH11114707A JP H11114707 A JPH11114707 A JP H11114707A JP 28483297 A JP28483297 A JP 28483297A JP 28483297 A JP28483297 A JP 28483297A JP H11114707 A JPH11114707 A JP H11114707A
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- Japan
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- vibration
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- detecting device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械におけるツールのクランプ状態の異
常又はツールそのもののアンバランスから惹起される種
々の弊害を防止するためのツールクランプ異常検知装置
を提供する。 【解決手段】 非回転部材であるハウジングに設けた振
動センサで、該ハウジング内に回転自在に軸受けされる
主軸のテーパ孔にクランプされたツールの回転時の振動
を測定することによりツールクランプの異常を検知す
る。
常又はツールそのもののアンバランスから惹起される種
々の弊害を防止するためのツールクランプ異常検知装置
を提供する。 【解決手段】 非回転部材であるハウジングに設けた振
動センサで、該ハウジング内に回転自在に軸受けされる
主軸のテーパ孔にクランプされたツールの回転時の振動
を測定することによりツールクランプの異常を検知す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ツールクランプ異
常検知装置に関し、さらに詳しくはツールのクランプ状
態の異常又はツールそのもののアンバランスから惹起さ
れる種々の弊害を防止するためのツールクランプ異常検
知装置に関する。
常検知装置に関し、さらに詳しくはツールのクランプ状
態の異常又はツールそのもののアンバランスから惹起さ
れる種々の弊害を防止するためのツールクランプ異常検
知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械においてツールホルダのシャン
クが主軸ヘッドの主軸のテーパ面内に正しく挿入されて
クランプされた状態で、主軸の回転がツールホルダを介
してツールに伝達されることが期待されている。
クが主軸ヘッドの主軸のテーパ面内に正しく挿入されて
クランプされた状態で、主軸の回転がツールホルダを介
してツールに伝達されることが期待されている。
【０００３】しかしながら、かかる状態が常時保たれる
ことは、困難であり、異常状態で主軸が回転することに
よりツールたる刃具が折損したりするなどの事故が発生
する。 そこで、従来から種々の工夫がなされてきた。
第一に、円筒状ケーシングにより回転自在に軸受けされ
るスピンドルと、このスピンドルの軸孔内に内挿され、
スピンドルと一体に回転し、かつその先端に工具ホルダ
の底部をグリツプするチャツク部を備えた中心軸と、こ
の中心軸を後方側に付勢するばね手段と、上記中心軸を
進退動作させ、チャツク部が工具をクランプするかある
いはアンクランプするかを制御する進退可能な油圧シリ
ンダのピストンロツドとから構成される工作機械用スピ
ンドルにおいて、前記油圧シリンダのピストンロツドの
軸孔に前方向にばね付勢された異常検出軸が内挿され、
チャツク部異常時、油圧シリンダのピストンロツドが後
退位置にあるとき、異常検出軸の前端が中心軸の後端と
当接し、中心軸に押圧され、異常検出軸の後端が所定位
置まで後退し、この後退により異常を検知する異常検出
用スイツチを設けたことを特徴とする工作機械用スピン
ドルにおける工具クランプ異常検出装置が提案されてい
る（実公平４ー５１９２２号公報）。
ことは、困難であり、異常状態で主軸が回転することに
よりツールたる刃具が折損したりするなどの事故が発生
する。 そこで、従来から種々の工夫がなされてきた。
第一に、円筒状ケーシングにより回転自在に軸受けされ
るスピンドルと、このスピンドルの軸孔内に内挿され、
スピンドルと一体に回転し、かつその先端に工具ホルダ
の底部をグリツプするチャツク部を備えた中心軸と、こ
の中心軸を後方側に付勢するばね手段と、上記中心軸を
進退動作させ、チャツク部が工具をクランプするかある
いはアンクランプするかを制御する進退可能な油圧シリ
ンダのピストンロツドとから構成される工作機械用スピ
ンドルにおいて、前記油圧シリンダのピストンロツドの
軸孔に前方向にばね付勢された異常検出軸が内挿され、
チャツク部異常時、油圧シリンダのピストンロツドが後
退位置にあるとき、異常検出軸の前端が中心軸の後端と
当接し、中心軸に押圧され、異常検出軸の後端が所定位
置まで後退し、この後退により異常を検知する異常検出
用スイツチを設けたことを特徴とする工作機械用スピン
ドルにおける工具クランプ異常検出装置が提案されてい
る（実公平４ー５１９２２号公報）。
【０００４】第二に、ツールホルダのシャンクと主軸の
ヘツド側のテーパ面との密着状態を調べるために該シャ
ンクと該テーパ面とのあいだに圧縮エアを供給して圧縮
エアの圧力変化により検知する手段が提案されている。
ヘツド側のテーパ面との密着状態を調べるために該シャ
ンクと該テーパ面とのあいだに圧縮エアを供給して圧縮
エアの圧力変化により検知する手段が提案されている。
【０００５】第三に、図３に示すように振れセンサ１３
をツール６に向かい合わせに設置して距離の変化即ち変
位を測定し、ツール６に流れる渦電流又はツール６と振
れセンサ１３（検出端）との間にたまる静電容量を検出
する手段が提案されている。
をツール６に向かい合わせに設置して距離の変化即ち変
位を測定し、ツール６に流れる渦電流又はツール６と振
れセンサ１３（検出端）との間にたまる静電容量を検出
する手段が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第一の装置
は、チャツク部が破損したりしているとき、皿ばねの引
張力により、中心軸が後方に可動して、異常検出軸を圧
縮コイルばねのばね力に抗して後方に押圧し、異常検出
軸の検出体が異常検出用スイツチにより検知されるもの
であり、この構造から推してかなりの異常状態にならな
ければ検知されにくい課題を有する。例えば、切粉等の
異物がわずかにテーパ孔に残った状態で工具ホルダがク
ランプされた様な外観上正常時とは区別がつかない場合
には、係る装置ではこのような異常状態は見逃されてし
まう。
は、チャツク部が破損したりしているとき、皿ばねの引
張力により、中心軸が後方に可動して、異常検出軸を圧
縮コイルばねのばね力に抗して後方に押圧し、異常検出
軸の検出体が異常検出用スイツチにより検知されるもの
であり、この構造から推してかなりの異常状態にならな
ければ検知されにくい課題を有する。例えば、切粉等の
異物がわずかにテーパ孔に残った状態で工具ホルダがク
ランプされた様な外観上正常時とは区別がつかない場合
には、係る装置ではこのような異常状態は見逃されてし
まう。
【０００７】第二の手段は、異常状態を検出するまでの
時間がかり、後工程の作業手順を狂わす等の課題を有す
る。
時間がかり、後工程の作業手順を狂わす等の課題を有す
る。
【０００８】第三の手段は、図４に示す様な数ミクロン
程度の小さな切粉１４がテーパ面１５とシャンク８との
間に噛まれた場合に、変位は殆ど変わらないため検知さ
れにくく、このまま不正確にクランプされたままで主軸
５が高速回転すると、刃具が折損したり、加工面のビビ
リが生じたり、真円度及び面粗度の精度が低下したりす
る。
程度の小さな切粉１４がテーパ面１５とシャンク８との
間に噛まれた場合に、変位は殆ど変わらないため検知さ
れにくく、このまま不正確にクランプされたままで主軸
５が高速回転すると、刃具が折損したり、加工面のビビ
リが生じたり、真円度及び面粗度の精度が低下したりす
る。
【０００９】そこで、本発明は、従来の検知装置とは異
なりツールクランプの僅かな異常状態をも正確に検知
し、異常状態から惹起される種々の問題点を解決しうる
ツールクランプ異常検知装置を提供することを課題とす
るものである。
なりツールクランプの僅かな異常状態をも正確に検知
し、異常状態から惹起される種々の問題点を解決しうる
ツールクランプ異常検知装置を提供することを課題とす
るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、係る課題を解
決するために、次の手段をとるものである。すなわち、
請求項１の発明は工作機械の主軸ヘツドのヘツド側の非
回転部材に振動センサが取り付けられてツールクランプ
の異常が検知されるように構成されたことを特徴とする
ツールクランプ異常検知装置である。
決するために、次の手段をとるものである。すなわち、
請求項１の発明は工作機械の主軸ヘツドのヘツド側の非
回転部材に振動センサが取り付けられてツールクランプ
の異常が検知されるように構成されたことを特徴とする
ツールクランプ異常検知装置である。
【００１１】また、請求項２の発明は、振動レベルが設
定レベルを超えたときにツールクランプの異常が検知さ
れることを特徴とする請求項１に記載のツールクランプ
異常検知装置である。
定レベルを超えたときにツールクランプの異常が検知さ
れることを特徴とする請求項１に記載のツールクランプ
異常検知装置である。
【００１２】さらに、請求項３の発明は、非回転部材と
してのハウジングに取り付けられた振動センサで、該ハ
ウジング内に回転自在に軸受けされる主軸のテーパ孔に
クランプされたツールの回転時の振動が測定されること
によりツールクランプの異常が検知されることを特徴と
する請求項１又は２に記載のツールクランプ異常検知装
置である。
してのハウジングに取り付けられた振動センサで、該ハ
ウジング内に回転自在に軸受けされる主軸のテーパ孔に
クランプされたツールの回転時の振動が測定されること
によりツールクランプの異常が検知されることを特徴と
する請求項１又は２に記載のツールクランプ異常検知装
置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面をまじえて詳
細に説明する。図は、あくまでも説明のためのものであ
り、本発明の精神を逸脱しない限り多少の変更は許容さ
れる。図１は、本発明の実施例を示す工作機械の主軸ヘ
ツドのヘツド側を示す略断面図であるが、同図におい
て、ツールホルダ６のシャンク８がテーパ孔１５内に挿
入され正確にクランプされた状態を示すものである。ヘ
ツド側の非回転部材として例えばハウジング３の端に振
動センサ１がねじ２によって取り付けられている。
細に説明する。図は、あくまでも説明のためのものであ
り、本発明の精神を逸脱しない限り多少の変更は許容さ
れる。図１は、本発明の実施例を示す工作機械の主軸ヘ
ツドのヘツド側を示す略断面図であるが、同図におい
て、ツールホルダ６のシャンク８がテーパ孔１５内に挿
入され正確にクランプされた状態を示すものである。ヘ
ツド側の非回転部材として例えばハウジング３の端に振
動センサ１がねじ２によって取り付けられている。
【００１４】ここで、振動センサ１が数多くあるセンサ
のなかから選定された理由は、切粉の影響を受けないこ
と、測定時間が短いこと、信頼性が高いこと、検出精度
が高いこと、取付利便性、調整等のメンテナンスの容易
性にあり、特に通常の運転サイクル中にリアルタイムで
測定することが可能であるというところにある。取付場
所としては、非回転部材であつて振動の基となるところ
に近い場所で切粉がひつかからないところが好ましい。
本実施例ではクランプ付近が好ましい。１２は振動セン
サ１からの振動を受けて振動レベルが設定レベルを超え
るか否かを検知するアンプ・表示ユニツトである。勿
論、このアンプ・表示ユニツト１２にさらに警報、機台
停止機能を持たせても良い。なお、上記振動センサ１と
しては加速度センサタイプが好ましい。４は軸受け、５
はスピンドル、７はツール、９はプルスタツド、１０は
クランプロツドである。
のなかから選定された理由は、切粉の影響を受けないこ
と、測定時間が短いこと、信頼性が高いこと、検出精度
が高いこと、取付利便性、調整等のメンテナンスの容易
性にあり、特に通常の運転サイクル中にリアルタイムで
測定することが可能であるというところにある。取付場
所としては、非回転部材であつて振動の基となるところ
に近い場所で切粉がひつかからないところが好ましい。
本実施例ではクランプ付近が好ましい。１２は振動セン
サ１からの振動を受けて振動レベルが設定レベルを超え
るか否かを検知するアンプ・表示ユニツトである。勿
論、このアンプ・表示ユニツト１２にさらに警報、機台
停止機能を持たせても良い。なお、上記振動センサ１と
しては加速度センサタイプが好ましい。４は軸受け、５
はスピンドル、７はツール、９はプルスタツド、１０は
クランプロツドである。
【００１５】ところで、図４に示す様に小さな切粉１４
がテーパ孔１５とシャンク８とのあいだに存在した場合
にあつても偏心が生じ、このまま主軸５が高速回転する
と振動が生じる。この振動は時間軸に対して図２に示す
様な波形をとって変化するが、設定レベルＬを超える上
を異常Ａ、下を正常Ｂと判別し、異常値Ｃを検知し、必
要によって警報を出したり、機台停止信号を出すことが
行なわれる。
がテーパ孔１５とシャンク８とのあいだに存在した場合
にあつても偏心が生じ、このまま主軸５が高速回転する
と振動が生じる。この振動は時間軸に対して図２に示す
様な波形をとって変化するが、設定レベルＬを超える上
を異常Ａ、下を正常Ｂと判別し、異常値Ｃを検知し、必
要によって警報を出したり、機台停止信号を出すことが
行なわれる。
【００１６】
【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、クラン
プミスが確実に検出され、ひいては刃具の折損が未然に
防止され、折損した刃具による人的被害が防止され、ま
た、異常振動による主軸の焼付けが防止される。さらに
は、ツール自体にアンバランスが有る場合には事前に検
知して加工面のビビリが発生するのを防止したり、真円
度又は面粗度が異常になるのを防止することができると
いう顕著な効果が奏される。
プミスが確実に検出され、ひいては刃具の折損が未然に
防止され、折損した刃具による人的被害が防止され、ま
た、異常振動による主軸の焼付けが防止される。さらに
は、ツール自体にアンバランスが有る場合には事前に検
知して加工面のビビリが発生するのを防止したり、真円
度又は面粗度が異常になるのを防止することができると
いう顕著な効果が奏される。
【００１７】請求項３の発明によれば、叙上の効果に加
えて、より確実にクランプミスが検知されことから、通
常の運転サイクル中においてもリアルタイムで検知が可
能となることとあいまって種々の事故を予防するのに抜
群の効果が奏される。
えて、より確実にクランプミスが検知されことから、通
常の運転サイクル中においてもリアルタイムで検知が可
能となることとあいまって種々の事故を予防するのに抜
群の効果が奏される。
【図１】本発明の実施例を示す工作機械の主軸ヘツドの
ヘツド側の略断面図である。
ヘツド側の略断面図である。
【図２】ツールホルダがクランプされたときの振動の時
間に対する波形変化を示すグラフである。
間に対する波形変化を示すグラフである。
【図３】従来例を示す振れセンサを一定距離をおいて設
けた工作機械の主軸ヘツドのヘツド側の略断面図であ
る。
けた工作機械の主軸ヘツドのヘツド側の略断面図であ
る。
【図４】図３においてツールホルダが切粉を噛みこんだ
ままクランプされた場合の工作機械の主軸ヘツドのヘツ
ド側の略断面図である。
ままクランプされた場合の工作機械の主軸ヘツドのヘツ
ド側の略断面図である。
１ 振動センサ ２ ねじ ３ ハウジング ４ 軸受け ５ 主軸 ６ ツールホルダ ７ ツール ８ シャンク ９ プルスタツド １０ クランプロツド １１ ヘツド本体 １２ アンプ・表示ユニツト １３ 振れセンサ １４ 切粉 １５ テーパ孔
Claims (3)
- 【請求項１】 工作機械の主軸ヘッドのヘッド側の非回
転部材に振動センサが取り付けられてツールクランプの
異常が検知されるように構成されたことを特徴とするツ
ールクランプ異常検知装置。 - 【請求項２】 振動レベルが設定レベルを超えたときに
ツールクランプの異常が検知されることを特徴とする請
求項１に記載のツールクランプ異常検知装置。 - 【請求項３】 非回転部材としてのハウジングに取り付
けられた振動センサで、該ハウジング内に回転自在に軸
受けされる主軸のテーパ孔にクランプされたツールの回
転時の振動が測定されることによりツールクランプの異
常が検知されることを特徴とする請求項１又は２に記載
のツールクランプ異常検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28483297A JPH11114707A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | ツールクランプ異常検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28483297A JPH11114707A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | ツールクランプ異常検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11114707A true JPH11114707A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17683597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28483297A Pending JPH11114707A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | ツールクランプ異常検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11114707A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002034464A1 (fr) * | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Machine-outil |
| JP2002292543A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-08 | Brother Ind Ltd | 工具異常検出装置および工具異常検出方法 |
| JP2002331442A (ja) * | 2001-05-07 | 2002-11-19 | Yamazaki Mazak Corp | 工作機械のツールホルダの偏心検出装置 |
| JP2004276145A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 工作機械及び回転軸を有する装置におけるツールホルダの装着状態異常判定方法 |
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| CN109277943A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-01-29 | 江苏南高智能装备创新中心有限公司 | 一种刀具主轴振动测量装置 |
| WO2020067065A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | シチズン時計株式会社 | 工作機械及びその作動方法 |
| JP2021023999A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | ファナック株式会社 | 工具装着状態推定システムおよび工作機械 |
| CN113543912A (zh) * | 2019-04-11 | 2021-10-22 | 西铁城时计株式会社 | 机床及感测方法 |
-
1997
- 1997-10-17 JP JP28483297A patent/JPH11114707A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1334799A4 (en) * | 2000-10-27 | 2008-08-13 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | MACHINE TOOL |
| EP1334799A1 (en) * | 2000-10-27 | 2003-08-13 | Tokyo Seimitsu Co.,Ltd. | Machine tool |
| US7037248B2 (en) | 2000-10-27 | 2006-05-02 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Machine tool |
| US7175374B2 (en) | 2000-10-27 | 2007-02-13 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Machine tool |
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| US7393311B1 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-01 | Vigel S.P.A. | Monitoring method and system for a tool-holding spindle |
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| CN113543912A (zh) * | 2019-04-11 | 2021-10-22 | 西铁城时计株式会社 | 机床及感测方法 |
| CN113543912B (zh) * | 2019-04-11 | 2023-12-26 | 西铁城时计株式会社 | 机床及感测方法 |
| JP2021023999A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | ファナック株式会社 | 工具装着状態推定システムおよび工作機械 |
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