JPS5810163B2 - ヒカリハンシヤリヨウ ニ ヨル メン ノ ヘンイソクテイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工具摩耗測定手段をもった工具に関するもの
であり、さらに詳しくは、工具によって切削された切削
面での光の反射光量を検出することによりその工具の摩
耗量を測定するようにした測定手段を有する工具に関す
るもので、特に光の反射率が常に変化する切削面につい
てその相対変位量を反射率に無関係に測定できるように
したことを特徴とするものである。

第１図ａに示すように、工具１によって工作物２の切削
を行う場合、切削時間の経過に伴って同図すに示すよう
に工具逃げ面１ａに摩耗が生じ、この工具摩耗は加工コ
ストを考えた切削工程の制御などのために非接触で測定
することが要求される。

この場合、工具の横切刃により切削された切削面２ａで
の光の反射光量の検出により摩耗による切刃の後退量δ
、すなわち切削面２ａの相対変位量を測定すれば、非接
触で工具摩耗ＶＢ（＝δｃｏｔψ）の測定を行うことが
できる。

しかるに、上記切削面２ａにおいては切削熱による表面
の酸化などで反射率が常に変化するため、反射光量がそ
の反射率変化に伴う影響を受け、正確な測定を行うこと
ができない。

本発明は、このような工具摩耗を、工具のシャンクに設
けたフォトニックセンサ−の出力に基づき、工具に対す
る切削面の変位量として反射率に無関係に測定できるよ
うにしたものであって、工具におけるシャンクに、その
工具の横切刃により切削された切削面での反射光量を検
出するための距離測定用及び反射率測定用フォトニック
センサ−を設け、上記距離測定用フォトニックセンサ−
を、工具による切削時にその検出端面と切削面との間の
距離に比例した検出出力が得られる範囲内に位置させて
取付けると共に、反射率測定用のフォトニックセンサ−
を、その検出端面と切削面との間に距離にかかわらずほ
ぼ一定の検出出力が得られる範囲内に位置させて取付け
、かつ両フォトニックセンサ−をそれらによる検出位置
を近接させて配置し、両フォトニックセンサ−に上記検
出位置の近接によって混合する光束を分離するための手
段を設けたことを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第２図に示すように、工具１に備える工具摩耗測定手段
においでは、工具の横切刃により切削された切削面での
反射光量を検出するための距離測定用及び反射率測定用
フォトニックセンサ−３゜４を工具におけるシャンクの
先端に備えている。

これらのフォトニックセンサ−３，４は、それぞれ光源
５，６及び光センサ−７，８に一端が対向する導光ファ
イバー３ａ、３ｂ、及び４ａ。

４ｂの他端を適当な配列で結束し、その端面９゜１０を
切削面に対向設置するものであり、光源５゜６からの光
が導光ファイバー３ａ、４ａ内を通して検出端面９，１
０から切削面に当り、そこで反射して検出端面９，１０
から導光ファイバー３ｂ。

４ｂ内を通して光センサ−７，８に入り、それぞれ反射
光量に応じた検出出力Ａ、Ｂを発生させるものである。

上記検出端面９，１０は、切削面の同一部位の反射光量
を検出するのが望ましいため、それらによる検出位置を
できるだけ近接させるが、それにより、導光ファイバー
３ａ、４ａから出て切削面で反射した光が相互に混合す
ることになるため、これらを分離するための手段として
周波数を異にするチョッパー１１，１２を用いている。

この分離のための手段としては、両光源５，６からの光
の波長を変えることも可能である。

これらのフォトニックセンサ−３，４は、工作において
工具の横切刃により切削された切削面２ａの変位量を検
出するため、工作物２の切削を行う工具１のシャンクの
逃げ面下部にそれらの検出端を固定し、フォトニックセ
ンサ−３の検出端面９は切削面２ａに対して距離ｘ１の
比較的近接した位置に、またフォトニックセンサ−４の
検出端面１０は切削面２ａに対して距離ｘ２を置いた位
置に設置される。

フォトニックセンサ−は、第３図に示すように、その検
出端面と切削面間の距離ｓが比較的小さいときには、距
離ｘに対し光センサーの検出出力が比例して鋭敏に変化
し、距離ｘがある程度大きくなったときには、光センサ
ー出力が距離ｘにかかわらずほぼ一定値を保つと言う出
力特性を有している。

そこで、上述したフォトニックセンサ−３の検出端面９
と切削面２ａの間の距離ｘ１は、光センサ−７の検出出
力が距離ｘに比例する範囲内とし、またフォトニックセ
ンサ−４の検出端面１０と切削面２ａの間の距離Ｘ２は
、光センサ−８の検出出力が距離ｘにかかわらず一定値
を保つ範囲内としている。

なお、工具の前切刃によって切削された切削面は、工作
物２の軸心のまわりの円筒面を形成し、その円筒面の曲
率が工作物の直径によって変化するため、フォトニック
センサ−３，４をそれに対向配置した場合には、それら
の検出端面９，１０と切削面との間の距離が工作物の直
径に応じて著しく変化することになり、従ってその切削
面は工具摩耗の測定に利用するのに適さない。

しかるに、上述した横切刃によって切削される切削面２
ａは、平面（横切刃が工作物の軸心に対して直角の方向
に向いている場合）あるいは平面で近似できる程度の円
錐面（横切刃が工作物の軸心に対する垂線と若干の角度
をもつ方向に向いている場合）であり、従って工具摩耗
は上述のように横切刃による切削面を利用して測定する
のが適切である。

上述した構成を有する測定装置においては、フォトニッ
クセンサ−３の検出端面を距離ｘに比例して検出出力Ａ
が得られる範囲内に位置させているため、その検出出力
Ａは距離ｘ１に対応する出力として得られるが、切削面
２ａに切削熱による酸化等に基づいて反射率の変化があ
るため、それに伴う出力変化が混合している。

一方、フォトニックセンサ−４の検出端面１０は距離ｘ
にかかわらず一定の検出出力Ｂが得られるような範囲に
位置させているため、距離ｘの変位に関係なく反射率の
変化のみを検出することになる。

両フォトニックセンサ−は、それらによる検出位置を近
接させているため、両者の光束が混合することになるが
チョッパー１１，１２によってそれらを分離できるので
、それぞれの光センサ−７，８では独立して検出出力Ａ
、Ｂを得ることができる。

したがって、雨検出出力の比Ａ／Ｂをとれば、反射率に
関係なく切削面の変位すなわちδに相当する出力を得る
ことができる。

なお、フォトニックセンサ−３，４の巾は、測定の目的
に応じて任意にとることができ、例えば切削面のある巾
にわたって平均的な変位量を測定する場合には、その巾
に応じて大きくし、微小部分についての変位量を測定す
る場合などには、充分に小さくすることによって、その
目的にかなった測定を行うことができる。

このように、本発明の工具における摩耗の測定手段によ
れば、フォトニックセンサ−の特性を有効に利用し、二
つのフォトニックセンサ−を切削面に対する距離を変え
て配設するという簡単な構成により、反射率の変化に関
係なく、光反射量の検出に基づく切削面の変位量即ち工
具摩耗の測定を行うことができ、また、工具の横切刃に
よって切削された切削面を利用して工具摩耗を測定する
ようにしているため、各センサーの検出端を工具上縁の
切刃近接からかなり離れた位置に設けることが可能とな
り、その検出端を切刃近傍に設ける必要がないため工具
の損傷が増加するようなこともなく、従って摩耗測定手
段を設けることにより工具本来の機能も何ら損うことも
ないなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明によって測定を行う切削工具の逃
げ面摩耗に関する説明図、第２図は本発明の工具の一例
を示す構成説明図、第３図はフォトニックセンサ−の特
性を示す線図である。 １・・・・・・工具、２ａ・・・・・・切削面、３，４
・・・・・・フォトニックセンサ−１９，１０・・・・
・・検出端面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工具におけるシャンクに、その工具の横切刃により
   切削された切削面での反射光量を検出するための距離測
   定用及び反射率測定用フォトニックセンサ−を設け、上
   記距離測定用フォトニックセンサ−を、工具による切削
   時にその検出端面と切削面との間の距離に比例した検出
   出力が得られる範囲内に位置させて取付けると共に、反
   射率測定用のフォトニックセンサ−を、その検出端面と
   切削面との間の距離にかかわらずほぼ一定の検出出力が
   得られる範囲内に位置させて取付け、かつ両フォトニッ
   クセンサ−をそれらによる検出位置を近接させて配置し
   、両フォトニックセンサ−に上記検出位置の近接によっ
   て混合する光束を分離するための手段を設けたことを特
   徴とする工具摩耗測定手段をもった工具。