JPS606331A - 回転する主軸から超音波振動を取り出す装置 - Google Patents
回転する主軸から超音波振動を取り出す装置Info
- Publication number
- JPS606331A JPS606331A JP10993783A JP10993783A JPS606331A JP S606331 A JPS606331 A JP S606331A JP 10993783 A JP10993783 A JP 10993783A JP 10993783 A JP10993783 A JP 10993783A JP S606331 A JPS606331 A JP S606331A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gap
- main spindle
- tool
- liquid
- main shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
-
- 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
- B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、加工作業中に回転工具が著しく摩耗したシ、
折損する危険性のあるとき、あるいは被加工物その他に
回転工具が接近して当接したとき等に発生する周波数の
高い超音波振動を回転工具の異笥状態又は特定状顔を知
らせる信号として検出し、工具を交換しｆＣｂ、折損を
防止するだめの適切な工具保獲動作を行なうのに利用す
る超音波振動を取シ出す装置に関するものである。
折損する危険性のあるとき、あるいは被加工物その他に
回転工具が接近して当接したとき等に発生する周波数の
高い超音波振動を回転工具の異笥状態又は特定状顔を知
らせる信号として検出し、工具を交換しｆＣｂ、折損を
防止するだめの適切な工具保獲動作を行なうのに利用す
る超音波振動を取シ出す装置に関するものである。
近年、生産技術の進歩に伴い切削加工の省力化。
無人化の要望が急速に高まっているが、このような自動
加工においては、切削工具の損傷、折損等の異常状態を
インプロセス検出することが重要な課題である。
加工においては、切削工具の損傷、折損等の異常状態を
インプロセス検出することが重要な課題である。
切削工具の損傷、折損等の異常状態をインプロセヌ検出
する有効な方法の一つとして、工具の損傷、折損あるい
は過負荷によって発生するアコースティック、エミッシ
ョンを含む超音波振動を検出し、その検出信号によって
工具の損傷、折損の防止あるいは過負荷発生の軽減など
を図る方法が実用化されるに至った。例えば、特願昭！
７−Ｑ６９３、ｆ４を号には上記方法を利用した工具折
損予防装置が提案されている。
する有効な方法の一つとして、工具の損傷、折損あるい
は過負荷によって発生するアコースティック、エミッシ
ョンを含む超音波振動を検出し、その検出信号によって
工具の損傷、折損の防止あるいは過負荷発生の軽減など
を図る方法が実用化されるに至った。例えば、特願昭！
７−Ｑ６９３、ｆ４を号には上記方法を利用した工具折
損予防装置が提案されている。
上記の工具折損予防装置は、切削加工中に工具に過負荷
がかかシ、該工具が折損するおそれのある場合に、これ
に応答して一定レベル以上の超音波振動を発生する手段
を工具ホルダ又は主軸頭に組み込み、該手段にょシ発生
した超音波振動を外部で受信し、ノイズと弁別して出方
を発生する検出器を設け、該検出器からの出力信号によ
り警報を出し、かつ前記工具の保護動作を行なうように
構成されておシ、上記の超音波振動を発生する手段とし
ては、その作動時に比較的レベルの大きい工具の保護動
作も兼ねるので好適であるとされ。
がかかシ、該工具が折損するおそれのある場合に、これ
に応答して一定レベル以上の超音波振動を発生する手段
を工具ホルダ又は主軸頭に組み込み、該手段にょシ発生
した超音波振動を外部で受信し、ノイズと弁別して出方
を発生する検出器を設け、該検出器からの出力信号によ
り警報を出し、かつ前記工具の保護動作を行なうように
構成されておシ、上記の超音波振動を発生する手段とし
ては、その作動時に比較的レベルの大きい工具の保護動
作も兼ねるので好適であるとされ。
工具ホルダの後端にトルクリミッタを組み込んだ実施例
が示されている。
が示されている。
上記の方法を回転工具の折損検出並びに折損予防に適用
する場合、回転する工具の損傷、折損あるいは過負荷に
よって発生する超音波振動（弾性波）を取シ出して検出
する必要がある。例えば上述した工具折損予防装置では
、工作機械本体の固定部に取り付けた超音波センナによ
シ検出していたが、検出信号としての超音波振動は回転
する／主軸と機械本体の固定部との間に介装する軸受を
介して前記センサに伝えられるだめ、軸受を通過する際
の減衰に加えて軸受で発生するノイズが混入する不都合
があシ、また主軸と機械本体の固定部との間隙によって
超音波振動が減衰し、ややもすると信号の伝達が不安定
になシ易いという問題点があった。特に、小径の回転工
具の場合には通常、工具が折損又は損傷するときに発生
する超音波振動も小さいので、ノイズとの弁別が困難に
なるばかシでなく、主軸と機械本体の固定部との間隙に
よる影響が大きくて、信号としての超音波振動を確実に
検出することが非常に困難であった。
する場合、回転する工具の損傷、折損あるいは過負荷に
よって発生する超音波振動（弾性波）を取シ出して検出
する必要がある。例えば上述した工具折損予防装置では
、工作機械本体の固定部に取り付けた超音波センナによ
シ検出していたが、検出信号としての超音波振動は回転
する／主軸と機械本体の固定部との間に介装する軸受を
介して前記センサに伝えられるだめ、軸受を通過する際
の減衰に加えて軸受で発生するノイズが混入する不都合
があシ、また主軸と機械本体の固定部との間隙によって
超音波振動が減衰し、ややもすると信号の伝達が不安定
になシ易いという問題点があった。特に、小径の回転工
具の場合には通常、工具が折損又は損傷するときに発生
する超音波振動も小さいので、ノイズとの弁別が困難に
なるばかシでなく、主軸と機械本体の固定部との間隙に
よる影響が大きくて、信号としての超音波振動を確実に
検出することが非常に困難であった。
本発明は、上記のような問題点を解決することを目的と
してなされたものであシ１回転する回転工具又はこれに
運動する工具ホルダなどの回転部材に発生する超音波振
動を検出信号として確実に取シ出すことができる装置を
提供するものである。
してなされたものであシ１回転する回転工具又はこれに
運動する工具ホルダなどの回転部材に発生する超音波振
動を検出信号として確実に取シ出すことができる装置を
提供するものである。
本発明の基本原理は、薄い液膜が超音波振動を良く伝え
るという性質をオリ用したものであ凱主軸の先端部外周
に一定の間隙を設けて外嵌した環状体と前記主軸との間
に薄い液膜を形成し、該主軸に工具ホルダを介して装着
した回転工具又はこれに連動する前記工具ホルダの回転
部材に発生した超音波振動をできるだけ減衰させずに前
記環状体に伝達し、該環状体に取υ付けた超音波センサ
によシ検出できるようにしたものである。
るという性質をオリ用したものであ凱主軸の先端部外周
に一定の間隙を設けて外嵌した環状体と前記主軸との間
に薄い液膜を形成し、該主軸に工具ホルダを介して装着
した回転工具又はこれに連動する前記工具ホルダの回転
部材に発生した超音波振動をできるだけ減衰させずに前
記環状体に伝達し、該環状体に取υ付けた超音波センサ
によシ検出できるようにしたものである。
本発明によれば１作業中に回転する工具又はこれに連動
する工具ホルダ等の回転部材に発生する超音波振動を１
機械主軸と機械本体の固定部との間に介装した軸受の影
響を受けることなく前記超音波センサで確実に検出でき
る。特に、前記環状体とこれを固装する機械本体の固定
部との間に球体を介装して両者間の接触面積をできるだ
け少なくすると、機械本体の固定部側からのノイズも有
効に遮断することができ、よシ効果的である。
する工具ホルダ等の回転部材に発生する超音波振動を１
機械主軸と機械本体の固定部との間に介装した軸受の影
響を受けることなく前記超音波センサで確実に検出でき
る。特に、前記環状体とこれを固装する機械本体の固定
部との間に球体を介装して両者間の接触面積をできるだ
け少なくすると、機械本体の固定部側からのノイズも有
効に遮断することができ、よシ効果的である。
したがって１本発明装置を用いれば、前述のアコーヌテ
イツク、エミッションを含ｔｒＭｆ波振動を利用した工
具折損予防装置が、小径の回転工具に対しても有効に適
用可能となシ、またノイズの大きい工作機械や環境でも
十分に使用できるようになる。
イツク、エミッションを含ｔｒＭｆ波振動を利用した工
具折損予防装置が、小径の回転工具に対しても有効に適
用可能となシ、またノイズの大きい工作機械や環境でも
十分に使用できるようになる。
なお、前記液膜の厚さが薄くなシすぎると、液膜がせん
断してノイズが発生するので、液膜の厚さは０．２ｍ
ｍないし０．４ ｍ ｍ程度が望ましい。
断してノイズが発生するので、液膜の厚さは０．２ｍ
ｍないし０．４ ｍ ｍ程度が望ましい。
また、液膜厚さが作業中に大きく変動すると、伝えるべ
き超音波振動の減衰の度合とノイズ発生の度合が変化し
て望ましくないので、液膜厚さをできるだけ均一にする
ため、前記主軸の外周と前記環状体との間に環状空隙を
形成し、該環状空隙に液体を連続的に流通させるように
構成することが好ましい／けれども、該環状空隙に液体
を密封して液膜を形成してもよい。
き超音波振動の減衰の度合とノイズ発生の度合が変化し
て望ましくないので、液膜厚さをできるだけ均一にする
ため、前記主軸の外周と前記環状体との間に環状空隙を
形成し、該環状空隙に液体を連続的に流通させるように
構成することが好ましい／けれども、該環状空隙に液体
を密封して液膜を形成してもよい。
以下、本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。１
は工作機械本体の固定部、２は機械主軸であって、軸受
３を介して固定部１に回転自在に軸支され、先端に開口
した取付孔４に工具ホルダ６が着脱自在に取シ付けられ
るようになっている。
は工作機械本体の固定部、２は機械主軸であって、軸受
３を介して固定部１に回転自在に軸支され、先端に開口
した取付孔４に工具ホルダ６が着脱自在に取シ付けられ
るようになっている。
工具ホルダ６にはドリル、タップ等の回転工具６が装着
される。 。
される。 。
主軸２は先端部が固定部１の前端に固装された軸受弁え
７よシも突出し、その外周に該主軸２の外径よｐ若干大
きな内径を有する環状体８が外嵌される。主軸２に外嵌
された環状体８は取付はボルト９によυ軸受弁え７に固
定されるが、各取付はボルト９の周シに適当数の鋼球１
０が介装され、環状体８と軸受弁え７とが鋼球１０を介
して接触し、かつ両者の間に僅かな隙間１１を形成する
ことによって、環状体８と、軸受弁え了したがって固定
部１との接触面積をできるだけ少なくすると共に、各ボ
ルト９の締付座面と環状体８との間にも鋼球１２を介装
して、ボルト９を通じて軸受弁え了したが・つて固定部
１と接触する面積も極力少なくしである。このような取
付は構造とすることによシ、後述するように固定部１側
のノイズができるだけ環状体８へ伝達されない構造にな
っている。
７よシも突出し、その外周に該主軸２の外径よｐ若干大
きな内径を有する環状体８が外嵌される。主軸２に外嵌
された環状体８は取付はボルト９によυ軸受弁え７に固
定されるが、各取付はボルト９の周シに適当数の鋼球１
０が介装され、環状体８と軸受弁え７とが鋼球１０を介
して接触し、かつ両者の間に僅かな隙間１１を形成する
ことによって、環状体８と、軸受弁え了したがって固定
部１との接触面積をできるだけ少なくすると共に、各ボ
ルト９の締付座面と環状体８との間にも鋼球１２を介装
して、ボルト９を通じて軸受弁え了したが・つて固定部
１と接触する面積も極力少なくしである。このような取
付は構造とすることによシ、後述するように固定部１側
のノイズができるだけ環状体８へ伝達されない構造にな
っている。
上述のように環状体８を軸受弁え７に固装して。
主軸２の外周面と環状体８との間に一定の間隙が形成さ
れ、該間隙の両側において主軸２に環状のシール部材１
３．１３を嵌装し、更に隙間１１にもシールリング１４
を介装して、前記間隙部分に密閉状態の環状空隙１５が
形成される。また、環状体８には環状空隙１６に連通す
る給液口１６及び排液口１７が設けられている。
れ、該間隙の両側において主軸２に環状のシール部材１
３．１３を嵌装し、更に隙間１１にもシールリング１４
を介装して、前記間隙部分に密閉状態の環状空隙１５が
形成される。また、環状体８には環状空隙１６に連通す
る給液口１６及び排液口１７が設けられている。
１８は環状体８の外側面に装着した超音波センサである
。
。
使用に際しては、輸液口１６から油を連続的に供給し、
環状空隙１６を通過させて排液口１７から排出させるこ
とにより、ＪＪ状空隙１６に薄い油膜２０を形成する。
環状空隙１６を通過させて排液口１７から排出させるこ
とにより、ＪＪ状空隙１６に薄い油膜２０を形成する。
該油膜２０の厚みは約０．２ｍｍないしＱ、４ ｍ ｍ
の範囲でほぼ均一になるよう主軸２の外径に対して環状
体８の内径が設計されている。
の範囲でほぼ均一になるよう主軸２の外径に対して環状
体８の内径が設計されている。
而して、主軸２が回転すると、工具ホルダ６を介して回
転工具６が回転せしめられ、回転する回転工具６で切削
加工が行なわれる。切削加中に回転工具６に過負荷がか
かると、工具ホルダ５の回転部材１例えば工具ホルダ６
に内蔵したトルクリミッタ（図示せず）が作動し、その
係脱動作によって超音波振動が発生する。また、回転工
具６が折損したシ、他物に当接したとき、あるいは回転
工具６に大きな損傷が生じたときにも超音波振動が発生
する。これらの超音波振動は主軸２から油膜２０１ｉ−
通じてほとんど減衰のない状態で環状体８に伝達され、
超音波センナ１８よシ検出される。
転工具６が回転せしめられ、回転する回転工具６で切削
加工が行なわれる。切削加中に回転工具６に過負荷がか
かると、工具ホルダ５の回転部材１例えば工具ホルダ６
に内蔵したトルクリミッタ（図示せず）が作動し、その
係脱動作によって超音波振動が発生する。また、回転工
具６が折損したシ、他物に当接したとき、あるいは回転
工具６に大きな損傷が生じたときにも超音波振動が発生
する。これらの超音波振動は主軸２から油膜２０１ｉ−
通じてほとんど減衰のない状態で環状体８に伝達され、
超音波センナ１８よシ検出される。
このとき環状体８と軸受弁え７との接触面積が鋼球１０
及び１２を介してごく僅かになっているので、軸受弁え
７が直結する機械本体の固定部１側で発生したノイズは
ほとんど遮断され、上述した検出信号として有効な超音
波振動に悪影響を及ぼすことはほとんどない。また、固
定部１側で発生したノイズ例えば軸受３に発生したノイ
ズの一部は主軸２を伝わシ油膜２０を通じて環状体８に
伝達されるが、油膜２０が主軸２の先端部分外周に形成
されていて、軸受３から遠く離れているので、主軸２内
を伝達する間に著しく減衰してしまい、比較的容易に検
出信号としての超音波振動と弁別することが可能である
。
及び１２を介してごく僅かになっているので、軸受弁え
７が直結する機械本体の固定部１側で発生したノイズは
ほとんど遮断され、上述した検出信号として有効な超音
波振動に悪影響を及ぼすことはほとんどない。また、固
定部１側で発生したノイズ例えば軸受３に発生したノイ
ズの一部は主軸２を伝わシ油膜２０を通じて環状体８に
伝達されるが、油膜２０が主軸２の先端部分外周に形成
されていて、軸受３から遠く離れているので、主軸２内
を伝達する間に著しく減衰してしまい、比較的容易に検
出信号としての超音波振動と弁別することが可能である
。
したがって１回転工具６又はこれに連動する工具ホルダ
６の回転部材に発生する検出信号としての超音波振動が
確実に超音波センサ１８で検出される。このように超音
波センサ１８で検出された超音波振動によって回転工具
６の異常状態を検出し、この検出信号を利用して適切な
工具保護動作（例えば主軸２の回転を停止させると共に
、回転工具６を工作物から離間させ、更には回転工具６
を工具ホルダ６と共に自動交換する等）を行なわせるの
である。
６の回転部材に発生する検出信号としての超音波振動が
確実に超音波センサ１８で検出される。このように超音
波センサ１８で検出された超音波振動によって回転工具
６の異常状態を検出し、この検出信号を利用して適切な
工具保護動作（例えば主軸２の回転を停止させると共に
、回転工具６を工作物から離間させ、更には回転工具６
を工具ホルダ６と共に自動交換する等）を行なわせるの
である。
なお、上記の実施例においては、項状空隙１６に油膜２
０を形成し、該油膜２０を通じて超音波振動を伝達する
ようにしたが、油に代えて水その他の液体を環状空隙１
６に供給してこれらの液膜を用いることも可能である。
０を形成し、該油膜２０を通じて超音波振動を伝達する
ようにしたが、油に代えて水その他の液体を環状空隙１
６に供給してこれらの液膜を用いることも可能である。
図面は本発明の実施態様を示し、第１図は本発明に係る
超音波振動の取出し装置を備えた工作機械要部の縦断正
面図、第２図は同右側面図、第８図は同主要部の拡大側
面図、第４図は環状体の取付は部分の拡大側面図である
。 １−−−−一工作機械本体の固定部 ２−−−−一機械主軸 ５−−−−一工具ホルダｅ −
−−−一回転工具 ？ −−−−一軸受押え８−−−−
一項状体 ９−−−−一取付はボルト１０．１２−一一
鋼 球 １３−ｍ−シール部材１４−−−シールリング
１６−−−項状空隙１６− 給液口 １７− 排液口
超音波振動の取出し装置を備えた工作機械要部の縦断正
面図、第２図は同右側面図、第８図は同主要部の拡大側
面図、第４図は環状体の取付は部分の拡大側面図である
。 １−−−−一工作機械本体の固定部 ２−−−−一機械主軸 ５−−−−一工具ホルダｅ −
−−−一回転工具 ？ −−−−一軸受押え８−−−−
一項状体 ９−−−−一取付はボルト１０．１２−一一
鋼 球 １３−ｍ−シール部材１４−−−シールリング
１６−−−項状空隙１６− 給液口 １７− 排液口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｔ 工作機械の主軸先端部外周に一定の間隙を設けて外
嵌され、かつ機械本体の固定部に固装された環状体に超
音波センナを取り付け、前記間隙の両側にシー〃部材を
配設して前記間隙部分に形成された環状空隙に液体を注
入して薄す液膜を形成し、前記主軸に工具ホルダを介し
て装着した回転工具又はこれに連動する前記工具ホルダ
の回転部材に発生する超音波振動が、前記液膜を通じて
前記環状体に伝達され、前記超音波センナにょ夛検出さ
れるように構成されている回転する主軸から超音波振動
を取シ出す装置。 ２ 前記環状体と機械本体の前記固定部との間に球体を
介装して両者の接触面積を少なくしていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の回転する主軸から超音
波振動を取シ出す装置。 ａ 前記環状体に前記環状空隙に連通する給液口と排液
口とが設けられ、前記給液口から連続的に供給される液
体を前記環状空隙を経て排液口から流出させて、前記環
状空隙を連続的に流通する液体によシ前記液膜が形成さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の回転する主軸から超音波振動を取シ出す装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10993783A JPS606331A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 回転する主軸から超音波振動を取り出す装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10993783A JPS606331A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 回転する主軸から超音波振動を取り出す装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS606331A true JPS606331A (ja) | 1985-01-14 |
Family
ID=14522885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10993783A Pending JPS606331A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 回転する主軸から超音波振動を取り出す装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606331A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104439299A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-25 | 广州市昊志机电股份有限公司 | 一种电主轴 |
| CN107116374A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-01 | 东北大学 | 一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄及测振方法 |
| CN107813165A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-20 | 哈尔滨哈飞工业有限责任公司 | 一种薄壁件铣削颤振抑制装置及使用方法 |
| JP2022044561A (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | ジック アーゲー | 工作機械の工具の検査 |
-
1983
- 1983-06-17 JP JP10993783A patent/JPS606331A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104439299A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-25 | 广州市昊志机电股份有限公司 | 一种电主轴 |
| CN107116374A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-01 | 东北大学 | 一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄及测振方法 |
| CN107116374B (zh) * | 2017-05-11 | 2018-12-21 | 东北大学 | 一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄及测振方法 |
| CN107813165A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-20 | 哈尔滨哈飞工业有限责任公司 | 一种薄壁件铣削颤振抑制装置及使用方法 |
| JP2022044561A (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | ジック アーゲー | 工作機械の工具の検査 |
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