JPS62162445A

JPS62162445A - 工具接触検出装置

Info

Publication number: JPS62162445A
Application number: JP61005729A
Authority: JP
Inventors: Naoto Fujisaka; 尚登藤坂; Koichi Tsujino; 辻野　孝一; Hiroyuki Yamada; 山田　広幸
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1987-07-18

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。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、ＮＣ工作機において、工具とワーク（加工
物）の正確な位置関係を得るために使用される工具接触
検出装置に関する。

（ロ）従来の技術一般に、ＮＣ工作機においてワークに正確な加工を行う
ためには、加工前にワークに対する工具の先端の正確な
位置関係を知り、座標データとする必要がある。従来、
この座標データを得るのに、■工具先端からワークの加
工面までの距離を定規によって測定する。

■目視によって工具先端をワークに接触させ、座標デー
タを訂正する。

■加工テーブルの端部にスイッチを設け、工具先端をこ
のスイッチに触れさせる。

等の方法を用いていた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来技術のうち、第１と第２の方法は作業に手間が
かかるし、その上、第１の方法では高精度が得られない
という問題があった。また、第３の方法は、測定精度が
スイッチの精度に影響されやすい上に、ワークと工具先
端の位置を間接的に測定するものであるから、やはり精
度が得られないという問題があった。

この発明は、上記に鑑み、ＮＣ工作機において、測定作
業が簡単で、加工精度を向上し得る工具接触検出装置を
提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段この発明の工具接触検出装置は、送信部（１０）と受信
部（２０）からなり、送信部が工具の回転主軸（２）に
固設され、受信部の一部（２０ａ）が前記回転主軸に遊
嵌され、さらに送信部には工具が加工面に接触すると発
生する振動を検出するＡＥセンサ（１１）と、このＡＥ
センサの出力より前記振動の周波数成分を導出するフィ
ルタ（１２）と、この振動信号を無線で送信する出力回
路（１３〜１６）と、受信部から送られて来る交流信号
を直流電圧に変換して他の回路に電源電圧を供給するＡ
　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器（１８）とを備え、受信部には、前
記送信部から送信されて来る信号を受信する回路（２１
，２２）と、この回路で受信された信号から前記振動に
応じた信号を導出し、接触の有無を出力する回路（２３
，２４）と、発振源（２７）と、この発振源よりの交流
信号を前記送信部のＡＣ／ＤＣ変換器に出力する出力回
路（２８，２９）とを備えている。

（ホ）作用この工具接触検出装置では、工具先端がワークに接触す
ると、その接触面で固有の振動が発生する。そして、こ
の振動が主軸を伝搬し、送信部のＡＥセンサで検出され
、このＡＥセンサで検出された信号は、フィルタを経て
出力回路より送信され、受信部で受信される。そして、
受信部では接触の有無を出力する回路より、接触を示す
信号を出力する。

（へ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す工具接触検出機能
を持つＡＥテレメータ装置の回路プロ・７り図である。

このＡＥテレメータ装置は、送信部１０と受信部２０と
から構成されている。

送信部１０は、例えば圧電素子で形成されるＡＥセンサ
１１、このＡＥセンサ１１の出力より所定の周波数成分
のＡＥ倍信号増幅する電圧制御パンドパスア、ンプ１２
、エンベロープ検波回路１３、検波されたエンベロープ
信号をＦＭ変調する変調回路１４、送信コイル１５を駆
動するドライバ１６、電力受給用コイル１７より人力さ
れるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換
器１８及び電力受給用コイル１７よりのＡＣ信号の周波
数を電圧に変換し、電圧制御バンドパスアンプ１２に加
える周波数／電圧変換回路１９を備えている。

電圧制御バンドパスアンプ１２は、第４図に示すように
、ドリルとワークが接触した時に発生する振動の固有の
周波数成分をカバーするバンドを持つ増幅機能付の第１
のフィルタ１２１、ドリルが折損した時に発生するＡＥ
の周波数成分をカバーするバンドを持つ増幅機能付の第
２のフィルタ１２２及びこれらの第１と第２のフィルタ
１２１．１２２のいずれかを選択して、ＡＥセンサ１１
の出力端とエンベロープ検波回路１３の入力端に切替接
続するためのアナログスイッチ１２３．１２４から構成
されている。アナログスイッチ１２３．１２４の切替動
作は、周波数／電圧変換回路１９からの信号により行わ
れるようになっている。

受信部２０は、受信コイル２１を経て入力される信号を
増幅する同調増幅回路２２、ＦＭ変調信号よりエンベロ
ープ信号を導出する復調回路２３、この復調回路２３の
出力を受けるタッチ検出表示回路２４と折損モニタ回路
２５、接触検出モードと折損モニタモードを手動で切替
えるためのモード切替回路２６、電圧制御発振回路２７
及びこの発振回路２７よりの発振信号を受けて電圧供給
用コイル２８を駆動するドライバ２９を備えている。

モード切替回路２６は、ａ側に投入されると接触検出モ
ードが設定され、ハイ電圧■がタッチ検比表示回路２４
と電圧制御発振回路２７に加えられ、タッチ検出表示回
路２４を動作させると共に、電圧制御発振回路２７を、
そのハイ電圧Ｖに応じた周波数で発振させる。そして、
ｂ側に投入されると折損モニタモードが設定され、ロー
電圧が折損モニタ回路２５と電圧制御発振回路２７に加
えられ、折損モニタ回路２５を動作させると共に、電圧
制御発振回路２７を、そのロー電圧に応じた周波数で発
振させるようになっている。ここで、接触検出モードと
はドリルの刃先がワークに接触したことを検出するため
の動作モード、また、折損モニタモードとはドリルの折
損を監視するための動作モードである。これらのモード
切替は、外部信号Ｅｓによっても行えるようになってい
る。

なお、送信コイル１５と受信コイル２１、電力受給用コ
イル１７と電力供給用コイル２日は、電磁結合されてい
る。

このＡＥテレメータ装置の送信部ＩＯ及び受信部２０は
、第２図に示すように、工作機１に装着される。第２図
において、工作機１の回転主軸２の先端に工具（ドリル
刃）３が取付けられ、この回転主軸２と主軸頭５間にベ
アリング６が介設されている。回転主軸２は、図示外の
駆動源により高速回転駆動されるようになっている。回
転主軸２の上部には送信部１０が固設され、また受信部
２０のコイル部２０ａが嵌挿されている。

送信部１０の装着部分を第３図に示すように、送信部ｌ
Ｏの外形状はトーラス状に形成されている。また、受信
部２０はコイル部２０ａと本体部２０ｂに分離構成され
ており、コイル部２０ａは偏平で先端部が輪状に形成さ
れ、この輪状部内に受信コイル２１と電力供給用コイル
２８が巻回されている。

次に、このＡＥテレメータ装置の動作について説明する
。

〈工具接触検出モード〉このモードは、受信部２０の手動のモード切替回路２６
がａ側に投入されるか、外部より工具接触検出モードを
示す信号Ｅｓ（ハイ信号）が入力されることにより設定
される。これにより、タッチ検出表示回路２４が動作を
開始するとともに、折損モニタ回路２５は休止状態とな
る。また、電圧制御発振回路２７はハイ電圧に応じた、
つまり工具接触検出モードに対応する周波数の信号を発
振する。この周波数の信号がドライバ２９、電圧供給用
コイル２８を経て、送信部１０側に送出される。

受信部２０からの送信信号は、電力受給用コイル１７で
受信され、ＡＣ／ＤＣ変換器１８に入力される。Ａ　Ｃ
／Ｄ　Ｃ変換器１８では、入力されたＡＣ電圧がＤＣ電
圧に変換される。このＤＣ電圧は定電圧化されて、送信
部１０の各回路部に電源電圧として供給される。

一方、電力受給用コイル１７に受信されたＡＣ電圧は、
周波数／電圧変換回路１９にも入力され、ＡＣ電圧の周
波数に応じた電圧に変換される。つまり、接触検出モー
ドを示すハイ電圧が出力され、電圧制御バンドパスアン
プ１２に加えられる。電圧制御バンドパスアンプ１２で
は、この信号により、接触検出用のハンドを持つ第１の
フィルタＩ２１が選択される。

ドリル３とテーブル８を相対的に接近させ、ドリル３の
先端がテーブル８上のワーク７に接触すると、この接触
により固有の振動が発生し、そして、この振動が回転主
軸２を伝搬してＡＥセンサ１１で検出される。ＡＥセン
サ１１は、この振動信号を電圧制御バンドパスアンプ１
２に入力する。

電圧制御バンドパスアンプ１２では、予めその振動信号
の周波数成分をカバーする第１のフィルタ１２１が選択
されているので、入力された振動信号が増幅される。続
いて、エンベロープ検波回路１３に入力されて検波され
、振動のエンベロープ信号を出力する。

そして、このエンベロープ信号が変調回路１４でＦＭ変
調され、ドライバ１６に入力される。ドライバ１６は、
このＦＭ変調信号より送信コイル１５を駆動する。この
送信コイル１５に電磁結合される受信コイル２１を通し
て、同調増幅回路２２に上記ＦＭ変調信号が受信され、
増幅される。

次に、このＦＭ変調信号よりエンベロープ信号、つまり
振動信号が復調回路２３で復調される。この復調信号が
所定レベル以上であると、タッチ検出表示回路２４でド
リル接触を示す表示をなすとともに、その旨を示すワン
ショット信号ＴＤＳを出力する。

〈折損モニタモード〉このモードは、受信部２０の手動のモード切替回路２６
がｂ側に投入されるか、あるいは外部より折損モニタモ
ードを示す信号Ｅｓ　　（ロー信号）が入力されること
により設定される。これにより、折損モニタ回路２５が
動作を開始するとともに、タッチ検出表示回路２４が休
止状態となる。また、電圧制御発振回路２７はロー電圧
に応じた、つまり折損モニタモードに対応する周波数の
信号を発振する。この周波数の信号が、工具接触検出モ
ードの場合と同様に送信部ＩＯに送信され、周波数／電
圧変換回路１９に入力される。周波数／電圧変換回路１
９では、入力される信号の周波数に応じた電圧、つまり
折損モニタモードを示すロー電圧が出力され、電圧制御
バンドパスアンプ１２に加ふられる。電圧制御バンドパ
スアンプ１２では、このロー電圧によりドリル折損時に
発生するＡＥ（音響信号）の周波数成分をカバーするバ
ンドを持つ第２のフィルタ１２２が選択される。

そのため、このモード設定中にドリル折損が生じると、
発生したＡＥがやはり回転主軸２を伝しし、ＡＥセンサ
１１に加えられ、検出される。ＡＥセンサ１１は、この
ＡＥ倍信号電圧制御バンドパスアンプ１２に入力する。

電圧制御バンドパスアンプ１２では、予めドリル折損に
より発生するＡＥの周波数成分をカバーする第２のフィ
ルタ１２２が選択されているので、そのＡＥ倍信号増幅
される。後は、工具接触検出モードにおける振動信号と
同様の原理で、ＡＥ倍信号送信部１０から受信部２０に
送信され、復調回路２３よりＡＥ倍信号応じたレベル信
号が導出される。このレベル信号が所定レベル以上であ
れば、折損モニタ回路２５で折損発生を示す表示をなす
とともに、その旨を示す信号Ｉ）ａｓを出力する。

この実施例装置では、ドリル等、工具の折損モニタ用に
使用するＡＥテレメータの主要部を、そのまま工具接触
検出用に使用することができる。

（ト）発明の効果この発明によれば、ワークと工具先端部の接触を、接触
時に発生する振動を検出することにより、直接検出する
ものであるから、高精度の加工を行うことができる。

また、装置を構成する送信部は、工具の回転主軸に固設
され、受信部の一部が回転主軸に遊嵌されて、送信部と
受信部間は無線で信号が授受されるものであるから、ワ
ークを交換する毎に接触検出装置もいちいち取付け・取
外しする手間が不要であり、座標データの補正等の作業
を短時間でなすことが出来、作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すＡＥテレメータ装
置の回路ブロック図、第２図は、同ＡＥテレメータ装置
を工作機に装着した状態を示す断面図、第３図は、同装
着状態を示した部分斜視図、第４図は、第１図に示した
ＡＥテレメータ装置の電圧制御バンドパスアンプを具体
的に示した回路ブロック図である。２二回転主軸、　　１０：送信部、１１：ＡＥセンサ、１２：電圧制御バンドパスアンプ、
１３：エンベロープ検波回路、１４：変調回路、　　１５：送信コイル、１６：ドライ
バ、　　１８　：　ＡＣ／ＤＣ変換器、２０：受信部、
　　２１：受信コイル、２２：同調増幅回路、２３：復調回路　　２４：タッチ検出表示回路２７：電
圧制御発振回路、２８：電力供給用コイル、２９：ドライバ、特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信％１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）送信部と受信部からなり、送信部が工具の回転主
軸に固設され、受信部の一部が前記回転主軸に遊嵌され
る工具接触検出装置であって、前記送信部に、工具が加
工物に接触すると発生する振動を検出するＡＥセンサと
、このＡＥセンサの出力より前記振動の周波数成分を導
出するフィルタと、この振動信号を無線で送信する出力
回路と、受信部から送られて来る交流信号を直流電圧に
変換して他の回路に電源電圧を供給するＡＣ／ＤＣ変換
器とを備え、前記受信部に、前記送信部から送信されて来る信号を受
信する回路と、この回路で受信された信号から前記振動
に応じた信号を導出し、接触の有無を出力する回路と、
発振源と、この発振源よりの交流信号を前記送信部のＡ
Ｃ／ＤＣ変換器に出力する出力回路とを備えてなること
を特徴とする工具接触検出装置。