JPS63241350A - Ａｅテレメ−タ装置 - Google Patents

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】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械の加工対象を保持するパレットや工具
を保持するツールシャンクにＡＥ倍信号送出する送信器
を取付け、非接触でＡＥ倍信号受信器に送出するように
したＡＥテレメータ装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

（従来技術） 従来工作機械の稼動中に工具の損傷を検出する装置とし
ては、例えば工作機械の駆動モータに流れる電流を検出
しその電流値に基づいて工具の損傷を検出する装置が提
案されている。しかしモータ電流に基づいて工具の損傷
を検出する場合には、例えば微小な径のドリルを用いて
切削加工してもその小径のドリルの損傷を検出すること
ができないという欠点があった。そこで小径のドリルの
損傷を検出するためにＡＥセンサを設け、ＡＥ倍信号変
化に基づいて工具の損傷を検出するようにした装置が提
案されている。又特開昭６１−１３４６６２号に示され
ているように、ＡＥセンサからの信号をケーブルを用い
ることなくワイヤレス方式で本体側に受信することによ
って工具の損傷を検出するようにした装置が提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらＡＥセンサを用いた従来の工具損傷検出装
置を大型のマシニングセンタに適用する場合には、加工
対象であるワークをパレット上に搭載するようにしてお
り、加工時にパレットが移動するためパレットにＡＥセ
ンサを取付けることができないという欠点があった。又
パレットが載置されるテーブル上にＡＥセンサを取付け
た場合には、ＡＥ倍信号減衰してしまうため工具の損傷
を検出することが困難になるという欠点もあった。

又ＡＥセンサを主軸に取付けた場合には、ベアリングノ
イズ等によってＡＥ倍信号減衰してしまうため、工具の
損傷を検出することが困難になるという欠点もあった。

そこでＡＥセンサを含む送信器を工作機械の主軸等に装
着すると共にＡＥセンサで検出したＡＥ倍信号送信器か
ら送信し、その信号を送信器より隔離された受信器で受
信するＡＥテレメータ装置が考えられる。しかし送信器
を主軸頭に取付けると、ドリルから主軸頭までのＡＥ倍
信号伝送経路にベアリングが含まれることになり、ドリ
ル折損により発生したＡＥ倍信号ＡＥセンサに到達する
までには大きく減衰しているため、高いＳ／Ｎ比で検出
することができないという欠点がある。

又送信器には回路駆動用の電池を内蔵しているので保守
の必要性があり、送信器を高速回転物体に取付けた場合
には、遠心力により電池内部の成分が分離し回路に電源
電圧が供給できないばかりか危険な状態となるという欠
点がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来のＡＥテレメータ装置の問題点
に鑑みてなされたものであって、工具近傍にＡＥセンサ
を含む送信器を取付は簡単な構造で電力を供給すると共
に、送信器よりＡＥ倍信号取出すようにすることを技術
的課題とする。

〔発明の構成と効果〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は工作機械の工具に近接する位置に取付けられる
送信器と、該送信器に電源を供給すると兵にＡＥ倍信号
受信する受信器とを具備するＡＥテレメータ装置であっ
て、第１図に示すように、送信器は、コイルを含む共振
回路と、共振回路より得られる出力を整流し平滑するこ
とによってＡＥセンサユニットの各部に直流電源を供給
する整流・平滑回路と、工具より伝わるＡＥ倍信号検出
するＡＥセンサと、ＡＥセンサより与えられる所定の周
波数成分のＡＥ倍信号増幅する増幅器と、周波数成分の
ＡＥ倍信号エンベロープ検波すると共にその出力に基づ
いて共振回路の共振周波数を連続的に変化させる検波回
路と、を有するものであり、受信器は、発振コイルを含
み一定の周波数を発振する発振回路と、発振回路より得
られる信号の周波数変化に基づいて送信器より得られる
エンベロープ検波された送信信号を復調する復調器と、
を有することを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明によれば、送信器に共振
回路とＡＥセンサ及びそのＡＥ倍信号増幅、検波する回
路を設け、送信器を工具を保持するツールシャンクやワ
ークを保持するパレット等の工具近傍に取付けるように
している。そして受信器の発振回路は常に発振を継続さ
せており、送信器はその共振回路に得られる高周波信号
を整流し平滑することによって各ブロックに安定的に直
流電源を供給している。送信器ではＡＥセンサより得ら
れるＡＥ倍信号バンドパスフィルタ及び増幅器を介して
増幅しエンベロープ検波すると共に、この検波信号によ
り共振回路の共振周波数を連続的に変化させる。受信器
はこの共振周波数の変化に伴って発振回路の負荷が異な
るため、その負荷の変動に基づいてエンベロープ検波さ
れた検波信号を受信するようにしている。

（発明の効果） このように本発明によれば、送信器は受信器に非接触で
信号を伝えている。従って送信器はＡＥ倍信号減衰が少
ないパレットやツールシャンク等の工具近傍に取付ける
ようにしているため、ＡＥセンサはほとんど減衰してい
ないＡＥ倍信号高いＳ／Ｎ比で検出することができ、こ
の信号をエンベロープ検波して受信器に与えるようにし
ている。

従って受信器はこのＡＥ倍信号工具に対応したレベルの
増幅器で増幅し信号処理することによって確実に工具の
折損を検出することができる。又送信器に電源が供給さ
れるため電池を内蔵する必要がなく電池交換が不要とな
り、保守を容易にすることができる。そして電池が不良
化することがないので高速に回転する主軸にも送信器を
固定することができる。

〔実施例の説明〕

（実施例の構成） 第１図は本発明の一実施例によるＡＥテレメータ装置の
全体構成を示すブロック図であり、第２図はＡＥテレメ
ータ装置１が取付けられる工作機械の構成を示す斜視図
である。これらの図においてＡＥテレメータ装置１は工
具近傍に取付けられる送信器２と受信器３から成り立っ
ている。そして送信器２は例えばワーク４を保持するパ
レット５に直接取付けられる。又受信器３は工具の損傷
を検出する損傷検出装置６に接続されている。

さて第１図に示すように送信器２はコイルＬ１を含む共
振回路１１を有している。ＬＣ共振回路１１は外部から
与えられる電圧信号によってその共振周波数を連続して
変化させることができるように構成されており、共振回
路１１の一端は整流・平滑回路１２に与えられる。整流
・平滑回路１２は高周波信号を整流し平滑することによ
って送信器の各ブロックに直流電圧を供給するものであ
る。又送信器２にはパレット５等の送信器が取付けられ
ている部分より得られるＡＥ倍信号検出するＡＥセンサ
１３が設けられている。ＡＥセンサ１３の出力はバンド
パスアンプ１４に与えられる。

バンドパスアンプ１４は例えば周波数３００ＫＨｚ付近
を中心周波数とし一定の増幅率を有するアクティブバン
ドパスアンプであって、その出力はエンベロープ検波回
路１５に与えられる。エンベロープ検波回路１５はその
入力信号を全波整流しエンベロープ検波することによっ
てＡＥ倍信号エンベロープ信号を共振回路１１に周波数
制御信号として与える。共振回路１１はこの信号に基づ
いて共振周波数を変化させるものである。

−力受信器３にはＬＣ発振器２１が設けられる。

ＬＣ発振器２１は発振コイルＬ２を有し常に発振を継続
しており、その発振出力を復調回路２２に与える。復調
回路２２は発振回路２１の発振出力をＦＭ検波すること
によりエンベロープ信号を検出するものである。さて受
信器３の出力は例えば損傷検出装置６に与えられる。損
傷検出装置６は設定器２３によって増幅率が設定される
可変増幅率増幅器２４を有しており、その出力がレベル
判定回路２５に与えられる。レベル判定回路２５は用い
られる工具径に対応した閾値レベルによって工具の損傷
を検出するものであり、損傷があれば損傷検出信号を出
力するものである。

第３図は送信器２の共振回路１１と発振回路２１の一例
を示す回路図である。本図においてＬＣ共振回路１１は
２つの可変容量型ダイオードＤ１゜Ｄ２がコイルＬ１に
並列接続されて並列共振回路を構成している。そしてそ
の一端が前述した整流・平滑回路１２に接続されて各ブ
ロックに電源を供給している。そしてエンベロープ検波
回路１５からの出力はカンプリングコンデンサＣ１を介
して抵抗Ｒ１，Ｒ２の中点に接続される。抵抗Ｒ１゜Ｒ
２は電源電圧を分圧することによって一定のバイアス電
圧を与えるものであって、その中点は更に抵抗Ｒ３を介
して可変容量型ダイオードＤ１゜Ｄ２の中点に接続され
ている。可変容量型ダイオードＤｉ、Ｄ２の静電容量は
与えられた逆電圧に対応して変化するものである。そし
てこの共振回路１１のコイルＬ１に対向する位置に受信
器３の発振回路２１の発振コイルＬ２が設けられている
。

発振回路２１は例えばコルピッツ型発振器であって、そ
の出力はＦＭ検波する復調回路２２に与えられる。

（実施例の動作） 次に本実施例の動作について説明する。工作機械の稼動
時に送信器２に受信器３を近接させると、ＬＣ発振器２
１より高周波信号が受信器２のＬＣ共振回路１１に伝わ
り、整流・平滑回路１２を介して各ブロックに電源が供
給される。そして工作機械の動作時には微小なＡＥ倍信
号ＡＥセンサ１３に検出され、所定の周波数の信号がバ
ンドパスアンプ１４によって選択的に増幅される。そし
て増幅出力がエンベロープ検波回路１５に伝わる。

そして包絡線検波されて検波信号が共振回路１１に加わ
る。従ってバイアス電圧を中心にして一定の電圧変化が
ＬＣ共振回路１１に与えられるため、その電圧の変化に
基づいてＬＣ共振回路１１の共振周波数がそれに対応し
て変化することとなる。

さて発振回路２１は負荷として接続されているＬＣ共振
回路１１の共振周波数が異なるため、発振周波数自体も
それに対応して変化する。この発振周波数の変化を復調
回路２２により復調することによってエンベロープ検波
信号を得ることができる。こうして工作機械の可動時に
は常にＡＥ倍信号エンベロープ検波信号を損傷検出装置
６に与えて工具の損傷をモニタすることができる。

そして工具が折損すると大きなレベルのＡＥ倍信号バン
ドパスアンプ１４を介して伝えられるため、復調回路２
２の出力が大きくなる。そして損傷検出装置６の可変増
幅率増幅器２４によってその信号が増幅されてレベルが
判別されるため、工具の折損を検出することができる。

本発明によるＡＥテレメータ装置は例えば第４図に示す
ようにボール盤に適用してもよい。この回転主軸３１の
下端にはツールシャンク３２を介してドリル３３が固定
されており、回転主軸３１自体はベアリング３４によっ
て主軸頭３５に保持されている。そして回転主軸３１の
上部にはプーリ３６が取付けられ図示しないベルトによ
って駆動される。そしてこの回転主軸３１の上端には送
信器２を取付け、それに対向する位置に受信器３を取付
ける。こうすれば回転主軸３１を伝わるＡＥ倍信号ベア
リングノイズなく検出することができ、工具の折損検出
精度を向上させることができる。

又この発明によるＡＥテレメータ装置を旋盤、例えばタ
レット旋盤に適用することもできる。第５図はタレット
旋盤の一例を示す図であって、周囲にツールシャンク４
１８．４１ｂ−・−を保持する刃物台４２ａ、４２ｂ・
・・−・−が固定された六角タレット４３が回転するこ
とによって必要な刃物が選択されてワーク４４を切削加
工する。この場合には刃物台４２ａ、４２ｂ−・−・−
に夫々前述した送信器２ａ、２ｂ−・−・を取付け、切
削加工を行う刃物台４２ａの送信器２・ａに対応する位
置に１つの受信器３を設ける。こうすれば工作中のＡＥ
倍信号検出し、そのエンベロープ検波信号を得ることが
できるので工具の損傷を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＡＥテレメータ装置の
全体構成を示すブロック図、第２図は本実施例のＡＥテ
レメータ装置の送信器をパレット上に取付けることによ
って実現した工作機械の一例を示す斜視図、第３図はＡ
Ｅテレメータ装置の共振回路及び発振回路の一例を示す
回路図、第４図はこのＡＥテレメータ装置を工作機械の
回転主軸に取付けた状態を示す断面図、第５図はタレッ
ト旋盤にＡＥテレメータ装置を取付けた状態を示す側面
図である。 １・−−−一−・ＡＥテレメータ装置　　２・−−−−
−・送信器３−・−・・−受信器　　６−・・−・損傷
検出装置　　１１・−−・ＬＣ共振回路　　１２・−・
−・・整流・平滑回路１３・・・・−・ＡＥセンサ　　
１４・−・−バンドパスアンプ　　１５−・・−エンベ
ロープ検波回路　　２１−一・−発振回路　　２２−・
−・−復調回路　　２３・−・−・−設定器　　２４−
・・−・・可変増幅率増幅器　　２５・−・−レベル判
定回路 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） ２・−・−−一送信恭 ３−−−−−一楚信器 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の工具に近接する位置に取付けられる送
   信器と、該送信器に電源を供給すると共にＡＥ信号を受
   信する受信器とを具備するＡＥテレメータ装置であって
   、 前記送信器は、 コイルを含む共振回路と、 前記共振回路より得られる出力を整流し平滑することに
   よってＡＥセンサユニットの各部に直流電源を供給する
   整流・平滑回路と、 工具より伝わるＡＥ信号を検出するＡＥセンサと、 前記ＡＥセンサより与えられる所定の周波数成分のＡＥ
   信号を増幅する増幅器と、 前記周波数成分のＡＥ信号をエンベロープ検波すると共
   にその出力に基づいて前記共振回路の共振周波数を連続
   的に変化させる検波回路と、を有するものであり、 前記受信器は、 発振コイルを含み一定の周波数を発振する発振回路と、 前記発振回路より得られる信号の周波数変化に基づいて
   前記送信器より得られるエンベロープ検波された送信信
   号を復調する復調器と、を有するものであることを特徴
   とするＡＥテレメータ装置。