JPS6368343A - 加工物に向う工具の前進速度を制御するための無線装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は加工物に向う工具の前進速度を制御するための
無線装置に関する。

従来技術 工作機械における加工物ないし、製作品に対して刃部分
の接近する１般的方法としては、機械の不動時間を可能
な限り減小させるために、刃は比較的速く移動させられ
る。しかし、刃部分が製作品に接触する時には、この速
い前進速度が急激に減じられて、製作品と同様、刃部分
においても劣化を防止することが望ｌしい。

特に、グライン−機械においては、ピエゾ電気型である
ことが望ましい音響センサーが、グラインドホイールが
製作品に接触した時に生ずる音響送出を検出するために
用いられるような配置、が長い間知られており、こうし
て得られる信号は、接近段階において用いられる比較的
な高速を、もし必要ならゼロまで減じるように、増幅回
路を経て利用される。

そのような配置ないし装置構成は、刃部分と製作品との
間の偶り的な衝突の場合に機械を停止させるためにも同
様に利用できる。衝突は、例えば製作品の誤ったセツテ
ィングによってもたらされるもので、それは引き続く損
害や操作者の傷害のもととなる。

そのような配置は、例えば、センサーが製作品ベアリン
グ主軸台に取シ付けられて機械フレーム構造の１部を形
成するような、スイス特許第５８５，６０９において説
明されている。

同時に、そのような公知の配置は、刃が製作品に接触す
る時に刃から発散する固有の音を、機械から生ずるスト
レス雑音から、強度や周波数において区別することが難
しいという問題を提供しており、例えばそのような雑音
はベアリング、ヤヤ、液体または水圧駆動装置等から生
ずるもので配置の特定の動作が確実に行えないという不
都合に発展する。

センサーが製作品、主軸台に固定されている場合には、
グラインドホイールが製作品と接触する時に生ずる、利
用できる信号は、センサーに届く前に製作品スぎンドル
を支持しているベアリングを通過しなければならず、こ
のことは接触の瞬間に発生される振動の伝達に実質的に
抵抗を与えるものとなっている。同様の方法で、センサ
ーがグラインドホイール主軸台に固定されている場合は
、利用できる信号はグラインダースピンドルを支持して
いるベアリングを通過しなければならず、それ自体、グ
ラインドホイールの高速回転による実質的な振動を発生
している。

もし、製作品の外径を加工するための機械に適用される
という特別の場合であれば、とれてでに述べた配置はさ
らに有益となり、また十分に満足のいく動作を提供する
ものとなろうが、機械が製作品の１つの内径を研削する
時には問題はさらに複雑となる。後者の場合、結果とし
て、検出されるべき利用できる信号は、製作品に関して
グライン−ホイールによって働く力が小さなものである
と共に、グラインドホイールの径が小さなものであるた
めに、極めて小さな振幅しか有していない。利用できる
信号と、機械にまつわるストレイ信号との間の十分な識
別を得ることは難しく、最初のものは、しばしば第２の
ものに消されてしまうのである。

発明の目的 本発明の目的ないし課題とするところは前述の従来技術
の問題点を克服することにある。

また、本発明の装置は加工物ないし、製作品に向かって
いる工作機械の刃部分の前進速度を、そのような刃部分
が前記加工物ないし製作品に接触したとたんに、減じる
ことを可能とするものである。それは、製作品と刃部分
の偶然の衝突による損傷を防止することをも、可能とす
るものである。

この目的のため、本発明の装置は接触の瞬間に送出され
る信号を検出するのに用いられる振動センサーを有して
おり、このセンサーは製作品のためのチギツク部分に設
けちれて訃９、それと共に回転するものである。センサ
ーから来る信号は例えば、無線周波数の送信機を変調す
る。工作機械のフレーム構造に固定された場所に設けら
れた受信機は、送信機から発言された情報を受信する。

この情報は引きばく処理を経て、刃部分を前進制御する
モーターの速度を低減させる。

上記装置は特に、内径研削のための機械に適している。

本発明は、製作品に向かっている工作機械の刃部分の前
進速度を、前記刃部分が前記製作品に接触したら直ちに
低減させるだめの装置に関するものであり、製作品は駆
動スピンドルを含むキャリアと、前記製作品がその内に
支持されるチャックとによって、回転するように駆動さ
れているものであって、そのような装置は、前記接触の
瞬間に送出される信号を検出するように構成された振動
センサーと、さらに前記信号を送信するための電子回路
と、前記回路に応答して前記刃部分の速度を調節するモ
ーターとを有している。

発明の構成 え、振動センサーが製作品キャリアに取り付けられ、そ
してそれと共に駆動され、また、電子的送信回路が同じ
く製作品キャリアに固定された送信機を有し、前記セン
サーからの信号を受けて、前記信号を表わす情報を発信
し、さらに機械フレーム構造に固定された本体に設けら
れた受信機は、ケーブル接続を要しないで前記情報を受
信できるように配置されている。

本発明は、例としての以下の説明と、添付図面の助けに
よって、さらに良く理解されるであろう。

実施例 第１図は本発明による装置を備えたグラインド機械の略
図である。この機械はフレーム構造１と、その上に設け
られた加工物（製作品）キャリー主軸台２と、さらにグ
ラインドホイール主軸台３とを有している。製作品主軸
台は、モーター（示されていない）によって矢印５の方
向に回転するよう駆動される製作品に関するスピンドル
４を含んでいる。スピンドル４は複数のベアリングによ
って主軸台２に取りつけられているが、図中ではそのう
ちの１つが６として示されている。スピンドル４の終端
には、締メつけ部分７があり、これは基本的にはそのビ
ット９を有するチャック８を含むものである。製作品（
加工物）１０は締付（固定）部分７に取り付けられる。

製作品１０ば、ここでは、内壁１１が研削されるような
、円筒形の形状に示されている。

グラインドホイール主軸台３は、図においては１３とし
て１つだけ示されている複数のベアリングによって支持
されているスピンドル１２を有している。スピンドル１
２の先にはホイールベアリングぎン１４が取り付けられ
、その終示 端にはホイール１５が見られる。このピンは、されてい
ないモーターによって矢印１６の方向に高速で回転する
よう駆動される。その通常回転に加えて、ホイールは水
平方向に関する並進運動で交互的な移動が与えられてい
る。この移動は、モーター（示゛されていない）によっ
て矢印１７方向に主軸台３を移動させることによって実
行される。ビン１４はまた、図面に垂直な方向にも移動
できる。この移動はモーターＭによって制御される。グ
ラインド動作に先立って、ホイール１５は内壁１１から
適当な距離に保たれ、次にこの壁に向かって高速で前進
する。ホイールが前記壁に接触すると直ちに、前進速度
はこの説明の序文に示したように、納得できる程度にま
で減速される。当業技術の公知の状態によれば、この速
度低減は手動的に、あるいは自動的に実行される。第１
の場合、操作者がスパークを認識するかノイズを聞くか
したら、彼が機械速度を低減させる。第２の場合、接触
の前に自動的に、よυ低い速度がモーターに与えられる
が、これには時間的ロスが伴う。

序文に示した不都合を解決するために、本発明は振動セ
ンサー１９を直接的に製作品キャリアに、そして特にチ
ャック８がその１部をなす締め付は部分７に取り付ける
ことを提案している。本装置によれば、ケーブル接続に
よってセンサーをモーターＭに結合させることは問題外
のことであり、そのためセンサー１９に接近して配置さ
れた送信機２０がセンサーによって提供された信号を表
わす情報を発信するように用いられておシ、この信号は
、グラインドホイールが製作品に接触することによって
生じるものである。こうして、センサー１９と送信機２
０とはチャック８と哄に回転するものである。第１図は
さらに、この配置が機械のフレーム構造に取り付けられ
て設けられた受信機２１をも含んでいることを示してお
り、このような受信機は送信機２０から発信される情報
を受信するために配置される。この情報は次に、従来技
術においても良く知られている信号処理回路２２を経て
モーターＭに伝達される。

本発明によってもたらされる利点は、直ちに明らかとな
るものであって、工具ないし刃が製作品（加工物）に接
触したことによって発生した摂動が、センサーが機械の
フレーム構造１に、または製作品キャリー主軸台２に固
定されている場合におけるように、支持部またはベアリ
ングを通過する必要がなく、音源とセンサーの間が直接
に結びついていることである。同様に、本発明は音源に
ほとんど接する程に接近して行なわれる測定を可能とす
るものであり、このことは啄めて満足できるもので、し
かも小さな振幅の基本音に含まれるストレイ雑音を除去
するのに効果がある。

第１図に示されるように、センサー１日と送信機２０と
はチャック８上に取シ付けられる。

しかし、別の配置においては、例えば、センサーと送信
機とを、駆動スピンドル４の上に取り付けることも可能
である。この配置は、１度設計すれば済むこと、そして
総てが製作品キャリア主軸台２の内側に収められるとい
う点で、さらにユニバーサルな装置としての利点を有し
ている。この場合、受信機２１もまた、主軸台２の内側
に設けられる。

製作品チャックと共に駆動される振動センサーを含むこ
とに加えて、本発明による配置は、第１図に垂直な方向
にビン１４の前進をその回転によって制御しているモー
ター）ｌに対して、信号を伝達するための電子回路をも
含んでいる。

この伝達回路は移動する送信機２０と固定した受信機２
１とを有することは、前に説明した。

送信機と受信機については、いくつかの型式が考えられ
るが、本発明が実施できるものとなるよう、本発明に利
用できるいくつかの装置について以下に説明を行なう。

第２図は、電磁無線波送信機２０に結合した振動センサ
ー１９を表わしている。センサー１９はコンデンサマイ
クロホン２３を含んでいる。送信機２０はＮＰＮ　トラ
ンジスタ２４から構成される発振器といコンデンサ２５
および自己誘導器２６とを有している。送信機は、独立
したエネルギー源２７（電池）によって動作する。

送信機の回路として示されている回路の周波数は、コン
デンサマイクロホン２３によって変調される。この送信
機は、アンテナ２８によってエネルギーを発散する。

第６図は、送信機のアンテナとして働く金属ケース２９
内に収められた送信機２０の、特別の配置を示している
。この場合、ケース２９は絶縁プレート３０によってチ
ャック８から絶縁されている。送信機回路の接地接続３
３は、ネジ３２によってチャック８に固定された金属ベ
ース３１によって行なわれる。

第６図の特別な場合には、振動は特別な構造を持つコン
デンサ２５または自己誘導器２６によって直接検出され
るので、厳しい条件の下では振動センサーは使用されな
い。こうして、コンデンサ２５は、それがある種のセラ
ミックコンデンサであるような場合、マイクロホンとし
て考慮される型であることもできる。これによって、そ
れは与えられる振動の関数として容量を変化させるよう
に働く。この方法によって、それは前記コンデンサと自
己誘導器２６とから成る発振回路の周波数を直接的に変
調する。同じ方法によって、自己誘導器２６は、与えら
れる振動の関数として誘導力を変化させる型であること
もできる。それは例えば、ピ歪コアを持つ自己誘導器を
含むことができる。この場合、それはセンサーとして働
く自己誘導器であり、またそれは送信機の周波数を直接
的に変調する。

これまで述べた例は、周波数変調される送信機に関する
ものであった。他の形式の変調も、本発明の目的から離
れることなく、使用できることは明らかである。それは
、振幅または位相の、さらにはパルスによっての変調を
も同様に利用できるのである。例えば、２進コードに応
答するパルス変調は、引き続いて説明される赤外型送信
機に適用することができる。

振動センサーによって与えられる信号を送信する別の方
法が第４図に示されている。チャック８は、１次巻線３
６を収容する溝３５を有している。そのような巻線は、
グラインダーと製作品の接触の瞬間に発散する信号を受
信するが、この信号はチャックに収容されるセンサーお
よび増幅器から来るものであるが、図にはそれらは示さ
れていない。チャック８の周囲には、２次の固定巻線３
８が巻かれたＵ型の固定コア３７が設けられる。回転巻
線３６から来る信号は磁気誘導によって固定巻線３８に
伝送されるが、ここでは磁気力線３９が示されている。

巻線３８の端末で集められた信号は、その後第１図のモ
ーターＭに作用するように利用される。

第４図に関しては、同様な配置がチャック８に固定され
た送・信機を加圧するためにトランスとしても用いられ
ることを指摘するのは興味深いことである。

センサーから生じた信号を送信する別の方法は、キャリ
ア波としての光を用いることである。

この光は可視または赤外スペクトル範囲に発光するもの
である。赤外線による送信は現在、僕めて多く用いられ
ている。注目すべき例は、テレビジョン受信機を制御す
るために用いられているものである。本発明に適用する
には、振動センサーによって変調される赤外送信機は製
作品チャック中に収容され、そしてそ、のような放射を
感知でき、機械のフレーム構造に固定された位置に配置
されたセルから直接的に「見える」ように配置される、
。チマツクは回転するので、そのような赤外送信機のあ
るものは、外周上に設けられ、例えば、ＭＰ７型の測定
ヘッドに関してレニシャウ社によって提案されたような
方法で配置することもできる。こうして、そのような送
信機の１つは、常に直接的に受信機の視野の中にあるよ
うにされる。

いくらかの注意が、本発明による配置の受信機装備に関
して必要である。受信機によって発散される波が電磁無
線波であるような場合、この受信機は前記波に適合され
、そして第１図の参照番号２１で示される形式となる。

受信機、は送信機のアンテナ４０かも発散さｔする情報
を受信する。初めに信号は、発散されている周波数に同
調しているフィルター４１を通過し、そして４２で増幅
されさらに４３で復調される。もし周波数変調が用いら
れるなら、復調器４３は周波数弁別器であって、その出
力においてはグラインドホイールと製作品の接触によっ
て嶺生ずる有用な信号が集められる。このような有用な
信号はその後、その信号の周波数に同調しているバンド
パスフィルター４４と、そのような信号をＤＣ信号に変
換する整流器４５と、そのＤＣ信号を基準信号と比較す
るコンパレーター４６とを有する電子回路２２によって
処理される。もし、このＤＣ信号が基準信号よシ大きけ
れば、コンパレーターは電力回路４７を励起する制御信
号をオフとし、電力回路は次にモーターＭの制御を行な
って、その速度の特定の減速を実現させる。ここにおい
て、処理回路は前に述べたスイス特許第５８５，６０９
から知られるものであり、またモーターＭばその特許中
で説明されているものと同等の型式のものである。

説明されたこの配置がなぜ内径研削のための加工機械に
特に適合しているのかについて、既に言及した。しかし
、これは同様に外径研削のための加工機械にまで適用を
拡大することができるものである。

発明の効果 本発明は従来技術の欠点を取除きｚ製作品との接触の瞬
間に刃の前進速度を減速させることが可能となｐ１製作
品および刃部分の損傷を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による配置を塔載した、また機械のチ
ャックに固定された送信機と、送信機から来る信号、そ
の信号は刃の前進を制御する、を受信するように設けら
れた受信機とを含む、グラインド機械の概略を示す図で
あシ、第２、図は、第１図に示された送信機の可能な実
体を詳細に示した図であυ、第６図は、第２図の送信機
のアンテナの特殊な実施例を示した図であシ、第４図は
、第１図に示された送信機と受信機間の結合の特別な形
式を示した図である。 １・・・フレーム構造、２・・・キャリー主軸台、３・
・・グラインドホイール主軸台、４・・・スぎンドル、
５・・・回転方向、６・・・ベアリング、７・・・°締
めつけ部、８・・・チャック、９・・・ビット、１０・
・・製作品、１１・・・内壁、１２・・・スピンドル、
１３・・・ベアリング、１４・・・ホイールピン、１５
・・・ホイール、１６・・・回転方向、１７・・・方向
、１９・・・センサー、２０・・・送信機、２１・・・
受信機、２２・・・信号処理回路、２３・・・コンデン
サマイクロホン、２４・・・トランジスタ、２５・・・
コンデンサ、２６・・・誘導器、２７・・・電池、２８
・・・アンテナ、２９・・・ケース、３０・・・絶縁プ
レート、３１・・・ベース、３２・・・ネジ、３３・・
・接地接続、３５・・・溝、３６・・・巻線、３７・・
・コア、３８・・・巻線、３９・・・力線、４０・・・
アンテナ、４１・・・フィルター、４２・・・増幅器、
４３・・・復調器、４４・・・フィルター、４５・・・
整ａ器、４６・・・コンパレーター、４７・・・電力回
路 ２、ン ０・Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動スピンドルならびに、この中に加工物が保持さ
   れるチャックとを有するキャリアによって回転するよう
   駆動される加工物に向う加工機械の工具ないし刃部分の
   速度を、前記工具ないし刃部分が前記加工物に接触する
   と直ちに、減速させるための装置において、前記接触の
   瞬間に送出される信号を検出するように構成された振動
   センサーと、前記信号を送信するための電子回路と、前
   記工具ないし刃部分の前進速度を調節するため前記回路
   に応答するモーターとを有し、前記振動センサーは前記
   キャリアに固定されてそれと共に駆動され、送信用電子
   回路は、同様にキャリアに固定されて、前記振動センサ
   ーからの信号を受信し、それによって前記信号を表わす
   情報を送出させる放送装置および、加工機械フレーム構
   造に取り付けられた局に設けられ、何らのケーブル接続
   なしで前記情報を受信するよう配置構成された受信機を
   含むことを特徴とする加工物に向う工具の前進速度を制
   御するための装置。 ２、センサーおよび放送装置はチャックに固定されてい
   るような、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、放送装置から受信機への信号の伝達が、複数の結合
   性巻線による磁気誘導を用いるものであるような、特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ４、放送装置から受信機への信号の伝達が、可視または
   赤外スペクトルに放射する電磁波を用いるものであるよ
   うな、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５、放送装置から受信機への信号の伝達が、電磁無線波
   を用いるものであるような、特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ６、放送装置が、電磁無線波のための放送用アンテナと
   して働く金属ハウジング中に収容されているような、特
   許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、放送装置が、センサーからの信号によって周波数変
   調されるような、特許請求の範囲第５項記載の装置。 ８、センサーは工具と加工物との接触により生じる振動
   に応動するキャパシタであり、該キャパシタは放送装置
   の周波数を変調するために用いられる特許請求の範囲第
   ７項記載の装置。 ９、センサーは、工具ないし刃部分が加工物と接触して
   生ずる振動を感知するコンデンサーマイクロホンであり
   、また前記マイクロホンが放送装置の周波数を変調する
   のに用いられるような、特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 １０、センサーが自己誘導器であり、その誘導性は工具
   ないし刃部分の製作品との接触から生ずる振動の関数と
   して変化し、前記自己誘導器は放送装置の周波数を変調
   するのに用いられるような、特許請求の範囲第７項記載
   の装置。