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JPS61214953A - 工具とワ−クの接触検知装置 - Google Patents

工具とワ−クの接触検知装置

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Publication number
JPS61214953A
JPS61214953A JP60053010A JP5301085A JPS61214953A JP S61214953 A JPS61214953 A JP S61214953A JP 60053010 A JP60053010 A JP 60053010A JP 5301085 A JP5301085 A JP 5301085A JP S61214953 A JPS61214953 A JP S61214953A
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JP
Japan
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detection
coil
tool
excitation coil
main shaft
Prior art date
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Application number
JP60053010A
Other languages
English (en)
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JPH038900B2 (ja
Inventor
Yuzuru Tanaka
譲 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daishowa Seiki Co Ltd
Dai Showa Seiki KK
Original Assignee
Daishowa Seiki Co Ltd
Dai Showa Seiki KK
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Publication date
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Priority to US06/774,758 priority patent/US4657451A/en
Priority to GB08522624A priority patent/GB2172224A/en
Priority to DE3536067A priority patent/DE3536067C2/de
Priority to FR8516550A priority patent/FR2578771B1/fr
Priority to IT19280/86A priority patent/IT1189484B/it
Publication of JPS61214953A publication Critical patent/JPS61214953A/ja
Publication of JPH038900B2 publication Critical patent/JPH038900B2/ja
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
    • B23Q17/2241Detection of contact between tool and workpiece
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、加工機において工具とワークの接触を検知す
るための装置に関し、例えば加工機における加工の開始
点を検知するために利用される。
(従来技術) 従来より、加工機の工具とワークとの接触によって生起
する電磁気的現象を利用して加工の開始点とすることは
公知である。そして、工具とワークの接触を検知する装
置が従来から提案されている0例えば、特公昭48−4
8861号公報に記載のものは、加工機の主軸部上端と
ベッドとの間に交流電源を接続しておき、工具とワーク
との接触により流れる交流電流を主軸部に取付けた検知
用のコイルで検知するものである。しかしこれによると
、工作機のフレームには常に交流電流が流れることにな
り、これが消費電力の増大と雑音の原因となる。また、
特公昭58−41983号公報に記載のものは、主軸部
に取付けたコイルのインピーダンスが工具とワークの接
触によって変化することを利用して検知するものであり
、これは無駄な電力を消費しないものの、コイルのイン
ピーダンス変化が僅かであるためSN比が悪く作動に安
定性が欠ける。
そして、一般の加工機においては工具が回転するため、
その高速回転時には工具を支持するベアリング内で形成
される油膜により、工具がフレームに対して絶縁された
状態となる。したがって、上述した従来の検知装置にあ
っては、回転する工具に対しブラシ等を用いて常に電気
的接触を保つよう・な処置をして使用しなければならず
、プランの取付けや保守に労力を要していた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従来のように無駄な消費電力がなく、SN比
が良好で安定性があり、ブラシを用いなくても工具とワ
ークの接触を検知することのできる装置を提供するもの
である。
(問題点を解決するための技術的手段)本発明の技術的
手段は、加工機lの主軸部3に該主軸部3が貫通するよ
うに取付けられる励起コイル7及び検知コイル10と、
前記励起コイル7に高周波電流を流す電源部19と、前
記検知コイル10の出力信号から検知信号を得るための
検出部20とを有しており、前記励起コイル7は、加工
機lに取付けられた工具4とワーク5の接触によってこ
れらと加工機lのフレーム2及び前記主軸部3とを流れ
るループ状の誘導電流Hを励起させるように構成され、
前記検出部20は、前記検知コイル10の出力信号の中
から前記誘導電流Hによる成分を検出して工具4とワー
ク5の接触を意味する前記検知信号を出力するように構
成されてなるものである。
(実施例) 以下、本発明を実施例に基づき図面を参照しながら説明
する。
第1図において、加工機1は、フレーム2に対して主軸
部3が移動し、主軸部3に取付けられた工具4がワーク
5に接触して加工を行うようになっている。この工具4
とワーク5との接触を検知するために、主軸部3にこれ
が貫通するように取付けられた環状のセンサ一部6と、
制御部18とからなる検知装置が設けられている。
第2図をも参照にして、センサ一部6は、フェライト等
の磁性材料からなる円環状のコア8.11にそれぞれコ
イル9.12が一様に巻かれてなる励起コイル7及び検
知コイルlOを、これらの間に鉄板等の磁性体よりなる
円環状の遮へい板13を挟んで互に接近して配lされて
いる。さらに具体的には、第3図Aにその断面を示すよ
うに、励起コイル7、検知コイル1G及び遮へい板13
は、アルミニウム等の金属材料からなる円環状で断面コ
字状のケーシング14内に収納され、合成番射脂15が
注封されて固定されたうえ合成樹脂からなるカバー16
で被覆されている。励起コイル7及び検知コイルlOは
、絶縁のためケーシング14とは接触しないようになっ
ており、遮へい板13はケーシング14の両方の側壁1
4a、14bとは同時に接触しないようになっている。
ケーシング14の外周部には取付は用のフランジ部14
Cが設けられており、ボルト17によって加工機1に取
付けられている。第3図Bはセンサ一部6の構造の他の
例を示すもので、励起コイル7よりも検知コイルlOを
大径にして両者を同心円状に配置しである。これとは逆
に、励起コイル7を大径にすることも可能である。
制御部18は、第2図で示すように、励起コイル7に高
周波電流を流すための電源部19と、検知コイル!Oの
出力信号から検知信号を得るための検出部20とからな
っており、これが−個の筐体内に収納されて加工機lの
制御盤内に取付けられ結線されるようになっている。電
源部19は、数KHzから数百KHzの発振回路及び電
力増幅回路等からなり、周波数及び出力電力の調整が可
能となっている。
検出部20は、例えば第4図に示すように、調整器21
aによって増幅度の調整が可能な増幅器21、検波器2
2、波形整形器23、積分器24、出力部25及び表示
ランプ26からなり、その動作は第5図に波形の変化を
示すように、検知コイル10の出力信号を増幅して検波
し、一定レベル以上の信号に対しては一定の波形のパル
スに変換し、そのパルスが一定個数(ここでは3個)以
上連続した場合に検知信号S6を出力するとともに表示
ランプ26を点灯する。第5図において、51. S2
. S3. S4.55及びS6は第4図の同符号の箇
所の信号状態を示し、時刻t1において工具4とワーク
5とが接触し、時刻(2において検知信号S6がオンと
なって出力される様子が示されている。
つまり、電源部19によって励起コイル7のコイル9に
は高周波電流が流れ、コア10に高周波磁界が発生する
。加工機lの工具4とワーク5とが接触すると、この高
周波磁界によって第1図に示すようにフレーム2、主軸
部3、工具4及びワーク5をループ状に流れる高周波電
流Hが生じる。高周波電流Hによって検知コイル10の
コア11に高周波磁界が発生し、これがコイル12に高
周波電流を誘起して検知コイルlOの出力信号S1とな
る。この出力信号S1が、上述したように検出部20で
処理されて検知信号S6が出力される。積分器24は単
発性の雑音による誤動作を防止するためのものであるが
、これによって応答に遅れ時間(t2−t、)が生じる
が、電源部19の周波数が高いためこの遅れ時間は僅か
ですみ、実用1何らさしつがえない。
主軸部3が高速回転している場合には、ヘアリング部分
が油膜によって直流的には絶縁状態となるが、本実施例
のような高周波に対してはその部分の静電容量によって
有限値のりアクタンスとして働き、高周波電流Hが生じ
るのでこれを検知することとなる。また、高周波電流H
が流れるループは一種の共振回路と考えることも可能で
、電源部19の周波数を可変して高周波電流Hが大とな
るように調整すればよい。
上述の実施例によると、工具4とワーク5とが接触して
いないときには加工機1に高周波電流■4は流れないた
め消費電力の増大を招かないとともに、工具4とワーク
5とが接触した場合には主軸部3が高速回転していると
きでも高周波型i5!EHが流れ、これを検知コイルl
Oによって無接触で検知し、検出部20によって検知信
号を良好なSN比で安定して得ることができる。励起コ
イル7と検知コイル10とをケーシング14内に収納し
て一体化したので、取付けや交換が容易である。遮へい
板13を設けたので、励起コイル7からの漏れ磁界によ
って検知コイル10に出力が生じるのを軽減することが
できる。しかし、励起コイル7に漏れ磁界が生じず、ま
たは生じても検知コイル10の出力信号の中からこれに
よる信号を打ち消して充分に低減することができれば、
この遮へい板13を省略することができる。または、セ
ンサ一部6を第3図Cに示すように、励起コイル7及び
検知コイル【0をそれぞれ別個のケーシング27.28
に収納し、検知コイルIOが励起コイル7の漏れ磁界の
影響を受けない程度に離して取付けるようにしてもよい
上述の実施例においては、検出部20を第4図に示す構
成としたが、これ以外に種々の構成が可能である。例え
ば、積分124を同期カウンターにより構成してもよく
、適当なノイズフィルターを挿入したり、または電源部
19の信号とを比較することによって高周波電流Hによ
る信号以外の信号を打ち消したり、検出信号の位相の変
化を検出して検知することも可能である。励起コイル7
又は検知コイルIOを2個用いて他方を挟むサンドイッ
チ状にし、漏れ磁界の影響を軽減するとともに検知感度
を上げてさらにSN比を良くすることも可能である。ケ
ーシング14にフランジ部14cに設けないで、合成樹
脂や金属からなる別個の取付部材を用いて加工機lに取
付けてもよい。加工機lの主軸部3のベアリングの静電
容量が不足するが又は不安定であるならば、固定部分と
回転部分とに無接触で互に対向する円環状の対向板を設
けて一定の静電容量を別個に与えるようにしても良い、
また、ベアリング内の潤滑油に高比誘電率のもの、又は
導電性のものを用いることによってさらに安定した検知
が可能となる。加工filは工作機械を含み、主軸部3
が固定されワーク5が移動するもの、主軸部3が回転し
ないものをも含むもので、また励起コイル又は検知コイ
ルをフレーム2やワーク5側に取付けることは本発明の
設計的変形例と解釈すべきである。
(効 果) 本発明によると、工具とワークとの接触を容易に且つ確
実に検知することができる。そして、工具とワークとが
非接触のときには加工機のフレームに無駄な電流が流れ
ず、SN比が良好で安定性があり、主軸部が高速回転し
たときでも、従来のようにブラシを用いなくとも工具と
ワークとの接触を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は検知装置を加工
機に取付けた状態を示す正面図、第2図は検知装置の一
部ブロック図を含む斜視図、第3図Aはセンサ一部の断
面図、第3図B及びCはセンサ一部の他の例を示す断面
図、第4図は検出部の一例を示すブロック図、第5図は
各部の信号波形の一例を示す図である。 H・・・高周波電流(誘導電流)、S6・・・検知信号
、1・・・加工機、2・・・フレーム、3・・・主軸部
、4・・・工具、5・・・ワーク、6・・・センサ一部
、7・・・励起コイル、8.11・・・コア、9.12
・・・コイル、lO・・・検知コイル、13・・・遮へ
い板、19・・・電源部、20・・・検出部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、加工機の主軸部に該主軸部が貫通するように取付け
    られる励起コイル及び検知コイルと、前記励起コイルに
    高周波電流を流す電源部と、前記検知コイルの出力信号
    から検知信号を得るための検出部とを有しており、前記
    励起コイルは、加工機に取付けられた工具とワークの接
    触によってこれらと加工機のフレーム及び前記主軸部と
    を流れるループ状の誘導電流を励起させるように構成さ
    れ、前記検出部は、前記検知コイルの出力信号の中から
    前記誘導電流による成分を検出して工具とワークの接触
    を意味する前記検知信号を出力するように構成されてな
    ることを特徴とする工具とワークの接触検知装置。 2、前記励起コイル及び前記検知コイルは、それぞれ磁
    性材料からなる円環状のコアにコイルが一様に巻かれて
    なる特許請求の範囲第1項記載の工具とワークの接触検
    知装置。 3、前記励起コイルと前記検知コイルとは、これらの間
    に磁性体よりなる遮へい板を挟んで互に接近して配置さ
    れてなる特許請求の範囲第2項記載の工具とワークの接
    触検知装置。 4、前記励起コイル、前記検知コイル及び前記遮へい板
    は、円環状で断面コ字状のケーシング内に収納されて且
    つ合成樹脂により固定されてなる特許請求の範囲第3項
    記載の工具とワークの接触検知装置。 5、前記検知コイルは、前記励起コイルの漏れ磁界の影
    響を受けない程度に該励起コイルとは離間して配置され
    てなる特許請求の範囲第2項記載の工具とワークの接触
    検知装置。
JP60053010A 1985-03-15 1985-03-15 工具とワ−クの接触検知装置 Granted JPS61214953A (ja)

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JP (1) JPS61214953A (ja)
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FR (1) FR2578771B1 (ja)
GB (1) GB2172224A (ja)
IT (1) IT1189484B (ja)

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