JP2002331442A - 工作機械のツールホルダの偏心検出装置 - Google Patents
工作機械のツールホルダの偏心検出装置Info
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- JP2002331442A JP2002331442A JP2001136247A JP2001136247A JP2002331442A JP 2002331442 A JP2002331442 A JP 2002331442A JP 2001136247 A JP2001136247 A JP 2001136247A JP 2001136247 A JP2001136247 A JP 2001136247A JP 2002331442 A JP2002331442 A JP 2002331442A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の主軸に交換自在に取り付けられる
ツールホルダのクランプ時の偏心量を自動的に測定し
て、クランプ異常を検出する装置を提供する。 【解決手段】 工作機械の主軸台１００は、主軸１１０
を回転自在に支持し、主軸１１０には、自動工具交換装
置によってツールホルダ１２０が装着される。ツールホ
ルダ１２０は、フランジ１２２を有し、このフランジ１
２２に対向する位置にツールホルダの偏心検出装置２０
０が配設される。偏心検出装置２００は、渦電流式セン
サヘッド２１０を有し、非接触でツールホルダのフラン
ジ１２２との間の間隙距離Ｇ１の変化を測定する。間隙
距離Ｇ１の変化が大きいときには、ツールホルダ１２０
が偏心してクランプされているので、クランプ異常と判
断して処理を行う。
ツールホルダのクランプ時の偏心量を自動的に測定し
て、クランプ異常を検出する装置を提供する。 【解決手段】 工作機械の主軸台１００は、主軸１１０
を回転自在に支持し、主軸１１０には、自動工具交換装
置によってツールホルダ１２０が装着される。ツールホ
ルダ１２０は、フランジ１２２を有し、このフランジ１
２２に対向する位置にツールホルダの偏心検出装置２０
０が配設される。偏心検出装置２００は、渦電流式セン
サヘッド２１０を有し、非接触でツールホルダのフラン
ジ１２２との間の間隙距離Ｇ１の変化を測定する。間隙
距離Ｇ１の変化が大きいときには、ツールホルダ１２０
が偏心してクランプされているので、クランプ異常と判
断して処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
ツールホルダを装着した際に主軸とツールホルダの間に
異物が付着したことを検知する装置に関する。
ツールホルダを装着した際に主軸とツールホルダの間に
異物が付着したことを検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、マシニングセンタのような自動
工具交換装置を備えた工作機械にあっては、主軸に対す
るツールホルダの交換は、ロボットアームにより自動的
に行われる。主軸には、切削加工時に切粉等が付着しや
すい。工具の自動交換は、主軸を工具交換位置に移動さ
せて、ツールマガジンに格納されたツールホルダの間で
新たなツールホルダに交換される。
工具交換装置を備えた工作機械にあっては、主軸に対す
るツールホルダの交換は、ロボットアームにより自動的
に行われる。主軸には、切削加工時に切粉等が付着しや
すい。工具の自動交換は、主軸を工具交換位置に移動さ
せて、ツールマガジンに格納されたツールホルダの間で
新たなツールホルダに交換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ツールホルダーを主軸
のシャンク穴に挿入したときに、切粉等の異物がツール
ホルダと主軸の間に噛み込まれる場合がある。この切粉
等の異物が介在すると、主軸の回転軸線とツールホルダ
の軸線が一致せず、ツールホルダは偏心した状態で主軸
に装着される。この状態で主軸を回転させると、主軸全
体が振動し、また、刃先が予定された位置からずれるこ
とから、たとえば精度を要する穴の加工においてその交
差から外れる場合があり、加工不良の原因となる。
のシャンク穴に挿入したときに、切粉等の異物がツール
ホルダと主軸の間に噛み込まれる場合がある。この切粉
等の異物が介在すると、主軸の回転軸線とツールホルダ
の軸線が一致せず、ツールホルダは偏心した状態で主軸
に装着される。この状態で主軸を回転させると、主軸全
体が振動し、また、刃先が予定された位置からずれるこ
とから、たとえば精度を要する穴の加工においてその交
差から外れる場合があり、加工不良の原因となる。
【０００４】例えば、特開平３−３５９５２号公報は、
主軸の回転に伴う振動を振動計により測定して主軸の偏
心を検知する技術を開示する。しかしながら、上述した
公報に記載されたものにあっては、主軸を高速で回転し
たときの振動を測定するのであるので、ツールホルダと
主軸の間に噛み込まれた異物が大きくて、ツールホルダ
のクランプが不充分であるような場合には、ツールホル
ダの脱落等の不具合の原因となる。そこで本発明は、上
述した不具合を解決するツールホルダの偏心検出装置を
提供するものである。
主軸の回転に伴う振動を振動計により測定して主軸の偏
心を検知する技術を開示する。しかしながら、上述した
公報に記載されたものにあっては、主軸を高速で回転し
たときの振動を測定するのであるので、ツールホルダと
主軸の間に噛み込まれた異物が大きくて、ツールホルダ
のクランプが不充分であるような場合には、ツールホル
ダの脱落等の不具合の原因となる。そこで本発明は、上
述した不具合を解決するツールホルダの偏心検出装置を
提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の工作機械の主軸
に着脱自在に取付けられるツールホルダの偏心検出装置
は、工作機械の自動工具交換位置に配置され、主軸に新
たに装着されたツールホルダのフランジ部に対向して非
接触に配設される渦電流式センサヘッドと、センサヘッ
ドとツールホルダのフランジ部との間で形成されるイン
ピーダンスの変化を検出する手段を備え、主軸を低速度
で回転させたときのインピーダンスの変化を測定するこ
とによってツールホルダの偏心を検出するものである。
に着脱自在に取付けられるツールホルダの偏心検出装置
は、工作機械の自動工具交換位置に配置され、主軸に新
たに装着されたツールホルダのフランジ部に対向して非
接触に配設される渦電流式センサヘッドと、センサヘッ
ドとツールホルダのフランジ部との間で形成されるイン
ピーダンスの変化を検出する手段を備え、主軸を低速度
で回転させたときのインピーダンスの変化を測定するこ
とによってツールホルダの偏心を検出するものである。
【０００６】また、工作機械の主軸台の前端面に配置さ
れ、主軸に装着されたツールホルダのフランジ部に対向
して非接触に配設される渦電流式センサヘッドと、セン
サヘッドとツールホルダのフランジ部との間で形成され
るインピーダンスの変化を検出する手段を備え、主軸を
回転させたときのインピーダンスの変化を測定すること
によってツールホルダの偏心を検出するものである。
れ、主軸に装着されたツールホルダのフランジ部に対向
して非接触に配設される渦電流式センサヘッドと、セン
サヘッドとツールホルダのフランジ部との間で形成され
るインピーダンスの変化を検出する手段を備え、主軸を
回転させたときのインピーダンスの変化を測定すること
によってツールホルダの偏心を検出するものである。
【０００７】そして、ツールホルダの偏心を測定すると
きの主軸の回転速度は、毎分３０回転乃至７５０回転、
好ましくは毎分６００回転程度である。
きの主軸の回転速度は、毎分３０回転乃至７５０回転、
好ましくは毎分６００回転程度である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。図５は、本発明に使用する渦電流式セ
ンサの原理を示す説明図である。全体を符号１で示す渦
電流式センサは、センサ部１０と変換部２０を備える。
施例を説明する。図５は、本発明に使用する渦電流式セ
ンサの原理を示す説明図である。全体を符号１で示す渦
電流式センサは、センサ部１０と変換部２０を備える。
【０００９】センサ部１０はセンサコイル１２を有し、
センサコイル１２は磁力線Ｍ１による磁界を発生させ
る。変換部２０は、発振器２２を有し、高周波をセンサ
コイル１２へ供給する。センサコイル１２で発生する高
周波磁界は、導電体でつくられる測定対象物Ｔ １に渦電
流Ａ１を発生させる。
センサコイル１２は磁力線Ｍ１による磁界を発生させ
る。変換部２０は、発振器２２を有し、高周波をセンサ
コイル１２へ供給する。センサコイル１２で発生する高
周波磁界は、導電体でつくられる測定対象物Ｔ １に渦電
流Ａ１を発生させる。
【００１０】センサコイル１２と導電体製の測定対象物
Ｔ１との間の距離に比例してインピーダンスが変化す
る。センサコイル１２の持つ特性Ｌと、コンデンサ２６
の特性Ｃは、ＬＣ共振回路を構成し、このＬＣ共振回路
は、センサコイル１２と測定対象物Ｔ１との間で発生す
るインピーダンスの出力を検出する。この出力を高周波
検波器３０、リニアライザ３２を通し、アンプ３４で増
幅して出力Ｐ１を得る。
Ｔ１との間の距離に比例してインピーダンスが変化す
る。センサコイル１２の持つ特性Ｌと、コンデンサ２６
の特性Ｃは、ＬＣ共振回路を構成し、このＬＣ共振回路
は、センサコイル１２と測定対象物Ｔ１との間で発生す
るインピーダンスの出力を検出する。この出力を高周波
検波器３０、リニアライザ３２を通し、アンプ３４で増
幅して出力Ｐ１を得る。
【００１１】この出力Ｐ１の変化を検出することによっ
て、センサコイル１２と測定対象物Ｔ１との相対的な距
離の変化を検知することができる。本発明は以上の原理
を有する渦電流式センサを利用して、ツールホルダの偏
心検知装置を構成したものである。
て、センサコイル１２と測定対象物Ｔ１との相対的な距
離の変化を検知することができる。本発明は以上の原理
を有する渦電流式センサを利用して、ツールホルダの偏
心検知装置を構成したものである。
【００１２】図１は、本発明のツールホルダ偏心装置を
備えた工作機械の主軸ヘッド近傍の構成を示す説明図、
図２は図１の下面図である。工作機械の主軸台１００
は、適宜のサドル等に取り付けられ、図示しないテーブ
ルに対して相対移動する。
備えた工作機械の主軸ヘッド近傍の構成を示す説明図、
図２は図１の下面図である。工作機械の主軸台１００
は、適宜のサドル等に取り付けられ、図示しないテーブ
ルに対して相対移動する。
【００１３】主軸台１００に支持される主軸１１０は、
先端にシャンク穴を有し、２本の爪１１２によりツール
ホルダ１２０に係合される。ツールホルダ１２０は適宜
の呼び径のものが使用され、図示しない自動工具交換装
置により、主軸１１０に対して交換される。ツールホル
ダ１２０は切削工具１３０を有し、テーブル上のワーク
に対して必要な加工を施す。
先端にシャンク穴を有し、２本の爪１１２によりツール
ホルダ１２０に係合される。ツールホルダ１２０は適宜
の呼び径のものが使用され、図示しない自動工具交換装
置により、主軸１１０に対して交換される。ツールホル
ダ１２０は切削工具１３０を有し、テーブル上のワーク
に対して必要な加工を施す。
【００１４】全体を符号２００で示す渦電流式センサ
は、円筒状の本体２１２に挿入されたセンサヘッド２１
０を有する。本体２１２は、ナット２３０等によりホル
ダアーム２５０により支持され、ホルダアーム２５０
は、支持構体２６０に取り付けられる。センサヘッド２
１０が検出する信号は、信号線２２０を介して変換部へ
送られる。
は、円筒状の本体２１２に挿入されたセンサヘッド２１
０を有する。本体２１２は、ナット２３０等によりホル
ダアーム２５０により支持され、ホルダアーム２５０
は、支持構体２６０に取り付けられる。センサヘッド２
１０が検出する信号は、信号線２２０を介して変換部へ
送られる。
【００１５】ツールホルダ１２０は、最大径を有するフ
ランジ部１２２を備える。自動工具交換位置にあって
は、このツールホルダ１２０のフランジ部１２２に対向
する位置に、渦電流式センサヘッド２１０を配置する。
このときに、センサヘッド２１０の先端とツールホルダ
のフランジ部１２２が形成する間隙Ｇ１は、例えば２ｍ
ｍとする。この状態で主軸１１０を低速で回転させる
と、ツールホルダのフランジ部１２２は、センサヘッド
２１０に対して回転移動を行う。
ランジ部１２２を備える。自動工具交換位置にあって
は、このツールホルダ１２０のフランジ部１２２に対向
する位置に、渦電流式センサヘッド２１０を配置する。
このときに、センサヘッド２１０の先端とツールホルダ
のフランジ部１２２が形成する間隙Ｇ１は、例えば２ｍ
ｍとする。この状態で主軸１１０を低速で回転させる
と、ツールホルダのフランジ部１２２は、センサヘッド
２１０に対して回転移動を行う。
【００１６】間隙Ｇ１が変化すると、センサヘッド２１
０との間で形成されるインピーダンスが変化し、先に述
べた作用により、フランジ部１２２の偏心回転を検知す
ることができる。この偏心量が所定の値を越えたときに
は、ツールホルダ１２０と主軸１１０の間に切粉の噛み
込み等の原因により、クランプ異常が発生したものと判
断し、主軸１１０を停止し、必要な処理を行う。
０との間で形成されるインピーダンスが変化し、先に述
べた作用により、フランジ部１２２の偏心回転を検知す
ることができる。この偏心量が所定の値を越えたときに
は、ツールホルダ１２０と主軸１１０の間に切粉の噛み
込み等の原因により、クランプ異常が発生したものと判
断し、主軸１１０を停止し、必要な処理を行う。
【００１７】このツールホルダの偏心検出にあっては、
主軸を毎分３０回転から７５０回転等の低速回転で運転
して計測を行うので、ツールクランプが正常でないとき
にも、ツールホルダの脱落等の不具合は発生しない。ま
た、測定時間も０．５秒ほどで偏心を検出することがで
きるものである。
主軸を毎分３０回転から７５０回転等の低速回転で運転
して計測を行うので、ツールクランプが正常でないとき
にも、ツールホルダの脱落等の不具合は発生しない。ま
た、測定時間も０．５秒ほどで偏心を検出することがで
きるものである。
【００１８】図３は、本発明の他の実施形態を示す説明
図、図４は図３の右側面図である。主軸台３００は、主
軸３１０を回転自在に支持し、主軸３１０にツールホル
ダ３２０が着脱自在に挿入される。全体を符号４００で
示す渦電流式センサは、円筒状の本体４１２に挿入され
たセンサヘッド４１０を有する。
図、図４は図３の右側面図である。主軸台３００は、主
軸３１０を回転自在に支持し、主軸３１０にツールホル
ダ３２０が着脱自在に挿入される。全体を符号４００で
示す渦電流式センサは、円筒状の本体４１２に挿入され
たセンサヘッド４１０を有する。
【００１９】本体４１２は、ナット４３０によりブラケ
ット４２０に取付けられる。ブラケット４２０はボルト
４２２により主軸台３００の前端面３０２に固定され
る。
ット４２０に取付けられる。ブラケット４２０はボルト
４２２により主軸台３００の前端面３０２に固定され
る。
【００２０】センサヘッド４１０は、ツールホルダ３２
０のフランジ部３２２に対して間隙Ｇ１を保持する位置
に設置される。そして、ツールホルダ３２０のフランジ
部３２２との間の間隙Ｇ１の変化を検出し、信号線４４
０を介して制御装置へ送り、ツールホルダ３２０のクラ
ンプ異常等を検知する。本装置にあっては、渦電流式セ
ンサ４００は、主軸台３００に取付けられ、主軸台３０
０とともに移動する。
０のフランジ部３２２に対して間隙Ｇ１を保持する位置
に設置される。そして、ツールホルダ３２０のフランジ
部３２２との間の間隙Ｇ１の変化を検出し、信号線４４
０を介して制御装置へ送り、ツールホルダ３２０のクラ
ンプ異常等を検知する。本装置にあっては、渦電流式セ
ンサ４００は、主軸台３００に取付けられ、主軸台３０
０とともに移動する。
【００２１】そこで、主軸台が工具交換位置を離れて加
工部に移動している時間帯を利用して、ツールホルダの
クランプ異常を検知することができる。さらに、ツール
ホルダが加工を行っている間の挙動異常を監視すること
も可能となる。
工部に移動している時間帯を利用して、ツールホルダの
クランプ異常を検知することができる。さらに、ツール
ホルダが加工を行っている間の挙動異常を監視すること
も可能となる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上のように、渦電流式センサ
が持つ導電体でつくられた測定対象物との間で形成する
インピーダンスの変化を検出して、測定対象物との間の
距離の変化を非接触で検出する機能を利用して、主軸に
クランプされたツールホルダの偏心を検出する装置を構
成したものである。
が持つ導電体でつくられた測定対象物との間で形成する
インピーダンスの変化を検出して、測定対象物との間の
距離の変化を非接触で検出する機能を利用して、主軸に
クランプされたツールホルダの偏心を検出する装置を構
成したものである。
【００２３】偏心検出装置の構成は簡素であり、工作機
械の主軸ヘッド周辺の空間に容易に装備することができ
る。また、偏心測定時の主軸の回転速度も、毎分３０回
転乃至７５０回転程度であるので、ツールクランプ不具
合の場合にも問題はない。また、測定時間も０．５秒程
度で済むので、効率も良い。
械の主軸ヘッド周辺の空間に容易に装備することができ
る。また、偏心測定時の主軸の回転速度も、毎分３０回
転乃至７５０回転程度であるので、ツールクランプ不具
合の場合にも問題はない。また、測定時間も０．５秒程
度で済むので、効率も良い。
【００２４】振れを測定するツールホルダのフランジ部
は各々の規格（ＩＳＯ，ＣＡＴ，ＭＡＳ，ＨＳＫ等）で
定められた寸法で製作されており、同一規格内ならば共
通性があることから、既に使用しているホルダでも容易
に検知できる。
は各々の規格（ＩＳＯ，ＣＡＴ，ＭＡＳ，ＨＳＫ等）で
定められた寸法で製作されており、同一規格内ならば共
通性があることから、既に使用しているホルダでも容易
に検知できる。
【００２５】工具交換実施後のツール有り無し検知も可
能である。これはたとえばＨＳＫのクランプユニットな
どはツール無しでの高速回転はコレット自身を破損する
恐れがあり、これを未然に防ぐ方法として機能させるこ
とができる。
能である。これはたとえばＨＳＫのクランプユニットな
どはツール無しでの高速回転はコレット自身を破損する
恐れがあり、これを未然に防ぐ方法として機能させるこ
とができる。
【図１】本発明の実施例を示す正面図。
【図２】図１の下面図。
【図３】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図４】図３の右側面図。
【図５】本発明に使用する渦電流式センサの原理を示す
説明図。
説明図。
１００ 主軸台 １１０ 主軸 １２０ ツールホルダ １２２ フランジ １３０ 切削工具 ２００ 偏心検出装置 ２１０ 渦電流式センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 秀郎 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社本社工場内 Ｆターム(参考） 3C029 AA02 AA21
Claims (3)
- 【請求項１】 工作機械の主軸に着脱自在に取付けられ
るツールホルダの偏心検出装置であって、 工作機械の自動工具交換位置に配置され、主軸に新たに
装着されたツールホルダのフランジ部に対向して非接触
に配設される渦電流式センサヘッドと、センサヘッドと
ツールホルダのフランジ部との間で形成されるインピー
ダンスの変化を検出する手段を備え、主軸を回転させた
ときのインピーダンスの変化を測定することによってツ
ールホルダの偏心を検出する工作機械のツールホルダの
偏心検出装置。 - 【請求項２】 工作機械の主軸に着脱自在に取付けられ
るツールホルダの偏心検出装置であって、 工作機械の主軸台の前端面に配置され、主軸に装着され
たツールホルダのフランジ部に対向して非接触に配設さ
れる渦電流式センサヘッドと、センサヘッドとツールホ
ルダのフランジ部との間で形成されるインピーダンスの
変化を検出する手段を備え、主軸を回転させたときのイ
ンピーダンスの変化を測定することによってツールホル
ダの偏心を検出する工作機械のツールホルダの偏心検出
装置。 - 【請求項３】 ツールホルダの偏心を測定するときの主
軸の回転速度は、毎分３０回転乃至７５０回転、好まし
くは毎分６００回転程度である請求項１又は２記載の工
作機械のツールホルダの偏心検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136247A JP2002331442A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 工作機械のツールホルダの偏心検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136247A JP2002331442A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 工作機械のツールホルダの偏心検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002331442A true JP2002331442A (ja) | 2002-11-19 |
Family
ID=18983564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136247A Pending JP2002331442A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 工作機械のツールホルダの偏心検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002331442A (ja) |
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