JP2014081303A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出体の移動方向における位置を精密に検出できる位置検出装置を提供する。
【解決手段】第１のコンデンサ４４と共に第１の共振回路５２を構成する第１の共振コイル４３、第１の共振コイルに隣り合って、第１の共振回路を励磁させる第１の励磁電流が流れる第１の励磁コイル４５がそれぞれ巻回された第１の磁気コア４０と、第２のコンデンサ４７と共に第２の共振回路５３を構成する第２の共振コイル４６、第２の共振コイルに隣り合って、第１の励磁電流とは逆相で第２の共振回路を励磁させる第２の励磁電流が流れる第２の励磁コイル４８がそれぞれ巻回された第２の磁気コア４１と、を備え、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを、磁性を有する金属からなる被検出体の移動方向に所定の距離をおいて対向配置した。
【選択図】図１１

Description

この発明は、被検出体の移動方向における位置を検出する位置検出装置に関する。

例えば特許文献１には、工作機械の主軸装置に、主軸の軸方向へ移動可能となるように該主軸の内部に配置したドローバーによって、工具がクランプ又はアンクランプされたことを検出する主軸装置のクランプ・アンクランプ機構が開示されている。特許文献１の主軸装置のクランプ・アンクランプ機構では、被検出体を、ドローバーの後端部に前記軸方向における前後方向にテーパをなすように形成して、変位センサを、被検出体に対向させて配置している。このクランプ・アンクランプ機構によれば変位センサが、被検出体までの対向距離の変化に応じた電圧値を出力することで、該電圧値に基づいて工具がクランプ又はアンクランプされたことを検出できる。

特開２０００−３５４９３９号公報

ところで上記のような工作機械においては、工具が主軸装置にクランプ又はアンクランプされたことを検出することはもとより、例えば切削屑が工具と主軸装置との間に挟まった状態を検出できるようにしたいとの要請がある。そのためには、ドローバーに形成した被検出体の移動方向（主軸の軸方向）における位置を精密に検出することが有効であると考えられる。

しかしながら上記のクランプ・アンクランプ機構では、工具が主軸装置にクランプされる位置に対応させて、主軸の軸方向における被検出体の中央付近に、突出部が、その中央部を変位センサに最も接近させるように該中央部から前記軸方向における左右両側へテーパを有するように形成されており、変位センサと突出部との対応距離に応じて変化する電圧値によって、被検出体の位置を検出するだけでは、被検出体の移動方向（前記軸方向）における位置の違いを精密に検出することは困難であった。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、被検出体の移動方向における位置を精密に検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る位置検出装置は、第１のコンデンサと共に第１の共振回路を構成する第１の共振コイル、該第１の共振コイルに隣り合って、前記第１の共振回路を励磁させる第１の励磁電流が流れる第１の励磁コイルがそれぞれ巻回された第１の磁気コアと、第２のコンデンサと共に第２の共振回路を構成する第２の共振コイル、該第２の共振コイルに隣り合って、前記第１の励磁電流とは逆相で前記第２の共振回路を励磁させる第２の励磁電流が流れる第２の励磁コイルがそれぞれ巻回された第２の磁気コアと、を備え、前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを、磁性を有する金属からなる被検出体の移動方向に所定の距離をおいて対向配置して、前記移動方向に、前記第１の励磁電流によって前記第１の共振コイルから発生する磁界と、前記第２の励磁電流によって前記第２の共振コイルから発生する磁界と、によって合成磁界を形成して、前記被検出体が前記合成磁界内を移動することで、前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとの少なくとも一方に生じる電気的特性の変化に基づいて、前記移動方向における前記被検出体の位置を検出することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第１の共振コイル及び前記第２の共振コイルの各周囲温度を検出可能な温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された各前記周囲温度に応じて、各前記周囲温度によって変化する前記電気的特性に対応する特性データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記移動方向を、工作機械の主軸の軸方向として、前記主軸の内部に前記軸方向へ移動可能に配置されて、該軸方向への移動によって前記主軸の前端に工具をクランプ又はアンクランプするドローバーに、前記被検出体を固定して、前記ドローバーに固定された前記被検出体が、前記軸方向に形成された前記合成磁界内を移動することで生じる前記電気的特性の変化に基づいて、前記軸方向における前記被検出体の位置を検出することを特徴とする。

請求項１の発明に係る位置検出装置によれば、被検出体の移動を、第１の励磁コイルと第２の励磁コイルとの少なくとも一方に生じる電気的特性の変化に置き換えることで、該電気的特性の違いから、被検出体の移動方向における位置を精密に検出することが可能になる。
請求項２の発明によれば、被検出体が合成磁界内を移動することで第１の励磁コイル及び第２の励磁コイルに生じる電気的特性に対応する特性データの変化が、各共振コイルの周囲温度の変化によって影響を受けないため、前記周囲温度の変化にかかわらず、補正された前記特性データの変化に基づいて、被検出体の移動方向における位置を正確に検出できる。
請求項３の発明によれば、検出されたドローバーにおける被検出体の固定位置から、ドローバーによって主軸の前端に工具がクランプ又はアンクランプされたことを検出できることはもとより、前記クランプ及び前記アンクランプ以外の状態（例えば、切削屑が工具と主軸との間に挟まった状態）を検出することが可能になる。

本発明の実施形態の位置検出装置を備えたマシニングセンタの正面図である。 同マシニングセンタの側面図である。 図１のＡ部分の拡大図である。 図３のＹ−Ｙ線矢視図である。 図４のＢ部分の拡大図である。 図４のＣ部分の拡大図である。 主軸に工具がアンクランプされた状態を示した図である。 主軸に工具がアンクランプされた状態における位置検出装置のセンサ部と被検出体との配置を示した図である。 主軸に工具が取り付けられていない状態を示した図である。 主軸に工具が取り付けられていない状態における同センサ部と同被検出体との配置を示した図である。 実施形態のマシニングセンタが備える同センサ部の概略構成図である。 同センサ部及び受信信号調整部からなる位置検出装置とマシニングセンタの制御装置との概略接続図である。 同センサ部の第１の共振コイルから生じる磁界と第２の共振コイルから生じる磁界とによって形成される合成磁界の説明図である。

本発明の実施形態を図１ないし図１３を参照しつつ説明する。図１ないし図１０に示す横型のマシニングセンタ１は、基台２と、コラム３と、主軸装置４と、主軸５と、ドローバー６と、被検出体７と、センサ部８と、工具マガジン９と、ワーク載置テーブル１０と、操作盤１１と、制御盤１２とを備えている。なおマシニングセンタ１は本発明を使用する工作機械の一例である。

図１及び図２に示すように基台２上にはカバー１５が配置されて、このカバー１５によって、基台２上の前面側及び後面側や基台２上の左右両側面が取り囲まれている。基台２の上面には、コラム３が立設されている。コラム３には、主軸装置４が前後方向（図２の左右方向）へ移動可能に設けられている。本実施形態では図３及び図４に示すように、主軸装置４の外面には前記前後方向に延びる２本のガイドレール１６，１６を、コラム３には、各ガイドレール１６が摺動自在に嵌まるガイドブロック１７を設けている。主軸装置４を前記前後方向へ送り動作して、主軸装置４の各ガイドレール１６を各ガイドブロック１７に沿って摺動させることで、主軸装置４が前記前後方向へ移動可能となる。さらに主軸装置４は上下方向へも移動可能となっている。

また図４に示すように主軸装置４では主軸５が、該主軸装置４の前後方向（図４の左右方向）に延びて主軸頭１８内に設けた複数の軸受１９に回転自在に支持されている。主軸５は、主軸装置４の後部に設けた主軸用モータＭによって回転駆動される。主軸５の先端面には、工具マガジン９に保持された各種の工具２０（図２及び図５参照。）等を装着可能な装着孔２１（図３及び図５参照。）が開設されている。なお図３では工具２０の図示を省略した。さらに図４に示すように主軸５の内部には、軸心を貫通する貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２には、ドローバー６（図４及び図５参照。）が、主軸５の軸方向である前後方向（図４の左右方向）へ移動可能に挿通されている。貫通孔２２の内周面とドローバー６の外周面との間には、複数の皿バネ２３（図４参照。）が積層されている。このドローバー６には、軸心を貫通する切削油供給路２４（図４及び図５参照。）が形成されている。

さらに図４及び図６に示すようにドローバー６の後方側（図４の右側）には、両端を主軸５の外周面から外側へ突出させたピン部材２５が、ドローバー６の軸心方向と直交する方向でドローバー６を貫通した状態で固定されている。そして図６に示すように主軸５の外周面には、円環状の固定部材２６が嵌着されている。この固定部材２６は、上下方向に貫通して前記ピン部材２５の両端をそれぞれ挿入可能な貫通孔２７を備えている。加えて固定部材２６の外周面には、円環状で鉄製の被検出体７が、各貫通孔２７から臨むピン部材２５にネジ止めされた状態で固定されている。この被検出体７は、鉄製であることから磁性を帯びることができる。

図４及び図６に示すように主軸装置４には、主軸５の中心軸と同軸となるようにシリンダ２８が収容されている。さらにシリンダ２８には、主軸５の中心軸と同軸で主軸５の外面に摺動自在に嵌められたピストン２９が収容されている。図６及び図８に示すようにピストン２９は、油圧装置から押し側に作動油が供給されることにより、主軸５の外面に沿って軸方向（図６及び図８の左右方向）で前進すると、固定部材２６を前方（図６及び図８の左側）へ押すことになる。これに伴って、固定部材２６に固定された被検出体７や、被検出体７とピン部材２５を介して接続されたドローバー６が前進する。

図４、図５及び図９に示すようにドローバー６の先端部には、工具挿着孔３１が形成されている。この工具装着孔３１は、ドローバー６の先端面に開口して切削油供給路２４と連通し切削油供給路２４よりも拡径されている。さらにドローバー６の先端部には、環状の係合突起３２が、ドローバー６の外側へ向けて突設されている。図５には、主軸５の前端に工具２０がドローバー６の動作によってクランプされた状態を示した。図２及び図５に示すように工具２０は、主軸装置４の前後方向（図２の左右方向）に延びて前面にドリルを取り付けて後面が開放された筒状体で、この後面には、環状の係合爪部３３が、工具２０の内側へ向けて突設されている。加えて工具２０の内部には、軸心方向に沿って延設されて前記工具装着孔３１（図５及び図９参照。）に挿着可能な円筒部３４を備えている。この円筒部３４には、切削油の流入路３６（図５参照。）が軸心方向に形成されている。図５に示す状態では、円筒部３４が工具装着孔３１に挿着された上で、係合突起３２と係合爪部３３とを係合させて、皿バネ２３（図４参照。）の付勢力によって、ドローバー６が主軸５の後方側へ付勢されている。その結果、係合突起３２で係合爪部３３が装着孔２１に引き込まれることで、工具２０はドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプされた状態になる。

図４及び図６に示すセンサ部８は、本発明の位置検出装置を構成するものであり、被検出体７の上方で該被検出体７に近接させて配置されている。ここではセンサ部８は、略直方体形状でアルミニウム製のケース３８を備えて、このケース３８の下面を扁平な検出面としている。この検出面と被検出体７の表面との間の隙間は約０．５ｍｍに設定した。ケース３８には、図１１に示した、第１の磁気コア４０と、第２の磁気コア４１と、磁性部材４２と、第１の共振コイル４３と、第１のコンデンサ４４と、第１の励磁コイル４５と、第２の共振コイル４６と、第２のコンデンサ４７と、第２の励磁コイル４８と、サーミスタ４９とが収容されている。なお図６ではケース３８内に、第１の磁気コア４０及び第２の磁気コア４１のみを図示し、図１１に示した両磁気コア４０，４１以外の磁性部材４２等の図示を省略した。加えて図８及び図１０においても、図６と同様に磁性材料４２等の図示を省略した。

第１の磁気コア４０は、円柱形状とされてケース３８内で該ケース３８の上下方向（図６及び図１１の上下方向）に配置されている。また第２の磁気コア４１は、第１の磁気コア４０と同形状で該第１の磁気コア４０と同様に配置されている。図６及び図１１に示すように第２の磁気コア４１は、主軸５の軸方向（図６の左右方向）に所定の間隔をおいて第１の磁気コア４０と対向して配置されている。ここでは、各磁気コア４０，４１の外径寸法を５ｍｍとし、前記軸方向における第１の磁気コア４０の中心軸と第２の磁気コア４１の中心軸との間隔を７ｍｍとした。さらに、例えばフェライトからなる磁性部材４２が、両磁気コア４０，４１の上端と一体に接合されている。その結果、両磁気コア４０，４１及び磁性部材４２で閉磁路が形成される。

図１１に示すように第１の磁気コア４０の下端側（センサ部８の検出面側）には、第１の共振コイル４３が巻回されている。この第１の共振コイル４３に第１のコンデンサ４４が接続されることで、第１の共振回路５２が形成されている。さらに第１の磁気コア４０の上端側には、該第１の磁気コア４０の軸方向で第１の共振コイル４３と隣り合って第１の励磁コイル４５が巻回されている。ここでは、第１の共振コイル４３と第１の励磁コイル４５との巻数比を１０：１とした。これにより、第１の励起コイル４５のインピーダンスが第１の共振コイル４３のインピーダンスよりも小さくなる。よって、後述の如く受信信号調整部６６（図１２参照。）が第１の励磁コイル４５の両端電圧の振幅に応じた検出信号を受信するために、受信信号調整部６６と第１の励磁コイル４５との間にリード線を接続した場合でも、リード線と接地面との間に形成される浮遊容量やリード線に誘導されるノイズ（外部ノイズ）によって、前記検出信号が変動することを抑制している。

一方第２の磁気コア４１の下端部（前記検出面側）には、第２の共振コイル４６が巻回されている。この第２の共振コイル４６に第２のコンデンサ４７が接続されることで、第２の共振回路５３が形成されている。さらに第２の磁気コア４１の上端側には、該第２の磁気コア４１の軸方向で第２の共振コイル４６に隣り合って第２の励磁コイル４８が巻回されている。第２の共振コイル４６と第２の励磁コイル４８との巻数比は、第１の共振コイル４３と第１の励磁コイル４５との巻数比と同様とした。加えて主軸５の軸方向で第１の共振コイル４３と第２の共振コイル４６との間には、図１１に示すサーミスタ４９が配置されている。

また図１及び図２に示すように工具マガジン９は、主軸装置４の上方に配置されている。工具マガジン９は、円盤状の工具保持板５６と、工具保持板５６を回転駆動する駆動モータ５７とを備えている。図１に示すように工具保持板５６の外周には、工具２０を含めた各種の工具２０Ａ（図２参照。）等をそれぞれ着脱可能に保持する保持部５８が複数形成されている。加えて図１及び図２に示すように、カバー１５内でマシニングセンタ１の加工位置には、ワーク載置テーブル１０が配置されている。ワーク載置テーブル１０の上面には、例えばドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプされた工具２０で孔加工を行う各種のワークを着脱可能に固定できる。加えて基台２には操作盤１１が固定されている。

図２に示すように制御盤１２は、主軸装置４の後方に立設されて基台２の後部に固定されている。制御盤１２には、図１２に示す制御装置６０と、同図に示すプログラマブルロジックコントローラ６１（以下「ＰＬＣ６１」という。）とが収容されている。

図１２に示すように制御装置６０は、発振器６２と、インピーダンス整合抵抗６３，６４と、インバータ６５と、受信信号調整部６６と、マイクロコンピュータ６７と、記憶部６８と、受信ポート６９と、送信ポート７０と、状態識別信号インターフェース７１とを備えている。発振器６２には、マイクロコンピュータ６７が接続されている。発振器６２は、マイクロコンピュータ６７からの動作指令信号に基づいて励磁電流を供給する。

図１１及び図１２に示すように発振器６２は、インピーダンス整合抵抗６３を介して、上述したセンサ部８の第１の励磁コイル４５と接続されている。これにより発振器６２は、インピーダンス整合抵抗６３を介して第１の励磁コイル４５に正相の励磁電流（以下「第１の励磁電流」という。）を供給可能である。第１の励磁電流が第１の励磁コイル４５に流れると、第１の共振コイル４３には、第１の励磁コイル４５からの磁界を受けて起電力が生じる。この第１の共振コイル４３は、第１のコンデンサ４４と共に共振して、共振電流や前記起電力によって図１３に示す磁界Ｈ１を生じさせる。なお図１３では、センサ部８として図１１に示した各コンデンサ４４，４７や、発振器６２、インピーダンス整合抵抗６３，６４及びインバータ６５の図示を省略した。

さらに図１１及び図１２に示すように発振器６２は、インバータ６５とインピーダンス整合抵抗６４とを介して、センサ部８の第２の励磁コイル４８に接続されている。インバータ６５は、発振器６２から供給された励磁電流を反転して出力するものであることから、発振器６２は、インバータ６５とインピーダンス整合抵抗６４とを介して第２の励磁コイル４８に、前記第１の励磁電流とは逆相の励磁電流（以下「第２の励磁電流」という。）を供給可能である。第２の励磁電流が第２の励磁コイル４８に流れると、第２の共振コイル４６には、第２の励磁コイル４８からの磁界を受けて起電力が生じる。この第２の共振コイル４６は、第２のコンデンサ４７と共に共振して、共振電流や第２の励磁コイル４８に生じる起電力によって図１３に示す磁界Ｈ２を生じさせる。加えて両磁気コア４０，４１の下端部からは磁束がそれぞれ漏洩することで、図１３に示すように磁界Ｈ１と磁界Ｈ２とを合成した磁界Ｈ３の磁路が、主軸５の軸方向（図１３の左右方向）に形成される。本実施形態では、上記のように各磁気コア４０，４１の外径寸法を５ｍｍ、第１の磁気コア４０の中心軸と第２の磁気コア４１の中心軸との間隔を７ｍｍとしたことで、前記主軸５の軸方向に強い磁界Ｈ３を発生させることができる。なお、磁界Ｈ３は本発明の合成磁界の一例である。

また図１１及び図１２に示すように受信信号調整部６６には、センサ部８の第１の励磁コイル４５の両端と第２の励磁コイル４８の両端とが接続されている。センサ部８は、ドローバー６と共に移動する被検出体７に流れる渦電流に起因する渦電流損によって変化する各励磁コイル４５，４８の両端電圧を検出する。そして受信信号調整部６６は、センサ部８によって検出された前記各励磁コイル４５，４８の両端電圧の振幅に応じた検出信号を受信する。本実施形態では、後述するように、前記渦電流損によって前記検出信号の振幅が変化することを利用して、ピン部材２５（図６参照。）を介して被検出体７が接続されたドローバー６の動作によって工具２０が主軸５の前端にクランプされた状態（クランプ状態）、ドローバー６の動作によって工具２０が前記前端にアンクランプされた状態（アンクランプ状態）、クランプ状態及びアンクランプ状態以外の状態の内のいずれの状態であるかの判定を精密に行うことが可能になる。クランプ状態及びアンクランプ状態以外の状態の例としては、工具２０が前記前端に取り付けられていない状態（工具未取付状態）や、クランプ状態とアンクランプ状態と工具未取付状態とのいずれとも異なる未定義状態が挙げられる。なお、各励磁コイル４５，４８の両端電圧は本発明の電気的特性の一例である。

加えて図１１及び図１２に示すように受信信号調整部６６には、サーミスタ４９が接続されている。サーミスタ４９は、図１１に示したように第１の共振コイル４３と第２の共振コイル４６との間に配置したことで、第１の共振コイル４３の周囲温度や第２の共振コイル４６の周囲温度を検出可能である。そして受信信号調整部６６は、サーミスタ４９によって検出された前記周囲温度に応じた温度検出信号を受信する。第１の共振回路５２及び第２の共振回路５３の各インピーダンス値が前記周囲温度により変化することで、各励磁コイル４５，４８の両端電圧（センサ部８の検出信号の振幅）は変動する。受信信号調整部６６は、該周囲温度に応じた温度補正レベルをセンサ部８の検出信号の振幅に加算又は減算することで、前記周囲温度の影響を受けない適切な信号（温度補正信号）を生成する。なお、サーミスタ４９は本発明の温度検出手段の一例である。また、センサ部８の検出信号の振幅は本発明の特性データの一例であり、受信信号調整部６６は本発明の補正手段の一例であって本発明の位置検出装置を構成する。

さらにマイクロコンピュータ６７には、上記の受信信号調整部６６が接続されている。受信信号調整部６６は、前記温度補正信号をマイクロコンピュータ６７に送信する。このマイクロコンピュータ６７には記憶部６８が接続されている。記憶部６８には、クランプ状態、アンクランプ状態、工具未取付状態の各状態における前記温度補正信号の振幅と同等の振幅に応じた振幅データを、基準データとして、ドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプ可能な複数の異なる工具にそれぞれ関連付けて記憶されている。

さらに加えてマイクロコンピュータ６７には、受信ポート６９、送信ポート７０及び状態識別信号インターフェース７１が接続されている。受信ポート６９、送信ポート７０及び状態識別信号インターフェース７１は、ＰＬＣ６１と接続されている。受信ポート６９及び送信ポート７０は、マイクロコンピュータ６７とＰＬＣ６１との間で送受信する信号のレベルを整合させるために備えられている。ＰＬＣ６１は、マシニングセンタ１の監視及び動作制御を実行するために用いられる。マイクロコンピュータ６７は、所定のタイミングでＰＬＣ６１との間でＩ／Ｏ通信を行うことで、受信ポート６９を介してＰＬＣ６１から、データの送信を要求する処理要求コマンドを有する通信データを受信可能とされている。マイクロコンピュータ６７は、前記Ｉ／Ｏ通信によって前記通信データの処理コマンドを受信すると、各状態（アンクランプ状態、クランプ状態、工具未取付状態）の振幅データを、送信ポート７０を介してＰＬＣ６１に送信可能とされている。また状態識別信号インターフェース７１は、マイクロコンピュータ６７から受信した前記各状態を識別する状態識別信号を、ＰＬＣ６１に常時出力可能とされている。

また図１２に示すように、マイクロコンピュータ６７には操作盤１１が接続されている。操作盤１１には、マシニングセンタ１の操作者が操作可能な各種のボタンやタッチパネル等が設けられている。例えば操作者は、前記ボタン等を操作することで、複数の異なる工具２０，２０Ａ等の内から、ドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプさせる工具２０の型式データを入力する。

加えてマイクロコンピュータ６７には、外部入出力インターフェース７２が接続されてる。外部入出力インターフェース７２には、パーソナルコンピュータ７３が接続されている。操作者がパーソナルコンピュータ７３のキーボードを操作すると、パーソナルコンピュータ７３は、該パーソナルコンピュータ７３の記憶装置に記憶されているテストデータに基づいたテスト信号を、外部入出力インターフェース７２を介してマイクロコンピュータ６７に送信する。これによりパーソナルコンピュータ７３は、マイクロコンピュータ６７をテスト動作させる。

次にマシニングセンタ１の動作を説明する。本実施形態では、操作者が、操作盤１１を操作してワークの加工に用いる工具２０の型式データを入力すると、ワークの加工を行う前にマイクロコンピュータ６７は、主軸５に対する前記工具２０の取り付け状態を検出する処理を実行する。マイクロコンピュータ６７は、例えば２ｍｓｅｃ毎に該マイクロコンピュータ６７の記憶装置に記憶されたプログラムに基づき、アンクランプ状態、工具未取付状態、クランプ状態を検出する処理を実行する。

アンクランプ状態を検出するために、ＰＬＣ６１は、ＰＬＣ６１の記憶装置に記憶された加工制御プログラムにおける所定の制御命令によって主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、操作者が操作盤１１で入力した型式に対応する工具２０を、工具マガジン９の保持部５８から離脱させて図７に示す如く主軸５の装着孔２１に装着する制御を第１所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ６１は、図８に示す如くピストン２９で固定部材２６を前方（図８の左側）へ押してドローバー６を前進させることで、図７に示す如く係合突起３２と係合爪部３３との係合を解除した前記アンクランプ状態にする制御を第１所定時間に亘って実行する。このとき、図８に示すようにセンサ部８の検出面を被検出体７の表面に対向させた状態で、マイクロコンピュータ６７は、発振器６２を動作させて温度補正信号の振幅データを受信信号調整部６６（図１２参照。）から受信する。本実施形態ではマイクロコンピュータ６７は、該振幅データとして、第１の励磁コイル４５の両端電圧に対応する振幅データと第２の励磁コイル４８の両端電圧に対応する振幅データとを受信することで、仮に一方の振幅データを受信できない状態が生じた場合でも、他方の振幅データに基づいて、アンクランプ状態を検出する処理を継続できる。加えて本実施形態では、被検出体７がアンクランプ状態に対応する位置に移動すると、温度補正信号の振幅（各励磁コイル４５，４８の両端電圧の振幅）が一定のレベルになる。これは以下に説明する工具未取付状態やクランプ状態においても同様で、被検出体７が工具未取付状態に対応する位置に移動したときは、前記温度補正信号の振幅がアンクランプ状態やクランプ状態とは異なる一定のレベルになり、被検出体７がクランプ状態に対応する位置に移動したときは、前記温度補正信号の振幅がアンクランプ状態や工具未取付状態とは異なる一定のレベルになる。

マイクロコンピュータ６７は、前記温度補正信号の振幅データを受信信号調整部６６から受信した後に、記憶部６８に記憶されたアンクランプ状態における基準データの内から、操作者が操作盤１１で入力した工具２０の型式データに関連付けられたアンクランプ状態における基準データを選択する。続いてマイクロコンピュータ６７は、温度補正信号の振幅データが選択した基準データと一致すると判断すると、マシニングセンタ１がアンクランプ状態であると判定する。一方マイクロコンピュータ６７は、前記振幅データが前記基準データと一致しないと判断すると、マシニングセンタ１が未定義状態であると判定する。

また、工具未取付状態を検出するためにＰＬＣ６１は、所定の制御命令によって、前記第１所定時間が経過した後に主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、前記装着孔２１に装着された工具２０を、工具マガジン９の保持部５８に把持させる。これに続き前記所定の制御命令によって、主軸装置４を移動前の位置に復帰させて、図９に示す如く装着孔２１に工具２０を装着しない前記工具未取付状態にする制御を第２所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ６１は、皿バネ２３（図４参照。）の付勢力で、ドローバー６に接続された被検出体７を、磁界Ｈ３（図１３参照。）内でセンサ部８の下方側を水平に主軸５の軸方向後方側（図１０の右側）へ横切るように移動させると共に、図１０に示す如く前記後方側へ付勢させる制御を第２所定時間に亘って実行する。このとき図１０に示すように、図８に示したアンクランプ状態よりも磁界Ｈ３に対して被検出体７がオーバーラップする部分が減少した状態で、マイクロコンピュータ６７は、発振器６２を動作させて受信信号調整部６６から温度補正信号の振幅データを受信する。図１０に示すように前記オーバーラップする部分が減少することで、アンクランプ状態よりも渦電流損が減少する結果、工具未取付状態における温度補正信号の振幅は、アンクランプ状態における前記振幅よりも大きくなる。したがって、被検出体７が主軸５の軸方向で磁界３内を前記アンクランプ状態に対応する位置から前記工具未取付状態に対応する位置へ移動すると、前記温度補正信号の振幅（各励磁コイル４５，４８の両端電圧の振幅）が変化するため、該温度補正信号の振幅の違いから、主軸５の軸方向における被検出体７の位置を精密に検出することが可能になる。なお、主軸５の軸方向は本発明の被検出体の移動方向の一例である。

そしてマイクロコンピュータ６７は、前記温度補正信号の振幅データを受信した後に、記憶部６８に記憶された工具未取付状態における基準データの内から、操作者が操作盤１１で入力した工具２０の型式データに関連付けられた工具未取付状態における基準データを選択する。続いてマイクロコンピュータ６７は、前記振幅データが該基準データと一致すると判断すると、マシニングセンタ１が工具未取付状態であると判定する。一方マイクロコンピュータ６７は、前記振幅データが前記基準データと一致しないと判断すると、マシニングセンタ１が未定義状態であると判定する。

さらに、クランプ状態を検出するためにＰＬＣ６１は、所定の制御命令によって、前記第２所定時間が経過した後に主軸装置４を上下動あるいは前後移動させることで、図５に示す如く再度前記型式に対応する工具２０を装着孔２１に装着する制御を第３所定時間に亘って実行する。これと共にＰＬＣ６１は、皿バネ２３の付勢力で被検出体７を磁界Ｈ３（図１３参照。）内でセンサ部８の下方側を水平に主軸５の軸方向後方側（図６の右側）へ横切るように移動させると共に、図５に示す如く係合突起３２で係合爪部３３が装着孔２１に引き込まれることで、前記クランプ状態にする制御を第３所定時間に亘って実行する。このとき図６に示すように、図１０に示した工具未取付状態よりも磁界Ｈ３に対して被検出体７がオーバーラップする部分が増加した状態でかつ図８に示したアンクランプ状態よりも前記オーバーラップする部分が減少した状態で、マイクロコンピュータ６７は、発振器６２を動作させて受信信号調整部６６から温度補正信号の振幅データを受信する。クランプ状態における温度補正信号の振幅は、工具未取付状態における前記振幅よりも小さくかつアンクランプ状態における前記振幅よりも大きくなる。マイクロコンピュータ６７は、前記振幅データを受信した後に、記憶部６８に記憶されたクランプ状態における基準データの内から、操作者が操作盤１１で入力した工具２０の型式データに関連付けられたクランプ状態における基準データを選択する。続いてマイクロコンピュータ６７は、前記振幅データが該基準データと一致すると判断すると、マシニングセンタ１がクランプ状態であると判定する。一方マイクロコンピュータ６７は、前記振幅データが前記基準データと一致しないと判断すると、マシニングセンタ１が未定義状態であると判定する。

マイクロコンピュータ６７は、各状態（アンクランプ状態、工具未取付状態、クランプ状態）の検出処理を実行した後に、各状態における振幅データが基準データと一致すると判断した場合には状態識別信号（アンクランプ状態識別信号、工具未取付状態識別信号、クランプ状態識別信号）を、状態識別信号インターフェース７１を通じてＰＬＣ６１に出力する処理を実行する。一方、マイクロコンピュータ６７は、前記各状態における振幅データが前記基準データと一致しないと判断した場合には状態識別信号（未定義状態識別信号）を、状態識別信号インターフェース７１を通じてＰＬＣ６１に出力する処理を実行する。

加えてＰＬＣ６１は、未定義状態識別信号を所定の時間を超えて受信すると、処理要求コマンドを有する通信データを、Ｉ／Ｏ通信によって受信ポート６９（図１２参照。）を介してマイクロコンピュータ６７に送信することで、マイクロコンピュータ６７から、送信ポート７０（図１２参照。）を介しＩ／Ｏ通信によって各状態（アンクランプ状態、クランプ状態、工具未取付状態）の振幅データをそれぞれ受信する。操作者は、前記各状態の振幅データの数値に基づいて、未定義状態であると判定された原因を予測する。この原因の一例としては、工具２０をドローバー６の動作によって主軸５の前端にクランプしたときに、ワークの切削屑が、工具２０と主軸５の装着孔２１との間に挟まっていることが挙げられる。その他にも前記原因の一例として、ドローバー６の前後動に伴う摩耗や温度ドリフトによる信号のレベルの変動が挙げられる。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、主軸５の軸方向における被検出体７の移動を、両励磁コイル４５，４８の両端電圧の変化に置き換えることで、該両端電圧の違いから、主軸５の軸方向における被検出体７の位置を精密に検出することが可能になる。

また、受信信号調整部６６は、第１の共振コイル４３の周囲温度や第２の共振コイル４６の周囲温度によって変化するセンサ部８の検出信号（各励磁コイル４５，４８の両端電圧）の振幅を、該周囲温度の影響を受けない振幅に補正して、温度補正信号を生成した。よって、温度補正信号の振幅が、各共振コイル４３，４６の周囲温度の変化によって影響を受けないため、該周囲温度の変化にかかわらず、前記温度補正信号の振幅の変化に基づいて、主軸５の軸方向における被検出体７の位置を正確に検出できる。

さらに、温度補正信号の振幅データに基づいて、主軸５の軸方向で各状態（アンクランプ状態、工具未取付状態、クランプ状態）に対応する被検出体７の位置を検出することで、前記各状態を検出できることはもとより、前記振幅データが前記各状態の基準データと一致しない場合には、前記各状態以外の状態（未定義状態）を検出することが可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば上述した実施形態とは異なり、各磁気コア４０，４１の外径寸法や、第１の磁気コア４０の中心軸と第２の磁気コア４１の中心軸との間隔は、主軸５の軸方向に強い磁界Ｈ３を発生させることができる適宜の値に変更してもよい。また上述した実施形態では、センサ部８の検出面を被検出体７の上方で該被検出体７に近接させて配置したが、これに限らず、センサ部８の検出面を被検出体７の下方で該被検出体７に近接させて配置してもよい。さらに上述した実施形態では、各状態（アンクランプ状態、工具未取付状態、クランプ状態）を検出するために、マイクロコンピュータ６７は、第１の励磁コイル４５の両端電圧に対応する振幅データと第２の励磁コイル４８の両端電圧に対応する振幅データとの双方を受信しているが、これに限らない。例えばマイクロコンピュータ６７は、一方の前記振幅データのみを受信して、この振幅データに基づいて前記各状態を検出してもよい。

加えて上述した実施形態では、第１の共振コイル４３と第２の共振コイル４６との間に配置した１つのサーミスタ４９で、両共振コイル４３，４６の周囲温度を検出したが、これに限らず、主軸５の軸方向で両共振コイル４３，４６の間に２つのサーミスタを配置して、第１の共振コイル４３側のサーミスタで第１の共振コイル４３の周囲温度を、第２の共振コイル４６側のサーミスタで第２の共振コイル４６の周囲温度を、それぞれ検出可能としてもよい。さらに加えて、サーミスタ４９に代えて両共振コイル４３，４６の周囲温度を検出可能なダイオードを、主軸５の軸方向で両共振コイル４３，４６の間に１つ又は２つ配置してもよい。

１・・マシニングセンタ、５・・主軸、６・・ドローバー、７・・被検出体、８・・センサ部、４０・・第１の磁気コア、４１・・第２の磁気コア、４３・・第１の共振コイル、４４・・第１のコンデンサ、４５・・第１の励磁コイル、４６・・第２の共振コイル、４７・・第２のコンデンサ、４８・・第２の励磁コイル、４９・・サーミスタ、５２・・第１の共振回路、５３・・第２の共振回路、６６・・受信信号調整部、Ｈ１・・第１の共振コイルが生じさせる磁界、Ｈ２・・第２の共振コイルが生じさせる磁界、Ｈ３・・第１の共振コイルが生じさせる磁界と第２の共振コイルが生じさせる磁界とを合成した磁界。

Claims (3)

1. 第１のコンデンサと共に第１の共振回路を構成する第１の共振コイル、該第１の共振コイルに隣り合って、前記第１の共振回路を励磁させる第１の励磁電流が流れる第１の励磁コイルがそれぞれ巻回された第１の磁気コアと、
   第２のコンデンサと共に第２の共振回路を構成する第２の共振コイル、該第２の共振コイルに隣り合って、前記第１の励磁電流とは逆相で前記第２の共振回路を励磁させる第２の励磁電流が流れる第２の励磁コイルがそれぞれ巻回された第２の磁気コアと、を備え、
   前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを、磁性を有する金属からなる被検出体の移動方向に所定の距離をおいて対向配置して、
   前記移動方向に、前記第１の励磁電流によって前記第１の共振コイルから発生する磁界と、前記第２の励磁電流によって前記第２の共振コイルから発生する磁界と、によって合成磁界を形成して、
   前記被検出体が前記合成磁界内を移動することで、前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとの少なくとも一方に生じる電気的特性の変化に基づいて、前記移動方向における前記被検出体の位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記第１の共振コイル及び前記第２の共振コイルの各周囲温度を検出可能な温度検出手段と、
   前記温度検出手段によって検出された各前記周囲温度に応じて、各前記周囲温度によって変化する前記電気的特性に対応する特性データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記移動方向を、工作機械の主軸の軸方向として、
   前記主軸の内部に前記軸方向へ移動可能に配置されて、該軸方向への移動によって前記主軸の前端に工具をクランプ又はアンクランプするドローバーに、前記被検出体を固定して、
   前記ドローバーに固定された前記被検出体が、前記軸方向に形成された前記合成磁界内を移動することで生じる前記電気的特性の変化に基づいて、前記軸方向における前記被検出体の位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。

Images