JPH02184241A - 回転体内の電気回路の電源装置 - 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、種々の回転体の内部に設けられている電子部
品等に、それを駆動するのに必要な電流、電圧を供給す
るための回転体内の電気回路の電源装置に関する。

〔従来の技術〕

回転軸を有し、この回転軸により所定物体を回転させて
所期の目的を遂行する種々の機械、装置において、当該
回転軸に加わるトルク、スラスト（回転方向の力）、曲
げ、振動等を検出することは、それら機械、装置の制御
にとって不可欠であることが多い。このような機械、装
置の例として、工作機械の回転工具用の工具ホルダを挙
げることができる。即ち、ドリル、タップ、エンドミル
等の回転工具により加工物を切削加工する場合、回転工
具に折損、欠損、摩耗等を生じると、加工物に対して所
期の加工を行なうことができないばかりでなく、そのよ
うな異常状態のままの運転が継続されることにより、加
工物が破損し、工作機械に損害を生じる場合がある。そ
して、これによる加工物の廃棄により生じる損失や工作
機械の修理等に要する損失は極めて大きなものとなる。

特に工具の折損事故の場合、その加工物への喰込みのた
め事故処理が困難となり、結局加工物そのものが破損し
なくてもそれを破棄しなければならなくなる事態がしば
しば生じる。

近年、工場の自動化（ＦＡ）において、数値制御工作機
械の無人運転が企図されているが、このような無人運転
にあっては、上記の異常状態を自動的に検出し、工作機
械の運転停止等適宜の処置を採ることが不可欠となる。

ところが、上記の損失の防止は異常状態そのものの検出
によっては遅きに失して不可能であり、異常状態の発生
を事前に予知し、回転工具に対して異常状態の発生を回
避させるための動作、即ち、回転工具の後退、停止、回
転数減少等の動作を行なわせる必要がある。

このような要求を満足する装置が、例えば特開昭６２−
１６６９４８号公報等により提示されている。これを図
により説明する。

第４図は従来の回転工具用工具ホルダの断面図である０
図で、１０は回転工具の工具ホルダを示し、１１はその
円筒部、１２はそのシャンク部である。シャンク部１２
は工作機械の主軸穴に装着され、これにより円筒部１１
が回転せしめられる。

１３は円筒部１１内に設けられた主軸、１４は主軸１３
の先端部に固定された回転工具装着用チャックである。

１５ａ、１５ｂは主軸１３を円筒部１１内に支持する支
持部材、１６は主軸１３に固定された検出部である。１
７は検出部１６で検出されたスラストおよびトルクをこ
れらに対応する電気信号に変換する検出回路、１８は検
出回路１７の出力信号を外部に送信する送信回路、１９
は送信アンテナ、２０は工具ホルダ１０の外部の適宜個
所に固定されたアンテナ支持部である。

２１はアンテナ支持部２０に支持された受信アンテナで
ある。

上記構成において、支持部材１５ａ、Ｉ５ｂは主軸１３
の軸方向および回転方向に柔構造とされており、これに
より、回転工具に加わるスラスト。

トルクは円筒部１１に伝達されることなく、主軸１３を
経て検出部１６に伝達される。一方、半径方向には充分
大きな剛性を有する構造とされており、これにより、主
軸１３は円筒１１に横振れすることなく支持される。又
、検出部１６は主軸１３を経て伝達されるスラスト、ト
ルクによりそれらに応じたひずみを発生する構造のもの
が用いられ、そのひずみの大きさはひずみゲージを用い
て検出される。

このような工具ホルダ１０を用いたスラストおよびトル
クの検出動作の概要を、ドリルによる穴あけ加工の例を
挙げて説明する。工具装着用チャック１４にドリルを装
着し、工作機械により円筒部１１を回転することにより
穴あけ加工が行なわれる。ドリルによる切削加工中、主
軸１３（即ちドリル）には軸方向にスラストが、又、回
転方向にトルクが加わる。上記のように主軸１３は支持
部材１５ａ、１５ｂにより、その軸方向のみおよび軸ま
わりのみに自由に変位できるように支持されている。こ
のため、主軸１３に加わるスラストおよびトルクは、円
筒部１１が回転していても同等支障なく検出部１６に伝
達される。そして、これらのスラスト、トルクに応じて
検出部１６に設けられたひずみゲージが変形し、その抵
抗値を変化せしめる。これら抵抗値の変化は、ブリッジ
回路、増幅回路等の適宜な構成より成る検出回路１７に
より出力としてとり出され、この出力は送信回路１８、
送信アンテナ１９を介して工具ホルダ外に送信される。

受信アンテナ５はこれを受信し受信信号をスラスト信号
、トルク信号として増幅後、図示されていない制御装置
等に出力する。

これらスラスト信号、トルク信号を常時監視しながらド
リルの切削加工制御がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記工具ホルダ１０に内蔵されている検出部１６、検出
回路１７および送信回路１８においては、前記ブリッジ
回路のための定電圧源、増幅回路や送信回路の駆動源の
ための電源が必要である。

通常、上記のような回転する工具ホルダ１０に電力を供
給する場合には、工具ホルダ１０に電池を内蔵する手段
や外部を源からスリップリングを介して電力を供給する
手段が採用されている。

しかしながら、電池を内蔵する手段では長寿命の電池が
必要となるとともに、電池の電圧を監視することが必要
となるという問題があった。又、スリップリングを用い
る手段では、ノイズが発生して検出精度が低下するばか
りでなく、切削油が飛散する環境下の使用となるため当
該切削油がスリップリングに付着し電力供給が不安定に
なるという問題があった。これらの間頭は工具ホルダの
のみならず、内部に電気的回路を有する他の回転体にお
いても生じる問題である。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
確実に電力を供給することができる回転体内の電気回路
の電源装置を提供するにある。

〔課題を解決するため０手段〕 上記の目的を達成するため、本発明は、内部に電気的回
路が備えられた回転体において、この回転体の外周にそ
の回転軸と同心的に近接配置された永久磁石と、前記回
転体に設けられ当該回転体の回転時前記永久磁石の磁界
を横切るコイルと、このコイルに発生する電気を前記電
気的回路に供給する電気供給手段とにより電源装置を構
成したことを特徴とする。

〔作　用〕

回転体が回転すると、この回転体に設けられたコイルが
永久磁石の磁界を横切り、コイルに電気が発生する。コ
イルに発生した電気は電力供給手段により回転体内の電
気的回路に供給される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る電源装置の断面図、第２
図は第１図に示す線Ｕ−Ｕに沿う断面図である０図で、
第４図に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。２５は工具ホルダの円筒部１１の外周面に
軸受２ｂを介して支持されるケースである。２７Ｎ、２
７Ｓはケース２５内に対向して固定される永久磁石であ
り、永久磁石２７ＮはＮ極が円筒部１１に面し、永久磁
石２７ＳはＳ極が円筒部１１に而している。２８ａ、２
８ｂ、２８ｃは円筒部１１にその円周に沿って固定され
たコアであり、互いに１２０度の間隔で配置されている
。２９ａ、２９ｂ、２９ｃは各コア２８　ａ、　　２８
　ｂ、　　２８　ｃに巻回されたコイルである。永久磁
石２７Ｎ、２７Ｓ、コア２８ａ〜２８ｃおよびコイル２
９ａ〜２９ｃにより発電機が構成される。

３０は工作＠賊本体を示す。３１は工作機械本体３０の
所定個所に固定された支持部材である。

前記受信アンテナ２１は送信アンテナ１９に対向した位
置に形成された支持部材３１の突出部先端に支持されて
いる。３２は支持部材３１に固定されたロッド保持ケー
スであり、ケース２５に対向して位置せしめられる。３
３はロッド保持ケース３２に上下動自在に保持されたロ
ッド、３４はロッド３３の端部に固定されたブレーキシ
ュー３５はロッド３３を下方に押圧するばねである。

３６は各コイル２９ａ〜２９ｃが接続される電源回路を
示す。この電源回路３６の具体例を第３図に示す。

第３図は第１，２図に示す電源回路の具体例のブロック
図である０図で、第１．２．４図に示す部分と同一部分
には同一符号が付しである。電源回路３６は、各コイル
２９ａ〜２９ｃに発生した電流を整流する整流回路３６
ａ、この整流回路３６ａで得られた直流電流、電圧の大
きさを制限するリミッタ３６ｂ１および電圧を調整する
３つのレギュレータ３６Ｃ０〜３６Ｃ１で構成されてい
る。検出回路１７は前述のひずみゲージの抵抗値の変化
を検出するブリッジ回路１７ａおよびブリッジ回路１７
ａの検出出力を増幅する増幅回路１７ｂで構成されてい
る。上記レギュレータ３６Ｃ３はブリッジ回路１７ａに
、レギュレータ３６ｃｔは増幅回路１７ｂに、レギュレ
ータ３６Ｃ１は送信回路１８にそれぞれ接続され、それ
ぞれの回路の電圧を適切な電圧に調整する。

次に、本実施例の動作を説明する。工具ホルダを工作機
械本体３０に装着する場合には、ロッド３３をばね３５
のばね力に抗して上方に押上げてケース２５がロッド３
３とブレーキシュー３４に衝突しないようにする。工具
ホルダの装着後、上記押上げを解放すると、ブレーキシ
ュー３４ばばね３５のばね力によりケース２５に押付け
られる。

これにより、ケース２５および永久磁石２７Ｎ。

２７Ｓは図示位置に固定される。この状態で工具ホルダ
が回転すると、各コイル２９ａ〜２９　ｃ、はブレーキ
シュー３４により制止されている永久磁石２７Ｎ、２７
Ｓの静止磁界を横切ることとなり、これにより各コイル
２９ａ〜２９Ｃには、それぞれ１２０度位相がずれた交
番電流が発生する。この交番電流は整流回路３６ａによ
り直流に整流され、リミッタ３６ｂにより過大電圧、電
流を抑制された後、各レギュレータ３６０１〜３６Ｃ１
に供給される。これらレギュレータ３６Ｃ４〜３６Ｃ１
、は供給された直流をそれぞれブリッジ回路１７ａ。

増幅回路１７ｂおよび送信回路１８に必要な所定電圧に
調整する。

ここで、加工が開始されて工具ホルダに取付けられたド
リルがワークに当接し、ワークの穴あけが開始されると
、これにより発生したスラストおよびトルクが主軸１３
を経て検出部エフに伝達され、検出部１７のひずみ部に
は伝達されたスラスト、トルクに応じてひずみが生じる
。このひずみによりひずみゲージがひずみ、そのひずみ
量はブリッジ回路１７ａにより検出される。検出された
ひずみ量、即ちスラスト、トルクはブリッジ回路１７ａ
から電気信号として出力され、増幅回路１７ｂで増幅さ
れ、送信回路１日により送信アンテナ１９から出力され
る。この送信信号は受信アンテナ２１により受信され、
図示されない制御装置に入力される。この制御装置は入
力されたスラスト、トルクの信号を予め定められた値と
常時比較し、比較の結果、必要な場合には警報装置を作
動させ、又は工作機械の運転を停止する等の所要の処理
を実行することとなる。

このように、本実施例では、工具ホルダの円筒部にコイ
ルを配置し、当該円筒部外周に軸受を介して永久磁石を
支持し、この永久磁石をブレーキシューにより固定し、
工具ホルダの回転によりコイルに電気を発生するように
したので、電池やスリップリングを使用することなく検
出回路や送信回路に確実に電力を供給することができる
。

なお、上記実施例の説明では、回転体として工作機械の
工具ホルダを例示して説明したが、これに限ることはな
く、他のどのような回転体にも適用することができる。

又、ブレーキシューを用いて永久磁石を固定する手段を
例示して説明したが、永久磁石を回転体に対して所定の
位置関係で固定することができる手段であればどのよう
な手段でも用いることができる。

（発明の効果〕 以上述べたように、本発明では、回転体外周に永久磁石
を配置するとともに回転体にコイルを設け、回転体の回
転により当該コイルに電気を発生するようにしたので、
電池やスリップリングを使用することなく回転体内の電
気的回路に確実に電力を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電源装置の断面図、第２
図は第１図に示す線ｎ−ｎに沿う断面図、第３図は第１
図に示す電源回路のブロック図、第４図は従来の回転工
具用工具ホルダの断面図である。 １１・・・・・・・・・回転体、１３・・・・・・・・
・主軸、１６・・・・・・・・・検出部、１７・・・・
・・・・・検出回路、１８・・・・・・・・・送信回路
、２５・・・・・・・・・ケース、２６・・・・・・・
・・軸受、２７Ｎ、２７Ｓ・・・・・・・・・永久磁石
、２８ａ〜２８ｃ・・・・・・・・・コア、２９ａ〜２
９ｃ・・・・・・・・・コイル、３１・・・・・・・・
・支持部材、３３・・・・・・・・・ロッド、３４・・
・・・・・・・ブレーキシュー、３５・・・・・・・・
・ばね、３６・・・・・・・・・電源回路。 第 図 、」 第 図 刀 第 図 第 図 １！５ Ｔ／

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に電気的回路が備えられた回転体において、
   この回転体の外周にその回転軸と同心的に近接配置され
   た永久磁石と、前記回転体に設置され当該回転体の回転
   時前記永久磁石の磁界を横切るコイルと、このコイルに
   発生する電気を前記電気的回路に供給する電気供給手段
   とを設けたことを特徴とする回転体内の電気回路の電源
   装置。
2. （２）請求項（１）において、前記永久磁石は、前記回
   転体に軸受を介して支持されるとともに、前記回転体の
   回転方向への移動を制動手段により阻止されていること
   を特徴とする回転体内の電気回路の電源装置。
3. （３）請求項（１）において、前記電気供給手段は、整
   流回路、電流制限回路および定電圧回路で構成されてい
   ることを特徴とする回転体内の電気回路の電源装置。