JPH09285944A - 空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置 - Google Patents
空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置Info
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- JPH09285944A JPH09285944A JP8101327A JP10132796A JPH09285944A JP H09285944 A JPH09285944 A JP H09285944A JP 8101327 A JP8101327 A JP 8101327A JP 10132796 A JP10132796 A JP 10132796A JP H09285944 A JPH09285944 A JP H09285944A
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- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主軸とハウジングとの異常接触を確実かつ自
動的に検出できる空気軸受式工作機械の主軸異常検出装
置を提供すること。 【解決手段】 導通検出手段31により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が電気的な導通の有無として検出さ
れ、この導通に基づいて接触判定手段32により主軸11と
ハウジング13との接触が判定され、この判定に基づいて
工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行う
ことができる。
動的に検出できる空気軸受式工作機械の主軸異常検出装
置を提供すること。 【解決手段】 導通検出手段31により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が電気的な導通の有無として検出さ
れ、この導通に基づいて接触判定手段32により主軸11と
ハウジング13との接触が判定され、この判定に基づいて
工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行う
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気軸受式工作機械
の主軸異常検出装置に関し、空気静圧軸受で主軸を支承
されて比較的高負荷の切削等を行う工作機械等における
主軸の異常接触検出に利用できる。
の主軸異常検出装置に関し、空気静圧軸受で主軸を支承
されて比較的高負荷の切削等を行う工作機械等における
主軸の異常接触検出に利用できる。
【０００２】
【背景技術】従来より、工作機械は様々な金属材料の切
削等に利用されている。工作機械は、回転自在に支承さ
れた主軸の先端に切削工具を取付けるとともに、この主
軸を主軸駆動モータで回転駆動することで工具を回転さ
せ、この回転する工具により被加工物の切削加工を行っ
ている。
削等に利用されている。工作機械は、回転自在に支承さ
れた主軸の先端に切削工具を取付けるとともに、この主
軸を主軸駆動モータで回転駆動することで工具を回転さ
せ、この回転する工具により被加工物の切削加工を行っ
ている。
【０００３】（主軸の支承）従来の工作機械では、主軸
の回転支承に各種の軸受が利用されている。例えば、切
削負荷の大きな重切削用の工作機械には、転がり軸受な
どが多用されている。また、切削負荷が軽微で超精密の
切削加工（ダイアモンドバイトで軽金属材料を鏡面仕上
げする等）を行う工作機械には空気静圧軸受が利用され
ている。このような加工においては、負荷が軽微である
ため主軸の変形等を生じにくく、主軸とハウジングの接
触等の可能性はきわめて少なかった。
の回転支承に各種の軸受が利用されている。例えば、切
削負荷の大きな重切削用の工作機械には、転がり軸受な
どが多用されている。また、切削負荷が軽微で超精密の
切削加工（ダイアモンドバイトで軽金属材料を鏡面仕上
げする等）を行う工作機械には空気静圧軸受が利用され
ている。このような加工においては、負荷が軽微である
ため主軸の変形等を生じにくく、主軸とハウジングの接
触等の可能性はきわめて少なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、空気軸受は軽微
な負荷の加工にのみ利用されてきたが、本願出願人は、
軸受クリアランスを大きくすることで重負荷にも対応で
きるようにした空気軸受式工作機械を提案している（特
願平8-70219号参照）。
な負荷の加工にのみ利用されてきたが、本願出願人は、
軸受クリアランスを大きくすることで重負荷にも対応で
きるようにした空気軸受式工作機械を提案している（特
願平8-70219号参照）。
【０００５】ここで、空気軸受式工作機械を高負荷加工
に用いる場合、負荷による主軸の変形を生じることが多
くなり、主軸の異常接触に対する注意が必要となる。ま
た、通常の切削加工では設計時の予想を超える条件で加
工が行われる可能性もある。
に用いる場合、負荷による主軸の変形を生じることが多
くなり、主軸の異常接触に対する注意が必要となる。ま
た、通常の切削加工では設計時の予想を超える条件で加
工が行われる可能性もある。
【０００６】例えば、主軸に装着する工具を通常より長
く突き出して加工を行うと、軸受部に大きなモーメント
が作用する。通常、空気軸受では主軸と軸受のハウジン
グ側部分とが非接触でなければならないが、モーメント
による主軸の変形量が軸受間隔を超えると異常接触を生
じる。このような空気軸受の異常接触が生じたまま運転
を続けると、焼付を起して破損に至ることがあるという
問題がある。
く突き出して加工を行うと、軸受部に大きなモーメント
が作用する。通常、空気軸受では主軸と軸受のハウジン
グ側部分とが非接触でなければならないが、モーメント
による主軸の変形量が軸受間隔を超えると異常接触を生
じる。このような空気軸受の異常接触が生じたまま運転
を続けると、焼付を起して破損に至ることがあるという
問題がある。
【０００７】また、破損を防ぐために、前述のような異
常接触が生じた際には直ちに加工を中止し、主軸を停止
させる必要があるが、従来は作業員の監視に依存してお
り、作業効率上の問題とともに、発見遅れ等を生じると
いう問題があった。
常接触が生じた際には直ちに加工を中止し、主軸を停止
させる必要があるが、従来は作業員の監視に依存してお
り、作業効率上の問題とともに、発見遅れ等を生じると
いう問題があった。
【０００８】本発明の目的は、主軸とハウジングとの異
常接触を確実かつ自動的に検出できる空気軸受式工作機
械の主軸異常検出装置を提供することにある。
常接触を確実かつ自動的に検出できる空気軸受式工作機
械の主軸異常検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、主軸が空気軸
受によりハウジングに支承された工作機械に設置されて
前記主軸とハウジングとの異常接触を検出する空気軸受
式工作機械の主軸異常検出装置であって、前記主軸とハ
ウジングとの接触状態に関する状態量を検出して出力す
る接触検出手段と、前記接触検出手段からの出力信号か
ら前記主軸とハウジングとの接触を判定する接触判定手
段とを有することを特徴とする。
受によりハウジングに支承された工作機械に設置されて
前記主軸とハウジングとの異常接触を検出する空気軸受
式工作機械の主軸異常検出装置であって、前記主軸とハ
ウジングとの接触状態に関する状態量を検出して出力す
る接触検出手段と、前記接触検出手段からの出力信号か
ら前記主軸とハウジングとの接触を判定する接触判定手
段とを有することを特徴とする。
【００１０】このような本発明においては、接触検出手
段により主軸とハウジングとの接触状態に関する状態量
が検出ないし出力され、接触判定手段により接触検出手
段からの出力信号に基づいて前記主軸とハウジングとの
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械の主軸停
止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。より
具体的には、以下に示すような構成が採用できる。
段により主軸とハウジングとの接触状態に関する状態量
が検出ないし出力され、接触判定手段により接触検出手
段からの出力信号に基づいて前記主軸とハウジングとの
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械の主軸停
止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。より
具体的には、以下に示すような構成が採用できる。
【００１１】前記工作機械は前記ハウジングが当該工作
機械の本体に対して電気的に絶縁され、前記接触検出手
段は前記ハウジングと前記工作機械の本体との間の電気
的導通を検出するものであり、前記接触判定手段は前記
電気的導通が所定の閾値を超えた際に接触と判定するも
のとする。
機械の本体に対して電気的に絶縁され、前記接触検出手
段は前記ハウジングと前記工作機械の本体との間の電気
的導通を検出するものであり、前記接触判定手段は前記
電気的導通が所定の閾値を超えた際に接触と判定するも
のとする。
【００１２】このようにすれば、主軸は工具および被加
工物を通して工作機械本体と電気的に導通状態となるた
め、主軸とハウジングとの接触に伴う電気的導通が接触
検出手段で検出できるようになる。そして、接触検出手
段で主軸とハウジングとの間の導通を検出し、接触判定
手段で導通による電流等を調べることで接触の有無を判
定することができる。この検出ないし判定は、接触に伴
う電気的な導通の判定であるため、確実な接触判定を行
うことができる。
工物を通して工作機械本体と電気的に導通状態となるた
め、主軸とハウジングとの接触に伴う電気的導通が接触
検出手段で検出できるようになる。そして、接触検出手
段で主軸とハウジングとの間の導通を検出し、接触判定
手段で導通による電流等を調べることで接触の有無を判
定することができる。この検出ないし判定は、接触に伴
う電気的な導通の判定であるため、確実な接触判定を行
うことができる。
【００１３】前記接触検出手段は前記ハウジングのアコ
ースティックエミッションを検出するＡＥセンサであ
り、前記接触判定手段は前記ＡＥセンサからの出力信号
が所定の閾値を超えた際に接触と判定するものとする。
ースティックエミッションを検出するＡＥセンサであ
り、前記接触判定手段は前記ＡＥセンサからの出力信号
が所定の閾値を超えた際に接触と判定するものとする。
【００１４】このようにすれば、主軸とハウジングとの
接触に伴ってハウジングに発生するアコースティックエ
ミッション（ＡＥ；固体の塑性変形および破壊に伴って
固体内に蓄積された歪みエネルギが解放されるときに発
生する高周波の音響現象）を接触検出手段で検出し、接
触判定手段で接触判定を行うことができる。そして、工
作機械に対してはＡＥセンサの装着等の僅かな作業で実
施することができる。
接触に伴ってハウジングに発生するアコースティックエ
ミッション（ＡＥ；固体の塑性変形および破壊に伴って
固体内に蓄積された歪みエネルギが解放されるときに発
生する高周波の音響現象）を接触検出手段で検出し、接
触判定手段で接触判定を行うことができる。そして、工
作機械に対してはＡＥセンサの装着等の僅かな作業で実
施することができる。
【００１５】前記接触検出手段は前記ハウジングの振動
を検出する加速度振動計であり、前記接触判定手段は前
記加速度振動計からの出力信号が所定の閾値を超えた際
に接触と判定するものとする。
を検出する加速度振動計であり、前記接触判定手段は前
記加速度振動計からの出力信号が所定の閾値を超えた際
に接触と判定するものとする。
【００１６】このようにすれば、主軸とハウジングとの
接触に伴ってハウジングに発生する振動を接触検出手段
で検出し、接触判定手段で接触判定を行うことができ
る。そして、工作機械に対してはＡＥセンサの装着等の
僅かな作業で実施することができる。
接触に伴ってハウジングに発生する振動を接触検出手段
で検出し、接触判定手段で接触判定を行うことができ
る。そして、工作機械に対してはＡＥセンサの装着等の
僅かな作業で実施することができる。
【００１７】前記工作機械は前記ハウジングが当該工作
機械の本体に対して電気的に絶縁され、前記接触検出手
段は前記ハウジングと前記工作機械の本体との間の静電
容量を検出するものであり、前記接触判定手段は前記静
電容量が所定の閾値を超えた際に接触と判定するものと
する。
機械の本体に対して電気的に絶縁され、前記接触検出手
段は前記ハウジングと前記工作機械の本体との間の静電
容量を検出するものであり、前記接触判定手段は前記静
電容量が所定の閾値を超えた際に接触と判定するものと
する。
【００１８】このようにすれば、主軸は工具および被加
工物を通して工作機械本体と電気的に導通状態となり、
主軸とハウジングとは電気的に絶縁された状態で空気軸
受の僅かな間隔をおいて近接対向されているから、主軸
とハウジングとを一対の電極として静電容量が生じる。
この静電容量は接触検出手段で検出できるとともに、主
軸とハウジングの接触等により変化する。このため、接
触検出手段で主軸とハウジングとの間の静電容量を検出
し、接触判定手段で接触判定を行うことができる。
工物を通して工作機械本体と電気的に導通状態となり、
主軸とハウジングとは電気的に絶縁された状態で空気軸
受の僅かな間隔をおいて近接対向されているから、主軸
とハウジングとを一対の電極として静電容量が生じる。
この静電容量は接触検出手段で検出できるとともに、主
軸とハウジングの接触等により変化する。このため、接
触検出手段で主軸とハウジングとの間の静電容量を検出
し、接触判定手段で接触判定を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 （第１実施形態の基本構成）図１において、本実施形態
の工作機械１は、ベース２上に被加工物３を載置するテ
ーブル４を有するとともに、ベース２の一側にコラム５
を備えている。コラム５には主軸ヘッド10が支持され、
主軸ヘッド10に回転自在に支承された主軸11の先端には
切削用の工具12が装着されている。なお、主軸ヘッド10
とコラム５との間には絶縁材101が介装され、主軸ヘッ
ド10はコラム５、ベース２、テーブル４等に対して電気
的に絶縁されている。
基づいて説明する。 （第１実施形態の基本構成）図１において、本実施形態
の工作機械１は、ベース２上に被加工物３を載置するテ
ーブル４を有するとともに、ベース２の一側にコラム５
を備えている。コラム５には主軸ヘッド10が支持され、
主軸ヘッド10に回転自在に支承された主軸11の先端には
切削用の工具12が装着されている。なお、主軸ヘッド10
とコラム５との間には絶縁材101が介装され、主軸ヘッ
ド10はコラム５、ベース２、テーブル４等に対して電気
的に絶縁されている。
【００２０】主軸ヘッド10とテーブル４とは図示しない
移動機構等により立体的に相対移動され、工具12を被加
工物３に接触させて切削加工が行えるようになってい
る。これらの相対移動は、ＮＣ装置20からの動作指令に
基づいて実行される。ＮＣ装置20は既存のものであり、
所定の加工プログラムに基づいて各種の動作指令を出力
するものである。
移動機構等により立体的に相対移動され、工具12を被加
工物３に接触させて切削加工が行えるようになってい
る。これらの相対移動は、ＮＣ装置20からの動作指令に
基づいて実行される。ＮＣ装置20は既存のものであり、
所定の加工プログラムに基づいて各種の動作指令を出力
するものである。
【００２１】主軸ヘッド10は、ハウジング13を有すると
ともに、主軸11を支承するために空気静圧軸受を用いて
いる。主軸11は、ハウジング13内の一部にフランジ部11
1を有し、このフランジ部111の工具12側に1ヶ所、反対
側に2ヶ所、それぞれ径方向の空気静圧軸受部14、15、16
を備えている。また、フランジ部111を挟むように一
対、軸方向の空気静圧軸受17、18を備えている。
ともに、主軸11を支承するために空気静圧軸受を用いて
いる。主軸11は、ハウジング13内の一部にフランジ部11
1を有し、このフランジ部111の工具12側に1ヶ所、反対
側に2ヶ所、それぞれ径方向の空気静圧軸受部14、15、16
を備えている。また、フランジ部111を挟むように一
対、軸方向の空気静圧軸受17、18を備えている。
【００２２】これらの空気静圧軸受部14〜18には高圧空
気が供給され、主軸11は各軸受部14〜18において所定の
軸受クリアランスで浮上支持され、ハウジング13に対し
て径方向および軸方向に回転自在な状態で支承されるよ
うになっている。ここで、主軸11が正常な状態にあると
き、主軸11とハウジング13とは非接触であり、互いに電
気的に絶縁された状態となる。なお、被加工物３が金属
製の場合、主軸11は工具12および被加工物３を介しテー
ブル４、ベース２、コラム５と電気的に導通状態とな
る。
気が供給され、主軸11は各軸受部14〜18において所定の
軸受クリアランスで浮上支持され、ハウジング13に対し
て径方向および軸方向に回転自在な状態で支承されるよ
うになっている。ここで、主軸11が正常な状態にあると
き、主軸11とハウジング13とは非接触であり、互いに電
気的に絶縁された状態となる。なお、被加工物３が金属
製の場合、主軸11は工具12および被加工物３を介しテー
ブル４、ベース２、コラム５と電気的に導通状態とな
る。
【００２３】ハウジング13の工具12と反対側にはビルト
インモータ19が取付けられ、このビルトインモータ19に
より主軸11が回転駆動されるようになっている。ビルト
インモータ19は誘導電動機であり、図示しないモータド
ライバによりＮＣ装置20からの動作指令に基づいて制御
され、主軸11ないし工具12を回転させるようになってい
る。
インモータ19が取付けられ、このビルトインモータ19に
より主軸11が回転駆動されるようになっている。ビルト
インモータ19は誘導電動機であり、図示しないモータド
ライバによりＮＣ装置20からの動作指令に基づいて制御
され、主軸11ないし工具12を回転させるようになってい
る。
【００２４】（第１実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１には電気的導通検出式の主軸異常検出
装置30が設置されている。主軸異常検出装置30は、ハウ
ジング13と工作機械１の本体との電気的導通を検出する
導通検出手段31と、その出力に基づいて接触判定を行う
接触判定手段32とを備えている。なお、工作機械１の本
体とは、ベース２、テーブル４、コラム５等、主軸ヘッ
ド10以外の部分を示す。
ような工作機械１には電気的導通検出式の主軸異常検出
装置30が設置されている。主軸異常検出装置30は、ハウ
ジング13と工作機械１の本体との電気的導通を検出する
導通検出手段31と、その出力に基づいて接触判定を行う
接触判定手段32とを備えている。なお、工作機械１の本
体とは、ベース２、テーブル４、コラム５等、主軸ヘッ
ド10以外の部分を示す。
【００２５】導通検出手段31は、一端がハウジング13に
接続されたケーブル311と、一端がベース２に接続され
たケーブル312とを有し、各ケーブル311、312の他端の間
には抵抗313および直流電源314が直列に接続されてい
る。抵抗313の一端および他端はそれぞれ差動増幅回路3
15の一対の入力端子に接続されている。
接続されたケーブル311と、一端がベース２に接続され
たケーブル312とを有し、各ケーブル311、312の他端の間
には抵抗313および直流電源314が直列に接続されてい
る。抵抗313の一端および他端はそれぞれ差動増幅回路3
15の一対の入力端子に接続されている。
【００２６】ここで、主軸11が正常な状態にあり、ハウ
ジング13に対して非接触であれば、これらの間に電気的
な導通はない しかし、主軸11が過負荷により変形を生じる等してハウ
ジング13に接触した際には、主軸11とハウジング13とが
導通状態となる。
ジング13に対して非接触であれば、これらの間に電気的
な導通はない しかし、主軸11が過負荷により変形を生じる等してハウ
ジング13に接触した際には、主軸11とハウジング13とが
導通状態となる。
【００２７】つまり、ハウジング13、主軸11、工具12、
被加工物３、テーブル４、ベース２、ケーブル312、直
流電源314、抵抗313、ケーブル311、ハウジング13とい
う閉回路が形成され、抵抗313の両端には所定の電圧が
発生する。抵抗313の両端に電圧が生じると、差動増幅
回路315はこの電圧に応じた信号出力を発生し、この信
号出力は接触判定手段32に送られる。
被加工物３、テーブル４、ベース２、ケーブル312、直
流電源314、抵抗313、ケーブル311、ハウジング13とい
う閉回路が形成され、抵抗313の両端には所定の電圧が
発生する。抵抗313の両端に電圧が生じると、差動増幅
回路315はこの電圧に応じた信号出力を発生し、この信
号出力は接触判定手段32に送られる。
【００２８】接触判定手段32は、コンパレータ等の比較
回路321と、比較の基準となる閾値を記憶する閾値メモ
リ322とを備えている。比較回路321は、導通検出手段31
からの信号出力と閾値メモリ322からの閾値とを比較
し、信号出力が閾値を超えた際に導通があったと判定
し、接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るように
なっている。
回路321と、比較の基準となる閾値を記憶する閾値メモ
リ322とを備えている。比較回路321は、導通検出手段31
からの信号出力と閾値メモリ322からの閾値とを比較
し、信号出力が閾値を超えた際に導通があったと判定
し、接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るように
なっている。
【００２９】異常信号を受取ったＮＣ装置20は、工作機
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、接触による導通の有
無の判定であるため、0あるいはノイズ避けのための小
さな値でよい。また、直流電源314に限らず、交流電源
を用いても良い。
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、接触による導通の有
無の判定であるため、0あるいはノイズ避けのための小
さな値でよい。また、直流電源314に限らず、交流電源
を用いても良い。
【００３０】（第１実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、接触検出手段31により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が電気的な導通の有無として検出さ
れ、この導通に基づいて接触判定手段32により主軸11と
ハウジング13との接触が判定され、この判定に基づいて
工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行う
ことができる。
形態によれば、接触検出手段31により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が電気的な導通の有無として検出さ
れ、この導通に基づいて接触判定手段32により主軸11と
ハウジング13との接触が判定され、この判定に基づいて
工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行う
ことができる。
【００３１】この際、ビルトインモータ19を用いるとと
もに、ハウジング13とコラム５との間に絶縁材101を介
装することで、主軸11とハウジング13との接触以外の電
気的絶縁を確保することができ、主軸11とハウジング13
とが正常に非接触状態にあるときは電気的に導通が生じ
ないようにすることができる。
もに、ハウジング13とコラム５との間に絶縁材101を介
装することで、主軸11とハウジング13との接触以外の電
気的絶縁を確保することができ、主軸11とハウジング13
とが正常に非接触状態にあるときは電気的に導通が生じ
ないようにすることができる。
【００３２】そして、主軸11は工具12および被加工物３
を通して工作機械１の本体と電気的に導通状態となるた
め、主軸11とハウジング13との接触に伴う電気的導通が
接触検出手段31で検出できるようになる。これらの検出
ないし判定は、接触に伴う電気的な導通の判定であるた
め、確実な接触判定を行うことができる。
を通して工作機械１の本体と電気的に導通状態となるた
め、主軸11とハウジング13との接触に伴う電気的導通が
接触検出手段31で検出できるようになる。これらの検出
ないし判定は、接触に伴う電気的な導通の判定であるた
め、確実な接触判定を行うことができる。
【００３３】（第２実施形態の基本構成）図２におい
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
【００３４】（第２実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１にはアコースティックエミッション検
出式の主軸異常検出装置40が設置されている。主軸異常
検出装置40は、ハウジング13におけるアコースティック
エミッションを検出するＡＥセンサ41と、その出力に基
づいて接触判定を行う接触判定手段42とを備えている。
ような工作機械１にはアコースティックエミッション検
出式の主軸異常検出装置40が設置されている。主軸異常
検出装置40は、ハウジング13におけるアコースティック
エミッションを検出するＡＥセンサ41と、その出力に基
づいて接触判定を行う接触判定手段42とを備えている。
【００３５】ＡＥセンサ41は、ハウジング13の工具12取
付け側端部に装着され、ハウジング13に発生するＡＥを
検出ないし出力するものである。接触判定手段42は、Ａ
Ｅセンサ41からのＡＥ信号を増幅する増幅回路421と、
増幅したＡＥ信号の振幅を計測する振幅弁別回路422
と、コンパレータ等の比較回路423と、比較の基準とな
る閾値を記憶する閾値メモリ424とを備えている。比較
回路423は、振幅弁別回路422からのＡＥの振幅の大きさ
を示す信号と閾値メモリ424からの閾値とを比較し、振
幅の大きさが閾値を超えた際に導通があったと判定し、
接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るようになっ
ている。
付け側端部に装着され、ハウジング13に発生するＡＥを
検出ないし出力するものである。接触判定手段42は、Ａ
Ｅセンサ41からのＡＥ信号を増幅する増幅回路421と、
増幅したＡＥ信号の振幅を計測する振幅弁別回路422
と、コンパレータ等の比較回路423と、比較の基準とな
る閾値を記憶する閾値メモリ424とを備えている。比較
回路423は、振幅弁別回路422からのＡＥの振幅の大きさ
を示す信号と閾値メモリ424からの閾値とを比較し、振
幅の大きさが閾値を超えた際に導通があったと判定し、
接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るようになっ
ている。
【００３６】異常信号を受取ったＮＣ装置20は、工作機
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジング
13に対して非接触の正常な状態で計測したＡＥ振幅値な
どを用いればよい。
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジング
13に対して非接触の正常な状態で計測したＡＥ振幅値な
どを用いればよい。
【００３７】（第２実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、ＡＥセンサ41により主軸11とハウジング
13との接触状態がアコースティックエミッションとして
検出され、このＡＥ信号に基づいて接触判定手段42によ
り主軸11とハウジング13との接触が判定され、この判定
に基づいて工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ
確実に行うことができる。そして、工作機械１に対して
はＡＥセンサ41の装着等の僅かな作業で実施することが
できる。
形態によれば、ＡＥセンサ41により主軸11とハウジング
13との接触状態がアコースティックエミッションとして
検出され、このＡＥ信号に基づいて接触判定手段42によ
り主軸11とハウジング13との接触が判定され、この判定
に基づいて工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ
確実に行うことができる。そして、工作機械１に対して
はＡＥセンサ41の装着等の僅かな作業で実施することが
できる。
【００３８】（第３実施形態の基本構成）図３におい
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
【００３９】（第３実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１にはアコースティックエミッション検
出式の主軸異常検出装置43が設置されている。主軸異常
検出装置43は、ハウジング13におけるアコースティック
エミッションを検出するＡＥセンサ41と、その出力に基
づいて接触判定を行う接触判定手段44とを備えている。
ような工作機械１にはアコースティックエミッション検
出式の主軸異常検出装置43が設置されている。主軸異常
検出装置43は、ハウジング13におけるアコースティック
エミッションを検出するＡＥセンサ41と、その出力に基
づいて接触判定を行う接触判定手段44とを備えている。
【００４０】ＡＥセンサ41は、ハウジング13の工具12取
付け側端部に装着され、ハウジング13に発生するＡＥを
検出ないし出力するものである（第２実施形態と同
じ）。接触判定手段44は、ＡＥセンサ41からのＡＥ信号
を増幅する増幅回路441と、増幅したＡＥ信号の振幅を
計測する振幅弁別回路442と、振幅信号をデジタル変換
するＡ／Ｄ変換回路443とを備えている。また、接触判
定手段44の一部として、ＮＣ装置20にはソフトウェアで
実現される比較演算部444と、比較の基準となる閾値を
記憶する閾値メモリ445が設けられている。
付け側端部に装着され、ハウジング13に発生するＡＥを
検出ないし出力するものである（第２実施形態と同
じ）。接触判定手段44は、ＡＥセンサ41からのＡＥ信号
を増幅する増幅回路441と、増幅したＡＥ信号の振幅を
計測する振幅弁別回路442と、振幅信号をデジタル変換
するＡ／Ｄ変換回路443とを備えている。また、接触判
定手段44の一部として、ＮＣ装置20にはソフトウェアで
実現される比較演算部444と、比較の基準となる閾値を
記憶する閾値メモリ445が設けられている。
【００４１】折衝判定手段44において、ＡＥセンサ41か
らのＡＥ信号は、増幅回路441、振幅弁別回路442、Ａ／
Ｄ変換回路443を経てＡＥの振幅の大きさを示すデジタ
ル信号としてＮＣ装置20に送られる。ＮＣ装置20におい
て、比較演算部444は、ＡＥの振幅の大きさを示す信号
と閾値メモリ445からの閾値とを比較し、振幅の大きさ
が閾値を超えた際に導通があったと判定し、接触発生を
示す異常信号を動作制御部21に送るようになっている。
らのＡＥ信号は、増幅回路441、振幅弁別回路442、Ａ／
Ｄ変換回路443を経てＡＥの振幅の大きさを示すデジタ
ル信号としてＮＣ装置20に送られる。ＮＣ装置20におい
て、比較演算部444は、ＡＥの振幅の大きさを示す信号
と閾値メモリ445からの閾値とを比較し、振幅の大きさ
が閾値を超えた際に導通があったと判定し、接触発生を
示す異常信号を動作制御部21に送るようになっている。
【００４２】異常信号を受取った動作制御部21は、工作
機械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異
常接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うよう
になっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジン
グ13に対して非接触の正常な状態で計測したＡＥ振幅値
などを用いればよい。
機械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異
常接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うよう
になっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジン
グ13に対して非接触の正常な状態で計測したＡＥ振幅値
などを用いればよい。
【００４３】（第３実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、ＡＥセンサ41により主軸11とハウジング
13との接触状態がアコースティックエミッションとして
検出され、このＡＥ信号に基づいて接触判定手段42によ
り主軸11とハウジング13との接触が判定され、この判定
に基づいて工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ
確実に行うことができる。
形態によれば、ＡＥセンサ41により主軸11とハウジング
13との接触状態がアコースティックエミッションとして
検出され、このＡＥ信号に基づいて接触判定手段42によ
り主軸11とハウジング13との接触が判定され、この判定
に基づいて工作機械１の主軸停止等の対応を自動的かつ
確実に行うことができる。
【００４４】そして、工作機械１に対してはＡＥセンサ
41の装着等の僅かな作業で実施することができる。ま
た、比較演算部444、閾値メモリ445はＮＣ装置20に形成
したため、ソフトウェアにより容易に実現できるととも
に、各種工具12に対応した閾値等の設定変更を容易に行
うことができる。但し、ＮＣ装置20において演算処理の
時間がかかる可能性があり、全て専用ハードウェア等を
用いて構成できる前述の第２実施形態のほうが好適な場
合がある。
41の装着等の僅かな作業で実施することができる。ま
た、比較演算部444、閾値メモリ445はＮＣ装置20に形成
したため、ソフトウェアにより容易に実現できるととも
に、各種工具12に対応した閾値等の設定変更を容易に行
うことができる。但し、ＮＣ装置20において演算処理の
時間がかかる可能性があり、全て専用ハードウェア等を
用いて構成できる前述の第２実施形態のほうが好適な場
合がある。
【００４５】（第４実施形態の基本構成）図４におい
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
【００４６】（第４実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１には振動検出式の主軸異常検出装置50
が設置されている。主軸異常検出装置50は、ハウジング
13における振動を検出する加速度振動計51と、その出力
に基づいて接触判定を行う接触判定手段52とを備えてい
る。
ような工作機械１には振動検出式の主軸異常検出装置50
が設置されている。主軸異常検出装置50は、ハウジング
13における振動を検出する加速度振動計51と、その出力
に基づいて接触判定を行う接触判定手段52とを備えてい
る。
【００４７】加速度振動計51は、ハウジング13の工具12
取付け側端部に装着され、ハウジング13に発生する振動
を検出ないし出力するものである。接触判定手段52は、
加速度振動計51からの信号を増幅する増幅回路521と、
増幅した信号の振幅変化をレベル変化に変換するＲＭＳ
回路522と、コンパレータ等の比較回路523と、比較の基
準となる閾値を記憶する閾値メモリ524とを備えてい
る。比較回路523は、ＲＭＳ回路522からの振動の振幅の
大きさを示す信号と閾値メモリ524からの閾値とを比較
し、振幅の大きさが閾値を超えた際に導通があったと判
定し、接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るよう
になっている。
取付け側端部に装着され、ハウジング13に発生する振動
を検出ないし出力するものである。接触判定手段52は、
加速度振動計51からの信号を増幅する増幅回路521と、
増幅した信号の振幅変化をレベル変化に変換するＲＭＳ
回路522と、コンパレータ等の比較回路523と、比較の基
準となる閾値を記憶する閾値メモリ524とを備えてい
る。比較回路523は、ＲＭＳ回路522からの振動の振幅の
大きさを示す信号と閾値メモリ524からの閾値とを比較
し、振幅の大きさが閾値を超えた際に導通があったと判
定し、接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るよう
になっている。
【００４８】異常信号を受取ったＮＣ装置20は、工作機
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジング
13に対して非接触の正常な状態でＲＭＳ回路522が出力
する値などを用いればよい。
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジング
13に対して非接触の正常な状態でＲＭＳ回路522が出力
する値などを用いればよい。
【００４９】（第４実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、加速度振動計51により主軸11とハウジン
グ13との接触に伴う振動が検出され、この検出信号に基
づいて接触判定手段52により主軸11とハウジング13との
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械１の主軸
停止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。そ
して、工作機械１に対しては加速度振動計51の装着等の
僅かな作業で実施することができる。
形態によれば、加速度振動計51により主軸11とハウジン
グ13との接触に伴う振動が検出され、この検出信号に基
づいて接触判定手段52により主軸11とハウジング13との
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械１の主軸
停止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。そ
して、工作機械１に対しては加速度振動計51の装着等の
僅かな作業で実施することができる。
【００５０】（第５実施形態の基本構成）図５におい
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間は、特に電気的な絶縁等は
必要ない。
【００５１】（第５実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１には振動検出式の主軸異常検出装置53
が設置されている。主軸異常検出装置53は、ハウジング
13における振動を検出する加速度振動計51と、その出力
に基づいて接触判定を行う接触判定手段54とを備えてい
る。
ような工作機械１には振動検出式の主軸異常検出装置53
が設置されている。主軸異常検出装置53は、ハウジング
13における振動を検出する加速度振動計51と、その出力
に基づいて接触判定を行う接触判定手段54とを備えてい
る。
【００５２】加速度振動計51は、ハウジング13の工具12
取付け側端部に装着され、ハウジング13に発生する振動
を検出ないし出力するものである（第４実施形態と同
じ）。接触判定手段54は、加速度振動計51からの信号を
増幅する増幅回路541と、増幅した信号の振幅変化をレ
ベル変化に変換するＲＭＳ回路542と、レベル信号をデ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換回路543とを備えている。ま
た、接触判定手段54の一部として、ＮＣ装置20にはソフ
トウェアで実現される比較演算部544と、比較の基準と
なる閾値を記憶する閾値メモリ545が設けられている。
取付け側端部に装着され、ハウジング13に発生する振動
を検出ないし出力するものである（第４実施形態と同
じ）。接触判定手段54は、加速度振動計51からの信号を
増幅する増幅回路541と、増幅した信号の振幅変化をレ
ベル変化に変換するＲＭＳ回路542と、レベル信号をデ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換回路543とを備えている。ま
た、接触判定手段54の一部として、ＮＣ装置20にはソフ
トウェアで実現される比較演算部544と、比較の基準と
なる閾値を記憶する閾値メモリ545が設けられている。
【００５３】折衝判定手段54において、加速度振動計51
からの信号は、増幅回路541、ＲＭＳ回路542、Ａ／Ｄ変
換回路543を経て振動の振幅の大きさを示すデジタル信
号としてＮＣ装置20に送られる。ＮＣ装置20において、
比較演算部544は、振幅の大きさを示す信号と閾値メモ
リ545からの閾値とを比較し、振幅の大きさが閾値を超
えた際に導通があったと判定し、接触発生を示す異常信
号を動作制御部21に送るようになっている。
からの信号は、増幅回路541、ＲＭＳ回路542、Ａ／Ｄ変
換回路543を経て振動の振幅の大きさを示すデジタル信
号としてＮＣ装置20に送られる。ＮＣ装置20において、
比較演算部544は、振幅の大きさを示す信号と閾値メモ
リ545からの閾値とを比較し、振幅の大きさが閾値を超
えた際に導通があったと判定し、接触発生を示す異常信
号を動作制御部21に送るようになっている。
【００５４】異常信号を受取った動作制御部21は、工作
機械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異
常接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うよう
になっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジン
グ13に対して非接触の正常な状態で計測した振動の振幅
値などを用いればよい。
機械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異
常接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うよう
になっている。なお、閾値としては、主軸11がハウジン
グ13に対して非接触の正常な状態で計測した振動の振幅
値などを用いればよい。
【００５５】（第５実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、加速度振動計51により主軸11とハウジン
グ13との接触に伴う振動が検出され、この検出信号に基
づいて接触判定手段54により主軸11とハウジング13との
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械１の主軸
停止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。
形態によれば、加速度振動計51により主軸11とハウジン
グ13との接触に伴う振動が検出され、この検出信号に基
づいて接触判定手段54により主軸11とハウジング13との
接触が判定され、この判定に基づいて工作機械１の主軸
停止等の対応を自動的かつ確実に行うことができる。
【００５６】そして、工作機械１に対しては加速度振動
計51の装着等の僅かな作業で実施することができる。ま
た、比較演算部544、閾値メモリ545はＮＣ装置20に形成
したため、ソフトウェアにより容易に実現できるととも
に、各種工具12に対応した閾値等の設定変更を容易に行
うことができる。但し、ＮＣ装置20において演算処理の
時間がかかる可能性があり、全て専用ハードウェア等を
用いて構成できる前述の第２実施形態のほうが好適な場
合がある。
計51の装着等の僅かな作業で実施することができる。ま
た、比較演算部544、閾値メモリ545はＮＣ装置20に形成
したため、ソフトウェアにより容易に実現できるととも
に、各種工具12に対応した閾値等の設定変更を容易に行
うことができる。但し、ＮＣ装置20において演算処理の
時間がかかる可能性があり、全て専用ハードウェア等を
用いて構成できる前述の第２実施形態のほうが好適な場
合がある。
【００５７】（第６実施形態の基本構成）図６におい
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間には絶縁材101が介装さ
れ、主軸10はコラム５、ベース２、テーブル４等に対し
て電気的に絶縁されている。
て、本実施形態の工作機械１、ベース２、被加工物３、
テーブル４、コラム５、主軸ヘッド10、主軸11、工具1
2、ハウジング13、空気静圧軸受14〜18、ビルトインモ
ータ19、ＮＣ装置20は前述した第１実施形態と同じであ
るため、同じ符号を付して説明を省略する。。なお、主
軸ヘッド10とコラム５との間には絶縁材101が介装さ
れ、主軸10はコラム５、ベース２、テーブル４等に対し
て電気的に絶縁されている。
【００５８】（第６実施形態の主軸異常検出装置）この
ような工作機械１には静電容量検出式の主軸異常検出装
置60が設置されている。主軸異常検出装置60は、ハウジ
ング13と工作機械１の本体との間の静電容量変化を検出
する静電容量検出手段61と、その出力に基づいて接触判
定を行う接触判定手段62と、切削中であることを検出す
る切削中検出手段63とを備えている。
ような工作機械１には静電容量検出式の主軸異常検出装
置60が設置されている。主軸異常検出装置60は、ハウジ
ング13と工作機械１の本体との間の静電容量変化を検出
する静電容量検出手段61と、その出力に基づいて接触判
定を行う接触判定手段62と、切削中であることを検出す
る切削中検出手段63とを備えている。
【００５９】なお、工作機械１の本体とは、ベース２、
テーブル４、コラム５等、主軸ヘッド10以外の部分を示
す。ハウジング13と工作機械１の本体ないし主軸11とは
互いに電気的に絶縁されているとともに、主軸11とハウ
ジング13とは空気軸受14〜18において近接対向され、こ
れらが正常な切削状態にあるとき、これらの間には所定
の静電容量Cxが発生することになる。
テーブル４、コラム５等、主軸ヘッド10以外の部分を示
す。ハウジング13と工作機械１の本体ないし主軸11とは
互いに電気的に絶縁されているとともに、主軸11とハウ
ジング13とは空気軸受14〜18において近接対向され、こ
れらが正常な切削状態にあるとき、これらの間には所定
の静電容量Cxが発生することになる。
【００６０】静電容量検出手段61は、一端がハウジング
13に接続されたケーブル611と、一端がベース２に接続
されたケーブル612とを有し、各ケーブル611、612の他端
の間にはトランス613の一次側コイル614および抵抗615
が直列に接続されている。これにより、主軸11とハウジ
ング13との間のCxを挟んで、主軸11、工具12、被加工物
３、テーブル４、ベース２、ケーブル612、抵抗615の
R、二次側コイル614のL、ケーブル611、ハウジング13と
いう共振回路616が構成される。
13に接続されたケーブル611と、一端がベース２に接続
されたケーブル612とを有し、各ケーブル611、612の他端
の間にはトランス613の一次側コイル614および抵抗615
が直列に接続されている。これにより、主軸11とハウジ
ング13との間のCxを挟んで、主軸11、工具12、被加工物
３、テーブル４、ベース２、ケーブル612、抵抗615の
R、二次側コイル614のL、ケーブル611、ハウジング13と
いう共振回路616が構成される。
【００６１】トランス613の一次側コイル617には高周波
発振器618が接続され、共振回路616のCx、R、Lに応じた
共振周波数fo（図７参照）で共振回路616を励磁するよ
うになっている。共振回路616には、二次側コイル614お
よび抵抗615と並列に、共振回路616を保護するためのコ
ンデンサ619が接続されている。共振回路616の電圧出力
は接触判定手段62に接続されている。
発振器618が接続され、共振回路616のCx、R、Lに応じた
共振周波数fo（図７参照）で共振回路616を励磁するよ
うになっている。共振回路616には、二次側コイル614お
よび抵抗615と並列に、共振回路616を保護するためのコ
ンデンサ619が接続されている。共振回路616の電圧出力
は接触判定手段62に接続されている。
【００６２】接触判定手段62は、共振回路616からの電
圧出力を増幅する増幅回路621と、増幅した信号の振幅
変化をレベル変化に変換するＲＭＳ回路622と、ＲＭＳ
回路622からの信号を切削中検出手段63からのゲート信
号に応じて断続するゲート回路613と、コンパレータ等
の比較回路624と、比較の基準となる閾値を記憶する閾
値メモリ625とを備えている。
圧出力を増幅する増幅回路621と、増幅した信号の振幅
変化をレベル変化に変換するＲＭＳ回路622と、ＲＭＳ
回路622からの信号を切削中検出手段63からのゲート信
号に応じて断続するゲート回路613と、コンパレータ等
の比較回路624と、比較の基準となる閾値を記憶する閾
値メモリ625とを備えている。
【００６３】比較回路624は、ゲート回路613が導通状態
の時に送られるＲＭＳ回路622からの信号と閾値メモリ6
25からの閾値とを比較し、ＲＭＳ回路622からの信号が
閾値を超えている間は正常と判定し（図７のＮ領域）、
閾値を下回った際には異常と判定し（図７のＥ領域）、
接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るようになっ
ている。
の時に送られるＲＭＳ回路622からの信号と閾値メモリ6
25からの閾値とを比較し、ＲＭＳ回路622からの信号が
閾値を超えている間は正常と判定し（図７のＮ領域）、
閾値を下回った際には異常と判定し（図７のＥ領域）、
接触発生を示す異常信号をＮＣ装置20に送るようになっ
ている。
【００６４】すなわち、主軸11とハウジング13との間の
静電容量が所期の値Cxならば、共振回路616で所期の共
振が生じている状態となり、ＲＭＳ回路622からの信号
は高いレベルを示す。一方、主軸11が変形等して接触す
る際には、静電容量がCxから変動し、共振回路616で所
期の共振が生じなくなり、ＲＭＳ回路622からの信号は
低下する。従って、所定の閾値によりＮ領域とＥ領域と
の判別が可能となる。なお、閾値としては、主軸11の接
触が生じる直前の変形を生じた状態でのＲＭＳ回路622
からの信号の実測値等を用いればよい。
静電容量が所期の値Cxならば、共振回路616で所期の共
振が生じている状態となり、ＲＭＳ回路622からの信号
は高いレベルを示す。一方、主軸11が変形等して接触す
る際には、静電容量がCxから変動し、共振回路616で所
期の共振が生じなくなり、ＲＭＳ回路622からの信号は
低下する。従って、所定の閾値によりＮ領域とＥ領域と
の判別が可能となる。なお、閾値としては、主軸11の接
触が生じる直前の変形を生じた状態でのＲＭＳ回路622
からの信号の実測値等を用いればよい。
【００６５】異常信号を受取ったＮＣ装置20は、工作機
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。
械１に異常停止を指令して主軸11を即時停止させて異常
接触による焼付き防止を図る等の対応処理を行うように
なっている。
【００６６】なお、ゲート回路613および切削中検出手
段63は、切削状態で所定の値となる静電容量Cxが、非切
削状態では異なる値になり、異常と判定されるのを防止
するために設けられるものである。切削中検出手段63
は、コンパレータ等の比較回路631と、比較の基準とな
る閾値を記憶する閾値メモリ632とを備えている。
段63は、切削状態で所定の値となる静電容量Cxが、非切
削状態では異なる値になり、異常と判定されるのを防止
するために設けられるものである。切削中検出手段63
は、コンパレータ等の比較回路631と、比較の基準とな
る閾値を記憶する閾値メモリ632とを備えている。
【００６７】比較回路631は、ＮＣ装置20の動作指令に
基づいてビルトインモータ19を制御するモータドライバ
22に接続され、ビルトインモータ19の消費動力PW（図８
上段参照）を検出し、この消費動力と閾値メモリ625か
らの閾値とを比較し、消費動力が閾値よりも大きい間に
切削中と判定し、切削中信号CO（図８下段参照）をゲー
ト回路613に送り、ＲＭＳ回路612からの信号が比較回路
614に送られるようにするものである。なお、閾値とし
ては、非加工状態の消費動力の実測値等を用いればよ
い。
基づいてビルトインモータ19を制御するモータドライバ
22に接続され、ビルトインモータ19の消費動力PW（図８
上段参照）を検出し、この消費動力と閾値メモリ625か
らの閾値とを比較し、消費動力が閾値よりも大きい間に
切削中と判定し、切削中信号CO（図８下段参照）をゲー
ト回路613に送り、ＲＭＳ回路612からの信号が比較回路
614に送られるようにするものである。なお、閾値とし
ては、非加工状態の消費動力の実測値等を用いればよ
い。
【００６８】（第６実施形態の効果）このような本実施
形態によれば、接触検出手段61により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が静電容量の変化として検出され、こ
の検出に基づいて接触判定手段62により主軸11とハウジ
ング13との接触が判定され、この判定に基づいて工作機
械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行うことが
できる。
形態によれば、接触検出手段61により主軸11とハウジン
グ13との接触状態が静電容量の変化として検出され、こ
の検出に基づいて接触判定手段62により主軸11とハウジ
ング13との接触が判定され、この判定に基づいて工作機
械１の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行うことが
できる。
【００６９】この際、ビルトインモータ19を用いるとと
もに、ハウジング13とコラム５との間に絶縁材101を介
装し、さらに主軸11が工具12および被加工物３を通して
工作機械１の本体と電気的に導通状態となるようにする
ことで、主軸11とハウジング13との間の静電容量Cxを含
む共振回路616を構成することができ、主軸11とハウジ
ング13とが正常に非接触である状態を判定することがで
きる。
もに、ハウジング13とコラム５との間に絶縁材101を介
装し、さらに主軸11が工具12および被加工物３を通して
工作機械１の本体と電気的に導通状態となるようにする
ことで、主軸11とハウジング13との間の静電容量Cxを含
む共振回路616を構成することができ、主軸11とハウジ
ング13とが正常に非接触である状態を判定することがで
きる。
【００７０】さらに、ゲート回路613および切削中検出
手段63により、切削状態で所定の値となる静電容量Cx
が、非切削状態では異なる値になり、異常と判定される
のを防止することができる。
手段63により、切削状態で所定の値となる静電容量Cx
が、非切削状態では異なる値になり、異常と判定される
のを防止することができる。
【００７１】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、以下に示すような変形等も本発明に
含まれるものである。すなわち、前記各実施形態におけ
る導通検出手段31、静電容量検出手段61の回路構成等は
同様の機能が得られる範囲内で適宜変更してもよく、Ａ
Ｅセンサ41、加速度振動計51の機種、定格等も適宜選択
すればよい。そして、接触検出手段としては前記各実施
形態のものに限らず、主軸11とハウジング13との接触を
検出できるものであれば適宜選択できる。
れるものではなく、以下に示すような変形等も本発明に
含まれるものである。すなわち、前記各実施形態におけ
る導通検出手段31、静電容量検出手段61の回路構成等は
同様の機能が得られる範囲内で適宜変更してもよく、Ａ
Ｅセンサ41、加速度振動計51の機種、定格等も適宜選択
すればよい。そして、接触検出手段としては前記各実施
形態のものに限らず、主軸11とハウジング13との接触を
検出できるものであれば適宜選択できる。
【００７２】また、前記各実施形態における接触判定手
段32、42、44、52、54、62の回路構成等は同様の機能が得ら
れる範囲内で適宜変更してもよく、接触検出手段が出力
する信号に応じて適宜設定すればよい。さらに、本発明
が適用される工作機械１の形式等も適宜変更すればよ
く、主軸11を支承する空気軸受14〜18の配置、形式、個
数も適宜変更すればよい。
段32、42、44、52、54、62の回路構成等は同様の機能が得ら
れる範囲内で適宜変更してもよく、接触検出手段が出力
する信号に応じて適宜設定すればよい。さらに、本発明
が適用される工作機械１の形式等も適宜変更すればよ
く、主軸11を支承する空気軸受14〜18の配置、形式、個
数も適宜変更すればよい。
【００７３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
接触検出手段により主軸とハウジングとの接触状態に関
する状態量が検出ないし出力され、接触判定手段により
接触検出手段からの出力信号に基づいて前記主軸とハウ
ジングとの接触が判定され、この判定に基づいて工作機
械の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行うことがで
きる。
接触検出手段により主軸とハウジングとの接触状態に関
する状態量が検出ないし出力され、接触判定手段により
接触検出手段からの出力信号に基づいて前記主軸とハウ
ジングとの接触が判定され、この判定に基づいて工作機
械の主軸停止等の対応を自動的かつ確実に行うことがで
きる。
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明の第４実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明の第５実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明の第６実施形態を示すブロック図。
【図７】前記第６実施形態の共振状態を示すグラフ。
【図８】前記第６実施形態の切削中検出を示すグラフ。
１ 工作機械 11 主軸 13 ハウジング 14〜18 空気軸受 30、40、43、50、53、60 主軸異常検出装置 31 導通検出手段 41 ＡＥセンサ 51 加速度振動計 61 静電容量検出手段 32、42、44、52、54、62 接触判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 一男 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械テク ノ株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 主軸が空気軸受によりハウジングに支承
された工作機械に設置されて前記主軸とハウジングとの
異常接触を検出する空気軸受式工作機械の主軸異常検出
装置であって、前記主軸とハウジングとの接触状態に関
する状態量を検出して出力する接触検出手段と、前記接
触検出手段からの出力信号から前記主軸とハウジングと
の接触を判定する接触判定手段とを有することを特徴と
する空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載した空気軸受式工作機械
の主軸異常検出装置において、前記工作機械は前記ハウ
ジングが当該工作機械の本体に対して電気的に絶縁さ
れ、前記接触検出手段は前記ハウジングと前記工作機械
の本体との間の電気的導通を検出するものであり、前記
接触判定手段は前記電気的導通が所定の閾値を超えた際
に接触と判定するものであることを特徴とする空気軸受
式工作機械の主軸異常検出装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載した空気軸受式工作機械
の主軸異常検出装置において、前記接触検出手段は前記
ハウジングのアコースティックエミッションを検出する
ＡＥセンサであり、前記接触判定手段は前記ＡＥセンサ
からの出力信号が所定の閾値を超えた際に接触と判定す
るものであることを特徴とする空気軸受式工作機械の主
軸異常検出装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載した空気軸受式工作機械
の主軸異常検出装置において、前記接触検出手段は前記
ハウジングの振動を検出する加速度振動計であり、前記
接触判定手段は前記加速度振動計からの出力信号が所定
の閾値を超えた際に接触と判定するものであることを特
徴とする空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載した空気軸受式工作機械
の主軸異常検出装置において、前記工作機械は前記ハウ
ジングが当該工作機械の本体に対して電気的に絶縁さ
れ、前記接触検出手段は前記ハウジングと前記工作機械
の本体との間の静電容量を検出するものであり、前記接
触判定手段は前記静電容量が所定の閾値を超えた際に接
触と判定するものであることを特徴とする空気軸受式工
作機械の主軸異常検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8101327A JPH09285944A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置 |
| US08/837,724 US5877408A (en) | 1996-04-23 | 1997-04-22 | Main-shaft malfunction-state detector in an air bearing type machine tool |
| TW086105215A TW374033B (en) | 1996-04-23 | 1997-04-22 | Irregularity detection device for the main axle of pneumatic bearing type machine tool |
| DE19716883A DE19716883C2 (de) | 1996-04-23 | 1997-04-22 | Hauptwellen-Störungszustandsdetektor bei einer Luftlagertyp-Werkzeugmaschine |
| US09/127,779 US6212935B1 (en) | 1996-04-23 | 1998-08-03 | Main-shaft malfunction-state detector in an air bearing type machine tool |
| US09/127,908 US6101866A (en) | 1996-04-23 | 1998-08-03 | Main-shaft malfunction-state detector in an air bearing type machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8101327A JPH09285944A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285944A true JPH09285944A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14297739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8101327A Pending JPH09285944A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 空気軸受式工作機械の主軸異常検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5877408A (ja) |
| JP (1) | JPH09285944A (ja) |
| DE (1) | DE19716883C2 (ja) |
| TW (1) | TW374033B (ja) |
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