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公開番号2024136551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047701
出願日2023-03-24
発明の名称自動工具交換装置付き工作機械及びそれに用いられる渦電流センサ
出願人株式会社東京精密
代理人スプリング弁理士法人
主分類B23Q 3/155 20060101AFI20240927BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】渦電流センサを用いたATC振れ検出システムにおいて、検出精度を損なうこと無く、ツールチェンジ動作を高速にすることが可能な自動工具交換装置付き工作機械及びそれに用いられる渦電流センサを得る。
【解決手段】工具25が取り付けられたツールホルダ11を主軸ヘッド26に装着してワーク24を加工する自動工具交換装置付き工作機械において、ツールホルダ11のフランジ部11Bの外周面に測定端面1-4が対向するように設置された渦電流センサ1と、渦電流センサ1で測定されたデータに基づいて、主軸ヘッド26へ装着された工具25-1の振れを検出するデータ処理装置3と、を有し、渦電流センサ1は、円筒容器であるボビン内1-3に保持され渦巻き状に形成されたコイル1-2と、コイル1-2の軸中心に測定端面1-4側に配置された軟質磁性体であるコア1-1と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
工具が取り付けられたツールホルダを主軸ヘッドに装着し、前記主軸ヘッドを回転駆動してワークを加工する自動工具交換装置付き工作機械において、
前記ツールホルダのフランジ部の外周面に測定端面が対向するように設置された渦電流センサと、
前記渦電流センサで測定されたデータに基づいて、前記主軸ヘッドへ装着された工具の振れを検出するデータ処理装置と、を有し、
前記渦電流センサは、
円筒容器であるボビン内に保持され渦巻き状に形成されたコイルと、
前記コイルの軸中心に前記測定端面側に配置された軟質磁性体であるコアと、
を備えたことを特徴とする自動工具交換装置付き工作機械。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記コアの軸方向長さであるコア長は、前記コイルの軸方向長さであるコイル長と実質的に等しい長さとされたことを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項３】
前記コアの軸方向長さであるコア長は、前記コイルの軸方向長さであるコイル長よりも前記測定端面と反対側に延長されたことを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項４】
前記コイルの径は、前記フランジ部の厚さＨよりも小さい径とされたことを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項５】
前記コアの材質は、ニッケル系フェライトコア、マンガン系フェライトコア、パーマロイのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項６】
前記コイルの軸方向長さであるコイル長に対する前記コアの軸方向長さであるコア長の比率（コア長／コイル長）は１.３５～１.６５とされたことを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項７】
前記コイルの軸方向長さであるコイル長に対する前記コアの軸方向長さであるコア長の比率（コア長／コイル長）は１.４０～１.６０とされたことを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項８】
前記コイルの軸方向長さであるコイル長に対する前記コアの軸方向長さであるコア長の比率（コア長／コイル長）は１.７０以下とされたことを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
【請求項９】
自動工具交換装置付き工作機械の主軸ヘッドへ装着された工具の振れの検出に用いられる渦電流センサにおいて、
円筒容器であるボビン内に保持され渦巻き状に形成されたコイルと、
該コイルの軸中心に測定端面側に配置された軟質磁性体であるコアと、
を備え、前記コイルの軸方向長さであるコイル長に対する前記コアの軸方向長さであるコア長の比率（コア長／コイル長）が１.３５～１.６５とされた渦電流センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ（数値制御）加工機やマシニングセンタをはじめとするワーク（加工対象物、測定対象物）の加工を自動制御によって行う自動制御型の工作機械に関し、特に、加工用工具を適宜選択して着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備え、加工対象物の加工途中や一応の加工処理が終了した時点で、ワークの形状等を自動的に測定する自動工具交換装置付き工作機械及びそれに用いられる渦電流センサに好適である。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＮＣ加工機やマシニングセンタは、加工工程に従って各種工具を自動的に選択し、主軸に自動で装着して多種類の加工を行う装置である。そして、ワークを載置固定する加工用テーブルと、工具を取り付ける工具主軸を通る工具主軸の位置に装着された加工用の装着工具を駆動する主軸ヘッドと、主軸ヘッドに取り付けられる装着工具を適宜選択して着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）とを備えている。
【０００３】
工具の交換は自動工具交換（ＡＴＣ：オートツールホルダチェンジ）装置で行われる。ＡＴＣ装置は、工具が取り付けられたツールホルダを、工具マガジンから自動で取り出し、主軸に自動で装着する（ツールチェンジ動作）。工具は、ＡＴＣ装置による装着及び脱着が可能なように、大きさや形状等が所定の規格によって定められたツールホルダ部に取り付けられている。
【０００４】
自動工具交換装置は、加工品のコストダウン、サイクルタイム（一回の工程にかかる所要時間）を短縮するため、ツールチェンジ動作を高速化することが望まれている。通常、ツールチェンジ動作において、工具はマシニングセンタの主軸から着脱される際に左右に振れながら工具マガジンに収まる。従来、工具の振れは、渦電流センサを用いて金属である工具が回転している時の工具と渦電流センサとのギャップを測定することで、ＡＴＣ振れ検出システムを構成していた。
【０００５】
ＡＴＣ振れ検出システムにおいて、渦電流センサは、主軸ヘッドにブラケットを介して取り付け、主軸ヘッドに装着されたツールホルダのフランジ部の外周面までの距離を変位の電気信号として検出することが知られ、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－８９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術において、渦電流センサは、検出精度を高めるためにはツールホルダのフランジ部の外周面に可能な範囲で近い位置に配置する必要があった。また、ツールチェンジ動作を高速化した際の工具の振れは大きくなり、工具と渦電流センサとのギャップ（距離）は、渦電流センサと工具との衝突を防ぐために拡大する必要があった。
【０００８】
渦電流センサと工具とが衝突した場合は、渦電流センサが破壊されて故障し、渦電流センサの外ケース割れや内部配線の破断となる。従来の渦電流センサは検出距離が短く、工具と渦電流センサとのギャップ（距離）を拡大した場合、検出精度を高めることが困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、渦電流センサを用いたＡＴＣ振れ検出システムにおいて、検出精度を損なうこと無く、ツールチェンジ動作を高速にすることが可能な自動工具交換装置付き工作機械及びそれに用いられる渦電流センサを提供することにある。また、他の目的は、渦電流センサを用いたＡＴＣ振れ検出システムの信頼性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、工具が取り付けられたツールホルダを主軸ヘッドに装着し、前記主軸ヘッドを回転駆動してワークを加工する自動工具交換装置付き工作機械において、前記ツールホルダのフランジ部の外周面に測定端面が対向するように設置された渦電流センサと、前記渦電流センサで測定されたデータに基づいて、前記主軸ヘッドへ装着された工具の振れを検出するデータ処理装置と、を有し、前記渦電流センサは、円筒容器であるボビン内に保持され渦巻き状に形成されたコイルと、前記コイルの軸中心に前記測定端面側に配置された軟質磁性体であるコアと、を備えたものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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