特許 6614752 工具ホルダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6614752

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】工具ホルダ

(51)【国際特許分類】

   B23Q 5/04 20060101AFI20191125BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20191125BHJP

   B23Q 11/10 20060101ALI20191125BHJP

   B23Q 3/12 20060101ALI20191125BHJP

   B24D 5/00 20060101ALI20191125BHJP

   B24B 55/02 20060101ALI20191125BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20191125BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20191125BHJP

   G08C 19/00 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   B23Q5/04 520Z

   B23Q17/00 F

   B23Q11/10 D

   B23Q3/12 A

   B24D5/00 R

   B24B55/02 Z

   H02K7/14 Z

   G08C17/00 B

   G08C19/00 G

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-207341(P2017-207341)

(22)【出願日】2017年10月26日

(65)【公開番号】特開2019-77012(P2019-77012A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2018年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】510296993

【氏名又は名称】株式会社名光精機

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松原 光作

(72)【発明者】

【氏名】水野 竜三

(72)【発明者】

【氏名】福島 誠

【審査官】 津田 健嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１１４６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３６０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１０１７４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−０３２５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４５３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５７５７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ５／０４

Ｂ２３Ｑ ３／１２

Ｂ２３Ｑ １１／１０

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２４Ｂ ４１／１４

Ｈ０２Ｋ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械の回転軸に接続されるとともに工具を保持する工具ホルダであって、
上記工具の情報を取得する工具情報取得部と、
該工具情報取得部により取得された情報を外部に無線で送信する無線送信部と、
該無線送信部に電力を供給する給電部と、
上記工具情報取得部、上記無線送信部及び上記給電部を収納するとともに、一端に上記回転軸に接続される接続部を有し、他端に上記工具が取り付けられる工具取付部を有し、上記回転軸の回転に伴って軸回転可能に構成されたケースと、
を備え、
上記給電部は、上記ケースに固定され該ケースの軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイルと、上記誘導コイルの回転軌跡に対向する位置に配設されるとともに上記ケースに対して相対的に回転可能に設けられた磁石と、を含み、
上記ケースが軸回転することにより上記誘導コイルと上記磁石とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、上記誘導コイルに電磁誘導作用による起電力が生じるように構成されており、
上記磁石は上記回転軸の軸線を中心に自由回転可能に上記ケースの内部に支持された磁石保持部に保持されているとともに、上記磁石及び上記磁石保持部は上記回転軸の軸線から偏心した位置に重心を有する、工具ホルダ。

【請求項2】

上記誘導コイルは複数備えられて互いの回転軌跡が一致するように配設されるとともに該回転軌跡において等間隔に配列しており、上記磁石は複数備えられて上記回転軌跡に対向する位置において等間隔に配列している、請求項１に記載の工具ホルダ。

【請求項3】

上記磁石の個数は、上記誘導コイルの個数の整数倍である、請求項２に記載の工具ホルダ。

【請求項4】

上記ケースは、上記工具を冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工具ホルダ。

【請求項5】

上記接続部は上記回転軸に形成された冷媒供給部から上記冷媒流路に冷媒を供給するための冷媒導入部を有しており、上記工具取付部は上記冷媒流路を流通する冷媒を上記工具に向けて排出する冷媒排出部を有している、請求項４に記載の工具ホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具ホルダに関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の回転軸に工具を取り付けるための工具ホルダが使用されている。例えば、特許文献１には、一端が工作機械の主軸に接続され、他端に砥石が取り付けられる工具ホルダであって、砥石の温度等を検出するセンサと、センサにより検出された信号を外部に無線で出力するトランスミッタと、トランスミッタを駆動するための電力を供給するバッテリを内蔵した構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３１７００２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示の構成ではバッテリを充電する必要があるため手間であり、使用中にバッテリの電力が不足すると使用を中断してバッテリの交換や再充電が必要となるため、使い勝手が悪い。また、工具ホルダ自体にバッテリが内蔵されるため、工具ホルダが大型化し、取り回し性も悪い。

【0005】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、使い勝手及び取り回し性が向上された工具ホルダを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、工作機械の回転軸に接続されるとともに工具を保持する工具ホルダであって、
上記工具の情報を取得する工具情報取得部と、
該工具情報取得部により取得された情報を外部に無線で送信する無線送信部と、
該無線送信部に電力を供給する給電部と、
上記工具情報取得部、上記無線送信部及び上記給電部を収納するとともに、一端に上記回転軸に接続される接続部を有し、他端に上記工具が取り付けられる工具取付部を有し、上記回転軸の回転に伴って軸回転可能に構成されたケースと、
を備え、
上記給電部は、上記ケースに固定され該ケースの軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイルと、上記誘導コイルの回転軌跡に対向する位置に配設されるとともに上記ケースに対して相対的に回転可能に設けられた磁石と、を含み、
上記ケースが軸回転することにより上記誘導コイルと上記磁石とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、上記誘導コイルに電磁誘導作用による起電力が生じるように構成されており、
上記磁石は上記回転軸の軸線を中心に自由回転可能に上記ケースの内部に支持された磁石保持部に保持されているとともに、上記磁石及び上記磁石保持部は上記回転軸の軸線から偏心した位置に重心を有する、工具ホルダにある。

【発明の効果】

【0007】

上記工具ホルダによれば、ケースに固定された誘導コイルがケースの軸回転に伴って回転するように設けられており、誘導コイルの回転軌跡に対向する位置に配設された磁石がケースに対して相対的に回転可能に設けられている。そして、ケースが軸回転することにより誘導コイルと磁石とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、誘導コイルに電磁誘導作用による起電力が生じる。これにより、給電部がかかる起電力を無線送信部に給電して無線送信部を駆動し、工具情報取得部が取得した工具の情報を無線で外部に送信することができる。さらに、無線送信部の駆動電力をケース内の給電部における誘導コイルと磁石とで生成することができるために大型のバッテリを搭載する必要がない。これにより、装置の小型化が図られるため取り回し性もよい。また、バッテリの充電作業が不要になるため、作業の中断などを要しないことから使い勝手も良く、作業効率の向上に寄与できる。

【0008】

以上のごとく、本発明によれば、使い勝手及び取り回し性が向上された工具ホルダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における、工具ホルダの断面図。

【図2】実施例１における、工具ホルダの斜視分解図。

【図3】実施例１における、工具ホルダの構成を示すブロック図。

【図4】図１における、IV-IV線位置断面図。

【図5】図１における、V-V線位置断面図。

【図6】実施例１における、工具ホルダの冷媒の流通状態を説明する概念図。

【図7】変形例１における、工具ホルダの断面図。

【図8】図７における、VIII-VIII線位置断面図。

【図9】図７における、IX-IX線位置断面図。

【図10】確認試験１の結果を示す図。

【図11】確認試験１の結果を示す図。

【図12】確認試験１の結果を示す図。

【図13】確認試験１の結果を示す図。

【図14】確認試験１の結果を示す図。

【図15】確認試験１の結果を示す図。

【図16】確認試験１の結果を示す図。

【図17】確認試験２における研削方法を説明する概念図。

【図18】（ａ）確認試験２における研削前の工具表面の拡大図、（ｂ）確認試験２における研削後の工具表面の拡大図。

【図19】確認試験２の結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

上記磁石は上記回転軸の軸線から偏心した位置に重心を有するとともに上記軸線を中心に自由回転可能に上記ケースの内部に支持された磁石保持部に保持されていることが好ましい。この場合には、水平に延びる回転軸に取り付けることで、自由回転可能に支持された磁石保持部はその重心が軸線よりも重力方向下方に位置した状態に維持される。そのため、簡易な構成で、磁石がケースに対して相対的に回転可能な構成を実現することができ、装置の小型化及び軽量化に寄与する。

【0011】

上記誘導コイルは複数備えられて互いの回転軌跡が一致するように配設されるとともに該回転軌跡において等間隔に配列しており、上記磁石は複数備えられて上記回転軌跡に対向する位置において等間隔に配列していることが好ましい。この場合は、軸回転時の安定性が向上するとともに、電力を効率的に発生させることができる。

【0012】

上記磁石の個数は、上記コイルの個数の整数倍であることが好ましい。この場合は、複数のコイルにおいて、同じタイミングで磁石が近接して離隔することになるため、発生される最大起電力をより大きくすることができ、電力を効率的に発生させることができる。

【0013】

上記ケースは、上記工具を冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路を有していることとすることができる。この場合は、工具を効率的に冷却することができるとともに、工具の冷却のために別途冷却構造を要しないため、装置の構成を簡略化することができる。

【0014】

上記接続部は上記回転軸に形成された冷媒供給部から上記冷媒流路に冷媒を供給するための冷媒導入部を有しており、上記工具取付部は上記冷媒流路を流通する冷媒を上記工具に向けて排出する冷媒排出部を有していることとすることができる。この場合は、工作機械から供給された冷媒を、当該工具ホルダを介して工具に供給することができるため、装置の構成を一層簡略化することができる。

【0015】

（実施例１）
上記工具ホルダの実施例について、図１〜図１９を用いて説明する。
本実施例の工具ホルダ１は、図１に示すように、工作機械１００の回転軸１０１に接続されるとともに工具１０を保持する。そして、工具ホルダ１は、工具情報取得部２０、無線送信部３０、給電部４０、ケース５０を有する。
工具情報取得部２０は工具１０の情報を取得する。
無線送信部３０は工具情報取得部２０によって取得された情報を外部に無線で送信する。
給電部４０は、無線送信部３０に電力を供給する。
ケース５０は、工具情報取得部２０、無線送信部３０及び給電部４０を収納する。そして、一端に回転軸１０１に接続される接続部５２を有し、他端に工具１０が取り付けられる工具取付部５３を有する。ケース５０は、回転軸１０１の回転に伴って軸回転可能に構成されている。
給電部４０は、ケース５０に固定され該ケース５０の軸回転に伴って回転するように設けられた誘導コイル４１と、誘導コイル４１の回転軌跡４１ａに対向する位置に配設されるとともにケース５０に対して相対的に回転可能に設けられた磁石４２と、を含む。
そして、ケース５０が軸回転することにより誘導コイル４１と磁石４２とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、誘導コイル４１に電磁誘導作用による起電力が生じる。

【0016】

以下、本実施例の工具ホルダ１について、詳述する。
図１、図２に示すように、工具ホルダ１のケース５０は筒状のケース本体５１を備える。ケース本体５１の軸方向Ｘの基端側Ｘ１には、工作機械１００の回転軸１０１に取り付けられる接続部５２が設けられている。接続部５２には、回転軸１０１の先端に嵌入されるように若干先細りした柱状の嵌入部５２１が形成されている。接続部５２は、嵌入部５２１が回転軸１０１の先端に嵌入されるとともに図示しない締結部材で回転軸１０１に接続されている。なお、回転軸１０１は水平に延びており、軸線１０２を中心に軸回転するように構成されている。

【0017】

また、図１、図２に示すように、ケース本体５１の軸方向Ｘの先端側Ｘ２には、工具１０が取り付けられる工具取付部５３が設けられている。工具１０としては、例えば、研削用の砥石や切削用の刃物などとすることができる。本例では、工具１０としての砥石１０が工具取付部５３に取り付けられている。砥石１０は多孔質材からなり、中央に取付孔１０ａが形成された円盤状を成している。工具取付部５３は、砥石１０に形成された取付孔１０ａに差し込まれる工具差し込み部５３１を有している。そして、工具１０が取付孔１０ａに差し込まれた状態で、工具差し込み部５３１の先端にプレート５３２がねじ止めされることにより、プレート５３２と工具取付部５３とで砥石１０が挟持されている。

【0018】

工具情報取得部２０は砥石１０の情報を取得する。砥石１０の情報としては、例えば、温度、圧力、振動等とすることができる。本例では、工具情報取得部２０は、砥石１０の温度を検出する温度センサである熱電対２０からなる。図１に示すように、熱電対２０は、棒状を成しており、砥石１０に径方向に形成された孔１０ｂに挿通されている。これにより、熱電対２０の先端部で砥石１０表面の温度を検出して取得することができる。

【0019】

図１に示すように、給電部４０は、誘導コイル４１と磁石４２を含む。ケース本体５１の内側には、誘導コイル４１を固定するためのリブ５１１が形成されている。図１、図５に示すように、リブ５１１はケース本体５１の内周面に沿って全周方向に連続している。リブ５１１には、コイル固定部４５１が取り付けられている。コイル固定部４５１は径方向に平行に延びる薄板状を成している。コイル固定部４５１には、コイル連結部材４５２及びコイル台４５３を介して誘導コイル４１が取り付けられている。これによって誘導コイル４１はケース本体５１に固定されているため、ケース５０の軸回転に伴って、軸線１０２を中心に軸回転することとなる。

【0020】

そして、誘導コイル４１は複数備えられて互いの回転軌跡４１ａが一致するように配設されるとともに回転軌跡４１ａにおいて等間隔に配列していることが好ましい。本実施例では、２個の誘導コイル４１が上述の配設態様で互いの回転軌跡４１ａが一致するように配設され、回転軌跡４１ａにおいて等間隔に配列している。

【0021】

図１に示すように、ケース５０の接続部５２には、磁石４２を取り付けるための支持軸４６、ベアリング４７及び磁石保持部４８が設けられている。支持軸４６は軸線１０２上に軸線１０２に平行に延びる棒状を成している。支持軸４６は接続部５２に固定されたベアリング４７を介して、軸線１０２を中心に自由に軸回転可能となっている。そして、図４に示すように、支持軸４６には、磁石保持部４８がナット４９を介して固定されている。そして、図４に示すように、磁石保持部４８には永久磁石である磁石４２が設けられている。磁石４２は、ケース５０が軸回転したときの誘導コイル４１の回転軌跡４１ａに対向する位置に設けられている。そして、図１に示すように、誘導コイル４１と磁石４２との隙間の大きさｗは適宜設定することができ、本例では、０．５〜１．０ｍｍとしてる。

【0022】

本例では、図４に示すように、４個の磁石４２が十字方向の位置に設けられている。そして、磁石保持部４８は板状部材からなり、軸線１０２を中心とする円盤形状において図４の紙面右上部分Ａ及び左上部分Ｂを切り欠いた形状を成している。そのため、磁石保持部４８の重心Ｇの位置は、軸線１０２から図４の紙面下方にずれた位置にある。そして、支持軸４６及びベアリング４７を介して、磁石保持部４８は自由回転可能に構成されている。これにより、磁石保持部４８はケース５０に対して相対的に回転可能に構成されている。そのため、ケース５０が軸回転したとき、磁石保持部４８は重心Ｇが軸線１０２から重力方向下方に位置した静止状態に維持されて、ケース５０と一体に軸回転しないように構成されている。そして、ケース５０の軸回転に伴って誘導コイル４１が軸回転することにより、誘導コイル４１が磁石４２に近接し離隔することを繰り返すように構成されている。

【0023】

なお、誘導コイル４１及び磁石４２の個数は、本例のものに限定されず、変更することができる。磁石４２の数は誘導コイル４１の整数倍とすることが好ましく、本例のように誘導コイル４１を２個とし、磁石４２を４個とすることに替えて、例えば、図７、図８、図９に示す変形例１のように、誘導コイル４１を１個とし、磁石４２を２個としてもよいし、誘導コイル４１を図９に示す変形例１のように１個備えるとともに、磁石４２を実施例１のように４個備える構成としてもよい。いずれの場合も磁石４２を保持する磁石保持部４８の重心Ｇは軸線１０２よりも重力方向下方に位置するように構成されている。

【0024】

本例では、給電部４０は、コンデンサ４３を含んでいる。コンデンサ４３は基板３１に搭載されており、誘導コイル４１で生じた電力を平滑化する。平滑化された電力は、後述の無線送信部３０に供給される。コンデンサ４３の容量は特に限定されず、無線送信部３０における要求電力や回路構成に応じて適宜変更できる。

【0025】

図１に示すように、無線送信部３０はケース本体５１の内側に収納されている。本例では、無線送信部３０は基板３１に搭載されている。そして、無線送信部３０は基板３１に形成された図示しない回路パターン及びハーネスを介してコンデンサ４３と電気的に接続されている。また、無線送信部３０は、基板３１に形成された図示しない回路パターン及びハーネスを介して熱電対２０が検出した温度情報が入力されるように構成されている。なお、本例では、図１に示すように、基板３１にはアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器３２が備えられており、熱電対２０が検出した温度情報はＡ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換された後に無線送信部３０に入力される。

【0026】

無線送信部３０は入力された温度情報を外部に無線で送信する。無線送信部３０における無線送信の方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。そして、図３に示すように、無線送信部３０から送信された情報は外部受信部７０で受信することができる。本例では、図２に示すように、アンテナ３３がケース本体５１に形成された孔５１２を挿通して設けられている。無線送信部３０はアンテナ３３に接続されて外部に安定的に無線送信できるようになっている。

【0027】

図６に示すように、ケース５０には、冷媒（研削液）が流通可能な冷媒流路６０が形成されている。なお、図６では、ケース５０の内部構造を省略している。冷媒流路６０は、ケース本体５１に形成された第１冷媒流路６１、接続部５２に形成された第２冷媒流路６２、工具取付部５３に形成された第３冷媒流路６３とからなる。第１冷媒流路６１が第２冷媒流路６２及び第３冷媒流路６３と連通している。

【0028】

ケース本体５１において、図６に示すように、第１冷媒流路６１はケース本体５１を形成する壁の内部を軸方向Ｘに貫通するように形成されている。そして、第１冷媒流路６１の両端部６１１、６１２はケース本体５１の軸方向Ｘの両端側に開口している。なお、本例では、図４に示すように、第１冷媒流路６１は周方向に等間隔に６つ形成されている。

【0029】

接続部５２において、図６に示すように、第２冷媒流路６２は、軸線１０２上に位置して軸方向Ｘに沿って延びる軸方向部分６２１と、軸方向部分６２１の先端側Ｘ２の端部から径方向に延びる径方向部分６２２とからなる。軸方向部分６２１の基端側Ｘ１の端部は開口して冷媒導入部６２３を形成している。冷媒導入部６２３は回転軸１０１に形成された冷媒供給部１０３に接続されて、冷媒の導入が可能となっている。径方向部分６２２の端部は、第１冷媒流路６１の端部６１１と対向するように開口しており、端部６１１と接続されて冷媒の流通が可能となっている。なお、本例では、図示しないが、第２冷媒流路６２における径方向部分６２２は、６つの第１冷媒流路６１と連通されるように、６つの径方向部分６２２が周方向に等間隔の位置に形成されている。

【0030】

工具取付部５３において、図６に示すように、第３冷媒流路６３は、軸線１０２位置に向けて径方向に延びる径方向部分６３１と軸線１０２上に位置して軸方向Ｘに沿って延びる軸方向部分６３２と、軸方向Ｘに沿って延びる冷媒排出部６３３とからなる。径方向部分６３１は、第１冷媒流路６１の端部６１２に接続されているとともに、軸方向部分６３２の軸方向Ｘの基端側Ｘ１の端部に接続されている。また、冷媒排出部６３３は、軸方向部分６３２の軸方向Ｘの先端側Ｘ２の端部に接続されているとともに、工具差し込み部５３１の側周面に開口して砥石１０の取付孔１０ａの内壁面に向けて冷媒を吐出可能となっている。これにより、第３冷媒流路６３は、第１冷媒流路６１と連通するとともに、砥石１０に向けて冷媒を吐出なように構成されている。なお、第３冷媒流路６３における径方向部分６３１も第２冷媒流路６２における径方向部分６２２と同様に６つ形成されており周方向に等間隔に位置している。本例では、図６に示すように第３冷媒流路６３における冷媒排出部６３３は、軸方向Ｘに二列設けられている。

【0031】

（確認試験）
上記工具ホルダ１について、起電力についての確認試験を行った。
本試験では、コイルの個数及び種類、コンデンサの容量、回転数、コイルと磁石との隙間ｗの大きさ、回転数を変更して、起電力の大きさを確認した。
まず、表１に、試験例１〜６の構成を示す。各試験例の工具ホルダではコンデンサは１２ｖ用コンデンサ又は２４用コンデンサを使用した。起電力の大きさを測定した結果を図１０に示し、最大起電力及び最小起電力を表１に記載した。なお、起電力の測定においては、電池を基板３１に接続して電力を安定供給するようにした。

【0032】

【表1】

【0033】

表１に示すように、試験例１では、誘導コイル４１は１個備えられており、磁石４２が２個備えられている。すなわち、試験例１の工具ホルダは、図７〜図９に示す変形例１の工具ホルダ２００に対応する。
また、表１に示すように、試験例２、５−１、５−２、５−３では、誘導コイル４１は１個備えられており、磁石４２が２個備えられている。すなわち、図７及び図９に示す変形例１における誘導コイル４１の構成と、図１及び図４に示す実施例１における磁石４２の構成とを組み合わせた工具ホルダである。
また、表１に示すように、試験例３、４、６では、誘導コイル４１は２個備えられており、磁石４２は４個備えられている。すなわち、試験例３、４、６における工具ホルダは、実施例１の工具ホルダ１に対応する。

【0034】

試験例１では、回転数が３７００ｒｐｍであるため、１回転あたり約１６ｍsecとなっている。そして、図１０に示すように、試験例１の起電力のグラフは１回転内に２つのピークＰ１、Ｐ２を有する。これは１つの誘導コイル４１が２個の磁石４２にそれぞれ接近したときに起電力が生じることに起因している。そして、ピークＰ１、Ｐ１の中に小さなピークＰ１ａ、Ｐ２ａが形成されている。これは、誘導コイル４１が磁石４２に近接する時と、離隔する時に生じる起電力を示すものである。試験例１における起電力は、図１０及び表１に示すように、最大で１．８Ｖであり、最小で０Ｖとなっていた。

【0035】

試験例２では、図１１に示すように、起電力のグラフは１回転内に４つのピークＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４を有する。これは、試験例１の場合に比べて、磁石４２の数が２個から４個に増えたことに起因している。そして、試験例２では、図１１及び表１に示すように、起電力の最大は１．２Ｖであって試験例１の場合に比べて減少しているが、起電力の最小は０．７Ｖであって試験例１の場合に比べて増加している。最大起電力が減少した原因は、磁石４２の数が増えたことにより磁石４２間の距離が狭まって電磁誘導に負の影響を与えているからだと推察できる。また、図１１に示すように、４個の磁石４２を備える試験例２では、起電力のグラフは、２個の磁石４２を備える試験例１の場合に比べて、不規則な形状になっていた。

【0036】

試験例３では、試験例２の場合に比べて磁石４２が４個に増えたが、１回転中に起電力が発生する回数は変化しない。これは、図４に示すように４個の磁石４２が等間隔に９０度ごとに配置され、図５に示すように２個の誘導コイル４１が１８０度ごとに配置されているため、２個の誘導コイル４１が磁石４２に近接及び離隔するタイミングは同時となるからである。その結果、試験例３では、試験例２の場合に比べて、１回転中に起電力が発生するタイミングは同じであるがその起電力は２倍近い値となっている。すなわち、試験例１における起電力は、図１２及び表１に示すように、最大で２．４Ｖであり、最小で１．４Ｖとなっていた。

【0037】

試験例４では、起電力を検出するための回路設計の都合上、検出可能な起電力の最大値は３．３Ｖであった。そのため、図１３に示すように、試験例４において検出された起電力の最大値は３．３Ｖであったが、実際には３．３Ｖ以上の起電力が発生していたと推察される。

【0038】

試験例４では、誘導コイル４１として１２Ｖ用のコイルを使用するとともに、誘導コイル４１と磁石４２との隙間の大きさを０．５ｍｍとした。これにより、表１に示すように、２４Ｖ用の誘導コイル４１を備える試験例３の場合に比べて、最大起電力が２．４Ｖから３．３Ｖ以上に増加しているとともに、最小起電力も１．２Ｖから２．７Ｖに増加している。これには、１２Ｖ用の誘導コイル４１は２４Ｖ用の誘導コイル４１に比べ抵抗が小さいことに起因していると考えられる。なお、図示しないが、６．０Ｖ用のコイルを使った場合は最大起電力及び最小起電力はともに減少していた。また、試験例４と同じ条件で、誘導コイル４１と磁石４２との隙間の大きさを１．０ｍｍとした場合に比べて、誘導コイル４１と磁石４２との隙間の大きさが０．５ｍｍである試験例４では、起電力が全体として約０．３Ｖ増加することを確認した。

【0039】

試験例５−１、５−２、５−３では、１２Ｖ用の誘導コイル４１を１個、磁石４２を４個備えるとともに、誘導コイル４１と磁石４２との隙間の大きさｗを０．５ｍｍとして、それぞれ回転数を変更した。
試験例５−１では、図１４（ａ）に示すように、回転数が遅く、１回転あたり約１２０ｍｓｅｃかかるため一部の起電力が０Ｖになっており、起電力の波形は安定性の低いものとなっている。
また、試験例５−２では、図１４（ｂ）に示すように、１回転あたり約１６ｍｓｅｃであって、最大起電力は２．４Ｖであって３．０Ｖには達しておらず、最小起電力は１．２Ｖとなっているが、起電力の波形は比較的安定した正常な状態である。
また、試験例５−３では、図１４（ｃ）に示すように、１回転あたり約１１ｍｓｅｃであって、最大起電力は２．３Ｖであって試験例５−２の場合に比べて減少しているが、最小起電力は１．２Ｖとなっており、試験例５−２の場合に比べて増加している。ただし、起電力の波形が乱れており効率良く電圧が得られていないと推察される。

【0040】

試験例６では、コンデンサ４３の容量を１００μＦとした。これにより、コンデンサ４３が電圧低下部分を補うことで電圧が平滑化されて、図１５に示すように、起電力は全域で３．３Ｖ以上となった。なお、図示しないが、回転数を変動させて同試験を行った結果、２０００ｒｐｍ以上で最小起電力を３．０Ｖ以上確保することが可能であることを確認した。

【0041】

以上のように、各試験例において誘導コイル４１及び磁石４２により電力が得られることが確認できた。得られた電力は無線送信部３０の駆動に利用することができる。そして、図１６に示すように、各試験例における最小起電力を比較すると、試験例４、６において高い値が得られており、試験例６において３．３Ｖ以上が得られることが確認できた。これらにより、特に試験例６において無線送信部３０を安定して駆動するのに十分な電力が得られることが確認できた。

【0042】

（確認試験２）
次に、本実施例１の工具ホルダ１を用いて研削加工した時の検出温度の送信試験を行った。研削条件は表２に示す通りである。そして、試験方法は以下の通りである。まず、砥石１０に熱電対２０をセットした状態で、図１７に示すように、被削材５００を研削して、砥石１０の表面の温度を測定する。砥石１０の直径Ｌは１２０ｍｍとして、被切削量Ｍは３ｍｍとした。熱電対２０が完全に被削材５００にあたるように加工幅ｄを１６ｍｍに設定した。検出した温度データのサンプリング周期は０．０４ｍｓｅｃとした。無線送信部３０において送信するタイミングは、検出温度が２００℃を超えた時点を契機として、２００℃を超える前１２個の温度データと超えた後の２０個の温度データの合計３２の点とした。なお、図１７に示すように、被削材５００の研削によって砥石１０に所定量ｆの砥石摩耗が生じることとなる。

【0043】

【表2】

【0044】

図１８（ａ）に示すように、研削加工前の砥石１０の表面では、熱電対２０を覆うアルミ箔が砥石１０の外周面に表出した状態であった。図１８（ｂ）に示すように、研削加工後は、熱電対２０を覆っていたアルミ箔が溶けて砥石１０の表面に溶着していた。また、乾式で研削したため、砥石１０の表面に研削焼けが生じていた。

【0045】

そして、本試験では、図１９（ａ）に示すように、外部受信部７０は温度データを温度１−１〜温度１−７の順に７回受信した。さらにその後、図１９（ｂ）に示すように、外部受信部７０は温度データを温度２−１〜温度２−９の順に９回受信した。本試験では、回転数２０００ｒｐｍ以上で温度データの送受信可能であることが確認でき、外部受信部７０が温度データを受信可能な距離は７〜８ｍ以内であった。

【0046】

そして、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、図１９（ａ）に示す温度データに比べて、その後の図１９（ｂ）に示す温度データにおいてそれぞれの最大温度は低くなっていた。一方、図１９（ｂ）に示すように、砥石１０の素材を削った回数が増加するほど全体的な温度は上がり、最大温度からの温度の降下が遅くなっていた。これは、砥石１０の目詰まりや目つぶれが原因である可能性が高い。

【0047】

次に、本例の工具ホルダ１における作用効果について、詳述する。
本例の工具ホルダ１によれば、ケース５０に固定された誘導コイル４１がケース５０の軸回転に伴って回転するように設けられており、誘導コイル４１の回転軌跡４１ａに対向する位置に配設された磁石４２がケース５０に対して相対的に回転可能に設けられている。そして、ケース５０が軸回転することにより誘導コイル４１と磁石４２とが相対的に近接と離隔とを繰り返して、誘導コイル４１に電磁誘導作用による起電力が生じる。これにより、給電部４０がかかる起電力を無線送信部３０に給電して無線送信部３０を駆動し、工具情報取得部２０が取得した工具１０の情報を無線で外部に送信することができる。さらに、無線送信部３０の駆動電力をケース５０内の給電部４０における誘導コイル４１と磁石４２とで生成することができるために大型のバッテリを搭載する必要がない。これにより、装置の小型化が図られるため取り回し性もよい。また、バッテリの充電作業が不要になるため、作業の中断などを要しないことから使い勝手も良く、作業効率の向上に寄与できる。

【0048】

また、本例では、磁石４２は回転軸１０１の軸線１０２から偏心した位置に重心Ｇを有するとともに軸線１０２を中心に自由回転可能にケース５０の内部に支持された磁石保持部４８に保持されている。これにより、水平に延びる回転軸１０１に取り付けることで、自由回転可能に支持された磁石保持部４８はその重心Ｇが軸線１０２よりも重力方向下方に位置した状態に維持される。そのため、簡易な構成で、磁石４２がケース５０に対いして相対的に回転可能な構成を実現することができ、装置の小型化及び軽量化に寄与する。

【0049】

また、本例では、誘導コイル４１は複数備えられて互いの回転軌跡４１ａが一致するように配設されるとともに回転軌跡４１ａにおいて等間隔に配列しており、磁石４２は複数備えられて回転軌跡４１ａに対向する位置において等間隔に配列している。これにより、軸回転時の安定性が向上するとともに、電力を効率的に発生させることができる。

【0050】

また、本例では、磁石４２の個数は、誘導コイル４１の個数２個の整数倍である４個としている。これにより、２個の誘導コイル４１において、同じタイミングで磁石４２が近接して離隔することになるため、発生される最大起電力をより大きくすることができ、電力を効率的に発生させることができる。

【0051】

また、本例では、ケース５０は、砥石１０を冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路６０を有している。これにより、砥石１０を効率的に冷却することができるとともに、砥石１０の冷却のために別途冷却構造を要しないため、装置の構成を簡略化することができる。

【0052】

また、本例では、接続部５２は回転軸１０１に形成された冷媒供給部１０３から冷媒流路６０に冷媒を供給するための冷媒導入部６２３を有しており、工具取付部５３は冷媒流路６０を流通する冷媒を砥石１０に向けて排出する冷媒排出部６３３を有している。これにより、工作機械１００から供給された冷媒を、工具ホルダ１を介して砥石１０に供給することができるため、装置の構成を一層簡略化することができる。

【0053】

以上のごとく、本例によれば、使い勝手及び取り回し性が向上された工具ホルダ１を提供することができる。

【0054】

本発明は上記実施例、変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0055】

１ 工具ホルダ
１０ 砥石（工具）
２０ 熱電対（工具情報取得部）
３０ 無線送信部
４０ 給電部
４１ 誘導コイル
４１ａ 回転軌跡
４２ 磁石
５０ ケース
５２ 接続部
５３ 工具取付部
６０ 冷媒流路
１００ 工作機械
１０１ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】