特許 6681525 圧力エア測定ユニット、圧力エア測定装置及びこれを用いた工作機械システム

(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】6681525

(24)【登録日】2020年3月26日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】圧力エア測定ユニット、圧力エア測定装置及びこれを用いた工作機械システム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20200406BHJP

   G01L 19/00 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/00 A

   G01L19/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-2536(P2016-2536)

(22)【出願日】2016年1月8日

(65)【公開番号】特開2016-135534(P2016-135534A)

(43)【公開日】2016年7月28日

【審査請求日】2018年9月25日

(31)【優先権主張番号】特願2015-5962(P2015-5962)

(32)【優先日】2015年1月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】591156799

【氏名又は名称】ユニパルス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】嶋本 篤

(72)【発明者】

【氏名】亀崎 修康

(72)【発明者】

【氏名】杉山 康之

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１７００２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−０８７８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−００３５５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−０００７４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６４−００９００４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−２５３４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５６６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０３７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４２９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４８９６５８０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００２７５３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／００−２３／００

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工用工具が着脱可能な工作機械の主軸に設けられた第１の流路から吹き出される圧力エアの状態を測定する圧力エア測定ユニットであって、
前記主軸に着脱可能に当接するフランジ端面部を有して前記第１の流路に繋がる第２の流路を有するホルダユニットに分離可能に接続できて、前記圧力エアの状態の測定に係る測定用部材を収納し、前記第２の流路に対応するように設けられた第３の流路と、前記第３の流路に直列に繋がって外部に開口するように設けられた直線状の第４の流路と、前記第３の流路に接続して設けられた測定空間と、を備えた筐体と、
前記測定用部材の一部を構成して前記測定空間に配置され、前記圧力エアの状態を電気信号に変換して出力するセンサと、
前記測定用部材の一部を構成して前記センサから出力される前記電気信号を基に前記圧力エアの状態情報を生成する制御回路と、
を有し、
前記第３の流路が、前記ホルダユニットと前記筐体を接続する弾性体の接続部材を介して前記第２の流路に繋がり、
前記ホルダユニット及び前記接続部材の少なくとも１つは、前記第２の流路の個数に係る識別情報を備え、
前記制御回路は、前記識別情報を検出する識別情報検出手段と、前記識別情報に基づき
測定を実施する前記センサを選択指定する指定手段と、を備えることを特徴とする圧力エア測定ユニット。

【請求項2】

前記状態情報が、前記圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧力エア測定ユニット。

【請求項3】

加工用工具が着脱可能な工作機械の主軸に設けられた第１の流路から吹き出される圧力エアの状態を測定する、前記主軸に着脱可能な圧力エア測定装置であって、
前記主軸に着脱可能に当接するフランジ端面部を有して前記第１の流路に繋がった第２の流路を有するホルダユニットと、
前記ホルダユニットに分離可能に接続できて、前記圧力エアの状態の測定に係る測定用部材を収納し、前記第２の流路に対応して設けられた第３の流路と、前記第３の流路に直列に繋がって外部に開口するように設けられた直線状の第４の流路と、前記第３の流路に接続して設けられた測定空間と、を備えた筐体と、
前記測定用部材の一部を構成して前記測定空間に配置され、前記圧力エアの状態を電気信号に変換して出力するセンサと、
前記測定用部材の一部を構成して前記センサから出力される前記電気信号を基に前記圧力エアの状態情報を生成する制御回路と、
前記第２の流路と前記第３の流路を繋げ、かつ前記ホルダユニットと前記筐体を接続する弾性体の接続部材と、を有し、
前記ホルダユニット及び前記接続部材の少なくとも１つは、前記第２の流路の個数に係
る識別情報を備え、
前記制御回路は、前記識別情報を検出する識別情報検出手段と、前記識別情報に基づき
測定を実施する前記センサを選択指定する指定手段と、を備えることを特徴とする圧力エア測定装置。

【請求項4】

前記状態情報が、前記圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を含むことを特徴とする請求項３に記載の圧力エア測定装置。

【請求項5】

主軸に着脱可能に装着される加工用工具の着脱部へ圧力エアを吹き出すための第１の流路を前記主軸に設けた工作機械と、
前記主軸に装着される請求項３又は４に記載の圧力エア測定装置と、
を有することを特徴とする工作機械システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、平成２７年１月１５日付けの出願を基礎とする国内優先権主張の出願である。本発明は、一例としてドリルなどを保持する部材を含む加工用工具を工作機械の主軸に装着する際に、主軸と当接する着脱部のフランジ端面部の清掃を行うために、工作機械の主軸側に設けられて圧力エアを吹き出すエア経路の詰まりを検出する圧力エア測定ユニット、圧力エア測定装置及びこれを用いた工作機械システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、マシニングセンタのような工作機械では、主軸の内周面に保持する部材を介して加工用工具を保持する機構を有すると共に、この加工用工具には着脱可能にする着脱部を設け、所望の加工をするための複数の工具が整列されたマガジンから必要な工具を自動搬送装置で選択して、主軸に装着して加工を行うことができるように構成されている。

【0003】

マシニングセンタではこのようなオートツールチェンジャ等の自動機器の導入が進み、機械加工の自動化が飛躍的に進展し、主軸部への加工用工具の交換頻度の増加が顕著となった。自動交換に際して主軸に当接するフランジ端面部は、加工用工具の交換時には主軸側から吹き出す圧力エアで清掃されて、異物の付着が無く清浄化された状態にあることは非常に重要である。

【0004】

もしこのような工作機械の主軸内に設けられた圧力エアの流路中に詰まりが生じていたり、圧力エア供給源に障害が生じたりすると、清掃が充分に行われず主軸と加工用工具の間に異物が存在して、加工用工具の保持姿勢寸法に誤差が生じ、加工精度に影響を及ぼす恐れがある。

【0005】

従来、この圧力エアの主軸流路の詰まりを検出するものとして、特許文献１が開示されている。そこでは、圧力エア供給源からエア供給流路に供給されたエアの圧力又は流量を測定して加工用工具の装着有無を判定し、さらに着脱のためのテーパシャンクがクランプされた状態において、圧力エアの圧力又は流量を測定し、予め測定した良好な装着状態との値を比較して装着不良の有無を判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４８９６５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、特許文献１に開示された工作機械の主軸に設けられた圧力エアの流路の詰まりを検出するものでは、エアの圧力や流量の測定を主軸側で行っているため常に状態を監視できるという利点はあるものの、構造が複雑になり、本来の加工の目的では無い付帯装置が付くため、複雑な機構によるコストアップやメンテナンス作業の煩雑化等の課題があった。また目詰まりの有無の判定のため、判定基準値の条件出しが必要であり、エアの圧力や流量の測定のディレイタイミングなど細かな調整を必要としていた。

【0008】

一方、図１０、図１１、図１２に示すような、加工用工具と同様に着脱部を有して、工作機械の主軸１００に取り付けて、圧力エアの流路の詰まりを目視で検出する圧力エア測定装置が公知であって使用されている。図１０は従来の圧力エア測定装置と主軸の構成斜視図であって、図１１は従来の圧力エア測定装置が圧力エアの測定を実施した後のものを模式的に表した構成斜視図である。また図１２は図１０の圧力エア測定装置を中央で切断して表した模式的な断面斜視図である。従来の圧力エア測定装置は主軸１００に８系統設けられた圧力エアを吹き出す第１の流路１０１に合わせた位置で、ホルダユニット２に第２の流路２０２があって、これと繋がって筐体４１にも第３の流路２０３があり、さらにこれと繋がって第４の流路２０４、及び第６の流路２０６がそれぞれ８系統設けられている。そしてシリンダ４２とそのシリンダ内部４５で摺動可能なピストン４３が第６の流路２０６に接続されている。主軸側の圧力エア供給源からエア流路に供給された圧力エアは主軸１００側の第１の流路１０１、圧力エア測定装置側の第２の流路２０２、第３の流路２０３、第６の流路２０６を経てシリンダ内部４５へ到達し、シリンダ内部４５において摺動可能なピストン４３を押し出し、その際のピストン４３の動きや移動した距離で流路の状態を検出することができる。ピストン４３ａはエアの流れが良好な流路の場合であり、シリンダ４２の終端まで移動している。これに対して、ピストン４３ｂ、４３ｃは途中で留まり、エアの流路に詰まりが生じている場合である。尚、シリンダ内部４５の容積を超えて注入された圧力エアは第４の流路２０４を通じて外部へ放出される。

【0009】

このような機構によって主軸流路の目詰まり等を検出するための従来の圧力エア測定装置では、第１の流路１０１の個数や位置が異なる仕様の主軸においては使用できず、各々専用品を用意する必要があり、コストの上昇とメンテナンス等の管理の煩雑さを招いていた。

【0010】

本発明は、上記の欠点を補って、異なる仕様の工作機械に容易に対応できる圧力エア測定ユニット及び圧力エア測定装置、そしてこれらを用いた工作機械システムを得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に係る圧力エア測定ユニットは、上記の目的を達成するために、
加工用工具が着脱可能な工作機械の主軸に設けられた第１の流路から吹き出される圧力エ
アの状態を測定する圧力エア測定ユニットであって、
主軸に着脱可能に当接するフランジ端面部を有して第１の流路に繋がる第２の流路を有
するホルダユニットに分離可能に接続できて、圧力エアの状態の測定に係る測定用部材を
収納し、第２の流路に対応するように設けられた第３の流路と、第３の流路に直列に繋が
って外部に開口するように設けられた直線状の第４の流路と、第３の流路に接続して設け
られた測定空間と、を備えた筐体と、
測定用部材の一部を構成して測定空間に配置され、圧力エアの状態を電気信号に変換し
て出力するセンサと、
測定用部材の一部を構成してセンサから出力される電気信号を基に圧力エアの状態情報
を生成する制御回路と、
を有し、
第３の流路が、ホルダユニットと筐体を接続する弾性体の接続部材を介して第２の流路
に繋がり、
ホルダユニット及び接続部材の少なくとも１つは、第２の流路の個数に係る識別情報を備
え、
制御回路は、識別情報を検出する識別情報検出手段と、識別情報に基づき測定を実施す
るセンサを選択指定する指定手段と、で構成されている。

【0012】

請求項２に係る圧力エア測定ユニットは、上記の目的を達成するために、
状態情報が、圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を含んで構成されている。

【0014】

請求項３に係る圧力エア測定装置は、上記の目的を達成するために、
加工用工具が着脱可能な工作機械の主軸に設けられた第１の流路から吹き出される圧力エアの状態を測定する、主軸に着脱可能な圧力エア測定装置であって、
主軸に着脱可能に当接するフランジ端面部を有して第１の流路に繋がった第２の流路を有するホルダユニットと、
ホルダユニットに分離可能に接続できて、圧力エアの状態の測定に係る測定用部材を収納し、第２の流路に対応して設けられた第３の流路と、第３の流路に直列に繋がって外部に開口するように設けられた直線状の第４の流路と、第３の流路に接続して設けられた測定空間と、を備えた筐体と、
測定用部材の一部を構成して測定空間に配置され、圧力エアの状態を電気信号に変換して出力するセンサと、
測定用部材の一部を構成してセンサから出力される電気信号を基に圧力エアの状態情報を生成する制御回路と、
第２の流路と第３の流路を繋げ、かつホルダユニットと筐体を接続する弾性体の接続部材と、を有し、
ホルダユニット及び接続部材の少なくとも１つは、第２の流路の個数に係る識別情報を備え、
制御回路は、識別情報を検出する識別情報検出手段と、識別情報に基づき測定を実施するセンサを選択指定する指定手段と、で構成されている。

【0015】

請求項４に係る圧力エア測定装置は、上記の目的を達成するために、
状態情報が、圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を含んで構成されている。

【0017】

請求項５に係る工作機械システムは、上記の目的を達成するために、
主軸に着脱可能に装着される加工用工具の着脱部へ圧力エアを吹き出すための第１の流路を主軸に設けた工作機械と、
主軸に装着される請求項３又は４に記載の圧力エア測定装置と、で構成されている。

【発明の効果】

【0018】

請求項１に記載の発明の圧力エア測定ユニットによれば、圧力エアの流路の数や位置が異なる仕様の主軸に容易に変更対応できるので汎用性が高いという利点があり、圧力エアの流路の数や位置が異なる仕様の主軸に対応するために変更をした時、使用する部材の自動判別を行うことが可能であり、変更によるセッティングの時間短縮や誤設定防止を可能とする。

【0019】

請求項２に記載の発明の圧力エア測定ユニットによれば、上記の効果に加えて圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を基に圧力エアの状態情報としているため、幅広い圧力エア発生源やその変動に対応できる。

【0021】

請求項３に記載の発明の圧力エア測定装置によれば、ホルダユニットが分離可能な構成であって、圧力エアの流路の数や位置が異なる仕様の主軸に容易に変更対応できるので汎用性が高いという利点があり、圧力エアの流路の数や位置が異なる仕様の主軸に対応するために変更をした時、使用する部材の自動判別を行うことが可能であり、変更によるセッティングの時間短縮や誤設定防止を可能とする。

【0022】

請求項４に記載の発明の圧力エア測定装置によれば、上記の効果に加えて圧力エアの圧
力及び流量の少なくとも１つの測定値を基に圧力エアの状態情報としているため、幅広い
圧力エア発生源やその変動に対応できる。

【0024】

請求項５に記載の発明の工作機械システムによれば、圧力エアの流路の数や位置が異なる仕様の主軸を有する工作機械に対しても、汎用性の高い圧力エア測定装置によって容易に仕様変更を行って測定を行うことができるので生産効率が高い工作機械システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１の実施形態の圧力エア測定を含む圧力エア測定装置の外観を示す斜視図

【図2】本発明の第１の実施形態の圧力エア測定装置を中央で切断した断面図

【図3】本発明の第１の実施形態の圧力エア測定装置を構成する圧力エア測定ユニット、接続部材及びホルダユニットの斜視外観図

【図4】本発明の第２の実施形態の圧力エア測定装置を中央で切断した断面図

【図5】本発明の第２の実施形態の圧力エア測定装置を構成する圧力エア測定ユニット、接続部材及びホルダユニットの斜視外観図

【図6】本発明の第３の実施形態の圧力エア測定装置を中央で切断した断面図

【図7】本発明の第３の実施形態の圧力エア測定装置を構成する圧力エア測定ユニット、接続部材及びホルダユニットの斜視外観図

【図8】本発明の圧力エア測定装置を用いた工作機械システムの第１の実施形態の斜視構成図

【図9】本発明の圧力エア測定装置を用いた工作機械システムの第２の実施形態の斜視構成図

【図10】従来の圧力エア測定装置と主軸の構成斜視図

【図11】従来の圧力エア測定装置と主軸の構成斜視図

【図12】主軸に取り付けられて圧力検出が行われた時の、従来の圧力エア測定装置を中央で切断した断面斜視図

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明による実施形態について、図面を基に詳細な説明を行う。

【0027】

図１は本発明の第１の実施形態を示した圧力エア測定ユニット１６を含む圧力エア測定装置１の外観斜視図である。圧力エア測定装置１は、工作機械の主軸側から加工用工具の着脱部へ清掃用の圧力エアを吹き出すために存在する主軸側の流路の詰まりを検出することを目的とした装置である。

【0028】

テーパシャンク２ａは、従来例の図７で示すように主軸１００の内部に引き込まれ、主軸１００にテーパシャンク２ａのテーパ面とフランジ２ｂのフランジ端面部２ｃ（図２参照）の２面拘束で拘束される。本実施形態ではＪＩＳ Ｂ ６０６５−１，２規格による２面拘束形モジュラテーパホルダ部を用いているが、他の２面拘束形ホルダ部でも実施は可能である。

【0029】

フランジ２ｂは、テーパシャンク２ａと一体となっていて、マシニングセンタのオートツールチェンジャにて工具マガジンに保管されている複数の加工用工具を所望の加工内容に応じて選択、交換のために設けられているものであり、本発明の圧力エア測定装置１でもこれを有している。また主軸の清掃用の圧力エア吹き出し口すなわち第１の流路１０１に対応したエア流路を有している。エア流路の詳細については後述する。

【0030】

ホルダユニット２はテーパシャンク２ａとフランジ２ｂによって構成されており、圧力エア測定装置１は加工用工具の着脱部同様のホルダユニット２を介して、工作機械の主軸に着脱可能である。

【0031】

カバーケース３は円盤状の形状を成して、筐体４と共に圧力エア測定装置１の内部の部材を覆うように設けられ、Ｏリング８によってその気密が保たれている。圧力エア測定装置１はマシニングセンタなどの工作機械で使用されるため、クーラント及び切り粉などが飛散する環境であって、これらから電気回路等を保護するための気密性を保つことが必要である。

【0032】

次いで図２を参照して本発明の圧力エア測定ユニット１６を含む圧力エア測定装置１の第１の実施形態について説明する。図２は圧力エア測定装置１を中央で切断した断面図である。

【0033】

筐体４内には接続部材１３ａを介してフランジ２ｂと繋がって、１０系統のエア流路を有すると共に、圧力エアの状態を測定する測定用部材、すなわち後述のセンサ５、配線基板６、制御回路基板９等が収納されている。筐体４は例えばカップ状の形状であって、材質はクーラント等による腐食を防止するためＡ６０６１なるアルミ合金を用いている。図２では１０系統の流路のうち２つの流路断面が示されている。尚、１０系統の流路は全て同一形状で、カップ状の筐体４の中心軸を中心として放射状に形成されている。

【0034】

フランジ端面部２ｃは主軸１００と当接する面であり、前述のように加工用工具ではこの面に異物等が無いように保たれることが重要である。

【0035】

フランジ端面部２ｃを起点として、図７に示すような主軸１００の１０系統の第１の流路１０１それぞれに繋がって、第２の流路２０２が軸方向へ設けられている。第２の流路２０２は直線状であって貫通して設けられている。

【0036】

第２の流路２０２、第３の流路２０３はそれぞれホルダユニット２、筐体４に連続して繋がっており、接続部材１３ａはホルダユニット２と筐体４の間にあって、第２の流路２０２と第３の流路２０３を繋げると同時にホルダユニット２と筐体４双方に挟み込まれて境界部の気密がなされている。接続部材１３ａはゴムなどの弾性体であって円盤状の板である。接続部材１３ａの詳細については後述する。本実施形態では第３の流路２０３は直線状であって方向を変えて軸方向に対して斜め方向へ向かう流路形状となっている。

【0037】

測定空間２０５は第３の流路２０３と交差及び分岐して筐体４の軸方向へ向かって設けたものであり、センサ５がそれぞれ測定空間２０５内に置かれている。

【0038】

第４の流路２０４は第３の流路２０３と繋がって、第３の流路２０３の延長線方向にさらに伸びて、直線状で外部へ開口して設けられている。よって第３の流路２０３と第４の流路２０４は直線状で直列の配置となっている。

【0039】

センサ５は、筐体４に設けられた測定空間２０５内に配置されて、この空間内の圧力エアの状態、例えば圧力を測定しこれを電気信号に変換して出力する。本実施形態では、センサ５はアナログ気圧センサを用いている。勿論センサ５はデジタルで測定値を出力するものを用いても良い。そして筐体４には１０系統のエア流路があるため、それぞれの経路に対してセンサ５が計１０個設けられている。

【0040】

配線基板６は１０個のセンサ５の入出力配線を行う基板であって、個々に筐体４の内部にて固定されている。センサ５がこの基板上に実装されていて、センサ５の駆動用電源と測定値に係る出力電圧の電気配線がなされており、コネクタ及び不図示のケーブルによって後述の制御回路基板９と接続されている。また配線基板６は、リジッドなベース材上に貼られたフレキシブル配線板であっても良く、制御回路基板９との接続配線部がこのフレキシブル配線板の延長部で構成されていても良い。さらに配線基板６には、識別情報検出手段１７ａが実装されている。この識別情報検出手段１７ａは例えば直線状に動く接触子を持ったスイッチであって、バリエーションがあって識別情報を備えた接続部材の識別を行うものである。

【0041】

電源７は、不図示の電線ケーブル若しくは導電性の金属板など電気的に接続する手段により、センサ５及び制御回路基板９へ電力を供給している。本実施形態では充電可能な２次電池であって、ニッケル水素電池を用いている。電源７の種類は、センサ５及び制御回路基板９の消費電力や圧力エア測定装置１に要求される連続使用時間を考慮して適宜選択されるものである。すなわち圧力エア測定装置１の使用頻度が低い場合はアルカリ電池などの１次電池でも充分であって、使用頻度が高く非常に短時間での充電が必要な場合はリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等も使用することができる。また本実施形態では電源７は筐体４とカバーケース３に囲まれた内部にあるが、これを外装が別になった電池パックとして着脱可能なもので構成しても良い。

【0042】

制御回路基板９は、圧力エア測定装置１の制御回路を搭載した基板であって、センサ５から出力されたアナログ電圧や電流の電気信号を受けてこれを基に圧力エア状態情報を生成し、これを無線にて外部へ送信する。圧力エア状態情報とは、圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値を基にしたものを含んで無線にて外部へ送信する形式に変換したものである。尚、圧力エア測定装置１の制御回路とは、制御回路基板９、配線基板６、センサ５及び識別情報検出手段１７ａを含んだ回路で構成されている。

【0043】

圧力エアの状態の測定における圧力の測定では、圧力エア発生源からの一連のエア流路の形状や、圧力エア発生源が発するエア圧力の大きさによっては良好な時と詰まり発生時の差が小さい場合があり、また圧力エア発生源が発するエア圧力の変動が大きい場合もあり、その際は圧力エアの流量を用いて検出することが好ましい。

【0044】

圧力エアの状態の測定において流量を用いる場合は、センサ５に流量センサを用いて圧力エアの状態情報としても良いが、センサ５に圧力センサを用いて、測定した圧力値と外気との差圧から流量を演算して圧力エアの状態情報とすることも可能である。また本実施形態においては、制御回路基板９では、センサ５から受けた電気信号から所定の時間内での平均値を演算加工して状態情報を生成しているが、これらの演算を圧力エア測定装置１から送信された情報を受信する側において行っても良い。

【0045】

本実施形態では、発光素子１５を有していて赤外線による無線通信を用いているが、その他の光線による無線通信であっても良いし、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、９２０ＭＨｚ帯などの周波数の電気的な無線による通信であっても良い。無線にて送信された信号は、専用の受信機、受信機を有するパーソナルコンピュータ、受信機を有する工作機械、若しくは工作機械に繋がって受信機を有するパーソナルコンピュータなどで受信及び復調されて、圧力エア測定値がデータにて保管される。したがってこのような構成であれば予め圧力エア測定値にしきい値を設けておき、しきい値以下であった場合、警告音を発したり、工作機械を停止させたりすることが可能である。さらに電源７の電圧やインピーダンスを所定の時間間隔でサンプリングして電源７の残量を監視し、電源７の残量が所定の値以下になった際に、残量不足の警告信号を無線にて送信して、充電を促す機能も有している。このような工作機械のシステムに関しての詳細は後述する。

【0046】

尚、本実施形態における圧力エア測定ユニット１６とは、少なくとも筐体４、センサ５、配線基板６、Ｏリング８、制御回路基板９及びカバーケース３を含み、ホルダユニット２を除いたものを指している。ただし前述のように電源７は、筐体４内に内蔵しても良いが、電池パックとして筐体４及びカバーケース３に着脱可能で別途設けることでも構わない。またホルダユニット２と筐体４はボルト１８で締結されていることから、ホルダユニット２と圧力エア測定ユニット１６は容易に分離可能な構成となっている。

【0047】

本実施形態における圧力エア測定ユニット１６及び圧力エア測定装置１が使用される環境は、クーラントのミスト若しくは加工の際に生ずる被加工物の切り粉等が飛散しており、主軸１００に圧力エア測定装置１が装着され、第１の流路１０１から清掃用の圧力エアが吹き出るのと同時にクーラントや切り粉も圧力エアに混合されて圧力エア測定ユニット１６及び圧力エア測定装置１へ侵入することが起こりうる。本実施形態による圧力エア測定ユニット１６は、従来のものと比較して、筐体４の流路が直線状でかつ外部に開口して設けられているのでクーラントや切り粉等が堆積しにくく、仮に堆積しても清掃が容易である。

【0048】

また本実施形態による圧力エア測定装置１は、ホルダユニット２と圧力エア測定ユニット１６が分離可能であって、ホルダユニット２の流路も直線状であるため、クーラントや切り粉等が堆積しにくく、また仮にクーラントや切り粉等が堆積しても、ホルダユニット２と圧力エア測定ユニット１６を分離して各々清掃が容易である。

【0049】

図３は主軸１００側に１０系統の圧力エア吹き出し口すなわち１０系統の第１の流路１０１がある場合の、接続部材１３ａとホルダユニット２の位置関係を示すものである。接続部材１３ａには、ホルダユニット２に設けられた１０系統の第２の流路２０２に対応して１０個の穴と、ホルダユニット２と圧力エア測定ユニット１６を位置決めする位置決めピン１４を逃げた穴と、中央にホルダユニット２と圧力エア測定ユニット１６を締結するボルト１８の逃げ穴が設けられている。したがって図２に示すように、識別情報検出手段１７ａ、１７ｂ双方ともに
接続部材１３ａによって識別情報検出手段１７ａ、１７ｂの接触子は押された状態となっている。ここではこの識別情報検出手段１７ａ、１７ｂであるスイッチが押された状態をＯＮと定義することにする。

【0050】

図３の状態ではホルダユニット２は１０系統の第２の流路２０２が存在していて、接続部材１３ａはこれを圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３へそのまま繋いでいる。したがってセンサ５は１０個全部が測定対象となる。この時、接続部材１３ａは識別情報として、識別情報検出手段１７ａ、１７ｂ両方のスイッチが押されたＯＮ状態にするため穴などが無い平坦な形状となっている。

【0051】

図４及び図５は本発明の第２の実施形態に係る圧力エア測定装置１を示すものであって、図４は中央で切断した断面図、図５はホルダユニット２０と圧力エア測定ユニット１６を分解した斜視外観図である。第２の実施形態では、ホルダユニット２０には８系統の第２の流路２０２が存在していて、接続部材１３ｂはこれを変換して、圧力エア測定ユニット１６の１０系統のうちの８系統の第３の流路２０３へ繋いでいる。すなわち圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３のうち２系統は不要であるため、接続部材１３ｂはこの２系統の第３の流路２０３を塞いでいることになる。またホルダユニット２０の８系統の第２の流路２０２と圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３の位相は合致していないため、接続部材１３ｂには長穴を含めた８個の穴が設けられている。

【0052】

このようにホルダユニット２０の第２の流路２０２の個数が、圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３に対応するセンサ５の個数より少ない場合は、センサ５のいずれかを測定対象から外す必要がある。この時どのセンサ５を対象から外すかは制御回路基板９の制御回路に備えられた指定手段によって選択指定される。そのため接続部材１３ｂはホルダユニット２０の第２の流路２０２の個数に関する識別情報を有していて、識別情報検出手段１７ａのスイッチがＯＦＦとなっていて、識別情報検出手段１７ｂのスイッチのみがＯＮ状態になる場合に、８系統のホルダユニット２０が装着されていると制御回路が判断できるようになっている。すなわち接続部材１３ｂは識別情報として識別穴１９ａを有していて、制御回路は接続部材１３ｂにある識別情報に基づき、識別情報検出手段１７ａのスイッチによってＯＦＦであることを検出し、予め設定された所定のセンサ５のみを測定対象として測定を実施する。

【0053】

図６及び図７は本発明の第３の実施形態に係る圧力エア測定装置１を示すものであって、図６は中央で切断した断面図、図７はホルダユニット２１と圧力エア測定ユニット１６を分解した斜視外観図である。第３の実施形態では、ホルダユニット２１には６系統の第２の流路２０２が存在していて、接続部材１３ｃはこれを変換して、圧力エア測定ユニット１６の１０系統のうちの６系統の第３の流路２０３へ繋いでいる。すなわち圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３のうち４系統は不要であるため、接続部材１３ｃはこの４系統の第３の流路２０３を塞いでいることになる。またホルダユニット２１の６系統の第２の流路２０２と
圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３の位相は合致していないため、接続部材１３ｃには長穴を含めた６個の穴が設けられている。

【0054】

このように第３の実施形態も上記第２の実施形態と同様に、ホルダユニット２１の第２の流路２０２の個数が、圧力エア測定ユニット１６の１０系統の第３の流路２０３に対応したセンサ５の個数より少ないため、センサ５のいずれかを測定対象から外す必要がある。そのため接続部材１３ｃはホルダユニット２１の第２の流路２０２の個数に関する識別情報を有していて、識別情報検出手段１７ａ、１７ｂのスイッチ両方がＯＦＦとなる場合に、６系統のホルダユニット２１が装着されていると制御回路が判断できるようになっている。すなわち接続部材１３ｃは識別穴１９ａ、１９ｂ両方を有していて、制御回路は接続部材１３ｂにある識別情報に基づき、識別情報検出手段１７ａ、１７ｂのスイッチによってＯＦＦであることを検出し、予め設定された所定のセンサ５のみを測定対象として測定を実施する。

【0055】

接続部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃはゴムなどの弾性体であってホルダユニット２、２０、２１の第２の流路２０２と筐体４の第３の流路２０３間の気密を保っている。また接続部材に設けられる識別情報は、上述した穴などを使用したメカニカルなもの以外であっても良く、ＲＦＩＤなど電気的なものや光学的なものでも良い。さらに上記の３つの実施形態では接続部材に識別情報を設けたが、ホルダユニットに設けても、また両方に設けても良い。両方に設けることでホルダユニットと接続部材の組合せの間違いを防止することも可能となる。

【0056】

図８は、本発明の圧力エア測定装置を用いた工作機械システムの第１の実施形態の斜視構成図である。圧力エア測定装置１は工作機械５００の加工エリア内にあって主軸１００に装着され、主軸１００から吹き出される圧力エアの圧力情報を無線によって送信している。パーソナルコンピュータ５０３は、圧力エアの圧力情報を受信する受信手段を有すると共に、受信した圧力エアの圧力情報から、工作機械を停止させるか否かを判断する判断手段と、この判断手段によって工作機械５００の制御部５０２へ停止を指令する指令手段を有している。

【0057】

またパーソナルコンピュータ５０３は電源７の残量情報も同様に受信して、工作機械を停止させるか否かを判断する判断手段と、この判断手段によって工作機械５００の制御部５０２へ停止を指令する指令手段を有している。さらに警告をパーソナルコンピュータ５０３の画面に表示し、さらに警告音を発することもできる。工作機械５００の制御部５０２は、パーソナルコンピュータ５０３から工作機械の停止指令を受け取って実行すると共に、操作画面５０１や警告音にて警告も発することができる。

【0058】

図９は、本発明の圧力エア測定装置を用いた工作機械システムの第２の実施形態の斜視構成図である。第２の実施形態は第１の実施形態の変形であって、第１の実施形態におけるパーソナルコンピュータ５０３の役割を成すものが制御部５０２に組み込まれている。したがって工作機械５００の制御部５０２は直接的に圧力エア測定装置１から主軸１００の圧力エアの状態情報及び電源７の残量情報を受けて工作機械５００の停止判断を行い、この判断によって停止指令を発して実行すると共に、操作画面５０１や警告音にて警告も発することができる。

【0059】

本発明による工作機械システムは、圧力エア測定装置を工作機械の清掃吹き出し穴の異なる仕様に対しても容易に変更対応できるため、専用品を各々用意する必要が無いので経済的に有利である。また変更した際に、どのセンサを使用して測定するかを自動設定できることから、誤って閉塞された流路に対応したセンサの選択をして目詰まりと誤判断することを防止できる。したがって、装置メンテナンス等加工に要する時間以外のロス時間を短縮することができる。

【0060】

本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明の活用例として、マシニングセンタなどの工作機械の保全ツールとしての適用が可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 圧力エア測定装置
２ ホルダユニット
２ａ テーパシャンク
２ｂ フランジ
２ｃ フランジ端面部
３ カバーケース
４ 筐体
５ センサ
６ 配線基板
７ 電源
８ Ｏリング
９ 制御回路基板
１１ Ｏリング
１２ Ｏリング
１３ａ 接続部材（１０系統）
１３ｂ 接続部材（８系統）
１３ｃ 接続部材（６系統）
１４ 位置決めピン
１５ 発光素子
１６ 圧力エア測定ユニット
１７ａ、１７ｂ 識別情報検出手段
１８ ボルト
１９ａ、１９ｂ 識別穴
２０ ホルダユニット（８系統）
２１ ホルダユニット（６系統）
４１ 筐体
４２ シリンダ
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ ピストン
４４ Ｏリング
４５ シリンダ内部
１００ 主軸
１０１ 第１の流路
２０２ 第２の流路
２０３ 第３の流路
２０４ 第４の流路
２０５ 測定空間
２０６ 第６の流路
５００ 工作機械
５０１ 操作画面
５０２ 制御部
５０３ パーソナルコンピュータ
５０４ 工作機械システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】