特開 2024-136551 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136551

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【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

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/155 20060101AFI20240927BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20240927BHJP

   B23B 31/00 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/155 Z

B23Q17/00 A

B23B31/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047701

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】110003535

【氏名又は名称】スプリング弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金井 謙次郎

(72)【発明者】

【氏名】戸ヶ▲崎▼ 満俊

(72)【発明者】

【氏名】武田 一希

【テーマコード（参考）】

3C002

3C029

3C032

【Ｆターム（参考）】

3C002AA04

3C002BB01

3C002HH06

3C002KK04

3C029EE02

3C032AA01

3C032FF04

(57)【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。

【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。

【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】

【特許文献1】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】

また、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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が好ましい。

【0012】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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が好ましい。

【0013】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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が好ましい。

【0014】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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が好ましい。

【0015】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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とされたことが好ましい。

【0016】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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とされたことが好ましい。

【0017】

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、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以下とされたことが好ましい。

【0018】

また、上記目的を達成するため、本発明は、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とされたものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、自動工具交換装置付き工作機械において、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、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、を備えるので、渦電流センサと工具とのギャップ（距離）を拡大しても検出精度を損なうことが無い。したがって、渦電流センサと工具とのギャップ（距離）を拡大してツールチェンジ動作の高速化に伴う渦電流センサと工具の衝突を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】従来の渦電流センサ及び本発明の一実施の形態に係る渦電流センサの断面図

【図2】本発明の実施の形態に係るマシニングセンタ（自動工具交換装置付き工作機械）を示す正面図

【図3】本発明の実施の形態に係るマシニングセンタ（自動工具交換装置付き工作機械）を示す側面図

【図4】ツールホルダの装着状態を示す断面図

【図5】ＡＴＣ振れ検出システムを示すブロック図

【図6】ツールホルダの着脱状態を示す断面図

【図7】渦電流センサによる高周波磁束の発生状態を示す図

【図8】渦電流センサによる高周波磁束を計算機シミュレーションで可視化した図

【図9】距離対渦電流センサの出力電圧を示すグラフ

【図10】コイル長に対するコア長の比率対感度を解析した結果を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、渦電流センサ１の断面図を示し、（ａ）は従来の渦電流センサ１、（ｂ）はコア１－１を配置した例、（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る渦電流センサ１である。渦電流センサ１は、内部のコイル１－２に高周波電流を流して、高周波磁束を発生させる。

【0022】

高周波磁束内の測定対象物(金属)は、電磁誘導作用によって、対象物表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れる。渦電流センサ１と測定対象物(金属)との距離の変化は、コイルを貫く磁束の量の変化となり、コイル１－２のインピーダンスが変化する。そして、距離は、この変化に伴う発振振幅を整流して直流電圧の変化として測定される。

【0023】

渦電流センサ１は、測定対象物となるツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂ（図５参照）の外周面に測定端面１－４が対向するように設置される。渦巻き状に形成された円板状のコイル１－２は、エポキシ等のプラスティックで形状を保持されたのち、樹脂製のキャップ形状の円筒容器であるボビン１－３内に保持されている。ボビン１－３は、円筒状の外ケース１－５に収納される。典型的な渦電流センサ１は、外ケース１－５の外径がφ５ｍｍであり、軸方向長さは約１６ｍｍである。コイル１－２の軸方向長さであるコイル長は、２ｍｍ程度である。

【0024】

図１（ｂ）は、渦電流センサ１内のコイル１－２の軸中心に高周波数領域で透磁率が下がらないフェライト材等による軟質磁性体であるコア１－１を測定端面１－４側に配置した例である。図１（ｂ）で示したコア１－１の軸方向長さであるコア長は、コイル１－２の軸方向長さであるコイル長と実質的に等しい長さとしている。これにより、コア１－１を貫く磁束密度は、増加して指向性が上がるので、図１（ａ）の従来の渦電流センサ１に比べ感度が向上する。このとき、コア１－１は、コイル１－２の測定端面１－４側の端部からは突出しないよう配置されている。言い換えれば、コア１－１と、コイル１－２とが測定端面１－４側ではフラットに段差のないように（つらいち：面一）配置される。

【0025】

図１（ｃ）は、一実施の形態による渦電流センサ１であり、コア１－１は、測定端面１－４と反対側となる後ろ方向に延長、つまり、コア１－１の軸方向長さであるコア長は、コイル１－２の軸方向長さであるコイル長よりも測定端面１－４と反対側に延長されている。図１（ｃ）は、コイル長に対するコア長の比率（コア長／コイル長）は略１．５０（１５０％）としたものである。これにより、コア１－１を貫く磁束密度は、より増加して指向性が上がるので、図１（ｂ）の渦電流センサ１に比べ感度が向上する。

【0026】

したがって、同じ感度を得る場合において、渦電流センサ１と測定対象物(金属)との距離、つまり、渦電流センサ１とツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄ（図５参照）を大きくできるので、距離ｄ（図５参照）を拡大して渦電流センサ１とツールホルダ１１との衝突を回避することが可能となる。

【0027】

一実施の形態による渦電流センサ１の詳細を説明する前に、自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）を備えたマシニングセンタ２０を説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るマシニングセンタ２０を示す正面図、図３は側面図である。

【0028】

図２及び図３において、ワーク（加工時には加工対象物となり、測定時には測定対象物となる。）２４は、マシニングセンタ２０の可動テーブル２１の上面に載置した状態で固定具２３によって固定される。ワーク２４の上方に装着工具２５－１が取り付けられる主軸ヘッド２６が配設されている。

【0029】

マシニングセンタ２０は、ワーク２４の取り付けを変えずに、フライス・穴あけ・中ぐり・ねじ立てなど種々の加工を行う数値制御工作機械である。工具マガジン２８には多数の工具２５を格納している。そして、コンピュータ数値制御の指令によって工具２５を自動的に交換して加工を行う。したがって、加工を主目的としているため、マシニングセンタ２０の設置された環境は、微粒子であるオイルミスト、粉塵があり、さらに、ワーク及びスピンドル周辺にはゴミ、切粉が存在する。

【0030】

主軸ヘッド２６は、工具２５を垂直方向に送る機構と水平面内で回転動作を与える機構を備え、工具主軸２９は装着工具２５－１が回転する回転軸となる。自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）２７により、工具２５は個々にツールホルダ１１に取り付けられて、ツールホルダ１１が主軸ヘッド２６へ自動的に装着及び脱着される。

【0031】

また、自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）２７は、制御装置２２の制御の下でアーム１７を用いて、工具２５を収納する工具マガジン２８からツールホルダ１１を介して装着工具２５－１を取り出す。そして、自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）２７は、主軸ヘッド２６への装着工具２５－１の装着及び脱着、工具マガジン２８への収納を行う機構を備えている。

【0032】

可動テーブル２１のＸ軸及びＹ軸方向への移動制御、主軸ヘッド２６のＺ軸方向への移動制御、装着工具２５－１の交換制御等、切削等の加工、ワーク２４の形状や加工誤差の測定に係わるこれらの一連の制御は、制御装置２２がその内部に記憶している加工用及び測定プログラムを実行することによって行われる。

【0033】

図４は、ツールホルダの装着状態を示す断面図であり、主軸ヘッド２６へツールホルダ１１を装着した状態を示している。ツールホルダ１１は、円錐状の嵌合部１１Ａを有しており、嵌合部１１Ａを主軸ヘッド２６に形成された円錐状の被嵌合部２６Ａに嵌合させて装着される。装着は、まず、軸杆３３を上方に引っ張ることにより、ボール保持体３４及びボール３５が移動する。

【0034】

次に、ボール３５の移動により、プルスタッド（ドローイングボルト）３６が引っ張られ、ツールホルダ１１の円錐状の嵌合部１１Ａが主軸ヘッド２６の円錐状の被嵌合部２６Ａに押し付けられる。これにより、嵌合部１１Ａが被嵌合部２６Ａと密着して装着（チャッキング）がなされる。

【0035】

図５は、ＡＴＣ振れ検知システムを示すブロック図であり、装着工具２５－１を保持するツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの形状測定部５０を示している。形状測定部５０は、ＡＴＣ装置で主軸ヘッド２６に装着されたツールホルダ１１の装着状態を自動で検出する装置であり、主として渦電流センサ１とデータ処理装置３とで構成されている。渦電流センサ１は、主軸ヘッド２６にブラケット１０を介して取り付けられている。渦電流センサ１は、主軸ヘッド２６に装着されたツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを信号電圧として検出する。

【0036】

ツールホルダ１１の形状は、嵌合部１１Ａのみならず、フランジ部１１Ｂの外周形状も規格されて、同一化されている。したがって、フランジ部１１Ｂの外周形状を測定することにより、装着工具２５－１の装着状態が分かる。外周形状は、ツールホルダ１１を一回転させて距離ｄを測定することにより求められる。

【0037】

データ処理装置３は、渦電流センサ１で測定されたデータに基づき、ツールホルダ１１の装着工具２５－１の装着状態を示す振れを検出するもので、Ａ／Ｄコンバータ４、ＣＰＵ６、メモリ５、入出力回路７等を備えている。Ａ／Ｄコンバータ４は、渦電流センサ１から出力された信号電圧を、ディジタル信号に変換してＣＰＵ６に出力する。

【0038】

データ処理装置３は、ディジタル信号に変換されたデータに基づいて、主軸ヘッド２６へ装着された装着工具２５－１の装着状態を示す振れを検出する。ＣＰＵ６による距離ｄの演算処理は、入出力回路７を介して制御装置２２から測定開始の指令を受けて行われる。そして、渦電流センサ１から出力される距離ｄのデータをメモリ５に記憶する。

【0039】

図６は、ツールホルダ１１の着脱状態を示す断面図であり、主軸ヘッド２６から装着工具２５－１が取り付けられたツールホルダ１１を着脱する際の状態を示している。通常、図６（ａ）に示すように、ツールホルダ１１は振れが無く、主軸ヘッド２６から矢印のように着脱が行われる。ところが、図６（ｂ）に示されるように、ツールホルダ１１が傾いて振れながら着脱すると、ツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂと渦電流センサ１とが衝突する。

【0040】

渦電流センサ１とツールホルダ１１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。図６（ｂ）に対して、図６（ｃ）に示すようにツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを大きくすれば渦電流センサ１とツールホルダ１１との衝突を避けることができる。

【0041】

また、ツールホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを大きくすることは、単に、装着工具２５－１の回転中の装着状態、例えばゴミ、切粉が嵌合部１１Ａと被嵌合部２６Ａとの間に混入して振れが大きくなった状態、を検知するのみならず、ツールホルダ１１を着脱する際にツールホルダ１１が暴れることも判定できる。

【0042】

図７は、渦電流センサ１による高周波磁束の発生状態を示す図であり、図７（ａ）に示すように、コイル１－２に高周波電流を流した時の高周波磁束は、対象金属となるフランジ部１１Ｂに対し放射状に発生する。また、コイル１－２は、図７（ｂ）に示すように、径を大きくすることで感度を高め、距離ｄを広くすることができる。

【0043】

しかし、この場合は、設置の制限に加えて、高周波磁束の範囲が測定対象であるフランジ部１１Ｂの厚さＨよりも大きくなることで周囲金属の影響を受けることになる。そのため、コイル１－２の径は、フランジ部１１Ｂの厚さＨよりも小さい径とすることが好ましい。なお、コア１－１の径は、太い方が良いが、コイル１－２の径と連動して定め、コイル１－２の内径以内とする。

【0044】

図８は、渦電流センサ１による高周波磁束を計算機シミュレーションで可視化した図であり、図８（ａ）は図１（ａ）、すなわちコア１－１のない場合、図８（ｂ）は図１（ｂ）すなわち、コイル長と実質的に等しい長さのコア１－１を備える場合、及び、図８（ｃ）は図１（ｃ）、コイル長より長いコア１－１を備える渦電流センサ１を用いて高周波電流を流した場合の磁束分布を可視化して示している。

【0045】

図８（ａ）の従来の渦電流センサ１において、高周波磁束はコイル１－２の先端（測定端面１－４）より放射状に広がり、フランジ部１１Ｂに対向する中央の磁束が粗となり、磁束密度が低い。図８（ｂ）では、中央の磁束が図８（ａ）に比べ密（図では磁束が集中して色が濃くなっている）となり、磁束密度が高くなることが分かる。

【0046】

図８（ｃ）では、中央の磁束が図８（ｂ）に比べより密となり、より磁束密度が高くなることが分かる。磁束分布は、より中央に集中して指向性も上昇し、渦電流センサ１の感度が向上する。コア１－１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、パーマロイ等を用いることが温度変化の影響を避ける意味でも好ましい。

【0047】

また、渦電流センサ１の感度調整は、コア１－１の材質を変えることで可能であり、渦電流センサ１の検出距離をコントロールすることができる。なお、感度の調整は、データ処理装置３（図５参照）の許容入力電圧範囲を超えないようにするために必要となる。すなわち、コア１－１を備えることにより、感度、及び、検出距離を、渦電流センサ１を大型化せずとも、目的に合わせて適宜調整できる。

【0048】

図９は、距離ｄ対渦電流センサ１の出力電圧を示すグラフである。縦軸は渦電流センサ１の出力電圧（Ｖ）、横軸は渦電流センサ１とのフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを示している。図９（ａ）は図１（ａ）、図９（ｂ）は図１（ｂ）、図９（ｃ）は図１（ｃ）で示した渦電流センサ１で測定した結果である。各グラフの傾きは、渦電流センサ１の感度となる。そして、渦電流センサ１を設置する位置は、傾きが大きい点とすることが感度を大きくする上で好ましい。

【0049】

図９（ａ）は、コア１－１が無い渦電流センサ１であり、距離ｄを１ｍｍとなるように渦電流センサ１をＡ点で設置すると、感度は７Ｖ／ｍｍであった。同様に図９（ｂ）は、図１（ｂ）のようにコア１－１を配置した渦電流センサ１であり、距離ｄを２ｍｍとなるように渦電流センサ１をＢ点で設置すると、感度は７Ｖ／ｍｍであった。これにより、コア１－１を配置した渦電流センサ１は、コア１－１が無い場合に比べ感度を落とさずに距離ｄを広げることができる。

【0050】

図９（ｃ）は、図１（ｃ）のようにコア１－１を後ろ方向に延長して配置したものであり、距離ｄを２ｍｍとなるように渦電流センサ１をＢ点で設置すると、感度は１４Ｖ／ｍｍであった。これにより、コア１－１を延長した渦電流センサ１は、コア１－１が無い場合に比べ距離ｄを広げるばかりで無く、感度を向上できることが分かる。したがって、コア１－１を延長して配置した渦電流センサ１は、渦電流センサ１とツールホルダ１１との衝突を回避できるだけで無く、コイル１－２の径を大きくすること無く指向性を上昇させて感度を向上できる。

【0051】

図１０は、コイル長に対するコア長の比率対感度を解析した結果を示すグラフである。横軸はコイル長に対するコア長の比率（コア長／コイル長、単位％）、縦軸は感度比を示し、従来の渦電流センサ１の感度を基準にした倍数で示している。図１０は距離ｄを一定にした結果である。

【0052】

図１０より、コイル１－２の軸方向長さであるコイル長に対するコア１－１の軸方向長さであるコア長の比率（コア長／コイル長）は、図９で示したように距離ｄを２倍にした位置で感度を向上するには１３５～１６５％（１．３５～１．６５）（図中Ｍの範囲）、より好ましくは１４０～１６０％（１．４０～１．６０）とすることが良い。また、コア長の比率（コア長／コイル長）は、感度がより向上する観点では、１７０％（１．７０）以下とすることが好ましい。

【符号の説明】

【0053】

１…渦電流センサ
１－１…コア
１－２…コイル
１－３…ボビン
１－４…測定端面
１－５…外ケース
３…データ処理装置
４…Ａ／Ｄコンバータ
５…メモリ
６…ＣＰＵ
７…入出力回路
１０…ブラケット
１１…ツールホルダ
１１Ａ…嵌合部
１１Ｂ…フランジ部
１７…アーム
２０…マシニングセンタ
２１…可動テーブル
２２…制御装置
２３…固定具
２４…ワーク
２５…工具
２５－１…装着工具
２６…主軸ヘッド
２６Ａ…被嵌合部
２８…工具マガジン
２９…工具主軸
３３…軸杆
３４…ボール保持体
３５…ボール
５０…形状測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】