特開 2024-8417 検査装置、工作機械システム、及びプログラム

(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】P2024008417

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】検査装置、工作機械システム、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20240112BHJP

   B23Q 3/12 20060101ALI20240112BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/00 A

B23Q3/12 Z

B23Q3/155 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110276

(22)【出願日】2022-07-08

(71)【出願人】

【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】杉山 康之

【テーマコード（参考）】

3C002

3C016

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C002FF03

3C002KK00

3C016FA36

3C029EE01

(57)【要約】

【課題】工作機械のオートツールチェンジャによって主軸に装着可能で、長期間に渡って検査可能な検査装置を提供する。
【解決手段】着脱部２と、計測部１１０と、発電部３００と、蓄電部３０１と、を有して工作機械４００のＡＴＣ４０７に着脱可能に設置されて工作機械４００の状態を検査する検査装置１ａであって、着脱部２は、工作機械４００の主軸４０６に保持され、計測部１１０は、着脱部２に連結固定され、着脱部２が主軸４０６に保持された状態で主軸４０６の状態情報を生成して状態情報を無線にて送信し、発電部３００は、付与される回転、振動の少なくとも１つにより発電し、蓄電部３０１は、発電部３００で得られた電力を蓄電して計測部に電力を供給する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

着脱部と、計測部と、発電部と、蓄電部と、を有して工作機械の自動工具交換装置に着脱可能に設置されて前記工作機械の状態を検査する検査装置であって、
前記着脱部は、前記工作機械の主軸に保持され、
前記計測部は、前記着脱部に連結固定され、前記着脱部が前記主軸に保持された状態で前記主軸の状態情報を生成して前記状態情報を無線にて送信し、
前記発電部は、付与される回転、振動の少なくとも１つにより発電し、
前記蓄電部は、前記発電部で得られた電力を蓄電して前記計測部に電力を供給する検査装置。

【請求項2】

前記発電部は、前記着脱部と直接的若しくは間接的に連結固定されて発電コイルを含む第１部分と、前記発電コイルの鉄心に所定の隙間を有して前記第１部分に対して相対的に回転可能な永久磁石を含む第２部分と、を有し、
前記着脱部が前記主軸に装着され、前記第２部分が前記工作機械に設けられた係止部材に係止された状態で前記主軸が回転し、前記発電部は発電を行う請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記発電部は、前記着脱部が前記主軸に保持されて前記主軸を回転させることで生じる振動、及び前記自動工具交換装置によって移動される時に生じる振動、の少なくとも１つを受けて圧電素子により発電を行う請求項１に記載の検査装置。

【請求項4】

請求項２に記載の検査装置と、前記工作機械とを含む工作機械システムであって、
前記工作機械システムの制御部は、
前記検査装置を前記工作機械の前記主軸に装着させる装着指令手段と、
前記検査装置から前記主軸の前記状態情報を受信できたかどうかを判断する判断手段と、
前記検査装置から前記主軸の前記状態情報を受信できない場合に、前記検査装置の前記第２部分を前記係止部材に係止させ、前記主軸を回転させて前記検査装置の前記発電部を発電させる発電手段と、
を有する工作機械システム。

【請求項5】

請求項２に記載の検査装置と、前記工作機械とを含む工作機械システムの制御部が実行するプログラムであって、
前記制御部に、
前記検査装置を前記工作機械の前記主軸に装着させる装着指令ステップと、
前記検査装置から前記主軸の前記状態情報を受信できたかどうかを判断する判断ステップと、
前記検査装置から前記主軸の前記状態情報を受信できない場合に、前記検査装置の前記第２部分を前記係止部材に係止させ、前記主軸を回転させて前記検査装置の前記発電部を発電させる発電ステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マシニングセンタなどの工作機械の主軸の状態を検査する工作機械の検査装置と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、この加工用工具を着脱可能にする機構を設け、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（ＡＣＴ）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。そこで主軸部の状態を点検する検査装置を用いて定期的に検査する必要性が生じている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６-０８０４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の検査装置は電池を内蔵して、検査したデータや良品判定データを無線にて検査専用端末装置若しくは工作機械の制御部へ送信している。そこで検査装置をＡＣＴに装着して定期的に自動で検査する要望がある。特許文献１では非接触給電方式で内蔵の二次電池に充電を行う技術が開示されている。しかしながら充電用のスタンドには人間が定期的に手動で載置する必要があり、ＡＣＴに装着して連続使用すると次第に電池残量が減少し、検査時にデータが送信できなくなるという課題があった。

【0006】

本発明は、上記の欠点を補って、工作機械のオートツールチェンジャによって主軸に装着可能で、長期間に渡って検査可能な検査装置を提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の検査装置は、上記の目的を達成するために、
着脱部と、計測部と、発電部と、蓄電部と、を有して工作機械の自動工具交換装置に着脱可能に設置されて工作機械の状態を検査する検査装置であって、
着脱部は、工作機械の主軸に保持され、
計測部は、着脱部に連結固定され、着脱部が主軸に保持された状態で主軸の状態情報を生成して状態情報を無線にて送信し、
発電部は、付与される回転、振動の少なくとも１つにより発電し、
蓄電部は、発電部で得られた電力を蓄電して計測部に電力を供給する。

【0008】

また、 発電部は、着脱部と直接的若しくは間接的に連結固定されて発電コイルを含む第１部分と、発電コイルの鉄心に所定の隙間を有して第１部分に対して相対的に回転可能な永久磁石を含む第２部分と、を有し、
着脱部が主軸に装着され、第２部分が工作機械に設けられた係止部材に係止された状態で主軸が回転し、発電部は発電を行う。

【0009】

また、発電部は、着脱部が主軸に保持されて主軸を回転させることで生じる振動、及び自動工具交換装置によって移動される時に生じる振動、の少なくとも１つを受けて圧電素子により発電を行う。

【0010】

本発明の工作機械システムは、上記の目的を達成するために、検査装置と、工作機械とを含む工作機械システムであって、
工作機械システムの制御部は、
検査装置を工作機械の主軸に装着させる装着指令手段と、
検査装置から主軸の状態情報を受信できたかどうかを判断する判断手段と、
検査装置から主軸の状態情報を受信できない場合に、検査装置の第２部分を係止部材に係止させ、主軸を回転させて検査装置の発電部を発電させる発電手段と、を有する。

【0011】

本発明の工作機械システムの制御部が実行するプログラムは、上記の目的を達成するために、検査装置と、工作機械とを含む工作機械システムの制御部が実行するプログラムであって、
制御部に、
検査装置を工作機械の主軸に装着させる装着指令ステップと、
検査装置から主軸の状態情報を受信できたかどうかを判断する判断ステップと、
検査装置から主軸の状態情報を受信できない場合に、検査装置の第２部分を係止部材に係止させ、主軸を回転させて検査装置の発電部を発電させる発電ステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の検査装置及び工作機械システムによれば、工作機械のオートツールチェンジャに装着し、定期的に自動で検査可能であって、電池の交換や専用の充電器などを不要として長期間に渡って使用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る検査装置（把持力）の斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る検査装置（把持力）の断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る検査装置（圧力エア）の斜視図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る検査装置（圧力エア）の断面図である。

【図5】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図6】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図7】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図8】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図9】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図10】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図11】本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図12】本発明の検査装置を含む第２の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図13】本発明の検査装置を含む第２の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図14】本発明の検査装置を含む第２の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。

【図15】本発明の工作機械の検査パレットに設けられた係止部の平面図である。

【図16】本発明の工作機械システムの制御部が実施するソフトウェアプログラムのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

図１は本発明の第１の実施形態に係る検査装置で、工作機械で加工工具を装着して加工を行う主軸４０６（図５以降参照）の加工工具の把持力を検査する検査装置（把持力）１ａの斜視図である。検査装置（把持力）１ａは、着脱部２と、計測部と、発電部３００と、蓄電部３０１と、を有する。図２は本発明の第１の実施形態に係る検査装置（把持力）１ａの断面図である。

【0016】

着脱部２のテーパ部は、主軸４０６の内部に引き込まれ、主軸４０６に２面拘束で拘束される。

【0017】

チェンジャ用被把持部３は、着脱部２に固定されており、マシニングセンタのオートツールチェンジャ（ＡＣＴ）にて選択、交換するために溝形状を有している。ＡＣＴのチェンジャーアーム４０８はこのチェンジャ用被把持部３を保持して、検査装置（把持力）１ａを主軸４０６に装着する。

【0018】

カバー１０１は、着脱部２の非テーパ部を、外部環境から遮断するためのＯリングを介して覆うように配置されている。着脱部２と把持軸１０９とは、着脱部２の非テーパ部の内径の雌ネジと把持軸１０９の一端部の雄ネジとの螺合によって、連結されている。カバー１０１は、把持軸１０９の他端部の雄ネジ部分に配置された２連のナット１０７により、着脱部２とで挟まれて固定されている。

【0019】

計測部１１０は、把持軸１０９、歪みゲージ１０５、電子回路基板１０８を含んでいる。把持軸１０９は、ステンレス等の金属の円柱形状の部材であって、軸方向の中央部には半径方向の寸法が比較的小さい起歪部１０４が設けられている。そして起歪部１０４には歪みゲージ１０５が添着されている。

【0020】

主軸４０６が着脱部２を把持すると、把持軸１０９の起歪部１０４が弾性変形し、起歪部１０４に生じる歪みにより歪みゲージ１０５の抵抗値が変化する。歪みゲージ１０５は、ホイートストンブリッジ回路を形成して、配線ケーブル１０６により電子回路基板１０８に接続されている。そしてホイートストンブリッジ回路からの出力信号は、電子回路基板１０８に実装された増幅回路及び演算回路により、主軸４０６の把持力を表すデジタル信号に変換される。そしてこの把持力のデジタル信号は、電子回路基板１０８に実装された送信機から無線によって通信用窓１０３を透過して外部に送信される。外部への情報送信は２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、９２０ＭＨｚ帯などの周波数帯の無線送信であっても良いし、赤外線などの光線によるものでも良い。歪みゲージ１０５は、湿度や外部の環境から保護されるように、外周をカバー１０１によって覆われている。

【0021】

カバー１０２は、カバー１０１にボルトＢにて接続されている円筒状の部材である。電子回路基板１０８はカバー１０２に固定されている。

【0022】

発電部３００は、発電コイルを含む第１部分と、永久磁石を含む第２部分を含んでいる。発電部３００の第１部分は、計測部に繋がっている。一方発電部３００の第２部分は、第１部分に対して相対的に回転可能に設けられている。

【0023】

発電部３００の第１部分は、コイル３０７と、コイル鉄心３０８と、配線基板３１７、ホルダ３０５と、軸受３０６と、軸受３１２とを含んでいる。コイル３０７はコイル鉄心３０８に巻回され、その端子部は配線基板３１７に接続されている。ホルダ３０５には、コイル鉄心３０８と配線基板３１７とが固定されている。そしてホルダ３０５はカバー１０２に嵌め込まれて固定されている。配線基板３１７は、ケーブル３１８により電子回路基板１０８に電気的に接続されている。軸受３０６の外輪は、ホルダ３０５に嵌め込まれている。軸受３１２の外輪は、カバー３１３に嵌め込まれている。カバー３１３は、カバー１０２にＯリングを介して嵌め込まれ、図に現われないネジ等でカバー１０２に固着されている。

【0024】

発電部３００の第２部分は、回転軸３１４と、永久磁石３１０と、ホルダ３１１と、被係止部材３１５とを含んでいる。回転軸３１４は、軸受３０６の内輪と軸受３１２の内輪とで発電部３００の第１部分と相対的に回転可能に支持されている。ホルダ３１１は、回転軸３１４に嵌め込まれてナット３０９にて軸方向に固定されている。ホルダ３１１は、中空の円柱状の部材で、円柱の内面側には円環状に並べられた永久磁石３１０が接着されている。永久磁石３１０とコイル鉄心３０８は相対的に回転した際に、所定の一定の隙間を保つように配置されている。被係止部材３１５は、略円柱形状であって、直径Ｄの部分と、対向する幅Ｗの平面部を有するようにカットされた部分を有している。被係止部材３１５は、中心の貫通穴が回転軸３１４に例えば締りばめで嵌め込まれて、軸方向にナット３１６で固定されている。そして被係止部材３１５は、カバー３１３より突出していて、着脱部２からカバー１０２までの部分と被係止部材３１５とは相対的に回転可能な構成となっている。

【0025】

発電部３００の第１部分及び発電部３００の第２部分はそれぞれ、一連の極を有している。発電部３００の第１部分と発電部３００の第２部分とが相対的に回転すると、磁界が発生し、発電部３００の第１部分のコイル３０７に誘導電流が流れ、発電が行われる。発生した電流はケーブル３１８を経由して、電子回路基板１０８に設けられた整流回路によって整流されて、さらに充電回路により蓄電部３０１に蓄電される。

【0026】

蓄電部３０１は、例えば二次電池、キャパシタ、電気二重層キャパシタであって、電子回路基板１０８に接続されている。蓄電部３０１は円筒状である場合、主軸４０６及び回転軸３１４の軸線とほぼ同芯で配置され、ホルダ３０２によって半径方向、軸方向の位置が規制されていることが好ましい。というのは、発電部３００が発電する時、第２部分を固定しておき、第１部分を主軸４０６によって回転させることから、第１部分は回転時の重量バランスが良く、芯振れが少ないことが好ましいためである。

【0027】

さらに発電部３００は、圧電素子３０３を含んでいる。また圧電素子３０３は、ケーブル３０４により電子回路基板１０８に電気的に接続されている。圧電素子３０３は、ホルダ３０２によって半径方向、ホルダ３０５によって軸方向が規制されている。圧電素子３０３は、圧電素子３０３に加わる振動により発電して、充電回路により蓄電部３０１に蓄電される。また発電部３００は、不図示の太陽電池を含んでも良い。太陽電池はカバー１０２の外周やその他に配置されて、同様に充電回路により蓄電部３０１に蓄電される。

【0028】

図３（ａ）、図３（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る検査装置で、主軸４０６（図５以降参照）から吹き出す圧力エアの状態を検査する検査装置（圧力エア）１ｂの斜視図である。検査装置（圧力エア）１ｂは、着脱部２と、計測部２１２と、発電部３００と、蓄電部３０１と、を有する。図４は本発明の第２の実施形態に係る検査装置（圧力エア）１ｂの断面図である。なお検査装置（把持力）１ａと共通の箇所の説明は省略する。

【0029】

着脱部２から延伸してチェンジャ用被把持部３が設けられた着脱部２０１には、圧力エアが流れる圧力エア流路２０５が形成されている。この圧力エア流路２０５は、主軸４０６が工具を交換する際に工具に付着している切り粉などの異物を除去するために設けられた主軸４０６の圧力エアの吹き出し口に連通するように設けられている。そして、主軸４０６と着脱部２０１の密着性を確保するためにパッキン２０６が配置されている。なお圧力エア流路２０５の数は、主軸４０６側の圧力エアの吹き出し口の数と同数存在する。

【0030】

カバー２０２は着脱部２０１とは、パッキン２０４を挟んでボルトＢで接続されている。したがってパッキン２０４及びパッキン２０６のいずれも、圧力エアの流路を有している。カバー２０２は有底の中空円柱形状であって、中空部に計測部２１２の部品が配置されている。カバー２０２には圧力エア流路２０５と繋がった圧力エア流路２１１が外部に貫通して設けられている。そしてこの各圧力エア流路２１１の途中に分岐した測定空間２１０がそれぞれ設けられている。測定空間２１０に面して、圧力センサ２０７がそれぞれ配置されている。圧力センサ２０７は、圧力エア流路２１１に流れる圧力エアの圧力若しくは流量の少なくとも１つを測定空間２１０にて検出する。圧力センサ２０７は配線２０８によって電子回路基板２０９に接続されている。配線２０８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、また電子回路基板２０９の延長部として構成されていても良い。検査装置（圧力エア）１ｂにおいての計測部２１２は、圧力センサ２０７、配線２０８及び電子回路基板２０９を含んでいる。

【0031】

電子回路基板２０９は、圧力センサ２０７へ電源を供給し、圧力センサ２０７から検出した信号を受信して演算を行い、主軸４０６から吹き出される圧力エアの状態情報を、通信用窓２０３を介して外部へ無線で送信する。圧力エアの状態情報とは、圧力エアの圧力及び流量の少なくとも１つの測定値をデジタル信号に変換したものである。

【0032】

発電部３００と蓄電部３０１とは、第１の実施形態の検査装置（把持力）１ａと同様の構成であるので省略する。

【0033】

図５は、本発明の検査装置を含む第１の実施形態に係る工作機械システムの模式図である。なお工作機械システムは、この工作機械４００と、検査装置（把持力）１ａ及び検査装置（圧力エア）１ｂの少なくとも１つを含んでいる。ここでは、検査装置（把持力）１ａを用いた工作機械システムについて説明する。

【0034】

工作機械４００は、縦型のマシニングセンタであって、自動工具交換装置、自動パレット交換装置を有している。工作機械４００は、ベッド４１４上に支持部４１７が設けられ、主軸４０６が支持部４１７に支持されている。主軸４０６は、ｚ方向上下及び主軸水平レール４１５に沿ってｘ方向に移動可能に設けられている。そして主軸４０６は先端部に、工具４１６の着脱部２（テーパーシャンク部）を係止する係止部材を有している。

【0035】

主軸４０６の近傍には、ＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７がｚ方向上下に移動可能で、支持部４１７に配置されている。ＡＴＣ（自動工具交換装置）４０７の先端部にはチェンジャーアーム４０８が、ｚ軸方向周りに旋回可能に設けられている。チェンジャーアーム４０８は、交換対象の２つの工具のチェンジャ用被把持部３それぞれに当接して主軸４０６及び工具ポット４０９からマイナスｚ方向に引き抜き、次いで１８０度旋回した後、プラスｚ方向に移動して、主軸４０６及び工具ポット４０９に工具を保持させて、交換が完了となる。もちろん検査装置（把持力）１ａは、このＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７によって工具と同様に工具マガジン４１０から主軸４０６へ、またその逆に移載することができる。

【0036】

工具マガジン４１０は、例えばｘ方向視で長円型のチェーン式である。工具マガジン４１０は、工具ポット４０９を介して工具４１６を保持しつつ、閉じた周回軌道に沿って不図示の電動モータで複数の工具４１６を周回させる。そしてスイングアーム４１１は、工具ポット４０９を工具マガジン４１０に対して着脱させる機構で不図示の電動モータで駆動される。図５から図１１は工作機械４００を模式的に表した図であって、工具マガジン４１０は、実際にはより多くの工具４１６を搭載している。

【0037】

一方、パレットテーブル４０５は、ワーク４０４を載せ置くワークパレット４０３が着脱可能である。本実施形態の工作機械４００は、不図示のＡＰＣ（自動パレット交換装置）を搭載していて、複数のワークパレット４０３を自動的に交換できる。そして待機の検査パレット４０１がパレットテーブル４０５の近傍に配置されている。

【0038】

検査パレット４０１は、検査装置（把持力）１ａ、検査装置（圧力エア）１ｂを用いて検査を行う際に用いる専用のものである。検査パレット４０１の天面部には、図１５に示されるようなｙ方向に伸びた溝部が配置されている。なお本実施形態では、検査用の検査パレット４０１を用いているが、ワークパレット４０３がその一部に検査パレット４０１と同様の溝部を設けることが可能であれば、ワークパレット４０３を用いて検査を行っても良い。このパレットテーブル４０５の係止部４０２は、ここに検査装置の第２部分である被係止部材３１５を係止させつつ、主軸４０６を回転させて、発電部３００に発電をさせて蓄電部３０１に蓄電させる目的で設けられている。したがって係止部４０２の形状及び構成はこれに限らず、被係止部材３１５の形状に応じて種々の変形が可能である。

【0039】

そして工作機械４００には、加工データの管理やプログラミング、及び各部のモータ、アクチュエータなどを制御する制御部５０３が設けられている。制御部５０３は、画面部、入出力部、記憶部、プロセッサ部、駆動部などを含んでいる。

【0040】

次に図５から図１１、及び図１６を用いて、本発明の検査装置（把持力）１ａを含む第１の実施形態に係る工作機械システムでの主軸の検査方法について説明する。図１６は工作機械システムの制御部５０３のプロセッサ部が実行するソフトウェアプログラムのフローチャートである。

【0041】

図１６において、工作機械システムの制御部５０３は、ワークパレット４０３に載置されたワーク４０４を加工するステップを実行する。

【0042】

制御部５０３は、ステップＳ１０１にて、ＡＰＣ（自動パレット交換装置）を用いてワーク４０４が置かれたワークパレット４０３をパレットテーブル４０５に載せ置いてステップＳ１０２へ進む。

【0043】

制御部５０３は、ステップＳ１０２にて、工具マガジン４１０によりワーク４０４の加工に対応した工具４１６を脱着ポジションに移動させた後、ＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７にて当該工具４１６を主軸４０６に装着させてステップＳ１０３へ進む。

【0044】

制御部５０３は、ステップＳ１０３にて、当該工具４１６を用いてワーク４０４の加工を行い（図５）、加工データに基づいて工具４１６をＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７にて適宜交換して加工を完了させてステップＳ１０４へ進む。

【0045】

制御部５０３は、ステップＳ１０４にて、ＡＰＣ（自動パレット交換装置）を用いて加工済みのワーク４０４を載せ置いたワークパレット４０３をパレットテーブル４０５から取り外し、所定の場所に移動させ、ステップＳ１０５へ進む。

【0046】

制御部５０３は、ステップＳ１０５にて、予め設定されたプログラミングで検査を実施するタイミングであるかどうかを判断して、検査を実施するタイミングでないと判断したら（Ｎｏ）ステップＳ１０１へ進んで、ワークの加工を継続する。制御部５０３は、ステップＳ１０５にて、検査を実施するタイミングであると判断したら（Ｙｅｓ）ステップＳ１０６へ進む。

【0047】

制御部５０３は、ステップＳ１０６にて、ＡＰＣ（自動パレット交換装置）を用いて検査パレット４０１をパレットテーブル４０５に載せ置いてステップＳ１０７へ進む（図６）。

【0048】

制御部５０３は、ステップＳ１０７にて、工具マガジン４１０により検査内容に対応した検査装置（把持力）１ａを脱着ポジションに移動させる（図６）。そしてスイングアーム４１１にて検査装置（把持力）１ａを９０度回転させてチェンジャーアーム４０８が受け取れる位置へ移動させる（図７）。さらにＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７は、チェンジャーアーム４０８をｚ軸周りに９０度旋回させて、検査装置（把持力）１ａと工具４１６とのチェンジャ用被把持部３を把持する（図７）。そしてＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７は、検査装置（把持力）１ａを工具ポット４０９から、工具４１６を主軸４０６からそれぞれ同時にマイナスｚ方向に抜き取る（図８）。そしてチェンジャーアーム４０８はｚ軸周りに１８０度旋回させる（図９）。その後、ＡＣＴ（自動工具交換装置）４０７は、検査装置（把持力）１ａを主軸４０６へ、工具４１６を工具ポット４０９へそれぞれ同時にプラスｚ方向から挿入して装着する（図１０）。制御部５０３は、主軸４０６に検査装置（把持力）１ａを装着して保持する（装着指令手段、装着指令ステップ）。さらに制御部５０３は、ステップＳ１０７にて、発電回数カウンタｎを０（ゼロ）にセットする。発電回数カウンタｎの詳細については後述する。

【0049】

なおステップＳ１０６及びステップＳ１０７の順は、この順に限らず、逆でも同時でも良い。制御部５０３は、ステップＳ１０７を完了すると、ステップＳ１０８へ進む。

【0050】

制御部５０３は、ステップＳ１０８にて、検査を実施する。検査が検査装置（把持力）１ａを使用する場合は、主軸４０６が検査装置（把持力）１ａを装着しているので、制御部５０３は検査装置（把持力）１ａから送信される検査データの受信を行う。一方検査が検査装置（圧力エア）１ｂを使用する場合は、制御部５０３は主軸４０６の吹き出し口から圧力エアを吹き出させ、検査装置（圧力エア）１ｂから送信される検査データの受信を行う。

【0051】

制御部５０３は、ステップＳ１０９にて、検査データが所定の時間内に受信できたかどうかを判断して（判断手段、判断ステップ）、検査データが所定の時間内に受信できたならば（Ｙｅｓ）ステップＳ１１３へ進む。一方、制御部５０３は、ステップＳ１０９にて、検査データが所定の時間内に受信できなかったならば（Ｎｏ）ステップＳ１１０へ進む。

【0052】

制御部５０３は、ステップＳ１１０にて、主軸４０６及びパレットテーブル４０５をｘｙ平面で駆動して検査装置（把持力）１ａを検査パレット４０１のポジションＰ１へ移動させる（図１５）。さらに制御部５０３は、主軸４０６をマイナスｚ方向に移動させて、検査装置（把持力）１ａの被係止部材３１５が幅Ｗ１の溝部に位置する高さまで降下させる。さらに制御部５０３は、主軸４０６若しくはパレットテーブル４０５をプラスｙ方向に移動させて、検査装置（把持力）１ａの被係止部材３１５が幅Ｗ２の溝部である係止部４０２のポジションＰ２まで移動させる（図１１）。検査装置（把持力）１ａの被係止部材３１５のカットされた幅Ｄの位相はポジションＰ１においては定まるものでないが、被係止部材３１５は着脱部２に対して無限回転できるため、検査装置（把持力）１ａを方向Ｙ１に移動させることで、幅Ｄの部分はｙ方向に整列される。ここで検査パレット４０１の溝寸法Ｗ１は被係止部材３１５の直径Ｄより若干大きく、また溝寸法Ｗ２は被係止部材３１５の寸法Ｄより若干大きく設けられている。

【0053】

制御部５０３は、ステップＳ１１１にて、発電カウンタが所定の数Ｎに達した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１４へ進む。制御部５０３は、ステップＳ１１１にて、発電カウンタが所定の数Ｎに達した場合は、検査装置（把持力）１ａに発電を（Ｎ－１）回行っても検査データが取得できなかったため、検査装置（把持力）１ａの故障などが想定される。制御部５０３は、ステップＳ１１１にて、発電カウンタが所定の数Ｎに達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１２へ進む。

【0054】

制御部５０３は、ステップＳ１１２にて、主軸４０６を所定の時間回転を付与させて（発電手段、発電ステップ）、発電カウンタをインクリメントし、ステップＳ１０８へ進む。したがって検査装置（把持力）１ａの発電部３００はステップＳ１１２にて発電を行う。そして制御部５０３は、ステップＳ１０８で検査を再実施して、検査データが取得できるかどうかをステップＳ１０９にて再度判断する。

【0055】

制御部５０３は、ステップＳ１０９にて、検査装置（把持力）１ａから検査データを受信した場合、ステップＳ１１３にて検査データが正常値の範囲内にあるかどうかを判断して、検査データが正常値の範囲内にある場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５へ進む。

【0056】

制御部５０３は、ステップＳ１１３にて、検査データが正常値の範囲内にない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１４へ進む。

【0057】

制御部５０３は、ステップＳ１１４にて、警報を画面表示させ、機械を停止させる。すなわち、制御部５０３は検査装置（把持力）１ａの発電部３００に発電を実施させたにもかかわらず、検査データが受信できないことから、検査装置や制御部５０３の受信部の故障の可能性があるため、機械を停止させることになる。なお工作機械システムは、検査装置の専用受信機と制御部５０３とで構成し、制御部５０３の入出力に当該検査装置の専用受信機を接続して構成しても良い。この場合、使用者が既存の工作機械に検査装置を追加して工作機械システムを構成できる。

【0058】

また、検査装置（把持力）１ａが工具マガジン４１０に装着されて、工具の交換の度の移動による振動により、検査装置（把持力）１ａ内の圧電素子３０３により発電が少しずつ行われ、蓄電部３０１に蓄電される。永久磁石３１０とコイル３０７による発電よりも得られる蓄電量は少ないが、工具マガジン４１０での移動量が比較的大きい場合は有用である。こちらは条件が揃えばその都度発電が行われるので、制御部５０３は圧電素子３０３に発電させるための動作を特に行うものではない。

【0059】

次に図１２から図１５、及び図１６を用いて、本発明の検査装置（圧力エア）１ｂを含む第２の実施形態に係る工作機械システムでの主軸の検査方法について説明する。

【0060】

工作機械５００は、タレット型のＡＴＣを有するマシニングセンタであって、自動パレット交換装置を有している。工作機械５００は、ベッド４１４上に支持部５０２が設けられ、主軸４０６が支持部５０２に支持されている。そして主軸４０６は先端部に、工具４１６の着脱部２（テーパーシャンク部）を保持する機構を有している。

【0061】

タレット５０１は、円盤状で工具４１６を半径方向に保持している。タレット５０１はｙ軸方向を中心として回転して、最下点に来た工具４１６を主軸４０６に渡す機構を有している。図１２から図１４の工作機械５００は模式的に表わされた図であって、実際にはタレット５０１はより多くの工具４１６を搭載している。

【0062】

図１６において、工作機械システムの制御部５０３は、ワークパレット４０３に載置されたワーク４０４を加工するステップＳ１０１からステップＳ１０４を完了し、ステップＳ１０５にて、予め設定されたプログラミングで検査を実施するタイミングであるかどうかを判断する。

【0063】

制御部５０３は、ステップＳ１０５にて、プログラミングで検査を実施するタイミングであるかどうかを判断して、検査を実施するタイミングであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ１０６へ進む。

【0064】

制御部５０３は、ステップＳ１０６にて、ＡＰＣ（自動パレット交換装置）を用いて検査パレット４０１をパレットテーブル４０５に載せ置いてステップＳ１０７へ進む（図１２）。

【0065】

制御部５０３は、ステップＳ１０７にて、タレット５０１を回転させて検査内容に対応した検査装置（圧力エア）１ｂを脱着ポジションに移動させる（図１３）。そして検査装置（圧力エア）１ｂはタレット５０１に設けられた機構によって主軸４０６へ装着される（図１３）。さらに制御部５０３は、ステップＳ１０７にて、発電回数カウンタｎを０（ゼロ）にセットする。制御部５０３は、ステップＳ１０７を完了後、ステップＳ１０８へ進む。

【0066】

制御部５０３は、ステップＳ１０８にて、検査を実施する。検査が検査装置（圧力エア）１ｂを使用する場合であるから、主軸４０６の吹き出し口から圧力エアを吹き出しつつ、検査装置（圧力エア）１ｂからの検査データの受信を行う。これ以降の第２の実施形態の工作機械システムの制御部５０３が行うステップは、第１の実施形態の工作機械システムの制御部５０３と同様である。図１４は図１１に相当するものであり、図１４は制御部５０３が、ステップＳ１０９で検査データを受信できず、検査装置（圧力エア）１ｂに発電させた場合を示している。

【0067】

また、検査装置（圧力エア）１ｂがタレット５０１に装着されて、工具の交換の度の移動による振動により、検査装置（圧力エア）１ｂ内の圧電素子３０３により発電が少しずつ行われ、蓄電部３０１に蓄電される。永久磁石３１０とコイル３０７による発電よりも得られる蓄電量は少ないが、タレット５０１の回転量が比較的多い場合は有用である。これも条件が揃えばその都度発電が行われるので、制御部５０３は圧電素子３０３に発電させるための動作を特に行うものではない。

【0068】

また検査装置（把持力）１ａ及び検査装置（圧力エア）１ｂは電源が蓄電部３０１から供給されている限り、常時検査データを送信しているが、これに限るものではない。例えば、カバー３１３等に外部から押せるスイッチを設けて、主軸４０６によって検査パレット４０１に押し当てることでスイッチをＯＮさせて検査装置を起動させて検査データの送信を開始して、所定の時間経過後に自動的にシャットダウンさせるようにしても良い。

【0069】

ゆえに本発明によれば、工作機械のオートツールチェンジャによって主軸に装着可能で、電池の交換や充電に特別の配慮をすることなしに長期間に渡って随時検査可能な検査装置を提供することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0070】

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への適用が可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ａ ：検査装置（把持力）
１ｂ ：検査装置（圧力エア）
２ ：着脱部
３ ：チェンジャ用被把持部
１０１ ：カバー
１０２ ：カバー
１０３ ：通信用窓
１０４ ：起歪部
１０５ ：歪みゲージ
１０６ ：配線ケーブル
１０７ ：ナット
１０８ ：電子回路基板
１０９ ：把持軸
１１０ ：計測部
２０１ ：着脱部
２０２ ：カバー
２０３ ：通信用窓
２０４ ：パッキン
２０５ ：圧力エア流路
２０６ ：パッキン
２０７ ：圧力センサ
２０８ ：配線
２０９ ：電子回路基板
２１０ ：測定空間
２１１ ：圧力エア流路
２１２ ：計測部
３００ ：発電部
３０１ ：蓄電部
３０２ ：ホルダ
３０３ ：圧電素子
３０４ ：ケーブル
３０５ ：ホルダ
３０６ ：軸受
３０７ ：コイル
３０８ ：コイル鉄心
３０９ ：ナット
３１０ ：永久磁石
３１１ ：ホルダ
３１２ ：軸受
３１３ ：カバー
３１４ ：回転軸
３１５ ：被係止部材（発電部の第２部分）
３１６ ：ナット
３１７ ：配線基板
３１８ ：ケーブル
４００ ：工作機械
４０１ ：検査パレット
４０２ ：係止部
４０３ ：ワークパレット
４０４ ：ワーク
４０５ ：パレットテーブル
４０６ ：主軸
４０７ ：ＡＴＣ（自動工具交換装置）
４０８ ：チェンジャーアーム
４０９ ：工具ポット
４１０ ：工具マガジン
４１１ ：スイングアーム
４１４ ：ベッド
４１５ ：主軸水平レール
４１６ ：工具
４１７ ：支持部
５００ ：工作機械
５０１ ：タレット
５０２ ：支持部
５０３ ：制御部

【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】