工作機械
【課題】 工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、ツールホルダとの距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサにアンプユニットから交流信号を印可し、変位センサに現れる信号レベルに基づき、ツールホルダの主軸への装着状態を判定する工作機械において、変位センサが接続されたアンプユニットの同調を現場において容易に可能とすることにより、現場における変位センサの交換を可能にし、もって変位センサの破損により生じる修理コストを低減する。
【解決手段】 工作機械１を、変位センサ１０に接続されて変位センサ１０とともに共振回路を成すための同調用回路４０と、同調用回路４０の内部インピーダンス定数を調整するための、インピーダンス調整回路５０と、を備えて構成する。
【解決手段】 工作機械１を、変位センサ１０に接続されて変位センサ１０とともに共振回路を成すための同調用回路４０と、同調用回路４０の内部インピーダンス定数を調整するための、インピーダンス調整回路５０と、を備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を有する工作機械装置において、ツールホルダの装着状態の異常を判定するために、ツールホルダまでの距離を測定する測定装置を調整する技術に関するものであり、特に、マシニングセンタ（以下、「ＭＣ」と略称でいう）等のツールホルダを使用する工作機械において、上記測定装置を自動的に調整可能とすることで、使用されるセンサを容易に交換可能な工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣ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。このＭＣにおいて、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。この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装置である。
【０００３】
図１４は、主軸４へツールホルダ３を装着した状態を示す断面図である。同図に示されるように、ツールホルダ３は、円錐状の嵌合部３Ａを有しており、この嵌合部３Ａを主軸４に形成された円錐状の被嵌合部４Ａに嵌合させて装着される。
【０００４】
この手順は、以下のようになる。軸杆９０を右方に引っ張ることにより、これに伴ってボール保持体９１及びボール９２が移動する。ボール９２の移動により、プルスタッド（ドローイングボルト）９３が引っ張られ、これによって、ツールホルダ３の円錐状の嵌合部３Ａが主軸４の円錐状の被嵌合部４Ａに押し付けられる。この押し付けられた圧力により、嵌合部３Ａが被嵌合部４Ａと密着して装着（チャッキング）がなされる。
【０００５】
図１５は、工具２を把持するツールホルダ３の装着状態を示す説明図である。通常は、ツールホルダ３の装着が適正になされ、同図の（Ａ）に示されるような状態となる。ところが、同図の（Ｂ）に示されるように、この嵌合部分に切り屑９４などが付着すると、軸が曲がって装着される。そして、この状態で加工を行うと、工具２に振れが発生し、ワークの加工精度が低下するという欠点がある。
【０００６】
このようなツールホルダ３のチャックミスの有無を自動で検出する技術として、ツールホルダ３のツールフランジ３Ｂまでの距離を、渦電流センサなどの変位センサにより測定し、この測定データに基づいて、ツールホルダ３の主軸４への装着状態の異常を判定する提案が、本願出願人によりなされている（例えば、下記特許文献１〜４）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７６１４５
【特許文献２】特開２００４−４２２０８
【特許文献３】特開２００３−３３４７４２
【特許文献４】特開２００２−２００５４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜４に開示される異常判定方法では、ツールフランジ３Ｂまでの距離に応じて変位センサのインピーダンスが変化するので（例えば、渦電流センサではインダクタンスが変化する）、交流信号を変位センサに印可してこの変位センサに現れる信号の電圧レベルの変化を検出することにより、ツールフランジ３Ｂまでの距離を測定する。
【０００９】
変位センサに交流信号を印可するために、交流信号を発生させる発振回路と、変位センサを含んで構成される電気回路を交流信号に対する共振回路とするために変位センサに接続される同調用回路と、を含むアンプユニットが使用される。
変位センサは、その種類、形式及び個体差により内部インピーダンス特性が異なる。このため、アンプユニットを個々の変位センサと組み合わせて使用する際には、その変位センサの内部インピーダンス特性に応じて、同調用回路の内部インピーダンス定数を調整する必要がある。
【００１０】
しかし、従来、同調用回路の調整を作業現場で作業員が行うことは非常に困難であったため、すでに組み合わせ調整された同じ変位センサと同じアンプユニットを使用していた。このため、変位センサを破損した場合には、破損した変位センサと併せてアンプユニットも交換する必要があり不経済であった。
【００１１】
また、従来の工作機械では、センサヘッドとアンプユニットの設置場所が異なるため、アンプユニットに接続されたセンサヘッドを工作機械から取り外すことは困難であった。
【００１２】
さらに、従来の工作機械では、出荷時の変位センサとアンプユニットの組み合わせのままで使用しているため、個々の変位センサに対するアンプユニットのインピーダンス特性を評価する手段を設けていなかった。このため、例えば出荷時に組み合わせられていた変位センサと異なる他の変位センサと間において、その組み合わせが適正であるか否かの評価ができなかった。
【００１３】
上記目的に鑑み、本発明は、工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、ツールホルダとの距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサにアンプユニットから交流信号を印可し、変位センサに現れる信号レベルに基づき、ツールホルダの主軸への装着状態を判定する工作機械において、変位センサが接続されたアンプユニットの同調を現場において容易に可能とすることにより、現場における変位センサの交換を可能にし、これにより変位センサの破損により生じる修理コストを低減することを目的とする。
また、本発明は、変位センサとを容易に取り外し、変位センサの交換を容易にすることをも目的とする。
さらに、本発明は、変位センサとアンプユニットとの組み合わせの適否を評価可能とすることをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明による工作機械は、変位センサに接続されて変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路の内部インピーダンス定数をディジタル信号によって変更できるように構成し、この同調用回路にディジタル信号を出力して内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路を、備える。
【００１５】
また、本発明による工作機械は、変位センサに同調用回路を接続し、発振回路の発振周波数を調整して変位センサと同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整回路を、備える。
【００１６】
さらに、本発明による工作機械は、変位センサと、上記同調用回路が設けられるアンプユニットが、着脱可能なコネクタにより接続される。
【００１７】
さらにまた、本発明による工作機械は、変位センサとして渦電流センサを備え、さらに可変誘導回路と、この可変誘導回路と渦電流センサとを切り替えるための切替器と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
アンプユニット内の同調用回路の内部インピーダンス定数を外部からディジタル信号によって変更できるように構成することにより、コンピュータやマイコン等のディジタル信号処理手段で変更することが可能となる。これによって、アンプユニットの同調を、ディジタル信号処理手段により実行可能な調整アルゴリズムに従って自動的に行うことが可能となる。したがって、アンプユニットを交換することなく、変位センサのみを現場で容易に交換することが可能となる。
また、同様に発振回路の発振周波数を調整して、変位センサと同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整することにより、アンプユニットの同調を自動的に行うことが可能となる。なお、上記同調用回路は、ディジタル信号だけでなく、アナログ信号によってインピーダンス定数の切り替えを行うように構成されてもよい。
【００１９】
同調用回路と変位センサとを着脱可能なコネクタにより接続することにより、変位センサのみを現場で容易に交換することが可能となる。
また、可変誘導回路と渦電流センサとを切り替えることにより、この可変誘導回路のインダクタンスを変化させて、渦電流センサをシミュレーションすることが可能となる。したがって、仕様上接続可能な変位センサの特性範囲が既知であれば可変誘導回路を使用して、その変位センサと、アンプユニットとの組み合わせの適否を評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明に係る工作機械の第１実施例の概略構成図である。工作機械１は、ＡＴＣ装置により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ＭＣである。
以下、本発明をＭＣの例に沿って説明するが、本発明はこれに限られず、ツール着脱機能がある工作機械であれば広く適用することが可能である。例えばタッピングや複合旋盤のような工作機械でもよいし、必ずしもＡＴＣ機能がなくともよい。
【００２１】
工作機械１は、工具（ツール）２が取り付けられたツールホルダ３を装着するための主軸４と、ツールホルダ３のツールフランジ３Ｂの外周面との距離を測定するための、本発明に係るセンサヘッドである変位センサ１０と、変位センサ１０から入力される信号を解析し距離情報へ変換するためのアンプユニット２０と、を備えて構成される。
【００２２】
変位センサ１０としては、渦電流センサのような、測定対象との間の距離にしたがってインピーダンスが変化するセンサが使用される（以下、例として、変位センサ１０は渦電流センサであるとして説明を行うが、本発明に使用される変位センサ１０はこれに限られず、本発明のセンサヘッド１０及びアンプユニット２０は、組み合わせ調整が必要なインピーダンス測定型システムであればよい。例えば変位センサ１０として静電容量型のセンサを使用してもよい）。変位センサ１０は、主軸４が取り付けられたヘッド５にブラケットを介して取り付けられる。
【００２３】
アンプユニット２０は、変位センサに交流信号（励磁信号）を供給するためのセンサ駆動回路２１と、変位センサに現れる信号レベルを検出するための検波回路７０と、検波回路７０によって検出した測定データを収集し、その測定データを受信してそのデータを分析することによりツールホルダ３の主軸１への装着状態の異常を判定し、その結果を工作機械１の数値制御（ＮＣ）を行うＮＣ制御装置９へ出力するマイコン８と、を備えて構成される。
【００２４】
さらに、アンプユニット２０のセンサ駆動回路２１は、変位センサ１０に交流信号を供給する発振回路６０と、変位センサ１０と発振回路６０との間に接続されて、交流信号に対して変位センサ１０とともに共振回路を成すための、本発明に係るインピーダンス回路である同調用回路４０と、同調用回路４０の内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路５０と、を備えている。
【００２５】
検波回路７０は、変位センサに現れる信号電圧を整流する整流回路と、整流された信号の高周波成分を取り除き直流成分を取り出すためのフィルタ回路７２と、フィルタ回路７２を通過したアナログ電圧信号をディジタル信号に変換するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）７３とを備えて構成されており、変位センサに現れる交流の信号電圧の振幅値を示すディジタル信号を生成してマイコン８へ送信する。なお、マイコン８がＡ／Ｄ変換機能を有している場合はＡＤＣ７３は不要である。また、本項と同様の処理を行えるアナログ回路で代用してもよい。
【００２６】
図２は、変位センサ１０が接続されたセンサ駆動回路２１の第１構成例を示す構成図である。同調用回路４０は、発振回路６０及び変位センサ１０と並列に接続される可変容量回路Ｃ１と、発振回路６０及び変位センサ１０と直列に接続される可変容量回路Ｃ２とを備えている。
【００２７】
渦電流センサ１０は、金属物であるツールホルダ３のツールフランジ３Ｂの外周面までの距離に応じてそのインダクタンス値が変化する。したがって発振回路６０により交流信号が供給されると、ツールフランジ３Ｂの外周面までの距離に応じて渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルが変化するので、この電圧レベルの変化を検波回路７０を介してマイコン８にて読み取り、ツールフランジ３Ｂの外周面までの距離を測定する。なお、ツールホルダの材質は、空気中と異なる磁性を有するものであれば、金属でなくともよい。
【００２８】
そして、同調用回路４０は、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルを所望の検出精度で検出するために、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路を、発振回路６０から印可される交流信号に対して共振させる（同調する）ために用いられる。
通常、同調用回路４０の内部インピーダンスは、図３に示すように、渦電流センサ１０の周囲に金属が無い状態にして（すなわちツールフランジ３Ｂの外周面までの距離＝∞の状態にして）、そのときに、そのときに、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶが距離に対して最大値または最小値となって共振し、かつそのときの電圧レベルが所望の電圧レベルの範囲（Ｖ１〜Ｖ２）になるように調整される。
なお、調整時は周辺金属が無い状態以外でもよい。例えば所定の金属ブロックを取り付けて調整を行ってもよい。また、調整時の電圧レベルはｄ＝∞時に最大でなくてもよい。例えばあるギャップ時に最大となるように調整してもよい。また、距離や調整容量の微分係数により調整してもよい。さらに、センサ駆動回路２１の内部回路の構成によっては、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶの調整ポイントを最大値に限らず、最小値やある特定の電圧時としてもよい。
【００２９】
そこで、本発明では、可変容量回路Ｃ１及びＣ２を、これらの素子の外部から入力されるディジタル信号によって、その容量値を制御できるように構成する。そして、インピーダンス調整部５０は、以下に説明する調整アルゴリズムに従って、可変容量回路Ｃ１及びＣ２へ出力するディジタル信号の値を変更することにより、これら可変容量回路Ｃ１及びＣ２の各々の容量値を変更する。なお、以下の説明において、インピーダンス調整部５０が可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更するために出力するディジタル信号を、「容量値制御信号」とよぶことがある。また、容量値をアナログ信号で調整する場合も同様にインピーダンス調整部５０が可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更するためのアナログ信号を「容量値制御信号」とよぶ。
【００３０】
以下、図４及び図５を参照して、インピーダンス調整部５０による可変容量回路Ｃ１及びＣ２の各々の容量値の調整動作について説明する。図４は、渦電流センサ１０の交換手順のフローチャートであり、図５は、インピーダンス調整部５０による調整方法の説明図である。
【００３１】
まず、ステップＳ１において、渦電流センサ１０の測定コイル部分である先端部だけをアンプユニット２０から取り外し、新しく取り付ける渦電流センサ１０の先端部を取り付けて、予め用意した測定環境の中に設置する。
ステップＳ２において、渦電流センサ１０の周囲に金属がない状態にする。本ステップによりツールフランジ３Ｂの外周面までの距離＝∞の状態が作られる。
【００３２】
この状態で、インピーダンス調整部５０は、電圧測定器５１によって渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶを測定する（ステップＳ３）。
ステップＳ４において、インピーダンス調整部５０は、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路が共振状態にあるか否かを判定する。
例えば、インピーダンス調整部５０は、それまでに可変容量回路Ｃ１を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から、今回測定した電圧レベルＶの値が最大値や最小値であるか否かを判定する（電圧レベルＶの値が最大値及び最小値のいずれであるかを判定するかは、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路の回路構成に因る）。
従って、インピーダンス調整部５０は、可変容量回路Ｃ１を変化させて測定した電圧レベルＶの変化率が所定値以下であるか、予め回路が共振状態にあるときに測定されると予想される電圧レベルＶの変化率の所定範囲であるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ４における判定の結果、回路が共振状態にある場合は、処理はステップＳ６に進み、回路が共振状態にない場合は、ステップＳ５にて、インピーダンス調整部５０は可変容量回路Ｃ１に容量値指示用のディジタル信号を出力することによりその容量値を変更して回路が共振状態となるまで、ステップＳ３〜ステップＳ５を繰り返す。図５は、可変容量回路Ｃ１に伴う電圧レベルＶの変化を示すグラフである。可変容量回路Ｃ１は、上記ステップＳ３〜Ｓ５によって回路が共振状態となる場合の容量Ｃｒ１に調整される。
【００３４】
ステップＳ６において、電圧レベルＶの値が所定の範囲の電圧Ｖ１〜Ｖ２となるか否かを判定する。ステップＳ６における判定の結果、電圧レベルＶの値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２となる場合は、処理はステップＳ８に進む。
電圧レベルＶの値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２でない場合は、インピーダンス調整部５０は、ステップＳ７にて可変容量回路Ｃ２に容量値指示用のディジタル信号を出力することによりその容量値を変更し、電圧レベルＶの値の値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２になるまで、ステップＳ３〜ステップＳ７を繰り返す。このとき、可変容量回路Ｃ２の値が変化することにより回路の共振状態が変わるため、可変容量回路Ｃ２の値が変化する度にステップＳ３〜ステップＳ５が繰り返される。
なお、ステップＳ６において、電圧レベルＶの値が所定の範囲内Ｖｔ１〜Ｖｔ２となるか否かを判定する代わりに、それまでに可変容量回路Ｃ２を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から今回測定した電圧レベルＶの値が最大値であるか否かを判定することにより、可変容量回路Ｃ２の変化について電圧レベルＶの値が最大値となるように、可変容量回路Ｃ２を調整してもよい。
あるいは、それまでに可変容量回路Ｃ２を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から今回測定した電圧レベルＶの値が最小値であるか否かを判定することにより、可変容量回路Ｃ２の変化について電圧レベルＶの値が最小値となるように、可変容量回路Ｃ２を調整してもよい。電圧レベルＶの値を最大値及び最小値のいずれに調整するかは、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路の回路構成に因る。
【００３５】
ステップＳ８において、後段の回路すなわち検波回路７０で、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶの振れ幅及び指示値を適切なディジタル信号に変換するために、マイコン８は、検波回路７０のＡＤＣ７３等の利得及びオフセット調整を行う。
上記ステップＳ１〜Ｓ８によって調整が終了後、ステップＳ９において、インピーダンス調整部５０は、ステップＳ３〜Ｓ７で定めた可変容量回路Ｃ１及びＣ２の値（又は可変容量回路Ｃ１及びＣ２に出力）を記憶しておき、マイコン８は、ステップＳ８で定めた利得及びオフセットの値を記憶する。
【００３６】
このような動作を実現するインピーダンス調整部５０は、上記調整アルゴリズムを実現するソフトウェアを実行するためのマイコン、並びにソフトウェアや上記Ｃ１、Ｃ２を記憶するためのメモリ素子で構成可能であり、またはこれらを内蔵したマイコンなどによって構成することも可能である。
【００３７】
また、ステップＳ２において、渦電流センサ１０の周囲に金属がない状態にするのに変えて、渦電流センサ１０から所定の距離に既知の形状の金属を設置するとともに、ステップＳ４において、可変容量回路Ｃ１を、回路が共振状態となる場合の容量Ｃｒ１に調整する代わりに、可変容量回路Ｃ１を、微分値（ｄＶ／ｄＣ１）が所定の値以下となる容量Ｃｒ２に調整してもよい。
【００３８】
また、発振回路６０に、プログラマブル波形発生器のような発振周波数を自由に設定できる発振回路を使用してもよい。そして、インピーダンス調整部５０は、可変容量回路Ｃ１又はＣ２の容量を調整するのに代えて、発振回路６０の発振周波数を変更することにより、渦電流センサ１０及び同調用回路４０のインピーダンスを調整して、渦電流センサ１０と同調用回路４０とから成る回路を共振状態に調整し、または渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶを調整してもよい。
【００３９】
このように、インピーダンス調整部５０が、センサ駆動回路２１の同調用回路４０の調整を自動的に行うことにより、従来出荷時にのみ行っていた渦電流センサ１０とアンプユニット２０の同調のための調整作業を現場で行うことを可能とする。これによりアンプユニット２０の交換を伴うことなく、渦電流センサ１０のみを現場で交換することが可能となる。
【００４０】
図１に戻り、本発明の工作機械１では、アンプユニット２０の交換を伴うことなく、渦電流センサ１０のみを交換することが可能となるため、アンプユニット２０の同調用回路４０と渦電流センサ１０とは、容易に着脱可能なコネクタ構造により接続されている。
【００４１】
また、従来は、渦電流センサ１０とアンプユニット２０の同調のための調整作業を現場で行うことが困難であったために、渦電流センサ１０とアンプユニット２０との間を延長ケーブルにて接続することができなかった。これは延長ケーブルの接続によりインピーダンス特性が変わってしまうためである。
本発明の工作機械１では、延長ケーブルの接続によって渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路のインピーダンスが変わってしまっても、インピーダンス調整部５０によって自動的にアンプユニット２０の同調用回路４０の調整を行うことができる。このため、コネクタ１１のセンサ側端１２と、アンプユニット側端１３との間を、延長ケーブルでつなぐことも可能である。
【００４２】
このようなコネクタ１１としては、ＩＰ６８のような防水・防塵性の優れたコネクタを使用することが好適であり、可能であれば水等の液体中でも使用可能なコネクタが好適である。また使用される現場の環境に応じて耐薬品性・耐クーラント性のコネクタを使用することも好適である。また図１に示すように、コネクタ１１を、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とを接続するケーブル途中に設ける場合には、ケーブルが引っ張られることにより、渦電流センサ１０の取り付け位置に誤差が生じることのないように、コネクタ１１を工作機械１のスピンドル部等の固定部分に固定するのが好適である。
【００４３】
なお、図２に示す同調用回路４０の構成は例示であり、これに限定されるものではない。したがって同調用回路４０は、変位センサ１０と発振回路６０との間に接続されて、内部インピーダンス定数の値を調整することにより、発振回路６０が生じる交流信号に対して変位センサ１０とともに共振回路を成すことが可能な回路であればいかなる構成で実現してもよい。
【００４４】
なお、発振回路６０が生じる交流信号は、正弦波信号、方形波信号、鋸波信号などの様々な交流信号を採用することが可能である。または、発振回路６０として、アナログ発振回路を使用してもよく、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）などのディジタル発振回路を使用してもよい。
【００４５】
以下図６〜図７を参照して、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２を実現する回路構成例を説明する。図６の（Ａ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第１構成例を示し、図６の（Ｂ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第２構成例を示し、図６の（Ｃ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第３構成例を示す。また、図７の（Ａ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第４構成例を示し、図７の（Ｂ）は、（Ａ）の可変誘導素子の第１構成例を示し、図７の（Ｃ）は、（Ａ）の可変誘導素子の第２構成例を示す。
【００４６】
図６の（Ａ）に示すように、可変容量素子は、並列に接続された複数の容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…Ｃ１ｎと、これらを選択的に接続するためのアナログスイッチＡＳＷとから構成してよい。このとき、各容量素子の値を例えばＣ１１＝１０ｐＦ、Ｃ１１＝２０ｐＦ、Ｃ１３＝４０ｐＦ…Ｃ１ｎ＝１０×２(n-1)ｐＦとし、アナログスイッチＡＳＷの各接点のＯＮ／ＯＦＦ動作をインピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号により制御することにより可変容量素子の値をディジタル的に変更することが可能である。
【００４７】
なお、可変容量素子の抵抗成分への影響を低減するために、アナログスイッチＡＳＷには、各接点抵抗が約１０Ω以下の低い抵抗値を有するものを使用することが好適である。ただし、並列に接続される各容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…Ｃ１ｎのうち、比較的小さな容量値の容量素子に接続される接点については、低い接点抵抗のアナログスイッチを使用しなくともよい。すなわち、大きな容量値の容量素子のみに低い接点抵抗のアナログスイッチを使用することとしてもよい。これは容量が小さければ抵抗値に換算するインピーダンス値が大きくなるため、アナログスイッチＡＳＷの接点抵抗が影響しなくなるためである。また、アナログスイッチＡＳＷには、機械的なリレー素子を用いてもよい。また、可変容量回路Ｃ１及びＣ２には、値が切り替え可能なキャパシタやインダクタを用いてもよい。
【００４８】
また、可変容量回路は、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような積分回路を用いた仮想容量回路によっても実現可能である。これらの仮想容量回路では、可変抵抗素子Ｒｖの値をインピーダンス調整部５０によって変更することにより、可変容量回路の容量値を変更することが可能である。
【００４９】
さらに、可変容量回路は、図７の（Ａ）に示すように容量値固定の容量素子Ｃと、可変誘導素子Ｌｖとを組み合わせて実現することも可能である。可変誘導素子Ｌｖは、図７の（Ｂ）に示すように、並列に接続された複数の宇誘導素子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３…Ｌ１ｎと、これらを選択的に接続するためのアナログスイッチＡＳＷとから構成してよい。アナログスイッチＡＳＷの各接点のＯＮ／ＯＦＦ動作をインピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号により制御することにより可変容量素子の値をディジタル的に変更することが可能となる。
なお、可変誘導素子の抵抗成分への影響を低減するために、アナログスイッチＡＳＷには、各接点抵抗が約１０Ω以下の低い抵抗値を有するものを使用することが好適である。ただし、並列に接続される各容量素子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３…Ｌ１ｎのうち、比較的大きな値の素子に接続される接点については、低い接点抵抗のアナログスイッチを使用しなくともよい。
【００５０】
また、可変誘導素子Ｌｖは、図７の（Ｃ）に示すような積分回路を用いた仮想誘導回路によっても実現可能である。これらの仮想誘導回路では、可変抵抗素子Ｒｖの値をインピーダンス調整部５０によって変更することにより、可変誘導素子のインダクタンス値を変更することが可能である。
【００５１】
また、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）、並びに図７の（Ｃ）において、積分回路に含まれる可変抵抗素子Ｒｖを、ＦＥＴやバイポーラトランジスタやアナログフォトカプラ等のディスクリートデバイスによって実現することとしてよい。図８は、図６の（Ｂ）に示す可変容量回路の可変抵抗素子ＲｖにＪＦＥＴを使用した場合の、可変容量素子の第５構成例を示す図である。図６の（Ｃ）に示す可変容量素子及び図７の（Ｃ）に示す可変誘導素子においても同様に構成することが可能である。
【００５２】
図８に示す構成例では、ＪＦＥＴであるディスクリートデバイスＱのゲート電極Ｇに、インピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号に応じた入力信号を印加することにより、ソースＳ−ドレインＤ間の抵抗値を、ディジタル信号に応じて変更することが可能となる。
しかし、このようにディスクリートデバイスを可変抵抗素子として使用する場合には、ディスクリートデバイスの温度などの要因によってその抵抗値が変動しやすく、その影響で可変容量回路の容量値が変動してしまうおそれがある。
したがって、この場合にはセンサ駆動回路２１を図９に示すように構成し、ディスクリートデバイスの抵抗値の変動を補償する補償回路を設けることが望ましい。
【００５３】
図９は、センサ駆動回路２１の第２構成例を示す構成図である。図９において、可変容量回路Ｃ１及びＣ２には、図６の（Ｂ）もしくは（Ｃ）の可変容量素子、又は図７の（Ｃ）の可変誘導素子を有する可変容量素子が用いられ、その可変抵抗素子Ｒｖには、図８を参照して説明したようにディスクリートデバイスが使用されている。
【００５４】
また、センサ駆動回路２１には、渦電流センサ１０に印加する交流信号を生成し供給するための第１発振回路６１と、この第１発振回路６１により生成される第１交流信号と異なる周波数の第２交流信号を生成し供給するための第２発振回路６２と、第１交流信号と第２交流信号とを重畳して、この重畳信号を同調用回路４０に供給する重畳回路６３と、をさらに備える。なお、第１発振回路６１及び第２発振回路６２を、上記ＤＤＳにて実現することにより、これら第１発振回路６１及び第２発振回路６２を、同一の発振回路にて構成することとしてもよい。
【００５５】
さらに、センサ駆動回路２１には、上記重畳信号をフィルタリングして第１交流信号のみを抽出して渦電流センサ１０に印可するための第１フィルタ回路５２を備え、また第１フィルタ回路５２によるフィルタリング前の重畳信号から第１交流信号のみを抽出して検波回路７０及び上記電圧測定器５１に出力する第２フィルタ回路５３と、を備える。この第２フィルタ回路５３の働きによって、第２交流信号による検波回路７０及び電圧測定器５１の検出電圧への影響が除去される。
【００５６】
さらに、センサ駆動回路２１には、第１フィルタ回路５２によるフィルタリング前の重畳信号から第２交流信号のみをモニタ信号として抽出する第３フィルタ回路５４を備える。第１フィルタ回路５２及び第３フィルタ回路５４の働きによって、渦電流センサ１０のインダクタンスの変動が、第３フィルタ回路５４から抽出されるモニタ信号に影響を及ぼすことが回避され、モニタ信号の信号電圧レベルは、可変容量回路Ｃ１及びＣ２のインピーダンス定数のみに依存することになる。
【００５７】
そして、抽出されたモニタ信号は、比較器５５及び５６によって、インピーダンス調整部５０から可変容量回路Ｃ１及びＣ２へ出力される容量値制御信号とそれぞれ比較され、この比較結果を示す信号によって、可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更させる。このように、モニタ信号の信号レベルに基づき、可変容量回路Ｃ１及びＣ２内の可変抵抗素子Ｒｖの抵抗値を増減するフィードバック回路を構成することにより、可変抵抗素子Ｒｖの抵抗値は、可変容量回路Ｃ１及びＣ２のインピーダンス定数が一定となるように制御され、ディスクリートデバイスの抵抗値の変動が補償される。なお、例えば、温度等の外部環境により不必要に抵抗値が変動した場合にも、本回路の構成を用いることにより、ディスクリートデバイスの抵抗値を安定させることができる。
【００５８】
図１０は、センサ駆動回路２１の第３構成例を示す構成図である。本構成例では、センサ駆動回路２１は、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）と同様に構成された可変誘導素子２２を備え、さらにこの可変誘導素子２２と渦電流センサ１０とを切り替えて、同調用回路４０に接続するための切換器２３を備えている。可変誘導素子２２のインダクタンス値の設定及び切換器２３の切り替え制御は、センサ・同調回路検査部２４により行われる。
【００５９】
センサ・同調回路検査部２４は、切換器２３により可変誘導素子２２を同調用回路４０に接続する。この状態で既知の渦電流センサ１０とツールフランジ３Ｂなどの金属物とのギャップを変えたとき渦電流センサ１０のインダクタンス変化を、可変誘導素子２２を用いてシミュレートし、この渦電流センサ１０と同調用回路４０との組み合わせの良否を評価する。
【００６０】
例えば、センサ・同調回路検査部２４を、メモリ素子等の記憶手段を備えて構成し、この記憶手段に、センサ駆動回路２１に接続される既知の渦電流センサ１０のインダクタンス特性、すなわち、渦電流センサ１０と金属との間の間隔を変えて測定した各インダクタンス値を予め入力し記憶しておく。
そして、切換器２３により可変誘導素子２２を同調用回路４０に接続し、可変誘導素子２２の値を記憶された渦電流センサ１０のインダクタンス特性に従って変化させる。このときの電圧測定器５１の出力を検出することにより、既知の渦電流センサ１０と同調用回路４０との組み合わせの良否を判定することが可能となる。
【００６１】
また、センサ・同調回路検査部２４は、既知のインダクタンス特性にしたがって、同調用回路４０に接続された可変誘導素子２２のインダクタンス値を変動させたときの電圧測定器５１の出力の変化と、実際の渦電流センサ１０を同調用回路４０に接続して金属物とのギャップを変化させながら検出した電圧測定器５１の出力の変化と、を比較することにより、実際の渦電流センサ１０のインダクタンス特性を評価することも可能である。
なお、本実施例では、センサ・同調回路検査部２４とインピーダンス調整部５０とを別個のブロックにて分けて表記したが、これらは１つのＭＣＵとして構成してもよい。
【００６２】
図１に戻り、検出回路７０によって検出される信号レベルは、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０などの温度上昇や、その他渦電流センサ１０のセンサヘッド、アンプユニット２０に通電させることに伴う、これらの内部のアナログ素子のインピーダンス定数の変化の影響を受ける。この影響により、センサヘッドとアンプユニットとの間の調整に支障をきたすことがある。この影響を防止するためには、ツールホルダ３の装着状態の異常を判定するときだけ渦電流センサ１０及びアンプユニット２０へ通電し、それ以外のときには通電を停止して、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０などの温度上昇を防止することが望ましい。
【００６３】
そこで、工作機械１は、渦電流センサ１０とツールホルダ３のフランジ外周面３Ｂとの距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成部６を設ける。この測定指令信号生成部は、作業者による渦電流センサ１０の交換が終了したときに、自動的に測定指令信号を生成する。
【００６４】
生成された測定指令信号は、インターフェース回路（Ｉ／Ｏ）を介してマイコン８に入力され、マイコン８は、この測定指令信号を受信したときだけ渦電流センサ１０及びアンプユニット２０への通電を行い、それ以外の場合には、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０への通電を停止する。
【００６５】
なお、マイコン８は、この測定指令信号を受信しない間にアンプユニット２０全体への通電を停止する代わりに、発振回路６０による交流信号の供給のみを停止することとしてもよい。これにより同調用回路４０及び渦電流センサ１０への交流信号の供給が停止して、これらの温度上昇を防止することが可能となる。上述のＤＤＳでは、交流信号の出力停止及び再開を瞬時に行うことができるため、発振回路６０としてＤＤＳを使用することが好適である。
【００６６】
また、測定指令信号を受信しない非測定時の間、例えば工作機械１による工作作業時には、渦電流センサ１０に流す電流、すなわち発振回路６０の出力を、測定時よりも低減させて、渦電流センサ１０及び同調用回路４０の温度上昇を防止してもよい。このような非測定時における渦電流センサ１０からの検出信号は、例えばツールホルダ３の装着の有無のみを検出するためのモニタ程度にしか用いられないため、分解能の低い低電流による駆動で足りる。
【００６７】
さらに、図１に示すマイコン８を、図１１に示す第２実施例のように渦電流センサ１０やセンサ駆動回路２１等の回路制御を行うための低消費電流タイプの制御用マイコン８ａと、制御用マイコンが収集した測定データに基づきツールホルダ３の主軸への装着状態の異常を判定する演算用マイコン８ｂと、に分けて構成することとしてもよい。
そして、演算用マイコン８ｂは測定指令信号生成部６から測定指令信号が生成されたときにのみ起動することとして、演算用マイコン８ｂが消費する電力を節約することとしてもよい。
【００６８】
図１２は、図１に示す工作機械１の演算用マイコン８ｂの自動電源ＯＮ／ＯＦＦ機能を説明するフローチャートである。
ステップＳ１１及びＳ１２のループにおいて、制御用マイコン８ａは、測定指令信号生成部６からの測定指令信号の受信を待つ。一方、ステップＳ２１及びＳ２２においてのループ、演算用マイコン８ｂは、制御用マイコン８ａからの起動命令をスリープモードで待つ。
【００６９】
制御用マイコン８ａが測定指令信号生成部６から測定指令信号を受信すると、処理はＳ１３に進み、制御用マイコン８ａに起動命令を送信した後、ステップＳ１４にて、アンプユニット２０やその内部のセンサ駆動回路２１に通電して、渦電流センサ１０からの検出信号を検波回路７０を介して測定する。
【００７０】
一方、演算用マイコン８ｂは、制御用マイコン８ａから起動命令を受信すると、ステップＳ２３において起動を行い、ステップＳ２４にて内部のイニシャライズ処理を行った後、制御用マイコン８ａによって渦電流センサ１０からの検出信号の測定が終了するまで待機する。
制御用マイコン８ａは、測定が終了すると、ステップＳ１５において測定データを演算用マイコン８ｂに送信し、次の測定のための測定指令信号を待つためにステップＳ１１に戻る。
【００７１】
そして演算用マイコン８ｂは、ステップＳ２５において制御用マイコン８ａから送信された測定データを受信して、ステップＳ２６においてツールホルダ３の装着状態の異常を判定するための計算を行う。そしてステップＳ２７において判定結果を、表示装置やプリンタまたはネットワーク上に出力する。
そして、ステップＳ２１に戻って、次の起動命令の受信があるまでスリープモードで待機する。なお、ここで演算用マイコン８ｂは、スリープモードで待機するのではなく、完全にシャットダウンしてもよい。
【００７２】
上述の通り、本発明の工作機械１によって、渦電流センサ１０等の変位センサが破損した場合に、現場で容易に交換することが可能となる。しかしながら、変位センサ１０の破損を防止して交換作業そのものを低減するために、変位センサ１０の先端部に、異物衝突の際にその衝撃を回避するための保護ブロックを装着することが好適である。
図１３の（Ａ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの第１実施例の斜視図を示し、図１３の（Ｂ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの側断面図を示し、図１３の（Ｃ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの第２実施例の斜視図を示す。
【００７３】
図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、保護ブロック１４は、中空の柱状形状を有するブロックからなり、その中空部分に変位センサ１０の先端を収容することにより、変位センサ１０の先端に異物が衝突したときの衝撃を回避する。
変位センサ１０として上述の渦電流センサを使用する場合には、渦電流センサは金属との距離に応じてインピーダンス値が変化するセンサであるため、保護ブロック１４を非金属性の材料（例えばポリエーテル・エータル・ケトン（ＰＥＥＫ）などのプラスチックエンジニアなどの樹脂材料）によって形成する必要がある。
【００７４】
また、変位センサ１０の先端部は、工具２により加工されるワークから飛来する切り屑によって損傷を生じる場合もある。したがって図１３の（Ｃ）に示すように保護ブロック１４の先端部にもまたカバー１５を設けて、保護効果を増大させることも好適である。渦電流センサを使用する場合には、このカバー１５もまた、非金属材料を使用する。
また、渦電流センサ１０自身のカバー部材もまた、ＰＥＥＫなどのエンジニアプラスチックを使用して形成してもよい。
【００７５】
なお、上記渦電流センサ１０には、測定対象物である金属表面に渦電流を発生させるためのコイルが内蔵されているが、従来の渦電流センサ１０は、このコイルをボビンに電線を巻き取る方式で製造されており、巻き線ミスや巻きムラなどによって、渦電流センサの特性にばらつきを生じていた。したがって、本発明の工作機械１に使用される、渦電流センサ１０を、コイルと同等のインピーダンス応答が得られるようなパターンが施された配線板を用いて実現しても良い。このようなパターンを施す配線板としてはガラス基盤やフレキ基盤などを用いてもよい。
【００７６】
また、渦電流センサ１０をアクチュエータなどの駆動手段によって移動させ、ツールフランジ３Ｂとの距離を変更できるように工作機械１に取り付け、ツールフランジ３Ｂからの距離を変化させつつ、渦電流センサ１０からの検出信号を取得して、その結果を分析することにより、マイコン８により渦電流センサ１０やアンプユニット２０の良否判定を行うこととしてもよい。
【００７７】
図１に示す構成例では、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とをコネクタ１１により接続していたが、渦電流センサ１０のユニット自身に、発振回路や無線通信機能を持たせることにより、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とを無線にて接続することとしてもよい。また、測定指令信号生成部６とマイコン８との信号送受信も無線にて行うこととしてもよい。
また、アンプユニット２０は、図示しないパソコン等のコンピュータ装置との間の無線通信機能を備えることとしてよい。アンプユニット２０を無線ＬＡＮ環境に接続し、例えば不具合発生時、不具合情報を、社内の他の箇所（例えば事務室）にいる担当者の端末に自動的に送信する自動送信機能を付加することとしてもよい。
【００７８】
また、無線ＬＡＮ環境によりアンプユニット２０と接続されるパソコン（図示せず）を用いて、過去最近の測定データの履歴を収集し、常時保存及び更新してもよい。異常が発生したときにこの履歴を解析することにより原因の特定に役立てることとしてよい。
さらに、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とにそれぞれバーコード（２次元バーコード）を付加して、これらの組み合わせをバーコードにより管理してもよい。
【００７９】
渦電流センサ１０は、主軸４が取り付けられたヘッド５に複数設けてよい。例えば渦電流センサ１０を複数平行して設置する。このようにセンサを設置し、複数のセンサ間における検出値の差を求めることにより、ワークが傾いて装着されている場合にワークの姿勢を姿勢することが可能となり、またはワークの形状等の測定も可能となる。このように複数の渦電流センサ１０を設ける場合には、これらの複数のセンサにこれらの間で通信を可能とする通信機能を設けてもよい。
【００８０】
渦電流センサ１０やアンプユニット２０に温度センサを設けて、アナログ素子の温度上昇による測定値の変動をキャンセルしてもよい。このためマイコン８には、予め温度センサの各検出値とそのときの補正値とを、実験又は理論値から予め求めて記憶しておき、測定の際に温度センサの検出値を読み取って、この検出値に基づき過電流センサ１０から得た検出値を補正することとしてもよい。
【００８１】
マイコン８に音声識別機能を設け、アンプユニットの調整、測定、工具２の登録などの工作機械１の各種動作を、作業者の音声による指令により自動的に開始するように構成してもよい。また、マイコン８に音声出力機能を設け、渦電流センサ１０の取り付けの際のギャップ調整時に、現在のギャップ量を音声により作業者に通知することにより、取り付け作業を容易にしてもよい。
【００８２】
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明したが、本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に追記する。
【００８３】
（追記１）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記変位センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路であって、その内部インピーダンス定数がディジタル信号によって変更可能な同調用回路と、
前記同調用回路にディジタル信号を出力することにより、前記内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路と、
を備えることを特徴とする工作機械。
（追記２）
前記インピーダンス調整回路は、前記同調用回路の内部インピーダンス定数を調整して、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路を共振回路とすることを特徴とする追記１に記載の工作機械。
（追記３）
前記インピーダンス調整回路は、前記変位センサに現れる信号レベルを検出しながら前記同調用回路の内部インピーダンス定数を調整して、前記変位センサに現れる信号レベルを所定レベル以上とし、前記内部インピーダンス定数の変化に対する前記信号レベルの変化が所定値以下とすることを特徴とする追記１に記載の工作機械。
（追記４）
前記同調用回路は、複数のインピーダンス素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記５）
前記インピーダンス素子は、容量素子であることを特徴とする追記４に記載の工作機械。
（追記６）
前記同調用回路は、可変容量素子を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記７）
前記同調用回路は、積分回路を用いた容量性回路と、この容量性回路の容量を変更可能な可変抵抗素子と、を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記８）
前記同調用回路は、容量素子と、可変誘導素子を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記９）
前記可変誘導素子は、複数の誘導素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする追記８に記載の工作機械。
（追記１０）
前記可変誘導素子は、積分回路を用いた容量性回路と、この誘導性回路のインダクタンスを変更可能な可変抵抗素子と、を備える追記８に記載の工作機械。
（追記１１）
前記可変抵抗素子は、ディスクリートデバイスで構成されることを特徴とする追記７又は１０に記載の工作機械。
（追記１２）
前記発振回路を第１の発振回路とし、また該第１の発振回路から供給される前記交流信号を第１の交流信号とし、
前記同調用回路は、前記変位センサと前記第１の発振回路との間に接続され、
前記工作機械は、
前記第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を供給する第２の発振回路と、
前記第１の発振回路と前記同調用回路との間に接続され、前記第１の交流信号と前記第２の交流信号とを重畳して、この重畳信号を前記同調用回路に供給する重畳回路と、
前記同調用回路を介した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記可変抵抗素子の抵抗値を増減するフィードバック回路と、
をさらに備えることを特徴とする、追記７、１０又は１１に記載の工作機械。
（追記１３）
前記発振回路から供給される前記交流信号を第１の交流信号とし、
前記同調用回路は、前記変位センサと前記発振回路との間に接続され、
前記発振回路は、第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を、第１の交流信号に重畳して前記同調用回路に供給し、
前記工作機械は、
前記同調用回路を介した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記可変抵抗素子の抵抗値を増減するフィードバック回路と、
をさらに備えることを特徴とする、追記７、１０又は１１に記載の工作機械。
（追記１４）
前記インピーダンス調整回路は、前記発振回路の発振周波数を変えて、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整することを特徴とする追記１〜１３のいずか１項に記載の工作機械。
（追記１５）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記変位センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路と、
前記発振回路の発振周波数を調整して、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整するための、インピーダンス調整回路と、
を備えることを特徴とする工作機械。
（追記１６）
前記インピーダンス調整回路は、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路が共振回路となるように、前記発振回路の発振周波数を調整することを特徴とする追記１５に記載の工作機械。
（追記１７）
前記変位センサと前記同調用回路とは、着脱可能なコネクタにより接続されることを特徴とする追記１〜１６のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記１８）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに流す交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記変位センサに流れる前記交流信号のレベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路を備え、
前記変位センサと前記同調用回路とは、着脱可能なコネクタにより接続されることを特徴とする工作機械。
（追記１９）
前記変位センサと、前記ツールホルダのフランジ外周面との距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成手段と、
前記測定指令信号生成手段から、前記測定指令信号を受信するまで、前記変位センサへの前記交流信号の供給を停止する信号停止手段と、
を備えることを特徴とする追記１〜１８のいずれか一項に記載の工作機械。
（追記２０）
前記変位センサは渦電流センサであり、
前記工作機械は、可変誘導素子と、該可変誘導素子と前記渦電流センサとを切り替えるための切替器と、をさらに備えることを特徴とする追記１〜１９のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記２１）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインダクタンスが変化する渦電流センサと、前記渦連流センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記渦電流センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
可変誘導素子と、
該可変誘導素子と前記渦電流センサとを切り替えるための切替器と、
をさらに備える工作機械。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、回転軸を有する工作機械装置、特に、マシニングセンタ（以下、「ＭＣ」と略称でいう）等のツールホルダを使用する工作機械に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る工作機械の第１実施例の概略構成図である。
【図２】変位センサが接続されたセンサ駆動回路の第１構成例を示す構成図である。
【図３】図２に示す同調用回路の好適な調整状態を説明する図である。
【図４】渦電流センサの交換手順のフローチャートである。
【図５】図２に示すインピーダンス調整部による調整方法の説明図である。
【図６】（Ａ）は可変容量回路の第１構成例を示す図であり、（Ｂ）は可変容量回路の第２構成例を示す図であり、（Ｃ）は可変容量回路の第３構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は可変容量回路の第４構成例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の可変誘導素子の第１構成例を示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）の可変誘導素子の第２構成例を示す図である。
【図８】可変容量回路の第５構成例を示す図である。
【図９】センサ駆動回路の第２構成例を示す構成図である。
【図１０】センサ駆動回路の第３構成例を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る工作機械の第２実施例の概略構成図である。
【図１２】図１に示す工作機械の自動電源ＯＮ／ＯＦＦ機能を説明するフローチャートである。
【図１３】渦電流センサの保護ブロックの説明図である。
【図１４】ツールホルダの装着状態を示す断面図である。
【図１５】ツールホルダの装着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 工作機械
２ 工具
３ ツールホルダ
３Ｂ ツールフランジ
４ 主軸
１０ 変位センサ
１１ コネクタ
２０ アンプユニット
２１ センサ駆動回路
７０ 検波回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を有する工作機械装置において、ツールホルダの装着状態の異常を判定するために、ツールホルダまでの距離を測定する測定装置を調整する技術に関するものであり、特に、マシニングセンタ（以下、「ＭＣ」と略称でいう）等のツールホルダを使用する工作機械において、上記測定装置を自動的に調整可能とすることで、使用されるセンサを容易に交換可能な工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣ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。このＭＣにおいて、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。この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装置である。
【０００３】
図１４は、主軸４へツールホルダ３を装着した状態を示す断面図である。同図に示されるように、ツールホルダ３は、円錐状の嵌合部３Ａを有しており、この嵌合部３Ａを主軸４に形成された円錐状の被嵌合部４Ａに嵌合させて装着される。
【０００４】
この手順は、以下のようになる。軸杆９０を右方に引っ張ることにより、これに伴ってボール保持体９１及びボール９２が移動する。ボール９２の移動により、プルスタッド（ドローイングボルト）９３が引っ張られ、これによって、ツールホルダ３の円錐状の嵌合部３Ａが主軸４の円錐状の被嵌合部４Ａに押し付けられる。この押し付けられた圧力により、嵌合部３Ａが被嵌合部４Ａと密着して装着（チャッキング）がなされる。
【０００５】
図１５は、工具２を把持するツールホルダ３の装着状態を示す説明図である。通常は、ツールホルダ３の装着が適正になされ、同図の（Ａ）に示されるような状態となる。ところが、同図の（Ｂ）に示されるように、この嵌合部分に切り屑９４などが付着すると、軸が曲がって装着される。そして、この状態で加工を行うと、工具２に振れが発生し、ワークの加工精度が低下するという欠点がある。
【０００６】
このようなツールホルダ３のチャックミスの有無を自動で検出する技術として、ツールホルダ３のツールフランジ３Ｂまでの距離を、渦電流センサなどの変位センサにより測定し、この測定データに基づいて、ツールホルダ３の主軸４への装着状態の異常を判定する提案が、本願出願人によりなされている（例えば、下記特許文献１〜４）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７６１４５
【特許文献２】特開２００４−４２２０８
【特許文献３】特開２００３−３３４７４２
【特許文献４】特開２００２−２００５４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜４に開示される異常判定方法では、ツールフランジ３Ｂまでの距離に応じて変位センサのインピーダンスが変化するので（例えば、渦電流センサではインダクタンスが変化する）、交流信号を変位センサに印可してこの変位センサに現れる信号の電圧レベルの変化を検出することにより、ツールフランジ３Ｂまでの距離を測定する。
【０００９】
変位センサに交流信号を印可するために、交流信号を発生させる発振回路と、変位センサを含んで構成される電気回路を交流信号に対する共振回路とするために変位センサに接続される同調用回路と、を含むアンプユニットが使用される。
変位センサは、その種類、形式及び個体差により内部インピーダンス特性が異なる。このため、アンプユニットを個々の変位センサと組み合わせて使用する際には、その変位センサの内部インピーダンス特性に応じて、同調用回路の内部インピーダンス定数を調整する必要がある。
【００１０】
しかし、従来、同調用回路の調整を作業現場で作業員が行うことは非常に困難であったため、すでに組み合わせ調整された同じ変位センサと同じアンプユニットを使用していた。このため、変位センサを破損した場合には、破損した変位センサと併せてアンプユニットも交換する必要があり不経済であった。
【００１１】
また、従来の工作機械では、センサヘッドとアンプユニットの設置場所が異なるため、アンプユニットに接続されたセンサヘッドを工作機械から取り外すことは困難であった。
【００１２】
さらに、従来の工作機械では、出荷時の変位センサとアンプユニットの組み合わせのままで使用しているため、個々の変位センサに対するアンプユニットのインピーダンス特性を評価する手段を設けていなかった。このため、例えば出荷時に組み合わせられていた変位センサと異なる他の変位センサと間において、その組み合わせが適正であるか否かの評価ができなかった。
【００１３】
上記目的に鑑み、本発明は、工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、ツールホルダとの距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサにアンプユニットから交流信号を印可し、変位センサに現れる信号レベルに基づき、ツールホルダの主軸への装着状態を判定する工作機械において、変位センサが接続されたアンプユニットの同調を現場において容易に可能とすることにより、現場における変位センサの交換を可能にし、これにより変位センサの破損により生じる修理コストを低減することを目的とする。
また、本発明は、変位センサとを容易に取り外し、変位センサの交換を容易にすることをも目的とする。
さらに、本発明は、変位センサとアンプユニットとの組み合わせの適否を評価可能とすることをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明による工作機械は、変位センサに接続されて変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路の内部インピーダンス定数をディジタル信号によって変更できるように構成し、この同調用回路にディジタル信号を出力して内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路を、備える。
【００１５】
また、本発明による工作機械は、変位センサに同調用回路を接続し、発振回路の発振周波数を調整して変位センサと同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整するためのインピーダンス調整回路を、備える。
【００１６】
さらに、本発明による工作機械は、変位センサと、上記同調用回路が設けられるアンプユニットが、着脱可能なコネクタにより接続される。
【００１７】
さらにまた、本発明による工作機械は、変位センサとして渦電流センサを備え、さらに可変誘導回路と、この可変誘導回路と渦電流センサとを切り替えるための切替器と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
アンプユニット内の同調用回路の内部インピーダンス定数を外部からディジタル信号によって変更できるように構成することにより、コンピュータやマイコン等のディジタル信号処理手段で変更することが可能となる。これによって、アンプユニットの同調を、ディジタル信号処理手段により実行可能な調整アルゴリズムに従って自動的に行うことが可能となる。したがって、アンプユニットを交換することなく、変位センサのみを現場で容易に交換することが可能となる。
また、同様に発振回路の発振周波数を調整して、変位センサと同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整することにより、アンプユニットの同調を自動的に行うことが可能となる。なお、上記同調用回路は、ディジタル信号だけでなく、アナログ信号によってインピーダンス定数の切り替えを行うように構成されてもよい。
【００１９】
同調用回路と変位センサとを着脱可能なコネクタにより接続することにより、変位センサのみを現場で容易に交換することが可能となる。
また、可変誘導回路と渦電流センサとを切り替えることにより、この可変誘導回路のインダクタンスを変化させて、渦電流センサをシミュレーションすることが可能となる。したがって、仕様上接続可能な変位センサの特性範囲が既知であれば可変誘導回路を使用して、その変位センサと、アンプユニットとの組み合わせの適否を評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明に係る工作機械の第１実施例の概略構成図である。工作機械１は、ＡＴＣ装置により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ＭＣである。
以下、本発明をＭＣの例に沿って説明するが、本発明はこれに限られず、ツール着脱機能がある工作機械であれば広く適用することが可能である。例えばタッピングや複合旋盤のような工作機械でもよいし、必ずしもＡＴＣ機能がなくともよい。
【００２１】
工作機械１は、工具（ツール）２が取り付けられたツールホルダ３を装着するための主軸４と、ツールホルダ３のツールフランジ３Ｂの外周面との距離を測定するための、本発明に係るセンサヘッドである変位センサ１０と、変位センサ１０から入力される信号を解析し距離情報へ変換するためのアンプユニット２０と、を備えて構成される。
【００２２】
変位センサ１０としては、渦電流センサのような、測定対象との間の距離にしたがってインピーダンスが変化するセンサが使用される（以下、例として、変位センサ１０は渦電流センサであるとして説明を行うが、本発明に使用される変位センサ１０はこれに限られず、本発明のセンサヘッド１０及びアンプユニット２０は、組み合わせ調整が必要なインピーダンス測定型システムであればよい。例えば変位センサ１０として静電容量型のセンサを使用してもよい）。変位センサ１０は、主軸４が取り付けられたヘッド５にブラケットを介して取り付けられる。
【００２３】
アンプユニット２０は、変位センサに交流信号（励磁信号）を供給するためのセンサ駆動回路２１と、変位センサに現れる信号レベルを検出するための検波回路７０と、検波回路７０によって検出した測定データを収集し、その測定データを受信してそのデータを分析することによりツールホルダ３の主軸１への装着状態の異常を判定し、その結果を工作機械１の数値制御（ＮＣ）を行うＮＣ制御装置９へ出力するマイコン８と、を備えて構成される。
【００２４】
さらに、アンプユニット２０のセンサ駆動回路２１は、変位センサ１０に交流信号を供給する発振回路６０と、変位センサ１０と発振回路６０との間に接続されて、交流信号に対して変位センサ１０とともに共振回路を成すための、本発明に係るインピーダンス回路である同調用回路４０と、同調用回路４０の内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路５０と、を備えている。
【００２５】
検波回路７０は、変位センサに現れる信号電圧を整流する整流回路と、整流された信号の高周波成分を取り除き直流成分を取り出すためのフィルタ回路７２と、フィルタ回路７２を通過したアナログ電圧信号をディジタル信号に変換するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）７３とを備えて構成されており、変位センサに現れる交流の信号電圧の振幅値を示すディジタル信号を生成してマイコン８へ送信する。なお、マイコン８がＡ／Ｄ変換機能を有している場合はＡＤＣ７３は不要である。また、本項と同様の処理を行えるアナログ回路で代用してもよい。
【００２６】
図２は、変位センサ１０が接続されたセンサ駆動回路２１の第１構成例を示す構成図である。同調用回路４０は、発振回路６０及び変位センサ１０と並列に接続される可変容量回路Ｃ１と、発振回路６０及び変位センサ１０と直列に接続される可変容量回路Ｃ２とを備えている。
【００２７】
渦電流センサ１０は、金属物であるツールホルダ３のツールフランジ３Ｂの外周面までの距離に応じてそのインダクタンス値が変化する。したがって発振回路６０により交流信号が供給されると、ツールフランジ３Ｂの外周面までの距離に応じて渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルが変化するので、この電圧レベルの変化を検波回路７０を介してマイコン８にて読み取り、ツールフランジ３Ｂの外周面までの距離を測定する。なお、ツールホルダの材質は、空気中と異なる磁性を有するものであれば、金属でなくともよい。
【００２８】
そして、同調用回路４０は、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルを所望の検出精度で検出するために、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路を、発振回路６０から印可される交流信号に対して共振させる（同調する）ために用いられる。
通常、同調用回路４０の内部インピーダンスは、図３に示すように、渦電流センサ１０の周囲に金属が無い状態にして（すなわちツールフランジ３Ｂの外周面までの距離＝∞の状態にして）、そのときに、そのときに、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶが距離に対して最大値または最小値となって共振し、かつそのときの電圧レベルが所望の電圧レベルの範囲（Ｖ１〜Ｖ２）になるように調整される。
なお、調整時は周辺金属が無い状態以外でもよい。例えば所定の金属ブロックを取り付けて調整を行ってもよい。また、調整時の電圧レベルはｄ＝∞時に最大でなくてもよい。例えばあるギャップ時に最大となるように調整してもよい。また、距離や調整容量の微分係数により調整してもよい。さらに、センサ駆動回路２１の内部回路の構成によっては、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶの調整ポイントを最大値に限らず、最小値やある特定の電圧時としてもよい。
【００２９】
そこで、本発明では、可変容量回路Ｃ１及びＣ２を、これらの素子の外部から入力されるディジタル信号によって、その容量値を制御できるように構成する。そして、インピーダンス調整部５０は、以下に説明する調整アルゴリズムに従って、可変容量回路Ｃ１及びＣ２へ出力するディジタル信号の値を変更することにより、これら可変容量回路Ｃ１及びＣ２の各々の容量値を変更する。なお、以下の説明において、インピーダンス調整部５０が可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更するために出力するディジタル信号を、「容量値制御信号」とよぶことがある。また、容量値をアナログ信号で調整する場合も同様にインピーダンス調整部５０が可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更するためのアナログ信号を「容量値制御信号」とよぶ。
【００３０】
以下、図４及び図５を参照して、インピーダンス調整部５０による可変容量回路Ｃ１及びＣ２の各々の容量値の調整動作について説明する。図４は、渦電流センサ１０の交換手順のフローチャートであり、図５は、インピーダンス調整部５０による調整方法の説明図である。
【００３１】
まず、ステップＳ１において、渦電流センサ１０の測定コイル部分である先端部だけをアンプユニット２０から取り外し、新しく取り付ける渦電流センサ１０の先端部を取り付けて、予め用意した測定環境の中に設置する。
ステップＳ２において、渦電流センサ１０の周囲に金属がない状態にする。本ステップによりツールフランジ３Ｂの外周面までの距離＝∞の状態が作られる。
【００３２】
この状態で、インピーダンス調整部５０は、電圧測定器５１によって渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶを測定する（ステップＳ３）。
ステップＳ４において、インピーダンス調整部５０は、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路が共振状態にあるか否かを判定する。
例えば、インピーダンス調整部５０は、それまでに可変容量回路Ｃ１を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から、今回測定した電圧レベルＶの値が最大値や最小値であるか否かを判定する（電圧レベルＶの値が最大値及び最小値のいずれであるかを判定するかは、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路の回路構成に因る）。
従って、インピーダンス調整部５０は、可変容量回路Ｃ１を変化させて測定した電圧レベルＶの変化率が所定値以下であるか、予め回路が共振状態にあるときに測定されると予想される電圧レベルＶの変化率の所定範囲であるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ４における判定の結果、回路が共振状態にある場合は、処理はステップＳ６に進み、回路が共振状態にない場合は、ステップＳ５にて、インピーダンス調整部５０は可変容量回路Ｃ１に容量値指示用のディジタル信号を出力することによりその容量値を変更して回路が共振状態となるまで、ステップＳ３〜ステップＳ５を繰り返す。図５は、可変容量回路Ｃ１に伴う電圧レベルＶの変化を示すグラフである。可変容量回路Ｃ１は、上記ステップＳ３〜Ｓ５によって回路が共振状態となる場合の容量Ｃｒ１に調整される。
【００３４】
ステップＳ６において、電圧レベルＶの値が所定の範囲の電圧Ｖ１〜Ｖ２となるか否かを判定する。ステップＳ６における判定の結果、電圧レベルＶの値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２となる場合は、処理はステップＳ８に進む。
電圧レベルＶの値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２でない場合は、インピーダンス調整部５０は、ステップＳ７にて可変容量回路Ｃ２に容量値指示用のディジタル信号を出力することによりその容量値を変更し、電圧レベルＶの値の値が所定の範囲Ｖ１〜Ｖ２になるまで、ステップＳ３〜ステップＳ７を繰り返す。このとき、可変容量回路Ｃ２の値が変化することにより回路の共振状態が変わるため、可変容量回路Ｃ２の値が変化する度にステップＳ３〜ステップＳ５が繰り返される。
なお、ステップＳ６において、電圧レベルＶの値が所定の範囲内Ｖｔ１〜Ｖｔ２となるか否かを判定する代わりに、それまでに可変容量回路Ｃ２を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から今回測定した電圧レベルＶの値が最大値であるか否かを判定することにより、可変容量回路Ｃ２の変化について電圧レベルＶの値が最大値となるように、可変容量回路Ｃ２を調整してもよい。
あるいは、それまでに可変容量回路Ｃ２を変化させて測定した電圧レベルＶの履歴から今回測定した電圧レベルＶの値が最小値であるか否かを判定することにより、可変容量回路Ｃ２の変化について電圧レベルＶの値が最小値となるように、可変容量回路Ｃ２を調整してもよい。電圧レベルＶの値を最大値及び最小値のいずれに調整するかは、渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路の回路構成に因る。
【００３５】
ステップＳ８において、後段の回路すなわち検波回路７０で、渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶの振れ幅及び指示値を適切なディジタル信号に変換するために、マイコン８は、検波回路７０のＡＤＣ７３等の利得及びオフセット調整を行う。
上記ステップＳ１〜Ｓ８によって調整が終了後、ステップＳ９において、インピーダンス調整部５０は、ステップＳ３〜Ｓ７で定めた可変容量回路Ｃ１及びＣ２の値（又は可変容量回路Ｃ１及びＣ２に出力）を記憶しておき、マイコン８は、ステップＳ８で定めた利得及びオフセットの値を記憶する。
【００３６】
このような動作を実現するインピーダンス調整部５０は、上記調整アルゴリズムを実現するソフトウェアを実行するためのマイコン、並びにソフトウェアや上記Ｃ１、Ｃ２を記憶するためのメモリ素子で構成可能であり、またはこれらを内蔵したマイコンなどによって構成することも可能である。
【００３７】
また、ステップＳ２において、渦電流センサ１０の周囲に金属がない状態にするのに変えて、渦電流センサ１０から所定の距離に既知の形状の金属を設置するとともに、ステップＳ４において、可変容量回路Ｃ１を、回路が共振状態となる場合の容量Ｃｒ１に調整する代わりに、可変容量回路Ｃ１を、微分値（ｄＶ／ｄＣ１）が所定の値以下となる容量Ｃｒ２に調整してもよい。
【００３８】
また、発振回路６０に、プログラマブル波形発生器のような発振周波数を自由に設定できる発振回路を使用してもよい。そして、インピーダンス調整部５０は、可変容量回路Ｃ１又はＣ２の容量を調整するのに代えて、発振回路６０の発振周波数を変更することにより、渦電流センサ１０及び同調用回路４０のインピーダンスを調整して、渦電流センサ１０と同調用回路４０とから成る回路を共振状態に調整し、または渦電流センサ１０に現れる信号の電圧レベルＶを調整してもよい。
【００３９】
このように、インピーダンス調整部５０が、センサ駆動回路２１の同調用回路４０の調整を自動的に行うことにより、従来出荷時にのみ行っていた渦電流センサ１０とアンプユニット２０の同調のための調整作業を現場で行うことを可能とする。これによりアンプユニット２０の交換を伴うことなく、渦電流センサ１０のみを現場で交換することが可能となる。
【００４０】
図１に戻り、本発明の工作機械１では、アンプユニット２０の交換を伴うことなく、渦電流センサ１０のみを交換することが可能となるため、アンプユニット２０の同調用回路４０と渦電流センサ１０とは、容易に着脱可能なコネクタ構造により接続されている。
【００４１】
また、従来は、渦電流センサ１０とアンプユニット２０の同調のための調整作業を現場で行うことが困難であったために、渦電流センサ１０とアンプユニット２０との間を延長ケーブルにて接続することができなかった。これは延長ケーブルの接続によりインピーダンス特性が変わってしまうためである。
本発明の工作機械１では、延長ケーブルの接続によって渦電流センサ１０と同調用回路４０とを含む回路のインピーダンスが変わってしまっても、インピーダンス調整部５０によって自動的にアンプユニット２０の同調用回路４０の調整を行うことができる。このため、コネクタ１１のセンサ側端１２と、アンプユニット側端１３との間を、延長ケーブルでつなぐことも可能である。
【００４２】
このようなコネクタ１１としては、ＩＰ６８のような防水・防塵性の優れたコネクタを使用することが好適であり、可能であれば水等の液体中でも使用可能なコネクタが好適である。また使用される現場の環境に応じて耐薬品性・耐クーラント性のコネクタを使用することも好適である。また図１に示すように、コネクタ１１を、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とを接続するケーブル途中に設ける場合には、ケーブルが引っ張られることにより、渦電流センサ１０の取り付け位置に誤差が生じることのないように、コネクタ１１を工作機械１のスピンドル部等の固定部分に固定するのが好適である。
【００４３】
なお、図２に示す同調用回路４０の構成は例示であり、これに限定されるものではない。したがって同調用回路４０は、変位センサ１０と発振回路６０との間に接続されて、内部インピーダンス定数の値を調整することにより、発振回路６０が生じる交流信号に対して変位センサ１０とともに共振回路を成すことが可能な回路であればいかなる構成で実現してもよい。
【００４４】
なお、発振回路６０が生じる交流信号は、正弦波信号、方形波信号、鋸波信号などの様々な交流信号を採用することが可能である。または、発振回路６０として、アナログ発振回路を使用してもよく、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）などのディジタル発振回路を使用してもよい。
【００４５】
以下図６〜図７を参照して、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２を実現する回路構成例を説明する。図６の（Ａ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第１構成例を示し、図６の（Ｂ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第２構成例を示し、図６の（Ｃ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第３構成例を示す。また、図７の（Ａ）は、可変容量回路Ｃ１、Ｃ２の第４構成例を示し、図７の（Ｂ）は、（Ａ）の可変誘導素子の第１構成例を示し、図７の（Ｃ）は、（Ａ）の可変誘導素子の第２構成例を示す。
【００４６】
図６の（Ａ）に示すように、可変容量素子は、並列に接続された複数の容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…Ｃ１ｎと、これらを選択的に接続するためのアナログスイッチＡＳＷとから構成してよい。このとき、各容量素子の値を例えばＣ１１＝１０ｐＦ、Ｃ１１＝２０ｐＦ、Ｃ１３＝４０ｐＦ…Ｃ１ｎ＝１０×２(n-1)ｐＦとし、アナログスイッチＡＳＷの各接点のＯＮ／ＯＦＦ動作をインピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号により制御することにより可変容量素子の値をディジタル的に変更することが可能である。
【００４７】
なお、可変容量素子の抵抗成分への影響を低減するために、アナログスイッチＡＳＷには、各接点抵抗が約１０Ω以下の低い抵抗値を有するものを使用することが好適である。ただし、並列に接続される各容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…Ｃ１ｎのうち、比較的小さな容量値の容量素子に接続される接点については、低い接点抵抗のアナログスイッチを使用しなくともよい。すなわち、大きな容量値の容量素子のみに低い接点抵抗のアナログスイッチを使用することとしてもよい。これは容量が小さければ抵抗値に換算するインピーダンス値が大きくなるため、アナログスイッチＡＳＷの接点抵抗が影響しなくなるためである。また、アナログスイッチＡＳＷには、機械的なリレー素子を用いてもよい。また、可変容量回路Ｃ１及びＣ２には、値が切り替え可能なキャパシタやインダクタを用いてもよい。
【００４８】
また、可変容量回路は、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような積分回路を用いた仮想容量回路によっても実現可能である。これらの仮想容量回路では、可変抵抗素子Ｒｖの値をインピーダンス調整部５０によって変更することにより、可変容量回路の容量値を変更することが可能である。
【００４９】
さらに、可変容量回路は、図７の（Ａ）に示すように容量値固定の容量素子Ｃと、可変誘導素子Ｌｖとを組み合わせて実現することも可能である。可変誘導素子Ｌｖは、図７の（Ｂ）に示すように、並列に接続された複数の宇誘導素子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３…Ｌ１ｎと、これらを選択的に接続するためのアナログスイッチＡＳＷとから構成してよい。アナログスイッチＡＳＷの各接点のＯＮ／ＯＦＦ動作をインピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号により制御することにより可変容量素子の値をディジタル的に変更することが可能となる。
なお、可変誘導素子の抵抗成分への影響を低減するために、アナログスイッチＡＳＷには、各接点抵抗が約１０Ω以下の低い抵抗値を有するものを使用することが好適である。ただし、並列に接続される各容量素子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３…Ｌ１ｎのうち、比較的大きな値の素子に接続される接点については、低い接点抵抗のアナログスイッチを使用しなくともよい。
【００５０】
また、可変誘導素子Ｌｖは、図７の（Ｃ）に示すような積分回路を用いた仮想誘導回路によっても実現可能である。これらの仮想誘導回路では、可変抵抗素子Ｒｖの値をインピーダンス調整部５０によって変更することにより、可変誘導素子のインダクタンス値を変更することが可能である。
【００５１】
また、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）、並びに図７の（Ｃ）において、積分回路に含まれる可変抵抗素子Ｒｖを、ＦＥＴやバイポーラトランジスタやアナログフォトカプラ等のディスクリートデバイスによって実現することとしてよい。図８は、図６の（Ｂ）に示す可変容量回路の可変抵抗素子ＲｖにＪＦＥＴを使用した場合の、可変容量素子の第５構成例を示す図である。図６の（Ｃ）に示す可変容量素子及び図７の（Ｃ）に示す可変誘導素子においても同様に構成することが可能である。
【００５２】
図８に示す構成例では、ＪＦＥＴであるディスクリートデバイスＱのゲート電極Ｇに、インピーダンス調整部５０から出力されるディジタル信号に応じた入力信号を印加することにより、ソースＳ−ドレインＤ間の抵抗値を、ディジタル信号に応じて変更することが可能となる。
しかし、このようにディスクリートデバイスを可変抵抗素子として使用する場合には、ディスクリートデバイスの温度などの要因によってその抵抗値が変動しやすく、その影響で可変容量回路の容量値が変動してしまうおそれがある。
したがって、この場合にはセンサ駆動回路２１を図９に示すように構成し、ディスクリートデバイスの抵抗値の変動を補償する補償回路を設けることが望ましい。
【００５３】
図９は、センサ駆動回路２１の第２構成例を示す構成図である。図９において、可変容量回路Ｃ１及びＣ２には、図６の（Ｂ）もしくは（Ｃ）の可変容量素子、又は図７の（Ｃ）の可変誘導素子を有する可変容量素子が用いられ、その可変抵抗素子Ｒｖには、図８を参照して説明したようにディスクリートデバイスが使用されている。
【００５４】
また、センサ駆動回路２１には、渦電流センサ１０に印加する交流信号を生成し供給するための第１発振回路６１と、この第１発振回路６１により生成される第１交流信号と異なる周波数の第２交流信号を生成し供給するための第２発振回路６２と、第１交流信号と第２交流信号とを重畳して、この重畳信号を同調用回路４０に供給する重畳回路６３と、をさらに備える。なお、第１発振回路６１及び第２発振回路６２を、上記ＤＤＳにて実現することにより、これら第１発振回路６１及び第２発振回路６２を、同一の発振回路にて構成することとしてもよい。
【００５５】
さらに、センサ駆動回路２１には、上記重畳信号をフィルタリングして第１交流信号のみを抽出して渦電流センサ１０に印可するための第１フィルタ回路５２を備え、また第１フィルタ回路５２によるフィルタリング前の重畳信号から第１交流信号のみを抽出して検波回路７０及び上記電圧測定器５１に出力する第２フィルタ回路５３と、を備える。この第２フィルタ回路５３の働きによって、第２交流信号による検波回路７０及び電圧測定器５１の検出電圧への影響が除去される。
【００５６】
さらに、センサ駆動回路２１には、第１フィルタ回路５２によるフィルタリング前の重畳信号から第２交流信号のみをモニタ信号として抽出する第３フィルタ回路５４を備える。第１フィルタ回路５２及び第３フィルタ回路５４の働きによって、渦電流センサ１０のインダクタンスの変動が、第３フィルタ回路５４から抽出されるモニタ信号に影響を及ぼすことが回避され、モニタ信号の信号電圧レベルは、可変容量回路Ｃ１及びＣ２のインピーダンス定数のみに依存することになる。
【００５７】
そして、抽出されたモニタ信号は、比較器５５及び５６によって、インピーダンス調整部５０から可変容量回路Ｃ１及びＣ２へ出力される容量値制御信号とそれぞれ比較され、この比較結果を示す信号によって、可変容量回路Ｃ１及びＣ２の容量値を変更させる。このように、モニタ信号の信号レベルに基づき、可変容量回路Ｃ１及びＣ２内の可変抵抗素子Ｒｖの抵抗値を増減するフィードバック回路を構成することにより、可変抵抗素子Ｒｖの抵抗値は、可変容量回路Ｃ１及びＣ２のインピーダンス定数が一定となるように制御され、ディスクリートデバイスの抵抗値の変動が補償される。なお、例えば、温度等の外部環境により不必要に抵抗値が変動した場合にも、本回路の構成を用いることにより、ディスクリートデバイスの抵抗値を安定させることができる。
【００５８】
図１０は、センサ駆動回路２１の第３構成例を示す構成図である。本構成例では、センサ駆動回路２１は、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）と同様に構成された可変誘導素子２２を備え、さらにこの可変誘導素子２２と渦電流センサ１０とを切り替えて、同調用回路４０に接続するための切換器２３を備えている。可変誘導素子２２のインダクタンス値の設定及び切換器２３の切り替え制御は、センサ・同調回路検査部２４により行われる。
【００５９】
センサ・同調回路検査部２４は、切換器２３により可変誘導素子２２を同調用回路４０に接続する。この状態で既知の渦電流センサ１０とツールフランジ３Ｂなどの金属物とのギャップを変えたとき渦電流センサ１０のインダクタンス変化を、可変誘導素子２２を用いてシミュレートし、この渦電流センサ１０と同調用回路４０との組み合わせの良否を評価する。
【００６０】
例えば、センサ・同調回路検査部２４を、メモリ素子等の記憶手段を備えて構成し、この記憶手段に、センサ駆動回路２１に接続される既知の渦電流センサ１０のインダクタンス特性、すなわち、渦電流センサ１０と金属との間の間隔を変えて測定した各インダクタンス値を予め入力し記憶しておく。
そして、切換器２３により可変誘導素子２２を同調用回路４０に接続し、可変誘導素子２２の値を記憶された渦電流センサ１０のインダクタンス特性に従って変化させる。このときの電圧測定器５１の出力を検出することにより、既知の渦電流センサ１０と同調用回路４０との組み合わせの良否を判定することが可能となる。
【００６１】
また、センサ・同調回路検査部２４は、既知のインダクタンス特性にしたがって、同調用回路４０に接続された可変誘導素子２２のインダクタンス値を変動させたときの電圧測定器５１の出力の変化と、実際の渦電流センサ１０を同調用回路４０に接続して金属物とのギャップを変化させながら検出した電圧測定器５１の出力の変化と、を比較することにより、実際の渦電流センサ１０のインダクタンス特性を評価することも可能である。
なお、本実施例では、センサ・同調回路検査部２４とインピーダンス調整部５０とを別個のブロックにて分けて表記したが、これらは１つのＭＣＵとして構成してもよい。
【００６２】
図１に戻り、検出回路７０によって検出される信号レベルは、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０などの温度上昇や、その他渦電流センサ１０のセンサヘッド、アンプユニット２０に通電させることに伴う、これらの内部のアナログ素子のインピーダンス定数の変化の影響を受ける。この影響により、センサヘッドとアンプユニットとの間の調整に支障をきたすことがある。この影響を防止するためには、ツールホルダ３の装着状態の異常を判定するときだけ渦電流センサ１０及びアンプユニット２０へ通電し、それ以外のときには通電を停止して、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０などの温度上昇を防止することが望ましい。
【００６３】
そこで、工作機械１は、渦電流センサ１０とツールホルダ３のフランジ外周面３Ｂとの距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成部６を設ける。この測定指令信号生成部は、作業者による渦電流センサ１０の交換が終了したときに、自動的に測定指令信号を生成する。
【００６４】
生成された測定指令信号は、インターフェース回路（Ｉ／Ｏ）を介してマイコン８に入力され、マイコン８は、この測定指令信号を受信したときだけ渦電流センサ１０及びアンプユニット２０への通電を行い、それ以外の場合には、渦電流センサ１０及びアンプユニット２０への通電を停止する。
【００６５】
なお、マイコン８は、この測定指令信号を受信しない間にアンプユニット２０全体への通電を停止する代わりに、発振回路６０による交流信号の供給のみを停止することとしてもよい。これにより同調用回路４０及び渦電流センサ１０への交流信号の供給が停止して、これらの温度上昇を防止することが可能となる。上述のＤＤＳでは、交流信号の出力停止及び再開を瞬時に行うことができるため、発振回路６０としてＤＤＳを使用することが好適である。
【００６６】
また、測定指令信号を受信しない非測定時の間、例えば工作機械１による工作作業時には、渦電流センサ１０に流す電流、すなわち発振回路６０の出力を、測定時よりも低減させて、渦電流センサ１０及び同調用回路４０の温度上昇を防止してもよい。このような非測定時における渦電流センサ１０からの検出信号は、例えばツールホルダ３の装着の有無のみを検出するためのモニタ程度にしか用いられないため、分解能の低い低電流による駆動で足りる。
【００６７】
さらに、図１に示すマイコン８を、図１１に示す第２実施例のように渦電流センサ１０やセンサ駆動回路２１等の回路制御を行うための低消費電流タイプの制御用マイコン８ａと、制御用マイコンが収集した測定データに基づきツールホルダ３の主軸への装着状態の異常を判定する演算用マイコン８ｂと、に分けて構成することとしてもよい。
そして、演算用マイコン８ｂは測定指令信号生成部６から測定指令信号が生成されたときにのみ起動することとして、演算用マイコン８ｂが消費する電力を節約することとしてもよい。
【００６８】
図１２は、図１に示す工作機械１の演算用マイコン８ｂの自動電源ＯＮ／ＯＦＦ機能を説明するフローチャートである。
ステップＳ１１及びＳ１２のループにおいて、制御用マイコン８ａは、測定指令信号生成部６からの測定指令信号の受信を待つ。一方、ステップＳ２１及びＳ２２においてのループ、演算用マイコン８ｂは、制御用マイコン８ａからの起動命令をスリープモードで待つ。
【００６９】
制御用マイコン８ａが測定指令信号生成部６から測定指令信号を受信すると、処理はＳ１３に進み、制御用マイコン８ａに起動命令を送信した後、ステップＳ１４にて、アンプユニット２０やその内部のセンサ駆動回路２１に通電して、渦電流センサ１０からの検出信号を検波回路７０を介して測定する。
【００７０】
一方、演算用マイコン８ｂは、制御用マイコン８ａから起動命令を受信すると、ステップＳ２３において起動を行い、ステップＳ２４にて内部のイニシャライズ処理を行った後、制御用マイコン８ａによって渦電流センサ１０からの検出信号の測定が終了するまで待機する。
制御用マイコン８ａは、測定が終了すると、ステップＳ１５において測定データを演算用マイコン８ｂに送信し、次の測定のための測定指令信号を待つためにステップＳ１１に戻る。
【００７１】
そして演算用マイコン８ｂは、ステップＳ２５において制御用マイコン８ａから送信された測定データを受信して、ステップＳ２６においてツールホルダ３の装着状態の異常を判定するための計算を行う。そしてステップＳ２７において判定結果を、表示装置やプリンタまたはネットワーク上に出力する。
そして、ステップＳ２１に戻って、次の起動命令の受信があるまでスリープモードで待機する。なお、ここで演算用マイコン８ｂは、スリープモードで待機するのではなく、完全にシャットダウンしてもよい。
【００７２】
上述の通り、本発明の工作機械１によって、渦電流センサ１０等の変位センサが破損した場合に、現場で容易に交換することが可能となる。しかしながら、変位センサ１０の破損を防止して交換作業そのものを低減するために、変位センサ１０の先端部に、異物衝突の際にその衝撃を回避するための保護ブロックを装着することが好適である。
図１３の（Ａ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの第１実施例の斜視図を示し、図１３の（Ｂ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの側断面図を示し、図１３の（Ｃ）に変位センサ１０の先端を保護するための保護ブロックの第２実施例の斜視図を示す。
【００７３】
図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、保護ブロック１４は、中空の柱状形状を有するブロックからなり、その中空部分に変位センサ１０の先端を収容することにより、変位センサ１０の先端に異物が衝突したときの衝撃を回避する。
変位センサ１０として上述の渦電流センサを使用する場合には、渦電流センサは金属との距離に応じてインピーダンス値が変化するセンサであるため、保護ブロック１４を非金属性の材料（例えばポリエーテル・エータル・ケトン（ＰＥＥＫ）などのプラスチックエンジニアなどの樹脂材料）によって形成する必要がある。
【００７４】
また、変位センサ１０の先端部は、工具２により加工されるワークから飛来する切り屑によって損傷を生じる場合もある。したがって図１３の（Ｃ）に示すように保護ブロック１４の先端部にもまたカバー１５を設けて、保護効果を増大させることも好適である。渦電流センサを使用する場合には、このカバー１５もまた、非金属材料を使用する。
また、渦電流センサ１０自身のカバー部材もまた、ＰＥＥＫなどのエンジニアプラスチックを使用して形成してもよい。
【００７５】
なお、上記渦電流センサ１０には、測定対象物である金属表面に渦電流を発生させるためのコイルが内蔵されているが、従来の渦電流センサ１０は、このコイルをボビンに電線を巻き取る方式で製造されており、巻き線ミスや巻きムラなどによって、渦電流センサの特性にばらつきを生じていた。したがって、本発明の工作機械１に使用される、渦電流センサ１０を、コイルと同等のインピーダンス応答が得られるようなパターンが施された配線板を用いて実現しても良い。このようなパターンを施す配線板としてはガラス基盤やフレキ基盤などを用いてもよい。
【００７６】
また、渦電流センサ１０をアクチュエータなどの駆動手段によって移動させ、ツールフランジ３Ｂとの距離を変更できるように工作機械１に取り付け、ツールフランジ３Ｂからの距離を変化させつつ、渦電流センサ１０からの検出信号を取得して、その結果を分析することにより、マイコン８により渦電流センサ１０やアンプユニット２０の良否判定を行うこととしてもよい。
【００７７】
図１に示す構成例では、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とをコネクタ１１により接続していたが、渦電流センサ１０のユニット自身に、発振回路や無線通信機能を持たせることにより、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とを無線にて接続することとしてもよい。また、測定指令信号生成部６とマイコン８との信号送受信も無線にて行うこととしてもよい。
また、アンプユニット２０は、図示しないパソコン等のコンピュータ装置との間の無線通信機能を備えることとしてよい。アンプユニット２０を無線ＬＡＮ環境に接続し、例えば不具合発生時、不具合情報を、社内の他の箇所（例えば事務室）にいる担当者の端末に自動的に送信する自動送信機能を付加することとしてもよい。
【００７８】
また、無線ＬＡＮ環境によりアンプユニット２０と接続されるパソコン（図示せず）を用いて、過去最近の測定データの履歴を収集し、常時保存及び更新してもよい。異常が発生したときにこの履歴を解析することにより原因の特定に役立てることとしてよい。
さらに、渦電流センサ１０とアンプユニット２０とにそれぞれバーコード（２次元バーコード）を付加して、これらの組み合わせをバーコードにより管理してもよい。
【００７９】
渦電流センサ１０は、主軸４が取り付けられたヘッド５に複数設けてよい。例えば渦電流センサ１０を複数平行して設置する。このようにセンサを設置し、複数のセンサ間における検出値の差を求めることにより、ワークが傾いて装着されている場合にワークの姿勢を姿勢することが可能となり、またはワークの形状等の測定も可能となる。このように複数の渦電流センサ１０を設ける場合には、これらの複数のセンサにこれらの間で通信を可能とする通信機能を設けてもよい。
【００８０】
渦電流センサ１０やアンプユニット２０に温度センサを設けて、アナログ素子の温度上昇による測定値の変動をキャンセルしてもよい。このためマイコン８には、予め温度センサの各検出値とそのときの補正値とを、実験又は理論値から予め求めて記憶しておき、測定の際に温度センサの検出値を読み取って、この検出値に基づき過電流センサ１０から得た検出値を補正することとしてもよい。
【００８１】
マイコン８に音声識別機能を設け、アンプユニットの調整、測定、工具２の登録などの工作機械１の各種動作を、作業者の音声による指令により自動的に開始するように構成してもよい。また、マイコン８に音声出力機能を設け、渦電流センサ１０の取り付けの際のギャップ調整時に、現在のギャップ量を音声により作業者に通知することにより、取り付け作業を容易にしてもよい。
【００８２】
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明したが、本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に追記する。
【００８３】
（追記１）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記変位センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路であって、その内部インピーダンス定数がディジタル信号によって変更可能な同調用回路と、
前記同調用回路にディジタル信号を出力することにより、前記内部インピーダンス定数を調整するインピーダンス調整回路と、
を備えることを特徴とする工作機械。
（追記２）
前記インピーダンス調整回路は、前記同調用回路の内部インピーダンス定数を調整して、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路を共振回路とすることを特徴とする追記１に記載の工作機械。
（追記３）
前記インピーダンス調整回路は、前記変位センサに現れる信号レベルを検出しながら前記同調用回路の内部インピーダンス定数を調整して、前記変位センサに現れる信号レベルを所定レベル以上とし、前記内部インピーダンス定数の変化に対する前記信号レベルの変化が所定値以下とすることを特徴とする追記１に記載の工作機械。
（追記４）
前記同調用回路は、複数のインピーダンス素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記５）
前記インピーダンス素子は、容量素子であることを特徴とする追記４に記載の工作機械。
（追記６）
前記同調用回路は、可変容量素子を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記７）
前記同調用回路は、積分回路を用いた容量性回路と、この容量性回路の容量を変更可能な可変抵抗素子と、を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記８）
前記同調用回路は、容量素子と、可変誘導素子を備える追記１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記９）
前記可変誘導素子は、複数の誘導素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする追記８に記載の工作機械。
（追記１０）
前記可変誘導素子は、積分回路を用いた容量性回路と、この誘導性回路のインダクタンスを変更可能な可変抵抗素子と、を備える追記８に記載の工作機械。
（追記１１）
前記可変抵抗素子は、ディスクリートデバイスで構成されることを特徴とする追記７又は１０に記載の工作機械。
（追記１２）
前記発振回路を第１の発振回路とし、また該第１の発振回路から供給される前記交流信号を第１の交流信号とし、
前記同調用回路は、前記変位センサと前記第１の発振回路との間に接続され、
前記工作機械は、
前記第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を供給する第２の発振回路と、
前記第１の発振回路と前記同調用回路との間に接続され、前記第１の交流信号と前記第２の交流信号とを重畳して、この重畳信号を前記同調用回路に供給する重畳回路と、
前記同調用回路を介した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記可変抵抗素子の抵抗値を増減するフィードバック回路と、
をさらに備えることを特徴とする、追記７、１０又は１１に記載の工作機械。
（追記１３）
前記発振回路から供給される前記交流信号を第１の交流信号とし、
前記同調用回路は、前記変位センサと前記発振回路との間に接続され、
前記発振回路は、第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を、第１の交流信号に重畳して前記同調用回路に供給し、
前記工作機械は、
前記同調用回路を介した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記可変抵抗素子の抵抗値を増減するフィードバック回路と、
をさらに備えることを特徴とする、追記７、１０又は１１に記載の工作機械。
（追記１４）
前記インピーダンス調整回路は、前記発振回路の発振周波数を変えて、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整することを特徴とする追記１〜１３のいずか１項に記載の工作機械。
（追記１５）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記変位センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路と、
前記発振回路の発振周波数を調整して、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路のインピーダンスを調整するための、インピーダンス調整回路と、
を備えることを特徴とする工作機械。
（追記１６）
前記インピーダンス調整回路は、前記変位センサと前記同調用回路とから成る回路が共振回路となるように、前記発振回路の発振周波数を調整することを特徴とする追記１５に記載の工作機械。
（追記１７）
前記変位センサと前記同調用回路とは、着脱可能なコネクタにより接続されることを特徴とする追記１〜１６のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記１８）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインピーダンスが変化する変位センサと、前記変位センサに流す交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記変位センサに流れる前記交流信号のレベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
前記変位センサに接続されて、前記変位センサとともに共振回路を成すための同調用回路を備え、
前記変位センサと前記同調用回路とは、着脱可能なコネクタにより接続されることを特徴とする工作機械。
（追記１９）
前記変位センサと、前記ツールホルダのフランジ外周面との距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成手段と、
前記測定指令信号生成手段から、前記測定指令信号を受信するまで、前記変位センサへの前記交流信号の供給を停止する信号停止手段と、
を備えることを特徴とする追記１〜１８のいずれか一項に記載の工作機械。
（追記２０）
前記変位センサは渦電流センサであり、
前記工作機械は、可変誘導素子と、該可変誘導素子と前記渦電流センサとを切り替えるための切替器と、をさらに備えることを特徴とする追記１〜１９のいずれか１項に記載の工作機械。
（追記２１）
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動してワークを加工する工作機械であって、前記主軸に装着したツールホルダのフランジ外周面との距離に応じてインダクタンスが変化する渦電流センサと、前記渦連流センサに交流信号を供給する発振回路と、を備え、前記交流信号が印加された前記渦電流センサに現れる信号レベルから、前記ツールホルダの前記主軸への装着状態の異常を判定する工作機械において、
可変誘導素子と、
該可変誘導素子と前記渦電流センサとを切り替えるための切替器と、
をさらに備える工作機械。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、回転軸を有する工作機械装置、特に、マシニングセンタ（以下、「ＭＣ」と略称でいう）等のツールホルダを使用する工作機械に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る工作機械の第１実施例の概略構成図である。
【図２】変位センサが接続されたセンサ駆動回路の第１構成例を示す構成図である。
【図３】図２に示す同調用回路の好適な調整状態を説明する図である。
【図４】渦電流センサの交換手順のフローチャートである。
【図５】図２に示すインピーダンス調整部による調整方法の説明図である。
【図６】（Ａ）は可変容量回路の第１構成例を示す図であり、（Ｂ）は可変容量回路の第２構成例を示す図であり、（Ｃ）は可変容量回路の第３構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は可変容量回路の第４構成例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の可変誘導素子の第１構成例を示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）の可変誘導素子の第２構成例を示す図である。
【図８】可変容量回路の第５構成例を示す図である。
【図９】センサ駆動回路の第２構成例を示す構成図である。
【図１０】センサ駆動回路の第３構成例を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る工作機械の第２実施例の概略構成図である。
【図１２】図１に示す工作機械の自動電源ＯＮ／ＯＦＦ機能を説明するフローチャートである。
【図１３】渦電流センサの保護ブロックの説明図である。
【図１４】ツールホルダの装着状態を示す断面図である。
【図１５】ツールホルダの装着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 工作機械
２ 工具
３ ツールホルダ
３Ｂ ツールフランジ
４ 主軸
１０ 変位センサ
１１ コネクタ
２０ アンプユニット
２１ センサ駆動回路
７０ 検波回路
【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に装着し、該主軸を回転駆動して被加工物を加工する工作機械であって、前記被加工物との距離を検出するセンサヘッドと、前記センサヘッドから入力される信号に基づき距離情報を生成するアンプユニットと、により構成された変位検出手段を備える工作機械において、
前記変位検出手段は、前記センサヘッドと前記アンプユニットとの間のチューニングを自動で行うことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記センサヘッドは、前記被加工物との距離に応じてインピーダンスが変化することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記センサヘッドは、前記被加工物との距離に応じてインダクタンスが変化することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記アンプユニットは、前記センサヘッドに印加する交流信号を供給する発振回路と、インピーダンス回路と、を備え、
前記センサヘッドと前記インピーダンス回路とからなる共振回路を構成して、前記センサヘッドのインピーダンス変化に基づき前記被加工物の変位を検出する請求項２に記載の工作機械。
【請求項５】
前記アンプユニットは、前記インピーダンス回路として可変インピーダンス回路を備え、前記センサヘッドが検出するインピーダンスと、前記可変インピーダンス回路とが共振するように、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを自動的に調整すること、を特徴とする請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記アンプユニットは、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスの自動調整を行うインピーダンス調整回路をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路は、ディジタル信号によってそのインピーダンスが可変制御されることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記インピーダンス調整回路は、前記可変インピーダンス回路にディジタル信号を出力して、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記インピーダンス調整回路は、前記センサヘッドが所定の検出状態に置かれた際に前記センサヘッドから検出されるインピーダンスに基づいて、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項６に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記インピーダンス調整回路は、前記センサヘッドから、該センサヘッドのインピーダンスに応じて検出される電気信号に基づいて、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項９に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記インピーダンス調整回路は、前記電気信号が所定の条件を満たすように、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記電気信号は電圧信号であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記アンプユニットは、前記可変インピーダンス回路の内部インピーダンス定数を変更することにより、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記可変インピーダンス回路は、複数のインピーダンス素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記インピーダンス素子は、容量素子であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
前記発振回路及び前記交流信号を、それぞれ第１の発振回路及び第１の交流信号とし、
前記アンプユニットは、
前記第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を供給する第２の発振回路と、
前記第１の交流信号及び第２の交流信号を重畳して、この重畳信号を前記インピーダンス回路に供給する重畳回路と、
前記インピーダンス回路を経由した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、を備え、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記インピーダンス回路のインピーダンス定数を補償する補償回路と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の工作機械。
【請求項１７】
前記センサヘッドと前記アンプユニットとを着脱可能に接続するコネクタを、さらに備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記センサヘッドと、前記ツールホルダのフランジ外周面との距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成手段と、
前記測定指令信号生成手段から前記測定指令信号を受信するまで、前記センサヘッドへの前記交流信号の供給を停止する信号停止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１】
工具が取り付けられたツールホルダを主軸に装着し、該主軸を回転駆動して被加工物を加工する工作機械であって、前記被加工物との距離を検出するセンサヘッドと、前記センサヘッドから入力される信号に基づき距離情報を生成するアンプユニットと、により構成された変位検出手段を備える工作機械において、
前記変位検出手段は、前記センサヘッドと前記アンプユニットとの間のチューニングを自動で行うことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記センサヘッドは、前記被加工物との距離に応じてインピーダンスが変化することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記センサヘッドは、前記被加工物との距離に応じてインダクタンスが変化することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記アンプユニットは、前記センサヘッドに印加する交流信号を供給する発振回路と、インピーダンス回路と、を備え、
前記センサヘッドと前記インピーダンス回路とからなる共振回路を構成して、前記センサヘッドのインピーダンス変化に基づき前記被加工物の変位を検出する請求項２に記載の工作機械。
【請求項５】
前記アンプユニットは、前記インピーダンス回路として可変インピーダンス回路を備え、前記センサヘッドが検出するインピーダンスと、前記可変インピーダンス回路とが共振するように、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを自動的に調整すること、を特徴とする請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記アンプユニットは、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスの自動調整を行うインピーダンス調整回路をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路は、ディジタル信号によってそのインピーダンスが可変制御されることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記インピーダンス調整回路は、前記可変インピーダンス回路にディジタル信号を出力して、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記インピーダンス調整回路は、前記センサヘッドが所定の検出状態に置かれた際に前記センサヘッドから検出されるインピーダンスに基づいて、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項６に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記インピーダンス調整回路は、前記センサヘッドから、該センサヘッドのインピーダンスに応じて検出される電気信号に基づいて、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項９に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記インピーダンス調整回路は、前記電気信号が所定の条件を満たすように、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する請求項１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記電気信号は電圧信号であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記アンプユニットは、前記可変インピーダンス回路の内部インピーダンス定数を変更することにより、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記可変インピーダンス回路は、複数のインピーダンス素子と、その１つ又は複数を選択して前記変位センサに接続可能なスイッチと、を備えることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記インピーダンス素子は、容量素子であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
前記発振回路及び前記交流信号を、それぞれ第１の発振回路及び第１の交流信号とし、
前記アンプユニットは、
前記第１の交流信号と異なる周波数の第２の交流信号を供給する第２の発振回路と、
前記第１の交流信号及び第２の交流信号を重畳して、この重畳信号を前記インピーダンス回路に供給する重畳回路と、
前記インピーダンス回路を経由した前記重畳信号から、前記第２の交流信号をモニタ信号として抽出するモニタ信号抽出回路と、を備え、
前記モニタ信号の信号レベルに基づき、前記インピーダンス回路のインピーダンス定数を補償する補償回路と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の工作機械。
【請求項１７】
前記センサヘッドと前記アンプユニットとを着脱可能に接続するコネクタを、さらに備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記センサヘッドと、前記ツールホルダのフランジ外周面との距離の測定を指令する測定指令信号を生成する測定指令信号生成手段と、
前記測定指令信号生成手段から前記測定指令信号を受信するまで、前記センサヘッドへの前記交流信号の供給を停止する信号停止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の工作機械。
【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】
【公開番号】特開２００６−３２０９７９（Ｐ２００６−３２０９７９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４４２４４（Ｐ２００５−１４４２４４）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【出願人】（５９８０６０３５０）株式会社東精エンジニアリング (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【出願人】（５９８０６０３５０）株式会社東精エンジニアリング (33)
【Ｆターム（参考）】
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