被加工ワーク検出用無線装置
【課題】被加工ワークのクランプ状態をエアー配管や信号配線を用いずに検出可能とすること。
【解決手段】本被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置した構成。
【解決手段】本被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置した構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る被加工ワーク検出用無線装置は、被加工ワークが所定の位置に配置されているかを検出した信号を無線で送受信することができるようにした装置である。
【０００２】
本発明の装置は、上記位置を被加工ワークの加工基準位置としこの加工基準位置に従い加工工具を数値制御して被加工ワークを加工する機械加工装置等に適用することができる。
【０００３】
また、本発明の装置は、被加工ワークを回転させながら加工する機械加工装置に配設されて該被加工ワークを所要位置でクランプするためのワーククランプ装置等に適用することができる。
【背景技術】
【０００４】
被加工ワークを研削や切削機械加工装置等の機械加工装置で加工する場合、被加工ワークをその機械加工装置の加工基準に適合した位置にクランプする必要がある。そのクランプのためにワーククランプ装置が用いられる。
【０００５】
被加工ワークには、自動車用レシプロエンジンを一例にとれば、カム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の部分がある。このような被加工ワークに研削加工を、数値データやプログラムに従い加工制御する機械加工装置が提案されている。（特許文献１参照）。
【０００６】
このような機械加工装置を用いて被加工ワークを加工する場合、被加工ワークをクランプする上記ワーククランプ装置には、被加工ワークの着座位置にエアー流出口を設け、このエアー流出口にエアー配管の一端側を連通接続すると共にエアー配管の他端側をエアー供給源に連通接続し、このエアー配管を介してエアー供給源から所定圧力のエアーをエアー流出口に流し込んで、エアー流出口からエアーの漏れが生じているか否かを圧力センサで検出することにより、被加工ワークのクランプ状態を判定するようにしたものがある。（特許文献２参照）。
【０００７】
しかしながら、機械加工装置での機械加工で生じた加工屑が、ワーククランプ装置に付着したり堆積したりして、被加工ワークをワーククランプ装置から取り外した後、加工屑がエアー流出口からエアー配管内に侵入しやすく、エアー流出口を塞ぐ可能性がある。このような可能性は被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。また、エアー配管を塞いでいる加工屑を清掃する作業が頻繁に要求されてしまい、作業コストが高くつく。さらに、エアー配管を上記ワーククランプ装置内に引き回し設置する必要があるから配管コストが高くつく上、そのエアー配管のメンテナンスのためのコストも高くつく。さらには、ワーククランプ装置を被加工ワークと共に一体回転させる必要があるので、加工前はエアーを供給（オン）して被加工ワークの着座状態を検出し、加工中はエアー供給を停止（オフ）する必要があり、エアー供給のオンオフ制御が複雑となる。さらには、加工中はエアーの供給をオフすると、被加工ワークが正常な着座位置に存在しているはずであるのに実際は正常な着座位置からずれた位置でクランプされた状態で加工されてしまう可能性があり、このことも被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。
【０００８】
そこで、本出願人は、鋭意研究した結果、ワーククランプ装置に従来一般の近接センサを設置することを考えた。近接センサは、被加工ワークに非接触の状態で被加工ワークの着座状態を検出することができるものと考えられる。
【０００９】
しかしながら、従来一般の近接センサではその検出出力を出力するために信号配線が必要であり、被加工ワークと共に一体回転するワーククランプ装置に近接センサを取り付けたのでは、上記信号配線が難しい。例えば、信号配線をワーククランプ装置側と近接センサ出力を受信処理して機械加工装置のサーボモータ制御を行う制御側とで分割配線し、分割した信号配線間をスリップリングで摺接させる方式がある。
【００１０】
このような方式は、機械加工装置が多数台数になると、機械加工装置設置床面上に多数の信号配線が引き回されてしまう、等により好ましくない。
【特許文献１】特開２００２−１０３２１９（２００２年４月９日公開）
【特許文献２】特開平７−４０１６９（１９９５年２月１０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本出願人はさらに研究を重ね、信号配線を要する近接センサではなく、その信号を無線で送信することができる無線近接センサを開発した。
【００１２】
しかしながら、無線近接センサの場合では、信号配線で信号を送信せず、無線で送信するために、同一機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、複数の機械加工装置内部に無線近接センサを配置した場合でも、無線近接センサそれぞれからの信号電波の相互干渉が問題となる。
【００１３】
したがって、本発明により解決すべき課題は、被加工ワークのクランプ状態をエアー配管や信号配線を用いずに検出可能とするとともに、上記信号電波の相互干渉が起こらないかまたは起こりにくい無線近接センサならびにその無線近接センサを用いたワーククランプ装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の好適な一態様は、上記無線近接センサを、被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含み、これらが樹脂製の密封筐体に収納して構成することである。
【００１６】
本発明の好適な一態様は、上記送信アンテナを平面アンテナとすることである。
【００１７】
本発明の好適な一態様は、上記無線近接センサを、機械加工装置に配設されて被加工ワークを加工基準位置に固定し機械加工時に被加工ワークと一体回転するワーククランプ装置に配置して、被加工ワークの加工基準位置の検出に係る信号を電波送信することである。
【００１８】
本発明の好適な一態様は、上記ワーククランプ装置を、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとで構成し、上記無線近接センサを、上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納することである。
【００１９】
非接触検出部は、その検出方式に限定されるものではなく、電磁誘導方式型、静電容量方式、磁気方式、超音波方式、光電方式、その他の検出方式を含むことができる。
【００２０】
無線近接センサには、物体の存在位置を連続的に検出することができるセンサだけでなく、物体がある距離内に近づいたときにオンまたはオフするセンサ装置も含むことができる。
【００２１】
上記電波の送受信形態や送受信周波数は、特に限定しない。
【００２２】
本発明では、非接触検出部や処理部等に電源を供給する形態は特に限定しないが、例えば筐体内に電池搭載室を設け、この電池搭載室に搭載した電池で無線送信部等に電源を供給するようにして電源供給のための電源ケーブルの配線を省略可能としてもよい。
【００２３】
本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサを機械加工装置における被加工ワークの加工基準位置に組み込んで使用すると、その無線近接センサの非接触検出部により被加工ワークが加工基準位置にセットされているかを当該被加工ワークに接触することなく検出することができる。そして、その非接触検出部の検出出力を無線近接センサの処理部により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサの送信アンテナから送信することができる。
【００２４】
そのため、被加工ワークの加工基準位置でのセット状態を検出するために、従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。
【００２５】
以上から本発明の被加工ワーク検出用無線装置に係る無線近接センサを機械加工装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。
【００２６】
また、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサの非接触検出部の検出出力を電波送信することができるので、上記検出出力を出力させる信号配線が必要で無くなる。
【００２７】
以上において、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置したので、例えば同一の機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、送信電波の相互干渉が起こらせないかまたは起こりにくくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の被加工ワーク検出用無線装置は、無線近接センサにより被加工ワークの検出に係る信号を電波送信する一方、その無線近接センサ内蔵の送信アンテナを機械加工装置の非回転部分に取り付けた受信アンテナに近接配置したので、例えば被加工ワークのクランプ状態等をエアー配管を配管したり、信号配線を用いたりせずに、しかも安価な方式で検出することができ、被加工ワークの検出に係る信号の配線を引き回して制御装置等に出力する必要がなくなる等、多数の機械加工装置が集約配置された工場等では特に好ましい。
【００２９】
さらに、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、送信アンテナと受信アンテナとを近接配置したので、例えば同一の機械加工装置内部等での、他の電波との相互干渉が起こらないかまたは起こりにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１に機械加工装置とこの機械加工装置に用いる実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置の概略構成を示す。
【００３１】
同図を参照して、この機械加工装置では、図示略のベッド上に配置されたテーブル２が移動モータ４によりｘ方向に摺動可能に配置されている。
【００３２】
テーブル２上に回転主軸６，８が対向配置されている。
【００３３】
両回転主軸６，８の対向面からワーククランプ装置１０，１２が突設されている。
【００３４】
被加工ワーク１４はその被加工面がｘ方向に直径が一定である長い円筒面状をなす丸棒である。この被加工ワーク１４はその両軸端が両ワーククランプ装置１０，１２にそれぞれクランプされて軸線ｃ１回りに回転主軸６，８と一体回転可能になっている。
【００３５】
回転主軸６は主軸モータ１５により回転駆動させられる。
【００３６】
実施の形態の被加工ワーク１４は理解の都合で被加工ワーク１４を上記で説明するが、本発明が対象とする被加工ワーク１４は上記形状に限定されず、外周面のプロフィールが偏心カム軸のような非円形であったり、長手方向に凹凸、あるいは円錐形状、等を含む。例えば自動車用レシプロエンジンにおけるカム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の形状を有するものを被加工ワーク１４に適用することができる。
【００３７】
加工工具の一例である回転砥石１６は砥石モータ２１により軸線ｃ２回りに回転駆動される。回転砥石１６の外周部分に砥石が装着されており、この砥石により被加工ワーク１４の外周面である被加工面に研削等の加工が施される。
【００３８】
テーブル２０は図示略の上記ベッド上に配置されたモータ１８によりｙ方向に駆動されるようになっている。回転砥石１６は、このテーブル２０によりｙ方向に自在に進退して被加工ワーク１４を加工することが可能になっている。
【００３９】
被加工ワーク１４の両軸端それぞれのワーククランプ装置１０，１２には無線近接センサ２２，２４が内蔵されている。無線近接センサ２２，２４を被加工ワーク１４の両軸端側に配置する必要は必ずしもなく一方の軸端側にのみ無線近接センサ２２または２４を配置してもよい。ただし、被加工ワーク１４のクランプ位置ずれ検出の場合は近接センサ装置２２，２４を被加工ワーク１４の両軸端側に配置する必要がある。
【００４０】
両無線近接センサ２２，２４は、被加工ワーク１４に接触しないで被加工ワーク１４の軸端におけるクランプ状態をそれぞれ検出してその検出に係るそれぞれのセンサデータを後述する内蔵送信アンテナにより無線で無線受信機２６，２８に送信する構成になっている。
【００４１】
この被加工ワーク１４は、ワーククランプ装置１０，１２により機械加工装置における加工基準位置に適合した位置で加工中はそのクランプ状態を維持されることが必要である。
【００４２】
そのため、被加工ワーク１４の両軸端がワーククランプ装置１０，１２で加工基準位置に適合した位置でクランプされているか否かのセンサデータが加工開始前において無線近接センサ２２，２４それぞれから無線受信機２６，２８に送信されるようになっている。
【００４３】
無線近接センサ２２，２４それぞれのセンサデータは両無線受信機２６，２８で受信させる必要は必ずしもなく、一方の無線受信機２６，２８に受信させてもよい。
【００４４】
これは無線近接センサ２２，２４それぞれのセンサデータには送信ＩＤコードが含まれているので、いずれの無線近接センサ２２，２４からのセンサデータであるかを判定することができるからである。
【００４５】
従来では、加工中はエアー供給源からのエアー供給は停止されているため、ワーク台座のエアー流出口のエアー流出によるエアー配管内圧力の変化を圧力センサで検出することはできず、被加工ワーク１４に対する加工中では被加工ワーク１４はワーククランプ装置１０，１２で正しい位置にクランプされているものとして被加工ワーク１４に加工を施さざるを得なかった。
【００４６】
あるいは、エアー流出口を被加工ワーク１４が位置ずれする方向に複数配置し、被加工ワーク１４のクランプ位置の位置ずれに応じたエアー配管内の圧力変化から被加工ワーク１４のクランプ状態を判定することも可能であるが、連続的な位置ずれの検出はできず、また、複数のエアー流出口を設ける必要があるので、ワーク台座の加工コストが高くつく。
【００４７】
これに対して実施の形態では、ワーク台座に単に近接センサ２２，２４を内蔵させるだけでよく、ワーク台座の加工コストはさほど高くつくものとはならない。
【００４８】
こうして両無線受信機２６，２８それぞれが受信したセンサデータは制御装置３０に入力される。この制御装置３０はプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により構成することができる。制御装置３０は、ＣＰＵ、メモリ等を有し、ＣＰＵは、無線受信機２６，２８からのセンサデータを監視しつつ、メモリに記憶されている制御プログラムに従いモータ等の駆動回路３２を駆動して被加工ワーク１４に対する加工を制御するようになっている。
【００４９】
この制御プログラムはシーケンスプログラムで構成し、被加工ワーク１４に対して種々の加工を実施する場合、ＰＬＣは無線受信機２６，２８からのセンサデータ以外に、図外のセンサ、アクチュエータ等からなる各種の入出力機器３１に接続されて、予め格納されたシーケンスプログラムを実行しながら機械加工装置内の被加工ワーク１４の加工に対するシーケンス制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、上記メモリに例えば被加工ワーク１４の加工プロフィールデータを記憶させ、ＣＰＵをこの加工プロフィールデータに従い、テーブル２，２０の移動を制御させ、被加工ワーク１４に対して任意の加工を施すと共に、ワーククランプ装置１０，１２に内蔵した無線近接センサ２２，２４からのセンサデータに基づいて被加工ワーク１４が加工プロフィールの加工基準位置にクランプされているかを検出しつつ被加工ワーク１４に対する加工を施すようにしてもよい。
【００５１】
図２を参照してワーククランプ装置１０，１２内における無線近接センサ２２，２４の設置を説明する。図２は図１のＡ−Ａ線断面構成を示す。ただし、図２中に示す無線近接センサ２２の内部構造の詳細は略し、回路ブロックを模式的に示している。
【００５２】
まず、無線近接センサ２２の設置について説明する。ワーククランプ装置１０は、ワーククランプ３４と、ワーク台座３６とを備える。ワーク台座３６にはセンサ取り付け部として無線近接センサ２２の設置用凹部３８が形成されている。無線近接センサ２２はこの凹部３８内に収納設置される。
【００５３】
上記無線近接センサ２２は、内部が密封された樹脂製筐体４２を有し、この筐体４２内部に、被加工ワーク１４に非接触で該被加工ワーク１４のクランプ状態を検出する非接触検出部４４と、上記検出に係るセンサデータを無線で送信するためのデータ形態に処理する信号処理部４６と、上記信号処理部４６からのセンサデータを無線送信する送信アンテナ４８と、を内蔵している。
【００５４】
筐体４２の樹脂材は、耐熱性を有し強度も高い樹脂が好ましく、この樹脂には例えば、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート系やポリエチレンナフタレート系等含む）、ポリスルホン系、ポリカーボネート系、ナイロン系、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂がある。
【００５５】
図３を参照してワーク台座３６上での被加工ワーク１４のクランプ状態を説明する。図３（ａ）に被加工ワーク１４がその回転中心点Ｏ１がワーク台座３６上の設置点Ｏ２から図示左側にずれてワーククランプ３４でクランプされている場合を示し、図３（ｂ）に一致してクランプされている場合を示し、図３（ｃ）に図示右側にずれてクランプされている場合を示す。
【００５６】
図４にワーク台座３６上での被加工ワーク１４のワーク位置での無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出レベルを示す。図４で横軸に被加工ワーク１４のワーク台座３６上におけるワーク位置をとり、縦軸に無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出信号のレベルをとる。
【００５７】
無線近接センサ２２の非接触検出部４４は、被加工ワーク１４が図３（ａ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルａのセンサデータを出力し、図３（ｂ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルで最大のレベルｂのセンサデータを出力し、図３（ｃ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルｃのセンサデータを出力する。
【００５８】
以上の検出レベルのデータを含むセンサデータが無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信される。このセンサデータは無線受信機２６により受信され、制御装置３０に入力される。制御装置３０はそのセンサデータから被加工ワーク１４がワーク台座３６に対して図３（ａ）や図３（ｃ）で示す位置に位置ずれしている場合では、例えば、テーブル２０の移動量や、あるいは回転砥石１６による加工速度、加工時間等を制御（サーボ制御等）したり、あるいは、テーブル２を図示略の上記ベッド上に配置されたテーブル上の移動モータ１８でｙ方向に移動制御（サーボ制御等）したりする。これによって、被加工ワーク１４に対して回転砥石１６により正常に加工することができるようになる。
【００５９】
図５を参照して実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置を構成する無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信と、この送信電波を受信する無線受信機２６の受信アンテナ２６ａとを説明する。図５（ａ）は図２に対応する断面図、図５（ｂ）は図１の図中左側のワーククランプ装置１０を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図である。
【００６０】
無線近接センサ２２の送信アンテナ４８は平面アンテナで構成されている。
【００６１】
無線受信機２６の受信アンテナ２６ａは機械加工装置の非回転部位である例えばワーク移動テーブル２上に立設した受信アンテナ固定部２ａの下面に固定配置する。２６ｂは受信アンテナ２６ａの配線である。受信アンテナ固定部２ａは図解の都合で図１にはその図示を略している。送信アンテナ４８と受信アンテナ２６ａとの対向離隔距離は極めて短く設定されている。
【００６２】
無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信電波ＴＥは、当該送信アンテナ４８に距離的に極めて近い受信アンテナ２６ａに向けて高い指向性をもって放射される。そのため、その無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信電波ＴＥが低電力で送信されても受信アンテナ２６ａでその送信電波ＴＥを受信することができると同時に、その送信電波ＴＥは弱いのでその周囲に配置した他の受信アンテナではその送信電波を受信されず電波の相互干渉を起こさずに済むようになる。
【００６３】
その結果、無線近接センサ２２の送信に要する電力消費を低減することができ、また、電波の相互干渉を起こさないので、周囲の機械加工装置やその他の機器、機械等に対して悪影響を及ぼさずに済むので好ましい。
【００６４】
なお、無線近接センサ２２と受信アンテナ２６ａとの周囲に図示を略するが電波遮蔽構造物を配置して他の無線近接センサからの送信電波との相互干渉をより効果的に遮断ないし抑制するようにしてもよい。
【００６５】
図６を参照して無線近接センサ２２の構成をさらに詳しく説明する。無線近接センサ２２の筐体４２は一例として円筒形状であり、その一端側開口には、コップ形状のキャップ５０が装着され、このキャップ５０の中に、フェライトコア５２が配置されている。フェライトコア５２には検出コイル５４が巻回されている。これらは無線近接センサ２２のセンサヘッドを構成することができる。検出コイル５４はその近傍に被加工ワーク１４が存在すると、検出コイル５４と被加工ワーク１４との電磁誘導作用により検出コイル５４の抵抗成分やインダクタンス成分が変化（検出コイル５４のＱ値が変化）する。これにより検出コイルは非接触検出部の一部を構成する。キャップ５０の開口側には基板５６が配置されている。この基板５６の裏面側には回路部品５８が搭載されている。基板５６は、フェライトコア５２の背面側と内装支持基板６０とで支持されている。
【００６６】
基板５６の平坦表面に送信アンテナ４８が図７で示すようにループアンテナ形状で形成されている。この送信アンテナ４８の配置位置は特に限定されるものではなく、凹部３８に配置された場合、受信アンテナ２６ａに向けて送信電波ＴＥを効率的に放射することに都合が良い位置に配置することが好ましい。そのため、基板５６とは別途のアンテナ設置専用基板を設け、この専用基板の、ループアンテナを形成した基板表面の向きを調整するようにしてもよい。
【００６７】
筐体４２の他端側内周面は電池搭載室６４とされ、この電池搭載室６４に一次電池や二次電池等の各種の電池６６が搭載可能になっている。ワーククランプ装置１０から電源が供給される場合はこの電池搭載室６４は設ける必要がない。
【００６８】
筐体４２の他端側は開口しており、この開口はねじ込み式キャップ６８により閉塞されるようになっている。キャップ６８の内面には電池６６の接点を与えるスプリング７０が設けられている。電池６６は、交換可能であると共に、このキャップ６８の締め付け装着により、そのプラスとマイナス側両接点が非接触検出部４４や信号処理部４６を構成する回路部品５８に対する電源供給ラインに接続され、電池電源を回路部品５８に供給することができるようになっている。
【００６９】
筐体４２はキャップ６８によりその開口を閉塞された状態でその内部が気密封止される構造になっている。この場合、キャップ６８に図示略のＯリングを装着してもよい。また筐体４２の内部には好ましくは耐クーラント（冷却水）のため樹脂が充填されてもよい。
【００７０】
図８を参照して、無線近接センサ２２の回路構成を説明する。無線近接センサ２２は、回路として、上記した非接触検出部４４と、信号処理部４６と、送信アンテナ４８と、を備える。上記非接触検出部４４と信号処理部４６には電池６６電源が供給される。
【００７１】
非接触検出部４４は、上記した検出コイル５４と、発振部７２と、検波部７４と、出力部７６とを有する。発振部７２は検出コイル５４のＱの変化により発振振幅や発振周波数が変化する。高周波型にあっては、発振部７２の発振振幅を検波部７４で検出し、この検波部７４の検出出力に応じて被加工ワーク１４の存在や近接を検出することができる。この検出の結果であるセンサデータを出力部７６から信号処理部４６に出力する。
【００７２】
信号処理部４６は、センサデータの演算やその他の制御をするＣＰＵ７８と、他の無線近接センサを識別するＩＤコードやその他のデータを記憶しているＲＡＭ８０と、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ８２とからなるマイクロコンピュータ８４と、マイクロコンピュータ８４からのセンサデータ（送信周波数（キャリア）、ＩＤコード（識別コード）、非接触検出部４４の検出出力）を入力し、ＩＤコードと検出出力を上記キャリアで変調して送信信号を生成して出力する送信出力部８６と、を備える。
【００７３】
信号処理部４６からのセンサデータは、ループアンテナ形状の送信アンテナ４８から空中へ電波の形で放射される。この場合、筐体４２は樹脂製であるので、この電波は筐体４２外へ放射することができる。
【００７４】
なお、信号処理部４６のＣＰＵ７８は、電池６６の寿命を長くするため、非接触検出部４４からセンサデータを入力した場合、無線通信を０．５秒間だけワンショット送信し、上記以外は待機状態（ストップモード）にして電池６６の消費を抑制するようになっている。
【００７５】
なお、被加工ワーク１４が例えば図９で示すように一端側がクランプされるような円盤状あるいは短円筒状でもよい。例えば、鋳造成形されたアルミニウム合金製のホイール等でもよい。このような被加工ワーク１４ではその両端をワーククランプ装置１０，１２でクランプせず図示するように一端側をワーククランプ装置１０のワーククランプ３４とワーク台座３６とでクランプし、図中軸線ｃ４回りに被加工ワーク１４を回転させつつｙ方向に移動制御する一方で、図中軸線ｃ３回りに回転しｘ方向に移動自在な回転砥石１６で上記被加工ワーク１４を加工する形態とすることができる。この場合、無線近接センサ２２は、ワーク台座３６のセンサ取り付け部である凹部３８に内蔵するとよい。
【００７６】
以上説明したように本実施の形態では、無線近接センサ２２を、ワーククランプ装置１０に組み込んで使用すると、その無線近接センサ２２の筐体４２内部の非接触検出部４４により被加工ワーク１４のクランプ状態を被加工ワーク１４に接触することなく検出することができる。そして、その検出に係るセンサデータを無線近接センサ２２の信号処理部４６により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信することができる。そのため、被加工ワーク１４のクランプ状態を従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。
【００７７】
以上から実施の形態の無線近接センサをワーククランプ装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。
【００７８】
また、本発明の無線近接センサは、無線でセンサデータを送信することができるので、センサデータを出力させる信号配線が必要で無くなる。
【００７９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る機械加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３はワーク台座に対する被加工ワークのクランプのワーク位置ずれを示す図である。
【図４】図４はワーク台座上での被加工ワークのワーク位置での無線近接センサからの検出レベルを示す図である。
【図５】図５（ａ）は図２に対応し送信アンテナと、受信アンテナとの間での電波の送受信を示す断面図、図５（ｂ）は図１の図中左側のワーククランプ装置１０を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図である。
【図６】図６は図１で示す無線近接センサの構成を示す断面図である。
【図７】図７は図１の無線近接センサが備えるループアンテナの構成を示す図である。
【図８】図８は無線近接センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図９】図９は機械加工装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２ テーブル
４ 移動モータ
６，８ 主軸
１０，１２ ワーククランプ装置
１５ 主軸モータ
１６ 回転砥石
２１ 砥石モータ
２０ テーブル
２２，２４ 無線近接センサ
２６，２８ 無線受信機
３０ 制御装置
３２ 駆動回路
４２ 筐体
４４ 非接触検出部
４６ 信号処理部
４８ 送信アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る被加工ワーク検出用無線装置は、被加工ワークが所定の位置に配置されているかを検出した信号を無線で送受信することができるようにした装置である。
【０００２】
本発明の装置は、上記位置を被加工ワークの加工基準位置としこの加工基準位置に従い加工工具を数値制御して被加工ワークを加工する機械加工装置等に適用することができる。
【０００３】
また、本発明の装置は、被加工ワークを回転させながら加工する機械加工装置に配設されて該被加工ワークを所要位置でクランプするためのワーククランプ装置等に適用することができる。
【背景技術】
【０００４】
被加工ワークを研削や切削機械加工装置等の機械加工装置で加工する場合、被加工ワークをその機械加工装置の加工基準に適合した位置にクランプする必要がある。そのクランプのためにワーククランプ装置が用いられる。
【０００５】
被加工ワークには、自動車用レシプロエンジンを一例にとれば、カム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の部分がある。このような被加工ワークに研削加工を、数値データやプログラムに従い加工制御する機械加工装置が提案されている。（特許文献１参照）。
【０００６】
このような機械加工装置を用いて被加工ワークを加工する場合、被加工ワークをクランプする上記ワーククランプ装置には、被加工ワークの着座位置にエアー流出口を設け、このエアー流出口にエアー配管の一端側を連通接続すると共にエアー配管の他端側をエアー供給源に連通接続し、このエアー配管を介してエアー供給源から所定圧力のエアーをエアー流出口に流し込んで、エアー流出口からエアーの漏れが生じているか否かを圧力センサで検出することにより、被加工ワークのクランプ状態を判定するようにしたものがある。（特許文献２参照）。
【０００７】
しかしながら、機械加工装置での機械加工で生じた加工屑が、ワーククランプ装置に付着したり堆積したりして、被加工ワークをワーククランプ装置から取り外した後、加工屑がエアー流出口からエアー配管内に侵入しやすく、エアー流出口を塞ぐ可能性がある。このような可能性は被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。また、エアー配管を塞いでいる加工屑を清掃する作業が頻繁に要求されてしまい、作業コストが高くつく。さらに、エアー配管を上記ワーククランプ装置内に引き回し設置する必要があるから配管コストが高くつく上、そのエアー配管のメンテナンスのためのコストも高くつく。さらには、ワーククランプ装置を被加工ワークと共に一体回転させる必要があるので、加工前はエアーを供給（オン）して被加工ワークの着座状態を検出し、加工中はエアー供給を停止（オフ）する必要があり、エアー供給のオンオフ制御が複雑となる。さらには、加工中はエアーの供給をオフすると、被加工ワークが正常な着座位置に存在しているはずであるのに実際は正常な着座位置からずれた位置でクランプされた状態で加工されてしまう可能性があり、このことも被加工ワークの加工不良率をアップさせてしまう。
【０００８】
そこで、本出願人は、鋭意研究した結果、ワーククランプ装置に従来一般の近接センサを設置することを考えた。近接センサは、被加工ワークに非接触の状態で被加工ワークの着座状態を検出することができるものと考えられる。
【０００９】
しかしながら、従来一般の近接センサではその検出出力を出力するために信号配線が必要であり、被加工ワークと共に一体回転するワーククランプ装置に近接センサを取り付けたのでは、上記信号配線が難しい。例えば、信号配線をワーククランプ装置側と近接センサ出力を受信処理して機械加工装置のサーボモータ制御を行う制御側とで分割配線し、分割した信号配線間をスリップリングで摺接させる方式がある。
【００１０】
このような方式は、機械加工装置が多数台数になると、機械加工装置設置床面上に多数の信号配線が引き回されてしまう、等により好ましくない。
【特許文献１】特開２００２−１０３２１９（２００２年４月９日公開）
【特許文献２】特開平７−４０１６９（１９９５年２月１０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本出願人はさらに研究を重ね、信号配線を要する近接センサではなく、その信号を無線で送信することができる無線近接センサを開発した。
【００１２】
しかしながら、無線近接センサの場合では、信号配線で信号を送信せず、無線で送信するために、同一機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、複数の機械加工装置内部に無線近接センサを配置した場合でも、無線近接センサそれぞれからの信号電波の相互干渉が問題となる。
【００１３】
したがって、本発明により解決すべき課題は、被加工ワークのクランプ状態をエアー配管や信号配線を用いずに検出可能とするとともに、上記信号電波の相互干渉が起こらないかまたは起こりにくい無線近接センサならびにその無線近接センサを用いたワーククランプ装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による被加工ワーク検出用無線装置は、機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の好適な一態様は、上記無線近接センサを、被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含み、これらが樹脂製の密封筐体に収納して構成することである。
【００１６】
本発明の好適な一態様は、上記送信アンテナを平面アンテナとすることである。
【００１７】
本発明の好適な一態様は、上記無線近接センサを、機械加工装置に配設されて被加工ワークを加工基準位置に固定し機械加工時に被加工ワークと一体回転するワーククランプ装置に配置して、被加工ワークの加工基準位置の検出に係る信号を電波送信することである。
【００１８】
本発明の好適な一態様は、上記ワーククランプ装置を、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとで構成し、上記無線近接センサを、上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納することである。
【００１９】
非接触検出部は、その検出方式に限定されるものではなく、電磁誘導方式型、静電容量方式、磁気方式、超音波方式、光電方式、その他の検出方式を含むことができる。
【００２０】
無線近接センサには、物体の存在位置を連続的に検出することができるセンサだけでなく、物体がある距離内に近づいたときにオンまたはオフするセンサ装置も含むことができる。
【００２１】
上記電波の送受信形態や送受信周波数は、特に限定しない。
【００２２】
本発明では、非接触検出部や処理部等に電源を供給する形態は特に限定しないが、例えば筐体内に電池搭載室を設け、この電池搭載室に搭載した電池で無線送信部等に電源を供給するようにして電源供給のための電源ケーブルの配線を省略可能としてもよい。
【００２３】
本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサを機械加工装置における被加工ワークの加工基準位置に組み込んで使用すると、その無線近接センサの非接触検出部により被加工ワークが加工基準位置にセットされているかを当該被加工ワークに接触することなく検出することができる。そして、その非接触検出部の検出出力を無線近接センサの処理部により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサの送信アンテナから送信することができる。
【００２４】
そのため、被加工ワークの加工基準位置でのセット状態を検出するために、従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。
【００２５】
以上から本発明の被加工ワーク検出用無線装置に係る無線近接センサを機械加工装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。
【００２６】
また、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサの非接触検出部の検出出力を電波送信することができるので、上記検出出力を出力させる信号配線が必要で無くなる。
【００２７】
以上において、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置したので、例えば同一の機械加工装置内部に複数の無線近接センサが存在する場合でも、送信電波の相互干渉が起こらせないかまたは起こりにくくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の被加工ワーク検出用無線装置は、無線近接センサにより被加工ワークの検出に係る信号を電波送信する一方、その無線近接センサ内蔵の送信アンテナを機械加工装置の非回転部分に取り付けた受信アンテナに近接配置したので、例えば被加工ワークのクランプ状態等をエアー配管を配管したり、信号配線を用いたりせずに、しかも安価な方式で検出することができ、被加工ワークの検出に係る信号の配線を引き回して制御装置等に出力する必要がなくなる等、多数の機械加工装置が集約配置された工場等では特に好ましい。
【００２９】
さらに、本発明の被加工ワーク検出用無線装置では、送信アンテナと受信アンテナとを近接配置したので、例えば同一の機械加工装置内部等での、他の電波との相互干渉が起こらないかまたは起こりにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１に機械加工装置とこの機械加工装置に用いる実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置の概略構成を示す。
【００３１】
同図を参照して、この機械加工装置では、図示略のベッド上に配置されたテーブル２が移動モータ４によりｘ方向に摺動可能に配置されている。
【００３２】
テーブル２上に回転主軸６，８が対向配置されている。
【００３３】
両回転主軸６，８の対向面からワーククランプ装置１０，１２が突設されている。
【００３４】
被加工ワーク１４はその被加工面がｘ方向に直径が一定である長い円筒面状をなす丸棒である。この被加工ワーク１４はその両軸端が両ワーククランプ装置１０，１２にそれぞれクランプされて軸線ｃ１回りに回転主軸６，８と一体回転可能になっている。
【００３５】
回転主軸６は主軸モータ１５により回転駆動させられる。
【００３６】
実施の形態の被加工ワーク１４は理解の都合で被加工ワーク１４を上記で説明するが、本発明が対象とする被加工ワーク１４は上記形状に限定されず、外周面のプロフィールが偏心カム軸のような非円形であったり、長手方向に凹凸、あるいは円錐形状、等を含む。例えば自動車用レシプロエンジンにおけるカム軸のカム、そのジャーナル、ピストンピン、クランクジャーナル、クランクピン等、種々の形状を有するものを被加工ワーク１４に適用することができる。
【００３７】
加工工具の一例である回転砥石１６は砥石モータ２１により軸線ｃ２回りに回転駆動される。回転砥石１６の外周部分に砥石が装着されており、この砥石により被加工ワーク１４の外周面である被加工面に研削等の加工が施される。
【００３８】
テーブル２０は図示略の上記ベッド上に配置されたモータ１８によりｙ方向に駆動されるようになっている。回転砥石１６は、このテーブル２０によりｙ方向に自在に進退して被加工ワーク１４を加工することが可能になっている。
【００３９】
被加工ワーク１４の両軸端それぞれのワーククランプ装置１０，１２には無線近接センサ２２，２４が内蔵されている。無線近接センサ２２，２４を被加工ワーク１４の両軸端側に配置する必要は必ずしもなく一方の軸端側にのみ無線近接センサ２２または２４を配置してもよい。ただし、被加工ワーク１４のクランプ位置ずれ検出の場合は近接センサ装置２２，２４を被加工ワーク１４の両軸端側に配置する必要がある。
【００４０】
両無線近接センサ２２，２４は、被加工ワーク１４に接触しないで被加工ワーク１４の軸端におけるクランプ状態をそれぞれ検出してその検出に係るそれぞれのセンサデータを後述する内蔵送信アンテナにより無線で無線受信機２６，２８に送信する構成になっている。
【００４１】
この被加工ワーク１４は、ワーククランプ装置１０，１２により機械加工装置における加工基準位置に適合した位置で加工中はそのクランプ状態を維持されることが必要である。
【００４２】
そのため、被加工ワーク１４の両軸端がワーククランプ装置１０，１２で加工基準位置に適合した位置でクランプされているか否かのセンサデータが加工開始前において無線近接センサ２２，２４それぞれから無線受信機２６，２８に送信されるようになっている。
【００４３】
無線近接センサ２２，２４それぞれのセンサデータは両無線受信機２６，２８で受信させる必要は必ずしもなく、一方の無線受信機２６，２８に受信させてもよい。
【００４４】
これは無線近接センサ２２，２４それぞれのセンサデータには送信ＩＤコードが含まれているので、いずれの無線近接センサ２２，２４からのセンサデータであるかを判定することができるからである。
【００４５】
従来では、加工中はエアー供給源からのエアー供給は停止されているため、ワーク台座のエアー流出口のエアー流出によるエアー配管内圧力の変化を圧力センサで検出することはできず、被加工ワーク１４に対する加工中では被加工ワーク１４はワーククランプ装置１０，１２で正しい位置にクランプされているものとして被加工ワーク１４に加工を施さざるを得なかった。
【００４６】
あるいは、エアー流出口を被加工ワーク１４が位置ずれする方向に複数配置し、被加工ワーク１４のクランプ位置の位置ずれに応じたエアー配管内の圧力変化から被加工ワーク１４のクランプ状態を判定することも可能であるが、連続的な位置ずれの検出はできず、また、複数のエアー流出口を設ける必要があるので、ワーク台座の加工コストが高くつく。
【００４７】
これに対して実施の形態では、ワーク台座に単に近接センサ２２，２４を内蔵させるだけでよく、ワーク台座の加工コストはさほど高くつくものとはならない。
【００４８】
こうして両無線受信機２６，２８それぞれが受信したセンサデータは制御装置３０に入力される。この制御装置３０はプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により構成することができる。制御装置３０は、ＣＰＵ、メモリ等を有し、ＣＰＵは、無線受信機２６，２８からのセンサデータを監視しつつ、メモリに記憶されている制御プログラムに従いモータ等の駆動回路３２を駆動して被加工ワーク１４に対する加工を制御するようになっている。
【００４９】
この制御プログラムはシーケンスプログラムで構成し、被加工ワーク１４に対して種々の加工を実施する場合、ＰＬＣは無線受信機２６，２８からのセンサデータ以外に、図外のセンサ、アクチュエータ等からなる各種の入出力機器３１に接続されて、予め格納されたシーケンスプログラムを実行しながら機械加工装置内の被加工ワーク１４の加工に対するシーケンス制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、上記メモリに例えば被加工ワーク１４の加工プロフィールデータを記憶させ、ＣＰＵをこの加工プロフィールデータに従い、テーブル２，２０の移動を制御させ、被加工ワーク１４に対して任意の加工を施すと共に、ワーククランプ装置１０，１２に内蔵した無線近接センサ２２，２４からのセンサデータに基づいて被加工ワーク１４が加工プロフィールの加工基準位置にクランプされているかを検出しつつ被加工ワーク１４に対する加工を施すようにしてもよい。
【００５１】
図２を参照してワーククランプ装置１０，１２内における無線近接センサ２２，２４の設置を説明する。図２は図１のＡ−Ａ線断面構成を示す。ただし、図２中に示す無線近接センサ２２の内部構造の詳細は略し、回路ブロックを模式的に示している。
【００５２】
まず、無線近接センサ２２の設置について説明する。ワーククランプ装置１０は、ワーククランプ３４と、ワーク台座３６とを備える。ワーク台座３６にはセンサ取り付け部として無線近接センサ２２の設置用凹部３８が形成されている。無線近接センサ２２はこの凹部３８内に収納設置される。
【００５３】
上記無線近接センサ２２は、内部が密封された樹脂製筐体４２を有し、この筐体４２内部に、被加工ワーク１４に非接触で該被加工ワーク１４のクランプ状態を検出する非接触検出部４４と、上記検出に係るセンサデータを無線で送信するためのデータ形態に処理する信号処理部４６と、上記信号処理部４６からのセンサデータを無線送信する送信アンテナ４８と、を内蔵している。
【００５４】
筐体４２の樹脂材は、耐熱性を有し強度も高い樹脂が好ましく、この樹脂には例えば、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート系やポリエチレンナフタレート系等含む）、ポリスルホン系、ポリカーボネート系、ナイロン系、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂がある。
【００５５】
図３を参照してワーク台座３６上での被加工ワーク１４のクランプ状態を説明する。図３（ａ）に被加工ワーク１４がその回転中心点Ｏ１がワーク台座３６上の設置点Ｏ２から図示左側にずれてワーククランプ３４でクランプされている場合を示し、図３（ｂ）に一致してクランプされている場合を示し、図３（ｃ）に図示右側にずれてクランプされている場合を示す。
【００５６】
図４にワーク台座３６上での被加工ワーク１４のワーク位置での無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出レベルを示す。図４で横軸に被加工ワーク１４のワーク台座３６上におけるワーク位置をとり、縦軸に無線近接センサ２２の非接触検出部４４の検出信号のレベルをとる。
【００５７】
無線近接センサ２２の非接触検出部４４は、被加工ワーク１４が図３（ａ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルａのセンサデータを出力し、図３（ｂ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルで最大のレベルｂのセンサデータを出力し、図３（ｃ）の位置でクランプされている場合は図４の検出レベルでレベルｃのセンサデータを出力する。
【００５８】
以上の検出レベルのデータを含むセンサデータが無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信される。このセンサデータは無線受信機２６により受信され、制御装置３０に入力される。制御装置３０はそのセンサデータから被加工ワーク１４がワーク台座３６に対して図３（ａ）や図３（ｃ）で示す位置に位置ずれしている場合では、例えば、テーブル２０の移動量や、あるいは回転砥石１６による加工速度、加工時間等を制御（サーボ制御等）したり、あるいは、テーブル２を図示略の上記ベッド上に配置されたテーブル上の移動モータ１８でｙ方向に移動制御（サーボ制御等）したりする。これによって、被加工ワーク１４に対して回転砥石１６により正常に加工することができるようになる。
【００５９】
図５を参照して実施の形態の被加工ワーク検出用無線装置を構成する無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信と、この送信電波を受信する無線受信機２６の受信アンテナ２６ａとを説明する。図５（ａ）は図２に対応する断面図、図５（ｂ）は図１の図中左側のワーククランプ装置１０を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図である。
【００６０】
無線近接センサ２２の送信アンテナ４８は平面アンテナで構成されている。
【００６１】
無線受信機２６の受信アンテナ２６ａは機械加工装置の非回転部位である例えばワーク移動テーブル２上に立設した受信アンテナ固定部２ａの下面に固定配置する。２６ｂは受信アンテナ２６ａの配線である。受信アンテナ固定部２ａは図解の都合で図１にはその図示を略している。送信アンテナ４８と受信アンテナ２６ａとの対向離隔距離は極めて短く設定されている。
【００６２】
無線近接センサ２２の送信アンテナ４８からの送信電波ＴＥは、当該送信アンテナ４８に距離的に極めて近い受信アンテナ２６ａに向けて高い指向性をもって放射される。そのため、その無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信電波ＴＥが低電力で送信されても受信アンテナ２６ａでその送信電波ＴＥを受信することができると同時に、その送信電波ＴＥは弱いのでその周囲に配置した他の受信アンテナではその送信電波を受信されず電波の相互干渉を起こさずに済むようになる。
【００６３】
その結果、無線近接センサ２２の送信に要する電力消費を低減することができ、また、電波の相互干渉を起こさないので、周囲の機械加工装置やその他の機器、機械等に対して悪影響を及ぼさずに済むので好ましい。
【００６４】
なお、無線近接センサ２２と受信アンテナ２６ａとの周囲に図示を略するが電波遮蔽構造物を配置して他の無線近接センサからの送信電波との相互干渉をより効果的に遮断ないし抑制するようにしてもよい。
【００６５】
図６を参照して無線近接センサ２２の構成をさらに詳しく説明する。無線近接センサ２２の筐体４２は一例として円筒形状であり、その一端側開口には、コップ形状のキャップ５０が装着され、このキャップ５０の中に、フェライトコア５２が配置されている。フェライトコア５２には検出コイル５４が巻回されている。これらは無線近接センサ２２のセンサヘッドを構成することができる。検出コイル５４はその近傍に被加工ワーク１４が存在すると、検出コイル５４と被加工ワーク１４との電磁誘導作用により検出コイル５４の抵抗成分やインダクタンス成分が変化（検出コイル５４のＱ値が変化）する。これにより検出コイルは非接触検出部の一部を構成する。キャップ５０の開口側には基板５６が配置されている。この基板５６の裏面側には回路部品５８が搭載されている。基板５６は、フェライトコア５２の背面側と内装支持基板６０とで支持されている。
【００６６】
基板５６の平坦表面に送信アンテナ４８が図７で示すようにループアンテナ形状で形成されている。この送信アンテナ４８の配置位置は特に限定されるものではなく、凹部３８に配置された場合、受信アンテナ２６ａに向けて送信電波ＴＥを効率的に放射することに都合が良い位置に配置することが好ましい。そのため、基板５６とは別途のアンテナ設置専用基板を設け、この専用基板の、ループアンテナを形成した基板表面の向きを調整するようにしてもよい。
【００６７】
筐体４２の他端側内周面は電池搭載室６４とされ、この電池搭載室６４に一次電池や二次電池等の各種の電池６６が搭載可能になっている。ワーククランプ装置１０から電源が供給される場合はこの電池搭載室６４は設ける必要がない。
【００６８】
筐体４２の他端側は開口しており、この開口はねじ込み式キャップ６８により閉塞されるようになっている。キャップ６８の内面には電池６６の接点を与えるスプリング７０が設けられている。電池６６は、交換可能であると共に、このキャップ６８の締め付け装着により、そのプラスとマイナス側両接点が非接触検出部４４や信号処理部４６を構成する回路部品５８に対する電源供給ラインに接続され、電池電源を回路部品５８に供給することができるようになっている。
【００６９】
筐体４２はキャップ６８によりその開口を閉塞された状態でその内部が気密封止される構造になっている。この場合、キャップ６８に図示略のＯリングを装着してもよい。また筐体４２の内部には好ましくは耐クーラント（冷却水）のため樹脂が充填されてもよい。
【００７０】
図８を参照して、無線近接センサ２２の回路構成を説明する。無線近接センサ２２は、回路として、上記した非接触検出部４４と、信号処理部４６と、送信アンテナ４８と、を備える。上記非接触検出部４４と信号処理部４６には電池６６電源が供給される。
【００７１】
非接触検出部４４は、上記した検出コイル５４と、発振部７２と、検波部７４と、出力部７６とを有する。発振部７２は検出コイル５４のＱの変化により発振振幅や発振周波数が変化する。高周波型にあっては、発振部７２の発振振幅を検波部７４で検出し、この検波部７４の検出出力に応じて被加工ワーク１４の存在や近接を検出することができる。この検出の結果であるセンサデータを出力部７６から信号処理部４６に出力する。
【００７２】
信号処理部４６は、センサデータの演算やその他の制御をするＣＰＵ７８と、他の無線近接センサを識別するＩＤコードやその他のデータを記憶しているＲＡＭ８０と、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ８２とからなるマイクロコンピュータ８４と、マイクロコンピュータ８４からのセンサデータ（送信周波数（キャリア）、ＩＤコード（識別コード）、非接触検出部４４の検出出力）を入力し、ＩＤコードと検出出力を上記キャリアで変調して送信信号を生成して出力する送信出力部８６と、を備える。
【００７３】
信号処理部４６からのセンサデータは、ループアンテナ形状の送信アンテナ４８から空中へ電波の形で放射される。この場合、筐体４２は樹脂製であるので、この電波は筐体４２外へ放射することができる。
【００７４】
なお、信号処理部４６のＣＰＵ７８は、電池６６の寿命を長くするため、非接触検出部４４からセンサデータを入力した場合、無線通信を０．５秒間だけワンショット送信し、上記以外は待機状態（ストップモード）にして電池６６の消費を抑制するようになっている。
【００７５】
なお、被加工ワーク１４が例えば図９で示すように一端側がクランプされるような円盤状あるいは短円筒状でもよい。例えば、鋳造成形されたアルミニウム合金製のホイール等でもよい。このような被加工ワーク１４ではその両端をワーククランプ装置１０，１２でクランプせず図示するように一端側をワーククランプ装置１０のワーククランプ３４とワーク台座３６とでクランプし、図中軸線ｃ４回りに被加工ワーク１４を回転させつつｙ方向に移動制御する一方で、図中軸線ｃ３回りに回転しｘ方向に移動自在な回転砥石１６で上記被加工ワーク１４を加工する形態とすることができる。この場合、無線近接センサ２２は、ワーク台座３６のセンサ取り付け部である凹部３８に内蔵するとよい。
【００７６】
以上説明したように本実施の形態では、無線近接センサ２２を、ワーククランプ装置１０に組み込んで使用すると、その無線近接センサ２２の筐体４２内部の非接触検出部４４により被加工ワーク１４のクランプ状態を被加工ワーク１４に接触することなく検出することができる。そして、その検出に係るセンサデータを無線近接センサ２２の信号処理部４６により無線で送信することができる形態に処理した後、無線近接センサ２２の送信アンテナ４８から送信することができる。そのため、被加工ワーク１４のクランプ状態を従来のようにワーク台座にエアー流出口を設けると共にワーク台座にエアー流出口に連通するエアー配管一端側を配管しそのエアー配管他端側にエアー供給源を接続し、エアー配管途中に配置した圧力センサでエアーの圧力状態を検出するシステムをとる必要がなくなる。
【００７７】
以上から実施の形態の無線近接センサをワーククランプ装置に組み込んだ場合、上記従来システムによる被加工ワークの加工不良率のアップとか、加工屑の清掃作業とか、エアー配管の引き回し設置とか、等を無くすことができる。
【００７８】
また、本発明の無線近接センサは、無線でセンサデータを送信することができるので、センサデータを出力させる信号配線が必要で無くなる。
【００７９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る機械加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３はワーク台座に対する被加工ワークのクランプのワーク位置ずれを示す図である。
【図４】図４はワーク台座上での被加工ワークのワーク位置での無線近接センサからの検出レベルを示す図である。
【図５】図５（ａ）は図２に対応し送信アンテナと、受信アンテナとの間での電波の送受信を示す断面図、図５（ｂ）は図１の図中左側のワーククランプ装置１０を矢印Ｂ方向から見た要部の部分断面図である。
【図６】図６は図１で示す無線近接センサの構成を示す断面図である。
【図７】図７は図１の無線近接センサが備えるループアンテナの構成を示す図である。
【図８】図８は無線近接センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図９】図９は機械加工装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２ テーブル
４ 移動モータ
６，８ 主軸
１０，１２ ワーククランプ装置
１５ 主軸モータ
１６ 回転砥石
２１ 砥石モータ
２０ テーブル
２２，２４ 無線近接センサ
２６，２８ 無線受信機
３０ 制御装置
３２ 駆動回路
４２ 筐体
４４ 非接触検出部
４６ 信号処理部
４８ 送信アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、
機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置した、ことを特徴とする被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項２】
上記無線近接センサは、被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含み、これらが樹脂製の密封筐体に収納されて構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項３】
上記送信アンテナは平面アンテナである、ことを特徴とする請求項２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項４】
上記無線近接センサは、機械加工装置に配設されて被加工ワークを加工基準位置に固定し機械加工時に被加工ワークと一体回転するワーククランプ装置に配置されて、被加工ワークの加工基準位置の検出に係る信号を電波送信するものである、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項５】
上記ワーククランプ装置は、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとを含み、
上記無線近接センサは、上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納されている、ことを特徴とする請求項４に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項１】
機械加工装置に配設されて機械加工時に被加工ワークと一体回転する回転側に、被加工ワークの位置を非接触で検出すると共にその検出に係る信号を電波送信する無線近接センサを配置する一方、
機械加工装置の非回転部分で上記無線近接センサに近接した位置に上記信号を電波受信する受信アンテナを配置した、ことを特徴とする被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項２】
上記無線近接センサは、被加工ワークに非接触でその位置を検出する非接触検出部と、その検出に係る信号を電波送信する信号形態に処理する処理部と、この処理部の出力を電波送信する送信アンテナとを含み、これらが樹脂製の密封筐体に収納されて構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項３】
上記送信アンテナは平面アンテナである、ことを特徴とする請求項２に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項４】
上記無線近接センサは、機械加工装置に配設されて被加工ワークを加工基準位置に固定し機械加工時に被加工ワークと一体回転するワーククランプ装置に配置されて、被加工ワークの加工基準位置の検出に係る信号を電波送信するものである、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【請求項５】
上記ワーククランプ装置は、被加工ワークが設置されるワーク台座と、このワーク台座の台座面上に被加工ワークをクランプするワーククランプとを含み、
上記無線近接センサは、上記ワーク台座の台座面に設けた凹部に収納されている、ことを特徴とする請求項４に記載の被加工ワーク検出用無線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２２１３５８（Ｐ２００８−２２１３５８Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５９７０２（Ｐ２００７−５９７０２）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
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