(57)【要約】【課題】ドローバーを用いた工具ホルダのクランプ機構の分野においては、工具ホルダの着脱がスムーズに行え、装置が大型化することなく低回転域から高回転域までドローバーを主軸に固定可能で、回転時の振動が抑制された装置が求められていた。【解決手段】ドローバー１２の後端に、主軸の軸方向と直交する径方向に弾性変形可能な弾性部１２ｂを設け、工具を主軸に固定する時には弾性部が主軸の後端側の内面を押圧し、工具を主軸から開放する時には弾性部が主軸の後端側の内面から離間するように構成する。簡易な構成により、工具ホルダの着脱がスムーズに行え、しかも低回転域から高回転域までドローバーを主軸に固定可能で、回転時の振動が抑制された工作装置を提供できる。【選択図】図１
2019005827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に工具を取付け可能な中空状の主軸と、
前記主軸の中空内部に配され、前記主軸の軸方向に沿って進退することにより前記主軸の先端への工具の固定と開放を行うドローバーと、
前記工具を前記主軸に固定する方向に前記ドローバーを付勢する付勢手段と、
前記工具を前記主軸から開放する方向に前記ドローバーを移動させる移動手段と、を備えた工作機械の主軸装置であって、
前記ドローバーは、前記主軸の軸方向と直交する径方向に弾性変形可能な弾性部を備え、
前記工具を前記主軸に固定する時には、前記弾性部が前記主軸の後端側の内面を押圧し、
前記工具を前記主軸から開放する時には、前記弾性部が前記主軸の後端側の内面から離間する、
ことを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
弾性変形していない状態における前記弾性部の外径は、前記主軸の後端側の内径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記工具を前記主軸から開放する方向に前記ドローバーを移動させる時に、前記主軸の内面から離間する方向に弾性変形させる外力を前記弾性部に印加する外力印加部を備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項４】
前記外力印加部は、前記弾性部に設けられたテーパー形状と係合するテーパー部を備えたシリンダーロッドである、
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記ドローバーを前記主軸の軸方向に沿って移動させるための外力を前記弾性部の後端に印加する平面部を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項６】
前記弾性部は、前記軸方向に沿って形成されたスリットを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項７】
前記弾性部は、前記ドローバーの軸部材に付設された弾性体部品である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項８】
前記ドローバーの位置を検出するためのセンサ部を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項９】
前記センサ部は、前記ドローバーが前記工具を前記主軸に固定した位置にあることを検知可能である、
ことを特徴とする請求項８に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項１０】
前記センサ部は、前記ドローバーが前記工具を前記主軸から開放した位置にあることを検知可能である、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項１１】
前記センサ部は、前記ドローバーが前記工具を前記主軸に正常に固定していない位置にあることを検知可能である、
ことを特徴とする請求項８乃至１０のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項１２】
前記センサ部は、光学式センサを備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１１のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項１３】
前記光学式センサは、検知光の光路が前記ドローバーの回転中心からオフセットするように配置されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項１４】
前記センサ部は、近接センサを備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１１のうちの何れか１項に記載の工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特に工具ホルダのクランプ機構に関する。より詳しくは、ドローバーを主軸内で軸方向に進退移動させることで工具ホルダの固定と開放を行う機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸に工具を着脱するための機構として、高速に回転可能な中空主軸と、中空主軸内を軸方向に移動することにより中空主軸の先端に工具ホルダを着脱可能にするドローバーを備えた機構が知られている。
かかる機構を備えた装置においては、工具ホルダの着脱の際に中空主軸内でドローバーを進退移動させる必要があるため、中空主軸の内面とドローバーの外面との間には隙間を介在させる必要があった。
【０００３】
近年では、加工能率を向上するために工作機械の回転速度を高速化する傾向があるが、中空主軸およびドローバーを含む回転系が回転した場合に、上記隙間の分だけドローバーがラジアル方向にがたつくことがある。すると、回転系にアンバランスが生じ、振動が生じて加工精度が低下したり、場合によっては軸受けが破損するという問題が起こり得る。
そこで、回転時のドローバーの振動を低減するための試みが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、中空主軸とドローバーの間に、中空主軸の内壁にドローバーを押し付けるための押し当て手段を設けた装置が記載されている。
また、特許文献２には、ドローバーの重心を主軸の回転中心軸線から偏移させるとともに、主軸にカウンタバランスを設けておき、回転時には遠心力で主軸の内面にドローバーが押し付けられる装置が記載されている。
また、特許文献３には、テーパー面を有する円筒状体を主軸とドローバーの間に設け、皿バネの付勢力で円筒状体が主軸とドローバーの間で突張ることによりドローバーのがたつきを防止する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６８８５０号公報
【特許文献１】特開２０００−５２１０４号公報
【特許文献１】特開２０００−９４２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の装置では、ドローバーが主軸に常に押し付けられている為、工具ホルダを着脱するためにドローバーを主軸の軸方向に進退移動させる際に摺動が発生し、摩擦による抵抗力や異音、更には摺動部の摩耗が発生するという課題がある。
また、特許文献２の装置では、低速回転時にはドローバーを主軸の内面に押し付ける遠心力が弱いため、振動を抑制し難いという課題が残る。
【０００７】
特許文献３の装置では、工具ホルダを保持する為に必要な付勢力よりも大きな付勢力を有する皿バネを用いる必要があり、主軸やドローバーにかかる応力が増大し、主軸やドローバーをより強固にしなければならず、サイズや重量が大きくなる等の課題がある。また、工具を外す際に、皿バネの付勢力に逆行してドローバーを押すためのシリンダー等もより強力な物が必要になり、コストアップにもつながるという課題がある。
【０００８】
そこで、工具ホルダの着脱がスムーズに行え、装置が大型化することなく低回転域から高回転域までドローバーを主軸に固定可能で、回転時の振動が抑制された装置が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、先端に工具を取付け可能な中空状の主軸と、前記主軸の中空内部に配され、前記主軸の軸方向に沿って進退することにより前記主軸の先端への工具の固定と開放を行うドローバーと、前記工具を前記主軸に固定する方向に前記ドローバーを付勢する付勢手段と、前記工具を前記主軸から開放する方向に前記ドローバーを移動させる移動手段と、を備えた工作機械の主軸装置であって、前記ドローバーは、前記主軸の軸方向と直交する径方向に弾性変形可能な弾性部を備え、前記工具を前記主軸に固定する時には、前記弾性部が前記主軸の後端側の内面を押圧し、前記工具を前記主軸から開放する時には、前記弾性部が前記主軸の後端側の内面から離間することを特徴とする工作機械の主軸装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、工具ホルダの着脱がスムーズに行え、装置が大型化することなく低回転域から高回転域までドローバーを主軸に固定可能で、回転時の振動が抑制された装置が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態のクランプ機構の概略構造を示す図。
【図２】（ａ）第一の実施形態の主軸の断面を示す図。（ｂ）ドローバーの外観を示す図。
【図３】シリンダーロッドがテーパー形状と接した状態を示す図。
【図４】第一の実施形態のクランプ機構の動作の第二段階を示す図。
【図５】第一の実施形態のクランプ機構の動作の第三段階を示す図。
【図６】工具ホルダの解放が完了した状態を示す図。
【図７】第二の実施形態のクランプ機構の概略構造を示す図。
【図８】第二の実施形態のドローバーの弾性部とセンサの位置関係を示す図。
【図９】別のドローバーの弾性部とセンサの位置関係を示す図。
【図１０】第二の実施形態において工具ホルダの解放が完了した状態を示す図。
【図１１】第三の実施形態のクランプ機構の概略構造を示す図。
【図１２】ドローバーと近接センサの位置関係を示す図。
【図１３】第四の実施形態のクランプ機構の概略構造を示す図。
【図１４】第四の実施形態のドローバーの弾性体部品とセンサの位置関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態である工具ホルダのクランプ機構について説明する。
図１を参照して、本実施形態の構成を説明するが、以後の説明では図１の左方向を前方向、右方向を後方向と記す場合がある。本実施形態は、高精度な加工を行う加工機の主軸構造であるため、軸受には、高い回転精度をもつ空気静圧軸受を採用している。しかし、本発明の実施形態は空気静圧軸受に限られるわけではなく、仕様に応じて転がり軸受等の他の支持手段を用いてもよい。
【００１３】
図１において、ハウジング１は主軸４を空気静圧で保持する軸受であり、不図示の加工機本体に固定されている。ハウジング１は、ラジアル静圧軸受パッド２ａと、スラスト静圧軸受パッド２ｂを備え、これらの軸受けパッドにはハウジング１内に配置された空気の供給路３から圧縮空気が供給される。
本実施形態では、主軸４を回転させるためにトルクを付勢するモーターとして、ビルトインモーターを採用している。すなわち、コイル５がハウジング１に固定され、永久磁石６が主軸４に固定されている。
【００１４】
主軸４は内部が中空状になっており、中空内部にはドローバー１２と、皿バネ１３が挿入されている。工具ホルダ１４の固定と解放を行うことができるようにするため、本実施形態では主軸４の前端とドローバー１２の前端で工具ホルダ１４の後端のスタッドを牽引可能なプルスタッド構造を構成している。しかし、本発明の実施形態はプルスタッド構造に限られるわけではなく、ドローバーを介して主軸の先端に工具ホルダを取付け可能な構造でありさえすれば別の構造であってもよく、例えばＨＳＫ規格でもよい。
【００１５】
ドローバー１２の後方には、シリンダー１０が配置されており、シリンダー１０には、ドローバー１２に外力を印加する為のシリンダーロッド１１が付設されている。シリンダーロッド１１を前後方向に付勢する為、シリンダー１０には不図示の圧力供給機構から圧力が供給されており、シリンダーロッド１１を前進、後退、停止させることができるようになっている。
【００１６】
ドローバー１２の後端部側すなわちシリンダーロッド１１と対向する側には、主軸４の軸方向と直交する径方向に弾性変形することができる弾性部１２ｂが設けられている。図２（ａ）に主軸４の断面を、図２（ｂ）にドローバー１２の外観を示すが、ドローバー１２の弾性部１２ｂは、薄肉の中空形状の弾性材料に複数の切り欠きの割り（スリット）を設けることで構成され、主軸４への挿抜にともない径方向に弾性変形可能である。弾性部１２ｂは、弾性変形していない時にはその径方向の外径Ｄ２が、主軸４の後端側の中空部の内径Ｄ１よりも大きくなるように作られており、主軸４の内部にドローバー１２を挿入する過程において、弾性部１２ｂは、径方向内側に圧入された状態になる。
【００１７】
主軸４内に挿入された状態においては、弾性部１２ｂは、径方向外側に向けて復元しようとする弾性力により主軸４の後端側の内面を押圧する状態になっており、主軸４の後端部内面に固定された状態になっている。弾性部１２ｂの径方向の大きさＤ２は、主軸４に対する押圧の付勢力が、ドローバー１２を固定するのに十分な大きさになり、かつ弾性変形領域内になるように設定する。
【００１８】
また、ドローバー１２の前端は、前述のプルスタッド構造を有している為、工具ホルダ１４を保持している状態において、主軸４に対して固定された状態にある。したがって、工具ホルダ１４を保持している状態においては、ドローバー１２の前端と後端が主軸４に対して固定された状態になる為、回転時におけるアンバランスの変動や振動を抑制することができる。
【００１９】
ドローバー１２には、シリンダーロッド１１と対向する側にテーパー形状１２ｃが形成されている。また、シリンダーロッド１１には、ドローバー１２に外力を印加するための外力印加部として、ドローバー１２と対向する側にテーパー部１１ａおよび平面部１１ｂが形成されている。
【００２０】
シリンダーロッド１１がドローバー１２に向けて前進すると、テーパー部１１ａはテーパー形状１２ｃと係合し、弾性部１２ｂには径方向内側に弾性変形させる外力が印加される。そして、弾性部１２ｂを径方向内側に弾性変形させた後に、シリンダーロッド１１の平面部１１ｂがドローバー１２の後端部に突き当るようになっている。これにより、ドローバーの弾性部１２ｂは主軸４の内面から離間し、摺動することなく主軸内を前進することができる。尚、各部の寸法形状は、弾性部１２ｂが弾性限界を超えて変形することがないように適宜設定されている。
【００２１】
シリンダー１０は、シリンダー保持部品７に固定されている。シリンダー保持部品７は、前後方向に移動可能にガイド部品８によって保持されている。シリンダー保持部品７とガイド部品８の間には、スプリング９が配置されている。スプリング９は、シリンダー保持部品７を前方向に付勢し、ガイド部品８の突き当て部８ｂに突き当てている。尚、ガイド部品８は、不図示の加工機本体に固定されている。
シリンダー保持部品７は、シリンダー保持部品７が後方向に移動すると、主軸４の後端にあるフランジ形状４ｃと係合する鉤形状７ａを備えている。
【００２２】
次に、工具ホルダ１４が主軸４に固定された状態から、主軸４から解放された状態になるまでの装置各部の動作を、順を追って説明する。
まず、図１は、主軸４に工具ホルダ１４が固定されている状態を示しており、この状態において、主軸は回転することができるようになっている。ドローバー１２は、主軸４とドローバー１２の間に配置された皿バネ１３から、後方向に付勢力を受けており、それによってスタッドを牽引して工具ホルダ１４を固定している。シリンダー保持部品７は、スプリング９による付勢力で、ガイド部品８にある突き当て部８ｂに突き当てられており、シリンダー保持部品７の鉤形状７ａは、主軸４の後端にあるフランジ形状４ｃとは接触していない状態になっている。
この時、ドローバー１２は、前述の通り主軸４に対して前端と後端が固定され、径方向に動くことが無い状態になっている。その為、主軸４が回転させた際には、低速回転域から高速回転域に至るまで、ドローバー１２によるアンバランスの変動や振動を抑制することができる。
【００２３】
ここで、主軸４に工具ホルダ１４が固定されている状態の皿バネ１３の付勢力をＦａとし、シリンダー保持部品７がガイド部品８の突き当て部８ｂに突き当たっている状態におけるスプリング９の付勢力をＦｂとする。また、シリンダー保持部品７が後方向に移動し、鉤形状７ａが主軸４の後端にあるフランジ形状４ｃと接触した状態におけるスプリング９の付勢力をＦｃとする。また、シリンダーロッド１１のテーパー部１１ａが、ドローバー１２の後端にある弾性部１２ｂを弾性変形させ、ドローバー１２の後端部が平面部１１ｂに突き当たるのに必要な付勢力をＦｄとする。
この時、Ｆａ〜Ｆｄの付勢力の関係は、以下の関係を満たすように設定されている。
Ｆａ＞Ｆｃ＞Ｆｂ＞Ｆｄ・・・付勢力の関係（１）
【００２４】
次に、図３乃至図６を参照して、工具ホルダ１４が解放されるまでの過程について段階を追って説明する。
図３は、シリンダー１０が、シリンダーロッド１１を前方向へ付勢し始め、シリンダーロッドの前端部にあるテーパー部１１ａが、ドローバー１２の後端にあるテーパー形状１２ｃと接触した状態を示している。この時の、シリンダー１０がシリンダーロッド１１に付勢している力をＦ２とすると、Ｆ２は以下の関係を満たすように設定されている。
Ｆａ＞Ｆｃ＞Ｆｂ＞Ｆｄ＞Ｆ２・・・付勢力の関係（２）
【００２５】
この状態において、ドローバー１２の弾性部１２ｂは、テーパー形状１２ｃがシリンダーロッド１１の前端部にあるテーパー部１１ａと係合して押されることにより、径方向内側への付勢力を受け、弾性変形し始める。
【００２６】
次に、図４を参照して、工具ホルダ１４が解放されるまでの過程の第二段階を説明する。図４は、シリンダーロッド１１が、図３の状態から、さらに前方向へ移動した状態を示している。この時に、シリンダー１０がシリンダーロッド１１に付勢している力をＦ３とすると、Ｆ３は以下の関係を満たすように設定されている。
Ｆａ＞Ｆｃ＞Ｆｂ＞Ｆ３＞Ｆｄ・・・付勢力の関係（３）
【００２７】
シリンダー１０の付勢力Ｆ３が、Ｆｄを超えた状態になっている為、ドローバー１２の弾性部１２ｂは径方向内側に弾性変形し、シリンダーロッド１１の有する平面部１１ｂとドローバー１２の後端部が接触した状態になっている。上記の弾性変形により、ドローバー１２の弾性部１２ｂは、主軸４の後端部にある中空部の内面から離間し、主軸４の後端部との固定が解除されている。
【００２８】
また、Ｆ３は、Ｆａ、Ｆｃ、Ｆｂよりも小さい為、シリンダー保持部品７はスプリングの付勢力Ｆｂにより動かず、ドローバー１２は皿バネ１３の付勢力Ｆａにより動かない。また、ガイド部品８は、不図示の加工機本体に固定されている為、シリンダー１０の付勢力Ｆ３は、加工機本体に固定されているハウジング１に伝わっている。
【００２９】
次に、図５を参照して、工具ホルダ１４が解放されるまでの過程の第三段階を説明する。図５は、シリンダーロッド１１が、図４の状態から、さらに前方向へ移動した状態を示している。この時に、シリンダー１０がシリンダーロッド１１に付勢している力をＦ４とすると、Ｆ４は以下の関係を満たすように設定されている。
Ｆａ＞Ｆ４＞Ｆｃ＞Ｆｂ＞Ｆｄ・・・付勢力の関係（４）
【００３０】
この時、シリンダー１０は、シリンダーロッド１１に与えている前方向の付勢力Ｆ４の反作用として、これと同等の付勢力を後方向に受けることになる。Ｆ４は、Ｆｃよりも大きい為、シリンダーに固定されているシリンダー保持部品７は、スプリング９を縮め、後方向に移動し、シリンダー保持部品７の鉤形状７ａと主軸４の後端にあるフランジ形状４ｃが係合した状態になっている。また、Ｆ４はＦａよりも小さい為、ドローバー１２は、皿バネ１３の付勢力Ｆａにより拘束され動かない。また、ガイド部品８は不図示の加工機本体に固定されている為、スプリング９の付勢力Ｆｃは加工機本体に固定されているハウジング１には伝わっているが、Ｆ４の付勢力がハウジング１に伝わることは無い。
【００３１】
次に、図６を参照して、工具ホルダの解放が完了した状態を説明する。図６は、シリンダーロッド１１が、図５の状態から、さらに前方向へ移動した状態を示している。この時に、シリンダー１０がシリンダーロッド１１に付勢している力をＦ５とすると、Ｆ５は以下の関係を満たすように設定されている。
Ｆ５＞Ｆａ＞Ｆｃ＞Ｆｂ＞Ｆｄ・・・付勢力の関係（５）
【００３２】
この時、ドローバー１２が受ける前方向の付勢力Ｆ５は、皿バネ１３から受けている後方向の付勢力Ｆａを上回っている為、ドローバー１２が前方向に移動する。これにより、主軸４の前端とドローバー１２の前端により構成されるプルスタッド構造は、工具ホルダ１４を解放する。また、この時、シリンダー保持部品７の鉤形状７ａと主軸４の後端にあるフランジ形状４ｃが係合している為、スプリング９の付勢力Ｆｃがハウジング１に伝わり、ハウジング１にシリンダー１０の付勢力Ｆ５は伝わらない。
以上、工具ホルダ１４を主軸４から開放する手順を説明したが、工具ホルダ１４を主軸４に固定する場合には、上記の工程を逆の順番で行えばよい。
【００３３】
以上に説明したように、本実施形態の装置では、径方向に変形可能な弾性部を設けたことにより、工具ホルダを固定した位置において、ドローバー１２は主軸４に対して前端と後端が固定され、径方向にぶれることが無い状態になっている。その為、主軸４が回転した際には、低回転域から高回転域までドローバー１２によるアンバランスの変動や振動を抑制することができる。したがって、工作機械として安定して高精度な加工を行うことができる。テーパーを利用して弾性部を弾性変形させることにより工具ホルダの着脱がスムーズに行え、装置が大型化することもない。
【００３４】
また、本実施形態の構成によれば、工具ホルダを解放する際に、主軸の軸受にかかる付勢力をスプリング９の付勢力Ｆｃと同等に抑えることができ、軸受に過大な付勢力がかかることがない。このため、特に、本実施形態のように静圧軸受けを用いる場合には、装置の信頼性や耐久性を高めることができる。
また、本実施形態によれば、皿バネの付勢力は工具ホルダの固定を行う為に十分な付勢力を有してさえいればよい為、特許文献３の装置と比較して、主軸とドローバーのサイズを小さくすることができ、シリンダー１０を大型化する必要もない。
【００３５】
［第二の実施形態］
第二の実施形態は、第一の実施形態の加工機の主軸構造にドローバーの位置を検知する機構を設け、工具ホルダの着脱状態を検知可能にした装置である。第一の実施形態と同様の部分については、説明を省略ないし簡単化する。
【００３６】
本実施形態では、ドローバー１２の後端部に設けられた弾性部１２ｂの位置を検出するためのセンサ部として、２つの光学式センサを設けている。第１センサは、主軸装置に工具ホルダ１４を正しく固定した際のドローバー後端部位置を検知するセンサである。第２センサは、主軸装置から工具ホルダ１４を解放・取外した後、皿バネ１３の付勢力によって後方向に正しく後退した際のドローバー後端部位置を検知するセンサである。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態では透過型光学式を用いており、第１センサは発光部１５ａと受光部１５ｂ、第２センサは発光部１６ａと受光部１６ｂから構成される。発光部１５ａと受光部１５ｂを結ぶ一点鎖線は第１センサの検知光の光路１５ｘを、発光部１６ａと受光部１６ｂを結ぶ一点鎖線は第２センサの検知光の光路１６ｘを示している。光路上にドローバーが存在する時には、検知光が遮られるため、これを検知することができる。
【００３８】
尚、第一の実施例で説明したように、ドローバー１２の後端部には複数の切り欠きの割り（スリット）を設けた弾性部１２ｂが形成されているが、センサの光路が切り欠きと重なる場合には、光がドローバーを透過してしまうためこれを検知できない。そこで、本実施形態では、光路１５ｘおよび光路１６ｘがドローバーの中心軸を通らない位置になるように発光部と受光部を配置する。図８は、ドローバーの弾性部１２ｂとセンサの位置関係を、主軸の回転軸方向に沿って見た図であり、光路１５ｘおよび光路１６ｘがドローバーの中心を通らないようにオフセットされていることがわかる。このような配置を採用したことにより、ドローバーが存在する時には確実にセンサの光路を遮蔽するため、検知漏れが発生することはない。偶数個の切り欠きを角度間隔が等しくなるように設けた等により、切り欠きが回転中心を挟んで対向して配置される場合には、検知光が確実に遮蔽されるようにするため、図８に例示したようにセンサの光路を中心からオフセットさせればよい。弾性部１２ｂを高精度に作成するためには、放電加工等の加工方法が選択されることが多いが、切り欠き数は偶数かつ周方向に等配であることが工作上は望ましいからである。
【００３９】
一方、奇数個の切り欠きを角度間隔が等しくなるよう設けた場合のように、切り欠きが中心を挟んで対向していない場合には、センサの光路はドローバーにより確実に遮蔽される。したがって、図９に例示するように、センサの光路１５ｘ、１６ｘが中心を通るように配置してもよい。
尚、ドローバー後端部の位置を検知するためのセンサは、透過型光学式には限られず、例えば反射型光学式センサを用いてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態における工具ホルダの脱着状態の検出方法を説明する。以下の説明では、センサの光路がドローバーによって遮蔽されている状態、すなわちドローバーがセンサの光路上に存在する場合を、センサがドローバーを検知したと呼ぶ。
【００４１】
図７は、工具ホルダ１４を正常に保持している場合のドローバーの位置を示している。工具ホルダ１４を正常に保持している場合には、発光部１５ａと受光部１５ｂから成る第１センサは検知状態に、発光部１６ａと受光部１６ｂから成る第２センサは非検知状態となる。
【００４２】
一方、例えば工具ホルダ１４とドローバー１２間に異物を噛み込んでしまった場合には、ドローバー１２が正規位置より前方向で固定されるため、第１センサと第２センサが共に非検知となり、工具ホルダ１４が正しく装着されていないことを検出できる。
【００４３】
また、シリンダーロッド１１を前進させて工具ホルダ１４を解放・取り外した後に、工具ホルダ１４がない状態でクランプ動作を実施すると、シリンダーロッド１１が後退することで、ドローバー１２も皿バネ１３によって図１０に示す位置まで後退する。
この場合には、１５ａと１５ｂから成る第１センサと、１６ａと１６ｂから成る第２センサは、ともにドローバーを検知する。この検知状態は工具ホルダ無しクランプに相当し、ドローバー１２の前端に遊びが存在するので、主軸４は回転不可とするインターロック制御を行うことで、主軸装置を安全に運用することができる。
【００４４】
［第三の実施形態］
第三の実施形態として、ドローバー１２の弾性部１２ｂの位置を検出するために２つの近接センサを設けた装置について説明する。第二の実施形態では、光学式センサを用いたが、本実施形態では、例えば磁気式の近接センサを用いる。尚、第一の実施形態や第二の実施形態と同様の部分については、説明を省略ないし簡単化する。
【００４５】
図１１は、ドローバーの位置を検出するセンサとして磁気式の近接センサを用いた装置の概略図である。図１１において、シリンダー保持部品７の所定位置には近接センサ１８と近接センサ１９が設置されている。近接センサ１８および近接センサ１９は、ドローバーの進退位置を非接触で検出するため、ドローバーと近距離に配置する必要があるが、あまりドローバー本体に近接させすぎると、シリンダーロッド１１と干渉してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、近接センサで検出するための被検出部１７をドローバー１２に設けた。これにより、シリンダーロッド１１と干渉しない位置に配置した近接センサを用いて、ドローバーを検出することができる。
【００４６】
図１２は、近接センサ１８、近接センサ１９、被検出部１７、弾性部１２ｂの配置関係を示す図で、主軸の回転軸方向に沿って見た図である。尚、被検出部１７同士の隙間の大きさは、近接センサの検知幅よりも小さくなるように構成されている。
【００４７】
本実施形態の装置においては、近接センサでドローバーの進退位置を検出することにより、工具ホルダが正しく装着されているか否かや、工具ホルダ無しクランプ状態にあるか否かを検出することができるため、主軸装置を安全に運用することが可能である。
【００４８】
［第四の実施形態］
第一の実施形態から第三の実施形態においては、ドローバーの軸部材の一部を切り欠いて弾性部１２ｂを形成していたが、第四の実施形態では、ドローバーの軸部材とは別体で形成した弾性体部品２０を軸部材に組付けて弾性部を構成する。尚、第一の実施形態と同様の部分については、説明を省略ないし簡単化する。
【００４９】
図１３は、第四の実施形態の概略図で、主軸４の径方向に弾性変形することができる弾性体部品２０がドローバー１２に組付けられている。弾性体部品２０は、第一の実施形態の弾性部１２ｂと同様に、工具ホルダ１４を固定して回転する時には、主軸４の内壁を押圧してドローバー後部を主軸４に固定する。また、工具ホルダ１４を開放するときには、シリンダーロッド１１の前進にともない、弾性体部品２０はシリンダーロッド１１のテーパー部と係合して径方向内側に弾性変形し、主軸４の内壁から離脱する。
【００５０】
図１４は、本実施形態のドローバー１２、弾性体部品２０、センサの位置関係を、主軸の回転軸方向に沿って見た図である。第一の実施形態において切欠きが中心を挟んで対向した場合とは異なり、本実施形態ではドローバー１２の端部を回転位相に関係なく検出可能であるため、第１センサの光路１５ｘおよび第２センサの光路１６ｘをドローバーの中心軸上に配置してもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、ドローバーの基材を加工して弾性部を形成する場合と比較して、弾性体部品の形状や材料の設計自由度が高く、軽量化や重量バランスの調整が容易である。本実施形態によれば、回転系のバランスに優れた弾性部を有するドローバーを容易に用いることができるとともに、確実に工具ホルダの脱着状態を検出することができる。
【００５２】
［他の実施形態］
本発明の実施形態は、上述した第一〜第四の実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
例えば、主軸に工具ホルダを着脱するのではなく、主軸に工具を直接着脱する機構であってもよい。
また、近接センサは磁気式のセンサに限らず、たとえば超音波式のセンサであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・ハウジング／２ａ・・・ラジアル静圧軸受パッド／２ｂ・・・スラスト静圧軸受パッド／３・・・空気の供給路／４・・・主軸／５・・・コイル／６・・・永久磁石／７・・・シリンダー保持部品／８・・・ガイド部品／８ｂ・・・突き当て部／９・・・スプリング／１０・・・シリンダー／１１・・・シリンダーロッド／１１ａ・・・テーパー部／１１ｂ・・・平面部／１２・・・ドローバー／１３・・・皿バネ／１４・・・工具ホルダ／１５ａ、１６ａ・・・発光部／１５ｂ、１６ｂ・・・受光部／１５ｘ、１６ｘ・・・センサの光路／１７・・・被検出部／１８、１９・・・近接センサ／２０・・・弾性体部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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