(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して回転自在に支持されて一方端に工具が取り付けられる主軸と、
前記主軸と同軸となるように前記主軸内に収容されて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なロッドであって、一方端の側には前記工具を解放するアンクランプ位置まで移動可能であり前記工具を把持した際は他方端の側には前記工具をクランプするクランプ位置まで移動可能であるロッドと、
前記ロッドの一方端に取り付けられて、前記ロッドが前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記工具を把持し、前記ロッドが前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は把持していた前記工具を解放するコレットと、
前記主軸に対して前記ロッドを他方端の側に付勢して、前記コレットが前記工具を把持している場合は前記ロッドを前記クランプ位置まで付勢する付勢手段と、
前記ロッドが前記付勢手段の付勢力よりも大きな抗力で前記主軸に対して一方端の側に移動されて前記アンクランプ位置とされた後、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力によって他方端の側に付勢される際の前記付勢力を検出する付勢力検出手段と、を有し、
所定圧力の作動油を供給する供給経路と、
前記作動油を回収する排出経路と、
前記ロッドの他方端の側に設けられて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なピストンであって、前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は前記ロッドの他方端と接触して前記抗力にて前記ロッドを前記アンクランプ位置へと移動させ、前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記ロッドと離間する前記ピストンと、
前記ピストンを収容するシリンダであって、前記ピストンが前記主軸に対して一方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるアンクランプ室と、前記ピストンが前記主軸に対して他方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるクランプ室と、を有する前記シリンダと、
前記アンクランプ室に接続されて前記アンクランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるアンクランプ経路と、
前記クランプ室に接続されて前記クランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるクランプ経路と、
前記アンクランプ経路の接続先と前記クランプ経路の接続先を切り替える切り替え弁と、
前記アンクランプ経路と前記排出経路、または前記アンクランプ室と前記排出経路、を接続するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられて、前記バイパス経路を開口する開口ポジションと、前記バイパス経路を閉鎖する閉鎖ポジションと、を有するバイパス弁と、
前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記アンクランプ経路内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、の少なくとも１つを検出可能に設けられた圧力検出手段と、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記圧力検出手段を用いて圧力を検出する制御手段と、
記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測し、
計測した圧力が、第１所定圧力から第２所定圧力へと低下するまでの時間あるいは前記第１所定圧力から前記第２所定圧力まで低下するまでの時間に対する前記第１所定圧力と前記第２所定圧力との圧力差である傾きと、前記記憶手段に予め記憶されている換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、
工作機械の主軸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の主軸装置であって、
前記バイパス経路の一方端は、前記ピストンの移動経路上の位置であって、前記ピストンが前記ロッドを前記アンクランプ位置まで一方端の側に移動させた場合に形成される前記アンクランプ室における前記ピストンに干渉されることなく開口する位置、かつ前記アンクランプ位置の前記ロッドが前記付勢手段の前記付勢力にて前記ピストンを他方端の側に移動させる際に前記ロッドが前記クランプ位置に達したときに前記ピストンによって塞がれる位置、に接続され、
前記圧力検出手段は、前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、を検出可能に設けられ、
前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測し、
計測した圧力が、第１所定圧力から第２所定圧力へと低下するまでの時間、あるいは前記第１所定圧力から前記第２所定圧力まで低下するまでの時間に対する前記第１所定圧力と前記第２所定圧力との圧力差である傾き、を計測することなく、前記ロッドが前記アンクランプ位置から前記クランプ位置に達して前記ピストンの他方端の側への移動が停止して前記圧力検出手段にて検出した圧力がほぼ一定となった際の圧力と、前記記憶手段に予め記憶されている前記換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、
工作機械の主軸装置。
【請求項３】
ハウジングに対して回転自在に支持されて一方端に工具が取り付けられる主軸と、
前記主軸と同軸となるように前記主軸内に収容されて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なロッドであって、一方端の側には前記工具を解放するアンクランプ位置まで移動可能であり前記工具を把持した際は他方端の側には前記工具をクランプするクランプ位置まで移動可能であるロッドと、
前記ロッドの一方端に取り付けられて、前記ロッドが前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記工具を把持し、前記ロッドが前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は把持していた前記工具を解放するコレットと、
前記主軸に対して前記ロッドを他方端の側に付勢して、前記コレットが前記工具を把持している場合は前記ロッドを前記クランプ位置まで付勢する付勢手段と、
前記ロッドが前記付勢手段の付勢力よりも大きな抗力で前記主軸に対して一方端の側に移動されて前記アンクランプ位置とされた後、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力によって他方端の側に付勢される際の前記付勢力を検出する付勢力検出手段と、を有し、
前記ロッドの位置を検出可能なロッド位置検出手段、または前記ピストンの位置を検出可能なピストン位置検出手段と、
所定圧力の作動油を供給する供給経路と、
前記作動油を回収する排出経路と、
前記ロッドの他方端の側に設けられて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なピストンであって、前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は前記ロッドの他方端と接触して前記抗力にて前記ロッドを前記アンクランプ位置へと移動させ、前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記ロッドと離間する前記ピストンと、
前記ピストンを収容するシリンダであって、前記ピストンが前記主軸に対して一方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるアンクランプ室と、前記ピストンが前記主軸に対して他方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるクランプ室と、を有する前記シリンダと、
前記アンクランプ室に接続されて前記アンクランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるアンクランプ経路と、
前記クランプ室に接続されて前記クランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるクランプ経路と、
前記アンクランプ経路の接続先と前記クランプ経路の接続先を切り替える切り替え弁と、
前記アンクランプ経路と前記排出経路、または前記アンクランプ室と前記排出経路、とを接続するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられて、前記バイパス経路を開口する開口ポジションと、前記バイパス経路を閉鎖する閉鎖ポジションと、を有するバイパス弁と、
前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記アンクランプ経路内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、の少なくとも１つを検出可能に設けられた圧力検出手段と、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記圧力検出手段を用いて圧力を検出する制御手段と、
記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、
前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測するとともに、前記ロッド位置検出手段にて前記ロッドの位置または前記ピストン位置計検出手段にて前記ピストンの位置、を計測し、
前記ロッドの位置が前記クランプ位置に達した場合または前記ピストンの位置が前記クランプ位置に対応する位置に達した場合に、前記圧力検出手段にて検出した圧力と、前記記憶手段に予め記憶されている前記換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、
工作機械の主軸装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置であって、
前記バイパス経路には、前記作動油の流量を調整する絞りが設けられている、
工作機械の主軸装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置であって、
前記アンクランプ経路には、前記クランプ経路内の作動油の圧力が所定圧力以上の場合には前記アンクランプ経路を開口し、前記クランプ経路内の作動油の圧力が所定圧力以上でない場合には前記アンクランプ室からの作動油の排出を禁止するとともに前記アンクランプ室への作動油の流入を許容するパイロットチェック弁が設けられている、
工作機械の主軸装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置であって、
表示手段を備え、
予め設定された所定タイミング毎に前記付勢力を求め、
求めた前記付勢力の変動の傾向に基づいて、前記付勢手段の異常、または前記付勢手段の寿命、または前記付勢手段の交換時期、の少なくとも１つを求めて前記表示手段に表示する、
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する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるマシニングセンタ等、一般的な工作機械の主軸装置は、ハウジングと、主軸と、ロッドと、ピストンを有している。主軸はハウジングに対して回転自在に支持されており、ロッドは主軸内に収容されて主軸の軸方向に往復移動可能に支持されている。そしてロッドの先端（一方端）には、主軸の先端（一方端）に取り付けられた工具の把持と解放を行うコレットが装着され、ロッドは複数の皿バネにて主軸に対して後端（他方端）の側に付勢されている。ロッドが皿バネにて付勢されて後端方向のクランプ位置まで移動すると、コレットが工具を把持しながらロッドが工具を後端の側に引張り、工具が主軸の先端に固定される。また、ロッドの後端の側には、ロッドの後端から少し離れた位置にピストンが配置されている。工具の交換や取り外しを行う際は、ピストンを用いて、皿バネの付勢力よりも大きな抗力でロッドを先端方向に移動させ、主軸に対して先端方向のアンクランプ位置まで移動させると、コレットが工具を解放し、工具の交換や取り外しを行うことが可能となる。
【０００３】
このような工作機械の主軸装置では、皿バネの付勢力が工具の支持力に大きく影響し、皿バネが劣化して付勢力が低下すると、加工精度等に大きく影響する。皿バネの付勢力が低下していることに気付かずに加工対象物を加工してしまった場合は、所望する加工精度が得られないので加工対象物が不良品となったり、加工中に異常が発生して長時間工作機械の稼動を止めてしまう可能性がある。従って、工作機械の主軸装置を用いた作業現場では、皿バネの付勢力を定期的に確認し、皿バネが寿命に達する前に交換している。
【０００４】
ところが、皿バネの付勢力を確認するのは、非常に手間がかかる。そこで従来では、図１６に示す通常の工具Ｔと類似した外観を有するクランプ力測定ゲージＴＫ（図１７参照）やクランプ力測定ゲージＴＲ（図１８参照）を、工具Ｔの代わりに主軸の先端に取り付け、このクランプ力測定ゲージＴＫ、ＴＲにて皿バネの付勢力を計測している。図１７に示すクランプ力測定ゲージＴＫは、主軸に収容される収容部ＴＫ１の形状は工具Ｔの形状とほぼ同じ形状であるが、主軸から突出する突出部ＴＫ２の形状は付勢力の計測用の機械的構成や電子回路や表示手段等を有しているので工具Ｔの形状とは大きく異なり、重量も工具Ｔと比較して非常に重い。また図１８に示すクランプ力測定ゲージＴＲは、計測結果等を無線で無線ユニットＴＲＣに送信するものであり、主軸に収容される収容部ＴＲ１の形状は工具Ｔの形状とほぼ同じ形状であるが、主軸から突出する突出部ＴＲ２の形状は計測用の機械的構成や電子回路や送信用の電子回路等を有しているので工具Ｔの形状とは大きく異なり、重量も工具Ｔと比較して非常に重い。このため、工具の自動交換装置等によって、クランプ力測定ゲージＴＫ、ＴＲの主軸への取り付けや取り外しを行う際、適切に取り付けや取り外しを行うことができない場合が発生し、高価なクランプ力測定ゲージＴＫ、ＴＲを落下させて破損させてしまう可能性がある。
【０００５】
そこで特許文献１には、ピストンの先端に、ロッドをアンクランプ位置まで押圧する際の押圧力を検出する圧力センサを取り付け、ハウジングに、ロッドの変位を検出するロッド変位検出手段を設けた工作機械の主軸装置が開示されている。この特許文献１では、クランプ位置にあるロッドを、ピストンでアンクランプ方向に押圧し、ピストンの押圧力とロッドの変位に基づいて、コレットのクランプ力を求め、皿バネの交換時期を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４６６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
理想的なバネは、たわみ量と荷重の関係が直線状の線形特性を有しているが、実際のバネ（特に皿バネ）は、理想的な線形特性を有しておらず、図６のたわみ量・荷重特性に示すようにヒステリシスを持つ非線形特性を有している。図６に示すたわみ量・荷重特性の場合、無荷重の状態から徐々に荷重を増加していった場合のたわみ量Ｐｃの位置の荷重は、荷重Ｆａである。しかし、たわみ量Ｐａまで荷重を加えた後、荷重を徐々に減少させてたわみ量ＰＣとなった際の荷重は、荷重Ｆｂである。つまり、ヒステリシスによって、同じたわみ量Ｐｃ（ＰＣ）であっても、無荷重の状態からたわみ量を大きくしていったときと、大きなたわみ量の状態からたわみ量を小さくしていったときと、で荷重が異なる。なお、図６に示すたわみ量・荷重特性において、無荷重の状態からたわみ量Ｐａまで荷重を徐々に増加させる経路を往路と呼び、たわみ量Ｐａの状態から荷重を徐々に無荷重まで減少させる経路を復路と呼ぶ。
【０００８】
工作機械の主軸装置の場合、皿バネは、図６のたわみ量・荷重特性におけるたわみ量Ｐａに相当するアンクランプ位置までピストンによって荷重が加えられた後、皿バネの付勢力にてロッドが徐々にクランプ方向に移動され、たわみ量ＰＣに相当するクランプ位置で工具をクランプ状態に維持する。すなわち、工作機械の主軸装置における皿バネの付勢力を求める際は、図６のたわみ量・荷重特性における、往路のたわみ量Ｐｃの荷重（荷重Ｆａ）ではなく、復路のたわみ量ＰＣの荷重（荷重Ｆｂ）を求めなければならない。
【０００９】
ところが、特許文献１に記載の発明では、図６のたわみ量・荷重特性の往路のたわみ量ＰＣの荷重（荷重Ｆａ）を求めているので、本来の荷重（荷重Ｆｂ）よりも大きな荷重を求めてしまっている。これでは、求めた荷重（荷重Ｆａ）に対して、工具クランプ時の実際の皿バネの荷重（荷重Ｆｂ）は小さいので、交換時期を既に経過してしまっている可能性があり、好ましくない。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、工具をクランプするための皿バネ等の付勢手段の付勢力を、クランプ力測定ゲージを用いることなく、より正確に計測することができる工作機械の主軸装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る工作機械の主軸装置は、次の手段をとる。
【００１２】
本発明の第１の発明は、ハウジングに対して回転自在に支持されて一方端に工具が取り付けられる主軸と、前記主軸と同軸となるように前記主軸内に収容されて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なロッドであって、一方端の側には前記工具を解放するアンクランプ位置まで移動可能であり前記工具を把持した際は他方端の側には前記工具をクランプするクランプ位置まで移動可能であるロッドと、前記ロッドの一方端に取り付けられて、前記ロッドが前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記工具を把持し、前記ロッドが前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は把持していた前記工具を解放するコレットと、前記主軸に対して前記ロッドを他方端の側に付勢して、前記コレットが前記工具を把持している場合は前記ロッドを前記クランプ位置まで付勢する付勢手段と、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力よりも大きな抗力で前記主軸に対して一方端の側に移動されて前記アンクランプ位置とされた後、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力によって他方端の側に付勢される際の前記付勢力を検出する付勢力検出手段と、を有し、所定圧力の作動油を供給する供給経路と、前記作動油を回収する排出経路と、前記ロッドの他方端の側に設けられて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なピストンであって、前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は前記ロッドの他方端と接触して前記抗力にて前記ロッドを前記アンクランプ位置へと移動させ、前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記ロッドと離間する前記ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダであって、前記ピストンが前記主軸に対して一方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるアンクランプ室と、前記ピストンが前記主軸に対して他方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるクランプ室と、を有する前記シリンダと、前記アンクランプ室に接続されて前記アンクランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるアンクランプ経路と、前記クランプ室に接続されて前記クランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるクランプ経路と、前記アンクランプ経路の接続先と前記クランプ経路の接続先を切り替える切り替え弁と、前記アンクランプ経路と前記排出経路、または前記アンクランプ室と前記排出経路、を接続するバイパス経路と、前記バイパス経路に設けられて、前記バイパス経路を開口する開口ポジションと、前記バイパス経路を閉鎖する閉鎖ポジションと、を有するバイパス弁と、前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記アンクランプ経路内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、の少なくとも１つを検出可能に設けられた圧力検出手段と、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記圧力検出手段を用いて圧力を検出する制御手段と、記憶手段と、を有する。そして、前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測し、計測した圧力が、第１所定圧力から第２所定圧力へと低下するまでの時間あるいは前記第１所定圧力から前記第２所定圧力まで低下するまでの時間に対する前記第１所定圧力と前記第２所定圧力との圧力差である傾きと、前記記憶手段に予め記憶されている換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、工作機械の主軸装置である。
【００１３】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る工作機械の主軸装置であって、前記バイパス経路の一方端は、前記ピストンの移動経路上の位置であって、前記ピストンが前記ロッドを前記アンクランプ位置まで一方端の側に移動させた場合に形成される前記アンクランプ室における前記ピストンに干渉されることなく開口する位置、かつ前記アンクランプ位置の前記ロッドが前記付勢手段の前記付勢力にて前記ピストンを他方端の側に移動させる際に前記ロッドが前記クランプ位置に達したときに前記ピストンによって塞がれる位置、に接続され、前記圧力検出手段は、前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、を検出可能に設けられている。そして、前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測し、計測した圧力が、第１所定圧力から第２所定圧力へと低下するまでの時間、あるいは前記第１所定圧力から前記第２所定圧力まで低下するまでの時間に対する前記第１所定圧力と前記第２所定圧力との圧力差である傾き、を計測することなく、前記ロッドが前記アンクランプ位置から前記クランプ位置に達して前記ピストンの他方端の側への移動が停止して前記圧力検出手段にて検出した圧力がほぼ一定となった際の圧力と、前記記憶手段に予め記憶されている前記換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、工作機械の主軸装置である。
【００１４】
次に、本発明の第３の発明は、ハウジングに対して回転自在に支持されて一方端に工具が取り付けられる主軸と、前記主軸と同軸となるように前記主軸内に収容されて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なロッドであって、一方端の側には前記工具を解放するアンクランプ位置まで移動可能であり前記工具を把持した際は他方端の側には前記工具をクランプするクランプ位置まで移動可能であるロッドと、前記ロッドの一方端に取り付けられて、前記ロッドが前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記工具を把持し、前記ロッドが前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は把持していた前記工具を解放するコレットと、前記主軸に対して前記ロッドを他方端の側に付勢して、前記コレットが前記工具を把持している場合は前記ロッドを前記クランプ位置まで付勢する付勢手段と、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力よりも大きな抗力で前記主軸に対して一方端の側に移動されて前記アンクランプ位置とされた後、前記ロッドが前記付勢手段の付勢力によって他方端の側に付勢される際の前記付勢力を検出する付勢力検出手段と、を有し、前記ロッドの位置を検出可能なロッド位置検出手段、または前記ピストンの位置を検出可能なピストン位置検出手段と、所定圧力の作動油を供給する供給経路と、前記作動油を回収する排出経路と、前記ロッドの他方端の側に設けられて前記主軸に対して軸方向に往復移動可能なピストンであって、前記主軸に対して一方端の側に移動した場合は前記ロッドの他方端と接触して前記抗力にて前記ロッドを前記アンクランプ位置へと移動させ、前記主軸に対して他方端の側に移動した場合は前記ロッドと離間する前記ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダであって、前記ピストンが前記主軸に対して一方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるアンクランプ室と、前記ピストンが前記主軸に対して他方端の側に移動する際に前記供給経路から前記作動油が充填されるクランプ室と、を有する前記シリンダと、前記アンクランプ室に接続されて前記アンクランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるアンクランプ経路と、前記クランプ室に接続されて前記クランプ室への前記作動油の充填と排出の経路となるクランプ経路と、前記アンクランプ経路の接続先と前記クランプ経路の接続先を切り替える切り替え弁と、前記アンクランプ経路と前記排出経路、または前記アンクランプ室と前記排出経路、とを接続するバイパス経路と、前記バイパス経路に設けられて、前記バイパス経路を開口する開口ポジションと、前記バイパス経路を閉鎖する閉鎖ポジションと、を有するバイパス弁と、前記アンクランプ室内の前記作動油の圧力、または前記アンクランプ経路内の前記作動油の圧力、または前記バイパス経路内の前記作動油の圧力、の少なくとも１つを検出可能に設けられた圧力検出手段と、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記圧力検出手段を用いて圧力を検出する制御手段と、記憶手段と、を有する。そして、前記制御手段は、前記付勢手段の前記付勢力の計測が指示されると、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ピストンを一方端の側に移動させることで、前記付勢力よりも大きな前記抗力にて前記ロッドを一方端の側の前記アンクランプ位置へと移動させた後、前記切り替え弁と前記バイパス弁を制御して前記ロッドと前記ピストンを前記付勢手段の前記付勢力で他方端の側に移動させながら前記圧力検出手段を用いて圧力を計測するとともに、前記ロッド位置検出手段にて前記ロッドの位置または前記ピストン位置計検出手段にて前記ピストンの位置、を計測し、前記ロッドの位置が前記クランプ位置に達した場合または前記ピストンの位置が前記クランプ位置に対応する位置に達した場合に、前記圧力検出手段にて検出した圧力と、前記記憶手段に予め記憶されている前記換算情報と、に基づいて前記付勢力を求める、工作機械の主軸装置である。
【００１５】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１〜第３の発明のいずれか１つに係る工作機械の主軸装置であって、前記バイパス経路には、前記作動油の流量を調整する絞りが設けられている、工作機械の主軸装置である。
【００１６】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つに係る工作機械の主軸装置であって、前記アンクランプ経路には、前記クランプ経路内の作動油の圧力が所定圧力以上の場合には前記アンクランプ経路を開口し、前記クランプ経路内の作動油の圧力が所定圧力以上でない場合には前記アンクランプ室からの作動油の排出を禁止するとともに前記アンクランプ室への作動油の流入を許容するパイロットチェック弁が設けられている、工作機械の主軸装置である。
【００１７】
次に、本発明の第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つに係る工作機械の主軸装置であって、表示手段を備え、予め設定された所定タイミング毎に前記付勢力を求め、求めた前記付勢力の変動の傾向に基づいて、前記付勢手段の異常、または前記付勢手段の寿命、または前記付勢手段の交換時期、の少なくとも１つを求めて前記表示手段に表示する、工作機械の主軸装置である。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、ロッドがアンクランプ位置とされた後、付勢手段の付勢力によって他方端の側に付勢された際の付勢力を検出するので、図６に示すたわみ量・荷重特性の復路の荷重を適切に求めることができる。従って、付勢手段の付勢力を、クランプ力測定ゲージを用いることなく、より正確に計測することができる。
【００１９】
また第１の発明によれば、より具体的な構成にて図６に示すたわみ量・荷重特性の復路の荷重を求め、付勢手段の付勢力を、より正確に計測することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、位置検出手段を設けることなく、ピストンがクランプ位置に相当する位置に達したタイミング（ロッドがクランプ位置に達したタイミング）を知ることができるので、第４の発明に対して、よりシンプルな構成にて工作機械の主軸装置を実現することができる。
【００２１】
第３の発明によれば、位置検出手段（ロッド位置検出手段またはピストン位置検出手段）を設けることで、ロッドがクランプ位置に達したタイミング（またはピストンがクランプ位置に相当する位置に達したタイミング）を知ることができるので、付勢手段の付勢力を、より正確に計測することができる。
【００２２】
第４の発明によれば、バイパス経路に絞りを設けることで、付勢手段の付勢力にてピストンを移動させる際の移動速度を適切に遅くすることができるので、付勢手段の付勢力を、より正確に計測することができる。
【００２３】
第５の発明によれば、アンクランプ経路にパイロットチェック弁を設けることで、付勢手段の付勢力を計測する際にアンクランプ経路内及びアンクランプ室内の作動油の圧力を安定させ、圧力検出手段にて検出する圧力を、より正確に計測することができる。従って、付勢手段の付勢力を、より正確に計測することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、付勢手段の異常、付勢手段の寿命、付勢手段の交換時期、の少なくとも１つを表示することで、作業者による付勢手段の交換を適切に促すことができるので、便利である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態の工作機械の主軸装置の全体構成を説明する図である。
【図２】工具のクランプ時における、油圧経路と、ロッド及びピストンの位置を説明する図である。
【図３】工具のアンクランプ時における、油圧経路と、ロッド及びピストンの位置を説明する図である。
【図４】付勢手段の付勢力を計測する際の、油圧経路と、ロッド及びピストンの位置を説明する図である。
【図５】図４に示す付勢手段の付勢力の計測において、計測された圧力の例を説明する図である。
【図６】皿バネ等の付勢手段の、たわみ量と荷重の関係であってヒステリシスを有するたわみ量・荷重特性の例を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態の工作機械の主軸装置の全体構成を説明する図である。
【図８】第２の実施の形態において、付勢手段の付勢力を計測する際の、油圧経路と、ロッド及びピストンの位置を説明する図であって、ロッドがアンクランプ位置にある状態を説明する図である。
【図９】図８の状態からロッド及びピストンがクランプ方向に移動し、ピストンがクランプ位置に相当する位置に達した状態を説明する図である。
【図１０】図８及び図９に示す付勢手段の付勢力の計測において、計測された圧力の例を説明する図である。
【図１１】第３の実施の形態の工作機械の主軸装置の全体構成を説明する図である。
【図１２】第３の実施の形態において、付勢手段の付勢力を計測する際の、油圧経路と、ロッド及びピストンの位置を説明する図である。
【図１３】図１２に示す付勢手段の付勢力の計測において、計測された圧力の例を説明する図である。
【図１４】付勢手段の寿命、付勢手段の交換時期、付勢手段の異常、の少なくとも１つを表示手段に表示する例を説明する図である。
【図１５】付勢手段の寿命を説明する図である。
【図１６】通常の工具の外観の例を説明する図である。
【図１７】従来のクランプ力測定ゲージの外観の例を説明する図である。
【図１８】従来のクランプ力測定ゲージの外観の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明を実施するための形態である第１の実施の形態〜第３の実施の形態を、図面を用いて順に説明する。
【００２７】
●［第１の実施の形態の工作機械の主軸装置１の全体構成（図１）］
図１に示すように、第１の実施の形態の主軸装置１（工作機械の主軸装置）は、主軸ユニット２と、切り替え弁７１と、バイパス弁７２と、可変絞り７３（絞りに相当）と、圧力検出手段７４と、パイロットチェック弁７５と、制御手段８０等を有している。そして主軸ユニット２は、ハウジング３と、主軸１０と、ロッド３０と、コレット３２と、皿バネ３３（付勢手段に相当）と、シリンダ４０と、ピストン４５と、ロータ５１と、ステータ５２等を有している。なお図１中において、供給経路Ｙｐｒは所定圧力の作動油が供給されている経路であり、排出経路Ｙｒｒは作動油を回収する経路である。また、供給経路Ｙｐｒの端部Ｐは所定圧力の作動油の供給源に接続され、排出経路Ｙｒｒの端部Ｒは作動油を回収するオイルパン等に接続されている。
【００２８】
主軸１０は、ハウジング３に対して軸受１０Ｂにて回転自在に支持され、一方端には工具Ｔが取り付けられている。また主軸１０の形状は、後述するロッド３０を収容するために略円筒状である。そして主軸１０は、ロータ５１及びステータ５２にて発生される回転駆動力にて、工具Ｔ及びロッド３０と一体となって回転軸ＺＪ回りに回転駆動される。
【００２９】
ロッド３０は、主軸１０と同軸となるように主軸１０内に収容され、主軸１０に対して軸方向に往復移動可能であり、一方端の側には工具Ｔを解放するアンクランプ位置Ｐａまで移動可能である。またロッド３０は、工具Ｔを把持した際は他方端の側には工具Ｔをクランプするクランプ位置Ｐｃまで移動可能である。なお、工具Ｔを把持していない場合では、ロッド３０は、クランプ位置Ｐｃよりも他方端の側へと移動可能である。
【００３０】
コレット３２は、ロッド３０の一方端に取り付けられ、主軸１０に対してロッド３０が他方端の側に移動した場合（クランプ位置Ｐｃまで移動した場合）は、主軸１０の一方端に取り付けられた工具Ｔを把持して把持した工具Ｔを他方端の側に引張って主軸１０の一方端に固定する（クランプする）。またコレット３２は、主軸１０に対してロッド３０が一方端の側に移動した場合（アンクランプ位置Ｐａまで移動した場合）は、把持していた工具Ｔを解放する（アンクランプする）。
【００３１】
皿バネ３３は、付勢手段であり、主軸１０に対してロッド３０を他方端の側に付勢し、コレット３２が工具Ｔを把持している場合はロッド３０をクランプ位置Ｐｃまで付勢している。なお、皿バネ３３は、主軸１０の内周面とロッド３０の外周面とで囲まれたバネ収容空間に、複数（非常に多数）が配置されている。
【００３２】
ピストン４５は、シリンダ４０内に収容されて、ロッド３０の他方端の側に設けられ、主軸１０に対して軸方向に往復移動可能であり、主軸１０と同軸となるように配置されている。そしてピストン４５は、主軸１０に対して一方端の側に移動した場合は、ロッド３０の他方端と接触して、皿バネ３３の付勢力よりも大きな抗力でロッド３０をアンクランプ位置Ｐａへと移動させる（図３参照）。またピストン４５は、主軸１０に対して他方端の側に移動した場合は、ロッド３０と離間する（図２参照）。
【００３３】
シリンダ４０は、主軸１０及びロッド３０に対して他方端の側となるハウジング３に固定され、ピストン４５を収容している。またシリンダ４０は、ピストン４５が主軸１０に対して一方端の側に移動する際に供給経路Ｙｐｒから（所定圧力の）作動油が充填されるアンクランプ室４２と、ピストン４５が主軸に対して他方端の側に移動する際に供給経路Ｙｐｒから（所定圧力の）作動油が充填されるクランプ室４１と、を有している。またシリンダ４０には、アンクランプ室４２とアンクランプ経路Ｙａｃとを連通する連通孔４２Ｐが設けられ、クランプ室４１とクランプ経路Ｙｃｌとを連通する連通孔４１Ｐが設けられている。
【００３４】
アンクランプ経路Ｙａｃは、連通孔４２Ｐを介してアンクランプ室４２に接続されてアンクランプ室４２への作動油の充填と排出が行われる経路（油路）である。
【００３５】
クランプ経路Ｙｃｌは、連通孔４１Ｐを介してクランプ室４１に接続されてクランプ室４１への作動油の充填と排出が行われる経路（油路）である。
【００３６】
切り替え弁７１は、油路を３通りに切り替え可能な弁であり、ソレノイド７１Ｃに通電された場合（ソレノイド７１Ａは非通電）はクランプポジション７１ＣＰにて油路を切り替え、ソレノイド７１Ａに通電された場合（ソレノイド７１Ｃは非通電）はアンクランプポジション７１ＡＰにて油路を切り替え、ソレノイド７１Ａ、７１Ｃのどちらも非通電の場合はクランプ力計測ポジション７１ＫＰにて油路を切り替える。なおクランプポジション７１ＣＰでは、クランプ経路Ｙｃｌと供給経路Ｙｐｒとを接続し、アンクランプ経路Ｙａｃと排出経路Ｙｒｒとを接続する。またアンクランプポジション７１ＡＰでは、アンクランプ経路Ｙａｃと供給経路Ｙｐｒとを接続し、クランプ経路Ｙｃｌと排出経路Ｙｒｒとを接続する。またクランプ力計測ポジション７１ＫＰでは、供給経路Ｙｐｒを閉鎖し、クランプ経路Ｙｃｌとアンクランプ経路Ｙａｃと排出経路Ｙｒｒとを接続する。また切り替え弁７１は、制御手段８０によって制御される。
【００３７】
バイパス経路Ｙｂｐは、アンクランプ経路Ｙａｃと排出経路Ｙｒｒとを接続、またはアンクランプ室４２と排出経路Ｙｒｒとを接続し、アンクランプ室４２内の作動油を切り替え弁７１をバイパスして排出経路Ｙｒｒへと導く経路（油路）であり、バイパス経路Ｙｂｐの途中にはバイパス弁７２が設けられている。なお、バイパス経路Ｙｂｐにおけるアンクランプ経路Ｙａｃ（またはアンクランプ室４２）からバイパス弁７２までの経路を上流側バイパス経路Ｙｂｊと呼び、バイパス経路Ｙｂｐにおけるバイパス弁７２から排出経路Ｙｒｒまでの経路を下流側バイパス経路Ｙｂｋと呼ぶ。
【００３８】
バイパス弁７２は、上流側バイパス経路Ｙｂｊと下流側バイパス経路Ｙｂｋとの間に設けられ、ソレノイド７２Ｂに通電された場合は開口ポジション７２ＢＰにて油路を切り替え、ソレノイド７２Ｂが非通電とされた場合は閉鎖ポジション７２ＮＰにて油路を切り替える。なおバイパス弁７２は、閉鎖ポジション７２ＮＰの側に制御されるとバイパス経路Ｙｂｐを閉鎖し、開口ポジション７２ＢＰの側に制御されるとバイパス経路Ｙｂｐを開口する。
【００３９】
可変絞り７３は、バイパス経路Ｙｂｐのいずれかの位置に設けられ、バイパス経路Ｙｂｐ内に作動油が流れた際、作動油の流量を調整し、後述する付勢手段の付勢力の計測の際にピストン４５の移動速度を遅くする。付勢力の計測の際、ピストン４５の移動速度を遅くすると、より正確な圧力を求めることが可能となり、付勢力の計測精度をより向上させることができる。
【００４０】
圧力検出手段７４は、作動油の圧力を検出する圧力センサであり、アンクランプ室４２内の作動油の圧力、またはアンクランプ経路Ｙａｃ内の作動油の圧力、またはバイパス経路Ｙｂｐ内の作動油の圧力、の少なくとも１つを検出可能となる位置に設けられており、図１の例ではバイパス経路Ｙｂｐのうち、上流側バイパス経路Ｙｂｊに接続されている。
【００４１】
パイロットチェック弁７５は、アンクランプ経路Ｙａｃに設けられており、図示では点線にてクランプ経路Ｙｃｌに接続されている。そしてパイロットチェック弁７５は、クランプ経路Ｙｃｌ内の作動油の圧力が所定圧力以上の場合には、アンクランプ経路Ｙａｃを開口する。例えばクランプ経路Ｙｃｌが供給経路Ｙｐｒに接続された場合はパイロットチェック弁７５は開口する。またパイロットチェック弁７５は、クランプ経路Ｙｃｌ内の作動油の圧力が所定圧力以上でない場合には、アンクランプ室４２からの作動油の排出を禁止するとともにアンクランプ室４２への作動油の流入を許容する。例えばアンクランプ経路Ｙａｃが供給経路Ｙｐｒに接続された場合は供給経路Ｙｐｒから作動油がアンクランプ経路Ｙａｃ及びパイロットチェック弁７５を経由してアンクランプ室４２に流入する。
【００４２】
制御手段８０は、例えばパーソナルコンピュータであり、信号経路Ｓａｃ、Ｓｃｌ、Ｓｂｐを介してソレノイド７１Ａ、７１Ｃ、７２Ｂに制御信号を出力し、信号経路Ｓｐｒを介して圧力検出手段７４からの検出信号を取り込んで圧力を検出する。そして制御手段８０は、検出した圧力に基づいて、クランプ位置Ｐｃにおける皿バネ３３の付勢力を求め、皿バネ３３の寿命や交換時期等を求める。なお、制御手段８０は記憶手段（記憶装置）を有しており、記憶手段には、制御手段８０が求めた圧力を付勢力（クランプ力）に換算するための換算情報が記憶されている。
【００４３】
●［工具Ｔをクランプしている場合（図２）］
図２は、工具Ｔをクランプしている場合の、油圧経路と、ロッド３０及びピストン４５の位置を説明する図である。切り替え弁７１は、ソレノイド７１Ｃが通電（ソレノイド７１Ａは非通電）されてクランプポジション７１ＣＰにて油路を切り替えており、供給経路Ｙｐｒからの作動油は、クランプポジション７１ＣＰとクランプ経路Ｙｃｌを経由してクランプ室４１に充填される。またアンクランプ室４２内の作動油は、アンクランプ経路Ｙａｃとパイロットチェック弁７５とクランプポジション７１ＣＰを経由して排出経路Ｙｒｒに排出される。このとき、クランプ経路Ｙｃｌ内の作動油の圧力は、供給経路Ｙｐｒからの作動油にて所定圧力以上であるので、パイロットチェック弁７５はアンクランプ経路Ｙａｃを開口している。また、バイパス弁７２は、ソレノイド７２Ｂが非通電とされ、閉鎖ポジション７２ＮＰにて油路を切り替えており、図２に示す状態ではバイパス経路Ｙｂｐには作動油が流れない。
【００４４】
この状態では、クランプ室４１に作動油が充填されてアンクランプ室４２から作動油が排出されるので、ピストン４５は他方端の側に突き当たるまで移動し、ピストン４５はロッド３０に対して離間する。従って、ロッド３０は皿バネ３３にて他方端の側に付勢され、工具Ｔが取り付けられている場合はクランプ位置Ｐｃまで移動する。このときの皿バネ３３の付勢力は、図２中に示す付勢力Ｆ３３であり、図６に示すたわみ量・荷重特性の復路におけるクランプ位置Ｐｃでの荷重Ｆｂに相当している。
【００４５】
●［工具Ｔをアンクランプしている場合（図３）］
図３は、工具Ｔをアンクランプしている場合の、油圧経路と、ロッド３０及びピストン４５の位置を説明する図である。切り替え弁７１は、ソレノイド７１Ａが通電（ソレノイド７１Ｃは非通電）されてアンクランプポジション７１ＡＰにて油路を切り替えており、供給経路Ｙｐｒからの作動油は、アンクランプポジション７１ＡＰとパイロットチェック弁７５とアンクランプ経路Ｙａｃを経由してアンクランプ室４２に充填される。またクランプ室４１内の作動油は、クランプ経路Ｙｃｌとアンクランプポジション７１ＡＰを経由して排出経路Ｙｒｒに排出される。このとき、アンクランプ経路Ｙａｃには供給経路Ｙｐｒから作動油が流入し、流入した作動油はパイロットチェック弁７５を通ってアンクランプ室４２に流入する。また、バイパス弁７２は、ソレノイド７２Ｂが非通電とされ、閉鎖ポジション７２ＮＰにて油路を切り替えており、図３に示す状態ではバイパス経路Ｙｂｐには作動油が流れない。
【００４６】
この状態では、アンクランプ室４２に作動油が充填されてクランプ室４１から作動油が排出されるので、ピストン４５は、一方端の側に突き当たるまで移動し、皿バネ３３の付勢力よりも大きな抗力Ｆ４５でロッド３０を一方端の側に移動させ（押し込み）、ロッド３０をアンクランプ位置Ｐａまで移動させる。このときの皿バネ３３の荷重は、図６に示すたわみ量・荷重特性の往路におけるアンクランプ位置Ｐａでの荷重に相当する。
【００４７】
●［付勢手段の付勢力の計測方法（図４〜図６）］
皿バネ３３の付勢力によるクランプ力を計測する場合、制御手段８０は、付勢力の計測が指示されると、まず図３に示すように、切り替え弁７１とバイパス弁７２を制御して、ピストン４５にてロッド３０をアンクランプ位置Ｐａへと移動させる。例えば、制御手段８０は、稼働日の朝一番（例えば稼動直前の朝７時）に付勢力の計測を行うように予めプログラムされていてもよいし、作業者からの計測指示の入力を待つようにプログラムされていてもよい。この動作により、図６のたわみ量・荷重特性の往路のアンクランプ位置Ｐａまで荷重を加える。
【００４８】
次に制御手段８０は、図４に示すように、切り替え弁７１のソレノイド７１Ａ、７１Ｃを非通電としてクランプ力計測ポジション７１ＫＰにて油路を切り替え、バイパス弁７２のソレノイド７２Ｂに通電して開口ポジション７２ＢＰにて油路を切り替え、ピストン４５を皿バネ３３の付勢力Ｆ３３で一方端の側に突き当たった位置（アンクランプ位置Ｐａに相当する位置）から他方端の側へじりじりと移動させながら圧力検出手段７４を用いて圧力を検出する。この図４に示す状態では、パイロットチェック弁７５はアンクランプ経路Ｙａｃを閉鎖しているので、アンクランプ室４２内の作動油は、バイパス経路Ｙｂｐから切り替え弁７１のクランプ力計測ポジション７１ＫＰを経由してクランプ室４１に流入する。また、アンクランプ室４２内の余分な圧力等はバイパス経路Ｙｂｐ経由で排出経路Ｙｒｒから排出される。そしてピストン４５は、一方端の側に突き当たった位置（アンクランプ位置Ｐａに相当する位置）から、皿バネ３３の付勢力Ｆ３３にて付勢されたロッド３０にて他方端の側へじりじりと押し戻される。ロッド３０がアンクランプ位置Ｐａにある状態からクランプ位置Ｐｃに向かう際の付勢力Ｆ３３を計測するので、図６に示すたわみ量・荷重特性における復路の荷重を計測している。
【００４９】
このとき検出された圧力は、図５の例に示す時間・圧力特性となる。タイミングＴ１にて切り替え弁７１及びバイパス弁７２を図４に示す状態に切り替えると、ピストン４５が徐々に他方端の側に押し戻され圧力が徐々に減少していく。実線にて示す特性Ｇｓｔは皿バネ３３がまだ寿命に達しておらず充分な付勢力を有している場合の特性の例を示し、点線にて示す特性Ｇｅｒｒは皿バネ３３が寿命に達して付勢力が低下した場合の特性の例を示している。制御手段８０は、計測した圧力が、第１所定圧力Ｐ１Ａから第２所定圧力Ｐ１Ｂへと低下するまでの時間（ｔｂ−ｔａ）、あるいは第１所定圧力Ｐ１Ａから第２所定圧力Ｐ１Ｂまで低下するまでの時間（ｔｂ−ｔａ）に対する第１所定圧力Ｐ１Ａと第２所定圧力Ｐ１Ｂとの圧力差（Ｐ１Ａ−Ｐ１Ｂ）である傾き［（Ｐ１Ａ−Ｐ１Ｂ）／（ｔｂ−ｔａ）］と、制御手段８０の記憶手段に記憶されている換算情報と、に基づいて付勢力を求める。例えば、時間（ｔｂ−ｔａ）と換算情報から付勢力を求める場合、換算情報には、時間から付勢力に換算するための換算テーブルが予め作成されて記憶されている。また、傾き［（Ｐ１Ａ−Ｐ１Ｂ）／（ｔｂ−ｔａ）］と換算情報から付勢力を求める場合、換算情報には、傾きから付勢力に換算するための換算テーブルが予め作成されて記憶されている。
【００５０】
以上、第１の実施の形態では、図６に示すたわみ量・荷重特性の復路の荷重を求めているので、図６に示すたわみ量・荷重特性の往路の荷重を求めている特開２００８−２４６６１０号公報に記載の発明と比較して、皿バネ３３の付勢力を、より正確に計測することができる。なお、以上に説明した付勢力を求めるための構成であるシリンダ４０、ピストン４５、切り替え弁７１、バイパス弁７２、圧力検出手段７４、パイロットチェック弁７５、制御手段８０、記憶手段、バイパス経路Ｙｂｐ等が、付勢力検出手段に相当している。また第１の実施の形態は、既存の主軸ユニットの改造を必要としないので、既存の主軸装置に対して、非常に短期間かつ低コストで実現することができる。
【００５１】
●［第２の実施の形態の工作機械の主軸装置１Ｂの全体構成（図７）］
次に図７〜図１０を用いて第２の実施の形態の主軸装置１Ｂについて説明する。図７に示す第２の実施の形態の主軸装置１Ｂは、図１に示す第１の実施の形態の主軸装置１に対して、上流側バイパス経路Ｙｂｊにおけるバイパス弁７２とは反対側の端部（上流端部）の接続先が異なる。第１の実施の形態では、上流側バイパス経路Ｙｂｊの上流端部は、アンクランプ経路Ｙａｃまたはアンクランプ室４２（のいずれかの位置）に接続されている。しかし、第２の実施の形態では、上流側バイパス経路Ｙｂｊの上流端部は、主軸ユニット２Ｂ内のシリンダ４０Ｂのアンクランプ室４２における特殊な位置に設けられた特殊連通孔４０Ｐに接続されている。以下、この相違点について主に説明する。
【００５２】
●［特殊連通孔４０Ｐの位置（図８、図９）］
図８は、切り替え弁７１をアンクランプポジション７１ＡＰに制御し、バイパス弁７２を閉鎖ポジション７２ＮＰに制御して、ロッド３０をピストン４５にてアンクランプ位置Ｐａまで移動させた後、切り替え弁７１をクランプ力計測ポジション７１ＫＰに制御し、バイパス弁７２を開口ポジション７２ＢＰに制御した時点の状態を示している。特殊連通孔４０Ｐは、図８に示すように、ピストン４５がアンクランプ位置に対応する一方端の側に突き当たる位置まで移動している場合は、シリンダ４０Ｂのアンクランプ室４２と連通される位置（ピストン４５に干渉されることなく開口される位置）に設けられている。
【００５３】
図９は、図８に示した状態からロッド３０からの付勢力Ｆ３３にてピストン４５が他方端の側に徐々に押し戻されている状態を示しており、ロッド３０がクランプ位置Ｐｃに達した状態（ピストン４５がクランプ位置に対応する位置に達した状態）を示している。特殊連通孔４０Ｐは、ロッド３０がクランプ位置Ｐｃに達した状態（ピストン４５がクランプ位置に対応する位置に達した状態）では、シリンダ４０Ｂにおけるピストン４５によって塞がれる位置に設けられている。ロッド３０がアンクランプ位置Ｐａにある状態からクランプ位置Ｐｃに向かう際の付勢力Ｆ３３を計測するので、図６に示すたわみ量・荷重特性における復路の荷重を計測している。
【００５４】
●［付勢手段の付勢力の計測方法（図１０）］
この第２の実施の形態における時間・圧力特性は、図１０の例に示すとおりとなる。タイミングＴ１にて、切り替え弁７１及びバイパス弁７２をクランプ力計測ポジション７１ＫＰ及び開口ポジション７２ＢＰに制御すると、図９に示すように、ピストン４５が徐々に他方端の側に押し戻され圧力が徐々に減少していく点は、第１の実施の形態の図５と同じであるが、ピストン４５がクランプ位置Ｐｃに対応する位置で移動を停止する（特殊連通孔４０Ｐが塞がれるため）点が異なる。そしてピストン４５がクランプ位置Ｐｃに対応する位置で停止すると、圧力はほぼ一定に保たれる。制御手段８０は、このほぼ一定に保たれた圧力と、記憶手段に記憶されている換算情報と、に基づいて付勢力を求める。例えば換算情報には、ピストン４５におけるアンクランプ室４２内の作動油から一方端の側に向かう方向の力を受ける面の面積が記憶されており、制御手段８０は、計測した圧力と、換算情報である面積とを乗算して付勢力を求める。なお図１０の例では、付勢力が低下していない皿バネは実線にて示す特性Ｇｓｔを示し、計測される圧力は圧力Ｐ２であることを示している。また付勢力が低下した皿バネは点線にて示す特性Ｇｅｒｒを示し、計測される圧力は圧力Ｐ２Ｅであることを示している。
【００５５】
以上、第２の実施の形態では、クランプ位置Ｐｃにおける圧力から付勢力を求め、図６に示すたわみ量・荷重特性の復路におけるクランプ位置Ｐｃの荷重を求めており、非常に正確な付勢力を求めることができる。また、クランプ位置Ｐｃを検出するための構成を、後述する第３の実施の形態よりも、よりシンプルとすることができる（位置検出手段を必要としない）。
【００５６】
●［第３の実施の形態の工作機械の主軸装置１Ｃの全体構成（図１１）］
次に図１１〜図１３を用いて第３の実施の形態の主軸装置１Ｃについて説明する。図１１に示す第３の実施の形態の主軸装置１Ｃは、図１に示す第１の実施の形態の主軸装置１に対して、主軸ユニット２Ｃ内に位置検出手段７６が追加されている点が異なる。以下、この相違点について主に説明する。なお、位置検出手段７６は、ロッド３０の位置（軸方向の位置）を検出可能なロッド位置検出手段（位置センサ、近接センサ等）、またはピストン４５の位置（軸方向の位置）を検出可能なピストン位置検出手段（位置センサ、近接センサ等）である。そして制御手段８０は、信号経路Ｓｐｓを介して位置検出手段７６の検出信号を取り込む。
【００５７】
図１２は、図３に示すようにロッド３０をアンクランプ位置Ｐａまでピストン４５にて移動させた後、切り替え弁７１とバイパス弁７２を図４に示すように切り替えて、ロッド３０からの付勢力にてピストン４５が他方端の側に徐々に押し戻されている状態を示している。制御手段８０は、位置検出手段７６からの検出信号に基づいて、ロッド３０がクランプ位置Ｐｃに達したタイミング、またはピストン４５がクランプ位置Ｐｃに対応する位置に達したタイミング、を検出することができる。ロッド３０がアンクランプ位置Ｐａにある状態からクランプ位置Ｐｃに向かう際の付勢力Ｆ３３を計測するので、図６に示すたわみ量・荷重特性における復路の荷重を計測している。
【００５８】
●［付勢手段の付勢力の計測方法（図１３）］
この第３の実施の形態における時間・圧力特性は、図１３の例に示すとおりとなる。タイミングＴ１にて切り替え弁７１及びバイパス弁７２を図１２に示す状態に切り替えると、ピストン４５が徐々に他方端の側に押し戻され圧力が徐々に減少していく特性は、第１の実施の形態と同じである。しかし、制御手段８０が、ロッド３０がクランプ位置Ｐｃに達したタイミング（またはピストン４５がクランプ位置Ｐｃに対応する位置に達したタイミング）を知ることができる点が異なる。制御手段８０は、ロッド３０がクランプ位置Ｐｃに達したタイミング（またはピストン４５がクランプ位置Ｐｃに対応する位置に達したタイミング）の圧力と、記憶手段に記憶されている換算情報と、に基づいて付勢力を求める。例えば換算情報には、ピストン４５におけるアンクランプ室４２内の作動油から一方端の側に向かう方向の力を受ける面の面積が記憶されており、制御手段８０は、計測した圧力と、換算情報である面積とを乗算して付勢力を求める。なお図１３の例では、付勢力が低下していない皿バネは実線にて示す特性Ｇｓｔを示し、計測される圧力は圧力Ｐ３であることを示している。また付勢力が低下した皿バネは点線にて示す特性Ｇｅｒｒを示し、計測される圧力は圧力Ｐ３Ｅであることを示している。
【００５９】
以上、第３の実施の形態では、クランプ位置Ｐｃにおける圧力から付勢力を求め、図６に示すたわみ量・荷重特性の復路におけるクランプ位置Ｐｃの荷重を求めており、非常に正確な付勢力を求めることができる。
【００６０】
●［作業者への報知（図１４、図１５）］
次に図１４、図１５を用いて、作業者への報知の例（図１４）、皿バネ３３の寿命特性である日数・付勢力特性の例（図１５）について説明する。主軸装置は、例えば１日に数１００回程度工具Ｔが交換され、それに伴ってロッド３０はアンクランプ位置及びクランプ位置に移動され、ロッド３０の移動に伴って皿バネ３３には負荷がかけられる。図１５は、このような負荷がかけられた状態における、日数と付勢力の関係を示している。図１５に示すように、皿バネ３３の付勢力は、新品の状態からほぼ一定の値が保持され、ある時点から急激に付勢力が低下していく。この付勢力の低下が開始してから交換時期の目安となる付勢力ＰＲに達するまでには、例えば１週間程度かかる。
【００６１】
制御手段８０は、表示手段（モニタ等）を有しており、予め設定された所定タイミング毎（例えば稼働日の毎朝１回等）に、第１〜第３の実施の形態のいずれかにて説明した構成及び手順によって、皿バネ３３の付勢力を計測する。そして制御手段８０は、付勢力の低下が開始されたことを検出すると、付勢力の変動の傾向（例えば過去１０回程度の付勢力の変動の傾向）から交換時期の目安となる付勢力ＰＲに達する時期を予測し、皿バネ３３の寿命を、表示手段に表示する（図１４参照）。なお、表示手段は、制御手段８０と一体であってもよいし、別体であってもよい。また、皿バネ３３の寿命を表示する代わりに、皿バネ３３の交換時期や、皿バネ３３の異常（皿バネが破損等して付勢力が急激に低下した場合等）を表示するようにしてもよい。制御手段８０は、皿バネ３３の寿命、皿バネ３３の交換時期、皿バネ３３の異常、の少なくとも１つを表示手段に表示する。
【００６２】
以上に説明した作業者への報知により、皿バネが突発的に破損する前にその兆候を予測して事前に交換を行うことができるので、突発的な工作機械の停止を回避することができる。また、皿バネの付勢力を、ヒステリシスを有する特性（図６）における復路で計測するので、より正確に計測することが可能であり、より正確な保全周期（交換周期）の予測ができる。
【００６３】
本発明の工作機械の主軸装置の構成、構造、外観、処理手順等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば付勢手段は皿バネに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１、１Ｂ、１Ｃ    （工作機械の）主軸装置
２、２Ｂ、２Ｃ    主軸ユニット
３        ハウジング
１０      主軸
１０Ｂ    軸受
３０      ロッド
３２      コレット
３３      皿バネ（付勢手段）
４０      シリンダ
４１      クランプ室
４２      アンクランプ室
４５      ピストン
５１      ロータ
５２      ステータ
７１      切り替え弁
７１Ａ、７１Ｃ、７２Ｂ    ソレノイド
７２      バイパス弁
７３      可変絞り
７４      圧力検出手段
７５      パイロットチェック弁
７６      位置検出手段
８０      制御手段
Ｐａ      アンクランプ位置
Ｐｃ      クランプ位置
Ｔ        工具
Ｙａｃ    アンクランプ経路
Ｙｂｐ    バイパス経路
Ｙｂｊ    上流側バイパス経路
Ｙｂｋ    下流側バイパス経路
Ｙｃｌ    クランプ経路
Ｙｐｒ    供給経路
Ｙｒｒ    排出経路
ＺＪ      回転軸
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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