(57)【要約】【課題】流体圧式の工具把持機構を用いた主軸装置において、工具が工具装着穴の締付部を越えた位置まで挿入されたことを検出する。【解決手段】工作機械の主軸装置１１は、工具装着穴２５の中間部の内周面を薄肉に形成して、薄肉部２９の半径方向の弾性変形により、工具装着穴２５に挿入された工具Ｔの締め付けを行う締付部を形成している。工具装着穴２５の奥部に加圧流体流入口３９ａを開口させ、工具装着穴２５に工具Ｔが挿入されていないときには工具装着穴２５内に開口しており、工具Ｔが締付部を越えて予め定められた距離だけ工具装着穴２５に挿入されたときには、工具Ｔの外周面によって閉鎖される加圧流体逸流路６７を設け、加圧流体の圧力又は流量に基づいて、工具Ｔが予め定められた深さまで工具装着穴２５に挿入されたことを検出する。【選択図】　　　図１
2004074326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具または工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置において、
前記主軸の工具装着穴の周りに弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、
前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に開口する溝または孔を形成し、
前記圧力室の作動流体の圧力を増減して前記薄肉部を弾性変形させ、前記工具装着穴に前記工具または工具ホルダを装着する際に、前記工具装着穴に加圧流体を供給し、
前記工具装着穴に供給した加圧流体の圧力または流量を検出し、
その検出結果に基づいて前記主軸に対する前記工具または工具ホルダの装着状態を判断するよう構成したことを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に開口する溝または孔は、前記主軸の薄肉部の後方から前記工具装着穴の前方開口部に向けて前記工具装着穴の内周面に沿って延びるよう形成した溝、または前記主軸の薄肉部後方に前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に向けて形成した孔である請求項１に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項３】
工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置において、
前記工具ホルダの工具取付穴の周りに弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、
前記工具取付穴の内部から前記工具ホルダの外部に開口する孔または溝を形成し、
前記圧力室の作動流体の圧力を増減して前記薄肉部を弾性変形させ、前記工具取付穴に工具を取り付ける際に、前記工具取付穴に加圧流体を供給し、
前記工具取付穴に供給した加圧流体の圧力または流量を検出し、
その検出結果に基づいて前記工具ホルダに対する前記工具の取付状態を判断するよう構成したことを特徴とする工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具または工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置に関し、主軸又は工具ホルダに流体圧式の工具把持機構を備え、工具又は工具ホルダを把持できる工作機械の主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の主軸装置には、主軸先端部に設けられた工具装着穴の中間部の内周面を薄肉に形成して、作動油などの圧力媒体でこの薄肉部を半径方向に弾性変形させることにより、工具装着穴に挿入された工具又は工具ホルダの締め付けを行い、これを把持する流体圧式の工具把持機構を備えたものがある。さらに、かかる流体圧式の工具把持機構は、主軸の先端部に直接設けられる場合と、主軸の先端部に装着された工具ホルダに設けられる場合とがある。
【０００３】
例えば特開昭６２−１５０４３号公報には、主軸に直接的に形成された工具装着穴周りに弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、圧力室の作動流体の圧力を変化させることにより、薄肉部を半径方向に弾性変形させ、工具装着穴を拡縮させて工具装着穴に挿入された工具の締め付けを行う流体圧式の工具把持機構を備えた主軸装置が開示されている。
【０００４】
また、実開平５−５３８１６号公報や特表２０００−５０５００５号公報には、主軸の先端部に取り付けられる工具ホルダに形成された工具装着穴周りに、弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、圧力室の作動流体の圧力を変化させることにより、薄肉部を半径方向に弾性変形させ、工具装着穴を拡縮させて工具装着穴に挿入された工具の締め付けを行い、これを把持する流体圧式の工具把持機構を備えた工具ホルダが開示されている。
【０００５】
なお、上記公報からも分かるように、流体圧式の工具把持機構を利用する場合には、テーパ状ではなく、一定断面を有する形状に工具装着穴を形成することが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような流体圧式の工具把持機構では、工具装着穴と圧力室とを隔てる薄肉部を作動流体の圧力によって弾性変形させるので、工具装着穴に工具又は工具ホルダが挿入されていない状態で、圧力室の作動流体の圧力を上昇させると、薄肉部の変形が過度となり、塑性変形を起こして、薄肉部すなわち締付部を破損する恐れがある。
【０００７】
こうした薄肉部の破損を防止するためには、工具又は工具ホルダが工具装着穴の適正な位置まで挿入されていること、特に工具又は工具ホルダが弾性変形可能な薄肉部を完全に越えて工具装着穴の奥部まで挿入されたことを確認した後に、圧力室の圧力を上昇させる必要がある。
【０００８】
工具又は工具ホルダのシャンク部分をドローバーの先端部に設けられたコレットなどによって把持する機械式の工具把持機構を用いる主軸装置の場合、例えば、特開平３−１４２１１０号公報、特開平９−５７５８２号公報、特開２００１−２５９９０６号公報に記載のような主軸への工具又は工具ホルダの装着状態を検出する方法がある。
【０００９】
特開平３−１４２１１０号公報は、主軸の端面にエアの吹出口を設け、この吹出口に供給したエアの圧力を監視することにより、主軸端面と２面拘束形の工具ホルダのフランジ面との着座状態を検出する方法を開示しており、特開平９−５７５８２号公報は、主軸においてドローバーが貫通する内孔にエアを供給し、供給したエアの圧力を監視することにより、工具装着穴のテーパ部と工具ホルダのテーパシャンク部との密着状態を検出する方法を開示している。また、特開２００１−２５９９０６号公報は、主軸の工具装着穴のテーパ部及び主軸の端面にエアの吹出口を設け、この吹出口に供給したエアの圧力を監視することにより、工具装着穴のテーパ部と２面拘束形の工具ホルダのテーパシャンク部との密着状態、並びに、主軸の端面と２面拘束形の工具ホルダのフランジ面との着座状態を検出する方法を開示している。
【００１０】
しかしながら、特開平３−１４２１１０号公報に開示の方法は、工具装着穴に２面拘束形の工具ホルダを装着する場合にしか適用できず、フランジ面を有しない工具の装着状態を検出することはできない。また、特開平９−５７５８２号公報並びに特開２００１−２５９９０６号公報に開示の方法は、テーパ状の工具装着穴の場合にしか適用することができず、流体圧式の工具把持機構を利用する場合に用いられる一定断面のストレートタイプの工具装着穴の場合には、工具が工具装着穴の薄肉部を越えない状態でも、工具によって工具装着穴が塞がれてしまい、供給エアの流れが止まり圧力が上昇してしまうので、工具が工具装着穴の適正位置まで挿入されたことを検出することはできない。したがって、依然として、工具装着穴の薄肉部を破損する可能性が残る。
【００１１】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、流体圧式の工具把持機構を有した工作機械の主軸装置において、工具または工具ホルダが主軸の工具装着穴の適正な位置、すなわち主軸の薄肉部を越えた位置まで挿入されたことを検出し、主軸の薄肉部の破損を防止できる工作機械の主軸装置を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、流体圧式の工具把持機構を有した工作機械の主軸装置において、工具が工具ホルダの工具取付穴の適正な位置、すなわち工具ホルダの薄肉部を越えた位置まで挿入されたことを検出し、工具ホルダの薄肉部の破損を防止できる工作機械の主軸装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、工具または工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置において、前記主軸の工具装着穴の周りに弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に開口する溝または孔を形成し、前記圧力室の作動流体の圧力を増減して前記薄肉部を弾性変形させ、前記工具装着穴に前記工具または工具ホルダを装着する際に、前記工具装着穴に加圧流体を供給し、前記工具装着穴に供給した加圧流体の圧力または流量を検出し、その結果に基づいて前記主軸に対する前記工具または工具ホルダの装着状態を判断するよう構成した工作機械の主軸装置が提供される。
【００１４】
前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に開口する溝または孔は、前記主軸の薄肉部の後方から前記工具装着穴の前方開口部に向けて前記工具装着穴の内周面に沿って延びるよう形成した溝、または前記主軸の薄肉部の後方に前記工具装着穴の内部から前記主軸の外部に向けて形成した孔である。
【００１５】
また本発明によれば、工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置において、前記工具ホルダの工具取付穴の周りに弾性変形可能な薄肉部を隔てて圧力室を形成し、前記工具取付穴の内部から前記工具ホルダの外部に開口する孔または溝を形成し、前記圧力室の作動流体の圧力を増減して前記薄肉部を弾性変形させ、前記工具取付穴に工具を取り付ける際に、前記工具取付穴に加圧流体を供給し、前記工具取付穴に供給した加圧流体の圧力または流量を検出し、その結果に基づいて前記工具ホルダに対する前記工具の取付状態を判断するよう構成した工作機械の主軸装置が提供される。
【００１６】
上記構成によれば、主軸の工具装着穴に工具または工具ホルダが挿入されていないときはもちろん、主軸の薄肉部、すなわち工具または工具ホルダの締付部を越えて挿入されていないときや、主軸の薄肉部からあらかじめ定めれてた位置まで挿入されていないとき、主軸の工具装着穴の内部から主軸の外部に開口する溝または穴が主軸に形成してあるので、工具装着穴は開口した状態となり、工具装着穴に供給された加圧流体は主軸に形成した溝または孔を通って主軸の外部に流出し、供給された加圧流体の圧力または流量は所定範囲の値を示す。一方、工具または工具ホルダが主軸の工具装着穴の所定位置まで挿入されると、主軸に形成した溝または孔が工具または工具ホルダの外周面により閉鎖され、工具装着穴に供給された加圧流体は工具装着穴の内部に封入され、その圧力が急激に上昇し、所定範囲外の値を示す。
【００１７】
よって、工具装着穴に供給された加圧流体または主軸に形成した溝や孔を流通する加圧流体の圧力または流量を検出することにより、工具または工具ホルダが主軸の工具装着穴のあらかじめ定められた位置まで挿入されたか否かを判断することができる。
【００１８】
主軸の薄肉部が工具装着穴の周方向に互いに離間して形成されている場合には、主軸の薄肉部の後方から工具装着穴の前方開放部に向けて工具装着穴の内周面に沿って延びるように溝を形成すれば、加工が容易であるという利点を有する。また、主軸の薄肉部が工具装着穴の全周にわたって形成されている場合には、主軸の薄肉部の後方に工具装着穴の内部から主軸の外部に向けて孔を形成すればよい。
【００１９】
工具ホルダの工具取付穴に工具を装着する場合も、工具ホルダの工具取付穴の内部から工具ホルダの外部に開口する溝または孔を工具ホルダに形成しておけば、工具が工具取付穴に挿入されていないとき、工具ホルダの薄肉部を越えて挿入されていないとき、工具ホルダの薄肉部からあらかじめ定められた位置まで挿入されていないとき、工具取付穴は開口した状態となり、工具取付穴に供給された加圧流体は工具ホルダに形成した溝または孔を通って工具ホルダの外部に流出し、供給された加圧流体の圧力または流量は所定範囲の値を示す。一方、工具が工具ホルダの工具取付穴の所定位置まで挿入されると、工具ホルダに形成した溝または孔が工具の外周面により閉鎖され、工具取付穴に供給された加圧流体は工具取付穴の内部に封入され、その圧力が急激に上昇し、所定範囲外の値を示す。
【００２０】
よって、工具取付穴に供給された加圧流体または工具ホルダに形成した溝や孔を流通する加圧流体の圧力または流量を検出することにより、工具が工具ホルダの工具取付穴のあらかじめ定められた位置まで挿入されたか否かを判断することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明による工作機械の主軸装置の第１実施形態の全体構成図、図２は図１に示されている工作機械主軸装置の要部拡大断面図、図３は本発明による工作機械の主軸装置における工具装着状態の検出方法を示した簡略図、図４は本発明による工作機械の主軸装置の第２実施形態の要部拡大断面図、図５は図１に示されている工作機械の主軸装置に工具が取り付けられた工具ホルダを装着した状態を示している要部拡大図、図６は本発明による工作機械の主軸装置の第３実施形態の要部拡大断面図である。
【００２３】
なお、以下の説明において「先」又は「前」とは工具を把持しワーク等を加工する側を指し、「後」とはワーク等を加工する側と反対側を指すものとする。
【００２４】
先ず、図１を参照して、本発明による工作機械の主軸装置の全体構成を説明する。
【００２５】
主軸装置１１は、主軸１３と、主軸１３の前部及び後部にそれぞれ設けられた軸受１５により主軸１３を回転可能に支持しているハウジング１７とを具備している。軸受１５はハウジング１７に設けられた肩部と軸受押え１９及び軸受押えナット２１とにより定位置に固定されている。また、主軸装置１１は、主軸１３の外周面の中央部に固着されたロータＭ１と、ハウジング１７の内周面にロータＭ１と半径方向に所定の間隔を隔てて対向して配設されたステータＭ２とを備えており、ロータＭ１とステータＭ２との電磁相互作用により主軸１３をハウジング１７に対して回転させることができるようになっている。
【００２６】
主軸１３の先端部には主軸１３の回転軸線Ｏに沿って延びる概略円形の一定断面を有した工具装着穴２５が形成されている。より詳細には、工具装着穴２５は、図１及び図２に示されているように、主軸１３の先端部に形成された円形断面の穴に挿入された円筒状スリーブ２７の内孔によって形成されている。なお、円筒状スリーブ２７は溶接など適宜の接合方法によって穴に固定されているものとする。
【００２７】
このスリーブ２７の中間部の外周面上には凹部が形成されており、スリーブ２７を主軸１３の先端部に設けられた穴に挿入したときにスリーブ２７の凹部が主軸１３の先端部の穴の内周面と協同して、スリーブ２７の内孔すなわち工具装着穴２５の周りに、半径方向に弾性変形可能な薄肉部２９を隔てて圧力室３１を形成している。
【００２８】
なお、圧力室３１の前後端部には、圧力室３１に封入される作動流体が主軸１３の先端部の穴の内周面とスリーブ２７の外周面との境界面を伝って漏出することを防止するために、境界面にシール３７が設置されている。
【００２９】
また、圧力室３１は、工具装着穴２５の中間部に形成されていれば、図１及び図２に示されているように工具装着穴２５の周方向に分離し等間隔で配置された室として形成されてもよく、環状の室として形成されてもよい。また、圧力室３１は、図１及び図２に示されているように工具装着穴２５の軸線方向に２列に配置されていてもよく、１列又は３列以上で配置されていてもよい。
【００３０】
こうして形成された圧力室３１は、さらに、主軸１３内に形成された作動流体通路３３を介して、主軸１３の後部に設けた圧力調節装置３５に連結しており、圧力調節装置３５によって圧力室３１内の作動流体の圧力を制御できるようになっている。
【００３１】
すなわち、圧力調節装置３５を用いて圧力室３１内の作動流体の圧力を上昇させることによって、工具装着穴２５と圧力室３１との間の薄肉部２９を半径方向内側に弾性変形させて工具装着穴２５を縮径させ、工具装着穴２５に挿入された工具Ｔ（図３参照）を締め付ける。また、圧力室３１内の作動流体の圧力を減少させることによって、薄肉部２９を半径方向外側に弾性変形させて工具装着穴２５を拡径させ、工具装着穴２５内で締め付けられていた工具Ｔを解放する。
【００３２】
したがって、工具装着穴２５と圧力室３１との間の薄肉部２９は、工具装着穴２５に挿入された工具Ｔを締め付ける締付部として機能する。
【００３３】
次に、圧力調節装置３５の構成について説明するが、以下は一例に過ぎず、他の構成の圧力調節装置３５を使用することも可能である。
【００３４】
図１に示されているように、主軸１３の後部に設けられた圧力調節装置３５は、作動流体通路３３内の作動流体を押圧する押圧具と、押圧具を駆動する押圧具駆動装置とを含んでいる。
【００３５】
押圧具は、主軸１３の後端部に形成され作動流体通路３３と連通している押圧具挿入孔４１内に挿入されており、作動流体通路３３内まで挿入されたピストン４３と、ピストン４３に連結されている押圧ねじ４５とから構成されている。ピストン４３の先端には作動流体通路３３内から作動流体が漏出するのを防ぐためにシール部材４７が設けられており、押圧具挿入孔４１の内周面には押圧ねじ４５が螺合するねじ溝が形成されている。
【００３６】
押圧具駆動装置は、回転軸にレンチ４９が取り付けられているレンチモータ５１と、レンチモータ５１を移動させてレンチモータ５１に取り付けられたレンチ４９を押圧具の押圧ねじ４５の後端部に設けられた係合穴に係合させる又はそこから離脱させるアクチュエータ５３と、レンチモータ５１及びアクチュエータ５３の動作を制御する制御装置５５とを備える。主軸装置１１の後部に設けられたブラケット５７に固定されたロッドシリンダなどのアクチュエータ５３により移動可能に支持された可動板５９上にレンチモータ５１を取り付けることにより、押圧具の後端部に設けられた係合穴に対するレンチ４９の係合又は離脱を行うことが可能となる。
【００３７】
押圧具駆動装置はさらにレンチ４９を押圧具の押圧ねじ４５の係合穴に係合させて押圧具を駆動する際に主軸１３の回転を停止させるロック部材６１を備えている。このロック部材６１は、可動板５９の主軸１３に対面する側に支持されており、可動板５９がアクチュエータ５３によって主軸１３へ向かって移動すると、主軸１３の後端部に設けられた切欠き６３に係合して主軸１３をロックし、主軸１３の回転を防止する。ロック部材６１は圧縮ばねなどの弾性体６５を介して可動板５９に支持されることが好ましい。
【００３８】
次に、このような圧力調節装置３５を用いた工作機械の主軸装置１１の工具交換動作を説明する。
【００３９】
工具Ｔを工具装着穴２５から解放するとき、主軸装置１１は、押圧具駆動装置のロック部材６１が主軸１３の後端部に形成された切欠き６３と係合可能となるように、主軸１３を回転方向において予め定められた角度位置で停止させる。
【００４０】
次に、押圧具駆動装置のレンチモータ５１を降下、すなわち主軸１３の後端部に向かう方向に移動させ、主軸１３の後端部の切欠き６３に押圧具駆動装置のロック部材６１を係合させる。これにより、主軸１３はロックされて回転することができなくなる。同時に、レンチモータ５１に取り付けられたレンチ４９が押圧ねじ４５の後端部の係合穴に係合する。
【００４１】
次に、レンチモータ５１が逆回転を行い、押圧具を押圧具挿入孔４１内で主軸１３の後方に押圧具駆動装置へ向かって移動させ、作動流体通路３３内で後方へ向かって押圧具のピストン４３を移動させる。それにより、作動流体通路３３内及びそれに連通している圧力室３１内に封入された作動流体の圧力が下降して、圧力室３１と工具装着穴２５の間の薄肉部２９が工具装着穴２５の内部に向かって膨らんだ状態から工具装着穴２５の半径方向外側へ向かって変形、移動する。その結果、工具装着穴２５が拡径して工具装着穴２５に締め付けていた工具Ｔを解放することができる。
【００４２】
一方、工具Ｔを工具装着穴２５に把持するとき、工具装着穴２５に薄肉部２９を越えて予め定められた深さまで工具Ｔが挿入されると、押圧具駆動装置のレンチモータ５１が正回転を行い、押圧具を押圧具挿入孔４１内で主軸１３の前方へ向かって移動させ、作動流体通路３３内で前方へ向かって押圧具のピストン４３を移動させる。それにより、作動流体通路３３内及びそれに連通している圧力室３１内に封入された作動流体の圧力が上昇して、圧力室３１と工具装着穴２５の間の薄肉部２９が工具装着穴２５の内部に向かって変形、移動する。その結果、工具装着穴２５が縮径して工具装着穴２５内に挿入されている工具Ｔを締め付ける。
【００４３】
次に、工具Ｔが薄肉部２９の締め付けによって工具装着穴２５に把持されると、押圧具駆動装置のレンチモータ５１を上昇、すなわち主軸１３の後端部から離れる方向に移動させ、レンチモータ５１に取り付けられたレンチ４９を押圧ねじ４５の後端部の係合穴から離脱させる。同時に、主軸１３の後端面の切欠き６３に係合している押圧具駆動装置のロック部材６１も切欠き６３から離脱させる。
【００４４】
以上のようにして、工具装着穴２５における工具Ｔの締め付け、解放が行われる。
【００４５】
さて、このような主軸装置１１において、工具装着穴２５の薄肉部２９による締め付け動作を行うときに、すなわち圧力調節装置３５によって圧力室３１の作動流体の圧力を上昇させるときに、工具装着穴２５に工具Ｔが装着されていない又は工具Ｔが工具装着穴２５の薄肉部２９を越えて挿入されていないと、薄肉部２９の半径方向内側への変形が過度になり、塑性変形を起こしたり破損したりする問題を生じることがある。また、工具Ｔが工具装着穴２５の適正な位置に保持されていないと、主軸１３の端面から工具Ｔの先端までの距離が変動し、正確な加工を行うことができなくなる問題も生じる。
【００４６】
こうした問題の発生を回避するためには、工具Ｔが工具装着穴２５に挿入されているか否かのみならず、工具Ｔが工具装着穴２５の適正な位置若しくは予め定められた深さまで挿入されているか否かを検出する必要がある。
【００４７】
そこで、本発明の主軸装置１１では、図２に示されているように、工具装着穴２５の奥部に、軸受押え１９及び主軸１３を主軸装置１１の半径方向に延びる加圧流体供給路３９の加圧流体流入口３９ａを開口させている。そして、この加圧流体供給路３９に主軸装置１１の外部から加圧流体を供給し、この加圧流体の圧力又は流量を圧力センサや流量センサなどの適宜のセンサによって検出し、検出した圧力又は流量に基づいて、工具装着穴２５に対する工具Ｔの装着状態を判断するようにしている。この加圧流体は、同時に、工具装着穴２５内を清掃する役割も果たしている。加圧流体としては、圧縮空気を使用することが好ましいが、他の種類の加圧流体を使用することも可能である。
【００４８】
ところが、概略一定の断面を有する工具装着穴２５に工具Ｔを挿入すると、工具Ｔの一部が工具装着穴２５内に挿入されただけで、工具装着穴２５が閉鎖され、加圧流体の流れが停止し、圧力も上昇してしまうので、工具装着穴２５に加圧流体を供給するのみでは、工具Ｔが工具装着穴２５の適正な位置まで挿入されたことを判断することはできない。
【００４９】
そこで、本発明の主軸装置１１では、さらに、工具装着穴２５に工具Ｔが挿入されていないときには工具装着穴２５内に開口しており、工具Ｔが薄肉部２９を越えて予め定められた距離だけ工具装着穴２５に挿入されたときに、工具Ｔの外周面によって閉鎖される加圧流体逸流路が設けられている。
【００５０】
このような加圧流体逸流路の第１実施形態が図２に示されている。図２に示されている加圧流体逸流路は、工具装着穴２５の薄肉部２９と加圧流体流入口３９ａとの略中間部から工具装着穴２５の開口端まで、工具装着穴２５の内周面に沿って回転軸線Ｏと平行に延びる溝６７によって構成されている。また、この溝６７の後端、すなわち工具装着穴２５の奥部側の端部の位置は、工具Ｔが薄肉部２９を越え且つ工具装着穴２５内の適正位置まで挿入されたときに、工具Ｔの後端が溝６７の後端を通り越えるように決定されている。
【００５１】
このような溝６７によって加圧流体逸流路が構成されている場合、図３（ａ）に示されているように、工具Ｔが薄肉部２９を越えて挿入されていないときには、溝６７の少なくとも一部が工具Ｔの外周面によって閉鎖されず、加圧流体逸流路が工具装着穴２５の内周面に開口した状態となる。よって、加圧流体流入口３９ａから工具装着穴２５内に供給される加圧流体は、溝６７、すなわち加圧流体逸流路を通って主軸１３の前端面から流出することができるので、工具装着穴２５に工具Ｔが挿入されていないときと比較して、加圧流体供給路３９における加圧流体の圧力又は流量はほとんど変化しない。
【００５２】
一方、図３（ｂ）に示されているように、工具Ｔが、工具装着穴２５の予め定められた深さまで、すなわち、工具装着穴２５の薄肉部２９を越え、さらに工具装着穴２５の奥部側の溝６７の端部を越えて挿入されたとき、溝６７は工具Ｔの外周面によって完全に閉鎖されるので、加圧流体流入口３９ａから流入する加圧流体は溝６７内に流れることができなくなる。この結果、加圧流体流入口３９ａから工具装着穴２５内に供給される加圧流体の圧力は急激に上昇し、その流量はほぼゼロとなる。
【００５３】
したがって、図２に示されているように、加圧流体供給路３９に設けたセンサ６９によって測定された加圧流体の圧力又は流量に基づいて、工具Ｔが工具装着穴２５に予め定められた深さまで挿入されたことを判断することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の工作機械の主軸装置が、図１及び図２に示されている実施形態を例として説明したが、この実施形態は例示に過ぎず、他の形態で実施することも可能である。
【００５５】
例えば、図２に示されている加圧流体逸流路は、主軸１３の回転軸線Ｏと平行に延びる溝６７として示されているが、工具装着穴２５の内周面に沿って螺旋状に延びる溝として形成することも可能である。
【００５６】
また、加圧流体逸流路を溝６７としてではなく、図４に示されているように、工具装着穴２５の薄肉部２９と検査用加圧流体流入口３９ａとの中間部に逸流口７１ａを有する主軸１３の内孔７１として形成することも可能である。このとき、逸流口７１ａは、工具Ｔが工具装着穴２５の予め定められた深さまで挿入されたときに初めて工具Ｔの外周面によって閉鎖される位置に形成される。
【００５７】
さらに、図４に示されているように、加圧流体の圧力又は流量を検出するセンサを、加圧流体供給路３９にではなく、加圧流体逸流路に配置しても、工具Ｔが工具装着穴２５の予め定められた深さまで挿入されたことを判断することが可能である。これは、工具Ｔが工具装着穴２５に予め定められた深さまで挿入されていないときには加圧流体逸流路に加圧流体が流れ、工具Ｔが工具装着穴２５に予め定められた深さまで挿入されたときには加圧流体逸流路に加圧流体が流れないからである。
【００５８】
また、工具装着穴２５に挿入されるのは、工具Ｔに限定されず、図５に示されているように、工具Ｔを装着した工具ホルダ７３とすることも可能である。
【００５９】
さらに、図６に示されているように、流体圧式の工具把持機構を備えている工具ホルダ７５を主軸１３に装着し、この工具ホルダ７５に工具Ｔを挿入、把持するタイプの工作機械の主軸装置にも本発明の原理を適用することが可能である。この場合には、工具ホルダ７５を主軸１３に装着したときに、主軸１３の加圧流体供給路７７と工具ホルダ７５の加圧流体供給路７９とが接続されるようにすることにより、主軸１３を介して工具ホルダ７５の加圧流体供給路７９に加圧流体である圧縮空気を供給し、工具ホルダ７５の工具装着穴８１周りに薄肉部８３を隔てて形成された圧力室８５内の作動流体の圧力の調節は、圧力室８５と連通する通路に設けられた流体圧調節ねじをレンチ（不図示）などにより回転させることにより行うことが好ましい。加圧流体逸流路８７の構造については、図１〜図５に示されているものと同様にすることができ、ここでは詳述しない。
【００６０】
また、本発明は、図１に示されているように、ハウジング１７に回転可能に主軸１３を支持しているタイプの工作機械の主軸装置１１だけでなく、旋盤のように回転しない主軸に流体圧式の工具把持機構を用いて工具Ｔを装着する工作機械の主軸装置に対しても適用することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、主軸の工具装着穴に供給される加圧流体または工具装着穴から流出する加圧流体の流量または圧力に検出結果に基づいて、工具または工具ホルダが工具装着穴のあらかじめ定められた位置まで挿入されたことを判断している。また、工具ホルダの工具取付穴に供給される加圧流体または工具取付穴から流出する加圧流体の流量または圧力に検出結果に基づいて、工具が工具取付穴のあらかじめ定められた位置まで挿入されたことを判断している。
【００６２】
よって、工具や工具ホルダが主軸の工具装着穴の適正位置まで挿入されたこと、または工具が工具ホルダの工具取付穴の適正位置まで挿入されたことを確認した後に、圧力室の作動流体の圧力を上昇させて薄肉部を弾性変形させて工具や工具ホルダの締め付けを行うので、主軸または工具ホルダの薄肉部が半径方向に過度に弾性変形して塑性変形を引き起こし、破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による工作機械の主軸装置の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】図１に示されている工作機械の主軸装置の要部拡大断面図である。
【図３】本発明による工作機械の主軸装置における工具装着状態の検出方法を示した簡略図であり、（ａ）は工具が工具装着穴の適正な位置まで挿入されていない状態、（ｂ）は工具が工具装着穴の適正な位置まで挿入されている状態を示したものである。
【図４】本発明による工作機械の主軸装置の第２実施形態の要部拡大断面図である。
【図５】図１に示されている工作機械の主軸装置に工具が取り付けられた工具ホルダを装着した状態を示している要部拡大図である。
【図６】本発明による工作機械の主軸装置の第３実施形態の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１１…主軸装置
１３…主軸
２５…工具装着穴
２９…薄肉部
３９…加圧流体供給路
３９ａ…加圧流体流入口
６７…溝
６９…センサ
７１…内孔
７１ａ…逸流口
７３…工具ホルダ
７５…工具ホルダ
８１…工具装着穴
８３…薄肉部
８７…加圧流体逸流路
【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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