(57)【要約】      （修正有）【課題】工具ホルダの装着を確実に検出することができる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械１０は、工具ホルダ２０、主軸ハウジング１１、主軸受１２、装着穴１６を有する主軸１３、圧縮空気源３１、流入路３６、円環溝３７、ノズル４０、流入路３８、排出路４２、流量計４４及び制御装置５６を含む。圧縮空気Ｆ１は、流入路３６、円環溝３７、流入路３８を通ってノズル４０に供給される。圧縮空気Ｆ１はエア排気Ｆ２となって排出路４２から排出される。流量計４４はエア排気Ｆ２の排出流量を測定する。制御装置５６は、排出流量が閾値よりも小さいときに、工具ホルダ２０が正常に装着されていないことを判別する。【選択図】図１
0003214465.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
工作機械であって、
装着部を有する工具ホルダ、
主軸ハウジング、
前記主軸ハウジングに設けられる主軸受、
前記装着部が装着される装着穴を有し、前記主軸受に支持された主軸、
圧縮空気源、
前記主軸受よりも先端側の、前記主軸の外周に設けられる円環溝、
前記円環溝に対向するように、前記主軸ハウジングに設けられる開口、
前記圧縮空気源及び前記開口を接続する第１の流入路、
前記装着穴に設けられる装着面ノズル、
前記主軸に設けられ、前記円環溝及び前記装着面ノズルを接続する第２の流入路、
前記主軸ハウジングの前記主軸受の先端側に設けられ、前記主軸ハウジング及び前記主軸との隙間と接続し、前記主軸ハウジングの外部へ前記圧縮空気を排出できる排出路、
前記排出路内の排出流量を測定できる流量計、及び、
閾値を記憶し、前記工具ホルダが前記装着穴に装着されたときにおいて、前記排出流量が前記閾値よりも高い場合に、前記装着穴に前記工具ホルダが正常に装着されていないことを判別できる制御装置、
を備える工作機械。
【請求項２】
請求項１の工作機械であって、
前記第１の流入路は、並列に分岐して設けられたエアブロ回路及び装着確認回路を含み、
前記エアブロ回路はエアブロ開始弁を有し、
前記装着確認回路は、直列に設けられた圧力調整弁および絞りを有し、
前記制御装置は、前記工具ホルダを前記装着穴に装着したときに、前記エアブロ開始弁を閉弁し、前記工具ホルダの前記装着穴への装着を判別し、
前記工具ホルダを前記装着穴から脱離したときに、前記エアブロ開始弁を開弁できる、
工作機械。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の工作機械であって、
前記工具ホルダはフランジを有し、
前記工具ホルダは、前記フランジが前記主軸の端面と密着でき、前記装着部が前記装着穴と密着できる２面拘束ホルダであって、
前記端面に設けられた端面ノズル、及び、
前記円環溝及び前記端面ノズルに接続する第３の流入路、
を備える工作機械。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項の工作機械であって、
前記主軸受にオイルエアを供給できるオイルエア発生装置、
円環状をなし、前記主軸受に接し、前記オイルエアを前記主軸受に供給できる入気室、
前記オイルエア発生装置及び前記入気室を結ぶオイルエア供給路、
円環状をなし、前記主軸受に接し、前記主軸受から排出された前記オイルエアを排出する排気室、及び、
前記排気室と前記排出路を接続するオイルエア排出路、
を備える工作機械。
【請求項５】
工作機械であって、
装着部を有する工具ホルダ、
主軸ハウジング、
前記主軸ハウジングに設けられる主軸受、
前記装着部が装着される装着穴を有し、前記主軸受に支持された主軸、
圧縮空気源、
前記主軸受よりも先端側の、前記主軸の外周に設けられる円環溝、
前記円環溝に対向するように、前記主軸ハウジングに設けられる開口、
前記圧縮空気源及び前記開口を接続する第１の流入路、
前記装着穴に設けられる装着面ノズル、
前記主軸に設けられ、前記円環溝及び前記装着面ノズルを接続する第２の流入路、
前記主軸ハウジングの前記主軸受の先端側に設けられ、前記主軸ハウジング及び前記主軸との隙間と接続し、前記主軸ハウジングの外部へ前記圧縮空気を排出できる排出路、
前記排出路内の排出流量を測定できる流量計、
前記装着穴に装着された前記工具ホルダの位置が正常範囲にあることを検知できるセンサ、及び、
閾値を記憶し、前記工具ホルダが前記装着穴に装着されたときにおいて、前記排出流量が前記閾値よりも高く、かつ、前記センサが検出した前記工具ホルダの位置が正常範囲にないときに、前記装着穴に前記工具ホルダが正常に装着されていないことを判別できる制御装置、
を備える工作機械。
【請求項６】
請求項５の工作機械であって、
前記工具ホルダはフランジを有し、
前記センサは前記フランジが前記正常範囲にあるときに前記フランジを検出できる近接センサである、
工作機械。  
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、マシニングセンタ、中ぐり盤その他の工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具ホルダの装着部を装着させる回転主軸の装着孔における密着内周面に、圧縮空気の空気供給経路につながる空気吐出口を設け、上記工具ホルダが回転主軸に装着時に、上記空気吐出口から吐出する圧縮空気を空気供給経路内の背圧変化として密着確認センサにより検出し、工具ホルダの密着状態を確認する回転工具保持確認装置が提案されている。上記回転主軸の空気吐出口への圧縮空気の空気供給経路は、エア圧源及び密着検出源となる固定側ハウジングに配置した接合部と、被検出側となる回転主軸に配置した接合部とを、一定の微小隙間により接続している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０３１８３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、供給した圧縮空気が固定側ハウジングに配置した接合部と被検出側となる回転主軸に配置した接合部との間から漏れる。残念なことに、工具ホルダがわずかに装着孔から浮いている場合には、特許文献１の回転工具保持確認装置は的確に検出できない。本考案は、工具ホルダの装着を確実に検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本考案の第１の側面における工作機械は、
装着部を有する工具ホルダ、
主軸ハウジング、
前記主軸ハウジングに設けられる主軸受、
前記装着部が装着される装着穴を有し、前記主軸受に支持された主軸、
圧縮空気源、
前記主軸受よりも先端側の、前記主軸の外周に設けられる円環溝、
前記円環溝に対向するように、前記主軸ハウジングに設けられる開口、
前記圧縮空気源及び前記開口を接続する第１の流入路、
前記装着穴に設けられる装着面ノズル、
前記主軸に設けられ、前記円環溝及び前記装着面ノズルを接続する第２の流入路、
前記主軸ハウジングの前記主軸受の先端側に設けられ、前記主軸ハウジング及び前記主軸との隙間と接続し、前記主軸ハウジングの外部へ前記圧縮空気を排出できる排出路、
前記排出路内の排出流量を測定できる流量計、及び、
閾値を記憶し、前記工具ホルダが前記装着穴に装着されたときにおいて、前記排出流量が前記閾値よりも高い場合に、前記装着穴に前記工具ホルダが正常に装着されていないことを判別できる制御装置、
を備えている。
【考案の効果】
【０００６】
本考案によれば、正確に工具ホルダの装着穴への装着を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態における工作機械。
【図２】第２実施形態における工作機械。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１に従って、本考案の第１実施形態における工作機械１０について説明する。工作機械１０は、主軸ハウジング（以下、「ハウジング１１」という。）、主軸受１２、主軸１３、クランプ・アンクランプ機構１９、工具ホルダ２０、圧縮空気源３１、第１の流入路（以下、「流入路３６」という。）、円環溝３７、第２の流入路（以下、「流入路３８」という。）、装着面ノズル（以下、「ノズル４０」という。）、排出路４２、流量計４４、及び制御装置５６を含む。
【０００９】
工作機械１０は、更にオイルエア発生装置２１、オイルエア供給路（以下、「供給路２２」という。）、入気室２３、排気室２４、オイルエア排出路（以下、「排出路２５」という。）及びセンサ５５を含むことができる。
【００１０】
オイルエア発生装置２１は、主軸受１２を潤滑するオイルエアＦ３を発生する。本願において、オイルエアＦ３は、圧縮空気に適量の潤滑油を混合したものをいい、いわゆるオイルミストを含む。
【００１１】
ハウジング１１は、中空円筒状をなし、内部に複数の主軸受１２により主軸１３を支持する。
【００１２】
複数の主軸受１２は、その内輪側に設けられたカラー１４、外輪側に設けられたカラー１５によって間隔をあけて保持できる。カラー１４は中空円筒をなす。カラー１５は中空円筒状をなし、中央部よりも大径の拡径部１５Ａ及び拡径部１５Ｂをその上端部および下端部に有する。
【００１３】
主軸受１２、拡径部１５Ｂ及びカラー１４で区画された環状の空間を入気室２３として利用できる。主軸受１２、拡径部１５Ａ及びカラー１４で区画された環状の空間が排気室２４として利用できる。入気室２３及び排気室２４は、複数の主軸受１２にそれぞれ設けられる。
【００１４】
なお、入気室２３には、オイルエアＦ３を主軸受１２に向けて噴出するノズル（不図示）を設けても良い。
【００１５】
供給路２２は、オイルエア発生装置２１とそれぞれの入気室２３とを接続する。オイルエアＦ３は、供給路２２及び入気室２３を通って主軸受１２に供給される。
【００１６】
排出路２５は、排気室２４と排出路４２を接続する。工作機械１０が複数の主軸受１２を含むときは、排出路２５は複数の排気室２４を接続できる。主軸受１２に供給されたオイルエアＦ３は、排出路２５及び排出路４２を通って外部へ排気される。
【００１７】
主軸１３は中空円筒状をなす。主軸１３は、その先端部に逆テーパ面で構成された装着穴１６を有する。
【００１８】
工具ホルダ２０は、テーパ面である装着部２０Ｂを有する。工具ホルダ２０は、フランジ２０Ａを有しても良い。工具ホルダ２０は、装着部２０Ｂが装着穴１６に、フランジ２０Ａが主軸１３の端面１３Ａに当接できる２面拘束ホルダである。このような工具ホルダ２０として、ＨＳＫシャンクが使用できる。
【００１９】
クランプ・アンクランプ機構１９は、主軸１３の内部に設けられる。クランプ・アンクランプ機構１９は、装着穴１６に装着された工具ホルダ２０をクランプでき、又はアンクランプできる。
【００２０】
圧縮空気源３１は、図示しない送気弁又は圧力調整弁を有しても良い。圧縮空気源３１は、圧縮空気Ｆ１を供給できる。
【００２１】
流入路３６は、ハウジング１１の内部を通って、円環溝３７に面する開口３６Ａと接続する。流入路３６は、並列に設けられたエアブロ回路（以下、「回路５１」という。）及び装着確認回路（以下、「回路３２」という。）を含めることができる。回路５１は、エアブロ開始弁５２、絞り５３及び逆止弁５４を有してもよい。エアブロ開始弁５２はソレノイド弁であり、制御装置５６によって開閉される。エアブロ開始弁５２は２位置３ポート方向切換え弁を利用できる。絞り５３は、絞りと並列に設けられた戻り方向の逆止弁を有しても良い。逆止弁５４は、オイルエアＦ３の逆流を防ぐ。
【００２２】
回路３２は、圧力調整弁３３及び絞り３４を有する。回路３２は、逆止弁５４を有しても良い。絞り３４は絞り５３と同様である。回路３２は絞り３４を有するため、回路３２の内部を流れる圧縮空気Ｆ１の流量は一定に保持される。
【００２３】
円環溝３７は、主軸１３の先端部の外周面に設けられている。円環溝３７は、圧縮空気Ｆ１を均等に配分する。
【００２４】
ノズル４０は、装着穴１６に開口するように主軸１３に設けられる。好ましくは、ノズル４０は円周上に均等に複数設けられる。
【００２５】
流入路３８は、ノズル４０と円環溝３７とを接続する。流入路３８は、主軸１３の先端部の内部に設けられる。
【００２６】
主軸１３は、端面ノズル（以下、「ノズル４１」という。）及び第３の流入路（以下、「流入路４３」という。）を有しても良い。流入路４３は、流入路３８から分岐して設けられても良い。
【００２７】
工作機械１０は、ラビリンスシール４６を有しても良い。ラビリンスシール４６は、円環溝３７と最先端側の排気室２４との中間に設けられる。ラビリンスシール４６は、オイルエアＦ３の排気が円環溝３７を介した主軸１３の先端部への流出を制限する。
【００２８】
排出路４２は、ハウジング１１の先端部に設けられる。排出路４２は、最も先端側の主軸受１２と円環溝３７との中間と接続し、ハウジング１１の外部まで設けられる。排出路４２は、最も先端側の主軸受１２に接して設けられた排気室２４に接続するように設けられても良い。排出路４２は、圧縮空気Ｆ１のエア排気Ｆ２とオイルエアＦ３が混合した混合排気Ｆ４を排出する。
【００２９】
流量計４４は、排出路４２に設けられる。流量計４４は、混合排気Ｆ４の排出流量を測定する。流量計４４は、測定した排出流量を制御装置５６に出力する。
【００３０】
センサ５５はハウジング１１に設けられる。センサ５５は、工具ホルダ２０が装着穴１６に装着されたときに、フランジ２０Ａの位置が正常範囲にあるか否かを検出できる。センサ５５は、近接センサ、変位センサその他の非接触型センサを利用できる。
【００３１】
好ましくは、センサ５５として近接センサを利用できる。近接センサであるセンサ５５は、主軸１３の軸方向と垂直な方向に、端面１３Ａに近接して設けられる。フランジ２０Ａが端面１３Ａから０．１ないし０．３ｍｍ離れた場合に、近接センサであるセンサ５５がフランジ２０Ａを検知できないように設定できる。
【００３２】
制御装置５６は、数値制御装置を含んでも良い。制御装置５６は、図示しない工具交換装置を制御できる。
【００３３】
制御装置５６は、装着穴１６に工具ホルダ２０が挿入されない時に、エアブロ開始弁５２を開弁する。すると、回路５１及び回路３２を通って大流量の圧縮空気Ｆ１が流入路３６に供給される。流入路３６に供給された圧縮空気Ｆ１は、その大部分が円環溝３７、流通路３８及び流入路４３を通って、ノズル４０及びノズル４１から噴出する。ノズル４０から噴出した圧縮空気Ｆ１は、装着穴１６を清掃する。ノズル４１から噴出した圧縮空気Ｆ１は、装着穴１６に装着されようとする工具ホルダ２０のフランジ２０Ａを清掃できる。
【００３４】
制御装置５６は、装着穴１６に工具ホルダ２０が装着された時に、エアブロ開始弁５２を閉弁する。すると、回路３２のみを通った小流量の圧縮空気Ｆ１が流入路３６に供給される。
【００３５】
正常に工具ホルダ２０が装着穴１６に装着された場合、ノズル４０及びノズル４１は、それぞれ装着部２０Ｂ及びフランジ２０Ａによって閉塞する。この場合、流入路３６に供給された圧縮空気Ｆ１は、その大部分がエア排気Ｆ２となって排出路４２から排出される。圧縮空気Ｆ１の一部は、主軸１３の先端部における主軸１３とハウジング１１の隙間から排出される。
【００３６】
工具ホルダ２０と装着穴１６の間に切りくずその他の異物が挟まった場合、流入路３６に供給された圧縮空気Ｆ１の一部がノズル４０又はノズル４１から放出される。この場合において、排出路４２から排出されるエア排気Ｆ２の流量は、工具ホルダ２０が正常に装着された時におけるエア排気Ｆ２の流量の３０％ないし５０％程度に低下する。
【００３７】
制御装置５６は、排気流量に対する閾値を記憶する。閾値は、正常時におけるエア排気Ｆ２の流量の５０％ないし７０％（両端含む）と、オイルエアＦ３の流量の和として設定できる。
【００３８】
制御装置５６は、工具ホルダ２０が装着穴１６に装着された時に、工具ホルダ２０が正常に装着されたか否かを判断する。この時において、制御装置５６は排気流量と閾値を比較する。さらに、制御装置５６は、フランジ２０Ａの位置が正常範囲にあるかどうかを確認する。ここで、（あ）排気流量が閾値以下又は閾値未満であり、かつ、（い）工具ホルダ２０が正常位置にない場合に、制御装置５６は、工具ホルダ２０が装着不良であると判断できる。制御装置５６は、装着不良であると判断したときは、異常を出力できる。
【００３９】
ここで、センサ５５が近接センサであるときは、近接センサがフランジ２０Ａを検知した場合に、制御装置５６はフランジ２０Ａの位置が正常範囲にあると判断できる。
【００４０】
制御装置５６は、上記（あ）及び上記（い）のいずれか一方のみが満たされたときに警告を出力し、上記（あ）及び上記（い）のいずれも満たされないときに、工具ホルダ２０が正常に装着されたと判断できる。
【００４１】
工作機械１０は、主軸１３と流入路３６の間に接触箇所がないため、高寿命である。
【００４２】
特許文献１にみられるように、従前の工作機械は工具装着部に設けられたノズルへ供給された圧縮空気の背圧を検出していた。圧縮空気の背圧は、微小な漏れに対して敏感に反応するが、漏れの大小を判断するのは困難である。そして、主軸とハウジングとの間から圧縮空気が常に漏れるため、工具装着の状態を背圧により検出するのは困難であった。
【００４３】
これに対して、工作機械１０は、ノズル４０及びノズル４１に供給された圧縮空気Ｆ１のエア排気Ｆ２及びオイルエアＦ３の排気を混合排気Ｆ４として排気する。そして、混合排気Ｆ４の流量を測定し、正常時の排気流量に対して低い排気流量を検出し、かつ、フランジ２０Ａが正常位置にないときに装着異常と判断するため、装着異常を的確に安定して検出できる。
【００４４】
（第２実施形態）
図２に従って、本考案の第２実施形態における工作機械１００について説明する。工作機械１００は、オイルエア発生装置２１、供給路２２、入気室２３、排気室２４、排出路２５、センサ５５、ラビリンスシール４６、ノズル４１、及び流入路４３を含まない。工作機械１０と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４５】
主軸受１２はグリース潤滑される。
【００４６】
工具ホルダ１２０は、装着穴１６に装着される。工具ホルダ１２０はフランジ１２０Ａ、装着部２０Ｂ、及びプルスタッド１２０Ｃを有する。フランジ１２０Ａは、端面１３Ａと当接しない。工具ホルダ１２０は、ＢＴシャンクが使用できる。
【００４７】
クランプ・アンクランプ機構１１９は、プルスタッド１２０Ｃを係脱できる。
【００４８】
排出路４２は、エア排気Ｆ２のみを排出する。そして、流量計４４は、エア排気Ｆ２の流量を排気流量として測定する。
【００４９】
制御装置１５６は、排気流量が閾値以下又は閾値未満であったときに、装着不良と判断する。ここで閾値は、工具ホルダ１２０が正常に装着された時におけるエア排気Ｆ２の流量の５０％ないし７０％に設定できる。制御装置１５６のその他の構成及び機能は制御装置５６と同様である。
【００５０】
工作機械１００は、工作機械１０に比較して簡単な構成の工作機械を提供できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１００    工作機械
１１  ハウジング（主軸ハウジング）
１２  主軸受
１３  主軸
１６  装着穴
２０、１２０  工具ホルダ
２１  オイルエア発生装置
２３  入気室
２４  排気室
３１  圧縮空気源
３２  回路（装着確認回路）
３４、５３  絞り
３６、３８、４３  流入路
３７  円環溝
４０  ノズル（装着面ノズル）
４１  ノズル（端面ノズル）
４２  排出路
４４  流量計
５１  回路（エアブロ回路）
５２  エアブロ開始弁
５５  センサ
５６、１５６  制御装置
【図１】
0003214465.tif 000003
【図２】
0003214465.tif 000004