(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の前端に設けられた工具装着部に二面拘束工具を装着すると、この二面拘束工具の端面が前記工具装着部の主軸端面に密着し、前記二面拘束工具のテーパ部と前記工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、前記テーパ部と前記テーパ穴が密着する工具装着構造における切りくず噛み検出装置であって、
前記主軸に形成され、検出用圧縮空気が供給される主軸内空気供給路と、
前記主軸に形成され、前記検出用圧縮空気を主軸外部に排出するための主軸内空気排出路と、
前記主軸端面に形成され、前記主軸内空気供給路に連通する少なくとも一つの主軸端面用供給孔と、
この主軸端面用供給孔に連通して前記主軸端面に形成された円環状の主軸端面用連通溝と、
前記テーパ穴の内周面に形成され、前記主軸内空気供給路に連通するテーパ穴用供給部と、
前記テーパ穴の前記内周面に形成され、前記主軸内空気排出路に連通するテーパ穴用排出部と、
前記検出用圧縮空気の流量変化または圧力変化を検出する空気検出装置とを備え、
前記工具端面と前記主軸端面との間に切りくずが噛み込まれた場合には、前記主軸内空気供給路内の前記検出用圧縮空気は、前記主軸端面用供給孔から出て、前記主軸端面用連通溝を通り、前記切りくずの周囲の隙間スペースを通って主軸外部に積極的に排出され、
前記テーパ部と前記テーパ穴との間に切りくずが噛み込まれた場合には、前記主軸内空気供給路内の前記検出用圧縮空気は、前記テーパ穴用供給部から出て、前記切りくずの周囲の隙間スペースを通り、前記テーパ穴用排出部を流れて前記主軸内空気排出路から前記主軸外部に積極的に排出され、
前記検出用圧縮空気の前記流量変化または前記圧力変化を前記空気検出装置で検出することを特徴とする切りくず噛み検出装置。
【請求項２】
前記円環状の主軸端面用連通溝は、前記主軸端面の内周縁に開放する面取り構造であることを特徴とする請求項１に記載の切りくず噛み検出装置。
【請求項３】
前記円環状の主軸端面用連通溝は、前記主軸端面の内周縁と外周縁との間に断面凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の切りくず噛み検出装置。
【請求項４】
複数の前記テーパ穴用供給部は、前記テーパ穴の内周面に円周方向に並んで配置されているテーパ穴用供給孔であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の切りくず噛み検出装置。
【請求項５】
複数の前記テーパ穴用排出部は、前記テーパ穴の内周面に前後方向または斜め方向を向いて溝状に形成されるとともにこのテーパ穴内周面の後端縁で開放され、前記テーパ穴内周面に円周方向に均等に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載の切りくず噛み検出装置。
【請求項６】
前記空気検出装置は、前記切りくずが噛み込まれたときに流れる前記検出用圧縮空気の前記流量変化を測定することにより、１０μｍ以上の厚みの前記切りくずが噛み込まれている状態を検出可能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の切りくず噛み検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの項に記載の前記切りくず噛み検出装置を有する工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二面拘束工具を主軸の工具装着部に装着した際に、二面拘束工具と工具装着部との間に切りくずが噛み込まれたときにこの状態を直ちに検出可能な切りくず噛み検出装置およびこれを有する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えたマシニングセンタなど工作機械には、一面拘束工具が広く使用されているが、二面拘束工具を使用する場合も多い。
一面拘束工具は、そのテーパ部を主軸の前端の工具装着部のテーパ穴に装着し、軸線方向に引っ張られることにより主軸にクランプされるタイプである。このような一面拘束工具（ＢＴ工具）は、ＪＩＳ−Ｂ−６３３９（ＩＳＯ  ７３８８／１），ＪＩＳ−Ｂ−６３４０（ＩＳＯ  １９４７）等に規定され、そのテーパ部のみが工具装着部に密着する。
【０００３】
これに対して、二面拘束工具は、主軸の前端に設けられた工具装着部の主軸端面とテーパ穴に、工具端面とテーパ部（テーパシャンク部）をそれぞれ密着させる構成である。その結果、一面拘束工具に比べて二面拘束工具は、より高精度に主軸に装着されるので、高速回転が可能で且つ高精度に工作物を加工できるという利点を有している。
ところが、切りくずが工具や工具装着部に付着したままの状態で工具装着動作が行われると、二面拘束工具が工具装着部に正しく装着されない。その結果、加工不良が発生したり主軸や工具が損傷する恐れがある。
そこで、二面拘束工具の交換時には、主軸の工具装着部と工具のテーパ部や端面に、清掃用の圧縮空気を吹き付けて切りくずを除去している。しかし、常に切りくずを完璧に除去することは実際には困難である。
そのため、工具を工具装着部に装着した際に切りくずが残っていると「切りくず噛み」が発生する。この「切りくず噛み」は、工具（ここでは、二面拘束工具）と主軸の工具装着部との間の密着部に切りくずが介在して噛み込んでいる状態をいう。
【０００４】
特許文献１（特開２００２−１０３１８３号公報）に記載の回転工具保持確認装置は、回転主軸の装着孔（テーパ穴）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ている。この装置は、工具が一面拘束工具であることを前提としている。
そして、工具が回転主軸に装着されたときに、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で検出する。これにより工具の密着状態を確認している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二面拘束工具を使用する工作機械では、主軸の前端に設けられた工具装着部に二面拘束工具を装着すると、この二面拘束工具の端面が工具装着部の主軸端面に密着する。また、二面拘束工具のテーパ部と工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、テーパ部とテーパ穴とが密着するという特有の工具装着構造になっている。
工具の端面とテーパ部の両方を、工具装着部の主軸端面とテーパ穴にそれぞれ密着させるためには、二面拘束工具と工具装着部との間の密着部に切りくずが残らないように十分に清掃する必要がある。ところが、二面拘束工具では密着部の形状が三次元的に複雑なので、圧縮空気を吹き付けても、密着部に微小な切りくずが残ったままになることがある。
【０００７】
二面拘束工具では、テーパ部とテーパ穴が弾性変形により高精度に密着しており、しかも工具端面が主軸端面に密着してテーパ部の前方側が閉じられている。したがって、テーパ部とテーパ穴との間に切りくずが噛み込まれた場合には、この切りくずの介在によりテーパ部とテーパ穴が弾性変形して、切りくずの周囲に隙間スペースが形成される。
このとき、工具端面が主軸端面に密着しているので、テーパ部の前方端縁側は全周に渡って閉じられている。また、テーパ部の後方端縁側においても、テーパ部とテーパ穴とが全周に渡って密着して閉じられている。その結果、この隙間スペースは閉じられた空間（密閉空間）になっている場合が多い。
【０００８】
この工具装着構造において、上述の特許文献１に記載されているような空気吐出口をテーパ穴に形成し、圧縮空気を空気吐出口から隙間スペースに供給して、圧縮空気の圧力変化をセンサにより検出しても、隙間スペースは閉じられた空間なので圧縮空気は流れず、流量変化も圧力変化も発生しない。その結果、この従来技術では、切りくず噛みを検出することはできない。
また、特許文献１に記載の回転工具保持確認装置は、工具が一面拘束工具であることを前提としている。そのため、特許文献１に記載の技術では、上述の二面拘束工具特有の工具装着構造に対する切りくず噛みを検出するための配慮はなされていない。
【０００９】
高精度な装着精度が要求される二面拘束工具では、この工具を工具装着部に装着した際に微小な切りくずを挟んだままクランプするという切りくず噛みが発生すると、工具の装着精度が低下して、高精度な加工を確保できずに加工不良が発生する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、二面拘束工具が主軸の工具装着部に装着されると、この二面拘束工具の端面が工具装着部の主軸端面に密着し、二面拘束工具のテーパ部と工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、テーパ部とテーパ穴が密着する工具装着構造において、二面拘束工具を工具装着部に装着した際の切りくず噛みを直ちに検出することにより、加工不良の発生を確実に予防して高精度な加工を確保することができる切りくず噛み検出装置およびこれを有する工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる切りくず噛み検出装置は、主軸の前端に設けられた工具装着部に二面拘束工具を装着すると、この二面拘束工具の端面が前記工具装着部の主軸端面に密着し、前記二面拘束工具のテーパ部と前記工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、前記テーパ部と前記テーパ穴が密着する工具装着構造における切りくず噛み検出装置であって、前記主軸に形成され、検出用圧縮空気が供給される主軸内空気供給路と、前記主軸に形成され、前記検出用圧縮空気を主軸外部に排出するための主軸内空気排出路と、前記主軸端面に形成され、前記主軸内空気供給路に連通する少なくとも一つの主軸端面用供給孔と、この主軸端面用供給孔に連通して前記主軸端面に形成された円環状の主軸端面用連通溝と、前記テーパ穴の内周面に形成され、前記主軸内空気供給路に連通するテーパ穴用供給部と、前記テーパ穴の前記内周面に形成され、前記主軸内空気排出路に連通するテーパ穴用排出部と、前記検出用圧縮空気の流量変化または圧力変化を検出する空気検出装置とを備え、前記工具端面と前記主軸端面との間に切りくずが噛み込まれた場合には、前記主軸内空気供給路内の前記検出用圧縮空気は、前記主軸端面用供給孔から出て、前記主軸端面用連通溝を通り、前記切りくずの周囲の隙間スペースを通って主軸外部に積極的に排出され、前記テーパ部と前記テーパ穴との間に切りくずが噛み込まれた場合には、前記主軸内空気供給路内の前記検出用圧縮空気は、前記テーパ穴用供給部から出て、前記切りくずの周囲の隙間スペースを通り、前記テーパ穴用排出部を流れて前記主軸内空気排出路から前記主軸外部に積極的に排出され、前記検出用圧縮空気の前記流量変化または前記圧力変化を前記空気検出装置で検出する。
前記円環状の主軸端面用連通溝は、前記主軸端面の内周縁に開放する面取り構造であるか、または、前記主軸端面の内周縁と外周縁との間に断面凹状に形成されているのが好ましい。
好ましくは、複数の前記テーパ穴用供給部は、前記テーパ穴の内周面に円周方向に並んで配置されているテーパ穴用供給孔である。
また、複数の前記テーパ穴用排出部は、前記テーパ穴の内周面に前後方向または斜め方向を向いて溝状に形成されるとともにこのテーパ穴内周面の後端縁で開放され、前記テーパ穴内周面に円周方向に均等に配置されているのが好ましい。
前記空気検出装置は、前記切りくずが噛み込まれたときに流れる前記検出用圧縮空気の前記流量変化を測定することにより、１０μｍ以上の厚みの前記切りくずが噛み込まれている状態を検出可能であるのが好ましい。
本発明にかかる工作機械は、上述の切りくず噛み検出装置を有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる切りくず噛み検出装置は、上述のように構成したので、二面拘束工具が主軸の工具装着部に装着されると、この二面拘束工具の端面が工具装着部の主軸端面に密着し、二面拘束工具のテーパ部と工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、テーパ部とテーパ穴が密着する工具装着構造において、二面拘束工具を工具装着部に装着した際の切りくず噛みを直ちに検出することにより、加工不良の発生を確実に予防して高精度な加工を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明にかかる切りくず噛み検出装置は、主軸の前端に設けられた工具装着部に二面拘束工具を装着すると、この二面拘束工具の端面が前記工具装着部の主軸端面に密着し、前記二面拘束工具のテーパ部と前記工具装着部のテーパ穴とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、前記テーパ部と前記テーパ穴が密着する工具装着構造における切りくず噛み検出装置であって、前記テーパ部と前記テーパ穴との間に切りくずが噛み込まれた場合には、検出用圧縮空気が前記切りくずの周囲の隙間スペースを通ったのちテーパ穴用排出部から主軸外部に積極的に排出され、前記検出用圧縮空気の流量変化または圧力変化を検出する。
本発明にかかる切りくず噛み検出装置を有する工作機械として、下記の実施形態ではマシニングセンタを示している。なお、工作機械は複合加工機であってもよい。この複合加工機は、二面拘束工具などで工作物を切削加工するマシニングセンタの機能と、工作物を工具（たとえば、二面拘束工具）で旋削加工する旋盤の機能とを有している。
主軸に取付けられる二面拘束工具は、回転工具の場合を示しているが、非回転の工具であってもよい。
【００１４】
以下、本発明にかかる実施形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
図１は、切りくず噛み検出装置を有する工作機械の部分断面図、図２は図１の部分拡大断面図である。図３は本発明の原理を説明するための図である。図３（Ａ），（Ｂ1）は図２のIII部拡大断面図、図３（Ｂ2）は図３（Ｂ1）のＢ2−Ｂ2線矢視図である。
図４は、図１に示す工作機械の主軸の斜視図、図５は図４に示す主軸の断面図、図６は、図５に示す主軸を僅かに回転させたときの断面図、図７（Ａ）は図５の部分拡大断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のVII線矢視図、図８は、一つの切りくずが噛み込まれたときの状態を示す断面図、図９は、他の切りくずが噛み込まれたときの状態を示す断面図である。
図１０（Ａ），（Ｂ）は第１の変形例を示す図で、それぞれ図７（Ａ），（Ｂ）相当図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＸ線矢視図である。図１１は、第２の変形例を示す断面図で図６相当図、図１２は、第３の変形例を示す断面図で図６相当図である。
【００１５】
図１ないし図１２において、工作機械１はマシニングセンタであり、工作機械１には主軸頭２が設けられている。主軸頭２には、主軸３が軸受４，５および他の軸受によって回転自在に軸支されている。主軸３は駆動用モータ（図示せず）により回転駆動される。
主軸３の前端には、二面拘束工具６（以下、工具６と記載）を着脱自在に装着するための工具装着部７が設けられている。工具６は、その被把持部８を自動工具交換装置（図示せず）の交換アームに把持されて工具装着部７に装着される。工具貯蔵マガジン（図示せず）と主軸３との間で工具交換動作が行われる。主軸３の工具装着部７には、工具６の他に一面拘束工具も着脱可能に装着できる場合であってもよい。
なお、以下の説明では、主軸３の中心軸線ＣＬ方向に関して、工具６の方向を前方とし、これと反対方向を後方とする。
【００１６】
主軸３の工具装着部７は、中心軸線ＣＬと同心で前方側に広がったテーパ穴９と、主軸端面１０とを有する構成である。主軸端面１０は、テーパ穴９の前方端部に形成され、中心軸線ＣＬと直交する面からなる円環状をなしている。
工具６は、工具装着時に主軸３に対向するように形成された円環状の工具端面１１と、工具端面１１の内周縁から突出しているテーパ部１２とを有している。テーパ部１２の内方は中空になっているので、テーパ部１２の外周面（表面）は弾性変形可能である。工具端面１１は主軸端面１０に当接して密着可能であり、テーパ部１２はテーパ穴９に装着されて密着可能である。
主軸３にはクランプ・アンクランプ機構１４が設けられている。工具６は、工具装着部７に装着された状態でクランプ・アンクランプ機構１４により主軸３にクランプされる。
【００１７】
工具６に関する工具装着構造では、主軸３の前端に設けられた工具装着部７に工具６を装着すると、工具６の端面１１が工具装着部７の主軸端面１０に密着する。そして、工具６のテーパ部１２と工具装着部７のテーパ穴９とのいずれか一方または両方の表面が弾性変形して、テーパ部１２とテーパ穴９も密着する。
本発明にかかる切りくず噛み検出装置２０（以下、切りくず検出装置２０と記載）は、このような工具装着構造に適用される。
【００１８】
次に、図３に基づいて本発明の原理を説明する。
本発明は、品質工学の手法の一つである「機能窓」という考え方を採用している。この手法では、「切りくず噛み」の発生による工具６の刃先の振れが１０μｍ以上になるときに、検出用圧縮空気Ａ1の流量または圧力（特に、流量）が大きく変化することに着目し、この変化を検出して、切りくず噛みの発生を直ぐに見付けるようにしている。
図３（Ａ）は、切りくず噛みが発生せず正常な装着状態を示しており、図３（Ｂ1），（Ｂ2）は、切りくず噛みが発生した状態を示している。
【００１９】
図３（Ａ）に示すように、切りくず噛みが発生していないときは、工具６のテーパ部１２と工具装着部７のテーパ穴９とのいずれか一方または両方の表面（本実施形態では、両方の表面）が、弾性変形して全体的に密着する。
【００２０】
他方、図３（Ｂ1），（Ｂ2）に示すように、テーパ部１２とテーパ穴９との間に切りくず１３が噛み込む場合がある。すると、切りくず１３に接触している部位およびその周辺において、テーパ部１２の表面１２ａとテーパ穴９の表面（内周面）９ａとが、切りくず１３により押し広げられて弾性変形する。すると、切りくず１３の周囲に隙間スペースＳが形成される。
隙間スペースＳは、切りくず１３の存在により無理矢理押し広げられて形成されている。隙間スペースＳより外方周囲は、テーパ部１２とテーパ穴９とが密着する密着部２８（図中、「Ｘ」部）になっている。
したがって、隙間スペースＳは、周囲全体が閉じられた空間になる場合が多い。検出用圧縮空気Ａ1（以下、空気Ａ1と記載）を、工具装着部７のテーパ穴用供給孔２５から隙間スペースＳに供給しても、空気Ａ1の流れはできず、その流量と圧力は変化しない。
【００２１】
そこで、本発明では、隙間スペースＳに連通するテーパ穴用排出部としてのテーパ穴用排出溝２６を、テーパ穴９の内周面９ａに形成している。したがって、テーパ部１２とテーパ穴９との間に切りくず１３が噛み込まれると、空気Ａ1が、テーパ穴用供給孔２５から出て、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳを通ったのち、テーパ穴用排出溝２６から主軸外部に積極的に排出される。このときの空気Ａ1の流量変化または圧力変化を検出している。
このようにして、工具６を工具装着部７に装着した際の切りくず噛みを直ちに検出することにより、加工不良の発生を確実に予防して高精度な加工を確保することができる。
【００２２】
上述の切りくず検出装置２０について、より詳細に説明する。
図１，図２，図４ないし図９に示すように、切りくず検出装置２０は、主軸内空気供給路２１および主軸内空気排出路２２と、少なくとも一つの主軸端面用供給孔２３と、円環状の主軸端面用連通溝２４と、テーパ穴用供給部としてのテーパ穴用供給孔２５と、テーパ穴用排出部としてのテーパ穴用排出溝２６と、空気検出装置２７とを備えている。
主軸内空気供給路２１は、主軸３に形成され、空気Ａ1が供給される流路である。主軸内空気排出路２２は、主軸３に形成され、空気Ａ1を主軸３の外部に排出するための流路である。
少なくとも一つ（たとえば８つ）の主軸端面用供給孔２３は、主軸端面１０に形成され、主軸内空気供給路２１に連通している。円環状の主軸端面用連通溝２４は、主軸端面用供給孔２３に連通して主軸端面１０に形成されている。
テーパ穴用供給孔２５は、テーパ穴９の内周面９ａに形成され、主軸内空気供給路２１に連通して、一つまたは複数（たとえば６つ）形成されている。一つまたは複数（たとえば６つ）のテーパ穴用排出溝２６は、テーパ穴９の内周面９ａに形成され、主軸内空気排出路２２に連通している。
【００２３】
空気検出装置２７は、空気Ａ1の流量変化または圧力変化（本実施形態では、流量変化）を検出している。たとえば、切りくず噛みが発生すると、空気Ａ1の流量は一定値（またはゼロ）から増加し、空気圧は一定値から低下する。
空気検出装置２７は、切りくず１３が噛み込まれたときに流れる空気Ａ1の流量を測定することにより、１０μｍ以上の厚みの切りくず１３が噛み込まれている状態を検出可能である。工具６を工具装着部７に装着した際の切りくず噛みを、空気検出装置２７で直ちに検出することにより、加工不良の発生を確実に予防して高精度な加工を確保することができる。
【００２４】
たとえば、工具端面１１と主軸端面１０との間の密着部に切りくず１３が噛み込むことがある。この場合には、主軸内空気供給路２１内の空気Ａ1は、主軸端面用供給孔２３から出て、主軸端面用連通溝２４を通り、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳを通って主軸３の外部に積極的に排出される。空気検出装置２７は、このときの空気Ａ1の流量変化を検出する。
他方、テーパ部１２とテーパ穴９との間の密着部に切りくず１３が噛み込むこともある。この場合には、主軸内空気供給路２１内の空気Ａ1は、テーパ穴用供給孔２５から出て、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳを通り、テーパ穴用排出溝２６を流れて、主軸内空気排出路２２から主軸３の外部に積極的に排出される。空気検出装置２７は、このときの空気Ａ1の流量変化を検出する。
上述の構成を有する切りくず検出装置２０が工作機械１に設けられている。したがって、工作機械１は、工具６を使用して工作物を加工する際に、加工不良の発生を確実に予防して高精度な加工を確保することができる。
【００２５】
主軸端面用連通溝２４は、主軸端面１０の内周縁２９に開放する面取り構造になっているので、主軸端面用連通溝２４はテーパ穴９に連通する。たとえば、図９に示すように、テーパ穴９の前方端部に近い位置に切りくず１３が噛み込んで、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳが、主軸端面用連通溝２４に連通する場合がある。
この場合には、主軸端面用供給孔２３から出た空気Ａ1は、主軸端面用連通溝２４を通り、これと連通する隙間スペースＳを通り、テーパ穴用排出溝２６を流れて主軸内空気排出路２２から主軸外部に積極的に排出される。
また、隙間スペースＳがテーパ穴用供給孔２５とも連通していれば、主軸内空気供給路２１内の空気Ａ1は、テーパ穴用供給孔２５から出て、隙間スペースＳを通り、テーパ穴用排出溝２６を流れて、主軸内空気排出路２２から主軸３の外部に積極的に排出される。
そして、空気検出装置２７は空気Ａ1の全部の流量変化を検出する。その結果、切りくず１３がテーパ穴９の前方側に噛み込んでいる場合でも、切りくず噛みを容易に検出することができる。
【００２６】
複数のテーパ穴用供給孔２５は、テーパ穴９の内周面９ａに円周方向に並んで配置されている。これにより、切りくず１３がテーパ穴９の内周面９ａのどの位置に噛み込んだ場合でも、テーパ穴用供給孔２５が、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳに連通する。
テーパ穴用排出溝２６は、テーパ穴９の内周面９ａに前後方向（図４〜図１０）または斜め方向（図１１）を向いて形成されている。また、複数のテーパ穴用排出溝２６は、テーパ穴内周面９ａの後端縁９ｂで開放され、テーパ穴内周面９ａに円周方向に均等に配置されている。
これにより、切りくず１３がテーパ穴内周面９ａのどの位置に噛み込んでも、隙間スペースＳとテーパ穴用排出溝２６は常に連通して、空気Ａ1が流れることができる。
テーパ穴用供給孔２５とテーパ穴用排出溝２６は、テーパ穴内周面９ａに、円周方向に全周に渡ってほぼ均等に且つ交互に配置されている。これにより、切りくず１３がテーパ穴内周面９ａのどの位置に噛み込んだ場合でも、隙間スペースＳは、テーパ穴用供給孔２５とテーパ穴用排出溝２６の両方に連通して空気Ａ1を流して、空気Ａ1の流量変化または圧力変化を検出することができる。
【００２７】
図１０に示す第１の変形例では、主軸端面用連通溝２４ａが、主軸端面１０の内周縁２９と外周縁３０との間に断面凹状に形成されている。このようにすれば、主軸端面１０と工具端面１１とが、広い接触面積で安定的に密着する。
図１１に示す第２の変形例では、テーパ穴用排出部としてのテーパ穴用排出溝２６ａが主軸３の中心軸線ＣＬに対して斜め方向に形成されている。
本実施形態および各変形例において、テーパ穴用排出溝２６，２６ａは、互いにほぼ平行に複数形成された場合を示している。
図１２に示す第３の変形例では、テーパ穴用排出部としての複数のテーパ穴用長孔２６ｂが、主軸３の中心軸線ＣＬと平行に（または、斜め方向に）延びて形成されている。このテーパ穴用長孔２６ｂはテーパ穴９に形成されている。テーパ穴用長孔２６ｂは、主軸３の内部に形成された連通路２６ｃと主軸内空気排出路２２とを介して、主軸外部に連通している。
さらに他の変形例として、一つまたは複数のテーパ穴用排出部を、テーパ穴内周面９ａに任意の方向に（たとえば、螺旋状に）形成し、テーパ穴内周面９ａの後端縁９ｂで開放してもよい。
【００２８】
図１，図２，図４に示すように、主軸頭２には、空気Ａ1を流すための流路４０が形成されている。流路４０の上流側と下流側は、空気供給源４１と主軸内空気供給路２１にそれぞれ連通している。
流路４０には空気検出装置２７が接続されている。空気検出装置２７は、流路４０を流れる空気Ａ1をセンサＳ1で検出するとともに流量変化を演算して、その信号を工作機械１の制御装置に出力する。なお、測定誤差を少なくするために、空気検出装置２７のセンサＳ1を、主軸内空気供給路２１になるべく近い位置に配置するのが好ましい。
空気供給源４１で供給される空気Ａ1は、流路４０と主軸内空気供給路２１を流れたのち、主軸端面用供給孔２３とテーパ穴用供給孔２５から噴出するようになっている。
【００２９】
次に、切りくず検出装置２０の動作について説明する。
工具６は、自動工具交換装置により工具装着部７に装着される。すると、工具６の端面１１が工具装着部７の主軸端面１０に密着する。工具６のテーパ部１２の表面１２ａと、工具装着部７のテーパ穴９の内周面９ａとが弾性変形して、テーパ部１２がテーパ穴９に密着する。こうして工具装着部７に装着された工具６は、クランプ・アンクランプ機構１４により主軸３にクランプされて二面拘束状態になる。
【００３０】
工具６を工具装着部７に装着した際に、切りくず噛みの発生がなくて正常な装着の場合には（図３（Ａ））、工具６は、主軸３にクランプされた状態で刃先が振れることなく回転する。その結果、工作物は工具６により高精度に加工される。
【００３１】
ところが、工具６を工具装着部７に装着した際に、図７，図１０に示すように、工具端面１１と主軸端面１０との間に切りくず１３が噛み込むことがある。
この場合には、空気供給源４１により供給された空気Ａ1は、流路４０，主軸内空気供給路２１を流れ、主軸端面用供給孔２３から出て、主軸端面用連通溝２４（または、主軸端面用連通溝２４ａ）を通り、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳを通って、主軸外部に積極的に排出される。
空気Ａ1は上述の経路を通って流れるので、その流量変化を空気検出装置２７で検出するとともに演算し、演算結果の信号が工作機械１の制御装置に出力される。
【００３２】
工具端面１１と主軸端面１０との間の密着部における上述の切りくず噛みとは別個に（または、同時に）、図３（Ｂ1），（Ｂ２），図８，図９に示すように、テーパ部１２とテーパ穴９との間の密着部に切りくず噛みが発生する場合がある。
この場合には、空気供給源４１により供給された空気Ａ1は、流路４０，主軸内空気供給路２１を流れ、テーパ穴用供給孔２５から出て、切りくず１３の周囲の隙間スペースＳを通り、テーパ穴用排出溝２６（テーパ穴用排出溝２６ａ（図１１）、または、テーパ穴用長孔２６ｂと連通路２６ｃ（図１２））を流れて、主軸内空気排出路２２から主軸外部に積極的に排出される。
空気Ａ1は上述の経路を通って流れるので、その流量変化を空気検出装置２７で検出するとともに演算し、演算結果の信号が工作機械１の制御装置に出力される。
【００３３】
上述の各切りくず噛みが生じたときの信号を空気検出装置２７から受けた制御装置は、工具６による加工動作に移行する指令を出力せずに、オペレータにその旨通知する。その結果、切りくず噛みが原因となる加工不良の発生を未然に防止することができる。
【実施例】
【００３４】
図１３，図１４は本発明の実施例を示す図である。図１３は、切りくず１３の厚みと工具６の刃先の振れとの関係を示すグラフ、図１４は、本発明と従来技術に関して、切りくず１３の厚みと空気流量との関係を示すグラフである。
図１３の横軸と縦軸は、切りくず１３の厚みと、工具６の刃先の振れをそれぞれ示している。本発明の切りくず検出装置２０は、切りくず噛みにより工具６の刃先の振れが１０μｍ以上になったら異常である旨を検出することを目標にしている（刃先の振れの基準線Ｂ参照）。この目標を達成するためには、噛み込んだ切りくず１３の厚みが１０μｍ以上のときに切りくず噛みが発生した旨を検出できればよいことが、図１３から分かる。
【００３５】
図１４の横軸と縦軸は、切りくず１３の厚みと空気流量をそれぞれ示している。
図１４から分かるように、本発明では、切りくず１３の厚みが１０μｍ以上になれば、空気Ａ1の流量が急激に大きくなっており、空気検出装置２７で空気流量の変化を検出することができる。
従来の切りくず噛み検出装置（引用文献１に記載の回転工具保持確認装置と同等の装置）では、厚みが１０μｍのような極めて薄い切りくず１３による切りくず噛みが発生した場合には検出できなかった。
これに対して、本発明の切りくず検出装置２０によれば、このような極めて薄い切りくず１３による切りくず噛みが発生すれば、空気Ａ1の流量変化を空気検出装置２７で検出することができる。
本実施例では、空気Ａ1の流量変化を検出しているので、圧力変化の検出と比べてバラツキが少なく、感度が高く、再現性もよい。
【００３６】
なお、従来技術として、工具に対して近接して非接触式のセンサを配置し、このセンサで工具の振れを検出することもある。しかしこの場合は、検出部の環境が悪く、また工具とセンサとの接触などで故障や破損の恐れがあった。
これに対して、本発明の空気検出装置２７は、工具６とは離れた安全な位置たとえば主軸頭２の所定位置にセンサＳ1を取付ければよい。その結果、空気検出装置２７の故障や破損などのトラブルが起こる恐れはほとんどない。
【００３７】
以上、本発明の実施形態（変形例を含む。以下、同じ）を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形，付加などが可能である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる切りくず噛み検出装置は、マシニングセンタの他に複合加工機などの工作機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１ないし図１２は本発明の実施形態を示す図で、図１は、切りくず噛み検出装置を有する工作機械の部分断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の原理を説明するための図である。
【図４】図１に示す工作機械の主軸の斜視図である。
【図５】図４に示す主軸の断面図である。
【図６】図５に示す主軸を僅かに回転させたときの断面図である。
【図７】図７（Ａ）は図５の部分拡大断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のVII線矢視図である。
【図８】一つの切りくずが噛み込まれたときの状態を示す断面図である。
【図９】他の切りくずが噛み込まれたときの状態を示す断面図である。
【図１０】本実施形態の第１の変形例を示す図で、図７相当図である。
【図１１】本実施形態の第２の変形例を示す断面図で、図６相当図である。
【図１２】本実施形態の第３の変形例を示す断面図で、図６相当図である。
【図１３】切りくずの厚みと二面拘束工具の刃先の振れとの関係を示すグラフである。
【図１４】切りくずの厚みと空気流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１      工作機械
３      主軸
６      二面拘束工具
７      工具装着部
９      テーパ穴
９ａ    テーパ穴の内周面（表面）
９ｂ    後端縁
１０    主軸端面
１１    工具端面
１２    テーパ部
１２ａ  テーパ部の表面
１３    切りくず
２０    切りくず噛み検出装置
２１    主軸内空気供給路
２２    主軸内空気排出路
２３    主軸端面用供給孔
２４    主軸端面用連通溝
２５    テーパ穴用供給孔（テーパ穴用供給部）
２６，２６ａ  テーパ穴用排出溝（テーパ穴用排出部）
２６ｂ  テーパ穴用長孔（テーパ穴用排出部）
２７    空気検出装置
２９    主軸端面の内周縁
３０    主軸端面の外周縁
Ａ1     検出用圧縮空気
Ｓ      隙間スペース
【図１】
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【図２】
0005078091.tif 000003
【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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