JP4107912B2

JP4107912B2 - Machine tool spindle equipment

Info

Publication number: JP4107912B2
Application number: JP2002235670A
Authority: JP
Inventors: 弘生金子; 和正中安
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP2004074326A

Description

【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、主軸の先端部に形成された工具装着穴の中間部の内周面を薄肉に形成して、該薄肉部の半径方向の弾性変形により、前記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う締付部を形成した工作機械の主軸装置において、前記工具装着穴の奥部に加圧流体流入口を開口させ、前記工具装着穴に工具又は工具ホルダが予め定められた距離だけ挿入されていないときには前記工具装着穴内を経由して主軸外部に開口しており、工具又は工具ホルダが前記締付部を越えて予め定められた距離だけ前記工具装着穴に挿入されたときには前記工具又は前記工具ホルダの外周面によって前記加圧流体流入口から主軸外部への加圧流体の通路が閉鎖される加圧流体逸流路を設け、加圧流体の流量又は圧力に基づいて、前記工具又は前記工具ホルダが予め定められた深さまで前記工具装着穴に挿入されたことを検出するように構成した工作機械の主軸装置が提供される。
【００１４】
前記加圧流体逸流路は、例えば、前記工具装着穴の前記締付部と前記加圧流体流入口との中間部から前記工具装着穴の開口端まで前記工具装着穴の内周面に沿って延びるように形成した溝、又は前記工具装着穴の前記締付部と前記加圧流体流入口との中間部に逸流口を有するように工具ホルダ内に形成された内孔である。
【００１５】
また本発明によれば、主軸の先端部に取り付けられた工具ホルダに形成された工具装着穴の中間部の内周面を薄肉に形成して、該薄肉部の半径方向の弾性変形により、前記工具装着穴に挿入された工具の締め付けを行う締付部を形成した工作機械の主軸装置において、前記工具装着穴の奥部に加圧流体流入口を開口させ、前記工具装着穴に工具が予め定められた距離だけ挿入されていないときには前記工具装着穴内を経由して工具ホルダ外部に開口しており、工具が前記締付部を越えて予め定められた距離だけ前記工具装着穴に挿入されたときには前記工具の外周面によって前記加圧流体流入口から工具ホルダ外部への加圧流体の通路が閉鎖される加圧流体逸流路を設け、加圧流体の流量又は圧力に基づいて、前記工具が予め定められた深さまで前記工具装着穴に挿入されたことを検出するように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られ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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device of a machine tool having a spindle on which a tool or a tool holder is detachably mounted. The spindle of a machine tool includes a hydraulic tool gripping mechanism on the spindle or the tool holder and can hold the tool or the tool holder. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
In the spindle device of a machine tool, the inner peripheral surface of the middle part of the tool mounting hole provided at the tip of the spindle is formed thin, and this thin part is elastically deformed in the radial direction with a pressure medium such as hydraulic oil. Thus, there is a tool equipped with a fluid pressure type tool gripping mechanism for tightening and gripping the tool or tool holder inserted into the tool mounting hole. Furthermore, the fluid pressure type tool gripping mechanism may be provided directly at the tip of the main shaft or may be provided at a tool holder attached to the tip of the main shaft.
[0003]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-15043, a pressure chamber is formed around a tool mounting hole formed directly on a main shaft with an elastically deformable thin portion to change the pressure of the working fluid in the pressure chamber. Thus, there has been disclosed a spindle apparatus including a fluid pressure type tool gripping mechanism that elastically deforms a thin portion in a radial direction, expands / contracts a tool mounting hole, and tightens a tool inserted into the tool mounting hole.
[0004]
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-53816 and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-505005, a pressure chamber is provided around a tool mounting hole formed in a tool holder attached to a tip end portion of a main shaft with an elastically deformable thin portion therebetween. By changing the pressure of the working fluid in the pressure chamber, the thin wall is elastically deformed in the radial direction, the tool mounting hole is expanded and contracted, and the tool inserted in the tool mounting hole is tightened and gripped A tool holder having a fluid pressure type tool gripping mechanism is disclosed.
[0005]
As can be seen from the above publication, when a fluid pressure type tool gripping mechanism is used, it is common to form the tool mounting hole in a shape having a constant cross section rather than a tapered shape.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the fluid pressure type tool gripping mechanism as described above, the thin part separating the tool mounting hole and the pressure chamber is elastically deformed by the pressure of the working fluid, so that no tool or tool holder is inserted in the tool mounting hole, When the pressure of the working fluid in the pressure chamber is increased, the thin portion is excessively deformed and plastic deformation may occur, which may damage the thin portion, that is, the tightening portion.
[0007]
In order to prevent such damage to the thin wall part, the tool or tool holder must be inserted to the proper position of the tool mounting hole, especially when the tool or tool holder is completely beyond the thin wall part where the tool or tool holder can be elastically deformed. It is necessary to increase the pressure in the pressure chamber after confirming that it has been inserted to the back of the hole.
[0008]
In the case of a spindle device using a mechanical tool gripping mechanism that grips a shank portion of a tool or a tool holder by a collet provided at the tip of a draw bar, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-142110 and 9-57582 are disclosed. There is a method for detecting the mounting state of a tool or a tool holder on a spindle as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-259906.
[0009]
In Japanese Patent Laid-Open No. 3-142110, an air outlet is provided on the end surface of the main shaft, and the pressure of the air supplied to the air outlet is monitored so that the end surface of the main shaft and the flange surface of the two-face constrained tool holder are Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-57582 discloses a method for detecting a seating state. Air is supplied to an inner hole through which a draw bar penetrates in a main shaft, and the pressure of the supplied air is monitored, whereby a tool mounting hole is detected. A method for detecting the close contact state between the tapered portion and the tapered shank portion of the tool holder is disclosed. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-259906 discloses an air outlet on the tapered portion of the tool mounting hole of the spindle and the end surface of the spindle, and by monitoring the pressure of the air supplied to the outlet, There is disclosed a method for detecting the close contact state between the tapered portion and the tapered shank portion of the two-surface constrained tool holder and the seating state between the end surface of the main shaft and the flange surface of the two-surface constrained tool holder.
[0010]
However, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-142110 can be applied only when a two-surface constraining type tool holder is mounted in the tool mounting hole, and it is possible to detect the mounting state of a tool having no flange surface. Can not. Further, the methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-57582 and 2001-259906 can be applied only to a tapered tool mounting hole, and a case of using a fluid pressure type tool gripping mechanism. In the case of a straight type tool mounting hole with a constant cross section used for the tool, even if the tool does not exceed the thin wall of the tool mounting hole, the tool mounting hole is blocked by the tool, the flow of supply air stops and the pressure is Since the tool is lifted, it cannot be detected that the tool has been inserted to the proper position of the tool mounting hole. Therefore, there still remains a possibility of damaging the thin portion of the tool mounting hole.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art, and in a spindle device of a machine tool having a fluid pressure type tool gripping mechanism, the tool or the tool holder has an appropriate position of the tool mounting hole of the spindle, that is, It is an object of the present invention to provide a spindle device of a machine tool that can detect that a thin portion of a main shaft has been inserted and can prevent damage to the thin portion of the main shaft.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a spindle device for a machine tool having a fluid pressure type tool gripping mechanism up to an appropriate position of the tool mounting hole of the tool holder, that is, a position beyond the thin portion of the tool holder. It is an object of the present invention to provide a spindle device for a machine tool that can detect the insertion and prevent the thin portion of the tool holder from being damaged.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, the inner peripheral surface of the intermediate portion of the tool mounting hole formed at the tip portion of the main shaft is formed thin, and is inserted into the tool mounting hole by elastic deformation in the radial direction of the thin portion. In a spindle device of a machine tool in which a tightening portion for tightening a tool or a tool holder is formed, a pressurized fluid inflow port is opened at the back of the tool mounting hole, and a tool or a tool holder is predetermined in the tool mounting hole. If the tool is not inserted for the specified distance,Via spindle outsideThe tool or tool holder is inserted from the pressurized fluid inlet by the outer peripheral surface of the tool or the tool holder when the tool or the tool holder is inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance beyond the tightening portion.Outside the spindleA pressurized fluid escape passage is provided to close the pressurized fluid passage, and the tool or the tool holder is inserted into the tool mounting hole to a predetermined depth based on the flow rate or pressure of the pressurized fluid. A spindle device of a machine tool configured to detect this is provided.
[0014]
  The pressurized fluid escape channel is, for example, along the inner peripheral surface of the tool mounting hole from an intermediate portion between the tightening portion of the tool mounting hole and the pressurized fluid inlet to an opening end of the tool mounting hole. Or an inner hole formed in the tool holder so as to have a flow outlet at an intermediate portion between the tightening portion and the pressurized fluid inlet of the tool mounting hole.
[0015]
  According to the present invention, the inner peripheral surface of the intermediate portion of the tool mounting hole formed in the tool holder attached to the tip portion of the main shaft is formed thin, and the elastic deformation in the radial direction of the thin portion results in the aforementioned In a spindle device of a machine tool in which a tightening portion for tightening a tool inserted into a tool mounting hole is formed, a pressurized fluid inflow port is opened at the back of the tool mounting hole, and the tool is previously placed in the tool mounting hole. In the tool mounting hole when it is not inserted for a predetermined distanceVia tool holder outsideWhen the tool is inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance beyond the tightening portion, the tool is inserted from the pressurized fluid inlet by the outer peripheral surface of the tool.Outside the tool holderA pressurized fluid escape channel is provided to close the pressurized fluid passage, and based on the flow rate or pressure of the pressurized fluid, it is detected that the tool has been inserted into the tool mounting hole to a predetermined depth. A spindle device for a machine tool configured as described above is provided.
[0016]
  According to the above configuration, not only when the tool or the tool holder is not inserted into the tool mounting hole of the spindle, but also when the thin part of the spindle, that is, when it is not inserted beyond the tightening part of the tool or the tool holder, Predetermined from the thin part ofIsWhen the spindle is not inserted up to the position, a groove or hole that opens from the inside of the tool mounting hole of the spindle to the outside of the spindle is formed in the spindle, so that the tool mounting hole is opened and supplied to the tool mounting hole. The pressurized fluid flows out of the main shaft through a groove or hole formed in the main shaft, and the pressure or flow rate of the supplied pressurized fluid shows a value within a predetermined range. On the other hand, when the tool or tool holder is inserted to a predetermined position of the tool mounting hole of the spindle, the groove or hole formed in the spindle is closed by the outer peripheral surface of the tool or tool holder, and the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole Is enclosed in the tool mounting hole, and its pressure rises rapidly, indicating a value outside the predetermined range.
[0017]
Therefore, by detecting the pressure or flow rate of the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole or the pressurized fluid flowing through the groove or hole formed in the spindle, the tool or tool holder is determined in advance in the tool mounting hole of the spindle. It can be determined whether or not it has been inserted up to a certain position.
[0018]
When the thin part of the main shaft is formed apart from each other in the circumferential direction of the tool mounting hole, it follows the inner peripheral surface of the tool mounting hole from the rear of the thin part of the main shaft toward the front opening part of the tool mounting hole. If the grooves are formed so as to extend, the advantage of easy processing is obtained. Further, when the thin portion of the main shaft is formed over the entire circumference of the tool mounting hole, a hole may be formed from the inside of the tool mounting hole to the outside of the main shaft behind the thin portion of the main shaft.
[0019]
Even when a tool is mounted in the tool mounting hole of the tool holder, the tool can be inserted into the tool mounting hole if a groove or hole is formed in the tool holder that opens from the inside of the tool mounting hole of the tool holder to the outside of the tool holder. If the tool holder is not inserted beyond the thin part of the tool holder, or if the tool holder is not inserted from the thin part of the tool holder to a predetermined position, the tool mounting hole will be open. The supplied pressurized fluid flows out of the tool holder through a groove or hole formed in the tool holder, and the pressure or flow rate of the supplied pressurized fluid shows a value within a predetermined range. On the other hand, when the tool is inserted to a predetermined position in the tool mounting hole of the tool holder, the groove or hole formed in the tool holder is closed by the outer peripheral surface of the tool, and the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole is The pressure is rapidly increased and shows a value outside the predetermined range.
[0020]
Therefore, by detecting the pressure or flow rate of the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole or the pressurized fluid flowing through the groove or hole formed in the tool holder, the tool is predetermined in the tool mounting hole of the tool holder. It can be determined whether or not it has been inserted to the position.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of a spindle device of a machine tool according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the machine tool spindle device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a simplified sectional view showing a method of detecting a tool mounting state in the spindle apparatus of FIG. 4, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a spindle apparatus of a machine tool according to the present invention, and FIG. The principal part enlarged view which shows the state which mounted | wore the tool holder with which the tool was attached to the spindle apparatus of the machine, FIG. 6: is a principal part expanded sectional view of 3rd Embodiment of the spindle apparatus of the machine tool by this invention.
[0023]
In the following description, “front” or “front” refers to the side where a tool is gripped and a workpiece is processed, and “rear” refers to the side opposite to the side where the workpiece is processed.
[0024]
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of a spindle device of a machine tool according to the present invention will be described.
[0025]
The main shaft device 11 includes a main shaft 13 and a housing 17 that rotatably supports the main shaft 13 by bearings 15 provided at the front and rear portions of the main shaft 13, respectively. The bearing 15 is fixed at a fixed position by a shoulder provided in the housing 17, a bearing retainer 19 and a bearing retainer nut 21. The spindle device 11 includes a rotor M1 fixed to the central portion of the outer peripheral surface of the main shaft 13, and a stator disposed on the inner peripheral surface of the housing 17 so as to oppose the rotor M1 with a predetermined distance in the radial direction. M2 is provided, and the main shaft 13 can be rotated relative to the housing 17 by electromagnetic interaction between the rotor M1 and the stator M2.
[0026]
A tool mounting hole 25 having a substantially circular constant cross section extending along the rotation axis O of the main shaft 13 is formed at the tip of the main shaft 13. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the tool mounting hole 25 is formed by an inner hole of a cylindrical sleeve 27 inserted in a hole having a circular cross section formed at the tip of the main shaft 13. Has been. The cylindrical sleeve 27 is fixed to the hole by an appropriate joining method such as welding.
[0027]
A concave portion is formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the sleeve 27, and when the sleeve 27 is inserted into a hole provided in the tip portion of the main shaft 13, the concave portion of the sleeve 27 is a hole in the tip portion of the main shaft 13. In cooperation with the inner peripheral surface, a pressure chamber 31 is formed around the inner hole of the sleeve 27, that is, around the tool mounting hole 25, with a thin portion 29 elastically deformable in the radial direction.
[0028]
The working fluid sealed in the pressure chamber 31 leaks from the front and rear end portions of the pressure chamber 31 along the boundary surface between the inner peripheral surface of the hole at the tip end portion of the main shaft 13 and the outer peripheral surface of the sleeve 27. In order to prevent this, a seal 37 is installed on the boundary surface.
[0029]
Moreover, if the pressure chamber 31 is formed in the middle part of the tool mounting hole 25, as shown in FIGS. 1 and 2, the chambers are separated in the circumferential direction of the tool mounting hole 25 and arranged at equal intervals. Or may be formed as an annular chamber. Moreover, the pressure chambers 31 may be arranged in two rows in the axial direction of the tool mounting hole 25 as shown in FIGS. 1 and 2, or may be arranged in one row or three or more rows. .
[0030]
The pressure chamber 31 thus formed is further connected to a pressure adjusting device 35 provided at the rear portion of the main shaft 13 via a working fluid passage 33 formed in the main shaft 13. The pressure of the working fluid in 31 can be controlled.
[0031]
That is, by increasing the pressure of the working fluid in the pressure chamber 31 using the pressure adjusting device 35, the thin portion 29 between the tool mounting hole 25 and the pressure chamber 31 is elastically deformed radially inward to mount the tool. The diameter of the hole 25 is reduced, and the tool T (see FIG. 3) inserted into the tool mounting hole 25 is tightened. Further, by reducing the pressure of the working fluid in the pressure chamber 31, the thin portion 29 is elastically deformed radially outward to increase the diameter of the tool mounting hole 25, and the tool T tightened in the tool mounting hole 25. To release.
[0032]
Accordingly, the thin portion 29 between the tool mounting hole 25 and the pressure chamber 31 functions as a tightening portion that tightens the tool T inserted into the tool mounting hole 25.
[0033]
Next, although the structure of the pressure regulator 35 is demonstrated, the following is only an example and it is also possible to use the pressure regulator 35 of another structure.
[0034]
As shown in FIG. 1, the pressure adjusting device 35 provided at the rear portion of the main shaft 13 includes a pressing tool that presses the working fluid in the working fluid passage 33 and a pressing tool driving device that drives the pressing tool. Contains.
[0035]
The pressing tool is inserted into a pressing tool insertion hole 41 formed at the rear end portion of the main shaft 13 and communicating with the working fluid passage 33, and the piston 43 inserted into the working fluid passage 33 and the piston 43 It is comprised from the press screw 45 connected. A seal member 47 is provided at the tip of the piston 43 to prevent the working fluid from leaking out of the working fluid passage 33, and a screw groove into which the pressing screw 45 is screwed into the inner peripheral surface of the pressing tool insertion hole 41. Is formed.
[0036]
The pressing tool driving device is provided with a wrench motor 51 having a wrench 49 attached to a rotating shaft and a wrench 49 attached to the wrench motor 51 by moving the wrench motor 51 at a rear end portion of the pressing screw 45 of the pressing tool. An actuator 53 that is engaged with or disengaged from the engagement hole, and a control device 55 that controls the operation of the wrench motor 51 and the actuator 53. A wrench motor 51 is mounted on a movable plate 59 that is movably supported by an actuator 53 such as a rod cylinder fixed to a bracket 57 provided at the rear portion of the spindle device 11, so that it is provided at the rear end portion of the pressing tool. It is possible to engage or disengage the wrench 49 from the engagement hole.
[0037]
The pressing tool driving device further includes a lock member 61 that stops the rotation of the main shaft 13 when the wrench 49 is engaged with the engagement hole of the pressing screw 45 of the pressing tool to drive the pressing tool. The lock member 61 is supported on the side of the movable plate 59 facing the main shaft 13, and when the movable plate 59 is moved toward the main shaft 13 by the actuator 53, a notch 63 provided at the rear end portion of the main shaft 13. Is engaged to lock the main shaft 13 and prevent the main shaft 13 from rotating. The lock member 61 is preferably supported by the movable plate 59 via an elastic body 65 such as a compression spring.
[0038]
Next, the tool change operation of the spindle device 11 of the machine tool using such a pressure adjusting device 35 will be described.
[0039]
When the tool T is released from the tool mounting hole 25, the spindle device 11 is configured so that the lock member 61 of the pressing tool driving device can engage with a notch 63 formed at the rear end portion of the spindle 13. Is stopped at a predetermined angular position in the rotational direction.
[0040]
Next, the wrench motor 51 of the pressing tool driving device is lowered, that is, moved in the direction toward the rear end portion of the main shaft 13, and the lock member 61 of the pressing tool driving device is engaged with the notch 63 at the rear end portion of the main shaft 13. Let As a result, the main shaft 13 is locked and cannot rotate. At the same time, the wrench 49 attached to the wrench motor 51 engages with the engagement hole at the rear end of the pressing screw 45.
[0041]
Next, the wrench motor 51 rotates in the reverse direction, moves the pressing tool toward the pressing tool driving device behind the main shaft 13 in the pressing tool insertion hole 41, and moves the pressing tool toward the rear in the working fluid passage 33. The piston 43 is moved. As a result, the pressure of the working fluid sealed in the working fluid passage 33 and the pressure chamber 31 communicating with the working fluid passage 33 decreases, and the thin portion 29 between the pressure chamber 31 and the tool mounting hole 25 becomes the tool mounting hole 25. Is deformed and moved from the swelled state toward the outside in the radial direction of the tool mounting hole 25. As a result, the tool mounting hole 25 is expanded in diameter, and the tool T tightened in the tool mounting hole 25 can be released.
[0042]
On the other hand, when the tool T is gripped in the tool mounting hole 25, when the tool T is inserted into the tool mounting hole 25 beyond the thin portion 29 to a predetermined depth, the wrench motor 51 of the pressing tool driving device is rotated forward. Then, the pressing tool is moved forward of the main shaft 13 in the pressing tool insertion hole 41, and the piston 43 of the pressing tool is moved forward in the working fluid passage 33. As a result, the pressure of the working fluid enclosed in the working fluid passage 33 and the pressure chamber 31 communicating therewith rises, and the thin portion 29 between the pressure chamber 31 and the tool mounting hole 25 becomes the tool mounting hole 25. Deforms and moves toward the inside. As a result, the tool mounting hole 25 is reduced in diameter, and the tool T inserted into the tool mounting hole 25 is tightened.
[0043]
Next, when the tool T is gripped in the tool mounting hole 25 by tightening the thin portion 29, the wrench motor 51 of the pressing tool driving device is raised, that is, moved away from the rear end portion of the main shaft 13, and the wrench motor 51 is moved. The wrench 49 attached to the rear end of the pressing screw 45 is detached from the engaging hole. At the same time, the locking member 61 of the pressing tool driving device engaged with the notch 63 on the rear end surface of the main shaft 13 is also detached from the notch 63.
[0044]
As described above, the tool T is tightened and released in the tool mounting hole 25.
[0045]
Now, in such a spindle device 11, when the tightening operation by the thin portion 29 of the tool mounting hole 25 is performed, that is, when the pressure of the working fluid in the pressure chamber 31 is increased by the pressure adjusting device 35, the tool mounting hole 25. If the tool T is not attached to the tool or if the tool T is not inserted beyond the thin portion 29 of the tool attachment hole 25, the thin portion 29 is excessively deformed radially inward, causing plastic deformation or breakage. May cause problems. Further, if the tool T is not held at an appropriate position in the tool mounting hole 25, the distance from the end surface of the main shaft 13 to the tip of the tool T varies, and there is a problem that accurate machining cannot be performed.
[0046]
In order to avoid the occurrence of such a problem, not only whether or not the tool T is inserted into the tool mounting hole 25 but also the tool T is inserted to an appropriate position of the tool mounting hole 25 or a predetermined depth. It is necessary to detect whether or not.
[0047]
Therefore, in the spindle device 11 of the present invention, as shown in FIG. 2, the pressurizing fluid supply path 39 that extends the bearing retainer 19 and the spindle 13 in the radial direction of the spindle device 11 in the inner part of the tool mounting hole 25. The pressurized fluid inlet 39a is opened. Then, a pressurized fluid is supplied to the pressurized fluid supply path 39 from the outside of the spindle device 11, and the pressure or flow rate of the pressurized fluid is detected by an appropriate sensor such as a pressure sensor or a flow rate sensor. The mounting state of the tool T in the tool mounting hole 25 is determined based on the flow rate. This pressurized fluid also plays a role of cleaning the inside of the tool mounting hole 25 at the same time. Compressed air is preferably used as the pressurized fluid, but other types of pressurized fluid can be used.
[0048]
However, when the tool T is inserted into the tool mounting hole 25 having a substantially constant cross section, the tool mounting hole 25 is closed only by inserting a part of the tool T into the tool mounting hole 25, and the flow of pressurized fluid Is stopped and the pressure rises, so that it is not possible to determine that the tool T has been inserted to the proper position of the tool mounting hole 25 only by supplying the pressurized fluid to the tool mounting hole 25.
[0049]
Therefore, in the spindle device 11 of the present invention, when the tool T is not inserted into the tool mounting hole 25, the tool T is opened in the tool mounting hole 25, and the tool T exceeds the thin portion 29 and is a predetermined distance. Only when inserted into the tool mounting hole 25 is a pressurized fluid escape passage which is closed by the outer peripheral surface of the tool T.
[0050]
A first embodiment of such a pressurized fluid escape channel is shown in FIG. The pressurized fluid escape channel shown in FIG. 2 is formed in the tool mounting hole 25 from a substantially intermediate portion between the thin portion 29 of the tool mounting hole 25 and the pressurized fluid inlet 39a to the open end of the tool mounting hole 25. The groove 67 extends in parallel with the rotation axis O along the inner peripheral surface. Further, the position of the rear end of the groove 67, that is, the end portion on the back side of the tool mounting hole 25 is such that when the tool T is inserted to the proper position in the tool mounting hole 25 beyond the thin portion 29. It is determined that the rear end of T passes through the rear end of the groove 67.
[0051]
When the pressurized fluid escape channel is configured by such a groove 67, as shown in FIG. 3A, when the tool T is not inserted beyond the thin wall portion 29, At least a part of the tool T is not closed by the outer peripheral surface of the tool T, and the pressurized fluid escape passage is opened to the inner peripheral surface of the tool mounting hole 25. Therefore, the pressurized fluid supplied from the pressurized fluid inlet 39a into the tool mounting hole 25 can flow out of the front end surface of the main shaft 13 through the groove 67, that is, the pressurized fluid escape passage. Compared to when the tool T is not inserted into the mounting hole 25, the pressure or flow rate of the pressurized fluid in the pressurized fluid supply passage 39 hardly changes.
[0052]
On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), the tool T reaches a predetermined depth of the tool mounting hole 25, that is, exceeds the thin portion 29 of the tool mounting hole 25, and further passes through the tool mounting hole 25. When inserted beyond the end of the groove 67 on the back side, the groove 67 is completely closed by the outer peripheral surface of the tool T, so that the pressurized fluid flowing in from the pressurized fluid inlet 39a enters the groove 67. It becomes impossible to flow. As a result, the pressure of the pressurized fluid supplied from the pressurized fluid inlet 39a into the tool mounting hole 25 increases rapidly, and the flow rate becomes substantially zero.
[0053]
Therefore, as shown in FIG. 2, the tool T is predetermined in the tool mounting hole 25 based on the pressure or flow rate of the pressurized fluid measured by the sensor 69 provided in the pressurized fluid supply path 39. It is possible to determine that the insertion has been made to the depth.
[0054]
As mentioned above, although the spindle device of the machine tool of the present invention has been described by taking the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 as an example, this embodiment is merely an example and can be implemented in other forms. is there.
[0055]
For example, the pressurized fluid escape channel shown in FIG. 2 is shown as a groove 67 extending parallel to the rotation axis O of the main shaft 13, but spirally along the inner peripheral surface of the tool mounting hole 25. It can also be formed as an extending groove.
[0056]
Further, instead of the pressurized fluid escape channel as the groove 67, as shown in FIG. 4, the escape port is provided at the intermediate portion between the thin portion 29 of the tool mounting hole 25 and the pressurized fluid inlet port 39a for inspection. It is also possible to form the inner hole 71 of the main shaft 13 having 71a. At this time, the flow outlet 71 a is formed at a position where the tool T is closed by the outer peripheral surface of the tool T for the first time when the tool T is inserted to a predetermined depth of the tool mounting hole 25.
[0057]
Further, as shown in FIG. 4, even if a sensor for detecting the pressure or flow rate of the pressurized fluid is arranged not in the pressurized fluid supply path 39 but in the pressurized fluid escape path, the tool T It is possible to determine that the tool mounting hole 25 has been inserted to a predetermined depth. This is because when the tool T is not inserted into the tool mounting hole 25 to a predetermined depth, the pressurized fluid flows into the pressurized fluid escape passage, and the tool T is inserted into the tool mounting hole 25 to a predetermined depth. This is because the pressurized fluid does not flow through the pressurized fluid escape passage when the operation is performed.
[0058]
Moreover, what is inserted into the tool mounting hole 25 is not limited to the tool T, and as shown in FIG. 5, a tool holder 73 mounted with the tool T may be used.
[0059]
Further, as shown in FIG. 6, a spindle of a machine tool of a type in which a tool holder 75 having a fluid pressure type tool gripping mechanism is mounted on the spindle 13 and a tool T is inserted and gripped in the tool holder 75. The principle of the present invention can also be applied to an apparatus. In this case, when the tool holder 75 is mounted on the main shaft 13, the pressurized fluid supply path 77 of the main shaft 13 and the pressurized fluid supply path 79 of the tool holder 75 are connected to each other, whereby the main shaft 13. Compressed air, which is a pressurized fluid, is supplied to the pressurized fluid supply passage 79 of the tool holder 75 via the, and the operation in the pressure chamber 85 formed around the tool mounting hole 81 of the tool holder 75 with a thin portion 83 therebetween The fluid pressure is preferably adjusted by rotating a fluid pressure adjusting screw provided in a passage communicating with the pressure chamber 85 with a wrench (not shown) or the like. The structure of the pressurized fluid escape channel 87 can be the same as that shown in FIGS. 1 to 5 and will not be described in detail here.
[0060]
In addition, as shown in FIG. 1, the present invention is not limited to a spindle device 11 of a machine tool of a type in which a spindle 13 is rotatably supported by a housing 17, but also to a spindle that does not rotate like a lathe. The present invention can also be applied to a spindle device of a machine tool on which a tool T is mounted using a pressure type tool gripping mechanism.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the tool or the tool holder can be used for the tool or the tool holder based on the detection result of the flow rate or pressure of the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole of the spindle or the pressurized fluid flowing out from the tool mounting hole. It is determined that the insertion hole has been inserted up to a predetermined position. In addition, the tool is inserted to a predetermined position in the tool mounting hole based on the detection result of the flow rate or pressure of the pressurized fluid supplied to the tool mounting hole of the tool holder or the pressurized fluid flowing out of the tool mounting hole. Judging.
[0062]
Therefore, after confirming that the tool or tool holder has been inserted to the proper position of the tool mounting hole of the spindle, or that the tool has been inserted to the proper position of the tool mounting hole of the tool holder, the pressure of the working fluid in the pressure chamber As the tool or tool holder is tightened by elastically deforming the thin portion by raising the shaft, it is possible to prevent the thin portion of the main shaft or the tool holder from being excessively elastically deformed in the radial direction to cause plastic deformation and breakage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of a spindle device of a machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the spindle device of the machine tool shown in FIG.
FIG. 3 is a simplified diagram illustrating a method for detecting a tool mounting state in a spindle device of a machine tool according to the present invention, wherein (a) is a state where a tool is not inserted to an appropriate position of a tool mounting hole; Shows a state where the tool is inserted to the proper position of the tool mounting hole.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a second embodiment of a spindle device for a machine tool according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a state where a tool holder to which a tool is attached is mounted on the spindle device of the machine tool shown in FIG. 1;
FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of a third embodiment of a spindle device for a machine tool according to the present invention.
[Explanation of symbols]
11 ... Spindle device
13 ... Spindle
25 ... Tool mounting hole
29 ... Thin part
39: Pressurized fluid supply path
39a ... Pressurized fluid inlet
67 ... Groove
69 ... Sensor
71 ... Inner hole
71a ...
73 ... Tool holder
75 ... Tool holder
81 ... Tool mounting hole
83 ... Thin part
87 ... Pressurized fluid escape channel

Claims

主軸の先端部に形成された工具装着穴の中間部の内周面を薄肉に形成して、該薄肉部の半径方向の弾性変形により、前記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う締付部を形成した工作機械の主軸装置において、
前記工具装着穴の奥部に加圧流体流入口を開口させ、前記工具装着穴に工具又は工具ホルダが予め定められた距離だけ挿入されていないときには前記工具装着穴内を経由して主軸外部に開口しており、工具又は工具ホルダが前記締付部を越えて予め定められた距離だけ前記工具装着穴に挿入されたときには前記工具又は前記工具ホルダの外周面によって前記加圧流体流入口から主軸外部への加圧流体の通路が閉鎖される加圧流体逸流路を設け、加圧流体の流量又は圧力に基づいて、前記工具又は前記工具ホルダが予め定められた深さまで前記工具装着穴に挿入されたことを検出するようにしたことを特徴とする工作機械の主軸装置。By tightening the tool or tool holder inserted into the tool mounting hole by forming the inner peripheral surface of the middle part of the tool mounting hole formed at the tip of the spindle thinly and elastically deforming the thin part in the radial direction In the spindle device of a machine tool in which a tightening part is formed,
A pressurized fluid inflow port is opened at the back of the tool mounting hole, and when a tool or a tool holder is not inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance, the tool mounting hole is opened outside the spindle through the tool mounting hole. And when the tool or the tool holder is inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance beyond the tightening portion, the outer periphery of the tool or the tool holder causes the outer periphery of the main spindle to move from the pressurized fluid inlet. A pressurized fluid escape channel is provided to close the pressurized fluid passage to the tool, and the tool or the tool holder is inserted into the tool mounting hole to a predetermined depth based on the flow rate or pressure of the pressurized fluid. A spindle device for a machine tool, characterized in that it is detected that the operation has been performed.

前記加圧流体逸流路が、前記工具装着穴の前記締付部と前記加圧流体流入口との中間部から前記工具装着穴の開口端まで前記工具装着穴の内周面に沿って延びるように形成した溝、又は前記工具装着穴の前記締付部と前記加圧流体流入口との中間部に逸流口を有するように工具ホルダ内に形成された内孔である、請求項１に記載の工作機械の主軸装置。 The pressurized fluid escape channel extends along an inner peripheral surface of the tool mounting hole from an intermediate portion between the tightening portion of the tool mounting hole and the pressurized fluid inlet to an opening end of the tool mounting hole. The groove formed as described above, or an inner hole formed in the tool holder so as to have a flow outlet at an intermediate portion between the tightening portion and the pressurized fluid inlet of the tool mounting hole. The spindle device of the machine tool described in 1.

主軸の先端部に取り付けられた工具ホルダに形成された工具装着穴の中間部の内周面を薄肉に形成して、該薄肉部の半径方向の弾性変形により、前記工具装着穴に挿入された工具の締め付けを行う締付部を形成した工作機械の主軸装置において、
前記工具装着穴の奥部に加圧流体流入口を開口させ、前記工具装着穴に工具が予め定められた距離だけ挿入されていないときには前記工具装着穴内を経由して工具ホルダ外部に開口しており、工具が前記締付部を越えて予め定められた距離だけ前記工具装着穴に挿入されたときには前記工具の外周面によって前記加圧流体流入口から工具ホルダ外部への加圧流体の通路が閉鎖される加圧流体逸流路を設け、加圧流体の流量又は圧力に基づいて、前記工具が予め定められた深さまで前記工具装着穴に挿入されたことを検出するようにしたことを特徴とする工作機械の主軸装置。The inner peripheral surface of the middle portion of the tool mounting hole formed in the tool holder attached to the tip end portion of the spindle is formed thin, and is inserted into the tool mounting hole by elastic deformation in the radial direction of the thin portion. In the spindle device of a machine tool in which a tightening part for tightening a tool is formed,
A pressurized fluid inflow port is opened at the back of the tool mounting hole. When a tool is not inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance, it is opened outside the tool holder via the tool mounting hole. When the tool is inserted into the tool mounting hole by a predetermined distance beyond the tightening portion, a pressurized fluid passage from the pressurized fluid inlet to the outside of the tool holder is formed by the outer peripheral surface of the tool. A pressurized fluid escape channel that is closed is provided, and it is detected that the tool has been inserted into the tool mounting hole to a predetermined depth based on the flow rate or pressure of the pressurized fluid. Spindle device for machine tools.