JP6583393B2 - Machine tool and method for determining tool mounting state of machine tool - Google Patents

Machine tool and method for determining tool mounting state of machine tool Download PDF

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Description

本発明は、主軸の工具装着部に工具が取り付けられる工作機械、及び工作機械の工具の装着状態判定方法に関する。   The present invention relates to a machine tool in which a tool is mounted on a tool mounting portion of a spindle, and a tool mounting state determination method for a machine tool.

従来より、軸心周りに回転する主軸の先端部に設けられた工具装着部に、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工作機械が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a machine tool in which a tool for machining a workpiece is detachably attached to a tool mounting portion provided at a tip portion of a main shaft that rotates around an axis.

このような工作機械では、予め用意された多種類の工具の中から選択された工具によって、ワークの加工が行われる。このとき、加工精度を向上させるために、工具装着部に対して工具を適切に装着することが要求されている。   In such a machine tool, a workpiece is processed with a tool selected from a wide variety of tools prepared in advance. At this time, in order to improve the processing accuracy, it is required to appropriately mount the tool on the tool mounting portion.

例えば、特許文献１に記載の工作機械では、切削工具（工具本体）が設けられたホルダ（工具ホルダ）と、ホルダを着脱可能に保持する保持部（主軸の工具装着部）と、該保持部を回転駆動する駆動部と、該駆動部の単位時間当たりの消費電力を計測する電力センサと、該電力センサに接続された比較判定手段とを備え、ワークの加工前に計測された上記駆動部の基準消費電力と、上記駆動部が実際に消費した実消費電力とに基づいて、ホルダと保持部との間における異物の挟み込みを判定している。   For example, in the machine tool described in Patent Document 1, a holder (tool holder) provided with a cutting tool (tool body), a holding portion (tool mounting portion of the spindle) that holds the holder in a detachable manner, and the holding portion A driving unit that rotationally drives the power unit, a power sensor that measures power consumption per unit time of the driving unit, and a comparison determination unit that is connected to the power sensor, and the driving unit that is measured before processing the workpiece Based on the reference power consumption and the actual power consumption actually consumed by the drive unit, it is determined whether the foreign object is caught between the holder and the holding unit.

特開２００７−２８３４６１号公報JP 2007-283461 A

しかしながら、主軸の回転状態に応じた実消費電力の変動は僅かであり、特許文献１に記載のような方法では、工具装着部に対する工具の装着不具合が正確には判定できないおそれがある。特許文献１では、駆動部の近傍に電流センサを設けることで、実消費電力の僅かな変動を検出するようにしているが、駆動部に与えられる電力そのものが電源のノイズ等によって変動するため、実消費電力の変動が工具装着部に対する工具の装着不具合によるものであるか判断が困難になるおそれがある。   However, the fluctuation of the actual power consumption according to the rotation state of the main shaft is slight, and there is a possibility that the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion cannot be accurately determined by the method described in Patent Document 1. In Patent Document 1, by providing a current sensor in the vicinity of the drive unit, slight fluctuations in actual power consumption are detected. However, since the power itself supplied to the drive unit varies due to noise of the power source, It may be difficult to determine whether the variation in actual power consumption is due to a tool mounting failure on the tool mounting unit.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主軸の工具装着部に、工具が着脱可能に取り付けられる工作機械において、ワークの加工前に、工具装着部に対する工具の装着不具合を精度良く判定できるようにすることにある。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a tool mounting portion before machining a workpiece in a machine tool in which a tool is detachably attached to a tool mounting portion of a spindle. This is to make it possible to accurately determine a mounting failure of a tool with respect to.

上記課題を解決するために、本発明では、駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械を対象にして、上記主軸の周りに上記支持部材に関連付けて配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、上記装着状態判定手段は、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記応力検出手段で検出される応力波形に対して、該応力波形の中央値を求め、上記応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分のみを上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形を算出し、上記反転波形を積分して、該積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定するように構成されている、という構成とした。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a spindle having a spindle driven to rotate around an axis by a drive unit, a tool having a tool body for machining a workpiece, and a tool holder attached to the spindle, and a tip of the spindle Around the main spindle for a machine tool provided with a tool mounting portion provided in a portion, to which the tool is removably attached via the tool holder, and a support member that rotatably supports the main spindle. A stress detecting means for detecting stress acting on the main shaft when the main shaft rotates with the tool mounted on the tool mounting portion, and the tool mounting portion; A device that determines a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected by the stress detection means when the spindle rotates idly with the tool mounted. Stress state determining means and the further example Bei a, the attachment state determination means, when the main shaft is a predetermined time idling in a state in which the tool is attached to the tool mounting part, which is detected by the stress detecting means For the waveform, find the median value of the stress waveform, and for the stress waveform, a value larger than the median value is a positive component, a value smaller than the median value is a negative component, and only the negative component is obtained. Inverted with respect to the median, calculates an inverted waveform composed of the positive component and the inverted negative component, integrates the inverted waveform, and based on the integrated value, the tool mounting portion It was set as the structure of determining so that the mounting | wearing defect of a tool might be determined .

この構成によると、工具装着部に対する工具の装着不具合を精度良く判定することができる。具体的には、例えば、工具ホルダと工具装着部との間（厳密には、工具ホルダと工具装着部との当接面）に異物が挟み込まれていたとすると、主軸の軸心に対して工具の軸心がずれるため、工具装着部に工具が取り付けられた状態で主軸を空回転させたときには、工具に周期的なブレが生じて、応力検出手段で検出される検出応力に比較的大きな変動が生じる。このため、例えば、該変動の大きさに基づいて、工具装着部に対する工具の装着不具合が生じているか否かを判定することができる。この判定は、上記のように、工具装着部に工具が取り付けられた状態で主軸を空回転させればよいため、工具によって実際にワークを加工する前に行うことができる。また、例えば、工具ホルダの変形等、異物の挟み込み以外の原因によって工具の装着不具合が発生していたとしても、該工具の装着不具合を判定することができる。よって、ワークの加工前に、工具装着部に対する工具の装着不具合を精度良く判定できる。   According to this configuration, it is possible to accurately determine the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion. Specifically, for example, if a foreign object is sandwiched between the tool holder and the tool mounting portion (strictly speaking, the contact surface between the tool holder and the tool mounting portion), the tool is placed against the axis of the spindle. Therefore, when the spindle is idly rotated with the tool mounted on the tool mounting part, the tool is periodically shaken, and the detected stress detected by the stress detection means is relatively large. Occurs. For this reason, for example, based on the magnitude | size of this fluctuation | variation, it can be determined whether the mounting | wearing defect of the tool with respect to a tool mounting part has arisen. This determination can be made before the workpiece is actually machined with the tool because the spindle only needs to be idled with the tool mounted on the tool mounting portion as described above. In addition, even if a tool mounting failure occurs due to a cause other than the insertion of a foreign object, such as deformation of the tool holder, the tool mounting failure can be determined. Therefore, it is possible to accurately determine a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion before processing the workpiece.

また、工具に装着不具合があって、主軸の回転時に工具の周期的なブレが生じれば、応力検出手段からは周期的に変化する応力波形が検出される。応力波形の振幅だけでも装着不具合を判定することは可能であるが、該振幅の変化が小さい場合には、判定精度が低下するおそれがある。そこで、応力波形の中央値を求め、該応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形を算出し、該反転波形を積分する。そして、該積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定することで、応力の変化量を積算した値を含む値に基づいて、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定することになる。応力の変化量が小さい場合であっても、当該変化量を積算することによって、工具装着部に対する工具の装着不具合がない場合との差を明確にすることができる。この結果、工具装着部に対する工具の装着不具合の判定の精度を向上させることができる。 Further, if there is a mounting failure in the tool and the tool is periodically shaken during rotation of the spindle, a stress waveform that changes periodically is detected from the stress detection means. Although it is possible to determine a mounting failure only with the amplitude of the stress waveform, if the change in the amplitude is small, the determination accuracy may be reduced. Therefore, the median value of the stress waveform is obtained, and for the stress waveform, a value larger than the median value is set as a positive component, a value smaller than the median value is set as a negative component, and the negative component is set with respect to the median value. Inverted, the inverted waveform composed of the positive component and the inverted negative component is calculated, and the inverted waveform is integrated. Then, based on the integrated value, it is determined whether or not the tool is mounted on the tool mounting portion. Based on the value including the value obtained by integrating the amount of change in stress, the tool mounting failure on the tool mounting portion is determined. Will do. Even when the amount of change in stress is small, by integrating the amount of change, it is possible to clarify the difference from the case where there is no tool mounting failure with respect to the tool mounting portion. As a result, it is possible to improve the accuracy of determining a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion.

上記工作機械の他の態様では、駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械を対象として、上記主軸の周りに上記支持部材に配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、上記応力検出手段は偶数個あり、上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、上記装着状態判定手段は、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求め、上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出し、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出し、上記合成波形を積分して、積分値を算出し、上記応力検出手段群が１組である場合には、当該応力検出手段群の上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する一方、上記応力検出手段群が複数組である場合には、各応力検出手段群のそれぞれの積分値の合計値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定するように構成されている、ものとした。 In another aspect of the machine tool, a spindle having a spindle driven to rotate around an axis by a drive unit, a tool having a tool body that processes a workpiece, and a tool holder attached to the spindle, and a tip of the spindle are provided. A tool mounting portion to which the tool is removably attached via the tool holder, and a machine tool including a support member that rotatably supports the spindle. A state of stress detection means for detecting stress acting on the main shaft when the main shaft rotates with the tool mounted on the tool mounting portion and the tool mounted on the tool mounting portion And a mounting state determining means for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion on the basis of the stress detected by the stress detecting means when the spindle rotates idly. Provided on, the stress detection means is an even number, the even number of stress detection means are divided into one or more sets of stress detection means group comprised of two stress detecting means, constituting the stress detection means group The two stress detection means are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft, and the mounting state determination means is provided on the tool mounting portion. When the spindle is idled for a predetermined time with the tool attached, the median value of each stress waveform is obtained for each stress waveform detected by each stress detection means, and each stress waveform is On the other hand, a value larger than the median value is a positive component, a value smaller than the median value is a negative component, the negative component is inverted with respect to the median value, and the negative component is inverted with the positive component. Inverted waveform consisting of components Calculating the composite waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detection means constituting the stress detection means group, and integrating the composite waveform , Calculating an integral value, and when the stress detection means group is a set, while determining the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the integral value of the stress detection means group, When there are a plurality of sets of stress detection means, the tool is configured to determine a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the total value of the integral values of the stress detection means . It was supposed to be.

すなわち、応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段が、主軸の軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置され、該２つの応力検出手段からそれぞれ算出された２つの反転波形を合算すれば、主軸の軸心方向から見て、上記２つの応力検出手段間の中点と主軸の軸心とにズレがあったとしても、該ズレの影響を小さくすることができる。また、合成波形の積分値に基づいて、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定することにより、応力の変化量が小さい場合であっても、工具装着部に対する工具の装着不具合がない場合との差をより明確にすることができる。したがって、工具装着部に対する工具の装着不具合の判定の精度より向上させることができる。   That is, the two stress detection means constituting the stress detection means group are arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis of the main axis, and two inverted waveforms respectively calculated from the two stress detection means. Are added, even if there is a deviation between the midpoint between the two stress detection means and the axis of the main axis when viewed from the axial direction of the main axis, the influence of the deviation can be reduced. Further, by determining the tool mounting failure on the tool mounting portion based on the integrated value of the composite waveform, even when the amount of change in stress is small, there is no tool mounting failure on the tool mounting portion. The difference can be made clearer. Therefore, it is possible to improve the accuracy of determining a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion.

上記工作機械の更に別の態様では、駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械を対象として、上記主軸の周りに上記支持部材に配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、上記応力検出手段は偶数個あり、上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、上記装着状態判定手段は、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求め、上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出し、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出し、上記合成波形のピーク値が、予め設定された基準値以上であるときに、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定するように構成されている、というものとした。In still another aspect of the machine tool, a spindle having a spindle driven to rotate around an axis by a drive unit, a tool having a tool body that processes a workpiece, and a tool holder attached to the spindle, and a tip of the spindle The support member is provided around the main shaft for a machine tool provided with a tool mounting portion that is detachably mounted via the tool holder and a support member that rotatably supports the main shaft. When the main shaft rotates with the tool mounted on the tool mounting portion, stress detecting means for detecting stress acting on the main shaft and the tool mounted on the tool mounting portion A mounting state determining means for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected by the stress detecting means when the main shaft rotates idly in a state; In addition, there are an even number of stress detection means, and the even number of stress detection means is divided into one or a plurality of sets of stress detection means composed of two stress detection means to constitute the stress detection means group. The two stress detection means are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft, and the mounting state determination means is provided on the tool mounting portion. When the spindle is idled for a predetermined time with the tool attached, the median value of each stress waveform is obtained for each stress waveform detected by each stress detection means, and each stress waveform is On the other hand, a value larger than the median value is a positive component, a value smaller than the median value is a negative component, the negative component is inverted with respect to the median value, and the negative component is inverted with the positive component. Inverted waveform consisting of components Respectively, and calculating a composite waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detection means constituting the stress detection means group, and the peak value of the composite waveform is When the reference value is equal to or greater than a preset reference value, it is determined that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion.

上記工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の取り付け及び取り外しを行う工具着脱手段と、上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け可能なエア吹付手段とを更に備え、上記装着状態判定手段によって、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定されたときには、上記主軸の回転を止めた後、上記工具着脱手段によって上記工具装着部に取り付けられている工具を取り外して、上記エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け、その後、上記工具着脱手段によって、上記工具装着部から取り外された上記工具を、再び該工具装着部に取り付けるように構成されている、ことが好ましい。   The machine tool further includes tool attachment / detachment means for attaching and detaching the tool to / from the tool attachment portion, and air blowing means capable of blowing air to at least one of the tool attachment portion and the vicinity of the tool attachment portion. The tool attached to the tool mounting portion by the tool attaching / detaching means after stopping the rotation of the spindle when the mounting state determining means determines that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion. And air is blown to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by the air spraying means, and then the tool removed from the tool mounting portion by the tool attaching / detaching means is again applied to the tool mounting portion. It is preferable that it is comprised so that it may attach to a tool mounting part.

この構成によると、例えば、主軸と工具ホルダとの間に切削屑等の異物が挟み込まれたことで、工具装着部に対する工具の装着不具合が生じている場合には、工具着脱手段によって工具装着部に取り付けられている工具を取り外して、エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付ければ、上記異物を除去することができる。これにより、工具装着部から取り外された工具を、工具脱着手段によって、再び該工具装着部に取り付ければ、工具装着部に対する工具の装着不具合を解消することができる。   According to this configuration, for example, when a tool mounting failure has occurred on the tool mounting portion due to foreign matter such as cutting chips being sandwiched between the spindle and the tool holder, the tool mounting portion is used by the tool attaching / detaching means. The foreign matter can be removed by removing the tool attached to the tool and blowing air onto at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by air blowing means. Thereby, if the tool removed from the tool mounting portion is attached to the tool mounting portion again by the tool detaching means, the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion can be solved.

上記工作機械において、上記応力検出手段の検出結果から算出される、上記工具の加工負荷である検出負荷に基づいて、上記工具による上記ワークの加工の制御量を制御する加工制御手段を更に備え、上記各応力検出手段は、上記工具よる上記ワークの加工時には、検出結果を上記加工制御手段に伝達するよう構成されている、ことが好ましい。   The machine tool further includes a machining control unit that controls a control amount of machining of the workpiece by the tool based on a detection load that is a machining load of the tool calculated from a detection result of the stress detection unit, Each of the stress detection means is preferably configured to transmit a detection result to the machining control means when the workpiece is machined by the tool.

この構成によると、応力検出手段の検出結果から算出される検出負荷に基づいて、工具によるワークの加工の制御量が制御されることで、該加工の制御量を、工具に過大な加工負荷がかからずかつ加工効率を低下させないような、適切な制御量にすることができる。これにより、工具による加工品質を維持しつつ加工効率を高める制御量に制御することができる。   According to this configuration, the amount of machining control of the workpiece by the tool is controlled based on the detection load calculated from the detection result of the stress detection means, so that an excessive machining load is applied to the tool. It is possible to set an appropriate control amount so as not to reduce the processing efficiency. Thereby, it can control to the control amount which raises processing efficiency, maintaining the processing quality by a tool.

また、本発明の別の態様は、工作機械の工具の装着状態判定方法の発明であり、この発明は、軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法を対象として、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、上記装着状態判定工程は、上記応力検出工程で検出される応力波形に対して、該応力波形の中央値を設定する中央値設定工程と、上記応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形を算出する反転波形算出工程と、上記反転波形算出工程で算出された上記反転波形を積分して積分値を算出する積分工程と、を含み、さらに上記装着状態判定工程は、上記積分工程で算出された上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、という構成とした。 Further, another aspect of the present invention is an invention of a tool mounting state determination method for a machine tool, which is provided at a spindle rotating around an axis and a tip of the spindle to machine a workpiece. In a machine tool comprising a tool mounting portion to which a tool is detachably mounted and a support member that rotatably supports the spindle, the tool mounting of the machine tool for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion. For a state determination method, a stress detection step for detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft rotates idle for a predetermined time with the tool attached to the tool mounting portion, and a stress detection step based on the detected stress, saw including a mounting state determining step of determining a defect mounting of the tool relative to the tool mounting part, the mounting condition determining step, response detected by the stress detecting step A median setting step for setting a median value of the stress waveform with respect to the waveform, and a value greater than the median value as the positive component and a value smaller than the median value as the negative component with respect to the stress waveform. Inverting the negative component with respect to the median, and calculating an inverted waveform composed of the positive component and the inverted negative component, and the inversion calculated in the inverted waveform calculating step An integration step of calculating an integrated value by integrating the waveform, and the mounting state determination step further includes a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the integrated value calculated in the integration step. It was set as the structure of judging .

この工具の装着状態判定方法によっても、上述の工作機械の発明と同様に、ワークの加工前に、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定することができる。   Also with this tool mounting state determination method, it is possible to determine the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion before machining the workpiece, as in the above-described invention of the machine tool.

特に、この構成によれば、応力の変動が小さい場合でも、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定することができるようになる。よって、工具装着部に対する工具の装着不具合の判定の精度を向上させることができる。 In particular, according to this configuration, it is possible to determine a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion even when the variation in stress is small. Therefore, it is possible to improve the accuracy of determining a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion.

上記工具の装着状態判定方法の他の態様では、軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法を対象として、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、上記工作機械は、偶数個の応力検出手段を有し、上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、上記応力検出工程は、上記偶数個の応力検出手段により上記主軸に作用する応力を検出する工程であり、上記装着状態判定工程は、上記応力検出工程において、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求める中央値設定工程と、上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出する反転波形算出工程と、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出する合成波形算出工程と、上記合成波形算出工程で算出された上記合成波形を積分して、積分値を算出する積分工程と、を含み、さらに上記装着状態判定工程は、上記応力検出手段群が１組である場合には、当該応力検出手段群の上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する一方、上記応力検出手段群が複数組である場合には、各応力検出手段群のそれぞれの積分値の合計値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、という構成とした。 In another aspect of the method for determining the mounting state of the tool, a main shaft that rotates around an axis, a tool mounting portion that is provided at the tip of the main shaft and that is detachably mounted on a tool for machining a workpiece, and the main shaft includes: In a machine tool comprising a support member that is rotatably supported, the tool is mounted on the tool mounting portion for a tool mounting state determination method for determining a mounting failure of the tool on the tool mounting portion. A stress detecting step for detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft is idled for a predetermined time in an attached state; and the tool for the tool mounting portion based on the stress detected in the stress detecting step. of and a mounted state determination step of determining a defect mounting, the machine tool has an even number of stress detection means, said even number of stress detection means, it the two stress detecting means The two stress detection means which are divided into one or a plurality of sets of stress detection means and constitute the stress detection means group have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft. The stress detecting step is a step of detecting stress acting on the main shaft by the even number of stress detecting means, and the mounting state determining step is the step of detecting the stress in the stress detecting step. For the stress waveform detected by each stress detection means, a median setting step for obtaining each median value of each stress waveform, and for each stress waveform, a value larger than the median value as a positive component, An inverted waveform calculation step of calculating an inverted waveform composed of the positive component and the inverted negative component by inverting the negative component with respect to the median value with a value smaller than the median as a negative component; ,Up Calculated in a combined waveform calculation step of calculating a combined waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detection units constituting the stress detection unit group, and the combined waveform calculation step Integrating the composite waveform to calculate an integrated value, and the mounting state determination step further includes the step of determining the stress detection means group when the stress detection means group is one set. While determining whether or not the tool is mounted on the tool mounting portion based on the integral value, when there are a plurality of sets of the stress detection means group, based on the total value of the integral values of the stress detection means groups. Thus , a configuration is adopted in which a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion is determined .

この構成によると、合成波形の積分値に基づいて、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定することにより、応力の変化量が小さい場合であっても、工具装着部に対する工具の装着不具合がない場合との差をより明確にすることができる。したがって、工具装着部に対する工具の装着不具合の判定の精度をより向上させることができる。   According to this configuration, by determining the tool mounting failure on the tool mounting portion based on the integrated value of the composite waveform, there is no tool mounting failure on the tool mounting portion even when the amount of change in stress is small. The difference from the case can be made clearer. Therefore, it is possible to further improve the accuracy of determining a tool mounting failure with respect to the tool mounting portion.

上記工具の装着状態判定方法の更に別の態様では、軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法を対象として、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、上記工作機械は、偶数個の応力検出手段を有し、上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、上記応力検出工程は、上記偶数個の応力検出手段により上記主軸に作用する応力を検出する工程であり、上記装着状態判定工程は、上記応力検出工程において、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求める中央値設定工程と、上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出する反転波形算出工程と、上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出する合成波形算出工程と、を含み、さらに上記装着状態判定工程は、上記合成波形のピーク値が、予め設定された基準値以上であるときに、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定する工程である、という構成とした。In still another aspect of the method for determining the mounting state of the tool, a main shaft that rotates around an axis, a tool mounting portion that is provided at a tip portion of the main shaft and that is detachably mounted on a tool for machining a workpiece, and the main shaft In a machine tool provided with a support member for rotatably supporting the tool, the tool is mounted on the tool mounting portion for a tool mounting state determination method for determining a mounting failure of the tool on the tool mounting portion. A stress detecting step for detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft is idled for a predetermined time in a state where the tool is mounted, and the tool mounting portion based on the stress detected in the stress detecting step. A mounting state determination step of determining a tool mounting failure, wherein the machine tool has an even number of stress detection means, and the even number of stress detection means includes two stress detection means. The two stress detection means that are divided into one or a plurality of sets of stress detection means, and that constitute the stress detection means group, have two-fold rotational symmetry around the axis as viewed from the axial direction of the main axis. The stress detecting step is a step of detecting stress acting on the main shaft by the even number of stress detecting means, and the mounting state determining step is the stress detecting step. A median setting step for obtaining each median value of each stress waveform for the stress waveform detected by each stress detection means, and a value greater than the median value for each stress waveform as a positive component. An inverted waveform calculation step of calculating an inverted waveform composed of the positive component and the inverted negative component by inverting the negative component with respect to the median value with a value smaller than the median as a negative component. When A combined waveform calculating step of calculating a combined waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detecting units constituting the stress detecting unit group, and further including the mounting state The determination step is configured to determine that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion when the peak value of the composite waveform is equal to or greater than a preset reference value.

上記工具の装着状態判定方法において、上記工作機械は、上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け可能なエア吹付手段を更に備え、上記装着状態判定工程によって、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定されたときには、上記主軸の回転を止めて、上記工具装着部に取り付けられている工具を取り外す工具取外工程と、上記工具取外工程の後、上記エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付ける、エア吹付工程と、上記エア吹付工程の後、上記工具取外工程で上記工具装着部から取り外された上記工具を、再び該工具装着部に取り付ける工具再装着工程と、を実行する、ことが好ましい。   In the tool mounting state determination method, the machine tool further includes air blowing means capable of blowing air to at least one of the tool mounting part and the vicinity of the tool mounting part, and the tool is determined by the mounting state determination step. When it is determined that there is a mounting failure of the tool with respect to the mounting portion, after stopping the rotation of the spindle and removing the tool attached to the tool mounting portion, after the tool removal step, The air spraying means is configured to blow air to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by the air spraying means, and after the air spraying step, the tool is removed from the tool mounting portion in the tool removal step. It is preferable to perform a tool remounting step of attaching the tool to the tool mounting portion again.

この構成によると、例えば、工具ホルダと工具装着部との間に切削屑等の異物が挟み込まれたことで、工具装着部に対する工具の装着不具合が生じている場合には、工具装着部に取り付けられている工具を取り外して、エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付ければ、上記異物を除去することができる。これにより、工具装着部から取り外された工具を、再び該工具装着部に取り付ければ、工具装着部に対する工具の装着不具合を解消することができる。   According to this configuration, for example, when a tool mounting failure occurs on the tool mounting part due to foreign matter such as cutting dust being sandwiched between the tool holder and the tool mounting part, the tool mounting part is attached to the tool mounting part. The foreign matter can be removed by removing the tool and blowing air to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by air blowing means. Thereby, if the tool removed from the tool mounting part is attached to the tool mounting part again, the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting part can be eliminated.

以上説明したように、本発明の工作機械及び工作機械の工具の装着状態判定方法によれば、工具装着部に工具が取り付けられた状態で主軸が空回転したときの、応力検出手段で検出された検出応力に基づいて、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定するため、ワークの加工前に、工具装着部に対する工具の装着不具合を精度良く判定できる。   As described above, according to the machine tool and the tool mounting state determination method of the present invention, the stress detection means detects when the spindle rotates idly with the tool mounted on the tool mounting portion. Since the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion is determined based on the detected stress, the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion can be accurately determined before machining the workpiece.

本発明の実施形態１に係る工作機械の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the machine tool which concerns on Embodiment 1 of this invention. 工作機械の平面図である。It is a top view of a machine tool. 工作機械における主軸周りの部分を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part around the main axis | shaft in a machine tool schematically. 工作機械における主軸周りの部分の正面図である。It is a front view of the part around the main axis in a machine tool. ケーシングの本体部への取付部分を拡大した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which expanded the attachment part to the main-body part of a casing. 主軸の前側端部周辺を示す拡大断面図であって、工具の取付動作時の後期又は工具の取外動作時の初期の状態を示す図である。It is an expanded sectional view showing the front end part circumference of a principal axis, and is a figure showing the latter state at the time of attachment operation of a tool, or the initial state at the time of removal operation of a tool. 工具の取付動作時の中期又は工具の取外動作時の中期の状態を示す、図３相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3, showing a state in the middle period when the tool is mounted or when the tool is removed. 工具の取付動作時の後期又は工具の取外動作時の初期の状態を示す、図３相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3, showing a state in the latter stage of the tool attaching operation or the initial state of the tool removing operation. 工作機械の駆動系及び制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive system and control system of a machine tool. コントロールユニットによる工具の装着状態判定時の処理動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the processing operation at the time of the mounting state determination of the tool by a control unit. コントロールユニットによる工具の装着状態判定時の処理動作を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows the processing operation at the time of the mounting state determination of the tool by a control unit. コントロールユニットによる工具の装着状態判定時の処理動作を示すフローチャートの残部である。It is the remainder of the flowchart which shows the processing operation at the time of the tool mounting state determination by a control unit. 本発明の実施形態２に係る工作機械の工具の装着状態判定時の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process at the time of the mounting state determination of the tool of the machine tool which concerns on Embodiment 2 of this invention.

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１及び図２は、本発明の実施形態１に係る工作機械１を示す。尚、以下の説明では、説明の便宜上、図２に示すように、主軸２の軸心方向を前後方向といい、工具３側を前側、反工具３側を後側という。また、図２に示すように、前後方向及び上下方向に直交する方向を左右方向といい、前側から後側を見たときの左側を左側といい、前側から後側を見たときの右側を右側という。   1 and 2 show a machine tool 1 according to Embodiment 1 of the present invention. In the following description, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, the axial center direction of the main shaft 2 is referred to as the front-rear direction, the tool 3 side is referred to as the front side, and the counter tool 3 side is referred to as the rear side. In addition, as shown in FIG. 2, the direction perpendicular to the front-rear direction and the up-down direction is referred to as the left-right direction, the left side when viewing the rear side from the front side is referred to as the left side, and the right side when viewing the rear side from the front side. The right side.

この工作機械１は、横型マシニングセンタであって、加工装置１０の主軸２（図２参照）を回転させて、該主軸２の前側端部（厳密には、後述する工具装着部２２）に取り付けられた工具３を回転させることで、加工対象としてのワークＷの加工を行うものである。基台１ａの縁部にはハウジング１１が配設されており、ハウジング１１内には、ハウジング１１によって閉塞された加工室１２が形成されている。   The machine tool 1 is a horizontal machining center, and is attached to a front end portion (strictly, a tool mounting portion 22 described later) of the spindle 2 by rotating a spindle 2 (see FIG. 2) of the processing apparatus 10. The workpiece W as a processing target is processed by rotating the tool 3. A housing 11 is disposed at the edge of the base 1 a, and a processing chamber 12 closed by the housing 11 is formed in the housing 11.

工具３は、図２に示すように、ワークＷに対して加工を行う工具本体（本実施形態１では、ドリル３１）と、主軸２に取り付けられる工具ホルダ３２とを有している。この工具ホルダ３２の詳細については後述する。   As shown in FIG. 2, the tool 3 includes a tool main body (a drill 31 in the first embodiment) that processes the workpiece W, and a tool holder 32 that is attached to the spindle 2. Details of the tool holder 32 will be described later.

加工室１２内には、水平移動可能なパレット１３が配設されている。パレット１３は、送り軸モータ１５（図９参照）に接続されており、ワークＷの加工時には、送り軸モータ１５が駆動されてパレット１３（正確には、パレット１３上のワークＷ）が工具３に対して送られる。パレット１３上には、治具１４が据え付けられており、ワークＷは治具１４によってチャックされている。工作機械１は、上記ワークＷに対し、主軸２の前側端部に取り付けた工具３のドリル３１によって中ぐり加工等を行う。尚、工具本体はドリルに限定されず、フライス加工用のフライスやねじ切り加工用のタップでもよい。   A pallet 13 that can move horizontally is disposed in the processing chamber 12. The pallet 13 is connected to a feed shaft motor 15 (see FIG. 9). When the workpiece W is processed, the feed shaft motor 15 is driven so that the pallet 13 (more precisely, the workpiece W on the pallet 13) is moved to the tool 3. Sent against. A jig 14 is installed on the pallet 13, and the workpiece W is chucked by the jig 14. The machine tool 1 performs boring or the like on the workpiece W with the drill 31 of the tool 3 attached to the front end of the spindle 2. The tool body is not limited to a drill, and may be a milling cutter or a threading tap.

加工室１２内には、加工装置１０に隣接して、自動工具交換装置６０が具備されている。この自動工具交換装置６０は、多種類の工具３を収納するツールマガジン６１と、該ツールマガジン６１に収納されている１つの工具３と主軸２に取り付けられている工具３とを交換するために、両端部に工具保持部６２ａを有する工具交換アーム６２とを有している。工具交換アーム６２は、図２に示すように、前後方向にスライド可能な支持軸６３に回動可能に支持されている。工具交換アーム６２は、後述する工具装着部２２に対する工具３の取り付け及び取り外しを行う工具着脱手段を構成する。   An automatic tool changer 60 is provided in the processing chamber 12 adjacent to the processing device 10. This automatic tool changer 60 is for exchanging a tool magazine 61 for storing various types of tools 3, a tool 3 stored in the tool magazine 61, and a tool 3 attached to the spindle 2. And a tool changing arm 62 having tool holding portions 62a at both ends. As shown in FIG. 2, the tool change arm 62 is rotatably supported by a support shaft 63 that can slide in the front-rear direction. The tool exchange arm 62 constitutes a tool attaching / detaching means for attaching and detaching the tool 3 to / from the tool attaching portion 22 described later.

加工装置１０は、図２に示すように、主軸２及び工具３ごと左右方向に移動可能に構成されている。工具交換時には、支持軸６３周りに回動する工具交換アーム６２が、主軸２（厳密には、後述する工具装着部２２）に取り付けられている工具３を確実に保持して、該主軸２から取り外せるように、加工装置１０は、図２に点線で示す位置（以下、工具交換位置という）まで左側に移動する。工具交換が終了した時には、加工装置１０は、図２に実線で示す位置（以下、加工位置という）まで右側に移動する。尚、加工装置１０は、後述する左右方向送り装置１６の作動によって左右方向に移動する。また、加工装置１０は、後述する上下方向送り装置１７の作動によって上下方向に移動する。   As shown in FIG. 2, the machining apparatus 10 is configured to be movable in the left-right direction together with the spindle 2 and the tool 3. At the time of tool change, the tool change arm 62 that rotates around the support shaft 63 securely holds the tool 3 attached to the main shaft 2 (strictly, the tool mounting portion 22 described later), and from the main shaft 2 The processing apparatus 10 moves to the left side so that it can be removed to a position indicated by a dotted line in FIG. 2 (hereinafter referred to as a tool change position). When the tool change is completed, the processing apparatus 10 moves to the right side to a position indicated by a solid line in FIG. 2 (hereinafter referred to as a processing position). In addition, the processing apparatus 10 moves in the left-right direction by the operation of a left-right direction feeding apparatus 16 described later. Moreover, the processing apparatus 10 moves up and down by the action | operation of the up-down direction feeding apparatus 17 mentioned later.

図１〜図３に示すように、工作機械１の加工装置１０は、詳しくは、駆動モータ２１（図９参照）によって軸心周りに回転駆動される主軸２と、ワークＷを加工するドリル３１と主軸２に取り付けられる工具ホルダ３２とを有する工具３と、主軸２を回転可能に支持する支持部材としてのケーシング４と、主軸２を含めてケーシング４を支持する支持部５とを備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the machining apparatus 10 of the machine tool 1 specifically includes a spindle 2 that is driven to rotate around an axis by a drive motor 21 (see FIG. 9), and a drill 31 that processes the workpiece W. And a tool 3 having a tool holder 32 attached to the main shaft 2, a casing 4 as a support member that rotatably supports the main shaft 2, and a support portion 5 that supports the casing 4 including the main shaft 2. .

主軸２は、前後方向に延びる略円筒状の部材であり、主軸２の円筒内には前後方向に延びる軸心ロッド２３が挿入されている。主軸２の前側端部（先端部）は、円筒形状のケーシング４の円筒内に配置された状態で、ケーシング４の前側端面よりも前側に突出するように構成されている。主軸２の前側端部には、工具ホルダ３２を介して工具３が着脱可能に取り付けられる工具装着部２２が形成されている。工具３は該工具装着部２２を介して主軸２に取り付けられる。また、主軸２の後側端部には主軸２を回転させるための主軸モータ２１（図９参照）が配置されている。   The main shaft 2 is a substantially cylindrical member extending in the front-rear direction, and an axial rod 23 extending in the front-rear direction is inserted into the cylinder of the main shaft 2. The front end portion (tip portion) of the main shaft 2 is configured to protrude forward from the front end surface of the casing 4 in a state of being disposed in the cylinder of the cylindrical casing 4. A tool mounting portion 22 to which the tool 3 is detachably attached via a tool holder 32 is formed at the front end portion of the main shaft 2. The tool 3 is attached to the main shaft 2 via the tool mounting portion 22. A main shaft motor 21 (see FIG. 9) for rotating the main shaft 2 is disposed at the rear end of the main shaft 2.

ケーシング４は、前後方向に延びる円筒形状の部材であって、円筒内に主軸２を回転可能に支持するものである。ケーシング４の内壁側における前側寄りの部分には、複数（図３では４個）のベアリング４１が配置されており、主軸２は、ベアリング４１を介して、ケーシング４の円筒内で回転する。ケーシング４の後側端部はケーシング４における他の部分よりも拡径したフランジ部６になっている。   The casing 4 is a cylindrical member extending in the front-rear direction, and rotatably supports the main shaft 2 in the cylinder. A plurality of (four in FIG. 3) bearings 41 are arranged on the front wall portion of the inner wall side of the casing 4, and the main shaft 2 rotates within the cylinder of the casing 4 via the bearings 41. A rear end portion of the casing 4 is a flange portion 6 having a diameter larger than that of other portions of the casing 4.

また、ケーシング４のフランジ部６内及びケーシング４の壁部内には冷却用のクーラント液が流れるクーラント油路４２が配設されている。詳しくは、クーラント油路４２は、図３に示すように、フランジ部６よりも後側でケーシング４の径方向内側に向かって延びて、該径方向におけるケーシング４の壁部に対応する位置で前側に折れ曲がった後、前側に向かって延びている。クーラント液は、ワークＷの加工時には、クーラント油路４２を通って、ケーシング４の前端部に設けられた噴射口からドリル３ａに向かって噴射されて、ワークＷの加工部周辺を冷却する。また、クーラント油路４２は、ケーシング４の中心に対して対称かつケーシング４の周方向において略等間隔となるように配置されており、ケーシング４の周方向における温度分布が略均一になるようになっている。   A coolant oil passage 42 through which a coolant liquid for cooling flows is disposed in the flange portion 6 of the casing 4 and the wall portion of the casing 4. Specifically, as shown in FIG. 3, the coolant oil passage 42 extends toward the inside in the radial direction of the casing 4 on the rear side of the flange portion 6, and at a position corresponding to the wall portion of the casing 4 in the radial direction. After bending forward, it extends toward the front. When the workpiece W is machined, the coolant passes through the coolant oil passage 42 and is sprayed from the injection port provided at the front end portion of the casing 4 toward the drill 3a to cool the periphery of the workpiece W. The coolant oil passages 42 are arranged so as to be symmetrical with respect to the center of the casing 4 and at substantially equal intervals in the circumferential direction of the casing 4 so that the temperature distribution in the circumferential direction of the casing 4 is substantially uniform. It has become.

ケーシング４は、図４及び図５に示すように、フランジ部６の部分が複数箇所（本実施形態では６箇所）でプリロードボルト４４によって支持部５に取付固定されることで、支持部５に支持されている。具体的には、図５に示すように、支持部５には支持部側ボルト孔５ａが形成され、フランジ部６には支持部側ボルト孔５ａに対応する位置にフランジ側ボルト孔６ａが形成され、これらのボルト孔５ａ，６ａにプリロードボルト４４の軸部４４ａの端部がそれぞれ挿入される。軸部４４ａの前側端部にはフランジ部６の前側からナット４４ｃが締結され、これによりケーシング４が支持部５に締結される。このとき、図４に示すように、プリロードボルト４４による締結箇所は周方向に等間隔に複数（本実施形態では６箇所）設けられており、各締結箇所においてフランジ部６がプリロードボルト４４によって支持部５に締結されることで、ケーシング４が支持部５に支持される。また、プリロードボルト４４が周方向に等間隔に配設されることにより、図４に示すように、プリロードボルト４４は、２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置された２つのプリロードボルト４４からなる３組のプリロードボルト群に分けることができるようになる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the casing 4 is attached to and fixed to the support portion 5 by preload bolts 44 at a plurality of portions (6 locations in the present embodiment) of the flange portion 6. It is supported. Specifically, as shown in FIG. 5, the support part 5 is formed with a support part side bolt hole 5a, and the flange part 6 is formed with a flange side bolt hole 6a at a position corresponding to the support part side bolt hole 5a. Then, the end portions of the shaft portion 44a of the preload bolt 44 are inserted into the bolt holes 5a and 6a, respectively. A nut 44c is fastened to the front end portion of the shaft portion 44a from the front side of the flange portion 6, whereby the casing 4 is fastened to the support portion 5. At this time, as shown in FIG. 4, a plurality of fastening locations by the preload bolt 44 are provided at equal intervals in the circumferential direction (six locations in this embodiment), and the flange portion 6 is supported by the preload bolt 44 at each fastening location. The casing 4 is supported by the support part 5 by being fastened to the part 5. Further, by arranging the preload bolts 44 at equal intervals in the circumferential direction, as shown in FIG. 4, the preload bolts 44 are separated from the two preload bolts 44 respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry. Can be divided into three groups of preload bolts.

フランジ部６におけるプリロードボルト４４が取り付けられる位置の後側寄りの一部は、図４及び図５に示すように、フランジ部６の外周面から径方向内側に向かって略矩形状に凹陥した凹陥部６ｂとなっている。凹陥部６ｂは、フランジ部６の周方向に略等間隔になるように複数箇所（本実施形態では６箇所）に形成されている。フランジ部６の凹陥部６ｂが形成された位置における前側の残部は壁になっており、図４及び図５に示すように、上記フランジ側ボルト孔６ａは、上記壁の部分に形成され、上記プリロードボルト４４が支持部側及びフランジ側ボルト孔５ａ，６ａに挿入されたときには、軸部４４ａが凹陥部６ｂの中に位置するようになる。   As shown in FIGS. 4 and 5, a part of the flange portion 6 near the rear side where the preload bolt 44 is attached is recessed in a substantially rectangular shape from the outer peripheral surface of the flange portion 6 toward the radially inner side. It is part 6b. The recessed portions 6b are formed at a plurality of locations (six locations in the present embodiment) so as to be substantially equidistant in the circumferential direction of the flange portion 6. The remaining portion on the front side at the position where the recessed portion 6b of the flange portion 6 is formed is a wall. As shown in FIGS. 4 and 5, the flange side bolt hole 6a is formed in the wall portion, and When the preload bolt 44 is inserted into the support portion side and flange side bolt holes 5a, 6a, the shaft portion 44a is positioned in the recessed portion 6b.

各プリロードボルト４４の軸部４４ａには、図４及び図５に示すように、応力検出手段としての応力センサ７０が１個ずつ（すなわち、全体で６個）嵌め込まれている。各応力センサ７０は、各プリロードボルト４４の軸部４４ａに支持された状態でフランジ部６の各凹陥部６ｂの中に配置されており、図３に示すように、ケーシング４の周方向において略等間隔となるように配置される。これにより、複数の応力センサ７０は、２つの応力センサ７０からなる３組の応力センサ群７２，７３，７４に分けられ、３組の応力センサ群７２，７３，７４を構成する２つずつの応力センサ７０は、主軸２の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されるようになる。詳しくは後述するが、応力センサ７０は、ベアリング４１を介してケーシング４に伝えられる力によって主軸２に作用する応力を検出する。   As shown in FIGS. 4 and 5, one stress sensor 70 as a stress detection means is fitted into each shaft 44 a of each preload bolt 44 (that is, six in total). Each stress sensor 70 is disposed in each recessed portion 6b of the flange portion 6 while being supported by the shaft portion 44a of each preload bolt 44, and is substantially in the circumferential direction of the casing 4 as shown in FIG. It arrange | positions so that it may become equal intervals. As a result, the plurality of stress sensors 70 are divided into three sets of stress sensor groups 72, 73, 74 including two stress sensors 70, and two sets of stress sensor groups 72, 73, 74 are formed. The stress sensors 70 are arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft 2. As will be described in detail later, the stress sensor 70 detects the stress acting on the main shaft 2 by the force transmitted to the casing 4 via the bearing 41.

さらに、図４及び図５に示すように、ケーシング４における各応力センサ７０の近傍部、つまり、ケーシング４のフランジ部６における各凹陥部６ｂには、各凹陥部６ｂの温度を検出する温度検出手段としての温度センサ７１がそれぞれ取り付けられている。尚、本実施形態では、温度センサ７１は、各凹陥部６ｂにそれぞれ取り付けられて、各凹陥部６ｂの温度をそれぞれ検出するようにしているが、温度センサ７１を、上記近傍部である各凹陥部６ａに配置された、各プリロードボルト４４にそれぞれ取り付けて、各プリロードボルト４４の温度をそれぞれ検出するようにしてもよい。また、各応力センサ７０、各凹陥部６ｂ及び各プリロードボルト４４の全てに温度センサ７１を取り付けるようにしてもよい。   Further, as shown in FIGS. 4 and 5, in the vicinity of each stress sensor 70 in the casing 4, that is, in each recessed portion 6 b in the flange portion 6 of the casing 4, temperature detection for detecting the temperature of each recessed portion 6 b. A temperature sensor 71 is attached as means. In the present embodiment, the temperature sensor 71 is attached to each of the recessed portions 6b and detects the temperature of each of the recessed portions 6b. However, the temperature sensor 71 is connected to each recessed portion that is the vicinity. The temperature of each preload bolt 44 may be detected by attaching to each preload bolt 44 arranged in the portion 6a. Further, the temperature sensors 71 may be attached to all the stress sensors 70, the recessed portions 6b, and the preload bolts 44.

具体的に、ケーシング４を本体部５に取り付ける際には、図５に示すように、フランジ部６と本体部５との間に、カラー側ボルト孔５１ａが形成されたカラー５１を、カラー側ボルト孔５１ａが本体部側ボルト孔５ａに対応する位置なるよう位置合わせをして配置する。次に、予め応力センサ７０が嵌め込まれたプリロードボルト４４の軸４４ａの後側端部をカラー側ボルト孔５１ａを介して本体部側ボルト孔５ａに挿入させる。次に、フランジ側ボルト孔６ａが、本体部側ボルト孔５ａに挿入されたプリロードボルト４４の軸部４４ａの前側端部と対応する位置になるようにケーシング４の位置合わせをし、軸部４４ａの前側端部をフランジ側ボルト孔６ａに挿入させるようにケーシング４を移動させ、軸部４４ａの前側端部をフランジ側ボルト孔６ａから前側に向かって突出させる。そして、軸部４４ａの前側端部におけるフランジ側ボルト孔６ａから突出した部分にワッシャー４４ｂを介して、ナット４４ｃを締結させる。これにより、ケーシング４が本体部５に取り付けられる。尚、温度センサ７１は、ケーシング４を本体部５に取り付ける途中で、凹陥部６ｂに取り付けられる。   Specifically, when the casing 4 is attached to the main body 5, as shown in FIG. 5, the collar 51 in which the collar side bolt hole 51 a is formed between the flange 6 and the main body 5 is connected to the collar side. The bolt holes 51a are aligned and positioned so as to correspond to the main body side bolt holes 5a. Next, the rear end portion of the shaft 44a of the preload bolt 44 in which the stress sensor 70 is fitted in advance is inserted into the main body side bolt hole 5a through the collar side bolt hole 51a. Next, the casing 4 is aligned so that the flange-side bolt hole 6a corresponds to the front end of the shaft portion 44a of the preload bolt 44 inserted into the main body-side bolt hole 5a. The casing 4 is moved so that the front end portion of the shaft portion 44a is inserted into the flange side bolt hole 6a, and the front end portion of the shaft portion 44a is projected from the flange side bolt hole 6a toward the front side. And the nut 44c is fastened to the part which protruded from the flange side bolt hole 6a in the front side edge part of the axial part 44a via the washer 44b. Thereby, the casing 4 is attached to the main body 5. The temperature sensor 71 is attached to the recessed portion 6 b in the middle of attaching the casing 4 to the main body portion 5.

応力センサ７０は、本実施形態では、既知の水晶圧電素子をリング状に加工したものであって、主軸２に作用する応力を、該水晶圧電素子の電荷の変化から検出する。工具３によってワークＷを加工する際には、応力センサ７０が、工具３から、主軸２及びベアリング４１を介してケーシング４に伝えられる力（主軸方向のスラスト力及びケーシング４に作用する曲げ応力など）によって水晶圧電素子に作用する応力を検出して、該検出応力を後述するコントロールユニット１００に入力することで、該コントロールユニット１００によって、ドリル３に加えられている加工負荷が算出される。尚、加工負荷とは、例えば、トルクや曲げ応力等のことをいう。   In this embodiment, the stress sensor 70 is obtained by processing a known quartz piezoelectric element into a ring shape, and detects a stress acting on the main shaft 2 from a change in charge of the quartz piezoelectric element. When machining the workpiece W with the tool 3, the force transmitted from the tool 3 to the casing 4 via the main shaft 2 and the bearing 41 (such as a thrust force in the main shaft direction and a bending stress acting on the casing 4). ) To detect the stress acting on the quartz piezoelectric element and input the detected stress to the control unit 100 described later, whereby the processing load applied to the drill 3 is calculated by the control unit 100. The processing load refers to, for example, torque, bending stress, and the like.

温度センサ７１は、本実施形態では熱電対である。各温度センサ７１は、各凹陥部６ｂの温度をそれぞれ検出し、検出した検出温度を後述するコントロールユニット１００に出力する。   The temperature sensor 71 is a thermocouple in this embodiment. Each temperature sensor 71 detects the temperature of each recess 6b, and outputs the detected temperature to the control unit 100 described later.

工具３の工具ホルダ３２は、図６〜図８に示すように、円柱状の基部３２ａと、該基部３２ａの反ドリル３１側に設けられ、基部３２ａより小径の円錐状をなすシャンク部３２ｂとを有している。基部３２ａとシャンク部３２ｂとは同軸に配置されている。   As shown in FIGS. 6 to 8, the tool holder 32 of the tool 3 includes a columnar base portion 32a and a shank portion 32b that is provided on the side opposite to the drill 31 of the base portion 32a and has a conical shape with a smaller diameter than the base portion 32a. have. The base portion 32a and the shank portion 32b are arranged coaxially.

基部３２ａの周面には、工具交換アーム６２の工具保持部６２ａが係合する溝３２ｃが周方向全体に形成されている。また、シャンク部３２ｂの周面を構成する側壁の一部には、後述する工具保持用ボール２２ｂが嵌まり込む、傾斜面を有する凹所３２ｄが形成されている。   A groove 32c that engages with the tool holding portion 62a of the tool changing arm 62 is formed in the entire circumferential direction on the peripheral surface of the base portion 32a. Further, a recess 32d having an inclined surface into which a tool holding ball 22b described later is fitted is formed in a part of the side wall constituting the peripheral surface of the shank portion 32b.

主軸２の工具装着部２２は、図６〜図８に示すように、主軸２の軸心ロッド２３における前側端部の周囲に設けられている。工具装着部２２は、工具ホルダ３２のシャンク部３２ｂが嵌合する嵌合孔２２ａが形成されている。   As shown in FIGS. 6 to 8, the tool mounting portion 22 of the main shaft 2 is provided around the front end portion of the shaft rod 23 of the main shaft 2. The tool mounting portion 22 is formed with a fitting hole 22a into which the shank portion 32b of the tool holder 32 is fitted.

図６〜図８に示すように、軸心ロッド２３における工具装着部２２が設けられた部分には、円形の陥没穴２３ａとカム面２３ｂとが連続して形成されている。また、工具装着部２２における上記陥没穴２３ａ及びカム面２３ｂに対応する部分には、工具保持ボール２２ｂを支持して挿通させる貫通孔２２ｃが形成されている。   As shown in FIGS. 6 to 8, a circular recessed hole 23 a and a cam surface 23 b are continuously formed in a portion where the tool mounting portion 22 is provided in the shaft center rod 23. Further, a through hole 22c through which the tool holding ball 22b is inserted is formed in a portion of the tool mounting portion 22 corresponding to the recessed hole 23a and the cam surface 23b.

加工装置１０の前側寄りの部分には、図６〜図８に示すように、複数のエアブローノズル４５が設けられている。具体的には、複数のエアブローノズル４５は、主軸２の前側端面（厳密には、工具装着部２２の前側端面）に向かって前後方向に延びかつ前側に向かってエアを放出する複数の第１のノズル４５ａと、第１のノズル４５ａの途中から分岐して、工具装着部２２の嵌合孔２２ａに向かって延びかつ上記嵌合孔２２ａ内にエアを放出する複数の第２のノズル４５ｂと、ケーシング４の前側端面における下側の部分から前方に突出した突出部４ａを通りかつ上側に向かってエアを放出する第３のノズル４５ｃとを有している。   As shown in FIGS. 6 to 8, a plurality of air blow nozzles 45 are provided in a portion near the front side of the processing apparatus 10. Specifically, the plurality of air blow nozzles 45 extend in the front-rear direction toward the front end surface (strictly speaking, the front end surface of the tool mounting portion 22) of the main shaft 2 and release the air toward the front side. A plurality of nozzles 45a, a plurality of second nozzles 45b that branch from the middle of the first nozzle 45a, extend toward the fitting hole 22a of the tool mounting portion 22, and discharge air into the fitting hole 22a. And a third nozzle 45c that discharges air toward the upper side through the protruding portion 4a protruding forward from the lower portion of the front end face of the casing 4.

第１のノズル４５ａは、図６〜図８に示すように、主軸２における工具装着部２２よりも径方向の外側の部分に形成されている。詳細には示していないが、本実施形態１では、第１のノズル４５ａは主軸２の周方向に等間隔に６つ〜８つ形成されている。第２のノズル４５ｂは、工具装着部２２の一部を貫通して、嵌合孔２２ａに開口している。第２のノズル４５ｂは、第１のノズル４５ａに対応して６つ〜８つ形成されている。第３のノズル４５ｃは、本実施形態１では、１つだけ形成されている。   As shown in FIGS. 6 to 8, the first nozzle 45 a is formed on the outer side of the main shaft 2 in the radial direction from the tool mounting portion 22. Although not shown in detail, in the first embodiment, six to eight first nozzles 45 a are formed at equal intervals in the circumferential direction of the main shaft 2. The second nozzle 45b passes through a part of the tool mounting portion 22 and opens into the fitting hole 22a. Six to eight second nozzles 45b are formed corresponding to the first nozzle 45a. In the first embodiment, only one third nozzle 45c is formed.

第１のノズル４５ａは、ケーシング４及び主軸２に形成された環状のエア溝４６に連通している。エア溝４６には、該エア溝４６に加圧エアを供給する複数のエア供給路４７が接続されている。エア供給路４７には、加圧エア供給装置４８（図９参照）から加圧エアが供給される。すなわち、エアブローノズル４５には、主に工具交換時に、加圧エア供給装置４８から、エア供給路４７及びエア溝４６を介して、加圧エアが供給されるようになっている。そして、エアブローノズル４５は、加圧エア供給装置４８から加圧エアが供給されたときに、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付けるようになっている。これらのことから、エアブローノズル４５、エア溝４６、エア供給路４７、及び加圧エア供給装置４８は、エア吹付手段を構成する。   The first nozzle 45 a communicates with an annular air groove 46 formed in the casing 4 and the main shaft 2. A plurality of air supply paths 47 that supply pressurized air to the air grooves 46 are connected to the air grooves 46. Pressurized air is supplied to the air supply path 47 from a pressurized air supply device 48 (see FIG. 9). In other words, pressurized air is supplied to the air blow nozzle 45 from the pressurized air supply device 48 via the air supply path 47 and the air groove 46 mainly at the time of tool replacement. The air blow nozzle 45 blows air to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22 when pressurized air is supplied from the pressurized air supply device 48. Therefore, the air blow nozzle 45, the air groove 46, the air supply path 47, and the pressurized air supply device 48 constitute an air blowing means.

上述のように構成された工作機械１は、図９に示すように、コントロールユニット１００によって制御される。周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号を入出力する入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。   The machine tool 1 configured as described above is controlled by a control unit 100 as shown in FIG. A controller based on a well-known microcomputer, which is a central processing unit (CPU) for executing a program, a memory configured by, for example, a RAM or a ROM for storing a program and data, and an input / output for inputting / outputting electrical signals. And an output (I / O) bus.

コントロールユニット１００には、例えば、応力センサ７０で検出された検出応力及び温度センサ７１によって検出された検出温度に関する情報が入力される。本実施形態１では、この検出応力及び検出温度は、単位時間毎（例えば、８ミリ秒毎）にコントロールユニット１００に入力される。   For example, the control unit 100 receives information related to the detected stress detected by the stress sensor 70 and the detected temperature detected by the temperature sensor 71. In the first embodiment, the detected stress and the detected temperature are input to the control unit 100 every unit time (for example, every 8 milliseconds).

コントロールユニット１００は、入力された信号に基づいて、パレット１３の送り軸モータ１５、左右方向送り装置１６、上下方向送り装置１７、駆動モータ２１、加圧エア供給装置４８、自動工具交換装置６０、軸心ロッド２３を軸心方向に移動させるロッド移動装置１０１へ制御信号を出力する。また、コントロールユニット１００は、工作機械１の作業者に、該工作機械１の異常状態を伝達するためのアラーム１０３に制御信号を出力する。   Based on the input signal, the control unit 100 includes a feed shaft motor 15 for the pallet 13, a lateral feed device 16, a vertical feed device 17, a drive motor 21, a pressurized air supply device 48, an automatic tool changer 60, A control signal is output to the rod moving device 101 that moves the axial rod 23 in the axial direction. Further, the control unit 100 outputs a control signal to an alarm 103 for transmitting an abnormal state of the machine tool 1 to an operator of the machine tool 1.

コントロールユニット１００は、ワークＷの加工時には、ドリル３１に加えられている加工負荷を算出して、送り軸モータ１５を制御してドリル３１によるワークＷの加工送り速度を上記加工負荷に応じた条件に制御する。具体的には、コントロールユニット１００は、検出応力及び検出温度に関する情報に基づいて、ワークＷの加工時にドリル３１に加えられている加工負荷を算出して、該算出結果に基づいてドリル３１によるワークＷの加工送り速度を決定する。そして、該加工送り速度に基づく駆動信号を、パレット１３の送り軸モータ１５に送信して、ドリル３１に対してワークＷを移動させて、ドリル３の加工の制御量としての送り速度を制御する。このことから、コントロールユニット１００は、加工制御手段を構成する。尚、コントロールユニット１００は、検出応力及び検出温度に関する情報に基づいて、ドリル３１によるワークＷの加工の制御量を決定するときには、例えば、プリロードボルト４４の熱変形量を温度センサ７１の検出結果から推定して、プリロードボルト４４の熱変形が応力センサ７０の検出結果に与える影響を、上記推定結果に基づいて取り除くような制御を実行することができる。   The control unit 100 calculates a machining load applied to the drill 31 when machining the workpiece W, controls the feed shaft motor 15, and sets the machining feed rate of the workpiece W by the drill 31 according to the machining load. To control. Specifically, the control unit 100 calculates a processing load applied to the drill 31 during processing of the workpiece W based on the information on the detected stress and the detected temperature, and the workpiece by the drill 31 based on the calculation result. The processing feed speed of W is determined. Then, a drive signal based on the machining feed rate is transmitted to the feed shaft motor 15 of the pallet 13 to move the workpiece W with respect to the drill 31 and control the feed rate as a machining control amount of the drill 3. . Thus, the control unit 100 constitutes a machining control unit. The control unit 100 determines the amount of thermal deformation of the preload bolt 44 from the detection result of the temperature sensor 71, for example, when determining the control amount for processing the workpiece W by the drill 31 based on the information on the detected stress and the detected temperature. It is possible to perform control so as to remove the influence of the thermal deformation of the preload bolt 44 on the detection result of the stress sensor 70 based on the estimation result.

また、コントロールユニット１００は、左右方向送り装置１６、上下方向送り装置１７、自動工具交換装置６０、及びロッド移動装置１０１の作動制御をして、工具装着部２２に対する工具３の取り付け及び取り外しを行う。   The control unit 100 controls the operation of the left and right direction feeding device 16, the vertical direction feeding device 17, the automatic tool changing device 60, and the rod moving device 101, and attaches and removes the tool 3 to and from the tool mounting portion 22. .

工具３の取付動作について説明すると、工具３を工具装着部２２に取り付けるときには、コントロールユニット１００は、先ず、加工装置１０を適切な上下位置に位置させる。次に、コントロールユニット１００は、加工装置１０を上記工具交換位置まで移動させる。次いで、コントロールユニット１００は、加工装置１０の主軸２の工具装着部２２に工具３が取り付けられている場合には、自動工具交換装置６０によって、該工具３の取り外しを行う（取外動作については後述する）、工具装着部２２に工具３が取り付けられていない場合には、そのまま次の工程に進む。続いて、コントロールユニット１００は、ツールマガジン６１から選択された工具３を、工具交換アーム６２の工具保持部６２ａに保持させた後、工具交換アーム６２を回動させて、図６に示すように、取り付けられる工具３を工具装着部２２の前に位置させる。このときには、図６に示すように、工具保持用ボール２２ｂは、陥没穴２３ａと貫通孔２２ｃとに亘って収容され、工具保持用ボール２２ｂは嵌合孔２２ａよりも、主軸２の径方向の内側に位置した状態となっている。   The attachment operation of the tool 3 will be described. When the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22, the control unit 100 first places the processing apparatus 10 in an appropriate vertical position. Next, the control unit 100 moves the machining apparatus 10 to the tool change position. Next, when the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22 of the spindle 2 of the machining apparatus 10, the control unit 100 removes the tool 3 by the automatic tool changer 60 (for the removal operation). If the tool 3 is not attached to the tool mounting portion 22, the process proceeds to the next step. Subsequently, the control unit 100 holds the tool 3 selected from the tool magazine 61 in the tool holding portion 62a of the tool changing arm 62, and then rotates the tool changing arm 62, as shown in FIG. The tool 3 to be attached is positioned in front of the tool mounting portion 22. At this time, as shown in FIG. 6, the tool holding ball 22b is accommodated across the recessed hole 23a and the through hole 22c, and the tool holding ball 22b is positioned in the radial direction of the main shaft 2 rather than the fitting hole 22a. It is in the state located inside.

コントロールユニット１００は、上記工具３を工具装着部２２の前に位置させた後、支持軸６３をスライドさせて、図７に示すように、工具交換アーム６２の工具保持部６２ａに上記工具３を保持させた状態で、該工具交換アーム６２を、工具３のシャンク部３２ｂが嵌合孔２２ａに嵌合するように移動させる。これにより、シャンク部３２ｂと嵌合孔２２ａとが当接した状態となる。   The control unit 100 positions the tool 3 in front of the tool mounting portion 22 and then slides the support shaft 63 to place the tool 3 in the tool holding portion 62a of the tool changing arm 62 as shown in FIG. In the held state, the tool changing arm 62 is moved so that the shank portion 32b of the tool 3 is fitted into the fitting hole 22a. Thereby, it will be in the state which the shank part 32b and the fitting hole 22a contact | abutted.

その後、コントロールユニット１００は、ロッド移動装置１０１によって軸心ロッド２３を後側に移動させる。この軸心ロッド２３の後側への移動により、図８に示すように、工具保持用ボール２２ｂがカム面２３ｂに乗り上げ、貫通孔２２ｃから主軸２の径方向の外側に突出する。突出した工具保持用ボール２２ｂは、シャンク部３２ｃの凹所３２ｄに嵌まり込む。このとき、工具保持用ボール２２ｂは、凹所３２ｄの傾斜面によって、シャンク部３２ｂを後側へ引き込みながら、シャンク部３２ｂを嵌合孔２２ａの内側面に押し付ける。これにより、工具３が工具装着部２２に保持される。そして、工具交換アーム６２の工具保持部６２ａと工具ホルダ３２の溝部３２ｃとの係合が解除されれば、工具３の取付動作が完了する。   Thereafter, the control unit 100 moves the axial rod 23 rearward by the rod moving device 101. As shown in FIG. 8, the tool holding ball 22b rides on the cam surface 23b and protrudes outward in the radial direction of the main shaft 2 from the through hole 22c. The protruding tool holding ball 22b fits into the recess 32d of the shank portion 32c. At this time, the tool holding ball 22b presses the shank portion 32b against the inner surface of the fitting hole 22a while pulling the shank portion 32b rearward by the inclined surface of the recess 32d. Thereby, the tool 3 is held by the tool mounting portion 22. When the engagement between the tool holding portion 62a of the tool change arm 62 and the groove portion 32c of the tool holder 32 is released, the mounting operation of the tool 3 is completed.

次に、工具３の取外動作について説明する。工具３を工具装着部２２から取り外すときには、コントロールユニット１００は、先ず、加工装置１０を適切な上下位置に位置させる。次に、コントロールユニット１００は、加工装置１０を上記工具交換位置まで移動させる。次いで、コントロールユニット１００は、工具交換アーム６２を回動させて、工具装着部２２に取り付けられている工具３の溝部３２ｃと工具保持部６２ａとを係合させて、工具３を保持させる。続いて、コントロールユニット１００は、ロッド移動装置１０１によって軸心ロッド２３を前側に移動させる。これにより、工具保持用ボール２２ｂがカム面２３ｂに沿って陥没穴２３ａに移動して、シャンク部３２ｂの凹所３２ｄから外れる。その後、コントロールユニット１００は、支持軸６３を前側にスライドさせる。そして、シャンク部３２ｂと嵌合孔２２ａとの嵌合を解除されれば、工具３の取外動作が完了する。   Next, the removal operation of the tool 3 will be described. When removing the tool 3 from the tool mounting portion 22, the control unit 100 first places the processing apparatus 10 in an appropriate vertical position. Next, the control unit 100 moves the machining apparatus 10 to the tool change position. Next, the control unit 100 rotates the tool changing arm 62 to engage the groove portion 32 c of the tool 3 attached to the tool mounting portion 22 with the tool holding portion 62 a to hold the tool 3. Subsequently, the control unit 100 moves the axial rod 23 forward by the rod moving device 101. As a result, the tool holding ball 22b moves along the cam surface 23b to the recessed hole 23a and comes out of the recess 32d of the shank portion 32b. Thereafter, the control unit 100 slides the support shaft 63 forward. And if the fitting with the shank part 32b and the fitting hole 22a is cancelled | released, the removal operation | movement of the tool 3 will be completed.

ここで、工作機械１による加工精度を向上させるためには、工具装着部２２に対して工具３を適切に装着することが重要とされている。特に、ドリル３１のような中ぐり加工を行うものでは、工具３の軸心と主軸２の軸心とを出来る限り一致させて、ドリル３１の回転ブレを抑制することが重要である。   Here, in order to improve the processing accuracy of the machine tool 1, it is important to appropriately mount the tool 3 on the tool mounting portion 22. In particular, in the case of performing boring such as the drill 31, it is important that the axial center of the tool 3 and the axial center of the main shaft 2 are matched as much as possible to suppress rotational blur of the drill 31.

主軸２の軸心と工具３の軸心とにズレが生じる原因としては、例えば、工具３の工具ホルダ３２と工具装着部２２との間の加工屑（切削屑）の挟み込みが挙げられる。そこで、本実施形態１では、上述のように工具３の取り付け及び取り外しを行う際に、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に隙間が生じたときに、加圧エア供給装置４８を駆動させて、エアブローノズル４５からエアを放出して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付けるようにしている。これにより、工具３を工具装着部２２に取り付ける際に、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に、加工屑が挟み込まれるのをある程度防止することができる。   As a cause of the deviation between the axis of the main shaft 2 and the axis of the tool 3, for example, the chip (cutting scrap) between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22 of the tool 3 is caught. Therefore, in the first embodiment, when the tool 3 is attached and detached as described above, the pressurized air supply device 48 is driven when a gap is generated between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22. Thus, air is discharged from the air blow nozzle 45 so that air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22. Thereby, when attaching the tool 3 to the tool mounting part 22, it can prevent to some extent that a process waste is pinched | interposed between the tool holder 32 and the tool mounting part 22. FIG.

しかしながら、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付けたとしても、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間の加工屑の挟み込みを完全に防止することは難しく、該加工屑の挟み込みによって、工具３の軸心と主軸２の軸心とにズレ、すなわち、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合が生じることがある。また、上記加工屑の挟み込みがなかったとしても、工具ホルダ３２に変形が生じている場合には、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合が生じることがある。   However, even if air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22, it is difficult to completely prevent the processing scraps from being caught between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22. May cause misalignment between the axis of the tool 3 and the axis of the main shaft 2, that is, a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 may occur. Further, even if the above-mentioned processing waste is not caught, if the tool holder 32 is deformed, there may be a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22.

そこで、本実施形態１では、コントロールユニット１００は、加工装置１０で実際にワークＷの加工を行う前に、工具装着部２２に対する工具３の装着状態の判定、特に工具装着部２２に対する工具３の装着不具合の判定（以下、単に不具合判定という）を実行するようにしている。以下、その詳細について説明する。   Therefore, in the first embodiment, the control unit 100 determines the mounting state of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22, particularly the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 before actually processing the workpiece W with the processing apparatus 10. A mounting defect determination (hereinafter simply referred to as a defect determination) is executed. The details will be described below.

上記不具合判定は、工具装着部２２に工具３が取り付けられた状態で主軸２が空回転したときの、応力センサ７０で検出される応力に基づいて実行される。   The defect determination is performed based on the stress detected by the stress sensor 70 when the spindle 2 is idly rotated with the tool 3 attached to the tool mounting portion 22.

より具体的には、先ず、工具装着部２２に工具３が取り付けられた状態で主軸２を所定回転数で所定時間だけ空回転させる。この所定回転数は、例えば、取り付けられている工具３でワークＷを加工する際の回転数と同等の回転数に設定されている。また、所定時間は、例えば、０．５秒〜１．０秒に設定されている。尚、工具３の装着不具合の判定を安定的に行うには、所定回転数は数千回転数あるのが好ましい。   More specifically, first, the spindle 2 is idled at a predetermined number of rotations for a predetermined time while the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22. The predetermined number of revolutions is set to a number of revolutions equivalent to the number of revolutions when the workpiece W is processed with the attached tool 3, for example. Moreover, the predetermined time is set to 0.5 seconds to 1.0 seconds, for example. It should be noted that the predetermined number of rotations is preferably several thousand rotations in order to stably determine the mounting failure of the tool 3.

このとき、例えば、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に切削屑等の異物が挟み込まれている場合、主軸２の軸心に対して工具３の軸心が傾くため、工具３に周期的なブレが生じて、各応力センサ７０では周期的に応力が変化する応力波形が検出される。   At this time, for example, when foreign matter such as cutting waste is sandwiched between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22, the axis of the tool 3 is inclined with respect to the axis of the main shaft 2, so Therefore, each stress sensor 70 detects a stress waveform in which the stress periodically changes.

図１０の上図には、例として、応力センサ群７２を構成する２つの応力センサ７０で検出された２つの応力波形ＳＷを示している。図１０の上図において、縦軸は応力値、横軸は時間である。上記２つの応力センサ７０は、上述したように、主軸２の軸心に対して２回回転軸を有するように配置されているため、主軸２の軸心に対して工具３の軸心が傾いている場合には、一方の応力センサ７０が圧縮応力を受けているときには、他方の応力センサ７０は引張応力を受けることになる。このため、上記２つの応力波形ＳＷは、図１０の上図に示すように、互いに位相が１８０°程度ずれることになる。   In the upper diagram of FIG. 10, two stress waveforms SW detected by the two stress sensors 70 constituting the stress sensor group 72 are shown as an example. In the upper diagram of FIG. 10, the vertical axis represents the stress value, and the horizontal axis represents time. As described above, since the two stress sensors 70 are arranged so as to have a rotation axis twice with respect to the axis of the main shaft 2, the axis of the tool 3 is inclined with respect to the axis of the main shaft 2. In this case, when one stress sensor 70 receives compressive stress, the other stress sensor 70 receives tensile stress. For this reason, the two stress waveforms SW are out of phase with each other by about 180 ° as shown in the upper diagram of FIG.

次に、検出された各応力波形について、中央値Ｍをそれぞれ設定する。この中央値Ｍは、図１０の上図に示している。尚、中央値Ｍが応力値の０点に対してオフセットしているが、これは、例えば、ケーシング４の密度分布のばらつきや、プリロードボルト４４の取り付け具合のばらつき等によって発生するものである。   Next, a median value M is set for each detected stress waveform. This median value M is shown in the upper diagram of FIG. The median value M is offset with respect to the zero point of the stress value, but this is caused by, for example, variations in the density distribution of the casing 4 or variations in how the preload bolts 44 are attached.

次いで、各応力波形ＳＷに対して、中央値Ｍよりも大きい値を正成分とし、中央値Ｍよりも小さい値を負成分として、該負成分を中央値Ｍに対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形ＲＷを算出する。図１０の中図に示すように、反転波形は、上記負成分を中央値Ｍに対して反転させているため、中央値Ｍ以上の値のみを持つようになる。   Next, for each stress waveform SW, a value larger than the median value M is set as a positive component, a value smaller than the median value M is set as a negative component, and the negative component is inverted with respect to the median value M. An inverted waveform RW comprising the component and the inverted negative component is calculated. As shown in the middle diagram of FIG. 10, the inverted waveform has only a value equal to or greater than the median value M because the negative component is inverted with respect to the median value M.

反転波形ＲＷを算出した後、応力センサ群を構成する２つの応力センサ７０に基づく２つの反転波形ＲＷを合算して合成波形ＩＷを算出する。図１０の下図には、応力センサ群７２を構成する２つの応力センサ７０に基づく２つの反転波形ＲＷから算出された合成波形ＩＷを例示している。この合成波形ＩＷは、応力センサ群７２，７３，７４毎に算出される。   After calculating the inverted waveform RW, the two inverted waveforms RW based on the two stress sensors 70 constituting the stress sensor group are added together to calculate a combined waveform IW. The lower diagram of FIG. 10 illustrates a combined waveform IW calculated from two inverted waveforms RW based on the two stress sensors 70 constituting the stress sensor group 72. This combined waveform IW is calculated for each of the stress sensor groups 72, 73 and 74.

続いて、各合成波形ＩＷを積分して積分値をそれぞれ求める。応力波形ＳＷは、応力センサ７０によって、単位時間毎に検出された応力値をプロットしたものに相当するため、合成波形ＩＷも単位時間毎に値を有している。そのため、合成波形ＩＷの単位時間毎の値を積算することで、合成波形ＩＷの積分値を求めることができる。つまり、ここでいう「合成波形ＩＷを積分する」とは、「合成波形ＩＷの単位時間毎の値を積算する」ことを意味する。   Subsequently, the respective integrated waveforms IW are integrated to obtain integrated values. Since the stress waveform SW corresponds to a plot of stress values detected per unit time by the stress sensor 70, the composite waveform IW also has a value per unit time. Therefore, the integrated value of the composite waveform IW can be obtained by integrating the values of the composite waveform IW per unit time. That is, “integrating the composite waveform IW” here means “integrating the values of the composite waveform IW per unit time”.

そして、各合成波形ＩＷから算出された各積分値を合計して、該合計値に基づいて工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定する。   Then, the integrated values calculated from the combined waveforms IW are summed, and the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is determined based on the total value.

具体的には、例えば、上記合計値と予め設定された閾値とを比較して、上記合計値が該閾値以上であるときには、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定する一方、上記合計値が上記閾値未満であるときには、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合がないと判定する。また、例えば、当該工具３の前回の許容できる合計値に対する今回の合計値の変化量が、予め設定した許容範囲内か判定する許容変化量以上であるときには、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定する一方、上記合計値の上記変化量が、上記許容変化量未満であるときには、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合がないと判定する。さらに、上記合計値が上記閾値以上かを判定するとともに、当該工具３の前回の許容できる合計値に対する今回の合計値の変化量が上記許容変化量以上かを判定してもよい。上記閾値に基づく判定と上記許容変化量に基づく判定とを組み合わせることにより、一層判定精度を高めることができる。 尚、判定において、予め設定された閾値を用いる場合には、上記所定時間に応じて該閾値の値を変化させる。   Specifically, for example, the total value is compared with a preset threshold value, and when the total value is equal to or greater than the threshold value, it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22, When the total value is less than the threshold value, it is determined that there is no mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. For example, when the change amount of the current total value with respect to the previous allowable total value of the tool 3 is equal to or larger than the allowable change amount for determining whether the change is within a preset allowable range, the tool 3 is mounted on the tool mounting portion 22. On the other hand, when it is determined that there is a defect, when the change amount of the total value is less than the allowable change amount, it is determined that there is no mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. Furthermore, it may be determined whether the total value is equal to or greater than the threshold value, and whether the change amount of the current total value with respect to the previous allowable total value of the tool 3 is equal to or greater than the allowable change amount. By combining the determination based on the threshold and the determination based on the allowable change amount, the determination accuracy can be further improved. In the determination, when a preset threshold value is used, the value of the threshold value is changed according to the predetermined time.

コントロールユニット１００は、以上のようにして、上記不具合判定を行う。このことから、コントロールユニット１００は、装着状態判定手段を構成する。   The control unit 100 performs the defect determination as described above. Thus, the control unit 100 constitutes a wearing state determination unit.

このように、積分値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定することで、応力の変化が小さい場合でも、該応力の変化量を積算した値を含む値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定することになる。よって、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合の判定の精度を向上させることができる。   Thus, by determining the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 based on the integrated value, even when the change in stress is small, based on the value including the value obtained by integrating the amount of change in the stress, The mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting part 22 will be determined. Therefore, it is possible to improve the accuracy of determining the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22.

尚、加工開始前の状態であれば、ケーシング４及び支持部５の温度分布は略均一であるため、仮に各プリロードボルト４４が熱変形をしていたとしても、各プリロードボルト４４の熱変形量にはバラツキがない。よって、上記不具合判定においては、プリロードボルト４４の熱変形については、特に考慮する必要がない。しかしながら、プリロードボルト４４の熱変形量を温度センサ７１の検出結果から推定して、プリロードボルト４４の熱変形が応力センサ７０の検出結果に与える影響を、上記推定結果に基づいて取り除くようにしてもよい。   In the state before the start of processing, the temperature distribution of the casing 4 and the support portion 5 is substantially uniform. Therefore, even if each preload bolt 44 is thermally deformed, the amount of thermal deformation of each preload bolt 44 There is no variation. Therefore, it is not necessary to consider the thermal deformation of the preload bolt 44 in the defect determination. However, the thermal deformation amount of the preload bolt 44 is estimated from the detection result of the temperature sensor 71, and the influence of the thermal deformation of the preload bolt 44 on the detection result of the stress sensor 70 may be removed based on the estimation result. Good.

また、本実施形態１では、コントロールユニット１００は、上記不具合判定において工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定されたときには、工具３の交換作業を利用して、エアブローノズル４５から、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付けるようにしている。   Further, in the first embodiment, when it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 in the above-described failure determination, the control unit 100 uses the tool 3 replacement work from the air blow nozzle 45, Air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22.

具体的には、上記不具合判定において工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定されたときには、先ず、主軸２の回転を止めた後、左右方向送り装置１６によって、加工装置１０を上記工具交換位置まで移動させる。次に、自動工具交換装置６０を作動させて、工具交換アーム６２によって、工具装着部２２に取り付けられている工具３を取り外す。このとき、上述したように、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に隙間が生じたときに、加圧エア供給装置４８を駆動させて、エアブローノズル４５からエアを放出して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付ける。   Specifically, when it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 in the above-described failure determination, first, after stopping the rotation of the main spindle 2, the processing device 10 is moved by the left and right direction feeding device 16. Move to the tool change position. Next, the automatic tool changer 60 is operated, and the tool 3 attached to the tool mounting unit 22 is removed by the tool changer arm 62. At this time, as described above, when a gap is generated between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22, the pressurized air supply device 48 is driven to release air from the air blow nozzle 45 to mount the tool. Air is blown to the part 22 and the vicinity of the tool mounting part 22.

次いで、工具交換アーム６２によって、主軸２の工具装着部２２に、取り付けられていた工具３とは別の工具を取り付ける。この交換される工具は、ツールマガジン６１に収容されている工具であれば、どのような工具であってもよい。   Next, a tool different from the attached tool 3 is attached to the tool mounting portion 22 of the spindle 2 by the tool changing arm 62. The tool to be replaced may be any tool as long as it is a tool accommodated in the tool magazine 61.

次に、工具交換アーム６２によって、上記別の工具を工具装着部２２から取り外す。このときにも、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に隙間が生じたときに、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付ける。   Next, the other tool is removed from the tool mounting portion 22 by the tool changing arm 62. Also at this time, when a gap is generated between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22, air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22.

続いて、工具交換アーム６２によって、工具装着部２２から取り外された工具３（工具装着部２２に元々取り付けられていた工具３）を、再び工具装着部２２に取り付ける。   Subsequently, the tool 3 removed from the tool mounting portion 22 (the tool 3 originally attached to the tool mounting portion 22) is attached to the tool mounting portion 22 again by the tool changing arm 62.

上述のようにすれば、例えば、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間に切削屑等の異物が挟み込まれたことで、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合が生じている場合には、工具３の交換作業を利用して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付ければ、異物を除去することができることがある。これにより、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を解消することができることがある。また、上述の工具３の交換作業は、自動で行うことができるため、作業者の負担を軽くすることもできる。   According to the above, for example, when a foreign matter such as cutting dust is sandwiched between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22, there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. If air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22 by using the replacement work of the tool 3, foreign matter may be removed. Thereby, the mounting | wearing malfunction of the tool 3 with respect to the tool mounting part 22 can be eliminated. Moreover, since the replacement | exchange operation | work of the above-mentioned tool 3 can be performed automatically, a worker's burden can also be eased.

本実施形態１では、上述のように、工具３の交換作業を利用して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付けて、再び工具３を工具装着部２２に取り付けた後、コントロールユニット１００は、加工装置１０を上記加工位置に戻して、再度、上記不具合判定を行う。そして、当該不具合判定において、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合はないと判定されたときには、そのまま加工を開始する一方、再度、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定されたときには、加工を中止する。尚、加工を中止したときには、例えばアラーム１０３を鳴らして、作業者に知らせるようにしてもよい。   In the first embodiment, as described above, the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22 again by blowing air to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22 by using the replacement work of the tool 3. Thereafter, the control unit 100 returns the processing apparatus 10 to the processing position and performs the defect determination again. When it is determined that there is no mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 in the failure determination, it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 while starting the machining as it is. Sometimes processing is stopped. When processing is stopped, for example, an alarm 103 may be sounded to notify the operator.

図１１及び図１２のフローチャートは、本実施形態１のコントロールユニット１００による工具３の装着状態の判定時（特に、装着不具合の判定時）の処理動作を示す。   The flowcharts of FIGS. 11 and 12 illustrate processing operations when the control unit 100 according to the first embodiment determines the mounting state of the tool 3 (in particular, when determining a mounting failure).

先ず、ステップＳ１０１において、工具３を工具装着部２２に取り付け、次のステップＳ１０２において、上記不具合判定のために、主軸２を所定回転数で所定時間だけ回転させる。尚、上述したように、工具３の取り付けの際には、加工装置１０は上記工具交換位置まで移動しており、ステップＳ１０２は、加工装置１０が上記加工位置まで移動した後に実行される。   First, in step S101, the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22, and in the next step S102, the spindle 2 is rotated at a predetermined number of rotations for a predetermined time in order to determine the defect. As described above, when the tool 3 is attached, the machining apparatus 10 has moved to the tool change position, and step S102 is executed after the machining apparatus 10 has moved to the machining position.

次に、ステップＳ１０３において、主軸２を所定時間だけ回転したときに、各応力センサ７０で検出される応力波形ＳＷを読み込む。   Next, in step S103, the stress waveform SW detected by each stress sensor 70 when the main shaft 2 is rotated for a predetermined time is read.

次のステップＳ１０４では、各応力波形ＳＷに対して中央値Ｍを設定する。   In the next step S104, a median value M is set for each stress waveform SW.

次に、ステップＳ１０５において、各応力波形ＳＷに対して、中央値Ｍよりも小さい負成分を該中央値Ｍに対して反転させて、正成分と反転させた負成分とからなる反転波形ＲＷを算出する。   Next, in step S105, for each stress waveform SW, a negative component smaller than the median value M is inverted with respect to the median value M, and an inverted waveform RW composed of a positive component and an inverted negative component is obtained. calculate.

次のステップＳ１０６では、応力センサ群７２，７３，７４毎に、２つの反転波形ＲＷを合算して合成波形ＩＷを算出する。   In the next step S106, for each of the stress sensor groups 72, 73, and 74, two inverted waveforms RW are added together to calculate a combined waveform IW.

次に、ステップＳ１０７において、合成波形を積分して積分値を算出する。   Next, in step S107, an integrated value is calculated by integrating the combined waveform.

次のステップＳ１０８では、各応力センサ群７２，７３，７４の各合成波形の各積分値を合計する。   In the next step S108, the integrated values of the combined waveforms of the stress sensor groups 72, 73, 74 are summed.

次に、ステップＳ１０９において、上記ステップＳ１０８で算出された合計値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があるか否かを判定する。このステップ１０９での判定は、例えば、上述した、上記合計値と予め設定された閾値とを比較する判定方法や、上記合計値の変化量と上記許容変化量とを比較する判定方法によって、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定する。このステップＳ１０９の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１１に進む一方、ステップＳ１０９の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１０に進む。   Next, in step S109, based on the total value calculated in step S108, it is determined whether or not there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. The determination in step 109 is performed by, for example, the above-described determination method for comparing the total value with a preset threshold value, or the determination method for comparing the change amount of the total value and the allowable change amount. A mounting failure of the tool 3 with respect to the mounting portion 22 is determined. When the determination in step S109 is YES, the process proceeds to step S111. When the determination in step S109 is NO, the process proceeds to step S110.

上記ステップＳ１１０では、加工を開始する。ステップＳ１１０の後は、しかる後にリターンする。   In step S110, processing is started. After step S110, the process returns thereafter.

一方で、上記ステップＳ１１１では、現在、工具装着部２２に取り付けられている工具３を他の工具と交換する。この工具交換時には、加圧エア供給装置４８を駆動して、エアブローノズル４５からエアを放出して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付ける。   On the other hand, in step S111, the tool 3 currently attached to the tool mounting unit 22 is replaced with another tool. At the time of this tool change, the pressurized air supply device 48 is driven to release air from the air blow nozzle 45 and blow air to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22.

次のステップＳ１１２では、上記他の工具を元の工具３と交換して、工具装着部２２に再び工具３を取り付ける。この工具交換時にも、加圧エア供給装置４８を駆動して、エアブローノズル４５からエアを放出して、工具装着部２２及び該工具装着部２２の近傍にエアを吹き付ける。   In the next step S 112, the other tool is replaced with the original tool 3, and the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22 again. Also during the tool change, the pressurized air supply device 48 is driven to release air from the air blow nozzle 45, and the air is blown to the tool mounting portion 22 and the vicinity of the tool mounting portion 22.

工具装着部２２に再び工具３を取り付けた後は、再び不具合判定を行うために、ステップＳ１１３〜Ｓ１１９の各ステップを実行して、ステップＳ１２０で、ステップＳ１１９で算出された合計値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があるか否かを判定する。このステップ１１９での判定でも、例えば、上述した、上記合計値と予め設定された閾値とを比較する判定方法や、上記合計値の変化量と上記許容変化量とを比較する判定方法によって、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定する。そして、ステップＳ１２０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１２１に進む一方、ステップＳ１２０の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１０に進んで加工を開始する。   After attaching the tool 3 to the tool mounting unit 22 again, in order to perform defect determination again, the steps of Steps S113 to S119 are executed, and in Step S120, based on the total value calculated in Step S119, It is determined whether or not there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. Even in the determination in step 119, the tool is determined by, for example, the determination method for comparing the total value and a preset threshold value, or the determination method for comparing the change amount of the total value and the allowable change amount. A mounting failure of the tool 3 with respect to the mounting portion 22 is determined. When the determination at step S120 is YES, the process proceeds to step S121, while when the determination at step S120 is NO, the process proceeds to step S110 and machining is started.

上記ステップＳ１２１では、加工を中止する。ステップＳ１２１の後は、しかる後にリターンする。   In step S121, the processing is stopped. After step S121, the process returns.

したがって、本実施形態では、駆動モータ２１によって軸心周りに回転駆動される主軸２と、ワークＷを加工する工具本体（ドリル３１）と主軸２に取り付けられる工具ホルダ３２とを有する工具３と、主軸２の先端部に設けられ、工具ホルダ３２を介して工具３が着脱可能に取り付けられる工具装着部２２と、主軸２を回転可能に支持するケーシング４と、主軸２の周りにケーシング４に関連付けて配置され、工具装着部２２に工具３が取り付けられた状態で該主軸２が回転するときに、主軸２に作用する応力を検出する応力センサ７０と、工具装着部２２に工具３が取り付けられた状態で該主軸２が空回転したときの、応力センサ７０で検出された応力に基づいて、工具装着部２２に対する工具２の装着不具合を判定する装着状態判定手段（コントロールユニット１００）を備えるため、ワークＷの加工前に、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を精度良く判定できる。   Therefore, in the present embodiment, the tool 3 having the spindle 2 that is rotationally driven around the axis by the drive motor 21, the tool body (drill 31) that processes the workpiece W, and the tool holder 32 that is attached to the spindle 2; A tool mounting portion 22 provided at the tip of the main shaft 2 and to which the tool 3 is detachably mounted via a tool holder 32, a casing 4 that rotatably supports the main shaft 2, and a casing 4 around the main shaft 2 are associated with the casing 4. When the main shaft 2 rotates with the tool 3 attached to the tool mounting portion 22, the stress sensor 70 detects the stress acting on the main shaft 2, and the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22. A mounting state determination hand for determining a mounting failure of the tool 2 with respect to the tool mounting portion 22 based on the stress detected by the stress sensor 70 when the main shaft 2 rotates idly in a closed state. To provide a (control unit 100), prior to machining of the workpiece is W, the mounting failure of the tool 3 relative to the tool mounting part 22 can be accurately determined.

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態２は、工具装着部２２に対する工具３の装着状態の判定において、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定された後の処理が上記実施形態１と異なるだけであって、工作機械１の構成及び工具３の装着状態の判定における処理は、上記実施形態１と共通であるため、その詳細な説明を省略する。 (Embodiment 2)
Hereinafter, Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The second embodiment is different from the first embodiment only in the processing after determining that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 in the determination of the mounting state of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. And since the process in determination of the structure of the machine tool 1 and the mounting state of the tool 3 is common with the said Embodiment 1, the detailed description is abbreviate | omitted.

図１３のフローチャートは、本実施形態２における工具の装着状態の判定時（特に、装着不具合の判定時）の処理を示すフローチャートである。   The flowchart in FIG. 13 is a flowchart illustrating processing at the time of determination of the tool mounting state (particularly at the time of determination of mounting failure) in the second embodiment.

本実施形態２でも、上記実施形態１と同様に、先ず、ステップＳ２０１において、工具３を工具装着部２２に取り付け、次のステップＳ２０２において、工具３の装着不具合の判定のために、主軸２を所定回転数で所定時間だけ回転させる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, first, in step S201, the tool 3 is attached to the tool mounting portion 22, and in the next step S202, the spindle 2 is moved to determine the mounting failure of the tool 3. Rotate at a predetermined rotation speed for a predetermined time.

次に、ステップＳ２０３において、主軸２を所定時間だけ回転したときに、各応力センサ７０で検出される応力波形ＳＷを読み込んで、次のステップＳ２０４で、各応力波形ＳＷに対して中央値Ｍを設定する。   Next, in step S203, when the main shaft 2 is rotated for a predetermined time, the stress waveform SW detected by each stress sensor 70 is read, and in the next step S204, the median value M is obtained for each stress waveform SW. Set.

次に、ステップＳ２０５において、各応力波形ＳＷに対して、中央値Ｍよりも小さい負成分を該中央値Ｍに対して反転させて、正成分と反転させた負成分とからなる反転波形ＲＷを算出し、続くステップＳ２０６において、応力センサ群７２，７３，７４毎に、２つの反転波形ＲＷを合算して合成波形ＩＷをそれぞれ算出する。   Next, in step S205, for each stress waveform SW, a negative component smaller than the median value M is inverted with respect to the median value M, and an inverted waveform RW composed of a positive component and an inverted negative component is obtained. In the subsequent step S206, for each of the stress sensor groups 72, 73, and 74, the two inverted waveforms RW are added together to calculate a combined waveform IW.

次に、ステップＳ２０７において、合成波形を積分して積分値を算出して、次のステップＳ２０８において、各応力センサ群７２，７３，７４の各合成波形の各積分値を合計する。   Next, in step S207, the combined waveform is integrated to calculate an integrated value, and in the next step S208, the integrated values of the combined waveforms of the stress sensor groups 72, 73, 74 are summed.

次に、ステップＳ２０９において、上記ステップＳ２０８で算出された合計値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があるか否かを判定する。このステップ２０９での判定は、実施形態１と同様に、例えば、上記合計値と予め設定された閾値とを比較する判定方法や、上記合計値の変化量と上記許容変化量とを比較する判定方法によって、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定する。このステップＳ２０９の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２１１に進む一方、ステップＳ２０９の判定がＮＯであるときには、ステップＳ２１０に進む。   Next, in step S209, based on the total value calculated in step S208, it is determined whether or not there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. As in the first embodiment, the determination in step 209 is, for example, a determination method for comparing the total value with a preset threshold value, or a determination for comparing the change amount of the total value with the allowable change amount. A mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is determined by the method. When the determination at step S209 is YES, the process proceeds to step S211. When the determination at step S209 is NO, the process proceeds to step S210.

上記ステップＳ２１０では、加工を開始する。ステップＳ２１０の後は、しかる後にリターンする。   In step S210, processing is started. After step S210, the process returns.

上記ステップＳ２１１では、コントロールユニット１００は、駆動モータ２１の作動を停止させて、主軸２の回転を停止させる。   In step S211, the control unit 100 stops the operation of the drive motor 21 and stops the rotation of the main shaft 2.

次に、ステップＳ２１２において、コントロールユニット１００は、作業者の呼び出しを行う。この作業者の呼び出しは、例えば、アラーム１０３を鳴らすことで行うことができる。   Next, in step S212, the control unit 100 calls the worker. The operator can be called by, for example, sounding the alarm 103.

次のステップＳ２１３では、作業者が工具装着部２２に対する工具３の装着不具合の原因を確認し、次のステップＳ２１４において、作業者が該原因を除去する。例えば、上記装着不具合の原因が、工具ホルダ３２と工具装着部２２との間の異物の挟み込みである場合には、作業者が工具３０を工具装着部２２から取り外した後、加圧エア供給装置４８を作動させたり、手動で異物を取り除いたりする。これにより、上記装着不具合の原因を取り除くことができる。   In the next step S213, the worker confirms the cause of the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22, and in the next step S214, the worker removes the cause. For example, when the cause of the mounting failure is the insertion of foreign matter between the tool holder 32 and the tool mounting portion 22, the operator removes the tool 30 from the tool mounting portion 22, and then the pressurized air supply device 48 is actuated or foreign matter is manually removed. Thereby, the cause of the mounting failure can be removed.

次のステップＳ２１５では、コントロールユニット１００が、駆動モータ２１等を作動させて加工を開始する。   In the next step S215, the control unit 100 starts machining by operating the drive motor 21 and the like.

したがって、本実施形態２でも、ワークＷの加工前に、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を精度良く判定できる。また、本実施形態２によると、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定されたときには、作業者を呼び出すようにしているため、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合の原因の確認と、該原因の除去とを適切に行うことができる。   Therefore, also in the second embodiment, it is possible to accurately determine the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 before the workpiece W is processed. Further, according to the second embodiment, when it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22, the operator is called, so that the cause of the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is caused. Confirmation and removal of the cause can be appropriately performed.

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.

例えば、上述の実施形態１及び２では、コントロールユニット１００は、応力センサ群７２，７３，７４毎に反転波形ＲＷを合算して合成波形ＩＷをそれぞれ算出し、該合成波形ＩＷを積分するようにしているが、これに限らず、例えば、６つの応力センサ７０のうちの１つの応力センサ７０で検出された応力波形ＳＷに対して、中央値Ｍを求めて、該中央値Ｍよりも大きい値を正成分とし、該中央値Ｍよりも小さい値を負成分として、該負成分を上記中央値Ｍに対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形ＲＷを算出し、その後、反転波形ＲＷを積分して、該積分値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定するようにしてもよい。このようにしても、ワークＷの加工前に、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合を判定することができる。   For example, in the first and second embodiments described above, the control unit 100 adds the inverted waveform RW for each of the stress sensor groups 72, 73, and 74 to calculate the combined waveform IW, and integrates the combined waveform IW. However, the present invention is not limited to this. For example, a median value M is obtained for the stress waveform SW detected by one of the six stress sensors 70, and a value larger than the median value M is obtained. Is a positive component, a value smaller than the median value M is a negative component, the negative component is inverted with respect to the median value M, and an inverted waveform RW comprising the positive component and the inverted negative component is obtained. Then, the inverted waveform RW may be integrated, and the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 may be determined based on the integrated value. Even in this way, it is possible to determine the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 before the workpiece W is processed.

また、上述の実施形態１及び２では、コントロールユニット１００は、３組の応力センサ群７２，７３，７４毎に反転波形ＲＷを合算して合成波形ＩＷをそれぞれ算出し、該合成波形ＩＷを積分するようにしているが、これに限らず、上記合成波形ＩＷのピーク値が予め設定された基準値以上であるときに、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定するようにしてもよい。このとき、３組の応力センサ群７２，７３，７４に対応して算出される３つの合成波形ＩＷのうち、１つの合成波形ＩＷのピーク値が上記基準値以上であるときに、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定するようにしてもよいし、上記３つの合成波形ＩＷの各ピーク値が全て上記基準値以上であるときに、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合があると判定するようにしてもよい。   Further, in the first and second embodiments described above, the control unit 100 calculates the combined waveform IW by adding the inverted waveforms RW for each of the three sets of stress sensor groups 72, 73, 74, and integrates the combined waveform IW. However, the present invention is not limited to this, and when the peak value of the composite waveform IW is greater than or equal to a preset reference value, it is determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22. Also good. At this time, when the peak value of one composite waveform IW among the three composite waveforms IW calculated corresponding to the three sets of stress sensor groups 72, 73, 74 is equal to or greater than the reference value, the tool mounting portion It may be determined that there is a mounting failure of the tool 3 with respect to the tool 22, or when the peak values of the three combined waveforms IW are all equal to or greater than the reference value, the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is determined. It may be determined that there is.

さらに、上述の実施形態１及び２では、応力センサ７０は６つ配置されていたが、応力センサ７０の数は、５つ以下でもよく、７つ以上でもよい。尚、応力センサ７０が２つであって、該２つの応力センサ７０が、１組の応力センサ群を構成するように主軸２の軸心周りに２回回転対称性を有するように配置されている場合には、上記不具合判定では、積分値を合計するステップ（実施形態１のステップＳ１０８及びステップＳ１１９、並びに、実施形態２のステップＳ２０８）は省略されて、１組の応力センサ群を構成する２つの応力センサ７０の検出結果から算出された合成波形ＩＷの積分値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合が判定される。このとき、当該積分値と予め設定された閾値と比較して判定を行う場合には、該閾値は上記実施形態１及び２の閾値とは異なる値に設定される。さらに、応力センサ７０が１つである場合には、合成波形ＩＷを算出するステップ（実施形態１のステップＳ１０６及びステップＳ１１７、並びに、実施形態２のステップＳ２０６）も省略されて、当該１つの応力センサ７０の検出結果から算出された反転波形ＲＷの積分値に基づいて、工具装着部２２に対する工具３の装着不具合が判定される。尚、この場合も、当該積分値と予め設定された閾値と比較して判定を行う場合には、該閾値は上記実施形態１及び２の閾値とは異なる値に設定される。   Furthermore, in the first and second embodiments described above, six stress sensors 70 are arranged, but the number of stress sensors 70 may be five or less, or may be seven or more. There are two stress sensors 70, and the two stress sensors 70 are arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis of the main shaft 2 so as to form a set of stress sensor groups. If there is, the step of summing the integral values (step S108 and step S119 in the first embodiment and step S208 in the second embodiment) is omitted in the above-described defect determination, and a set of stress sensor groups is configured. Based on the integrated value of the combined waveform IW calculated from the detection results of the two stress sensors 70, the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is determined. At this time, when the determination is performed by comparing the integral value with a preset threshold value, the threshold value is set to a value different from the threshold values of the first and second embodiments. Further, when there is one stress sensor 70, the step of calculating the composite waveform IW (step S106 and step S117 in the first embodiment and step S206 in the second embodiment) is also omitted, and the one stress is calculated. Based on the integrated value of the inverted waveform RW calculated from the detection result of the sensor 70, the mounting failure of the tool 3 with respect to the tool mounting portion 22 is determined. Also in this case, when the determination is made by comparing the integral value with a preset threshold value, the threshold value is set to a value different from the threshold values of the first and second embodiments.

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、主軸の工具装着部に工具が取り付けられる工作機械において、工具装着部に対する工具の装着不具合を判定する際に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful when determining a mounting failure of a tool with respect to a tool mounting portion in a machine tool in which a tool is mounted on a tool mounting portion of a spindle.

１ 工作機械
２ 主軸
３ 工具
４ ケーシング（支持部材）
２１ 駆動モータ（駆動部）
２２ 工具装着部
３１ ドリル（工具本体）
３２ 工具ホルダ
４５ エアブローノズル（エア吹付手段）
４６ エア溝（エア吹付手段）
４７ エア供給路（エア吹付手段）
４８ 加圧エア供給装置（エア吹付手段）
６２ 工具交換アーム（工具脱着手段）
７０ 応力センサ（応力検出手段）
７２ 応力センサ群（応力検出手段群）
７３ 応力センサ群（応力検出手段群）
７４ 応力センサ群（応力検出手段群）
１００ コントロールユニット（装着状態判定手段）
Ｍ 中央値
ＳＷ 応力波形
ＲＷ 反転波形
ＩＷ 合成波形 1 Machine tool 2 Spindle 3 Tool 4 Casing (support member)
21 Drive motor (drive unit)
22 Tool mounting part 31 Drill (tool body)
32 Tool holder 45 Air blow nozzle (air spraying means)
46 Air groove (Air spraying means)
47 Air supply path (air spraying means)
48 Pressurized air supply device (air spraying means)
62 Tool change arm (Tool attachment / detachment means)
70 Stress sensor (stress detection means)
72 Stress sensor group (stress detection means group)
73 Stress sensor group (stress detection means group)
74 Stress sensor group (stress detection means group)
100 Control unit (equipment state judging means)
M Median SW Stress waveform RW Inverted waveform IW Composite waveform

Claims (9)

駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、
ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、
上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、
上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械であって、
上記主軸の周りに上記支持部材に配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、
上記装着状態判定手段は、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記応力検出手段で検出される応力波形に対して、該応力波形の中央値を求め、
上記応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分のみを上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形を算出し、
上記反転波形を積分して、該積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定するように構成されていることを特徴とする工作機械。 A main shaft that is rotationally driven around an axis by a drive unit;
A tool having a tool body for machining a workpiece and a tool holder attached to the spindle;
A tool mounting portion that is provided at the tip of the spindle and to which the tool is detachably mounted via the tool holder;
A machine tool comprising a support member that rotatably supports the main shaft,
Is placed on the support member around said spindle, when the spindle is rotated in a state in which the tool is attached to the tool mounting portion, and the stress detection means for detecting the stress acting on the main shaft,
A mounting state for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected by the stress detection means when the spindle rotates idly with the tool mounted on the tool mounting portion. for example further Bei and a determination means,
The wearing state determination means includes
With respect to the stress waveform detected by the stress detecting means when the spindle is idled for a predetermined time with the tool attached to the tool mounting portion, a median value of the stress waveform is obtained.
With respect to the stress waveform, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, only the negative component is inverted with respect to the median, and the positive component and Calculate the inverted waveform consisting of the inverted negative component,
A machine tool configured to integrate the inverted waveform and determine a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the integrated value . 駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、
ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、
上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、
上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械であって、
上記主軸の周りに上記支持部材に配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、
上記応力検出手段は偶数個あり、
上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、
上記装着状態判定手段は、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求め、
上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出し、
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出し、
上記合成波形を積分して、積分値を算出し、
上記応力検出手段群が１組である場合には、当該応力検出手段群の上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する一方、上記応力検出手段群が複数組である場合には、各応力検出手段群のそれぞれの積分値の合計値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定するように構成されていることを特徴とする工作機械。 A main shaft that is rotationally driven around an axis by a drive unit;
A tool having a tool body for machining a workpiece and a tool holder attached to the spindle;
A tool mounting portion that is provided at the tip of the spindle and to which the tool is detachably mounted via the tool holder;
A machine tool comprising a support member that rotatably supports the main shaft,
A stress detecting means for detecting stress acting on the main shaft when the main shaft rotates with the tool mounted on the tool mounting portion around the main shaft;
A mounting state for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected by the stress detection means when the spindle rotates idly with the tool mounted on the tool mounting portion. And a determination means.
There are an even number of stress detection means,
The even number of stress detection means is divided into one or a plurality of sets of stress detection means composed of two stress detection means,
The two stress detection means constituting the stress detection means group are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft.
The wearing state determination means includes
Each median value of each stress waveform is obtained for each stress waveform detected by each stress detection means when the spindle is idled for a predetermined time with the tool mounted on the tool mounting portion. ,
For each of the stress waveforms, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, the negative component is inverted with respect to the median, and the positive component and Calculate the inverted waveform consisting of the inverted negative component,
Calculating a composite waveform by adding the two inversion waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detection means constituting the stress detection means group;
Integrate the above composite waveform to calculate the integral value,
When the stress detection means group is one set, the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion is determined based on the integrated value of the stress detection means group, while the stress detection means group includes a plurality of sets. In such a case, the machine tool is configured to determine the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion on the basis of the total value of the integrated values of the respective stress detection means groups. 駆動部によって軸心周りに回転駆動される主軸と、A main shaft that is rotationally driven around an axis by a drive unit;
ワークを加工する工具本体と上記主軸に取り付けられる工具ホルダとを有する工具と、A tool having a tool body for machining a workpiece and a tool holder attached to the spindle;
上記主軸の先端部に設けられ、上記工具ホルダを介して上記工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、A tool mounting portion that is provided at the tip of the spindle and to which the tool is detachably mounted via the tool holder;
上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械であって、A machine tool comprising a support member that rotatably supports the main shaft,
上記主軸の周りに上記支持部材に配置され、上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で上記主軸が回転するときに、該主軸に作用する応力を検出する応力検出手段と、A stress detecting means for detecting stress acting on the main shaft when the main shaft rotates with the tool mounted on the tool mounting portion around the main shaft;
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が空回転したときの、上記応力検出手段で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定手段とをさらに備え、A mounting state for determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected by the stress detection means when the spindle rotates idly with the tool mounted on the tool mounting portion. And a determination means.
上記応力検出手段は偶数個あり、There are an even number of stress detection means,
上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、The even number of stress detection means is divided into one or a plurality of sets of stress detection means composed of two stress detection means,
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、The two stress detection means constituting the stress detection means group are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft.
上記装着状態判定手段は、The wearing state determination means includes
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転されたときに、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求め、Each median value of each stress waveform is obtained for each stress waveform detected by each stress detection means when the spindle is idled for a predetermined time with the tool mounted on the tool mounting portion. ,
上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出し、For each of the stress waveforms, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, the negative component is inverted with respect to the median, and the positive component and Calculate the inverted waveform consisting of the inverted negative component,
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出し、Calculating a composite waveform by adding the two inversion waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detection means constituting the stress detection means group;
上記合成波形のピーク値が、予め設定された基準値以上であるときに、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定するように構成されていることを特徴とする工作機械。A machine tool configured to determine that there is a mounting failure of the tool on the tool mounting portion when a peak value of the composite waveform is equal to or greater than a preset reference value. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の工作機械において、
上記工具装着部に対する上記工具の取り付け及び取り外しを行う工具着脱手段と、
上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け可能なエア吹付手段とを更に備え、
上記装着状態判定手段によって、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定されたときには、上記主軸の回転を止めた後、上記工具着脱手段によって上記工具装着部に取り付けられている工具を取り外して、上記エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け、その後、上記工具着脱手段によって、上記工具装着部から取り外された上記工具を、再び該工具装着部に取り付けるように構成されていることを特徴とする工作機械。 In the machine tool according to any one of claims 1 to 3,
Tool attaching / detaching means for attaching and detaching the tool with respect to the tool attaching portion;
An air spraying means capable of spraying air to at least one of the tool mounting part and the vicinity of the tool mounting part;
When it is determined by the mounting state determining means that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion, the tool attached to the tool mounting portion by the tool attaching / detaching means is stopped after stopping the rotation of the spindle. The air is blown to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by the air spraying means, and then the tool detached from the tool mounting portion by the tool attaching / detaching means is again used for the tool. A machine tool configured to be attached to a mounting portion. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の工作機械において、
上記応力検出手段の検出結果から算出される、上記工具の加工負荷である検出負荷に基づいて、上記工具による上記ワークの加工の制御量を制御する加工制御手段を更に備え、
上記各応力検出手段は、上記工具よる上記ワークの加工時には、検出結果を上記加工制御手段に伝達するよう構成されていることを特徴とする工作機械。 In the machine tool according to any one of claims 1 to 4,
A processing control means for controlling a control amount of processing of the workpiece by the tool based on a detection load that is a processing load of the tool calculated from a detection result of the stress detection means,
Each said stress detection means is comprised so that a detection result may be transmitted to the said process control means at the time of the process of the said workpiece | work by the said tool. 軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法であって、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、
上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、
上記装着状態判定工程は、
上記応力検出工程で検出される応力波形に対して、該応力波形の中央値を設定する中央値設定工程と、
上記応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形を算出する反転波形算出工程と、
上記反転波形算出工程で算出された上記反転波形を積分して積分値を算出する積分工程と、
を含み、
さらに上記装着状態判定工程は、上記積分工程で算出された上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定することを特徴とする、工作機械の工具の装着状態判定方法。 A machine tool comprising a main shaft that rotates around an axis, a tool mounting portion that is provided at the tip of the main shaft and that is removably attached to a tool for machining a workpiece, and a support member that rotatably supports the main shaft In the tool mounting state determination method of determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion,
A stress detection step of detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft is idled for a predetermined time in a state where the tool is attached to the tool mounting portion;
Based on the detected stress the stress detection step, seen including a determining attachment state determination step trouble mounting of the tool relative to the tool mounting part,
The wearing state determination step includes
For a stress waveform detected in the stress detection step, a median setting step for setting a median value of the stress waveform;
For the stress waveform, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, the negative component is inverted with respect to the median, and inverted with the positive component. An inverted waveform calculating step of calculating an inverted waveform consisting of the negative component
An integration step of calculating an integral value by integrating the inversion waveform calculated in the inversion waveform calculation step;
Including
Further, the mounting state determining step determines a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the integrated value calculated in the integrating step. . 軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法であって、
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、
上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、
上記工作機械は、偶数個の応力検出手段を有し、
上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、
上記応力検出工程は、上記偶数個の応力検出手段により上記主軸に作用する応力を検出する工程であり、
上記装着状態判定工程は、
上記応力検出工程において、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求める中央値設定工程と、
上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出する反転波形算出工程と、
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出する合成波形算出工程と、
上記合成波形算出工程で算出された上記合成波形を積分して、積分値を算出する積分工程と、
を含み、
さらに上記装着状態判定工程は、上記応力検出手段群が１組である場合には、当該応力検出手段群の上記積分値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する一方、上記応力検出手段群が複数組である場合には、各応力検出手段群のそれぞれの積分値の合計値に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定することを特徴とする、工作機械の工具の装着状態判定方法。 A machine tool comprising a main shaft that rotates around an axis, a tool mounting portion that is provided at the tip of the main shaft and that is removably attached to a tool for machining a workpiece, and a support member that rotatably supports the main shaft In the tool mounting state determination method of determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion,
A stress detection step of detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft is idled for a predetermined time in a state where the tool is attached to the tool mounting portion;
A mounting state determination step of determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected in the stress detection step,
The machine tool has an even number of stress detection means,
The even number of stress detection means is divided into one or a plurality of sets of stress detection means composed of two stress detection means,
The two stress detection means constituting the stress detection means group are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft.
The stress detection step is a step of detecting stress acting on the main shaft by the even number of stress detection means,
The wearing state determination step includes
In the stress detection step, for the stress waveform detected by each of the stress detection means, a median setting step for obtaining each median value of each stress waveform,
For each of the stress waveforms, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, the negative component is inverted with respect to the median, and the positive component and An inverted waveform calculation step for calculating an inverted waveform composed of the inverted negative component, and
A combined waveform calculating step of calculating a combined waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detecting means constituting the stress detecting means group;
Integrating the combined waveform calculated in the combined waveform calculating step to calculate an integrated value;
Including
Further, in the mounting state determination step, when the stress detection unit group is one set, the mounting state determination of the tool with respect to the tool mounting unit is determined based on the integrated value of the stress detection unit group. When the stress detection means group is a plurality of sets, the mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion is determined based on the total value of the integral values of each stress detection means group, A method for determining the mounting state of a tool of a machine tool. 軸心周りに回転する主軸と、上記主軸の先端部に設けられ、ワークを加工する工具が着脱可能に取り付けられる工具装着部と、上記主軸を回転可能に支持する支持部材とを備えた工作機械において、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する、工作機械の工具の装着状態判定方法であって、A machine tool comprising a main shaft that rotates around an axis, a tool mounting portion that is provided at the tip of the main shaft and that is removably attached to a tool for machining a workpiece, and a support member that rotatably supports the main shaft In the tool mounting state determination method of determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion,
上記工具装着部に上記工具が取り付けられた状態で該主軸が所定時間空回転したときの、上記主軸に作用する応力を検出する応力検出工程と、A stress detection step of detecting a stress acting on the main shaft when the main shaft is idled for a predetermined time in a state where the tool is attached to the tool mounting portion;
上記応力検出工程で検出された応力に基づいて、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合を判定する装着状態判定工程とを含み、A mounting state determination step of determining a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion based on the stress detected in the stress detection step,
上記工作機械は、偶数個の応力検出手段を有し、The machine tool has an even number of stress detection means,
上記偶数個の応力検出手段は、２つの応力検出手段からなる１組又は複数組の応力検出手段群に分けられ、The even number of stress detection means is divided into one or a plurality of sets of stress detection means composed of two stress detection means,
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段は、上記主軸の軸心方向から見て、該軸心周りに２回回転対称性を有するようにそれぞれ配置されており、The two stress detection means constituting the stress detection means group are respectively arranged so as to have two-fold rotational symmetry around the axis when viewed from the axial direction of the main shaft.
上記応力検出工程は、上記偶数個の応力検出手段により上記主軸に作用する応力を検出する工程であり、The stress detection step is a step of detecting stress acting on the main shaft by the even number of stress detection means,
上記装着状態判定工程は、The wearing state determination step includes
上記応力検出工程において、上記各応力検出手段で検出される応力波形に対して、各応力波形の各中央値をそれぞれ求める中央値設定工程と、In the stress detection step, for the stress waveform detected by each of the stress detection means, a median setting step for obtaining each median value of each stress waveform,
上記各応力波形に対して、上記中央値よりも大きい値を正成分とし、上記中央値よりも小さい値を負成分として、上記負成分を上記中央値に対して反転させて、上記正成分と反転させた上記負成分とからなる反転波形をそれぞれ算出する反転波形算出工程と、For each of the stress waveforms, a value larger than the median is set as a positive component, a value smaller than the median is set as a negative component, the negative component is inverted with respect to the median, and the positive component and An inverted waveform calculation step for calculating an inverted waveform composed of the inverted negative component, and
上記応力検出手段群を構成する２つの応力検出手段で検出された２つの応力波形に基づく２つの上記反転波形を合算して合成波形を算出する合成波形算出工程と、A combined waveform calculating step of calculating a combined waveform by adding the two inverted waveforms based on the two stress waveforms detected by the two stress detecting means constituting the stress detecting means group;
を含み、Including
さらに上記装着状態判定工程は、上記合成波形のピーク値が、予め設定された基準値以上であるときに、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定する工程であることを特徴とする、工作機械の工具の装着状態判定方法。Furthermore, the mounting state determination step is a step of determining that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion when a peak value of the composite waveform is equal to or greater than a preset reference value. A method for determining a mounting state of a tool of a machine tool. 請求項６〜８のいずれか１つに記載の工作機械の工具の装着状態判定方法において、
上記工作機械は、上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付け可能なエア吹付手段を更に備え、
上記装着状態判定工程によって、上記工具装着部に対する上記工具の装着不具合があると判定されたときには、
上記主軸の回転を止めて、上記工具装着部に取り付けられている工具を取り外す工具取外工程と、
上記工具取外工程の後、上記エア吹付手段によって上記工具装着部及び該工具装着部の近傍の少なくとも一方にエアを吹き付ける、エア吹付工程と、
上記エア吹付工程の後、上記工具取外工程で上記工具装着部から取り外された上記工具を、再び該工具装着部に取り付ける工具再装着工程と、
を実行することを特徴とする、工作機械の工具の装着状態判定方法。 In the mounting state determination method of the tool of the machine tool according to any one of claims 6 to 8,
The machine tool further includes air blowing means capable of blowing air to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion,
When it is determined by the mounting state determination step that there is a mounting failure of the tool with respect to the tool mounting portion,
A tool removal step of stopping the rotation of the spindle and removing the tool attached to the tool mounting portion;
After the tool removal step, an air blowing step of blowing air to at least one of the tool mounting portion and the vicinity of the tool mounting portion by the air blowing means;
After the air spraying step, a tool remounting step for reattaching the tool removed from the tool mounting portion in the tool removing step to the tool mounting portion;
A method for determining a mounting state of a tool of a machine tool, characterized in that
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