JP2003181747A - 工具装着状態検出装置を備えた工作機械の主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸に対する工具ホルダの装着状態を正確に
検出することができる工作機械の主軸装置を提供する。 【解決手段】 投光部４３ａと受光部４３ｂとを有する
光学式センサ４３をハウジング１１に設け、投光部４３
ａから主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ
部１９ｂの内端面３３との間に向けて投光した光線を受
光部４３ｂにより受光し、その受光結果に基づいて、主
軸１３に対する工具ホルダ１９の装着状態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具が取り付けら
れた工具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有したフラ
イス盤、マシニングセンタ等の工作機械の主軸装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】フライス盤やマシニングセンタのような
工作機械の主軸装置では、テーパシャンク部を備えた工
具ホルダに工具を取り付け、この工具ホルダのテーパシ
ャンク部を主軸の端面に設けられたテーパ状の装着孔に
挿入し、テーパシャンク部の後端に設けられたプルスタ
ッドを主軸のドローバーで主軸後方側へ引っ張ることに
よって、心合わせを行いつつ、工具ホルダを介して工具
を主軸に装着している。このような工具ホルダには、工
具ホルダを主軸に装着したときにテーパシャンク部の円
錐状外周面のみが主軸の装着孔のテーパ内周面と密着す
る１面拘束タイプ、いわゆるＢＴシャンクタイプと、工
具ホルダを主軸に装着したときにテーパシャンク部の円
錐状外周面が主軸の装着孔のテーパ内周面と密着すると
共に主軸側に位置するフランジ部の内端面（すなわち内
側のフランジ面）が主軸の端面と密着する２面拘束タイ
プ、いわゆるＨＳＫシャンクタイプとがある。

【０００３】上記のようにして工具の装着を行う際に
は、操作者の誤りや自動工具交換装置（ＡＴＣ）の誤動
作などによって、工具が取り付けられた工具ホルダが主
軸の装着孔に装着されない事態が発生することがある。
そして、工具が主軸に取り付けられていないまま、工作
機械が加工動作を続行すると、加工が行われていないの
に加工終了としてしまったり、次工程において工具に異
常な負荷をかけて工具や工作機械の主軸に損傷を与えた
りするといった問題をさらに生じさせ得る。また、工具
ホルダが主軸の装着孔に装着されていても、ドローバー
がプルスタッドを完全に把持していない場合などには、
工具の軸線と主軸の回転軸線とが不整合となって加工精
度に悪影響を与えるだけでなく、主軸の装着孔に対する
工具ホルダの把持が不十分となって工具や工作機械（特
に主軸の装着孔の内周面）に損傷を与える恐れもある。

【０００４】さらに、ＢＴシャンクタイプにおいて工具
ホルダのテーパシャンク部の外周面と主軸の装着孔のテ
ーパ面との間に切屑等の異物が存在する場合やＨＳＫシ
ャンクタイプにおいて工具ホルダのフランジ部の内端面
と主軸の端面との間に切屑等の異物が存在する場合など
も、同様に加工精度に悪影響を与え、工具や工作機械の
主軸に損傷を与える可能性がある。

【０００５】このため、特開昭６１−２７００５３号公
報及び特開平５−５０３５９号公報には、変位センサを
用いてドローバーの変位量を測定することによって、主
軸と工具ホルダとの密着状態を間接的に検出し、上記の
問題が発生することを防止するようにした工作機械の主
軸装置が開示されている。一般に、工作機械の主軸装置
においては、ドローバーが工具ホルダのプルスタッドを
正確に把持していれば、ドローバーの引き込みの際に、
工具ホルダのテーパシャンク部と主軸の装着孔のテーパ
面とが接触してドローバーは予め定められた位置で停止
する。これに対して、工具ホルダが主軸の装着孔に挿入
されていなければ、ドローバーの引き込みの際に、ドロ
ーバーは抵抗がないために過剰に引き込まれ、また、ド
ローバーが工具ホルダのプルスタッドを完全に把持して
いなかったことに起因して工具ホルダが主軸の装着孔に
十分に密着していなければ、ドローバーは上記予め定め
られた位置で停止しない。上記工作機械の主軸装置で
は、これを利用して、ドローバーの引き込み量すなわち
変位量を測定することにより、主軸の装着孔と工具ホル
ダとの密着状態を検出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
昭６１−２７００５３号公報及び特開平５−５０３５９
号公報に記載される工作機械の主軸装置は、ドローバー
の変位量を測定することにより、主軸に対する工具ホル
ダの装着状態を間接的に検出している。このため、ドロ
ーバーの移動機構の異常と工具ホルダの装着異常とを区
別することはできず、また、ドローバーの引き込みの際
にドローバーが予め定められた位置にあったとしても、
ドローバーの先端に工具ホルダが本当に把持されている
かはわからないという問題がある。

【０００７】また、工具ホルダのプルスタッドとドロー
バーとの係合状態は考慮されないので、例えばＢＴシャ
ンクタイプにおいてテーパシャンク部と主軸の装着孔の
テーパ面との間に切屑等の異物が存在する場合やＨＳＫ
シャンクタイプにおいて工具ホルダのフランジ部の内端
面と主軸の端面との間に切屑等の異物が存在する場合な
どには、工具ホルダのフランジ部の内端面と主軸の端面
とが平行とならず偏った隙間が生じ、工具の軸線と主軸
の回転軸線とが不整合となるにも関わらず、ドローバー
は予め定められた位置になり得るので、工具ホルダの装
着異常を検出することができないことがある。

【０００８】よって、本発明の目的は、上記従来技術に
存する問題を解消し、主軸に対する工具ホルダの装着状
態をより正確に検出できる工具装着状態検出装置を備え
た工作機械の主軸装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みて、主軸への工具ホルダの装着時に、主軸の端面と工
具ホルダのフランジ面との間に向けて、ハウジングに設
けられた光学式センサの投光部から光線を投光し、光学
式センサの受光部による光線の受光結果に基づいて、主
軸と工具ホルダとの密着状態を判断するようにしたもの
である。

【００１０】本発明によれば、工具が取り付けられた工
具ホルダを着脱可能に装着する主軸を有した工作機械の
主軸装置において、前記主軸を回転支持するハウジング
に設けられ、光線を投光する投光部及び被測定部を通過
した前記光線を受光する受光部で成る光学式センサと、
前記主軸への前記工具ホルダの装着時に、前記主軸の端
面と前記工具ホルダのフランジ面との間に向けて前記光
学式センサの投光部から光線を投光する制御手段と、前
記光学式センサの受光部による光線の受光結果に基づい
て、前記主軸と前記工具ホルダとの密着状態を判断する
判断手段とを具備する工具装着状態検出装置を備えた工
作機械の主軸装置が提供される。

【００１１】前記制御手段は、前記主軸への前記工具ホ
ルダの装着時に、前記主軸を回転させ、前記主軸の端面
と前記工具ホルダのフランジ面との間に向けて前記光学
式センサの投光部から光線を投光するようにしてもよ
い。

【００１２】前記判断手段は、前記光学式センサの受光
部による光線の受光結果から求められる実際の前記主軸
の端面と前記工具ホルダのフランジ面との距離と予め設
定された前記主軸の端面と前記工具ホルダのフランジ面
との距離との比較結果に基づいて、前記主軸と前記工具
ホルダとの密着状態を判断するようにしてもよい。

【００１３】本発明の工作機械の主軸装置によれば、光
学式センサの投光部と受光部との間で工具ホルダのフラ
ンジ部と主軸とが投光部から投光された光線を遮光した
かどうか、またその遮光幅に基づいて工具ホルダのフラ
ンジ部の内端面又は外端面（フランジ部において内端面
と反対側に位置する面）と主軸の端面との間の距離を直
接的に測定するので、主軸の装着孔における工具ホルダ
の有無、工具ホルダと主軸の装着孔との密着状態及び工
具ホルダと主軸との接触面への異物の噛み込みによる把
持不良といった主軸に対する工具ホルダの装着状態を正
確に検出することが可能となる。

【００１４】また、特開平１１−２５４２１２号公報に
開示の工作機械の主軸位置のように、回転部分である主
軸にセンサが取り付けられると、回転バランスに悪影響
を及ぼし、加工精度を低下させ得るが、本発明では、非
回転部分であるハウジングにセンサが取り付けられてい
るので、主軸の回転バランスに悪影響を与えることがな
い。

【００１５】さらに、光学式センサが主軸に設けられて
いる場合、加工により主軸に負荷が作用するとセンサに
損傷を与える危険性があるが、本発明の工作機械の主軸
装置では、光学式センサを非回転部分であるハウジング
に設けているので、その危険性が回避される。

【００１６】主軸を回転させつつ、工具ホルダのフラン
ジ部の内端面又は外端面と主軸の端面との間の距離を測
定すれば、単一の光学式センサのみを用いて主軸の端面
と工具ホルダのフランジ部の内端面又は外端面との間の
距離が工具ホルダの全周方向にわたって一様であるか否
かを検出することができ、例えば工具ホルダのテーパシ
ャンク部と主軸の装着孔のテーパ面との間又は工具ホル
ダのフランジ部の内端面と主軸の端面との間に切屑等の
異物を噛み込んだことによる主軸の端面と工具ホルダの
フランジ部の内端面とが平行になっていない把持不良を
も検出することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
工作機械の主軸装置の実施形態を説明する。

【００１８】図１は本発明の工具装着状態検出装置を備
えた工作機械の主軸装置の要部断面図及びブロック図で
あり、図２は図１における矢視Ａ図であり、図３は本発
明の工作機械の主軸装置において工具装着状態検出に用
いる光学式センサを示している略図であり、図４は本発
明の工具装着状態検出装置を備えた別の実施形態の工作
機械の主軸装置の要部断面図及びブロック図である。

【００１９】図１を参照すると、工作機械の主軸装置１
０では、間座１５により相互に離間して配置されている
一対の軸受１７により、主軸１３の前方部がハウジング
１１に回転可能に支持されており、主軸１３の先端部に
は工具ホルダ１９を装着するテーパ状の装着孔２１が形
成されている。また、装着孔２１の底部には収容空間２
３が形成されており、該収容空間２３から主軸１３の回
転軸線Ｏに沿って後方へ向けて中心孔２７がさらに形成
されている。後述するように、これらの装着孔２１、収
容空間２３及び中心孔２７には、主軸１３に工具ホルダ
１９を着脱自在に装着する機構が設けられている。主軸
１３の後方部も図示しない軸受により回転可能に支持さ
れていることは言うまでもない。

【００２０】図１に示されている工具ホルダ１９は、２
面拘束タイプ（いわゆるＨＳＫシャンクタイプ）であ
り、工具２９が取り付けられるシャンク部１９ａと、こ
のシャンク部１９ａに続けて設けられたフランジ部１９
ｂと、このフランジ部１９ｂに続けて設けられた円錐状
外周面を有したテーパシャンク部１９ｃとを備える。

【００２１】フランジ部１９ｂは、シャンク部１９ａよ
りも半径方向に大きい部分であり、主軸１３へ工具ホル
ダ１９を装着するときに主軸１３の端面３１と対面する
ように配置された内端面３３を有している。なお、フラ
ンジ部１９ｂは環状の内端面３３が確保できれば必ずし
もシャンク部１９ａよりも半径方向に大きくなっている
必要はない。

【００２２】テーパシャンク部１９ｃは、対応した形状
の主軸１３のテーパ状装着孔２１に挿入され、円錐状の
外周面が装着孔２１の内周面と密着するようになってい
る。また、テーパシャンク部１９ｃはその内部が中空で
あり、先端部の内周には、半径方向内側へ突出している
隆起部３５が形成され、隆起部３５の軸線方向内側に周
状傾斜面が形成されている。

【００２３】図１に示されている工具ホルダ１９は、２
面拘束タイプのものであり、工具ホルダ１９が主軸１３
に適正に装着されていれば、テーパシャンク部１９ｃの
円錐状外周面が主軸１３の装着孔２１のテーパ状の内周
面と密着すると共にフランジ部１９ｂの内端面３３が主
軸１３の端面３１と密着する。図１では工具ホルダ１９
と主軸１３とが完全に密着している状態を示している。

【００２４】図１に示されている工具ホルダ１９は実施
形態の１つであり、本発明は２面拘束タイプの工具ホル
ダ１９を装着する工作機械の主軸装置１０に対する適用
に限定されるものではない。例えば、本発明は、工具ホ
ルダ１９を主軸１３の装着孔２１に装着したときにテー
パシャンク部１９ｃの円錐状外周面のみが主軸１３の装
着孔２１の内周面と密着するＢＴシャンクタイプを装着
する工作機械の主軸装置に対しても適用可能である。

【００２５】工具ホルダ１９の着脱は主軸１３に設けら
れた工具ホルダ着脱機構により行うことができ、公知の
様々な工具ホルダ着脱機構が使用され得る。

【００２６】図１に示されている実施態様では、主軸１
３の中心孔２７内には主軸１３の回転軸線Ｏに沿って進
退自在なドローバー３７が設けられている。また、装着
孔２１及び収容空間２３には、これらにまたがるように
してチャック爪３９が配設されている。ドローバー３７
の先端部の外周の軸線方向内側に形成された周状傾斜面
がチャック爪３９の後部内周の軸線方向内側に形成され
た周状傾斜面と係合している一方、チャック爪３９の前
部外周の軸線方向内側に形成された周状傾斜面が工具ホ
ルダ１９の隆起部３５の軸線方向内側に形成された周状
傾斜面と係合しており、主軸１３の中心孔２７内のドロ
ーバー３７を後方（図中右側）へ引き込むことにより、
チャック爪３９を介して工具ホルダ１９のテーパシャン
ク部１９ｃを装着孔２１に引き込み、固定するようにな
っている。

【００２７】なお、ドローバー３７は主軸１３の中心孔
２７内に設けられた皿ばねなどの戻しばね４１によって
主軸１３の後方側へ引き込まれるように常時付勢されて
おり、工具ホルダ１９を主軸１３から着脱する際には、
作動手段（不図示）によりドローバー３７を前方へ押し
出して、チャック爪３９の前部外周に形成された周状傾
斜面と工具ホルダ１９のテーパシャンク部１９ｃの内周
に形成された周状傾斜面との係合を解除させることによ
り行う。

【００２８】このような主軸１３の工具ホルダ着脱機構
は公知のものであるので、ここではこれ以上詳細には説
明しない。

【００２９】本発明の工作機械の主軸装置１０は、主軸
１３に対する工具ホルダ１９の装着状態を検出するため
に、ハウジング１１の前端部に光学式センサ４３をさら
に備えている。

【００３０】光学式センサ４３は、図３に示されている
ように、発光ダイオード等の光源からの光を平行光線４
５へ変換するレンズを内蔵しており、この平行光線４５
を主軸１３の回転軸線Ｏと垂直方向に主軸１３の端面３
１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３と
の間に向けて投光する投光部４３ａと、投光部４３ａか
ら投光された平行光線４５を受光する複数の電荷結合型
素子（ＣＣＤ）等の受光素子を所定間隔で配列すること
により構成されている受光部４３ｂとを有しており、投
光部４３ａと受光部４３ｂとは互いに対向するように配
置されている。

【００３１】光学式センサ４３は、投光部４３ａから受
光部４３ｂに向けて投光される平行光線４５の光軸が工
具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの外周部を通過するよ
うに配置されることが好ましい。この配置により、光学
式センサ４３は、工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの
外周部における主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９の
フランジ部１９ｂの内端面３３との間の距離を測定する
こととなる。

【００３２】さらに、加工中に発生する切屑や加工部に
供給される切削液等が投光部４３ａや受光部４３ｂに付
着して汚れるのを防止するために、加工中は光学式セン
サ４３をカバー（不図示）で覆うようにしておくことが
好ましい。

【００３３】図１及び図２に示されている実施形態で
は、主軸１３の端面を検出できるようにするために、光
学式センサ４３の一部をハウジング１１の端面に埋め込
んでいる。光学式センサ４３をハウジング１１の外周部
に取り付けるようにしてもよいが、できるだけ主軸１３
の近傍に光学式センサ４３を配置するのが好ましい。

【００３４】なお、本発明の工作機械の主軸装置で用い
られる光学式センサ４３は、例えば特開平１１−２５４
２１２号公報に記載されている工作機械の主軸装置のよ
うに、回転部分である主軸１３の端面３１に埋め込まれ
ているのではなく、非回転部分であるハウジング１１に
取り付けられている。したがって、主軸１３の端面３１
と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３とが
接触する２面拘束タイプの工具ホルダ１９を使用する場
合でも、主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフラン
ジ部１９ｂの内端面３３との間の距離を測定することが
可能であり、加工により主軸１３に負荷が作用した場合
でも光学式センサ４３に損傷を与えることもない。ま
た、主軸１３は回転部分であるので、主軸１３に光学式
センサ４３を設けると主軸１３の回転バランスに悪影響
を及ぼす要因となる。そこで、本発明では、光学式セン
サ１３を非回転部分であるハウジング１１に設け、上記
の問題の発生を回避している。

【００３５】本発明の主軸装置１０を有した工作機械
は、光学式センサ４３の投光部４３ａ及び受光部４３ｂ
の動作を制御するセンサ制御手段４７と、光学式センサ
４３の受光部４３ｂの受光結果に基づいて主軸１３の端
面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３
３との間の距離を求め、主軸１３に対する工具ホルダ１
９の装着状態を判断する判断手段４９と、工作機械全体
の動作を制御するＮＣ装置５１とをさらに備えている。

【００３６】ここで、本発明の工作機械の主軸装置１０
における工具装着状態の検出方法を説明する。

【００３７】最初に、工具ホルダ１９が主軸１３に装着
されると、センサ制御手段４７は、ＮＣ装置５１からの
指令に応じて、光学式センサ４３の動作を制御して、主
軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂ
の内端面３３との間に向けて光学式センサ４３の投光部
４３ａから平行光線４５を投光させる。

【００３８】光学式センサ４３の投光部４３ａから投光
された平行光線４５のうち主軸１３及び工具ホルダ１９
のフランジ部１９ｂによって遮光されなかったものは、
主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９
ｂの内端面３３との間を通過し、受光部４３ｂによって
受光される。このとき、通過した平行光線４５を受光し
た受光素子の数又は受光素子が受光した平行光線４５の
光量に基づいた受光結果が光学式センサ４３の受光部４
３ｂからセンサ制御手段４７に送られる。なお、受光部
４３ｂが単一の受光素子から構成されており、受光素子
が受光した平行光線４５の光量に基づいた受光結果が光
学式センサ４３の受光部４３ｂからセンサ制御手段４７
に送られてもよいことはもちろんである。

【００３９】センサ制御手段４７は、受光部４３ｂの受
光結果を判断手段４９に転送する。判断手段４９は、受
光部４３ｂの受光結果に基づいて、主軸１３の端面３１
と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３との
間の距離を求め、主軸１３に対する工具ホルダ１９の装
着状態を判断する。図１に示されている実施形態では、
工具ホルダ１９は２面拘束タイプのものであり、工具ホ
ルダ１９が主軸１３の装着孔２１に適正に装着されてい
るとき、テーパシャンク部１９ｃの円錐状外周面が主軸
１３の装着孔２１のテーパ状内周面と密着すると共にフ
ランジ部１９ｂの内端面３３が主軸１３の端面３１と密
着するはずである。したがって、主軸１３の端面３１と
工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３との間
に隙間がなければ、投光部４３ａから投光された平行光
線４５は、工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂ及び主軸
１３によりすべて遮光され、受光部４３ｂでは受光され
ない、すなわち主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９の
フランジ部１９ｂの内端面３３との間の距離が０にな
る。このとき、判断手段４９は、工具ホルダ１９のフラ
ンジ部１９ｂの内端面３３及びテーパシャンク部１９ｃ
の外周面がそれぞれ主軸１３の端面３１及び装着孔２１
の内周面と密着した状態で、工具ホルダ１９が主軸１３
に装着されていると判断する。また、主軸１３の端面３
１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３と
の間に隙間があれば、受光部４３ｂで平行光線４５を受
光するため、判断手段４９は、主軸１３と工具ホルダ１
９との接触面の間に切屑等の異物等が噛み込まれている
こと等に起因して、工具ホルダ１９が主軸１３に非密着
状態で装着されていると判断する。また、工具ホルダ１
９のフランジ部１９ｂが検出されなければ、すなわち、
主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９
ｂの内端面３３との間の距離が大きすぎる時は、判断手
段４９は、工具ホルダ１９が主軸１３に装着されていな
いと判断する。

【００４０】なお、上述したように、投光部４３ａから
受光部４３ｂに向けて投光される平行光線４５の光軸が
工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの外周部を通過する
ように光学式センサ４３が配置されている場合に、主軸
１３を回転させつつ、光学式センサ４３による測定を行
えば、主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ
部１９ｂの内端面３３との間の距離を工具ホルダ１９の
フランジ部１９ｂの全周方向にわたって測定することが
できるようになり、主軸１３の端面３１と工具ホルダ１
９のフランジ部１９ｂの内端面３３との間の距離の周方
向変化を検出することが可能となる。したがって、主軸
１３と工具ホルダ１９の接触面の間に切屑等の異物が噛
み込んだことなどに起因して、主軸１３の端面３１と工
具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３との間の
何れかの部分に隙間が生じればこれを検出することが
き、主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部
１９ｂの内端面３３とが平行になっていない状態を検出
することが可能となる。

【００４１】判断手段４９は、主軸１３に対する工具ホ
ルダ１９の装着状態を判断すると、その判断結果をＮＣ
装置５１に送る。判断結果を受け取ったＮＣ装置５１
は、工具ホルダ１９が主軸１３に密着した状態で装着さ
れている場合には工具ホルダ１９が主軸１３に適正に装
着されていると見なして、主軸１３の駆動モータ（不図
示）を駆動し、主軸１３を回転させ、工具２９によるワ
ーク（不図示）の加工を開始させる。一方、工具ホルダ
１９が主軸１３に非密着状態で装着されている場合又は
工具ホルダ１９が主軸１３に未装着の場合には、ＮＣ装
置５１は、工具ホルダ１９が主軸１３に適正に装着され
ていないと見なして、主軸１３の駆動モータを停止また
は駆動させない。この場合には、警報を鳴らして操作者
に異常を知らせるようにすることが好ましい。また、Ｎ
Ｃ装置５１が工具交換装置に再度工具交換命令を出し
て、工具２９を適正に装着させ直してもよい。

【００４２】ここでは、２面拘束タイプの工具ホルダを
装着する工作機械の主軸装置１０を例にして、本発明を
説明したが、本発明は、工具ホルダ１９を主軸１３に装
着したときにテーパシャンク部１９ｃの円錐状外周面の
みが主軸１３の装着孔２１の内周面と密着する１面拘束
タイプに対して適用することも可能である。

【００４３】図４に示した工作機械の主軸装置１００で
は、主軸１１３の前方が軸受１１７により、ハウジング
１１１の後方が図示されない軸受によりそれぞれハウジ
ング１１１に回転支持されている。主軸１１３の先端部
には工具ホルダ１１９を装着するテーパ状の装着孔１２
１が形成されている。また、装着孔１２１の底部には収
容空間１２３が形成され、収容空間１２３から主軸１１
３の後方に向けて中心孔１２７が形成されている。収容
空間１２３及び中心孔１２７の内部には、ドローバー１
３７、皿ばね等の戻しばね１４１、コレット１３９が設
けられ、これらの動作により主軸１１３に工具ホルダ１
１９を着脱自在に装着する。すなわち戻しばね１４１の
主軸１１３の後方への弾性付勢力でドローバー１３７が
主軸１１３の後方に移動することにより、ドローバー１
３７先端のコレット１３９が閉じ、工具ホルダ１１９の
プルスタッド１１９ｄを把持し、主軸１１３に工具ホル
ダ１１９がクランプされる。また、戻しばね１４１の弾
性付勢力に抗してドローバー１３７を主軸１１３の前方
に押し込むことにより、コレット１３９が開き、主軸１
１３から工具ホルダ１１９をアンクランプする。

【００４４】図４に示されている工具ホルダ１１９は、
１面拘束タイプ（いわゆるＢＴシャンクタイプ）であ
り、工具２９が取り付けられるシャンク部１１９ａと、
シャンク部１１９ａに続けて設けられたフランジ部１１
９ｂと、フランジ部１１９ｂに続けて設けられた円錐状
外周面を有したテーパシャンク部１１９ｃとを備える。
よって、主軸１１３の装着孔１２１に工具ホルダ１１９
が適正に装着された場合には、テーパシャンク１１９ｃ
の円錐状外周面が主軸１１３の装着孔１２１のテーパ状
内周面と密着する。ここからは、１面拘束タイプの工具
ホルダ１１９を主軸１１３に装着する際に、本発明を適
用した場合を説明する。

【００４５】この場合には、工具ホルダ１９が主軸１３
の装着孔２１に適正に装着されているとき、テーパシャ
ンク部１９ｃの円錐状外周面が主軸１３の装着孔２１の
テーパ状内周面と密着し、フランジ部１９ｂの内端面３
３は主軸１３の端面３１と所定の距離を隔てて対面する
はずである。したがって、判断手段４９は、主軸１３の
端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面
３３との間の隙間が所定の距離と等しければ、工具ホル
ダ１９のテーパシャンク部１９ｂの外周面が主軸１３の
装着孔２１の内周面と密着した状態で工具ホルダ１９が
主軸１３に適正に装着されていると判断する。また、判
断手段４９は、主軸１３の端面３１と工具ホルダ１９の
フランジ部１９ｂの内端面３３との間の隙間が所定の距
離よりも大きければ、主軸１３と工具ホルダ１９との接
触面の間に切屑等の異物が噛み込まれていること等に起
因して、工具ホルダ１９が主軸１３に適正に装着されて
いないと判断する。ここで、主軸１３の端面３１と工具
ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３との所定の
距離は、ＮＣ装置５１や判断手段４９にあらかじめ記憶
しておくのが好ましい。

【００４６】上記においては、主軸１３の端面３１と工
具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの内端面３３との間の
距離を測定することにより、主軸１３に対する工具ホル
ダ１９の装着状態を検出している。しかしながら、主軸
１３の端面３１と工具ホルダ１９のフランジ部１９ｂの
外端面３４、すなわちフランジ部１９ｂにおいて内端面
３３と反対側に位置する面との間の距離を測定すること
により、主軸１３に対する工具ホルダ１９の装着状態を
検出することも可能である。

【００４７】ここでは、主軸に工具ホルダが装着される
場合を例に本発明を説明したが、旋盤のように、回転し
ない刃物台に工具ホルダが装着される場合でも、刃物台
に光学式センサを設ければ、旋盤であっても本発明を適
用することは可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ハウジングに設
けた光学式センサにより、主軸の端面と工具ホルダのフ
ランジ部の内端面との間の距離を測定し、主軸に対する
工具ホルダの装着状態を直接的に検出するので、ドロー
バーの変位量に基づいて間接的に主軸と工具ホルダとの
装着状態を検出する従来技術の工作機械の主軸装置と比
較してより正確に主軸に対する工具ホルダの装着状態を
検出することが可能となる。そして、１面拘束タイプま
たは２面拘束タイプという工具ホルダの形式にかかわら
ず、主軸と工具ホルダとの装着状態を正確に行うことが
できる。また、光学式センサが非回転部分であるハウジ
ングに設けられているので、主軸の回転バランスに悪影
響を与えることもない。また、加工中に主軸に負荷が作
用してもセンサが損傷を受けることはなく、センサが加
工による発熱の影響を受けることも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具装着状態を検出装置を備えた工作
機械の主軸装置の要部断面図及びブロック図である。

【図２】図１における矢視Ａ図である。

【図３】本発明の工作機械の主軸装置において工具装着
状態検出に用いる光学式センサを示している略図であ
る。

【図４】本発明の工具装着状態検出装置を備えた別の実
施形態の要部断面図及びブロック図である。

【符号の説明】

１０、１００…主軸装置 １１、１１１…ハウジング １３、１１３…主軸 １９、１１９…工具ホルダ １９ｂ、１１９ｂ…フランジ部 ２９…工具 ３１…端面 ３３…内端面 ３４…外端面 ４３…光学式センサ ４３ａ…投光部 ４３ｂ…受光部 ４７…センサ制御装置 ４９…判断手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具が取り付けられた工具ホルダを着脱
   可能に装着する主軸を有した工作機械の主軸装置におい
   て、 前記主軸を回転支持するハウジングに設けられ、光線を
   投光する投光部及び被測定部を通過した前記光線を受光
   する受光部で成る光学式センサと、 前記主軸への前記工具ホルダの装着時に、前記主軸の端
   面と前記工具ホルダのフランジ面との間に向けて前記光
   学式センサの投光部から光線を投光する制御手段と、 前記光学式センサの受光部による光線の受光結果に基づ
   いて、前記主軸と前記工具ホルダとの密着状態を判断す
   る判断手段と、 を具備することを特徴とした工具装着状態検出装置を備
   えた工作機械の主軸装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記主軸への前記工具
   ホルダの装着時に、前記主軸を回転させ、前記主軸の端
   面と前記工具ホルダのフランジ面との間に向けて前記光
   学式センサの投光部から光線を投光する請求項１に記載
   の工具装着状態検出装置を備えた工作機械の主軸装置。
3. 【請求項３】 前記判断手段は、前記光学式センサの受
   光部による光線の受光結果から求められる実際の前記主
   軸の端面と前記工具ホルダのフランジ面との距離と予め
   設定された前記主軸の端面と前記工具ホルダのフランジ
   面との距離との比較結果に基づいて、前記主軸と前記工
   具ホルダとの密着状態を判断する請求項１または２に記
   載の工具装着状態検出装置を備えた工作機械の主軸装
   置。