JP2003260638A - 工作機械のツールクランプ異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で検出の信頼性が高く、耐久性に
優れた工作機械のツールクランプ異常検知装置を提供す
る。 【解決手段】 主軸１０４の先端に開口するテーパ孔
１０５に工具ホルダ１２０を引き込み、テーパ孔１０５
にテーパ部１２１を密着させてクランプする工作機械の
ツールクランプ異常検知装置であって、テーパ孔１０５
の内周面にエア噴出口４ａが開口すると共に外周面１０
４ａにエア供給口４ｂが開口するエア通路孔４と、先端
１１ａがエア供給口４ｂに接続してエア供給源２からの
密着確認用エアをエア通路孔４に供給するエア通路５、
３６と、密着確認用エアのエア圧力を検出する圧力検出
装置１０とを備え、圧力検出装置１０によるエア圧力の
検出により工具ホルダ１２９の装着確認を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のツール
クランプ異常検知装置に関し、特に工具ホルダが主軸に
確実に装着しているか否かを確認するツールクランプ異
常検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンター等の工作機械の主軸
装置は、例えば図５に要部断面図を示すように、主軸装
置１０１のハウジング１０２に、電動機等によって回転
駆動される主軸１０４が複数のベアリング１０３を介し
て回動自在に支持されている。主軸１０４の先端部に、
工具を保持する工具ホルダ１２０を装着するテーパ孔１
０５が開口して形成されており、このテーパ孔１０５に
連続して同軸心上にテーパ状のカム面１０７及び小径の
剛球転動孔１０８が連続形成され、かつ皿バネ装着孔１
０９を備えた貫通孔１０６が穿設されている。貫通孔１
０６にはドロバー１１０が軸方向摺動自在に挿通され、
かつ皿バネ１１１によりクランプ方向となる後方に付勢
されている。このドロバー１１０をアンクランプ方向と
なる前方に押動するアンクランプシリンダ（図示せず）
がハウジング１０２の後部に配設されている。

【０００３】ドロバー１１０の先端にツールクランパー
１１５の後端が結合されている。このツールクランパー
１１５は先端部分にプルスタッド挿入孔１１６が穿設さ
れた中空状であって、先端部分に放射状に複数の剛球保
持孔（図示せず）が形成され、各剛球保持孔に各々剛球
１１８が半径方向に移動可能に組み込んである。ドロバ
ー１１０の軸方向の移動によってカム面１０７及び剛球
転動孔１０８と協働して工具ホルダ１２０のテーパ部１
２１の後部に突設されたプルスタッド１２２をクランプ
及びアンクランプする。

【０００４】即ち、図５（ａ）に示すクランプ状態にお
いて、アンクランプシリンダによってドロバー１１０を
皿バネ１１１に抗して主軸１０４の先端方向に押動して
ツールクランパー１１５を移動させることによって、各
剛球保持孔に保持された各剛球１１８は剛球転動孔１０
８からカム面１０７側に移動し、かつプルスタッド挿入
孔１１６内から退避自在にして工具ホルダ１２０を図５
（ｂ）に示すようにアンクランプする。

【０００５】この工具ホルダ１２０は、図示しない工具
交換装置により主軸１０４のテーパ孔１０５から取り出
されて他の工具ホルダ１２０と交換し、交換された工具
ホルダ１２０のテーパ部１２１をテーパ孔１０５から挿
入してプルスタッド１２２をツールクランパー１１５の
プルスタッド挿入孔１１６内に嵌入した状態でアンクラ
ンプシリンダによる押動付勢を解除する。この解除によ
りドロバー１１０が皿バネ１１１により付勢されてツー
ルクランパー１１５が引き込まれながら剛球１１６がカ
ム面１０７上から剛球転動孔１０８側に移動し、移動す
る各剛球１１６を介してプルスタッド１２２を引き込み
ながらクランプし、テーパ孔１０５の内周面に工具ホル
ダ１２０のテーパ部１２１が密接する。

【０００６】しかし、主軸１０４のテーパ孔１０５と工
具ホルダ１２０のテーパ部１２１との間に切粉等の異物
の侵入するかみ込みや、工具交換装置による工具ホルダ
１２０の挿入不良が発生すると工具ホルダ１２０の装着
不良を招き、加工精度の低下が発生する要因となる。

【０００７】この工具ホルダ１２０の装着不良を未然に
回避するために、工具ホルダが主軸に確実に装着してい
るか否かを確認する種々のツールクランプ異常検知装置
が提案されている。

【０００８】例えば、特開平１０−２２５８４５号公報
に開示されるツールクランプ異常検知装置は、ドロバー
に軸心を通るエア通路を形成と共に、主軸の先端部分に
一端がドロバーに形成されたエア通路の端部に対向して
開口し、他端がテーパ孔の内周面にエア吹出口が開口す
るエア通路を形成する一方、ドロバーに形成されたエア
通路の他端をロータリージョイント及び圧力検出装置を
介してエア供給源に接続している。

【０００９】そして、主軸のテーパ孔に工具ホルダを装
着する際、エア供給源からの密着確認用エアをロータリ
ージョイント及び各エア通路を介してエア噴出口からテ
ーパ孔に噴出させた状態で、工具ホルダがツールクラン
パーによって引き込まれてクランプされる。テーパ孔に
テーパ部が密着するとエア噴出口から密着確認用エアが
吹き出すことができなくなりエア通路内のエア圧力が上
昇し、予め設定されたエア圧力が圧力検出装置により検
出されてテーパ孔とテーパ部の密着が確認され、工具ホ
ルダが主軸に確実に装着していることが確認できる。

【００１０】一方、テーパ孔とテーパ部の間に切粉等が
侵入して工具ホルダの装着不良が発生した場合には、密
着確認用エアがテーパ孔とテーパ部の隙間から漏れるの
で圧力検出装置による所定のエア圧力が検出されず、工
具ホルダの装着不良が確認できる。

【００１１】また、特開平１０−８０８４１号公報によ
って、工具ホルダが装着されるドロバーのストロークを
近接スイッチによって検出して、テーパ孔とテーパ部の
密着状態を確認するツールクランプ異常検知装置が提案
されている。

【００１２】更に、特開平１１−１１４７０７号公報に
よって、非回転部材であるハウジングに設けた振動セン
サで、工具ホルダが装着された主軸の回転時の振動を測
定して工具ホルダの装着不良を検知するツールクランプ
異常検知装置が提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平１０−２２
５８４５号公報によると、エア供給源からドロバー及び
主軸に形成されたエア通路を介してテーパ孔の内周面に
密着確認用エアを供給し、このエア圧力を圧力検出装置
で検出することによってテーパ孔とテーパ部の密接が確
認でき、工具ホルダが主軸に確実に装着しているか否か
を確認することができる。

【００１４】しかし、テーパ孔に開口するエア噴出口か
ら圧力検出装置までのエア流路が長く、かつ折曲する複
雑な形状であることから圧力検出装置によるエア圧力検
知の応答性が悪く、また、ドロバー及び主軸にエア通路
が長く複雑な形状に形成され、かつロータリージョイン
ト等を用いることから構造が複雑になり製造コストの増
大を招くことが懸念される。また、高速回転の影響を受
けるロータリージョイントを使用することから経時劣化
を招き耐久性が低下する。

【００１５】また、特開平１０−８０８４１号公報によ
ると、ドロバーのストロークを近接スイッチによって検
出することによって、テーパ孔とテーパ部の密着状態を
確認することができるものの、テーパ孔とテーパ部の密
接をドロバーのストロークの移動を検出して間接的に検
知することから、検知信頼性が低く、かつドロバーのス
トロークが固定されてツールクランパーのストローク調
整が困難で円滑なクランプ作動に影響を及ぼすおそれが
ある。

【００１６】更に、特開平１１−１１４７０７号公報に
よると、ハウジングに設けた振動センサによって工具ホ
ルダが装着された主軸の回転時の振動を測定して工具ホ
ルダの装着状態を検知することから、テーパ孔とテーパ
部の密接が間接的な検知であり、かつ回転時の主軸のガ
タ等による振動等が影響して検知の信頼性が低い。

【００１７】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
第１の目的は、簡素な構成で検出の信頼性が高い工作機
械のツールクランプ異常検知装置を提供することにあ
る。

【００１８】更に、本発明の第２の目的は、簡素な構成
で検出の信頼性が高く、更に耐久性に優れた工作機械の
ツールクランプ異常検知装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
る請求項１に記載の工作機械のツールクランプ異常検知
装置の発明は、ハウジングに回転自在に支持された主軸
の先端に開口するテーパ孔に工具ホルダを引き込み、上
記テーパ孔に上記工具ホルダのテーパ部を密着させてク
ランプする工作機械のツールクランプ異常検知装置にお
いて、上記テーパ孔の内周面にエア噴出口が開口すると
共に外周面にエア供給口が開口する上記主軸に穿設され
たエア通路孔と、先端が上記エア供給口に接続してエア
供給源からの密着確認用エアを上記エア通路孔に供給す
るエア通路と、エア通路内の密着確認用エアのエア圧力
を検出する圧力検出手段とを備え、上記圧力検出手段に
よる密着確認用エアのエア圧力の検出により上記テーパ
孔とテーパ部の密着確認を行うことを特徴とする。

【００２０】請求項１の発明によると、主軸のテーパ孔
の内周面にエア噴出口が開口し外周面にエア供給口が開
口するエア通路孔を主軸に穿設し、エア供給口に先端が
接続するエア通路を介してエア供給源からの密着確認用
エアを供給すると共に、密着確認用エアのエア圧力を圧
力検出手段によって検出し、そのエア圧力の検出により
テーパ孔とテーパ部の密着確認を行うことから、テーパ
孔とテーパ部の密着がエア圧力検出によって直接的に確
認でき、かつエア噴出口とエア圧力を検知する圧力検出
手段の間のエア流路が短く、かつ急激な折曲部分がなく
優れたエア圧力検知の応答性が確保でき、工具ホルダが
主軸に確実に装着しているか否かが高信頼性を確保しつ
つ、迅速に確認することができる。

【００２１】また、従来のように主軸やドロバー等に長
くかつ複雑な形状のエア通路を形成する必要がなくなり
構造の簡素化が図られ、製造コスト及びランニングコス
トの低減が期待できる。

【００２２】上記第２の目的を達成する請求項２に記載
の工作機械のツールクランプ異常検知装置の発明は、ハ
ウジングに回転自在に支持された主軸の先端に開口する
テーパ孔に工具ホルダを引き込み、上記テーパ孔に上記
工具ホルダのテーパ部を密着させてクランプする工作機
械のツールクランプ異常検知装置において、上記テーパ
孔の内周面にエア噴出口が開口すると共に外周面にエア
供給口が開口する上記主軸に穿設されたエア通路孔と、
先端にエア吹出口及び他端にエア導入口が開口するエア
通路が穿設されたエア通路部材及び、該エア通路部材を
上記先端が上記主軸の外周面に当接してエア吹出口がエ
ア供給口と接続する接続位置と上記外周面から離れる退
避位置に移動自在に保持するホルダを有するアクチュエ
ータと、エア供給源からエア制御弁を介して供給される
密着確認用エアを上記エア通路部材のエア導入口に導く
エア通路と、該エア通路内の密着確認用エアのエア圧力
を検出する圧力検出手段とを備え、上記エア通路部材を
接続位置に移動してエア吹出口とエア供給口を接続し、
かつエア供給源からの密着確認用エアを供給すると共
に、上記圧力検出手段による密着確認用エアのエア圧力
検出により上記テーパ孔とテーパ部の密着確認を行うこ
とを特徴とする。

【００２３】請求項２の発明によると、テーパ孔にエア
噴出口が開口し外周面にエア供給口が開口するエア通路
孔を主軸に穿設し、エア供給源からの密着確認用エアを
エア制御弁及び圧力検出手段を介してアクチュエータに
供給し、アクチュエータに設けられたエア通路部材の先
端を主軸のエア供給口に接続して主軸のエア通路に供給
してエア噴出口からテーパ孔に供給し、このエア圧力を
圧力検出手段によって検出することによってテーパ孔と
テーパ部の密着確認を直接的に行え、かつエア噴出口と
圧力検出手段の間のエア流通距離が極めて短く設定でき
ると共に急激な折曲部分がなく優れたエア圧力検知の応
答性が確保でき、信頼性を確保しつつ迅速にテーパ孔と
テーパ部の密着確認をすることができる。

【００２４】また、主軸が回転するワーク加工時等に
は、エア通路部材の先端が主軸の外周面から離れること
によって、高速回転する主軸の影響を受けることなく耐
久性の向上が得られる。また、従来のように主軸やドロ
バーに長くかつ複雑な形状のエア通路の形成及びロータ
リージョイント等が不要になり構造の簡素化が図られ、
製造コスト及びランニングコストの低減が期待できる。

【００２５】請求項３に記載の発明は、請求項２の工作
機械のツールクランプ異常検知装置において、上記アク
チュエータは、上記エア通路部材を退避位置に付勢する
付勢手段と、作動油供給源からの油制御弁を介して供給
される作動油によって上記エア通路部材を上記付勢手段
に抗して接続位置に移動させるエア通路部材とホルダに
よって形成された油圧作動室とを備えたことを特徴とす
る。

【００２６】請求項３の発明によると、エア通路部材を
退避位置に付勢する付勢手段、及び作動油供給源からの
油制御弁を介して供給される作動油によってエア通路部
材を付勢手段に抗して接続位置に移動させる油圧作動室
とを備えることから、油圧制御弁の切り換えによって油
圧作動室に供給することによってエア通路部材を付勢手
段に抗して接続位置に移動させ、かつ油圧制御弁を切り
換えて油圧作動室内の作動油を排出することにより付勢
手段の付勢力によってエア通路部材が退避位置に移動す
る。よって、エア通路部材の移動を油圧制御弁の制御の
みによって行え、かつホルダとエア通路部材自体によっ
て油圧作動室が形成されることから、構成の簡素化及び
構成部材の増加が抑制できる。

【００２７】請求項４に記載の発明は、請求項３の工作
機械のツールクランプ異常検知装置上記テーパ孔への工
具ホルダ引き込み開始に連動して上記エア制御弁を開い
てエア供給源から密着確認用エアをエア通路に供給する
と共に油制御弁を切り換えて上記油圧室に作動油を供給
し、かつ上記圧力検出手段の予め設定されたエア圧力の
検知に従って上記エア制御弁を閉じると共に上記油制御
弁を切り換えて油圧室の作動油を排出することを特徴と
する。

【００２８】請求項４の発明によると、テーパ孔への工
具ホルダ引き込み開始に連動してエア制御弁を開いてエ
ア供給源から密着確認用エアをエア通路に供給すると共
に油制御弁を切り換えて油圧室に作動油を供給すること
によって、エア通路部材のエア吹出口から密着確認用エ
アが吹き出され、かつエア通路部材が接続位置に移動し
てテーパ孔に開口するエア噴出口に密着確認用エアが供
給される一方、圧力検出手段が予め設定されたエア圧力
の検知に従ってエア制御弁を閉じると共に油制御弁を切
り換えて油圧室の作動油を排出することによって付勢手
段によりエア通路部材が退避位置に移動し、かつ密着確
認用エアの供給を停止させることによってテーパ孔とテ
ーパ部の密着確認が効率的に行える。

【００２９】請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の
いずれかの工作機械のツールクランプ異常検知装置にお
いて、上記エア通路部材の先端に上記エア吹出口に連続
する管状のシール部材が配設され、上記接続位置におい
てシール部材を介してエア吹出口が上記主軸の外周面に
開口するエア供給口と接続することを特徴とする。

【００３０】請求項５の発明によると、エア通路部材に
先端にシール部材を配設することによって、接続位置に
おけるエア通路部材のエア吹出口と主軸の外周面に開口
するエア供給口が確実に接続され、エア圧力検知の応答
性が確保でき、かつ工具ホルダが主軸に確実に装着して
いるか否かの検出の信頼性が確保できる。

【００３１】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の工作機械のツールクランプ異常検知装
置において、上記圧力検出手段の予め設定されたエア圧
力の検知に基づいて報知手段を作動させることを特徴と
する。

【００３２】請求項６の発明によると、圧力検出手段の
予め設定されたエア圧力の検知に基づいて報知手段を作
動させることによって、作業者が容易に主軸のテーパ孔
と工具ホルダのテーパ部の密着確認ができ、主軸のテー
パ孔への工具ツールの装着の異常が確認できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明による工作機械のツールク
ランプ異常検知装置の実施の形態を図１乃至図４を参照
して説明する。なお、図１乃至図４において上記図５と
対応する部分に同一符号を付することで該部の説明を省
略する。

【００３４】図１は、本実施の形態によるツールクラン
プ異常検知装置１の概要を示す説明図、図２は図１のＩ
−Ｉ線断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図４
は図１のＡ部拡大図である。

【００３５】ツールクランプ異常検知装置１は、エア供
給源２から供給される密着確認用エアをエア制御弁３及
び圧力検出手段である圧力検出装置１０を介してアクチ
ュエータ２０から工具ホルダ１２０が装着される主軸１
０４のテーパ孔１０５に供給し、その際のエア圧力を圧
力検出装置１０によって検知して工具ホルダ１２０が主
軸１０４に確実に装着しているか否かを確認するもので
ある。

【００３６】主軸装置１０１の主軸１０４は、予め設定
された工具ホルダ装着位置に回転停止保持可能であっ
て、主軸１０４の先端部には、テーパ孔１０５の内周面
にエア噴出口４ａが開口し、かつ外周面１０４ａにエア
供給口４ｂが開口する直線状のエア通路孔４が穿設され
ている。

【００３７】図１に示すように、主軸１０４の先端上方
に、主軸装置１０１の非回転部材であるハウジング１０
２に略水平に突設された板状の基部６ａ、及びこの基部
６ａの先端に上下方向に延在して設けられた板状のアク
チュエータ取付部６ｂからなる略Ｔ字状の取付ブラケッ
ト６を介して圧力検出装置１０及びアクチュエータ２０
が取り付け支持されている。

【００３８】取付ブラケット６の基部６ａに取り付けら
れた圧力検出装置１０は、エア制御弁３に一端が連通す
るエア通路５が接続されるエア供給ポート１１、及びア
クチュエータ２０に連通する可撓性を有するチューブに
よって形成されたエア通路９が接続する検出ポート１２
を有している。この圧力検出装置１０は、エア供給ポー
ト１１と検出ポート１２の間におけるエア通路内のエア
圧力が上昇し、テーパ孔１０５の内周面とテーパ部１２
１の密着を確認するために予め設定された所定のエア圧
力が検出されると、接点が閉じて密着信号を出力して報
知手段１５を作動させる。この報知手段１５は例えば操
作盤に設置された作動灯の点灯やブザー等によって形成
される。

【００３９】アクチュエータ２０は、取付ブラケット６
のアクチュエータ取付部６ｂに支持されたホルダ２１を
有している。ホルダ２１には、主軸１０４が工具ホルダ
装着位置に回転停止した状態における主軸１０４の先端
部に穿設されたエア通路４と同軸心上で、主軸１０４の
半径方向に延在する貫通孔２２が穿設されている。この
貫通孔２２は、主軸１０４の遠方側から順に小径部２
３、小径部２３より若干大径の油供給部２４、油供給部
２４に段部２５を介して連続形成して大径部２６が連続
形成され、かつ大径部２６の端部が主軸１０４の外周面
１０４ａと対向して開口している。

【００４０】ホルダ２１の貫通孔２２にエア通路部材３
０が摺動自在に挿通されている。エア通路部材３０は、
貫通孔２２の小径部２３に摺動可能に嵌挿して先端３１
ａが大径部２６の端部から突出するシャフト３１、及び
このシャフト３１の略中央部外周に同心状の円板状に突
設されて外周が大径部２６に摺接可能な一対のフランジ
３２及び３３を有している。これら大径部２６と段部２
５とフランジ３２とシャフト３１によって略リング状の
油圧作動室３５を形成している。

【００４１】更に、シャフト３１の軸心に沿って先端３
１ａにエア吹出口３６ａが開口し他端となる基端３１ｂ
にエア導入口３６ｂが開口するエア通路３６が穿設さ
れ、エア導入口３６ｂはエア通路９を介在して圧力検出
装置１０の検出ポート１２に接続されるている。エア吹
出口３６ａには、先端がシャフト３１の先端３１ａから
突出するゴム等の弾性部材によって管状に形成されたシ
ール部材３７が接続されている。

【００４２】ホルダ２１の大径部２６の端部は、シャフ
ト３１が摺動自在に貫通する挿通孔３８ａが開口する蓋
部材３８によって塞閉され、蓋部材３８とフランジ３３
の間に弾装されたスプリング３９によってフランジ３２
が段部２５に接近乃至当接する方向に付勢されている。

【００４３】また、油供給部２４は、油供給路２７及び
油制御弁２８を介在してオイルポンプ等の作動油供給源
２９に接続されている。なお、ホルダ２１の小径部２３
に形成されたシール溝２３ａ、２３ｂに小径部２３とシ
ャフト３１の間を摺動可能にシールするオイルシール４
１、Ｏリング４２が各々装着され、フランジ３２と３３
の間にシャフト３１と大径部２６の間を摺動可能にシー
ルするパッキン４３が装着されている。

【００４４】このように構成されたアクチュエータ２０
は、主軸１０４が工具ホルダ装着位置に回転停止した状
態で、油圧作動室３５へ作動油を供給すると、スプリン
グ３９の付勢力に抗してエア通路部材３０がホルダ２１
から押動されてシャフト３１の先端３１ａに配設された
シール部材３７が主軸１０４の外周面１０４ａに密接し
てエア供給口４ｂにエア吹出口３６ａが連通する接続位
置に移動する一方、油圧作動室３５の作動油を排出する
とスプリング３９の付勢力によってフランジ３２が段部
２５に当接する退避位置までエア通路部材３０が押動さ
れて、シャフト３１の先端３１ａに設けられたシール部
材３７が主軸１０４の外周面１０４ａから離れるように
作動する。

【００４５】よって、エア通路部材３０の接続位置と退
避位置の間の移動が油圧制御弁２８の制御のみによって
行え、また、ホルダ２１及びエア通路部材３０それ自体
によって油圧作動室３５が形成されて、アクチュエータ
２０の構成簡素化が可能で、構成部材の増加が抑制でき
ると共に、アクチュエータ２０がコンパクトに構成でき
る。

【００４６】次に、作用について説明する。ワークの加
工が終了すると主軸１０４が予め設定された工具ホルダ
装着位置に停止し、主軸１０４の外周面１０４ａに開口
するエア通路４のエア供給口４ｂが、アクチュエータ２
０のエア通路部材３０のシャフト３１の先端３１ａに設
けられたシール部材３７と対向する。

【００４７】主軸１０４が工具装着位置に保持された状
態で、アンクランプシリンダによってドロバー１１０を
主軸１０４をアンクランプ方向に押動してツールクラン
パー１１５を移動させて工具ホルダ１２０をアンクラン
プ状態にし、図示しない工具交換装置により主軸１０４
のテーパ孔１０５から取り出し、交換すべき他の工具ホ
ルダ１２０と交換し、交換された工具ホルダ１２０のテ
ーパ部１２１をテーパ孔１０５から挿入し、かつプルス
タッド１２２をツールクランパー１１５のプルスタッド
挿入孔１１６に挿入する。

【００４８】そして、アンクランプシリンダによるドロ
バー１１０の押動付勢を解除する。このアンクランプシ
リンダによるドロバー１１０の押動解除開始と同期して
油制御弁２８を切り換えて作動油供給源２９からの作動
油を油供給路２７を介してアクチュエータ２０の油圧作
動室３５に供給し、スプリング３９に抗してプランジャ
３２をホルダ２１から押し出し、シャフト３１の先端３
１ａに配設されたシール部材３７を主軸１０４の外周面
１０４ａに圧接してシャフト３１に穿設されたエア通路
３６のエア吹出口３６ａと主軸１０４に穿設されたエア
通路４のエア供給口４ｂを連通させる。

【００４９】また、このアンクランプシリンダによるド
ロバー１１０の押動解除開始と同期して、即ちテーパ孔
１０５への工具ホルダ１２０の引き込み開始に連動して
エア制御弁３を開いてエア供給源２からの密着確認用エ
アを、エア通路５、圧力検出装置１０、エア通路９及び
シャフト３１に穿孔されたエア通路３６を経てシャフト
３１の先端３１ａに配設された管状のシール部材３７の
孔３７ａから噴出させ、主軸１０４のエア通路孔４を介
してエア噴出口４ａからテーパ孔１０５と工具ホルダ１
２０のテーパ部１２１との隙間に密着確認用エアを噴出
させる。

【００５０】一方、アンクランプシリンダによる押動が
解除されたドロバー１１０は、皿バネ１１１の付勢によ
りアンクランプシリンダを縮小させると共にクランプ方
向に移動し、ツールクランパー１１５が引き込まれなが
ら剛球１１６をカム面１０７上から剛球転動孔１０８側
に移動し、各剛球１１６を介してプルスタッド１２２を
引き込みながらクランプし、テーパ孔１０５に工具ホル
ダ１２０のテーパ部１２１を密接させる。

【００５１】テーパ孔１０５の内周面にテーパ部１２１
の外周面が密着すると、エア噴出口４ａから吹き出して
いた密着確認用エアが吹き出すことができなくなり、エ
ア通路内のエア圧力が上昇し、圧力検出装置１０によっ
て予め設定された所定のエア圧力を検出すると、その接
点が閉じて発信される密着信号によって報知手段１５を
作動させる。この報知手段１５の作動により作業者は、
テーパ孔１０５とテーパ部１２１の密着確認をすること
ができる。

【００５２】この圧力検出装置１０による所定エア圧力
の検出が所定時間、例えば５〜１０秒経過した後に圧力
検出装置１０からの検出完了信号によってエア制御弁３
が閉じられ、エア供給源２からのエア供給が停止する。
また、油制御弁２８が切り換えられて作動油供給源２９
からの作動油の供給が停止し、油供給路２７及び油制御
弁２８を介して油作動室３５内の作動油を排出しつつス
プリング３９の付勢力によってフランジ３２が段部２５
に当接する退避位置までエア通路部材３０が押動してシ
ャフト３１の先端３１ａに設けられたシール部材３７が
主軸１０４の外周面１０４ａから離間する。シール部材
３７の外周面１０４ａから離れると、シャフト３１に形
成されたエア通路３６のエア吹出口３６ａが解放されて
各エア通路５、９、３６内の密着確認用エアが放出され
エア圧力が低下して、圧力検出装置１０の接点が開き密
着信号の発信が中止され報知手段１５の作動が停止す
る。そして、次の動作に移り、ワークの加工が再開され
る。

【００５３】また、テーパ孔１０５とテーパ部１２１の
間へ切粉等の侵入による異物のかみ込みや工具交換装置
による工具ホルダ１２０の装着不良が発生した場合に
は、密着確認用エアがテーパ孔１０５の内周面とテーパ
部１２１の外周面の隙間から漏れるので圧力検出装置１
０により所定のエア圧力が検出されず、圧力検出装置１
０の接点が閉じない。この状態では密着信号が出力され
ないので報知手段１５が作動することなく工具ホルダ１
２０の装着に異常があることが確認でき、次の動作に移
行することなく停止する。また、工具ホルダ１２０が密
着していないことが検出されると、作業者がテーパ孔１
０５やテーパ部１２１を清掃し、工具ホルダ１２０を装
着しなおした後、加工が再開される。

【００５４】このように構成されたツールクランプ異常
検知装置１によると、主軸１０４のテーパ孔１０５の内
周面にエア噴出口４ａが開口し外周面１０４ａにエア供
給口４ｂが開口する直線状のエア通路孔４を主軸１０４
に穿設すると共に、エア供給源２からの密着確認用エア
を圧力検出装置１０及びアクチュエータ２０に設けられ
たエア通路部材３０に穿設されたエア通路３６を介して
主軸１０４のエア通路４に供給し、エア噴出口４ａから
テーパ孔１０５に供給するとによってテーパ孔１０５と
テーパ部１２１の密着が直接的に確認できる。更にテー
パ孔１０５に開口するエア噴出口４ａとエア圧力を検知
する圧力検出装置１０の間のエア流通距離が極めて短
く、かつ急激な折曲部分がなく優れたエア圧力検知の応
答性が確保できて、工具ホルダ１２０が主軸１０４に確
実に装着しているか否かを信頼性を確保し、迅速に検出
することができる。

【００５５】また、主軸１０４が回転するワーク加工時
等には、シャフト３１の先端３１ａが回転する主軸１０
４の外周面１０４ａから離れた退避位置に後退すること
によって、高速回転する主軸１０４の影響を受けること
なく経時劣化が回避され、耐久性の向上が得られる。ま
た、従来のように主軸１０４やドロバー１０６等に長く
かつ複雑な形状のエア通路の形成及びロータリージョイ
ント等が不要になり構造の簡素化が図られ、製造コスト
及びランニングコストの低減が期待できる。

【００５６】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば上記実施の形態では圧力検出装置１０
によりテーパ孔１０５とテーパ部１２１が密着して確実
に工具ホルダ１２０が装着された際に報知手段１５を作
動させるように構成したが、テーパ孔１０５とテーパ部
１２１の間に隙間が生じて圧力検出装置１０が所定のエ
ア圧力を検出しない状態が予め設定された時間連続した
際に報知手段１５を作動させて装着不良であることを作
業者に知らせるように構成することもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明した本発明の工作機械のツール
クランプ異常検知装置によると、主軸のテーパ孔の内周
面にエア噴出口が開口し外周面にエア供給口が開口する
エア通路孔を主軸に穿設すると共に、エア供給口に先端
が接続するエア通路を介してエア供給源からの密着確認
用エアを供給して、そのエア通路内の密着確認用エアの
エア圧力を圧力検出手段によって検出して、テーパ孔と
テーパ部の密着確認を行うことから、テーパ孔とテーパ
部の密着が圧力検出手段によるエア圧力検出によって直
接的に確認できる。更に、このテーパ孔に開口するエア
噴出口とエア圧力を検知する圧力検出手段の間のエア流
通距離が短く、かつ急激な折曲部分がなく優れたエア圧
力検知の応答性が確保できることから、工具ホルダが主
軸に確実に装着しているか否かを迅速に、かつ信頼性の
高い検出を得ることができる。

【００５８】また、従来のように主軸やドロバー等に長
くかつ複雑な形状のエア通路を形成する必要がなくなり
構造の簡素化が図られ、製造コスト及びランニングコス
ト低減が期待できる。

【００５９】更に、主軸が回転するワーク加工時等に
は、エア供給路の先端が主軸の外周面から離れることに
よって、高速回転する主軸の影響を受けることなく耐久
性の向上が得られ、ロータリージョイント等が不要にな
り構造の簡素化が図られ、製造コスト及びランニングコ
ストの低減が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるツールクランプ異常検知装置の実
施の形態の概要説明図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図４】図１のＡ部拡大図である。

【図５】工作機械の主軸装置の概要を示す要部断面図で
あり、（ａ）はクランプ状態を示し、（ｂ）はアンクラ
ンプ状態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ ツールクランプ異常検知装置 ２ エア供給源 ３ エア制御弁 ４ エア通路孔 ４ａ エア噴出口 ４ｂ エア供給口 ５ エア通路 ９ エア通路 １０ 圧力検出装置（圧力検出手段） １５ 報知手段 ２０ アクチュエータ ２１ ホルダ ２２ 貫通孔 ２７ 油供給路 ２８ 油制御弁 ２９ 作動油供給源 ３０ エア通路部材 ３１ａ 先端 ３１ｂ 基端 ３５ 油圧作動室 ３６ エア通路 ３６ａ エア吹出口 ３６ｂ エア導入口 ３７ シール部材 ３９ スプリング（付勢手段） １０１ 主軸装置 １０２ ハウジング １０４ 主軸 １０５ テーパ孔 １０６ 貫通孔 １１０ ドロバー １１５ ツールクランパー １２０ 工具ホルダ１ １２１ テーパ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に支持された主軸
   の先端に開口するテーパ孔に工具ホルダを引き込み、上
   記テーパ孔に上記工具ホルダのテーパ部を密着させてク
   ランプする工作機械のツールクランプ異常検知装置にお
   いて、 上記テーパ孔の内周面にエア噴出口が開口すると共に外
   周面にエア供給口が開口する上記主軸に穿設されたエア
   通路孔と、 先端が上記エア供給口に接続してエア供給源からの密着
   確認用エアを上記エア通路孔に供給するエア通路と、 エア通路内の密着確認用エアのエア圧力を検出する圧力
   検出手段とを備え、 上記圧力検出手段による密着確認用エアのエア圧力の検
   出により上記テーパ孔とテーパ部の密着確認を行うこと
   を特徴とする工作機械のツールクランプ異常検知装置。
2. 【請求項２】 ハウジングに回転自在に支持された主軸
   の先端に開口するテーパ孔に工具ホルダを引き込み、上
   記テーパ孔に上記工具ホルダのテーパ部を密着させてク
   ランプする工作機械のツールクランプ異常検知装置にお
   いて、 上記テーパ孔の内周面にエア噴出口が開口すると共に外
   周面にエア供給口が開口する上記主軸に穿設されたエア
   通路孔と、 先端にエア吹出口及び他端にエア導入口が開口するエア
   通路が穿設されたエア通路部材及び、該エア通路部材を
   上記先端が上記主軸の外周面に当接してエア吹出口がエ
   ア供給口と接続する接続位置と上記外周面から離れる退
   避位置に移動自在に保持するホルダを有するアクチュエ
   ータと、 エア供給源からエア制御弁を介して供給される密着確認
   用エアを上記エア通路部材のエア導入口に導くエア通路
   と、 該エア通路内の密着確認用エアのエア圧力を検出する圧
   力検出手段とを備え、 上記エア通路部材を接続位置に移動してエア吹出口とエ
   ア供給口を接続し、かつエア供給源からの密着確認用エ
   アを供給すると共に、上記圧力検出手段による密着確認
   用エアのエア圧力検出により上記テーパ孔とテーパ部の
   密着確認を行うことを特徴とする工作機械のツールクラ
   ンプ異常検知装置。
3. 【請求項３】 上記アクチュエータは、 上記エア通路部材を退避位置に付勢する付勢手段と、 作動油供給源からの油制御弁を介して供給される作動油
   によって上記エア通路部材を上記付勢手段に抗して接続
   位置に移動させるエア通路部材とホルダによって形成さ
   れた油圧作動室とを備えたことを特徴とする請求項２に
   記載の工作機械のツールクランプ異常検知装置。
4. 【請求項４】 上記テーパ孔への工具ホルダ引き込み開
   始に連動して上記エア制御弁を開いてエア供給源から密
   着確認用エアをエア通路に供給すると共に油制御弁を切
   り換えて上記油圧室に作動油を供給し、かつ上記圧力検
   出手段の予め設定されたエア圧力の検知に従って上記エ
   ア制御弁を閉じると共に上記油制御弁を切り換えて油圧
   室の作動油を排出することを特徴とする請求項３に記載
   の工作機械のツールクランプ異常検知装置。
5. 【請求項５】 上記エア通路部材の先端に上記エア吹出
   口に連続する管状のシール部材が配設され、上記接続位
   置においてシール部材を介してエア吹出口が上記主軸の
   外周面に開口するエア供給口と接続することを特徴とす
   る請求項２〜４のいずれかに記載の工作機械のツールク
   ランプ異常検知装置。
6. 【請求項６】 上記圧力検出手段の予め設定されたエア
   圧力の検知に基づいて報知手段を作動させることを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の工作機械のツー
   ルクランプ異常検知装置。