JP2005279888A - 工作機械の工具ホルダクランプ方法および工具ホルダクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 工具ホルダの面板の工具クランプユニットへの装着時における工具ホルダの半掴み状態を確実に検知してワークの加工不良を未然に防止する。
【解決手段】 工具ホルダクランプ装置は、工具ホルダＴが工具ホルダユニット７内に挿入されたことを検知する検知手段６８と、プッシュロッド１９の前進端位置とクランプ位置の間における停止を検知する第３リミットスイッチ（クランプ検知手段）６７と、プッシュロッド１９を前進側端へ移動させていた油圧シリンダ装置１８の、プッシュロッド１９を前進側へ押圧する圧力を開放するように切り換える電磁切換弁（切換弁）６０と、検知手段６８による検知信号により動作して、電磁切換弁６０の切換動作を行わせると共に、第３リミットスイッチ６７の検知信号にもとづいてクランプ機構Ｋのクランプ異常を検知する制御器６１とを備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械において、主軸に固定した面板に設けた工具ホルダ装着部材に工具ホルダを着脱可能に取り付ける工具ホルダクランプ方法および工具ホルダクランプ装置に関する。

従来、マシニングセンタや中ぐり盤等の工作機械において、主軸の先端に固定した面板に、主軸の直径方向に移動自在にスライド部材を設け、該スライド部材に工具ホルダを装着して、前記主軸により面板を回転させると共に、Ｕ軸制御軸の作動により前記スライド部材を主軸の直径方向に移動させることにより、前記工具ホルダに取り付けた切削工具によって種々の形状、大きさの穴加工、外形加工を行うようにしたものが知られている。
そして、前記工作機械において、前記スライド部材に工具ホルダを取り付ける工具ホルダクランプ装置として、スライド部材に主軸の軸方向に向けたテーパ穴と平行穴を順に形成し、テーパ穴に前記工具ホルダのテーパ軸部を嵌入し、工具ホルダの後端にドローボルトを設けると共に、前記平行穴にスプリングによって後方へ引っ張られて前記ドローボルトを把持して工具ホルダを前記テーパ穴内に固定させるコレットを設け、また、前記主軸内に前記コレットを押して前記ドローボルトの把持状態を解除して前記工具ホルダを開放させるドローバーを設けたのものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３２８３０６号公報

前記工具ホルダクランプ装置においては、前記工具ホルダを自動工具交換装置の工具交換アーム等によって、工具マガジンから取り出して前記スライド部材のテーパ穴に差し込んで装着する際、何らかの理由により、工具ホルダのキー溝とスライド部材に固定されているキーとの位置が主軸の回転方向において一致していない場合には、前記工具ホルダのフランジ部が前記キーに干渉するために、工具ホルダのテーパ軸部が前記テーパ穴の最奥部の所定位置まで挿入されないまま前記コレットが前記ドローボルトを掴む、半掴み状態が生じることがある。しかしながら、従来の工具ホルダクランプ装置は、前記工具ホルダの半掴み状態を有効に検出する手段を備えていないので、前記半掴み状態で切削加工を行うおそれがあり、その場合には、ワークの加工精度が低下するばかりでなく、工具ホルダがスライド部材から脱落して加工が行えなくなる等のおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、面板に設けた工具ホルダ装着部材に工具ホルダを装着する際に、該工具ホルダの半掴み状態等の異常クランプ状態を確実に検知して、ワークの加工不良を未然に防止することができる工作機械の工具ホルダクランプ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る工作機械の工具ホルダクランプ方法は、主軸に固定した面板に該主軸の直径方向に移動自在に設けたスライド部材に取り付けた工具ホルダ装着部材と、該工具ホルダ装着部材内に前記主軸の軸方向に移動自在に設けられ、ばねの付勢力による主軸側への後退移動により、工具ホルダ装着部材内に挿入された工具ホルダを該工具ホルダ装着部材に対してクランプ状態にするクランプ機構と、主軸内に進退自在に設けられて油圧シリンダ装置による前進端位置への移動で前記クランプ状態を解除するプッシュロッドとを備えた工具ホルダクランプ装置において、前記工具ホルダが工具ホルダ装着部材内に挿入された時に、前記プッシュロッドを前進側端位置へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置の圧力を開放した後に、前記ばねによるクランプ機構の主軸側への移動に追従して後退するプッシュロッドの、前進端位置からクランプ完了位置までの間における停止を検出して、前記クランプ機構のクランプ異常を検知することを特徴としている。

請求項２に係る工作機械の工具ホルダクランプ装置は、主軸に固定した面板に該主軸の直径方向に移動自在に設けたスライド部材に取り付けた工具ホルダ装着部材と、該工具ホルダ装着部材内に前記主軸の軸方向に移動自在に設けられ、ばねの付勢力による主軸側への後退移動により、工具ホルダ装着部材内に挿入された工具ホルダを該工具ホルダ装着部材に対してクランプ状態にするクランプ機構と、主軸内に進退自在に設けられて油圧シリンダ装置による前進端位置への移動で前記クランプ状態を解除するプッシュロッドとを備えた工具ホルダクランプ装置において、前記工具ホルダが工具ホルダ装着部材内に挿入されたことを検知する検知手段と、前記プッシュロッドの前進端位置からクランプ完了位置までの間における停止を検知するクランプ検知手段と、前記プッシュロッドを前進側端位置へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置の圧力を開放するように油圧回路を切り換える切換弁と、前記検知手段による検知信号により動作して、前記切換弁の切換動作を行わせると共に前記クランプ検知手段の検知信号にもとづいて前記クランプ機構のクランプ異常を検知する制御器とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１，２に係る工作機械の工具ホルダクランプ方法と工具ホルダクランプ装置によれば、工具ホルダ装着部材に工具ホルダを装着するに際して、工具ホルダが工具ホルダ装着部材内に挿入されると、前進端位置に移動していたプッシュロッドを押圧する油圧シリンダ装置の圧力が開放されるので、クランプ機構がばねにより主軸側へ後退して工具ホルダを工具ホルダ部材に対してクランプ状態とするが、もし、クランプ機構による工具ホルダのクランプ状態が不完全であると、前記クランプ機構は正常なクランプ状態の時のクランプ完了位置の手前で停止するために、前記プッシュロッドは、クランプ機構の後退移動に追従移動してクランプ機構と一緒に停止してしまい、正常時に、前記油圧シリンダ装置の油圧によって強制的に後退される後退端位置まで後退することはない。このため、前記クランプ完了位置の手前に前記プッシュロッドが停止したことをクランプ確認手段が検出して、前記クランク機構による工具ホルダのクランプが正しく行われなかったことを容易に知ることができる。
したがって、面板に設けた工具ホルダ装着部材に工具ホルダを装着する際に、該工具ホルダのキー溝と工具ホルダ装着部材のキーとの位置の不整合等に起因して生じるクランプ機構による工具ホルダの半掴み状態等の異常クランプ状態を確実に検知することができて、ワークの加工不良を未然に防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ装置を添付図面を参照して説明する。図において、１はマシニングセンタ等の工作機械の主軸ヘッド２に軸受３によって軸回りに回転自在に支持された主軸である。該主軸１は、これに固定した大、小径のギヤＧ１、Ｇ２が、シリンダ装置４によって主軸１の軸方向に移動する中間ギヤＧとピニオンギヤＧ４とを介して主軸モータ５によって回転されるようになっている。前記主軸の前端には面板６が固定されている。該面板６（主軸１）の直径方向に設けた案内部６ａには、工具クランプユニット７を設けたスライドユニット（スライド部材）８が前記直径方向に移動自在に支持されている。前記スライドユニット８の背面（主軸１側面）には主軸１に直交する方向に向けてラック９が固定されており、該ラック９は主軸１の先端内部に回転自在に設けたピニオン１０に噛み合わされている。

そして、前記ピニオン１０は主軸１の軸穴１ａ内に前後に挿通した中空のＵ軸送り軸１１の先端に固定したラック１２に噛み合わされている。前記Ｕ軸送り軸１１の後端には、軸受１３を介してスライダ１４が取り付けられ、該スライダ１４に固定したボールナット１５にボールねじ軸１６が螺合され、該ボールねじ軸１６が減速ギヤＧ５を介してＵ軸制御モータ１７によって回転されることにより、前記スライダ１４が主軸１の軸方向に往復移動し、これにより、Ｕ軸送り軸１１、ラック１２を介してピニオン１０が正逆転して、さらに前記ラック９を介して前記スライドユニット８（工具クランプユニット７）が、面板６（主軸１）の中心位置からストロークＬだけ面板６の直径方向に往復移動するようになっている。前記Ｕ軸送り軸１１の軸穴１１ａには、油圧シリンダ１８によって前後進移動されて、前記工具クランプユニット７に装着して把持、固定された工具ホルダ（後述）を該工具クランプユニット７から解放する操作をするための中空のプッシュロッド１９が設けられ、該プッシュロッド１９の後端にはその内部にエア、クーラントを供給するロータリジョイント２０が接続されている。

なお、図１において、２１は前記工具クランプユニット７の中心軸線が主軸１の軸線に一致した位置で前記スライドユニット８に当接して、それの面板６の直径方向への移動を停止させるストッパーであり、面板６に設けた調節ねじ棒２２で該ストッパー２１の前記直径方向の移動位置が微調整可能となっている。また、２３は前記工具クランプユニット７をストッパー２１に押し付けて、工具クランプユニット７の中心軸線が主軸１の軸線に一致した位置決め状態をしっかりと維持させる加圧ブロックであり、油圧シリンダ装置２４によって進退し、前進時にテーパ面２３ａを前記スライダ１４のテーパ片１４ａに当接させて、前記スライダ１４を主軸１の後方側へ加圧することにより前記位置決め状態を維持させるようになっている。さらに、前記面板６にはその中心を挟んで両側の対称位置に一対のバランサー２５，２５が配置されており、該バランサー２５，２５は、前記スライドユニット８の両側に設けたラック８ａ，８ａに噛み合わせたピニオン２６，２６にラック２５ａ，２５ａを噛み合わせ、前記スライドユニット８が面板６の中心から直径方向に移動したとき、スライドユニット８の移動方向と反対方向に等距離だけ移動して、面板６の中心に関する重量の偏りを相殺するようになっている。

次に、工具クランプユニット７は、図３に示すように、前端側（図３で左端側）に工具ホルダＴのテーパ軸部２８を嵌合させるテーパ穴２９を、後端側に該テーパ穴２９と連絡しテーパ穴２９より小径の平行軸穴３０をそれぞれ軸線を一致させて設けた円筒状の工具ホルダ装着部材３１を備えている。該工具ホルダ装着部材３１は前記平行軸穴３０を有する小径部３１ａを主軸側に向けてスライドユニット８に設けた装着穴３２内に位置させ、かつ前記テーパ穴２９を有する大径部３１ｂの嵌合軸部を前記装着穴３２に嵌合させ、大径部３１ｂの外周に設けたフランジ３１ｃを介してボルト３３でスライドユニット８に固定されている。工具ホルダ装着部材３１の大径部３１ｂの先端部には、その直径方向の対称位置に、従来周知のように、工具ホルダＴのフランジ３４ａに設けた一対のキー溝３４ｂを嵌合させる一対のキー３５（図３では１つのみ図示）が固定されている。

前記工具ホルダ装着部材３１の小径部３１ａの平行軸穴３０内には、その軸方向に摺動自在にかつ液密に嵌合された円筒部３６ａの先端側に、小径筒部３６ｂを介して係合頭部３６ｃを結合してなる操作筒３６が挿入されている。さらに、前記平行軸穴３０内には、基端部側の係止部３７ａを前記操作筒３６の小径筒部３６ｂの外周部に位置させた複数個のコレット３７が、前記小径筒部３６ｂと係合頭部３６ｃの外周を囲むようにして配設されている。各コレット３７には、その先端側の内周側に、前記工具ホルダＴの後端に固定されたドローボルト３８の後端部の係合部３８ａを係止するフック部３７ｂが設けられており、コレット３７の先端外周部３７ｃが前記平行軸穴３０内に引き込まれたとき、前記係止部３７ａの内周前端の角部３７３７ｄが前記係合頭部３６ｃの後端面に接触する点を支点にして前記コレット３７の先端側が縮径して、前記ドローボルト３８の係合頭部３６ｃをしっかり把持、固定（クランプ）するようになっている。前記各コレットの３７の後端部にはリング状のばね３９が巻き掛けてあり、該コレット３７の先端部が前記平行軸穴３０から前方へ離脱したとき、該先端部が拡径して前記ドローボルト３８の頭部を解放するようになっている。

また、前記工具ホルダ装着部材３１の小径部３１ａの後端部（主軸１側の端部）には、リング状の止め金３９が螺合して固定され、該止め金３９の中心穴に後端部を挿通させた前記操作筒３６が前記平行軸穴３０内から主軸２側へ抜け出すのを阻止するようになっている。前記工具ホルダ装着部材３１の小径部３１ａと前記止め金３９の外周部には、皿ばね４０が装着され、該皿ばね４０は、その前端を前記大径部３１ｂの後端面に当接させ、後端を座金４１を介して前記操作筒３６の後端部に固定されたリング状の押し金４２に当接させて、常時、前記操作筒３６を介して前記コレット３７を後方（主軸１側）へ加圧する状態にあり、前記テーパ軸部２８をテーパ穴２９に挿入された前記工具ホルダＴのドローボルト３８の頭部３８ａを強力に把持させるようになっている。なお、前記押し金４２は、前記操作筒３６の軸穴３６ｄの後端側に設けたねじ穴に前端の雄ねじ部を螺合させた接続金具４３の頭部と、前記操作筒３６ａの後端とに挟み付けられて固定され、ピン４４によって接続金具４３に対して回り止めされている。
前記コレット３７、操作筒３６、押し金４２、接続金具４３、皿ばね４０等で工具ホルダＴを工具ホルダ装着部材３１に把持、固定（クランプ）させるクランプ機構Ｋを構成している。このクランプ機構Ｋは、その基本構成が周知のものであり、図示のものに限らず、他の種々の構造のものを採用することができる。

前記接続金具４３は、主軸２側が大きく開口するテーパ穴４３ａを有する軸穴４３ｂが設けられ、該軸穴４３ｂの内端のテーパ面に、前記操作筒３６の軸穴３６ｄ内に設けた逆止弁４５のボール４５ａがバネ４５ｂの付勢により当接されている。また、前記操作筒３６の軸穴３６ｄの前方の小径軸穴３６ｅには、前記軸穴３６ｄ内にフランジ部を位置させた円筒部材４６が、前端部を操作筒３６の前方へ突き出して軸方向に移動可能に挿入されている。該円筒部材４６の前記フランジ部と前記逆止弁４５との間に圧縮ばね４７が配設されている。前記円筒部材４６は、その軸穴４６ａが前記軸穴３６ｄと前記逆止弁４５を介して前記接続金具４３の軸穴４３ｂを経て前記テーパ穴４３ａに連絡されると共に、工具ホルダＴのテーパ軸部２８が前記工具ホルダ装着部材３１のテーパ穴２９に装着されたとき、ドローボルト３８の軸穴３８ａの後端に連絡されるようになっている。また、前記工具ホルダ装着部材３１ｂには、前記操作筒３６にあけた直径方向の通孔３６ｆに連絡するクーラント孔４７がフランジ部３１ｃと小径部３１ａにわたって設けられている。

また、前記プッシュロッド１９の前側軸部１９ａは、主軸１の前端部に装着してボルトで固定された案内部材４８に支持されており、前端部に弁筒４９ａとボール４９ｂと該ボール４９ｂを弁筒４９ａの内側の弁座に押圧するバネ４９ｃとバネ受け４９ｄとを備えた逆止弁４９が固定されている。該逆止弁４９の弁筒４９ａは、前記プッシュロッド１９が所定ストロークＳ（図５参照）以上前進した際に、その先端のテーパ筒部４９ｅが前記クランプ機構Ｋの接続金具４３のテーパ穴４３ａに嵌入して、該テーパ穴４３ａ内に固定されたピン４３ｃでボール４９ｂが押されて開弁され、プッシュロッド１９の軸孔５０が前記接続金具４３の軸穴４３ｂに連絡されるようになっている。前記軸孔５０は、図４に示すように、プッシュロッド１９の後側軸部１９ｂに接続され、主軸ヘッド２に固定されたフレーム２ａに回転自在に支持された接続管５１を介して前記ロータリジョイント２０に連絡され、また、主軸１の前側において前記前側軸部１９ａ、ブッシュ５２、Ｕ軸送り軸１１、ブッシュ５３にそれぞれ直径方向にあけた通孔１９ｃ，５２ａ，１１ａ，５３ａを介して主軸１に設けたクーラント孔５４に連絡されている。

前記油圧シリンダ装置１８は、図４に示すように、前記主軸ヘッド２の後端側に設けたシリンダ５５と、その内部に軸方向に移動自在に設けた中空のロッド５６に一体に形成してなるピストン５７を備え、前記ロッド５６内に装着したスラスト軸受５８ａとラジアル軸受５８ｂによって前記プッシュロッド１９の後側軸部１９ｂが、ピストン５７に対して相対回転自在に、かつ軸方向に一緒に移動可能なように支持されている。前記シリンダ５５におけるピストン５７の前後の油室５５ａ，５５ｂは、それぞれ配管（油圧回路）５９ａ，５９ｂによって、電磁切換弁（切換弁）６０を介して油圧供給源Ｐに接続されている。前記電磁切換弁６０は中立位置がＡＢＲ接続となっていると共に、両ソレノイドが制御器６２に電気的に接続されている。前記ロッド５６におけるシリンダ５５の後部蓋６４から後方へ突き出した前記ロッド５６の外周部には、環状のスイッチ作動部材６３が止めねじで固定されていると共に、前記後部蓋６４には、前記スイッチ作動部材６３の環状突起６３ａを検知する３個の無接触式のリミットスイッチ６５，６６，６７が、前記ロッド５６（主軸１）の軸方向に互いに所定距離隔てた位置に、適宜支持部材を介して取り付けられている。
なお、前記工具ホルダＴの工具ホルダ装着部材３１への装着時に、前記油圧シリンダ装置１８の油室５５ｂの圧力を開放する手段としては、前記に限らず、前記電磁切換弁６０をその中立位置をクローズドセンタに代えたものとし、少なくとも前記配管５９ｂを電磁開閉弁や電磁切換弁（切換弁）を有する配管でタンクに連絡し、所要時に前記開閉弁や電磁切換弁を切り換えて前記配管を開通して、前記油室５９ｂの圧油を前記タンクに開放するようにしてもよく、その他の種々の構成を採用することができる。

図４において、前記シリンダ５５の直径方向の下側前方に配置された第１リミットスイッチ６５は、前記ピストン５５がプッシュロッド１９を前進端位置Ｐ１に移動させたときにスイッチ作動部材６３により動作し、前記クランプ機構Ｋのコレット３７が工具ホルダＴのドロ−ボルト３８の把持、固定（クランプ）を解除した位置Ｐ１を検知し（図５（ａ）参照）、また、前記シリンダ５５の直径方向の下側後方に配置した第２リミットスイッチ６６は、前記ピストン５５がプッシュロッド１９を後退端位置Ｐ２に移動させたときにスイッチ作動部材６３により動作し、プッシュロッド１９の前側軸部１９ａの先端側の当接段部１９ｄが、前記クランプ機構Ｋが正常に工具ホルダＴをクランプしたクランプ完了位置Ｐｏにおける接続金具４３の後端面から距離Ｓだけ離間した位置Ｐ２にあり、プッシュロッド１９の先端が主軸１の前端面より内側に引き込まれた状態にあることを検知し（図５（ｃ）参照）、さらに、前記ピストン５５の直径方向の上側に配置された第３リミットスイッチ（クランプ検知手段）６７は、前記クランプ機構Ｋの後端の接続金具４３にプッシュロッド１９の先端が当接した状態で該プッシュロッド１９がクランプ確認位置ｐ３に後退したときに前記スイッチ作動部材６３により動作し、前記クランプ機構Ｋが前記工具ホルダＴのクランプを解除した位置Ｐ１から前記にクランプ完了位置Ｐｏまでの間のクランプ不完全位置Ｐ３における前記クランプ機構Ｋによる工具ホルダＴのクランプ状態を確認するための信号を検知するようになっている。

また、図４において、６８は工具交換アームＧが工具ホルダＴを工具クランプユニット７の工具ホルダ装着部材３１に挿入したことを検知する位置センサー等の検知手段、６９は警報器または警報表示器等の警報手段であり、それぞれ前記制御器６１に電気的に接続されている。前記制御器６１は、工具ホルダＴが工具ホルダ装着部材３１に装着されたときに、前記センサー６８からの信号を受けて動作して、前記シリンダ５５の油室５５ｂに圧油を供給してプッシュロッド１９を前進端位置に押圧移動させていた前記電磁方向切換弁６１を中立位置に切り換え、前記油室５５ａの油圧をタンクに開放させると共に、この開放状態において前記第３リミットスイッチ６７からの信号を受けたときは、その信号の継続時間を内部のタイマで計測し、該継続時間がタイマに設定した所定の監視時間を経過すると、前記警報手段６９に警報を発生させるようになっている。

次に、上記のように構成された工作機械の工具ホルダクランプ装置の作用と共に、本発明の一実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ方法について説明する。
面板６の工具ホルダ装着部材３１（工具クランプユニット７）に工具ホルダＴを装着して、ワークに穴加工等を行う場合には、先ず、前記Ｕ軸制御モータ１７を作動させ、Ｕ軸送り軸１１を後退させてラック１２、ピニオン１０、ラック９を介してスライドユニット８を図１で下方へ移動させて、前記主軸１の軸線と工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着穴２９の軸線を一致させる（図１参照）。この状態で、工具交換アームＧが工具マガジン（図示せず）から工具ホルダＴを取り出して、工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着穴２９に工具ホルダＴのテーパ軸部２８を差し込む。その際には、予め、プッシュロッド１９が後退端位置Ｐ２から前進端位置Ｐ１への移動し、前記クランプ機構Ｋがクランプ完了位置Ｐｏから前進端位置Ｐ１までの距離Ｓ１だけ押されて、コレット３７の先端が拡径されているので、その拡径されたコレット３７の先端部内に、前記工具ホルダＴのドローボルト３８が挿入される（図５（ａ）参照）。

このとき、前記検知手段６８から工具ホルダＴのホルダ装着穴２９への挿入確認信号が前記制御器６１に入力され、該制御器６１が前記電磁方向切換弁６１を中立位置に切り換えるので、前記油圧シリンダ装置１８のシリンダ５５の油室５５ｂでピストン５７を前進側に加圧していた圧油がタンクに開放される。このため、前記クランプ機構Ｋは、前記皿ばね４０の付勢力により押し金４２、接続金具４３を介して操作筒３６が後退して、コレット３７を前記平行軸穴３０内に引き込むので、コレット３７の先端外周が平行軸穴３０の前端側の内周角部で縮径され、これにより、コレット３７のフック部３７ｂが工具ホルダＴの係止部３８ａをクランプするに至る。その際、前記プッシュロッド１９は、前側軸部１９ａの先端部がクランプ機構Ｋの接続金具４３に当接した状態を保ったまま後退し、プッシュロッド１９と一体的に連結されたピストン５７の作動部材６３が前記第３リミットスイッチ６７の位置を瞬時に通過する場合には、正常に工具ホルダＴの工具装着穴２９へのクランプが正常に行われたものとして、該第３リミットスイッチ５７の検知信号により、制御器６１が電磁切換弁６０を切り換えて油圧シリンダ５５の油室５５ａに圧油を供給させ、前記ピストン５７を介して前記プッシュロッド１９を強制的に後退端位置ｐ２に後退させる（図５（ｃ）参照）。前記後退端位置Ｐ２では前記プッシュロッド１９の先端は接続金具４３から切り離され（接続金具４３との当接段部が該接続金具４３の後端から距離Ｓだけ離れた位置Ｐ２にある）、前記工具クランプユニット７（スライドユニット８）が面板６上で主軸１の軸方向へ支障なく移動し得る状態となっている。

しかし、何らかの理由、例えば、工具マガジンの工具ポットの穴とそれに差し込む工具ホルダＴとの周方向における関係位置を所定位置に保つ位置決めピン等が損傷したり、脱落することにより、工具ホルダＴが、そのキー溝３４ｂの位置を周方向にずれた状態にして工具マガジンに収納されていると、工具交換アームＧで工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着穴２９に差し込まれたとき、前記キー溝３４ｂが工具ホルダ装着部材３１のキー３５に正しく整合しないので、前記キー３５とキー溝３４ｂが干渉して工具ホルダＴが前記ホルダ装着穴２９に正規の位置まで挿入することができず、工具ホルダＴのドローボルト３８がクランプ機構Ｋのコレット３７によって半掴み状態となるといった理由により、前記工具ホルダＴが正常に前記ホルダ装着穴２９に装着されなかった場合には、前記クランプ機構Ｋのコレット３７（接続金具４３）は正常なクランプ完了位置Ｐｏまで後退することなく、その手前のクランプ不完全位置Ｐ３で停止し、それに追従移動する前記プッシュロッド１９も停止する。このとき、プッシュロッド１９の停止状態を前記第３リミットスイッチ６７からの信号により前記制御器６１が検出し、その停止状態が制御器６１内のタイマーで設定した所定の監視時間以上継続したときは、前記制御器６１は前記警報器６９に指令して前記クランプ機構Ｋによる工具ホルダＴのクランプが正常に行われなかったことを作業者に警報等により報知する。このとき、作業者は機械を止めて工具ホルダＴのクランプ機構Ｋによるクランプの不良を点検して適宜措置を講じる。

前記プッシュロッド１９が後退端位置Ｐ２まで移動して前記第３リミットスイッチ６７によって前記クランプが正常に行われたことが確認されると、前記Ｕ軸制御モータ１７の作動で前記スライドユニット８を面板６の直径方向に移動させて工具ホルダＴの切削工具の位置を設定した後、主軸１（面板６）を回転させてワークの穴加工等を行う。
なお、ワークの加工中は、前記ロータリジョイント２０から供給されるクーラントが、プッシュロッド１９の軸孔５０と前記通孔１９ｃ，５２ａ，１１ａ，５３ａを通ってクーラント孔５４に入り、該クーラント孔５４の主軸１の前端開口から可撓管等（図示せず）を介して工具ホルダ装着部材３１に設けた前記クーラント孔４７に入る。そして、該クーラント孔４７に入ったクーラントは、前記操作筒３６の通孔３６を経て軸穴３６ｄに入った後、前記円筒部材３６ｃの軸穴４６ａから前記ドローボルト３８の軸穴３８ａへ流れて、工具ホルダＴに取り付けた切削工具の刃先に向けて噴射され、該刃先の冷却、潤滑、切屑の排除等を行う。
また、前記工具ホルダＴを工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着孔２９に挿入するときには、前記ロータリジョイント２０から圧縮エアが供給されるので、該圧縮エアは、プッシュロッド１９の軸孔５０を通って、接続金具４３内のピンで押されて通路を開通された逆止弁４９から接続金具４３内に入り、逆止弁４５を通過して前記操作筒３６の軸穴３６ｄを経て、円筒部材４６の軸穴４６ａから噴出し、これにより、前記工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着孔２９や工具ホルダＴのテーパ軸部２８等の清掃が行われる。

前記のように、実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ方法は、主軸１に固定した面板６に該主軸１の直径方向に移動自在に設けたスライドユニット８に取り付けた工具クランプユニット７の工具ホルダ装着部材３１と、該工具ホルダ装着部材３１内に前記主軸１の軸方向に移動自在に設けられ、ばね４０の付勢力による主軸１側への後退移動により、工具ホルダ装着部材３１内に挿入された工具ホルダＴを、そのドローボルト３８をコレット３７で把持、固定することにより、該工具ホルダ装着部材３１に対してクランプ状態にするクランプ機構Ｋと、主軸１内に進退自在に設けられて油圧シリンダ装置１８による前進端位置Ｐ１への移動で前記クランプ状態を解除するプッシュロッド１９とを備えた工具ホルダクランプ装置において、前記工具ホルダＴが工具ホルダ装着部材３１内に挿入された時に、前記プッシュロッド１９を前進側端位置Ｐ１へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置１８の油室５５ｂの圧力を開放した後に、前記ばね４０によるクランプ機構Ｋの主軸１側への移動に追従して後退するプッシュロッド１９の、前進端位置Ｐ１（クランプ解除位置）からクランプ完了位置Ｐｏまでの間における停止を、前記第３リミットスイッチ６７で検出して、前記クランプ機構Ｋのクランプ異常を検知する構成とされている。

また、実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ装置は、前記工具ホルダＴが工具ホルダ装着部材３１内に挿入されたことを検知する検知手段６８と、前記プッシュロッド１９の前進端位置Ｐ１（クランプ解除位置）からクランプ完了位置Ｐｏまでの間における停止を検知する前記第３リミットスイッチ６７と、前記プッシュロッド１９を前進側端位置Ｐ１へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置１８の油室５５ｂの圧力を開放するように配管５９ａ，５９ｂの流路を切り換える電磁切換弁６０と、前記検知手段６８による検知信号により動作して、前記電磁切換弁６０の切換動作を行わせると共に前記第３リミットスイッチ６７の検知信号にもとづいて前記クランプ機構Ｋのクランプ異常を検知する制御器６１とを備えた構成とされている。

したがって、実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ方法および工具ホルダクランプ装置によれば、工具ホルダＴを工具ホルダ装着部材３１（工具クランプユニット７）に装着するに際して、工具ホルダＴが工具ホルダ装着部材３１に挿入されると、前進端位置Ｐ１に移動していたプッシュロッド１９を押圧する油圧シリンダ装置１８の油室５５ｂ圧力が開放されるので、クランプ機構Ｋがばね４０により主軸１側へ後退して工具ホルダＴを、そのドローボルト３８をコレット３７で把持することにより工具ホルダ装着部材３１にクランプするが、もし、クランプ機構Ｋによる工具ホルダＴのクランプ状態が不完全であると、前記クランプ機構Ｋは正常なクランプ状態の時のクランプ完了位置Ｐｏの手前で停止し、前記プッシュロッド１９は、クランプ機構Ｋの後退移動に追従移動してクランプ機構Ｋと一緒に停止し、前記油圧シリンダ装置１８の油室５５ａ内の油圧によって強制的に後退される正常時の後退端位置Ｐ２まで後退することはない。このため、前記クランプ完了位置Ｐｏの手前に前記プッシュロッド１９が停止したことを前記第３リミットスイッチ６７が検出して、その停止が所定時間以上継続した場合に、クランク機構Ｋによる工具ホルダＴのクランプが正しく行われなかったことを容易に知ることができる。
したがって、工具ホルダＴを面板６の工具ホルダ装着部材３１（工具クランプユニット７）への装着する時に、工具ホルダＴのキー溝３４ｂと工具ホルダ装着部材３１のキー３５との位置不整合等に起因して生じるクランプ機構Ｋのコレット３７による工具ホルダＴのドローボルト３８の半掴み状態のような異常クランプ状態を確実に検知することができて、ワークの加工不良を未然に防止することができる。

なお、前記実施の形態に係る工具ホルダクランプ装置においては、前記クランプ機構Ｋのコレット３７が工具ホルダＴのドローボルト３８を皿ばね４０の付勢力で後方へ牽引して、工具ホルダＴのテーパ軸部２８を工具ホルダ装着部材３１のホルダ装着孔２９に密着嵌合させる形式の工具ホルダとそのクランプ機構を採用した場合の例を示したが、本発明はこれに限らず、従来周知の二面拘束型工具ホルダを、それに適合したクランプ機構で工具クランプユニット７の工具ホルダ装着部材３１にクランプする場合にも適用することができる。

本発明の一実施の形態における工作機械の工具ホルダクランプ装置のスケルトン図である。 同じく面板の正面図である。 本発明の一実施の形態に係る工作機械の工具ホルダクランプ装置における工具ホルダクランプ部を示す縦断面図である。 本発明の一実施の形態における工作機械の工具ホルダクランプ装置の縦断面図に制御係を付加した図である。 同じく作用の説明図である。

符号の説明

１ 主軸
６ 面板
７ 工具クランプユニット
８ スライドユニット（スライド部材）
１８ 油圧シリンダ装置
１９ プッシュロッド
２８ テーパ軸部
２９ テーパ穴
３１ 工具ホルダ装着部材
３４ｂ キー溝
３５ キー
３６ 操作筒
３７ コレット
３８ ドローボルト
４０ 皿ばね
４３ 接続金具
５５ シリンダ
５５ａ，５５ｂ 油室
５６ ロッド
５７ ピストン
６０ 電磁切換弁（切換弁）
６１ 制御器
６３ 作動部材
６５，６６ 第１，第２リミットスイッチ
６７ 第３リミットスイッチ（クランプ検知手段）
６８ 検知手段
６９ 警報器
Ｇ 工具交換アーム
Ｋ クランプ機構
Ｔ 工具ホルダ

Claims (2)

1. 主軸に固定した面板に該主軸の直径方向に移動自在に設けたスライド部材に取り付けた工具ホルダ装着部材と、該工具ホルダ装着部材内に前記主軸の軸方向に移動自在に設けられ、ばねの付勢力による主軸側への後退移動により、工具ホルダ装着部材内に挿入された工具ホルダを該工具ホルダ装着部材に対してクランプ状態にするクランプ機構と、主軸内に進退自在に設けられて油圧シリンダ装置による前進端位置への移動で前記クランプ状態を解除するプッシュロッドとを備えた工具ホルダクランプ装置において、
   前記工具ホルダが工具ホルダ装着部材内に挿入された時に、前記プッシュロッドを前進側端位置へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置の圧力を開放した後に、前記ばねによるクランプ機構の主軸側への移動に追従して後退するプッシュロッドの、前進端位置からクランプ完了位置までの間における停止を検出して、前記クランプ機構のクランプ異常を検知することを特徴とする工作機械の工具ホルダクランプ方法。
2. 主軸に固定した面板に該主軸の直径方向に移動自在に設けたスライド部材に取り付けた工具ホルダ装着部材と、該工具ホルダ装着部材内に前記主軸の軸方向に移動自在に設けられ、ばねの付勢力による主軸側への後退移動により、工具ホルダ装着部材内に挿入された工具ホルダを該工具ホルダ装着部材に対してクランプ状態にするクランプ機構と、主軸内に進退自在に設けられて油圧シリンダ装置による前進端位置への移動で前記クランプ状態を解除するプッシュロッドとを備えた工具ホルダクランプ装置において、
   前記工具ホルダが工具ホルダ装着部材内に挿入されたことを検知する検知手段と、前記プッシュロッドの前進端位置からクランプ完了位置までの間における停止を検知するクランプ検知手段と、前記プッシュロッドを前進側端位置へ移動、押圧させていた前記油圧シリンダ装置の圧力を開放するように油圧回路を切り換える切換弁と、前記検知手段による検知信号により動作して、前記切換弁の切換動作を行わせると共に前記クランプ検知手段の検知信号にもとづいて前記クランプ機構のクランプ異常を検知する制御器とを備えたことを特徴とする工作機械の工具ホルダクランプ装置。
   

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