JP2010105090A - 工作機械の切粉除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口を主軸の取付面に形成する場合に、エアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果を均一化させる。
【解決手段】複数のエア放出口１７ａ…１７ａは、エアを主軸の軸方向に放出するようにそれぞれが形成され、かつ主軸の嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置されている。複数のエア放出口１７ａ…１７ａのそれぞれについて、主軸の径方向に延び、一端がエア放出口１７ａに連通し、他端が主軸の取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅを主軸の取付面１１ｄに形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、工作機械の切粉除去装置に関し、工場における生産技術の分野に属する。

従来、自動車部品等の生産工場では、例えばダイキャスト鋳造等で粗に製造されたワークを切削加工する等して精に仕上げるための工作機械としてマシニングセンタが普及している。

マシニングセンタは、一般に、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）を備え、主として回転工具を使用して、ワークをチャック替えすることなく、ワークに対してフライス加工や中ぐり加工あるいはネジ立て等の多種類の加工を１台で行うことの可能なコンピュータ数値制御式（ＣＮＣ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の工作機械である（例えば「ＪＩＳ Ｂ ０１０５：１９９３ 工作機械−名称に関する用語」参照）。

マシニングセンタは、回転する主軸が垂直方向に延びて該主軸の下端部に工具が取り付けられる縦型と、主軸が水平方向に延びて該主軸の一端部に工具が取り付けられる横型とがあるが、いずれにしても、マシニングセンタの作業中は人手が介在することがないため、例えば工具の主軸への取り付け作業や主軸からの取り外し作業を含む工具交換時等に、主軸側において工具の着座面が着座する取付面に付着している切粉や、工具側において主軸の取付面に着座する着座面に付着している切粉を自動的に除去する装置が必要となる。

この問題に対処し得る技術として特許文献１に記載の発明がある。これはおよそ次のようなものである。すなわち、図１３（ａ）に示すように、工具が取り付けられる主軸ｄの先端部は、環状の取付面ｈと、この取付面ｈと同芯に形成された、すり鉢状の嵌合孔ｉとを有している。

工具は、図示しないが、一般に、周面にＡＴＣの工具交換アームが係合する溝がリング状に形成された円盤状のフランジ部（基部）と、このフランジ部の一方の面に備えられた、例えばエンドミルやフェイスミルあるいは面取りカッタ等の加工用部材と、前記フランジ部の他方の面の中央に該フランジ部と同芯に突設された、該フランジ部より小径のテーパシャンク部とを有する構成である。

そして、工具を前記主軸ｄの先端部に取り付けるときは、工具のテーパシャンク部が前記主軸ｄの嵌合孔ｉに嵌合し、工具のフランジ部の他方の面におけるテーパシャンク部の周囲の環状面が着座面となって前記主軸ｄの取付面ｈに着座（対接）するように、工具の軸芯を主軸ｄの軸芯に一致させて該工具を主軸ｄの先端部に近接させるように軸方向に移動させ、工具のテーパシャンク部が主軸ｄの嵌合孔ｉに嵌合し、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈに着座した状態で、該工具を主軸ｄに所定の保持力で保持して取り付ける。一方、工具を主軸ｄの先端部から取り外すときは、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈから離反し、工具のテーパシャンク部が主軸ｄの嵌合孔ｉから脱出するように、工具を軸方向に移動させる。

その場合に、前記特許文献１に記載の技術によれば、図１３（ａ）に示すように、前記工具のフランジ部とほぼ同形状の円盤状のフランジ部ｅ（その周面にはＡＴＣの工具交換アームが係合する溝ｇがリング状に形成されている）と、前記工具のテーパシャンク部とほぼ同形状のテーパシャンク部ｆとを有する構成の清掃用ホルダと称される部材ｃが提供される。

この清掃用ホルダｃは、さらに、軸芯回りに回転自在の円環状の回転体ｊと、図中の直状の矢印方向にエアを供給するためのエア通路ｋとを備え、この清掃用ホルダｃを前記工具と同様に主軸ｄの先端部に取り付けた状態では、主軸ｄの取付面ｈと清掃用ホルダｃの対向面ｎとは対接せず、両面ｈ，ｎの間に所定の間隙が生成するようになっている。

そして、この清掃用ホルダｃを主軸ｄの先端部に取り付けた状態で、前記エア通路ｋにエアを供給すると、図１３（ｂ）に示すように、回転体ｊに形成した複数のエア噴射通路ｍ…ｍから前記間隙にエアが噴射され、その反力により回転体ｊは図中の弧状の矢印方向に回転しながら、噴射されたエアの圧力で主軸ｄの取付面ｈに付着している切粉を吹き飛ばして除去するものである。

すなわち、前記特許文献１に記載の技術は、主軸ｄの先端部に取り付けた状態でエア噴射通路ｍ…ｍから主軸ｄの取付面ｈにエアを噴射することが可能な清掃用ホルダｃを工具と同様の仕様にしておき、該清掃用ホルダｃを工具と同様にツールマガジンに収納しておいて、主軸ｄの取付面ｈの清掃が必要なときにこの清掃用ホルダｃを主軸ｄに取り付けて該主軸ｄの取付面ｈを清掃することを企図したものである。

特開２００２−２５４２７１（段落００１０〜００１７、図２、図３）

しかし、前記特許文献１に記載の技術では、清掃用ホルダｃを用いて主軸ｄの取付面ｈを清掃した後、該清掃用ホルダｃを取り外し、あらためて次の工具を主軸ｄに取り付けなければならず、その期間中に主軸ｄの周辺で浮遊している切粉が再び主軸ｄの取付面ｈに付着する可能性がある。

この問題に対しては、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口を主軸ｄの取付面ｈに形成することが考えられる。そのために、図１３（ａ）に鎖線で例示したように、例えば主軸ｄの軸方向に延びる孔ｐを主軸ｄに複数形成して主軸ｄの取付面ｈに開口するエア放出口ｏを複数形成し、前記孔ｐに矢印ｑ方向にエアを供給して前記エア放出口ｏからエアを放出させるのである。

そして、工具交換における工具の取付時あるいは取外時において、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離が所定距離以下のとき（工具の取付時は取付動作の比較的終期、工具の取外時は取外動作の比較的初期）に、前記複数のエア放出口ｏ…ｏからエアを放出すれば、放出したエアが工具の着座面に当たって該着座面の切粉をエア圧で吹き飛ばして除去すると共に、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離がさらに短いとき（例えば０．７ｍｍ程度：工具の取付時は取付動作のさらに終期の段階、工具の取外時は取外動作のさらに初期の段階）には、工具の着座面に当たったエアが主軸ｄの取付面ｈに跳ね返ってきて該取付面ｈの切粉も吹き飛ばして除去し、併せて、主軸ｄの嵌合孔ｉに先端部が嵌合状態にあるテーパシャンク部の周面にもエアが当たって該周面の切粉も除去することが可能である（切粉除去効果）。

しかも、工具の取付時は、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈに着座するまでは、あるいは、工具の取外時は、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈから離反した後は、前記エア放出口ｏ…ｏから放出されたエアは、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の間隙から主軸ｄの周辺外部へ抜けるので、除去された切粉は主軸ｄの取付面ｈ及び工具の着座面よりも外へ排出される流れができて、前記間隙から切粉が進入することも防がれる（切粉進入防止効果）。

ところが、本発明者等の詳細な検討によれば、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離が例えば０．７ｍｍ程度のときに、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の間隙において、図１４に示すように、複数（図例は１６個）のエア放出口ｏ…ｏから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域ｒ，ｓと、複数のエア放出口ｏ…ｏから放出されたエアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域ｔ，ｕとが生成し、その結果、エアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果が不均一化し、後者の領域ｔ，ｕにおいて切粉除去効果及び切粉進入防止効果が相対的に低下することがわかった。

ここで、図１４において、複数のエア放出口ｏ…ｏは、それぞれが（それぞれのエア放出口ｏが）、エアを主軸ｄの軸方向に放出するように形成されたものであり、かつ切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均等化を図るため、嵌合孔ｉと同芯の円周上に並ぶように配置されたものである。そして、エアの流速は、複数のエア放出口ｏ…ｏのそれぞれの周囲の領域ｒ…ｒと、隣接するエア放出口ｏ，ｏ間の部位から取付面ｈの外周縁部まで主軸ｄの径方向に延びる領域ｓ…ｓとで相対的に高くなり、前記領域ｒ…ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部まで主軸ｄの径方向に延びる領域ｔ…ｔと、前記領域ｒ…ｒ及び前記領域ｓ…ｓより主軸ｄの軸芯側で取付面ｈの内周縁部において主軸ｄの周方向に延びる環状の領域ｕとで相対的に低くなっている。

これは、複数のエア放出口ｏ…ｏから放出されたエアが工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の間隙から主軸ｄの周辺外部へ抜ける際に、図１４に矢印で示したように、隣接するエア放出口ｏ，ｏから放出されたエア同士が合流して主軸ｄの周辺外部へ抜ける流れが発生するからであろうと考えられる。

また、図１５は、複数（図例は１６個）のエア放出口ｏ…ｏを、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離が所定距離（０．７ｍｍより大きい値）以下のときにエアが前記着座面に当たる範囲内で、それぞれが（それぞれのエア放出口ｏが）、エアを主軸ｄの軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するように、特に、主軸ｄの接線方向よりも主軸ｄの外周面側の方向に放出するように形成した場合である。

このように、エアを主軸ｄの軸方向から所定角度傾斜した方向に放出すると、エアを主軸ｄの軸方向に放出する場合と比べて、放出されたエアが工具の着座面に当たる領域及び主軸ｄの取付面ｈに跳ね返ってくる領域が線状となって広くなるから切粉除去効果が向上する、という利点、及び、放出されたエアの主軸１１の径方向の圧力成分が相対的に大きいから切粉進入防止効果が向上する、という利点がある。

そして、この場合も、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離が例えば０．７ｍｍ程度のときに、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の間隙において、複数のエア放出口ｏ…ｏから図中の矢印方向に放出されたエアの流速が、複数のエア放出口ｏ…ｏのそれぞれの周囲の領域ｒ…ｒと、隣接するエア放出口ｏ，ｏ間の部位から取付面ｈの外周縁部まで主軸ｄの径方向より斜めに延びる領域ｓ…ｓとで相対的に高くなり、前記領域ｒ…ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部までエア放出口ｏ…ｏのエア放出方向に沿う方向（図中の矢印方向）に延びる領域ｔ…ｔと、前記領域ｒ…ｒ及び前記領域ｓ…ｓより主軸ｄの軸芯側で取付面ｈの内周縁部において主軸ｄの周方向に延びる環状の領域ｕとで相対的に低くなることがわかった。

これも、複数のエア放出口ｏ…ｏから図１５の矢印方向に放出されたエアが工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の間隙から主軸ｄの周辺外部へ抜ける際に、隣接するエア放出口ｏ，ｏから図中の矢印方向に放出されたエア同士が合流して主軸ｄの周辺外部へ抜ける流れが発生するからであろうと考えられる。

さらに、図１６は、図１５の特別な場合として、複数（図例は１６個）のエア放出口ｏ…ｏを、それぞれが（それぞれのエア放出口ｏが）、エアを主軸ｄの径方向に放出するように形成したものであって、この場合も、事情は図１５に準じて同様である。

本発明は、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口を主軸の取付面に形成する場合における前記課題に対処するもので、工具交換時に前記エア放出口から放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域とが生成することを抑制し、エアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果を均一化させることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。なお、以下の本発明の開示において、後述する発明の実施の形態で用いられる符号を参考までに付記する。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、円盤状の基部５１ａの一方の面に加工用部材５１ｂが設けられ、他方の面の中央に突出部５１ｃが設けられた工具５０が取り付けられる主軸１１を有し、該主軸１１の先端部に、前記突出部５１ｃが嵌合する嵌合孔１１ｃと、前記突出部５１ｃの周囲の環状面５１ｅに対接する取付面１１ｄとが設けられた工作機械１の切粉除去装置であって、前記突出部５１ｃが前記嵌合孔１１ｃに嵌合し前記環状面５１ｅが前記取付面１１ｄに対接するように前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記先端部に取り付け（Ｓ１８〜Ｓ２４）又は前記環状面５１ｅが前記取付面１１ｄから離反し前記突出部５１ｃが前記嵌合孔１１ｃから脱出するように前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記先端部から取り外す（Ｓ１１〜Ｓ１７）工具交換手段１４，４２と、前記取付面１１ｄに形成された複数のエア放出口１７ａ…１７ａと、前記工具交換手段１４，４２による工具交換時に、前記環状面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離α以下のとき（Ｓ１６，Ｓ１９でＹＥＳ）、前記エア放出口１７ａ…１７ａからエアを放出させるエア放出手段１００（Ｓ１３，Ｓ２０），１０４とが備えられ、前記複数のエア放出口１７ａ…１７ａは、エアを主軸１１の軸方向に放出するようにそれぞれが形成され、かつ前記嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置されていると共に、前記複数のエア放出口１７ａ…１７ａのそれぞれについて、主軸１１の径方向に延び、一端がエア放出口１７ａに連通し、他端が前記取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅが前記取付面１１ｄに形成されていることを特徴とする。

次に、本願の請求項２に記載の発明は、円盤状の基部５１ａの一方の面に加工用部材５１ｂが設けられ、他方の面の中央に突出部５１ｃが設けられた工具５０が取り付けられる主軸１１を有し、該主軸１１の先端部に、前記突出部５１ｃが嵌合する嵌合孔１１ｃと、前記突出部５１ｃの周囲の環状面５１ｅに対接する取付面１１ｄとが設けられた工作機械１の切粉除去装置であって、前記突出部５１ｃが前記嵌合孔１１ｃに嵌合し前記環状面５１ｅが前記取付面１１ｄに対接するように前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記先端部に取り付け（Ｓ１８〜Ｓ２４）又は前記環状面５１ｅが前記取付面１１ｄから離反し前記突出部５１ｃが前記嵌合孔１１ｃから脱出するように前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記先端部から取り外す（Ｓ１１〜Ｓ１７）工具交換手段１４，４２と、前記取付面１１ｄに形成された複数のエア放出口１８ａ…１８ａと、前記工具交換手段１４，４２による工具交換時に、前記環状面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離α以下のとき（Ｓ１６，Ｓ１９でＹＥＳ）、前記エア放出口１８ａ…１８ａからエアを放出させるエア放出手段１００（Ｓ１３，Ｓ２０），１０４とが備えられ、前記複数のエア放出口１８ａ…１８ａは、前記エア放出手段１００（Ｓ１３，Ｓ２０），１０４で放出されたエアが前記環状面５１ｅに当たる範囲内で、エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向のうち、主軸１１の接線方向よりも主軸１１の外周面側の方向に放出するようにそれぞれが形成され、かつ前記嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置されていると共に、前記複数のエア放出口１８ａ…１８ａのそれぞれについて、エア放出口１８ａのエア放出方向に沿う方向に延び、一端がエア放出口１８ａに連通し、他端が前記取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅが前記取付面１１ｄに形成されていることを特徴とする。

次に、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記取付面１１ｄの内周縁部に、前記複数のエア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａの近傍を通過する環状の凹溝１１ｆが形成されていることを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明によれば、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口１７ａ…１７ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成する場合に、前記複数のエア放出口１７ａ…１７ａを、それぞれが（それぞれのエア放出口１７ａが）、エアを主軸１１の軸方向に放出するように形成し、かつ主軸１１の嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置すると共に、各エア放出口１７ａについて、主軸１１の径方向に延び、一端がエア放出口１７ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅを前記取付面１１ｄに形成したから、工具５０の着座面（環状面）５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度（所定距離αより短い）のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、エア放出口１７ａから放出されたエアが前記凹溝１１ｅに流れ込み易くなり、該凹溝１１ｅにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

そして、この凹溝１１ｅは、図１４にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、各エア放出口ｏの周囲の領域ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部まで主軸ｄの径方向に延びる領域ｔに重なって形成されるから、結果的に、前記領域ｔにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

これにより、切粉除去用エアを主軸１１の軸方向に放出するための複数のエア放出口（発明の実施の形態における「直流エア放出口」）１７ａ…１７ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域との差が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の外周面側で縮まり、前記エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の外周面側で図られることとなる。

次に、本願の請求項２に記載の発明によれば、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口１８ａ…１８ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成する場合に、前記複数のエア放出口１８ａ…１８ａを、それぞれが（それぞれのエア放出口１８ａが）、工具５０の環状面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離α以下のときに放出されたエアが工具５０の環状面５１ｅに当たる範囲内で、エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向のうち、主軸１１の接線方向よりも主軸１１の外周面側の方向に放出するように形成し、かつ主軸１１の嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置すると共に、各エア放出口１８ａについて、エア放出口１８ａのエア放出方向に沿う方向に延び、一端がエア放出口１８ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅを前記取付面１１ｄに形成したから、工具５０の着座面（環状面）５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度（所定距離αより短い）のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、エア放出口１８ａから放出されたエアが前記凹溝１１ｅに流れ込み易くなり、該凹溝１１ｅにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

そして、この凹溝１１ｅは、図１５、図１６にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、各エア放出口ｏの周囲の領域ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部までエア放出口ｏのエア放出方向に沿う方向（図中の矢印方向）に延びる領域ｔに重なって形成されるから、結果的に、前記領域ｔにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

これにより、切粉除去用エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するための複数のエア放出口（発明の実施の形態における「斜流エア放出口」）１８ａ…１８ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１８ａ…１８ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域との差が、エア放出口１８ａ…１８ａよりも主軸１１の外周面側で縮まり、前記エア放出口１８ａ…１８ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１８ａ…１８ａよりも主軸１１の外周面側で図られることとなる。

次に、本願の請求項３に記載の発明によれば、主軸１１の取付面１１ｄの内周縁部に、前記直流エア放出口１７ａ…１７ａ又は前記斜流エア放出口１８ａ…１８ａの近傍を通過する環状の凹溝１１ｆを形成したから、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、エア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａから放出されたエアが前記環状凹溝１１ｆに流れ込み易くなり、該環状凹溝１１ｆにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

そして、この環状凹溝１１ｆは、図１４〜図１６にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、複数のエア放出口ｏ…ｏの周囲の領域ｒ…ｒ及び隣接するエア放出口ｏ，ｏ間の部位から取付面ｈの外周縁部まで延びる領域ｓ…ｓより主軸ｄの軸芯側で取付面ｈの内周縁部において主軸ｄの周方向に延びる環状の領域ｕに重なって形成されるから、結果的に、前記領域ｕにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

これにより、切粉除去用エアを放出するための複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａ又は複数の斜流エア放出口１８ａ…１８ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域との差が、エア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａよりも主軸１１の軸芯側で縮まり、前記エア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａよりも主軸１１の軸芯側で図られることとなる。

図１は本発明の最良の実施の形態に係る工作機械１の主な構成要素の配置を概略図示する正面図、図２は前記工作機械１の正面側の部分平面図である。この工作機械１は横型マシニングセンタであって、機台１ａの縁部にハウジング１ｂが立設され、該ハウジング１ｂによって閉塞された作業空間１ｃが生成している。なお、図示しないが、ハウジング１ｂの縦壁には作業空間１ｃを開閉するための扉が設けられている。

作業空間１ｃ内には、ｙ軸に沿って水平方向に延びるスピンドル１０と、該スピンドル１０に収容されて回転する、同じくｙ軸に沿って水平方向に延びる主軸１１とが具備されている。主軸１１の先端部はスピンドル１０から露出し、該先端部に工具５０が取り付けられている。スピンドル１０及び主軸１１の前方で機台１ａの上にはｚ軸回りに回動自在のパレット２０が備えられ、該パレット２０の上には治具３０が据え付けられて、この治具３０によりチャックされたワーク９０に対し、主軸１１の先端部に取り付けられた工具５０によって、フライス加工や中ぐり加工あるいはネジ立て等の多種類の加工が行われる。

作業空間１ｃ内には、前記スピンドル１０及び主軸１１に隣接して、自動工具交換装置（ＡＴＣ）４０が具備されている。この自動工具交換装置４０は、多種類の工具５０…５０を収納するツールマガジン４１と、該ツールマガジン４１に収納されている１つの工具５０と主軸１１に取り付けられている工具５０とを交換するため両端部に工具保持部を有する工具交換アーム４２とを含む。

ここで、スピンドル１０及び主軸１１は、矢印ア、イで示すように、ｘ軸方向にスライド移動自在であり、工具交換アーム４２は、矢印ウ、エで示すように、ｙ軸方向にスライド移動自在、かつ矢印オで示すように、ｙ軸回りに回動自在である。そして、工具交換時には、回動する工具交換アーム４２が、主軸１１に取り付けられている工具５０を確実につかまえて保持できるように、スピンドル１０及び主軸１１は、図中鎖線で示す位置までア方向に移動する。

次に、図３〜図５は、図１における矢印（ｉｉｉ）による、主軸１１の先端部周辺の拡大平断面図であって、図３、図４、図５の順に、工具交換における工具５０の取付時に、工具交換アーム４２及び軸芯ロッド１４によって、工具５０を矢印ウ方向（近接方向又は対接方向）に移動させていく様子、あるいは、図５、図４、図３の順に、工具交換における工具５０の取外時に、軸芯ロッド１４及び工具交換アーム４２によって、工具５０を矢印エ方向（離反方向）に移動させていく様子を示している。

まず、工具５０は、円盤状の基部（フランジ部）５１ａの一方の面（図３〜図５において下の面）に、例えばエンドミルやフェイスミルあるいは面取りカッタ等の加工用部材５１ｂが設けられ、他方の面（図３〜図５において上の面）の中央に基部５１ａより小径のほぼ円柱状（やや先細り形状）のテーパシャンク部５１ｃが基部５１ａと同芯に設けられた構成である。

基部５１ａの周面には、工具交換アーム４２が係合する溝５１ｄがリング状に形成されている。また、基部５１ａの他方の面（図３〜図５において上の面）におけるテーパシャンク部５１ｃの周囲の環状面５１ｅは、後述する主軸１１の取付面１１ｄに着座する着座面を構成する。ここで、テーパシャンク部５１ｃの周面を提供する側壁の一部分には、後述する工具保持用ボール１５が嵌まり込む、傾斜面を持った凹所５１ｆが形成されている。

一方、主軸１１は、主軸１１の先端部を構成する先端部材１１ａと、主軸１１の後端部を構成する後端部材１１ｂとを含み、ベアリング１２等を介して、スピンドル１０の内部で回転自在に支持されている。

そして、主軸１１の先端部には、工具５０の着座面（環状面）５１ｅと対接し得る取付面（着座面５１ｅとほぼ同径の環状の面）１１ｄと、工具５０のテーパシャンク部５１ｃと嵌合し得る嵌合孔１１ｃとが形成されている。

また、主軸１１の軸中心には、主軸１１の軸方向（ｙ軸方向）に移動自在の軸芯ロッド１４が設けられていると共に、この軸芯ロッド１４の周面に対接し、主軸１１（先端部材１１ａ及び後端部材１１ｂ）の内面に固定された筒形状の固定部材１３が主軸１１の先端部に備えられている。

その場合に、軸芯ロッド１４の周面の一部分には、円形の陥没穴１４ａとカム面１４ｂとが相互に連続して形成されていると共に、固定部材１３の周壁の一部分には、工具保持用ボール１５を支持して挿通させる貫通孔１３ａが形成されている。

そして、例えば工具交換における工具５０の取付時において、図３及び図４に示すように、工具５０が主軸１１の先端部にまだ完全に取り付けられていないときは、軸芯ロッド１４は前方（矢印エ方向）に移動しており、このとき工具保持用ボール１５が前記陥没穴１４ａと貫通孔１３ａとに亘って収容され、該ボール１５は固定部材１３の周壁から主軸１１の径方向の外方へ突出していない状態にある。

一方、工具交換アーム４２は、例えば工具交換における工具５０の取付時において、工具５０の基部５１ａの溝５１ｄに係合して工具５０を保持し、テーパシャンク部５１ｃを嵌合孔１１ｃに嵌合させた状態で着座面５１ｅを取付面１１ｄに着座（対接）させるように、工具５０の軸芯を主軸１１の軸芯に一致させて、工具５０をｙ軸方向（矢印ウ方向）に移動させることにより、工具５０を主軸１１の先端部に近接させる（図３及び図４参照）。

そして、着座面５１ｅと取付面１１ｄとの間の距離Δが後述する第２所定値β以下になった段階（図４参照）で、工具交換アーム４２は工具５０を放し、矢印エ方向（離反方向）に退避する。

そののち、軸芯ロッド１４が、図５に矢印ウで示したように、後方に移動する。これにより、図５に示したように、工具保持用ボール１５がカム面１４ｂに乗り上げ、貫通孔１３ａを介して固定部材１３の周壁から主軸１１の径方向の外方へ突出する。突出したボール１５は、テーパシャンク部５１ｃの凹所５１ｆに嵌まり込み、該凹所５１ｆの傾斜面によってテーパシャンク部５１ｃを主軸１１の後方へ引き込みながら、テーパシャンク部５１ｃを主軸１１の先端部材１１ａの内面に押し付ける。このとき、着座面５１ｅは取付面１１ｄに完全に着座（対接）する。これにより、工具５０は主軸１１の先端部に完全に取り付けられた状態となり、工具５０は所定の保持力（第１の保持力）で主軸１１に保持されることとなる。

なお、工具交換における工具５０の取外時は、以上と逆の動作が行われるが、詳しくは、フローチャートを参照して後述する（図１０）。

また、本実施形態では、前記工具交換アーム４２と前記軸芯ロッド１４とによって工具交換手段が構成されている。

次に、図６は、図４における矢印（ｖｉ）による、主軸１１の先端部材１１ａに形成された取付面１１ｄの拡大図（図面上、上が上方、下が下方である）である。図示したように、主軸１１の取付面１１ｄには、複数（図例は１６個）のエア放出口１７ａ…１７ａが形成されている。これらのエア放出口１７ａ…１７ａは、それぞれがエアを主軸１１の軸方向（ｙ軸方向）に放出する直流エア放出口である。

ここで、複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａは、主軸１１の取付面１１ｄに、前記嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に等間隔に並ぶように配置されている。

図３にも示したように、主軸１１の先端部材１１ａの後部面と、主軸１１の後端部材１１ｂの前部面との間に、環状のエア通路１６が形成されている。そして、直流エア放出口１７ａ…１７ａは、前記環状エア通路１６から取付面１１ｄまで先端部材１１ａを軸方向（ｙ軸方向）に貫通された直流孔１７…１７により形成されている。

また、図３にも示したように、前記環状エア通路１６には、該エア通路１６に主軸１１の外部のスピンドル１０側からエアを供給するためのエア供給通路（後述する圧縮エア供給装置１０４からの圧縮エアを供給する通路）１９，１９が接続している。

そして、本実施形態においては、図７及び図８にも示したように、複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａのそれぞれについて、主軸１１の径方向に延び、一端がエア放出口１７ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅが前記取付面１１ｄに形成されている。

したがって、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度（後述する第１所定値αより小さく、後述する第２所定値βにほぼ近い値）のときに、図７に矢印で示したように、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、直流エア放出口１７ａから放出されたエアが前記凹溝１１ｅに流れ込み易くなり、該凹溝１１ｅにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

加えて、本実施形態においては、図７及び図８にも示したように、前記取付面１１ｄの内周縁部に、複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａの近傍を通過する環状の凹溝１１ｆが形成されている。

したがって、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度のときに、図７に矢印で示したように、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、直流エア放出口１７ａから放出されたエアが前記環状凹溝１１ｆに流れ込み易くなり、該環状凹溝１１ｆにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

図９に示すように、このマシニングセンタ１の制御部１００は、前記自動工具交換装置４０の他、主軸１１を回転させるための主軸回転用モータ１０１、主軸１１を移動させるための主軸移動装置１０２、パレット２０を回動させるためのパレット回動装置１０３、前記エア供給通路１９，１９及び前記環状エア通路１６を介して複数の前記直流孔１７…１７に圧縮エアを供給するための圧縮エア供給装置（エア放出手段を構成する）１０４、及び前記軸芯ロッド１４を主軸１１の前方（矢印エ方向）及び後方（矢印ウ方向）へ移動させるための工具保持用シリンダ１０５を統括して制御する。

ここで、自動工具交換装置４０から制御部１００へは、工具５０の環状面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δを示す信号が入力されるようになっている。

図１０は、前記制御部１００が工具交換時（工具５０を主軸１１から取り外す作業と、次の工具５０を主軸１１へ取り付ける作業とが連続して行われる）に行う制御動作の具体的１例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１で、主軸１１の回転を停止させる。次いで、ステップＳ１２で、工具保持用シリンダ１０５をオフにして軸芯ロッド１４を矢印エ方向（前方）へ移動させる。これにより、工具５０は、前記第１の保持力（工具５０が主軸１１の先端部に完全に取り付けられたときに主軸１１が工具５０を保持する保持力）よりも小さい第２の保持力で主軸１１に保持される仮保持状態となる（図４参照）。また、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの対接が解除され（すなわち離反し）、両面５１ｅ，１１ｄ間に空隙が生成する。このときの両面５１ｅ，１１ｄ間の距離Δは、後述する第２所定値β（ステップＳ２１）にほぼ近い値である。

なお、仮保持期間中における前記第２の保持力は、例えば、図４に示した状態での主軸１１と工具５０との摩擦力や、図示しないデテント機構による工具５０の押圧力等によって付与される。

次いで、ステップＳ１３で、圧縮エア供給装置１０４を作動させて、直流エア放出口１７ａ…１７ａからのエア（圧縮エア）の放出を開始する。これにより、これから取り外そうとする工具５０の着座面５１ｅ、主軸１１の取付面１１ｄ、及びテーパシャンク部５１ｃの周面の切粉がエア圧で吹き飛ばされ除去される。除去された切粉は、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の間隙から主軸１１の周辺外部へ抜けて排出されると共に、前記間隙から切粉が進入することも防がれる。

なお、ステップＳ１３でエアの放出を開始するときのエア圧としては、例えば０．３３〜０．４ＭＰａ等が好ましい。エア圧が過度に大きいと、第１の保持力よりも小さい第２の保持力で主軸１１に仮保持されている工具５０の着座面５１ｅに当たるエア圧によって工具５０が主軸１１から外れて落下する、というような不具合が生じ得るからである。

次いで、ステップＳ１４で、工具５０を保持しない空の工具交換アーム４２を主軸１１の先端部に近接する方向（矢印ウ方向）に移動させる。なお、このとき、工具交換アーム４２の他方の端部は、ツールマガジン４１に近接している。

次いで、ステップＳ１５で、主軸１１に第２の保持力で保持されている仮保持状態の工具５０を工具交換アーム４２で保持して、該工具交換アーム４２を主軸１１の先端部から離反する方向（矢印エ方向）に移動させる（図３参照）。なお、このとき、工具交換アーム４２の他方の端部は、ツールマガジン４１に収納されていた次の工具５０を保持してツールマガジン４１から離反している。

次いで、ステップＳ１６で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値α（第２所定値βより大きい値）以下か否かを判定し、以下でないときは、ステップＳ１７で、圧縮エア供給装置１０４を停止させて、直流エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出を終了する。

ここで、前記第１所定値αは、直流エア放出口１７ａ…１７ａから放出されるエアが工具５０の着座面５１ｅに届いて当たる距離（着座面５１ｅの切粉を吹き飛ばして除去できる距離）に設定されている。

以上で工具５０を主軸１１から取り外す作業が終了し、引き続いて、次の工具５０を主軸１１へ取り付ける作業が連続して行われる。

まず、ステップＳ１８で、次の工具５０を保持した工具交換アーム４２（工具交換アーム４２はステップＳ１５からステップＳ１８までの間に図１の矢印オ方向に１８０°回動している）を主軸１１の先端部に近接する方向（矢印ウ方向）に移動させる（図３参照）。なお、このとき、工具交換アーム４２の他方の端部は、取り外した工具５０を保持してツールマガジン４１に近接している。

次いで、ステップＳ１９で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値α以下か否かを判定し、以下のときは、ステップＳ２０で、圧縮エア供給装置１０４を作動させて、直流エア放出口１７ａ…１７ａからのエア（圧縮エア）の放出を開始する。これにより、これから取り付けようとする工具５０の着座面５１ｅの切粉がエア圧で吹き飛ばされ除去される。

次いで、ステップＳ２１で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値αよりも短い第２所定値β以下か否かを判定し、以下のときは、ステップＳ２２で、工具交換アーム４２から工具５０を放して、該工具交換アーム４２を主軸１１の先端部から離反する方向（矢印エ方向）に移動させる（図４参照）。これにより、工具５０は、前記第１の保持力（工具５０が主軸１１の先端部に完全に取り付けられたときに主軸１１が工具５０を保持する保持力）よりも小さい第２の保持力で主軸１１に保持される仮保持状態となる。なお、このとき、工具交換アーム４２の他方の端部は、取り外した工具５０をツールマガジン４１に収納した後、ツールマガジン４１から離反している。

ここで、前記第２所定値βは、直流エア放出口１７ａ…１７ａから真直ぐに放出されたエア及び斜流エア放出口１８ａ…１８ａから斜めに放出されたエアが、工具５０の着座面５１ｅに当たった後、主軸１１の取付面１１ｄに跳ね返ってきて、該取付面１１ｄの切粉も吹き飛ばして除去し、併せて、主軸１１の嵌合孔１１ｃに先端部が嵌合状態にあるテーパシャンク部５１ｃの周面にもエアが当たって該周面の切粉も除去することが可能な距離（例えば０．７ｍｍ等）に設定されている。

また、前記ステップＳ２０でエアの放出を開始するときのエア圧としても、仮保持状態の工具５０に当たるエア圧によって工具５０が主軸１１から外れて落下する、というような不具合を回避する観点から、例えば０．３３〜０．４ＭＰａ等が好ましい。

次いで、ステップＳ２３で、工具保持用シリンダ１０５をオンにして軸芯ロッド１４を矢印ウ方向（後方）へ移動させる。これにより、工具５０は、前記第１の保持力で主軸１１に保持される完全取付状態になる（図５参照）。そして、この段階で、着座面５１ｅが取付面１１ｄに着座して直流エア放出口１７ａ…１７ａを塞ぐので、ステップＳ２４で、圧縮エア供給装置１０４を停止させて、直流エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出を終了する。

このように、本実施形態においては、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口１７ａ…１７ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成する場合に、前記複数のエア放出口１７ａ…１７ａを、それぞれのエア放出口１７ａがエアを主軸１１の軸方向に放出するように形成し、かつ主軸１１の嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に並ぶように配置している。

また、各エア放出口１７ａについて、主軸１１の径方向に延び、一端がエア放出口１７ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅを前記取付面１１ｄに形成している。

その結果、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、エア放出口１７ａから放出されたエアが前記凹溝１１ｅに流れ込み易くなり、該凹溝１１ｅにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大する。

そして、この凹溝１１ｅは、図１４にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、各エア放出口ｏの周囲の領域ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部まで主軸ｄの径方向に延びる領域ｔに重なって形成されている。したがって、結果的に、前記領域ｔにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大する。

これにより、切粉除去用エアを主軸１１の軸方向に放出するための複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域（この領域におけるエアの流れが図８に矢印で示されている）と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域（この領域におけるエアの流れが図７に矢印で示されている）との差が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の外周面側で縮まり、前記エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の外周面側で図られることとなる。

併せて、本実施形態においては、主軸１１の取付面１１ｄの内周縁部に、直流エア放出口１７ａ…１７ａの近傍を通過する環状の凹溝１１ｆを形成している。

その結果、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアが前記環状凹溝１１ｆに流れ込み易くなり、該環状凹溝１１ｆにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大する。

そして、この環状凹溝１１ｆは、図１４にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、複数のエア放出口ｏ…ｏの周囲の領域ｒ…ｒ及び隣接するエア放出口ｏ，ｏ間の部位から取付面ｈの外周縁部まで延びる領域ｓ…ｓより主軸ｄの軸芯側で取付面ｈの内周縁部において主軸ｄの周方向に延びる環状の領域ｕに重なって形成されている。したがって、結果的に、前記領域ｕにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大する。

これにより、切粉除去用エアを主軸１１の軸方向に放出するための複数の直流エア放出口１７ａ…１７ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域（この領域におけるエアの流れが図８に矢印で示されている）と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域（この領域におけるエアの流れが図７に矢印で示されている）との差が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の軸芯側で縮まり、前記エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１７ａ…１７ａよりも主軸１１の軸芯側で図られることとなる。

また、前記環状凹溝１１ｆにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することにより、特に切粉が溜まり易い主軸１１の径方向の奥方の部位（主軸１１の中央部寄りの部分）、例えば、図３に符号カで示すように、工具５０の着座面５１ｅとテーパシャンク部５１ｃとの境界部分や、主軸１１の取付面１１ｄと嵌合孔１１ｃとの境界部分等の切粉除去性能が向上して好ましい結果が得られる。

次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。先の第１の実施の形態では、エア放出口は、エアを主軸１１の軸方向に放出する直流エア放出口１７ａ…１７ａであったが、この第２の実施の形態では、エア放出口は、工具５０の環状面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが第１所定値α以下のときに放出されたエアが工具５０の環状面５１ｅに当たる範囲内で、エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出する斜流エア放出口１８ａ…１８ａ、特に、主軸１１の接線方向よりも主軸１１の外周面側の方向に放出する斜流エア放出口１８ａ…１８ａである。

ここで、複数（図例は１６個）の斜流エア放出口１８ａ…１８ａは、主軸１１の取付面１１ｄに、前記嵌合孔１１ｃと同芯の円周上に等間隔に並ぶように配置されている。

そして、斜流エア放出口１８ａ…１８ａは、前記環状エア通路１６から取付面１１ｄまで先端部材１１ａを軸方向（ｙ軸方向）から所定角度傾斜して貫通された斜流孔１８…１８により形成されている。

そして、この第２の実施の形態においては、複数の斜流エア放出口１８ａ…１８ａのそれぞれについて、エア放出口１８ａのエア放出方向に沿う方向に延び、一端がエア放出口１８ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅが前記取付面１１ｄに形成されている。

したがって、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが例えば０．７ｍｍ程度のときに、前記着座面５１ｅと前記取付面１１ｄとの間の間隙において、斜流エア放出口１８ａから放出されたエアが前記凹溝１１ｅに流れ込み易くなり、該凹溝１１ｅにおいて、エアの流速が高まり、動圧が増大することとなる。

そして、この凹溝１１ｅは、図１５にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、各エア放出口ｏの周囲の領域ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部までエア放出口ｏのエア放出方向に沿う方向（図中の矢印方向）に延びる領域ｔに重なって形成されている。したがって、結果的に、前記領域ｔにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大する。

これにより、切粉除去用エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するための複数の斜流エア放出口１８ａ…１８ａを主軸１１の取付面１１ｄに形成した場合において、工具交換時にエア放出口１８ａ…１８ａから放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域との差が、エア放出口１８ａ…１８ａよりも主軸１１の外周面側で縮まり、前記エア放出口１８ａ…１８ａから放出されたエアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果の均一化が、エア放出口１８ａ…１８ａよりも主軸１１の外周面側で図られることとなる。

次に、図１２を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態は、第２の実施の形態の特別な場合として、複数（図例は１６個）の斜流エア放出口１８ａ…１８ａを、それぞれのエア放出口１８ａがエアを主軸１１の径方向に放出するように形成したものである。そして、この第３の実施の形態においても、複数の斜流エア放出口１８ａ…１８ａのそれぞれについて、エア放出口１８ａのエア放出方向に沿う方向に延び、一端がエア放出口１８ａに連通し、他端が取付面１１ｄの外周縁部に至る凹溝１１ｅが前記取付面１１ｄに形成されている。

そして、前記凹溝１１ｅは、図１６にエアの流速が相対的に低くなる領域として示した、各エア放出口ｏの周囲の領域ｒより主軸ｄの外周面側で取付面ｈの外周縁部までエア放出口ｏのエア放出方向に沿う方向（図中の矢印方向）に延びる領域ｔに重なって形成されている。したがって、結果的に、前記領域ｔにおいてエアが流れ込み易くなり、エアの流速が高まり、動圧が増大し、第２の実施の形態と同様の作用が得られることとなる。

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口を主軸の取付面に形成する場合に、工具交換時に前記エア放出口から放出されたエアの流速が相対的に高くなって動圧が相対的に大きくなる領域と、前記エアの流速が相対的に低くなって動圧が相対的に小さくなる領域とが生成することを抑制し、エアによる切粉除去効果及び切粉進入防止効果を均一化させることが可能な技術であるから、工場における生産の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。

本発明の最良の実施の形態に係る工作機械の主な構成要素の配置を概略図示する正面図である。 前記工作機械の正面側の部分平面図である。 図１における矢印（ｉｉｉ）による、主軸の先端部周辺の拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の比較的初期又は工具交換における工具取外動作の比較的終期を示すものである。 同じく拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の中期又は工具交換における工具取外動作の中期を示すものである。 同じく拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の比較的終期又は工具交換における工具取外動作の比較的初期を示すものである。 図４における矢印（ｖｉ）による、主軸の先端部材に形成された取付面の拡大図である。 図６における矢印（ｖｉｉ）による、主軸の取付面の部分拡大断面図である。 図６における矢印（ｖｉｉｉ）による、主軸の取付面の部分拡大断面図である。 前記工作機械の制御システム図である。 前記工作機械の制御部が工具交換時に行う制御動作の具体的１例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示す図６に類似の取付面の拡大図である。 本発明の第３の実施形態を示す図６に類似の取付面の拡大図である。 従来技術の説明図であって、(ａ)は主軸の軸芯に沿う主軸の先端部周辺の断面図、（ｂ)は図１３（ａ）における矢印（ｂ）による断面図である。 発明が解決しようとする課題を説明するための、図６に対応する取付面の拡大図である。 発明が解決しようとする課題を説明するための、図１１に対応する取付面の拡大図である。 発明が解決しようとする課題を説明するための、図１２に対応する取付面の拡大図である。

符号の説明

１ 工作機械
１１ 主軸
１１ｃ 嵌合孔
１１ｄ 取付面
１１ｅ 凹溝
１１ｆ 環状凹溝
１４ 工具交換手段（軸芯ロッド）
１７ａ エア放出口（直流エア放出口）
１８ａ エア放出口（斜流エア放出口）
４２ 工具交換手段（工具交換アーム）
５０ 工具
５１ａ 基部（フランジ部）
５１ｃ 突出部（テーパシャンク部）
５１ｅ 環状面（着座面）
１００ エア放出手段（制御部：Ｓ１３，Ｓ２０）
１０４ エア放出手段（圧縮エア供給装置）

Claims (3)

1. 円盤状の基部の一方の面に加工用部材が設けられ、他方の面の中央に突出部が設けられた工具が取り付けられる主軸を有し、該主軸の先端部に、前記突出部が嵌合する嵌合孔と、前記突出部の周囲の環状面に対接する取付面とが設けられた工作機械の切粉除去装置であって、
   前記突出部が前記嵌合孔に嵌合し前記環状面が前記取付面に対接するように前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記先端部に取り付け又は前記環状面が前記取付面から離反し前記突出部が前記嵌合孔から脱出するように前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記先端部から取り外す工具交換手段と、
   前記取付面に形成された複数のエア放出口と、
   前記工具交換手段による工具交換時に、前記環状面と前記取付面との間の距離が所定距離以下のとき、前記エア放出口からエアを放出させるエア放出手段とが備えられ、
   前記複数のエア放出口は、エアを主軸の軸方向に放出するようにそれぞれが形成され、かつ前記嵌合孔と同芯の円周上に並ぶように配置されていると共に、
   前記複数のエア放出口のそれぞれについて、主軸の径方向に延び、一端がエア放出口に連通し、他端が前記取付面の外周縁部に至る凹溝が前記取付面に形成されていることを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
2. 円盤状の基部の一方の面に加工用部材が設けられ、他方の面の中央に突出部が設けられた工具が取り付けられる主軸を有し、該主軸の先端部に、前記突出部が嵌合する嵌合孔と、前記突出部の周囲の環状面に対接する取付面とが設けられた工作機械の切粉除去装置であって、
   前記突出部が前記嵌合孔に嵌合し前記環状面が前記取付面に対接するように前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記先端部に取り付け又は前記環状面が前記取付面から離反し前記突出部が前記嵌合孔から脱出するように前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記先端部から取り外す工具交換手段と、
   前記取付面に形成された複数のエア放出口と、
   前記工具交換手段による工具交換時に、前記環状面と前記取付面との間の距離が所定距離以下のとき、前記エア放出口からエアを放出させるエア放出手段とが備えられ、
   前記複数のエア放出口は、前記エア放出手段で放出されたエアが前記環状面に当たる範囲内で、エアを主軸の軸方向から所定角度傾斜した方向のうち、主軸の接線方向よりも主軸の外周面側の方向に放出するようにそれぞれが形成され、かつ前記嵌合孔と同芯の円周上に並ぶように配置されていると共に、
   前記複数のエア放出口のそれぞれについて、エア放出口のエア放出方向に沿う方向に延び、一端がエア放出口に連通し、他端が前記取付面の外周縁部に至る凹溝が前記取付面に形成されていることを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の工作機械の切粉除去装置において、
   前記取付面の内周縁部に、前記複数のエア放出口の近傍を通過する環状の凹溝が形成されていることを特徴とする工作機械の切粉除去装置。

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