JP4287351B2 - Spindle device - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device of a machine tool.

主軸装置は、工具を取り付けた工具ホルダーを主軸（スピンドル）に装着して高速回転させ、加工を行うのに使用される。   The spindle device is used for machining by attaching a tool holder with a tool to a spindle (spindle) and rotating it at high speed.

本願出願人は、特許文献１において、エアーを利用して工具ホルダーのシャンク部を効率よく清掃することができる主軸装置を提案している。
特開平６−１５５２２４号公報 The applicant of this application has proposed a spindle device that can efficiently clean the shank portion of the tool holder using air in Patent Document 1.
JP-A-6-155224

しかしながら、工具ホルダーが主軸に装着された場合であっても、正確に密着して装着されていない状態になることがある。このような状態は、外側から一見しただけでは判別が困難であり、場合によっては、作業効率や加工精度に悪影響を及ぼす。   However, even when the tool holder is mounted on the main shaft, the tool holder may not be mounted in close contact with each other. Such a state is difficult to discriminate at a glance from the outside. In some cases, it adversely affects work efficiency and processing accuracy.

一方、工具ホルダーの有無（工具ホルダーが主軸に装着されたか否か）を自動的に判別して主軸を駆動させるのが安全性及び作業効率の点から合理的である。   On the other hand, it is reasonable from the viewpoint of safety and work efficiency to automatically determine the presence or absence of the tool holder (whether or not the tool holder is attached to the spindle) and drive the spindle.

そこで本発明は、主軸に対する工具ホルダーの装着状態の正常、異常を正確に判別できる主軸装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a spindle device that can accurately determine whether the tool holder is attached to the spindle in a normal or abnormal state.

本発明の解決手段を例示すると、以下の通りである。   Examples of the solution of the present invention are as follows.

（１）工作機械の主軸装置において、
工具ホルダー（１８）を装着する主軸（１２）と、
主軸（１２）に対する工具ホルダー（１８）の装着状態を検査するための検査機構（４０）を有し、
主軸（１２）が、工具ホルダー（１８）と接触するテーパー状の接触面（２２）と、そのテーパー状の接触面（２２）に開口する複数の開口（３４）と、それらの複数の開口（３４）にそれぞれ接続された複数の穴（３８）を有し、
検査機構（４０）が、主軸（１２）の複数の穴（３８）の各々へ圧縮ガスを供給するための供給器（４４）と、主軸（１２）の複数の穴（３８）の各々の圧力を各別に検査するための複数のセンサー（４６）を有し、複数のセンサー（４６）によって検査された複数の穴（３８）内の圧力に基づいて工具ホルダー（１８）の装着状態を検査する主軸装置。 (1) In the spindle device of a machine tool,
A main shaft (12) for instrumentation wearing tool holder (18),
An inspection mechanism (40) for inspecting the mounting state of the tool holder (18) with respect to the main shaft (12);
The main shaft (12) has a tapered contact surface (22) in contact with the tool holder (18), a plurality of openings (34) opened in the tapered contact surface (22), and a plurality of the openings ( 34) having a plurality of holes (38) each connected to
The inspection mechanism (40) supplies a compressed gas to each of the plurality of holes (38) of the main shaft (12), and the pressure of each of the plurality of holes (38) of the main shaft (12). A plurality of sensors (46) for inspecting each of the tool holder (18), and the mounting state of the tool holder (18) is inspected based on the pressure in the plurality of holes (38) inspected by the plurality of sensors (46) . Spindle device.

（２）複数のセンサー（４６）が、主軸（１２）の外周に配置された支持部材（４２）に設けられていて、その支持部材（４２）が検査機構（４０）の一部として構成されていることを特徴とする前述の主軸装置。 (2) a plurality of sensors (46), provided in outer periphery disposed a support member of the main shaft (12) (42), constituting the support member (42) as part of the inspection mechanism (40) The above-described main spindle device is characterized in that

（３）検査機構（４０）に設けられた複数のセンサー（４６）の各々に対して、主軸（１２）の各穴（３８）に接続する接続穴（４８）と、接続穴（４８）に接続する第１エアー穴（５０）及び第２エアー穴（５２）を設けて、第１エアー穴（５０）から圧縮ガスが供給され、各センサー（４６）が各第２エアー穴（５２）内の圧力を検査することで主軸（１２）の複数の穴（３８）の全ての圧力を各別に検査することを特徴とする前述の主軸装置。 (3) A connection hole (48) connected to each hole (38) of the main shaft (12) and a connection hole (48) for each of the plurality of sensors (46) provided in the inspection mechanism (40). A first air hole (50) and a second air hole (52) to be connected are provided , compressed gas is supplied from the first air hole (50), and each sensor (46) is placed in each second air hole (52). above spindle device, characterized in that to inspect all the pressure separately to each of the plurality of holes (38) of the spindle (12) by examining the pressure.

本発明によれば、主軸に対する工具ホルダーの装着状態の正常、異常を正確に判別することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately determine whether the tool holder is mounted on the spindle in a normal or abnormal state.

とくに、主軸のテーパー状の接触面に複数の開口を設け、それらの開口の各々に対してセンサーが各別に設けられ、全てのセンサーが、主軸の外周に配置された支持部材に設けられて、支持部材を検査機構の一部として構成すれば、検査をより正確にかつ簡便に行うことができる。 In particular, a plurality of openings are provided in the tapered contact surface of the main shaft, sensors are provided for each of the openings, and all the sensors are provided on a support member disposed on the outer periphery of the main shaft. by configuring the support member as part of the inspection mechanism, can be inspected more accurately and conveniently.

また、各センサーに関して、主軸の穴に接続する接続穴と、その接続穴に接続する第１エアー穴及び第２エアー穴が、検査機構、とくにその一部として一体的に主軸の外周に配置された支持部材に形成され、第１エアー穴から圧縮ガスが供給され、各センサーが各第２エアー穴内の圧力を検査することで各穴内の圧力を検査する構成にすれば、圧縮ガスを供給する穴と圧力を検査する穴が別個に設けられているため、検査をより正確に行うことができる。 In addition, for each sensor, a connection hole connected to the hole of the main shaft, and a first air hole and a second air hole connected to the connection hole are integrally disposed on the outer periphery of the main shaft as a part of the inspection mechanism. formed in the support member, the compressed gas from the first air hole is supplied, if the configuration in which each sensor to inspect the pressure in each hole by checking the pressure of the second air Ananai, supplies compressed gas Since the hole and the hole for checking the pressure are provided separately, the inspection can be performed more accurately.

本発明の主軸装置は、工具ホルダーを装着する主軸と、主軸に対する工具ホルダーの装着状態の良否を検査するための検査機構を有する。主軸が、工具ホルダーを保持するために接触するテーパー状の接触面と、その接触面で開口する複数の開口と、複数の開口の各々に接続された穴を有する。検査機構は、主軸の各穴内へ圧縮ガスを供給するための供給器と、主軸の各穴内の圧力を検査するためのセンサーを有する。センサーが検査した各穴内の圧力に基づいて工具ホルダーの装着状態を検査する。 The spindle device of the present invention includes a spindle on which a tool holder is mounted, and an inspection mechanism for inspecting whether the tool holder is mounted on the spindle. The main shaft has a tapered contact surface that comes into contact with the tool holder, a plurality of openings that open at the contact surface, and a hole that is connected to each of the plurality of openings. Inspection mechanism has a supply device for supplying compressed gas into each hole of the spindle, a sensor for checking the pressure in each hole of the spindle. The mounting state of the tool holder is inspected based on the pressure in each hole inspected by the sensor .

以下に示す実施例においては、センサーとしてセンサーノズルつまりノズル形状のセンサーを用いる例が示されているが、本発明においては、他の形式の圧力用のセンサーを使用しうる。主軸の開口及び穴は、１つの主軸装置につき、複数設ける。主軸の開口及び穴に対応させて、センサーも、１つの主軸装置につき、複数設ける。 In the embodiment described below, although an example of using the sensor of the sensor nozzle clogging nozzle geometry is shown as a sensor, in the present invention may use a sensor for the pressure of the other formats. Opening and holes in the spindle, per spindle device, Ru plurality. In association with the opening and the hole of the spindle, the sensor also, per spindle device, Ru plurality.

複数のセンサーが、主軸の外周に配置された支持部材に一体的に設けられているのが好ましい。 It is preferable that a plurality of sensors are integrally provided on a support member disposed on the outer periphery of the main shaft.

主軸の各穴に接続する接続穴と、その接続穴に接続する第１エアー穴及び第２エアー穴が、主軸の外周に配置された支持部材に検査機構の一部として設けられるのが好ましい。 It is preferable that a connection hole connected to each hole of the main shaft, and a first air hole and a second air hole connected to the connection hole are provided as a part of the inspection mechanism in a support member arranged on the outer periphery of the main shaft.

第１エアー穴から圧縮ガスが供給され、各センサーが各第２エアー穴内の圧力を検査することで各穴内の圧力を検査するのが好ましい。 Compressed gas is supplied from the first air holes, preferably each sensor to inspect the pressure in each hole by checking the pressure of the second air Ananai.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明による主軸装置の一例を示す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a spindle device according to the present invention.

主軸装置１０は、工具ホルダー１８を装着する主軸１２と、主軸に対する工具ホルダー１８の装着状態の良否を検査するための検査機構４０を有する。本発明は、これらの構成に格別の特徴を有し、その他の構成は通常の工作機械の構成をそのまま採用できる。従って、以下では主軸１２、工具ホルダー１８、及び検査機構４０付近の構成に重点を置いて説明する。 The spindle device 10 includes a spindle 12 on which the tool holder 18 is mounted, and an inspection mechanism 40 for inspecting whether the tool holder 18 is mounted on the spindle. The present invention has a special feature of these configurations, other configurations are intact can be adopted a conventional machine tool configuration. Therefore, the following description will be given with emphasis on the configuration in the vicinity of the main shaft 12, the tool holder 18, and the inspection mechanism 40.

主軸装置１０は、高速で駆動可能な主軸１２を備えている。主軸１２は、ベアリング１４を介してベアリングハウジング１６に設置されている。   The spindle device 10 includes a spindle 12 that can be driven at high speed. The main shaft 12 is installed in a bearing housing 16 via a bearing 14.

主軸１２は、その軸心上に貫通穴２０を有し、内側で工具ホルダー１８と接触するテーパー状の接触面２２を有している。   The main shaft 12 has a through hole 20 on its axis, and has a tapered contact surface 22 that contacts the tool holder 18 inside.

主軸１２の貫通穴２０内には、ドローイングボルト２４が挿入されている。   A drawing bolt 24 is inserted into the through hole 20 of the main shaft 12.

主軸１２の内部空間には、多数の皿バネ２６が挿入されている。皿バネ２６は、ドローイングボルト２４を上方に押圧している。ドローイングボルト２４の後方には、皿バネ２６の力に抗してドローイングボルト２４を押し出すための機構（図示せず）が設けられている。   A large number of disc springs 26 are inserted into the internal space of the main shaft 12. The disc spring 26 presses the drawing bolt 24 upward. A mechanism (not shown) for pushing the drawing bolt 24 against the force of the disc spring 26 is provided behind the drawing bolt 24.

ドローイングボルト２４の先端には、インナースリーブ２８が接続されている。インナースリーブ２８の先端部には、工具ホルダー１８をグリップするためのコレット３２が支持されている。   An inner sleeve 28 is connected to the tip of the drawing bolt 24. A collet 32 for gripping the tool holder 18 is supported at the tip of the inner sleeve 28.

図１のクランプ状態から、ドローイングボルト２４及びコレット３２が下方に移動すると、コレット３２の先端が開き、アンクランプ状態になる。 When the drawing bolt 24 and the collet 32 are moved downward from the clamped state of FIG. 1, the tip of the collet 32 is opened and the unclamped state is achieved.

主軸１２は、テーパー状の接触面２２に開口する複数の開口３４と、各開口３４に接続されたセンサー用の穴３８を有する。このセンサー用の穴３８は、主軸１２の外側に設けられた外側開口３６で開口している。 The main shaft 12 has a plurality of openings 34 that open to the tapered contact surface 22, and a sensor hole 38 that is connected to each opening 34. The sensor hole 38 is opened by an outer opening 36 provided outside the main shaft 12.

主軸１２の外周には支持部材４２が検査機構５４の一部として配置されている。支持部材４２には、センサー用の穴３８に接続する接続穴４８と、その接続穴４８に接続する第１エアー穴５０及び第２エアー穴５２が形成されている。   A support member 42 is disposed on the outer periphery of the main shaft 12 as a part of the inspection mechanism 54. The support member 42 has a connection hole 48 connected to the sensor hole 38, and a first air hole 50 and a second air hole 52 connected to the connection hole 48.

検査機構４０は、センサー用の穴３８内へ圧縮ガスを供給するための供給器４４と、センサー用の穴３８内の圧力を検査するための、ノズル形状のセンサー４６を有する。 The inspection mechanism 40 includes a feeder 44 for supplying compressed gas into the sensor hole 38 and a nozzle- shaped sensor 46 for inspecting the pressure in the sensor hole 38.

センサー４６は、支持部材４２に一体的に設けられている。   The sensor 46 is provided integrally with the support member 42.

センサー４６の外側後方には、押当機構５４が設けられている。押当機構５４には、図示省略された制御装置が接続されていて、公知の方式でセンサー４６をセンサー用の穴３８の外側開口３６に押し当てるようになっている。センサー４６は押当機構５４を用いて自動で押し当てるのが好ましいが、手動で押し当ててもよい。   A pressing mechanism 54 is provided on the outer rear side of the sensor 46. A control device (not shown) is connected to the pressing mechanism 54 so that the sensor 46 is pressed against the outer opening 36 of the sensor hole 38 by a known method. The sensor 46 is preferably pressed automatically using the pressing mechanism 54, but may be pressed manually.

第１エアー穴５０から供給器４４を用いて圧縮ガスが供給され、センサー４６が第２エアー穴５２内の圧力を検査することで、センサー用の穴３８内の圧力を検査する。センサー４６が検査した穴３８内の圧力に基づいて工具ホルダー１８の装着状態の良否を検査する。 Compressed gas using a feeder 44 from the first air hole 50 is supplied by the sensor 46 to check the pressure in the second air hole 52, checking the pressure in the bore 38 for the sensor. Based on the pressure in the hole 38 inspected by the sensor 46, the mounting condition of the tool holder 18 is inspected.

主軸装置１０の主な作用を説明する。   The main operation of the spindle device 10 will be described.

主軸１２に設けたセンサー用の穴３８にセンサー４６を当てて、第１エアー穴５０から圧縮ガス（その典型例として圧縮エアー）を供給する。主軸１２に工具ホルダー１８が適切に挿入されていなかったり、或いは主軸１２のテーパー状の接触面２２に工具ホルダー１８が正確に密着していなかったりすると、第２エアー穴５２のエアー圧は所定の圧力にならない。主軸１２に工具ホルダー１８が正確に装着されてテーパー状の接触面２２が密着していると、第２エアー穴５２のエアー圧は所定以上の圧力になる。この事を利用して、主軸１２に対して工具ホルダー１８の装着状態の良否（正常、異常）を判別できる。 The sensor 46 is applied to the sensor hole 38 provided in the main shaft 12, and compressed gas (compressed air as a typical example) is supplied from the first air hole 50. If the tool holder 18 is not properly inserted into the main shaft 12 or if the tool holder 18 is not accurately in close contact with the tapered contact surface 22 of the main shaft 12, the air pressure in the second air hole 52 is predetermined. There is no pressure. When the tool holder 18 is accurately mounted on the spindle 12 and the tapered contact surface 22 is in close contact, the air pressure in the second air hole 52 becomes a predetermined pressure or more . By using this fact, it is possible to determine whether the tool holder 18 is attached to the spindle 12 in a normal state (normal or abnormal).

なお、本発明は図示された実施例に限定されない。   Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

本発明による主軸装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the spindle apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 主軸装置
１２ 主軸
１４ ベアリング
１６ ベアリングハウジング
１８ 工具ホルダー
２０ 貫通穴
２２ テーパー状の接触面
２４ ドローイングボルト
２６ 皿バネ
２８ インナースリーブ
３２ コレット
３４ 開口
３６ 外側開口
３８ センサー用の穴
４０ 検査機構
４２ 支持部材
４４ 供給器
４６ センサー
４８ 接続穴
５０ 第１エアー穴
５２ 第２エアー穴
５４ 押当機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main shaft apparatus 12 Main shaft 14 Bearing 16 Bearing housing 18 Tool holder 20 Through hole 22 Tapered contact surface 24 Drawing bolt 26 Belleville spring 28 Inner sleeve 32 Collet 34 Opening 36 Outer opening 38 Sensor hole 40 Inspection mechanism 42 Support member 44 Feeder 46 Sensor 48 Connection hole 50 First air hole 52 Second air hole 54 Pushing mechanism

Claims (5)

工作機械の主軸装置において、
工具ホルダー（１８）を装着する主軸（１２）と、
主軸（１２）に対する工具ホルダー（１８）の装着状態を検査するための検査機構（４０）を有し、
主軸（１２）が、工具ホルダー（１８）と接触するテーパー状の接触面（２２）と、そのテーパー状の接触面（２２）に開口する複数の開口（３４）と、それらの複数の開口（３４）にそれぞれ接続された複数の穴（３８）を有し、
検査機構（４０）が、主軸（１２）の複数の穴（３８）の各々へ圧縮ガスを供給するための供給器（４４）と、主軸（１２）の複数の穴（３８）の各々の圧力を各別に検査するための複数のセンサー（４６）を有し、複数のセンサー（４６）によって検査された複数の穴（３８）内の圧力に基づいて工具ホルダー（１８）の装着状態を検査する主軸装置。 In the spindle device of machine tools,
A main shaft (12) for instrumentation wearing tool holder (18),
An inspection mechanism (40) for inspecting the mounting state of the tool holder (18) with respect to the main shaft (12);
The main shaft (12) has a tapered contact surface (22) in contact with the tool holder (18), a plurality of openings (34) opened in the tapered contact surface (22), and a plurality of these openings ( 34) having a plurality of holes (38) each connected to
The inspection mechanism (40) supplies a compressed gas to each of the plurality of holes (38) of the main shaft (12), and the pressure of each of the plurality of holes (38) of the main shaft (12). A plurality of sensors (46) for inspecting each of the tool holders (18), and the mounting state of the tool holder (18) is inspected based on the pressure in the plurality of holes (38) inspected by the plurality of sensors (46) . Spindle device. 複数のセンサー（４６）が、主軸（１２）の外周に配置された支持部材（４２）に設けられていて、その支持部材（４２）が検査機構（４０）の一部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。 A plurality of sensors (46), provided in the main shaft outer periphery arranged support members (12) (42), the support member (42) is configured as part of the inspection mechanism (40) The spindle device according to claim 1, wherein 検査機構（４０）に設けられた複数のセンサー（４６）の各々に対して、主軸（１２）の各穴（３８）に接続する接続穴（４８）と、接続穴（４８）に接続する第１エアー穴（５０）及び第２エアー穴（５２）を設けて、第１エアー穴（５０）から圧縮ガスが供給され、各センサー（４６）が各第２エアー穴（５２）内の圧力を検査することで主軸（１２）の複数の穴（３８）の各々の圧力を各別に検査することを特徴とする請求項１又は２に記載の主軸装置。 For each of the plurality of sensors (46) provided in the inspection mechanism (40) , a connection hole (48) connected to each hole (38) of the main shaft (12) and a first connection connected to the connection hole (48). 1 air hole (50) and 2nd air hole (52) are provided , compressed gas is supplied from the 1st air hole (50), and each sensor (46) controls the pressure in each 2nd air hole (52). spindle device according to each pressure of the plurality of holes (38) in claim 1 or 2, characterized in that to inspect each other spindle (12) by checking. 複数の開口（３４）がテーパー状の接触面（２２）の外周方向に互いに離れて形成されており、各開口（３４）に対して別々にセンサー（４６）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の主軸装置。   A plurality of openings (34) are formed apart from each other in the outer peripheral direction of the tapered contact surface (22), and a sensor (46) is provided separately for each opening (34). The spindle apparatus according to any one of claims 1 to 3. ２つの開口（３４）が、テーパー状の接触面（２２）の対向する反対側の位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の主軸装置。   5. Spindle device according to claim 4, characterized in that the two openings (34) are arranged at opposite positions on the tapered contact surface (22).
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