JP5973888B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

工作機械としては、工具ホルダをクランプするクランプ機構を有する主軸と、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを検出するクランプ検出装置と、を備えているものがある。
従来のクランプ検出装置では、クランプ機構が工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときに、センサからドローバーの停止位置までの距離を検出しており、この距離に基づいて、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプの異常を検出している（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−５０３５９号公報

クランプ機構が工具ホルダのクランプを繰り返すと、クランプ機構の各部品や工具ホルダの磨耗等により、ドローバーが移動するときの始点が変化する場合がある。前記した従来のクランプ検出装置では、センサからドローバーまでの絶対的な距離に基づいて、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを検出しているため、ドローバーが移動するときの始点が変化すると、ドローバーの移動量が前回と同じであるにも係わらず、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを誤って検出してしまう。

本発明は、前記した問題を解決し、主軸に設けられたクランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを正確に検出することができる工作機械を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、工具ホルダをクランプするクランプ機構を有する主軸と、前記クランプ機構による前記工具ホルダのクランプおよびアンクランプを検出するクランプ検出装置と、を備えている工作機械である。前記クランプ機構は、前記主軸に挿通されたドローバーと、前記ドローバーの前端部に設けられたコレットチャックと、前記ドローバーに対して後方に向けて押圧力を付与している付勢部材と、前記ドローバーを前方に押し出すための駆動装置と、を備え、前記ドローバーが後方に移動することで、前記工具ホルダが前記コレットチャックにクランプされるように構成されている。前記クランプ検出装置は、前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときの前記ドローバーの前後方向の位置を検出するセンサと、前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプした回数ごとに、前記ドローバーの位置を記憶する記憶手段と、新たに検出された前記ドローバーの位置と、前回の前記ドローバーの位置との変位量を算出する相対変位算出手段と、を備えている。

この構成では、新たに検出されたドローバーの位置と、前回のドローバーの位置との変位量が０または小さい場合には、前回と同様に、クランプ機構が工具ホルダをクランプおよびアンクランプしていることになる。また、変位量が大きい場合には、切粉の噛み込みやミスクランプ等の要因によって、今回または前回のクランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプが異常であることを示している。

本発明では、クランプ機構が工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときに、新たに検出されたドローバーの位置を、前回のドローバーの位置に対して相対的に比較することで、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプの状態を示すことができる。したがって、クランプ機構が工具ホルダのクランプを繰り返すことで、ドローバーが移動するときの始点が変化しても、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを正確に検出することができる。

なお、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプが、前回と同様であると判定するときの変位量の数値範囲を増減させることで、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプの判定精度を調整することができる。

前記した工作機械において、前記駆動装置はシリンダであり、前記センサは、前記シリンダのロッドの前後方向の位置を検出することで、前記ドローバーの前後方向の位置を検出しており、前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときの前記ロッドの前後方向の位置と、前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプした後に、前記ロッドが後方に移動したときの前記ロッドの前後方向の位置と、を検出するように構成してもよい。

この構成では、クランプ機構が工具ホルダをクランプした後に、ロッドが後方に移動して、ロッドがドローバーから離間したことを把握することができる。
また、センサが主軸に挿通されたドローバーを直接検出する構成に比べて、クランプ機構にセンサを設置し易くなる。

前記した工作機械において、前記クランプ検出装置が、新たに検出された前記ドローバーの位置と、最初の前記ドローバーの位置との変位量を算出する絶対変位算出手段を備えているように構成してもよい。

絶対変位算出手段によって算出された変位量は、クランプ機構が工具ホルダのクランプを繰り返すことで、クランプ機構の各部品や工具ホルダの磨耗等により、ドローバーが移動するときの始点が最初の位置から変化したときの変位量であるため、この変位量に基づいて、工作機械の保守管理を的確に行うことができる。

前記した工作機械において、前記クランプ機構に複数の前記工具ホルダが順次にクランプされるように構成されている場合には、前記相対変位算出手段は、前記工具ホルダごとに変位量を算出することが望ましい。
この構成では、各工具ホルダの寸法のばらつきに影響されることなく、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを正確に検出することができる。

前記した工作機械において、前記クランプ検出装置は、複数の前記センサを備えている場合には、各センサによって検出されたドローバーの位置の差に基づいて、ドローバーの傾きを検出することができる。

本発明の工作機械では、新たに検出されたドローバーの位置を、前回のドローバーの位置に対して相対的に比較しているため、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを正確に検出することができる。

本実施形態の工作機械の主軸装置を示した側断面図である。 本実施形態のクランプ検出装置を示した図で、（ａ）はクランプ機構が工具ホルダをアンクランプしたときの側断面図、（ｂ）はクランプ機構が工具ホルダを皿ばねクランプしたときの側断面図、（ｃ）はクランプ機構による工具ホルダのクランプが完了したときの側断面図である。 本実施形態のクランプ検出装置によるロッドの停止位置の比較を示した概念図である。 本実施形態のクランプ検出装置によって、クランプ機構による工具ホルダのクランプおよびアンクランプを検出する方法を示したフローチャートである。 他の実施形態のクランプ検出装置を示した図で、ロッドの外周面にセンサを当接させた構成の側断面図である。 他の実施形態のクランプ検出装置を示した図で、（ａ）は複数のセンサを用いた構成の側断面図、（ｂ）は非接触型のセンサを用いた構成の側断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の工作機械１は、図１に示すように、工具ホルダ２をクランプするクランプ機構３０を有する主軸１０と、クランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプおよびアンクランプを検出するクランプ検出装置４０と、を備えている。

本実施形態の工作機械１は、主軸１０の軸方向が水平に配置された横形のマシニングセンタである。また、工作機械１は、図示しない工具マガジンに保持された複数の工具ホルダ２を、クランプ機構３０に順次にクランプするＡＴＣ（Automatic Tool Changer）を備えている。

主軸１０は、主軸装置２０に回転自在に支持されており、主軸装置２０のモータ（図示せず）によって軸回りに回転する。主軸装置２０は、フレーム（図示せず）にガイド機構を介して取り付けられており、上下左右前後に移動自在となっている。

主軸１０は、円筒状の部材であり、軸中心に挿通穴１１が貫通している。挿通穴１１の前部には、工具ホルダ２のシャンク２ａが挿入されるテーパ部１１ａが形成されている。また、挿通穴１１の後部には、後記する付勢部材３３が収容されるばね収容部１１ｂが形成されている。さらに、テーパ部１１ａとばね収容部１１ｂとの間には、後記するコレットチャック３２が収容されるチャック収容部１１ｃが形成されている。チャック収容部１１ｃの前部には大径穴部１１ｄが形成され、後部には小径穴部１１ｅが形成されている。

クランプ機構３０は、主軸１０の挿通穴１１に挿通されたドローバー３１と、ドローバー３１の前端部に取り付けられたコレットチャック３２と、ドローバー３１に対して後方に向けて押圧力を付与している付勢部材３３と、ドローバー３１を前方に押し出すためのシリンダ３４（特許請求の範囲における「駆動装置」）と、を備えている。

ドローバー３１は、軸方向が前後方向に配置されており、前部がチャック収容部１１ｃに配置され、後部はばね収容部１１ｂに配置されている。ドローバー３１は挿通穴１１内で前後方向に移動自在となっている。
ドローバー３１の前端部には、コレットチャック３２が外嵌されている。また、ドローバー３１の後端部には、拡径されたばね受け部３１ｂが形成されている。

コレットチャック３２は、ドローバー３１の前端部に外嵌された円筒状の部材であり、チャック収容部１１ｃ内に収容されている。コレットチャック３２の前部には、工具ホルダ２のプルスタッド２ｂが係合される係合部３２ａが形成されている。

コレットチャック３２の係合部３２ａに工具ホルダ２のプルスタッド２ｂが挿入された状態で、ドローバー３１が後方に移動すると、係合部３２ａはチャック収容部１１ｃの小径穴部１１ｅ側に引き込まれ、係合部３２ａが縮径することで、工具ホルダ２のプルスタッド２ｂがコレットチャック３２に保持される。

付勢部材３３は、前後方向に重ねた複数の皿ばねによって構成されており、ばね収容部１１ｂ内に収容されている。付勢部材３３の軸中心には、ドローバー３１が挿通されている。
付勢部材３３は、前後方向に収縮した状態で、ばね収容部１１ｂの底面１１ｆとばね受け部３１ｂとの間に介設されている。これにより、付勢部材３３からドローバー３１に対して後方に向けて押圧力が付与されている。

シリンダ３４は、筒体部３４ａと、筒体部３４ａ内に挿通されたロッド３４ｂと、を有する液圧式のシリンダである。ロッド３４ｂは、筒体部３４ａを前後方向に貫通している。シリンダ３４は、筒体部３４ａ内の液圧を増減させることで、ロッド３４ｂを前後方向に移動させることができる。

前記したクランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプおよびアンクランプについて説明する。
なお、本実施形態において、クランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプは、付勢部材３３の押圧力によって工具ホルダ２がクランプされている皿ばねクランプと、皿ばねクランプ後に、ロッド３４ｂが後方に移動して、ロッド３４ｂがドローバー３１から離間した状態となるクランプ完了と、の二つの段階に分かれている。

また、本実施形態では、図示しない近接センサ等によって、シリンダ３４のロッド３４ｂの前後方向の停止位置や工具ホルダ２が検出されており、この検出結果に基づいて、図示しない制御装置によってロッド３４ｂの駆動が制御されている。

図２（ａ）に示すように、ロッド３４ｂを前方に移動させたときには、ロッド３４ｂの前端面３４ｃがドローバー３１の後端面３１ｃに当接し、ロッド３４ｂは、付勢部材３３の押圧力に抗して、ドローバー３１を前方に押し出す。このとき、コレットチャック３２の係合部３２ａは大径穴部１１ｄ側に押し出され、係合部３２ａは拡径している。

挿通穴１１の前部に工具ホルダ２が挿入され、プルスタッド２ｂが係合部３２ａに挿入されると、シリンダ３４の筒体部３４ａ内の液圧が減少し、ロッド３４ｂが前後方向に自由に移動可能となる。これにより、図２（ｂ）に示すように、付勢部材３３の押圧力によって、ドローバー３１が後方に移動し、ドローバー３１によってロッド３４ｂが後方に押し出される。

ドローバー３１が後方に移動すると、係合部３２ａが小径穴部１１ｅ側に引き込まれ、係合部３２ａが縮径して、プルスタッド２ｂがコレットチャック３２に保持される。そして、ドローバー３１によって工具ホルダ２が後方に引き込まれ、工具ホルダ２のシャンク２ａが挿通穴１１のテーパ部１１ａに当接することで、ドローバー３１およびロッド３４ｂが停止する。
このように、付勢部材３３の押圧力によって、クランプ機構３０に工具ホルダ２が皿ばねクランプされた状態では、ドローバー３１の後端面３１ｃにロッド３４ｂの前端面３４ｃが接触している。

クランプ機構３０が皿ばねクランプした後に、図２（ｃ）に示すように、シリンダ３４の駆動力によってロッド３４ｂが後方に移動する。このように、ロッド３４ｂが後方に移動すると、ロッド３４ｂの前端面３４ｃがドローバー３１の後端面３１ｃから離間して、主軸１０が回転可能となり、クランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプが完了する。

図２（ａ）に示すように、クランプ機構３０が工具ホルダ２をアンクランプする場合は、シリンダ３４の駆動力によってロッド３４ｂを前方に移動させる。これにより、ロッド３４ｂによってドローバー３１が前方に押し出され、係合部３２ａが拡径されることで、クランプ機構３０が工具ホルダ２をアンクランプした状態となる。

クランプ検出装置４０は、図１に示すように、シリンダ３４のロッド３４ｂの前後方向の停止位置を検出するセンサ４１と、クランプ機構３０による皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを検出する検出部５０と、を備えている。

センサ４１は、クランプ機構３０が皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプしたときのロッド３４ｂの前後方向の停止位置を検出し、その検出結果を検出部５０に出力するものである。センサ４１は、前後方向に伸縮自在な検出ロッド４１ａを有する接触型の変位センサである。

検出ロッド４１ａの前端部は、ロッド３４ｂの後端面３４ｄに当接している。センサ４１は、ロッド３４ｂの前後方向の移動に連動して、検出ロッド４１ａが前後方向に伸縮することで、ロッド３４ｂの前後方向の位置を検出している。
なお、クランプ機構３０が皿ばねクランプおよびアンクランプしたときには、ロッド３４ｂとドローバー３１が連動するため、センサ４１は、ロッド３４ｂとドローバー３１の両方の前後方向の位置を検出していることになる。

検出部５０は、クランプ機構３０による皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを検出するコンピュータである。検出部５０における各処理は、記憶手段５１に記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることで具現化される。

検出部５０は、ロッド３４ｂの停止位置を記憶する記憶手段５１と、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、前回のロッド３４ｂの停止位置との変位量を算出する相対変位算出手段５２と、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを判定するクランプ判定手段５３と、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、最初のロッド３４ｂの停止位置との変位量を算出する絶対変位算出手段５４と、を備えている。

記憶手段５１には、クランプ機構３０が同じ工具ホルダ２を皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプした回数ごとにロッド３４ｂの停止位置が記憶される。また、前記した停止位置は、工具ホルダ２ごとに記憶手段５１に記憶される。図示しない制御装置によってロッド３４ｂが停止したことが検出されると、センサ４１によって検出されたロッド３４ｂの停止位置が記憶手段５１に記憶される。

相対変位算出手段５２は、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプのそれぞれの状態において、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、前回のロッド３４ｂの停止位置との差である変位量を算出する。また、相対変位算出手段５２は、工具ホルダ２ごとに変位量を算出している。

クランプ判定手段５３は、相対変位算出手段５２で算出された変位量の大きさに基づいて、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプの状態を判定している。
クランプ判定手段５３では、相対変位算出手段５２で算出された変位量が、予め設定された設定値の範囲内であり、０または小さい場合には、前回と同様に、クランプ機構３０が皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプしており、クランプ機構３０による工具ホルダ２の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプが正常であると判定する。
また、クランプ判定手段５３では、相対変位算出手段５２で算出された変位量が設定値の範囲外であり、変位量が大きい場合には、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプが前回の状態と大きく異なるため、今回または前回のクランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプが異常であると判定する。

絶対変位算出手段５４は、クランプ機構３０が皿ばねクランプしたときに（図２（ｂ）参照）、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、最初のロッド３４ｂの停止位置との差である変位量を算出する。

次に、クランプ検出装置４０によって、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを検出する手順について説明する。なお、以下の説明では、図３の変位量の概念図および図４のフローチャートを適宜参照する。

図２（ｂ）に示すように、主軸１０の挿通穴１１に工具ホルダ２が挿入されると、付勢部材３３の押圧力によって、ドローバー３１およびロッド３４ｂが後方に移動して、クランプ機構３０が皿ばねクランプした状態となる。そして、クランプ機構３０が皿ばねクランプしたときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ１が、一回目のクランプ情報として記憶手段５１（図１参照）に記憶される（図４のＳ１）。

図２（ｃ）に示すように、クランプ機構３０が皿ばねクランプした後に、シリンダ３４の駆動力によってロッド３４ｂが後方に移動して、ドローバー３１からロッド３４ｂが離間する。そして、クランプ機構３０がクランプ完了したときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ２が、一回目のクランプ情報として記憶手段５１（図１参照）に記憶される（図４のＳ２）。

また、図２（ａ）に示すように、シリンダ３４の駆動力によって、ロッド３４ｂおよびドローバー３１を前方に移動させることで、クランプ機構３０が工具ホルダ２をアンクランプした場合には、クランプ機構３０がアンクランプしたときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ３が、一回目のクランプ情報として記憶手段５１（図１参照）に記憶される（図４のＳ３）。

このように、図１に示された記憶手段５１には、皿ばねクランプの停止位置Ｌ１、クランプ完了の停止位置Ｌ２およびアンクランプの停止位置Ｌ３が、所定の工具ホルダ２の一回目のクランプ情報として記憶される。

続いて、図２（ｂ）に示すように、クランプ機構３０が同じ工具ホルダ２を皿ばねクランプしたときには、前記した一回目のクランプ情報と同様に、クランプ機構３０が皿ばねクランプしたときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ１´が、二回目のクランプ情報として記憶手段５１（図１参照）に記憶される（図４のＳ４）。

図１に示すように、二回目のクランプ情報が記憶手段５１に記憶されると、相対変位算出手段５２は、新たに検出された二回目の皿ばねクランプの停止位置Ｌ１´と、一回目の皿ばねクランプの停止位置Ｌ１との差である変位量Ａを算出する（図４のＳ５）。

クランプ判定手段５３は、変位量Ａの大きさに基づいて、クランプ機構３０の皿ばねクランプの正否を判定する（図４のＳ６）。
クランプ判定手段５３では、変位量Ａが設定値の範囲内である場合には、一回目と同様に、クランプ機構３０が正常に皿ばねクランプしていると判定する。

また、クランプ判定手段５３では、変位量Ａが設定値の範囲外である場合には、クランプ機構３０が皿ばねクランプしている状態が一回目の状態と大きく異なるため、二回目または一回目のクランプ機構３０の皿ばねクランプが異常であると判定する。
このように、クランプ機構３０の皿ばねクランプに異常が検出された場合には、図示しない表示手段に判定結果を表示し、クランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプを停止する（図４のＳ１４）。

絶対変位算出手段５４では、新たに検出された二回目の皿ばねクランプの停止位置Ｌ１´と、一回目の皿ばねクランプの停止位置Ｌ１との差である変位量Ｄを算出し、図示しない表示手段に表示する（図４のＳ７）。
絶対変位算出手段５４によって算出された変位量Ｄは、クランプ機構３０が工具ホルダ２のクランプを繰り返すことで、クランプ機構３０の各部品や工具ホルダ２の磨耗等により、ロッド３４ｂが移動するときの始点が最初の位置から変化したときの変位量を示している。

クランプ判定手段５３によって、クランプ機構３０の皿ばねクランプが正常であると判定された場合には、図２（ｃ）に示すように、シリンダ３４の駆動力によってロッド３４ｂを後方に移動させ、ロッド３４ｂをドローバー３１から離間させることで、クランプ機構３０がクランプ完了した状態となる。そして、クランプ機構３０がクランプ完了したときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ２´が、二回目のクランプ情報として記憶手段５１に記憶される（図４のＳ８）。

相対変位算出手段５２は、新たに検出された二回目のクランプ完了の停止位置Ｌ２´と、一回目のクランプ完了の停止位置Ｌ２との差である相対変位量Ｂを算出する（図４のＳ９）。

クランプ判定手段５３は、変位量Ｂの大きさに基づいて、クランプ機構３０のクランプ完了を判定する（図４のＳ１０）。
クランプ判定手段５３では、変位量Ｂが設定値の範囲内である場合には、一回目と同様に、ドローバー３１に対してロッド３４ｂが後方に移動しており、クランプ機構３０が正常にクランプ完了していると判定する。

また、クランプ判定手段５３では、変位量Ｂが設定値の範囲外である場合には、クランプ機構３０のクランプ完了が一回目の状態と大きく異なるため、二回目または一回目のクランプ機構３０のクランプ完了が異常であると判定する。
このように、クランプ機構３０のクランプ完了に異常が検出された場合には、図示しない表示手段に判定結果を表示し、クランプ機構３０による工具ホルダ２のクランプを停止する（図４のＳ１４）。

クランプ判定手段５３によって、クランプ機構３０が正常にクランプ完了したと判定された場合には、主軸１０を回転させ、工具ホルダ２に設けられた工具３によってワークを加工する。
また、主軸１０が工具３を交換する場合には、図２（ａ）に示すように、シリンダ３４の駆動力によって、ロッド３４ｂおよびドローバー３１を前方に移動させ、クランプ機構３０に工具ホルダ２をアンクランプさせる。そして、クランプ機構３０がアンクランプしたときのロッド３４ｂの停止位置Ｌ３´が、二回目のクランプ情報として記憶手段５１（図１参照）に記憶される（図４のＳ１１）。

図１に示すように、相対変位算出手段５２は、新たに検出された二回目のアンクランプの停止位置Ｌ３´と、一回目のアンクランプの停止位置Ｌ３との差である変位量Ｃを算出する（図４のＳ１２）。

クランプ判定手段５３は、変位量Ｃの大きさに基づいて、アンクランプを判定する（図４のＳ１３）。
クランプ判定手段５３では、変位量Ｃが設定値の範囲内である場合には、一回目と同様に、クランプ機構３０がアンクランプしており、クランプ機構３０のアンクランプが正常であると判定する。

また、クランプ判定手段５３では、変位量Ｃが設定値の範囲外である場合には、クランプ機構３０のアンクランプが一回目の状態と大きく異なるため、二回目または一回目のクランプ機構３０のアンクランプが異常であると判定する。
このように、クランプ機構３０のアンクランプに異常が検出された場合には、図示しない表示手段に判定結果を表示し、クランプ機構３０による工具ホルダ２のアンクランプを停止する（図４のＳ１４）。

クランプ機構３０が同じ工具ホルダ２を繰り返しクランプすると、前記したように、クランプ機構３０が皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプした回数ごとに、皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプにおけるロッド３４ｂの停止位置が記憶手段５１に記憶される（図４のＳ４，Ｓ８，Ｓ１１）。
そして、相対変位算出手段５２は、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、前回のロッド３４ｂの停止位置との変位量を算出する（図４のＳ５，Ｓ９，Ｓ１２）。
また、クランプ判定手段５３は、相対変位算出手段５２によって算出された変位量の大きさに基づいて、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプの正否を判定する（図４のＳ６，Ｓ１０，Ｓ１３）。
さらに、絶対変位算出手段５４では、クランプ機構３０が皿ばねクランプしたときに、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置と、最初のロッド３４ｂの停止位置との変位量を算出する（図４のＳ７）。

以上のような工作機械１では、図１に示すように、クランプ機構が皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプしたときに、新たに検出されたロッド３４ｂの停止位置を、前回のロッド３４ｂの停止位置に対して相対的に比較することで、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプの状態を示すことができる。したがって、クランプ機構３０が工具ホルダ２のクランプを繰り返すことで、ドローバー３１が移動するときの始点が変化しても、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを正確に検出することができる。

また、本実施形態の工作機械１では、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプが、前回と同様であると判定するときの変位量の数値範囲を増減させることで、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプの判定精度を調整することができる。
例えば、変位量の数値範囲を０、すなわち、クランプ機構３０が皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプしたときのロッド３４ｂの停止位置が、前回と一致する場合のみに、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプが正常であると判定させることもできる。

また、本実施形態の工作機械１では、相対変位算出手段５２が工具ホルダ２ごとに変位量を検出し、クランプ判定手段５３によってクランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを判定しているため、各工具ホルダ２の寸法のばらつきに影響されることなく、クランプ機構３０の皿ばねクランプ、クランプ完了およびアンクランプを正確に検出することができる。

また、本実施形態の工作機械１では、絶対変位算出手段５４によって、新たに検出されたドローバー３１の停止位置と、最初のドローバー３１の停止位置との変位量が算出される。この変位量は、クランプ機構３０が工具ホルダ２のクランプを繰り返すことで、クランプ機構３０の各部品や工具ホルダの磨耗等により、ドローバー３１が移動するときの始点が始めの位置から変化したときの変位量である。したがって、絶対変位算出手段５４によって算出された変位量に基づいて、工作機械１の保守管理を的確に行うことができる。

また、本実施形態の工作機械１では、センサ４１がシリンダ３４のロッド３４ｂの前後方向の停止位置を検出するように構成されているため、クランプ機構３０が皿ばねクランプした後に、図２（ｃ）に示すように、ロッド３４ｂが後方に移動して、ロッド３４ｂがドローバー３１から離間したことを把握することができる。
また、主軸１０に挿通されたドローバー３１の位置を直接検出する構成に比べて、クランプ機構３０にセンサ４１を設置し易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態では、図１に示すように、ドローバー３１を移動させるための駆動装置として、シリンダ３４を用いているが、モータや手動式の駆動装置を用いてもよく、その構成は限定されるものではない。
また、センサ４１がロッド３４ｂの前後方向の位置を検出することで、ドローバー３１の前後方向の位置を検出しているが、センサによってドローバー３１を直接検出してもよい。

また、図５に示すように、ロッド３４ｂの後端部を後方に向かうに従って縮径させ、ロッド３４ｂの後端部の外周面３４ｅをテーパ状に形成するとともに、ロッド３４ｂの軸線方向に対して、検出ロッド４１ａの軸線方向が直交するようにセンサ４１を配置してもよい。この構成では、ロッド３４ｂが前後方向に移動したときに、ロッド３４ｂの外周面の変位に合わせて、検出ロッド４１ａが上下方向に伸縮することで、センサ４１がロッド３４ｂの前後方向の位置を検出することができる。

また、図６（ａ）に示すように、クランプ検出装置４０に複数のセンサ４１を設け、各センサ４１の検出ロッド４１ａをロッド３４ｂの後端面３４ｄに当接させた場合には、各センサ４１によって検出されたドローバー３１の停止位置の差に基づいて、ドローバー３１の傾きを検出することができる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、接触型のセンサ４１を用いているが、図６（ｂ）に示すように、非接触型のセンサ４２を用いてもよく、センサの構成は限定されるものではない。

１ 工作機械
２ 工具ホルダ
３ 工具
１０ 主軸
１１ 挿通穴
２０ 主軸装置
３０ クランプ機構
３１ ドローバー
３１ｂ ばね受け部
３１ｃ 後端面
３２ コレットチャック
３２ａ 係合部
３３ 付勢部材
３４ シリンダ（駆動装置）
３４ａ 筒体部
３４ｂ ロッド
３４ｃ 前端面
３４ｄ 後端面
４０ クランプ検出装置
４１ センサ
４１ａ 検出ロッド
５０ 検出部
５１ 記憶手段
５２ 相対変位算出手段
５３ クランプ判定手段
５４ 絶対変位算出手段

Claims (5)

1. 工具ホルダをクランプするクランプ機構を有する主軸と、
   前記クランプ機構による前記工具ホルダのクランプおよびアンクランプを検出するクランプ検出装置と、を備えている工作機械であって、
   前記クランプ機構は、
   前記主軸に挿通されたドローバーと、
   前記ドローバーの前端部に設けられたコレットチャックと、
   前記ドローバーに対して後方に向けて押圧力を付与している付勢部材と、
   前記ドローバーを前方に押し出すための駆動装置と、を備え、
   前記ドローバーが後方に移動することで、前記工具ホルダが前記コレットチャックにクランプされるように構成されており、
   前記クランプ検出装置は、
   前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときの前記ドローバーの前後方向の位置を検出するセンサと、
   前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプした回数ごとに、前記ドローバーの位置を記憶する記憶手段と、
   新たに検出された前記ドローバーの位置と、前回の前記ドローバーの位置との変位量を算出する相対変位算出手段と、を備えていることを特徴とする工作機械。
2. 前記駆動装置はシリンダであり、
   前記センサは、
   前記シリンダのロッドの前後方向の位置を検出することで、前記ドローバーの前後方向の位置を検出しており、
   前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプおよびアンクランプしたときの前記ロッドの前後方向の位置と、
   前記クランプ機構が前記工具ホルダをクランプした後に、前記ロッドが後方に移動したときの前記ロッドの前後方向の位置と、を検出することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記クランプ検出装置は、新たに検出された前記ドローバーの位置と、最初の前記ドローバーの位置との変位量を算出する絶対変位算出手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
4. 前記クランプ機構には、複数の前記工具ホルダが順次にクランプされるように構成されており、
   前記相対変位算出手段は、前記工具ホルダごとに変位量を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械。
5. 前記クランプ検出装置は、複数の前記センサを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械。

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