JPH0448564B2 - - Google Patents

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JPH0448564B2
JPH0448564B2 JP11249385A JP11249385A JPH0448564B2 JP H0448564 B2 JPH0448564 B2 JP H0448564B2 JP 11249385 A JP11249385 A JP 11249385A JP 11249385 A JP11249385 A JP 11249385A JP H0448564 B2 JPH0448564 B2 JP H0448564B2
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Japan
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tool
mounting shaft
exhaust passage
cylindrical body
tool mounting
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Reiji Takada
Tsutomu Aoki
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Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/002—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders
    • B23Q17/005—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders by measuring a force, a pressure or a deformation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマシンニングセンタなどの工作機械
の主軸にアダプタを取付けて、所望のワークに孔
あけその他の各種加工を行なう装置において、そ
のアダプタに取付けた工具の異常を予知する装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来においては、実開昭59−132710号公報に記
載された考案のように、工作機械のスピンドルに
ドリルチヤツクを回動自在に取付け、スピンドル
とドリルチヤツクの間にバネで押されたプランジ
ヤと、このプランジヤの先端が係合する係合凹部
を設けて、ドリルチヤツクに固定したドリルに加
わる抵抗が一定値になるとプランジヤが係合凹部
から外れてスピンドルとドリルチヤツクとを切り
離すとともにトルクスイツチが働くようにしたも
のがある。
また、特開昭59−93257号公報には、トルクリ
ミツタを備えた工具ホルダに、トルクリミツタの
作動時に超音波振動を発生する装置を設け、この
超音波を受けて制御装置を働かせ、ドリルによる
切削を中断するようにした装置が開示されてい
る。
なお、工具の異常を予知する機能はもたない
が、工具の摩耗や破損が発生した際の工具ホルダ
の軸方向への相対移動により弁を作動させ、送気
通路を切換えることにより圧力センサにより検知
させるようにした装置が、特開昭56−15955号公
報に開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の実開昭59−132710号公報に記載された装
置は高速回転するスピンドルにトルクスイツチを
設けて電気的に信号を取り出すものであるから、
アダプタ着脱時の振動などでトルクスイツチが故
障するおそれがあり、回転部から電気信号を取出
すために、スリツプリングなどを含む電気回路が
必要である。
また、特開昭59−93257号公報に記載された装
置は、トルクリミツタが作動した際に超音波を発
生させる装置や、発生した超音波を検出する装置
等が必要となる問題がある。
更に、特開昭56−15955号公報に記載された装
置は、工具ホルダの軸方向への相対移動を圧力セ
ンサにより検出する機能を有するが、工具の回転
方向への相対移動を直接圧力センサにより検出す
る機能はない。従つて、異常が発生したことは検
出できても、異常の発生を予知してその発生を未
然に防止することはできないし、またそれを意図
してもいない。
そこで、この発明は工具の異常発生の前兆を圧
力センサにより検出することにより、異常の発生
を未然に防止することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明は工作
機械の主軸２に着脱自在に取付けられるアダプタ
３と、該アダプタ３と一体の筒体４と、該筒体４
内に回動自在に設けられた工具取付軸５と、前記
筒体４内において前記工具取付軸５を該筒体４に
対し該工具取付軸５に加わる抵抗が一定値に達す
るまでは一体に結合させる結合手段１１と、前記
筒体４の外周に相対的に回転自在に嵌めたリング
２８と該リング２８に取付けた中空ピン３２とか
ら構成され、該中空ピン３２の内部通路３２′と
連通した排気路３４，８をそれぞれ前記リング２
８と筒体４に設け、前記筒体４の排気路８と連通
しうる連通路９を前記工具取付軸５に設け、機械
本体１に設けられた圧縮空気源４４及び圧力セン
サ４６が接続された送気路４３を前記中空ピン３
２の内部通路３２′に接続するようにした工具異
常予知装置において、 前記結合手段１１を工具取付軸５に設けたフラ
ンジ１３と、該フランジ１３の一側面に設けた凹
所１６と、前記筒体４の内面に設けた軸方向の溝
１７と、前記凹所１６と該溝１７とに嵌まるボー
ル１２と、該ボール１２が前記凹所１６と前記溝
１７とに嵌つた状態で工具取付軸５に加わる抵抗
が工具の異常を予知できる一定値で該ボール１２
を押圧するボール押え１８とにより構成し、前記
筒体４の排気路８を工具取付軸５の連通路９の両
端に連通しうる内側排気路８ａと外側排気路８ｂ
に分けて設け、該内側排気路８ａの外端を前記リ
ング２８の排気路３４と常時連通せしめ、前記外
側排気路８ｂの外端を外部に開放せしめ、前記結
合手段１１のボール１２が溝１７に嵌つた状態で
前記内側及び外側排気路８ａ，８ｂの各内端を前
記連通路９の両端に合致させるように構成したも
のである。
〔作用〕
この発明は上記の構成であるから、工具取付軸
５の下端にドリルなどの工具を取付けたアダプタ
３を工作機械の主軸２に取付け、この主軸２の回
転により所望のワークに孔あけなどの工作を行な
つている状態において、加工が正常に行なわれて
いるときは筒体４と工具取付軸５は結合手段１１
により結合され一体となつて回転する。このた
め、筒体４の内側及び外側排気路８ａ，８ｂは工
具取付軸５の連通路９の両端に合致し連通してい
るので、圧縮空気は工作機械本体１側の送気路４
３から中空ピン３２の内部通路３２′を経てリン
グ２８の排気路３４、筒体４の内側排気路８ａ、
工具取付軸５の連通路９、及び筒体４の外側排気
路８ｂから外部へ放出される。このため、送気路
４３内の空気圧は一定に保たれる。
しかし、何等かの原因で工具取付軸５に異常に
大きい一定値以上の抵抗が働くと、結合手段１１
による筒体４と工具取付軸５の結合が外れて筒体
４に対して工具取付軸５が相対的に回転するた
め、連通路９と内側及び外側排気路８ａ，８ｂの
位置関係がずれる。このため、両方の排気路８
ａ，８ｂ間が遮断されて圧縮空気の放出が止るの
で、送気路４３内の空気圧が急上昇し、圧力セン
サ４６が働き、主軸２の停止などの必要な処置が
とられる。
〔実施例〕
第１図において、１は工作機械の本体で、例え
ば一般にマシンニングセンタと称される数値制御
工作機械のようなものである。２はその主軸で、
そのテーパ孔にテーパ状のアダプタ３を着脱自在
に装着するようになつている。
このアダプタ３は図示省略してあるロボツトハ
ンドその他の自動工具交換装置によりマガジンか
ら取り出して、主軸２に装着するものである。
アダプタ３の前部の大径部７には筒体４が同芯
に固定してあり、その内部には工具取付軸５を嵌
装する。この取付軸５の前部は前後一対のベアリ
ング６により筒体４の前部に同芯かつ回動自在に
支承され、同取付軸５の前端は筒体４の前端より
突出している。
また、筒体４の前部には排気路８が設けられ
る。この排気路８は、筒体４の一側から工具取付
軸貫通孔までの内側排気路８ａと、その貫通孔の
反対側から筒体４の前端に開口する外側排気路８
ｂとからなる。工具取付軸５には筒体４が正常な
位置関係のとき、両方の排気路８ａ，８ｂを連通
させる貫通孔でなる連通路９を設ける。１１は筒
体４と工具取付軸５とを結合する結合手段で、こ
の結合手段１１はボール１２と、このボールを受
けるため工具取付軸５に一体に設けたフランジ１
３と、ボール１２をフランジ１３に押し付けるボ
ール押え１８からなり、ボール押え１８はバネ受
け１５に支持されバネ１４により押される。
フランジ１３には第２図のような形状の凹所１
６を設けてここにボール１２を嵌合させ、かつ筒
体４の内面にはボール１２の一部が嵌合する軸方
向の溝１７を設け、ボール１２とバネ１４の間の
工具取付軸５にはボール押え１８を摺動自在に取
付けてその前部のテーパ面によりボール１２をフ
ランジ１３の凹所１６内に押し込むと共に外方に
押して溝１７にも押し付ける。ボール１２が凹所
１６及び溝１７に押し付けられた状態において、
連通路９は内側排気路８ａと外側排気路８ｂの各
内端に合致し、連通状態となる。この状態でボー
ル押え１８からボール１２に加えられる押圧力
は、工具取付軸５に加わる抵抗が工具の異常を予
知できる一定値に設定される。
また、フランジ１３は後部のベアリング６にて
支承されている。前記バネ受け１５の後部は筒体
４内の受け輪２１により支承し、この受け輪２１
の両側の突片２２を筒体４に設けた軸方向のガイ
ド孔に入れて筒体４に対して進退自在で回動不可
とし、筒体４の外側に摺動自在に嵌合したネジ輪
２４の前部に設けた係合切欠２６に前記突片２２
を係合させる。
また、前記ネジ輪２４の雄ネジには筒体４の外
側に回動自在にはめた調節筒２７の雌ネジをねじ
込み、この調節筒２７の後端をアダプタ３の大径
部７により支承せしめて、調節筒２７の回動によ
るネジ輪２４の進退によつて受け輪２１およびバ
ネ受けを進退させ、バネ１４の調節を行なうよう
にする。これにより工具異常予知装置が働くとき
の工具取付軸５にかかる抵抗の大きさを変えるこ
とができる。
２８は筒体４の前部外側に前後一対のベアリン
グ２９を介し、かつ進退不可に取付けたリング
で、このリング２８の一部外側にブラケツト３０
を一体に設け、このブラケツト３０の端部のガイ
ド孔３１に中空ピン３２を摺動自在にはめて取付
けている。
ガイド孔３１は前部が閉じており、バネ３３を
はめてピン３２を後方へ押す。また、ブラケツト
３０には前記筒体４の排気路８と中空ピン３２内
の内部通路３２′と連通する排気路３４を設ける。
また、前記の前後のベアリング２９間のデイス
タンスピース２５の内外には前記の排気路３４と
内側排気路８ａに通じる周溝を全周に亘り形成
し、この両周溝を連通孔３５により連通させて、
筒体４がブラケツト３０に対し回転しても排気路
３４と内側排気路８ａが常に連通するようにして
ある。
また、前記中空ピン３２には前後一対の片３
７，３８を設け、これが係合する凹部３９，４０
をブラケツト３０と大径部７に設けて中空ピン３
２が進退しても中空ピン３２がブラケツト３０に
対して回らないようにするとともに抜止めとす
る。
なお、前記のリング２８の先端内周面と、筒体
４の先端外周面にベアリング２９の抜止め用のリ
ング２９ａ，２９ｂがそれぞれ螺着される。
４１は本体１に固定したブツシユで、アダプタ
３を主軸２にはめたとき中空ピン３２の後端がは
まるものであり、このブツシユ４１内に中空ピン
３２の内部通路３２′に連通する給気口４２を開
口させる。
４３は給気口４２に通じる送気路であり、コン
プレツサ、レシーバタンクなどからなる圧縮空気
源４４に通じており、その途中の分岐路４５に圧
力センサ４６を設ける。この圧力センサ４６は圧
力スイツチのようなもので、このセンサ４６は制
御アンプ４７に接続され、このアンプからマシン
ニングセンタの制御信号を発信するようになつて
いる。
また、給気口４２と分岐路４５間の送気路４３
には電磁弁４８を設けてアダプタ３を主軸２に取
付ける直前から電磁弁４８が開いて給気口４２か
ら圧縮空気を噴出するように回路を構成する。
つぎに前記実施例の作用を説明すれば、アダプ
タ３を主軸２に取付ける前においては、中空ピン
３２の片３８が大径部７の凹部４０にはまつてい
る。また、排気路８と連通路９は連通状態にあ
る。
この状態で工具交換装置などによりアダプタ３
を主軸２にはめ込むと、中空ピン３２の後端が本
体１のブツシユ４１にはまり、バネ３３によりブ
ツシユ４１の底に密着するとともに若干後退して
第１図のように片３８が凹部４０から外れるとと
もに片３７が凹部３９にはまり、給気口４２が中
空ピン３２の内部通路３２′を介して排気路８に
通じる。またリング２８が中空ピン３２を介して
本体１に固定される。
上記のようにアダプタ３が主軸２に取付けられ
る直前に電磁弁４８が開き、圧縮空気源４４から
の圧縮空気が給気口４２から噴出し始めるので、
給気口４２付近の塵芥は吹き飛ばされ、ブツシユ
４１に接近してくる中空ピン３２の後端の塵芥も
吹き飛ばされる。
上記のようにアダプタ３が主軸２に取付けら
れ、主軸２が回転を始めると、アダプタ３と一体
の筒体４及び結合手段１１を介して工具取付軸５
及び工具取付軸５に取付た工具（図示省略）が回
転し、ワークに対する加工が始める。加工が正常
に行なわれている間は第２図の矢印方向に筒体４
とともにボール１２が回転し、同時に工具取付軸
５が回転する。工具取付軸５と筒体４は回転方向
に一定の位置関係を保つているので、第１図、第
３図のように連通孔３５、内側排気路８ａ、連通
路９及び外側排気路８ｂは連通状態にある。
従つて、給気口４２からの圧縮空気は中空ピン
３２の内部通路３２′→排気路３４→連通孔３５
→内側排気路８ａ→連通路９→外側排気路８ｂと
流れて外部に排気されるから、送気路４３内の空
気圧は正常値に保たれ、圧力センサ４６は働かな
い。
このような加工作業中において、ドリルの異常
発生の前兆として工具取付軸５に加わる抵抗が増
大して一定値以上になると、第２図に示す工具取
付軸５のフランジ１３と、ボール１２と、筒体４
と一体回転するボール押え１８との一定の位置関
係が崩れ、筒体４に対し工具取付軸５が相対的に
回転するため、第４図のように連通路９と内側及
び外側排気路８ａ，８ｂの位置が回転方向に相対
的にずれて、内側排気路８ａと外側排気路８ｂの
間が遮断される。
こうして内側排気路８ａと外側排気路８ｂの間
が遮断されると、送気路４３内の空気圧が急上昇
し、圧力センサ４６がこれを感知してその信号が
制御アンプ４７に入力され、これが増幅されてマ
シンニングセンタの制御部に入力され主軸２を停
止させる。
こうして主軸２が停止すると同時に音響または
パイロツトランプなどの警報器を働かせて異常状
態を知らせることにより、この部分の点検あるい
はアダプタの交換が行なわれる。
また、深夜における無人運転の場合は制御アン
プ４７から出力信号が発せられて主軸が停止する
と、工具交換装置が働いて予備のアダプタと交換
するようにしておけば異常事態によるマシンニン
グセンタの停止時間を最短できる。
〔効果〕
この発明は上記のように、工作機械の主軸２に
着脱自在に取付けるアダプタ３と一体の筒体４内
に取付けた工具取付軸５に、ドリルその他の工具
を取付けて目的のワークに穿孔などの加工を施し
ている際に大きな抵抗が発生すると、アダプタ３
の筒体４と工具取付軸５が回転方向に相対的にず
れて筒体４に設けた内側及び外側排気路８ａ，８
ｂ間の連通が遮断される。その結果、送気路４３
内の圧力が変化するので、これを圧力センサ４６
でとらえてマシンニングセンタの停止などの処置
をとるものである。従つて、工具が切損する前兆
をとらえて適切な処置を取ることができるので、
切削不良や工具切損に起因する仕損品の発生がな
くなり、また無人運転の場合、予備のアダプタと
の自動交換により作業を続行し得るものである。
また、この発明の場合、アダプタ３やその取付
部付近のような回転する部分や振動の激しい部分
に電気的な装置が全く不要となり、電気回路は機
械本体１の圧力センサ４６以降となるから、振動
による故障や電気的ノイズによる誤作動のおそれ
が殆んどなくなる。
更に、結合手段１１を構成するボール１２が筒
体４の溝１７に嵌まつた状態において筒体４の内
側及び外側排気路８ａ，８ｂと工具取付軸５の連
通路９とが合致する位置関係に設定されるので、
工具取付軸５が筒体４に対してみだりに相対回転
することがない。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明装置の一実施例を示す要部縦
断側面図、第２図は結合手段の一部を示す一部切
欠展開図、第３図、第４図は要部の作用を示す横
断平面図である。 １……機械本体、２……主軸、３……アダプ
タ、４……筒体、５……工具取付軸、８……排気
路、８ａ……内側排気路、８ｂ……外側排気路、
９……連通路、１１……結合手段、１２……ボー
ル、１３……フランジ、１４……バネ、１５……
バネ受け、１６……凹所、１７……溝、１８……
ボール押え、２８……リング、３０……ブラケツ
ト、３２……中空ピン、３２′……内部通路、３
４……排気路、３５……連通孔、４１……ブツシ
ユ、４３……送気路、４４……圧縮空気源、４６
……圧力センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械の主軸２に着脱自在に取付けられる
    アダプタ３と、該アダプタ３と一体の筒体４と、
    該筒体４内に回動自在に設けられた工具取付軸５
    と、前記筒体４内において前記工具取付軸５を該
    筒体４に対し該工具取付軸５に加わる抵抗が一定
    値に達するまでは一体に結合させる結合手段１１
    と、前記筒体４の外周に相対的に回転自在に嵌め
    たリング２８と該リング２８に取付けた中空ピン
    ３２とから構成され、該中空ピン３２の内部通路
    ３２′と連通した排気路３４，８をそれぞれ前記
    リング２８と筒体４に設け、前記筒体４の排気路
    ８と連通しうる連通路９を前記工具取付軸５に設
    け、機械本体１に設けられた圧縮空気源４４及び
    圧力センサ４６が接続された送気路４３を前記中
    空ピン３２の内部通路３２′に接続するようにし
    た工具異常予知装置において、 前記結合手段１１を工具取付軸５に設けたフラ
    ンジ１３と、該フランジ１３の一側面に設けた凹
    所１６と、前記筒体４の内面に設けた軸方向の溝
    １７と、前記凹所１６と該溝１７とに嵌まるボー
    ル１２と、該ボール１２が前記凹所１６と前記溝
    １７とに嵌つた状態で工具取付軸５に加わる抵抗
    が工具の異常の予知できる一定値で該ボール１２
    を押圧するボール押え１８とにより構成し、前記
    筒体４の排気路８を工具取付軸５の連通路９の両
    端に連通しうる内側排気路８ａと外側排気路８ｂ
    に分けて設け、該内側排気路８ａの外端を前記リ
    ング２８の排気路３４と常時連通せしめ、前記外
    側排気路８ｂの外端を外部に開放せしめ、前記結
    合手段１１のボール１２が溝１７に嵌つた状態で
    前記内側及び外側排気路８ａ，８ｂの各内端を前
    記連通路９の両端に合致させるように構成したこ
    とを特徴とする工具異常予知装置。
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