KR20100116228A

KR20100116228A - 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치

Info

Publication number: KR20100116228A
Application number: KR1020107021709A
Authority: KR
Inventors: 노리타카 후지무라; 겐이치로 히라오
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-10-29
Also published as: TW200946276A; KR101153029B1; CN101980811B; US20110121521A1; JP2009241187A; US8827608B2; EP2258503B1; WO2009122763A1; JP4764450B2; EP2258503A1; EP2258503A4; CN101980811A

Abstract

고정밀도로, 또한 안정되게, 주축에 대하여 공구 또는 공구가 부착된 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 검출할 수 있는 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치를 제공한다. 그 때문에, 주축(13)의 회전이 정지하고 있을 때에, 유압 공급 장치(28)에 의해 유압을 실린더부(20)에 공급하고, 피스톤 부재(21)를 O링(22)의 부세력에 저항해서 주축 헤드(11) 및 주축(13)에 접촉시켜, 주축 헤드(11)측으로부터 피스톤 부재(21)를 거쳐서 주축(13)의 선단면(13a)에 형성되는 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로 에어를 공급하는 동시에, 해당 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로부터 분사되는 에어의 압력 변화를 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)에 의해 검출하는 것에 의해, 공구(2)의 단면(41)과 주축(13)의 선단면 (13a)이 밀착하고 있는지 아닌지를 판정하도록 했다.

Description

공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치{TIGHT CONTACT STATE DETECTOR OF TOOL IN MACHINE TOOL}

본 발명은 주축에 대하여 공구 또는 공구가 부착된 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 검출하는 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치에 관한 것이다.

공구 매거진(magazine)과 주축과의 사이에서 자동 공구 교환을 행하면서 가공을 행하는 공작 기계가 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 공작 기계에서는, 가공에 의해 발생한 절삭 지스러기(swarf)가 공구 또는 공구가 부착된 공구 홀더의 테이퍼부나, 이 테이퍼부가 착좌하는 주축의 착좌면(seating face)에 부착되는 일이 있다. 이와 같이, 테이퍼부와 착좌면과의 사이에 절삭 지스러기가 끼어들어간 상태로, 공구 또는 공구 홀더를 주축에 장착해서 가공을 행하면, 주축의 착좌면에 테이퍼부가 올바르게 밀착되어 있지 않기 때문에, 공구의 정확한 위치 결정이 행하여지지 않는다. 이것에 의해, 가공 정밀도에 악영향을 미치게 하고, 경우에 따라서는 공구나 주축에 손상을 주는 우려가 있다.

그래서, 종래의 공작 기계에 있어서는, 주축에 대하여 공구 또는 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 검출하는 공구 밀착 상태 검출 장치가 마련되어 있다. 이러한, 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 개시되어 있다.

일본 공개 특허 제 1998-225845 호 공보 일본 공개 특허 제 2001-259906 호 공보

상기 종래의 공구 밀착 상태 검출 장치에서는, 공구 또는 공구 홀더의 테이퍼부가 주축의 착좌면에 장착되면, 그 착좌면으로부터 밀착 확인용의 에어(air)를 분사하고, 이 에어압의 압력 변화를 검출하는 것에 의해, 주축에 대하여 공구 또는 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 판정하도록 하고 있다.

그러나, 특허문헌 1의 구성에서는, 밀착 확인용의 에어를 로터리 조인트를 거쳐서 주축내에 공급하고 있기 때문에, 고정된 로터리 조인트와 회전하는 주축과의 사이의 슬라이드부가 마모하고, 에어 누설이 발생해 버린다. 이것에 의해, 에어를 주축의 착좌면에 안정되게 공급하는 것이 곤란하게 되기 때문에, 특히 미소한 절삭 지스러기가 끼어들어간 경우에는, 고정밀도로 검출할 수 없을 우려가 있다.

또한, 특허문헌 2의 구성에서는, 하우징측의 에어 통로와 주축측의 에어 통로와의 사이에, 스풀을 직경방향으로 슬라이드 가능하게 마련하고, 공급한 밀착 확인용의 에어에 의해, 그 스풀을 스프링의 부세력에 저항해서 이동시키는 것에 의해, 양측의 에어 통로끼리가 연통하도록 되어 있다. 이것에 의해, 스풀이 스프링의 부세력에 저항하는 정도의 에어압으로 설정하지 않으면 안되고, 필요 이상으로 에어압을 높게 할 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, 고정밀도로, 또한 안정되게, 주축에 대하여 공구 또는 공구가 부착된 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 검출할 수 있는 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하는 제 1 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

주축 헤드에 회전 가능하게 지지되고, 피가공물에 소정의 가공을 행하는 공구, 또는 상기 공구가 부착된 공구 홀더를 착좌면(seating face)에 착탈 가능하게 장착하는 주축과,

상기 주축 헤드에 형성되고, 피스톤 부재를 슬라이드 가능하게 수용하는 실린더부와,

상기 피스톤 부재를 부세하는 탄성 수단과,

상기 주축의 회전이 정지하고 있을 때에, 상기 실린더부에 유체를 공급하고, 상기 피스톤 부재를 상기 탄성 수단의 부세력에 저항해서 상기 주축 헤드 및 상기 주축에 접촉시키는 유체 공급 수단과,

상기 유체 공급 수단에 의해 유체가 상기 실린더부에 공급되고, 상기 피스톤 부재가 상기 탄성 수단의 부세력에 저항해서 상기 주축 헤드 및 상기 주축에 접촉했을 때에, 상기 주축 헤드로부터 상기 피스톤 부재를 거쳐서 상기 주축에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 착좌면에 복수 형성되고, 상기 가스 공급 수단으로부터 공급된 가스를 분사시키는 가스 분사 구멍과,

상기 공구 또는 상기 공구 홀더가 상기 착좌면에 장착되었을 때에 상기 가스 분사 구멍으로부터 분사되는 가스의 가스압을 검출하는 것에 의해, 상기 공구 또는 상기 공구 홀더와 상기 착좌면이 밀착하고 있는지 아닌지를 판정하는 공구 밀착 상태 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 2 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 주축을 둘러싸도록 환상으로 형성된 상기 실린더부내에, 링형상으로 형성된 상기 피스톤 부재를 수납하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 3 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 가스 공급 수단이,

가스가 공급되는 주축 헤드측 가스 통로와,

상기 주축에 형성되고, 상기 가스 분사 구멍에 접속되는 주축측 가스 통로와,

상기 피스톤 부재에 형성되고, 상기 주축 헤드측 가스 통로와 상기 주축측 가스 통로를 연통시키는 피스톤측 가스 통로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 4 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 유체 공급 수단이,

상기 주축을 둘러싸도록 환상으로 형성되고, 유체가 공급되는 유체 저장부와,

상기 유체 저장부와 상기 실린더부와의 사이에 접속되는 유체 통로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 5 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 유체 공급 수단과 상기 가스 공급 수단은 상기 주축의 원주 방향에 있어서 동일 위상에 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 6 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 유체 공급 수단은 상기 가스 공급 수단보다도 상기 주축의 직경방향 외측에 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 7 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치는,

상기 가스 분사 구멍은 상기 주축의 원주 방향에 있어서 등각도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치에 의하면, 주축의 회전시에 있어서, 가스 분사 구멍에 가스를 공급하는 가스 공급 수단을, 주축 헤드와 주축과의 사이에서 비접촉으로 할 수 있으므로, 마모를 방지할 수 있다. 그 결과, 주축의 회전이 정지되어서, 가스 공급 수단이 가스를 공급해도, 가스 누설을 발생시키는 일이 없고, 가스를 안정되게 공급할 수 있으므로, 주축에 대하여 공구 또는 공구 홀더가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 주축에의 가공이 적어지기 때문에, 주축의 강성을 향상시킬 수 있다. 또한, 피스톤 부재가 슬라이드하는 실린더부를 주축 헤드내에 마련하고 있으므로, 주축 헤드나 주축의 외부로의 설치가 없어지고, 공구나 공구 홀더의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 공구 밀착 상태 검출 장치를 구비한 공작 기계의 주축 장치의 선단측 단면도,
도 2는 주축 헤드의 정면도,
도 3은 공구가 언클램프 상태인 때의 모양을 도시하는 도면.

이하, 본 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치에 대해서 도면을 이용해서 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 공구 밀착 상태 검출 장치를 구비한 공작 기계의 주축 장치의 선단측 단면도이며, 도 2는 주축 헤드의 정면도이며, 도 3은 공구가 언클램프 상태인 때 모양을 도시하는 도면이다.

도 1에 도시하는 공작 기계의 주축 장치(1)는 도시하지 않은 워크(work)(피가공물)에 대하여 소정의 가공을 행하는 공구(2)를 착탈 가능하게 장착하는 것이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 주축 장치(1)에는 원통형상의 주축 헤드(11)가 마련되어 있고, 이 주축 헤드(11)내에는 복수의 베어링(12)을 거쳐서 주축(13)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 주축(13)에는 테이퍼 구멍(착좌면)(13b) 및 축 구멍(13c)이 그 축심상에 연속적으로 형성되어 있다. 테이퍼 구멍(13b)은 주축 후단측을 향함에 따라서 그 내경이 점차 작아지도록 형성되어 있고, 그 선단은 선단면(착좌면)(13a)으로 개구되는 동시에, 그 후단은 축 구멍(13c)에 연통하고 있다.

주축(13)의 축 구멍(13c)에는 로드(14)가 그 축심방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 이 로드(14)는 주축(13)과 함께 회전하는 동시에, 도시하지 않은 부세 수단에 의해, 주축 후단측으로 부세된 상태로 되어 있고, 도시하지 않은 유압 실린더에 의해 그 부세력에 저항해서 주축 선단측으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

로드(14)의 선단에는 끼워맞춤 부재(15)가 마련되어 있고, 이 끼워맞춤 부재(15)의 선단에는 끼워맞춤 구멍(15a)이 형성되어 있다. 또한, 로드(14)의 외주부에는 지지 부재(16)가 마련되어 있고, 이 지지 부재(16)에는 압압 부재(17)가 주축(13)의 축심방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 지지 부재(16)와 압압 부재(17)와의 사이에는 스프링 부재(18)가 압축 상태로 개재되어 있다. 즉, 압압 부재(17)는 주축 선단측으로 부세된 상태로 되어 있다.

끼워맞춤 부재(15)의 직경방향 외측에는 콜릿(19)이 배치되어 있다. 콜릿(19)의 선단에는 결합부(19a)가 형성되는 한편, 그 후단에는 경사면(19b)이 형성되어 있다. 콜릿(19)의 후단은 주축(13)의 수용부(13d)내에 수용되어 있고, 그 경사면(19b)은 압압 부재(17)의 선단에 형성되는 경사면(17a)과 슬라이드 접촉 가능하게 되어 있다. 즉, 콜릿(19)은 주축(13)의 직경방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다.

또한, 주축 헤드(11)의 선단측에는 환상의 실린더부(20)가 형성되어 있다. 실린더부(20)내에는, 링형상의 피스톤 부재(21)가 주축 헤드(11)(주축(12))의 축심방향으로 슬라이드 가능하게 수용되어 있다. 피스톤 부재(21)에는 에어 통로(피스톤측 가스 통로)(21a, 21b, 21c)가 형성되어 있고, 이 에어 통로(21a, 21b, 21c)는 피스톤 부재(21)의 직경방향으로 연재하는 동시에, 그 원주방향에 있어서 등각도 간격으로 마련되어 있다. 에어 통로(21a, 21b, 21c)의 양단은 피스톤 부재(21)의 주축 후단측 외벽으로 개구되어 있다. 그리고, 실린더부(20)의 주축 후단측 내벽에는 탄성체인 O링(탄성 수단)(22)이 에어 통로(21a, 21b, 21c)의 양단에 협지되도록 마련되어 있다. 즉, 피스톤 부재(21)는 주축 선단측으로 부세된 상태로 되어 있다.

실린더부(20)에 있어서 O링(22)보다도 직경방향 외측의 주축 후단측 내벽에는 에어 통로(주축 헤드측 가스 통로)(24a, 24b, 24c)가 연통되어 있다. 이 에어 통로(24a, 24b, 24c)는 주축 헤드(11)(주축(12))의 축심방향으로 연재하는 동시에, 그 원주방향에 있어서 등각도 간격에 마련되어 있고, 그 일단은 피스톤 부재(21)의 에어 통로(21a, 21b, 21c)의 일단과 대향하도록 개구되어 있다. 그리고, 에어 통로(24a, 24b, 24c)의 타단은 에어를 공급하는 에어 공급 장치(23)와 접속되는 동시에, 그 도중에 에어압을 검출하는 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)를 갖고 있다.

한편, 주축(13)의 선단면(13a)에는 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)이 형성되어 있다. 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)은 주축(13)의 원주방향에 있어서 등각도 간격으로 개구되어 있고, 이 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)에는 주축(13)의 직경방향으로 연재하는 에어 통로(주축측 가스 통로)(26a, 26b, 26c)가 접속되어 있다. 이 에어 통로(26a, 26b, 26c)는 실린더부(20)에 있어서 O링(22)보다도 직경방향 내측의 주축 후단측 내벽에 연통하고 있고, 그 일단은 피스톤 부재(21)의 에어 통로(21a, 21b, 21c)의 타단과 대향하도록 개구되어 있다.

또한, 주축 헤드(11)의 선단측에 있어서 실린더부(20)의 그 직경방향 외측에는 환상의 오일 저장부(유체 저장부)(29)가 형성되어 있다. 오일 저장부(29)의 주축 선단측에는 유압 통로(유체 통로)(30a, 30b, 30c)가 접속되는 한편, 그 주축 후단측에는 유압을 공급하는 유압 공급 장치(28)가 접속되어 있다. 유압 통로(30a, 30b, 30c)는 주축 헤드(11)(주축(12))의 직경방향으로 연재하는 동시에, 그 원주방향에 있어서 등각도 간격으로, 또한 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)과 동일 위상으로 마련되어 있고, 실린더부(20)의 주축 선단측 내벽에 연통하고 있다.

따라서, 주축(13)의 회전이 정지되어 있을 때에, 유압을 유압 공급 장치(28)로부터 오일 저장부(29) 및 유압 통로(30a, 30b, 30c)를 거쳐서 실린더부(20)에 공급하는 것에 의해, 피스톤 부재(21)가 O링(22)의 부세력에 저항해서 주축 후단측으로 이동하게 되므로, 에어 통로(21a, 21b, 21c)가 에어 통로(24a, 24b, 24c) 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)와 연통하는 것으로 된다(도 1 참조). 이것에 의해, 에어 공급 장치(23)에 의해 공급된 에어가 에어 통로(21a, 21b, 21c), 에어 통로(24a, 24b, 24c), 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)를 거쳐서, 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로부터 분사된다.

또한, 주축(13)이 회전하고 있을 때에, 유압 공급 장치(28)에 의한 유압의 공급을 정지하는 것에 의해, 피스톤 부재(21)가 O링(22)의 부세력에 의해 주축 선단측으로 이동하게 되므로, 에어 통로(21a, 21b, 21c)가 에어 통로(24a, 24b, 24c) 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)로부터 이간하는 것으로 된다(도 3 참조). 이때, 에어 공급 장치(23)는 상시 구동하고 있기 때문에, 에어 통로(24a, 24b, 24c)로부터 에어가 누출된 상태로 되어 있다.

또한, 에어 통로(21a, 21b, 21c), 에어 통로(24a, 24b, 24c), 에어 통로(26a, 26b, 26c), 에어 공급 장치(23), 및 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c) 등은 가스 공급 수단을 구성하는 것이며, 유압 공급 장치(28), 오일 저장부(29), 및 유압 통로(30a, 30b, 30c) 등은 유체 공급 수단을 구성하는 것이다.

한편, 도 1에 도시하는 바와 같이, 공구(2)는 2면 구속 타입(double fit type)의 것이고, 밀착면으로 되는 단면(41) 및 테이퍼부(42)를 갖고 있다. 단면(41)은 주축(13)의 선단면(13a)과 밀착하는 것이다. 또한, 테이퍼부(42)는 주축(13)의 테이퍼 구멍(13b)과 밀착하는 것이며, 주축 후단측을 향함에 따라서 그 외경이 점차 작아지도록 형성되어 있다. 테이퍼부(42)의 내주면 선단에는 융기부(42a)가 형성되어 있고, 이 융기부(42a)는 콜릿(19)의 결합부(19a)와 결합하는 것이다. 그리고, 테이퍼부(42)내의 저부에는 끼워맞춤 축부(43)가 마련되어 있고, 이 끼워맞춤 축부(43)는 끼워맞춤 부재(15)의 끼워맞춤 구멍(15a)과 끼워맞춰지는 것이다.

따라서, 공구 교환을 행할 경우에는, 워크의 가공이 종료하면, 주축(13)의 회전이 정지되는 동시에, 유압 실린더에 의해 로드(14)가 부세 수단의 부세력에 저항해서 주축 선단측으로 이동되고, 끼워맞춤 부재(15)가 공구(2)의 끼워맞춤 축부(43)를 압압한다. 이것에 따라, 주축(13)의 수용부(13c)의 내벽, 끼워맞춤 부재(15)의 후단, 및 압압 부재(17)의 경사면(17a)의 협동에 의해, 콜릿(19)이 주축(13)의 직경방향 내측으로 이동하는 것으로 되고, 그 결합부(19a)와 테이퍼부(42)의 융기부(42a)와의 결합이 해제된다. 이것에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 공구(2)는 주축(13)에 대하여 언클램프된 상태로 된다. 그리고, 이 언클램프 상태의 공구(2)는 공작 기계에 부설된 도시하지 않은 자동 공구 교환 장치에 의해 주축(13)으로부터 이탈되고, 다른 공구(2)로 교환된다.

이어서, 교환된 공구(2)는 자동 공구 교환 장치에 의해 주축(13)으로 반송된다. 그리고, 끼워맞춤 축부(43)가 끼워맞춤 부재(15)의 끼워맞춤 구멍(15a)에 끼워맞춤(장착)되고, 공구(2)의 테이퍼부(42)가 주축(13)의 테이퍼 구멍(13b)에 끼워맞춤(장착)하기 시작하면, 부세 수단의 부세력에 의해 로드(14)가 주축 후단측으로 이동된다. 이것에 따라, 주축(13)의 수용부(13c)의 내벽, 끼워맞춤 부재(15)의 후단, 및 압압 부재(17)의 경사면(17a)의 협동에 의해, 콜릿(19)이 주축(13)의 직경방향 외측으로 이동하게 되고, 그 결합부(19a)가 테이퍼부(42)의 융기부(42a)에 결합된다. 이것에 의해, 도 1에 도시하는 바와 같이, 공구(2)는 끌어 당겨지면서 주축(13)에 대하여 클램프되게 된다.

여기서, 상술한 공구 교환중에 있어서는, 유압 공급 장치(28)가 구동되어 있고, 유압이 오일 저장부(29) 및 유압 통로(30a, 30b, 30c)를 거쳐서 실린더부(20)에 공급되어 있다. 이것에 의해, 도 1에 도시하는 바와 같이, 피스톤 부재(21)가 O링(22)의 부세력에 저항해서 주축 후단측으로 이동하고, 해당 O링(22)을 탄성 변형시켜서, 실린더부(20)의 주축 후단측 내벽에 밀착하게 되고, 그 에어 통로(21a, 21b, 21c)가 에어 통로(24a, 24b, 24c) 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)와 연통한 상태로 되어 있다.

이때, 에어 공급 장치(23)는 상시 구동되고 있기 때문에, 에어 통로(21a, 21b, 21c)가 에어 통로(24a, 24b, 24c) 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)와 연통하는 즉시, 에어 공급 장치(23)로부터 공급된 에어는 에어 통로(21a, 21b, 21c), 에어 통로(24a, 24b, 24c), 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)를 거쳐서 주축(13)의 선단측에 공급되고, 이 에어는 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로부터 분사되게 된다.

그리고, 공구(2)의 단면(41)이 주축(13)의 선단면(13a)에 장착되면, 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로부터 사출되고 있었던 에어를 사출하는 것이 가능하지 않게 되기 때문에, 에어 통로(24a, 24b, 24c)내의 에어압이 상승하게 된다. 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)는 그 에어압을 상시 검출하고 있고, 각 에어압의 모두가 소정의 에어압에 도달한 것을 검출하면, 그 검출 신호를 출력한다. 이것에 의해, 공구(2)의 단면(41) 및 테이퍼부(42)와 주축(13)의 선단면(13a) 및 테이퍼 구멍(13b)이 밀착하고 있다고 판정되고(공구 밀착 상태 판정 수단), 워크의 가공이 재개된다.

한편, 공구 교환시에 있어서, 단면(41)과 선단면(13a)과의 사이나 테이퍼부(42)와 테이퍼 구멍(13b)과의 사이에 절삭 지스러기 등의 이물이 침입했을 경우에는, 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)으로부터 분사된 에어는 단면(41)과 선단면(13a)과의 사이에서 누설되어 버리기 때문에, 적어도 하나 이상의 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)는 소정의 에어압을 검출할 수 없다. 이것에 의해, 소정의 에어압을 검출할 수 없었던 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)로부터는 검출 신호가 출력되지 않으므로, 공구(2)의 단면(41) 및 테이퍼부(42)와 주축(13)의 선단면(13a) 및 테이퍼 구멍(13b)이 밀착하지 않고 있다고 판정되어(공구 밀착 상태 판정 수단), 워크의 가공이 정지된다.

또한, 상술한 바와 같이, 에어 공급 장치(23)는 상시 구동되고 있기 때문에, 유압 공급 장치(28)가 구동되지 않고 있을 때에는 에어 통로(24a, 24b, 24c)로부터 에어가 누출하게 된다. 이것에 의해, 에어 공급 장치(23) 및 에어 통로(24a, 24b, 24c)에의 이물 침입이 방지될 뿐만 아니라, 그 누출한 에어가 주축 헤드(11)와 주축(13)과의 사이의 극간으로부터 주축 선단측으로 유출하기 때문에, 주축 헤드(11)내 및 주축(13)내로의 이물 침입이 방지된다. 또한, 에어 공급 장치(23)를 상시 구동하는 것에 의해, 에어압 검출 때마다에 에어 공급 장치(23)를 구동시킬 필요가 없으므로, 에어압 상승 시간이 단축되게 되고, 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)에 의한 에어압 검출 시간의 단축화가 도모되고 있다.

또한, 상술한 본 실시형태에 있어서는, 본 발명에 관한 공구 밀착 상태 검출 장치를 공구(2)를 주축(13)에 직접 장착하는 주축 장치(1)에 적용하고 있지만, 공구가 부착된 공구 홀더를 주축에 장착하는 주축 장치에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 에어가 분사되는 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)을 주축(13)의 선단면(13a)에 형성하도록 하고 있지만, 마찬가지로 착좌면인 테이퍼 구멍(13b)에 형성하도록 해도 상관없다. 또한, 에어 분사 구멍을 4개 이상 마련하도록 해도 상관없다. 또한, 에어 공급 장치(23)로부터 분기된 에어 통로(24a, 24b, 24c)에 에어압 검출 센서(25a, 25b, 25c)를 구비하도록 하고 있지만, 분기전의 에어 통로에 하나의 에어압 검출 센서를 구비하도록 해도 상관없다.

따라서, 본 발명에 관한 공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치에 따르면, 주축(13)이 회전하고 있을 때에는, O링(22)의 부세력에 의해 피스톤 부재(21)가 퇴피하기 때문에, 해당 피스톤 부재(21)는 주축(13)과는 비접촉으로 되어 마모하는 일이 없다. 이것에 의해, 주축(13)의 회전이 정지된 후의 에어 공급시에 있어서, 유압 공급 장치(28)에 의해 피스톤 부재(21)가 주축 헤드(11) 및 주축(13)과 접촉하고, 에어 통로(21a, 21b, 21c)가 에어 통로(24a, 24b, 24c) 및 에어 통로(26a, 26b, 26c)와 연통해도, 에어 누설의 우려가 없어진다. 이 결과, 에어 분사 구멍(27a, 27b, 27c)에 에어를 안정되게 공급할 수 있으므로, 주축(13)에 대하여 공구(2)가 밀착해서 장착되어 있는지 아닌지를 고정밀도로 안정되게 검출할 수 있다. 또한, 밀착 상태의 검출(판정)을, 다음 공구(2)의 장착후로부터 공구 교환 동작 완료까지의 사이에 행할 수 있으므로, 기존의 공구 교환 시간내에 검출을 행할 수 있다. 또한, 장치 전체를 주축(13)의 선단측에 집약한 구성으로 하고 있기 때문에, 유지보수를 용이하게 행할 수 있다.

본 발명은, 공구 또는 공구를 장착된 공구 홀더의 빠져 떨어짐이나 느슨함을 방지할 수 있는 공작 기계의 주축 장치에 적용 가능하다.

Claims

공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치에 있어서,
주축 헤드에 회전 가능하게 지지되고, 피가공물에 소정의 가공을 행하는 공구, 또는 상기 공구가 부착된 공구 홀더를 착좌면(seating face)에 착탈 가능하게 장착하는 주축과,
상기 주축 헤드에 형성되고, 피스톤 부재를 슬라이드 가능하게 수용하는 실린더부와,
상기 피스톤 부재를 부세하는 탄성 수단과,
상기 주축의 회전이 정지하고 있을 때에, 상기 실린더부에 유체를 공급하고, 상기 피스톤 부재를 상기 탄성 수단의 부세력에 저항해서 상기 주축 헤드 및 상기 주축에 접촉시키는 유체 공급 수단과,
상기 유체 공급 수단에 의해 유체가 상기 실린더부에 공급되고, 상기 피스톤 부재가 상기 탄성 수단의 부세력에 저항해서 상기 주축 헤드 및 상기 주축에 접촉했을 때에, 상기 주축 헤드로부터 상기 피스톤 부재를 거쳐서 상기 주축에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,
상기 착좌면에 복수 형성되고, 상기 가스 공급 수단으로부터 공급된 가스를 분사시키는 가스 분사 구멍과,
상기 공구 또는 상기 공구 홀더가 상기 착좌면에 장착되었을 때에 상기 가스 분사 구멍으로부터 분사되는 가스의 가스압을 검출하는 것에 의해, 상기 공구 또는 상기 공구 홀더와 상기 착좌면이 밀착하고 있는지 아닌지를 판정하는 공구 밀착 상태 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 주축을 둘러싸도록 환상으로 형성된 상기 실린더부내에, 링형상으로 형성된 상기 피스톤 부재를 수납하는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 공급 수단이,
가스가 공급되는 주축 헤드측 가스 통로와,
상기 주축에 형성되고, 상기 가스 분사 구멍에 접속되는 주축측 가스 통로와,
상기 피스톤 부재에 형성되고, 상기 주축 헤드측 가스 통로와 상기 주축측 가스 통로를 연통시키는 피스톤측 가스 통로로 이루어지는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 공급 수단이,
상기 주축을 둘러싸도록 환상으로 형성되고, 유체가 공급되는 유체 저장부와,
상기 유체 저장부와 상기 실린더부와의 사이에 접속되는 유체 통로로 이루어지는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 공급 수단과 상기 가스 공급 수단은 상기 주축의 원주 방향에 있어서 동일 위상에 마련되는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 공급 수단은 상기 가스 공급 수단보다도 상기 주축의 직경방향 외측에 마련되는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 분사 구멍은 상기 주축의 원주 방향에 있어서 등각도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는
공작 기계의 공구 밀착 상태 검출 장치.