TW200946276A - Tight contact state detector of tool in machine tool - Google Patents

Description

200946276 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可檢測工具或安裝有工具之工具保持 器是否緊貼安裝於主軸之工具機之工具緊貼狀態檢測裝 置。 【先前技術】 於工具箱與主軸之間進行自動工具更換之同時，一面進 行加工之工具機係受到廣泛地使用。此種工具機係存有因 加工而產生之切粉會附著於工具或安裝有工具之工具保持 器之錐形部，及附著於該錐形部所座落之主軸的座落面之 情事。如此，於錐形部與座落面之間咬入有切粉之狀態 下，若將工具或工具保持器安裝於主轴進行加工時，因錐 形部未能正確地緊貼於主軸之座落面，而無法進行工具之 正確定位。因此，對加工精度產生不良影響，根據情況而 有對於工具或主軸造成損傷之虞。 因此，先前之工具機中，係設有檢測工具或工具保持器 是否相對於主軸而緊貼安裝之工具緊貼狀態檢測裝置。如 此之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置係揭示於例如專利文 獻1、2中。 [專利文獻1]日本特開平10-225845號公報 [專利文獻2]日本特開200 1-259906號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 前述先前之工具緊貼狀態檢測裝置中，工具或工具保持 137940.doc 200946276 ^ 胃之錐形部若安製於主轴之座落面，係從該座落㈣射緊 ’ 料認用之空氣，且藉由檢測該氣Μ之Μ力變化，而判定 工具或工具保持器是否緊貼安裝於主軸。 惟，專利文獻1之構成巾，由於緊貼確認用之空氣係介 ' 卩旋轉接頭而供給於主軸，因此加以固定之旋轉接頭與旋 “ #之主軸間的滑動部會磨耗而產生空氣洩漏。因此，不易 將空氣穩定地供給於主軸之座落面，故特別是咬入有微小 φ 切粉之情形下，會有無法進行高精度檢測之虞。 再者，專利文獻2之構成中，係於外罩側之空氣通路與 主軸側之空氣通路之間，使閥芯於徑向可滑動地設置，且 藉由供給之緊貼確認用之空氣，使該閥芯抗著彈簧之賦能 力而移動，而使兩側之空氣通路彼此連通。因此，必須設 定為可使閥芯抵抗彈簧之賦能力程度之氣壓，而需將氣^ 調高至所需要以上。 因此，本發明係為解決前述問題而開發完成者，其目的 φ 在於提供一種可高精度且穩定地檢測工具或安裝有工具之 工具保持器，是否相對於主袖而緊貼安裝之工具機之工具 緊貼狀態檢測裝置。 [解決問題之技術手段] •解決前述問題之第1發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置’其特徵在於具備·· 主轴’係將可旋轉地支持於主軸頭且對被加工物進行特 疋加工之工具、或安裝有前述工具之工具保持器，固定脫 離自如地安裝於座落面； 137940.doc 200946276 缸0卩’係形成於前述主軸頭且 w只丑』，月動地收容活塞構件 彈性機構，係對前述活塞構件賦予勢能； 給機構，係於前述主軸旋轉停止時，向前述㈣ u⑽’使前述活塞構件抗著前述彈性機構之賦能力而 抵接於則述主軸頭及前述主軸； ㈣供給機構’係於藉由前述流體供給機構而使流體供 給於别述缸部供給，且前述活塞構件抗著前述彈性機構之 賦能:而抵接於前述絲頭及前述主料，從前述主軸頭 經由前述活塞構件向前述主軸供給氣體； 氣體噴射孔，係複數個形成於前述座落面，且將由前述 氣體供給機構所供給之氣體加以噴射； 工具緊貼狀態判定機構，係藉由於前述工具或前述工具 保持益安裝於前述座落面時，檢測從前述氣體喷射孔噴射 出之氣體之氣壓’而判定前述工具或前述工具保持器與前 述座落面是否為緊貼。 解決前述問題之第2發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置’其特徵在於： 形成為環狀以包圍前述主軸般之前述缸部内，係收納有 環狀地形成之前述活塞構件。 解決&述問題之第3發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置’其特徵在於： 前述氣體供給機構包括： 被供給氣體之主軸頭側氣體通路； 形成於前述主軸，且連接於前述氣體噴射孔之主軸側氣 137940.doc 200946276 體通路；及述活塞構件，使前述主軸頭側Λ體通路與前述 主軸側氣體通路連通之活塞㈣體通路。 解決前述問題 裝置，其特徵在於： 之第4發明之工具機之 工具緊貼狀態檢測

前述流體供給機構包括： 、為袞狀以包圍前述主轴般，且被供給流體之流體積 、接；引述机體積存部與前述缸部之間之流體通路。 、引述問題之第5發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置’其特徵在於： ;述机體t、給機構與前述氣體供給機冑，係於前述主轴 之周向以相同相位設置。 解决月j述問題之第6發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置，其特徵在於： 刖述流體供給機構係比前述氣體供給機構更靠向前述主 轴之棱向外侧而加以設置。 解決前述問題之第7發明之工具機之工具緊貼狀態檢測 裝置，其特徵在於： 剛述氣體噴射孔係於前述主軸之周向等角度間隔地形 成。 [發明之效果] 因此，根據本發明之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置， 於主軸旋轉時，因可使對於氣體噴射孔供給氣體之氣體供 137940.doc 200946276 給機構，於主軸頭與主軸之間呈非接 1钍里 pD .... 文可防止磨耗。 果，即使主軸之旋轉停止，氣體供給機構仍供Μ 體，亦不會產生氣體“，可敎地供給氣體，故可高精 度地檢測工具或工具保持器是 ’ W玎；y、王釉而緊貼。 又，因對主軸之加工減少，故可使主軸之剛性提 者，由於將活塞構件滑動之"設於主軸頭内，^用安 裝於主軸頭或主軸之外部， 自由度提高。 了使卫具或卫具保持器之設計 【實施方式】 之工具機之工具緊貼狀 一實施例之具備工具緊 置之前端側剖面圖，圖 具未夾持狀態時之態樣 以下，使用圖面詳細說明本發明 態檢測裝置。圖1係包含有本發明 貼狀態檢測裝置之工具機的主軸裝 2係主軸頭之正視圖，圖3係顯示工 圖0 圖1所示之卫具機之絲裝置1，係可H定脫離自如地安 裝對於未圖示之工件（被加工物）進行特定加卫之工具之者。 如圖i及圖2所示，於主轴裝置！設有圓筒狀之主轴頭 且主軸1 3係經由複數之抽承j 2而可旋轉地支撐於該主 軸頭η内。於主軸13，錐形孔（座落面）i3b及軸孔i3c係於 其軸心上連續地形成。錐形孔13b係隨著朝向主軸後端側 而逐漸縮小其内徑地形成，其前端開口於前端面（座落 面）13a，且其後端連通於軸孔13c。 於主軸U之軸孔13c中，桿14係可於其抽心方向滑動地 加以支撐。該桿14係與主軸13一起轉動，且藉由未圖示之 I37940.doc -8 · 200946276 • 賦能機構而成為朝主軸後端側賦能之狀態，並藉由未圖示 ^ 而了抗著該賦能力而向主轴前端側移動。 於桿14之如端係設有嵌合構件1 5，於該嵌合構件丨5之前 端，形成有嵌合孔15a。進而，於桿14之外周部，設有支 _ 持構件16，且於該支持構件1 6，押壓構件1 7係可於主軸13 • 之軸心方向滑動地加以支撐使其。又，彈簧構件18係以壓 縮狀態而介於支持構件16與押壓構件17之間。即，押壓構 ❹ 件17係成為職能於朝向主軸前端側之狀態。 於嵌合構件15之徑向外側，配置有夾頭19。於夾頭19之 月il鳊形成有扣合部19a，另一方面，於其後端形成有傾斜 面19b。夾頭19之後端係收容於主軸13之收容部内，且 "傾斜面19b係可與形成於押壓構件丨7之前端之傾斜面1 /月接。即’失頭i 9可於主軸丨3之徑向滑動。 又’於主軸頭11之前端側，形成有環狀之缸部2〇。於缸 P 20内環狀之活塞構件2 1係可滑動地收容於主軸頭 _ U (主軸12)之轴心方向。於活塞構件21形成有空氣通路（活 塞側氣體通路）2ia、2lb、21c，該空氣通路21a、21b、21c 係於活塞構件21之徑向延伸，且於其周向等角度間隔地設 *1 _ 置。空氣通路21a、21b、21c之兩端，係開口於活塞構件 2 1之主轴後端侧外壁。又，於缸部20之主軸後端側内壁， 彈性體之〇形環（彈性構件）22係以夾持於空氣通路2U、 21 b、2 1C之兩端間之方式加以設置。即，活塞構件21係對 於主軸前端側踔能之狀態。 於比紅部2〇中之〇形環22更靠徑向外側之主軸後端側内 137940.doc 200946276 壁，係連通有空氣通路（主軸頭側氣體通路）24a、24b、 24c。該空氣通路24a、2仆、2牧係於主軸頭n(主軸η)之 軸心方向W申’且於其周向等角度間隔地設置，其一端係 與活塞構件21之空氣通路21a、21b、21c的一端對向地開 口。又，空氣通路24a、24b、24c之另一端係與供給空氣 之二氣供、裝置23連接，且於其中途具有檢測氣壓之氣壓 檢測感測器25a、25b、25c。 另一方面，於主轴13之前端面13a，形成有空氣喷射孔 27a、27b、27c。空氣噴射孔27a、27b、27c係於主轴13之 周向等角度間隔地開口，且於該空氣噴射孔27a、27b、 27c，連接有於主轴13之徑向延伸之空氣通路（主軸側氣體 通路）26a、26b、26c。該空氣通路26a、26b、26c係連通於 比缸部20中之〇形環22更靠近徑向内側之主軸後端側内 壁’其一端係與活塞構件21之空氣通路21a、21b、21c之 另一端對向地開口。 進而，於主軸頭11之前端側中的缸部2〇其徑向外側，形 成有環狀之油積存部（流體積存部μ9。於油積存部29之主 軸剛端側連接有油壓通路（流體通路）3〇a、3 〇b、3 0c，另一 方面’於該主軸後端側連接有供給油壓之油壓供給裝置 28。油壓通路3〇a、30b、30c係於主軸頭11(主軸12)之徑向 延伸，且於其周向等角度地間加以隔，且與空氣喷射孔 27a、27b、27c同相位地設置，並連通於缸部20之主轴前 端側内壁。 因此’主軸13之旋轉停止時，由於從油壓供給裝置28經 137940.doc -10- 200946276 由油積存部29及油壓通路30a、30b、30c向缸部20供給油 壓’活塞構件21係抗著Ο形環22之賦能力而向主軸後端側 移動，故空氣通路21a、21b、21c與空氣通路24a、24b、 24c及空氣通路26a、26b、26c連通（參照圖i)。藉此，以空 - 氣供給裝置23供給之空氣’係經由空氣通路21 a、21 b、 • 21c、空氣通路24a、24b、24c及空氣通路26a、26b、 26c，從空氣噴射孔27a、27b、27c喷射。 ❹ 又，主軸13旋轉時，因停止油壓供給裝置2 8之油壓供 給，故活塞構件21乃藉由〇形環22之賦能力而朝主轴前端 側移動，因此空氣通路21a、21b、21c從空氣通路24a、 24b、24c及空氣通路26a、26b、26c離開而分隔（參照圖 3)。此時’因空氣供給裝置23係經常性地驅動，故呈從空 氣通路24a、24b、24c漏出空氣之狀態。 再者，空氣通路21a、21b、21c、空氣通路24a、24b、 24c、空氣通路26a、26b、26c、空氣供給裝置23及空氣喷 ❿ 射孔27a、27b、27c等係構成氣體供給機構，而油壓供給 裝置28、油積存部29及油壓通路3〇a、30b、3 0c等係構成 流體供給機構者。 另一方面，如圖1所示，工具2係2面限制型者，具有作 ' 為緊貼面之端面41及錐形部42。端面41係與主軸13之前端 面13a緊貼者。又，錐形部42係與主軸13之錐形孔i3b緊貼 者，其外徑係隨著朝向主軸後端側而逐漸減小般地形成。 於錐形部42之内周面前端，形成有隆起部42&，該隆起部 42a係與夾頭19之扣合部a扣合者。又，於錐形部内之底 137940.doc 200946276 部設有嵌合轴部43， 孔15a嵌合者。 該嵌合軸部43係與嵌合構件15之嵌合 因此，進行工具更換時，若 右工件之加工結束，主軸i 3之 旋轉停止，且桿14藉由油壓缸抗 机者職機構之職能力而朝 主軸前端側移動，使嵌合構件 «傅仟15押壓工具2之嵌合軸部 43。與此同時’藉由主軸丨3之此六立 刊J之收谷部13c之内壁、嵌合構 件15之後端、及押壓構件17之傾斜面l7a之協動，夾頭Μ 係朝主軸13之徑向内側移動，且其扣合部i9a與錐形部42 之隆起部42a之扣合解除。藉此，如圖3所示，工具2相對 於主軸13成為未夹持狀態。又，該未夾持狀態之工具2， 係藉由附設於工具機之未圖示之自動工具更換裝置從主軸 13脫離，而與其他工具2更換。 接著，業已更換之工具2係藉由自動工具更換裝置搬送 至主軸13。又，嵌合軸部43係嵌合（安裝）於嵌合構件15之 嵌合孔15a，而工具2之錐形部42—開始嵌入（安裝）於主軸 13之錐形孔13b，桿14會藉由賦能機構之賦能力而朝主軸 後端側移動。與此同時，藉由主軸丨3之收容部丨3 c之内 壁、敢合構件1 5之後端、及押塵構件1 7之傾斜面1 7a的協 動’夾頭19乃朝主軸13之徑向外側移動，使其扣合部 與錐形部42之隆起部42a扣合。藉此，如圖1所示，工具2 被引入且相對於主軸13而被夾持固定。 此處，於前述工具更換中，.驅動油壓供給裝置28，使油 愿經由油積存部29及油麼通路30a、3Ob、30c而向缸部20 供給。藉此，如圖1所示，活塞構件2 1係抗著〇形環22之賦 137940.doc -12- 200946276 能力而朝主轴後端側移動，使該〇形環22彈性變形而緊貼 於缸部20之主軸後端側内壁，使其空氣通路21a、21b、21 成為與空氣通路24a、24b、24c及空氣通路26a、26b、26c 連通之狀態。 . 此時’因空氣供給裝置2 3為經常性地驅動，故空氣通路 、 21a、21b、21c與空氣通路24a、24b、24c及空氣通路 26a、26b、26c—連通後，從空氣供給裝置23所供給之空 ❿ 氣，立即經由空氣通路21a、21b、21c、空氣通路24a、 24b、24c及空氣通路26a、26b、26c而向主軸13之前端側 供給’且該空氣從空氣噴射孔27a、27b、27c噴射。 又’因一旦工具2之端面41安裝於主軸丨3之前端面13a， 從空氣喷射孔27a、27b、27c噴射出之空氣就無法加以喷 射，故空氣通路24a、24b、24c内之氣壓上昇。氣壓檢測 感測器25a、25b、25〇係經常性地檢測該氣壓，若檢測到 各氣壓都達到特定之氣壓時，輸出其檢測信號。藉此，判 © 定工具2之端面41及錐形部42與主轴13之前端面l3a及錐形 孔Ub係呈緊貼（工具緊貼狀態判定機構），而再度開始工件 之加工。 另方面工具更換時，於端面41與前端面13a之間或 錐形。P 42與錐形孔13b之間有切粉等異物侵入之情形下， =從空氣噴射孔27a、27b、27e噴射之空氣將從端面Μ 則端面13a之間茂漏，故至少丄個以上之氣壓檢測感測器 25a 25b、25c將無法檢測出特定之氣壓。因此，不能從 無法檢測特定氣壓之氣壓檢測感測器25a、25b、25c輸出 137940.doc •13· 200946276 檢測信號，故無法判定工具2之端面41及錐形部42與主轴 13之前端面13a及錐形孔13b是否緊貼（工具緊貼狀態判定 機構），工件之加工被停止。 又，如前所述，因空氣供給裝置23係經常性地驅動，故 油壓供給裝置28未被驅動時，空氣會從空氣通路24巳、 24b、24c漏出。藉此，不僅可防止異物侵入空氣供給裝置 23及空氣通路24a、24b、24c，還因該漏出之空氣從主軸 頭11與主轴13間之縫隙向主軸前端侧流出，而防止異物侵 入主軸頭11内及主轴13内。進而，藉由經常性地驅動空氣 供給裝置23，因每次氣壓檢測時不必驅動空氣供給裝置 23，故可使氣壓上昇時間縮短，可謀求利用氣壓檢測感測 态2 5 a、2 5 b、2 5 c之氣壓檢測時間之縮短化。 再者，於前述本實施形態中，本發明之工具緊貼狀態檢 測裝置係適用於將工具2直接安裝於主軸1 3之主轴裝置j之 情況，但亦可適用於將安裝有工具之工具保持器安裝於主 軸之主軸裝置。又，喷射空氣之空氣噴射孔、 27c雖形成於主轴13之前端面13a，但亦可相同地形成於作 為座落面之錐形孔13b。此外，空氣噴射孔亦可設4個以 上。再者，雖於自空氣供給裝置23分歧之空氣通路24&、 24b 24c具備氣壓檢測感測器25a、25b、25c，但亦可於 分叉前之空氣通路具備1個氣壓檢測感測器。 從而，根據本發明之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置， 在主軸13旋轉時，活塞構件21係藉由〇形環22之賦能力而 退開，故該活塞構件21與主軸13係非接觸而無磨耗。藉 137940.doc 200946276 此，於主軸13之旋轉停止後之空氣供給時，即使活塞構件 21藉由油壓供給裝置28而與主軸頭11及主轴丨3接觸，使空 氣通路21a、21b、21c與空氣通路24a、24b、2扣及空氣通 路26a ' 26b、26c連通，亦無空氣洩漏之虞。其結果，因 * 可向空氣噴射孔27a、27b、27c穩定地供給空氣，故可高 . 精度地穩定地檢測工具2是否相對於主轴13而呈緊貼= 裝。又，因緊貼狀態之檢測（判定）可於下一工具2安裝後至 ❹ ^具更換動作結束之間進行’故可於既存之卫具更換時間 内進行檢測。進而，由於係裝置整體精整於主軸13之前端 側之構成’故易於進行保養。 [產業上之利用可能性] 本發明可適用於可防止卫具或安裝有工具之玉具保持器 拔脫或鬆動之工具機之主軸裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係具備本發明-實施例之工具緊貼狀態檢測襄置之 . 工具機之主軸裝置的前端側剖面圖； 圖2係主軸頭之正視圖；及 圖3係顯示工具為未夾持狀態時之態樣圖。 【主要元件符號說明】 1 主軸裝置 2 工具 11 主轴頭 12 車由承 13 主軸 137940.doc -15- 200946276 13a 13b 13c 13d 14 15 15a 16 17 17a 18 19 19a 19b 20 21 21a、21b、21c 22 23 24a、24b、24c 25a、25b、25c 26a ' 26b、26c 27a、27b、27c 28 前端面 錐形面 軸孔 收納部 桿 敌合構件 嵌合孔 支持構件 押壓構件 傾斜面 彈簧構件 夾頭 扣合部 傾斜面 缸部 活塞構件 空氣通路 〇形環 空氣供給裝置 空氣通路 氣壓檢測感測器 空氣通路 空氣喷射孔 油壓供給裝置 137940.doc -16- 200946276 29 油積存部 30a、30b、30c 油壓通路 41 端面 42 錐形部 42a 隆起部 43 嵌合軸部

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Claims (1)

1. 200946276 七、申請專利範圍： 1. 一種工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其特徵在於耳 備·· 主軸’係將可旋轉地支持於主軸頭且對被加工物進行 特定加工之工具、或安裝有前述工具之工具保持器，固 定脫離自如地安裝於座落面； 缸部，係形成於前述主軸頭且可滑動地收容活塞構 彈性機構，係對前述活塞構件賦予勢能； 流體供給機構，係於前述主轴旋轉停止時，對前述缸 部供給流體，使前述活塞構件抗著前述彈性機構之賦能 力而抵接於前述主軸頭及前述主軸；

   則述工具或前述工 工具緊貼狀態判定機構，係藉由於

   具保持器安裝於前述启 噴射出之氣體之氣壓， 落面犄，檢測從前述氣體噴射孔 而判定前述工且志钓、+. τ曰7 ，、汍則述工具保持 器與前 月1j述座落面是否為緊貼。

   形成為環狀以包圍 工具機之工具緊貼狀態檢測聲 ‘包圍前述主軸之前述缸部内

   137940.doc 200946276 狀地形成之前述活塞構件。 3. 如請求項1之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其中前 述氣體供給機構包括： 被供給氣體之主軸頭側氣體通路； 升>成於前述主軸’且連接於前述氣體喷射孔之主軸側 氣體通路；及 形成於前述活塞構件，使前述主轴頭側氣體通路與前 述主轴側氣體通路連通之活塞側氣體通路。 4. 如清求項1之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其中前 述流體供給機構包括： 形成為環狀以包圍前述主轴，且供給有流體之流體積 存部；及 連接於前述流體積存部與前述缸部之間之流體通路。 5. 如請求項1之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其中前 述流體供給機構與前述氣體供給機構，係於前述主軸之 周向以相同相位設置。 6_如請求項1之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其中前 述流體供給機構係比前述氣體供給機構更靠向前述主轴 之徑向外側而加以設置。 7.如請求項1之工具機之工具緊貼狀態檢測裝置，其中前 述氣體噴射孔係於前述主軸之周向等角度間隔地形成。 137940.doc