[发明专利]机床的主轴装置

说明书

本发明提供一种机床的主轴装置，其具有：主轴(10)；杆(30)，其收容于主轴内并相对于主轴能够沿轴向往复移动，上述杆向第一端的方向能够移动至松开位置(Pa)，在把持工具时能够向第二端的方向移动至夹紧位置(Pc)；有缝夹套，其安装于杆的第一端；施力设备(33)，其相对于主轴对杆向第二端的方向施力，有缝夹套把持工具的情况下，对杆施力直至夹紧位置；以及作用力检测器，其检测在以比施力设备的作用力大的反力将杆相对于主轴向第一端的方向移动而位于松开位置(Pa)后，对杆被施力设备的作用力向第二端的方向施力时的作用力。

技术领域

本发明涉及机床的主轴装置。

背景技术

加工中心等使用能够更换的旋转工具加工工件的机床的主轴装置，通常具有壳体、主轴、杆以及活塞。主轴可自如旋转地支承于壳体，杆收容于主轴内并被支承为可沿主轴的轴向往复移动。在杆的前端(第一端)安装有对安装于主轴的前端(第一端)的工具进行把持与释放的有缝夹套，杆被多个盘簧相对于主轴向后端(第二端)的方向施力。若杆被盘簧施力而移动至后端方向的夹紧位置，则有缝夹套对工具进行把持，并且杆向后端的方向牵引工具，从而能够将工具固定于主轴的前端。在杆的后端侧的稍远离杆的后端的位置配置有活塞。在更换、取下工具时，若使用活塞，以比盘簧的作用力大的阻力会使杆向前端方向移动，而使其相对于主轴移动至前端方向的松开位置，则有缝夹套释放工具，从而能够更换、取下工具。

在上述的机床的主轴装置中，盘簧的作用力对工具的支承力影响较大，若盘簧劣化而使作用力降低，对加工精度等影响较大。在未注意到盘簧的作用力降低而加工加工对象物时，存在无法获得所希望的加工精度因而加工对象物成为不合格品、在加工过程中产生异常而使机床长时间停止运转的可能性。因此，在使用了机床的主轴装置的作业现场，要对盘簧的作用力定期地确认，在盘簧到达寿命前，将其更换。

盘簧的作用力确认是非常繁琐的作业。以往，代替工具T而将具有与图16所示的通常的工具T类似的外观的夹紧力测量仪TK(参照图17)、夹紧力测量仪TR(参照图18)安装于主轴的前端，并通过该夹紧力测量仪TK、TR对盘簧的作用力进行测量。对于图17所示的夹紧力测量仪TK而言，收容于主轴的收容部TK1的形状呈与工具T的形状大致相同的形状，但从主轴突出的突出部TK2的形状由于具有作用力的测量用的机械式结构、电路、显示器等，而与工具T的形状相差较大，重量与工具T相比也非常重。另外，对于图18所示的夹紧力测量仪TR而言，通过无线将测量结果等发送至无线单元TRC，收容于主轴的收容部TR1的形状呈与工具T的形状大致相同的形状，但从主轴突出的突出部TR2的形状由于具有测量用的机械式结构、电路、发送用的电路等，而与工具T的形状相差较大，重量与工具T相比也非常重。因此，在通过工具的自动更换装置等将夹紧力测量仪TK、TR相对于主轴进行安装、取下时，产生无法适当地进行安装、取下的情况，进而存在使价格高昂的夹紧力测量仪TK、TR落下、破损的可能性。

因此，在日本特开2008-246610号公报中，公开了在活塞的前端安装对将杆按压至松开位置时的按压力进行检测的压力传感器，在壳体设置对杆的位移进行检测的杆位移检测器的机床的主轴装置。日本特开2008-246610号公报公开的主轴装置通过活塞对位于夹紧位置的杆向松开方向按压，基于活塞的按压力与杆的位移求得有缝夹套的夹紧力，判定盘簧的更换时期。

理想的弹簧具有挠曲量与载荷的关系呈直线状的线形特性，但实际的弹簧(特别是盘簧)不具有理想的线形特性，而如图6的挠曲量·载荷特性所示的那样，具有呈滞后现象的非线形特性。在图6所示的挠曲量·载荷特性的情况下，从无载荷的状态逐渐增加载荷的情况下的挠曲量Pc位置的载荷为载荷Fa。但是，在施加载荷至挠曲量Pa后，逐渐减少载荷而成为挠曲量PC时的载荷为载荷Fb。由于滞后现象，即便是相同的挠曲量Pc(PC)，在从无载荷的状态增大挠曲量时与从较大的挠曲量的状态减小挠曲量时，载荷也不同。此外，在图6所示的挠曲量·载荷特性中，将使载荷从无载荷的状态逐渐增加至挠曲量Pa的路径称为往路，将使载荷从挠曲量Pa的状态逐渐减少至无载荷的路径称为复路。