特許 6948432 工具保持構造、荷重検出構造、及び工具状態監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6948432

(24)【登録日】2021年9月22日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】工具保持構造、荷重検出構造、及び工具状態監視システム

(51)【国際特許分類】

   B23B 49/00 20060101AFI20210930BHJP

   B23B 25/06 20060101ALI20210930BHJP

   B23B 31/20 20060101ALI20210930BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20210930BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   B23B49/00 C

   B23B25/06

   B23B31/20 F

   B23Q17/09 A

   B23Q17/09 C

   G01L5/00 Z

【請求項の数】19

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2020-70844(P2020-70844)

(22)【出願日】2020年4月10日

【審査請求日】2021年7月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(74)【代理人】

【識別番号】100179280

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 育郎

(72)【発明者】

【氏名】高碕 達郎

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４９−８６０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２２２８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６８８９７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５５９３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ４９／００

Ｂ２３Ｂ ２５／０６

Ｂ２３Ｂ ３１／２０

Ｂ２３Ｑ １７／０９

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であって、
一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、
前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する工具保持構造であり、
前記起歪体が膜状の起歪部を有し、該起歪部に前記ひずみゲージが取り付けられており、
前記起歪体が、前記膜状の起歪部から前記本体部の前記一端側へと突出する突起部を有し、
前記工具保持構造は前記棒状工具を前記突起部に当接させて保持する工具保持構造。

【請求項2】

前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体支持部を更に有し、
前記起歪体支持部に補償用ひずみゲージが取り付けられている請求項１に記載の工具保持構造。

【請求項3】

棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であって、
一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、
前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する工具保持構造であり、
前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体支持部を更に有し、
前記起歪体支持部に補償用ひずみゲージが取り付けられている工具保持構造。

【請求項4】

前記起歪体が膜状の起歪部を有し、該起歪部に前記ひずみゲージが取り付けられている請求項３に記載の工具保持構造。

【請求項5】

前記起歪体支持部は、前記ひずみゲージと前記起歪体支持部との間に空間が画成されるように前記起歪体の周縁部を支持する請求項２〜４のいずれか一項に記載の工具保持構造。

【請求項6】

前記起歪体は平面視円形であり且つ前記筒状の本体部と同軸状に配置されており、前記棒状工具は前記筒状の本体部の軸上において前記起歪体に当接する請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具保持構造。

【請求項7】

前記工具挟持部は、前記本体部の一端に嵌入されて前記棒状工具を挟持する、前記本体部とは別体の挟持部材を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具保持構造。

【請求項8】

前記挟持部材は筒状部材であり、
該筒状部材は、軸方向に延びる少なくとも１つのスリットを有することにより外径及び内径が可変であり、且つ一端側から他端側に向かうにしたがって外径が大きくなるテーパ形状を有する請求項７に記載の工具保持構造。

【請求項9】

前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部を更に備え、
前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置が、前記位置調整部により調整可能である請求項１〜８のいずれか一項に記載の工具保持構造。

【請求項10】

前記位置調整部の前記本体部の軸方向に沿った移動を規制する移動規制部を更に備え、
前記スラスト荷重を検出するために、前記移動規制部が前記位置調整部を介して、前記本体部の他端側への前記起歪体の移動を規制する請求項９に記載の工具保持構造。

【請求項11】

前記工具挟持部及び前記移動規制部の各々が、コレット及びコレットナットを含む請求項１０に記載の工具保持構造。

【請求項12】

前記本体部、前記工具挟持部、前記移動規制部が両頭コレットホルダにより構成されており、
前記両頭コレットホルダの本体部が前記本体部を構成し、
前記両頭コレットホルダの一方のコレット及びコレットナットが前記工具挟持部を構成し、
前記両頭コレットホルダの他方のコレット及びコレットナットが前記移動規制部を構成する請求項１０に記載の工具保持構造。

【請求項13】

棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であって、
一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、
前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する工具保持構造であり、
前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部を更に備え、
前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置が、前記位置調整部により調整可能であり、
前記位置調整部の前記本体部の軸方向に沿った移動を規制する移動規制部を更に備え、
前記スラスト荷重を検出するために、前記移動規制部が前記位置調整部を介して、前記本体部の他端側への前記起歪体の移動を規制し、
前記工具挟持部及び前記移動規制部の各々が、コレット及びコレットナットを含む工具保持構造。

【請求項14】

棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であって、
一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、
前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する工具保持構造であり、
前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部を更に備え、
前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置が、前記位置調整部により調整可能であり、
前記位置調整部の前記本体部の軸方向に沿った移動を規制する移動規制部を更に備え、
前記スラスト荷重を検出するために、前記移動規制部が前記位置調整部を介して、前記本体部の他端側への前記起歪体の移動を規制し、
前記本体部、前記工具挟持部、前記移動規制部が両頭コレットホルダにより構成されており、
前記両頭コレットホルダの本体部が前記本体部を構成し、
前記両頭コレットホルダの一方のコレット及びコレットナットが前記工具挟持部を構成し、
前記両頭コレットホルダの他方のコレット及びコレットナットが前記移動規制部を構成する工具保持構造。

【請求項15】

棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であり、一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部、及び前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部を備える工具保持構造に用いられる荷重検出構造であって、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置され、前記棒状工具が当接される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージと
前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置を調整するために、前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部とを備え、
前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体支持部を更に有し、
前記起歪体支持部に補償用ひずみゲージが取り付けられている荷重検出構造。

【請求項16】

前記起歪体は平面視円形であり、且つ前記筒状の本体部と同軸状に配置され、前記棒状工具は前記筒状の本体部の軸上において前記起歪体に当接する請求項１５に記載の荷重検出構造。

【請求項17】

前記起歪体が膜状の起歪部を有し、該起歪部に前記ひずみゲージが取り付けられている請求項１５又は１６に記載の荷重検出構造。

【請求項18】

前記起歪体が、前記膜状の起歪部から前記本体部の前記一端側へと突出し、且つ前記棒状工具が当接される突起部を有する請求項１７に記載の荷重検出構造。

【請求項19】

請求項１〜１４のいずれか一項に記載の工具保持構造と、
前記工具保持構造のひずみゲージの検出結果に基づいて棒状工具の交換要否を判定する制御部とを備える工具状態監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具保持構造、荷重検出構造、及び工具状態監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ドリル刃を用いた被加工物への穿孔等が広く行われている。ドリル刃を用いた被加工物の加工の際、フライス盤、マシニングセンタ、ハンドドリル等においてはドリル刃を回転させる。一方で、旋盤等においては、ドリル刃を固定工具として用い、被加工物を回転させる。

【0003】

ドリル刃を用いて被加工物の加工を行う際、切削抵抗を検知することが知られている。特許文献１は、穴開けスラストを表示するためのスラスト・インジケータ・アセンブリを含むハンドドリルを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１４−５３０１１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

旋盤等においてドリル刃等の棒状工具を固定工具として用いる際に、当該棒状工具に加わるスラスト荷重を検知可能な外付けの構造が求められている。特許文献１に記載のスラスト・インジケータ・アセンブリは、ドリル刃を回転工具として用いる際に適用されるアセンブリであり、構造も複雑であるため、これを転用することは適切とは言い難い。

【0006】

本発明は、ドリル刃等の棒状工具を保持する機能と当該棒状工具に加わるスラスト荷重を検出する機能とを共に備え且つ簡易な構造の工具保持構造、当該工具保持構造において用いる荷重検出構造、及び当該工具保持構造を含む工具状態監視システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様に従えば、
棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であって、
一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、
前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する工具保持構造が提供される。

【0008】

第１の態様の工具保持構造において、前記起歪体は平面視円形であり且つ前記筒状の本体部と同軸状に配置されていてもよく、前記棒状工具は前記筒状の本体部の軸上において前記起歪体に当接してもよい。

【0009】

第１の態様の工具保持構造において、前記工具挟持部は、前記本体部の一端に嵌入されて前記棒状工具を挟持する、前記本体部とは別体の挟持部材を含んでもよい。

【0010】

第１の態様の工具保持構造において、前記挟持部材は筒状部材であってもよく、該筒状部材は、軸方向に延びる少なくとも１つのスリットを有することにより外径及び内径が可変であり、且つ一端側から他端側に向かうにしたがって外径が大きくなるテーパ形状を有してもよい。

【0011】

第１の態様の工具保持構造において、前記起歪体が膜状の起歪部を有してもよく、該起歪部に前記ひずみゲージが取り付けられていてもよい。

【0012】

第１の態様の工具保持構造において、前記起歪体が、前記膜状の起歪部から前記本体部の前記一端側へと突出する突起部を有してもよく、前記工具保持構造は前記棒状工具を前記突起部に当接させて保持してもよい。

【0013】

第１の態様の工具保持構造は、前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体支持部を更に有してもよく、
前記起歪体支持部に補償用ひずみゲージが取り付けられていてもよい。

【0014】

第１の態様の工具保持構造において、前記起歪体支持部は、前記ひずみゲージと前記起歪体支持部との間に空間が画成されるように前記起歪体の周縁部を支持してもよい。

【0015】

第１の態様の工具保持構造は、前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部を更に備えてもよく、前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置が、前記位置調整部により調整可能であってもよい。

【0016】

第１の態様の工具保持構造は、前記位置調整部の前記本体部の軸方向に沿った移動を規制する移動規制部を更に備えてもよく、前記スラスト荷重を検出するために、前記移動規制部が前記位置調整部を介して、前記本体部の他端側への前記起歪体の移動を規制してもよい。

【0017】

第１の態様の工具保持構造において、前記工具挟持部及び前記移動規制部の各々が、コレット及びコレットナットを含んでもよい。

【0018】

第１の態様の工具保持構造において、前記本体部、前記工具挟持部、前記移動規制部が両頭コレットホルダにより構成されていてもよく、前記両頭コレットホルダの本体部が前記本体部を構成してもよく、前記両頭コレットホルダの一方のコレット及びコレットナットが前記工具挟持部を構成してもよく、前記両頭コレットホルダの他方のコレット及びコレットナットが前記移動規制部を構成してもよい。

【0019】

本発明の第２の態様に従えば、
棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造であり、一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部、及び前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部を備える工具保持構造に用いられる荷重検出構造であって、
前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置され、前記棒状工具が当接される起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージと
前記筒状の本体部の軸方向における前記起歪体の位置を調整するために、前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において前記筒状の本体部の内部に配置される棒状の位置調整部とを備える荷重検出構造が提供される。

【0020】

第２の態様の荷重検出構造において、前記起歪体は平面視円形であってもよく、且つ前記筒状の本体部と同軸状に配置されてもよく、前記棒状工具は前記筒状の本体部の軸上において前記起歪体に当接してもよい。

【0021】

第２の態様の荷重検出構造において、前記起歪体が膜状の起歪部を有してもよく、該起歪部に前記ひずみゲージが取り付けられていてもよい。

【0022】

第２の態様の荷重検出構造において、前記起歪体が、前記膜状の起歪部から前記本体部の前記一端側へと突出してもよく、且つ前記棒状工具が当接される突起部を有してもよい。

【0023】

第２の態様の荷重検出構造は、前記筒状の本体部の前記起歪体よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体支持部を更に有してもよく、前記起歪体支持部に補償用ひずみゲージが取り付けられていてもよい。

【0024】

本発明の第３の態様に従えば、
第１の態様の工具保持構造と、
前記工具保持構造のひずみゲージの検出結果に基づいて棒状工具の交換要否を判定する制御部とを備える工具状態監視システムが提供される。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、ドリル刃等の棒状工具を保持する機能と当該棒状工具に加わるスラスト荷重を検出する機能とを共に備え且つ簡易な構造の工具保持構造、当該工具保持構造において用いる荷重検出構造、及び当該工具保持構造を含む工具状態監視システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る工具保持構造の分解斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る工具保持構造の斜視図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、センサ部の中心軸に沿った断面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る工具保持構造の中心軸に沿った断面図である。

【図6】図６は、工具保持構造が取り付けられる旋盤の構成を示す概略図である。

【図7】図７は、本発明の変形例に係る工具保持構造の中心軸に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

＜実施形態＞
本発明の実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０について、工具保持構造１００を用いてドリル刃を旋盤に固定して、被加工物（ワーク）の旋削加工を行う場合を例として説明する。

【0028】

図１、図２に示す通り、工具保持構造１００は、筒状の本体部１と、本体部１の内部に配置される荷重検出部２及び位置調整部３と、位置調整部３を挟持してその移動を規制する移動規制部４と、ドリルＤを挟持する工具挟持部５とを有する。

【0029】

以下の説明においては、本体部１の中心軸Ｘの延びる方向を工具保持構造１００の軸方向と呼び、中心軸Ｘから延びる放射方向及び中心軸Ｘ回りの方向をそれぞれ、工具保持構造１００の径方向、周方向と呼ぶ。軸方向においては、本体部１の工具挟持部５側、移動規制部４側をそれぞれ、前側、後側と呼ぶ。

【0030】

本体部１は、金属（一例として工具鋼（例えばＳＫ材）等）により形成されている。本体部１は、内孔１ｈを有する略円筒状であり、中央領域１Ｃ、前端領域１Ｆ、及び後端領域１Ｒを含む。

【0031】

中央領域１Ｃの外周面Ｃｏには、本体部１の径方向に直交する３つの平面ｐ１、ｐ２、ｐ３が形成されている（図３）。平面ｐ１、ｐ３の法線は互いに一致しており、平面ｐ２の法線は平面ｐ１、ｐ３の法線に直交している。平面ｐ１、ｐ３は互いに反対側を向いている。平面ｐ１、ｐ２、ｐ３はそれぞれ矩形であり、外周面Ｃｏの軸方向全域に渡って延びている。

【0032】

中央領域１Ｃにおいて内孔１ｈを画定する内周面Ｃｉの、軸方向に直交する面による断面の形状は円形である。

【0033】

中央領域１Ｃにおける本体部１の外径は軸方向の全域に渡って一定であり、一例として１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度、より好適には２０ｍｍ〜３２ｍｍ程度とし得る。中央領域１Ｃにおける本体部１の内径も軸方向の全域に渡って一定であり、一例として１０ｍｍ〜１６ｍｍ程度とし得る。

【0034】

中央領域１Ｃの軸方向の長さは、一例として３０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度、より好適には３３ｍｍ〜１０５ｍｍ程度とし得る。

【0035】

前端領域１Ｆの外周面Ｆｏ及び後端領域１Ｒの外周面Ｒｏには、雄ねじが形成されている。前端領域１Ｆ及び後端領域１Ｒにおける本体部１の外径は軸方向の全域に渡って一定であり、その値は、一例として中央領域１Ｃの外径よりもわずかに小さい。

【0036】

前端領域１Ｆの内周面Ｆi（図５）及び後端領域１Ｒの内周面Ｒiの、軸方向に直交する面による断面の形状は、円形である。

【0037】

前端領域１Ｆにおける本体部１の内径は、後端において中央領域１Ｃの内径に等しく、前側に向かうにしたがって大きくなっている。即ち、前端領域１Ｆにおいて内孔１ｈを画定する内周面Ｆｉは、軸方向前側に向かうにしたがって広がるテーパ状に形成されている。

【0038】

後端領域１Ｒにおける本体部１の内径は、前端において中央領域１Ｃの内径に等しく、後側に向かうにしたがって大きくなっている。即ち、後端領域１Ｒにおいて内孔１ｈを画定する内周面Ｒｉは、軸方向後側に向かうにしたがって広がるテーパ状に形成されている。

【0039】

前端領域１Ｆ及び後側領域１Ｒの軸方向の長さは、一例として１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、より好適には１６ｍｍ〜２７ｍｍ程度とし得る。

【0040】

荷重検出部２は、工具保持構造１００がドリル刃Ｄを保持した状態において、ドリル刃Ｄに軸方向に加えられる荷重（スラスト荷重）を検出する、ダイヤフラム型のロードセルである。

【0041】

荷重検出部２は、図４に示す通り、起歪体２１と、起歪体２１に貼り付けられた検出用ひずみゲージ２２と、起歪体２１を支持する起歪体支持部２３と、起歪体支持部２３に貼り付けられた補償用ひずみゲージ２４とを有する。

【0042】

起歪体２１は、一例として鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム（アルミニウム合金）等の金属で形成されている。

【0043】

起歪体２１は、軸Ａに直交する面内に軸Ａを中心として広がる円形膜状の起歪部２１１と、起歪部２１１の中央部から軸Ａ方向の一方側に突出する突起部２１２と、起歪部２１１の外周部から突起部２１２と同じ方向に立ち上がる壁部２１３と、壁部２１３の先端から起歪部２１１の径方向の外側に突出するフランジ部２１４とを含む。起歪部２１１、突起部２１２、壁部２１３、及びフランジ部２１４は一体に形成されていてもよい。

【0044】

起歪部２１１の外径は、一例として９ｍｍ〜１５ｍｍ程度、厚さは一例として０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とし得る。起歪部２１１は膜状であるため他の部分よりも変形しやすく、突起部２１２により軸Ａの方向に押されることによって容易に変形し、ひずみを生じる（詳細後述）。

【0045】

突起部２１２は、略円錐状であり、先端ｔｐには丸みが与えられている。突起部２１２は、突起部２１２の中心軸が軸Ａに一致するように設けられている。突起部２１２の長さは限定されないが、一例として２ｍｍ〜１０ｍｍ程度とし得る。突起部２１２の径は、起歪部２１１との接続部において１〜４ｍｍ程度とし得る。

【0046】

壁部２１３は、起歪部２１１の周方向全域に設けられている。壁部２１３の内面２１３iは、軸Ａに対して傾いている。

【0047】

フランジ部２１４は、壁部２１３の周方向全域に設けられている。フランジ部２１４の外径は、中央領域１Ｃにおける本体部１の内径よりもわずかに小さい。

【0048】

検出用ひずみゲージ２２は、起歪部２１１の、突起部２１２が形成された面とは反対側の面に貼り付けられている。検出用ひずみゲージ２２の構造は任意であるが、一例として４つのひずみ受感素子を備えるひずみゲージを用いてよい。

【0049】

検出用ひずみゲージ２２は、本実施形態では起歪部２１１の中央部に貼り付けられている。

【0050】

起歪体支持部２３は、本実施形態では起歪体２１と同一の材料で形成されている。

【0051】

起歪体支持部２３は、軸Ａを中心軸とする略円筒状の部材であり、軸Ａ方向に並ぶ大径領域２３Ｌ及び小径領域２３Ｓを含む。大径領域２３Ｌの外径は、起歪部２１のフランジ部２１４の外径と同一であり、中央領域１Ｃにおける本体部１の内径よりもわずかに小さい。小径領域２３Ｓの外径は大径領域２３Ｌの外径よりも小さい。大径領域２３Ｌと小径領域２３Ｓとの接続部には環状の段差面ｓｓが画定されている。

【0052】

起歪体支持部２３の大径領域２３Ｌには、端面２３Ｌｓから軸Ａ方向に延びる凹部Ｒが形成されている。凹部Ｒの断面形状は円形である。

【0053】

凹部Ｒの底面と、起歪体支持部２３の小径領域２３Ｓ側の端面２３Ｓｓとの間には、軸Ａ沿いに延びる内孔２３ｈが形成されている。内孔２３ｈは、検出用ひずみゲージ２２から延びる配線Ｗ_２２（図５）を通過させるための孔であり、任意の寸法を有し得る。

【0054】

図４に示す通り、起歪体２１と起歪体支持部２３とは、起歪体２１の起歪部２１１及び壁部２１３を起歪体支持部２３の凹部Ｒに嵌入させることによる締まり嵌め結合により一体に結合されている。起歪体２１と起歪体支持部２３とが結合された状態において、起歪体２１と起歪体支持部２３とは同軸状であり、起歪体２１のフランジ部２１４に起歪体支持部２３の端面２３Ｌｓが当接している。

【0055】

凹部Ｒの深さは、起歪体２１にひずみが生じた際に、起歪部２１１及び検出用ひずみゲージ２２が起歪体支持部２３に接触しないように設計される。これにより、荷重検出部２における荷重検出の精度が保たれる。

【0056】

補償用ひずみゲージ２４は、起歪体支持部２３の小径領域２３Ｓ側の端面２３Ｓｓに貼り付けられている。補償用ひずみゲージ２４の構造は任意であるが、検出用ひずみゲージ２２と同一のひずみゲージを使用し得る。

【0057】

荷重検出部２は、図５に示す通り、軸Ａを本体部１の中心軸Ｘに一致させた状態で、本体部１の中央領域１Ｃにおいて、内孔１ｈに配置されている。起歪体２１のフランジ部２１４の外径及び起歪体支持部２３の大径部２３Ｌの外径が、中央領域１Ｃにおける本体部１の内径よりもわずかに小さいため、フランジ部２１４及び大径部２３Ｌの外周面は、本体部１の内周面Ｃiに当接する。即ち荷重検出部２は、内孔１ｈに、起歪部２１１と本体部１とを同軸状として、軸方向の移動及び周方向の回転が可能であり、且つ径方向の移動が規制された状態で配置されている。

【0058】

位置調整部３は、荷重検出部２に後方から当接して、荷重検出部２の軸方向の位置を調整する部材である。

【0059】

位置調整部３は、炭素鋼（一例としてＳＣ材）、ステンレス鋼等の金属で形成された、内孔３ｈを有する円筒である。位置調整部３の外径は、中央領域１Ｃにおける本体部１の内径よりもわずかに小さい。内孔３ｈは、検出用ひずみゲージ２２の配線Ｗ_２２、及び補償用ひずみゲージ２４の配線Ｗ_２４を通過させるための孔であり、任意の寸法を有し得る。

【0060】

位置調整部３は、図５に示す通り、中心軸を本体部１の中心軸Ｘに一致させた状態で、本体部１の中央領域１Ｃ及び後端領域１Ｒの内孔１ｈに配置されている。位置調整部３の外径が中央領域１Ｃにおける本体部１の内径よりもわずかに小さいため、位置調整部３の外周面は本体部１の内周面Ｃiに当接している。即ち位置調整部３は、内孔１ｈに、軸方向の移動及び周方向の回転が可能であり、且つ径方向の移動が規制された状態で配置されている。

【0061】

図５に示す通り、荷重検出部２と位置調整部３とは、荷重検出部２の起歪体支持部２３の小径領域２３Ｓを位置調整部３の内孔３ｈに嵌入させることによる締まり嵌め結合により一体に結合されている。荷重検出部２と位置調整部３とが結合された状態において、荷重検出部２と位置調整部３とは同軸状であり、起歪体支持部２３の段差面ｓｓに位置調整部３の前端面３ｆｓが当接している。

【0062】

移動規制部４は、位置調整部３を挟持して位置調整部３の軸方向の移動を規制する部分である。

【0063】

移動規制部４は、本体部１の後端において内孔１ｈに嵌入されて位置調整部３を挟持するコレットＣＬと、本体部１の後端領域１Ｒの外周面Ｒｏに形成された雄ねじに螺合してコレットＣＬを位置固定するコレットナットＣＮとを含む。

【0064】

コレットＣＬは、一般的なコレット（コレットチャック）である。即ち内孔ＣＬｈを有する略円筒形であり、軸方向に延びる複数のスリットＳを有し、径方向内向きの力を受けた際に弾性変形して外径及び内径が縮小するように構成されている。内孔ＣＬｈの径（把握径）は一例として０．５ｍｍ〜１３ｍｍ程度とし得る。本発明において「コレット」とは、内孔を有する円筒形又は略円筒形であり、軸方向に延びる少なくとも１つのスリットを有し、弾性変形により外径及び内径が縮小するように構成された部材を意味する。

【0065】

コレットＣＬは、軸方向の一端の近傍に外径が最も大きい大径部ＭＸを有し、大径部ＭＸから当該一端部に向かうにしたがって外径が小さくなる第１テーパ領域Ｔ１と、大径部ＭＸから他端部に向かうにしたがって外径が小さくなる第２テーパ領域Ｔ２とを有する。第２テーパ領域のテーパ角は第１テーパ領域のテーパ角よりも小さい。

【0066】

コレットナットＣＮは、一般的なコレットナットであり、円筒状の本体部ＭＰと、本体部ＭＰの一端に設けられた蓋部ＬＰとを有する。本体部ＭＰの外周面には、締結工具を係合するための複数の係合溝Ｇが、周方向に沿って等間隔に設けられている。

【0067】

本体部ＭＰの内周面は、蓋部ＬＰが設けられた端部から他端側へと向かうにしたがって内径が大きくなるテーパ領域Ｔ３（図５）と、テーパ領域Ｔ３と他端側との間の雌ねじ領域ｆｔｈとを有する。テーパ領域Ｔ３のテーパ角は、コレットＣＬの第１テーパ領域Ｔ１のテーパ角に略等しい。雌ねじ領域ｆｔｈには雌ねじが形成されている。

【0068】

蓋部ＬＰの中央部には、円形状の貫通孔ＬＰｈが形成されている。貫通孔ＬＰｈの径は、本体部ＭＰの内径より小さい。

【0069】

移動規制部４のコレットＣＬは、図５に示す通り、位置調整部３が内孔ＣＬｈを貫通した状態で、第２テーパ領域Ｔ２が本体部１の内孔１ｈにはめ込まれている。大径部ＭＸの外径が本体部１の後端における内孔１ｈの径よりも大きいため、大径部ＭＸは、軸方向において本体部１の外側に位置している。

【0070】

移動規制部４のコレットナットＣＮは、図５に示す通り、位置調整部３が蓋部ＬＰの貫通孔ＬＰｈを貫通し、コレットＣＬの第１テーパ領域Ｔ１の外周面がテーパ領域Ｔ３の内周面に当接した状態で、本体部１の後端領域１Ｒに螺合している。

【0071】

この状態において、コレットナットＣＮを締めれば、コレットＣＬが前方に押されて内孔１ｈに入り込み、コレットＣＬの内孔ＣＬｈの径は小さくなる。したがって、位置調整部３はコレットＣＬにより挟持されて、軸方向の移動が規制される。反対に、コレットナットＣＮを緩めれば、コレットＣＬが後方、即ち内孔１ｈから脱落する方向に移動可能となる。したがって、コレットＣＬの内孔ＣＬｈの径が大きくなり、位置調整部３の軸方向の移動が可能となる。

【0072】

工具挟持部５は、ドリルＤを挟持するための構造である。

【0073】

工具挟持部５は、移動規制部４と同一の構造を有する。即ち、コレットＣＬとコレットナットＣＮとにより構成されている。

【0074】

工具挟持部５のコレットＣＬは、図５に示す通り、ドリル刃Ｄの後端領域ＤＲを内孔ＣＬｈ内に配置した状態で、第２テーパ領域Ｔ２が本体部１の前端領域１Ｆの内孔１ｈにはめ込まれている。大径部ＭＸの外径が本体部１の前端における内孔１ｈの径よりも大きいため、大径部ＭＸは軸方向において本体部１の外側に位置している。

【0075】

工具挟持部５のコレットナットＣＮは、図５に示す通り、ドリル刃Ｄが蓋部ＬＰの貫通孔ＬＰｈを貫通し、コレットＣＬの第１テーパ領域Ｔ１の外周面がテーパ領域Ｔ３の内周面に当接した状態で、本体部１の前端領域１Ｆに螺合している。

【0076】

この状態において、コレットナットＣＮを締めれば、コレットＣＬが後方に押されて内孔１ｈに入り込み、コレットＣＬの内孔ＣＬｈの径は小さくなる。したがって、ドリル刃ＤはコレットＣＬにより挟持されて、工具保持構造１００に保持される。この状態において、ドリル刃Ｄの中心軸は工具保持構造１００の中心軸Ｘに一致する。

【0077】

即ち工具保持構造１００は、ドリル刃Ｄが工具保持構造１００の前端から前方へと中心軸Ｘに沿って延び、ドリル刃Ｄの先端ＴＰ（図６）が工具保持構造１００の前方に位置するように、ドリル刃Ｄを保持する。

【0078】

コレットナットＣＮを緩めれば、コレットＣＬが前方、即ち内孔１ｈから脱落する方向に移動可能となる。したがって、コレットＣＬの内孔ＣＬｈの径が大きくなり、ドリル刃Ｄの取り外しが可能となる。

【0079】

なお、上述した構造を有する工具保持構造１００のうち、荷重検出部２と位置調整部３とにより、本実施形態の荷重検出構造１１０が構成される。

【0080】

次に、本実施形態の工具保持構造１００の使用方法を説明する。

【0081】

（１）ドリル刃Ｄの工具保持構造１００への取り付け
工具保持構造１００にドリル刃Ｄを取り付ける際には、まず、移動規制部４のコレットナットＣＮを緩めて荷重検出部２及び位置調整部３を移動可能な状態とする。次いで、工具挟持部５のコレットナットＣＮを緩め、コレットナットＣＮの貫通孔ＬＰｈを介して、コレットＣＬの内孔ＣＬｈにドリル刃Ｄの後端領域ＤＲを挿入する。

【0082】

ドリル刃Ｄの軸方向位置を所望の位置に調整した後、工具挟持部５のコレットナットＣＮを締めて、コレットＣＬによりドリル刃Ｄを挟持する。荷重検出部２を移動可能な状態としてドリル刃Ｄの位置調整を行うことで、ドリル刃Ｄの位置調整を、荷重検出部２に干渉されることなく自在に行うことができる。

【0083】

ドリル刃Ｄの位置を決定した後、位置調整部３を操作して軸方向に移動させ、荷重検出部２をドリル刃Ｄに当接させる。具体的には、本体部１の中心軸Ｘ上において、起歪体２１の突起部２１２の頂部ｔｐを、後方から、ドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓに当接させる。その後、移動規制部４のコレットナットＣＮを締めて位置調整部３及び荷重検出部２を位置固定する。

【0084】

（２）工具保持構造１００の旋盤１０００への取り付け
次に、ドリル刃Ｄを保持した工具保持構造１００を、旋盤１０００に取り付ける。

【0085】

旋盤１０００は、図６に示す通り、ベース３００、ベース３００の一端側に設けられた主軸台４００、主軸台４００に回転可能に支持された主軸５００、主軸５００の軸５００Ｘの方向に延びるベッド６００、ベッド６００に沿って移動可能な工具台７００を主に有する。旋盤１０００は更に、ベース３００に設けられた制御部８００及び表示部９００を有する。

【0086】

主軸５００は、不図示のモータにより駆動されて、軸５００Ｘ回りに高速で回転可能である。主軸５００には、不図示のチャックを介して被加工物（ワーク）Ｗが取り付けられる。

【0087】

工具台７００は、下端部においてベッド６００に摺動可能に接続されている。また、工具台７００は、主軸５００の軸５００Ｘと同軸状に延びる保持孔７００ｈを有する。

【0088】

工具保持構造１００は、旋盤１０００の工具台７００に取り付ける。具体的には、工具保持構造１００の前端が主軸５００に対向するように、即ちドリル刃Ｄの先端ＴＰが主軸５００に対向するように、工具保持構造１００の本体部１を工具台７００の保持孔７００ｈに挿入する。

【0089】

その後、保持孔７００ｈの周壁を貫通する不図示の貫通孔に不図示の固定用ボルトを通して、工具保持構造１００を固定する。これにより、工具保持構造１００の中心軸Ｘ、及びドリル刃Ｄの中心軸が、主軸５００の中心軸５００Ｘに一致し、且つドリル刃Ｄの先端ＴＰが主軸５００に対向した状態で、工具保持構造１００が旋盤１０００に取り付けられる。固定用ボルトの先端を本体部１の平面ｐ１〜ｐ３のいずれかに押し当てることにより、工具保持構造１００の回転を防止できる。

【0090】

検出用ひずみゲージ２２及び補償用ひずみゲージ２４から延びる配線Ｗ_２２、Ｗ_２４は、制御部８００に接続する。

【0091】

（３）工具保持構造１００を用いた切削抵抗（スラスト荷重）の検出
ドリル刃Ｄを用いた被加工物Ｗの加工、及び加工時にドリル刃Ｄに付加されるスラスト荷重の検出は、次のように行う。

【0092】

被加工物Ｗの加工（ここでは穿孔）は、主軸５００を回転させながら、工具台７００を主軸５００側に移動させることにより行う。これにより、主軸５００と一体に回転する被加工物Ｗに、工具保持構造１００を介して工具台７００に保持されたドリル刃Ｄの先端ＴＰが押し込まれ、被加工物Ｗに孔が形成される。

【0093】

被加工物Ｗにドリル刃Ｄの先端ＴＰが押し込まれるとき、被加工物Ｗからの反力により、ドリル刃Ｄに軸方向の荷重（スラスト荷重）が加えられる。スラスト荷重の大きさは、工具保持構造１００により、次のようにして検出される。

【0094】

ドリル刃Ｄにスラスト荷重が加えられる時、ドリル刃Ｄを挟持する工具挟持部５のコレットＣＬがわずかに弾性変形する。これにより、コレットＣＬが軸方向の後方にわずかに移動し、ドリル刃Ｄも工具保持構造１００の軸方向の後方にわずかに移動する。

【0095】

工具保持構造１００の軸方向の後方に移動するドリル刃Ｄは、ドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓに当接する起歪体２１の突起部２１２を軸方向の後方に押圧する。したがって、突起部２１２が設けられた起歪部２１１の中心部も軸方向の後方に押圧される。これにより、変形が生じやすい膜状である起歪部２１１に、突起部２１２が起歪部２１１を押す力の大きさ、ひいてはドリル刃Ｄに加えられるスラスト荷重の大きさに応じた大きさのひずみが生じる。

【0096】

なお、荷重検出部２の後方への移動を規制する位置調整部３及び移動規制部４は、コレットＣＬの後方への移動をコレットナットＣＮにより規制しているため、後方へは移動し難い。

【0097】

起歪部２１１に貼り付けられた検出用ひずみゲージ２２は、起歪部２１１に生じたひずみの大きさに応じてひずみ受感素子の抵抗値を変化させる。配線Ｗ_２２を介して検出用ひずみゲージ２２に接続された制御部８００は、この抵抗値の変化に基づいてドリル刃Ｄに加えられたスラスト荷重の大きさを求め、表示部９００に表示する。

【0098】

被加工物Ｗの加工時にドリルＤに加えられるスラスト荷重の大きさは、ドリルＤの刃先に欠けや鈍りが生じるにしたがって、即ち刃先の状態が悪化するにしたがって大きくなり得る。したがって、制御部８００は、求めたスラスト荷重を所定の閾値と比較し、スラスト荷重が所定の閾値を越えた場合には、ドリルＤの交換を促す情報を表示部９００に表示してもよい。

【0099】

本実施形態の工具保持構造１００の製造においては、本体部１、移動規制部４、工具保持部５を、市販の両頭コレットホルダにより与えてもよい。両頭コレットホルダの本体部により本体部１が、両頭コレットホルダの一端側のコレット及びコレットナットにより移動規制部４が、両頭コレットホルダの他端側のコレット及びコレットナットにより工具保持部５が与えられる。

【0100】

この場合は、本実施形態の荷重検出構造１１０を市販の両頭コレットホルダに挿入するのみで、容易に本実施形態の工具保持構造１００を製造することができる。

【0101】

本実施形態の効果を以下にまとめる。

【0102】

本実施形態の工具保持構造１００においては、ドリル刃Ｄを保持するための工具挟持部５が取り付けられる本体部１の内部に、切削抵抗（スラスト荷重）を検出するための荷重検出部２が配置されている。したがって、工具保持機能とスラスト荷重検出機能とを共に備え且つ構造が簡易である。

【0103】

本実施形態の工具保持構造１００においては、工具挟持部５がコレットＣＬによりドリル刃Ｄを挟持している。したがって、ドリル刃Ｄの中心軸が工具保持構造１００の中心軸に一致した好適な状態でのドリル刃Ｄの保持を、容易に実現することができる。同様に、移動規制部４がコレットＣＬにより位置調整部３を挟持しているため、位置調整部３の中心軸が工具保持構造１００の中心軸に一致した好適な状態での位置調整部３の位置固定を、容易に実現することができる。

【0104】

また、ドリル刃Ｄ及び位置調整部３の中心軸と、工具保持構造１００の中心軸との位置合わせが容易であるということは、ドリル刃Ｄと荷重検出部２との位置合わせが容易であることを意味する。即ち、本実施形態の工具保持構造１００は、移動規制部４及び工具保持部５がコレットＣＬを備えるため、荷重検出部２の起歪体２１とドリル刃Ｄとの位置合わせが容易であり、高精度の荷重検出を容易に実現できる。

【0105】

本実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０は、荷重検出部２が軸方向に移動可能であり、位置調整部３と移動規制部４とにより荷重検出部２の軸方向位置を調整するように構成されている。したがって、ドリル刃Ｄの長さに応じて荷重検出部２の位置を変更することで、様々な寸法のドリル刃Ｄを、スラスト荷重の検出が可能な状態で保持することができる。

【0106】

本実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０の荷重検出部２は、膜状の起歪部２１１を備えており、加えられるスラスト荷重に応じた起歪部２１１の変形量が比較的大きい。したがって、スラスト荷重が小さい場合でも、検出用ひずみゲージ２２を用いた荷重検出を高い精度で行うことができる。

【0107】

本実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０においては、荷重検出部２の起歪体２１が、起歪部２１１の中心部から延びる突起部２１２を有しており、起歪体２１は、突起部２１２においてドリル刃Ｄと当接している。このように、膜状の起歪部２１１とドリル刃Ｄとを直接当接させるのではなく、起歪部２１１から軸方向に延びる略棒状の突起部２１２をドリル刃Ｄに当接させることで、起歪体２１を、様々な形状のドリル刃Ｄに、好適に当接させることができる。

【0108】

具体的には例えば、ドリル刃Ｄが短く、ドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓが工具挟持部５のコレットＣＬの後端よりも前方に位置する場合でも、突起部２１２をコレットＣＬの内孔ＣＬｈに挿入してドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓに当接させることができる。更に、ドリル刃Ｄの径が小さく、これを挟持するコレットＣＬの内孔ＣＬｈも小さい場合でも、突起部２１２をコレットＣＬの内孔ＣＬｈに挿入してドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓに当接させることができる。

【0109】

本実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０は、荷重検出部２が補償用ひずみゲージ２４を有しているため、荷重計測の精度が高い。即ち、ドリル刃Ｄからの荷重によっては変形せず、周囲の温度変化に応じた膨張／収縮のみを生じる起歪体支持部２３に貼り付けられた補償用ひずみゲージの出力を参照することで、荷重検出時に温度誤差を抑制することができる。

【0110】

本実施形態の工具保持構造１００の製造においては、市販の両頭コレットホルダを活用して、製造コストの削減及び製造期間の短縮を実現することができる。

【0111】

＜変形例＞
上記実施形態の工具センサ１００において、次の変形態様を用いることもできる。

【0112】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０においては、荷重検出部２の起歪体２１は突起部２１２を有さなくてもよい。この場合は例えば、ドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓを起歪部２１１に直接当接させてもよい。なお、本発明において「起歪体が棒状工具に当接する」とは、起歪体と棒状工具とが直接接触する場合のみではなく、起歪体と棒状工具との間に、なんらかの介在物（荷重を伝達する部材）が存在する場合も含むものとする。

【0113】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０において、膜状の起歪部２１１を有する起歪体２１に代えて、コラム（円柱）型の起歪体２５を用いてもよい（図７）。この場合は例えば、起歪体２５の中心軸を本体部１の中心軸に一致させた状態で、起歪体２５の一端面を凹部Ｒの底面に当接させ、他端面をドリル刃Ｄの後端面Ｄｂｓに当接させる。ひずみゲージ２２（図７では不図示）は、起歪体２５の外周面に取り付けられる。ひずみゲージ２２から延びる配線Ｗ_２２は例えば、凹部Ｒの底面及び内周面に形成された溝を介して内孔２３ｈに導かれ得る。この態様においても、起歪体２５は本体部１の中心軸Ｘ上においてドリル刃Ｄに当接する。なお、本発明において、起歪体とドリル刃（棒状工具）とが軸上で当接するという場合は、起歪体と棒状工具とが実際に軸上で当接する態様のほか、起歪体と棒状工具とが、棒状工具から起歪体へと加えられる荷重の重心が軸上に位置するように当接する態様も含むものとする。

【0114】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０においては、荷重検出部２の起歪体２１と起歪体支持部２３とを同一の材料で形成しているが、これには限られない。起歪体支持部２３は、起歪体２１を形成する材料と線膨張係数が等しい又は類似する任意の材料により形成することができる。起歪体２１を形成する材料と起歪体支持部２３を形成する材料との間で線膨張係数が一致又は類似していれば、起歪体支持部２３に貼り付けられた補償用ひずみゲージ２４は、温度誤差補償機能を果たすことができる。

【0115】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０において、荷重検出部２の起歪体保持部２３及び補償用ひずみゲージ２４を省略してもよい。この場合は例えば、位置調整部３を起歪体２１に当接させてもよい。

【0116】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０において、検出用ひずみゲージ２２から延びる配線Ｗ_２２、及び／又は補償用ひずみゲージ２４から延びる配線Ｗ_２４を省略し、検出信号を無線により送信する構成としてもよい。また、この場合は、荷重検出部２の起歪体支持部２３の内孔２３ｈを省略してもよく、位置調整部３は内孔３ｈを有さない丸棒とし得る。

【0117】

上記実施形態の工具保持構造１００及び荷重検出構造１１０において、位置調整部３の外周面に雄ねじを形成してもよい。この場合は、本体部１の内周面に雌ねじを形成して位置調整部３の雄ねじを螺合させ、位置調整部３の回転に応じた軸方向の移動により荷重検出部２の位置調整を行う。この態様においては、移動規制部４は省略し得る。

【0118】

上記実施形態の工具保持構造１００において、荷重検出部２は、本体部１の内部において位置固定されていてもよい。この場合は、位置調整部３及び移動規制部４は省略し得る。

【0119】

上記実施形態の工具保持構造１００においては、工具挟持部５はコレットナットＣＮとテーパ形状を有するコレットＣＬとを有していたが、これには限られない。工具挟持部５は、ドリル刃Ｄを、周方向については旋削時に回転が生じない強さで固定し、且つ軸方向については微小な移動を許容する強さで固定する任意の態様でドリル刃Ｄを挟持し得る。

【0120】

具体的には例えば、コレットＣＬはテーパ形状を有さなくてもよい。このようなコレットであっても、本体部１の前端領域１Ｒのテーパ状の内周面により、内径が縮小され、ドリル刃Ｄを挟持できる。

【0121】

コレットＣＬ及びコレットナットＣＮに代えて、２つ以上のくさび型の挟持具によりドリル刃Ｄの後端領域ＤＲを挟持し、当該くさび型の挟持具とドリル刃Ｄの後端領域ＤＲとを、本体部１の前端領域１Ｒに嵌入してもよい。

【0122】

工具挟持部５の全部又は一部は、必ずしも本体部１と別体の部材である必要はない。例えば、本体部１の前端領域１Ｒに軸方向に延びる１つ以上のスリットを形成するとともに、前端領域１Ｒの内径は軸方向において一定とする。その上で、外周面Ｆｏにテーパ雌ねじが形成されたナットを螺合させると、当該ナットの締め付けにより前端領域１Ｒの内径が縮小し、ドリル刃Ｄを挟持し得る（テーパねじ式のコレット一体型ホルダ）。

【0123】

その他、単に本体部１の前端側にドリル刃Ｄの後端近傍を嵌入し、締まり嵌めによりドリル刃Ｄを保持してもよい。この場合は、ドリル刃Ｄの周方向の回転を防止するための、キー及びキー溝を、本体部１及びドリル刃Ｄに設けてもよい。また、ドリル刃Ｄにキー又はキー溝を与えるための取付具をドリル刃Ｄの後端領域ＤＲに取り付けてもよい。

【0124】

上記実施形態においては、旋盤１０００にドリル刃Ｄを固定する場合を例として説明したがこれには限られない。工具保持構造１００は、工作機械において、任意の棒状工具を静止工具として使用する際に、これを保持することができる。棒状工具は、ドリル刃の他には例えば、タップやリーマを含む。

【0125】

上記実施形態及び変形態様の工具保持構造の製造において、両頭コレットホルダに代えて、筒状の本体部の一端側にのみコレット及びコレットナットが取り付けられたコレットホルダを用いてもよい。

【0126】

上記実施形態及び変形態様の工具保持構造と、旋盤１０００が備える制御部８００とにより、工具状態監視システムを構成してもよい。この工具状態監視システムは例えば、検出用ひずみゲージ２２の出力に基づいてドリル刃Ｄに加えられた切削抵抗（スラスト荷重）を求め、求めた切削抵抗と所定の閾値との比較に基づいてドリル刃Ｄの交換の要否を判定する。具体的には例えば、求めた切削抵抗が所定の閾値を越えた場合に、ドリル刃Ｄの交換が必要であると判定する。判定結果は、任意の表示部に表示されてもよい。

【0127】

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0128】

１ 本体部、２ 荷重検出部、３ 位置調整部、４ 移動規制部、５ 工具挟持部、２１ 起歪体、２１１ 起歪部、２１２ 突起部、２２ 検出用ひずみゲージ、２３ 起歪体保持部、ＣＬ コレット、ＣＮ コレットナット、Ｄ ドリル刃、 １０００ 旋盤

【要約】

【課題】ドリル刃等の棒状工具を保持する機能と当該棒状工具に加わるスラスト荷重を検出する機能とを共に備え且つ簡易な構造の工具保持構造を提供する。
【解決手段】棒状工具を保持し且つ該棒状工具に付加されるスラスト荷重を検出する工具保持構造は、一端側の開口に前記棒状工具が挿入される筒状の本体部と、前記本体部の前記開口に挿入された前記棒状工具を挟持する工具挟持部と、前記筒状の本体部の前記開口よりも他端側において、前記筒状の本体部の内部に配置される起歪体と、前記起歪体に取り付けられたひずみゲージとを備える。工具保持構造は、前記スラスト荷重を検出するために前記棒状工具を前記起歪体に当接させて保持する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】