CN101400467A - 主轴头装置和机床 - Google Patents

主轴头装置和机床 Download PDF

Info

Publication number
CN101400467A
CN101400467A CNA2007800088237A CN200780008823A CN101400467A CN 101400467 A CN101400467 A CN 101400467A CN A2007800088237 A CNA2007800088237 A CN A2007800088237A CN 200780008823 A CN200780008823 A CN 200780008823A CN 101400467 A CN101400467 A CN 101400467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
main shaft
tool holder
support member
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800088237A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101400467B (zh
Inventor
科野敬藏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Publication of CN101400467A publication Critical patent/CN101400467A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101400467B publication Critical patent/CN101400467B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
    • B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
    • B23B31/265—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of collets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • 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
    • 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
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/034—Drawbars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/303976—Milling with means to control temperature or lubricate
    • Y10T409/304032—Cutter or work
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
    • Y10T409/309408—Cutter spindle or spindle support with cutter holder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
    • Y10T409/309408—Cutter spindle or spindle support with cutter holder
    • Y10T409/309464—Cutter spindle or spindle support with cutter holder and draw bar

Abstract

主轴头装置(10)具有主轴(12)和在主轴可自由装拆地保持工具保持架(14)的工具保持机构(16)。工具保持机构具有工具支承构件(52)、工具夹紧构件(54)及安装构件(56)；该工具支承构件(52)具有可自由装拆地收容工具保持架的柄部(46)的收容凹部(50)；该工具夹紧构件(54)相对于工具支承构件在作用位置与非作用位置间可移动地配置；该安装构件(56)将工具支承构件和工具夹紧构件可脱离地安装于主轴。工具夹紧构件在作用位置夹紧工具保持架的柄部，固定地将柄部保持于工具支承构件的收容凹部，在非作用位置，释放柄部，容许工具保持架相对于收容凹部的装拆动作。

Description

主轴头装置和机床
技术领域
本发明涉及一种设于机床、具有工具主轴的主轴头装置。本发明还涉及一种设置了具有工具主轴的主轴头装置的机床。
背景技术
设置了固定支承着工具进行回转的主轴(所谓工具主轴)的机床(例如铣床、加工中心)根据加工程序适当选择分别安装于工具保持架的多种工具，可更换地安装于主轴的轴线方向前端(以下称主轴端)，从而进行多种切削加工。出于该目的，这种机床一般在具有工具主轴的主轴头装置内装用于自由装拆地保持各种工具保持架的工具保持机构。
工具保持架具有对工具进行夹持的夹持部和收容保持于主轴端的柄部，在夹持部与柄部间通常设置有由自动工具更换装置(ATC)把持的凸缘部。与其对应，在主轴端形成可自由装拆地收容工具保持架的柄部(也称工具柄)的收容凹部。另一方面，工具保持机构具有用于可释放地夹紧工具柄的可动夹紧单元和使可动夹紧单元在柄释放位置与柄夹紧位置间移动的动作单元，收容于主轴的轴线方向贯通孔。工具保持机构的动作单元由主轴头装置外部的驱动机构(例如液压缸机构)驱动，随着在主轴贯通孔内的自身的轴线方向移动，使可动夹紧单元移动。
在上述机床中，工具保持架的柄部的结构和与其对应的主轴的主轴端的结构现在由JIS(日本工业标准)、DIN(德国工业标准)、JBS(日本小型机床工业协会标准)等标准化。例如，由JIS、JBS规定的工具柄具有圆锥台形状(7/24锥度)的外面，在其末端固定被称为拉杆的杆状单元，在与其对应的主轴端形成具有圆锥台形状(7/24锥度)的内面的柄收容凹部(JISB6101、B6339；JBS4001、4002等)。另一方面，由DIN规定的工具柄由具有圆锥台形状(1/10锥度)的外面的薄壁的空心筒状体构成，在与其对应的主轴端形成具有圆锥台形状(1/10锥度)的内面的柄收容凹部(DIN69063-5、69893-5等)。
在用于将JIS(JBS)的工具保持架保持于主轴端的工具保持机构中，将收容于柄收容凹部的工具柄的末端的拉杆围住地配置多个可动夹紧单元，该多个可动夹紧单元在动作单元的动作下朝径向动作，从外侧接合于拉杆的台肩面，从而将拉杆夹紧。在用于将DIN的工具保持机构保持于主轴端的工具保持机构中，多个可动夹紧单元插入到收容于柄收容凹部的工具柄的内侧空洞部，该多个可动夹紧单元在动作单元的动作下朝径向动作，从内侧接合于工具柄的台肩面，从而将工具柄夹紧。而且，按照JIS(JBS)的工具保持架、主轴端及工具保持机构的结构例如记载于日本特开平9-314404号公报(JP-A-9-314404)。另外，按照DIN的工具保持架、主轴端及工具保持机构的结构例如记载于日本特开平5-220607号公报(JP-A-5-220607)。
如上述那样，在设置了工具主轴的以往的机床中，关于工具保持架、主轴端及工具保持机构的结构，存在机械构造不同而且没有互换性的多个标准。为此，机床的使用者在使用按照这样的没有互换性的标准的异种工具保持架之际，需要准备设置了与各个标准对应的主轴和具有工具保持机构的专用主轴头装置的异种机床。一般情况下，使用者在分别将多种多样的工具安装于工具保持架的状态下保管，所以，例如在考虑加工精度、工具寿命、运行噪声等诸因素适当分开使用JIS的机械结构和DIN的机械结构的场合，对于同一种类的工具，也必须时常设置JIS用的机床和DIN用的机床，设备费增大，同时，担心维护管理变得复杂。
另外，在设置了工具主轴的以往的机床中，不论标准如何，都成为将工具保持架的柄部收容保持到主轴端的柄收容凹部的结构。为此，反复进行工具更换作业，有时使得主轴端的柄收容凹部损耗，但在这样的场合，需要更新主轴。在这里，主轴通常需要将包含柄收容凹部的内面和嵌合到轴承的外面双方加工成高精度，而且，由于在主轴贯通形成用于将清扫用、冷却用的流体供给到工具的流体通道的要求也在近年不断提高，所以，在机床的构成零件中成为较昂贵的零件。因此，在工具更换的频度高的场合，存在将这样的昂贵的主轴换成新的主轴时导致维护费用增大的担心。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通用型的主轴头装置，该主轴头装置设置于机床；其中，具有机械结构不同的柄部的多种工具保持架可由分别与其对应的工具保持机构可更换地稳定保持在通用的主轴上，由此可防止设备费用的增大、维护管理的烦杂化。
本发明的另一目的在于提供一种主轴头装置，该主轴头装置设置于机床；该机床即使在收容保持工具保持架的柄部的柄收容凹部损耗的场合，也不需要更新主轴，由此可防止维护费用的增大。
本发明的再另一目的在于提供一种通用型的机床，其中：具有主轴头装置，在该主轴头装置中，具有机械结构不同的柄部的多种工具保持架由分别与其对应的工具保持机构可更换地稳定保持在通用的主轴上，由此可防止设备费的增大、维护管理的烦杂化。
本发明的再另一目的在于提供一种机床，该机床即使在收容保持工具保持架的柄部的主轴头装置的柄收容凹部损耗的场合，也不需要更新主轴，由此可防止维护费用的增大。
为了达到上述目的，本发明的机床的主轴头装置具有主轴和可自由装拆地将工具保持架保持于主轴的工具保持机构；工具保持机构具有工具支承构件、工具夹紧构件及安装构件；该工具支承构件具有可自由装拆地收容工具保持架的柄部的收容凹部；该工具夹紧构件可相对工具支承构件在作用位置与非作用位置间移动地配置，在作用位置，夹紧工具保持架的柄部并将柄部固定地保持于工具支承构件的收容凹部，在非使用位置，释放柄部并容许工具保持架相对收容凹部的装拆动作；该安装构件将工具支承构件和工具夹紧构件可装拆地安装于主轴。
在上述主轴头装置中，主轴可具有朝轴线方向贯通的主轴贯通孔，工具支承构件可具有连通到收容凹部、朝轴线方向贯通的构件贯通孔，同时，具有邻接于主轴的轴线方向一端收容于主轴贯通孔的一部分的尺寸，工具夹紧构件可具有可动夹紧单元和动作单元；该可动夹紧单元可进行径向移动地收容于工具支承构件的构件贯通孔；该动作单元可进行轴线方向移动地收容到主轴的轴线方向另一端与工具支承构件间的主轴贯通孔的其它部分，由其自身的轴线方向移动使可动夹紧单元进行径向移动。
或者，主轴可具有朝轴线方向贯通的主轴贯通孔；工具支承构件可具有连通到收容凹部、朝轴线方向贯通的构件贯通孔，同时，具有在主轴的主轴贯通孔的轴线方向全长被收容的尺寸；工具夹紧构件可具有可动夹紧单元和动作单元；该可动夹紧单元可进行径向移动地收容于工具支承构件的构件贯通孔；该动作单元可进行轴线方向移动地收容到工具支承构件的构件贯通孔，由其自身的轴线方向移动使可动夹紧单元进行径向移动。
另外，主轴可在邻接于主轴贯通孔的轴线方向一端的区域具有嵌合面，该嵌合面朝轴线方向一端扩径成锥状，对工具支承构件进行定心和支承。
另外，工具支承构件可具有用于将清扫用或冷却用的流体供给到工具保持架的流体通道。
另外，工具保持机构可相互交换地具有第1组件和第2组件；该第1组件包含具有第1收容凹部的第1工具支承构件和在作用位置与非作用位置间进行第1移动动作的第1工具夹紧构件；该第2组件包含第2工具支承构件和第2工具夹紧构件，该第2工具支承构件具有形状与第1收容凹部不同的第2收容凹部，该第2工具夹紧构件在作用位置与非作用位置间实施与第1移动动作不同的第2移动动作。
本发明还提供设置了具有上述构成的主轴头装置的机床。
附图说明
本发明的上述和其它目的、特征及优点通过与附图相关的以下优选实施方式的说明将变得更加明确。在该附图中，
图1为在将第1工具保持架保持于通用的主轴的状态下示出本发明第1实施方式的主轴头装置的剖视图。
图2为在将第2工具保持架保持于通用的主轴的状态下示出图1的主轴头装置的剖视图。
图3为在从主轴拆下工具保持机构的状态下示出图1的主轴头装置的剖视图。
图4为在图1的主轴头装置中示出用于将第1工具保持架保持于主轴的工具保持机构的第1组件的剖视图。
图5为在图1的主轴头装置中示出用于将第2工具保持架保持于主轴的工具保持机构的第2组件的剖视图。
图6A和图6B为在图1的主轴头装置中说明由工具保持机构的工具夹紧构件进行的相对于第1工具保持架的工具柄夹紧/释放动作的局部放大剖视图，示出在作用位置和非作用位置的各个的状态。
图7A和图7B为在图1的主轴头装置中说明由工具保持机构的工具夹紧构件进行的相对于第2工具保持架的工具柄夹紧/释放动作的局部放大剖视图，示出在作用位置和非作用位置的各个的状态。
图8为在将第1工具保持架保持于通用的主轴的状态下示出本发明第2实施方式的主轴头装置的剖视图。
图9为在将第2工具保持架保持于通用的主轴的状态下示出图8的主轴头装置的剖视图。
图10为在从主轴拆下工具保持机构的状态下示出图8的主轴头装置的剖视图。
图11A为在图8的主轴头装置中示出用于将第1工具保持架保持于主轴的工具保持机构的第1组件的剖视图。
图11B为在图8的主轴头装置中示出卡定构件的变型例的剖视图。
图12为在图8的主轴头装置中示出用于将第2工具保持架保持于主轴的工具保持机构的第2组件的剖视图。
图13A和图13B为示出图1的主轴头装置的变型例的剖视图，分别示出保持了第1工具保持架的状态和保持了第2工具保持架的状态。
图14A和图14B为示出图8的主轴头装置的变型例的剖视图，分别示出保持了第1工具保持架的状态和保持了第2工具保持架的状态。
图15为可装备图1或图8的主轴头装置的本发明一实施方式的机床的图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。在附图中，相同或类似的构成部分采用相同的参照符号。
在附图中，图1和图2为在将异种的工具保持架14A、14B(总称为工具保持架14)保持于通用的主轴12的状态下分别示出本发明第1实施方式的主轴头装置10的图，图3为示出从主轴12拆下了工具保持机构16的状态的主轴头装置10的图，图4为示出用于将第1工具保持架14A保持于主轴12的工具保持机构16的第1组件18的图，图5为示出用于将第2工具保持架14B保持于主轴12的工具保持机构16的第2组件20的图。主轴头装置10设置到铣床、加工中心等机床，该机床设置了固定支承着工具进行回转的主轴(所谓的工具主轴)。
如图1和图2所示，主轴头装置10由主轴12和可自由装拆地将工具保持架14保持于主轴12的工具保持机构16构成。主轴12为具有中心轴线12a的空心筒状体，沿中心轴线12a设置朝轴线方向贯通的台阶状的主轴贯通孔22。主轴贯通孔22具有前方部分22a、后方部分22b及中间部分22c(图3)；该前方部分22a在邻接于主轴12的轴线方向前端(图中的左端)的预定长度区域呈最大内径；该后方部分22b在邻接于主轴12的轴线方向后端(图中的右端)的预定长度区域呈比前方部分22a小的内径；该中间部分22c在前方部分22a与后方部分22b间的区域呈最小内径。在主轴12的前端面的、主轴贯通孔22的前方部分22a的开口端周围预定位置，朝轴线方向方向凹设多个阴螺纹24。
主轴12通过滚珠轴承28和滚柱轴承30可绕轴线中心回转地搭载于设在主轴头装置10的壳体26的空洞部26a。从壳体26的空洞部26a朝前方(图中的左方)突出的主轴12的轴线方向前端区域的外面由固定于壳体26的前端面26b的前盖32(兼作滚珠轴承28的外圈压盖)可相对回转地覆盖。在从壳体26的空洞部26a朝后方(图中的右方)突出的主轴12的轴线方向后端区域的外面，与伺服马达等图中未示出的主轴回转驱动源连接的皮带轮34由键36和螺母38固定(图3)。皮带轮34邻接于固定在壳体26的后端面26c的后盖40(兼作滚柱轴承30的外圈压盖)的后方可相对回转地配置。具有这样的构成的主轴12的嵌合到轴承28、30的外面被进行高精度加工。
如图1和图2所示，工具保持架14具有对工具(图中未示出)进行夹持(例如内装图中未示出的夹持单元)的夹持部42(第1工具保持架14A的夹持部42A和第2工具保持架14B的夹持部42B的总称)，邻接于夹持部42、由图中未示出的自动工具更换装置(ATC)等的把持部把持的凸缘部44(第1工具保持架14A的凸缘部44A和第2工具保持架14B的凸缘部44B的总称)，及邻接于凸缘部44、保持于工具保持机构16的柄部46(第1工具保持架14A的柄部46A和第2工具保持架14B的柄部46B的总称)。
第1工具保持架14A的柄部46A具有由JIS(JBS)规定的圆锥台形状(7/24锥度)的外面，同时，在其末端固定由JIS(JBS)规定的拉杆48(JISB6101、B6339；JBS4001、4002等)。另一方面，第2工具保持架14B的柄部46B由薄壁的空心筒状体构成，该薄壁的空心筒状体具有由DIN规定的圆锥台形状(1/10锥度)的外面(DIN69063-5、69893-5等)。
如图1和图2所示，工具保持机构16由工具支承构件52(第1工具保持架14A用的工具支承构件52A和第2工具保持架14B用的工具支承构件52B的总称)、工具夹紧构件54(第1工具保持架14A用的工具夹紧构件54A和第2工具保持架14B用的工具夹紧构件54B的总称)及安装构件56构成；该工具支承构件52具有可自由装拆地收容工具保持架14的柄部46的收容凹部50(第1工具保持架14A用的收容凹部50A和第2工具保持架14B用的收容凹部50B的总称)；该工具夹紧构件54相对工具支承构件52可在后述的作用位置与非作用位置间移动地配置，在作用位置，夹紧工具保持架14的柄部46，将柄部46固定地保持在工具支承构件52的收容凹部50，同时，在非使用位置，释放柄部46，容许工具保持架14相对于收容凹部50的装拆动作；该安装构件56可脱离地将工具支承构件52和工具夹紧构件54安装于主轴12。
第1工具保持架14A用的工具支承构件52A的收容凹部50A具有由JIS(JBS)规定的圆锥台形状(7/24锥度)的内面(JISB6101、B6339；JBS4001、4002等)。另一方面，第2工具保持架14B用的工具支承构件52B的收容凹部50B具有由DIN规定的圆锥台形状(1/10锥度)的内面(DIN69063-5、69893-5等)。
工具支承构件52为具有中心轴线52a的空心筒状体，在邻接轴线方向前端(图中的左端)的预定长度区域，沿中心轴线52a形成具有最大内径的前端开口部的收容凹部50，同时，沿中心轴线52a设置连通到收容凹部50的后端开口部、朝轴线方向贯通的台阶状的构件贯通孔58(工具支承构件52A的构件贯通孔58A和工具支承构件52B的构件贯通孔58B的总称)。构件贯通孔58具有在邻接于工具支承构件52的轴线方向后端(图中的右端)的预定区域呈最小内径的后方部分58a和在收容凹部50与后方部分58a间的区域呈比后方部分58a大的内径的前方部分58b(图4和图5)。
如图4和图5所示，在工具支承构件52的轴线方向前端区域，形成朝径向外方突出的凸缘部分60。在凸缘部分60的、收容凹部50前端开口部的周围预定位置，形成多个贯通孔62，在这些贯通孔62，插入作为安装构件56的螺栓56。工具支承构件52的除凸缘部分60外的筒状部分具有可不晃动地收容于主轴12的主轴贯通孔22的前方部分22a(图3)的尺寸。
在将工具支承构件52适当地收容于主轴贯通孔22的前方部分22a的状态下，将插通到凸缘部分60的各个贯通孔62的多个安装构件(螺栓)56分别螺旋安装到形成于主轴12前端面的多个阴螺纹24(图3)，从而将工具支承构件52固定于主轴12。在该状态下，工具支承构件52的中心轴线52a与主轴12的中心轴线12a一致(图1和图2)。另外，通过从对应的阴螺纹24拔取安装构件(螺栓)56，可使工具支承构件52从主轴12脱离。
如图1和图2所示，工具夹紧构件54具有多个可动夹紧单元64(工具夹紧构件54A的可动夹紧单元64A和工具夹紧构件54B的可动夹紧单元64B的总称)和动作单元66(工具夹紧构件54A的动作单元66A和工具夹紧构件54B的动作单元66B的总称)；该多个可动夹紧单元64可在径向移动地收容于工具支承构件52的构件贯通孔58；该动作单元66可在轴线方向移动地收容于主轴12的主轴贯通孔22的后方部分22b和中间部分22c(图3)，由其自身的轴线方向移动使多个可动夹紧单元64朝径向移动。按照这样的构成，如后述那样，可由较简单、小型的结构确实地将工具保持架14保持于工具支承构件52的收容凹部50。
动作单元66为具有中心轴线66a的杆状单元，包围其轴线方向前端(图中的左端)区域地使多个可动夹紧单元64适当朝周向分散地配置。动作单元66在相对工具支承构件52使两者的中心轴线52a、66a相互一致的状态下，使轴线方向前端区域可与多个可动夹紧单元64一起朝轴线方向移动地收容到构件贯通孔58(图4和图5)。动作单元66由主轴头装置10的外部的驱动机构(例如液压缸机构)驱动(图1和图2示出缸前端定程块68)，随着在主轴贯通孔22内的其自身的轴线方向移动，使可动夹紧单元64在柄释放位置与柄夹紧位置间移动。动作单元66可如图4和图5所示那样组合两零件构成，也可由一体零件构成。
如图4所示，工具夹紧构件54A的各可动夹紧单元64A为臂状单元，在基端(图中的右端)固定于动作单元66A，而且在末端的自由端(图中的左端)具有朝内的爪70，在其自身的弹性作用下，可相对动作单元66A的中心轴线66a朝径向以悬臂梁式地挠曲。多个可动夹紧单元64A使各个的末端区域从动作单元66A的前端突出预定长度，围住收容到工具支承构件52A的收容凹部50A的第1工具保持架14A的柄部46A末端的拉杆48地配置(图1)。这些可动夹紧单元64A如后述的那样，随着动作单元66A的轴线方向移动，弹性地朝径向摆动动作，使末端的爪70从外侧接合到形成于拉杆48的外面的台肩面72(图6A)，从而夹紧拉杆48。
另一方面，如图5所示，工具夹紧构件54B的各可动夹紧单元64B为臂状单元，在前端(图中的左端)具有朝外的爪74，同时，在后端(图中的右端)具有突出部分76，其自身不变形，可相对于动作单元66B的中心轴线66a朝径向实质地平行移动。多个可动夹紧单元64B使各个的径向内面与设于动作单元66B前端的凸轮单元78的外面相向，将各个的前端区域插入到收容于工具支承构件52B的收容凹部50B的第2工具保持架14B的柄部46B的内侧空洞部配置(图2)。这些可动夹紧单元64B如后述那样，随着朝动作单元66B的轴线方向移动，分别朝径向平行移动，使前端的爪74从内侧接合到形成于柄部46B内面的台肩面80(图7A)，从而夹紧柄部46B。
如图1和图2所示，工具保持机构16还具有施力构件82和卡定构件84；该施力构件82收容在主轴12的主轴贯通孔22的后方部分22b(图3)，从非作用位置往作用位置弹性地对工具夹紧构件54施力；该卡定构件84相对主轴12固定地配置，防止施力构件82从主轴贯通孔22脱落。按照这样的构成，如后述那样，在工具保持机构16的更换之际，可共用用于获得夹紧力的施力构件82，另外，即使在工具保持机构16从主轴12脱离的状态下，也可防止施力构件82从主轴贯通孔22脱落。
图示的施力构件82例如由围绕工具夹紧构件54的动作单元66朝轴线方向重叠配置的多个碟簧构成。这些碟簧82的集合体在其轴线方向前端(图中的左端)支承于主轴贯通孔22的后方部分22b与中间部分22c间的台肩面，同时，在轴线方向后端(图中的右端)支承在安装于动作单元66的轴线方向后端区域的弹簧支架86，由固定于动作单元66的轴线方向后端的螺母88保持于主轴贯通孔22的后方部分22b。
如图所示，安装于动作单元66的弹簧支架86具有近似于主轴贯通孔22的后方部分22b的内径尺寸的外径尺寸，固定于动作单元66的螺母88具有比弹簧支架86的外径尺寸小的外径尺寸。卡定构件84为固定于主轴12的轴线方向后端面(图中右端面)的环板状构件，具有比固定于动作单元66的螺母88的外径尺寸稍大而且比安装于动作单元66弹簧支架86的外径尺寸更小的直径的中心开口84a(图3)。因此，卡定构件84在将工具保持机构16适当地内装于主轴12的状态下，容许由驱动机构68的驱动使动作单元66和螺母88进行轴线方向移动，另一方面，施力构件82在工具保持机构16从主轴12脱离的状态下(图3)不从主轴贯通孔22脱落地接合于弹簧支架86。而且，当不将工具保持架14保持于工具保持机构16时，卡定构件84阻止动作单元66的不希望的后方移动地起作用。
工具保持机构16可相互交换地具有第1组件18(图4)和第2组件20(图5)；该第1组件18包含具有第1工具保持架14A用的收容凹部50A的工具支承构件52A和在作用位置与非作用位置间实施第1移动动作(即动作单元66A的轴线方向移动和多个可动夹紧单元64A的径向摆动移动)的第1工具夹紧构件54A；该第2组件20包含具有形状与收容凹部50A不同的第2工具保持架14B用的收容凹部50B的第2工具支承构件52B和在作用位置与非作用位置间进行与第1移动动作不同的第2移动动作(即动作单元66B的轴线方向移动和多个可动夹紧单元64B的径向平行移动)的第2工具夹紧构件54B。第1组件18和第2组件20在如上述那样那样相互组合各个工具支承构件52A、52B与工具夹紧构件54A、54B的状态下，受到使用和保管。
第1组件18和第2组件20都在从动作单元66的后端拆下螺母88的状态下，从主轴贯通孔22的前方部分22a(图3)的前端开口插入到主轴贯通孔22的中间部分22c和后方部分22b(图3)，而且将工具支承构件52插入到主轴贯通孔22的前方部分22a，从而安装于主轴12。此时，如上述那样，在将工具支承构件52和工具夹紧构件54适当地收容于主轴贯通孔22的状态下，分别将多个安装构件(螺栓)56螺旋安装到主轴12的前端面的多个阴螺纹24(图3)，从而将工具支承构件52固定于主轴12。然后，通过将螺母安装到动作单元66的后端，完成第1组件18或第2组件20在主轴12的安装。
在第1组件18或第2组件20适当地安装于主轴12的状态下，工具支承构件52和工具夹紧构件54(可动夹紧单元64和动作单元66)相对主轴12同心地配置，动作单元66在主轴贯通孔22内朝轴线方向移动的期间，工具支承构件52也在主轴贯通孔22内静止保持。在交换第1组件18和第2组件20之际，只要从对应的阴螺纹24拔取安装构件(螺栓)56，而且，从动作单元66的后端拆下螺母88，从而使工具支承构件52和工具夹紧构件54从主轴12脱离即可。
下面，参照图6A～图7B说明由工具保持机构16的工具夹紧构件54进行的工具柄夹紧/释放动作。
如图6A所示，用于保持工具保持架14A的工具夹紧构件54A当动作单元66A处于轴线方向移动行程的后端位置时(即驱动机构68(图1)的休止时)，多个可动夹紧单元64A被拉到它们的末端，拉入到工具支承构件52A的构件贯通孔58A的后方部分58a。这样，这些可动夹紧单元64A从构件贯通孔58A的后方部分58a的壁面受到压力，朝径向内方以悬臂梁式弹性地挠曲，将各个的爪70维持在相互接近的状态。
此时，如在工具支承构件52A的收容凹部50A收容工具保持架14A的柄部46A，则多个可动夹紧单元64A将各个的爪70从外侧接合到工具保持架14A的拉杆48的台臂面72，在施力构件82(图1)的大的弹性力下牢固地夹紧拉杆48(图6A)。在该状态下，工具夹紧构件54A配置于作用位置(即多个可动夹紧单元64A配置在柄夹紧位置)，工具保持架14A牢固地保持在工具支承构件52A。
从上述状态，驱动机构68动作(图1的箭头)，反抗施力构件82的弹性力，使动作单元66A在主轴贯通孔22(图1)内朝轴线方向前方移动，则多个可动夹紧单元64A的末端区域侵入到工具支承构件52A的构件贯通孔58A的前方部分58b。这样，这些可动夹紧单元64A如图6B所示那样，解除来自构件贯通孔58A的壁面的推压力，朝径向外方弹性地摆动恢复，使各个的爪70相互离开地移动。
此时，如在工具支承构件52A的收容凹部50A收容工具保持架14A的柄部46A，则多个可动夹紧单元64A使各个的爪70朝从工具保持架14A的拉杆48的台肩面72离开的外方移动，释放拉杆48(图6B)。在该状态下，工具夹紧构件54A配置于非作用位置(即，多个可动夹紧单元64A配置到柄释放位置)，工具保持架14A容许工具支承构件52A相对收容凹部50A的装拆动作。
如图7A所示，用于保持工具保持架14B的工具夹紧构件54B当动作单元66B处于轴线方向移动行程的后端位置时(即驱动机构68(图2)的休止时)，多个可动夹紧单元64B在其内面越到动作单元66B前端的凸轮单元78的外面。具体地说，各可动夹紧单元64B前端的爪74的部分在越过凸轮单元78的前凸轮面78a的大致同时，后端的突出部分76越过凸轮单元78的后凸轮面78b。这样，这些可动夹紧单元64B被牢固地夹持于凸轮单元78的外面与工具支承构件52B的构件贯通孔58B的前方部分58b的壁面间，维持使各个的爪74相互离开的状态。
此时，如在工具支承构件52B的收容凹部50B收容工具保持架14B的柄部46B，则多个可动夹紧单元64B使各个的爪74从内侧接合到工具保持架14B的柄部46B的台肩面80，在施力构件82(图2)的大的弹性力下，牢固地夹紧柄部46B(图7A)。在该状态下，工具夹紧构件54B配置于作用位置(即，多个可动夹紧单元64B配置于柄夹紧位置)，工具保持架14B被牢固地保持于工具支承构件52B。
从上述状态，驱动机构68动作(图2箭头)，反抗施力构件82施加的力，使动作单元66B在主轴贯通孔22(图2)内朝轴线方向前方移动，则多个可动夹紧单元64B相对移动到凸轮单元78的后端侧，各个的前端的爪74的部分在凸轮单元78的凸轮面78a滑落，与此大致同时，后端的突出部分76在凸轮单元78的后凸轮面78b滑落。这样，这些可动夹紧单元64B如图7B所示那样，从凸轮单元78的外面与构件贯通孔58B的壁面间释放，朝径向内方平行移动，使各个的爪74相互接近地移动。在工具支承构件52A的构件贯通孔58B的前方部分58b，为了实现各可动夹紧单元64B的那样的平行移动，收容有对可动夹紧单元64B朝轴线方向前方施加弹性力的施力单元(弹簧90和推压块92)(图5)。
此时，如工具保持架14B的柄部46B收容于工具支承构件52B的收容凹部50B，则多个可动夹紧单元64B使各个的爪74朝从工具保持架14B的柄部46B的台肩面80离开的内方移动，释放柄部46B(图7B)。在该状态下，工具夹紧构件54B配置在非作用位置(即多个可动夹紧单元64B配置在柄释放位置)，工具保持架14B容许工具支承构件52B相对于收容凹部50B的装拆动作。
这样，在具有上述构成的主轴头装置10，工具保持机构16由具有收容工具保持架14的柄部46的收容凹部50的工具支承构件52，可相对于工具支承构件52在作用位置与非作用位置间移动地配置的工具夹紧构件54，及将工具支承构件52和工具夹紧构件54可脱离地安装于主轴12的安装构件56构成，所以，在使用具有机械结构不同的柄部46的多种工具保持架14之际，可根据需要由安装构件56将具有与各个的工具保持架14对应的收容凹部50的工具支承构件52和具有与各个的工具保持架14对应的夹紧功能的工具夹紧构件54安装到主轴12使用。结果，可由分别对应的工具保持机构16将这样的异种工具保持架14可更换地稳定保持于通用的主轴12上。
例如，在机床的使用者考虑加工精度、工具寿命、运行噪声等诸因素适当分开使用JIS的机械结构和DIN的机械结构的场合，通过在1台机床切换工具保持机构16的机械结构，可使用安装于按照JIS的工具保持架和按照DIN的工具保持架的各种工具。因此，按照主轴头装置10，可防止使用者的设备费用的增大、维护管理的烦杂化。而且，此时，在机床的制造商、销售商中，可响应使用者的要求，在机械进厂之前，可容易而且迅速地切换JIS的机械结构与DIN的机械结构。
另外，在主轴头装置10中，不论工具保持架14的种类如何，都不使该柄部46直接保持于主轴12，而是保持于可脱离地安装于主轴12的工具支承构件52的收容凹部50。为此，在反复进行工具更换作业使收容凹部50损耗的场合，不更新较昂贵的主轴12，只要将工具支承构件52更换成新的构件即可。因此，按照主轴头装置10，即使在工具更换频度高的场合，也不需要更新主轴12，可防止维护费用的增大。
特别是在主轴头装置10中，工具保持机构16相互可交换地设有分别包含工具支承构件52A、52B和工具夹紧构件54A、54B的第1组件18和第2组件20，所以，通过在相互组合各组件18、20的工具支承构件52A、52B与工具夹紧构件54A、54B的状态下使用，从而使得工具保持机构16相对于主轴12的更换作业极为容易。
在上述主轴头装置10中，如图4和图5所示，工具支承构件52A、52B可具有用于将清扫用或冷却用的流体供给到工具保持架14A、14B(图6A和图7A)的流体通道94。在该场合，在工具夹紧构件54A、54B的动作单元66A、66B朝轴线方向贯通形成用于将流体供给到工具支承构件52A、52B的流体通道94的第2流体通道96，第2流体通道96连接到图中未示出的流体供给源。在图示构成中，从第2流体通道96送出的流体通过多个可动夹紧单元64A、64B间的空间送给到工具支承构件52A、52B的流体通道94。按照这样的构成，不需要在主轴12形成流体通道，所以，可降低主轴12的制作成本。
下面，参照图8～图12说明本发明第2实施方式的主轴头装置100主轴头装置100的结构。主轴头装置100除了还包含施力构件82地将上述工具保持机构16组件化这一点以外，其它具有与上述第1实施方式的主轴头装置10实质上相同的结构。因此，在对应的构成部分采用相同的参照符号，省略其说明。
图8和图9为在将异种的工具保持架14A、14B保持于通用的主轴102的工具保持架14A、14B的状态下示出主轴头装置100的图，图10为示出从主轴102拆下工具保持机构104的状态的主轴头装置100的图，图11A和图11B为示出用于将第1工具保持架14A保持于主轴102的工具保持机构104的第1组件106的图，图12为示出用于将第2工具保持架14B保持于主轴102的工具保持机构104的第2组件108的图。
如图8和图9所示，主轴头装置100由主轴102和可自由装拆地将工具保持架14保持于主轴102的工具保持机构104构成。主轴102为具有中心轴线102a的空心筒状体，沿中心轴线102a设置朝轴线方向贯通的台阶状的主轴贯通孔110。形成主轴贯通孔110的主轴内壁面的台阶显著比上述主轴头装置10的主轴12的内壁面的台阶小。在主轴102的前端面的、主轴贯通孔110的开口端周围预定位置，朝轴线方向方向凹设多个阴螺纹112。
主轴102通过滚珠轴承28和滚柱轴承30可绕轴线中心回转地搭载于设在主轴头装置100的壳体26的空洞部26a。另外，与主轴102相关地设置前盖32、皮带轮34、键36、螺母38及后盖40(图10)。主轴102的嵌合到轴承28、30的外面被进行高精度加工。
工具保持机构104由工具支承构件116(第1工具保持架14A用的工具支承构件116A和第2工具保持架14B用的工具支承构件116B的总称)、工具夹紧构件54(第1工具保持架14A用的工具夹紧构件54A和第2工具保持架14B用的工具夹紧构件54B的总称)及安装构件56构成；该工具支承构件116具有可自由装拆地收容工具保持架14的柄部46的收容凹部114(第1工具保持架14A用的收容凹部114A和第2工具保持架14B用的收容凹部114B的总称)；该工具夹紧构件54相对于工具支承构件116可在后述的作用位置与非作用位置间移动地配置，在作用位置，夹紧工具保持架14的柄部46，将柄部46固定地保持在工具支承构件116的收容凹部114，同时，在非使用位置，释放柄部46，容许工具保持架14相对于收容凹部114的装拆动作；该安装构件56可脱离地将工具支承构件116和工具夹紧构件54安装于主轴102。
第1工具保持架14A用的工具支承构件116A的收容凹部114A具有由JIS(JBS)规定的圆锥台形状(7/24锥度)的内面(JISB6101、B6339；JBS4001、4002等)。另一方面，第2工具保持架14B用的工具支承构件116B的收容凹部114B具有由DIN规定的圆锥台形状(1/10锥度)的内面(DIN69063-5、69893-5等)。
工具支承构件116为具有中心轴线116a的空心筒状体，在邻接轴线方向前端(图中的左端)的预定长度区域，沿中心轴线116a形成具有最大内径的前端开口部的收容凹部114，同时，沿中心轴线116a设置连通到收容凹部114的后端开口部、朝轴线方向贯通的台阶状的构件贯通孔118(工具支承构件116A的构件贯通孔118A和工具支承构件116B的构件贯通孔118B的总称)。构件贯通孔118具有在邻接于工具支承构件116的轴线方向后端(图中的右端)的预定区域呈最大内径的后方部分118a、在与收容凹部114的后端开口部分邻接的区域呈比后方部分118a小的内径的前方部分118b及在后方部分118a与前方部分11b间的预定长度区域呈最小内径的中间部分118c(图11A和图12)。
如图11A和图12所示，在工具支承构件116的轴线方向前端区域，形成朝径向外方突出的凸缘部分120。在凸缘部分120的、收容凹部114前端开口部的周围预定位置，形成多个贯通孔122，在这些贯通孔122，插入作为安装构件56的螺栓56。工具支承构件116的除凸缘部分120的筒状部分具有无晃动地收容于主轴102的主轴贯通孔110的轴线方向全长的尺寸。
在将工具支承构件116适当地收容于主轴贯通孔110的整体的状态下，将插通到凸缘部分120的各个贯通孔122的多个安装构件(螺栓)56分别螺旋安装到形成于主轴102前端面的多个阴螺纹112(图10)，从而将工具支承构件116固定于主轴102。在该状态下，工具支承构件116的中心轴线116a与主轴102的中心轴线102a一致(图8和图9)。另外，通过从对应的阴螺纹112拔取安装构件(螺栓)56，可使工具支承构件116从主轴102脱离。
如图11A和图12所示，工具夹紧构件54具有多个可动夹紧单元64(工具夹紧构件54A的可动夹紧单元64A和工具夹紧构件54B的可动夹紧单元64B的总称)和动作单元66(工具夹紧构件54A的动作单元66A和工具夹紧构件54B的动作单元66B的总称)；该多个可动夹紧单元64可在径向移动地收容于工具支承构件116的构件贯通孔118；该动作单元66可在轴线方向移动地收容于工具支承构件116的构件贯通孔118，由其自身的轴线方向移动使多个可动夹紧单元64朝径向移动。按照这样的构成，如后述那样，可由较简单、容易操作的结构确实地将工具保持架14保持于工具支承构件116的收容凹部114。
动作单元66在相对于工具支承构件116使两者的中心轴线66a、116a相互一致的状态下，与多个可动夹紧单元64一起收容到构件贯通孔118。动作单元66由主轴头装置100的外部的驱动机构(例如液压缸机构)68(图1)驱动，随着在主轴贯通孔118内的其自身的轴线方向移动，使可动夹紧单元64在柄释放位置与柄夹紧位置间移动。工具保持机构104的工具夹紧构件54的构成(包含工具柄夹紧/释放动作)与上述主轴头装置10的工具保持机构16的工具夹紧构件54的构成相同。
如图11A和图12所示，工具保持机构104还具有施力构件82和卡定构件124；该施力构件82收容在工具支承构件116的构件贯通孔118的后方部分118a(图3)，从非作用位置到作用位置弹性地对工具夹紧构件54施力；该卡定构件124相对于工具支承构件116固定地配置，防止施力构件82从构件贯通孔118脱落。按照这样的构成，如后述那样，施力构件82也包含在内，可简单地更换工具保持机构104，另外，即使在工具保持机构104从主轴102脱离的状态下，也可防止施力构件82从构件贯通孔118脱落。
图示的施力构件82例如由围绕工具夹紧构件54的动作单元66朝轴线方向重叠配置的多个碟簧构成。这些碟簧82的集合体在其轴线方向前端(图中的左端)支承于构件贯通孔118的后方部分118a与中间部分118c间的台肩面，同时，在轴线方向后端(图中的右端)支承在安装于动作单元66的轴线方向后端区域的弹簧支架86，由固定于动作单元66的轴线方向后端的螺母88保持于构件贯通孔118的后方部分118a。
如图所示，安装于动作单元66的弹簧支架86具有近似于构件贯通孔118的后方部分118a的内径尺寸的外径尺寸，固定于动作单元66的螺母88具有比弹簧支架86的外径尺寸小的外径尺寸。卡定构件124为邻接于构件贯通孔118的后端开口固定的筒状构件，具有比固定于动作单元66的螺母88的外径尺寸稍大而且比安装于动作单元66弹簧支架86的外径尺寸更小的直径的中心开口124a。因此，卡定构件124在将工具保持机构104适当地内装于主轴102的状态下，容许由驱动机构68(图1)的驱动使动作单元66和螺母88进行轴线方向移动，另一方面，在工具保持机构104从主轴102脱离的状态下，施力构件82不从构件贯通孔118脱落地接合于弹簧支架86。
而且，当不将工具保持架14保持于工具保持机构104时，卡定构件124阻止动作单元66的不希望的后方移动地起作用。在这里，如图11A所示，当组装工具保持机构104时，在将卡定构件124安装到构件贯通孔118的后端的期间，最好在弹簧支架86和工具支承构件116形成用于将施力构件82临时保持于构件贯通孔118内的保持销(图中未示出)。另外，也可采用固定于主轴102的盖状的卡定构件124′(图11B)代替筒状的卡定构件124(图11A)。盖状的卡定构件124′具有与筒状的卡定构件124的中心开口124a同样的中心开口124a′。
工具保持机构104可相互交换地具有第1组件106(图11)和第2组件108(图12)；该第1组件106包含具有第1工具保持架14A用的收容凹部114A的第1工具支承构件116A和在作用位置与非作用位置间实施第1移动动作(即动作单元66A的轴线方向移动和多个可动夹紧单元64A的径向摆动移动)的第1工具夹紧构件54A；该第2组件108包含具有形状与收容凹部114A不同的第2工具保持架14B用的收容凹部114B的第2工具支承构件116B和在作用位置与非作用位置间进行与第1移动动作不同的第2移动动作(即动作单元66B的轴线方向移动和多个可动夹紧单元64B的径向平行移动)的第2工具夹紧构件54B。第1组件106和第2组件108在如上述那样相互组合各个的工具支承构件116A、116B与工具夹紧构件54A、54B的状态下，受到使用和保管。
第1组件106和第2组件108都从主轴贯通孔110的前端开口将在构件贯通孔118A、118B收容了工具夹紧构件54A、54B和施力构件82的工具支承构件116A、116B插入到主轴贯通孔110，从而安装于主轴102。此时，如上述那样，在将工具支承构件116适当地收容于主轴贯通孔110的状态下，分别将多个安装构件(螺栓)56螺旋安装到主轴102的前端面的多个阴螺纹112(图10)，从而将工具支承构件116固定于主轴102，完成第1组件106或第2组件108在主轴102的安装。
在第1组件106或第2组件108适当地安装于主轴102的状态下，工具支承构件116和工具夹紧构件54(可动夹紧单元64和动作单元66)相对于主轴102同心地配置，动作单元66在构件贯通孔118内朝轴线方向移动的期间，工具支承构件116也在主轴贯通孔110内静止保持。在交换第1组件106和第2组件108之际，只要从对应的阴螺纹112拔取安装构件(螺栓)56，从而使收容了工具夹紧构件54的工具支承构件116从主轴102脱离即可。
由具有上述构成的主轴头装置100，也获得与上述主轴头装置10同等的作用效果。即，在使用具有机械结构不同的柄部46的多种工具保持架14之际，可根据需要由安装构件56将具有与各个的工具保持架14对应的收容凹部114的工具支承构件116和与各个的工具保持架14对应的夹紧功能的工具夹紧构件54安装到主轴102使用。结果，可由分别对应的工具保持机构104将这样的异种的工具保持架14可更换地稳定保持于通用的主轴102上。例如，通过在1台机床切换工具保持机构104的机械结构，可使用安装于按照JIS的工具保持架和按照DIN的工具保持架的各种工具。因此，按照主轴头装置100，可防止设备费用的增大、维护管理的烦杂化。
另外，在主轴头装置100中，不论工具保持架14的种类如何，都不使该柄部46直接保持于主轴102，而是保持于可脱离地安装于主轴102的工具支承构件116的收容凹部114。为此，在反复进行工具更换作业使收容凹部114损耗的场合，不更新较昂贵的主轴102，只要将工具支承构件116更换成新的构件即可。因此，按照主轴头装置100，即使在工具更换频度高的场合，也不需要更新主轴102，可防止维护费用的增大。
特别是在主轴头装置100中，工具保持机构104可相互交换地设有分别包含工具支承构件116A、116B和工具夹紧构件54A、54B的第1组件106和第2组件108，所以，通过在相互组合各组件106、108的工具支承构件116A、116B与工具夹紧构件54A、54B的状态下使用，从而使得工具保持机构104相对于主轴102的更换作业极为容易。在这一点，与上述主轴头装置10相比，各组件106、108将工具夹紧构件54A、54B和施力构件82双方收容于工具支承构件116A、116B结构，所以，具有工具保持机构104相对于主轴102的更换作业变得更容易的优点。相反，由于在两组件106、108分别内装施力构件82，所以，从成本考虑，可共用施力构件82的上述主轴头装置10的组件结构有利。主轴头装置10的结构有利于使工具支承构件52变得小型。
在上述主轴头装置100中，如图11A和图12所示，可在工具支承构件116A、116B形成将清扫用或冷却用的流体供给到工具保持架14A、14B的流体通道126。在该场合，也能够通过形成于工具夹紧构件54A、54B的动作单元66A、66B的第2流体通道96将流体供给到工具支承构件116A、116B的流体通道126。按照这样的构成，不需要在主轴102形成流体通道，所以，可降低主轴102的制作成本。
图13A～图14B分别示出上述第1和第2实施方式的主轴头装置10、100的变型例。如图13A和图13B所示，在第1实施方式的主轴头装置10中，主轴12可在邻接于主轴贯通孔22的轴线方向前端(图中的左端)的区域(即前方部分22a)具有以中心轴线12a为中心朝前端开口扩径为锥状的嵌合面128。在该场合，在工具支承构件52A(图13A)、52B(图13B)上，按与嵌合面128的锥度相同的锥度形成朝凸缘部分60扩径的外面130。按照这样的结构，当将工具支承构件52收容到主轴12的主轴贯通孔22的前方部分22a时，容易使两者的中心轴线12a、52a一致，可在主轴12上对工具支承构件52进行定心和支承。
同样，如图14A和图14B所示，在第2实施方式的主轴头装置100中，主轴102可在邻接于主轴贯通孔110的轴线方向前端(图中的左端)的区域具有朝前端开口扩径成锥状的嵌合面132。在该场合，在工具支承构件116A(图14A)、116B(图14B)上，将按与嵌合面132的锥度相同的锥度朝凸缘部分120扩径的外面134形成于轴线方向前端区域。按照这样的构成，当将工具支承构件116收容于主轴102的主轴贯通孔110时，容易使两者的中心轴线102a、116a一致，可在主轴102上对工具支承构件116进行定心和支承。
图15示出可设置具有上述结构的主轴头装置10、100的本发明一实施方式的机床200。机床200例如具有立式加工中心的结构，具有床身202，可水平移动地设置于床身202上的工作台204，设置于工作台204上的工件托板206，从床身202立设于工作台204侧方的立柱208，及可垂直移动地设置于立柱208前面的滑块210；在滑块210，内装上述第1或第2实施方式的主轴头装置10、100。机床200还具有图中未示出的自动工具更换装置(ATC)，支承了工具的工具保持架14由ATC可自由装拆地安装于主轴头装置10、100的主轴12、102。
机床200如上述那样设置有主轴头装置10、100，该主轴头装置10、100由分别对应的工具保持机构16、104(图1、图8)可更换地将具有机械结构不同的柄部46的多种工具保持架14稳定保持于通用的主轴12、102上，所以，可防止设备费用的增大、维护管理的烦杂化。另外，机床200在收容保持工具保持架14的柄部46的主轴头装置10、100的收容凹部50、114(图1、图8)损耗了的场合，由于不需要更新主轴12、102，所以，可防止维护费用增大。
从以上说明可以看出，按照本发明，在主轴头装置中，当使用具有机械结构不同的柄部的多种工具保持架时，可根据需要由安装构件将具有与各个的工具保持架对应的收容凹部的工具支承构件和具有与各个的工具保持架对应的夹紧功能的工具夹紧构件安装于主轴使用。结果，可由分别对应的工具保持机构将这样的异种工具保持架可更换地稳定保持于通用的主轴上，由此，可防止设备费用的增大、维护管理的烦杂化。另外，在反复进行工具更换作业使得收容凹部损耗的场合，不更新较昂贵的主轴，只要将工具支承构件更换成新的构件即可，所以，即使在工具更换频度高的场合，也可防止维护费用的增大。
以上由优选实施方式说明了本发明，但本技术领域的技术人员应该理解，不脱离后述的权利要求的公开即可进行多种修正和变更。

Claims (9)

1.一种机床的主轴头装置，其特征在于，具有主轴，和可自由装拆地将工具保持架保持于上述主轴的工具保持机构；
上述工具保持机构具有工具支承构件、工具夹紧构件，及安装构件；
该工具支承构件具有可自由装拆地收容工具保持架的柄部的收容凹部；
该工具夹紧构件配置成可相对于上述工具支承构件在作用位置与非作用位置间移动，在该作用位置，夹紧上述工具保持架的上述柄部并将该柄部固定地保持于该工具支承构件的上述收容凹部，在该非使用位置，释放该柄部并容许该工具保持架相对于该收容凹部的装拆动作；
该安装构件将上述工具支承构件和上述工具夹紧构件可装拆地安装于上述主轴。
2.根据权利要求1所述的机床的主轴头装置，其中：
上述主轴具有朝轴线方向贯通的主轴贯通孔，
上述工具支承构件具有连通到上述收容凹部、朝轴线方向贯通的构件贯通孔，而且，具有邻接于该主轴的轴线方向一端地收容于该主轴贯通孔的一部分的尺寸，
上述工具夹紧构件具有可动夹紧单元和动作单元；该可动夹紧单元可进行径向移动地收容于该工具支承构件的该构件贯通孔；该动作单元可进行轴线方向移动地收容到该主轴的轴线方向另一端与该工具支承构件间的该主轴贯通孔的其它部分，由其自身的轴线方向移动使该可动夹紧单元进行径向移动。
3.根据权利要求2所述的机床的主轴头装置，其中：上述工具保持机构还具有施力构件和卡定构件；该施力构件收容在上述主轴的上述主轴贯通孔的上述其它部分，从上述非作用位置往上述作用位置弹性地对上述工具夹紧构件施力；该卡定构件相对于该主轴固定地配置，防止该施力构件从该主轴贯通孔脱落。
4.根据权利要求1所述的机床的主轴头装置，其中：
上述主轴具有朝轴线方向贯通的主轴贯通孔；
上述工具支承构件具有连通到上述收容凹部、朝轴线方向贯通的构件贯通孔，而且，具有在该主轴的该主轴贯通孔的轴线方向全长被收容的尺寸；
上述工具夹紧构件具有可动夹紧单元和动作单元；该可动夹紧单元可进行径向移动地收容于该工具支承构件的该构件贯通孔；该动作单元可进行轴线方向移动地收容到该工具支承构件的该构件贯通孔，由其自身的轴线方向移动使该可动夹紧单元进行径向移动。
5.根据权利要求4所述的机床的主轴头装置，其中：上述工具保持机构还具有施力构件和卡定构件；该施力构件收容在上述工具支承构件的上述构件贯通孔中，从上述非作用位置往上述作用位置弹性地对上述工具夹紧构件施力；该卡定构件相对于该工具支承构件固定地配置着，防止该施力构件从该构件贯通孔脱落。
6.根据权利要求1所述的机床的主轴头装置，其中：上述主轴在邻接于上述主轴贯通孔的轴线方向一端的区域具有嵌合面，该嵌合面朝该轴线方向一端扩径成锥状，对上述工具支承构件进行定心和支承。
7.根据权利要求1所述的机床的主轴头装置，其中：上述工具支承构件具有用于将清扫用或冷却用的流体供给到工具保持架的流体通道。
8.根据权利要求1所述的机床的主轴头装置，其中：
上述工具保持机构可相互交换地具有第1组件和第2组件；
该第1组件包含具有第1的上述收容凹部的第1工具支承构件，和在上述作用位置与上述非作用位置间进行第1移动动作的第1的上述工具夹紧构件；
该第2组件包含第2的上述工具支承构件和第2的上述工具夹紧构件，该第2的上述工具支承构件具有形状与该第1的收容凹部不同的第2的上述收容凹部，该第2的上述工具夹紧构件在上述作用位置与上述非作用位置间实施与该第1移动动作不同的第2移动动作。
9.一种机床，设置了权利要求1所述的主轴头装置。
CN2007800088237A 2006-03-30 2007-03-29 主轴头装置和机床 Active CN101400467B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006094347A JP4846410B2 (ja) 2006-03-30 2006-03-30 主軸頭装置及び工作機械
JP094347/2006 2006-03-30
PCT/JP2007/057615 WO2007114483A1 (ja) 2006-03-30 2007-03-29 主軸頭装置及び工作機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101400467A true CN101400467A (zh) 2009-04-01
CN101400467B CN101400467B (zh) 2011-12-07

Family

ID=38563743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800088237A Active CN101400467B (zh) 2006-03-30 2007-03-29 主轴头装置和机床

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8376670B2 (zh)
EP (1) EP2000238B1 (zh)
JP (1) JP4846410B2 (zh)
KR (1) KR101397635B1 (zh)
CN (1) CN101400467B (zh)
WO (1) WO2007114483A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102448645A (zh) * 2009-06-15 2012-05-09 金松实 工具、卡盘、夹钳机构等抓握机构
CN103419086A (zh) * 2012-05-24 2013-12-04 丰和工业株式会社 机床上的工具安装状态检测装置及机床
CN107848043A (zh) * 2015-06-22 2018-03-27 毛瑟－韦尔克奥伯恩多夫机械制造有限公司 具有用于刀具的夹紧装置的刀具主轴和机床
CN111992784A (zh) * 2020-08-05 2020-11-27 赵立勤 一种高精度冷却切削系统
CN113950384A (zh) * 2019-07-04 2022-01-18 西铁城时计株式会社 机床和加工方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5202237B2 (ja) * 2008-11-14 2013-06-05 オークマ株式会社 工具クランプ装置の先端側ドローバー交換装置
JP5458936B2 (ja) * 2010-02-16 2014-04-02 日本精工株式会社 主軸装置の組み付け方法
CN102626791A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 大连华根机械有限公司 内套双拉杆式主轴结构
JP5966651B2 (ja) * 2012-06-19 2016-08-10 株式会社ジェイテクト 主軸装置
CN102814509A (zh) * 2012-08-26 2012-12-12 浙江陀曼精密机械有限公司 一种数控滚齿机滚刀主轴机构
KR102073423B1 (ko) * 2012-10-18 2020-02-04 두산공작기계 주식회사 구조가 개선된 메인 스핀들
CN102962480A (zh) * 2012-11-06 2013-03-13 广州市昊志机电股份有限公司 一种机床皮带主轴
KR101957376B1 (ko) * 2012-12-24 2019-03-13 두산공작기계 주식회사 램에 장착되는 어태치먼트의 공구 언클램핑 장치
TWI503202B (zh) * 2013-08-20 2015-10-11 Yieau Chiea Prec Machinery Co Ltd Turning machine
DE102013111599A1 (de) * 2013-10-21 2015-08-06 Feinmechanik Michael Deckel Gmbh & Co Kg Spindel einer Werkzeugschleifmaschine
CN103962584B (zh) * 2014-04-30 2016-04-13 大连理工大学 液氮内喷式数控钻铣床主轴装置
JP6525737B2 (ja) 2015-05-29 2019-06-05 東芝機械株式会社 工作機械
US10058927B2 (en) 2016-02-04 2018-08-28 Mince Master Inc. Spindle clamp for tool holder
JP6730912B2 (ja) * 2016-10-26 2020-07-29 三菱重工工作機械株式会社 主軸ユニット、及び工作機械
CN106808025B (zh) * 2016-12-30 2019-03-08 宁波华液机器制造有限公司 一种多角工件加工装置
US11033971B2 (en) * 2017-05-09 2021-06-15 Schaublin Sa Clamping device for holding a collet
JP2020521647A (ja) * 2017-05-26 2020-07-27 レビクロン ゲーエムベーハー 自己ロック式中空シャフト挟持機構
CN107570645B (zh) * 2017-09-21 2023-12-22 安徽力成机械装备有限公司 一种钟形壳搓齿前顶装置
US20230102601A1 (en) * 2021-09-30 2023-03-30 Precision Machinery Research & Development Center Tool changing mechanism having function of controlling loosening and pulling tool

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4028775C1 (zh) 1990-03-28 1991-07-25 Ott Maschinentechnik Gmbh, 8960 Kempten, De
FR2680328B1 (fr) * 1991-08-12 1993-11-05 Gorse Equip Machines Outils G Mandrin de serrage polyvalent pour machine-outil.
DE4239769C2 (de) * 1992-11-26 1994-09-01 Doerries Scharmann Gmbh Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschinenspindel oder einem Werkzeughalter
JP2857102B2 (ja) 1996-05-28 1999-02-10 日本精工株式会社 スピンドル装置
JP3757604B2 (ja) * 1998-03-13 2006-03-22 豊田工機株式会社 主軸装置
JP4179775B2 (ja) * 2001-11-26 2008-11-12 株式会社牧野フライス製作所 工作機械の主軸の交換方法
JP2003291045A (ja) * 2002-03-29 2003-10-14 Toshiba Mach Co Ltd テーパ違い工具装着用アダプタ
JP2003300101A (ja) * 2002-04-03 2003-10-21 Toshiba Mach Co Ltd 主軸アダプタおよび工作機械
DE10317097C5 (de) * 2003-04-14 2017-12-14 Vollmer Werke Maschinenfabrik Gmbh Vorrichtung zum Einspannen von Werkzeugen oder Werkstücken
JP2005224871A (ja) 2004-02-10 2005-08-25 Fanuc Ltd 工作機械の主軸構造
DE102004011738B4 (de) * 2004-03-03 2010-01-07 Michael Weinig Ag Vorrichtung mit einer Löseeinheit zum Betätigen einer Spannvorrichtung für Werkzeuge
JP4730939B2 (ja) * 2004-03-31 2011-07-20 コマツＮｔｃ株式会社 主軸装置
US7972096B2 (en) * 2005-05-26 2011-07-05 Makino Milling Machine Co., Ltd. Spindle device of machine tool
JP4921782B2 (ja) * 2005-12-01 2012-04-25 株式会社アルプスツール 旋盤用コレット式チャック装置
EP1902800A1 (de) * 2006-09-20 2008-03-26 Maschinenfabrik Berthold Hermle Aktiengesellschaft Motorspindel zum Drehantrieb von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102448645A (zh) * 2009-06-15 2012-05-09 金松实 工具、卡盘、夹钳机构等抓握机构
CN102448645B (zh) * 2009-06-15 2014-05-07 金松实 工具、卡盘、夹钳机构等抓握机构
CN103419086A (zh) * 2012-05-24 2013-12-04 丰和工业株式会社 机床上的工具安装状态检测装置及机床
CN107848043A (zh) * 2015-06-22 2018-03-27 毛瑟－韦尔克奥伯恩多夫机械制造有限公司 具有用于刀具的夹紧装置的刀具主轴和机床
CN107848043B (zh) * 2015-06-22 2019-12-27 毛瑟－韦尔克奥伯恩多夫机械制造有限公司 具有用于刀具的夹紧装置的刀具主轴和机床
CN113950384A (zh) * 2019-07-04 2022-01-18 西铁城时计株式会社 机床和加工方法
CN113950384B (zh) * 2019-07-04 2024-03-01 西铁城时计株式会社 机床和加工方法
CN111992784A (zh) * 2020-08-05 2020-11-27 赵立勤 一种高精度冷却切削系统
CN111992784B (zh) * 2020-08-05 2021-08-10 常州斯沃德机械科技有限公司 一种高精度冷却切削系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20090116924A1 (en) 2009-05-07
US8376670B2 (en) 2013-02-19
EP2000238A1 (en) 2008-12-10
JP2007268626A (ja) 2007-10-18
JP4846410B2 (ja) 2011-12-28
WO2007114483A1 (ja) 2007-10-11
CN101400467B (zh) 2011-12-07
EP2000238A4 (en) 2012-06-20
KR101397635B1 (ko) 2014-05-22
KR20080114756A (ko) 2008-12-31
EP2000238B1 (en) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101400467B (zh) 主轴头装置和机床
US9120159B2 (en) Spindle device of a machine tool
EP1958718B1 (en) Spindle device of machine tool
CN1966188A (zh) 马达心轴
JP5735299B2 (ja) 主軸装置
WO1995029038A1 (fr) Dispositif a broche
JP2021070133A (ja) 工具クランプ装置および工作機械
US20210008641A1 (en) Lathe
KR101052018B1 (ko) 자동 선반
CN110340721B (zh) 机床
JP2007307651A (ja) 主軸装置
JPS61214939A (ja) 交換工具
JP2016221625A (ja) 工作機械
JP4480444B2 (ja) 工作機械の主軸装置
WO2021084885A1 (ja) 刃物台および工作機械
KR20210133815A (ko) 공작기계의 심압대
JP2008049473A (ja) 空気静圧軸受スピンドル装置
CN219665156U (zh) 一种车床三爪卡盘的快换结构
JP2005081489A (ja) 工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃方法及びその装置
KR102112365B1 (ko) 공작기계용 스핀들의 공작물 클램핑 장치
KR20220102254A (ko) 공작기계의 공작물 토출장치
KR100677823B1 (ko) 마스터 스핀들
JP2003127009A (ja) 工作機械の主軸装置
JP2003019662A (ja) 研削盤のチャック部構造
JP2007167963A (ja) ワーク保持管、工作機械およびワークの加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Citizen Watch Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Citizen Watch Co., Ltd.