JP2003159628A - 電動スピンドル内蔵工具ユニット用コネクタ着脱装置、電動スピンドル内蔵工具ユニット用マシニングセンタおよび電動スピンドル内蔵工具ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 側面からコネクタを大きく張り出させること
なく電動スピンドル内蔵工具ユニットをマシニングセン
タに交換可能に使用させる。 【解決手段】 側面にモータ用コネクタを有する電動ス
ピンドル内蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニ
ングセンタに設けられるコネクタ着脱装置において、コ
ネクタ保持手段により前記モータ用コネクタに係合し給
電する給電コネクタ１１２を保持し、コネクタ移動手段
により前記コネクタ保持手段に保持された前記給電コネ
クタ１１２が前記マシニングセンタ内に保持される前記
電動スピンドル内蔵工具ユニットの前記モータ用コネク
タに対して取り付けおよび取り外しのいずれの状態にも
なるように前記保持手段を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動モータにより回
転するスピンドルをツールホルダに装着した工具ユニッ
トおよびこの工具ユニットを用いるマシニングセンタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速回転可能なモーターを内蔵し
たスピンドルをツールホルダに保持させた工具ユニット
（本明細書では「電動スピンドル内蔵工具ユニット」と
称する）をマシニングセンタに取り付けて加工すること
が行われている。この方法を用いると安価な機械で高速
度の切削加工が可能となり加工のコスト削減を実現する
ことができる。このような電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットは外部から電気を供給する必要があるのでマシニン
グセンタのツールソケットに係合させた時点で、外部か
ら給電する必要がある。そのため、例えば、特開２００
０−１５０２８２号公報に記載されているように、電動
スピンドル内蔵工具ユニットの側面から上方へ向かって
モータへ給電するためのコネクタを設けるとともに、マ
シニングセンタ側にこのコネクタに係合する給電用のコ
ネクタを設けることが行われている。この各コネクタ同
士は電動スピンドル内蔵工具ユニットがマシニングセン
タのツールソケットへ係合すると同時に互いに係合する
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造をと
ると、マシニングセンタのメインスピンドルは大きな直
径を有するので電動スピンドル内蔵工具ユニットの側面
に設けられるコネクタはメインスピンドルを避けて大き
く横に張り出してから上に伸びるような構造を取らざる
を得ない。しかし、このように工具ユニットから大きく
張り出した部分を設けるとマシニングセンタのＡＴＣ
（Ａｕｔｏ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）のツールマガ
ジンに設置する際に、このコネクタ部分が邪魔になるた
め余分なスペースを設ける必要が生じたり、このコネク
タ部分をぶつけて破損させる原因になったりしていた。
そこで、本発明はこのような問題に鑑みて側面からコネ
クタを大きく張り出させることなく電動スピンドル内蔵
工具ユニットをマシニングセンタに交換可能に使用させ
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のような構成を有する。請求項１に記載の
発明は、側面にモータ用コネクタを有する電動スピンド
ル内蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニングセ
ンタに設けられるコネクタ着脱装置である。モータ用コ
ネクタとは電動スピンドルに電力を供給するためのコネ
クタを指す。このコネクタ着脱装置は、コネクタ保持手
段により前記モータ用コネクタに係合し給電する給電コ
ネクタを保持し、コネクタ移動手段により前記コネクタ
保持手段に保持された前記給電コネクタが前記マシニン
グセンタ内に保持される前記電動スピンドル内蔵工具ユ
ニットの前記モータ用コネクタに対して取り付けおよび
取り外しのいずれの状態にもなるように前記保持手段を
移動させる。このような構成及び動作により、電動スピ
ンドル内蔵工具ユニットのモータ用コネクタに対して給
電コネクタが移動して取り付けられ、また、取り外され
ることになる。

【０００５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のコネクタ着脱装置において前記コネクタ保持手段は、
前記マシニングセンタのメインスピンドルのツールホル
ダに保持された状態の前記電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットの前記モータ用コネクタに対して取り付けおよび取
り外しのいずれの状態にもなるように前記保持手段を移
動させるものである。このような構成により電動スピン
ドル内蔵工具ユニットがマシニングセンタのメインスピ
ンドルのツールホルダに保持された状態で給電コネクタ
の着脱が行われることになる。

【０００６】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のコネクタ着脱装置において前記電動スピンドル
内蔵工具ユニットには前記モータ用コネクタを覆うカバ
ーが着脱可能に設けられるものを用いるものである。こ
のコネクタ着脱装置は、カバー保持手段が前記カバーを
保持し、カバー移動手段が前記カバーが前記モータ用コ
ネクタに対して取り付けおよび取り外しのいずれの状態
にもなるように前記カバー保持手段を移動させるように
なっている。このような構成および動作により、給電コ
ネクタにモータ用コネクタが取り付けられていない状態
において前記カバーを給電コネクタに装着し、また、モ
ータ用コネクタを装着する際には前記カバーを取り外す
ようにできる。

【０００７】請求項４に記載の発明は請求項１から３の
いずれか１項に記載のコネクタ着脱装置を有するマシニ
ングセンタである。請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載のマシニングセンタに使用される側面にモータ用
コネクタを有する電動スピンドル内蔵工具ユニットであ
る。

【０００８】請求項６に記載の発明は、マシニングセン
タとの結合部にモータ用コネクタを有する電動スピンド
ル内蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニングセ
ンタである。なお、「結合部」とは、マシングセンタの
メインスピンドル等に設けられるツールソケットと結合
する部分を指し、電動スピンドル内蔵工具ユニットのマ
シニングセンタに接触する部分およびツールソケット内
部に収納される部分を含む。このマシングセンタはメイ
ンスピンドルのツールソケットに前記モータ用コネクタ
に係合し給電する給電コネクタを設けており、前記給電
コネクタの端子と接続され前記メインスピンドルの回転
軸の表面に、少なくとも２以上の前記端子ごとに設けら
れる互いに絶縁された導電体よりなるスピンドル側導電
部が形成され、さらに、少なくとも前記メインスピンド
ルの回転が停止しているときに、前記スピンドル側導電
部に接触する前記スピンドル側導電部ごとに設けられる
互いに絶縁された導電体よりなる本体側導電部が本体に
形成されている。なお、ツールソケットは前記結合部が
接触するすべての部分が含まれる。また、本体導電部が
形成される本体はメインスピンドルを回動可能に支持し
ている部分であれば足りる。このような構成により、少
なくともメインスピンドルの回転が停止しているとき
に、本体側導電部からスピンドル側導電部、給電コネク
タを介してモータ用コネクタに電気を供給できる状態と
なる。

【０００９】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のマシニングセンタにおいて前記本体側導電部は前記ス
ピンドル側導電部と摺動可能に接触しているものであ
る。このような構成により、接触している部分はメイン
スピンドルが回動しても電気的に接続されるので常にモ
ータ用コネクタに電気を供給できる状態となる。

【００１０】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
のマシニングセンタにおいて前記本体側導電部は前記ス
ピンドル側導電部に接触と非接触の状態に切り替え可能
に保持されるとともに、前記メインスピンドルが回転し
ているときは前記スピンドル側導電部と非接触の状態に
保持され、前記メインスピンドルに前記電動スピンドル
内蔵工具ユニットが装着されているときは前記スピンド
ル側導電部と接触の状態に保持される。このような構成
および動作により、電動スピンドル内蔵工具ユニットが
メインスピンドルに取り付けられ回動しない状態のとき
だけモータ用コネクタに通電が行われ、メインスピンド
ルが回転しているときは本体側導電部とスピンドル側導
電部は非接触の状態に保たれることになる。請求項９に
記載の発明は請求項６から８のいずれか１項に記載のマ
シニングセンタに使用されるマシニングセンタとの結合
部にモータ用コネクタを有する電動スピンドル内蔵工具
ユニットである。

【００１１】請求項１０に記載の発明は、マシニングセ
ンタとの結合部にモータ用コネクタを有する電動スピン
ドル内蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニング
センタであり、ツールソケットに前記モータ用コネクタ
に係合し給電する給電コネクタを設けた、マシングセン
タのメインスピンドルに平行に設けられる電動スピンド
ル専用軸を有するものである。このように電動スピンド
ル専用軸を設けることにより電動スピンドル専用軸は回
動させる必要がないことから簡単な構造で給電コネクタ
に電気を供給することができることになる。

【００１２】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載のマシニングセンタにおいて前記電動スピンドル専
用軸が前記メインスピンドルを固定する軸と一体に移動
するものである。このような構成により、電動スピンド
ル専用軸を用いて加工をする際に、Ｘ−Ｙ平面の制御を
メインスピンドルと電動スピンドル専用軸とのずれの分
だけ調整して移動させたり、電動スピンドル専用軸のＸ
Ｙ方向の位置をメインスピンドルの位置に移動させたり
すれば加工を適切に行うことができる。

【００１３】請求項１２に記載の発明は、蓄電池を内蔵
しこの蓄電池を充電するための充電用端子が外面に設け
られた電動スピンドル内蔵工具ユニットを交換可能に使
用するマシニングセンタであり、前記マシニングセンタ
のツールマガジンに前記充電用端子に係合する給電用端
子が設けられ、前記給電用端子は前記電動スピンドル内
蔵工具ユニットがツールマガジンに装着されると前記充
電用端子に係合するものである。このような構成によ
り、電動スピンドル内蔵工具ユニットは使用状態におい
て外部から給電を受ける必要がなくなるとともに、ツー
ルマガジンに装着されている間に電動スピンドル内蔵工
具ユニットを駆動する蓄電池が充電されることになる。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のマシニ
ングセンタに使用される、蓄電池を内蔵しこの蓄電池を
充電するための充電用端子が外面に設けられた電動スピ
ンドル内蔵工具ユニットである。請求項１４に記載の発
明は、請求項１３に記載の電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットを構成する工具ホルダであり、前記蓄電池と、前記
電動スピンドルを装着したときに前記電動スピンドルに
設けられるモータへ給電する端子と係合する、前記蓄電
池から給電を受ける蓄電池給電端子とを有する工具ホル
ダである。請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記
載の電動スピンドル内蔵工具ユニットを構成する工具ホ
ルダであり、前記蓄電池が内蔵された前記電動スピンド
ルを装着したときに前記電動スピンドル内の蓄電池へ充
電するための端子と係合する、前記充電用端子から給電
を受ける蓄電池充電端子を有する工具ホルダである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１に実施の形態１に係るコネクタ着
脱装置Ａを設けたマシニングセンタＣのメインスピンド
ル近傍を表す正面図を示す。このメインスピンドルには
電動スピンドル内蔵工具ユニットＣが装着されている。

【００１５】電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ１は工
具ホルダ２１に電動モータにより回転する電動スピンド
ル２２を挿入固定したものであり、電動スピンドル２２
の先端には工具２３が固定されている。また、工具ホル
ダ２１の側面には電動スピンドルのモータに電気を供給
するためのモータ用コネクタ２４が設けられている。モ
ータ用コネクタ２４は円筒形状の８ピンのメス型コネク
タであり内周面に雌ねじが形成されている。また、モー
タ用コネクタ２４の中心にはエアーを通すための穴が形
成されている。また、モータ用コネクタ２４には着脱自
在の合成樹脂製のカバー１２３が嵌め入れられている。
このカバー１２３は引き抜くことで取りはずすことがで
きるとともに、押し入れることで取り付けることができ
る。さらに、電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ１の後
端側にはメインスピンドルへの取り付け部２５が形成さ
れている。マシニングセンタＣは公知のものが使用され
ており、メインスピンドル３１に図示しないＡＴＣによ
り複数の工具ユニットが交換できるようになっている。
また、ここでは、Ｚ方向の動作はメインスピンドル３１
を固定する支持体３２の移動により行われ、ＸＹ方向の
動作は図示しない、工作物を固定するテーブルの移動に
より行われるものとする。

【００１６】コネクタ着脱装置Ａは、マシニングセンタ
Ｃに装着された電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ１の
モータ用コネクタ２４に対して、電力を供給する給電コ
ネクタ１１２の取り付け及び取り外しを行い、さらに、
モータ用コネクタ２４のカバー１２３の取り付け及び取
り外しを行うものである。図２はコネクタ着脱装置Ａの
内部構造を示す縦断面図である。コネクタ着脱装置Ａは
本体１０１に設けられる給電コネクタ着脱ユニット１１
０及びカバー着脱ユニット１２０により上記機能を実現
している。コネクタ着脱装置Ａは円筒状の本体１０１を
マシンングセンタＣのメインスピンドルを固定する支持
体３２に回動自在に固定されている。即ち、回転軸１０
２を固定する取り付け板１０３を前記支持体３２にボル
トにより固定し、この回転軸１０２に転がり軸受けユニ
ット１０４を介して本体１０１を形成する上面の板が固
定される。また、回転軸１０２に固定された歯車１０５
に本体１０１に固定されたモータ１０７の軸に固定され
た歯車１０６がかみ合わされており、モータ１０７を回
転させることで本体１０１を自在に回動させることがで
きるようになっている。

【００１７】給電コネクタ着脱ユニット１１０は、給電
コネクタ１１２、回動軸１１１、固定軸１１３、エアシ
リンダ１１７、回動軸歯車１１４、モータ１１６、モー
タ歯車１１５、給電ケーブル１１８により形成される。
給電コネクタ１１２はモータ用コネクタ２４に係合する
円筒状のオス型コネクタであり、モータ用コネクタの雌
ねじに係合する雄ねじが形成されている。なお、雄ねじ
部分が回転しても内部のコネクタ部分は回転しないよう
に雄ねじ部分は回動自在に支持されている。回動軸１１
１は中空のパイプ状であり給電コネクタ１１２の回動す
る雄ねじ部分を保持している。この回動軸１１１は給電
コネクタ１１２を保持するコネクタ保持手段を形成す
る。固定軸１１３は回動軸１１１がその回りに回動する
軸となるものでやはり中空のパイプ状になっている。回
動軸１１１は固定軸１１３の回りを回動するが前後動は
規制されている。なお、固定軸１１３と回動軸１１１の
間には回動を滑らかにするように軸受ブッシュが挿入さ
れている。エアシリンダ１１７は複動型で固定軸１１３
の後端にピストン軸を固定してあり固定軸１１３、回動
軸１１１を介して給電コネクタを前後動させる。回動軸
歯車１１４は回動軸１１１に固定され、固定軸１１３に
固定されるモータ１１６の軸に固定されたモータ歯車１
１５により回動軸１１１を回動させる。給電ケーブル１
１８は給電コネクタ１１２の各ピンに接続される導電線
とエアを供給するパイプが一体となったもので、給電コ
ネクタ１１２から中空の回動軸１１１および固定軸１１
３内部を通り固定軸１１３の下面に設けられる穴を抜け
てメインケーブル内へ通じる。この給電ケーブル１１８
を通じて給電コネクタ１１２に電力を供給するととも
に、空冷用のエアの供給が行われる。

【００１８】カバー着脱ユニット１２０は、保持軸１２
１、把持体１２２、エアシリンダ１２４により形成され
る。保持軸１２１は中空のパイプ状であり、後端を複動
型のエアシリンダ１２４のピストン軸に固定されて前後
動するようになっている。保持軸１２１の先端には把持
体１２２が設けられている。把持体１２２は４本の略Ｌ
字状の把持爪１２２ａを有し、カバー１２３を把持する
ようになっている。この把持体１２２には保持軸１２１
の先端部分から出没動するボタン１２２ｂが突出してお
り、把持爪１２２ａは間歇機構によりこのボタン１２２
ａが一回押されると閉じてカバー１２３を把持し、次に
押されると図示しないばねの力により開いてカバー１２
３を開放するようになっている。

【００１９】以上のような構成を有するコネクタ着脱装
置Ａを設けたマシニングセンタＣの動作について図３
（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。まず、電動スピンド
ル内蔵工具ユニットＢ１がメインスピンドルに装着され
る。この状態を図３（ａ）に示す。この状態では電動ス
ピンドル内蔵工具ユニットＢ１のモータ用コネクタ２４
ａにはカバー１２３が装着されている。次に、カバー着
脱ユニット１２０の保持軸１２１が電動スピンドル内蔵
工具ユニットＢ１側へ伸ばされ、把持体１２２のボタン
１２２ａがカバー１２３に押し当てられることで把持爪
１２２ａが閉じられて、カバー１２３が把持爪１２２ａ
に把持される。この状態を図３（ｂ）に示す。カバー１
２３が把持爪１２２ａに把持されると、保持軸１２１が
元に戻されてカバー１２３はモータ用コネクタ２４ａか
ら取りはずされ、図３（ｃ）のような状態となる。それ
から、コネクタ着脱装置Ａのモータ１０７により本体１
０１を反転させ、給電コネクタ１１２をモータ用コネク
タ２４ａの正面に位置付ける。この状態を図３（ｄ）示
す。この状態から、今度は給電コネクタ着脱ユニット１
１０の回動軸１１１、固定軸１１３が電動スピンドル内
蔵工具ユニットＢ１側へ伸ばされ、同時に回動軸１１１
が給電コネクタ１１２の雄ねじを締結する方向へ回され
る。これにより給電コネクタ１１２はモータ用コネクタ
２４ａに取り付けられて図３（ｅ）のような状態とな
る。そして、この状態のまま加工動作が行われる。

【００２０】加工動作が終了し、電動スピンドル内蔵工
具ユニットＢ１を交換する場合には図３（ｅ）から図３
（ａ）へと逆の動作が行われる。即ち、図３（ｅ）の状
態から給電コネクタが雄ねじを開放するように回される
とともに、回動軸１１１、固定軸１１３が元に戻されて
給電コネクタが取り外されて、図３（ｄ）の状態とな
る。さらに、先とは逆方向の反転動作により図３（ｃ）
に示すようにカバー１２３をモータ用コネクタ２４ａの
正面に位置づけて、さらに保持軸１２１が伸ばされカバ
ー１２３がモータ用コネクタ２４ａに装着され図３
（ｂ）の状態となる。この際、ボタン１２２ｂが押圧さ
れることで把持爪１２２ａが開き、カバー１２３の把持
が解かれる。最後に保持軸１２１が元に戻り図３（ａ）
の状態となる。その後、電動スピンドル内蔵工具ユニッ
トＢ１の交換が行われる。

【００２１】このような構成により本実施の形態に係る
コネクタ着脱装置を設けたマシニングセンタにおいては
給電コネクタ側がモータ用コネクタへ移動して取り付け
られ又取りはずされるので電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットのモータ用コネクタを側面に張り出させる必要がな
くなりツールマガジン等にも制約を与えることが少なく
なる。

【００２２】なお、上記実施の形態１においては電動ス
ピンドル内蔵工具ユニットをマシニングセンタＣのメイ
ンスピンドルに装着した後に給電コネクタ１１２をモー
タ用コネクタ２４ａに取り付け、また、取り外すように
したが、これは、メインスピンドルに装着されていない
ときに行うこともできる。例えば、ＡＴＣにおける工具
ユニットの交換時に給電コネクタの取り付け、取り外し
を行うようにしてもよい。図４にかかる動作をおこなう
コネクタ着脱装置Ａ２を示す。図４はＡＴＣのツールチ
ェンジャー３３の近傍を示しており、交換アーム３３ａ
の右側の工具ユニットがメインスピンドル側に位置し、
左側の工具ユニットがツールマガジン側に位置する。こ
の交換アームが上下動することにより工具ユニットのメ
インスピンドルおよびツールマガジンへの取り付け取り
外しが行われ、交換アームが回転することで工具ユニッ
トが入れ替わり工具ユニットの交換が行われる。コネク
タ着脱装置Ａ２はロボットアームにより構成され、それ
ぞれにサーボモータにより回動する３つの関節１５２
と、給電コネクタ１６０を２本の爪で把持する、アクチ
ュエータを内蔵する把持部１５１と、各関節および把持
部をつなぐアーム１５３より構成される。なお、把持部
１５１が給電コネクタ１６０を保持する保持手段を構成
し、関節１５２とアーム１５３がコネクタ移動手段を構
成する。また、給電コネクタ１６０はここではねじ固定
ではなく嵌め合いにより摩擦係合することで固定される
ようになっている。また、給電コネクタ１６０には給電
ケーブル１６１が接合されている。

【００２３】このような構成のコネクタ着脱装置Ａ２の
動作を簡単に説明する。なお、ここでは電動スピンドル
内蔵工具ユニットＢ１のモータ用コネクタ２４ｂにはカ
バーは設けられておらず、また、給電コネクタ１６０が
嵌る形状の穴が形成されているものとする。まず、電動
スピンドル内蔵工具ユニットＢ１をメインスピンドルに
装着する際には、図４に示すような状態からコネクタ着
脱装置Ａ２を動かして給電コネクタ１６０を電動スピン
ドル内蔵工具ユニットＢ１のモータ用コネクタ２４ｂに
嵌めいれ、把持部１５１の把持を解く。そして、この状
態で電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ１をメインスピ
ンドルに装着して作業を行う。次に、工具ユニットを交
換する際には、ツールチェンジャー３３に給電コネクタ
１６０が取り付けられた電動スピンドル内蔵工具ユニッ
トＢ１がセットされた時点で、コネクタ着脱装置Ａ２を
動かして、把持部１５１で給電コネクタ１６０を把持し
て引き抜くことで給電コネクタ１６０を取り外し、下方
へ給電コネクタ１６０を移動させる。その後、ツールチ
ェンジャー３３の交換アーム３３ａを回転させて電動ス
ピンドル内蔵工具ユニットＢ１をツールマガジンに収納
する。

【００２４】なお、上記実施の形態１においてはコネク
タ着脱装置Ａがメインスピンドルと一体になって動くよ
うにしているが、図４に示すように給電コネクタおよび
給電ケーブルがコネクタ着脱装置から離脱できるように
しておけば、コネクタ着脱装置はマシニングセンタの本
体のいずれか適当な場所に固定するようにすることがで
きる。

【００２５】（実施の形態２）本実施の形態は、メイン
スピンドルを通じて電動スピンドル内蔵工具ユニットに
電力を供給することで、電動スピンドル内蔵工具ユニッ
トからコネクタを側面から張り出させないようにするも
のである。図５にモータ用コネクタ２４ｃをメインスピ
ンドルとの結合部に設けた電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットＢ２の上端部分を表す斜視図を示す。即ち、この電
動スピンドル内蔵工具ユニットＢ２はマシニングセンタ
との結合部の一部であるメインスピンドルに接するフラ
ンジ部の上面にモータに接続された８つの端子２４ｃ1
を突出させることでモータ用コネクタ２４ｃを形成して
いる。なお、ツールマガジンにはこのモータ用コネクタ
の端子２４ｃ１を逃がす穴が形成されているものとす
る。

【００２６】図６にメインスピンドルの一部破断した正
面図を示す。なお、この図は工具ユニットを保持するた
めのクランプ等は省略している。メインスピンドル３１
の工具ユニットの結合部のフランジ上面と接するツール
ソケットの先端面には、前記モータ用コネクタ２４ｃが
係合できるような給電コネクタ２１０が設けてある。給
電コネクタ２１０の各ピンはメインスピンドル３２の回
転軸３２ａの内面に沿って長手方向に形成される互いに
絶縁された導電箔２２０に電気的に接続される。導電箔
２２０のそれぞれはメインスピンドルの回転軸３２ａの
表面を周回するように設けられるリング状の導電体によ
り形成される互いに絶縁されたスピンドル側導電部２３
０に一対一に電気的に接続される。さらに、このスピン
ドル側導電部２３０を取り囲むように本体側、即ちメイ
ンスピンドル３２の回転軸３２ａを支持する支持軸３２
ｂに固定された本体側導電部２４０が形成されている。
本体側導電部２４０は円筒状で内面がメインスピンドル
３２の回転軸３２ａの外表面をシールするように接して
いる。そして、各スピンドル側導電部２３０に接するよ
うに銅製の薄板ブラシ２４０ａが設けられている。そし
て、本体側導電部２４０には所定の電力が外部から供給
されるようになっている。

【００２７】このような構成により、電動スピンドル内
蔵工具ユニットＢ２がメインスピンドル３２に装着され
た状態において、メインスピンドルの回転位置に拘束さ
れることなく電流が電動スピンドルへと供給されること
になる。そして、電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ２
にはメインスピンドル３２との結合部にモータ用コネク
タが形成され側面側にはモータ用コネクタを形成する必
要をなくすことができる。なお、実施の形態２において
は、本体側導電部２４０は常にスピンドル側導電部２３
０と接するようにしているが、図７に示すように本体側
導電部２４１をスピンドル側導電部２３０に対して接
触、非接触のいずれの状態にも可能として、メインスピ
ンドルが回転しているときには非接触状態とし、メイン
スピンドルが回転していないとき、即ち電動スピンドル
内蔵工具ユニットＢ２がメインスピンドルに装着されて
いるときに接触状態とするようにしてもよい。このよう
にすることで電動スピンドル内蔵工具ユニットを使用す
る場合はメインスピンドルは回転していないので通電は
確保でき、ブラシ等の接触時の回転による磨耗を防ぐこ
とが可能となる。

【００２８】（実施の形態３）本実施の形態は、メイン
スピンドルに並列に電動スピンドル内蔵工具ユニット用
の専用軸を設けたものである。図８にマシニングセンタ
Ｃに電動スピンドル専用軸３００を設けた状態を示す一
部破断したメインスピンドル近傍の正面図を示す。な
お、この図も工具ユニッを保持するためのクランプ等は
省略している。電動スピンドル専用軸３００には実施の
形態２で用いた電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ２が
使用できる。電動スピンドル専用軸３００は本来のメイ
ンスピンドル３２と同じ形状のツールソケット３１０を
有しており、このツールソケット３１０の電動スピンド
ル内蔵工具ユニットＢ２の結合部のフランジ上面と接す
る先端面には、電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ２の
モータ用コネクタ２４ｃが係合できるような給電コネク
タ３２０が設けてある。この給電コネクタ３２０の各ピ
ンは本体側から所定の電力が供給されるようになってい
る。また、メインスピンドル３２と電動スピンドル専用
軸３００は位置を入れ替えることができるように水平方
向に平行移動するようになっており、電動スピンドル内
蔵工具ユニットＢ２を使用する場合には、電動スピンド
ル専用軸３００が本来のメインスピンドルの位置にくる
ようになっている。

【００２９】このような構成により実施の形態３に係る
マシングセンタでは簡易な機構によりマシニングセンタ
の結合部にモータ用コネクタを設けた電動スピンドル内
蔵工具ユニットＢ２を交換可能に使用することができる
ことになる。なお、本実施の形態では電動スピンドル内
蔵工具ユニットを使用する場合には電動スピンドル専用
軸をメインスピンドルの位置にくるようにしているが、
位置関係はそのままにして、ＸＹテーブルの制御を電動
スピンドル専用軸とメインスピンドルの位置のずれ分だ
けずらすことで調整することも可能である。

【００３０】（実施の形態４）本実施の形態では、電動
スピンドル内蔵工具ユニットを充電式としてマシニング
センタのツールマガジンに充電器を設けたものである。
図９に充電式の電動スピンドル内蔵工具ユニットＢ３の
基端側の断面図を示す。この電動スピンドル内蔵工具ユ
ニットＢ３は、電動スピンドル２２ｂ内に蓄電池２２ｂ
1が設けてあり、この蓄電池からの電力により電動スピ
ンドルのモータが駆動するようになっている。そして、
メインスピンドルとの結合部、詳細にはメインスピンド
ルと接するフランジ部の上面に充電器から蓄電池へ電気
を供給するための充電用端子２６、２６が表出してい
る。また、この電動スピンドル２２ｂは充電器からの給
電を監視しており、給電がある場合にはモータの回動を
止め、給電がなくなるとモータが回転するようになって
いる。なお、モータの回転の制御は外部から電波により
行うようすることも可能である。

【００３１】図１０はツールマガジン３６の一部破断し
た工具ユニットの結合部分近傍を示す正面図である。な
お、この図においても工具ユニットを固定するクランプ
等は省略している。ツールマガジン３６の工具ユニット
の結合部のフランジ上面と接するツールソケットの先端
面には、前記充電用端子２６、２６に接するような給電
用端子３８ｂ、３８ｂが設けてある。そして、この給電
用端子３８ｂ、３８ｂは充電器３８ａと電気的に接続さ
れている。さらに、充電器３８ａは外部から電力の供給
うけている。充電器３８ａに電力を供給する導電線はツ
ールマガジンの回転により回転するので、図示しないロ
ータリーコネクタを途中に接合させてねじれが生じない
ようになっている。なお、導電線のねじれ生じさせない
ようにツールマガジンを同じ方向に１回転以上させない
ようにしてもよい。このような構成により本実施の形態
では、電動スピンドル内蔵工具ユニットを使用時におい
て通電させる必要をなくすことができ、また、電動スピ
ンドル内蔵工具ユニットがツールマガジンに装着されて
いるときに充電するようにしているので工具の交換を適
宜振り分けるようにプログラムすることにより効率よく
充電を行うことができる。

【００３２】なお、上記実施の形態では電動スピンドル
２２は工具ホルダ２１と一体に形成されているが、電動
スピンドルと蓄電池を分離して電動スピンドルを交換で
きるようにもできる。具体例を図１１（ａ）に示す。図
１１(ａ)では蓄電池２２ｄ１は工具ホルダ２１ｄ内に保
持されるとともに、蓄電池２２ｄ1には蓄電池から給電
を行うための蓄電池給電端子２２ｄ4が形成されてい
る。そして、電動スピンドル２２ｄ側には、電動スピン
ドル２２ｄを工具ホルダ２１ｄに装着したときに蓄電池
給電端子２２ｄ4に係合する、モータ２２ｄ2に給電する
ための端子２２ｄ3が設けられている。これにより、電
動スピンドル２２ｄを工具ホルダ２１ｄに装着すること
で電動スピンドル２２ｄのモータ２２ｄ2と蓄電池２２
ｄ1とが電気的に接続されることになる。なお、蓄電池
が内蔵された電動スピンドル２２が工具ホルダに対して
交換可能になっていてもよい。具体例を図１１（ｂ）に
示す。図１１（ｂ）では工具ホルダ２１ｃに充電用端子
２６から給電を受ける蓄電池充電端子２２ｃ4が設けら
れている。そして、電動スピンドル２２ｃ側にはこの蓄
電池充電端子２２ｃに係合する、モータ２２c2に接続さ
れる蓄電池２２ｃ１に充電するための端子２２ｃ3が設
けられている。これにより、電動スピンドル２２ｃを工
具ホルダ２１ｃに装着することで電動スピンドル２２ｃ
内の蓄電池２２ｃ1が充電用端子２６と電気的に接続さ
れることになる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から本発明は次のような効果
を奏する。請求項１に記載の発明は、電動スピンドル内
蔵工具ユニットのモータ用コネクタに対して給電コネク
タが移動して取り付けられ、また、取り外されるので、
電動スピンドル内蔵工具ユニット側のモータ用コネクタ
は側面に表出していれば足り、大きく側面に張り出さず
に済む。請求項２に記載の発明は、電動スピンドル内蔵
工具ユニットがマシニングセンタのメインスピンドルの
ツールホルダに保持された状態で給電コネクタの着脱が
行われることになるので、コネクタ着脱装置をメインス
ピンドルの支持体に設ければ給電コネクタを保持手段に
より保持した状態のまま加工動作を行うことが可能にな
る。

【００３４】請求項３に記載の発明は、給電コネクタに
モータ用コネクタが取り付けられていない状態において
前記カバーを給電コネクタに装着し、また、モータ用コ
ネクタを装着する際には前記カバーを取り外すようにで
きるので、モータ用コネクタに加工した切子や塵が入る
ことを防ぎ、ショート等の故障を低減させることができ
る。請求項４に記載の発明は請求項１から３のいずれか
１項に記載のコネクタ着脱装置を有するマシニングセン
タであり、上記の効果を有する。請求項５に記載の発明
は、請求項４に記載のマシニングセンタに使用される側
面にモータ用コネクタを有する電動スピンドル内蔵工具
ユニットであり、この電動スピンドル内蔵工具ユニット
を使用することで請求項４に記載のマシングセンタにお
いて電動スピンドル内蔵工具ユニットを用いた加工が行
えるとともに、モータ用コネクタが大きく側面に張り出
さない。

【００３５】請求項６に記載の発明は、少なくともメイ
ンスピンドルの回転が停止しているときに、本体側導電
部からスピンドル側導電部、給電コネクタを介してモー
タ用コネクタに電気を供給できる状態となり、電動スピ
ンドル内蔵工具ユニットのモータ用コネクタがメインス
ピンドルとの結合部に形成される結果、側面に大きく張
り出すモータ用コネクタをなくすることができる。請求
項７に記載の発明は、メインスピンドルが回動しても常
にモータ用コネクタに電気を供給できる状態となるの
で、メインスピンドルを回転させながらさらに電動スピ
ンドル内蔵工具ユニットを回転させて加工を行うことが
可能になる。請求項８に記載の発明は、メインスピンド
ルが回転しているときは本体側導電部とスピンドル側導
電部は非接触の状態に保たれることになるので、接触部
分が摩擦等により磨耗することを防ぐことができる。請
求項９に記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項
に記載のマシニングセンタに使用されるマシニングセン
タとの結合部にモータ用コネクタを有する電動スピンド
ル内蔵工具ユニットであり、この電動スピンドル内蔵工
具ユニットを使用することで請求項６から８のいずれか
１項に記載のマシングセンタにおいて電動スピンドル内
蔵工具ユニットを用いた加工が行えるとともに、モータ
用コネクタを側面に設ける必要をなくすことができる。

【００３６】請求項１０に記載の発明は、電動スピンド
ル専用軸を設けることにより簡単な構造で給電コネクタ
に電気を供給することができることになり、同時に、電
動スピンドル内蔵工具ユニットの側面にモータ用コネク
タを設ける必要をなくすことができる。請求項１１に記
載の発明は、電動スピンドル専用軸を用いて加工をする
際に、Ｘ−Ｙ平面の制御をメインスピンドルと電動スピ
ンドル専用軸とのずれを分だけ調整して移動させたり、
電動スピンドル専用軸のＸＹ方向の位置をメインスピン
ドルの位置に移動させたりすれば通常通りの加工となる
ので、制御プログラムに簡単な変更を加えるだけで適切
な加工ができることになる。

【００３７】請求項１２に記載の発明は、電動スピンド
ル内蔵工具ユニットが使用状態において外部から給電を
受ける必要がなくなるとともに、ツールマガジンに装着
されている間に電動スピンドル内蔵工具ユニットを駆動
する蓄電池が充電されることになるので、電動スピンド
ル内蔵工具ユニットにモータ用コネクタを設ける必要が
なくなり、使用に際しては通常の工具ユニットと同様に
扱うことが可能になる。請求項１３に記載の発明は、請
求項１２に記載のマシニングセンタに使用される蓄電池
を内蔵し、この蓄電池を充電するための充電用コネクタ
が外面に設けられた電動スピンドル内蔵工具ユニットで
あり、この電動スピンドル内蔵工具ユニットを使用する
ことで請求項１２に記載のマシングセンタにおいて電動
スピンドル内蔵工具ユニットを用いた加工が行えるとと
もに、モータ用コネクタを不用にすることができる。

【００３８】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の電動スピンドル内蔵工具ユニットを構成する工具
ホルダであり、蓄電池と、前記電動スピンドルを装着し
たときに前記電動スピンドルに設けられるモータ用へ給
電する端子と係合する、前記蓄電池から給電を受ける蓄
電池給電端子とを有しているので、電動スピンドルを装
着することで請求項１３に記載の電動スピンドル内蔵工
具ユニットを得ることができる。請求項１５に記載の発
明は、請求項１３に記載の電動スピンドル内蔵工具ユニ
ットを構成する工具ホルダであり、前記蓄電池が内蔵さ
れた前記電動スピンドルを装着したときに前記電動スピ
ンドル内の蓄電池へ充電するための端子と係合する、前
記充電用端子から給電を受ける蓄電池充電端子を有して
いるので、蓄電池が内蔵された前記電動スピンドルを装
着することで請求項１３に記載の電動スピンドル内蔵工
具ユニットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るコネクタ着脱装置を設けた
マシニングセンタのメインスピンドル近傍を示す正面図
である。

【図２】コネクタ着脱装置の内部構造を示す縦断面図で
ある。

【図３】（ａ）〜（ｅ）ともコネクタ着脱装置の動作を
示す図である。

【図４】コネクタ着脱装置の他の例を設けたマシングセ
ンタのＡＴＣのツールチェンジャーの近傍を示す正面図
である。

【図５】モータ用コネクタをメインスピンドルとの結合
部に設けた電動スピンドル内蔵工具ユニットの上端部分
を示す斜視図である。

【図６】実施の形態２に係るメインスピンドルの一部破
断した正面図である。

【図７】実施の形態２に係るメインスピンドルの他の例
を示す正面図である。

【図８】実施の形態３に係るマシニングセンタに電動ス
ピンドル専用軸を設けた状態を示す一部破断したメイン
スピンドル近傍の正面図である。

【図９】実施の形態４に係る充電式の電動スピンドル内
蔵工具ユニットの基端側の断面図である。

【図１０】実施の形態４に係るツールマガジンの一部破
断した工具ユニットの結合部分近傍を示す正面図であ
る。

【図１１】（ａ））（ｂ）とも実施の形態４に係る電動
スピンドル内蔵工具ユニットの構成例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ、Ａ２ コネクタ着脱装置 Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ 電動スピンドル内蔵工具ユニット Ｃ マシニングセンタ ２２、２２ｂ 電動スピンドル ２２ｂ１ 蓄電池 ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ モータ用コネクタ ２５ 結合部 ２６ 充電用端子 ３１、３１ａ メインスピンドルの回転軸 ３２、３２ｂ メインスピンドルの支持体 ３１ｂ、３１０ ツールソケット ３６ ツールマガジン ３８ｂ 給電用端子 １１２、１６０、２１０、３２０ 給電コネクタ １１１ 回動軸 １１７、１２４ エアシリンダ １２１ 保持軸 １２２ 把持体 １２３ カバー １１８ 給電ケーブル ２２０ 導電箔 ２３０ スピンドル側導電部 ２４０、２４１ 本体側導電部 ３００ 電動スピンドル専用軸

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面にモータ用コネクタを有する電動ス
   ピンドル内蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニ
   ングセンタに設けられるコネクタ着脱装置であって、 前記モータ用コネクタに係合し給電する給電コネクタを
   保持するコネクタ保持手段と、 前記コネクタ保持手段に保持された前記給電コネクタが
   前記マシニングセンタ内に保持される前記電動スピンド
   ル内蔵工具ユニットの前記モータ用コネクタに対して取
   り付けおよび取り外しのいずれの状態にもなるように前
   記保持手段を移動させるコネクタ移動手段と、 を有するコネクタ着脱装置。
2. 【請求項２】 前記コネクタ保持手段は、前記マシニン
   グセンタのメインスピンドルのツールホルダに保持され
   た状態の前記電動スピンドル内蔵工具ユニットの前記モ
   ータ用コネクタに対して取り付けおよび取り外しのいず
   れの状態にもなるように前記保持手段を移動させる請求
   項１に記載のコネクタ着脱装置。
3. 【請求項３】 前記電動スピンドル内蔵工具ユニットに
   は前記モータ用コネクタを覆うカバーが着脱可能に設け
   られるものであって、前記コネクタ着脱装置は、さら
   に、 前記カバーを保持するカバー保持手段と、 前記カバーが前記モータ用コネクタに対して取り付けお
   よび取り外しのいずれの状態にもなるように前記カバー
   保持手段を移動させるカバー移動手段を有する請求項１
   又は２に記載のコネクタ着脱装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   コネクタ着脱装置を有するマシニングセンタ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のマシニングセンタに使
   用される側面にモータ用コネクタを有する電動スピンド
   ル内蔵工具ユニット。
6. 【請求項６】 マシニングセンタとの結合部にモータ用
   コネクタを有する電動スピンドル内蔵工具ユニットを交
   換可能に使用するマシニングセンタであって、 メインスピンドルのツールソケットに設けられる前記モ
   ータ用コネクタに係合し給電する給電コネクタと、 前記給電コネクタの端子と接続され前記メインスピンド
   ルの回転軸の表面に形成される、少なくとも２以上の前
   記端子ごとに設けられる互いに絶縁された導電体よりな
   るスピンドル側導電部と、 少なくとも前記メインスピンドルの回転が停止している
   ときに、前記スピンドル側導電部に接触する前記スピン
   ドル側導電部ごとに設けられる互いに絶縁された導電体
   よりなり本体側に形成される本外側導電部とを有するマ
   シニングセンタ。
7. 【請求項７】 前記本体側導電部は前記スピンドル側導
   電部と摺動可能に接触している請求項６に記載のマシニ
   ングセンタ。
8. 【請求項８】 前記本体側導電部は前記スピンドル側導
   電部に接触と非接触の状態に切り替え可能に保持される
   とともに、前記メインスピンドルが回転しているときは
   前記スピンドル側導電部と非接触の状態に保持され、前
   記メインスピンドルに前記電動スピンドル内蔵工具ユニ
   ットが装着されているときは前記スピンドル側導電部と
   接触の状態に保持される請求項６に記載のマシニングセ
   ンタ。
9. 【請求項９】 請求項６から８のいずれか１項に記載の
   マシニングセンタに使用されるマシニングセンタとの結
   合部にモータ用コネクタを有する電動スピンドル内蔵工
   具ユニット。
10. 【請求項１０】 マシニングセンタとの結合部にモータ
    用コネクタを有する電動スピンドル内蔵工具ユニットを
    交換可能に使用するマシニングセンタであって、 ツールソケットに前記モータ用コネクタに係合し給電す
    る給電コネクタを設けた、マシングセンタのメインスピ
    ンドルに平行に設けられる電動スピンドル専用軸を有す
    るマシニングセンタ。
11. 【請求項１１】 前記電動スピンドル専用軸は前記メイ
    ンスピンドルを固定する軸と一体に移動する請求項１０
    に記載のマシニングセンタ。
12. 【請求項１２】 蓄電池を内蔵しこの蓄電池を充電する
    ための充電用端子が外面に設けられた電動スピンドル内
    蔵工具ユニットを交換可能に使用するマシニングセンタ
    であって、 前記マシニングセンタのツールマガジンに前記充電用端
    子に係合する給電用端子が設けられ、前記給電用端子は
    前記電動スピンドル内蔵工具ユニットがツールマガジン
    に装着されると前記充電用端子に係合するマシニングセ
    ンタ。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のマシニングセンタ
    に使用される、蓄電池を内蔵しこの蓄電池を充電するた
    めの充電用端子が外面に設けられた電動スピンドル内蔵
    工具ユニット。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の電動スピンドル内
    蔵工具ユニットを構成する工具ホルダであって、 前記蓄電池と、 前記電動スピンドルを装着したときに前記電動スピンド
    ルに設けられるモータへ給電する端子と係合する、前記
    蓄電池から給電を受ける蓄電池給電端子とを有する工具
    ホルダ。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の電動スピンドル内
    蔵工具ユニットを構成する工具ホルダであって、 前記蓄電池が内蔵された前記電動スピンドルを装着した
    ときに前記電動スピンドル内の蓄電池へ充電するための
    端子と係合する、前記充電用端子から給電を受ける蓄電
    池充電端子を有する工具ホルダ。