JP2003181735A - 主軸装置 - Google Patents

主軸装置

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JP2003181735A
JP2003181735A JP2001386454A JP2001386454A JP2003181735A JP 2003181735 A JP2003181735 A JP 2003181735A JP 2001386454 A JP2001386454 A JP 2001386454A JP 2001386454 A JP2001386454 A JP 2001386454A JP 2003181735 A JP2003181735 A JP 2003181735A
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春機 溝口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な機構を必要とせず、長期間の使用によ
って機能低下を来さない主軸装置を提供する。 【解決手段】 工作機械の主軸に工具ホルダーをテーパ
ー嵌合する工具の装着機構において、主軸105の端面
と工具ホルダー207の端面とをギャップGを有する凹
・凸でもって互いに嵌め合わせ、主軸105の駆動によ
り、上記凹・凸の回転力伝達面が当接したとき上記テー
パー嵌合を完成させることを特徴とし、上記凸・凹間の
ギャップGに相当する位相角+αと主軸105の初動回
転角とを比較減算してゼロになったとき上記テーパー嵌
合を完成させるもの、または、上記凹・凸の回転力伝達
面が当接することにより自動工具交換装置のアームに発
生する応力を検出し、この検出信号により上記テーパー
嵌合を完成させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動工具交換装
置とマシニングセンター機能を備えた工作機械の主軸に
取付けられる工具の、被加工物の中心軸に対する角位相
を常に一定になし得る主軸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動工具交換装置とマシニングセンター
機能を備えた工作機械において、主軸に取付けられた工
具が回転して被加工物を切削するときは、主軸に取付け
られる工具と被加工物の中心軸との間に位相のばらつき
があってもビビリが発生したり切削精度、能率、工具の
寿命などに大きな影響を及ぼさないが、被加工物が回転
する「旋削加工」の場合には位相のばらつきが発生する
と切削角が変化して、ビビリが発生したり切削精度、機
械・工具の寿命などに悪影響を与える。特に、旋削加工
において被加工物の直径が小さくなればなるほどその影
響が大きくなる。
【0003】こうしたことから、主軸に取り付けられる
工具と旋削される被加工物の中心軸との間に角位相のば
らつきが生じないようにする提案として実願昭59−3
1644号(実公平3−18107号)および特願平8
−182289号(特開平9−131636号)があ
る。
【0004】前者は「主軸の先端に工具がテーパー嵌合
するとともに、主軸に設けたキーと、工具に設けたキー
溝とが係合することにより回転方向に位置決めされるよ
うにした回転工具用位置決め装置において、上記キーの
回転方向後側面に、キー溝の側面に付勢当接するプラン
ジャーを突出方向に付勢して設けたことを特徴とする」
ものである。
【0005】後者は「隣接する2つの工具部分の間の連
結個所であって、第1の部分が回し金(キー)を備え、
第2の部分が回し金を収容する溝(キー溝)を有する連
結個所において、第1の部分と第2の部分との間で所定
の回転角度位置を強制的に生じるための装置を備えてい
ることを特徴とする」ものであって、上記「装置が弾性
的な要素によって生じる調節力によって付勢可能な調節
体を備え、この調節体が回し金およびまたは第2の部分
(キー溝)を調節力で付勢し、この調節力が所定の回転
角度位置を生じるために、第1の部分(キー)と第2の
部分(キー溝)との間で相対回転運動を生じることを特
徴とする」ものである。
【0006】上記二つの提案によって、工具と被工作物
の中心軸との間の角位相を常に固定することができ、そ
の結果良好な旋削加工を行えるようになった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者で
は、プランジャーやエアーノズルを設ける必要があって
複雑な機構となりコスト低減の観点から問題があり、後
者は「回転角度位置を強制的に生じさせる装置」が弾性
体であるため、長期間使用していると弾撥力が変化し機
能が低下する。
【0008】また、工具ホルダーが工具交換装置により
主軸に装入されるとき、弾性的要素によって工具の位相
が修正されるが、工具交換装置に工具ホルダーが把持
(固定)されている状態では工具ホルダーを回転させる
ことは困難である。
【0009】また、上記弾性体がエラストマーの場合、
切削油に晒される環境であるから機能低下が顕著にな
る。
【0010】上記従来技術に鑑みこの発明は、工具を工
作機械の主軸に取り付けるために、複雑な機構を必要と
せず、長期間の使用によっても機能低下を来さない主軸
装置を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、自動工具交換装置を装備した工作機械の
主軸に、工具ホルダーをテーパー嵌合する工具の装着機
構において、主軸の端面と、この端面に対応する工具ホ
ルダーの端面とを凸と凹でもって互いにギャップを開け
て嵌め合わせ、主軸の駆動により、上記凸と凹の回転力
伝達面が当接した時点で上記テーパー嵌合を完成させる
ことを特徴とするもので、上記凸と凹間のギャップに相
当する位相角か、それより僅かに大きい位相角と、主軸
の初動回転角とを比較減算してゼロになったとき、上記
テーパー嵌合を完成させるもの、または、上記凸と凹の
回転力伝達面が当接することにより自動工具交換装置の
アームに発生する応力を検出し、この検出信号により上
記テーパー嵌合を完成させるものである。
【0012】上記の如く構成するこの発明によれば複雑
な機構を要せず、また、長期間の使用によっても機能の
低下を来すことなく、工具と被加工物との位置関係を正
しく維持することができ、ビビリが発生せず、精度良
く、良好な切削加工を保証することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次にこの発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図1は、この発明に係る主軸装
置を備えた工作機械の主軸部分の断面図で、図2は、図
1のA−A矢視図である。マシニングセンター機能を備
えた工作機械の主軸ヘッドHは駆動部10と工具装着部
20と制御部30とからなっている。
【0014】駆動部10は、主軸ヘッドHにフランジ1
01を介して取付けられたモーターケース102にステ
ータ103が嵌装され、その内側にロータ104が回転
可能に装入され、ロータ104の中心を主軸105が固
定的に貫通し、主軸105は前部ベアリング106と後
部ベアリング107により回転可能に支承されている。
【0015】上記後部ベアリング107は、モーターケ
ース102の後端に段部108でもって嵌め込まれたベ
アリングケース109に納まり、前部ベアリング106
は、モーターケース102の前端に段部110でもって
嵌め込まれたベアリングケース111に納まって、工具
装着部20のベアリングと共用になっている。
【0016】工具装着部20は、主軸105の中心を貫
通し、先端にプルクランプ201を設けたドローバー2
02と、該ドローバー202と主軸105との間に装入
された多数の皿バネ203と、皿バネ203の弾撥力を
受ける受圧盤204とからなり、ベアリング106の前
端からベアリングケース111の外周にかけてベアリン
グケースカバー112が被り、ベアリングケースカバー
112の前端には前カバー113が宛がわれている。
【0017】制御部30は、主軸105の後端に空洞を
形成して覆う後カバー114と、この後カバー114内
に設けたロータリーエンコーダー301と、主軸105
の後端に設けた磁気リング302と、後カバー114と
一体の制御回路303とからなっている。
【0018】ここで、この発明に係る主軸装置の第一実
施形態について説明する。
【0019】テーパー孔205を設けた主軸105の前
端面に駆動凸片206(キー)が軸心を通り抜けるよう
に二個埋め込まれ、上記テーパー孔205に嵌まる工具
ホルダー207のフランジ208面(主軸の前端面と向
き合う面)には、前記駆動凸片206を所定のギャップ
Gでもって受容する従動溝209(キー溝)が設けられ
互いに嵌まり合うようになっている(図2参照)。な
お、上記キー206とキー溝209に替えてピンとピン
孔とすることができる。
【0020】主軸105の後端に設けられた磁気リング
302に向き合うように取付けられたロータリーエンコ
ーダー301は、主軸105の回転角を細かく読み取れ
るようになっており、その出力は制御回路303に入力
される。
【0021】一方上記制御回路303には、上記駆動凸
片206(キー)と従動凹溝209(キー溝)とのギャ
ップGに相当する位相角より僅かに大きい数値を予め記
憶させておき、主軸105の始動による上記ロータリー
エンコーダー301の出力と比較減算してゼロになった
ときに制御回路303からドローバー202を引き込む
指令が発信されるようになっている。なお、このとき交
換される工具ホルダー207は、図3に示す自動工具交
換装置40のアーム401に回転しないように保持され
ているので、駆動凸片206(キー)と従動凹溝209
(キー溝)の回転力伝達面がしっかり当接する。
【0022】上記指令が発信されると積層された皿バネ
203は、ドローバー202の受圧盤204を後方に押
し、ドローバー202の前端のプルクランプ201は工
具ホルダー207後端のプルスタッド210をボール2
11を介して引き込み、主軸105のテーパー孔205
と工具ホルダー207のテーパーシャンク212が常に
一定の位相角をもって嵌まり合い固定される。
【0023】上記実施形態の作用を纏めたフロー図を図
4に示す。
【0024】次に、この発明の第二実施形態について説
明する。この実施形態ではロータリーエンコーダーと記
憶回路を必要とせず、自動工具交換装置40のアーム4
01部分に図示しないトルクメーターまたはロードセル
を組み込んである。
【0025】この構成によれば、主軸105が始動して
上記駆動凸片406(キー)と従動凹溝209(キー
溝)の回転力伝達面が当接すると自動工具交換装置40
のアーム401部に負荷(応力)が発生し、上記トルク
メーターまたはロードセルが出力する。
【0026】上記トルクメーターあるいはロードセルの
出力が制御回路303に伝達されると引き込み指令がだ
されて積層された皿バネ203は、ドローバー202の
受圧盤204を後方に押し、ドローバー202の前端の
プルクランプ201は工具ホルダー207後端のプルス
タッド210をボール211を介して引き込み、主軸1
05のテーパー孔205と工具ホルダー207のテーパ
ーシャンク212が常に一定の位相角をもって嵌まり合
い固定される。
【0027】上記実施形態の作用を纏めたフロー図を図
5に示す。
【0028】次に図3を参照しながら、この発明を自動
工具交換装置を装備した工作機械にあてはめて説明す
る。
【0029】工具ホルダー207は、自動工具交換装置
40のアーム401に保持されて主軸ヘッドHに搬送さ
れ、テーパーシャンク212が主軸105のテーパー孔
205に装入され、主軸105の前端の駆動凸片206
(キー)が工具ホルダー207のフランジ208面の従
動凹溝209(キー溝)に緩く嵌まった状態となり、主
軸105が始動し、駆動凸片206(キー)と従動凹溝
209(キー溝)の回転力伝達面が当接する。
【0030】ここで、第一実施形態では、ロータリーエ
ンコーダー301は主軸105の回転角を出力し、制御
回路303に予め記憶させた駆動凸片206(キー)と
従動凹溝209(キー溝)とのギャップGの位相角のデ
ーターとを比較減算してゼロになるとドローバー202
の引き込み指令が発信されて工具ホルダー207は主軸
105に装着される。
【0031】第二実施形態では、自動工具交換装置40
のアーム401に負荷(応力)が現れ、これにより図示
しないトルクメーターまたはロードセルが出力して制御
回路303がドローバー202の引き込み指令を発信し
工具ホルダー207は主軸105に装着される。
【0032】工具ホルダー207が主軸105に装着さ
れると、主軸ヘッドHは掴持手段402に取付けられ回
転する被加工物Wに向かって移動し旋削が開始される。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、主軸の端面に埋め込まれた駆動凸片と工具ホルダー
のフランジ面に設けた従動溝が所定のギャップをもって
嵌まり合い、その後、上記ギャップを打ち消して工具ホ
ルダーのテーパーシャンクが主軸のテーパー孔に嵌合さ
れるので、主軸に取付けられた工具ホルダーの角位相が
常に一定となって被加工物への工具のすくい角など、切
削角が正常に保たれ、ビビリが生ずることなく良好な旋
削作業を実施することができる。
【0034】また、従来技術に比してシンプルな機構と
なり、また、エラストマーなどが用いられてないので長
期間の使用にも耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を採用した自動工具交換装置装備の工
作機械主軸ヘッド部の断面図
【図2】図1のA−A矢視図
【図3】自動工具交換装置装備の工作機械の正面図
【図4】第1実施形態の作用を示すフローチャート
【図5】第2実施形態の作用を示すフローチャート
【符号の説明】
10 駆動部 101 フランジ 102 モーターケース 103 ステータ 104 ロータ 105 主軸 106 前部ベアリング 107 後部ベアリング 108 段部(後部ベアリングの) 109 ベアリングケース 110 段部(前部ベアリングの) 111 ベアリングケース 112 ベアリングケースカバー 113 前カバー 114 後カバー 20 工具装着部 201 プルクランプ 202 ドローバー 203 皿バネ 204 受圧盤 205 テーパー孔 206 駆動凸片(キー) 207 工具ホルダー 208 フランジ(工具ホルダーの) 209 従動凹溝(キー溝) 210 プルスタッド 211 ボール 212 テーパーシャンク 30 制御部 301 ロータリーエンコーダー 302 磁気リング 303 制御回路 40 自動工具交換装置 401 アーム 402 掴持手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動工具交換装置を装備した工作機械の
    主軸に、工具ホルダーをテーパー嵌合する工具の装着機
    構において、主軸の端面と、この端面に対応する工具ホ
    ルダーの端面とを凸と凹でもって互いにギャップを開け
    て嵌め合わせ、主軸の駆動により、上記凸と凹の回転力
    伝達面が当接した時点で上記テーパー嵌合を完成させる
    ことを特徴とする主軸装置。
  2. 【請求項2】 上記凸と凹間のギャップに相当する位相
    角か、それより僅かに大きい位相角と、主軸の初動回転
    角とを比較減算してゼロになったとき、上記テーパー嵌
    合を完成させることを特徴とする請求項1に記載の主軸
    装置。
  3. 【請求項3】 上記ギャップに相当する位相角か、それ
    より僅かに大きい位相角を制御回路に記憶させ、上記主
    軸の初動回転角をエンコーダーで検出し、上記記憶デー
    ターとエンコーダーの出力とを比較減算するようにした
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の主軸装置。
  4. 【請求項4】 上記凸と凹の回転力伝達面が当接するこ
    とにより自動工具交換装置のアームに発生する応力を検
    出し、この検出信号により上記テーパー嵌合を完成させ
    ることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。
  5. 【請求項5】 上記自動工具交換装置のアームに発生す
    る応力の検出手段がトルクメーターまたはロードセルで
    あることを特徴とする請求項1または4に記載の主軸装
    置。
  6. 【請求項6】 上記凸はキーまたはノックピンであり、
    上記凹はキー溝またはピン孔であることを特徴とする請
    求項1乃至5のいずれかに記載の主軸装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102620921A (zh) * 2012-03-16 2012-08-01 北京工业大学 可调拉刀力的双面锁紧刀柄-主轴动态性能实验装置
CN104526464A (zh) * 2014-11-27 2015-04-22 华中科技大学 一种刀具跳动量及刀刃初始角的测量方法及装置
CN110711866A (zh) * 2018-07-13 2020-01-21 发那科株式会社 机床

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055343U (ja) * 1991-07-12 1993-01-26 オークマ株式会社 ローデイング時の位相決め機構
JPH0691484A (ja) * 1992-09-10 1994-04-05 Okuma Mach Works Ltd マシニングセンタの主軸割出装置
JPH07185984A (ja) * 1993-12-25 1995-07-25 Okuma Mach Works Ltd 複合加工工作機械の回転工具,旋削工具兼用工具保持装置
JP2001157940A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Eguro:Kk 工作機械のツールクランプ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055343U (ja) * 1991-07-12 1993-01-26 オークマ株式会社 ローデイング時の位相決め機構
JPH0691484A (ja) * 1992-09-10 1994-04-05 Okuma Mach Works Ltd マシニングセンタの主軸割出装置
JPH07185984A (ja) * 1993-12-25 1995-07-25 Okuma Mach Works Ltd 複合加工工作機械の回転工具,旋削工具兼用工具保持装置
JP2001157940A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Eguro:Kk 工作機械のツールクランプ装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102620921A (zh) * 2012-03-16 2012-08-01 北京工业大学 可调拉刀力的双面锁紧刀柄-主轴动态性能实验装置
CN104526464A (zh) * 2014-11-27 2015-04-22 华中科技大学 一种刀具跳动量及刀刃初始角的测量方法及装置
CN104526464B (zh) * 2014-11-27 2016-08-31 华中科技大学 一种刀具跳动量及刀刃初始角的测量方法及装置
CN110711866A (zh) * 2018-07-13 2020-01-21 发那科株式会社 机床
JP2020011306A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 ファナック株式会社 工作機械
US10967470B2 (en) 2018-07-13 2021-04-06 Fanuc Corporation Machine tool

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