JP2005305619A - Attaching-detaching device of spindle tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械の主軸先端のツールホルダをクランプ用ばねによりドローバーをクランプ方向に移動してクランプし、また、ツールホルダをアンクランプシリンダによりドローバーをアンクランプ方向に移動してアンクランプし、そのアンクランプシリンダを動作させるメカバルブを工具交換時に操作部材により操作する主軸工具の着脱装置に関する。 The present invention clamps the tool holder at the tip of the spindle of the machine tool by moving the draw bar in the clamping direction by a spring for clamping, and unclamps the tool holder by moving the draw bar in the unclamping direction by an unclamping cylinder, The present invention relates to a spindle tool attaching / detaching device for operating a mechanical valve for operating the unclamp cylinder by an operating member when changing a tool.
マシニングセンタ等において、主軸先端のツールホルダをクランプするドローバーはアンクランプシリンダによりアンクランプ方向に移動されツールホルダをアンクランプする。そのアンクランプシリンダはメカバルブを切換えることで圧流体の給排方向が切換えられ、ドローバーがアンクランプ方向とクランプ方向に移動するようにしている。メカバルブの切換えは、工具交換時に所定のタイミングで操作部材によって行われるようになっている。このようなものとして特許文献1〜3のものがある。 In a machining center or the like, a draw bar that clamps a tool holder at the tip of a spindle is moved in an unclamping direction by an unclamping cylinder to unclamp the tool holder. In the unclamping cylinder, the supply / discharge direction of the pressurized fluid is switched by switching the mechanical valve so that the draw bar moves in the unclamping direction and the clamping direction. The mechanical valve is switched by the operating member at a predetermined timing when the tool is changed. There exists a thing of patent documents 1-3 as such.
特許文献1では、主軸側に設けられた工具クランプ用シリンダとこの工具クランプ用シリンダのポート切換えを行う支持フレームに設けられたメカバルブとが油圧配管で連結されており、工具交換動作時には、カム体に連繋された作動レバーによってメカバルブの切換動作が行われて工具クランプ用シリンダが動作しツールホルダのクランプ、アンクランプが行われるものが開示してある。特許文献2では、コラムに設けられた主軸の油圧シリンダへの流路を切換えるメカバルブがコラムの側方でベッド上面に載置されたベースに設けられており、メカバルブは、メカバルブの作動ローラと圧接する駆動モータにより回転する回転カムによって、クランプ、あるいはアンクランプのタイミングに合わせて流路切換動作を行い、ツールホルダのクランプ、アンクランプを行うものが開示してある。特許文献3では、主軸のツールホルダのアンクランプ機構を構成する締め緩め用シリンダにカム軸の回転角度によって切換制御される切換弁が連繋されたものが開示してある。
In
尚、マシニングセンタの主軸工具の着脱装置に関するものではないが、特許文献4には、シリンダチューブの外側胴部にバルブボディを設けて開閉バルブを構成し、シリンダチューブの2つの油室を連通したものが開示されている。また、特許文献5には、シリンダケーシングに油圧制御弁を備えたものが開示されている。
Although not related to the spindle tool attaching / detaching device of the machining center,
特許文献1では、工具クランプ用シリンダとメカバルブとが離れており配管で連結されているので、管路長さが長く、工具交換時のアンクランプシリンダの応答動作を速くする妨げの要因となっており、工具交換時間の短縮の妨げになる等の問題があった。特許文献2でも、アンクランプシリンダとメカバルブとが離れていた。尚、特許文献3では切換弁の取り付け位置についての記載はない。
本願発明は、工具交換時のアンクランプシリンダの応答動作を速くして、工具交換時間を短縮することを目的とする。 It is an object of the present invention to shorten the tool change time by speeding up the response operation of the unclamp cylinder during tool change.
上記課題解決のため、本願発明では、工作機械の主軸ホルダ装着孔に嵌め込まれたツールホルダをクランプ用ばねのばね力でクランプするドローバーと、そのドローバーをアンクランプ方向に移動させるアンクランプシリンダと、アンクランプシリンダを作動させるメカバルブと、前記メカバルブを工具交換の所定のタイミングで切換える操作部材とを備えた主軸工具の着脱装置において、アンクランプシリンダのシリンダチューブ外面にメカバルブを設け、メカバルブの給排ポートとシリンダチューブに形成した流体給排ポートとを直結したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a draw bar that clamps a tool holder fitted in a spindle holder mounting hole of a machine tool with a spring force of a clamp spring, an unclamp cylinder that moves the draw bar in an unclamping direction, In a spindle tool attaching / detaching device having a mechanical valve for operating an unclamping cylinder and an operation member for switching the mechanical valve at a predetermined timing of tool change, a mechanical valve is provided on the cylinder tube outer surface of the unclamping cylinder, and a mechanical valve supply / discharge port And a fluid supply / discharge port formed in the cylinder tube.
主軸ヘッドに主軸を回転自在に支持し、その主軸内にツールホルダ用のドローバーを軸線前後に移動するように案内し、主軸ヘッドの後端にはアンクランプシリンダのシリンダチューブを一体に取り付けて前記ドローバーの後端部が、アンクランプシリンダの中空ピストンを貫通して後方に突出し、中空ピストンとドローバー後端部との軸線対向部分にお互いに係脱する係脱部分を形成してあることを特徴とする。 The spindle head is rotatably supported by the spindle head, and a tool holder draw bar is guided to move back and forth in the spindle, and a cylinder tube of an unclamp cylinder is integrally attached to the rear end of the spindle head. The rear end portion of the draw bar penetrates the hollow piston of the unclamp cylinder and protrudes rearward, and an engagement / disengagement portion that engages / disengages from each other is formed at the axially opposed portion of the hollow piston and the draw bar rear end portion. And
前記メカバルブを切替える操作部材は、工具交換アームの動作と連動する揺動レバーであることを特徴とする。 The operation member for switching the mechanical valve is a swing lever that is interlocked with the operation of the tool change arm.
本願発明では、アンクランプシリンダのシリンダチューブ外面にメカバルブを設け、メカバルブの給排ポートとシリンダチューブに形成した流体給排ポートとを直結したので、アンクランプシリンダと、メカバルブとが離れ両者を配管接続したものに比べ、管路長さが極めて短い。このため、バルブ切換時にアンクランプシリンダに圧流体を素早く供給できてアンクランプシリンダを瞬時に作動させることができる。よって、工具交換時間を短縮できる利点がある。また、アンクランプシリンダとメカバルブ間の配管がなくなる利点がある。また、メカバルブを切替える操作部材は、工具交換アームの動作と連動する揺動レバーであるので、構成簡易にできる。 In the present invention, a mechanical valve is provided on the outer surface of the cylinder tube of the unclamp cylinder, and the supply / discharge port of the mechanical valve and the fluid supply / discharge port formed on the cylinder tube are directly connected, so the unclamp cylinder and the mechanical valve are separated and both are connected by piping. The pipe length is extremely short compared to the above. For this reason, the pressure fluid can be quickly supplied to the unclamping cylinder when the valve is switched, and the unclamping cylinder can be operated instantaneously. Therefore, there is an advantage that the tool change time can be shortened. Moreover, there is an advantage that piping between the unclamp cylinder and the mechanical valve is eliminated. Further, since the operation member for switching the mechanical valve is a swing lever that is interlocked with the operation of the tool changing arm, the configuration can be simplified.
本願発明の実施例について図1〜図9に基づいて説明する。図1は本発明の主軸工具の着脱装置1を備えた工作機械2の側面図である。工作機械2のベッド3上には前後左右に移動自在とした移動コラム4が載置されている。移動コラム4には昇降可能に主軸ヘッド5が備えられている。主軸ヘッド5には、水平な主軸6が回転自在に軸承されている。また、移動コラム4の後方でベッド3上には左右一対の支柱7が立設されている。この支柱7の上端には、支持ベース8が固定してある。支持ベース8の上面には、複数のツールホルダ9を保持するツールマガジン10が設けられ、支持ベース8下側には移動コラム4の上方に位置するように自動工具交換装置(ATC)11が取付けられている。自動工具交換装置11は、ツールマガジン10と主軸6との間でツールホルダ9を交換アーム12により交換する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a
自動工具交換装置11は、図2に示すように、支持ベース8との間にカム体13を回転可能に備えている。このカム体13は、工具交換時に交換アーム12が固着された旋回軸14の動作と連動して回転するように旋回軸14と機械的に連繋されており、カム体13の周面にはカム溝15が形成されている。カム溝15は、自動工具交換装置11の旋回軸14が後退位置にある状態でかつ交換アーム12が待機位置(図8に示す)から90度正転したタイミングで揺動レバー18先端がメカバルブ17のスプール42を押し下げるように揺動レバー18を下方に揺動させてその状態を維持し、その後、交換アーム12が前進、180度正転、後退したタイミングで揺動レバー18を上方に揺動させて、スプール42から離脱する動作を行なうように形成されている。また、自動工具交換装置11は、後述のアンクランプシリンダ16に設けられたメカバルブ17の給排ポートA,B,P,T1,T2を切換える操作部材18を備えている。操作部材18と、メカバルブ17とアンクランプシリンダ16と後述のドローバー19とで主軸工具の着脱装置1を構成している。操作部材18は揺動レバーであり、揺動レバー18はその中間部で自動工具交換装置11に設けたレバー支持ブラケット20に上下方向に揺動可能に軸支されている。揺動レバー18の一端には、揺動用カムフォロア21が回転可能に設けられ、その揺動用カムフォロア21は前記カム体13のカム溝15に嵌入されている。また、揺動レバー18の他端には、メカバルブ17を切換える切換用カムフォロア22が回転可能に設けられている。尚、自動工具交換装置11は従来から種々のものが知られており、これらの構成に特定されるものでもないので、ここでの詳しい説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the automatic tool changer 11 includes a cam body 13 that is rotatable with respect to the
主軸6はローター23とステータ24とからなるモータ25により回転されるようになっており、図2、3に示すように主軸ヘッド5に複数の軸受26を介して回転可能に支持されている。主軸6の先端には、ツールホルダ9を装着するホルダ装着孔(テーパ孔)27が形成されており、このホルダ装着孔27に連続して中空孔28が穿設されている。この中空孔28内にはツールホルダ9把持用のドローバー19が軸方向前後に移動自在に挿通されて、中空孔28とドローバー19間に介装されたクランプ用ばねである皿ばね29により後方へ付勢されている。ドローバー19の先端には、ツールホルダ9後部のプルスタッド30を保持する保持部31が設けられている。ドローバー19は軸方向前後の移動によって中空孔28前方のホルダ装着孔27と協働してプルスタッド30をクランプ、アンクランプするようになっている。ドローバー19の後端部は、図3に示すように、主軸ヘッド5の後端に一体に取り付けたアンクランプシリンダ16の中空ピストン33を貫通して後方に突出している。このドローバー19の後端部には係脱部分34が形成されている。
The
アンクランプシリンダ16は、図3に示すように、そのシリンダチューブ35が主軸ヘッド5の後端に固着されて一体となっており、シリンダチューブ35のシリンダ孔36に中空ピストン33が摺動可能に嵌合され、シリンダ孔36は中空ピストン33を挟んでアンクランプ側シリンダ室37とクランプ側シリンダ室38とに区画されている。中空ピストン33の中空孔28側には、前記ドローバー19の係脱部分34と軸線方向で対向し互いに係脱する軸線対向部分としての係脱部分39が設けてある。また、シリンダチューブ35の外面にはメカバルブ17が一体的に取り付けられており、シリンダチューブ35に形成した流体給排ポートA1,B1にメカバルブ17の給排ポートA,Bが直結してある。
As shown in FIG. 3, the unclamping
メカバルブ17は、図3、4に示すようにバルブボディ40に段付きに形成されるスプール孔41にスプール42が摺動可能に嵌挿されている。スプール42はその軸上に互いに離間して複数のランド43,44,45,46が設けられており、各ランド43〜46の径はスプール42の軸部47の径よりも大きく、スプール孔41の小径孔内周面48と摺接している。スプール42の一端側の軸部47aはバルブボディ40に設けたばね室49に挿入されており、ばね室49に介装されたばね50がランド46の下面に当接しスプール42を図3、4において上方(主軸6軸線と垂直方向)に付勢している。スプール42の他端側の軸部47bはバルブボディ40を貫通して突出しており、前記揺動レバー18の切換用カムフォロア22が当接する。スプール孔41は、スプール42の軸方向に間隔を有して、図示しない油圧源に接続される供給ポートPと、シリンダチューブ35の流体給排ポートA1にバルブボディ40に設けられた流路51を介して直結されクランプ側シリンダ室38に接続する給排ポートAと、シリンダチューブ35の流体給排ポートB1にバルブボディ40に設けられた流路52を介して直結されアンクランプ側シリンダ室37に接続する給排ポートBと、図4、5のようにバルブボディ40に設けられた流路53で互いに連通され図示しないタンクに接続される2つの排出ポートT1,T2を含む。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
スプール42がばね50により付勢された図3に示すクランプ作動位置にあるとき、ランド44により排出ポートT1と給排ポートAが、ランド45により供給ポートPと給排ポートBが夫々遮断され、供給ポートPと給排ポートAが連通され、給排ポートBと排出ポートT2が連通される。また、スプール42がばね50に抗して図6に示すアンクランプ作動位置に移動すると、ランド44により供給ポートPと給排ポートAが、ランド45により給排ポートBと排出ポートT2が夫々遮断され、排出ポートT1と給排ポートAが連通され、供給ポートPと給排ポートBが連通される。 When the spool 42 is in the clamp operating position shown in FIG. 3 urged by the spring 50, the discharge port T1 and the supply / discharge port A are blocked by the land 44, and the supply port P and the supply / discharge port B are blocked by the land 45, respectively. The supply port P and the supply / discharge port A are communicated, and the supply / discharge port B and the discharge port T2 are communicated. When the spool 42 moves to the unclamping operation position shown in FIG. 6 against the spring 50, the supply port P and supply / discharge port A are blocked by the land 44, and the supply / discharge port B and discharge port T2 are blocked by the land 45, respectively. Then, the discharge port T1 and the supply / discharge port A are communicated, and the supply port P and the supply / discharge port B are communicated.
次に動作について説明する。工具交換アーム12が図8に実線で示す水平の待機位置から図8に2点鎖線で示す垂直のツールホルダ把持位置へ正方向へ90°旋回し、ツールマガジン10に割り出されたツールホルダ9と主軸6のツールホルダ9とを把持する。工具交換アーム12の動作と連動して、図9の工具交換動作線図に示すように、カム体13が回転し、工具交換アーム12の把持位置でカム体13により揺動レバー18が下方に揺動しスプール42の他端側の軸部47bの端面を押すと、スプール42は前記のようにばね50に抗して図6に示すアンクランプ作動位置に移動し、排出ポートT1と給排ポートAが連通され、供給ポートPと給排ポートBが連通され、圧油の供給が切換えられる。そして、直ちにアンクランプシリンダ16の流体給排ポートB1からアンクランプ側シリンダ室37に圧油が供給され、流体給排ポートA1からクランプ側シリンダ室38の圧油が排出され、中空ピストン33が軸線方向に前進する。この中空ピストン33の移動により、中空ピストン33の係脱部分39がドローバー19後端の係脱部分34を押動してドローバー19をアンクランプ方向に前進し、プルスタッド30をアンクランプする。
Next, the operation will be described. The
ツールホルダ9がアンクランプされるタイミングで旋回軸14が前進し、主軸6先端及びツールマガジン10からツールホルダ9が抜き取られる。その後、工具交換アーム12が180°正転し、次に旋回軸14が後退して、ツールホルダ9が主軸6及びツールマガジン10に挿入されて入換えが行われる。旋回軸14の後退完了のタイミングでカム体13の回転により揺動レバー18が上方に揺動してスプール42がばね50に押され再び図3のクランプ動作位置に移動し、前記のように供給ポートPと給排ポートA、給排ポートBと排出ポートT2が夫々連通され、圧油供給が切換えられる。この圧油供給のポートの切換により、圧油が素早くアンクランプシリンダ16のクランプ側シリンダ室38に供給されると共にアンクランプ側シリンダ室37から排出され、中空ピストン33が軸線方向に後退すると共に皿ばね29によりドローバー19がクランプ方向に後退しツールホルダ9のプルスタッド30をクランプする。また、中空ピストン33の後退が完了すると、中空ピストン33の係脱部分39とドローバー19の係脱部分34とが離れる。次に主軸6のクランプ完了タイミングで、工具交換アーム12が逆方向に90°旋回し図8の二点差線で示すツールホルダ把持位置から図8の実線で示す待機位置に戻りツールホルダ9の交換動作が終了する。尚、本実施例では、各動作タイミングを前動作の完了後を後動作の開始としたが、勿論、各動作が干渉しない範囲で前動作の途中から後動作を開始してもよい。
The turning
1 着脱装置
5 主軸ヘッド
6 主軸
9 ツールホルダ
12 工具交換アーム
16 アンクランプシリンダ
17 メカバルブ
18 操作部材(揺動レバー)
19 ドローバー
27 ホルダ装着孔
29 クランプ用ばね(皿ばね)
33 中空ピストン
34,39 係脱部分
35 シリンダチューブ
A,B 給排ポート
A1,B1 流体給排ポート
DESCRIPTION OF
19
33
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