JP2010042495A - ツールシャンクおよび工作機械の主軸 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ツールシャンクは、ツール装着部21に嵌合するテーパ部1と、回転軸上に形成した中心孔2と、プルスタッド3と、接合管4と、弾性部材5とを備え、プルスタッド3は、中心孔2に基端側から挿入して固着され回転軸上に貫通孔6を有し、接合管4は、先端側端部の外径を他所より大きく形成して管頭部7としてあり、貫通孔6に先端側から挿入され軸方向に摺動可能で、管頭部7外周にシール部材8を備え、シール部材8が中心孔2内周面と接しており、弾性部材5は、中心孔2内に配置され接合管4を基端側へ付勢している。工作機械の主軸内部のクランプユニット22がツールシャンクをクランプすると、接合管4の基端側端部とクランプユニット22の胴部23の先端側端部とが接合して流路を形成する。
【選択図】 図1
Description
しかしながら、自動工具交換機能を有する工作機械においては、主軸に対してツールシャンクが都度交換されるため、クーラント液や洗浄液(以下、これらを総称して流体という)の流路が分断されるので、その接合部分からの液漏れを防ぐ必要があり、特に高圧の流体を供給する際に問題となる。従来のツールシャンクおよび主軸の例として、図3(a)に一般的なBT規格の場合を、図3(b)に一般的なHSK規格の場合を示す。ただし、各図において上側がクランプ状態、下側がアンクランプ状態を示す。さらに文献1には、主軸内部に摺動可能な切削液連通管を設け、これをプルスタッドに圧接する主軸装置が提案されている。
ツールシャンクSは、基端側に形成したテーパ部1と、回転軸上に形成した中心孔2と、プルスタッド3と、接合管4と、弾性部材5とを備える。プルスタッド3は、中心孔2に基端側から挿入して螺合することで固着されており、回転軸上には貫通孔6が形成されている。接合管4は、先端側端部の外径が他所より大きく、厚肉に形成されており、この厚肉部を管頭部7とする。そして、この接合管4が貫通孔6に先端側から挿入され、軸方向に摺動可能となっており、管頭部7がプルスタッド3の先端側端部に係止することで、接合管4がプルスタッド3から抜け落ちるのを防ぐ。管頭部7の外周にはOリングからなるシール部材8が備えてあり、これが中心孔2の内周面と接している。さらに、中心孔2の管頭部7より先端側にコイルバネからなる弾性部材5が挿入されており、接合管4を基端側へ付勢している。中心孔2はツールシャンクSの先端側に開口しており、開口部には流体の吐出口9が形成されており、これは加工部に流体を吹き付けてバリやまくれを除去する洗浄機として機能するものである。
一方、主軸Mは、先端側端部に形成したテーパ孔形状のツール装着部21と、ツール装着部21に連通する空間部25と、空間部25の基端側に連通する主軸孔26を有し、空間部25は主軸孔26よりも大径に形成されている。そして主軸Mは、ベアリング27を介してハウジング28に回動自在に保持されている。主軸孔26内には、ツールシャンクSをクランプするためのクランプユニット22を備えており、クランプユニット22は、略円筒形状の胴部23と、胴部23の外周から先端側へ延びるクランプ爪24とを備える。クランプ爪24は、先端側端部内側に形成した係合突起29と、先端側端部外側に形成した先端凸部30と、基端側端部外側に形成した基端凸部31とを有しており、主軸孔26内周面の基端凸部31に対応する位置には凸部26aが形成されている。クランプユニット22の基端側には中空のドローバー32が接続されており、ドローバー32には多層の皿バネ33が外挿してあり、ドローバー32を基端側へ付勢している。そしてドローバー32の基端側には中空油圧シリンダ34が接続されており、ドローバー32を軸方向に動かすことができる。さらに、中空油圧シリンダ34の基端側にはロータリージョイント35を介して流体供給装置36が接続されている。また、ハウジング28の側方にはモータ37が設けてある。モータ37の軸は主軸Mと直交しており、主軸Mに設けたかさ歯の主軸側歯車38と、モータ37の軸に設けたかさ歯のモータ側歯車39が噛み合い、モータ37が主軸Mを回転駆動する。
一方、ツールをアンクランプするには(図1(b))、中空油圧シリンダ34によりドローバー32を皿バネ33の付勢力に抗して先端側に移動させる。すると、クランプ爪24の基端凸部31が主軸孔26の内周面に形成した凸部26aに係合し、さらに先端凸部30が主軸孔26からより大径の空間部25へ逃れることで、クランプ爪24の先端側が外側に開く。これにより係合突起29がプルスタッド3を解放し、アンクランプ状態となる。
この一連のクランプ・アンクランプ動作において、管頭部7に設けたシール部材8は常に中心孔2の内周面に接した状態なので、変形が小さく磨耗に強い。また、主軸側にシール部材を設けた場合、ツールを交換しても常に同一のシール部材が機能し続けるので磨耗が早いが、本発明のようにツール側にシール部材を設ければ、シール部材が機能するのは当該ツールを使用している間だけであるから、結果として磨耗が遅く、交換が必要となるまでの期間は長くなる。さらに、交換に際してはツールシャンクのみのメンテナンスで済み、メンテナンス性が良好である。そして、ツールシャンクはテーパ形状であるので、内部に接合管等種々の機構を設けても厚肉に形成することができ、供給流体の高圧化に有利である。
2 中心孔
3 プルスタッド
4 接合管
5 弾性部材
6 貫通孔
7 管頭部
8 シール部材
21 ツール装着部
22 クランプユニット
23 胴部
24 クランプ爪
Claims (2)
- 工作機械の主軸先端に設けたテーパ孔形状のツール装着部(21)に装着し、主軸に備えた流路と連通する流路を通して流体が供給されるツールシャンクであって、前記ツール装着部(21)に嵌合するテーパ部(1)と、回転軸上に形成した中心孔(2)と、プルスタッド(3)と、接合管(4)と、弾性部材(5)とを備え、前記プルスタッド(3)は、前記中心孔(2)に基端側から挿入して固着され回転軸上に貫通孔(6)を有し、前記接合管(4)は、先端側端部の外径を他所より大きく形成して管頭部(7)としてあり、前記貫通孔(6)に先端側から挿入され軸方向に摺動可能で、前記管頭部(7)外周にシール部材(8)を備え、該シール部材(8)が前記中心孔(2)内周面と接しており、前記弾性部材(5)は、前記中心孔(2)内に配置され前記接合管(4)を基端側へ付勢しており、前記接合管(4)および前記中心孔(2)が流路となることを特徴とするツールシャンク。
- 請求項1記載のツールシャンクを装着する工作機械の主軸であって、内部に前記ツールシャンクをクランプするクランプユニット(22)を備え、該クランプユニット(22)は、略円筒形状の胴部(23)と、該胴部(23)外周から先端側へ延びるクランプ爪(24)とを備え、該クランプ爪(24)が前記プルスタッド(3)に係合してツールシャンクをクランプした際に、前記接合管(4)の基端側端部と前記胴部(23)の先端側端部とが接合して流路を形成することを特徴とする工作機械の主軸。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103846699A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-06-11 | 成都振中电气有限公司 | 线管焊接边夹紧机构 |
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