JP2010214568A - Unclamping device, main spindle device and machining center - Google Patents

Unclamping device, main spindle device and machining center Download PDF

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JP2010214568A JP2009067040A JP2009067040A JP2010214568A JP 2010214568 A JP2010214568 A JP 2010214568A JP 2009067040 A JP2009067040 A JP 2009067040A JP 2009067040 A JP2009067040 A JP 2009067040A JP 2010214568 A JP2010214568 A JP 2010214568A
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Masahiro Machida
昌弘 町田
Yoshihiro Machida
善弘 町田
Yoshio Iwase
義雄 岩瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily replace a tool holder by canceling a close contact state of the tool holder contacting with a tapered hole of a spindle and the tapered hole. <P>SOLUTION: If a plunger pin 216 is pressed when unclamping, a draw bar 20 is moved downward by a booster mechanism with a tapered face 212B and a ball 222, the tool holder 40 is pressed out and the close contact state of a tapered face 31 and a tapered face 44 of the tool holder 40 is canceled. In a temporary holding mechanism 100, as the ball 104 is returned to a groove 102 by a temporary holding spring 112, the draw bar 20 is moved upward, the tool holder 40 is returned upward and the tapered face 44 contacts with the tapered face 31 at the side of the spindle 30 again and is returned to an original position. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンクランプ装置,主軸装置,及びマシニングセンターに関し、例えば、マシニングセンターのATC(オートマチック・ツール・チャンジャー:自動工具交換装置)における工具ホルダーの交換に好適なアンクランプ装置,主軸装置,及びマシニングセンターに関するものである。   The present invention relates to an unclamping device, a spindle device, and a machining center, for example, an unclamping device, a spindle device, and a machining center suitable for exchanging a tool holder in an ATC (automatic tool changer) of a machining center. It is about.

マシニングセンターの自動工具交換装置の主軸装置ないし主軸機構の先端にはテーパー孔が先端に設けられており、これに、同じテーパー形状の工具ホルダーが差し込まれてクランプ(固定)されるようになっている。主軸内部には多数の皿バネが設けられており、その撓みによって工具ホルダー後端のプルスタッドを主軸側のコレットで掴む。主軸装置の後端部には、例えば油圧シリンダが設けられており、そのピストンによって、主軸装置の内部を貫通しているドローバーを押すことで、前記コレットの開閉が行われる。   A taper hole is provided at the tip of the spindle device or spindle mechanism of the automatic tool changer of the machining center, and a tool holder having the same taper shape is inserted into this to be clamped (fixed). . A large number of disc springs are provided in the main shaft, and the pull stud at the rear end of the tool holder is gripped by the collet on the main shaft side by the bending thereof. For example, a hydraulic cylinder is provided at the rear end portion of the spindle device, and the collet is opened and closed by pushing a draw bar penetrating the inside of the spindle device by the piston.

例えば、下記特許文献1には、主軸内におかれたバネのバネ力を、プルスタッドを引き込む引き込みバーに伝える倍力機構を具備した自動工具保持装置が開示されている。下記特許文献2には、短時間で工具交換を可能とするため、ドローバーの周囲に皿ばねの他にクランプバネを設け、皿ばねによるドローバー引込付勢が解除された際にクランプバネによってドローバーを弱い力で引き込み付勢して工具が脱落しないようにした工具クランプ装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 below discloses an automatic tool holding device including a booster mechanism that transmits a spring force of a spring placed in a main shaft to a pull-in bar that pulls a pull stud. In Patent Document 2 below, in order to enable tool change in a short time, a clamp spring is provided around the draw bar in addition to the disc spring, and when the draw bar retracting bias by the disc spring is released, the draw spring is moved by the clamp spring. A tool clamping device is disclosed in which a tool is prevented from falling off by being pulled and biased with a weak force.

実開平2−104906公報Japanese Utility Model Publication No. 2-104906 特開2003−231008公報JP 2003-231008 A

ところで、工具をクランプして加工を行った状態では、工具ホルダー側のテーパー面と、主軸先端側のテーパー面とが密着接合した状態となる。このため、アンクランプ時に、油圧シリンダのピストンによって相当の力でドローバーを押さないと、コレットを開いて工具ホルダーをアンクランプすることができない。また、このテーパー部分の密接状態を解除するために、高速で工具ホルダーの交換を行うことができないという不都合もある。   By the way, in the state which processed by clamping a tool, it will be in the state which the taper surface by the side of a tool holder, and the taper surface by the side of a spindle end contact tightly. For this reason, at the time of unclamping, the tool holder cannot be unclamped by opening the collet unless the draw bar is pushed with a considerable force by the piston of the hydraulic cylinder. In addition, there is also a disadvantage that the tool holder cannot be replaced at a high speed in order to release the close contact state of the tapered portion.

本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、テーパー面におけるクランプ対象の密接状態を良好に解除してアンクランプすることができるクランプ機構を提供することである。他の目的は、特にATCの主軸装置において、スピンドルのテーパー孔に密着した工具ホルダーとテーパー孔との密接状態を解除して工具ホルダーの交換を容易に行うことである。更に他の目的は、工具ホルダーをアンクランプ状態で仮保持することで工具交換動作の高速化を図ることである。   The present invention focuses on the above points, and an object of the present invention is to provide a clamp mechanism that can unclamp the taper surface by satisfactorily releasing the close state of the clamp target. Another object is to release the tool holder in close contact with the taper hole of the spindle and the taper hole to facilitate replacement of the tool holder, particularly in the spindle device of the ATC. Still another object is to speed up the tool changing operation by temporarily holding the tool holder in an unclamped state.

本発明のアンクランプ装置は、テーパー面を備えたクランプ対象物,クランプ時に前記テーパー面に接触するテーパー面が先端に形成されたスピンドル,前記スピンドル内を移動し、前記クランプ対象物を把持する把持手段を備えたドローバー,アンクランプ時に、前記クランプ対象物のテーパー面と前記スピンドルのテーパー面との接合状態を解除するノック機構,該ノック機構によって変位した前記クランプ対象物の位置を元に戻して保持する仮保持機構,を備えたことを特徴とする。   An unclamping device according to the present invention includes a clamping object having a tapered surface, a spindle having a tapered surface that contacts the tapered surface at the time of clamping, and a gripper that moves within the spindle and grips the clamping object. A draw bar provided with means, a knock mechanism for releasing the joining state between the tapered surface of the clamp object and the tapered surface of the spindle during unclamping, and returning the position of the clamp object displaced by the knock mechanism to the original position A temporary holding mechanism for holding is provided.

本発明の主軸装置は、ハウジング内に回転可能に支持された中空状のスピンドルの一方の端部側に、該一方の端部へ向けて径が拡大するテーパー面が形成されており、該テーパー面に工具ホルダーのテーパー面を密着させることで、前記スピンドルと工具ホルダーが一体に回転する主軸装置であって、前記スピンドルの中空部をその軸方向に移動可能なドローバーの先端に設けられ、前記工具ホルダーのプルスタッドを着脱可能に把持する把持手段,前記スピンドルの他方の端部側の中空部に設けられており、前記ドローバーを介してクランプ状態の工具ホルダーを先端側に押し出して、該工具ホルダーのテーパー面と前記スピンドル側のテーパー面との接合状態を解除するノック機構,該ノック機構によって押し出された工具ホルダーを、そのテーパー面が前記スピンドル側のテーパー面と接する元の位置に戻す仮保持機構,を備えたことを特徴とする。   In the spindle device of the present invention, a tapered surface whose diameter increases toward one end portion of the hollow spindle rotatably supported in the housing is formed. A spindle device in which the spindle and the tool holder rotate integrally by bringing the tapered surface of the tool holder into close contact with the surface, provided at the tip of a draw bar that can move the hollow portion of the spindle in its axial direction, Grasping means for detachably gripping the pull stud of the tool holder, provided in a hollow portion on the other end side of the spindle, the tool holder in a clamped state is pushed out to the tip side via the draw bar, and the tool A knock mechanism for releasing the joining state between the taper surface of the holder and the taper surface on the spindle side, and a tool holder pushed out by the knock mechanism, Tapered surface is characterized by comprising a temporary holding mechanism, back to the original position in contact with the spindle side of the tapered surface of the.

主要な形態の一つによれば、前記ノック機構は、前記ドローバーの周囲に設けられた倍力カム,前記ドローバーと前記倍力カムとの間に設けられた第1及び第2のボール,前記ドローバー外側に設けられた第1の凹部と、前記第1のボールと、前記倍力カムの内側に設けられた第1のテーパー面とによって構成され、クランプ時に動作する第1の倍力機構,前記ドローバー外側に設けられた第2の凹部と、前記第2のボールと、前記倍力カムの内側に設けられた第2のテーパー面とによって構成され、アンクランプ時に動作する第2の倍力機構,を含むことを特徴とする。   According to one of the main forms, the knock mechanism includes a booster cam provided around the drawbar, first and second balls provided between the drawbar and the booster cam, A first booster mechanism configured by a first recess provided on the outside of the draw bar, the first ball, and a first tapered surface provided on the inside of the booster cam, and operating during clamping; A second booster configured by a second recess provided outside the draw bar, the second ball, and a second tapered surface provided inside the booster cam and operating during unclamping Including a mechanism.

他の形態の一つは、前記仮保持機構が、前記ドローバーの先端側の外周面に形成された第1及び第2の溝,前記スピンドル側から前記ドローバー側に付勢されており、径方向に拡大可能な弾性手段,を備えており、クランプ状態では、前記弾性手段は、前記第1の溝に嵌り込んでおり、前記第1の倍力機構の動作によって移動したドローバーを元の位置に戻して仮保持し、アンクランプ状態では、前記弾性手段は、前記第2の溝に嵌り込んで前記ドローバーを仮保持することを特徴とする。   One of the other forms is that the temporary holding mechanism is urged from the spindle side to the draw bar side from the first and second grooves formed on the outer peripheral surface on the tip end side of the draw bar. In the clamped state, the elastic means is fitted in the first groove, and the draw bar moved by the operation of the first booster mechanism is returned to its original position. In the unclamped state, the elastic means is fitted into the second groove to temporarily hold the draw bar.

本発明のマシニングセンターは、前記いずれかの主軸装置を備えたことを特徴とする。   A machining center according to the present invention includes any one of the main spindle devices.

本発明によれば、アンクランプ時に、クランプ対象物のテーパー面とスピンドル側のテーパー面との接合状態を解除するとともに、この解除によって変位したクランプ対象物の位置を元に戻して仮保持することとしたので、テーパー面におけるクランプ対象の密接状態を良好に解除してアンクランプを行うことができる。   According to the present invention, at the time of unclamping, the joining state of the taper surface of the clamp object and the taper surface on the spindle side is released, and the position of the clamp object displaced by this release is restored and temporarily held. Therefore, it is possible to perform unclamping by satisfactorily releasing the close state of the clamp target on the tapered surface.

本発明の実施例1のアンクランプ状態を示す図であり、(A)は全体を示す図,(B)はノック機構の拡大図,(C)は仮保持機構の拡大図である。It is a figure which shows the unclamp state of Example 1 of this invention, (A) is a figure which shows the whole, (B) is an enlarged view of a knock mechanism, (C) is an enlarged view of a temporary holding mechanism. 前記実施例1のクランプ時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the clamp of the said Example 1. FIG. 前記実施例1のクランプ時の動作を示す図である。(A)は全体を示す図,(B)はノック機構の拡大図,(C)は仮保持機構の拡大図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the clamp of the said Example 1. FIG. (A) is an overall view, (B) is an enlarged view of a knock mechanism, and (C) is an enlarged view of a temporary holding mechanism. 前記実施例1のアンクランプ時の動作を示す図である。(A)は全体を示す図,(B)はノック機構の拡大図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the unclamp of the said Example 1. FIG. (A) is a diagram showing the whole, and (B) is an enlarged view of the knock mechanism. 前記実施例1のアンクランプ時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the unclamp of the said Example 1. FIG. 本発明の実施例2を示す図であり、(A)はクランプ時,(B)はアンクランプ時の状態を示す図、(C)はボール押えを側面から見た様子を示す図である。It is a figure which shows Example 2 of this invention, (A) is the figure at the time of a clamp, (B) is a figure which shows the state at the time of an unclamp, (C) is a figure which shows a mode that the ball press was seen from the side surface.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。なお、説明の都合上、図の下方を「前側」ないし「下側」と表現し、図の上方を「後側」ないし「上側」と表現する。また、図面は、いずれも本発明の理解を容易にするため、誇張して表示している。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on examples. For convenience of explanation, the lower part of the figure is expressed as “front side” or “lower side”, and the upper part of the figure is expressed as “rear side” or “upper side”. In addition, all drawings are exaggerated for easy understanding of the present invention.

最初に、図1を参照しながら、本実施例の主軸装置の構成を説明する。同図において、主軸装置10は、ドローバー20を中心に構成されており、図示しないハウジングに回転可能に支持されて、スピンドル30内を貫通している。ドローバー20の先端には、工具ホルダー40のプルスタット42を回転可能に把持するためのコレット22が設けられている。ドローバー20の略中心部分と、スピンドル30との間の空間32内には、クランプバネ50が設けられている。ドローバー20の先端側であって、前記コレット22の近傍には仮保持機構100が設けられており、ドローバー20の後端側には、ノック機構200が設けられている。前記スピンドル30の先端内側には、先端に向けて径が拡大するテーパー面31が形成されており、これに当接するテーパー面44が前記工具ホルダー40の外側面に形成されている。すなわち、スピンドル30の回転は、それらテーパー面31,44を介して工具ホルダー40に伝達され、工具ホルダー40に取り付けられた工具(図示せず)が回転するようになっている。   First, the configuration of the spindle device of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the spindle device 10 is constructed around a draw bar 20, is rotatably supported by a housing (not shown), and penetrates through a spindle 30. A collet 22 for rotatably holding the pullstat 42 of the tool holder 40 is provided at the tip of the draw bar 20. A clamp spring 50 is provided in a space 32 between the approximate center portion of the draw bar 20 and the spindle 30. A temporary holding mechanism 100 is provided on the leading end side of the draw bar 20 and in the vicinity of the collet 22, and a knock mechanism 200 is provided on the rear end side of the draw bar 20. A tapered surface 31 whose diameter increases toward the distal end is formed inside the distal end of the spindle 30, and a tapered surface 44 that abuts on the tapered surface 31 is formed on the outer surface of the tool holder 40. That is, the rotation of the spindle 30 is transmitted to the tool holder 40 via the tapered surfaces 31 and 44, and a tool (not shown) attached to the tool holder 40 is rotated.

仮保持機構100は、図1(C)に示すように、ドローバー20の側面に等間隔で形成された複数の溝102,104と、これらに嵌まり込むボール110と、ボール110をドローバー20側に押し付ける仮保持バネ112を中心に構成されている。すなわち、ボール110及び仮保持バネ112は、スピンドル30の径方向(長手方向に垂直の方向)に放射状に等間隔に形成された複数の穴34内にそれぞれ納められており、穴34の外側にはバネ押え114が設けられている。   As shown in FIG. 1C, the temporary holding mechanism 100 includes a plurality of grooves 102 and 104 formed on the side surface of the draw bar 20 at equal intervals, a ball 110 fitted in these, and the ball 110 on the draw bar 20 side. It is comprised centering on the temporary holding spring 112 pressed on. That is, the balls 110 and the temporary holding springs 112 are respectively housed in a plurality of holes 34 formed radially at equal intervals in the radial direction of the spindle 30 (a direction perpendicular to the longitudinal direction). A spring retainer 114 is provided.

アンクランプ状態では、同図に示すように、ボール110は溝104内に嵌まり込むようになっており、クランプ状態では、後述する図3に示すように、ボール110は溝102内に嵌まり込むようになっている。すなわち、アンクランプ状態とクランプ状態との間でドローバー20が上下動すると、ボール110は、仮保持バネ112によって付勢されているために、溝102,104の形状に沿って穴34から突出したり引っ込んだりする。なお、ボール110は、スピンドル30の回転に伴ってドローバー20の外側を回転するため、溝102,104は、ドローバー20の外側の全周にわたって形成されている。   In the unclamped state, the ball 110 fits in the groove 104 as shown in the figure, and in the clamped state, the ball 110 fits in the groove 102 as shown in FIG. It comes to include. That is, when the draw bar 20 moves up and down between the unclamped state and the clamped state, the ball 110 is urged by the temporary holding spring 112, so that it protrudes from the hole 34 along the shape of the grooves 102 and 104. Withdraw. Since the ball 110 rotates outside the draw bar 20 with the rotation of the spindle 30, the grooves 102 and 104 are formed over the entire outer periphery of the draw bar 20.

一方、ノック機構200は、図1(B)に示す構成となっており、前記ドローバー20の外側に、倍力カム210が設けられている。すなわち、ドローバー20と、スピンドル30に連結する装置本体(ハウジング)36との間に、ボール220及び222を回転自在に保持したボール押え230と、倍力カム210が挟まれた構成となっている。ボール押え230は、装置本体36に固定されている。ボール220及び222は、ドローバー20の外周側に等間隔で複数組設けられている。前記ドローバー20の外周面には凹部202,204が形成されており、前記倍力カム210の内周側には凹部212,214が形成されている。   On the other hand, the knock mechanism 200 has a configuration shown in FIG. 1B, and a booster cam 210 is provided outside the draw bar 20. In other words, the ball presser 230 holding the balls 220 and 222 rotatably and the booster cam 210 are sandwiched between the draw bar 20 and the apparatus main body (housing) 36 connected to the spindle 30. . The ball presser 230 is fixed to the apparatus main body 36. A plurality of sets of balls 220 and 222 are provided at equal intervals on the outer peripheral side of the draw bar 20. Concave portions 202 and 204 are formed on the outer peripheral surface of the draw bar 20, and concave portions 212 and 214 are formed on the inner peripheral side of the booster cam 210.

ドローバー20側の凹部202は、クランプ時にボール220を介して倍力機構を構成するためのものであり、凹部204は、クランプ時にボール220を退避させるとともに、アンクランプ時にボール222を介し倍力機構を構成するためのものである。一方、倍力カム210側の凹部212は、アンクランプ時にボール220を退避させるとともに、クランプ時にボール220を介して倍力機構を構成するためのものであり、凹部214は、アンクランプ時にボール222を介して倍力機構を構成するためのものである。   The recess 202 on the draw bar 20 side is for constituting a boosting mechanism via the ball 220 at the time of clamping, and the recess 204 retracts the ball 220 at the time of clamping and the boosting mechanism via the ball 222 at the time of unclamping. It is for comprising. On the other hand, the recess 212 on the boost cam 210 side is for retracting the ball 220 during unclamping, and for constructing a booster mechanism via the ball 220 during clamping, and the recess 214 is configured so that the ball 222 is retracted during unclamping. It is for comprising a booster mechanism via.

倍力カム210の先端(図の下端)は、上述したクランプバネ50に当接しており、後端(図の上端)には、複数のプランジャピン216が設けられている。これらのプランジャピン216は、図示しない油圧手段によって押し下げ可能となっている。なお、倍力カム210,ボール220及び222は、ドローバー20の外側で回転することはない。従って、凹部202,204,212,214は、いずれもドローバー20の外側の全周に設ける必要はなく、ボール220,222の位置に対応して設ければよい。   The front end (lower end in the figure) of the boost cam 210 is in contact with the clamp spring 50 described above, and a plurality of plunger pins 216 are provided at the rear end (upper end in the figure). These plunger pins 216 can be pushed down by hydraulic means (not shown). Note that the booster cam 210 and the balls 220 and 222 do not rotate outside the draw bar 20. Accordingly, the recesses 202, 204, 212, and 214 need not be provided on the entire outer periphery of the draw bar 20, and may be provided corresponding to the positions of the balls 220 and 222.

次に、図1〜図3を参照しながら、クランプ時の動作を説明する。まず、プランジャピン216を油圧手段によって押圧した図1(A)の状態で、工具ホルダー40をスピンドル30の先端側に押し込む。すると、工具ホルダー40後端のプルスタット42がドローバー20先端のコレット22に当接し、図2(A)に示すようになる。そして、更に工具ホルダー40を押し込むと、そのテーパー面44がスピンドル30側のテーパー面31に当接するとともに、ドローバー20が上昇し、コレット22がプルスタット42を把持する。   Next, the operation at the time of clamping will be described with reference to FIGS. First, the tool holder 40 is pushed into the tip end side of the spindle 30 in the state shown in FIG. 1A in which the plunger pin 216 is pushed by hydraulic means. Then, the pull-stat 42 at the rear end of the tool holder 40 comes into contact with the collet 22 at the front end of the draw bar 20 and becomes as shown in FIG. When the tool holder 40 is further pushed in, the tapered surface 44 comes into contact with the tapered surface 31 on the spindle 30 side, the draw bar 20 rises, and the collet 22 holds the pull stat 42.

このとき、仮保持機構100では、ボール110がドローバー20の溝104から溝102に移動する。一方、ノック機構200では、下側のボール220がドローバー20の凹部202に嵌まり込む。なお、倍力カム210の凹部214に嵌り込んでいる上側のボール222は、ドローバー20側の凹部204内を摺動するのみである。その結果、図2(A)の状態が同図(B)に示すようになる。   At this time, in the temporary holding mechanism 100, the ball 110 moves from the groove 104 of the draw bar 20 to the groove 102. On the other hand, in the knock mechanism 200, the lower ball 220 fits into the recess 202 of the draw bar 20. Note that the upper ball 222 fitted in the recess 214 of the booster cam 210 only slides in the recess 204 on the draw bar 20 side. As a result, the state of FIG. 2A becomes as shown in FIG.

この状態で、油圧手段によるプランジャピン216の押圧を解除すると、クランプバネ50が伸張し、倍力カム210が上昇する。すると、倍力カム210の凹部212下側のテーパー面212Aがボール220を押し上げるようになる。すなわち、ボール220とテーパー面212Aによって倍力機構が構成されるようになり、これによってドローバー20が強固に固定され、ひいては、その先端側のコレット22による工具ホルダー40のプルスタット42のクランプが強固に行なわれることとなる。図3(A)には、このクランプ状態の様子が示されている。また、ノック機構200の部分を拡大して示すと同図(B)のようになり、仮保持機構100の部分を拡大して示すと同図(C)のようになる。   In this state, when the pressing of the plunger pin 216 by the hydraulic means is released, the clamp spring 50 expands and the booster cam 210 rises. Then, the tapered surface 212 </ b> A below the recess 212 of the boost cam 210 pushes up the ball 220. That is, the ball 220 and the tapered surface 212A constitute a boosting mechanism, whereby the draw bar 20 is firmly fixed, and as a result, the clamp of the pull-stat 42 of the tool holder 40 by the collet 22 on the tip side is firmly fixed. Will be done. FIG. 3A shows the state of this clamped state. Also, an enlarged view of the knock mechanism 200 is shown in FIG. 5B, and an enlarged view of the temporary holding mechanism 100 is shown in FIG.

次に、図3〜図5を参照しながら、アンクランプ時の動作を説明する。図3に示すクランプ状態から、油圧手段によってプランジャピン216を押すと、図4(A)に示すように、倍力カム210が下がるとともに、凹部212の上側のテーパー面212Bがボール222に当たる。図4(B)には、その状態が拡大して示されている。   Next, the operation at the time of unclamping will be described with reference to FIGS. When the plunger pin 216 is pushed by the hydraulic means from the clamped state shown in FIG. 3, the booster cam 210 is lowered and the tapered surface 212 </ b> B on the upper side of the concave portion 212 hits the ball 222 as shown in FIG. FIG. 4B shows the state in an enlarged manner.

この状態で、更に、プランジャピン216を押すと、前記テーパー面212Bがボール222をドローバー20側に押すようになり、結果的にドローバー20が下方へ変位する。このため、ドローバー20の先端側では、工具ホルダー40がわずかに押し出されるようになる。すなわち、テーパー面212Bとボール222による倍力機構によって、工具ホルダー40が押し出されて、図5(A)に示すようになる。   In this state, when the plunger pin 216 is further pushed, the tapered surface 212B pushes the ball 222 toward the draw bar 20, and as a result, the draw bar 20 is displaced downward. For this reason, the tool holder 40 is slightly pushed out at the front end side of the draw bar 20. That is, the tool holder 40 is pushed out by the boosting mechanism by the tapered surface 212B and the ball 222, and the state is as shown in FIG.

ところで、工具ホルダー40のクランプ状態で工具を取り付け、何らかの作業をワークに対して行なうと、工具ホルダー40がスピンドル30に押し付けられて、テーパー面31,44が密着接合した状態となる。本実施例によれば、図5(A)に示した倍力機構の動作で、テーパー面31,44の密接状態が良好に解除される。   By the way, when the tool is attached in a clamped state of the tool holder 40 and some work is performed on the workpiece, the tool holder 40 is pressed against the spindle 30 and the tapered surfaces 31 and 44 are in close contact with each other. According to the present embodiment, the close contact between the tapered surfaces 31 and 44 is satisfactorily released by the operation of the booster mechanism shown in FIG.

次に、図5(A)の状態では、仮保持機構100のボール110が溝102から浮き上がるようになるが、仮保持バネ112によって溝102に戻ろうとする。このため、ドローバー20が上方に移動することとなり、図5(B)に示すようになる。これにより、工具ホルダー40も上方に戻り、そのテーパー面44は、スピンドル30側のテーパー面31と再び接触することとなる。すなわち、工具ホルダー40は、一度スピンドル30から離れた後、再びスピンドル30に接触した状態となり、本来の位置となる。   Next, in the state of FIG. 5A, the ball 110 of the temporary holding mechanism 100 comes up from the groove 102, but tries to return to the groove 102 by the temporary holding spring 112. For this reason, the draw bar 20 moves upward, as shown in FIG. As a result, the tool holder 40 also returns upward, and the tapered surface 44 comes into contact with the tapered surface 31 on the spindle 30 side again. That is, the tool holder 40 once comes away from the spindle 30 and then comes into contact with the spindle 30 again, and assumes its original position.

次に、図示しない手段によって、工具ホルダー40の下方への引き抜きが行なわれる。図5(B)に示した動作によって、工具ホルダー40が本来の位置となっているので、引き抜きの作業を行なう際の位置決めは、従来と同じでよい。工具ホルダー40を下方に引き抜くと、ドローバー20が下方に移動し、図2(A)の状態から更に図1の状態となり、工具ホルダー40の引き抜きが完了する。このとき、ノック機構200では、ボール222が凹部214に嵌まり込むこととなる。   Next, the tool holder 40 is pulled downward by means not shown. Since the tool holder 40 is in its original position by the operation shown in FIG. 5B, the positioning when performing the pulling work may be the same as the conventional one. When the tool holder 40 is pulled down, the draw bar 20 moves downward, and the state shown in FIG. 2 (A) is further changed to the state shown in FIG. 1, and the tool holder 40 is completely pulled out. At this time, in the knock mechanism 200, the ball 222 is fitted into the recess 214.

以上のように、本実施例によれば、アンクランプ時は、ノック機構200によって工具ホルダー40がスピンドル30から一度離れ、その後、仮保持機構100によって工具ホルダー40が本来の位置に復帰する。このため、工具ホルダー40の主軸装置10からの引き抜きを、特段の位置決め作業を伴うことなく、良好に行なうことができ、短時間で簡便に工具ホルダー40の交換が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, at the time of unclamping, the tool holder 40 is once separated from the spindle 30 by the knock mechanism 200, and then the tool holder 40 is returned to the original position by the temporary holding mechanism 100. For this reason, the tool holder 40 can be satisfactorily pulled out from the spindle device 10 without any special positioning operation, and the tool holder 40 can be easily replaced in a short time.

次に、図6を参照しながら、本発明の実施例2について説明する。この例は、ノック機構の他の構成例で、上述した実施例における装置本体36を省略した構造となっている。図6中、(A)はクランプ状態,(B)はアンクランプ状態をそれぞれ示す。これらの図において、ドローバー500の下側には、上述した実施例と同様に、スピンドル502との間にクランプバネ504が設けられている。ドローバー500の先端側のコレットや仮保持機構については、上述した実施例と同様である。ドローバー500の外周側には、倍力カム510が設けられており、この倍力カム510とドローバー500との間に、ボール520,522が設けられている。なお、ボール520,522は、ドローバー500の外周側に等間隔で複数組設けられている。   Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. This example is another configuration example of the knock mechanism, and has a structure in which the apparatus main body 36 in the above-described embodiment is omitted. In FIG. 6, (A) shows a clamped state, and (B) shows an unclamped state. In these drawings, a clamp spring 504 is provided below the draw bar 500 between the draw bar 500 and the spindle 502, as in the above-described embodiment. The collet on the front end side of the draw bar 500 and the temporary holding mechanism are the same as in the above-described embodiment. A booster cam 510 is provided on the outer peripheral side of the draw bar 500, and balls 520 and 522 are provided between the boost cam 510 and the drawbar 500. A plurality of sets of balls 520 and 522 are provided at equal intervals on the outer peripheral side of the draw bar 500.

前記ボール520,522は、ボール押え524によって回転自在に位置保持されており、ボール押え524は、スピンドル502側に固定されている。一方、倍力カム510は、ボール押え524を貫通する固定ピン506によって、ドローバー500に固定支持されている。図6(C)には、ボール押え524を側面から見た様子が示されており、固定ピン506は、ボール押え524に形成された長穴526内を貫通しており、固定ピン506が長穴526内を移動できる構造となっている。   The balls 520 and 522 are rotatably held by a ball presser 524, and the ball presser 524 is fixed to the spindle 502 side. On the other hand, the booster cam 510 is fixedly supported on the draw bar 500 by a fixing pin 506 that passes through the ball presser 524. FIG. 6C shows a state in which the ball presser 524 is viewed from the side. The fixing pin 506 passes through the long hole 526 formed in the ball presser 524, and the fixing pin 506 is long. The structure can move in the hole 526.

ドローバー500外周面と倍力カム510内周面には、上述した倍力機構を構成するための凹部やテーパ面が形成されている。まず、ドローバー500外周面の凹部530と、倍力カム510内周面のテーパー面532と、ボール520とによって、クランプ時の倍力機構が構成されている。ドローバー500外周面の凹部540と、倍力カム510内周面のテーパー面542と、ボール522とによって、アンクランプ時の倍力機構が構成されている。本実施例によっても、簡便な構成でありながら、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。   On the outer peripheral surface of the draw bar 500 and the inner peripheral surface of the booster cam 510, a concave portion and a tapered surface for forming the above-described booster mechanism are formed. First, the concave portion 530 on the outer peripheral surface of the draw bar 500, the tapered surface 532 on the inner peripheral surface of the boost cam 510, and the ball 520 constitute a boost mechanism at the time of clamping. The concave portion 540 on the outer peripheral surface of the draw bar 500, the tapered surface 542 on the inner peripheral surface of the boost cam 510, and the ball 522 constitute a boost mechanism during unclamping. According to the present embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained with a simple configuration.

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例に示した形状や寸法は一例であり、同様の作用を得るように設計変更が可能である。例えば、前記実施例で示した仮保持機構100のボール110と仮保持バネ112の代わりに、径方向に伸縮するコイルバネを用いるなどである。倍力機構,工具ホルダーのプルスタットやコレットなどについても、同様の作用を奏するような公知の構造としてよい。
(2)各部材も、公知の各種のものを適用してよい。例えば、前記実施例では、クランプバネ50を使用したが、皿バネを用いるようにしてもよい。
(3)前記実施例は、本発明を、ATCの主軸装置に適用した場合であるが、各種のクランプ機構に適用することができる。従って、クランプする対象も、工具ホルダーに限定されない。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following are also included.
(1) The shapes and dimensions shown in the above embodiments are merely examples, and the design can be changed so as to obtain the same effect. For example, instead of the ball 110 and the temporary holding spring 112 of the temporary holding mechanism 100 shown in the embodiment, a coil spring that expands and contracts in the radial direction is used. The booster mechanism and the tool holder pull-stat, collet, etc. may have a known structure that exhibits the same action.
(2) Various known members may be applied to each member. For example, in the above embodiment, the clamp spring 50 is used, but a disc spring may be used.
(3) In the above embodiment, the present invention is applied to an ATC spindle device, but can be applied to various clamping mechanisms. Therefore, the object to be clamped is not limited to the tool holder.

本発明によれば、対象物をアンクランプする際に、一度対象物を押し出してから、その位置を戻して仮保持するため、ATCの主軸装置などの用途に好適である。   According to the present invention, when the object is unclamped, the object is once pushed out, and then the position is returned and temporarily held, which is suitable for applications such as an ATC spindle device.

10:主軸装置
20:ドローバー
22:コレット
30:スピンドル
31,44:テーパー面
32:空間
34:穴
36:装置本体(ハウジング)
40:工具ホルダー
42:プルスタット
44:テーパー面
50:クランプバネ
100:仮保持機構
102,104:溝
110:ボール
112:仮保持バネ
114:バネ押え
200:ノック機構
202,204:凹部
210:倍力カム
212,214:凹部
212A,212B:テーパー面
214:凹部
216:プランジャピン
220:ボール
222:ボール
230:ボール押え
500:ドローバー
502:スピンドル
504:クランプバネ
506:固定ピン
510:倍力カム
520,522:ボール
524:ボール押え
526:長穴
530:凹部
532:テーパー面
540:凹部
542:テーパー面
10: Spindle device 20: Draw bar 22: Collet 30: Spindle 31, 44: Tapered surface 32: Space 34: Hole 36: Device main body (housing)
40: Tool holder 42: Pull stat 44: Tapered surface 50: Clamp spring 100: Temporary holding mechanism 102, 104: Groove 110: Ball 112: Temporary holding spring 114: Spring presser 200: Knock mechanism 202, 204: Recess 210: Boosting force Cam 212, 214: Concave 212A, 212B: Tapered surface 214: Concave 216: Plunger pin 220: Ball 222: Ball 230: Ball presser 500: Draw bar 502: Spindle 504: Clamp spring 506: Fixing pin 510: Booster cam 520, 522: Ball 524: Ball presser 526: Long hole 530: Concave portion 532: Tapered surface 540: Concave portion 542: Tapered surface

Claims (5)

テーパー面を備えたクランプ対象物,
クランプ時に前記テーパー面に接触するテーパー面が先端に形成されたスピンドル,
前記スピンドル内を移動し、前記クランプ対象物を把持する把持手段を備えたドローバー,
アンクランプ時に、前記クランプ対象物のテーパー面と前記スピンドルのテーパー面との接合状態を解除するノック機構,
該ノック機構によって変位した前記クランプ対象物の位置を元に戻して保持する仮保持機構,
を備えたことを特徴とするアンクランプ装置。
Clamping object with tapered surface,
A spindle with a tapered surface formed at the tip that contacts the tapered surface during clamping,
A draw bar provided with gripping means for moving within the spindle and gripping the clamping object;
A knock mechanism for releasing the joined state between the tapered surface of the object to be clamped and the tapered surface of the spindle during unclamping;
A temporary holding mechanism for returning and holding the position of the clamp object displaced by the knock mechanism;
An unclamping device comprising:
ハウジング内に回転可能に支持された中空状のスピンドルの一方の端部側に、該一方の端部へ向けて径が拡大するテーパー面が形成されており、該テーパー面に工具ホルダーのテーパー面を密着させることで、前記スピンドルと工具ホルダーが一体に回転する主軸装置であって、
前記スピンドルの中空部をその軸方向に移動可能なドローバーの先端に設けられ、前記工具ホルダーのプルスタッドを着脱可能に把持する把持手段,
前記スピンドルの他方の端部側の中空部に設けられており、前記ドローバーを介してクランプ状態の工具ホルダーを先端側に押し出して、該工具ホルダーのテーパー面と前記スピンドル側のテーパー面との接合状態を解除するノック機構,
該ノック機構によって押し出された工具ホルダーを、そのテーパー面が前記スピンドル側のテーパー面と接する元の位置に戻す仮保持機構,
を備えたことを特徴とする主軸装置。
A tapered surface having a diameter increasing toward the one end is formed on one end of the hollow spindle rotatably supported in the housing, and the tapered surface of the tool holder is formed on the tapered surface. Is a spindle device in which the spindle and the tool holder rotate integrally,
A gripping means provided at the tip of a draw bar which is movable in the axial direction of the hollow portion of the spindle, and detachably grips the pull stud of the tool holder;
It is provided in a hollow portion on the other end side of the spindle, and a tool holder in a clamped state is pushed out to the front end side via the draw bar to join the tapered surface of the tool holder and the tapered surface on the spindle side. Knock mechanism to release the state,
A temporary holding mechanism for returning the tool holder pushed out by the knock mechanism to the original position where the tapered surface is in contact with the tapered surface on the spindle side;
A spindle apparatus characterized by comprising:
前記ノック機構は、
前記ドローバーの周囲に設けられた倍力カム,
前記ドローバーと前記倍力カムとの間に設けられた第1及び第2のボール,
前記ドローバー外側に設けられた第1の凹部と、前記第1のボールと、前記倍力カムの内側に設けられた第1のテーパー面とによって構成され、クランプ時に動作する第1の倍力機構,
前記ドローバー外側に設けられた第2の凹部と、前記第2のボールと、前記倍力カムの内側に設けられた第2のテーパー面とによって構成され、アンクランプ時に動作する第2の倍力機構,
を含むことを特徴とする請求項2記載の主軸装置。
The knock mechanism is
A boost cam provided around the draw bar;
First and second balls provided between the draw bar and the boost cam;
A first booster mechanism configured by a first recess provided outside the draw bar, the first ball, and a first tapered surface provided inside the booster cam and operating at the time of clamping. ,
A second booster configured by a second recess provided outside the draw bar, the second ball, and a second tapered surface provided inside the booster cam and operating during unclamping mechanism,
The spindle apparatus according to claim 2, comprising:
前記仮保持機構は、
前記ドローバーの先端側の外周面に形成された第1及び第2の溝,
前記スピンドル側から前記ドローバー側に付勢されており、径方向に拡大可能な弾性手段,
を備えており、
クランプ状態では、前記弾性手段は、前記第1の溝に嵌り込んでおり、前記第1の倍力機構の動作によって移動したドローバーを元の位置に戻して仮保持し、
アンクランプ状態では、前記弾性手段は、前記第2の溝に嵌り込んで前記ドローバーを仮保持することを特徴とする請求項2又は3記載の主軸装置。
The temporary holding mechanism is
First and second grooves formed on the outer peripheral surface of the draw bar at the front end side;
An elastic means that is biased from the spindle side to the draw bar side and is radially expandable;
With
In the clamped state, the elastic means is fitted in the first groove, the draw bar moved by the operation of the first booster mechanism is returned to the original position and temporarily held,
4. The spindle device according to claim 2, wherein, in the unclamped state, the elastic means temporarily fits the draw bar by being fitted into the second groove. 5.
請求項2〜4のいずれか1項に記載の主軸装置を備えたことを特徴とするマシニングセンター。   A machining center comprising the spindle device according to any one of claims 2 to 4.
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