JP2019014017A - Tool clamp device - Google Patents

Tool clamp device Download PDF

Info

Publication number
JP2019014017A
JP2019014017A JP2017133637A JP2017133637A JP2019014017A JP 2019014017 A JP2019014017 A JP 2019014017A JP 2017133637 A JP2017133637 A JP 2017133637A JP 2017133637 A JP2017133637 A JP 2017133637A JP 2019014017 A JP2019014017 A JP 2019014017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic pressure
tool
hydraulic
draw bar
clamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017133637A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
太基 北川
Taiki Kitagawa
太基 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2017133637A priority Critical patent/JP2019014017A/en
Publication of JP2019014017A publication Critical patent/JP2019014017A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a tool clamp device which can accurately grasp deterioration of tool clamp force resulting from time degradation of a biasing member.SOLUTION: A tool clamp device includes: a draw bar 11 which switches clamp/unclamp states of a tool holder 20 which holds a tool 17; a biasing member 12 which biases the draw bar 11 in a clamp direction of the tool holder 20; a cylinder 13 which pushes the draw bar 11 in an unclamp direction of the tool holder 20 against biasing force of the biasing member 12; and a hydraulic mechanism 14 which has a hydraulic selector function, which can selectively generate a first hydraulic pressure being a hydraulic pressure generated when normal unclamping is performed and a second hydraulic pressure which is lower than the first hydraulic pressure, and drives the cylinder 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、マシニングセンタなどの工作機械のツールクランプ装置に関し、特に、ツールクランプ力の計測機構を備えたものに関する。   The present invention relates to a tool clamp device for a machine tool such as a machining center, and more particularly to a tool clamp device having a tool clamp force measuring mechanism.

マシニングセンタなどの工作機械のツールクランプ装置は、例えば、コレットなどのツールホルダにツールを取り付け、このツールホルダに接続された主軸を皿バネなどの付勢部材の付勢力で付勢することによって、ツールホルダによってツールが保持されたクランプ状態とする。その一方で、付勢部材の付勢力に抗して、主軸を軸方向に移動させることにより、ツールをアンクランプ状態とする。   A tool clamping device of a machine tool such as a machining center attaches a tool to a tool holder such as a collet, and biases a main shaft connected to the tool holder with a biasing force of a biasing member such as a disc spring. The clamp is held with the tool held by the holder. On the other hand, the tool is brought into an unclamped state by moving the main shaft in the axial direction against the urging force of the urging member.

ツールホルダによるツールのクランプ力は、付勢部材の付勢力に基づいて発生する。付勢部材が新品状態のときは、この付勢部材による所定の大きさの付勢力が作用し、ツールを保持するのに十分な大きさのクランプ力を確保することができる。その一方で、付勢部材が経時劣化すると、この付勢部材による所定の大きさの付勢力が発揮できなくなり、所定の大きさのクランプ力を確保することができない。クランプ力が不足すると、ツールホルダでクランプされたツールにブレが生じ、加工精度が低下したり、ツールが損傷したりするなどの問題が生じ得る。   The clamping force of the tool by the tool holder is generated based on the biasing force of the biasing member. When the urging member is in a new state, an urging force of a predetermined magnitude is applied by the urging member, and a clamping force large enough to hold the tool can be ensured. On the other hand, when the urging member deteriorates with time, the urging force of a predetermined magnitude by the urging member cannot be exhibited, and a clamping force of a predetermined magnitude cannot be ensured. If the clamping force is insufficient, the tool clamped by the tool holder may be shaken, resulting in problems such as a reduction in processing accuracy or damage to the tool.

この問題を解決すべく、例えば、特許文献1に係る工作機械の主軸装置においては、ロッド押圧力検出手段で検出したロッドの押圧力と、ロッド変位検出手段で検出したロッドの変位に基づいてコレットによるクランプ力を検出している。そして、工具のクランプ力の経時的変化に基づいて、交換時期判定手段で付勢手段の交換時期を判定している(特許文献1の段落0019など参照)。   In order to solve this problem, for example, in the spindle device of a machine tool according to Patent Document 1, the collet is based on the rod pressing force detected by the rod pressing force detection means and the rod displacement detected by the rod displacement detection means. The clamping force due to is detected. Then, based on the change with time of the clamping force of the tool, the replacement time determination means determines the replacement time of the urging means (see paragraph 0019 of Patent Document 1).

また、特許文献2に係る工具クランプ力測定装置においては、油圧源からの油圧によってピストンロッドを駆動させ、アンクランプ動作させる際にピストンロッドからドローバーに作用する押圧力をロードセルで検出して、皿バネの交換時期を把握している(特許文献2の段落0007、0015など参照)。   In the tool clamping force measuring device according to Patent Document 2, the piston rod is driven by the hydraulic pressure from the hydraulic source, and when the unclamping operation is performed, the pressing force acting on the draw bar from the piston rod is detected by the load cell. The spring replacement time is grasped (see paragraphs 0007 and 0015 of Patent Document 2).

特許第4638464号公報Japanese Patent No. 4638464 特開平10−291105号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-291105

特許文献1に係る構成においては、油圧制御装置によって油圧を発生させて駆動装置を作動させているが、この油圧の大きさは、工具をアンクランプするときと同等であると考えられる。このアンクランプするときの油圧は、付勢部材の付勢力に抗して速やかに行う必要があるため、この付勢力よりも十分大きな油圧とされるのが通常である。この場合、工具のアンクランプの瞬間における油圧と、実際に測定された油圧の誤差が大きくなってしまい、付勢部材の寿命予測に誤差が生じる虞がある。   In the configuration according to Patent Document 1, a hydraulic pressure is generated by a hydraulic control device to operate a driving device, but the magnitude of this hydraulic pressure is considered to be equivalent to that when the tool is unclamped. Since the hydraulic pressure for unclamping needs to be performed quickly against the urging force of the urging member, the hydraulic pressure is usually sufficiently larger than the urging force. In this case, an error between the hydraulic pressure at the moment of unclamping the tool and the actually measured hydraulic pressure becomes large, and there is a possibility that an error occurs in the life prediction of the biasing member.

また、特許文献2に係る構成においても、ピストンロッドを油圧源からの油圧によって駆動させているが、特許文献1に係る油圧制御装置と同様に、その油圧の大きさは、工具をアンクランプするときと同等の十分大きな油圧であると考えられる。このため、皿バネの交換時期の把握に誤差が生じることが懸念される。また、回転体である主軸側にロードセルを設けると、押圧力の検出の際に、摩擦に伴う発熱や回転ロスなどの問題を生じる虞もある。   Also, in the configuration according to Patent Document 2, the piston rod is driven by the hydraulic pressure from the hydraulic power source. Like the hydraulic control device according to Patent Document 1, the magnitude of the hydraulic pressure unclamps the tool. It is considered to be a sufficiently large hydraulic pressure equivalent to the time. For this reason, there is a concern that an error may occur in grasping the disc spring replacement time. In addition, when a load cell is provided on the main shaft side which is a rotating body, there is a possibility that problems such as heat generation due to friction and rotation loss may occur when the pressing force is detected.

そこで、この発明は、付勢部材の経時劣化に伴うツールクランプ力の低下を精度よく把握することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to accurately grasp the decrease in the tool clamping force accompanying the aging member deterioration with time.

上記の課題を解決するために、この発明においては、ツールを保持するツールホルダのクランプ・アンクランプ状態を切り替えるドローバーと、前記ドローバーを前記ツールホルダのクランプ方向に向けて付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して、前記ドローバーを前記ツールホルダのアンクランプ方向に向けて押し込むシリンダと、通常のアンクランプを行う際の油圧である第1の油圧と、前記第1の油圧よりも低圧の第2の油圧を選択的に発生し得る油圧切替機能を有する、前記シリンダを駆動する油圧機構と、を備えたツールクランプ装置を構成した。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, a draw bar that switches a clamp / unclamp state of a tool holder that holds a tool, and a biasing member that biases the draw bar toward the clamping direction of the tool holder, A cylinder that pushes the draw bar toward the unclamping direction of the tool holder against the urging force of the urging member, a first hydraulic pressure that is a hydraulic pressure when performing normal unclamping, and the first And a hydraulic mechanism for driving the cylinder, which has a hydraulic pressure switching function capable of selectively generating a second hydraulic pressure lower than the hydraulic pressure.

前記構成においては、前記第2の油圧は、前記付勢部材の付勢力からツールクランプ力を計測する際の油圧であり、前記油圧切替機能は、ツールクランプ力を計測する際に前記第2の油圧を前記シリンダに供給する構成とするのが好ましい。   In the above configuration, the second hydraulic pressure is a hydraulic pressure when a tool clamping force is measured from the biasing force of the biasing member, and the hydraulic pressure switching function is performed when the tool clamping force is measured. It is preferable that hydraulic pressure is supplied to the cylinder.

前記各構成においては、前記シリンダによる前記ドローバーの軸方向への押し込み量を非接触で計測する変位計を備えた構成とするのが好ましい。   In each of the above-described configurations, it is preferable that a displacement meter is provided that measures the amount by which the draw bar is pushed in the axial direction by the cylinder in a non-contact manner.

前記各構成においては、前記第2の油圧が、前記第1の油圧の10〜30%の大きさの範囲内である構成とするのが好ましい。   In each of the above configurations, it is preferable that the second hydraulic pressure is in a range of 10 to 30% of the first hydraulic pressure.

前記各構成においては、前記ツールが前記ツールホルダでクランプされていない状態で、前記油圧機構が前記第2の油圧を発生する構成とするのが好ましい。   In each of the above configurations, it is preferable that the hydraulic mechanism generates the second hydraulic pressure in a state where the tool is not clamped by the tool holder.

この発明では、油圧機構が、通常のアンクランプを行う際の油圧である第1の油圧と、前記第1の油圧よりも低圧の第2の油圧を選択的に発生し得るようにした。このため、付勢部材の変位量が小さい領域においても、付勢部材の経時劣化に伴うツールクランプ力の低下を精度よく把握することができる。これにより、ツールクランプ装置の管理を容易とし、装置の不具合に伴うトラブルを極力回避することができる。   In the present invention, the hydraulic mechanism can selectively generate a first hydraulic pressure that is a hydraulic pressure when performing normal unclamping and a second hydraulic pressure that is lower than the first hydraulic pressure. For this reason, even in a region where the displacement amount of the urging member is small, it is possible to accurately grasp the decrease in the tool clamping force accompanying the deterioration of the urging member with time. Thereby, management of a tool clamp apparatus is made easy and the trouble accompanying the malfunction of an apparatus can be avoided as much as possible.

この発明に係るツールクランプ装置のクランプ状態を示す断面図Sectional drawing which shows the clamped state of the tool clamp apparatus which concerns on this invention クランプ状態における油圧機構のソレノイド切り替え状態を示す図The figure which shows the solenoid switching state of the hydraulic mechanism in a clamped state この発明に係るツールクランプ装置のアンクランプ状態を示す断面図Sectional drawing which shows the unclamp state of the tool clamp apparatus which concerns on this invention アンクランプ状態における油圧機構のソレノイド切り替え状態を示す図The figure which shows the solenoid switching state of the hydraulic mechanism in an unclamped state この発明に係るツールクランプ装置のクランプ力測定状態を示す断面図Sectional drawing which shows the clamp force measurement state of the tool clamp apparatus concerning this invention クランプ力測定状態における油圧機構のソレノイド切り替え状態を示す図The figure which shows the solenoid switching state of the hydraulic mechanism in the clamp force measurement state 低油圧領域におけるバネ縮み量とシリンダ油圧力との間の関係を示す図The figure which shows the relationship between the amount of spring contraction and cylinder oil pressure in the low oil pressure region 図7に示す関係から導出した、バネ縮み量とクランク力との間の関係を示す図The figure which shows the relationship between the amount of spring contractions and crank force derived | led-out from the relationship shown in FIG.

この発明に係るツールクランプ装置10のクランプ状態を図1、図2に基づいて説明する。このツールクランプ装置10は、マシニングセンタなどの工作機械に適用され、ドローバー11、付勢部材12、シリンダ13、および、油圧機構14を主要な構成要素としている。   A clamp state of the tool clamp device 10 according to the present invention will be described with reference to FIGS. The tool clamp device 10 is applied to a machine tool such as a machining center, and includes a draw bar 11, an urging member 12, a cylinder 13, and a hydraulic mechanism 14 as main components.

ドローバー11は、中空筒状の主軸15内に、軸方向に移動可能に設けられている。このドローバー11のツール取り付け側の端部には、クランピングコーン16が接続されている。クランピングコーン16は、ドローバー11との接続側に形成された小径部16aと、小径部16aよりもツール17側に形成された、この小径部16aよりも大径の大径部16bと、小径部16aと大径部16bとの間に位置し、小径部16aの外径から大径部16bの外径まで、その外径が連続的に変化する外径変化部16cとを有している。   The draw bar 11 is provided in the hollow cylindrical main shaft 15 so as to be movable in the axial direction. A clamping cone 16 is connected to the end of the draw bar 11 on the tool mounting side. The clamping cone 16 includes a small-diameter portion 16a formed on the connection side with the draw bar 11, a large-diameter portion 16b formed on the tool 17 side with respect to the small-diameter portion 16a, and a small-diameter portion 16b. It is located between the portion 16a and the large diameter portion 16b, and has an outer diameter changing portion 16c whose outer diameter continuously changes from the outer diameter of the small diameter portion 16a to the outer diameter of the large diameter portion 16b. .

このクランピングコーン16は、ドローバー11と一体に軸方向に移動可能となっており、かつ、主軸15に設けられたモータ(図示せず)を駆動することにより、ドローバー11と一体に軸周りに回転可能となっている。ドローバー11には、シリンダ13によるドローバー11の軸方向への押し込み量(付勢部材12の縮み量に相当)を非接触で計測する変位計18が併設されている。   The clamping cone 16 is movable in the axial direction integrally with the draw bar 11, and is driven around a shaft integrally with the draw bar 11 by driving a motor (not shown) provided on the main shaft 15. It can be rotated. The draw bar 11 is provided with a displacement meter 18 that measures the amount of pushing of the draw bar 11 in the axial direction by the cylinder 13 (corresponding to the amount of contraction of the biasing member 12) in a non-contact manner.

主軸15の先端には、筒状の保持部材19が嵌め込まれている。この保持部材19の内径面には、その先端側に向かうほど拡径するテーパ面19aが形成されている。この保持部材19には、ツール17を固定したツールホルダ20が取り付けられる。このツールホルダ20には、保持部材19に形成されたテーパ面19aと当接可能なテーパ面20aが形成されている。   A cylindrical holding member 19 is fitted at the tip of the main shaft 15. On the inner diameter surface of the holding member 19, a tapered surface 19 a that increases in diameter toward the tip end side is formed. A tool holder 20 to which the tool 17 is fixed is attached to the holding member 19. The tool holder 20 is formed with a tapered surface 20a that can come into contact with the tapered surface 19a formed on the holding member 19.

保持部材19の内径面側には、グリッパ21が設けられている。このグリッパ21は、径方向に縮拡径可能な周方向に分割された複数のアーム21aから構成される。このアーム21aの先端側には、径方向外向きに突出するグリップ部21bが形成されている。   A gripper 21 is provided on the inner diameter side of the holding member 19. The gripper 21 includes a plurality of arms 21a divided in the circumferential direction that can be expanded and contracted in the radial direction. A grip portion 21b that protrudes radially outward is formed on the distal end side of the arm 21a.

付勢部材12は、ドローバー11をクランピングコーン16のクランプ方向(図1中の白抜き矢印方向)に向けて付勢する機能を有する。グリッパ21のアーム21aは、ツールホルダ20のアンクランプ状態において、クランピングコーン16の小径部16aに沿うように縮径した状態となっている(図3参照)。   The urging member 12 has a function of urging the draw bar 11 toward the clamping direction of the clamping cone 16 (the direction of the white arrow in FIG. 1). The arm 21a of the gripper 21 is in a state of being reduced in diameter along the small diameter portion 16a of the clamping cone 16 in the unclamped state of the tool holder 20 (see FIG. 3).

その一方で、付勢部材12の付勢力によって、ドローバー11を引き込むと、このドローバー11とともにクランピングコーン16が引き込まれる。すると、アーム21aの先端が、クランピングコーン16に形成された外径変化部16cに案内されて、このアーム21aが、クランピングコーン16の大径部16bに沿うようにスムーズに拡径する。そして、この拡径に伴って、グリップ部21bがツールホルダ20の内径面に強く当接してクランプ力が発揮される(図1参照)。   On the other hand, when the draw bar 11 is drawn by the urging force of the urging member 12, the clamping cone 16 is drawn together with the draw bar 11. Then, the tip of the arm 21 a is guided by the outer diameter changing portion 16 c formed on the clamping cone 16, and the arm 21 a is smoothly expanded in diameter along the large diameter portion 16 b of the clamping cone 16. As the diameter increases, the grip portion 21b comes into strong contact with the inner diameter surface of the tool holder 20 to exert a clamping force (see FIG. 1).

このクランプ力により、保持部材19とツールホルダ20にそれぞれ形成されたテーパ面19a、20a同士が強く当接して、この保持部材19によってツールホルダ20(ツール17)が確実にクランプされる。このように、ドローバー11の動作に対応して、ツール17を保持するツールホルダ20のクランプ・アンクランプ状態を切り替えることができる。この実施形態では、付勢部材12として、軸方向に配列された複数の皿バネ(以下において、付勢部材12と同一の符号を付する。)を採用している。   Due to this clamping force, the tapered surfaces 19 a and 20 a formed on the holding member 19 and the tool holder 20 come into strong contact with each other, and the tool holder 20 (tool 17) is reliably clamped by the holding member 19. Thus, the clamp / unclamp state of the tool holder 20 holding the tool 17 can be switched in accordance with the operation of the draw bar 11. In this embodiment, a plurality of disc springs (in the following, the same reference numerals as those of the urging member 12) are employed as the urging member 12 in the axial direction.

シリンダ13は、皿バネ12の付勢力に抗して、ドローバー11をクランピングコーン16のアンクランプ方向(後述する図3中の白抜き矢印方向)に押し込む機能を有する。このシリンダ13には、図2に示すように、その内部空間を仕切る隔壁22が設けられ、この隔壁22によってアンクランプ室23とクランプ室24が形成されている。   The cylinder 13 has a function of pushing the draw bar 11 in the unclamping direction of the clamping cone 16 (the direction of the white arrow in FIG. 3 described later) against the urging force of the disc spring 12. As shown in FIG. 2, the cylinder 13 is provided with a partition wall 22 that divides the internal space, and an unclamp chamber 23 and a clamp chamber 24 are formed by the partition wall 22.

アンクランプ室24に作動油を供給すると、ドローバー11がアンクランプ方向に押し込まれて、保持部材19からツールホルダ20を取り外し可能なアンクランプ状態とすることができる(図3参照)。その一方で、アンクランプ室23への作動油の供給を解除すると、皿バネ12の付勢力によって、ツールホルダ20が保持部材19で保持されたクランプ状態とすることができる(図1参照)。   When the hydraulic oil is supplied to the unclamping chamber 24, the draw bar 11 is pushed in the unclamping direction, and the tool holder 20 can be detached from the holding member 19 (see FIG. 3). On the other hand, when the supply of the hydraulic oil to the unclamping chamber 23 is canceled, the tool holder 20 can be held in the clamped state by the holding member 19 by the biasing force of the disc spring 12 (see FIG. 1).

油圧機構14は、シリンダ13を駆動するための部材である。この油圧機構14は、通常のアンクランプを行う際の油圧である第1の油圧(例えば、5MPa。以下において、第1の油圧のことを通常油圧と称する。)と、皿バネ12の付勢力からツールクランプ力を計測する際の油圧である、前記通常油圧よりも低圧の第2の油圧(例えば、1MPa。以下において、第2の油圧のことを計測用油圧と称する。)を選択的に発生し得る油圧切り替え機能を有している。この油圧機構14からの配管は、シリンダ13のアンクランプ室23およびクランプ室24にそれぞれ接続されている。   The hydraulic mechanism 14 is a member for driving the cylinder 13. The hydraulic mechanism 14 includes a first hydraulic pressure (for example, 5 MPa; hereinafter, the first hydraulic pressure is referred to as a normal hydraulic pressure) that is a hydraulic pressure when performing normal unclamping, and an urging force of the disc spring 12. The second hydraulic pressure lower than the normal hydraulic pressure (for example, 1 MPa. In the following, the second hydraulic pressure is referred to as a measurement hydraulic pressure), which is a hydraulic pressure for measuring the tool clamping force. It has a hydraulic pressure switching function that can occur. The piping from the hydraulic mechanism 14 is connected to the unclamp chamber 23 and the clamp chamber 24 of the cylinder 13, respectively.

この油圧機構14は、図2に示すように、作動油が貯められたオイルタンク25、作動油を循環させるオイルポンプ26、第一ソレノイド27、第二ソレノイド28、減圧弁29、チェック弁30、および、チェック弁制御用流路31を備えている。このオイルタンク25からは、図2に図示したシリンダ13だけでなく、他のツールクランプ装置のシリンダ(図示せず)にも作動油を供給し得るように配管が設けられている。   As shown in FIG. 2, the hydraulic mechanism 14 includes an oil tank 25 that stores hydraulic oil, an oil pump 26 that circulates hydraulic oil, a first solenoid 27, a second solenoid 28, a pressure reducing valve 29, a check valve 30, In addition, a check valve control flow path 31 is provided. From this oil tank 25, piping is provided so that hydraulic oil can be supplied not only to the cylinder 13 shown in FIG. 2 but also to a cylinder (not shown) of another tool clamp device.

第一ソレノイド27には、アンクランプまたはクランプ状態に伴って、作動油の流れる方向を切り替える3種類の流路が形成されている。第二ソレノイド28には、ツールクランプ力の計測の際に作動油の流れを切り替える2種類の流路が形成されている。減圧弁29は第二ソレノイド28に併設されており、この第二ソレノイド28を通過する作動油の圧力を、上記の通常圧力から計測用圧力まで減圧している。   The first solenoid 27 is formed with three types of flow paths that switch the direction in which the hydraulic oil flows in accordance with the unclamped or clamped state. The second solenoid 28 is formed with two types of flow paths for switching the flow of hydraulic oil when measuring the tool clamping force. The pressure reducing valve 29 is provided in the second solenoid 28, and the pressure of the hydraulic oil passing through the second solenoid 28 is reduced from the normal pressure to the measurement pressure.

チェック弁30は、アンクランプ室23への作動油の供給を許容する一方で、アンクランプ室23からの作動油の流出を阻止するように作用する。チェック弁制御用流路31は、クランプ室24への供給側流路とチェック弁30を接続している。そして、チェック弁30の閉弁時に、クランプ室24への供給側流路の油圧をチェック弁30に作用させることでチェック弁30を開弁させ、アンクランプ室23からの作動油の流出を許容する。   The check valve 30 acts to prevent the hydraulic oil from flowing out from the unclamp chamber 23 while allowing the hydraulic oil to be supplied to the unclamp chamber 23. The check valve control flow path 31 connects the supply valve to the clamp chamber 24 and the check valve 30. Then, when the check valve 30 is closed, the check valve 30 is opened by applying the hydraulic pressure of the supply-side flow path to the clamp chamber 24 to the check valve 30, and the hydraulic fluid from the unclamp chamber 23 is allowed to flow out. To do.

図1に示したクランプ状態においては、油圧機構14の各ソレノイド27、28は、図2に示すように切り替えられている。このとき、オイルタンク25から供給された作動油は、第一ソレノイド27を経由してクランプ室24側に供給されている。またチェック弁制御用流路31の存在により、クランプ室24への供給側流路を流れる作動油の圧力によってチェック弁30は開弁し、アンクランプ室23内の作動油は、アンクランプ室23からチェック弁30を経てオイルタンク25に戻される。そして、皿バネ12の付勢力によって、アンクランプ室23とクランプ室24の間の隔壁22は、アンクランプ室23側に移動する。このクランプ状態においては、第二ソレノイド28を経由する流路は遮断されている。隔壁22とドローバー11との間には伝達部材32が介装されており、この伝達部材32によって、隔壁22とドローバー11は軸方向に一体に移動する。   In the clamped state shown in FIG. 1, the solenoids 27 and 28 of the hydraulic mechanism 14 are switched as shown in FIG. At this time, the hydraulic oil supplied from the oil tank 25 is supplied to the clamp chamber 24 side via the first solenoid 27. Further, due to the presence of the check valve control flow path 31, the check valve 30 is opened by the pressure of the hydraulic oil flowing through the supply-side flow path to the clamp chamber 24, and the hydraulic oil in the unclamp chamber 23 To the oil tank 25 through the check valve 30. The partition 22 between the unclamp chamber 23 and the clamp chamber 24 is moved toward the unclamp chamber 23 by the biasing force of the disc spring 12. In this clamped state, the flow path passing through the second solenoid 28 is blocked. A transmission member 32 is interposed between the partition wall 22 and the draw bar 11. The transmission member 32 moves the partition wall 22 and the draw bar 11 integrally in the axial direction.

この発明に係るツールクランプ装置10のアンクランプ状態を図3、図4に基づいて説明する。アンクランプ状態は、ドローバー11を皿バネ12の付勢力に抗してアンクランプ方向(図3中の白抜き矢印参照)に押し込み、グリップ部21bがツールホルダ20の内径面に強く当接することで生じたクランプ力を解除した状態である。このクランプ力の解除に伴って、保持部材19とツールホルダ20にそれぞれ形成されたテーパ面19a、20a同士の当接が解消し、保持部材19からツールホルダ20を取り外すことができる(図3参照)。   An unclamped state of the tool clamp device 10 according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the unclamped state, the draw bar 11 is pushed in the unclamping direction (see the white arrow in FIG. 3) against the biasing force of the disc spring 12, and the grip portion 21 b strongly contacts the inner diameter surface of the tool holder 20. The generated clamping force is released. As the clamping force is released, the contact between the tapered surfaces 19a and 20a formed on the holding member 19 and the tool holder 20 is eliminated, and the tool holder 20 can be removed from the holding member 19 (see FIG. 3). ).

図3に示したアンクランプ状態においては、油圧機構14の各ソレノイド27、28は図4に示すように切り替えられている。すなわち、オイルタンク25から供給された作動油は、第一ソレノイド27を経由してアンクランプ室23側に供給されている。これにより、アンクランプ室23とクランプ室24の間の隔壁22は、皿バネ12の付勢力に抗して、クランプ室24側に移動する。   In the unclamped state shown in FIG. 3, the solenoids 27 and 28 of the hydraulic mechanism 14 are switched as shown in FIG. That is, the hydraulic oil supplied from the oil tank 25 is supplied to the unclamping chamber 23 side via the first solenoid 27. Thereby, the partition wall 22 between the unclamp chamber 23 and the clamp chamber 24 moves to the clamp chamber 24 side against the biasing force of the disc spring 12.

このとき、クランプ室24内の作動油は、配管を通ってオイルタンク25に戻される。アンクランプ室23側に供給される作動油の油圧は、ツールホルダ20を速やかにアンクランプ状態とするのに十分な圧力の通常油圧(例えば、5MPa)とされる。このアンクランプ状態においては、第二ソレノイド28を経由する流路は遮断されている。   At this time, the hydraulic oil in the clamp chamber 24 is returned to the oil tank 25 through the pipe. The hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the unclamping chamber 23 is a normal hydraulic pressure (for example, 5 MPa) that is sufficient to quickly bring the tool holder 20 into the unclamped state. In this unclamped state, the flow path passing through the second solenoid 28 is blocked.

この発明に係るツールクランプ装置10のクランプ力測定状態を図5、図6に基づいて説明する。クランプ力測定状態は、図3、図4で説明したアンクランプ状態と同様に、ドローバー11を皿バネ12の付勢力に抗してアンクランプ方向(図5中の白抜き矢印方向)に押し込む点では同じであるが、その押し込みのための油圧の大きさが、アンクランプ状態とする際に適用される通常油圧(例えば、5MPa)よりも低圧の計測用油圧(例えば、1MPa)とした点で異なる。   A clamp force measurement state of the tool clamp device 10 according to the present invention will be described with reference to FIGS. The clamping force measurement state is the point where the draw bar 11 is pushed in the unclamping direction (the white arrow direction in FIG. 5) against the urging force of the disc spring 12, as in the unclamping state described in FIGS. However, the size of the hydraulic pressure for the pushing is set to a measurement hydraulic pressure (for example, 1 MPa) lower than the normal hydraulic pressure (for example, 5 MPa) applied in the unclamped state. Different.

図5に示したクランプ力測定状態においては、油圧機構14の各ソレノイド27、28は、図6に示すように切り替えられている。すなわち、オイルタンク25から供給された作動油は、減圧弁29および第二ソレノイド28を経由してアンクランプ室23側に供給されている。このとき、第一ソレノイド27を経由してチェック弁30に作用する作動油がないため、チェック弁30は閉弁している。そのため、減圧弁29および第二ソレノイド28を経由した作動油は、チェック弁30を通過することなく、全量がアンクランプ室23側に供給される。これにより、アンクランプ室23とクランプ室24の間の隔壁22は、皿バネ12の付勢力に抗して、クランプ室24側に移動する。このとき、クランプ室24内の作動油は、配管を通ってオイルタンク25に戻される。   In the clamping force measurement state shown in FIG. 5, the solenoids 27 and 28 of the hydraulic mechanism 14 are switched as shown in FIG. That is, the hydraulic oil supplied from the oil tank 25 is supplied to the unclamping chamber 23 side via the pressure reducing valve 29 and the second solenoid 28. At this time, since there is no hydraulic oil acting on the check valve 30 via the first solenoid 27, the check valve 30 is closed. Therefore, the entire amount of hydraulic oil that has passed through the pressure reducing valve 29 and the second solenoid 28 is supplied to the unclamping chamber 23 side without passing through the check valve 30. Thereby, the partition wall 22 between the unclamp chamber 23 and the clamp chamber 24 moves to the clamp chamber 24 side against the biasing force of the disc spring 12. At this time, the hydraulic oil in the clamp chamber 24 is returned to the oil tank 25 through the pipe.

このクランプ力測定状態においてアンクランプ室20に供給される計測用油圧は、通常油圧よりも十分低いため、ドローバー11の押し込み量および押し込み速度ともに、通常油圧で行うアンクランプ動作における押し込み量および押し込み速度よりも小さい。このため、バネ縮み量が小さい領域(バネ縮み量が最大と最小の中間辺り)において、皿バネ12の経時劣化の状態を精度よく検出することができる。   Since the measurement hydraulic pressure supplied to the unclamping chamber 20 in this clamping force measurement state is sufficiently lower than the normal hydraulic pressure, both the pressing amount and the pressing speed of the draw bar 11 are both the pressing amount and the pressing speed in the unclamping operation performed with the normal hydraulic pressure. Smaller than. For this reason, it is possible to accurately detect the state of deterioration of the disc spring 12 with time in a region where the amount of spring contraction is small (around the minimum and maximum amount of spring contraction).

この計測用油圧を負荷したときの皿バネ12の縮み量の再現性試験を行ったところ、アンクランプ時の油圧である通常油圧に対して、計測用油圧の大きさを10〜30%の大きさの範囲内としたときに、特に、15〜25%の大きさの範囲内(図7中においてFで示す大きさの範囲内)としたときに、図7に示すように、バネ縮み量xとシリンダ油圧Fとの間の関係を、再現性良く導出することができた。   When the reproducibility test of the amount of contraction of the disc spring 12 when this measurement hydraulic pressure was applied, the measurement hydraulic pressure was 10-30% larger than the normal hydraulic pressure at the time of unclamping. The amount of spring contraction is as shown in FIG. 7, particularly when it is within the range of 15 to 25% (within the range indicated by F in FIG. 7). The relationship between x and the cylinder oil pressure F could be derived with good reproducibility.

なお、計測用油圧が通常油圧の10%よりも小さいと、装置の遊びなどに起因してバネ縮み量xを正確に測定することができなくなる虞があるため好ましくない。また、計測用油圧が通常油圧の30%よりも大きいと、測定の再現性が低下する虞が高まるため好ましくない。   Note that it is not preferable that the measurement hydraulic pressure is smaller than 10% of the normal hydraulic pressure because the spring contraction amount x may not be accurately measured due to play of the apparatus or the like. Further, it is not preferable that the measurement hydraulic pressure is larger than 30% of the normal hydraulic pressure because the possibility of a decrease in measurement reproducibility increases.

バネ縮み量xとシリンダ油圧Fとの関係は、数式(1)で示すバネ力学の基本式を用いた。また、ここでは、数式(2)で示すグリップ部21bがツールホルダ20の内径面に強く当接することによって生じる楔効果を考慮して、クランプ力fとシリンダ油圧Fとの間を関連付けた。ここで、kはバネ定数、eは楔効果に基づく定数である。この定数eは1よりも大きい値であり、この楔効果によって、皿バネ12による付勢力(反発力)よりも大きなクランプ力を発生させることができる。   For the relationship between the spring contraction amount x and the cylinder hydraulic pressure F, the basic formula of spring dynamics represented by the formula (1) is used. Further, here, the clamping force f and the cylinder hydraulic pressure F are associated with each other in consideration of the wedge effect that occurs when the grip portion 21b expressed by the mathematical formula (2) strongly contacts the inner diameter surface of the tool holder 20. Here, k is a spring constant, and e is a constant based on the wedge effect. The constant e is a value larger than 1, and the wedge effect can generate a clamping force larger than the urging force (repulsive force) by the disc spring 12.

(数式)
F=kx (1)
F=f/e (2)
(Formula)
F = kx (1)
F = f / e (2)

皿バネ12の経時劣化に伴ってバネ定数kが低下すると、同一のシリンダ油圧Fに対するバネ縮み量xが大きくなる。ここでは、このバネ縮み量xを変位計18で検出することによって、バネ定数kを導出した。さらに、図7に示すバネ縮み量xとシリンダ油圧Fの関係から導出されるバネ定数kに基づいて、グリップ部21bとツールホルダ20の内径面との間の当接状態などを考慮して、図8に示すように、実際のクランプ時におけるクランプ力fを算出した。   When the spring constant k decreases as the disc spring 12 deteriorates with time, the amount of spring contraction x with respect to the same cylinder hydraulic pressure F increases. Here, the spring constant k is derived by detecting the amount of spring contraction x with the displacement meter 18. Further, based on the spring constant k derived from the relationship between the amount of spring contraction x and the cylinder hydraulic pressure F shown in FIG. 7, the contact state between the grip portion 21b and the inner diameter surface of the tool holder 20 is considered, As shown in FIG. 8, the clamping force f during actual clamping was calculated.

図8から、ツールホルダ20のクランプ状態における皿バネ12の縮み量が例えばaのとき、そのときに発生するクランプ力はfとなる。このクランプ力fと、このツールクランプ装置10のクランプ力の管理基準値とを比較して、管理基準値よりもクランプ力fの方が小さければ、皿バネ12の交換時期が到来していると判断することができる。 From Figure 8, when the contraction amount of the belleville spring 12 in the clamped condition of the tool holder 20 is for example a, the clamping force generated at that time becomes f a. The clamp force f a, is compared with the control reference value of the clamping force of the tool clamping device 10, the smaller the better clamping force f a than control reference value, replacement timing of the disc springs 12 is reached Can be determined.

上記のクランプ力の測定は、所定の時間間隔(例えば、各直の作業の開始時点)で定期的に行うのが好ましい。このようにすれば、皿バネ12の経時劣化を確実に検出することができる。また、クランプ力の測定は、図5に示すように、ツールホルダ20のアンクランプ状態で行うのが好ましい。このようにすれば、シリンダ13に計測用油圧を与えた際に、ツールホルダ20が保持部材19から脱落する不具合を防止することができる。   The measurement of the clamping force is preferably performed periodically at a predetermined time interval (for example, at the start of each work). In this way, deterioration with time of the disc spring 12 can be reliably detected. Further, the measurement of the clamping force is preferably performed in the unclamped state of the tool holder 20 as shown in FIG. In this way, it is possible to prevent the tool holder 20 from dropping off from the holding member 19 when the measurement hydraulic pressure is applied to the cylinder 13.

上記の実施形態はあくまでも一例であって、付勢部材12の経時劣化に伴うツールクランプ力の低下を精度よく把握する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、ツールクランプ装置10の構成部材の形状や配置を変更したり、油圧機構14の配管の構成を変更したりするなど、上記の構成要素に適宜変更を加えることができる。   The above embodiment is merely an example, and as long as the problem of the present invention of accurately grasping the decrease in the tool clamping force accompanying the deterioration of the biasing member 12 with time can be solved, the constituent members of the tool clamping device 10 It is possible to appropriately change the above-described constituent elements, such as changing the shape and arrangement of the above, or changing the configuration of the piping of the hydraulic mechanism 14.

10 ツールクランプ装置
11 ドローバー
12 付勢部材(皿バネ)
13 シリンダ
14 油圧機構
15 主軸
16 クランピングコーン
16a 小径部
16b 大径部
16c 外径変化部
17 ツール
18 変位計
19 保持部材
19a テーパ面
20 ツールホルダ
20a テーパ面
21 グリッパ
21a アーム
21b グリップ部
22 隔壁
23 アンクランプ室
24 クランプ室
25 オイルタンク
26 オイルポンプ
27 第一ソレノイド
28 第二ソレノイド
29 減圧弁
30 チェック弁
31 チェック弁制御用流路
32 伝達部材
10 Tool Clamp Device 11 Draw Bar 12 Biasing Member (Belleville Spring)
13 Cylinder 14 Hydraulic mechanism 15 Main shaft 16 Clamping cone 16a Small diameter portion 16b Large diameter portion 16c Outer diameter changing portion 17 Tool 18 Displacement meter 19 Holding member 19a Tapered surface 20 Tool holder 20a Tapered surface 21 Gripper 21a Arm 21b Grip portion 22 Bulkhead 23 Unclamping chamber 24 Clamping chamber 25 Oil tank 26 Oil pump 27 First solenoid 28 Second solenoid 29 Pressure reducing valve 30 Check valve 31 Flow path 32 for check valve control Transmission member

Claims (5)

ツールを保持するツールホルダのクランプ・アンクランプ状態を切り替えるドローバーと、
前記ドローバーを前記ツールホルダのクランプ方向に向けて付勢する付勢部材と、
前記付勢部材の付勢力に抗して、前記ドローバーを前記ツールホルダのアンクランプ方向に向けて押し込むシリンダと、
通常のアンクランプを行う際の油圧である第1の油圧と、前記第1の油圧よりも低圧の第2の油圧を選択的に発生し得る油圧切替機能を有する、前記シリンダを駆動する油圧機構と、
を備えたツールクランプ装置。
A draw bar that switches between the clamp and unclamp states of the tool holder that holds the tool;
A biasing member that biases the draw bar toward the clamping direction of the tool holder;
A cylinder that pushes the draw bar toward the unclamping direction of the tool holder against the urging force of the urging member;
A hydraulic mechanism for driving the cylinder, which has a hydraulic pressure switching function capable of selectively generating a first hydraulic pressure that is a hydraulic pressure for performing normal unclamping and a second hydraulic pressure that is lower than the first hydraulic pressure. When,
Tool clamping device with
前記第2の油圧は、前記付勢部材の付勢力からツールクランプ力を計測する際の油圧であり、
前記油圧切替機能は、ツールクランプ力を計測する際に前記第2の油圧を前記シリンダに供給する請求項1に記載のツールクランプ装置。
The second hydraulic pressure is a hydraulic pressure when measuring a tool clamping force from an urging force of the urging member,
The tool clamp apparatus according to claim 1, wherein the hydraulic pressure switching function supplies the second hydraulic pressure to the cylinder when measuring a tool clamp force.
前記シリンダによる前記ドローバーの軸方向への押し込み量を非接触で計測する変位計
をさらに備えた請求項1または2に記載のツールクランプ装置。
The tool clamp device according to claim 1 or 2, further comprising a displacement meter that measures the amount of pushing of the draw bar in the axial direction by the cylinder in a non-contact manner.
前記第2の油圧が、前記第1の油圧の10〜30%の大きさの範囲内である
請求項1から3のいずれか1項に記載のツールクランプ装置。
4. The tool clamp device according to claim 1, wherein the second hydraulic pressure is within a range of 10 to 30% of the first hydraulic pressure. 5.
前記ツールホルダがクランプされていない状態で、前記油圧機構が前記第2の油圧を発生する
請求項1から3のいずれか1項に記載のツールクランプ装置。
The tool clamping device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydraulic mechanism generates the second hydraulic pressure in a state where the tool holder is not clamped.
JP2017133637A 2017-07-07 2017-07-07 Tool clamp device Pending JP2019014017A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017133637A JP2019014017A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Tool clamp device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017133637A JP2019014017A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Tool clamp device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019014017A true JP2019014017A (en) 2019-01-31

Family

ID=65358221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017133637A Pending JP2019014017A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Tool clamp device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019014017A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020126993A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド Solenoid device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61270053A (en) * 1985-05-22 1986-11-29 Okuma Mach Works Ltd Tool slip detecting method
JP2007168064A (en) * 2005-11-22 2007-07-05 Hitachi Via Mechanics Ltd Spindle device
JP2010017830A (en) * 2008-07-14 2010-01-28 Yamaha Motor Co Ltd Clamp spring deterioration detecting device in machine tool

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61270053A (en) * 1985-05-22 1986-11-29 Okuma Mach Works Ltd Tool slip detecting method
JP2007168064A (en) * 2005-11-22 2007-07-05 Hitachi Via Mechanics Ltd Spindle device
JP2010017830A (en) * 2008-07-14 2010-01-28 Yamaha Motor Co Ltd Clamp spring deterioration detecting device in machine tool

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020126993A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド Solenoid device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6492502B2 (en) Machine tool spindle equipment
CN104772727B (en) Rigid-flexible blended clamp
US9533392B2 (en) Machine tool having a rotary table
JP2008246610A (en) Main spindle device of machine tool
US20190070704A1 (en) Rotary table device and method of controlling the rotary table device
CN107791061B (en) Clamp pallet apparatus, lathe and the system of processing of workpiece
JP2013116553A (en) High frequency spindle
JP2019014017A (en) Tool clamp device
JP2009125821A (en) Clamping device
US4669362A (en) Rotary fluid pressure cylinder device for operating chucks for machine tools
CN101351286B (en) Spindle device
KR20140047463A (en) Tool gripper in automatic tool changer
CN107866764B (en) Single-index pneumatic clamp and corresponding manufacturing method
JP2010017830A (en) Clamp spring deterioration detecting device in machine tool
JP6499063B2 (en) Workpiece gripping device
EP3231543A1 (en) Hydraulic chuck device
JP2014159060A (en) Tail stock
CN111112651A (en) Spindle for rotary tool
JP5856420B2 (en) Honing machine
JP2015100809A (en) Pipe joint fastening machine
JP2018103332A (en) Clamp device
JP6015440B2 (en) Material testing machine
KR20130070234A (en) Clamping driving apparatus for a machine tool
CN208138223U (en) The changeable tail-stock hydraulic-pressure system of pressure
JP2022047635A (en) Clamp detection mechanism, clamp device and machine tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200626

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20211005