JP2556904Y2 - 主軸ヘッドの工具クランプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、マシニングセンターな
どの主軸ヘッドに設けられる工具クランプ装置に係り、
特に工具ホルダのアンクランプ動作を休止期間を設ける
ことなく、最短の時間内にて行え、また工具ホルダが装
着されていない状態にて、工具ホルダが嵌装される装着
穴内に切り粉などを除去するためのエアーを供給できる
ようにした工具クランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンターの主軸ヘッドには、
工具が保持された工具ホルダをクランプする工具クラン
プ装置が設けられている。この工具クランプ装置では、
ヘッド本体内に回転自在に設けられた主軸の先端にテー
パ穴が形成されて、工具ホルダのテーパシャンク部がこ
のテーパ穴に挿入される。テーパシャンク部がテーパ穴
内に嵌装されたとき、工具ホルダの後端に設けられたプ
ルスタッドがクランプ機構により引きこまれ、工具ホル
ダが主軸と一体に回転できるようにクランプされる。こ
の工具クランプ装置では、加工工程などにおいて主軸が
回転しているときは、主軸内に設けられたクランプ軸が
皿ばねなどの弾性部材により一方向へ付勢されており、
この付勢力により工具ホルダがクランプされる。そし
て、主軸の回転が停止し、工具交換装置の交換アームが
工具ホルダを保持したときに、駆動機構に設けられた押
圧部材によりクランプ軸をアンクランプ方向へ押し、こ
れにより工具ホルダのクランプが解除される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記のように従来の主
軸ヘッドに設けられた工具クランプ装置では、主軸が回
転している状態で、押圧部材をクランプ軸から回転に支
障のない位置まで離しておき、工具交換装置の交換アー
ムが工具ホルダを保持した段階で、押圧部材をクランプ
軸に当ててからクランプ軸をアンクランプ方向へ押し出
し、工具ホルダのクランプを解除している。したがって
アンクランプ動作に移行するときに、それまで離れてい
た押圧部材がクランプ軸に接触するまでの時間が無駄な
時間となり、その時間分だけ交換アームへの工具ホルダ
の受け渡し時間が長くなる。また、主軸ヘッドでの工具
ホルダのアンクランプ状態において、前記主軸の先端に
形成されたテーパ状の装着穴の内面に切り粉などの異物
が付着されていると、工具ホルダのテーパシャンク部が
装着穴内に確実に挿入されず、工具ホルダのクランプが
正確に行われない場合がある。よって前記主軸を含む回
転部にエアー通路を形成し、工具ホルダが装着穴から引
出された状態で装着穴の内周面にエアーを噴出するエア
ー供給装置が設けられる。 しかしながら、前記装着穴を
備えた主軸の後部に同軸状にモータが設けられこのモー
タにより主軸が直接回転駆動される構造のものでは、前
記装着穴にエアーを供給する構造が非常に複雑なものと
なる。例えば主軸とこれを回転自在に支持する固定部と
の間にシールされた空間を形成し、この空間から主軸内
にエアーを供給することが考えられるが、このエアー供
給路の構造は非常に複雑になり、主軸周囲の形状も大き
なものとなる。または主軸を含む回転部の外部にエアー
供給部材を設け、回転部の回転が停止し、工具ホルダが
装着穴から抜けるときにこのエアー供給部材を回転部に
接続してエアーを供給する構造も考えられる。しかしな
がら、この場合にはエアー供給部材を回転部に接続し且
つ離脱させるための駆動源が必要になり、またこのとき
の接続タイミングを、工具ホルダのアンクランプ動作と
同期させなくてはならず、構造ならびに制御が非常に複
雑になる。本考案は上記従来の課題を解決するものであ
り、主軸から交換アームへの工具ホルダの受け渡しのと
きに、押圧部材がクランプ軸の被押圧部に当たるまでの
無駄な時間をなくし、工具ホルダのアンクランプならび
に交換アームへの受け渡しが最短時間にて完了できるよ
うにした主軸ヘッドの工具クランプ装置を提供すること
を目的とするものである。さらに本考案は、専用の駆動
部を設けることなく、工具ホルダのアンクランプ動作に
同期して装着穴にエアーを供給できるようにした主軸ヘ
ッドのエアー供給装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案による主軸ヘッド
の工具クランプ装置は、ヘッド本体内に支持されてモー
タにより回転駆動され且つ先端部に工具ホルダの装着穴
が形成された主軸と、この主軸の内部に進退動作自在に
設けられたクランプ軸と、このクランプ軸の先部に設け
られてクランプ軸の一方向への移動の際に前記装着穴に
装着された工具ホルダをクランプするクランプ機構と、
前記クランプ軸にクランプ力を与える弾性部材と、この
クランプ軸の被押圧部をアンクランプ方向へ押圧する押
圧部材と、流体圧によって前記押圧部材を前記被押圧部
から離れる位置に保持する機構と、前記流体圧による保
持が解除されたときに前記弾性部材によるクランプ力よ
りも弱い弾圧力で前記押圧部材を前記被押圧部に接触さ
せるスプリングと、前記の接触の後に前記押圧部材に流
体圧による駆動力を与えて前記押圧部材から前記被押圧
部に対し前記弾性部材によるクランプ力よりも強いアン
クランプ方向への押圧力を作用させる加圧機構と、が設
けられていることを特徴とするものである。さらに上記
において、前記主軸を含む回転部には、後部方向に開口
し主軸内部を通って前記装着穴にエアーを送るエアー通
路が形成され、前記回転部が停止したときに前記エアー
通路の開口部に対向する進退自在なエアー供給部が設け
られて、スプリングにより前記エアー供給部が前記開口
部方向へ弾圧されるとともにこのスプリングにより前記
押圧部材が前記被押圧部に接触する方向へ弾圧されてお
り、前記加圧機構により被押圧部がアンクランプ方向へ
駆動されているときに前記エアー供給部が前記開口部に
接合されてエアー通路を経て前記装着穴にエアー供給可
能とされ、前記押圧部材が被押圧部から離れるときに、
前記押圧部材の移動力により前記エアー供給部が前記開
口部から離されるものとすることが可能である。

【０００５】

【作用】上記手段では、主軸が回転しているときには、
駆動機構の押圧部材がクランプ軸の被押圧部から離れ、
クランプ軸が弾性部材によりクランプ方向へ付勢されて
クランプ機構により工具ホルダがクランプ状態となって
いる。主軸の回転が停止し、工具交換装置の交換アーム
が工具ホルダを保持する以前、例えば交換アームが工具
ホルダに向かって始動し始めたときなどに押圧部材がク
ランプ軸に被押圧部に接触する位置となる。そして交換
アームが工具ホルダを保持した直後に、既にクランプ軸
の被押圧部に当接している押圧部材を駆動してクランプ
軸をアンクランプ方向へ動作させ、工具ホルダのクラン
プ解除と交換アームへの受け渡しをただちに行う。これ
により、アンクランプ動作に移行するときに押圧部材が
クランプ軸の被押圧部に接触する時間をなくすことがで
き、工具ホルダを交換アームに受け渡すための時間を短
縮できる。前記において、被押圧部から離れた状態での
押圧部材の保持が解除されたときに、スプリングの力に
より押圧部材が被押圧部に接触する位置に至り、その後
に加圧機構により押圧部材が駆動されて被押圧部がアン
クランプ方向へ駆動される。押圧部材の保持が解除され
たときに、押圧部材がスプリングの力で被押圧部に当た
る位置へ至るため、流体圧の切換機構を簡単にでき、ま
た押圧部材は速やかに被押圧部に当たる位置に至り、ま
た押圧部材が被押圧部に過大な加圧力を与えることもな
い。また、主軸を含む回転部が停止すると、主軸内部に
形成されているエアー通路の開口部にエアー供給部が対
向する。押圧部材により被押圧部がアンクランプ方向へ
押されているときに、エアー供給部が開口部に弾圧さ
れ、エアー供給部からエアー通路内を経て装着穴にエア
ーが噴射され、工具ホルダが装着穴から抜き出されたと
きに、装着穴内の切り粉などが除去される。また、押圧
部が被押圧部から離れ、工具ホルダのクランプ状態とな
るとき、エアー供給部は、前記押圧部の移動力により開
口部から離される。エアー供給部を押圧部と同じ駆動源
により移動させているため、エアー供給部を駆動するた
めの特別な駆動源が不要になる。

【０００６】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面により説明す
る。図１は本考案の第１実施例による工具クランプ装置
が装備されたマシニングセンター主軸ヘッド部分を示す
断面図、図２はクランプ軸の駆動機構の一部を示す拡大
断面図、図３は図２の縦断面図である。なお図１と図２
に示すクランプ軸の駆動機構は図３のＡ−Ａ線の断面図
である。また図４は工具ホルダのクランプ機構部分を示
す拡大断面図である。マシニングセンターの主軸ヘッド
１０では、ヘッド本体としての支持ベース１１のほぼ中
心部に円筒形状の回転支持部１２が固定されている。こ
の回転支持部１２内には主軸１４がベアリング１３ａ，
１３ｂなどにより回転自在に支持されている。この実施
例では、主軸モータＭが支持ベース１１の後端に設けら
れ、このモータＭの出力軸１５はキー１５ａを介してカ
ップリング１６に連結され、さらにカップリング１６は
キー１７により主軸１４の後端部に連結されている。こ
のモータＭの動力により主軸１４が回転駆動される。ま
た図４に示すように、主軸１４の先端には工具ホルダが
嵌装されるテーパ穴（装着穴）１４ａが形成され、また
主軸１４の先端面には、工具ホルダを位置決めするため
のキー１８が一体に突設されている。

【０００７】主軸１４内の前記テーパ穴１４ａの内側に
はプルスタッド式のクランプ機構２０が設けられてい
る。また主軸１４の内部には前記クランプ機構２０をク
ランプまたはアンクランプ状態に切換えるためのクラン
プ軸２１が進退自在に設けられている。クランプ軸２１
の図示右端部は大径部２１ａとなっており、クランプ軸
２１の外周で且つ主軸１４の内部に設けられた弾性部材
としての皿ばね２２の右端がこの大径部２１ａを図示右
方向へ弾圧している。すなわちクランプ軸２１は弾性部
材である皿ばね２２により主軸１４内にて後退方向へ常
に付勢されている。クランプ軸２１が付勢方向へ移動し
ているとき、前記クランプ機構２０は工具ホルダをクラ
ンプする状態となる。

【０００８】図４では、上記クランプ機構２０を動作別
に示しており、中心軸Ｏの上半部は皿ばね２２によりク
ランプ軸２１が図示右方向へ駆動されたクランプ状態を
示しており、下半部は、クランプ軸２１が皿ばね２２の
弾圧力に対抗して図示左方向へ移動したアンクランプ状
態を示している。この図４に示すように、主軸１４内の
前記テーパ穴１４ａの内側（図示右側）の内面には、ス
リーブ２３が固定され、さらにその右端にはばね受けリ
ング２４が固定されており、前記皿ばね２２の先端はこ
のばね受けリング２４に当接している。クランプ軸２１
の先端にはクランプ部材２６が一体に固定され、このク
ランプ部材２６はクランプ軸２１の進退動作と一緒に前
記スリーブ２３内を摺動する。このクランプ部材２６に
は複数箇所に穴２６ａが形成され、この穴２６ａ内にク
ランプボール２５が挿入されている。符号Ｔは工具であ
り、Ｔａは工具ホルダである。この工具ホルダＴａには
テーパシャンク部Ｔｂとその後端部のプルスタッドＴｃ
が設けられている。また工具ホルダＴａのフランジ部の
外周には前記キー１８に嵌着される位置決め溝Ｔｄが形
成され、さらに周囲には、工具交換アーム（図示せず）
にて保持される保持溝Ｔｅが形成されている。

【０００９】図４の上半部に示すように、皿ばね２２の
付勢力によりクランプ軸２１ならびにクランプ部材２６
が図示右方向（クランプ方向）へ移動している状態で
は、前記クランプボール２５がプルスタッドＴｃを右方
向へ引き、テーパシャンク部Ｔｂがテーパ穴１４ａに密
着してクランプ状態となる。また図４の下半部に示すよ
うに、クランプ軸２１ならびにクランプ部材２６が図示
左方向（アンクランプ方向）へ前進すると、クランプボ
ール２５がスリーブ２３の内周面から外れて先端のテー
パ面２３ａの位置に至り、工具ホルダＴａの保持が解除
されてアンクランプ状態となる。上記クランプ軸２１を
クランプ解除方向へ駆動する駆動機構３０は、主軸１４
の後部に設けられている機構部（図２参照）と、エアー
ならびに油圧回路（図１参照）に設けられた切換弁（切
換部）８０とから構成されている。

【００１０】図２ならびに図３に示すように、この駆動
機構３０の機構部では、主軸１４の外周に被押圧リング
３１が外挿されている。この被押圧リング３１の中心に
は摺動スリーブ３２が嵌着されて一体化されており、こ
の摺動スリーブ３２が主軸１４の外周面を摺動すること
により、被押圧リング３１が主軸１４に対し、軸方向へ
移動できるようになっている。被押圧リング３１にはそ
の中心部を横断する駆動ピン３３の両端が固定されてい
る。この駆動ピン３３は、主軸１４の両側部に軸方向に
沿って形成された長穴１４ｂ内に挿入され、さらに駆動
ピン３３の中心部は前記クランプ軸２１の大径部２１ａ
内に挿入され、セットスクリュー３４により固定されて
いる。すなわち被押圧リング３１と駆動ピン３３と大径
部２１ａは互いに一体に動作するように固定されて、被
押圧リング３１がクランプ軸２１の被押圧部となってい
る。被押圧リング３１が主軸１４の外周を摺動して図２
から左方向へ移動すると、駆動ピン３３が主軸１４の長
穴１４ｂ内に沿って移動し、これと共にクランプ軸２１
が主軸１４内にて皿ばね２２に対抗して図示左方向へ移
動できるようになっている。前述のようにこのクランプ
軸２１の図示左方向への移動により前記クランプ機構２
０のクランプ解除動作が行われる。

【００１１】符号３６は駆動レバーである。図３に示す
ように、この駆動レバー３６を支持している支持軸３７
の両端は支持ベース１１に固定されて、前記駆動レバー
３６は軸受スリーブ３８を介してこの支持軸３７に対し
て回動自在に支持されている。この駆動レバー３６の下
部には前記主軸１４をまたぐ状態の押圧部材としての押
圧腕３６ａが一体に形成されており、図２に示すよう
に、この押圧腕３６ａが前記被押圧リング３１後端の突
出部３１ａに対向している。図２に示すように、駆動レ
バー３６が図においてほぼ垂直状態にあるとき、押圧腕
３６ａは被押圧リング３１後端の突出部３１ａの後方に
距離δだけ離れて対向している。主軸１４の図示上方に
は駆動ロッド４１が設けられている。この駆動ロッド４
１は、支持ベース１１に設けられた軸受４５などにより
図の左右方向（軸方向）へ移動自在に支持されている。
この駆動ロッド４１の中央には左右の切り欠き溝４１ａ
が形成されており、前記駆動レバー３６の上端部３６ｂ
はこの溝４１ａ内に挿入されている。駆動ロッド４１が
図２の状態から図示右方向へ駆動されると、駆動レバー
３６が時計方向へ駆動され、その下部の押圧腕３６ａに
より被押圧リング３１が押されて、クランプ軸２１が図
示左方向へ移動し、クランプ機構２０がアンクランプ状
態となる。

【００１２】図１に示すように、上記駆動ロッド４１の
図示左端にはピストン４２が一体に固定されており、こ
のピストン４２がシリンダ４３内に挿入されている。ア
ンクランプ駆動時にはシリンダ４３内の加圧室Ｐ１内の
油圧により、駆動ロッド４１は図示右方向へ駆動され
る。また駆動ロッド４１の図示右端には検知ドグ４４が
設けられている。駆動ロッド４１の移動により、検知ド
グ４４がスイッチＳ１またはＳ２を作動させ、これによ
り駆動ロッド４１の移動状態の検知が行われる。

【００１３】図３に示すように、前記駆動レバー３６の
下部の押圧腕３６ａの側方には規制部３６ｃが形成され
ている。なお前述のように図１と図２ではこの部分を図
３のＡ−Ａ線断面にて示しているため、規制部３６ｃは
図示下側に延びる状態に図示されている。上記規制部３
６ｃが延びている部分には、エアー供給部材５２が設け
られている。前記支持ベース１１には保持部１１ａが突
設されてこの保持部１１ａにはエアー供給軸５１が固定
されている。このエアー供給軸５１は、保持部１１ａに
てＯリングＯ１とＯ２を介して保持されている被保持部
５１ａと、前記エアー供給部材５２が摺動する摺動部５
１ｂとから構成されている。図２に示すように、エアー
供給部材５２は内径部にスリーブ５４ならびにＯリング
Ｏ３とＯ４を有して前記摺動部５１ｂの外周に対して摺
動自在に設けられているものであり、スプリング５３に
より常に図示左方向へ付勢されている。またエアー供給
部材５２の上部には溝５２ａが形成されて、前記規制部
３６ｃの端部がこの溝５２ａ内に挿入されている。なお
前記スプリング５３がエアー供給部材５２を介して駆動
レバー３６を時計方向へ付勢する弾性力は、前記皿ばね
２２がクランプ軸２１を図示右方向へ付勢する弾性力よ
りも弱く設定されている。前記駆動レバー３６が図２に
おいて実線で示すように、図示垂直姿勢にあるときに
は、駆動レバー３６と一体の規制部３６ｃが溝５２ａの
端部に掛止されてエアー供給部材５２をスプリング５３
の弾性力に対向して図示右方向へ移動させており、駆動
レバー３６が時計方向へ回動すると、規制部３６ｃによ
る規制が解除され、スプリング５３の弾性力によりエア
ー供給部材５２が図示左方向へ押し出される。

【００１４】図２に示すように、支持ベース１１にはエ
アー通路Ｅ１が穿設され、これは保持部１１ａとエアー
供給軸５１の被保持部５１ａ外周との間にて前記Ｏリン
グＯ１とＯ２とにシールされて形成されたエアー室Ｅ２
に連通し、さらにエアー供給軸５１の中心部に穿設され
たエアー通路Ｅ３に通じている。さらにこれはエアー供
給軸５１の摺動部５１ｂの外周とエアー供給部材５２と
の間にて前記ＯリングＯ３とＯ４とにシールされて形成
されたエアー室Ｅ４に通じ、さらにエアー供給部材５２
の図示左面に開口するエアー供給路Ｅ５に通じている。
このエアー供給路Ｅ５に対向する位置には、回転リング
５５が設けられている。この回転リング５５と主軸１４
とはキー５６により一体に回転するように固定されてい
る。そしてこの回転リング５５の図示右面の１ヶ所には
エアー通路Ｅ６の開口部Ｅ０が形成されている。主軸１
４が所定の位置にて回転を停止したときにはこのエアー
通路Ｅ６が前記エアー供給部材５２のエアー供給路Ｅ５
と同軸位置に対向する。このときスプリング５３の力に
よりエアー供給部材５２が図示左方向へ押し出される
と、このスプリング５３の弾性力により、エアー供給部
材５２が回転リング５５に押し付けられ、エアー供給路
Ｅ５とエアー通路Ｅ６とが連通状態となる。

【００１５】前記回転リング５５内に穿設されたエアー
通路Ｅ６は主軸１４の内空間（皿ばね２２が挿入されて
いる空間）Ｅ７内に連通している。さらに図４に示すよ
うに、スリーブ２３とばね受けリング２４には前記内空
間Ｅ７に通じるエアー通路Ｅ８が複数箇所形成されてお
り、その図示左端が主軸１４のテーパ穴１４ａ内に臨ん
でいる。すなわちスプリング５３の力によりエアー供給
部材５２が回転リング５５に圧接し、エアー供給路Ｅ５
とエアー通路Ｅ６とが連通されると、エアー通路Ｅ１か
ら供給されるエアーが前記各エアー通路ならびにエアー
室を通過して主軸１４の先端のテーパ穴１４ａ内に噴射
される。

【００１６】図１に、駆動機構３０のエアーならびに油
圧供給回路を示している。符号６０はエアー供給源（エ
アーポンプ）であり、５９，５９はそれぞれ大気と連通
する排気部である。エアー経路は２つに別れている。第
１のエアー経路６１ａは経路６１ｂと６１ｃとに分岐し
ており、一方の経路６１ｂはエアーハイドロブースタ７
０のピストン７１ａの右側の加圧室７２に連通されてい
る。また他の経路６１ｃは図２に示すエアー通路Ｅ１に
接続されている。第２のエアー経路６２ａは６２ｂと６
２ｃとに分岐されており、一方の経路６２ｂはエアーハ
イドロブースタ７０のピストン７１ａの左側の加圧室７
３に連通されている。さらに他の経路６２ｃは駆動ロッ
ド４１を動作させる前記シリンダ４３の右側のエアー室
Ｐ２に連通されている。エアーハイドロブースタ７０の
増圧室７４内にピストン７１ｂが位置し、また増圧室７
４内には、油タンク７５から油が供給されている。また
この増圧室７４からの油圧出力経路７６は前記シリンダ
４３の加圧室Ｐ１に供給される。また符号８０は駆動機
構３０の機構部の切換部としての機能を発揮する切換弁
であり、この実施例では、３つの切換部８１，８２，８
３が切換えられるようになっている。また８４は絞り弁
である。

【００１７】次に上記実施例の動作について説明する。
図１と図２ならびに図４の上半部は工具ホルダＴａがク
ランプされた状態を示している。このとき、図１に示す
ように、切換弁８０は符号８１にて示す切換部に設定さ
れている。この切換部８１では、エアー供給源６０から
のエアー圧は経路６２ａと６２ｂを介してエアーハイド
ロブースタ７０の加圧室７３に供給され、また右側の加
圧室７２は経路６１ｂと６１ａを介して排気部５９側に
接続されている。よってピストン７１ａと７１ｂは図示
右側へ移動し、増圧室７４内の油圧はゼロになり、よっ
て上部のシリンダ４３内の加圧室Ｐ１内の圧力もゼロと
なっている。またエアー供給源６０からのエアー圧はエ
アー経路６２ａと６２ｃからシリンダ４３のエアー室Ｐ
２に与えられ、よってピストン４２ならびにこれと一体
の駆動ロッド４１は図示左方向へ移動している。このと
き、駆動ロッド４１に形成された切り欠き溝４１ａにて
駆動される駆動レバー３６は図示ほぼ垂直姿勢であり、
その下部の押圧腕３６ａは被押圧リング３１後端の突出
部３１ａからδだけ離れている。

【００１８】このとき、主軸１４内のクランプ軸２１は
皿ばね２２の弾性力により図示右方向へ移動しており、
またこのクランプ軸２１の大径部２１ａと駆動ピン３３
により連結されている被押圧リング３１も図示右方向へ
移動している。すなわち駆動ピン３３は主軸１４に形成
された長穴１４ｂ（図２参照）内の図示右側寄りに位置
している。この状態で前記押圧腕３６ａがδだけ離れて
対向している。クランプ軸２１が図示右方向へ移動して
いると、これと共に先端のクランプ部材２６が図示右方
向へ引かれ、クランプボール２５が工具ホルダＴａのプ
ルスタッドＴｃを引きこみ、工具ホルダＴａがテーパ穴
１４ａ内にクランプされている。すなわちこのクランプ
力は、皿ばね２２がクランプ軸２１を図示右方向へ付勢
する力により発揮されている。さらにこのクランプ状態
では、前記駆動レバー３６の下部に形成された規制部３
６ｃがエアー供給部材５２の溝５２ａに掛止され、エア
ー供給部材５２はスプリング５３の付勢力に対抗して図
示右方向へ引き戻されている。よってエアー供給部材５
２の左面に開口するエアー供給路Ｅ５は回転リング５５
のエアー通路Ｅ６の開口部Ｅ０から離れている。

【００１９】加工動作では、モータＭの動力がカップリ
ング１６を介して主軸１４に与えられ、主軸１４ととも
に工具ホルダＴａと工具Ｔが回転する。前述のように、
このとき駆動レバー３６の下部の押圧腕３６ａは被押圧
リング３１からδだけ離れ、またエアー供給部材５２も
回転リング５５から離れているため、主軸１４ならびに
回転リング５５などの回転部は支障なく回転できる。

【００２０】次にアンクランプ動作を説明する。工具Ｔ
の交換または工具Ｔの取りはずしの必要が生じたときに
は、モータＭが停止し、モータＭの定位機能により主軸
１４は所定の回転位相にて停止する。モータＭが定位に
て停止した状態では、ちょうど回転リング５５のエアー
通路Ｅ６の開口部Ｅ０がエアー供給部材５２のエアー供
給路Ｅ５に対向する。主軸１４の回転が停止すると、図
示しない工具交換装置が始動し、工具交換アームが工具
ホルダＴａの保持溝Ｔｅを保持する位置へ移動してく
る。この交換アームが保持溝Ｔｅを保持する以前の段
階、例えば交換アームが工具ホルダＴａの方向へ移動し
始めた直後に切換弁８０の切換部が８１から８２に切換
えられる。この切換部８２では、エアー供給源６０から
のエアー圧は遮断される。また切換部８２により第１と
第２のエアー経路６１ａと６２ａは共に排気部５９に連
通して大気圧になり、エアーハイドロブースタ７０の加
圧室７２と７３内さらに上部のシリンダ４３のエアー室
Ｐ２の圧力がゼロになる。ただし、この時点ではエアー
ハイドロブースタ７０のピストン７１ａと７１ｂは図示
右側へ移動しており、加圧室Ｐ１内に油圧が作用してい
ない。よってピストン４２ならびに駆動ロッド４１は自
由状態となり、この駆動ロッド４１と連結されている駆
動レバー３６もほぼ自由状態になる。駆動レバー３６に
形成されている規制部３６ｃはエアー供給部材５２の溝
５２ａに掛止されているため、前記自由状態になると同
時に、スプリング５３の付勢力によりエアー供給部材５
２は図示左方向へわずかに押し出され、これと共に自由
状態である駆動レバー３６も時計方向へわずかに回転し
て、押圧腕３６ａが被押圧リング３１の突出部３１ａに
当たり、図２に示す間隔δがゼロになる。ただしスプリ
ング５３の付勢力は皿ばね２２の弾性力に打ち勝つ程強
くはないため、被押圧リング３１を介してクランプ軸２
１を図示左方向へ駆動するには至らない。

【００２１】なお図１の実施例では、シリンダ４３の加
圧室Ｐ１内に補助スプリングＳＰが内装されており、こ
の補助スプリングＳＰの力によってもピストン４２の駆
動ロッド４１に図示右方向への力が与えられる。よって
この力と前記スプリング５３の力と双方により、駆動レ
バー３６が時計方向へ回動させられ、押圧腕３６ａが被
押圧リング３１の突出部３１ａに当たるようになってい
る。そして交換アームが工具ホルダＴａの保持溝Ｔｅを
保持したことが検知された時点で、切換弁８０が切換部
８３に設定される。この切換設定では、エアー供給源６
０からのエアー圧が経路６１ａと６１ｂを経てエアーハ
イドロブースタ７０の加圧室７２を加圧し、ピストン７
１ａならびに７１ｂが図示左方向へ駆動され、増圧室７
４内において油圧が増圧される。この増圧された油圧は
油圧出力経路７６によりシリンダ４３の加圧室Ｐ１に供
給され、ピストン４２が図示右方向へ駆動され、駆動レ
バー３６がさらに時計方向へ駆動される。よって既に被
押圧リング３１の突出部３１ａに当たっている押圧腕３
６ａはただちに被押圧リング３１を図示左方向へ押し出
し、これと共に駆動ピン３３を介してクランプ軸２１が
図示左方向へ押し出される。よって図４の下半部に示す
ように、クランプ軸２１と共にクランプ部材２６が前進
し、クランプボール２５による工具ホルダＴａのクラン
プが解除される。

【００２２】さらに上記のように駆動レバー３６が時計
方向へ回動すると、規制部３６ｃによる規制が解かれて
エアー供給部材５２はスプリング５３の弾性力により回
転リング５５に押し付けられ、エアー供給路Ｅ５とエア
ー通路Ｅ６の開口部Ｅ０とが連通する。切換弁８０の切
換部が８３に設定されている状態では、エアー供給源６
０からのエアー圧が経路６１ｃにて絞り弁８４により絞
られ、図２に示すエアー通路Ｅ１に供給される。さらに
エアー室Ｅ２、エアー通路Ｅ３、エアー室Ｅ４、エアー
供給路Ｅ５、開口部Ｅ０からエアー通路Ｅ６を経て主軸
１４の内空間Ｅ７に送られる。さらに主軸１４の先端に
てエアー通路Ｅ８からテーパ穴１４ａの内面に向かって
エアーが噴射される。よって交換アームにより工具ホル
ダＴａがに抜き出された後のテーパ穴１４ａの内面がエ
アーにより清掃される。

【００２３】図５は、本考案の第２実施例を示す断面図
である。この図において、前記第１実施例と同じ機能を
発揮する部分は同じ符号にて示している。この実施例で
は、主軸１４内に設けられたクランプ軸２１の後端が被
押圧部２１ｄとなっており、このクランプ軸２１の後端
に押圧部材として駆動ロッド４１が直接対向している。
図５は工具ホルダのクランプ状態を示しており、クラン
プ軸２１は主軸１４内に設けられた皿ばね２２（図５で
は図示せず）によりクランプ方向（図示右方向）へ移動
している。切換弁８０は切換部８１の設定状態になって
いるため、エアーハイドロブースタ７０の加圧室７３が
加圧状態となり、ピストン７１ａと７１ｂは右方向へ移
動している。またシリンダ４３ではエアー室Ｐ２が加圧
され、ピストン４２ならびに駆動ロッド４１はクランプ
軸２１の被押圧部２１ｄに対しδだけ離れた位置にあ
る。

【００２４】主軸１４の回転が停止して、工具交換装置
の交換アームが工具ホルダの方向へ移動し始めたときな
どに、切換弁８０では切換部８２が設定される。このと
きエアー供給源６０からのエアー圧は遮断され、エアー
経路６１ａと６２ａが共に大気圧となって、エアー室７
２と７３さらにＰ２の内圧がゼロになる。このとき補助
スプリングＳＰとスプリング５３の弾性力により、駆動
ロッド４１の先端がクランプ軸２１の後端の被押圧部２
１ｄに当たり、距離δがゼロになる。ただしこのとき補
助スプリングＳＰとスプリング５３の弾圧力は、皿ばね
２２の付勢力よりも弱く、よってクランプ軸２１はアン
クランプ方向（図の左方向）へ駆動されない。なお図５
ではスプリングをＳＰと５３の２つ設けているが、いず
れか一方のみ設けてもよい。

【００２５】工具交換アームが工具ホルダを保持した時
点で、切換弁８０が切換部８３に設定される。よってエ
アー供給源６０からのエアー圧は経路６１ｂからエアー
ハイドロブースタ７０の加圧室７２に供給され、ピスト
ン７１ａと７１ｂが図の左方向へ移動して、増圧室７４
内の油圧が増大する。よってシリンダ４３内のピストン
４２が図示左方向へ駆動され、既にクランプ軸２１の後
端に当たっている駆動ロッド４１によりクランプ軸２１
がアンクランプ方向へ駆動され、工具ホルダのクランプ
が解除される。このとき同時に駆動ロッド４１内に形成
されたエアー供給路Ｅ１０からクランプ軸２１内のエア
ー通路Ｅ１１にエアー圧が供給され、このエアーは主軸
１４の先端に設けられたテーパ穴内に噴射される。

【００２６】

【考案の効果】請求項１記載の考案では、主軸内に設け
られたクランプ軸の被押圧部から離れている押圧部材が
一旦被押圧部に当たり、その後押圧部材により被押圧部
が加圧されてクランプ軸がアンクランプ方向へ駆動され
る。よって工具交換アームが主軸側の工具ホルダを保持
した時点で、工具ホルダは休止期間を設けることなくた
だちにアンクランプ状態になり、工具ホルダのアンクラ
ンプと交換アームへの受け渡しが短時間にて行えるよう
になる。また、押圧部材の保持が解除されたときに、押
圧部材がスプリングの力で被押圧部に当たる位置へ至る
ため、流体圧の切換機構を簡単にでき、また押圧部材は
速やかに被押圧部に当たる位置に至り、また押圧部材が
被押圧部に過大な加圧力を与えることもない。請求項２
記載の考案では、主軸内を経て工具ホルダの装着穴にエ
アーを供給するエアー通路の開口部に対し、エアー供給
部がクランプ軸をアンクランプ動作させる押圧部材の移
動力により進退動作され、アンクランプ動作によりエア
ー通路の開口部に接続し、クランプ時は開口部から離さ
れる。そのため、エアー供給部を動作させる個別の駆動
手段が不要になり、構造を簡単にでき、しかも、クラン
プ・アンクランプ動作とエアー供給動作との同期が確実
にとれるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例による工具クランプ装置を
装備したマシニングセンターの主軸ヘッド部を示す断面
図、

【図２】駆動機構部分を示す図１の部分拡大断面図、

【図３】図２の縦断面図、

【図４】工具クランプ部を示す図１の部分拡大断面図、

【図５】本考案の第２実施例による工具クランプ装置の
部分断面図、

【符号の説明】

Ｔ 工具 Ｔａ 工具ホルダ Ｔｂ テーパシャンク部 Ｔｃ プルスタッド Ｍ 主軸モータ １１ ヘッド本体としての主軸ヘッド １４ 主軸 １４ａ テーパ穴 ２０ クランプ機構 ２１ クランプ軸 ２２ 皿ばね ２４ ばね受けリング ２５ クランプボール ２６ クランプ部材 ３０ 駆動機構 ３１ 被押圧リング ３６ 駆動レバー ３６ａ 押圧腕 ３６ｃ 規制部 ４１ 駆動ロッド ４２ ピストン ４３ シリンダ ５１ エアー供給軸 ５２ エアー供給部材 ５３ スプリング Ｅ５ エアー供給路 Ｅ６ エアー通路 ６０ エアー供給源 ７０ エアーハイドロブースタ ８０ 切換弁

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド本体内に支持されてモータにより
   回転駆動され且つ先端部に工具ホルダの装着穴が形成さ
   れた主軸と、この主軸の内部に進退動作自在に設けられ
   たクランプ軸と、このクランプ軸の先部に設けられてク
   ランプ軸の一方向への移動の際に前記装着穴に装着され
   た工具ホルダをクランプするクランプ機構と、前記クラ
   ンプ軸にクランプ力を与える弾性部材と、このクランプ
   軸の被押圧部をアンクランプ方向へ押圧する押圧部材
   と、流体圧によって前記押圧部材を前記被押圧部から離
   れる位置に保持する機構と、前記流体圧による保持が解
   除されたときに前記弾性部材によるクランプ力よりも弱
   い弾圧力で前記押圧部材を前記被押圧部に接触させるス
   プリングと、前記の接触の後に前記押圧部材に流体圧に
   よる駆動力を与えて前記押圧部材から前記被押圧部に対
   し前記弾性部材によるクランプ力よりも強いアンクラン
   プ方向への押圧力を作用させる加圧機構と、が設けられ
   ていることを特徴とする主軸ヘッドの工具クランプ装
   置。
2. 【請求項２】 前記主軸を含む回転部には、後部方向に
   開口し主軸内部を通って前記装着穴にエアーを送るエア
   ー通路が形成され、前記回転部が停止したときに前記エ
   アー通路の開口部に対向する進退自在なエアー供給部が
   設けられて、スプリングにより前記エアー供給部が前記
   開口部方向へ弾圧されるとともにこのスプリングにより
   前記押圧部材が前記被押圧部に接触する方向へ弾圧され
   ており、前記加圧機構により被押圧部がアンクランプ方
   向へ駆動されているときに前記エアー供給部が前記開口
   部に接合されてエアー通路を経て前記装着穴にエアー供
   給可能とされ、前記押圧部材が被押圧部から離れるとき
   に、前記押圧部材の移動力により前記エアー供給部が前
   記開口部から離される請求項１記載の主軸ヘッドの工具
   クランプ装置。