JP2571666Y2 - 主軸工具の脱落防止装置 - 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等工作
機械の主軸頭の主軸装着工具の取外しに先立って行う工
具クランプ用皿ばね圧縮時に発生する主軸工具の脱落事
故を防止する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタ等工作機械の主軸頭は
工具を主軸テーパ穴に引き込んでクランプするための工
具引き上げ機構を有している。この工具引上げ機構は図
５に示すように主軸１０１の中心穴に軸方向移動可能に
ドローバー１０２を設け、このドローバーは工具保持用
コイルばね１０４及び工具クランプ用皿ばね１０５によ
り常時引上げ勝手に付勢され、先端に工具Ｔのプルスタ
ッドＴａの頸部を開閉自在に把持するコレット１０３が
取付けられている。

【０００３】そして主軸工具を取外す際には先ず主軸頭
本体１０６後端に固着のダブルシリンダ１０７の大径シ
リンダ１０７Ａにより皿ばねを圧縮してドローバーとの
縁を切ったのち、小径シリンダ１０７Ｂによりコイルば
ねの力に抗してドローバーを押し出して工具を解放する
ことにより、限られたポンプ容量で素早く工具の取外し
を行うようになっている。この皿ばね圧縮時に積み重ね
られている皿ばねが芯ずれ（座屈）を起こして同心度が
悪くなり、皿ばね中心穴がドローバーと強く接触し、摩
擦抵抗によりコイルばねの力に抗してドローバーが前進
し、最悪の場合には工具落下事故になる。このため皿ば
ね間に複数のカラー１０８を介装して座屈の発生を防止
する方法が採られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】従来の技術で述べたカ
ラーを入れて皿ばねの座屈を防止する方法は、所定の皿
ばね圧縮長を確保するため主軸を長くせねばならないう
え、完全に座屈をなくすことができるという保証がない
という問題を有している。本考案は従来の技術の有する
このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは皿ばねの座屈が発生した場合でもドロー
バーがつれ動きして工具落下事故を起こすことのない主
軸工具の脱落防止装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案における主軸工具の脱落防止装置は、主軸穴に
工具を引上げるドローバーと、該ドローバーを引込み勝
手に付勢する工具クランプ用皿ばねと工具保持用コイル
ばねとの二つのばねを有する主軸頭における皿ばね圧縮
時の主軸装着工具の脱落防止装置であって、前記ドロー
バーの前記皿ばね及びコイルばね圧縮用ダブルシリンダ
部材を貫通して後方に突出する部分に前記コイルばね圧
縮用シリンダの中空のピストンロッド後端面と皿ばね圧
縮時に当接して前記ドローバーの前進を阻止する止め金
を設けてなるものである。

【０００６】また主軸テーパ穴に工具を引き上げるドロ
ーバーと、該ドローバーを引込み勝手に付勢する工具ク
ランプ用皿ばねと工具保持用コイルばねとの二つのばね
を有する主軸頭における皿ばね圧縮時の主軸装着工具の
脱落防止装置であって、前記ドローバーの前記皿ばね及
びコイルばね圧縮用ダブルシリンダ部材を貫通して後方
に突出する部分に止め金を設け、前記ダブルシリンダの
後端に前記皿ばね圧縮時に前記止め金と当接して前記ド
ローバーの前進を阻止する出し入れ自由なストッパ部材
を設けてなるものである。

【０００７】

【作用】例えば切削加工が終わって主軸頭が所定の工具
交換位置に移動位置決めされる間に、ＮＣの工具ゆるめ
信号でダブルシリンダの大径シリンダの後室に圧油が供
給され、工具クランプ用皿ばねを圧縮してドローバーと
の縁を切る際に、皿ばねの座屈により皿ばねとドローバ
ーの間に比較的大きな摩擦抵抗が生じても、ドローバー
後端の止め金が小径シリンダのピストンロッド端面又は
ダブルシリンダ後端面に固着の出し入れ自在なストッパ
と当接してつれ動き（前進）が阻止され、主軸工具の落
下事故を未然に防止する。

【０００８】

【実施例】以下実施例について図面を参照して説明す
る。 実施例第１ マシニングセンタの主軸頭において、主軸頭本体１に複
数の軸受により主軸２が回転可能に軸承されており、主
軸２は本体１に内蔵のビルトインモータ３により回転さ
れる。主軸２は貫通する中心穴を有し、この中心穴にド
ローバー４が軸方向移動可能に嵌挿されており、中心穴
の先端部は工具Ｔを装着するためのテーパ穴２ａに形成
されている。ドローバー４は主軸中心穴のほぼ中央に張
設されている工具保持用コイルばね５により常時引き上
げ勝手に付勢されるとともに、主軸中心穴の後側寄り位
置に張設されている工具クランプ用の複数の皿ばね６に
より常時引き上げ勝手に付勢されている。更にドローバ
ー４の先端には工具ＴのプルスタッドＴａの頸部を把持
する開閉自在なコレット７が取付けられており、後部は
主軸後端より突出している。

【０００９】主軸頭本体１の後端面には皿ばね圧縮用大
径シリンダ８Ａとコイルばね圧縮用小径シリンダ８Ｂを
有する油圧駆動のダブルシリンダ８が取付けられてお
り、大径シリンダ８Ａのピストンと一体の中空のピスト
ンロッド９の先端に皿ばね押圧用プレート１１が固着さ
れ、小径シリンダ８Ｂのピストンと一体の中空のピスト
ンロッド１２にはスリーブ１３が軸方向位置調整可能に
螺着されている。そしてドローバー４の後端はこのプレ
ート１１及びスリーブ１３の中心穴を貫通して後方に突
出し、この突出部にリング状の止め金１４が螺着されて
おり、ドローバー４が工具Ｔを引き上げている状態でこ
の止め金１４の前端面とスリーブ１３の後端面との間に
は僅かな隙間ができるように軸方向位置が調整されてい
る。

【００１０】工具クランプ用皿ばね６は主軸中心穴の段
差端面２ｂとドローバー４に螺着のダブルナット１５端
面間に軸方向移動可能な円筒１６を介して張設されてお
り、工具取外しに先立って大径シリンダ８Ａ後室に圧油
が送られてピストンロッド９が前進すると、プレート１
１が円筒１６に当接して皿ばね６を圧縮してドローバー
４との縁を切り工具クランプを緩めるようになってい
る。このように構成されている本考案の実施例第１によ
れば、工具クランプをゆるめるため大径シリンダ８Ａの
ピストンロッド９が前進して皿ばね６を圧縮する際に、
複数個積み重ねられている皿ばね６が芯ずれ（座屈）を
起こし、皿ばね６の内径がドローバー４の外径を押圧し
て比較的大きい摩擦抵抗が発生しても、ドローバー４は
僅かに隙間だけ前進するのみで、止め金１４がスリーブ
１３に当接して、小径シリンダ８Ｂの推力で座屈による
摩擦抵抗に耐えて前進を妨げ、主軸工具Ｔの落下を防止
する。

【００１１】実施例第２ 実施例第２は実施例第１と同一個所については同一符号
を付して説明を省略し異なるところのみ説明する。ダブ
ルシンリンダ８後端面にストッパ部材１７が取付けられ
ており、このストッパ部材のエア又は油圧駆動の流体圧
シリンダ１８は主軸軸心に対して直角かつドローバー側
を向いて固着されている。そして、流体圧シリンダ１８
のピストン１９と一体のピストンロッド２１は両端部が
シリンダ１８よりそれぞれ突出し、前端が出し入れ自在
なストッパとされ、後端にドッグ２２が取付けられてい
る。

【００１２】そしてドッグ２２対応位置にピストンロッ
ド２１の前進を確認するリミットスイッチＬＳ１と、後
退を確認するリミットスイッチＬＳ２が固着されてお
り、ピストンロッド２１前進時に先端のストッパが、仮
想線で示すようにドローバー４後端に螺着の止め金２３
の前端面と僅かな隙間を有してドローバー４前進の阻止
可能な位置となる。更にスリーブ１３に螺合されるロッ
クナット２４は外周がドッグを兼ねており、ロックナッ
ト２４対応位置に小径シリンダ８Ｂのピストンロッド１
２の前進，後退を確認するリミットスイッチＬＳ３，Ｌ
Ｓ４がそれぞれ固着されている。更に大径シリンダのピ
ストンロッド９の後端に軸心と平行に植設され、ダブル
シリンダ８の後端より突出しているバー２５の先端にも
ドッグ２６が取付けられており、このドッグ２６対応位
置に大径シリンダ８Ａのピストンロッド９の前進，後退
を確認するリミットスイッチＬＳ５，ＬＳ６がそれぞれ
固着されている。

【００１３】このように構成されている本考案の実施例
第２によれば、例えば切削加工が終わって主軸頭が所定
の工具交換位置に移動している間に工具ゆるめ指令が出
力されると、流体圧シリンダ１８の後室に圧力流体が送
り込まれてピストンロッド２１が前進し、先端のストッ
パが止め金２３の前方を塞ぎ、リミットスイッチＬＳ１
より信号が出る。この信号で大径シリンダ８Ａの後室に
圧油が送り込まれてピストンロッド９，フランジ１１が
前進して皿ばね６を縮める。このとき皿ばね６の座屈で
皿ばね６とドローバー４の間に摩擦抵抗が生じると、ド
ローバー４が僅かにつれ動き（前進）するが、すぐピス
トンロッド２１先端のストッパにより阻止され、ピスト
ンロッド９が前進端に達し皿ばね６が完全に圧縮されて
ドローバー４との縁が切れる。

【００１４】そしてリミットスイッチＬＳ５から信号が
出力され、この信号で流体圧シリンダ１８の前室に圧力
流体が送り込まれピストンロッド２１が後退し、工具取
外しの準備が完了する。この間に主軸頭が交換位置に位
置決めされ、工具アンクランプ指令で小径シリンダ８Ｂ
の後室に圧油が送られ、ドローバー４が前進してコレッ
ト７が開き工具Ｔを解放し、自動工具交換装置による工
具交換動作が行われる。尚、図４に示すようにピストン
ロッド２１先端に傾斜面２１ａを設け、止め金２３の前
端面をテーパ面２３ａに形成することにより、工具引上
げ時の止め金２３の軸方向位置のばらつきに関係なくピ
ストンロッド先端を止め金に密着させることが可能とな
り、皿ばね圧縮時の座屈によるドローバー４のつれ動き
を零にすることもできる。

【００１５】

【考案の効果】本考案は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。主軸頭後端に固着のダ
ブルシリンダを貫通して後方に突出するドローバーの後
端部に止め金を設け、皿ばね圧縮時にコイルばね圧縮用
小径シリンダの中空のピストンロッドの後端面又はダブ
ルシリンダ後端面に固着の出し入れ可能なストッパ部材
によりドローバーの前進を阻止するようにしたので、従
来の芯ずれ防止用カラーを皿ばね間に複数個設けること
による主軸が長くなることがなく、皿ばね圧縮時の芯ず
れによるドローバーのつれ動きで工具の落下するのを未
然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例第１の主軸頭の断面図である。

【図２】実施例第１の主軸頭の主軸工具脱落防止と装置
部分の拡大図である。

【図３】実施例第２の主軸工具脱落防止装置部分の拡大
図である。

【図４】実施例第２の主軸工具脱落防止装置のその他の
例を示す図である。

【図５】従来の技術の主軸頭の断面図である。

【符号の説明】

２ 主軸 ２ａ テーパ穴 ４ ドローバー ５ コイルばね ６ 皿ばね ８ ダブルシリンダ ８Ａ 大径シリンダ ８Ｂ 小径シリンダ ９，１２ ピストンロッド １１ 皿ばね押圧用プ
レート １３ スリーブ １４，２３ 止め金 １７ ストッパ部材 Ｔ 工具

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸穴に工具を引上げるドローバーと、
   該ドローバーを引込み勝手に付勢する工具クランプ用皿
   ばねと工具保持用コイルばねとの二つのばねを有する主
   軸頭における皿ばね圧縮時の主軸装着工具の脱落防止装
   置であって、前記ドローバーの前記皿ばね及びコイルば
   ね圧縮用ダブルシリンダ部材を貫通して後方に突出する
   部分に皿ばね圧縮時に前記コイルばね圧縮用シリンダの
   中空のピストンロッド後端面と当接して前記ドローバー
   の前進を阻止する止め金を設けてなることを特徴とする
   主軸工具の脱落防止装置。
2. 【請求項２】 主軸テーパ穴に工具を引き上げるドロー
   バーと、該ドローバーを引込み勝手に付勢する工具クラ
   ンプ用皿ばねと工具保持用コイルばねとの二つのばねを
   有する主軸頭における皿ばね圧縮時の主軸装着工具の脱
   落防止装置であって、前記ドローバーの前記皿ばね及び
   コイルばね圧縮用ダブルシリンダ部材を貫通して後方に
   突出する部分に止め金を設け、前記ダブルシリンダの後
   端に前記皿ばね圧縮時に前記止め金と当接して前記ドロ
   ーバーの前進を阻止する出し入れ自由なストッパ部材を
   設けてなることを特徴とする主軸工具の脱落防止装置。