JP2679795B2 - 工作機械の工具クランプ機構 - Google Patents
工作機械の工具クランプ機構Info
- Publication number
- JP2679795B2 JP2679795B2 JP63025758A JP2575888A JP2679795B2 JP 2679795 B2 JP2679795 B2 JP 2679795B2 JP 63025758 A JP63025758 A JP 63025758A JP 2575888 A JP2575888 A JP 2575888A JP 2679795 B2 JP2679795 B2 JP 2679795B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pull stud
- force
- spring
- angle
- steel ball
- 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.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
- B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
- B23B31/263—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of balls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械の工具クランプ機構に関するもの
であり、テーパ面を有するプルスタッドを、ドローバー
の鋼球を介してバネ力で引込む方式の工具クランプ機構
に利用するものである。
であり、テーパ面を有するプルスタッドを、ドローバー
の鋼球を介してバネ力で引込む方式の工具クランプ機構
に利用するものである。
第1図は、本発明の適用された工具クランプ機構の全
体略示図であるが、本発明と従来例とは第1図のA部の
みが相違している。
体略示図であるが、本発明と従来例とは第1図のA部の
みが相違している。
即ち、従来機構では、第1図のA部が第4図の構成を
有するものであり、第4図に示す如く、ドローバー5の
端部にはプルスタッド9嵌入用の凹穴部51があり、その
内部筒部6の適所に案内孔61を設けて鋼球7が該案内孔
に嵌入してある。第4図は、慣用の手段によって角度β
が45゜のテーパ面Bを有するプルスタッドの頭部91が鋼
球7の内側に突入した後、ドローバー5を引上げてアー
バ8が主軸3に係合した状態であり、バネ4の引上げ力
(引込み力)Fと等価の力(FBの垂直成分)をプルスタ
ッドのテーパ面Bに及ぼしている。
有するものであり、第4図に示す如く、ドローバー5の
端部にはプルスタッド9嵌入用の凹穴部51があり、その
内部筒部6の適所に案内孔61を設けて鋼球7が該案内孔
に嵌入してある。第4図は、慣用の手段によって角度β
が45゜のテーパ面Bを有するプルスタッドの頭部91が鋼
球7の内側に突入した後、ドローバー5を引上げてアー
バ8が主軸3に係合した状態であり、バネ4の引上げ力
(引込み力)Fと等価の力(FBの垂直成分)をプルスタ
ッドのテーパ面Bに及ぼしている。
第4図に示す従来例は、図から明らかな如く、垂直の
バネ張力に対し主軸内壁面による反力▲▼が水平
であるため、プルスタッド9の角度45゜のテーパ面Bか
らの反力▲▼が45゜であり、▲▼の垂直方向成
分は▲▼cosθ=1Fであって、結局バネ引張力Fと
等価の力がプルスタッド引張力として作用する。
バネ張力に対し主軸内壁面による反力▲▼が水平
であるため、プルスタッド9の角度45゜のテーパ面Bか
らの反力▲▼が45゜であり、▲▼の垂直方向成
分は▲▼cosθ=1Fであって、結局バネ引張力Fと
等価の力がプルスタッド引張力として作用する。
従って、アーバ8と主軸3とを係合するために必要な
アーバ引込み用のバネ4の力は強大(数百Kgf)であら
ねばならず、必然的にバネ及び主軸内部構造の強度も均
衡して高くなり、主軸回転部の質量が大になっている。
アーバ引込み用のバネ4の力は強大(数百Kgf)であら
ねばならず、必然的にバネ及び主軸内部構造の強度も均
衡して高くなり、主軸回転部の質量が大になっている。
本発明は、ドローバーの鋼球のプルスタッドに対する
作用形態を改善し、ドローバーを引込むバネ力よりも大
きな力をプルスタッド引上げ力として発生し、小さなバ
ネの使用を可能として前述の課題を解決せんとするもの
である。
作用形態を改善し、ドローバーを引込むバネ力よりも大
きな力をプルスタッド引上げ力として発生し、小さなバ
ネの使用を可能として前述の課題を解決せんとするもの
である。
例えば第1図及び第2図に示す如く、従来同様のテー
パ面Bを有するプルスタッドの頭部91に対し、ドローバ
ー5の鋼球7が引込み力(引上げ力)を作用させる位置
に於て、主軸内壁面31にテーパ面Aを形成し、テーパ面
A及びBのそれぞれ軸芯O−Oに対する角度α,βの関
係を、O<α<βとした。
パ面Bを有するプルスタッドの頭部91に対し、ドローバ
ー5の鋼球7が引込み力(引上げ力)を作用させる位置
に於て、主軸内壁面31にテーパ面Aを形成し、テーパ面
A及びBのそれぞれ軸芯O−Oに対する角度α,βの関
係を、O<α<βとした。
第1図及び第2図の位置で、鋼球7は、ドローバーに
よってバネ力で上方向に力を受け、ドローバーの面Dか
ら面圧力Fを受け、プルスタッド9のテーパ面Bから面
圧力FBを受け、更に主軸内テーパ面Aから面圧力FAを受
ける。そしてプルスタッドの面により鋼球が受ける面圧
力FBの垂直方向成分(▲▼cosθ)がアーバ8を上
方に引込む力となり、ツールT全体を上方に引く力とな
る。
よってバネ力で上方向に力を受け、ドローバーの面Dか
ら面圧力Fを受け、プルスタッド9のテーパ面Bから面
圧力FBを受け、更に主軸内テーパ面Aから面圧力FAを受
ける。そしてプルスタッドの面により鋼球が受ける面圧
力FBの垂直方向成分(▲▼cosθ)がアーバ8を上
方に引込む力となり、ツールT全体を上方に引く力とな
る。
従って、主軸内テーパ面Aの角度αが、O<α<β
(但しβはプルスタッドのテーパ面Bの角度)であれ
ば、▲▼は大となり、▲▼cosθはFより大と
なる。
(但しβはプルスタッドのテーパ面Bの角度)であれ
ば、▲▼は大となり、▲▼cosθはFより大と
なる。
第1図は、本発明を実施した工具クランプ機構の全体
略示図であり、主台1内に軸受2を介して主軸3が回転
可能に支承され、主軸3の内孔には先端に鋼球7を備え
たドローバー5がバネ4によって引込み作用を受けるよ
うになっており、係合力(引込み力)を受けるテーパ面
Bを備えたプルスタッド9を鋼球7を介してドローバー
5が係脱する点で従来の機構と同一である。
略示図であり、主台1内に軸受2を介して主軸3が回転
可能に支承され、主軸3の内孔には先端に鋼球7を備え
たドローバー5がバネ4によって引込み作用を受けるよ
うになっており、係合力(引込み力)を受けるテーパ面
Bを備えたプルスタッド9を鋼球7を介してドローバー
5が係脱する点で従来の機構と同一である。
〔例1〕 第2図は、ドローバー5がバネ4によって鋼球7を介
してプルスタッド9を引込んで、アーバ8を主軸3に係
合した状態を示しており、図に示す如く、プルスタッド
テーパ面Bの角度βが45゜であるのに対し、主軸内テー
パ面Aの角度αを30゜に構成した。
してプルスタッド9を引込んで、アーバ8を主軸3に係
合した状態を示しており、図に示す如く、プルスタッド
テーパ面Bの角度βが45゜であるのに対し、主軸内テー
パ面Aの角度αを30゜に構成した。
得られた機構にあっては、鋼球7は、バネ4の引込み
力によってドローバーの面Dから面圧力Fを受けた。ま
た、プルスタッド面Bから面圧力FBを、主軸内テーパ面
Aから面圧力FAを受け、各面圧力F,FB,FAはそれぞれの
面に対して垂直であるから、ベクトルの原則の「力の総
和は0」より、3方向のつり合いが求められ、プルスタ
ッドの面Bにより鋼球7が受ける垂直方向成分(▲
▼cosθ)はバネ力Fの2.36倍となった。
力によってドローバーの面Dから面圧力Fを受けた。ま
た、プルスタッド面Bから面圧力FBを、主軸内テーパ面
Aから面圧力FAを受け、各面圧力F,FB,FAはそれぞれの
面に対して垂直であるから、ベクトルの原則の「力の総
和は0」より、3方向のつり合いが求められ、プルスタ
ッドの面Bにより鋼球7が受ける垂直方向成分(▲
▼cosθ)はバネ力Fの2.36倍となった。
即ち、本実施例では、プルスタッド9を上方に引張る
力はバネ力Fの2.36倍に増幅出来た。
力はバネ力Fの2.36倍に増幅出来た。
例1に於て、主軸内テーパ面Aの角度αのみを10゜に
変更した場合は、プルスタッド9を上方に引張る力は1.
21Fとなった。また、角度αを37゜とした場合は、プル
スタッドを上方に引張る力は4.05Fとなった。
変更した場合は、プルスタッド9を上方に引張る力は1.
21Fとなった。また、角度αを37゜とした場合は、プル
スタッドを上方に引張る力は4.05Fとなった。
第3図は、プルスタッド9のテーパ面Bの角度を45゜
に設定した場合の主軸内テーパ面Aの角度の変化と、プ
ルスタッド引上げ力の倍率との関係を求めたグラフであ
る。
に設定した場合の主軸内テーパ面Aの角度の変化と、プ
ルスタッド引上げ力の倍率との関係を求めたグラフであ
る。
図から明らかな如く、主軸内テーパ面Aの角度が、0
゜以下、即ち内方に傾斜すれば、引上げ力はバネ力Fよ
り小さくなり、また、プルスタッドテーパ面の角度(45
゜)以上になれば、ドローバー5を引上げても鋼球7の
行く手をさえぎるものがなくなり、プルスタッド9を引
上げることが出来ない。
゜以下、即ち内方に傾斜すれば、引上げ力はバネ力Fよ
り小さくなり、また、プルスタッドテーパ面の角度(45
゜)以上になれば、ドローバー5を引上げても鋼球7の
行く手をさえぎるものがなくなり、プルスタッド9を引
上げることが出来ない。
理論的には、主軸内テーパ面の角度αは、O<α<β
(但しβはプルスタッドテーパ面角度)の範囲内でバネ
力より大きな引込み力の発生が可能であるが、プルスタ
ッドおよび主軸の加工精度、或いは力に対する弾性域で
の変形等の問題を考慮すれば、プルスタッドテーパ面B
が45゜の場合には、主軸テーパ面Aの角度αは37゜位ま
でが実用的である。
(但しβはプルスタッドテーパ面角度)の範囲内でバネ
力より大きな引込み力の発生が可能であるが、プルスタ
ッドおよび主軸の加工精度、或いは力に対する弾性域で
の変形等の問題を考慮すれば、プルスタッドテーパ面B
が45゜の場合には、主軸テーパ面Aの角度αは37゜位ま
でが実用的である。
工具Tと主軸3との係合のための力(FBcosθ)がバ
ネ力(F)を増幅した力となるため、バネ力が弱く出
来、従って従来の皿バネに代えて安価なコイルバネの使
用が可能となり、主軸の回転部の質量も軽減可能にな
る。
ネ力(F)を増幅した力となるため、バネ力が弱く出
来、従って従来の皿バネに代えて安価なコイルバネの使
用が可能となり、主軸の回転部の質量も軽減可能にな
る。
また、工具交換時にプルスタッドにかかる引込み力を
解除するために必要な力も小さくすることが可能であ
る。
解除するために必要な力も小さくすることが可能であ
る。
主軸回転及び工具交換動作の一層の高速化が可能であ
る。
る。
第1図は、本発明を実施した工具クランプ機構の略示全
体説明図である。 第2図は、第1図のA部拡大説明図である。 第3図は、主軸内テーパ面の角度αと力の倍率との関係
を示す線図である。 第4図は、第1図のA部の従来例図である。 1:主台、2:軸受、3:主軸、 4:バネ、5:ドローバー、6:円筒部、 7:鋼球、8:アーバ、9:プルスタッド、 31:主軸内壁面、51:凹穴部、 61:案内孔、A:主軸内テーパ面、 B:プルスタッドテーバ面。
体説明図である。 第2図は、第1図のA部拡大説明図である。 第3図は、主軸内テーパ面の角度αと力の倍率との関係
を示す線図である。 第4図は、第1図のA部の従来例図である。 1:主台、2:軸受、3:主軸、 4:バネ、5:ドローバー、6:円筒部、 7:鋼球、8:アーバ、9:プルスタッド、 31:主軸内壁面、51:凹穴部、 61:案内孔、A:主軸内テーパ面、 B:プルスタッドテーバ面。
Claims (1)
- 【請求項1】軸芯(O−O)に対して角度βのテーパ面
(B)を有するプルスタッド(9)を用い、アーバ
(8)と主軸(3)との係合を、バネ(4)の力によっ
て鋼球(7)を介してプルスタッドを主軸内方へ引き込
む方式で行なう工具クランプ機構において、鋼球(7)
をプルスタッドに押圧するための主軸内壁面(31)の所
要位置にテーパ面(A)から成る円錐面を設け、主軸内
テーパ面(A)の軸芯(O−O)に対する角度(α)
が、プルスタッドのテーパ面(B)の軸芯(O−O)に
対する角度(β)に対してO<α<βの関係とし、ドロ
ーバー(5)の引込みにより鋼球(7)がテーパ面Aと
Bの間で楔作用を発生してアーバの引込み力をバネ
(4)の引込み力より増大させた工作機械の工具クラン
プ機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63025758A JP2679795B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 工作機械の工具クランプ機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63025758A JP2679795B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 工作機械の工具クランプ機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01205905A JPH01205905A (ja) | 1989-08-18 |
JP2679795B2 true JP2679795B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=12174735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63025758A Expired - Fee Related JP2679795B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 工作機械の工具クランプ機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2679795B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5734354B2 (ja) | 2013-06-26 | 2015-06-17 | ファナック株式会社 | 工具クランプ装置 |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP63025758A patent/JP2679795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01205905A (ja) | 1989-08-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |