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
- Authority
- 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 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |