JP4431848B2 - Spindle device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドローバーによってクランプされる工具ホルダへ、クーラントを供給するようにした主軸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、クランプ方向に付勢されたドローバーによって主軸先端にクランプされた工具ホルダへ、主軸装置後方に設置したクーラント供給手段からクーラントを供給するために、ドローバーの軸心に穿設した通孔と主軸に穿設した通孔とを、ドローバーが工具ホルダをクランプした状態の時に連通させることで、主軸及びドローバーにクーラント供給路を形成し、そのクーラント供給路を介してクーラント供給手段から工具ホルダにクーラントを供給するものが知られている(特開平10−225845号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クーラント供給手段から供給されるクーラントの液圧が、ドローバーの軸心に穿設した通孔の前方側壁面にかかると、クーラントの液圧により、ドローバーに工具ホルダのアンクランプ方向力が生じ、その結果、付勢手段によって生じさせているドローバーのクランプ方向力が減ぜられ工具ホルダを主軸先端に堅固にクランプできず、加工精度の低下につながる原因となった。
【0004】
更に、主軸駆動用モータ軸を中空軸とし、この中空軸の後端部にはクーラント供給手段を接続し、前端部にはドローバーを備えた主軸を連結して構成された工作機械の主軸装置においては、工具ホルダの交換を行うために、クランプ方向に付勢されたドローバーを軸方向前方(アンクランプ方向)に押出す保持状態解除機構が備えられ、その保持状態解除機構が、クーラント供給路を貫通するように嵌め込まれたピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すように構成されているために、上記した通孔の前方側壁面の他に、クーラントの液圧がピン部材にもかかってしまうので、大きなアンクランプ方向力が生じてしまい、加工精度の低下及び、工具ホルダが弛むことで主軸装置の破損をまねくおそれがあった。そこで、本発明の課題は、クランプ方向に付勢されたドローバーによってクランプされる工具ホルダが、確実にクランプされた状態でクーラントが供給される主軸装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のために、本願は、主軸駆動用モータ軸を中空軸とし、この中空軸の後端部にはクーラント供給手段を接続し、前端部にはドローバーを備えた主軸を連結し、主軸にはドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段を備え、前記クーラント供給手段から中空軸を通って主軸及びドローバーに設けたクーラント供給路を介してクーラントを工具ホルダに供給する主軸装置において、ドローバーにクーラント供給路を貫通するようにピン部材が嵌め込まれ、そのピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構が備えられ、付勢手段によって軸方向後方に引き込まれている状態のドローバーに対して、クーラント供給路及び、保持状態解除機構のピン部材にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダのアンクランプ方向力を、前記クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構を備えた。
【0009】
上記打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段より主軸後方側に設置した。具体的には、打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段と、ドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構のピン部材との間に設置した。
【0010】
また、主軸後方に開口した大径孔の内側を摺動するように、ドローバー後方には付勢部材が当接する当接部より大径の大径部を設け、その大径部外側と前記当接部が摺動する主軸内側とに夫々シール部材を備えて、大径部の前端面と大径孔端面との間にシリンダ室を形成し、そのシリンダ室にクーラント供給路から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給するように連通路を連通して打消力発生機構を構成した。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態について図面を参照して説明する。図1に示す主軸装置1は、主軸駆動用モータ2の後方にクーラント供給手段3を接続し、前方にはドローバー4により工具ホルダ5がクランプされる主軸6を連結して構成されたものである。そして、この主軸装置1には、工具ホルダ5の交換を行うために、ドローバー4を前方に押出すことで、工具ホルダ5のクランプ状態を解除できる保持状態解除機構7が備えてある。先ず、主軸6について説明する。主軸6は、主軸ヘッド8内に設けた複数の軸受9に回動自在に支持されている。この主軸6の先端部にはテーパ孔10が形成されており、テーパ孔10には工具ホルダ5が装着される。工具ホルダ5には、工具ホルダ5が保持する例えばドリルのような切削用工具にクーラントを供給するようにクーラント流路5aが穿設されている。前記テーパ孔10に連続するように主軸6の軸心には、前方が小径孔11aである貫通孔11が穿設されており、その貫通孔11の後方には主軸6後方に開口した大径孔12が連設されている。
【0012】
上記テーパ孔10以外に主軸6の先端部には、テーパ孔10に装着される工具ホルダ5のクーラント流路5aにクーラントを供給するための通孔13が略軸方向に穿設してある。その通孔13の主軸6後端側は、前記貫通孔11の小径孔11a内側に向けて開口した主軸軸線と直交する方向の通孔14に連通しており、通孔13の主軸6先端側には、付勢部材として例示するバネ部材15により主軸6先端方向に付勢される連通部材16が軸線方向に移動可能に嵌め込まれている。前記連通部材16は、主軸6前端面に固定された固定部材17によって先端方向へ抜け出さないようになっている。連通部材16をバネ部材15により主軸6先端方向に付勢し、連通部材16の前端面を工具ホルダ5のフランジ部後面に圧着させて、工具ホルダ5のクーラント流路5aと主軸6の通孔13とを連通部材16を介して連通させたことで、クーラントを外部に漏らすことなく主軸6から工具ホルダ5に供給できる。
【0013】
主軸6の貫通孔11には、ドローバー4が軸方向摺動自在に挿通されている。ドローバー4はネジ部を形成した軸部4aの後方に、後述する付勢手段21が当接する当接部4bと、その当接部4bに連続して当接部4bより大径の大径部4cとが形成されたものである。前記ネジ部には、ドローバー4の軸方向後方移動により工具ホルダ後端部のプルスタッド5bをクランプする保持部18が螺合されている。その保持部18には半径方向に向けて開口したT字形状の通孔19が設けられており、通孔19の軸方向孔部19bがドローバー4の軸心に穿設された通孔20と連通している。前記ドローバー4に穿設される通孔20は、図1〜3に示すように、直径の異なる孔20a,20b,20cを連設して形成されたものである。ドローバー4の当接部4bの前端面と貫通孔11の端面との間には、付勢手段として例示する多数の皿バネ21が積層されており、この皿バネ21のバネ力によってドローバー4が軸方向後方(クランプ方向)に付勢されると、工具ホルダ5がドローバー4によって主軸6にクランプされた状態となると共に、通孔19の半径方向孔部19cが前記通孔14と連通して主軸6とドローバー4の通孔13,20が連通するので、主軸6及びドローバー4にクーラント供給路Rが形成される。
【0014】
上記主軸6後端には、保持状態解除機構7が備えられている。その保持状態解除機構7は、ドローバー4の通孔20を貫通し、両端が主軸6の外周面から外方に突出したピン部材22を、主軸6外周面に沿って前後方向に摺動自在に取付けられた移動部材23に係合させ、その移動部材23を図示しない駆動装置により前方に揺動される揺動アーム24によって軸方向前方に移動させることで、ピン部材22を介してドローバー4を軸方向前方に押出すように構成されたものである。また、ドローバー4には、図4に示すように、ピン部材22の軸径より大きな大径部4dを設けてあるので、ピン部材22がドローバー4の通孔20を貫通するように嵌め込まれていても、クーラント供給手段3から供給されるクーラントを工具ホルダ5方向に通過させることができる。そして、工具ホルダ5交換後は、上記皿バネ21のバネ力により、工具ホルダ5がドローバー4によって主軸6にクランプされると共に、ピン部材22及び移動部材23は図3に示す位置に押し戻される。
【0015】
次に、主軸6後方には主軸駆動用モータ2が設置されている。その主軸駆動用モータ軸2aは中空軸であり、中空軸2a後端部にはクーラント供給手段3を接続し、中空軸2a前端部には、連結部材25を介して主軸6が連結されている。そして、中空軸2a前端部内側には接続部材26が固定してあり、上記保持状態解除機構7によりドローバー4が軸方向前方に移動しても、接続部材26の先端側がドローバー4の通孔20内から外れないようにしてある。このことから、この主軸装置1では、工具ホルダ5がドローバー4によって主軸6にクランプされた状態において、クーラント供給手段3から供給されるクーラントが、主軸駆動用モータ2の中空軸2aを通り接続部材26を介して主軸6及びドローバー4設けたクーラント供給路Rを通った後、工具ホルダ5に供給されるように構成されている。
【0016】
図3に示すように、打消力発生機構30が、ドローバー4を軸方向後方に引き込んで、工具ホルダ5を主軸6前端にクランプさせる皿バネ21と、ドローバー4を軸方向前方に押出すことで、工具ホルダ5の保持状態を解除させる保持状態解除機構7のピン部材22との間に備えてある。この打消力発生機構30は、主軸6後方に開口した大径孔12の内側を摺動するようにドローバー4に設けた大径部4c外側と、主軸6の貫通孔11の内側に夫々シール部材として例示するOリング31を備えることで、大径部4c前端面と大径孔12の前端面との間にシリンダ室32が形成され、そのシリンダ室32にクーラント供給路Rから工具ホルダ5に供給されるクーラントの一部を供給するようにドローバー4に設けた連通路33を連通させて構成されたものである。
【0017】
そして、クーラント供給手段3から工具ホルダ5に供給されるクーラントの一部をシリンダ室32に供給すると、主軸ヘッド8に回動自在に支持された主軸6に対してドローバー4が軸方向後方に付勢されるようになっている。このシリンダ室32の受圧面積は、クーラント供給路R内を通過するクーラントの液圧によって、クーラント供給路R内の各所(ここでは、流れが急速に変化する前方側壁面19aや工具ホルダ5を前方へ押出す作用をしている連通部材16、或いは流れの邪魔になるピン部材22、更には通孔20bから通孔20aに狭まる時の段差部)で発生するドローバー4に対するアンクランプ方向力を、丁度打消す大きさのクランプ方向力を生じるように設定されている。
【0018】
従って、クーラント供給路Rから工具ホルダ5にクーラントを供給すると、クーラントの液圧がクーラント供給路Rの前方側壁面19a、ドローバー4の通孔20bの前端面、保持状態解除機構7のピン部材22、更には連通部材16に作用することでドローバー4に対して発生する軸方向前方に押出す力(工具ホルダのアンクランプ方向力)が生じるが、その力はクーラントの一部が打消力発生機構30のシリンダ室32に供給されることで生じるドローバー4のクランプ方向力で打消され、ドローバー4はクーラント供給手段3から工具ホルダ5にクーラントが供給されても、皿バネ21のバネ力で工具ホルダ5を確実にクランプした状態を維持することが可能になる。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明は、主軸装置に、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段より主軸後方側に、クーラント供給手段から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給することができる打消力発生機構を備えたことで、クーラントの液圧により生じる工具ホルダのアンクランプ方向力を打消す方向の力が生じるために、確実にドローバーが工具ホルダをクランプした状態で、工具ホルダにクーラントを供給することができる。また、クーラントの液圧を利用したシリンダ構造で打消すようにしたので、格別に打消力発生用の駆動源を必要とせず構成簡易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主軸装置の断面図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】図1のB部拡大図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】図3のV−V線断面図である。
【符号の説明】
1 主軸装置
2 主軸駆動用モータ
2a 中空軸
3 クーラント供給手段
4 ドローバー
4b 当接部
4c 大径部
5 工具ホルダ
6 主軸
7 保持状態解除機構
12 大径孔
19a 前方側壁面
21 皿バネ
30 打消力発生機構
31 Oリング
32 シリンダ室
33 連通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device that supplies coolant to a tool holder clamped by a draw bar.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to supply coolant from the coolant supply means installed at the rear of the spindle device to the tool holder clamped at the tip of the spindle by a draw bar biased in the clamping direction, a through hole and a spindle formed in the axis of the draw bar A coolant supply path is formed in the main shaft and the draw bar, and the coolant is supplied from the coolant supply means to the tool holder via the coolant supply path. Is known (Japanese Patent Laid-Open No. 10-225845).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the hydraulic pressure of the coolant supplied from the coolant supply means is applied to the front side wall surface of the through hole formed in the axis of the draw bar, a force in the unclamping direction of the tool holder is generated on the draw bar by the hydraulic pressure of the coolant. As a result, the clamping direction force of the draw bar generated by the urging means is reduced, and the tool holder cannot be firmly clamped to the tip of the main shaft, leading to a decrease in machining accuracy.
[0004]
Further, in a spindle device of a machine tool configured such that a spindle shaft motor shaft is a hollow shaft, a coolant supply means is connected to a rear end portion of the hollow shaft, and a main shaft having a draw bar is connected to a front end portion. Is provided with a holding state release mechanism that pushes the draw bar urged in the clamping direction forward in the axial direction (unclamping direction) in order to replace the tool holder, and the holding state release mechanism passes through the coolant supply path. Since the draw bar is pushed forward in the axial direction through the pin member fitted so as to penetrate, the hydraulic pressure of the coolant is also applied to the pin member in addition to the front side wall surface of the through hole described above. As a result, a large unclamping direction force is generated, and there is a risk that the spindle device may be damaged due to a decrease in machining accuracy and a loosening of the tool holder. Therefore, an object of the present invention is to provide a spindle device in which coolant is supplied in a state where a tool holder clamped by a draw bar biased in a clamping direction is securely clamped.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present application uses a main shaft driving motor shaft as a hollow shaft, a coolant supply means is connected to the rear end portion of the hollow shaft, and a main shaft having a draw bar is connected to the front end portion. Includes a biasing means for pulling the draw bar rearward in the axial direction and clamping the tool holder to the front end of the main shaft, and passing the coolant from the coolant supply means to the main shaft and the draw bar via a coolant supply path provided on the main shaft and the draw bar. In the spindle device supplied to the holder, a pin member is fitted into the draw bar so as to pass through the coolant supply path, and the draw bar is pushed forward in the axial direction through the pin member to release the holding state of the tool holder. A coolant supply path for a draw bar that is provided with a state release mechanism and is drawn rearward in the axial direction by an urging means, and The unclamping direction force to the tool holder caused by the liquid pressure of the coolant according to the pin member of the lifting state release mechanism, provided with a bucking force generating mechanism that causes the force to cancel out by the liquid pressure of the coolant.
[0009]
The counteracting force generating mechanism was installed on the rear side of the main shaft from the biasing means for pulling the draw bar rearward in the axial direction and clamping the tool holder to the front end of the main shaft. Specifically, the holding mechanism of the tool holder can be maintained by pulling the draw bar backward in the axial direction and urging means for clamping the tool holder to the front end of the main spindle and pushing the draw bar forward in the axial direction. It was installed between the pin members of the holding state releasing mechanism to be released.
[0010]
In addition, a large-diameter portion larger in diameter than the abutting portion with which the urging member abuts is provided at the rear of the draw bar so as to slide inside the large-diameter hole opened to the rear of the main shaft. A seal member is provided on the inner side of the main shaft where the contact part slides, and a cylinder chamber is formed between the front end surface of the large-diameter portion and the end surface of the large-diameter hole. The cylinder chamber is supplied to the tool holder from the coolant supply path. A counteracting force generating mechanism is configured by communicating with the communication path so as to supply a part of the coolant to be supplied.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments will be described with reference to the drawings. A
[0012]
In addition to the
[0013]
The
[0014]
A holding state releasing mechanism 7 is provided at the rear end of the
[0015]
Next, a
[0016]
As shown in FIG. 3, the counteracting
[0017]
When a part of the coolant supplied from the coolant supply means 3 to the
[0018]
Accordingly, when the coolant is supplied from the coolant supply path R to the
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the coolant supplied from the coolant supply means to the tool holder is further moved to the spindle rear side than the biasing means for pulling the draw bar axially rearward into the spindle device and clamping the tool holder to the spindle front end. By providing a counteracting force generation mechanism that can supply a part of the force, a force in the direction of canceling out the unclamping direction force of the tool holder generated by the fluid pressure of the coolant is generated, so the drawbar securely clamps the toolholder In this state, coolant can be supplied to the tool holder. Further, since the cylinder structure utilizing the fluid pressure of the coolant is used for canceling, it is possible to simplify the configuration without requiring a driving source for generating a canceling force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spindle device of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a part B in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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