JP4730939B2

JP4730939B2 - 主軸装置

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Publication number: JP4730939B2
Application number: JP2005044657A
Authority: JP
Inventors: 亮高瀬; 久雄佐々木
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: US7367762B2; US20050220556A1; JP2005313311A

Description

本発明は、各種のワークを加工する工作機械の主軸装置に関する。

一般に、工作機械の主軸装置は、主軸頭の内部に主軸を回転可能に支持し、該主軸の前端部に工具ホルダをクランプするクランプ機構を装着している。主軸の貫通孔に前記クランプ機構のクランプ動作又はアンクランプ動作を行うドローイングバーを収容し、前記ドローイングバーの中間部外周面に一体に形成されたバネ受けと、主軸の貫通孔の内周面に形成された段差部との間に、前記ドローイングバーをクランプ方向に付勢する皿バネを積層状態で介在している。そして、主軸頭側に設けたクランプ解除機構によって、前記ドローイングバーを皿バネの付勢力に抗して、軸方向前方に移動することにより、クランプ機構による工具ホルダのクランプ状態を解除するようになっている。（特許文献１参照）
特開平１−１３５４０３号公報

ところが、上記従来の工作機械の主軸装置は、前記皿バネの前端面が主軸側の段差部に係止されているので、クランプ機構及び皿バネなどよりなる付勢機構の保守点検あるいは故障の修理を行う場合には、主軸後部から取り外す必要があり、作業が非常に面倒であるという問題があった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、クランプ機構及び付勢機構を備えた工具ホルダクランプユニットを主軸前方から容易に取り外すことができ、メンテナンスの作業性を向上させた工作機械の主軸装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、主軸頭の内部に貫通孔を有する主軸を回転可能に支持し、前記貫通孔に嵌入すべく筒状をなし、その先端部に工具ホルダを装着するための工具装着孔を有するユニット本体と、前記ユニット本体の内部に設けた前記工具ホルダをクランプするクランプ機構と、前記ユニット本体の後端部に設けた該クランプ機構をクランプ状態に付勢する付勢機構とからなる工具ホルダクランプユニットを、前記主軸頭の前方から主軸の前記貫通孔に取り外し可能に装着し、前記付勢機構を操作して前記クランプ機構のクランプ状態を解除するクランプ解除機構を前記工具ホルダクランプユニットの後端側に設け、前記クランプ機構は、前記ユニット本体内に軸方向に所定のストローク範囲内で往復動可能に設けられたスライダと、該スライダの先端部に係合された複数のクランプ部材とにより構成され、前記付勢機構は、前記ユニット本体外に軸方向に延設され、その先端部が前記スライダの後端部に連結されたドローイングバーと、このドローイングバーの後端部に設けられたバネ受部材と前記ユニット本体の後端部に設けられたバネ受部材との間に設けられ、かつ前記ドローイングバーを常には後方のクランプ位置に付勢するための付勢部材とにより構成されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ユニット本体の先端部にはフランジ部が一体に形成され、該フランジ部は前記主軸の前端面にボルトによって取り付けられていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記クランプ機構及びドローイングバーの中心部には、前記工具ホルダの中心部にクーラントを供給するためのクーラント通路が形成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記付勢部材は、皿バネ又はコイルバネであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記主軸の貫通孔は、前端から後端に行くに従って直径寸法が段階的に小さくなるように形成されていることを要旨とする。

本発明によれば、先端部に工具ホルダを装着するための工具装着孔を有するユニット本体に、工具ホルダをクランプするクランプ機構と、該クランプ機構をクランプ状態に付勢する付勢機構を装着した工具ホルダクランプユニットを、主軸の貫通孔に対し主軸前方から取り外し可能に装着した。このため、工具ホルダクランプユニット全体を主軸の貫通孔に対し主軸前方から脱着することで、クランプ機構や付勢機構も一体に取り出すことができる。又、工具ホルダクランプユニットを抜き出した際に、付勢機構の状態やその不具合等が外見から容易に判断可能である。これらの理由により、保守点検や修理を容易に行うことができる。

又、この発明は付勢機構全体がクランプユニット側に装着されているので、主軸の貫通孔の内周面の途中に付勢部材の前端面を係止するためのフランジ状の段差部を設けなくてもよく、このため主軸の貫通孔の加工を軸方向の一方のみから行うことができ、加工作業の能率を向上し、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明を具体化した工作機械に用いられる主軸装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は主軸装置１１全体を示す縦断面図である。図１に示すように、主軸装置１１の主軸頭１２は外筒１３及び内筒１４から構成され、その内筒１４の内側には主軸１５が複数のベアリング１６を介して所定位置において回転可能に支持されている。前記主軸頭１２の外筒１３の後端部には、モータ１８が取り付けられ、その回転軸１９にはカップリング２０によって、前記主軸１５の後端部が連結され、回転軸１９の回転によって、カップリング２０を介して主軸１５が回転されるようになっている。

図２は、前記主軸頭１２と主軸１５を拡大して示す縦断面図である。この図２に示すように、主軸１５の中心部には後述する工具ホルダクランプユニット２２を取り外し可能に嵌入するための貫通孔１５１が形成され、主軸１５の前端面には工具ホルダクランプユニット２２を主軸１５に固定するためのネジ孔１５２が複数カ所に形成されている。前記主軸１５の前記工具ホルダクランプユニット２２を嵌入する貫通孔１５１の直径寸法は、図２に示すように前端（図２の左端）から後端（図２の右端）へ行くに従い段階的に小さくなるように形成されている。

図３は、工具ホルダ２１を保持する工具ホルダクランプユニット２２全体を示す中央部縦断面図である。ここで用いられる工具ホルダ２１は、いわゆるＢＴホルダである。この工具ホルダクランプユニット２２を構成する横円筒状をなすユニット本体２３の先端部（図３の左端）には、前記工具ホルダ２１のテーパシャンク部２１１を嵌入する工具装着孔２３１が形成され、先端部外周にはフランジ部２３２が一体に形成されている。このフランジ部２３２には、複数カ所にボルト挿通孔２３３が形成され、図１に示すように主軸１５の先端面に形成された前記ネジ孔１５２にボルト挿通孔２３３からボルト２４を螺合することによって、ユニット本体２３を主軸１５に固定するようになっている。

前記ユニット本体２３の内部には、クランプ機構２５が収容され、このクランプ機構２５はユニット本体２３の工具装着孔２３１に挿入された前記工具ホルダ２１を、そのテーパシャンク部２１１の先端部に突出形成されたプルスタッド部２１２と係合して後方向へ引き込むことで、所定位置にクランプする。このクランプ機構２５について説明すると、前記ユニット本体２３の後端部の内周面２３４には、軸心にクーラント通路２６１を有するスライダ２６が所定のストローク範囲で軸方向の往復動可能に挿入されている。このスライダ２６の先端部には、複数カ所に後に詳述するクランプ部材２７が連結バネ２８によって、ユニット本体２３の半径方向への往復傾動可能に互いに連結されて係合されている。

前記ユニット本体２３の後端部には、前記スライダ２６の軸方向後方への位置を規制し、かつ後述する皿バネ４３を支持するためのバネ受部材３１が溶接等により連結されている。前記スライダ２６の後端部には、ボス部２６２が一体に形成され、その内部に形成された雌ネジ２６３には、ドローイングバー３６の前端部に形成された雄ネジ３６２が螺合されている。前記スライダ２６の外周面には、軸方向と平行に案内溝２６４が形成され、前記ユニット本体２３の内周面２３４には、前記案内溝２６４に嵌入されたストッパ３２がビス３３によって、所定位置に取り付けられている。前記案内溝２６４の先端部には、ストッパ３４がビス３５によって取り付けられている。前記案内溝２６４とストッパ３２によって、前記ユニット本体２３の内周面２３４内でのスライダ２６の軸方向への移動が許容され、ユニット本体２３とスライダ２６の相対回動が阻止されるようになっている。なお、前記スライダ２６とドローイングバー３６は、ボルト３７によって相対回動が規制されている。

前記スライダ２６の先端部に一体形成された小径の操作筒部２６５の外周面には、その円周方向に環状突部２６６が前後２箇所に所定の間隔をおいて一体に形成されている。一方、前記クランプ部材２７の先端部内側には、クランプ爪２７１が一体に形成され、中間部には前記スライダ２６の環状突部２６６に対応するように、凹部２７２が二箇所に形成されている。さらに、前記ユニット本体２３の内周面２３４には、前記クランプ部材２７の外側に形成された係止突起２７３と対応するように段差部２３５が形成されるとともに、前記クランプ部材２７の後端部外側に形成された係止突起２７４と対応するように段差部２３６が形成されている。

前記スライダ２６の中心部に形成されたクーラント通路２６１には、クーラント通路３８１を有するクーラント供給ノズル３８が軸方向の往復動可能に挿入され、前記スライダ２６のクーラント通路２６１の内周面に形成された段差部２６７にクーラント供給ノズル３８の基端部の外周面に一体に形成された大径部３８２を係止することによって、クーラント供給ノズル３８が軸方向前方に抜けないようになっている。前記クーラント供給ノズル３８の後端面と、前記ドローイングバー３６の前端部に形成されたバネ収容室３６３の後端面との間には、コイルバネ３９が介在され、常には、クーラント供給ノズル３８を前方に付勢している。これによって、クーラント供給ノズル３８の先端面が、工具ホルダ２１に形成されたクーラント通路２１３の後端開口に押圧され、ドローイングバー３６のクーラント通路３６１からバネ収容室３６３及びクーラント通路３８１等を介して、クーラントが工具ホルダ２１の中心部に供給されるようになっている。

前記ドローイングバー３６の後端部外周面には、雄ネジ部３６４が形成され、この雄ネジ部３６４にバネ受部材４１が螺合され、セットボルト４２によって相対回動不能に連結されている。前記バネ受部材３１と、バネ受部材４１の間には、付勢部材としての多数枚の皿バネ４３が軸方向に積層状態で介装されている。ドローイングバー３６の後端部には前記クーラント通路３６１よりも大径の連結孔３６５が形成されている。

この実施形態では、前述したバネ受部材３１、ドローイングバー３６、バネ受部材４１及び皿バネ４３等によって、クランプ機構２５のクランプ部材２７をクランプ状態に付勢するための付勢機構４４が構成されている。

図３は、前記スライダ２６が皿バネ４３によって後方に移動されることにより、クランプ部材２７が操作筒部２６５及び環状突部２６６によって後方に移動され、クランプ部材２７によって工具ホルダ２１がプルスタッド部２１２を介して、後方に引き込まれ、クランプされた状態を示す。この状態においては、前記スライダ２６の環状突部２６６が前記クランプ部材２７の凹部２７２から抜け出て突部に乗り上げるとともに、閉じる方向に変位され、クランプ爪２７１が工具ホルダ２１のプルスタッド部２１２に係止され、係止突起２７３が、ユニット本体２３の段差部２３５に乗り上げ、さらに、前記係止突起２７４が段差部２３６に係止された状態になっている。

この状態において、前記ドローイングバー３６が皿バネ４３の付勢力に抗して、前方に移動されると、前記スライダ２６の環状突部２６６が、クランプ部材２７の凹部２７２に嵌入されるとともに、スライダ２６の大径部の前端面によって、クランプ部材２７の後端面が押圧され、クランプ部材２７が図４に示すように前方へ移動すると同時に拡開され、工具ホルダ２１のクランプ状態を解除する位置に変位される。

次に、図１に示すように前記主軸頭１２側に装着され、前記工具ホルダクランプユニット２２のドローイングバー３６を前方に移動して、クランプ機構２５のクランプ状態を解除するようにしたクランプ解除機構５０について説明する。

図１に示すように、前記主軸１５の貫通孔１５１内には前記バネ受部材４１の後端面に接触するように作動部材５１が軸方向の往復動可能に収容され、該作動部材５１に半径方向に形成された貫通孔５１１には作動ピン５２が貫通固定されている。前記主軸１５には前記作動ピン５２の両端部を外部に突出するように、かつ作動ピン５２が軸方向に所定のストローク範囲内で往復動するように案内通路１５４が二箇所に形成されている。この作動ピン５２と対応するように前記外筒１３の後端部内周面１３１と前記主軸１５の外周面との間にはピストン５３が軸方向に所定のストローク範囲内で往復動可能に収容されている。前記外筒１３の後端部にはピストン５３の位置規制リング５４が取り付けられている。

次に、ドローイングバー３６のクーラント通路３６１の後端開口に前記回転軸１９側からクーラントを供給するためのクーラント供給経路について説明する。
前記作動部材５１及び作動ピン５２の中心部には、クーラント通路６１１を有するクーラント供給パイプ６１が軸方向に貫通支持されている。このクーラント供給パイプ６１の前端部は、前記ドローイングバー３６の前記連結孔３６５にシールを介して嵌入結合され、後端部にはクーラント通路６１１よりも大径の案内孔６１２が形成されている。この案内孔６１２と前記回転軸１９の先端部に形成されたクーラント通路１９１の先端部との間には、クーラント通路６２１を有するクーラント供給パイプ６２がシールを介して連結されている。

この実施形態ではクーラント通路６１１，６２１，３６１、バネ収容室３６３及びクーラント通路３８１等によって、工具ホルダ２１のクーラント通路２１３にクーラント供給するためのクーラント供給経路６４が構成されている。

なお、図１に示すように、前記主軸頭１２の前端面には、ヘッドカバー７１が取り付けられている。
次に、前記のように構成した主軸装置について、その動作を説明する。

図１は主軸１５の貫通孔１５１内に図３に示す一体化された工具ホルダクランプユニット２２が挿入され、ユニット本体２３のフランジ部２３２がボルト２４によって主軸１５の前端面のネジ孔１５２に螺合されて取付固定された状態を示す。又、この主軸１５に装着された工具ホルダ２１が工具ホルダクランプユニット２２内のクランプ機構２５によってクランプされ、ドローイングバー３６の後端部の連結孔３６５にクーラント供給パイプ６１の先端部が嵌入結合されるとともに、バネ受部材４１の後端面がクランプ解除機構５０の作動部材５１の前端面に接触した状態となっている。さらに、前記クランプ機構２５がクランプ状態に保持され、クランプ解除機構５０が非解除状態に保持されている。

この状態において、モータ１８の回転軸１９によってカップリング２０を介して主軸１５が回転されると、工具ホルダクランプユニット２２及び工具ホルダ２１が工具とともに回転され、図示しない工作機械のテーブル上に支持されたワークの加工作業が行われる。

このワークの加工中には、前記クーラント供給経路６４を通して工具ホルダ２１のクーラント通路２１３に供給され、ワークの加工部の潤滑と冷却が行われる。
ワークの加工が終了して、工具ホルダクランプユニット２２のクランプ機構２５による工具ホルダ２１のクランプを解除する場合には、クランプ解除機構５０のピストン５３が図１において前方に移動されて、ピストン５３が同方向に移動され、ピストン５３によって作動部材５１及び作動ピン５２が前方に移動される。この作動部材５１の前方への移動により工具ホルダクランプユニット２２側のバネ受部材４１が前方に移動され、ドローイングバー３６が皿バネ４３の付勢力に抗して前方に移動され、前述したようにクランプ機構２５による工具ホルダ２１のクランプ状態が解除される。この状態で、図示しない工作機械の工具自動交換装置により工具ホルダ２１が別の工具ホルダ２１と交換される。

一方、工具ホルダクランプユニット２２の保守点検或いは修理を行う場合には、工具ホルダクランプユニット２２の工具装着孔２３１から工具ホルダ２１を取り外す。この状態では、皿バネ４３によりクランプ機構２５が空のクランプ状態となる。この状態で、ボルト２４を取り外す。そして、工具ホルダクランプユニット２２を主軸１５の貫通孔１５１から主軸前方に引き抜くことにより、図３に示す状態の工具ホルダクランプユニット２２が主軸１５の貫通孔１５１の外部に取り出される。

上記実施形態の主軸装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、図３に示すように工具ホルダクランプユニット２２のドローイングバー３６の後端部にバネ受部材４１を嵌合固定し、バネ受部材３１とバネ受部材４１の間に前記クランプ機構２５をクランプ状態に付勢するための皿バネ４３を介在した。そして、工具ホルダクランプユニット２２側にクランプ機構２５と付勢機構４４を全て装着するようにした。このため、工具ホルダクランプユニット２２全体を主軸１５の前面側から該主軸１５の貫通孔１５１内に嵌入したり、取り外したりすることができ、クランプ機構２５及び付勢機構４４も一体に取り出され、クランプ機構２５及び付勢機構４４の保守、点検或いは修理を容易に行うことができ、メンテナンスの作業性を向上できる。すなわち、皿バネ４３の交換についても、主軸装置の後方側から他の部品を取り外して作業する煩わしさがなくなり、主軸１５の前方から取り出した状態の工具ホルダクランプユニット２２から如何なる場所でも、簡単に皿バネ４３を取り外したり装着したりすることが可能となる。

（２）上記実施形態では、工具ホルダクランプユニット２２側にクランプ機構２５と付勢機構４４を装着しユニット化したので、主軸１５の貫通孔１５１の内周面に付勢機構４４の皿バネ４３の前端を係止するフランジ状の段差部を形成しなくてもよい。このため、主軸１５の貫通孔１５１の孔径寸法を前端から後端へ行くに従い段階的に小さくする構成とすることができる。従って、主軸１５の貫通孔１５１の加工作業を主軸１５の軸方向の前方のみから加工を行えばよく、加工作業の能率を向上することができる。

次に、この発明の別の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
この実施形態においては前述した実施形態で用いた工具ホルダ２１とは異なる形式の工具ホルダ２１に対応するもので、工具ホルダクランプユニット２２の工具装着孔２３１とクランプ機構２５の形態が前述した実施形態の構成と異なり、その他の構成は、前述した実施形態と同様であるため説明を省略する。

この実施形態で用いられる工具ホルダ２１は、いわゆるＨＳＫホルダで、図５及び図６の二点鎖線で示すように、そのテーパシャンク部２１１は、後部を開口した空洞に形成され、テーパシャンク部２１１の外周テーパと、その前方のホルダ部の後端面とで位置拘束される二面拘束タイプのものである。

前記スライダ２６の先端部に形成された雄ネジ部２６８は、横円筒状をなす操作筒８１の内周面に形成されたネジ孔８１１に螺合されている。前記操作筒８１の外周面には、複数のクランプ部材８２が接触され、各クランプ部材８２の先端縁８２１は、前記操作筒８１の外周面に形成された段差部８１２に乗り上げ可能に近接配置されている。前記操作筒８１の後端縁８１３は、前記クランプ部材８２の後端部内側に突出形成された段差部８２２に乗り上げ可能に近接配置されている。前記クランプ部材８２の先端外側縁には、前記工具ホルダ２１のテーパシャンク部２１１の内周面に突出形成された係止段部２１４に係止可能なクランプ爪８２３が形成されている。前記クランプ部材８２の後端面には傾斜面８２４が形成され、この傾斜面８２４と対応するように前記ユニット本体２３の内部には案内筒８３が軸方向の往復動可能に収容され、この案内筒８３の前端面に形成された案内斜面８３１が前記傾斜面８２４に摺動可能に接触されている。ユニット本体２３の内周面２３４に形成された段差部２３７に係止されたバネ受部材８４と、前記案内筒８３との間には、バネ８５が介在されている。前記ユニット本体２３の内周面２３４に形成された案内斜面２３８には前記クランプ部材８２の外側に形成された案内斜面８２５が摺動可能に接触されている。

前記工具ホルダ２１には前記クーラント通路２１３に連通するクーラント通路８６１を有する連結筒８６が取り付けられ、主軸１５への装着時に、その先端部が前記操作筒８１の中心に形成されたクーラント通路８１４にシールを介して嵌入結合され、クーラントを供給可能になっている。

次に、工具ホルダ２１のクランプ解除動作について説明する。
図５は、皿バネ４３によって、前記スライダ２６、ドローイングバー３６及び操作筒８１が後方向（図５の右方）に移動され、操作筒８１の段差部８１２にクランプ部材８２の先端縁８２１が乗り上げ、操作筒８１の後端縁８１３がクランプ部材８２の段差部８２２に乗り上げ、前記クランプ部材８２が操作筒８１の半径方向外側に移動され、クランプ爪８２３が工具ホルダ２１の係止段部２１４に係止され工具ホルダ２１を引き込んで、ホルダ部の後端面をユニット本体２３の先端面に密着させた工具ホルダ２１のクランプ状態を示す。この状態においては、前記案内筒８３の案内斜面８３１が、クランプ部材８２の傾斜面８２４によって後方向に移動され、バネ８５が圧縮された状態になっている。

この状態において、ドローイングバー３６及びバネ受部材４１がユニット本体２３及びバネ受部材３１に対して、前方に移動されると、スライダ２６の先端部に連結された操作筒８１が図６に示すように前方に移動され、操作筒８１の段差部８１２がクランプ部材８２の先端縁８２１から前方へ離隔する方向に移動され、バネ８５によって、案内筒８３が前方に移動され、案内斜面８３１によって、クランプ部材８２の傾斜面８２４が押圧されるので、クランプ部材８２が操作筒８１の半径方向内方に移動される。このため、操作筒８１の後端縁８１３が段差部８２２から離隔する方向に移動され、図６に示すようにクランプ部材８２による工具ホルダ２１のクランプ状態が解除される。

なお、工具ホルダ２１をクランプする動作は、クランプ解除動作と逆の手順で行われる。
上記実施形態においても、前述した実施形態であげた効果と同様の効果を奏する。

次に、図７及び図８に基づいて、この発明のさらに別の実施形態について説明する。
この実施形態においても前述した二つの実施形態で用いた工具ホルダ２１とは、さらに異なる形式の工具ホルダ２１に対応するもので、工具ホルダクランプユニット２２の工具装着孔２３１及びクランプ機構２５の形態が前述した実施形態の構成と異なり、その他の構成は、前述した実施形態と同様であるため説明を省略する。

この実施形態で用いられる工具ホルダ２１は、いわゆるＫＭホルダで、図７及び図８の二点鎖線で示すように、そのテーパシャンク部２１１には、後部を開口した空洞に形成され、テーパシャンク部２１１の外周テーパと、その前方のホルダ部の後端面とで、位置拘束される二面拘束タイプのものであるが、テーパシャンク部２１１の内周面には、円周方向に２カ所の係止孔２１５が外周面へ貫通して形成されている。

図７に示すように前記スライダ２６の先端部には、操作部２６９が一体に形成され、その外周面には、ボール９２を係合するための係合凹部８７が形成されるとともに、係合凹部８７の前方（図７の左方）近傍には該係合凹部８７に連なる案内斜面８８が形成されている。前記ユニット本体２３の内周面には、貫通孔９１１を有するボールホルダ９１が所定位置に嵌入固定されている。このボールホルダ９１の先端部寄りには、ボール９２を係止可能な係止孔９１２が２カ所に形成されている。前記工具ホルダ２１の係止孔２１５には、前記ボール９２が嵌入されるようになっている。

次に、工具ホルダ２１のクランプ解除動作について説明する。
図７はドローイングバー３６及びバネ受部材４１が皿バネ４３によって、後方向に移動され、スライダ２６及びその操作部２６９が後方向に移動され、操作部２６９の案内斜面８８によって、ボール９２が係止孔９１２内において、ボールホルダ９１の半径方向外方に移動され、係止孔２１５にもボール９２が嵌入され、ボール９２を介して工具ホルダ２１を引き込んで、ホルダ部の後端面をユニット本体２３の先端面に密着させた工具ホルダ２１のクランプ状態を示す。この状態において、前記ユニット本体２３及びバネ受部材３１に対し、ドローイングバー３６及びバネ受部材４１が皿バネ４３の付勢力に抗して、前方へ移動されると、図８に示すようにスライダ２６及びその操作部２６９が前方に移動され、操作部２６９の案内斜面８８が前方に移動されるので、係合凹部８７がボール９２と対応し、ボール９２が、係止孔２１５から係止孔９１２に案内されて、係合凹部８７に係合される。このため、図８に示すように工具ホルダ２１のクランプ状態が解除される。

なお、工具ホルダ２１をクランプする動作は、クランプ解除動作と逆の手順で行われる。
上記実施形態の工具ホルダクランプユニット２２においても、図１で述べた実施形態の工具ホルダクランプユニット２２の効果と同様の効果がある。

ところで、図１に示す主軸装置において、図５や図７のようなクランプ方式に変更があった場合、工具ホルダ２１のみを交換するだけでよく、その他の部品を共通化することができる。この発明の主軸装置は、クランプ仕様の異なる工作機械を製作する場合に、工具ホルダクランプユニット２２以外の部品を共通化できるため、製作の費用を削減することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○皿バネ４３に代えて、コイルバネ或いはその他の付勢部材を用いてもよい。
○クランプ機構２５の構成を適宜に変更してもよい。

○付勢機構４４の構成を適宜に変更してもよい。
○前記クーラント供給経路６４を省略してもよい。
○主軸装置に用いられ、主軸の貫通孔に主軸前方から取り外し可能に装着される筒状のユニット本体と、該ユニット本体の内部に設けられ、かつ工具ホルダをクランプするためのクランプ機構と、前記ユニット本体の後端部に設けられ、かつ前記クランプ機構をクランプ状態に付勢するための付勢機構とにより構成されている主軸装置に用いる工具ホルダクランプユニットとして具体化してもよい。

この発明の工作機械の主軸装置を示す中央部縦断面図。工具ホルダクランプユニットを外した状態の主軸装置を示す中央部縦断面図。工具ホルダクランプユニットのクランプ状態を示す中央部縦断面図。工具ホルダクランプユニットのアンクランプ状態を示す中央部縦断面図。この発明の別の実施形態の工具ホルダクランプユニットのクランプ状態を示す中央部縦断面図。図５に示す工具ホルダクランプユニットのアンクランプ状態を示す中央部縦断面図。この発明のさらに別の実施形態の工具ホルダクランプユニットのクランプ状態を示す中央部縦断面図。図７に示す工具ホルダクランプユニットのアンクランプ状態を示す中央部縦断面図。

符号の説明

１１…主軸装置、１２…主軸頭、１５…主軸、２１…工具ホルダ、２２…工具ホルダクランプユニット、２３…ユニット本体、２４，３７…ボルト、２５…クランプ機構、２６…スライダ、２７，８２…クランプ部材、３１，４１，８４…バネ受部材、３６…ドローイングバー、３９…コイルバネ、４３…皿バネ、４４…付勢機構、５０…クランプ解除機構、１５１…貫通孔、１９１，２１３，２６１，３６１，３８１，６１１，６２１，８１４，８６１…クーラント通路、２３１…工具装着孔、２３２…フランジ部。

Claims

主軸頭の内部に貫通孔を有する主軸を回転可能に支持し、前記貫通孔に嵌入すべく筒状をなし、その先端部に工具ホルダを装着するための工具装着孔を有するユニット本体と、前記ユニット本体の内部に設けた前記工具ホルダをクランプするクランプ機構と、前記ユニット本体の後端部に設けた該クランプ機構をクランプ状態に付勢する付勢機構とからなる工具ホルダクランプユニットを、前記主軸頭の前方から主軸の前記貫通孔に取り外し可能に装着し、前記付勢機構を操作して前記クランプ機構のクランプ状態を解除するクランプ解除機構を前記工具ホルダクランプユニットの後端側に設け、
前記クランプ機構は、前記ユニット本体内に軸方向に所定のストローク範囲内で往復動可能に設けられたスライダと、該スライダの先端部に係合された複数のクランプ部材とにより構成され、前記付勢機構は、前記ユニット本体外に軸方向に延設され、その先端部が前記スライダの後端部に連結されたドローイングバーと、このドローイングバーの後端部に設けられたバネ受部材と前記ユニット本体の後端部に設けられたバネ受部材との間に設けられ、かつ前記ドローイングバーを常には後方のクランプ位置に付勢するための付勢部材とにより構成されていることを特徴とする主軸装置。
請求項１において、前記ユニット本体の先端部にはフランジ部が一体に形成され、該フランジ部は前記主軸の前端面にボルトによって取り付けられていることを特徴とする主軸装置。
請求項１または２において、前記クランプ機構及びドローイングバーの中心部には、前記工具ホルダの中心部にクーラントを供給するためのクーラント通路が形成されていることを特徴とする主軸装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記付勢部材は、皿バネ又はコイルバネであることを特徴とする主軸装置。
請求項１〜４のいずれか一項において、前記主軸の貫通孔は、前端から後端に行くに従って直径寸法が段階的に小さくなるように形成されていることを特徴とする主軸装置。