JP4942412B2

JP4942412B2 - 主軸装置に用いる工具ホルダクランプユニット

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Publication number: JP4942412B2
Application number: JP2006198168A
Authority: JP
Inventors: 久希板橋; 靖夫長谷川
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2007054943A

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用いる工具ホルダクランプユニットに関する。

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部材と、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。

又、従来の主軸装置は、主軸内でのドローイングバーの相対回動を阻止するために、主軸に対し回り止めピンを挿入し、主軸の貫通孔側に突出した回り止めピンの先端部を前記ドローイングバーの先端部外周面に形成された案内溝に係合する構成をとっていた。このため、ドローイングバーを、主軸の貫通孔から取り出す場合には、主軸頭から主軸を取り外した後に、前記回り止めピンを取り外さなければならず、保守点検あるいは修理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、付勢機構及びドローイングバーを主軸前方から一括して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することができる工作機械に用いる工具ホルダクランプユニット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、主軸装置の主軸に形成された軸孔に取り外し可能に装着される工具ホルダクランプユニットであって、前記工具ホルダクランプユニットは、前記主軸の先端面にボルトにより取り付けられるフランジ部が一体形成された筒状ケースと、前記筒状ケースの内部で工具ホルダをクランプするクランプ機構と、前記筒状ケースの後端部に対し前記クランプ機構をクランプ動作又はアンクランプ動作するように所定のストローク範囲内で往復動可能に連結したドローイングバーと、前記ドローイングバーの後端部に取り付けられたバネ受部材と、前記筒状ケースの後端面と前記バネ受部材との間に介在されて、前記ドローイングバーをクランプ方向に付勢するための付勢部材と、を備え、前記筒状ケースと前記ドローイングバーとの間には、両部材の相対回動を阻止する回動阻止手段が設けられ、前記軸孔のうち、前記工具ホルダクランプユニットの装着される部分の径寸法は、該軸孔の先端から後端に行くに従い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。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記筒状ケースとドローイングバーとの相対回動を阻止する回動阻止手段は、該筒状ケースの後端部内周面に形成された回動阻止部に対し、前記ドローイングバーの先端部寄り外周面に形成された回動阻止部を嵌め合わせた構造であることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記筒状ケースはその軸線方向の中間部において複数の筒状ケース片に分割され、各筒状ケース片の接合端面には、筒状ケース片どうしの相対回動を阻止する凹凸構造の回動阻止手段が設けら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１項において、前記筒状ケースの内部には、前記クランプ機構を構成するスライダが所定のストローク範囲内で往復動可能に収容され、前記スライダの後端部には、外周に凸部を有するボス部が形成され、前記ドローイングバーの先端部には、前記ボス部を挿入する挿入孔及び凸部を案内する案内溝が形成され、前記挿入孔の中間部には前記凸部を係止可能な係止凹部が形成され、ドローイングバーとスライダを相対回動することにより、ドローイングバーとスライダを軸方向の移動不能に連結するように構成され、前記筒状ケースとスライダとの間には両部材の相対回動を阻止する回動阻止手段が設けられていることを要旨とする。

請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明によれば、主軸の先端面にボルトにより取り付けられるフランジ部を有する筒状ケースの内部に工具ホルダをクランプするクランプ機構を設け、前記筒状ケースの後端部に対し前記クランプ機構をクランプ動作又はアンクランプ動作するドローイングバーを所定のストローク範囲内で往復動可能に連結して工具ホルダクランプユニットを構成した。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、ドローイングバー及び付勢機構を一括して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、請求項１記載の発明は、主軸内でのドローイングバーの相対回転を阻止する手段を主軸とは切り離して、前記筒状ケースとドローイングバーとの間に設けたことにより、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、主軸前方から容易に脱着することができる。さらに、付勢部材をドローイングバーの外周面に露出させることができ、該付勢部材の保守点検や修理を容易に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、筒状ケースとドローイングバーとの相対回動阻止を簡単な回動阻止手段によって実現することができる。
請求項３に記載の発明は、複数の筒状ケース片どうしの相対回動阻止を簡単な回動阻止手段によって実現することができる。

請求項４に記載の発明は、筒状ケースの内部にクランプ機構を簡単な組み付け構造にて組み込むことができる。

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１〜図６にしたがって説明する。
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が複数箇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に示す工具ホルダ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筒状ケース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、複数箇所にボルト挿通孔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、筒状ケース２３を主軸１５に固定するようになっている。

前記筒状ケース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は筒状ケース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、前記筒状ケース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、複数箇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、筒状ケース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。

前記筒状ケース２３の後端部には、横円筒状をなす筒状ケース３１が接合されている。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、その外周面には、図５に示すように、凸部２６３が一体に、かつ周方向に所定間隔をおいて２箇所に形成され、この凸部２６３から前方に所定距離隔てた位置に環状突条２６４が一体に形成されている。前記ボス部２６２には中心部にクーラント通路３６１を有するドローイングバー３６の前端部が連結されている。前記筒状ケース３１の前端の接合端面３１１には前記筒状ケース２３の後端の接合端面２３８に形成された凸部２３９を嵌入するための凹部３１２が形成され、凹部３１２に凸部２３９を嵌入した状態で、筒状ケース２３と筒状ケース３１が相対回動不能に接合されるようになっている。（図６（ａ）参照）この実施形態では前記凸部２３９と凹部３１２により筒状ケース２３と筒状ケース３１の相対回動を阻止する回動阻止手段が構成されている。

前記ドローイングバー３６の前端部には、図５に示すように前記筒状ケース３１に形成された大径寸法の収容孔３１３に嵌入される大径寸法の第１係合部３６２が一体に形成され、この第１係合部３６２の後端面には該第１係合部３６２よりも小径寸法で、かつ前記筒状ケース３１に形成された収容孔３１４に嵌入される第２係合部３６３が一体に形成されている。この第２係合部３６３には前記筒状ケース３１の収容孔３１４に形成された対向する回動阻止部としての一対の平面３１５，３１５に嵌り合う回動阻止部としての一対の平面３６４，３６４が形成されている。そして、図５において筒状ケース３１に対し、ドローイングバー３６が接合端面３１１側から挿入されると、前記第２係合部３６３の平面３６４，３６４が収容孔３１４の平面３１５，３１５に面合わせされ、嵌まり合いにより、筒状ケース３１とドローイングバー３６の相対回動が阻止されるようになっている。（図６（ｂ）参照）この実施形態では、前記筒状ケース３１の収容孔３１４の平面３１５，３１５と、前記第２係合部３６３の平面３６４，３６４とにより筒状ケース３１とドローイングバー３６の相対回動を阻止する回動阻止手段が構成されている。

前記第１係合部３６２及び第２係合部３６３には前記ボス部２６２を挿入可能な挿入孔３６５が形成され、該挿入孔３６５の内周面には、前記ボス部２６２の凸部２６３を軸方向に案内移動するための案内溝３６６が二箇所に形成され、この案内溝３６６，３６６の内端部には、前記凸部２６３を係止するための係止凹部３６７が形成されている。従って、前記ドローイングバー３６の挿入孔３６５及び案内溝３６６から、スライダ２６のボス部２６２及び凸部２６３，２６３を挿入し、凸部２６３，２６３が係止凹部３６７の内部に移動され、かつ、環状突条２６４が第１係合部３６２の先端面に接触された状態で、スライダ２６を９０°回動することによりスライダ２６とドローイングバー３６を軸方向の相対移動不能に連結するようにしている。（図６（ｃ）参照）
図３に示すように、前記スライダ２６の外周面には、軸方向と平行に案内溝２６５が形成され、前記筒状ケース２３の内周面２３４には、前記案内溝２６５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２６５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。そして、図６（ｃ）の連結状態で前記案内溝２６５とストッパ３２によって、前記筒状ケース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、筒状ケース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。この実施形態では、前記スライダ２６の案内溝２６５と、前記筒状ケース２３に取り付けたストッパ３２とにより筒状ケース２３とスライダ２６の相対回動を阻止する回動阻止手段が構成されている。

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２６６の外周面には、その円周方向に環状突部２６７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２６７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、前記筒状ケース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２６８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、前記スライダ２６のクーラント通路２６１の途中に形成された段差部との間には、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からクーラント通路２６１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３６８が形成され、この雄ネジ部３６８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。前記筒状ケース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３６９が形成されている。

この実施形態では、前述した筒状ケース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のスライダ２６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２６６及び環状突部２６７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２６７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て、各クランプ爪２７１が閉じる方向に変位され、各クランプ爪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が筒状ケース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、後述するクランプ解除機構５０によっ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２６７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３６９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にクーラントを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、筒状ケース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３６９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にクーラントが供給され、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、筒状ケース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、ドローイングバー３６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、ドローイングバー３６及び付勢機構４４を装着して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行えばよく、加工作業の能率を向上することができる。

（３）上記実施形態では、前記筒状ケース２３の後端面に対し、別の筒状ケース３１の前端面を突き合わせ、凸部２３９及び凹部３１２によって、筒状ケース２３と筒状ケース３１の相対回動を阻止すると共に、前記筒状ケース３１の収容孔３１４の両平面３１５に対し、ドローイングバー３６の第２係合部３６３の両平面３６４を面合わせして、嵌め合わせることにより、筒状ケース３１とドローイングバー３６の相対回動を阻止するように構成した。又、筒状ケース２３に取り付けたストッパ３２を前記スライダ２６に形成された案内溝２６５に嵌入することにより、前記筒状ケース２３とスライダ２６の相対回動を阻止するようにした。このため、筒状ケース２３に対し、スライダ２６、筒状ケース３１及びドローイングバー３６が相対回動不能に装着されるので、主軸１５の回転中に前記各部材を安定して保持することができるとともに、主軸１５が停止された状態で、工具ホルダ２１のクランプ動作又はアンクランプ動作を円滑に行うことができる。

次に、この発明の別の実施形態を図７及び図８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２６９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筒状ケース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。筒状ケース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、皿バネ８５が介在されている。前記筒状ケース２３の内周面２３４に形成された案内斜面２４０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７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７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に乗り上げた状態を示す。又、図７は、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が引き込まれて、そのホルダ部の後端面を筒状ケース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。さらに、図７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が筒状ケース２３及び筒状ケース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８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８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９及び図１０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９及び図１０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箇所の係止孔２１５が外周面へ貫通して形成されている。

図９に示すように前記スライダ２６の先端部には、操作部２７０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９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。前記筒状ケース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箇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９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２７０が後方向に移動され、操作部２７０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が引き込まれて、そのホルダ部の後端面を筒状ケース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、前記筒状ケース２３及び筒状ケース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１０に示すようにスライダ２６及びその操作部２７０が前方に移動され、操作部２７０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１０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７や図９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。
・前記筒状ケース３１の平面３１５及びドローイングバー３６の平面３６４以外の回動阻止部を用いてもよい。

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。筒状ケース、スライダ、筒状ケース及びドローイングバーの分離斜視図。（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図３の１−１線、２−２線及び３−３線断面図。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。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９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、１５…主軸、２１…工具ホルダ、２２…工具ホルダクランプユニット、２３，３１…筒状ケース、２３９，２６３…凸部、２６２…ボス部、２４…ボルト、２５…クランプ機構、２６…スライダ、２６５，３６６…案内溝、３６…ドローイングバー、１３１…後端部内周面、２３２…フランジ部、２３８…接合端面、３１５，３６４…回動阻止部としての平面、４１，８４…バネ受部材、３６５…挿入孔、３６７…係止凹部。

Claims

主軸装置の主軸に形成された軸孔に取り外し可能に装着される工具ホルダクランプユニットであって、
前記工具ホルダクランプユニットは、
前記主軸の先端面にボルトにより取り付けられるフランジ部が一体形成された筒状ケースと、
前記筒状ケースの内部で工具ホルダをクランプするクランプ機構と、
前記筒状ケースの後端部に対し前記クランプ機構をクランプ動作又はアンクランプ動作するように所定のストローク範囲内で往復動可能に連結したドローイングバーと、
前記ドローイングバーの後端部に取り付けられたバネ受部材と、
前記筒状ケースの後端面と前記バネ受部材との間に介在されて、前記ドローイングバーをクランプ方向に付勢するための付勢部材と、
を備え、
前記筒状ケースと前記ドローイングバーとの間には、両部材の相対回動を阻止する回動阻止手段が設けられ、
前記軸孔のうち、前記工具ホルダクランプユニットの装着される部分の径寸法は、該軸孔の先端から後端に行くに従い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に用いる工具ホルダクランプユニット。
請求項１において、前記筒状ケースとドローイングバーとの相対回動を阻止する回動阻止手段は、該筒状ケースの後端部内周面に形成された回動阻止部に対し、前記ドローイングバーの先端部寄り外周面に形成された回動阻止部を嵌め合わせた構造である主軸装置に用いる工具ホルダクランプユニット。
請求項１又は２において、前記筒状ケースはその軸線方向の中間部において複数の筒状ケース片に分割され、各筒状ケース片の接合端面には、筒状ケース片どうしの相対回動を阻止する凹凸構造の回動阻止手段が設けられていることを特徴とする主軸装置に用いる工具ホルダクランプユニット。
請求項１〜３のいずれか１項において、前記筒状ケースの内部には、前記クランプ機構を構成するスライダが所定のストローク範囲内で往復動可能に収容され、前記スライダの後端部には、外周に凸部を有するボス部が形成され、前記ドローイングバーの先端部には、前記ボス部を挿入する挿入孔及び凸部を案内する案内溝が形成され、前記挿入孔の中間部には前記凸部を係止可能な係止凹部が形成され、ドローイングバーとスライダを相対回動することにより、ドローイングバーとスライダを軸方向の移動不能に連結するように構成され、前記筒状ケースとスライダとの間には両部材の相対回動を阻止する回動阻止手段が設けら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。