JP5217646B2 - 工具クランプ装置および工具クランプ方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る工具の構造である。図2は、アンクランプ状態におけるスピンドルユニット200の構成を示す縦断面図である。図3は、工具100、スピンドルユニット200、および、工具保持器300がアンクランプ状態で配置されている状態を示す縦断面図である。図4は、工具100、スピンドルユニット200、および、工具保持器300がクランプ状態で配置されている状態を示す縦断面図である。
工具100は、工具ホルダ101、プルスタッドボルト102、および、工具本体部103から大略構成されている。
スピンドルユニット200は、スピンドル210、ドローバー220、コーン230、クランピング羽240から大略構成されている。スピンドルユニット200は、図示しないモータ、エアスピンドル等の回転駆動装置により回転駆動される。
結合部310は、工具100を他の工具に交換するときに、工具ホルダ101を保持し、クランプあるいはアンクランプ動作を協働して行なうためのものである。結合部310の開口端には、工具ホルダ101の位置決めと軸方向の押付力を受けるためのテーパ部311が形成され、テーパ部311の奥には内径部312が形成されている。この内径部312は、工具ホルダ101のプルスタッドボルト102が所定の間隙を有して嵌合する大きさであり、内径部312の周囲には、クリック部313が設けられている。クリック部313は、工具ホルダ101のプルスタッドボルト102に形成された係止部121に所定のクリック力で嵌合し、工具100を保持する。
図2に示すように、アンクランプ状態では、ドローバー220が工具100側へ移動しており、ドローバー220と共にコーン230も工具100側へ移動しているので、クランピング羽240の先端部241は段部231に乗り上げておらず、径方向には閉じた状態である。
コーン先端部233で工具100を工具保持器300へ押圧し、軸力発生部330からの反力として工具100がスピンドル210側へ押圧される所定量以上の押付力を発生させる。次に、油圧制御等によりドローバー220を工具端面104とスピンドル端面212が密着するまで後退させ、所定量の押付力を作用させて端面位置決めを行ない倒れ精度を出す(引き込み開始ステップ)。この引き込み開始ステップ終了時においては、工具端面104とスピンドル端面212は密着しているが、工具テーパ部105とスピンドルテーパ部211とは間隙を有する状態であり、例えば、φ0.001〜φ0.006mmのすきま嵌めとされている。
アンクランプ動作は、上記示したクランプ動作と逆動作となる。すなわち、工具100をクランプした状態のスピンドル210を工具保持器300に近接させ、工具ホルダ101のプルスタッドボルト102を工具保持器300のクリック部313に係止させる。この状態で、ドローバー220、コーン230を工具100側へ移動させることにより、コーン230の段部231により外方へ押し拡げられていたクランピング羽240を内方へ閉じさせる。これにより、クランピング羽240による工具ホルダ101のクランプ力作用部107へのクランプ力が解除される。この後、スピンドル210(スピンドルユニット200)を工具保持器300から離間させると、工具100は工具保持器300に保持されたままとなり、他の工具との交換動作等が可能となる。
(1)本発明の第1の実施の形態によれば、引き込み開始ステップにより工具100の倒れ精度を出した後に、引き込み操作ステップとしてクランピング羽240によりテーパシャンク部106を外方向に拡張させて心出しをしてクランプ動作を行なう。従って、工具交換時に安定な二面拘束が可能であり、倒れ精度および心出し精度に優れる。
(2)工具の自動交換に上記クランプ方式(工具クランプ装置または工具クランプ方法)を採用することで、工具交換毎の振れ取り回数を少なくすることが可能になり、振れ取り時間の短縮(サイクルタイム短縮)と工具寿命の向上が可能となる。
(3)工具ホルダ101のクランプ力作用部107とクランピング羽240の先端部241との当接により、図4に示すように、クランプ角60°の方向にクランプ力が作用するので、例えばクランプ角30°の標準HSK方式に比較して、工具把持特性に優れ、また、繰り返し工具取付け精度を良くすることができる。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る工具の構造である。図6は、アンクランプ状態におけるスピンドルユニット200の構成を示す縦断面図である。図7は、工具100、スピンドルユニット200、および、工具保持器300がアンクランプ状態で配置されている状態を示す縦断面図である。図8は、工具100、スピンドルユニット200、および、工具保持器300がクランプ状態で配置されている状態を示す縦断面図である。
工具100は、工具ホルダ101、プルスタッドボルト150、および、工具本体部103から大略構成されている。
スピンドルユニット200は、スピンドル210、ドローバー220、コーン230、クランピング羽240、センタロッド250から大略構成されている。スピンドルユニット200は、図示しないモータ、エアスピンドル等の回転駆動装置により回転駆動される。
図6に示すように、アンクランプ状態では、ドローバー220が工具100側へ移動しており、ドローバー220と共にコーン230も工具100側へ移動しているので、クランピング羽240の先端部241は段部231に乗り上げておらず、径方向には閉じた状態である。
ドローバー220を引込力により後退させ、センタロッド250後部に設けたコイルばね237の復元力によりプルスタッドボルト150を引込むことで工具端面104とスピンドル端面212を密着させて端面位置決めを行い倒れ精度を出す(引き込み開始ステップ)。この引き込み開始ステップ終了時においては、工具端面104とスピンドル端面212は密着しているが、工具テーパ部105とスピンドルテーパ部211とは間隙を有する状態であり、例えば、φ0.001〜φ0.006mmのすきま嵌めとされている。
第1の実施の形態と同様に、略60°である。
アンクランプ動作は、上記示したクランプ動作と逆動作となる。すなわち、工具100をクランプした状態のスピンドル210を工具保持器300に近接させ、工具ホルダ101のプルスタッドボルト150を工具保持器300のクリック部313に係止させる。この状態で、ドローバー220、コーン230を工具100側へ移動させることにより、ボールプランジャ部255とプルスタッドボルト150の係止部154とが離間し、さらに移動することで、コーン230の段部231により外方へ押し拡げられていたクランピング羽240を内方へ閉じさせる。これにより、クランピング羽240による工具ホルダ101のクランプ力作用部107へのクランプ力が解除される。この後、スピンドル210(スピンドルユニット200)を工具保持器300から離間させると、工具100は工具保持器300に保持されたままとなり、他の工具との交換動作等が可能となる。
本発明の第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて、ボールプランジャ部255とプルスタッドボルト150の係止部154との係合を利用して工具端面104とスピンドル端面212を密着させるので、引き込み開始ステップでの引き込み操作が確実であり、端面位置決めによる倒れ精度が向上する。
101…工具ホルダ、102…プルスタッドボルト、103…工具本体部、104…工具端面、105…工具テーパ部、106…テーパシャンク部、107…クランプ力作用部、121…係止部、122…内空端面、150…プルスタッドボルト、151…ネジ部、152…鍔部、153…係止部、154…係止部
200…スピンドルユニット
210…スピンドル、211…スピンドルテーパ部、212…スピンドル端面、213…溝部、220…ドローバー、230…コーン、231…段部、232…後端部、235…ネジ部、236…中空部、237…コイルばね、240…クランプ羽、241…先端部、242…後端部、245…バネ保持材、246…バネ、250…センタロッド、255…ボールプランジャ部、256…内空部、257…ボール
300…工具保持器
310…結合部、311…テーパ部、312…内径部、313…クリック部、320…ベース部、330…軸力発生部
Claims (5)
- 工具テーパ部および工具端面の二面拘束部を備えた工具ホルダに嵌合して、前記工具ホルダをスピンドル側に引き込み操作することによりクランプする工具クランプ装置であって、
前記工具テーパ部に対応するスピンドルテーパ部および前記工具端面に対応するスピンドル端面を備えたスピンドルと、
前記スピンドルの内部に収容されたクランプユニットと、を有し、
前記工具端面と前記スピンドル端面が当接した状態において、前記工具テーパ部と前記スピンドルテーパ部とがすきま嵌めの関係寸法で形成され、
前記クランプユニットによる引き込み操作開始時において、前記工具テーパ部と前記スピンドルテーパ部とはすきま嵌めの状態であり、引き込み操作終了時において、前記工具テーパ部の拡径により前記工具テーパ部と前記スピンドルテーパ部とが密着することを特徴とする工具クランプ装置。 - 前記工具テーパ部は、中空形状のテーパシャンク部の外周面であることを特徴とする請求項1に記載の工具クランプ装置。
- 前記テーパシャンク部は、前記クランプユニットによる引き込み操作により内側から拡径方向へのクランプ力を受けるクランプ力作用部を有することを特徴とする請求項2に記載の工具クランプ装置。
- 前記クランプ力作用部は、前記拡径方向へ向かうスピンドル径方向と前記工具端面と前記スピンドル端面とが密着する方向のスピンドル軸方向の両方向の成分を持つ傾斜面で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の工具クランプ装置。
- 工具テーパ部および工具端面の二面拘束部を備えた工具ホルダと前記工具テーパ部に対応するスピンドルテーパ部および前記工具端面に対応するスピンドル端面を備えたスピンドルとを対向させて、前記工具端面と前記スピンドル端面を接触させる引き込み開始ステップと、
前記引き込み開始ステップに続いて、前記工具テーパ部を拡径させて前記スピンドルテーパ部に密着させる引き込み操作ステップとを有し、
前記引き込み開始ステップの終了時において、前記工具テーパ部と前記スピンドルテーパ部とは、すきま嵌めの状態であることを特徴とする工具クランプ方法。
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