JP5734354B2 - 工具クランプ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械等に用いられる工具クランプ装置に関するものである。
工作機械、特にマシニングセンターに用いられる工具クランプ装置においては、工具のクランプのために所定の力を生み出す必要があるが、これらの力をばねだけで賄うこととすると工具クランプ装置が大型になる場合がある。そのため、工具クランプ装置の大型化を避けるために、ばねの力を倍力するための機構を備える工具クランプ装置が用いられている。
図１は、工具クランプ装置の全体概略図であり、１は主軸、２はばね、３はドローバ、６は工具ホルダであり、主軸１内に、ばね２をはさんでドローバ３が挿入されている。
図５は、図１のＡ部拡大図であり、４は円筒部、５は鋼球、７はプルスタッド、８は主軸内壁面、９はドローバ３の端部に設けられた凹部、１０は案内孔であり、１１は主軸に創成された斜面、１２はプルスタッド７に設けられた斜面である。ドローバ３の端部に凹部９が形成されており、この凹部９にプルスタッド７がはめ込まれている。また、ドローバ３の円筒部４には案内孔１０が設けられており、この案内孔１０に鋼球５がはめ込まれている。また、プルスタッド７の鋼球５に接する箇所には斜面１２が設けられており、鋼球５をはさんでプルスタッドに設けられた斜面１２の略反対側の主軸内面にも斜面１１が創成されている。
これにより、ばね２の力によってドローバ３とプルスタッド７を引き上げる際に、鋼球５とプルスタッド７の斜面、及び鋼球５と主軸の斜面１１にばね２の反力が発生し、ばね２の力が倍加する倍力作用が発生する。
特許文献１には、工具をクランプする機構を備えた引込バーの反対側に、テーパスリーブを備え、このテーパスリーブ、鋼球、及び主軸に設けられた斜面により構成される倍力機構を備えた工具保持装置が開示されている。
特許文献２には、工具ホルダが具備するプルスタッドの斜面とドローバの鋼球と主軸に設けた斜面により倍力機構を構成した工具クランプ機構が開示されている。
実開平２−１０４９０６号公報 特許第２６７９７９５号公報
図５に開示されている技術、特許文献１、特許文献２に開示されている技術のいずれも、倍力機構を構成するために、主軸内壁面に斜面を設けているが、この斜面は主軸の製造時に切削等によって創成される。このため、工具クランプ装置の製造時に、主軸内壁面に斜面を創成する加工が必要となって、加工の工数が増加してしまい、工具クランプ装置の製造時のコストが増大するおそれがある。
そこで本発明は、倍力機構を有する工具クランプ装置を安価に製造することができる工具クランプ装置を提供することを目的とする。
本願の請求項１に係る発明では、主軸と、前記主軸内に設けられたばねと、前記ばねをはさんで、前記主軸と相対するように前記主軸内に挿入され、端部に凹部を備え、前記主軸の軸線方向に移動可能なドローバと、前記ドローバの端部付近に設けられ、前記ドローバの移動により、前記主軸の半径方向に移動可能な鋼球と、前記主軸の内壁であって、前記鋼球が進退する位置に圧痕による主軸側斜面と、を備え、工具ホルダ側斜面を有するプルスタッドを備えた工具ホルダを、前記主軸の先端に取り付け可能であり、前記工具ホルダ取り付け時に、前記鋼球を挟んで、前記主軸側斜面と前記工具ホルダ側斜面とによって倍力機構を構成することを特徴とする工作機械の工具クランプ装置が提供される。
すなわち、請求項１に係る発明では、主軸の内壁に斜面を設けるにあたって、主軸製造時の切削等によって設けるのではなく、鋼球を主軸の内壁に押しつけることによって圧痕を設けるようにしているため、作業が単純となって加工の工数の増大を防止しつつ、倍力機構を構成することができる。
本願の請求項２に係る発明では、所定の径を有する円筒状冶具を、前記ドローバの凹部に挿入することにより、前記鋼球が前記主軸の内壁に押しつけられることにより前記圧痕を形成したことを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具クランプ装置が提供される。
また、本願の請求項３に係る発明では、中空部を有する冶具本体と、前記冶具本体の先端に備えられた圧子と、を備えた圧痕形成用冶具を前記主軸内に挿入し、さらに前記圧痕形成用冶具の前記中空部に円筒状冶具を挿入することにより、前記圧子が前記主軸の内壁に押しつけられることにより前記圧痕を形成したことを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具クランプ装置が提供される。
本発明により、倍力機構を有する工具クランプ装置を安価に製造することができる工具クランプ装置を提供することができる。
工具クランプ装置の全体概略図である。 本発明による工具クランプ装置の拡大図である。 第１の実施形態における圧痕を設けるときの各部の位置関係を示す拡大図である。 第２の実施形態における圧痕を設けるときの各部の位置関係を示す拡大図である。 工具クランプ装置の図１のＡ部拡大図である。
＜第１の実施形態＞
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図２は、本実施の形態における工具クランプ装置の図１におけるＡ部に相当する位置を拡大した図である。主軸１の主軸内壁面８に圧痕１３によって創成された斜面が形成されている。これにより、ドローバ３の凹部９にプルスタッド７がはめ込まれた後、ドローバ３がばね２の力で引き上げられると、プルスタッド７の斜面１２と鋼球５と圧痕１３を設けることによって創成された主軸の斜面がそれぞれ力を受けることにより、倍力作用が発生する。
次に圧痕１３を設ける方法について説明する。図３は、圧痕１３を設けるときの各部の位置関係を示した図である。直接的に圧痕１３を設けるのは、工具クランプ装置を構成するドローバ３と鋼球５であり、鋼球５を主軸内壁面８に押しつけることによって圧痕１３を形成する。このドローバ３は主軸１に対して、軸回転の位相が固定されている。まず、ドローバ３を所定の位置まで移動させ、次に所定の径を持つ円筒状の冶具１４をドローバ３の端部に設けられた凹部９にはめ込む。この円筒状の冶具１４の挿入により、鋼球５が主軸内壁面８に押しつけられ、圧痕１３が形成される。このとき、鋼球５の押しつけによって主軸内壁面８に圧痕１３が形成されるように、主軸内壁面８に対して鋼球５の方が硬い材質を用いるなど、両者の材料や硬度は適宜定めることができる。この方法では、工具クランプ装置を組み立てる工程中に、圧痕を設ける作業を組み込むことができるため、作業が単純となって必要とする工数の増大を防止することができる。
本実施形態においては、工具クランプ装置を構成するドローバ３と鋼球５とにより圧痕１３を設けて主軸内壁面８に斜面を創成する例を示したが、圧痕１３を設ける方法としては、他の方法を選択することもできる。
また、本実施形態においては、鋼球５の位置が固定され、鋼球５の位相にのみ圧痕１３を設けて主軸内壁面８に斜面を創成する例を示したが、鋼球５の一度の押しつけによる圧痕１３の形成に限ったものではない。よって、鋼球５の位相を変化させて圧痕１３を設けることを繰り返して、最終的な圧痕１３の形状が主軸内壁面８の所定の位置で円環状になるように設けることもできるし、他の冶具を用いることによって、主軸内壁面８に楔状の圧痕１３を設けるようにするといったこともできる。
＜第２の実施形態＞
次に、圧痕１３を設ける方法の別の実施形態を説明する。図４は、専用の冶具を使用することで圧痕１３を設けるときの各部の位置関係を示す工具クランプ装置の図１におけるＡ部に相当する位置を拡大した図である。本実施形態においては、圧痕１３を設けるために、専用の冶具を用いる。第１の冶具１６は中空状に形成されており、その先端部に圧痕１３を設けるための圧子１９を備えている。また、第１の冶具１６にはすり割２０が設けられており、圧子１９が内側から力を受けると、圧子１９が外側に向かって広がるようになっている。第１の冶具１６を主軸１内部に挿入した後に、第１の冶具１６の中空部に第２の冶具１７を挿入して圧子１９方向に移動させることによって、第２の冶具１７の外周面が、第１の冶具１６の圧子１９を内側から押圧して圧子１９が広がり、圧子１９が主軸内壁面８に強く押し付けられることによって圧痕１３が設けられる。本実施形態においては、ドローバ３を主軸１に組み付けられていなくとも、主軸内壁面８に圧痕１３を形成することができる。
１ 主軸
２ ばね
３ ドローバ
４ 円筒部
５ 鋼球
６ 工具ホルダ
７ プルスタッド
８ 主軸内壁面
９ 凹部
１０ 案内孔
１１ （主軸に創成された）斜面
１２ （プルスタッドに形成された）斜面
１３ 圧痕
１４ （円筒状の）冶具
１５ 鋼球の位置
１６ 第１の冶具
１７ 第２の冶具
１９ 圧子
２０ すり割

Claims (3)

  1. 主軸と、
    前記主軸内に設けられたばねと、
    前記ばねをはさんで、前記主軸と相対するように前記主軸内に挿入され、端部に凹部を備え、前記主軸の軸線方向に移動可能なドローバと、
    前記ドローバの端部付近に設けられ、前記ドローバの移動により、前記主軸の半径方向に移動可能な鋼球と、
    前記主軸の内壁であって、前記鋼球が進退する位置に圧痕による主軸側斜面と、を備え、
    工具ホルダ側斜面を有するプルスタッドを備えた工具ホルダを、前記主軸の先端に取り付け可能であり、
    前記工具ホルダ取り付け時に、前記鋼球を挟んで、前記主軸側斜面と前記工具ホルダ側斜面とによって倍力機構を構成する
    ことを特徴とする工作機械の工具クランプ装置。
  2. 所定の径を有する円筒状冶具を、前記ドローバの凹部に挿入することにより、前記鋼球が前記主軸の内壁に押しつけられることにより前記圧痕を形成した
    ことを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具クランプ装置。
  3. 中空部を有する冶具本体と、前記冶具本体の先端に備えられた圧子と、を備えた圧痕形成用冶具を前記主軸内に挿入し、さらに前記圧痕形成用冶具の前記中空部に円筒状冶具を挿入することにより、前記圧子が前記主軸の内壁に押しつけられることにより前記圧痕を形成した
    ことを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具クランプ装置。
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