JPH01153203A - 自動ツールロック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マシニングセンタ等のＡＴＣ（自動工具交換
装置）をもつ工作機械の主軸スピンドル内のツールロッ
ク装置に係り、特に、強固なりランプ力と、切削反力に
よる工具の抜は出しを防止するに好適な自動ツールロッ
ク装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ＡＴＣを備えた工作機械に使用される工具は、
主軸端に工具ホルダ及びプルスタッドを用いてクランプ
する。この際、主軸スピンドルを回転させるため、アン
クランプ時にのみ外方を用い、クランプ時は主軸スピン
ドル内のバネ等を装備することによってセルフクランプ
する方法がとられている。第５図に一般的な自動ツール
ロック装置を示す。

ｌは主軸スピンドル本体、２は切削工具、３は工具ホル
ダ、４はプルスタッド、５はプルスタッドを引込むスチ
ールボール、９は引込バー、１１はクランプ角皿バネ、
１２は引込バーのピストン部、１３はシリンダ、１４は
主軸ヘッドス１、ツク側に固定されたベース、１５はア
ンクランプ用油圧配管、１６はクランプ、アンクランプ
確認用センサ、１７はセンサドッグである。

通常は油加圧されておらず配管１５は開放しているため
、ピストン部１２は皿バネ１１により押え込まれ、同時
に引込バーを引込んでいる。引込バー先端にはクランプ
用スチールボール５があり、プルスタッド５を引込み、
結局、　ＩＩＩＬバネ１１の力により工具ホルダコ３の
テーパ部で固定され工具をセンタリングしている。工具
をアンクランプする場合は、配管１５を通してアンクラ
ンプ油圧を加えることによりピストン１２を皿バネ力に
うち勝って押もどすことにより、引込バーも押もどされ
スチールボールが主軸内テーパ方向に広がり、プルスタ
ッドを開放し、工具アンクランプ状態となる。

なおこの種の装置として関連するものに特開昭６２−４
８４３６号、特開昭５１−１４５９８４号、特開昭５０
−６１７６９号、特開昭４７−４０４８０号公報、であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は次の各項について問題があり実用性に欠
ける点が多い。すなわち、 （１）切削工具のプルスタットを主軸スピンドル内の皿
バネで直接引込みクランプしているためセルフロック機
能がなく、皿バネの力が弱いとフルパワー切削時等に、
切削反力により皿バネ力が負けて工具の抜は出しが発生
し、加工物、工具、及び１機械白身の破損につながる危
険性がある。

（２）工具の抜は出し防止のため、皿バネの力を増す方
法があるが、工具クランプ時に強力な皿バネカにより主
軸スピンドルの変形を招き、機械精度低下につながる。

（３）アンクランプ時には、油圧力等で皿バネカ以上の
力を加える必要があるが、油圧装置、配管。

シール等を高圧仕様にしなければならず、周辺機器の大
型化、及び、主軸スピンドル自身を必要以上に太くしな
ければならない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、マシニングセンタ等の工作機械主軸ス
ピンドルにおいて、工具の抜は出しを防止し、かつ、強
固にクランプする自動ツールロック装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、主軸スピンドル内に倍力機構を具備し皿バネ
力を倍力機構により拡大し、工具プルスタッドを強固に
引込みクランプしようとするものである。

〔作用〕

本発明によれば、倍力機構の倍力率を設定することによ
り、所要クランプ力より小さい皿バネで工具をクランプ
することができ、かつ、プルスタッド引込み位置に応じ
て倍力率を変化させる機構とすることにより完全セルフ
ロックが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の全体構成の一実施例を示す。

１は主軸スピンドル本体、２は切削工具、３は工具ホル
ダ、４はプルスタッド、５はプルスタッドを引込むスチ
ールボール、６はホルダ、７はスライドピン、８はテー
パスリーブ、９は引込バー、１０はアンクランプ用バネ
、１１はクランプ角皿バネ、１２は引込バー後のピスト
ン部、１３はシリング、１４は主軸ヘッドストック側に
固定されたベース、１５はアンクランプ用油圧配管、１
Ｇはクランプ、アンクランプ確認用センサ、１７はセン
サ用ドッグである。

この図は、アンクランプ用油圧を配管１５より加え、ピ
ストン部１２を前進させて皿バネを圧縮したアンクラン
プ状態を示す。

次に、工具をクランプする手順を説明する。

■　工具ホルダ３に切削工具２．プルスタッド４を取付
け、主軸スピンドル１に装着する。

■　アンクランプ用油圧を開放する。

■　皿バネ１１によりピストン部１２が押込まれる。

■　同時に引込バー９が引込まれる。

■　引込バー先端の逆テーパ部が移動し、ここに接して
いるスライドピン７が放射状に押拡げられる。

■　スライドピン７はテーパスリーブ８にも接している
ため、放射状に押拡げられると同時に、両テーパの傾き
によって引込方向にも移動する。

このとき、引込みバーの移動量と、スライドピン７の移
動量の比率は両テーパの各々の傾き角に応じて設定する
ことができ、倍力機構として作用する。

（′１）　　スライドピン７をサポートするホルダ６が
移動する。

■　スチールボール５がホルダ６により主軸スピンドル
１の内径テーパに沿って引込まれ、合せてプルスタッド
を引込み工具ホルダ３をクランプする。

以上により工具クランプが完了する。次に、クランプ完
了後の状態を第２図に示す。

工具をアンクランプする手順は前記の逆の動作により行
なうことが出来る。なお、バネ１ｏのアンクランプ動作
時に、ホルダ６を押出すことにより、アンクランプを円
滑にさせるためのものであり、かつ、センサ１６．ドッ
グ１７は、クランプ。

アンクランプの動作完了確認用として用いる。

次に、第３図で、倍力機構部の動作原理について説明す
る。１８は、第１図における引込バーの逆テーパ部、１
９はスライドピン、２０はテーパスリーブに相当する。

逆テーパ部１８をＩＩだけ移動した場合のスライドピン
１９の移動量りとの関係は次式で表わされる。

このとき角ＯＡ′、ＯＢは各テーパの傾き角を表おす。

次に、引込バーの引込力をＦとし、スライドピンの反力
（プルスタッドの真の引込力）をｆとすると、 ｆ＝−・Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２
）（ただし、各部の１ｆ擦損失等は無視する）従って、
（１）、　（２）式より、 の関係を得る。

ここで仮に０Ａ＝ＯＢの場合を考えると、となる。つま
り、引込バーの移動量はスライドピンの移動量に対し二
倍となるが、プルスタッドの真の引込力も二倍に拡大で
きる倍力機構となる。

この様に、各テーパ部の傾き角θＡ、θＢを所要の角度
に設定すれば、任意の倍力機構が得られる。

また、引込バーの逆テーパ部を曲面にすることにより、
セルフロック機能を具備することが出来る。その実施例
を第４図により説明する。９′は第１図における引込バ
ーに相当するが、直線逆テーパでなく、円弧状のテーパ
とする。（Ａ）はクランプ状態、（Ｂ）はアンクランプ
状態を示す。

これにより、引込バー側の傾き角ＯＢは、アンクランプ
状態で最大角をとり、クランプ動作が進行するにつれて
角度が小さくなり、クランプ完了時で０Ｂ＝０となる。

次に、この状況を両式（３）に代入し検討する。

とした場合、（３）式は となり、ｆはθＢの関数で表わすことが出来る。

ここでクランプ完了時にθＢ＝Ｏとなるため、ｔａｎ　
Ｏ’　Ｂ　＝：　０ を（４）式に代入するとプルスタッドの真の引込力ｆを
無限大となる。つまり、プルスタッド側から切削反力等
による強大な反力が発生したとしても。

工具の抜は出しはあり得ず、セルフロックが可能となる
。

（発明の効果〕 本発明によれば、工作機構主軸スピンドルにおいて、工
具の抜は出しを防止し、強固にクランプする自動ツール
ロック装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はクランプ
完了状態図、第３図は倍力機構動作原理図、第４図はセ
ルクロック機構の断面図、第５図は−船釣なツールロッ
ク装置の断面図である。 １・・・主軸スピンドル、３・・・工具ホルダ、４・・
・プルスタンド、７・・・スライドピン、８・・・テー
パスリーブ、９・・・引込バー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自動工具交換機能をもつ工作機械の主軸スピンドル
   のプルスタッドを引込むホルダと、前記ホルダに放射状
   に配置されたスライドピンと、前記スライドピンの外側
   に接するテーパスリーブと、前記スライドピンの内側に
   接する逆テーパをもつ引込バーと、前記引込バーを引込
   むバネと、アンクランプ時に前記バネの力にうち勝つ力
   を発生するシリンダとを主軸に内蔵する自動ツールロッ
   ク装置において、 前記テーパスリーブと前記逆テーパをもつ引込バーの各
   テーパ角に応じた倍力機構を具備したことを特徴とする
   自動ツールロック装置。