JPH0416282B2 - - Google Patents

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JPH0416282B2
JPH0416282B2 JP59139164A JP13916484A JPH0416282B2 JP H0416282 B2 JPH0416282 B2 JP H0416282B2 JP 59139164 A JP59139164 A JP 59139164A JP 13916484 A JP13916484 A JP 13916484A JP H0416282 B2 JPH0416282 B2 JP H0416282B2
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JP
Japan
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push rod
tool
cylinder
main shaft
spindle
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JP59139164A
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JPS6119530A (ja
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Takahito Yoshimi
Ryoichi Doge
Hitoshi Sasaki
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Publication date
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Priority to US06/751,559 priority patent/US4628586A/en
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Publication of JPS6119530A publication Critical patent/JPS6119530A/ja
Publication of JPH0416282B2 publication Critical patent/JPH0416282B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
    • B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
    • B23B31/263—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/50—Devices to counteract clamping forces exerted within the spindle in order to release the tool or workpiece
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
    • Y10T409/309408—Cutter spindle or spindle support with cutter holder
    • Y10T409/309464—Cutter spindle or spindle support with cutter holder and draw bar
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
    • Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主軸頭に回転自在に軸承した主軸の
一端に工具をクランプ・アンクランプする装置に
関する。
＜従来の技術＞ 従来の主軸に対する工具のクランプ・アンクラ
ンプ装置としては実公昭55−15942号公報に開示
される技術がある。この従来技術は、筒状の主軸
の軸孔に主軸軸線方向に摺動自在に嵌合したドロ
ーバーの一端に複数個の鋼球を半径方向に遊動自
在に保持したホルダを設け、このドローバーを常
にクランプ用スプリングで工具の固定方向に押圧
させ、主軸の他端に前記ドローバーを工具釈放方
向に押動するアンクランプ用シリンダを設けたも
のである。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記従来装置においては、主軸端に固定されて
いる工具を把持アームで抜き取るときに、把持ア
ームが工具を把持して後にアンクランプ用シリン
ダを前進させドローバーを工具釈放方向に押動し
て工具をアンクランプ状態とし、しかる後に工具
を主軸より抜き取るべく把持アームを前進移動し
ている。若し、把持アームが工具を把持する前に
工具をアンクランプ状態にすると、主軸が横軸の
場合は工具が主軸端より脱落し、殊に主軸が竪軸
の場合は自重で脱落する。
また、工具を主軸に装着するときには、把持ア
ームを後退して工具を主軸に差し込み、しかる後
にアンクランプ用シリンダを後退させ、クランプ
用スプリングにてドローバーを後退移動して工具
をクランプし、しかる後に把持アームを逃がして
いる。
すなわち、把持アームが工具を把持してから工
具をアンクランプし、また把持アームが工具を主
軸に差し込んでから工具をクランプする動作を行
つているために、自動工具交換時間が長くなり、
把持アームの高速化対応が得られなかつた。
本発明は、把持アームが主軸端の工具を把持す
る前に脱落することなくアンクランプ状態とし、
また、把持アームが工具を主軸に差し込む動作で
クランプ状態を可能とし、上記従来の問題を解決
したものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記従来の問題点を解決するために、本発明
は、主軸頭に回転自在に軸承した筒状の主軸の軸
孔に主軸軸線方向に摺動自在に挿通され前記軸線
方向の移動によつて前記軸主の一端に工具を固
定、釈放するプツシユロツドと、前記主軸の軸孔
とプツシユロツドの外周に主軸軸線方向に摺動可
能に嵌合され、プツシユロツドと係脱可能な係合
手段を有しクランプ用スプリングの弾機力を受け
て前記プツシユロツドに対し常に工具を固定する
移動方向に押動している移動体とを設け、前記プ
ツシユロツド上に一体的に設けたスプリング受け
と前記移動体との間に介在されプツシユロツドの
工具の釈放方向の移動を弾機力にて阻止するプツ
シユロツド保持用スプリングと、前記クランプ用
スプリングの圧縮方向に移動体を押動して前記係
合手段の係合を解脱させプツシユロツドに対する
工具固定方向の押圧力を解除させる工具アンクラ
ンプ用シリンダと、前記移動体をクランプ用スプ
リングの圧縮方向に押動したアンクランプ状態で
プツシユロツドを工具釈放方向に押動して主軸端
に対する工具の喰い付きを解除させるプツシユロ
ツドプツシユ用シリンダと、前記係合手段の係合
を解脱したプツシユロツドを工具釈放方向に押動
して係合手段を係合し工具釈放状態を維持させる
プツシユロツド前進後退用シリンダを備えたもの
である。
＜作 用＞ 上記本発明の技術手段は次のように作用する。
主軸端に固定されている工具のアンクランプ
は、図略の把持アームが工具を把持する前にアン
クランプ用シリンダが作動して移動体をクランプ
用スプリングの圧縮方向に押動し、移動体とプツ
シユロツドの係合を解脱させると共に、プツシユ
ロツドに対する工具固定方向のクランプ用スプリ
ングの押圧力付与を解除させる。
上記クランプ用スプリングを圧縮し、プツシユ
ロツドに対する工具固定方向の押圧力付与を解除
されたプツシユロツドはプツシユロツド保持用ス
プリングの弾機力が作用し、工具の自重力による
プツシユロツドの工具釈放方向への移動を阻止し
工具の脱落を防止する。
工具アンクランプシリンダのアンクランプ動作
と同時にプツシユロツドプツシユ用シリンダが作
動し、プツシユロツドを僅かに工具釈放方向に移
動して主軸に対する工具の喰い付きを解除しアン
クランプ確認後プツシユロツドプツシユ用シリン
ダが後退し、プツシユロツド保持用シリンダの弾
機力でホルダーとスピンドルテーパ面のスキマを
なくす。この工具の喰い付き解除後に把持アーム
が工具を把持し、把持アームの前進により工具を
主軸より抜き出す。このときプツシユロツド前進
後退用シリンダが前進作動してプツシユロツドを
工具釈放状態に押動すると共に、係合手段により
プツシユロツドとクランプ用スプリングを圧縮状
態としている移動体とを係合させプツシユロツド
前進後退用シリンダは直ちに後退し、プツシユロ
ツドは工具釈放状態で維持される。
主軸端に工具をクランプする場合は、把持アー
ムに把持された工具を主軸端に差し込むことによ
り前記工具釈放状態に維持されていたプツシユロ
ツドを工具が押動して後退させ移動体とプツシユ
ロツドとの係合を解脱し、プツシユロツド保持用
スプリングの弾機力にてプツシユロツドを工具固
定方向に移動させ工具を仮クランプ状態に保持す
る。この時点で把持アームは工具の把持を解放
し、原位置に戻され、前記プツシユロツドの後退
確認によつてクランプ用シリンダが作動し移動体
を原位置に後退させ、移動体とプツシユロツドと
を係合してクランプ用スプリングの弾機力をプツ
シユロツドに付与し、工具を主軸に対し強力にク
ランプするものである。
＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図において、１は主軸頭、２は主軸頭１
に対してベアリングにより回転自在に軸承された
筒状の主軸である。この主軸２の軸孔３にプツシ
ユロツド４が主軸２の軸線方向に摺動自在に挿通
されている。このプツシユロツド４の先端（第１
図で下端）には複数個のボール６を半径方向に遊
動自在に保持したホルダ５が一体的に螺着されて
いる。７は軸孔３に嵌着されたスリーブであり、
前記ホルダ５を相対摺動可能に嵌合し、その先端
には前記ボール６が半径方向に拡大するテーパ部
８を有している。９は主軸２の先端のテーパ穴２
６に嵌合装着している工具ホルダである。この工
具ホルダ９の後端にプルスタツド１０が突設さ
れ、前記ホルダ５のボール６がスリーブ７の内径
に接している縮少状態でプルスタツド１０を掴持
し、ボール６がテーパ部８で半径方向に拡大して
いる状態でプルスタツド１０の通過を許容するも
のである。
前記主軸２の軸孔３とプツシユロツド４の外周
に移動体１１が主軸軸線方向に摺動可能に嵌合さ
れている。この移動体１１とプツシユロツド４と
には係脱可能な係合手段が設けられている。その
係合手段は移動体１１の内径とプツシユロツド４
の外径との間にボール１４が介装され、プツシユ
ロツド４の外周に前記ボール１４が係入する環状
凹溝を設けた構成である。この移動体１１は軸孔
３内に設置した皿バネ等のクランプ用スプリング
１２の弾機力を受けて前記係合手段を介してプツ
シユロツド４を工具ホルダ９の固定方向、すなわ
ち第１図において上方の後退方向に常に押動して
いる。
前記移動体１１より後方位置のプツシユロツド
４上にスプリング受け１７が螺着され、このスプ
リング受け１７と移動体１１との間にプツシユロ
ツド保持用スプリング１８が介在されている。こ
のプツシユロツド保持用スプリング１８は、後述
する工具アンクランプ用シリンダ１５の作動によ
つてクランプ用スプリング１２を圧縮しプツシユ
ロツド４に対する工具固定方向の押圧力を解除し
たアンクランプ時に工具ホルダ９の自重でプツシ
ユロツド４が工具釈放方向に移動し、把持アーム
が工具ホルダ９を把持する以前に工具ホルダ９の
脱落を阻止するものである。従つて、プツシユロ
ツド保持用スプリング１８は少くとも工具ホルダ
９の自重力より強いスプリング力を有している。
前記工具アンクランプ用シリンダ１５は主軸頭
１内に主軸軸線方向に摺動可能に設けたシリンダ
ブロツク１９に形成され、この工具アンクランプ
用シリンダ１５内にはピストン１６が嵌合してい
る。従つて、ピストン１６より前方の室に流体圧
力を導入することによりシリンダロツク１９は前
方（第１図において下方）に移動し、移動体１１
を前方に押動してクランプ用スプリング１２を圧
縮してアンクランプ状態とするものである。尚こ
の状態にてピストン１６が後方に移動し主軸２の
後端に突設されたフランジ部２ａと係止部１６ａ
が係合し、主軸ベアリングにアンクランプ時の推
力を作用させないようになつている。
さらに、前記シリンダブロツク１９にはプツシ
ユロツド４と同心のプツシユロツドプツシユ用シ
リンダ２０が設けられ、このプツシユロツドプツ
シユ用シリンダ２０内には前記スプリング受１７
に当接してプツシユロツド４を工具釈放方向に押
動するピストン２１が進退可能に嵌装されてい
る。このプツシユロツドプツシユ用シリンダ２０
は、前記アンクランプ用シリンダ１５の作動でク
ランプ用スプリングを圧縮したアンクランプ状態
でプツシユロツド４を押動し、主軸２のテーパ穴
２６に嵌着している工具ホルダ９の喰い付きを解
除し、喰い付き解除後は直ちにピストン２１は後
退復帰される。
２２は主軸頭１の後端（第１図において上端）
に設けたプツシユロツド前進後退用シリンダであ
り、プツシユロツド４の後端に当接してプツシユ
ロツド４を工具釈放方向に前進移動するピストン
２３が嵌装されている。このプツシユロツド前進
後退用シリンダ２２は、前記アンクランプ状態で
プツシユロツド４を前進移動し、ホルダ５のボー
ル６をスリーブ７の先端のテーパ部８に位置させ
て半径方向に拡大し、工具ホルダ９のプルスタツ
ド１０の通過を許容させると共に、係合を解脱し
た移動体１１とプツシユロツド４とを再び係合さ
せ工具釈放状態を維持させるものであり、プツシ
ユロツド４を前進移動させた後は直ちにピストン
２３は後退する。
２４はプツシユロツド前進確認用の近接スイツ
チであり、プツシユロツド４上に固設したドグ２
５が工具釈放状態に前進したときに近接スイツチ
２４をONとし正常であることを信号する。２７
はプツシユロツド後退確認用の近接スイツチであ
る。
LS1はクランプ確認用のリミツトスイツチ、
LS2はアンクランプ確認用のリミツトスイツチで
ある。
次に作用について説明する。第１図は工具ホル
ダ９を主軸２のテーパ穴２６にクランプした状態
である。この工具ホルダ９を主軸２より抜き取る
ために図略の把持アームが工具ホルダ９を把持す
る以前にアンクランプ並びに工具ホルダ９のテー
パ穴２６の喰い付きを解除する。
すなわち、第２図に示すように、先ずアンクラ
ンプ用シリンダ１５の作動により移動体１１を前
進させクランプ用スプリング１２を圧縮する。こ
れによつてボール１４は環状凹溝１３との係合を
解脱し、プツシユロツド４に対するクランプ用ス
プリング１２による工具固定方向の押動力を解除
する。このクランプ用スプリング１２の押動力が
解除されてもプツシユロツド保持用スプリング１
８によつてプツシユロツド４は弾機支持されるの
で工具ホルダ９の自重力でプツシユロツド４が工
具釈放方向に移動することがなく工具ホルダ９の
脱落を阻止している。
同時にプツシユロツドプツシユ用シリンダ２０
が作動し、プツシユロツド４を僅かに前進移動さ
せて主軸２のテーパ穴２６に嵌着している工具ホ
ルダ９の喰い付きを解除し、アンクランプ確認と
同時にプツシユロツドプツシユ用シリンダのピス
トン２１は後退しプツシユロツド保持用スプリン
グのスプリング力でホルダを再度テーパ面に弱い
力で保持し把持アームが工具ホルダ９を把持する
時生ずる衝撃でテーパ面にキズつけることを防止
する。これにより、工具ホルダ９は抜き取り可能
なアンクランプ状態で主軸２に保持され、このア
ンクランプ確認後に把持アームによつて工具ホル
ダ９を把持し把持アームを前進させて工具ホルダ
９を抜き出す。このとき、プルスタツド１０がプ
ツシユロツド４を前進方向に引き動かすことによ
り、ホルダ５のボール６がスリーブ７のテーパ部
８に移動して半径方向に拡大し、プルスタツド１
０の通過が許容されるが、この抜き出し動作と同
時にプツシユロツド前進後退用シリンダ２２が作
動し、第３図に示すようにプツシユロツド４を前
進移動させボール６を半径方向の拡大状態とする
と共に、環状凹溝１３にボール１４を係入してプ
ツシユロツド４を移動体１１と係合させ、プツシ
ユロツド保持用スプリング１８による後退移動を
阻止し、工具釈放状態を維持するものである。従
つて、プツシユロツド前進後退用シリンダ２２の
ピストン２３を直ちに後退させ別の工具ホルダ９
を主軸２に差し込み可能な態勢で待機するのであ
る。
上記の状態で把持アームによつて主軸２のテー
パ穴２６に差し込まれる工具ホルダ９は、プルス
タツド１０が拡大しているホルダ５のボール６を
通過してプツシユロツド４の先端に当り、プツシ
ユロツド４を後退させ移動体１１との相対移動に
より環状凹溝１３とボール１４との係合が解脱
し、プツシユロツド４はプツシユロツド保持用ス
プリング１８による押圧力で後退移動位置で保持
される。従つて、ホルダ５のボール６はスリーブ
７の内径によつて縮少し、プルスタツド１０と係
合した状態となり工具ホルダ９の自重でプツシユ
ロツド４が前進することがなく把持アームが工具
ホルダ９を離しても工具ホルダ９は主軸２より脱
落することがないので、工具ホルダ９を主軸２に
差し込んでプツシユロツド４が後退し、これを近
接スイツチ２７のON信号で検出することによ
り、把持アームは直ちに工具ホルダ９の把持を解
放させることができるのである。その後はアンク
ランプ用シリンダ１５を作動して移動体１１をク
ランプ用スプリング１２の弾機力にて後退移動さ
せ、ボール１４が環状凹溝１３に係入した位置で
プツシユロツド４にクランプ用スプリング１２の
押圧力が作用し、工具ホルダ９をテーパ穴２６に
強固にクランプするのである。
＜発明の効果＞ 本発明は、次のような特有の効果を有する。す
なわち、主軸に固定されている工具を把持アーム
が工具を把持する以前にアンクランプ状態とする
ものであるから、把持アームが工具を把持して直
ちに工具の抜き出し動作が得られ、従来のように
把持後にアンクランプ作動するロスタイムがなく
なる。
また、把持アームが工具を把持する以前にアン
クランプ状態にしてもプツシユロツド保持用スプ
リングにてプツシユロツドの工具釈放方向への移
動を弾機阻止しているので、工具の自重でプツシ
ユロツドが工具釈放方向に移動し工具が主軸より
脱落することはない。
さらに、前記把持アームが工具を主軸より引き
抜くときにプツシユロツドをプツシユロツドプツ
シユ用シリンダにて工具釈放方向に押動し、プツ
シユロツドと移動体とを係合するものであるか
ら、プツシユロツドプツシユ用シリンダが直ちに
原位置へ後退させてもプツシユロツドは釈放状態
を維持し、把持アームによる工具の差し込みが確
実に得られる。
また、主軸に差し込まれた工具は、その工具に
よつてプツシユロツドを工具固定方向に押動し、
プツシユロツド保持用スプリングによつて工具を
仮クランプ状に保持するものであるから、クラン
プ用シリンダでクランプする以前に把持アームは
工具の把持を解放することができ、従来のように
クランプ用シリンダによるクランプ動作を終るま
で待機するロスタイムがなくなる。従つて、工具
交換に要する時間が短縮されると共に、把持アー
ムの高速化に対応し、能率的な工作物加工作業を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置のクランプ状態を示す断面
図、第２図はアンクランプ状態を示す要部断面
図、第３図は工具釈放状態を維持している状態の
要部断面図である。 １…主軸頭、２…主軸、３…軸孔、４…プツシ
ユロツド、５…ホルダ、６…ボール、９…工具ホ
ルダ、１０…プルスタツド、１１…移動体、１２
…クランプ用スプリング、１３…環状凹溝、１４
…ボール、１５…アンクランプ用シリンダ、１８
…プツシユロツド保持用スプリング、２０…プツ
シユロツドプツシユ用シリンダ、２２…プツシユ
ロツド前進後退用シリンダ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 主軸頭に回転自在に軸承した筒状の主軸の軸
    孔に主軸軸線方向に摺動自在に挿通され前記軸線
    方向の移動によつて前記主軸の一端に工具を固
    定、釈放するプツシユロツドと、前記主軸の軸孔
    とプツシユロツドの外周に主軸軸線方向に摺動可
    能に嵌合されプツシユロツドと係脱可能な係合手
    段を有しクランプ用スプリングの弾機力を受けて
    前記プツシユロツドに対し常に工具を固定する移
    動方向に押動している移動体とを設け、前記プツ
    シユロツド上に一体的に設けたスプリング受けと
    前記移動体との間に介在されプツシユロツドの工
    具の釈放方向の移動を弾機力にて阻止するプツシ
    ユロツド保持用スプリングと、前記クランプ用ス
    プリングの圧縮方向に移動体を押動して前記係合
    手段の係合を解脱させプツシユロツドに対する工
    具固定方向の押圧力を解除させる工具アンクラン
    プ用シリンダと、前記移動体をクランプ用スプリ
    ングの圧縮方向に押動したアンクランプ状態でプ
    ツシユロツドを工具釈放方向に押動して主軸端に
    対する工具の喰い付きを解除させるプツシユロツ
    ドブツシユ用シリンダと、前記係合手段の係合を
    解脱したプツシユロツドを工具釈放方向に押動し
    て係合手段を係合し工具釈放状態を維持させるプ
    ツシユロツド前進後退用シリンダとを備えたこと
    を特徴とする主軸工具のクランプ・アンクランプ
    装置。
JP59139164A 1984-07-06 1984-07-06 主軸工具のクランプ・アンクランプ装置 Granted JPS6119530A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59139164A JPS6119530A (ja) 1984-07-06 1984-07-06 主軸工具のクランプ・アンクランプ装置
US06/751,559 US4628586A (en) 1984-07-06 1985-07-03 Tool clamping device for main spindle
FR8510356A FR2567056B1 (fr) 1984-07-06 1985-07-05 Dispositif de blocage d'outil pour broche principale, notamment pour machine-outil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59139164A JPS6119530A (ja) 1984-07-06 1984-07-06 主軸工具のクランプ・アンクランプ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6119530A JPS6119530A (ja) 1986-01-28
JPH0416282B2 true JPH0416282B2 (ja) 1992-03-23

Family

ID=15239070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59139164A Granted JPS6119530A (ja) 1984-07-06 1984-07-06 主軸工具のクランプ・アンクランプ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4628586A (ja)
JP (1) JPS6119530A (ja)
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