JPH0453844Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は工作機械特にマシニングセンタ、中ぐ
り盤、ラジアルボール盤等における工具着脱装置
内蔵主軸構造に関する。

従来の技術 従来マシニングセンタ等の工具着脱装置として
は特開昭60−34237号で公知の技術がある。この
ものは主軸駆動機構の外側即ち主軸頭の後端部に
取付ける外付け構造のものである。

考案が解決しようとする課題 特開昭60−34237号のものは外付け構造のため
主軸とその駆動部が一体構造のものに適応範囲が
限定されるという問題点を有している。

本考案は従来の技術の有するこのような問題点
に鑑みなされたものでありその目的とするところ
はコンパクトで強力な締付力を発揮できる工具着
脱装置を内蔵した、高速回転、重切削に耐え得る
ユニツト化可能な主軸構造を提供することを目的
としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本考案の工具着脱
装置内蔵主軸構造においては、主軸先端に挿入さ
れた工具を主軸に装着する第１ばね部材の作用を
工具着脱時に解除する第１ピストン部材と、前記
工具を強力に主軸にクランプする第２ばね部材の
作用を工具着脱準備時に解除する第２ピストン部
材と、工具がゆるむ方向の力が作用したとき前記
第２ばね部材を更に圧縮する増力機構部材とを備
える主軸構造において、前記主軸と同一軸上で主
軸用駆動軸側に突出し前記第２ピストン部材の作
用で前記増力機構部材のスリーブを移動させるた
め軸方向移動可能で且つ該主軸用駆動軸と回転連
結して主軸に回転を伝える中間軸を設け、前記第
１ピストン部材及び第２ピストン部材を該中間軸
の外側にまた、前記第１ばね部材及び前記増力機
構部材を前記中間軸の内側それぞれ同心に配設し
て、主軸・第２ばね部材とともにカートリツジ式
にユニツト化したものである。

作 用 今主軸に嵌着されている工具は、第２ばね部材
により引張り棒が引き上げられ強力に嵌着されて
いる。この工具をゆるめる場合には先ず第２ピス
トン部材により引張り棒に作用することなくスリ
ーブ部材を移動して、第２ばね部材と引張り棒と
の縁を切り、引張り棒は第１ばね部材だけの力で
工具を把持して工具ゆるめ準備状態となる。そし
てATCが工具を掴んだあと、第１ピストン部材
によつて第１ばねの力に抗して引張り棒を押し出
して工具をたたき出す。また新工具を装着して工
具をしめる場合には先ず第１ピストン部材が引張
り棒を引き上げてコレツトを閉じ、その後第２ピ
ストン部材でスリーブ部材を移動して第２ばねで
強力に工具を主軸に嵌着する。

またこの状態で大きな切削力が工具に働き工具
がゆるむ方向の力を受けると、引張り棒の僅かな
移動でスリーブ部材のころが引張り棒に固定のス
トツパの斜面で大きく半径方向に押し出され、ス
リーブの鋭角の内斜面で軸方向に拡大されてスリ
ーブが第２ばね部材を更に圧縮する方向に移動
し、ばね力が増加して工具のゆるみを自動的に防
止する。

実施例 本考案の実施例を第１図、第２図を参照して説
明する。主軸頭１に嵌着された主軸スリーブ２に
回転可能に軸承された主軸３は、中心に引張り棒
４が貫通する中心穴を有し、先端に工具テーパシ
ヤンク５を装着するテーパ穴が設けられている。
そして引張り棒４の先端には工具シヤンク５の先
端のプルスタツド５ａと係止する周知のコレツト
６の機構が設けられており、また引張り棒４の左
側には端面がボール８の半径方向に押す斜面でな
る角度の大きなテーパ面７ａを有するストツパ７
がねじによつて螺着されナツト９で固定されてい
る。複数個のボール８を同一円周上で半径方向に
は移動でき落ちないように保持する柄付カツプ状
のリテーナ１０が引張り棒４に嵌挿されており、
この柄部１０ａにボール８と接する前記ストツパ
端面のテーパ面７ａより鋭角の雌テーパ面１１ａ
を有するスリーブ１１が嵌挿されている。スリー
ブ１１はその端面１１ｂが当て板１２を介して主
軸３の穴段３ａとの間に介装された複数の皿形の
第２ばね１３によつてストツパ７側に押圧され、
テーパ面７ａとテーパ面１１ａとがボール８を介
して常時接触して引張り棒４を引張るように付勢
している。更に引張り棒４の左端に螺着される継
手１５の端面１５ａと前述のリテーナ１０の端面
１０ｂとの間に第２ばね１３より弱いコイル状の
第１ばね１６が介装されており、継手１５及びス
リーブ１１の大径部外周は、主軸３後端のスプラ
イン軸部３ｂと同心の図示しない駆動装置の駆動
軸１８のスプライン軸部とに軸方向移動可能に嵌
挿されるカツプリング用を兼ねる中間軸１７の中
心穴中央部に嵌挿されている。

主軸スリーブ２の端面には主軸３と同心に第２
シリンダ筒２０が固設されており、このシリンダ
に前記中間軸外周が遊に嵌挿される穴を有する第
２ピストン２１が嵌装されていて、油室２０ａに
開口する圧油口１９から圧油が送られたとき、第
２ピストン２１が右行してその端面２１ａが中間
軸１７を介してスリーブ１１の端面を押圧して引
張り棒に作用することなく第２ばねを圧縮するよ
うになつている。

更に第２シリンダ筒の端面には同心に第１シリ
ンダ筒２２が固設され、このシリンダに中間軸１
７外周が遊に嵌挿される穴を有する第１ピストン
２３が嵌装されている。そして継手１５にナツト
２５によつて固着された押し板２６の両端が中間
軸１７に刻設された長穴１７ａより突出してお
り、この押し板の両端が第１ピストン２３の内周
溝２３ａに係合されており、第２ピストン２１に
より中間軸１７、スリーブ１１を介して第２ばね
１３が圧縮されたあとにおいて、シリンダの油室
２２ａに開口する圧油口２７から圧油が送られて
第１ピストン２３が右行し押し板２６、継手１５
を介して、第１ばね１６の力に抗して引張り棒４
を移動し、コレツト６の係止状態を解除して工具
テーパシヤンク５を押し出すようになつている。

主軸頭１に設けられたリミツトスイツチ取付穴
に金具２９を介してリミツトスイツチLS１，LS
２が取付けられており、第１ピストン２３に螺着
のドツグ３０に対応して、リミツトスイツチLS
１は、引張り棒４が左行してコレツト６が閉じた
とき、LS２は引張り棒４が右行して工具が押し
出された時確認信号を出力する。

中間軸１７の左側を軸承する軸受を有する軸受
ハウジング３１は、主軸頭１の対応位置に設けら
れ主軸と同心の穴１ａに軸方向移動可能に嵌挿さ
れ、回り止め３２によつて回転が規制されてお
り、中間軸１７とともに軸方向移動されるように
なつている。この回り止め３２にリミツトスイツ
チLS３，LS４が取付けられており、ハウジング
外周に固着されたドツグ３３に対応して、リミツ
トスイツチLS３は第２ばね１３が引張り棒４に
作用して強固に工具テーパシヤンクを主軸に嵌着
しているとき、LS４は第２ばねが圧縮されて引
張り棒４には第１ばねだけが作用している着脱準
備のときの確認信号を出力する。

続いて本考案の工具着脱装置内蔵形主軸構造の
動作を説明する。

圧油口１９及び２７に圧油が送られて第２ピス
トン２１が右行し中間軸１７を介してスリーブ１
１を押圧して第２ばね１３を圧縮し、第２ばねの
力が引張り棒４に作用しないようにし、また第１
ピストン２３を右行させて押さえ板２６を介して
引張り棒４を押して、コレツト６が開放状態にお
かれ、リミツトスイツチLS２，LS４が全緩めの
確認信号を出力している。この状態で図示しない
自動工具交換装置によつて工具シヤンク５が主軸
３のテーパ穴に装着されると先ず圧油は圧油口３
５に送られ圧油口２７は排出側に接続される。こ
のため第１ピストン２３が左行して第１ばね１６
の力で引張り棒４を引上げ、コレツト６が閉じて
プルスタツド５ａを把持する。続いて圧油が圧油
口３４に送られ圧油口１９が排出側に接続され、
第２ピストン２１が左行してスリーブ１１の押圧
を解くと、第２ばね１３の力が当て板１２を介し
てスリーブ１１に作用し、雌テーパ面１１ａがボ
ール８を介して引張り棒４に固着のストツパ７の
テーパ面７ａに働き、引張り棒を更に強力に引上
げて工具シヤンク５を主軸に強い力で嵌着させ
る。そしてドツグ３０，３３がリミツトスイツチ
LS１，LS３をオンして全クランプ確認信号を出
す。

この信号を受けて主軸は加工位置に移動し加工
に入る。加工が金型等のように大きな切削力が働
く場合、工具は緩む方向に力を受けて引張り棒４
が引かれると軸端のストツパ７の角度の大きなテ
ーパ面７ａの斜面の僅かな軸方向の動きでボール
８が半径方向外側に大きく押し出されるため、ス
リーブ１１の鋭角の雌テーパ面１１ａの内斜面に
よりスリーブが第２ばね方向に拡大されて移動
し、第２ばね１３を圧縮してばね力を増し工具の
緩むことを自動的に防止する。

加工の一区割が終わり、主軸頭１が工具交換位
置に移動される途中において、第２シリンダ筒２
０の圧油口１９に圧油を送つて、第２ピストン２
１を右行させ、スリーブ１１の端面を押すと、ス
リーブはリテーナ１０の外周を滑つて第２ばね１
３を圧縮し、第２ばねの力がストツパ７を介して
引張り棒４に作用しないようになし、ドツグ３３
がリミツトスイツチLS４をオンして着脱準備の
確認信号を出す。従つてこのときには引張り棒４
は第１ばね１６の力だけで工具を把持している。
主軸頭１が工具交換位置に位置決めされ、図示し
ない工具交換アームが工具を把持すると第１シリ
ンダ筒２２の圧油口３５が排出側に接続され、圧
油口２７に圧油が送られると第１ピストン２３は
第１ばね１６の力に抗して右行され押し板２６、
継手１５を介して引張り棒４が押し出され、コレ
ツト６が開放されて工具シヤンク５のプルスタツ
ド５ａとの係合が外され、ドツグ３０がリミツト
スイツチLS２をオンして全緩め確認信号を出し
工具交換アームが工具を引抜くことができるよう
になる。

効 果 本考案は上述のように構成されているので、次
のような効果を奏する。

工具着脱準備動作時に工具引張り用の第２ばね
を引張り棒に作用させないようにする第２ピスト
ン部材と、引張り棒に直接作用する第１ピストン
部材及び着脱準備動作時に引張り棒に作用する第
１ばね部材とを主軸と駆動軸とを連結するカツプ
リングを兼ねる中間軸の周辺に設けて工具着脱装
置付主軸としてカートリツジ式でユニツト化した
ので、主軸長が短縮して高速回転、重切削に耐え
得る主軸機構をコンパクトにまとめることが可能
となり、また工具着脱シリンダが主軸頭上面から
突出することがなく、主軸頭上面のスペースが有
効に活用できる。内蔵する工具着脱装置は工具の
非切削時間中はいつでも準備動作として第２ばね
の力が引張り棒に作用しないように作動でき、第
１ばねの強さは工具保持のため必要な最小限の強
さでよく、このため第１ピストンを押す圧油の力
が小さくでき油量を少なくできるためピストンを
高速に動かすことが可能となり工具交換時間を短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具着脱装置内蔵主軸機構の切断図、
第２図は第１図のＡ−Ａ線視切断図である。 ３……主軸、４……引張り棒、１１……スリー
ブ、１３……第２ばね、１６……第１ばね、１７
……中間軸、１８……駆動軸、２１……第２ピス
トン、２３……第１ピストン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸先端に挿入された工具を主軸に装着する第
   １ばね部材の作用を工具着脱時に解除する第１ピ
   ストン部材と、前記工具を強力に主軸にクランプ
   する第２ばね部材の作用を工具着脱準備時に解除
   する第２ピストン部材と、工具がゆるむ方向の力
   が作用したとき前記第２ばね部材を更に圧縮する
   増力機構部材とを備える主軸構造において、前記
   主軸と同一軸上で主軸用駆動軸側に突出し前記第
   ２ピストン部材の作用で前記増力機構部材のスリ
   ーブを移動させるため軸方向移動可能で且つ該主
   軸用駆動軸と回転連結して主軸に回転を伝える中
   間軸を設け、前記第１ピストン部材及び第２ピス
   トン部材を該中間軸の外側にまた、前記第１ばね
   部材及び前記増力機構部材を前記中間軸の内側そ
   れぞれ同心に配設して、主軸・第２ばね部材とと
   もにカートリツジ式にユニツト化したことを特徴
   とする工具着脱装置内蔵形主軸構造。