JPH05277811A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents
工作機械の主軸装置Info
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- JPH05277811A JPH05277811A JP4109243A JP10924392A JPH05277811A JP H05277811 A JPH05277811 A JP H05277811A JP 4109243 A JP4109243 A JP 4109243A JP 10924392 A JP10924392 A JP 10924392A JP H05277811 A JPH05277811 A JP H05277811A
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- Japan
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- shaft
- tool holder
- axis
- piston member
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
- B23B29/03—Boring heads
- B23B29/034—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings
- B23B29/03432—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing
- B23B29/03446—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing by means of inclined planes
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- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
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- Y10T408/85—Tool-support with means to move Tool relative to tool-support to move radially
- Y10T408/858—Moving means including wedge, screw or cam
- Y10T408/8588—Axially slidable moving-means
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- Y10T408/85895—Traveling wedge
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- Y10T82/00—Turning
- Y10T82/12—Radially moving rotating tool inside bore
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工具刃先を駆動軸制御する際の駆動軸側と工
具側との連結又は解除を容易にし、かつ汎用性を高める
と共に装置全体の小型コンパクト化を図る。 【構成】 機械主軸１内に別個に駆動する駆動軸２を同
心円状にかつ回転自在に軸線方向移動可能に設置し、機
械主軸１の下端に中継部材１１を固定し、中継部材１１
の周りには締付用ナット１３を螺合し、締付用ナット１
３のクランプ爪部によって工具保持体１４を中継部材１
１へ押圧して装着させる。工具保持体１４には軸線方向
に移動可能なピストン部材２１を内蔵し、ピストン部材
２１の上端部には駆動軸２への連結部２２を構成し、ピ
ストン部材２１の下端部に斜面カム２３を形成する。工
具保持体１４の本体１４ａの下端に半径方向に移動可能
に工具取付台２４を取り付け、ピストン部材２１が下降
したとき、工具取付台２４は斜面カム２３により押圧さ
れ、ばね２５に抗して径方向へ移動する。
具側との連結又は解除を容易にし、かつ汎用性を高める
と共に装置全体の小型コンパクト化を図る。 【構成】 機械主軸１内に別個に駆動する駆動軸２を同
心円状にかつ回転自在に軸線方向移動可能に設置し、機
械主軸１の下端に中継部材１１を固定し、中継部材１１
の周りには締付用ナット１３を螺合し、締付用ナット１
３のクランプ爪部によって工具保持体１４を中継部材１
１へ押圧して装着させる。工具保持体１４には軸線方向
に移動可能なピストン部材２１を内蔵し、ピストン部材
２１の上端部には駆動軸２への連結部２２を構成し、ピ
ストン部材２１の下端部に斜面カム２３を形成する。工
具保持体１４の本体１４ａの下端に半径方向に移動可能
に工具取付台２４を取り付け、ピストン部材２１が下降
したとき、工具取付台２４は斜面カム２３により押圧さ
れ、ばね２５に抗して径方向へ移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタ等に
より機械加工分野において、Ｕ軸制御によりボーリング
等の穴ぐり加工等を行う場合に、工具側とＵ軸側とを連
結するためのＵ軸機構連結装置に関するものである。
より機械加工分野において、Ｕ軸制御によりボーリング
等の穴ぐり加工等を行う場合に、工具側とＵ軸側とを連
結するためのＵ軸機構連結装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マシニングセンタにおいて、穴ぐ
り加工等をする場合に、Ｕ軸を付加することにより、工
具又は主軸を加工穴の半径方向に移動制御してフェーシ
ング加工、テーパ穴加工或いは１本の工具で径の異なる
穴加工等を行い得るようにした所謂Ｕ軸制御方式が知ら
れている。
り加工等をする場合に、Ｕ軸を付加することにより、工
具又は主軸を加工穴の半径方向に移動制御してフェーシ
ング加工、テーパ穴加工或いは１本の工具で径の異なる
穴加工等を行い得るようにした所謂Ｕ軸制御方式が知ら
れている。
【０００３】この種のＵ軸制御方式としては、例えば特
開昭５７−１３２９０５号公報或いは特公平３−１０４
６７号公報等に開示された第１の従来例のように、機械
主軸と離れた位置にＵ軸を配置して、そこから工具側へ
の回転力を与える方式が一般的である。この方式では、
ボーリング径の調整は外径側から伝達することになる。
開昭５７−１３２９０５号公報或いは特公平３−１０４
６７号公報等に開示された第１の従来例のように、機械
主軸と離れた位置にＵ軸を配置して、そこから工具側へ
の回転力を与える方式が一般的である。この方式では、
ボーリング径の調整は外径側から伝達することになる。
【０００４】一方、実開平３−５９１０９号公報、同５
９１１０号公報に開示されている第２の従来例のよう
に、機械主軸の内部にＵ軸を同心円状に内蔵しているよ
うに、工具側に連結させる方式も知られている。この例
では、機械主軸の内部に設置されたＵ軸の後端部にＵ軸
駆動部が連結され、工具保持体を半径方向に３段階で調
整できるように構成されている。
９１１０号公報に開示されている第２の従来例のよう
に、機械主軸の内部にＵ軸を同心円状に内蔵しているよ
うに、工具側に連結させる方式も知られている。この例
では、機械主軸の内部に設置されたＵ軸の後端部にＵ軸
駆動部が連結され、工具保持体を半径方向に３段階で調
整できるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の第１の従来例
は、Ｕ軸が機械主軸から離れた位置に設置されているた
め、工具刃先調整用の駆動力をＵ軸側から伝達される機
構が工具外部に必要とするため、複雑になると共に大形
化し、そのために工具側重量が増大したり、駆動力伝達
手段の連結部の位置合わせも必要となり、工具交換を自
動で行うには不適である。
は、Ｕ軸が機械主軸から離れた位置に設置されているた
め、工具刃先調整用の駆動力をＵ軸側から伝達される機
構が工具外部に必要とするため、複雑になると共に大形
化し、そのために工具側重量が増大したり、駆動力伝達
手段の連結部の位置合わせも必要となり、工具交換を自
動で行うには不適である。
【０００６】一方、第２の従来例は機械主軸、Ｕ軸、工
具保持体部分が専用化され、汎用的でないという欠点を
有している。従って、刃具が摩耗した場合は、その摩耗
量に応じて刃具の突出量を増大させるために、Ｕ軸を前
進させるという目的に使用している。しかも、その突出
量も決められた段階にしか変更できないので、切削径を
変更するような大幅な径変化及び自由度の高い任意量の
調整が不可能である。
具保持体部分が専用化され、汎用的でないという欠点を
有している。従って、刃具が摩耗した場合は、その摩耗
量に応じて刃具の突出量を増大させるために、Ｕ軸を前
進させるという目的に使用している。しかも、その突出
量も決められた段階にしか変更できないので、切削径を
変更するような大幅な径変化及び自由度の高い任意量の
調整が不可能である。
【０００７】本発明の目的は、機械主軸とその内部に内
蔵されたＵ軸とを別々の駆動手段により別個に相対回転
できるようにし、かつＵ軸と工具保持体とを容易に連結
又は離脱できるように構成し、Ｕ軸制御機能を多種類の
工具保持体等に適用できるようにした汎用性の高いＵ軸
機構連結装置を提供することにある。
蔵されたＵ軸とを別々の駆動手段により別個に相対回転
できるようにし、かつＵ軸と工具保持体とを容易に連結
又は離脱できるように構成し、Ｕ軸制御機能を多種類の
工具保持体等に適用できるようにした汎用性の高いＵ軸
機構連結装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係るＵ軸機構連結装置は、機械主軸の内部
に同心円状に回転自在にかつ軸線方向移動可能にＵ軸を
設置し、機械主軸端部に装着される工具保持体の内部に
軸線方向に摺動可能なピストン部材を内蔵し、該ピスト
ン部材の上端部に前記Ｕ軸の下端に接続し軸継手を介し
て前記Ｕ軸の軸線方向運動により着脱される連結部を設
け、前記ピストン部材の運動によって刃具の径方向移動
を行うことを特徴とするものである。
めの本発明に係るＵ軸機構連結装置は、機械主軸の内部
に同心円状に回転自在にかつ軸線方向移動可能にＵ軸を
設置し、機械主軸端部に装着される工具保持体の内部に
軸線方向に摺動可能なピストン部材を内蔵し、該ピスト
ン部材の上端部に前記Ｕ軸の下端に接続し軸継手を介し
て前記Ｕ軸の軸線方向運動により着脱される連結部を設
け、前記ピストン部材の運動によって刃具の径方向移動
を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】上述の構成を有するＵ軸機構連結装置は、機械
主軸の端部に工具保持体を装着した状態により機械主軸
内のＵ軸を下降させると、Ｕ軸の下端部が軸接手を介し
て工具保持体内のピストン部材に連結され、更にＵ軸を
下降させると継手の下端部に取り付けた工具取付台が径
方向に移動する。
主軸の端部に工具保持体を装着した状態により機械主軸
内のＵ軸を下降させると、Ｕ軸の下端部が軸接手を介し
て工具保持体内のピストン部材に連結され、更にＵ軸を
下降させると継手の下端部に取り付けた工具取付台が径
方向に移動する。
【００１０】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明に係るＵ軸機構連結装置を適用した
工作機械の主軸部の概要を示し、中空状を成す機械主軸
１の内部には、Ｕ軸２が同心円状にかつ回転自在、軸線
方向移動自在に設置されている。Ｕ軸２は機械主軸１の
上端部に取り付けたナット３と回転方向に一体化され、
スプライン結合により、軸線方向に移動自在に支持され
ている。更に、このスプラインを形成したＵ軸２の上端
は、継手４を介してねじ軸５に連結され、ねじ軸５はね
じナット６とボールねじ機構により結合され、ねじナッ
ト６は工作機械の固定部に取り付け固定されている。ま
た、ねじナット６の外側にはプーリ７が固定され、プー
リ７はタイミングベルト８及びプーリ９を介してサーボ
モータ１０に連結されている。従って、サーボモータ１
０が回転すると、その回転はプーリ９、タイミングベル
ト８、プーリ７を介してねじナット６に伝達し、ねじ軸
５は軸線方向に移動することができ、主軸駆動手段Ｄに
よって回転される機械主軸１とは全く別個に制御される
ようになっている。
する。図１は本発明に係るＵ軸機構連結装置を適用した
工作機械の主軸部の概要を示し、中空状を成す機械主軸
１の内部には、Ｕ軸２が同心円状にかつ回転自在、軸線
方向移動自在に設置されている。Ｕ軸２は機械主軸１の
上端部に取り付けたナット３と回転方向に一体化され、
スプライン結合により、軸線方向に移動自在に支持され
ている。更に、このスプラインを形成したＵ軸２の上端
は、継手４を介してねじ軸５に連結され、ねじ軸５はね
じナット６とボールねじ機構により結合され、ねじナッ
ト６は工作機械の固定部に取り付け固定されている。ま
た、ねじナット６の外側にはプーリ７が固定され、プー
リ７はタイミングベルト８及びプーリ９を介してサーボ
モータ１０に連結されている。従って、サーボモータ１
０が回転すると、その回転はプーリ９、タイミングベル
ト８、プーリ７を介してねじナット６に伝達し、ねじ軸
５は軸線方向に移動することができ、主軸駆動手段Ｄに
よって回転される機械主軸１とは全く別個に制御される
ようになっている。
【００１１】図２は図１に示す機械主軸１とＵ軸２との
下端部分の詳細を示し、機械主軸１の下端開口部にはテ
ーパ穴１ａとその軸芯に直角な接触端面１ｂが設けら
れ、テーパ穴１ａに係合する雄テーパ１１ａを持つ中継
部材１１が取り付けられている。中継部材１１は雄テー
パ１１ａに続いて、機械主軸１の接触端面１ｂに密着す
るフランジ部１１ｂを有し、外周には雄ねじ部１１ｃが
設けられている。また、中継部材１１の下端部には先端
に向って縮径する雄テーパ１１ｄが設けられ、その周囲
には接触端面１１ｅが形成され、この接触端面１１ｅに
は適当数の動力伝達用キー１２が等角度位置に設けられ
ている。図示の例では、動力伝達用キー１２は取付ねじ
１２ａによって機械主軸１に固定されている。
下端部分の詳細を示し、機械主軸１の下端開口部にはテ
ーパ穴１ａとその軸芯に直角な接触端面１ｂが設けら
れ、テーパ穴１ａに係合する雄テーパ１１ａを持つ中継
部材１１が取り付けられている。中継部材１１は雄テー
パ１１ａに続いて、機械主軸１の接触端面１ｂに密着す
るフランジ部１１ｂを有し、外周には雄ねじ部１１ｃが
設けられている。また、中継部材１１の下端部には先端
に向って縮径する雄テーパ１１ｄが設けられ、その周囲
には接触端面１１ｅが形成され、この接触端面１１ｅに
は適当数の動力伝達用キー１２が等角度位置に設けられ
ている。図示の例では、動力伝達用キー１２は取付ねじ
１２ａによって機械主軸１に固定されている。
【００１２】中継部材１１の雄ねじ部１１ｃには締付用
ナット１３が外側から螺合され、この締付用ナット１３
によって工具ホルダである工具保持体１４が固定されて
いる。工具保持体１４は工具の種類によって構造が異な
った諸種のものが用いられるが、本実施例ではバイトホ
ルダを用いた場合を示し、工具保持体１４の本体１４ａ
の上端部には、中継部材１１の雄テーパ１１ｄに係合す
るテーパ穴１４ｂと、接触端面１１ｅに当接する接触端
面１４ｃを持つフランジ部１４ｄとが形成されている。
ナット１３が外側から螺合され、この締付用ナット１３
によって工具ホルダである工具保持体１４が固定されて
いる。工具保持体１４は工具の種類によって構造が異な
った諸種のものが用いられるが、本実施例ではバイトホ
ルダを用いた場合を示し、工具保持体１４の本体１４ａ
の上端部には、中継部材１１の雄テーパ１１ｄに係合す
るテーパ穴１４ｂと、接触端面１１ｅに当接する接触端
面１４ｃを持つフランジ部１４ｄとが形成されている。
【００１３】このフランジ部１４ｄには、中継部材１１
に設けた動力伝達用キー１２と係合するキー溝１４ｅが
等角度位置に設けられ、このキー溝１４ｅはフランジ部
１４ｄに続く環状溝１４ｆに連通している。また、環状
溝１４ｆの下方には、この工具保持体１４を自動交換す
る際にマニピュレータによって把持されるＶ型環状溝１
４ｇが形成されている。
に設けた動力伝達用キー１２と係合するキー溝１４ｅが
等角度位置に設けられ、このキー溝１４ｅはフランジ部
１４ｄに続く環状溝１４ｆに連通している。また、環状
溝１４ｆの下方には、この工具保持体１４を自動交換す
る際にマニピュレータによって把持されるＶ型環状溝１
４ｇが形成されている。
【００１４】図３は工具保持体を装着していない状態の
機械主軸１の下端部を示す断面図、図４はその底面図で
ある。締付用ナット１３はその内面上方に中継部材１１
の雄ねじ部１１ｃに螺合する雌ねじ部１３ａを有すると
共に、内面下方には中継部材１１に設けた動力伝達用キ
ー１２の位置と同位相に内方に突出するクランプ爪部１
３ｂを備えている。更に、締付用ナット１３の外周には
溝状又は穴状の適当数のロック用凹部１３ｃが設けら
れ、工作機械の固定部に取り付けたロック手段１６はロ
ッド１６ａをロック用凹部１３ｃに係合して、締付用ナ
ット１３を回転方向に固定できるようになっている。ロ
ック手段１６は例えば流体圧シリンダのような構造に
し、そのプランジャの先端をロッド１６ａとするとか、
その他の種々な構造のものを用いることができる。
機械主軸１の下端部を示す断面図、図４はその底面図で
ある。締付用ナット１３はその内面上方に中継部材１１
の雄ねじ部１１ｃに螺合する雌ねじ部１３ａを有すると
共に、内面下方には中継部材１１に設けた動力伝達用キ
ー１２の位置と同位相に内方に突出するクランプ爪部１
３ｂを備えている。更に、締付用ナット１３の外周には
溝状又は穴状の適当数のロック用凹部１３ｃが設けら
れ、工作機械の固定部に取り付けたロック手段１６はロ
ッド１６ａをロック用凹部１３ｃに係合して、締付用ナ
ット１３を回転方向に固定できるようになっている。ロ
ック手段１６は例えば流体圧シリンダのような構造に
し、そのプランジャの先端をロッド１６ａとするとか、
その他の種々な構造のものを用いることができる。
【００１５】図３に示すように、Ｕ軸２の下端部には軸
継手１７が連結され、この軸継手１７の先端部外周には
ピン１８が突出され、中継部材１１の内周面に設けた軸
線方向のガイド溝１９に係合して回転方向に一体化され
ている。また、軸継手１７の下方に突出する軸部２０の
下部には、稍々径が小さい軸部２０ａが設けられ、その
周りに環状溝２０ｂが形成され、更に軸部２０ａに続い
てより小径の軸部２０ｃが形成され、後述の工具保持体
１４側のリテーナの内部に嵌入できるようになってい
る。
継手１７が連結され、この軸継手１７の先端部外周には
ピン１８が突出され、中継部材１１の内周面に設けた軸
線方向のガイド溝１９に係合して回転方向に一体化され
ている。また、軸継手１７の下方に突出する軸部２０の
下部には、稍々径が小さい軸部２０ａが設けられ、その
周りに環状溝２０ｂが形成され、更に軸部２０ａに続い
てより小径の軸部２０ｃが形成され、後述の工具保持体
１４側のリテーナの内部に嵌入できるようになってい
る。
【００１６】図５は装着前の工具保持体１４を示す断面
図であり、図６はその平面図である。図５に示すよう
に、工具保持体１４の本体１４ａ内には、軸線方向に摺
動自在なピストン部材２１が内蔵され、このピストン部
材２１の上端部にはＵ軸２の下端部に連結するための連
結部２２が構成され、またピストン部材２１の下端部に
はくさび状の斜面カム２３が形成されている。工具保持
体１４の本体１４ａの下部には、本体１４ａに対して径
方向に摺動自在に工具取付台２４が取り付けられ、この
工具取付台２４には斜面カム２３と係合する斜面２４ａ
が設けられている。なお、Ｎは工具取付台２４に固定さ
れた刃部である。
図であり、図６はその平面図である。図５に示すよう
に、工具保持体１４の本体１４ａ内には、軸線方向に摺
動自在なピストン部材２１が内蔵され、このピストン部
材２１の上端部にはＵ軸２の下端部に連結するための連
結部２２が構成され、またピストン部材２１の下端部に
はくさび状の斜面カム２３が形成されている。工具保持
体１４の本体１４ａの下部には、本体１４ａに対して径
方向に摺動自在に工具取付台２４が取り付けられ、この
工具取付台２４には斜面カム２３と係合する斜面２４ａ
が設けられている。なお、Ｎは工具取付台２４に固定さ
れた刃部である。
【００１７】また、工具保持体１４の本体１４ａと工具
取付台２４との間には、実施例では２個のばね１５ａ、
１５ｂを組合わせたばね２５が介在され、このばね２５
が工具取付台２４を本体１４ａに対して一方向に弾圧し
ている。従って、ピストン部材２１が下降すると、斜面
カム２３により押されて工具取付台２４はばね２５の弾
力に抗して径方向に移動し、ピストン部材２１が上昇す
るとばね２５によって元の位置に復帰することになる。
取付台２４との間には、実施例では２個のばね１５ａ、
１５ｂを組合わせたばね２５が介在され、このばね２５
が工具取付台２４を本体１４ａに対して一方向に弾圧し
ている。従って、ピストン部材２１が下降すると、斜面
カム２３により押されて工具取付台２４はばね２５の弾
力に抗して径方向に移動し、ピストン部材２１が上昇す
るとばね２５によって元の位置に復帰することになる。
【００１８】図５に示すように、ピストン部材２１の上
端部には円筒部２１ａが形成され、この円筒部２１ａの
周囲に等間隔に開けられた３個の穴には鋼球２６が収容
され、円筒部２１ａの内側と外側にはそれぞれリテーナ
２７とスリーブ２８が嵌合されている。リテーナ２７と
スリーブ２８とは、それぞればね２９とばね３０によっ
て上方に弾圧されているが、リテーナ２７の先端部外側
とスリーブ２８の先端部内側は鋼球２６により係合状態
にあって位置決めされており、リテーナ２７の内部に軸
部２０ｃが嵌入されるようになっている。なお、３１は
スリーブ２８の移動を規制するための止め輪である。
端部には円筒部２１ａが形成され、この円筒部２１ａの
周囲に等間隔に開けられた３個の穴には鋼球２６が収容
され、円筒部２１ａの内側と外側にはそれぞれリテーナ
２７とスリーブ２８が嵌合されている。リテーナ２７と
スリーブ２８とは、それぞればね２９とばね３０によっ
て上方に弾圧されているが、リテーナ２７の先端部外側
とスリーブ２８の先端部内側は鋼球２６により係合状態
にあって位置決めされており、リテーナ２７の内部に軸
部２０ｃが嵌入されるようになっている。なお、３１は
スリーブ２８の移動を規制するための止め輪である。
【００１９】工具保持体１４を装着していない状態での
機械主軸１側の締付用ナット１３は、図３、図４に示す
ように、クランプ爪部１３ｂと動力伝達用キー１２と同
位相位置でロック手段１６により固定されており、この
状態で工具保持体１４が装着される。即ち、工具保持体
１４のキー溝１４ｅの位相を動力伝達用キー１２の位相
に合致させた位置で、ＡＴＣ装置により工具保持体１４
が挿入される。次に、機械主軸１を一方向に低速回転さ
せると、締付用ナット１３と中継部材１１との間のねじ
作動により、締付用ナット１３は上方に引き上げられ
る。
機械主軸１側の締付用ナット１３は、図３、図４に示す
ように、クランプ爪部１３ｂと動力伝達用キー１２と同
位相位置でロック手段１６により固定されており、この
状態で工具保持体１４が装着される。即ち、工具保持体
１４のキー溝１４ｅの位相を動力伝達用キー１２の位相
に合致させた位置で、ＡＴＣ装置により工具保持体１４
が挿入される。次に、機械主軸１を一方向に低速回転さ
せると、締付用ナット１３と中継部材１１との間のねじ
作動により、締付用ナット１３は上方に引き上げられ
る。
【００２０】従って、工具保持体１４は締付用ナット１
３のクランプ爪部１３ｂにより上方に押圧され、その接
触端面１１ｂが中継部材１１の接触端面１１ｅに圧接さ
れ、かつテーパ穴１４ｂと雄テーパ１１ｄの係合によ
り、工具保持体１４は機械主軸１側に安定的に連結され
る。この状態で、ＡＴＣ装置及びロック手段１６は解除
されて元の位置に復帰する。
３のクランプ爪部１３ｂにより上方に押圧され、その接
触端面１１ｂが中継部材１１の接触端面１１ｅに圧接さ
れ、かつテーパ穴１４ｂと雄テーパ１１ｄの係合によ
り、工具保持体１４は機械主軸１側に安定的に連結され
る。この状態で、ＡＴＣ装置及びロック手段１６は解除
されて元の位置に復帰する。
【００２１】次に、Ｕ軸２とピストン部材２１との連結
動作を図７について説明する。図７は工具保持体１４を
締付用ナット１３により中継部材１１に圧着させた状態
を示している。この状態からＵ軸２を下降させると、先
端の軸部２０ｃが工具保持体１４側のリテーナ２７内へ
嵌入すると共に、更に下降し押し下げていくと、軸部２
０ａが円筒部２１ａ内へ嵌入してリテーナ２７を押し下
げる。
動作を図７について説明する。図７は工具保持体１４を
締付用ナット１３により中継部材１１に圧着させた状態
を示している。この状態からＵ軸２を下降させると、先
端の軸部２０ｃが工具保持体１４側のリテーナ２７内へ
嵌入すると共に、更に下降し押し下げていくと、軸部２
０ａが円筒部２１ａ内へ嵌入してリテーナ２７を押し下
げる。
【００２２】そして、軸部２０ａの環状溝２０ｂが鋼球
２６の位置まで下がると、鋼球２６がスリーブ２８を介
してばね３０で弾圧されているので、内方の環状溝２０
ｂ内に押し出され、スリーブ２８が上方へ移動して図８
に示すように軸部２０ａと連結される。更に図９に示す
ように、Ｕ軸２側が少し下降した後に上昇させて、原点
である定位置までＵ軸２を戻すと、Ｕ軸２と工具保持体
１４との連結が完了する。
２６の位置まで下がると、鋼球２６がスリーブ２８を介
してばね３０で弾圧されているので、内方の環状溝２０
ｂ内に押し出され、スリーブ２８が上方へ移動して図８
に示すように軸部２０ａと連結される。更に図９に示す
ように、Ｕ軸２側が少し下降した後に上昇させて、原点
である定位置までＵ軸２を戻すと、Ｕ軸２と工具保持体
１４との連結が完了する。
【００２３】この連結を解除する際には、図９の状態か
らＵ軸２を上昇させるとピストン部材２１も共に上昇す
る。しかし、スリーブ２８は止め輪３１によって上方へ
の移動を止められているため、鋼球２６の位置がスリー
ブ２８の内面の凹部から成る逃げ部まで至ると、鋼球２
６は外方に押し出されて環状溝２０ｂから外れる。従っ
て、Ｕ軸２がそのまま上昇すればリテーナ２７もばね２
９に押されて上昇し、図７の状態に復帰してＵ軸２との
連結が解除される。
らＵ軸２を上昇させるとピストン部材２１も共に上昇す
る。しかし、スリーブ２８は止め輪３１によって上方へ
の移動を止められているため、鋼球２６の位置がスリー
ブ２８の内面の凹部から成る逃げ部まで至ると、鋼球２
６は外方に押し出されて環状溝２０ｂから外れる。従っ
て、Ｕ軸２がそのまま上昇すればリテーナ２７もばね２
９に押されて上昇し、図７の状態に復帰してＵ軸２との
連結が解除される。
【００２４】また、工具保持体１４を交換する場合に
は、先ずロック手段１６によって締付用ナット１３を回
転方向にロックし、次いで機械主軸１を緩め方向に低速
回転させると、工具保持体１４のキー溝１４ｅを締付用
ナット１３のクランプ爪部１３ｂとの位相が合致するの
で、ＡＴＣ装置のアーム等により工具保持体１４の交換
が可能になる。このようにして、機械主軸１内に設置し
たＵ軸２と工具保持体１４側との連結又は解除を、Ｕ軸
２の軸線方向運動のみを利用して容易に行うことができ
る。
は、先ずロック手段１６によって締付用ナット１３を回
転方向にロックし、次いで機械主軸１を緩め方向に低速
回転させると、工具保持体１４のキー溝１４ｅを締付用
ナット１３のクランプ爪部１３ｂとの位相が合致するの
で、ＡＴＣ装置のアーム等により工具保持体１４の交換
が可能になる。このようにして、機械主軸１内に設置し
たＵ軸２と工具保持体１４側との連結又は解除を、Ｕ軸
２の軸線方向運動のみを利用して容易に行うことができ
る。
【００２５】上述の例では、原点を連結位置よりも上方
にある場合を説明したが、この連結位置より下方に原点
位置を設けてもよく、この場合は連結動作後に原点位置
決めのためＵ軸を更に下降させることになり、この原点
位置決め終了時が連結動作完了となる。
にある場合を説明したが、この連結位置より下方に原点
位置を設けてもよく、この場合は連結動作後に原点位置
決めのためＵ軸を更に下降させることになり、この原点
位置決め終了時が連結動作完了となる。
【００２６】図１０は本発明の他の実施例を示すもので
ある。主軸端である中継部材１１と工具保持体１４との
係合面は、常時塵埃や切屑等が付着しないように保つ必
要があり、そのために本実施例ではエアブロー機構を締
付用ナット１３に設けた例を示している。
ある。主軸端である中継部材１１と工具保持体１４との
係合面は、常時塵埃や切屑等が付着しないように保つ必
要があり、そのために本実施例ではエアブロー機構を締
付用ナット１３に設けた例を示している。
【００２７】即ち、工具保持体１４を交換する際に、ロ
ック手段１６のロッド１６ａからエアーを締付用ナット
１３の内部に通して、中継部材１１と工具保持体１４と
の係合面に噴射させるようにしている。具体的には、締
付用ナット１３は内側部材３２と外側部材３３とに分割
して二重構造とされ、その間に環状溝３４が設けられ、
この環状溝３４に通ずる通路３５が外側部材３３に設け
られている。更に、内側部材３２には環状溝３４から内
方に通ずる複数の噴射口３６が設けられ、ロック手段１
６のロッド１６ａに設けた通路１６ｂから供給したエア
ー又はその他の流体を通路３５、環状溝３４及び噴射口
３６を通して、中継部材１１と工具保持体１４との係合
面に噴射して、塵埃や切屑等を除去できるようにしてい
る。
ック手段１６のロッド１６ａからエアーを締付用ナット
１３の内部に通して、中継部材１１と工具保持体１４と
の係合面に噴射させるようにしている。具体的には、締
付用ナット１３は内側部材３２と外側部材３３とに分割
して二重構造とされ、その間に環状溝３４が設けられ、
この環状溝３４に通ずる通路３５が外側部材３３に設け
られている。更に、内側部材３２には環状溝３４から内
方に通ずる複数の噴射口３６が設けられ、ロック手段１
６のロッド１６ａに設けた通路１６ｂから供給したエア
ー又はその他の流体を通路３５、環状溝３４及び噴射口
３６を通して、中継部材１１と工具保持体１４との係合
面に噴射して、塵埃や切屑等を除去できるようにしてい
る。
【００２８】更に、上記の各実施例において、Ｕ軸２又
はピストン部材２１に内部通路を設けて、工具先端へ切
削液等を供給するようにしてもよい。
はピストン部材２１に内部通路を設けて、工具先端へ切
削液等を供給するようにしてもよい。
【００２９】また、以上の各実施例はＵ軸２と工具保持
体１４との連結解除をＵ軸２の軸線方向運動のみで行う
場合を示したが、Ｕ軸２を改造することにより、例えば
バヨネット結合のように回転方向と軸線方向の双方の動
きを利用することも可能である。
体１４との連結解除をＵ軸２の軸線方向運動のみで行う
場合を示したが、Ｕ軸２を改造することにより、例えば
バヨネット結合のように回転方向と軸線方向の双方の動
きを利用することも可能である。
【００３０】なお、図示の例では機械主軸１の先端に中
継部材１１をボルト３７等によって固定した場合を示し
たが、機械主軸１と中継部材１１とを一体に構成するこ
ともできる。更に、ピストン部材２１の連結部２２に用
いられているリテーナ２７は、鋼球２６を収容する穴が
内径側で縮径していれば、鋼球２６が内径側へ落下する
虞れがないため、必ずしも必要ではない。
継部材１１をボルト３７等によって固定した場合を示し
たが、機械主軸１と中継部材１１とを一体に構成するこ
ともできる。更に、ピストン部材２１の連結部２２に用
いられているリテーナ２７は、鋼球２６を収容する穴が
内径側で縮径していれば、鋼球２６が内径側へ落下する
虞れがないため、必ずしも必要ではない。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＵ軸機
構連結装置は、Ｕ軸を機械主軸内に内蔵しているため、
装置全体を小型コンパクトにまとめることができ、かつ
工具保持体の構造も簡易化小型化することが可能であ
る。また、Ｕ軸と工具保持体との連結解除をＵ軸の軸線
方向の動きのみで行い得るため、制御が極めて容易であ
る。
構連結装置は、Ｕ軸を機械主軸内に内蔵しているため、
装置全体を小型コンパクトにまとめることができ、かつ
工具保持体の構造も簡易化小型化することが可能であ
る。また、Ｕ軸と工具保持体との連結解除をＵ軸の軸線
方向の動きのみで行い得るため、制御が極めて容易であ
る。
【図１】実施例の概要の断面図である。
【図２】要部の拡大断面図である。
【図３】工具保持体装着前の機械主軸端部の断面図であ
る。
る。
【図４】底面図である。
【図５】装着前の工具保持体の断面図である。
【図６】平面図である。
【図７】動作説明図の断面図である。
【図８】動作説明図の断面図である。
【図９】動作説明図の断面図である。
【図１０】他の実施例の断面図である。
１ 主軸 ２ Ｕ軸 ３ ナット ４ 継手 ５ ねじ軸 ６ ねじナット １０ サーボモータ １１ 中継部材 １２ 動力伝達用キー １３ 締付用ナット １４ 工具保持体 １７ 軸接手 ２０ 軸部 ２１ ピストン部材 ２２ 連結部 ２３ 斜面カム ２４ 工具取付台 ２６ 鋼球
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 工作機械の主軸装置
【特許請求の範囲】
【請求項３】 前記連結部は前記軸継手側の軸部に設け
た環状溝に嵌合する鋼球を備えた請求項２に記載の工作
機械の主軸装置。
た環状溝に嵌合する鋼球を備えた請求項２に記載の工作
機械の主軸装置。
【請求項４】 前記ピストン部材の軸線方向運動を前記
工具保持体に取り付けた工具取付台と連動させ、前記駆
動軸の軸線方向運動を前記工具取付台の径方向運動に変
換する手段を備えた請求項２に記載の工作機械の主軸装
置。
工具保持体に取り付けた工具取付台と連動させ、前記駆
動軸の軸線方向運動を前記工具取付台の径方向運動に変
換する手段を備えた請求項２に記載の工作機械の主軸装
置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタ等に
より機械加工分野において、刃具の径方向制御によりボ
ーリング等の穴ぐり加工等を行う場合に、工具側と主軸
側とを連結するための工作機械の主軸装置に関するもの
である。
より機械加工分野において、刃具の径方向制御によりボ
ーリング等の穴ぐり加工等を行う場合に、工具側と主軸
側とを連結するための工作機械の主軸装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、マシジングセンタにおいて穴ぐり
加工等をする場合に、刃具の径方向制御を付加すること
によりテーパ穴加工等を行い得るようにした主軸装置が
知られている。
加工等をする場合に、刃具の径方向制御を付加すること
によりテーパ穴加工等を行い得るようにした主軸装置が
知られている。
【０００３】この種の刃具の径方向制御機構としては、
例えば実開昭６２−１６１９０４号公報に開示されてい
る第１の従来例のように、クランプロッドを皿ばねで後
退方向に付勢し、テーパシャンク型式の工具ホルダに取
り付けられたプルスタッドの首部分をクランプボールに
よって把持し、主軸のテーパソケットから工具ホルダを
抜け止め状態とした一般的な主軸構造において、クラン
プロッド及びプルスタッドにリセスロッド、進退ロッド
を摺動自在に挿通し、刃具の径方向制御を行っている。
例えば実開昭６２−１６１９０４号公報に開示されてい
る第１の従来例のように、クランプロッドを皿ばねで後
退方向に付勢し、テーパシャンク型式の工具ホルダに取
り付けられたプルスタッドの首部分をクランプボールに
よって把持し、主軸のテーパソケットから工具ホルダを
抜け止め状態とした一般的な主軸構造において、クラン
プロッド及びプルスタッドにリセスロッド、進退ロッド
を摺動自在に挿通し、刃具の径方向制御を行っている。
【０００４】また、実公昭６１−４０４１０号公報に開
示された第２の従来例では、前記従来例と同様の主軸構
造において、補正用バー連結ロッドと補正用バーとを係
止する機構を設けている。
示された第２の従来例では、前記従来例と同様の主軸構
造において、補正用バー連結ロッドと補正用バーとを係
止する機構を設けている。
【０００５】更に、実公昭６１−２８６４３号公報に開
示された第３の従来例では、スピンドルの下端にボルト
で固着された支持ブロックにスライダが保持され、作動
ロッドの軸方向進退動により刃具の径方向制御を行って
いる。
示された第３の従来例では、スピンドルの下端にボルト
で固着された支持ブロックにスライダが保持され、作動
ロッドの軸方向進退動により刃具の径方向制御を行って
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来例の問題点
としては次のようなことがある。 (イ) 主軸内に工具を引き込むための機構を必要とするた
め、構造的に複雑である。
としては次のようなことがある。 (イ) 主軸内に工具を引き込むための機構を必要とするた
め、構造的に複雑である。
【０００７】(ロ) 工具保持がテーパ部のみで保持されて
いるため、工具保持剛性が低い。
いるため、工具保持剛性が低い。
【０００８】(ハ) 高速回転時には皿ばね等による主軸の
アンバランスが発生し易く、精度の低下をもたらす。
アンバランスが発生し易く、精度の低下をもたらす。
【０００９】(ニ) リセスロッドと進退ロッドは係止され
ずに当接しているだけであり、刃具の外径方向への駆動
はリセスロッドの前進駆動力によって行われ、内径方向
への駆動は進退ロッドに設けられたばねの駆動力により
行われる。このため、進退ロッドがリセスロッドの後退
動作に追従するためには、ツールホルダや歯部等の摺動
抵抗に打ち勝つための大きなばね力が必要になり、リセ
スロッドの前進駆動力もその分大きくする必要がある。
ずに当接しているだけであり、刃具の外径方向への駆動
はリセスロッドの前進駆動力によって行われ、内径方向
への駆動は進退ロッドに設けられたばねの駆動力により
行われる。このため、進退ロッドがリセスロッドの後退
動作に追従するためには、ツールホルダや歯部等の摺動
抵抗に打ち勝つための大きなばね力が必要になり、リセ
スロッドの前進駆動力もその分大きくする必要がある。
【００１０】(ホ) 刃具を中心向きに取り付けて、外径溝
加工等を行う場合は、付勢ばね以上の外径方向の力が作
用した時、刃具が逃げてしまって加工できない。
加工等を行う場合は、付勢ばね以上の外径方向の力が作
用した時、刃具が逃げてしまって加工できない。
【００１１】また、第２の従来例のように補正用バー連
結ロッドと補正用バーの係合部材、係合部を係止して、
補正用バー連結ロッドの進退動作により刃具の径方向制
御を行えば、第１の従来例の問題点である(ニ) と(ホ) に
ついては解消される。
結ロッドと補正用バーの係合部材、係合部を係止して、
補正用バー連結ロッドの進退動作により刃具の径方向制
御を行えば、第１の従来例の問題点である(ニ) と(ホ) に
ついては解消される。
【００１２】しかしその反面で、係止するための機構を
規格化された一般的なプルスタッド内に設けると、非常
に小さな部品となり剛性が少なくなり、また特別大径の
プルスタッドを使用すると引張り棒が太くなってしま
い、皿ばね、主軸、軸受が大径になることにより、高速
回転に適さない主軸装置になるという問題点がある。ま
た、係止部材を９０度回転させるために専用のシリンダ
を設ける必要があり、部品点数の増加とコストの増加を
招くという問題点もある。
規格化された一般的なプルスタッド内に設けると、非常
に小さな部品となり剛性が少なくなり、また特別大径の
プルスタッドを使用すると引張り棒が太くなってしま
い、皿ばね、主軸、軸受が大径になることにより、高速
回転に適さない主軸装置になるという問題点がある。ま
た、係止部材を９０度回転させるために専用のシリンダ
を設ける必要があり、部品点数の増加とコストの増加を
招くという問題点もある。
【００１３】更に、第３の従来例のように主軸内に作動
ロッドだけであれば簡単な構造となるが、支持ブロック
がボルトによりスピンドルに固着されていて、自動工具
交換ができないという問題点がある。
ロッドだけであれば簡単な構造となるが、支持ブロック
がボルトによりスピンドルに固着されていて、自動工具
交換ができないという問題点がある。
【００１４】本発明の目的は、高剛性でバックラッシュ
のない高精度な刃具の径方向制御と、高速回転に適し、
かつ自動工具交換可能な工作機械の主軸装置を提供する
ことにある。
のない高精度な刃具の径方向制御と、高速回転に適し、
かつ自動工具交換可能な工作機械の主軸装置を提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る工作機械の主軸装置は、機械主軸先端
外周部に雄ねじ部を設け、該雄ねじ部に螺合し工具保持
体を着脱する複数の爪部を有する締付用ナットを設け、
前記機械主軸の内部に第１駆動部材を設け、前記機械主
軸の前端部に着脱可能に装着される工具保持体の内部に
前記第１駆動部材と連動連結する第２駆動部材を設け、
工具保持体着脱時に前記第１駆動部材と第２駆動部材は
連結部を介して着脱され、前記第１駆動部材の駆動によ
り第２駆動部材が刃具を径方向に駆動することを特徴と
する。
めの本発明に係る工作機械の主軸装置は、機械主軸先端
外周部に雄ねじ部を設け、該雄ねじ部に螺合し工具保持
体を着脱する複数の爪部を有する締付用ナットを設け、
前記機械主軸の内部に第１駆動部材を設け、前記機械主
軸の前端部に着脱可能に装着される工具保持体の内部に
前記第１駆動部材と連動連結する第２駆動部材を設け、
工具保持体着脱時に前記第１駆動部材と第２駆動部材は
連結部を介して着脱され、前記第１駆動部材の駆動によ
り第２駆動部材が刃具を径方向に駆動することを特徴と
する。
【００１６】
【作用】上述の構成を有する工作機械の主軸装置は、機
械主軸の端部に工具保持体を装着した状態により機械主
軸内の第１駆動部材を下降させると、第１駆動部材の下
端部が連結部を介して工具保持体内の第２駆動部材に連
結され、更に第１駆動部材を下降させると工具取付台が
径方向に移動する。
械主軸の端部に工具保持体を装着した状態により機械主
軸内の第１駆動部材を下降させると、第１駆動部材の下
端部が連結部を介して工具保持体内の第２駆動部材に連
結され、更に第１駆動部材を下降させると工具取付台が
径方向に移動する。
【００１７】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明に係る工作機械の主軸装置の概要を
示し、中空状を成す機械主軸１の内部には、第１駆動部
材として駆動軸２が図示しない主軸頭に固定されたナッ
ト３にスプライン係合され、主軸１と同心状に回転不能
かつ軸線方向移動可能に支持されている。更に、このス
プラインを形成した駆動軸２の上端は、継手４を介して
ねじ軸５に連結され、ねじ軸５はねじナット６とボール
ねじ機構により結合され、ねじナット６は図示しない主
軸頭に回転可能に固定されている。また、ねじナット６
の外側にはプーリ７が固定され、プーリ７はタイミング
ベルト８及びプーリ９を介してサーボモータ１０に連結
されている。従って、サーボモータ１０が回転すると、
その回転はプーリ９、タイミングベルト８、プーリ７を
介してねじナット６に伝達し、ねじ軸５は軸線方向に移
動することができ、主軸駆動手段Ｄによって回転される
機械主軸１とは全く別個に制御されるようになってい
る。
する。図１は本発明に係る工作機械の主軸装置の概要を
示し、中空状を成す機械主軸１の内部には、第１駆動部
材として駆動軸２が図示しない主軸頭に固定されたナッ
ト３にスプライン係合され、主軸１と同心状に回転不能
かつ軸線方向移動可能に支持されている。更に、このス
プラインを形成した駆動軸２の上端は、継手４を介して
ねじ軸５に連結され、ねじ軸５はねじナット６とボール
ねじ機構により結合され、ねじナット６は図示しない主
軸頭に回転可能に固定されている。また、ねじナット６
の外側にはプーリ７が固定され、プーリ７はタイミング
ベルト８及びプーリ９を介してサーボモータ１０に連結
されている。従って、サーボモータ１０が回転すると、
その回転はプーリ９、タイミングベルト８、プーリ７を
介してねじナット６に伝達し、ねじ軸５は軸線方向に移
動することができ、主軸駆動手段Ｄによって回転される
機械主軸１とは全く別個に制御されるようになってい
る。
【００１８】図２は図１に示す機械主軸１と駆動軸２と
の下端部分の詳細を示し、機械主軸１の下端開口部には
テーパ穴１ａとその軸芯に直角な接触端面１ｂが設けら
れ、テーパ穴１ａに係合する雄テーパ１１ａを持つ中継
部材１１が取り付けられている。中継部材１１は雄テー
パ１１ａに続いて、機械主軸１の接触端面１ｂに密着す
るフランジ部１１ｂを有し、外周には雄ねじ部１１ｃが
設けられている。また、中継部材１１の下端部には先端
に向って縮径する雄テーパ１１ｄが設けられ、その周囲
には接触端面１１ｅが形成され、この接触端面１１ｅに
は適当数の動力伝達用キー１２が等角度位置に設けられ
ている。図示の例では、動力伝達用キー１２は取付ねじ
１２ａによって機械主軸１に固定されている。
の下端部分の詳細を示し、機械主軸１の下端開口部には
テーパ穴１ａとその軸芯に直角な接触端面１ｂが設けら
れ、テーパ穴１ａに係合する雄テーパ１１ａを持つ中継
部材１１が取り付けられている。中継部材１１は雄テー
パ１１ａに続いて、機械主軸１の接触端面１ｂに密着す
るフランジ部１１ｂを有し、外周には雄ねじ部１１ｃが
設けられている。また、中継部材１１の下端部には先端
に向って縮径する雄テーパ１１ｄが設けられ、その周囲
には接触端面１１ｅが形成され、この接触端面１１ｅに
は適当数の動力伝達用キー１２が等角度位置に設けられ
ている。図示の例では、動力伝達用キー１２は取付ねじ
１２ａによって機械主軸１に固定されている。
【００１９】中継部材１１の雄ねじ部１１ｃには締付用
ナット１３が外側から螺合され、この締付用ナット１３
によって工具ホルダである工具保持体１４が固定されて
いる。工具保持体１４は工具の種類によって構造が異な
った諸種のものが用いられるが、本実施例ではバイトホ
ルダを用いた場合を示し、工具保持体１４の本体１４ａ
の上端部には、中継部材１１の雄テーパ１１ｄに係合す
るテーパ穴１４ｂと、接触端面１１ｅに当接する接触端
面１４ｃを持つフランジ部１４ｄとが形成されている。
ナット１３が外側から螺合され、この締付用ナット１３
によって工具ホルダである工具保持体１４が固定されて
いる。工具保持体１４は工具の種類によって構造が異な
った諸種のものが用いられるが、本実施例ではバイトホ
ルダを用いた場合を示し、工具保持体１４の本体１４ａ
の上端部には、中継部材１１の雄テーパ１１ｄに係合す
るテーパ穴１４ｂと、接触端面１１ｅに当接する接触端
面１４ｃを持つフランジ部１４ｄとが形成されている。
【００２０】このフランジ部１４ｄには、中継部材１１
に設けた動力伝達用キー１２と係合するキー溝１４ｅが
等角度位置に設けられ、このキー溝１４ｅはフランジ部
１４ｄに続く環状溝１４ｆに連通している。また、環状
溝１４ｆの下方には、この工具保持体１４を自動交換す
る際にマニピュレータによって把持されるＶ型環状溝１
４ｇが形成されている。
に設けた動力伝達用キー１２と係合するキー溝１４ｅが
等角度位置に設けられ、このキー溝１４ｅはフランジ部
１４ｄに続く環状溝１４ｆに連通している。また、環状
溝１４ｆの下方には、この工具保持体１４を自動交換す
る際にマニピュレータによって把持されるＶ型環状溝１
４ｇが形成されている。
【００２１】図３は工具保持体を装着していない状態の
機械主軸１の下端部を示す断面図、図４はその底面図で
ある。締付用ナット１３はその内面上方に中継部材１１
の雄ねじ部１１ｃに螺合する雌ねじ部１３ａを有すると
共に、内面下方には中継部材１１に設けた動力伝達用キ
ー１２の位置と同位相に内方に突出するクランプ爪部１
３ｂを備えている。更に、締付用ナット１３の外周には
溝状又は穴状の適当数のロック用凹部１３ｃが設けら
れ、工作機械の固定部に取り付けたロック手段１６はロ
ッド１６ａをロック用凹部１３ｃに係合して、締付用ナ
ット１３を回転方向に固定できるようになっている。ロ
ック手段１６は例えば流体圧シリンダのような構造に
し、そのプランジャの先端をロッド１６ａとするとか、
その他の種々な構造のものを用いることができる。
機械主軸１の下端部を示す断面図、図４はその底面図で
ある。締付用ナット１３はその内面上方に中継部材１１
の雄ねじ部１１ｃに螺合する雌ねじ部１３ａを有すると
共に、内面下方には中継部材１１に設けた動力伝達用キ
ー１２の位置と同位相に内方に突出するクランプ爪部１
３ｂを備えている。更に、締付用ナット１３の外周には
溝状又は穴状の適当数のロック用凹部１３ｃが設けら
れ、工作機械の固定部に取り付けたロック手段１６はロ
ッド１６ａをロック用凹部１３ｃに係合して、締付用ナ
ット１３を回転方向に固定できるようになっている。ロ
ック手段１６は例えば流体圧シリンダのような構造に
し、そのプランジャの先端をロッド１６ａとするとか、
その他の種々な構造のものを用いることができる。
【００２２】図３に示すように、駆動軸２の下端部には
軸継手１７が連結され、この軸継手１７の先端部外周に
はピン１８が突出され、中継部材１１の内周面に設けた
軸線方向のガイド溝１９に係合して回転方向に一体化さ
れている。また、軸継手１７の下方に突出する軸部２０
の下部には、稍々径が小さい軸部２０ａが設けられ、そ
の周りに環状溝２０ｂが形成され、更に軸部２０ａに続
いてより小径の軸部２０ｃが形成され、後述する工具保
持体１４側のリテーナ２７の内部に嵌入できるようにな
っている。また、軸継手の下部には図示しないベアリン
グが介在され、軸部２０とその下部はピン１８と共に軸
継手１７に対し回転可能に構成されている。
軸継手１７が連結され、この軸継手１７の先端部外周に
はピン１８が突出され、中継部材１１の内周面に設けた
軸線方向のガイド溝１９に係合して回転方向に一体化さ
れている。また、軸継手１７の下方に突出する軸部２０
の下部には、稍々径が小さい軸部２０ａが設けられ、そ
の周りに環状溝２０ｂが形成され、更に軸部２０ａに続
いてより小径の軸部２０ｃが形成され、後述する工具保
持体１４側のリテーナ２７の内部に嵌入できるようにな
っている。また、軸継手の下部には図示しないベアリン
グが介在され、軸部２０とその下部はピン１８と共に軸
継手１７に対し回転可能に構成されている。
【００２３】図５は装着前の工具保持体１４を示す断面
図であり、図６はその平面図である。図５に示すよう
に、工具保持体１４の本体１４ａ内には、第２駆動部材
として軸線方向に移動自在なピストン部材２１が内蔵さ
れ、このピストン部材２１の上端部には駆動軸２の下端
部に連結するための連結部２２が構成され、またピスト
ン部材２１の下端部にはくさび状の斜面カム２３が形成
されている。工具保持体１４の本体１４ａの下部には、
本体１４ａに対して径方向に移動自在に工具取付台２４
が取り付けられ、この工具取付台２４には斜面カム２３
と係合する斜面２４ａが設けられている。なお、工具取
付台２４は斜面カム２３に配設された斜面２４ａと平行
なＴ溝部に係合され、ピストン部材２１の軸線方向移動
に連動して径方向に移動するようになっており、Ｎは工
具取付台２４に固定された刃具である。
図であり、図６はその平面図である。図５に示すよう
に、工具保持体１４の本体１４ａ内には、第２駆動部材
として軸線方向に移動自在なピストン部材２１が内蔵さ
れ、このピストン部材２１の上端部には駆動軸２の下端
部に連結するための連結部２２が構成され、またピスト
ン部材２１の下端部にはくさび状の斜面カム２３が形成
されている。工具保持体１４の本体１４ａの下部には、
本体１４ａに対して径方向に移動自在に工具取付台２４
が取り付けられ、この工具取付台２４には斜面カム２３
と係合する斜面２４ａが設けられている。なお、工具取
付台２４は斜面カム２３に配設された斜面２４ａと平行
なＴ溝部に係合され、ピストン部材２１の軸線方向移動
に連動して径方向に移動するようになっており、Ｎは工
具取付台２４に固定された刃具である。
【００２４】また、工具保持体１４の本体１４ａと工具
取付台２４との間には、実施例では２個のばね２５ａ、
２５ｂを組合わせたばね２５が介在され、このばね２５
が工具取付台２４を本体１４ａに対して一方向に弾圧し
ている。従って、ピストン部材２１が下降すると、斜面
カム２３により押されて工具取付台２４はばね２５の弾
力に抗して径方向に移動し、ピストン部材２１が上昇す
ると工具取付台２４は原点位置に復帰し、工具交換時に
はばね２５によって原点位置に保持される。
取付台２４との間には、実施例では２個のばね２５ａ、
２５ｂを組合わせたばね２５が介在され、このばね２５
が工具取付台２４を本体１４ａに対して一方向に弾圧し
ている。従って、ピストン部材２１が下降すると、斜面
カム２３により押されて工具取付台２４はばね２５の弾
力に抗して径方向に移動し、ピストン部材２１が上昇す
ると工具取付台２４は原点位置に復帰し、工具交換時に
はばね２５によって原点位置に保持される。
【００２５】図５に示すように、ピストン部材２１の上
端部には円筒部２１ａが形成され、この円筒部２１ａの
周囲に等間隔に開けられた３個の穴には鋼球２６が収容
され、円筒部２１ａの内側と外側にはそれぞれリテーナ
２７とスリーブ２８が嵌合されている。リテーナ２７と
スリーブ２８とは、それぞればね２９とばね３０によっ
て上方に弾圧されているが、リテーナ２７の先端部外側
とスリーブ２８の先端部内側は鋼球２６により係合状態
にあって位置決めされており、リテーナ２７の内部に軸
部２０ｃが嵌入されるようになっている。なお、３１は
スリーブ２８の移動を規制するための止め輪である。
端部には円筒部２１ａが形成され、この円筒部２１ａの
周囲に等間隔に開けられた３個の穴には鋼球２６が収容
され、円筒部２１ａの内側と外側にはそれぞれリテーナ
２７とスリーブ２８が嵌合されている。リテーナ２７と
スリーブ２８とは、それぞればね２９とばね３０によっ
て上方に弾圧されているが、リテーナ２７の先端部外側
とスリーブ２８の先端部内側は鋼球２６により係合状態
にあって位置決めされており、リテーナ２７の内部に軸
部２０ｃが嵌入されるようになっている。なお、３１は
スリーブ２８の移動を規制するための止め輪である。
【００２６】工具保持体１４を装着していない状態での
機械主軸１側の締付用ナット１３は、図３、図４に示す
ように、クランプ爪部１３ｂと動力伝達用キー１２と同
位相位置でロック手段１６により固定されており、この
状態で工具保持体１４が装着される。即ち、工具保持体
１４のキー溝１４ｅの位相を動力伝達用キー１２の位相
に合致させた位置で、ＡＴＣ装置により工具保持体１４
が挿入される。次に、機械主軸１を一方向に低速回転さ
せると、締付用ナット１３と中継部材１１との間のねじ
作動により、締付用ナット１３は上方に引き上げられ
る。
機械主軸１側の締付用ナット１３は、図３、図４に示す
ように、クランプ爪部１３ｂと動力伝達用キー１２と同
位相位置でロック手段１６により固定されており、この
状態で工具保持体１４が装着される。即ち、工具保持体
１４のキー溝１４ｅの位相を動力伝達用キー１２の位相
に合致させた位置で、ＡＴＣ装置により工具保持体１４
が挿入される。次に、機械主軸１を一方向に低速回転さ
せると、締付用ナット１３と中継部材１１との間のねじ
作動により、締付用ナット１３は上方に引き上げられ
る。
【００２７】従って、工具保持体１４は締付用ナット１
３のクランプ爪部１３ｂにより上方に押圧され、その接
触端面１４ｃが中継部材１１の接触端面１１ｅに圧接さ
れ、かつテーパ穴１４ｂと雄テーパ１１ｄの係合によ
り、工具保持体１４は機械主軸１側に安定的に連結され
る。この状態で、ＡＴＣ装置及びロック手段１６は解除
されて元の位置に復帰する。
３のクランプ爪部１３ｂにより上方に押圧され、その接
触端面１４ｃが中継部材１１の接触端面１１ｅに圧接さ
れ、かつテーパ穴１４ｂと雄テーパ１１ｄの係合によ
り、工具保持体１４は機械主軸１側に安定的に連結され
る。この状態で、ＡＴＣ装置及びロック手段１６は解除
されて元の位置に復帰する。
【００２８】次に、駆動軸２とピストン部材２１との連
結動作を図７について説明する。図７は工具保持体１４
を締付用ナット１３により中継部材１１に圧着させた状
態を示している。この状態から駆動軸２を下降させる
と、先端の軸部２０ｃが工具保持体１４側のリテーナ２
７内へ嵌入すると共に、更に下降し押し下げていくと、
軸部２０ａが円筒部２１ａ内へ嵌入してリテーナ２７を
押し下げる。
結動作を図７について説明する。図７は工具保持体１４
を締付用ナット１３により中継部材１１に圧着させた状
態を示している。この状態から駆動軸２を下降させる
と、先端の軸部２０ｃが工具保持体１４側のリテーナ２
７内へ嵌入すると共に、更に下降し押し下げていくと、
軸部２０ａが円筒部２１ａ内へ嵌入してリテーナ２７を
押し下げる。
【００２９】そして、軸部２０ａの環状溝２０ｂが鋼球
２６の位置まで下がると、鋼球２６がスリーブ２８を介
してばね３０で弾圧されているので、内方の環状溝２０
ｂ内に押し出され、スリーブ２８が上方へ移動して図８
に示すように軸部２０ａと連結される。更に図９に示す
ように、駆動軸２側が少し下降した後に上昇させて、原
点である定位置まで駆動軸２を戻すと、駆動軸２と工具
保持体１４との連結が完了する。
２６の位置まで下がると、鋼球２６がスリーブ２８を介
してばね３０で弾圧されているので、内方の環状溝２０
ｂ内に押し出され、スリーブ２８が上方へ移動して図８
に示すように軸部２０ａと連結される。更に図９に示す
ように、駆動軸２側が少し下降した後に上昇させて、原
点である定位置まで駆動軸２を戻すと、駆動軸２と工具
保持体１４との連結が完了する。
【００３０】この連結を解除する際には、図９の状態か
ら駆動軸２を上昇させるとピストン部材２１も共に上昇
する。しかし、スリーブ２８は止め輪３１によって上方
への移動を止められているため、鋼球２６の位置がスリ
ーブ２８の内面の凹部から成る逃げ部まで至ると、鋼球
２６は外方に押し出されて環状溝２０ｂから外れる。従
って、駆動軸２がそのまま上昇すればリテーナ２７もば
ね２９に押されて上昇し、図７の状態に復帰して駆動軸
２との連結が解除される。
ら駆動軸２を上昇させるとピストン部材２１も共に上昇
する。しかし、スリーブ２８は止め輪３１によって上方
への移動を止められているため、鋼球２６の位置がスリ
ーブ２８の内面の凹部から成る逃げ部まで至ると、鋼球
２６は外方に押し出されて環状溝２０ｂから外れる。従
って、駆動軸２がそのまま上昇すればリテーナ２７もば
ね２９に押されて上昇し、図７の状態に復帰して駆動軸
２との連結が解除される。
【００３１】また、工具保持体１４を交換する場合に
は、先ずロック手段１６によって締付用ナット１３を回
転方向にロックし、次いで機械主軸１を緩め方向に低速
回転させると、工具保持体１４のキー溝１４ｅを締付用
ナット１３のクランプ爪部１３ｂとの位相が合致するの
で、ＡＴＣ装置のアーム等により工具保持体１４の交換
が可能になる。このようにして、機械主軸１内に設置し
た駆動軸２と工具保持体１４側との連結又は解除を、駆
動軸２の軸線方向運動のみを利用して容易に行うことが
できる。
は、先ずロック手段１６によって締付用ナット１３を回
転方向にロックし、次いで機械主軸１を緩め方向に低速
回転させると、工具保持体１４のキー溝１４ｅを締付用
ナット１３のクランプ爪部１３ｂとの位相が合致するの
で、ＡＴＣ装置のアーム等により工具保持体１４の交換
が可能になる。このようにして、機械主軸１内に設置し
た駆動軸２と工具保持体１４側との連結又は解除を、駆
動軸２の軸線方向運動のみを利用して容易に行うことが
できる。
【００３２】上述の例では、原点を連結位置よりも上方
にある場合を説明したが、この連結位置より下方に原点
位置を設けてもよく、この場合は連結動作後に原点位置
決めのため駆動軸２を更に下降させることになり、この
原点位置決め終了時が連結動作完了となる。
にある場合を説明したが、この連結位置より下方に原点
位置を設けてもよく、この場合は連結動作後に原点位置
決めのため駆動軸２を更に下降させることになり、この
原点位置決め終了時が連結動作完了となる。
【００３３】図１０は本発明の他の実施例を示すもので
ある。主軸端である中継部材１１と工具保持体１４との
係合面は、常時塵埃や切屑等が付着しないように保つ必
要があり、そのために本実施例ではエアブロー機構を締
付用ナット１３に設けた例を示している。
ある。主軸端である中継部材１１と工具保持体１４との
係合面は、常時塵埃や切屑等が付着しないように保つ必
要があり、そのために本実施例ではエアブロー機構を締
付用ナット１３に設けた例を示している。
【００３４】即ち、工具保持体１４を交換する際に、ロ
ック手段１６のロッド１６ａからエアーを締付用ナット
１３の内部に通して、中継部材１１と工具保持体１４と
の係合面に噴射させるようにしている。具体的には、締
付用ナット１３は内側部材３２と外側部材３３とに分割
して二重構造とされ、その間に環状溝３４が設けられ、
この環状溝３４に通ずる通路３５が外側部材３３に設け
られている。更に、内側部材３２には環状溝３４から内
方に通ずる複数の噴射口３６が設けられ、ロック手段１
６のロッド１６ａに設けた通路１６ｂから供給したエア
ー又はその他の流体を通路３５、環状溝３４及び噴射口
３６を通して、中継部材１１と工具保持体１４との係合
面に噴射して、塵埃や切屑等を除去できるようにしてい
る。
ック手段１６のロッド１６ａからエアーを締付用ナット
１３の内部に通して、中継部材１１と工具保持体１４と
の係合面に噴射させるようにしている。具体的には、締
付用ナット１３は内側部材３２と外側部材３３とに分割
して二重構造とされ、その間に環状溝３４が設けられ、
この環状溝３４に通ずる通路３５が外側部材３３に設け
られている。更に、内側部材３２には環状溝３４から内
方に通ずる複数の噴射口３６が設けられ、ロック手段１
６のロッド１６ａに設けた通路１６ｂから供給したエア
ー又はその他の流体を通路３５、環状溝３４及び噴射口
３６を通して、中継部材１１と工具保持体１４との係合
面に噴射して、塵埃や切屑等を除去できるようにしてい
る。
【００３５】更に、上記の各実施例において、駆動軸２
又はピストン部材２１に内部通路を設けて、工具先端へ
切削液等を供給するようにしてもよい。
又はピストン部材２１に内部通路を設けて、工具先端へ
切削液等を供給するようにしてもよい。
【００３６】また、以上の各実施例は駆動軸２と工具保
持体１４との連結解除を駆動軸２の軸線方向運動のみで
行う場合を示したが、駆動軸２を改造することにより、
例えばバヨネット結合のように回転方向と軸線方向の双
方の動きを利用することも可能である。
持体１４との連結解除を駆動軸２の軸線方向運動のみで
行う場合を示したが、駆動軸２を改造することにより、
例えばバヨネット結合のように回転方向と軸線方向の双
方の動きを利用することも可能である。
【００３７】なお、図示の例では機械主軸１の先端に中
継部材１１をボルト３７等によって固定した場合を示し
たが、機械主軸１と中継部材１１とを一体に構成するこ
ともできる。
継部材１１をボルト３７等によって固定した場合を示し
たが、機械主軸１と中継部材１１とを一体に構成するこ
ともできる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る工作機
械の主軸装置では機械主軸内には第１駆動部材を内蔵す
るだけであり、構成が簡単で主軸を大径化する必要がな
く、高速回転に適しており、高剛性の刃具の径方向制御
が可能となる。また、第１駆動部材と第２駆動部材との
連結解除を第１駆動部材の軸線方向の動きのみで行い得
るため、制御が極めて容易であり、バックラッシュのな
い高精度な刃具の径方向制御が可能となり、容易に自動
工具交換ができる。
械の主軸装置では機械主軸内には第１駆動部材を内蔵す
るだけであり、構成が簡単で主軸を大径化する必要がな
く、高速回転に適しており、高剛性の刃具の径方向制御
が可能となる。また、第１駆動部材と第２駆動部材との
連結解除を第１駆動部材の軸線方向の動きのみで行い得
るため、制御が極めて容易であり、バックラッシュのな
い高精度な刃具の径方向制御が可能となり、容易に自動
工具交換ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の概要の断面図である。
【図２】要部の拡大断面図である。
【図３】工具保持体装着前の機械主軸端部の断面図であ
る。
る。
【図４】底面図である。
【図５】装着前の工具保持体の断面図である。
【図６】平面図である。
【図７】動作説明図の断面図である。
【図８】動作説明図の断面図である。
【図９】動作説明図の断面図である。
【図１０】他の実施例の断面図である。
【符号の説明】 １ 主軸 ２ 駆動軸 ３ ナット ４ 継手 ５ ねじ軸 ６ ねじナット １０ サーボモータ １１ 中継部材 １２ 動力伝達用キー １３ 締付用ナット １４ 工具保持体 １７ 軸接手 ２０ 軸部 ２１ ピストン部材 ２２ 連結部 ２３ 斜面カム ２４ 工具取付台 ２６ 鋼球
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久富 靖弘 千葉県富津市千種新田132番地 黒田精工 株式会社富津工場内 (72)発明者 山口 義則 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 米谷 周 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 福島 清之 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 阪本 吉正 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 八上 徹 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 亀井 俊英 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 機械主軸の内部に同心円状に回転自在に
かつ軸線方向移動可能にＵ軸を設置し、機械主軸端部に
装着される工具保持体の内部に軸線方向に摺動可能なピ
ストン部材を内蔵し、該ピストン部材の上端部に前記Ｕ
軸の下端に接続し軸継手を介して前記Ｕ軸の軸線方向運
動により着脱される連結部を設け、前記ピストン部材の
運動によって刃具の径方向移動を行うことを特徴とする
Ｕ軸機構連結装置。 - 【請求項２】 前記連結部は前記軸継手側の軸部に設け
た環状溝に嵌合する鋼球を備えた請求項１に記載のＵ軸
機構連結装置。 - 【請求項３】 前記ピストン部材の軸線方向運動を前記
工具保持体に取り付けた工具取付台と連動させ、前記Ｕ
軸の軸線方向運動を前記工具取付台の径方向運動に変換
する手段を備えた請求項１に記載のＵ軸機構連結装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10924392A JP3310014B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Ｕ軸機構連結装置 |
| US08/037,378 US5344260A (en) | 1992-04-02 | 1993-03-26 | Main spindle apparatus of machine tool |
| EP93302606A EP0564296B1 (en) | 1992-04-02 | 1993-04-01 | Main spindle apparatus of machine tool |
| DE69308053T DE69308053T2 (de) | 1992-04-02 | 1993-04-01 | Vorrichtung für die Hauptspindel einer Werkzeugmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10924392A JP3310014B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Ｕ軸機構連結装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05277811A true JPH05277811A (ja) | 1993-10-26 |
| JP3310014B2 JP3310014B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=14505247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10924392A Expired - Fee Related JP3310014B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Ｕ軸機構連結装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5344260A (ja) |
| EP (1) | EP0564296B1 (ja) |
| JP (1) | JP3310014B2 (ja) |
| DE (1) | DE69308053T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002516761A (ja) * | 1998-06-05 | 2002-06-11 | ノバトール アクティエボラーグ | 繊維強化複合材料の製作物における穴あけ加工用主軸ユニット |
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| DE19605156B4 (de) * | 1995-03-03 | 2004-12-30 | Komet Präzisionswerkzeuge Robert Breuning Gmbh | Werkzeugkopf für den Einsatz in Werkzeugmaschinen sowie Werkzeugmaschine mit einem derartigen Werkzeugkopf |
| US7029209B2 (en) * | 2000-12-18 | 2006-04-18 | Cardemon, Inc. | Slidable boring tool with fine adjustment |
| JP2005212003A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Yamashina Seiki Kk | 船舶用舵のテーパー穴の中ぐり加工機 |
| US20100083799A1 (en) * | 2007-01-29 | 2010-04-08 | Giannino Santiglia | Device for inner turning |
| ATE541092T1 (de) * | 2008-10-20 | 2012-01-15 | Schweerbau Gmbh & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zum spanabhebenden bearbeiten eines werkstücks mit einer geometrisch bestimmten schneide |
| WO2013011027A1 (de) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh | Nachstellsystem |
| CN102909400B (zh) * | 2012-08-20 | 2015-05-20 | 联德机械（杭州）有限公司 | 一种侧向进给加工刀具 |
| BR112020009620B1 (pt) * | 2017-11-14 | 2023-10-03 | Chetocorporation, S.A | Dispositivo para usinagem de canais internos e respectivo método de operação |
| CN112846410A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-05-28 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种孔倒角加工装置 |
Family Cites Families (9)
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