JPH0611441B2 - 主軸工具クランプ装置 - Google Patents

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先端に工
具をクランプする装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来の主軸工具クランプ装置は、筒状の主軸の軸穴に主
軸軸線方向に摺動自在に嵌挿したドローバーの先端に複
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、このドローバーを皿バネにより常に工具のクランプ
方向である後退方向に引張させ、主軸の後端部に前記ド
ローバーを工具のアンクランプ方向である前進方向に押
動するアンクランプ用シリンダを設けた構成である。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記の従来装置では、工具をアンクランプするときはド
ローバーの前進軸移動量を数ミリ移動させなければなら
ないため、皿バネのセット数を多くし、そのたわみ代を
大きくする必要があった。この皿バネのセット数を多く
すると、主軸の高速回転時に遠心力などにより皿バネの
位置がずれて回転バランスがくずれ、主軸の回転振動が
大きくなり加工精度に悪影響を及ぼす問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、上記従来の問題点を解決した主軸工具クラン
プ装置を提供するものであり、その構成は、主軸頭に回
転自在に軸承した筒状の主軸の軸穴に主軸軸線方向に摺
動自在に挿通され前記軸線方向の進退移動によって前記
主軸の先端に工具をアンクランプ及びクランプするドロ
ーバーと、このドローバーの後端に半径方向に突出して
形成された係合部と、この係合部に主軸軸線方向に係合
可能な被係合部材と、ドローバーの外周に主軸軸線方向
に摺動可能に嵌挿され前記被係合部材を半径方向移動可
能に保持するスリーブと、このスリーブの外周に主軸軸
線方向に摺動可能に嵌挿され前記被係合部材を係合部に
係合する位置に保持する小内径面と前記被係合部材を係
合部に係合しない位置へ逃がす大内径面とを形成したガ
イドと、前記主軸とスリーブ間に介装されスリーブと被
係合部材を介してドローバーを後退方向に付勢する皿バ
ネと、前記主軸とドローバー間に介装されドローバーを
後退方向に付勢するコイルスプリングと、前記スリーブ
を前進方向に押圧して被係合部と係合部との係合を解除
する第１の押動装置と、前記ガイドを前進方向に押圧し
て前記被係合部を係合部に係合しない位置に逃がしてか
ら前記ドローバーを前進方向に押圧する第２の押動装置
とを備えたものである。

＜作 用＞ 本発明は、上記の構成により、コイルスプリングの付勢
力はドローバーに伝達するとともに皿バネの付勢力はス
リーブ、被係合部材及び係合部を介してドローバーに伝
達する。かかる状態で、第１の押動装置によってスリー
ブを押すと、皿バネの付勢力はドローバーと切り離さ
れ、続いて第２の押動装置によってガイドを押すと被係
合部材は半径方向に逃がされ、さらにドローバーを押す
と工具がアンクランプされる。前記ガイド、ドローバー
を押すときに皿バネを圧縮しないため、皿バネのセット
数を少なくでき、主軸高速回転時の主軸の振動を小さく
できる。

＜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は前記主軸頭１に回転自在に
軸承された筒状の主軸である。４は前記主軸２を回転駆
動するビルトインモータであり、主軸頭１側に固設した
ステータ５と主軸２側に固設したロータ６とによって構
成されている。

前記主軸２の軸穴３にはドローバー10が主軸２の軸線方
向に進退移動可能に挿通されている。このドローバー10
の先端には複数個の鋼球11を半径方向に拡縮自在に保持
したホルダ12が設けられている。他の変形例として前記
ホルダ12はプルスタッド９を把持するコレットであって
も良い。

７は主軸２の先端に形成されているテーパ穴であり、こ
のテーパ穴７に工具８がテーパ嵌合され、工具８の後端
に突設したプルスタッド９を前記ホルダ12の鋼球11の半
径方向の縮少状態で掴持し、ドローバー10の後退移動力
により工具８を主軸先端にクランプする。

前記ドローバー10の後退移動力は、主軸２の軸穴３とド
ローバー10の外周との間に軸線方向の前後に縦列配置さ
れた弱い引張旅を付与するコイルスプリング13と、強い
引張力を付与する皿バネ14とによるものである。

前記コイルスプリング13による弱い引張力は常にドロー
バー10に付与されているが、皿バネ14の強い引張力は工
具８のアンクランプ時に皿バネ14の弾機力をドローバー
に対し断絶される。15は皿バネ弾機力断接機構である。
この機構は、主軸２の後端部において、軸穴３とドロー
バー10の外周との間にスリーブ16が進退移動可能に嵌挿
し、その前端は前記皿バネ14の弾機力を受けている。こ
のスリーブ16の後端には半径方向に拡縮する複数個の鋼
球（被係合部材）１９が設けられ、ドローバー10の後端
に前記鋼球19の半径方向の縮少状態で係合する係合段部
（係合部）１８が形成されている。従って、この係合段
部18に前記鋼球19が係合しているときには皿バネ14の弾
機力がスリーブ16を介してドローバー10に後退方向の引
張力として付与され、鋼球19が係合段部18より外れると
ドローバー10に対する前記皿バネ14による引張力は断絶
される。この係合段部18に対する鋼球19の係脱手段は、
前記スリーブ16の後端部外周に円筒状のボールガイド20
を摺動自在に嵌合する。このボールガイド20の後端部内
周には、前記スリーブ16の後端の鋼球19を半径方向に拡
開する大内径面22が形成され、この大内径面22以外の内
径は前記鋼球19を半径方向に縮少する小内径面となって
いる。17は前記スリーブ16並びにボールガイド20を軸線
方向の移動を許容して回り止めするピン、21はスリーブ
16とボールガイド20との間に介装したスプリングであ
り、ボールガイド20を常に後退方向に押動付勢するもの
である。37は後述するスラストローラ36に係脱する係止
部材であり、主軸２の後端に固着されている。

第２図により第１の押動装置23と第２の押動装置の構成
を説明する。第１の押動装置２３はスリーブ16を小スト
ロークで前進移動させ皿バネ14を圧縮するものである。
第２の押動装置50はボールガイド20とドローバー10を前
進方向に押動して工具８をアンクランプするものであ
る。

32は主軸頭１の後方に配置されている支持体である。38
は前記支持体32に主軸２の軸線方向に移動可能に支持し
た装置本体である。30は支持体32に固定された装置本体
38の回り止めを兼ねたガイドボルト、31は装置本体38を
支持体32側へ前進押圧しているスプリングである。装置
本体38の前端には前記主軸２の後端に固着されている係
止部材37の前面に係合するスラストローラ36を備えてい
る。また、装置本体38には主軸２の軸心線と同一線上に
第１の押動装置23を構成する大径の第１シリンダ33と第
２の押動装置50を構成する小径の第２シリンダ24とが前
後縦列して設けられている。34は第１シリンダ33内のピ
ストンであり、35はピストン34と一体の第１ピストンロ
ッドである。25は第２シリンダ24内のピストンであり、
26はピストン25と一体の第２ピストンロッドである。こ
の第２ピストンロッド26は前記第１シリンダ33内のピス
トン34並びに第１ピストンロッド35を縦貫している。

前記第１ピストンロッド35には前記スリーブ16の後端面
に当接して押動する第１押動部材27が設けられ、第２ピ
ストンロッド26には前記ボールガイド20の後端面に当接
して押動する第２押動部材28とドローバー10の後端面に
当接して押動する押動軸29とが設けられている。

上記構成による本発明の動作について説明する。主軸２
の先端の工具８のクランプは前述の通りコイルスプリン
グ13と皿バネ14との両方の弾機力が付与され後退方向に
引張力が作用されているドローバー10の後退軸移動によ
りホルダ12の鋼球11が工具８のプルスタッド９を掴持
し、かつ工具８を引張してテーパ穴７に強固にクランプ
している。このとき押動装置23と皿バネ弾機力断接機構
15との関係は第２図に示すように無関係の位置状態とな
っている。

工具８のアンクランプ動作は次の通りである。先ず、第
３図で示すように、第１の押動装置23である第１シリン
ダ33のピストン34を前進移動する。これにより、第１ピ
ストンロッド35の第１押動部材27がスリーブ16の後端面
に当接してスリーブ16を小さなストロークでもって前進
方向に押動する。このスリーブ16の押動により皿バネ14
を圧縮し、鋼球19を係合段部18より係合解除すると共
に、皿バネ14の反力により装置本体38が後退変位してス
ラストローラ36が係止部材37の前面に係止される。従っ
て、ドローバー10に付与されていた皿バネ14の弾機力
（引張力）は断絶された状態となり、コイルスプリング
13による弱い力の引張力のみとなる。

次いで、第２の押動装置50である第２シリンダ24のピス
トン25が前進移動する。これにより、第４図で示すよう
に第２ピストンロッド26の第２押動部材28がボールガイ
ド20の後端面に当接してボールガイド20をスプリング21
の弾機力に抗して前記スリーブ16と相対前進移動する。
このボールガイド20の前進移動によって、ボールガイド
20の後端部内周の大内径面22が鋼球19と対応位置し、鋼
球19の半径方向の拡開を許容する状態とする。

前記ボールガイド20を押動した後に第２ピストンロッド
26端の押動軸29がドローバー10の後端面に当接し、ドロ
ーバー10をコイルスプリング13の弱い力の引張力に抗し
て大きなストロークでもって前進移動させ、ホルダ12の
鋼球11と工具８のプルスタッド９との係合を解除し、ア
ンクランプとするものである。前記ボールガイド２０と
ドローバー１０を前進移動させるときに、皿バネ１４を
圧縮しないため、皿バネ１４のセット数を少なくでき
る。尚、工具クランプ時は前記の逆の動作順序となる。

第５図は本発明の他の変形例である。このものは、前記
の実施例における鋼球19の代わりにテーパ面39を有する
楔状の駒（被係合部材）４１をスリーブ16に半径方向に
拡，縮可能に設け、ドローバー10の後端の係合段部18に
代えて前記駒41のテーパ面39と楔合するテーパコーン
（係合部）４０を形成したものである。この場合におい
ても前記押動装置23によるアンクランプ順序は第１図の
実施例と同じである。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明によると、第１の押動装置によって
スリーブを押して皿バネとドローバーを切り離し、続い
て第２の押動装置によってガイドを押して被係合部材を
半径方向に逃がしてからドローバーをコイルスプリング
に打ち勝って押すようにした構成であるので、前記ガイ
ドとドローバーを押すときに皿バネを圧縮する必要がな
くなり、皿バネのセット数が少なくなって皿バネの位置
ずれが少なくなり、主軸の高速回転時の主軸の振動が少
なくなる顕著なる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は押動装
置の断面図、第３図及び第４図はアンクランプ時の押動
装置の動作説明図、第５図は本発明の他の変形例を示す
断面図である。 １……主軸頭、２……主軸、３……軸穴、８……工具、
10……ドローバー、12……ホルダ、13……コイルスプリ
ング、14……皿バネ、１５……皿バネ弾機力断接機構、
１６……スリーブ、１８……係合段部（係合部）、１９
……鋼球（被係合部材）、２０……ボールガイド、２３
……第１の押動装置、５０……第２の押動装置、４０…
…テーパコーン（係合部）、４１……駒（被係合部
材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸頭に回転自在に軸承した筒状の主軸の
   軸穴に主軸軸線方向に摺動自在に挿通され前記軸線方向
   の進退移動によって前記主軸の先端に工具をアンクラン
   プ及びクランプするドローバーと、このドローバーの後
   端に半径方向に突出して形成された係合部と、この係合
   部に主軸軸線方向に係合可能な被係合部材と、ドローバ
   ーの外周に主軸軸線方向に摺動可能に嵌挿され前記被係
   合部材を半径方向移動可能に保持するスリーブと、この
   スリーブの外周に主軸軸線方向に摺動可能に嵌挿され前
   記被係合部材を係合部に係合する位置に保持する小内径
   面と前記被係合部材を係合部に係合しない位置へ逃がす
   大内径面とを形成したガイドと、前記主軸とスリーブ間
   に介装されスリーブと被係合部材を介してドローバーを
   後退方向に付勢する皿バネと、前記主軸とドローバー間
   に介装されドローバーを後退方向に付勢するコイルスプ
   リングと、前記スリーブを前進方向に押圧して被係合部
   と係合部との係合を解除する第１の押動装置と、前記ガ
   イドを前進方向に押圧して前記被係合部を係合部に係合
   しない位置に逃がしてから前記ドローバーを前進方向に
   押圧する第２の押動装置とを備えたことを特徴とする主
   軸工具クランプ装置。