JPH06270004A - 主軸工具固定離脱機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、主軸内部の皿バネを無くし、
磁力により工具を固定することによって、軸高速回転時
の振動を少なくして、加工精度の向上をはかり、主軸の
焼付き等を防止する。また流体圧シリンダの回転部・非
回転部の接続部に熱が生じないようにする。 【構成】ドローバー９の後端に固設されたドローバー側
磁気カップリング１５と、これに対向するように流体圧
シリンダ１７のピストンロッド１８の先端に固設された
流体圧シリンダ側磁気カップリング１６とが永久磁石２
０によって吸着力を保持したまま離間した状態を維持し
てドローバー９を後方に引っ張って工具を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸におい
て工具を固定、離脱する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の主軸工具固定離脱機構は、筒状の
主軸の軸孔に主軸軸線方向に移動自在に挿通したドロー
バーの先端に把持部材を設け、このドローバーを多数枚
の皿バネ、又は、流体圧シリンダにより常に工具のクラ
ンプ方向である後退方向に引っ張ることによって工具を
クランプしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような工作機械
の主軸における工具固定離脱機構では、主軸内部に皿バ
ネを収納しており、スムーズに動作させるためには皿バ
ネ外周と主軸内周間、そして皿バネ内周とドローバー外
周間のクリアランスが必要である。従って、皿バネは半
径方向に拘束されず位置決めされないため、主軸の回転
バランスを調整して組付けても工具の装着、離脱を繰り
返すうちに皿バネが半径方向にずれ、主軸の回転バラン
スが崩れる。このため高速回転時に軸の振動が大きくな
り、加工精度が低下し、主軸の焼付き等が発生するとい
う問題点がある。またドローバーと直結の流体圧シリン
ダを使った場合に、流体圧シリンダの回転部・非回転部
の接触部に熱が生じたりする問題点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するためになされたもので、その特徴とする
構成は、主軸ハウジングに回転自在に軸承された主軸
と、この主軸内に形成された軸孔に主軸軸線方向に移動
自在に挿通されたドローバーと、このドローバーの先端
に装着された把持部材と、前記ドローバーを進退させる
進退作動装置とを備え、前記ドローバーの前記主軸軸線
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工作機械において、前記ドロー
バー後端と前記進退作動装置の進退作動棒先端との間
に、進退作動棒に対してドローバーを後方に吸引する磁
石を備えたものである。

【０００５】

【作用】本発明は上記の構成により、工具を主軸に固定
する場合は、主軸に工具が挿着され、進退作動装置がク
ランプ状態まで後退方向に作動し、ドローバーが磁力に
より吸着されながら後退する。その結果、把持部材は工
具を把持しながら引込まれて固締され、工具は主軸に固
定される。その時、進退作動装置によって進退作動棒を
さらに後退させることによって、吸着力を失わない程度
に進退作動棒をドローバーよりごく微少量だけ離し、軸
回転時においても常にドローバーをクランプ方向に引っ
張ることにより工具を固定する。

【０００６】工具を主軸から取り外す場合は、上記逆方
向へ進退作動装置を作動することによってドローバーを
前進させ、工具を主軸から取り外す。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は工具Ｔを固定している状態である。工作機械
の主軸ハウジング１には、この中空孔３の両端部におい
て軸受５，６，７，８によって回転自在に主軸２が軸承
されている。主軸２はドローバー９が挿入される軸孔を
形成し、この軸孔は先端部から順次、工具Ｔのテーパシ
ャンクＳが装着されるテーパ孔１０、それに続いてドロ
ーバー９の把持部材１１を挿入している把持部孔１２、
ドローバー移動孔１３とよりなっている。前記ドローバ
ー９は先端に把持部材１１を把持部孔１２内で固設し、
且つ前記ドローバー移動孔１３にガイドブッシュ１４に
よって案内され摺動自在に挿通しており、前記ドローバ
ー９の後端には、ドローバー側磁気カップリング１５が
固設されている。また、このドローバー側磁気カップリ
ング１５に対向するように主軸ハウジング１に固定され
た流体圧シリンダ１７が設けられ、そのピストンロッド
１８先端には、流体圧シリンダ側磁気カップリング１６
が固設されている。

【０００８】ドローバー９の把持部材１１は、ドローバ
ー９の前進位置では工具ＴのプルスタッドＰに対して解
放状態になり、後退位置では緊締状態となる弾性爪状体
である。 次に図２、図３によって両磁気カップリング
の構造を詳しく説明する。ドローバー側磁気カップリン
グ１５は第１の高透磁率材料部材１９ａとこれに埋め込
まれた環状の非磁性材料部材２１ａから構成されてい
る。この非磁性材料部材２１ａはより磁界を輪状に作り
易くし磁力を高めるためのものである。流体圧シリンダ
側磁気カップリング１６は、第２の高透磁率材料部材１
９ｂと、その円盤上に固着された環状の非磁性材料部材
２１ｂと、この非磁性材料部材２１ｂより高さを微少量
低くした永久磁石２０よりなる。この永久磁石２０は外
側永久磁石２０Ａと非磁性材料部材２１ｂにより磁気的
に分離された内側永久磁石２０Ｂとよりなり、永久磁石
２０Ａ，Ｂは互いに磁極を逆にして固着され、磁界を輪
状に発生させやすくしている。

【０００９】以下、上記の工作機械の主軸における工具
固定離脱機構の作動について説明する。工具Ｔを主軸２
に装着する場合は、流体圧シリンダ１７に図示しない流
体回路からの圧力流体が作動し、ピストン２２そしてピ
ストンロッド１８が前進する。前記永久磁石２０より前
記環状の非磁性材料部材２１ｂの高さをごく微少量高く
しているので、まず、前記環状の非磁性材料部材２１ｂ
は前記環状の非磁性材料部材２１ａに当接する。これに
より永久磁石２０がドローバー側磁気カップリング１５
に直接当接するのを妨げ、永久磁石２０の割れを防止し
ている。その後さらにピストンロッド１８が前進するこ
とにより、第１の高透磁率材料部材１９ａと永久磁石２
０がごく微少量の隙間をもって吸着した状態を維持して
ドローバー９を前進させ、把持部材１１は解放状態とな
る。そこでテーパ孔１０に工具ＴのテーパシャンクＳが
装着され、プルスタッドＰは把持部孔１２内に位置され
る。

【００１０】次に、流体圧シリンダ１７に上記と逆方向
に圧力流体が作動してピストン２２が後退すると、前記
永久磁石２０と前記第１の高透磁率材料部材１９ａとが
ごく微少量の隙間をもって吸着した状態で後退する。そ
の結果、ドローバー９も後退することになるので、把持
部材１１はプルスタッドＰを把持しながらテーパ孔１０
に引込まれて、工具ＴのテーパシャンクＳを固締し、工
具Ｔを主軸２に固定する。その時、流体圧シリンダ１７
をさらに後退させることによって、ドローバー側磁気カ
ップリング１５から流体圧シリンダ側磁気カップリング
１６を両者の磁気吸着力を失わない程度にごく微少量だ
け引き離す。これによって主軸回転は流体圧シリンダ１
７側に伝えられない。

【００１１】工作物の加工に際しては、主軸回転用歯車
４によってモータ（図略）からの回転力を主軸２に伝
え、工具Ｔを回転する。主軸２の回転駆動を停止した
後、工具Ｔを主軸２から取り外す場合は、流体圧シリン
ダ１７に図示しない流体圧回路からの圧力流体が作動
し、ピストン２２そしてピストンロッド１８が前進す
る。その時、前記環状の非磁性材料部材２１ｂは前記環
状の非磁性材料部材２１ａと当接し、前記永久磁石２０
と前記第１の高透磁率材料部材１９ａとがごく微少量の
隙間をもって吸着した状態でドローバー９が前進し、把
持部材１１は解放状態となる。その結果、工具Ｔのテー
パシャンクＳをテーパ孔１０から離脱可能とし、工具Ｔ
は主軸２から取り外し可能となる。 図４、図５，図６
は本発明の他の実施例である。このものは、前記の実施
例における流体圧シリンダ側磁気カップリング１６にお
ける永久磁石２０を図４においては内側永久磁石２０Ｂ
だけ、図５は外側永久磁石２０Ａだけ、図６はドローバ
ー側磁気カップリング１５にも永久磁石２４を取り付け
たものである。

【００１２】図７も本発明の他の変形例であり、永久磁
石２０の代わりに環状にコイル２３を取り付けたもので
ある。このコイル２３に電流を図７のコイル断面下側の
紙面下方向から、コイル断面上側の紙面下方向へ流すこ
とによって磁界を図７矢印のように発生させ吸着力を得
ることが出来る。

【００１３】

【発明の効果】本発明の工作機械主軸における工具固定
離脱機構では、主軸内部に皿バネを収納することなく磁
力によりドローバーをクランプ、アンクランプ方向に移
動させるので、工具の固定、離脱を繰り返しても主軸の
バランスが狂うことがない。その結果、主軸の高速回転
時において振動が少なく、加工精度が向上し、主軸の焼
付き防止の効果がある。

【００１４】また、主軸回転時に流体圧シリンダとドロ
ーバーが連結していないので、流体圧シリンダの回転
部、非回転部の接触部に熱が生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図

【図２】磁気カップリングの断面拡大図

【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図

【図４】他の実施例の磁気カップリングの断面図

【図５】他の実施例の磁気カップリングの断面図

【図６】他の実施例の磁気カップリングの断面図

【図７】他の実施例の磁気カップリングの断面図

【符号の説明】

１ 主軸ハウジング ２ 主軸 ９ ドローバー １１ 把持部 １５ ドローバー側磁気カップリング １６ 流体圧シリンダ側磁気カップリング １７ 流体圧シリンダ １８ ピストンロッド １９ａ 第１の高透磁率材料部材 １９ｂ 第２の高透磁率材料部材 ２０ 永久磁石 ２３ コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ハウジングに回転自在に軸承された
   主軸と、この主軸内に形成された軸孔に主軸軸線方向に
   移動自在に挿通されたドローバーと、このドローバーの
   先端に装着された把持部材と、前記ドローバーを進退さ
   せる進退作動装置とを備え、前記ドローバーの前記主軸
   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工作機械において、前記ド
   ローバー後端と前記進退作動装置の進退作動棒先端との
   間に、進退作動棒に対してドローバーを後方に吸引する
   磁石を備えたことを特徴とする主軸工具固定離脱機構。