JPH071210Y2 - 工作機械の主軸構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は工作機械の主軸構造、特に、主軸内のプルロ
ッドの移動で工具をクランプ、アンクランプするように
してあり、しかも、主軸はその後端部が同一軸線上の駆
動モータに接続されているものに関する。

従来の技術 従来、前記のような主軸構造は例えば特開昭62−130145
号公報や実公昭62−32745号公報に開示されている。こ
れらの従来装置においては、主軸ヘッドに回動自在に支
持した中空主軸の後端部が同軸の駆動モータに連結され
ている。主軸の後端部には軸方向の長孔が形成され、こ
の長孔を貫通して押圧ピンが主軸の中空孔内でプルロッ
ドの後端面を押圧可能になっている。

そして、前者によれば、前記押圧ピンは、主軸の外周に
配設されたシリンダの中空ピストンに固着され、中空ピ
ストンの移動と一体に移動するようになっている。この
シリンダは主軸と同一軸芯に配設され、かつ、シリンダ
本体が主軸ヘッドに固着されている。

また、後者によれば、押圧ピンが主軸に前後移動自在に
嵌合されたカラー（シフト部材）に固着され、そのシフ
ト部材の前方位置で主軸にストッパー（受け部材）が設
けられ、カラー移動用のシリンダが主軸の側方に配設さ
れている。このシリンダはシリンダ本体の一端部とピス
トンロッドの他端部が主軸ヘッドに固着されているホル
ダーに摺動自在に支承され、このシリンダと主軸の間に
おいて一対のレバーの中間部が揺動自在に枢着されてい
る。一対のレバーの一端部はシリンダ本体とピストンロ
ッドに設けた溝に夫々係合され、他端部は受け部材とシ
フト部材に夫々係合するように構成されている。

考案が解決しようとする課題 前記従来装置にあっては、主軸を直接同一軸線上の駆動
モータの出力軸に連結しているので、ギヤやベルト等の
中間伝動装置を省略でき、このような中間伝動装置によ
る騒音、振動を少なくできる利点がある。

ところが、前者にあっては、シリンダが主軸を取り囲む
と共に主軸ヘッドに広い面積に亘って固着されているの
で、シリンダの圧油による熱が主軸ヘッドに直ちに伝わ
って主軸に伝導し易く、しかも熱がシリンダ内にこも
り、その熱の影響で主軸が軸方向に伸びて孔深さの加工
精度を低下させる問題があった。

また後者にあっても、シリンダのシリンダ本体とピスト
ンロッドが主軸ヘッドに固着されているホルダーに摺動
自在に支承されているので、シリンダの油圧による熱が
ホルダーを介して主軸ヘッドに伝わって主軸に伝導し易
く、その熱の影響で主軸が軸方向に伸びて孔深さの加工
精度を低下させる問題があった。しかも後者にあって
は、シリンダと主軸の間で一対のレバーの中間部を主軸
ヘッドに枢着し、これらの一対のレバーによってシリン
ダ本体とピストンロッドの動きをシフト部材に伝えるよ
うにしているので、シリンダに大きな作動圧を必要とし
てシリンダが大型になって装置全体の嵩ばりが大きくな
る問題があった。

この考案は、このような問題を解決することを課題とす
る。

課題を解決するための手段 この考案は、上記課題を解決するために、主軸ヘッドに
主軸を回動自在に支持し、この主軸の後端部を駆動モー
タの出力軸に連結し、主軸内に工具ホルダ把持用のプル
ロッドを挿通し、主軸の後部にシフト部材を前後移動自
在に嵌装し、そのシフト部材に主軸の長孔に貫通させた
プルロッド押圧用の押圧部材を取付けて成る工作機械の
主軸構造において、主軸に受け部材を固着し、その受け
部材より前方側には自体の一端部が主軸ヘッドに揺動自
在に枢着されかつ自体の中間部が受け部材に当接可能な
揺動レバーを、上記シフト部材の後方側には自体の一端
部が主軸ヘッドに揺動自在に枢着されかつ自体の中間部
がシフト部材に当接可能な揺動レバーを、夫々主軸と交
差するように対向して配設し、それらの一対の揺動レバ
ーの一方の他端部には主軸とほぼ平行に配置した油圧シ
リンダのシリンダ本体を、他方の他端部にはその油圧シ
リンダのピストンロッドを夫々回動自在にピン連結し、
油圧シリンダを一対の揺動レバーによって空間に支持し
て成ることを特徴とする。

作用 前記構成によれば、油圧シリンダを作動させて一対の揺
動レバーの他端部を引寄せると、一対の揺動レバーが一
端部を支点にして互いに近接する方向へ揺動し、一方の
揺動レバーの中間部が主軸の受け部材に当接すると共に
他方の揺動レバーの中間部がシフト部材に当接してシフ
ト部材を軸方向前方へ移動させ、これにより押圧部材が
プルロッドを前方に移動させて主軸先端の工具ホルダを
アンクランプする。また一対の揺動レバーの他端部を引
離すと、一対の揺動レバーが一端部を支点にして互いに
離反する方向へ揺動してシフト部材の前方移動を解除
し、これによりプルロッドが後方へ戻されて主軸先端の
工具ホルダをクランプする。

また、一対の揺動レバーの他端部に油圧シリンダのシリ
ンダ本体とピストンロッドを夫々回動自在にピン連結
し、油圧シリンダを一対の揺動レバーによって空間に宙
吊りに近い状態で支持しているので、油圧シリンダの油
圧の熱が主軸に伝わりにくくなり、熱による主軸の伸び
が極めて小さくなる。

また一端部を主軸ヘッドに枢着した一対の揺動レバーの
中間部を受け部材とシフト部材に夫々当接させ、それら
の一対の揺動レバーの他端部を油圧シリンダにピン連結
しているので、油圧シリンダと主軸の間隔を大きくする
ことなく油圧シリンダの作動圧を大きく拡大してシフト
部材に伝えることができる。

実施例 第１図において、主軸ヘッド１に主軸２が軸受３によっ
て回動自在に支持されている。主軸２は中空孔４を有
し、この中空孔４内に工具ホルダ把持用のプルロッド５
が軸方向移動自在に挿通され、皿ばね６によって後方へ
付勢されている。プルロッド５の先端には、工具ホルダ
７の後部のプルスタッド８と係合する公知のチャック装
置９が装着されている。主軸２の前端には工具ホルダ７
嵌合用のテーパ孔10が形成されている。主軸２の後部に
は中空孔４と連通する軸方向の長孔11が削設されてい
る。主軸２の後端部は、主軸ヘッド１と一体的なボック
ス12に固着された駆動モータ13の出力軸14にキー連結さ
れている。この出力軸14は主軸２と同一軸線上に位置し
ている。

主軸２には、前記長孔11より前方において、受け部材15
が一体的に螺合されている。この受け部材15はフランジ
状の受部15aを備えている。また、受部15aより小径の螺
合部外周には、ネジ込み用の引掛部15bを設けてある。
また、この受け部材15より後方位置には、丁度前記長孔
11を形成した主軸２部分にシフト部材16が軸方向に移動
自在に嵌装され、このシフト部材16に前記長孔11を主軸
２の直径方向に貫通している押圧部材17の両端が一体に
連結されている。シフト部材16は前記受け部材15の受部
15aと対向してフランジ状の押部16aを備えている。前記
押圧部材17は主軸２の中空孔４内部分が前記プルロッド
５の後端面5aを押圧可能な押圧面17aとなっている。

次に、主軸ヘッド１の後端面1aには、前記主軸２の片側
（第１図において下側位置）に、基部18aから後方に向
かって支持材18bが突出している支持部材18の基部18aが
固着されている。この支持材18bには、前記受け部材15
の受部15aの前方側と、シフト部材16の押部16aの後方側
に主軸２と交差するように位置する一対の揺動レバー1
9,20の一端部19a,20aが、ピン21により揺動自在に枢着
され、夫々軸方向に遠近揺動するようになっている。前
方側の揺動レバー19の他端部は、第２図のように主軸２
に対して支持部材18の反対側において、油圧シリンダ22
のシリンダ本体23の両側面に、またピン24により回動自
在にピン連結してある。この油圧シリンダ22のシリンダ
本体23に内装したピストン25と一体のピストンロッド26
は、先端に連結バー27がナット28により固着されてい
る。第３図に示すようにこの連結バー27は左右が連結ピ
ン29となっており、この連結ピン29が左右１組の揺動レ
バー20に回動自在に連結されている。一対の揺動レバー
19,20は油圧シリンダ22の作動によりその中間部が受部1
5aと押部16aに当接するように形成されている。こうし
て、油圧シリンダ22は４本２組の揺動レバー19、20間に
ピン連結され、主軸ヘッド１に対し、空間に殆ど宙に浮
いたような状態に支持されるため、油圧の熱が主軸２に
伝わりにくい。

シリンダ本体23の主軸ヘッド１側には、ピストンロッド
26の突出時に油圧シリンダ22の自重によって主軸ヘッド
１の後端面1aと当接可能な当接部31が突設されている。
そして、ピストンロッド26が突出端にあるこの状態で
は、シリンダ本体23が後端面1aに当接し、揺動レバー1
9、20は、第１図のように受部15a、押部16aから夫々前
方及び後方に離れるようにしてある。また、ピストンロ
ッド26が縮む方向に移動すると、押部16aに揺動レバー2
0が当接し、次に受部15aに揺動レバー19が圧接すると、
押部16aを揺動レバー20が押圧してシフト部材16を第１
図の２点鎖線の位置まで前方に移動させ、押圧部材17が
プルロッド５を前方へ押して、工具ホルダ７のプルスタ
ッド８をアンクランプ状態にするようにしてある。

このような構成で、主軸２に装着してある工具ホルダ７
を交換する場合について説明する。ピストンロッド26を
第１図の突出端にある状態から引き込むように圧油をシ
リンダ本体23に供給し、ピストン25を左方へ移動させ
る。これにより揺動レバー20が押部16aに当接した後シ
リンダ本体23は相対的に右行し、その結果シリンダ本体
23にピン連結した揺動レバー19の中間部が受け部材15の
受部15aに当接し、ほぼ同時に揺動レバー20の中間部が
シフト部材16の押部16aと当接する。更に、圧油を加え
ると、揺動レバー19は受部15aに当接したまま停止する
一方、揺動レバー20は左行して、押圧部材17がプルロッ
ド５の後端面5aを押圧し、皿ばね６のばね力に抗してプ
ルロッド５を前方へ移動させる。

上記の場合、揺動レバー19,20の一端部を枢着し、他端
部を油圧シリンダ22にピン連結し、揺動レバー19,20の
中間部を受部15aと押部16aに当接させるので、実施例で
は油圧シリンダの力をてこの原理で２倍以上に増大して
プルロッド５に伝達できる。従って、油圧シリンダ22を
小型にできると共に油圧シリンダ22の組付スペースを小
さくできる。また一対の揺動レバー19,20の間に油圧シ
リンダ22を宙吊り状態に支持しているので、油圧シリン
ダ22を一対の揺動レバー19,20の間の余裕空間に配置で
き、装置全体をコンパクトにできる。上記プルロッド５
の移動により、チャック装置９によるプルスタッド８の
引き込みを解除し、工具ホルダ７をアンクランプする。
この状態で工具ホルダ７を新しいものと交換する。この
ように皿ばね６を圧縮すると、その圧縮力が主軸２に対
し前方にかかるが、その反力を揺動レバー19が受け部材
15を介して主軸２に対して後方に加えているため、軸受
３に何ら力がかからない。

次に、新しい工具ホルダ７が主軸２に挿入されると、油
圧シリンダ22にピストンロッド26が突出する方向に圧油
を供給する。すると、皿ばね６のばね力により、プルロ
ッド５が後方へ移動し、チャック装置９がプルスタッド
８を引き込み、工具ホルダ７が主軸２先端にクランプさ
れる。ピストンロッド26が突出されると、揺動レバー20
が押部16aによって第１図の右方へ揺動された後揺動レ
バー19がシリンダ22の自重によって左方へ揺動されてシ
リンダ本体23が主軸ヘッド１の後端面1aに軽く当接し、
その結果受部15a、押部16aとこれに対向する揺動レバー
19、20間には軸方向隙間が生じる。この状態で主軸２が
駆動モータ13により回転される。

また上記油圧シリンダ22の作動によってシリンダ本体23
やピストンロッド26の温度が高くなるが、油圧シリンダ
22が一対の揺動レバー19、20によって空間に宙吊り状態
に支持されているので、油圧シリンダ22の熱が主軸ヘッ
ド１及び主軸２に伝導しにくく、その結果熱による主軸
２の伸びを少なくできて加工精度の低下を少なくでき
る。

尚、揺動レバー19、20はこの実施例では左右一対のもの
を２組用いて説明したが、例えば、先端が２叉で基部を
１つにした、フォーク形状のものであってもよい。

考案の効果 以上のように本考案にあっては、プルロッド作動用の油
圧シリンダを主軸から離れた空間に一対の揺動レバーに
よって殆ど宙吊り状態に支持したので、油圧シリンダの
油圧作動による熱が主軸に伝わりにくくでき、油圧シリ
ンダの熱による主軸の伸びを少なくでき、熱による加工
精度の低下を小さくできて精密な孔加工ができる。また
一対の揺動レバーの一端部を主軸の一方側で主軸ヘッド
に枢着し、それらの揺動レバーの他端部を主軸の他方側
で油圧シリンダに連結し、これらの揺動レバーの中間部
を受け部材とシフト部材に当接させるようにしたので、
油圧シリンダと主軸の間隔を大きくすることなく油圧シ
リンダの作動圧を拡大してシフト部材に伝達でき、その
結果油圧シリンダを小型にできると共に油圧シリンダの
組付スペースを小さくでき、全体として装置の小型化を
図ることができる。また油圧シリンダを一対の揺動レバ
ーによって宙吊り状態に支持するようにしたので、油圧
シリンダを一対の揺動レバーの間の余裕空間を利用して
配置でき、装置をコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る主軸構造断面図、第２図は第１
図のII−II断面図、第３図は第１図のIII−III断面図で
ある。 １……主軸ヘッド、２……主軸、５……プルロッド、5a
……プルロッド後端面、７……工具ホルダ、11……長
孔、13……駆動モータ、15……受け部材 16……シフト部材、17……押圧部材、19、20……揺動レ
バー、22……油圧シリンダ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸ヘッドに主軸を回動自在に支持し、こ
   の主軸の後端部を駆動モータの出力軸に連結し、主軸内
   に工具ホルダ把持用のプルロッドを挿通し、主軸の後部
   にシフト部材を前後移動自在に嵌装し、そのシフト部材
   に主軸の長孔に貫通させたプルロッド押圧用の押圧部材
   を取付けて成る工作機械の主軸構造において、主軸に受
   け部材を固着し、その受け部材より前方側には自体の一
   端部が主軸ヘッドに揺動自在に枢着されかつ自体の中間
   部が受け部材に当接可能な揺動レバーを、上記シフト部
   材の後方側には自体の一端部が主軸ヘッドに揺動自在に
   枢着されかつ自体の中間部がシフト部材に当接可能な揺
   動レバーを、夫々主軸と交差するように対向して配設
   し、それらの一対の揺動レバーの一方の他端部には主軸
   とほぼ平行に配置した油圧シリンダのシリンダ本体を、
   他方の他端部にはその油圧シリンダのピストンロッドを
   夫々回動自在にピン連結し、油圧シリンダを一対の揺動
   レバーによって空間に支持して成ることを特徴とする工
   作機械の主軸構造。