JPH075925Y2 - 工作機械の主軸におけるクランプ機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、中空回転軸内に同心に移動自在にスライド軸
が設けられた工作機械の主軸におけるクランプ機構に関
する。

〔従来の技術〕

従来、横中ぐり盤やマシニングセンタでは、例えば、深
くて大径の穴でも長大の工具を使用せずに加工位置にで
きるだけ主軸端を近づけて短い工具で高剛性の切削加工
ができるように、主軸を、工具を把持するスライド軸を
中空回転軸内に同心にして軸方向に移動自在に設けて構
成している。この構造では、軸の剛性を高めるため移動
自在のスライド軸を中空回転軸に対して固定または固定
解除するクランプ機構が必要となる。

第２図はこの種の工作機械の主軸を示す。

図において、101は加工ユニット本体で、その内周面に
設けた軸受け102,103には、中空回転軸104が回転可能に
支持されている。

この中空回転軸104内には、同心にスライド軸105がその
軸方向に移動自在に設けられ、このスライド軸105は工
具106を把持する。

中空回転軸104の内周面104Aとスライド軸105の外周面10
5Aとの間に、中空回転軸104に軸方向に直角に形成した
第1,第２の油路107,108に連通する中空部109が形成され
ている。

この中空部109内に、一対の保持部材110及びこの一対の
保持部材110の間に位置してクランプ部材111が設けられ
ている。保持部材110の外周面は中空回転軸104の内周面
104Aに固着され、その内周面はスライド軸105の外周面1
05Aとは分離している。

クランプ部材111は、スライド軸105の外周面105Aを締め
付ける軟金属製の環状締付部材112と、この環状締付部
材112の外周部に嵌合され環状溝部113Aが外周面に形成
された環状弾性部材113とから構成され、油路107からの
油圧でスライド軸105の外周面105Aの締付けまたはその
解除を行なう。環状弾性部材113の両側面にはシール部
材114が嵌装され、環状弾性部材113の両凸部113B,113B
は中空回転軸104の内周面104Aに嵌合されている。環状
締付部材112の内周面は、スライド軸105がその軸方向に
移動する際には該スライド軸105の外周面105Aとは分離
している。

そして、第１の油路107にはアキュムレータ115が接続
し、第２の油路108にはカプラ116が接続し、このカプラ
116には油供給切換装置117が着脱自在に連結している。

油供給切換装置117の両作動室117A,117Bには配管118を
介して切換弁119が接続している。また、油供給切換装
置117には油圧源120が接続している。

しかして、中空回転軸104の回転を停止した状態で、油
圧源120から油供給切換装置117を介して第２の油路108
に油を供給すると、中空部109に油が供給され、クラン
プ部材111により、第２の油路108からの油圧でスライド
軸105の外周面105Aの締付けが行なわれ、中空回転軸104
とスライド軸105が一体的に結合する。次いで、カプラ1
16と油供給切換装置117とを遮断し、中空回転軸104の回
転を行ない、切削等の加工を行なう。

加工終了後、切換弁119を操作してカプラ116と油供給切
換装置117とを連結するとともに、第２の油路108と油圧
源120とを連結させ、中空部109,第２の油路108内の油を
油供給切換装置117を介して油圧源120に戻すと、クラン
プ部材111によるスライド軸105の外周面105Aの締付けの
解除が行なわれ、スライド軸105を中空回転軸104に対し
て軸方向に移動させることができ、スライド軸105の軸
方向における工具106の位置調整等を行なうことができ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕 ところが、従来における工作機械の主軸におけるクラン
プ機構にあっては、中空回転軸104に対してクランプ部
材111を介してのスライド軸105の外周面105Aの締付け及
び締付けの解除には、定位置停止装置による中空回転軸
104の所定の回動位置への停止動作、カプラ108と油供給
切換装置117との連結・分離動作が必要で、それらの動
作の所要時間が長く、操作も面倒であり、機械の作業能
率を低めるものであった。

また、中空回転軸104の回転中には、スライド軸105の軸
方向への移動・停止ができない欠点があった。

さらに、中空回転軸104にはカプラ116,アキュムレータ1
15が一体に取り付けられているので、中空回転軸104,ス
ライド軸105の回転時、半径方向の不釣合力が発生し、
動的平衡が劣るという問題があった。

本考案は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、中空回転軸が停止中または回転中でも
クランプ部材でスライド軸の締付けまたはその解除を簡
単に行なうことができ、主軸の動的平衡を良くすること
ができる工作機械の主軸におけるクランプ機構を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、本考案は、加工ユニット本
体に中空回転軸を回転可能に設け、この中空回転軸内に
同心にスライド軸をその軸方向に移動自在に設け、中空
回転軸の内周面とスライド軸の外周面との間に、中空回
転軸に形成した油路に連通する中空部を形成し、この中
空部に、油路からの油の加減圧でスライド軸の外周面の
締付けまたはその解除を行なうクランプ部材を内設した
工作機械の主軸において、前記中空回転軸に外設され内
部が油路と連通する油圧ブースタと、前記加工ユニット
本体に設けられ油圧ブースタのピストンを押圧する押圧
手段とを備えたものである。

〔作用〕

本考案においては、油圧ブースタのピストンを押圧手段
で押圧すると、油圧ブースタ内の油が油路を介して中空
部内に供給され、中空部内の油圧が高くなり、クランプ
部材の受ける力が大きくなる。

従って、クランプ部材が変形してスライド軸が強く締め
付けられ、スライド軸がクランプ部材を介して中空回転
軸に対して固定状態に保持される。

また、押圧手段による力を油圧ブースタのピストンから
解除すると、ピストンが移動し、中空部内の油が油路を
介して油圧ブースタ内に戻り、中空部内の油圧が低くな
り、クランプ部材の受ける力が小さくなる。

従って、クランプ部材の変形が元の状態に復帰してスラ
イド軸の締付けが解除され、スライド軸が中空回転軸に
対して移動可能となる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明する。

第１図は本考案の実施例に係る工作機械の主軸を示す。

図において、１は加工ユニット本体で、その前方側の内
周面には軸受け2,2Aが設けられている。加工ユニット本
体１の中央部には幅広の溝からなる環状壁部３がシリン
ダ部として形成され、この環状壁部３内には加工ユニッ
ト本体１に形成した一対の油路4,5が連通している。

加工ユニット本体１の内周面1Aと加工ユニット本体１に
嵌合したリング状のシリンダ蓋3Aの内周面3Bとに短円筒
体のピストン軸６が摺動自在に嵌合して設けられ、その
中央部には環状壁部３を摺動するピストン6Aが一体に形
成されている。

ピストン軸６の一端側（第１図の左端側）の内周面に
は、リング７を介して軸受け８が固設されている。上記
ピストン6Aを有するピストン軸６と、軸受け８とにより
押圧手段が構成されている。ピストン軸６の他端側の端
面にはドグ９が一体に設けられている。

そして、加工ユニット本体１の前方側の軸受け2,2Aと、
加工ユニット本体１の後方側の軸受け（図示せず）とに
より、従来周知の主軸回転駆動機構（図示せず）により
回転される中空回転軸10が回転自在に支持されている。
ピストン軸６の軸受け８の後方の位置には、円筒体11が
中空回転軸10に外設され、この円筒体11は中空回転軸10
の螺子部10Aに締付リング部材11Aを締め付けることによ
り該中空回転軸10に固定されている。

円筒体11には、油圧ブースタ12が設けられ、この油圧ブ
ースタ12は、円筒体11にその周方向に沿って適宜間隔を
あけた位置に形成された複数のシリンダ部13と、該シリ
ンダ部13の内部にその軸方向に移動自在に設けたピスト
ン14と、このピストン14の底面を付勢するバネ材15と、
各ピストン14の頂面に突出して設けられ、先端がピスト
ン軸６の軸受け８の内輪8Aにおける後方側端面に近接し
て配置された軸片14Aとから構成されている。各シリン
ダ部13の空間は、それぞれの底部に開けた油路16Aを介
して円筒体11に径方向に沿って形成した複数の油路16に
それぞれ連通している。そして、各油路16の内端は、円
筒体11の内周面に形成した環状溝16Bに連通している。

前記中空回転軸10内には、同心にスライド軸17がその軸
方向に、適宜移動機構（図示せず）により、移動自在に
設けられ、このスライド軸17はその先端に工具18を把持
するようになっている。また、中空回転軸10には、複数
の油路19（１つのみ図示）が軸方向に沿って形成され、
この油路19の後方側端部19Aは直角に方向を変え、前記
環状溝16Bと接続している。

中空回転軸10の前側の内周面10Bとスライド軸17の外周
面17Aとの間に、中空回転軸10の油路19の分岐部19Dに連
通する中空部20が形成されている。

この中空部20内に、前後に間隔を置いて配置された一対
の保持部材21及びこの一対の保持部材21の間に挟まれて
クランプ部材22が設けられている。各保持部材21の外周
面は中空回転軸10の内周面10Bに固着され、その内周面
はスライド軸17の外周面17Aから微少間隔をあけて離れ
ている。

上記のクランプ部材22は、スライド軸17の外周面17Aを
締め付ける軟質な金属製の環状締付部材23と、この環状
締付部材23の外周に嵌合され環状溝部24Aが外周面に形
成された環状弾性部材24とから構成され、油路19からの
油の加減圧でスライド軸17の外周面17Aの締付けまたは
その解除を行なう。環状弾性部材24の両側面にはシール
部材25,25が嵌装され、環状弾性部材24の両環状凸部24
B,24Bは中空回転軸10の内周面10Bに嵌合されている。環
状締付部材23の内周面には、円周に沿って多数の当たり
面が適宜間隔をおいて形成され、これらの当たり面は、
スライド軸17の軸方向移動時にはスライド軸17の外周面
17Aとは分離している。

なお、図中、26A,26B,26Cはドグ９が当接するリミット
スイッチである。

次に、本実施例の作用を説明する。

例えば、主軸回転駆動機構を動作させて、中空回転軸10
を回転状態に保持し、一方の油路４からシリンダ部３内
に油を供給すると、ピストン軸６の軸受け８が後方（第
１図で右方）に移動し、該軸受け８の内輪8Aの後方側端
面によりピストン14の軸片14Aが押し動かされ、これに
より、油圧ブースタ12のピストン14がバネ材15に抗して
右方に移動し、シリンダ部13内の油が加圧され、油路1
6,16A,19を介して中空部20の内部の油が加圧される。

これにより、中空部20内の油圧が高くなり、クランプ部
材22の受ける力が大きくなり、クランプ部材22が変形し
てスライド軸17が強く締め付けられ、スライド軸17がク
ランプ部材22を介して中空回転軸10に対して固定状態に
保持される。

この状態で、中空回転軸10とともにスライド軸17の回転
を行ない、切削等の加工を行なう。加工終了後、中空回
転軸10の回転中、他方の油路５からシリンダ部３内に油
を供給すると、ピストン軸６に一体の軸受け８が前方
（第１図で左方）に移動し、油圧ブースタ12のピストン
14がバネ材15の付勢力で前方に移動し、シリンダ部13の
内部の油に対する加圧状態が開放されるので、中空部20
内の油が油路19,16,16Aを介して減圧されて元の状態に
戻る。

これにより、中空部20内の油圧が低くなり、クランプ部
材22の受ける力が小さくなり、クランプ部材22の変形が
元の状態に復帰してスライド軸17の締付けが解除され、
スライド軸17が中空回転軸10に対して軸方向に移動可能
となる。

図示しない移動機構により、スライド軸17を軸方向へ所
要量移動させ、スライド軸17の軸方向における工具18の
移動位置を変更調整する。

また、ピストン軸６の移動に伴なうドグ９の移動により
リミットスイッチ26Aの接点が閉じると、クランプ部材2
2によるスライド軸17の締付けの解除状態が確認され、
リミットスイッチ26Bの接点が閉じると、クランプ部材2
2によるスライド軸17の締付け状態が確認される。ピス
トン軸６がストローク端まで移動し、リミットスイッチ
26Cの接点が閉じると、例えばシール部材25の損傷等で
油が漏れて発生する油路16,19内の油不足の状態が検出
される。

以上の如き構成によれば、中空回転軸10に油圧ブースタ
12が設けられ、該油圧ブースタ12を、押圧手段の軸受け
８を介して操作するようになっているので、中空回転軸
10が停止中は勿論のこと回転中であっても、その回転に
何ら影響を受けることなく油圧ブースタ12から中空部20
に通じている油の加減圧を行なってクランプ部材22の操
作を行ない、スライド軸17の中空回転軸10に対する固定
またはその解除を簡単に行なうことができる。従って、
従来のように上時固定とその解除動作毎に中空回転軸10
をいちいち停止させる必要がなく、その動作時間を短縮
することができる。

また、従来例のように中空回転軸10の外部から油路19に
油の供給・排出を行なう必要がないので、中空回転軸10
の回転停止位置がどこであっても、クランプ部材22の操
作を行なうことができ、余分な中空回転軸10の定位置停
止機構を付加する必要が無い。

さらに、従来例のように、中空回転軸10にアキュムレー
タやカプラが一体に取り付けられていないので、中空回
転軸10,スライド軸17の回転時、半径方向の不釣合力の
発生が低減され、動的平衡を向上させることができる。

なお、本実施例においては、油圧ブースタ12のピストン
14は、押圧手段の軸受け８から押圧力を受けるようにな
っているが、押圧手段としてはかかる態様に限定される
ことなく、例えば、中空回転軸10に、ピストン14の突出
部14Aに当接する摺動リングを軸方向に移動自在に装着
し、ピストン軸６に上記摺動リングを押動させる摺接リ
ングを固定した構造としても良く、要は、ピストン軸６
とピストン14の突出部14Aとの間にあって、それらの間
の主軸回りの相対回転を許容しながら突出部14Aをその
軸方向に押圧移動できる構造のものであれば良い。

さらに、本実施例においては、ピストン軸６の移動に伴
なうドグ９の移動でリミットスイッチ26A,26Bの接点の
開閉動作が行なわれ、クランプ部材22を介してのスライ
ド軸17の締付けまたは締付けの解除状態が確認され、ま
た、リミットスイッチ26Cの接点の開閉動作で油路16,19
内の油不足の状態が検出されているが、上記のリミット
スイッチ26A,26B,26Cに代えてピストン軸６の端面位置
を直接検出して作動する無接点スイッチを用いることも
できる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、中空回転軸に油圧
ブースタが設けられ、これを操作する押圧手段が加工ユ
ニット本体に設けられているので、中空回転軸が停止中
または回転中でも、油圧ブースタから中空部の油に加減
圧を行なってクランプ部材の操作を行ない、スライド軸
の中空回転軸に対する固定またはその解除を簡単に行な
い、その動作時間を短縮することができる。

また、従来例のように中空回転軸の外部からクランプ部
材への油路の油の給排を行なう必要がないので、中空回
転軸の回転停止位置がどこであっても、クランプ部材の
操作を確実に行なうことができる。

さらに、従来例のように、中空回転軸にアキュムレータ
やカプラが一体に取り付けられていないので、中空回転
軸，スライド軸の回転時、半径方向の不釣合力の発生が
低減され、動的平衡を向上させることができる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る工作機械の主軸の断面図
である。 第２図は従来における工作機械の主軸の断面図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 １……加工ユニット本体 ８……軸受け 10……中空回転軸 10B……内周面 17……スライド軸 17A……外周面 16,19……油路 20……油路 22……クランプ部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加工ユニット本体（１）に中空回転軸（1
   0）を回転可能に設け、この中空回転軸（10）内に同心
   にスライド軸（17）をその軸方向に移動自在に設け、中
   空回転軸（10）の内周面とスライド軸（17）の外周面と
   の間に、中空回転軸（10）に形成した油路（16）に連通
   する中空部（20）を形成し、この中空部（20）に、油路
   （16）からの油の加減圧でスライド軸（17）の外周面の
   締付けまたはその解除を行なうクランプ部材（22）を内
   設した工作機械の主軸において、前記中空回転軸（10）
   に外設され内部が油路（16）と連通する油圧ブースタ
   （12）と、前記加工ユニット本体（１）に設けられ油圧
   ブースタ（12）のピストン（14）を押圧する押圧手段
   （6,8）とを備えたことを特徴とする工作機械の主軸に
   おけるクランプ機構。