JPH08281504A - 工具クランプのかけ外し機構 - Google Patents
工具クランプのかけ外し機構Info
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- JPH08281504A JPH08281504A JP7113984A JP11398495A JPH08281504A JP H08281504 A JPH08281504 A JP H08281504A JP 7113984 A JP7113984 A JP 7113984A JP 11398495 A JP11398495 A JP 11398495A JP H08281504 A JPH08281504 A JP H08281504A
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- JP
- Japan
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- sleeve
- tool
- drawbar
- disc spring
- rear end
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
- B23B31/302—Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
- B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/94—Tool-support
- Y10T408/95—Tool-support with tool-retaining means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
- Y10T409/309408—Cutter spindle or spindle support with cutter holder
- Y10T409/309464—Cutter spindle or spindle support with cutter holder and draw bar
Abstract
(57)【要約】
【目的】 切削加工に耐え得る強力な皿ばねによる工具
クランプをそれより弱い推力の流体圧駆動手段で可能と
し、更に皿ばねの圧縮量を小さくして回転バランスの崩
れを少なくする工具クランプのかけ外し機構の提供。 【構成】 工具を引き上げる第１ドローバ７と同心に設
けられた第２ドローバ１４との間に、第２ドローバの外
周溝１４ａの傾斜面１４ｂと、第１スリーブ１２のボー
ル１３挿入穴１２ａの傾斜面１２ｄと、駒２１後端の傾
斜面２１ｄの各傾斜面と複数のボール１３とからなる増
力機構を設け、第２ドローバの後退でボール１３を外周
溝１４ａから大径部外周にせり上げて皿ばね１８を圧縮
し皿ばねの力が第１サドルに作用するようにして工具を
主軸２にクランプする。また第２ドローバの前進でボー
ル１３を外周溝内に落とし込んで皿ばねと第１ドローバ
の縁を切りクランプを解除する。
クランプをそれより弱い推力の流体圧駆動手段で可能と
し、更に皿ばねの圧縮量を小さくして回転バランスの崩
れを少なくする工具クランプのかけ外し機構の提供。 【構成】 工具を引き上げる第１ドローバ７と同心に設
けられた第２ドローバ１４との間に、第２ドローバの外
周溝１４ａの傾斜面１４ｂと、第１スリーブ１２のボー
ル１３挿入穴１２ａの傾斜面１２ｄと、駒２１後端の傾
斜面２１ｄの各傾斜面と複数のボール１３とからなる増
力機構を設け、第２ドローバの後退でボール１３を外周
溝１４ａから大径部外周にせり上げて皿ばね１８を圧縮
し皿ばねの力が第１サドルに作用するようにして工具を
主軸２にクランプする。また第２ドローバの前進でボー
ル１３を外周溝内に落とし込んで皿ばねと第１ドローバ
の縁を切りクランプを解除する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主軸先端に装着した工具
のクランプのかけ外し機構に関するものである。
のクランプのかけ外し機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マシニングセンタ等自動工具交換
機能を有する工作機械は、主軸に自動着脱される工具を
切削力に耐え得る強い力で強固に固定するため皿ばねが
用いられている。この皿ばねは１０００〜３０００ｋｇ
ｆの作用力を発生させる必要があり、工具着脱時の撓み
量２０〜３０ｍｍを確保するため多数の皿ばねが直列に
配置されている。
機能を有する工作機械は、主軸に自動着脱される工具を
切削力に耐え得る強い力で強固に固定するため皿ばねが
用いられている。この皿ばねは１０００〜３０００ｋｇ
ｆの作用力を発生させる必要があり、工具着脱時の撓み
量２０〜３０ｍｍを確保するため多数の皿ばねが直列に
配置されている。
【０００３】このように大きな作用力を有する皿ばねを
大きく撓ませるためには大推力のシリンダピストン部材
が必要となり主軸頭が大型となるとともに、圧縮に時間
がかかるので、自動工具交換時間が長くなるという問題
を有していた。また多数の皿ばねを主軸中心穴内に配設
すると、皿ばねの外径と主軸中心穴とは圧縮時の径の変
化を考慮して比較的大きな隙間が設けられているので、
回転中のアンバランスの原因となり、主軸の高速回転に
支障が生ずるという問題を有していた。
大きく撓ませるためには大推力のシリンダピストン部材
が必要となり主軸頭が大型となるとともに、圧縮に時間
がかかるので、自動工具交換時間が長くなるという問題
を有していた。また多数の皿ばねを主軸中心穴内に配設
すると、皿ばねの外径と主軸中心穴とは圧縮時の径の変
化を考慮して比較的大きな隙間が設けられているので、
回転中のアンバランスの原因となり、主軸の高速回転に
支障が生ずるという問題を有していた。
【０００４】このような問題を解決するための対策とし
て次に記載する各種の提案がなされている。 （１）図４に示すように主軸１０１内に切削力に耐え得
る強い力の複数の皿ばね１０２と、工具の自重を支える
だけの比較的弱い力のコイルばね１０３とを有してい
て、切削加工が終わって工具交換指令が出ると、先ず大
径のシリンダピストン部材１０４により皿ばね１０２を
圧縮しておき、実際の工具交換時には小径のシリンダピ
ストン部材１０５によりコイルばね１０３を圧縮して工
具交換を行うことにより工具交換時間の短縮を図ったも
のである。
て次に記載する各種の提案がなされている。 （１）図４に示すように主軸１０１内に切削力に耐え得
る強い力の複数の皿ばね１０２と、工具の自重を支える
だけの比較的弱い力のコイルばね１０３とを有してい
て、切削加工が終わって工具交換指令が出ると、先ず大
径のシリンダピストン部材１０４により皿ばね１０２を
圧縮しておき、実際の工具交換時には小径のシリンダピ
ストン部材１０５によりコイルばね１０３を圧縮して工
具交換を行うことにより工具交換時間の短縮を図ったも
のである。
【０００５】（２）また、倍力機構を用いて皿ばねの力
を工具引込軸に伝える公知の先行技術に実開平２−１０
４９０６号がある。このものは図５に示すように皿ばね
１０７の力をテーパスリーブ１０８とボール１０９とを
介して工具引込軸１１０に伝えるようにしたもので、工
具引上げ力より弱い皿ばね１０７を用いることが可能
で、シリンダピストン部材の小型化と工具交換時間の短
縮を図ったものである。尚、同様に倍力機構を用いた先
行技術に特開昭５７−２１２０５号，特開平４−４１１
０８号，実開平３−４０４９５号もある。
を工具引込軸に伝える公知の先行技術に実開平２−１０
４９０６号がある。このものは図５に示すように皿ばね
１０７の力をテーパスリーブ１０８とボール１０９とを
介して工具引込軸１１０に伝えるようにしたもので、工
具引上げ力より弱い皿ばね１０７を用いることが可能
で、シリンダピストン部材の小型化と工具交換時間の短
縮を図ったものである。尚、同様に倍力機構を用いた先
行技術に特開昭５７−２１２０５号，特開平４−４１１
０８号，実開平３−４０４９５号もある。
【０００６】（３）工具交換時に工具引上げ軸と皿ばね
との縁を切るようにした公知の先行技術に、特開平１−
１９３１０６号がある。このものは、図６に示すように
第１ロッド１１１の後端に皿ばねナット１１２が固定さ
れ、対向する皿ばね押さえ１１４との間に皿ばね１１３
が介装されている。第１ロッド１１１後方の第２ロッド
１１５の前進でロックリング１１７をコイルばね１１６
の力に抗して前進させるとロックボール１１８が内側に
移動してばね押さえ１１４の軸方向移動が可能となり、
反対にロックボール１１８が外側に移動するとばね押さ
え１１４の軸方向移動が拘束されるようになっている。
従ってクランプ状態よりアンクランプ状態する場合には
シリンダピストン部材１１９により第２ロッド１１５を
前進させ、ロックボール１１８を内側に移動して第１ロ
ッド１１１と共に皿ばねの移動を可能とし、工具抜き差
し動作を行うものである。
との縁を切るようにした公知の先行技術に、特開平１−
１９３１０６号がある。このものは、図６に示すように
第１ロッド１１１の後端に皿ばねナット１１２が固定さ
れ、対向する皿ばね押さえ１１４との間に皿ばね１１３
が介装されている。第１ロッド１１１後方の第２ロッド
１１５の前進でロックリング１１７をコイルばね１１６
の力に抗して前進させるとロックボール１１８が内側に
移動してばね押さえ１１４の軸方向移動が可能となり、
反対にロックボール１１８が外側に移動するとばね押さ
え１１４の軸方向移動が拘束されるようになっている。
従ってクランプ状態よりアンクランプ状態する場合には
シリンダピストン部材１１９により第２ロッド１１５を
前進させ、ロックボール１１８を内側に移動して第１ロ
ッド１１１と共に皿ばねの移動を可能とし、工具抜き差
し動作を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた
（１）の先行技術は、皿ばね１０２を圧縮するために、
大推力のシリンダピストン部材を必要とし、更にコイル
ばね用のシリンダピストン部材をも必要とするため大型
化が避けられないという問題を有している。
（１）の先行技術は、皿ばね１０２を圧縮するために、
大推力のシリンダピストン部材を必要とし、更にコイル
ばね用のシリンダピストン部材をも必要とするため大型
化が避けられないという問題を有している。
【０００８】（２）の先行技術は、シリンダピストン部
材の推力は小さくすることができるがストロークを長く
する必要があるので小型化には寄与しない。また、皿ば
ね１０７の撓み量が小さくなるわけではないので、多数
の皿ばねを積層させねばならず、主軸回転時のアンバラ
ンスの原因は避けられないという問題を有している。
材の推力は小さくすることができるがストロークを長く
する必要があるので小型化には寄与しない。また、皿ば
ね１０７の撓み量が小さくなるわけではないので、多数
の皿ばねを積層させねばならず、主軸回転時のアンバラ
ンスの原因は避けられないという問題を有している。
【０００９】（３）の先行技術は、皿ばね１１３の撓み
量を小さくすることができるので、主軸回転時のアンバ
ランスの原因は回避することができるが、直接皿ばねを
押すためシリンダピストン部材の大型化が避けられず、
また第１ロッド１１１と皿ばね１１３との縁が切れた瞬
間に工具が落下する恐れがあるという問題を有してい
る。
量を小さくすることができるので、主軸回転時のアンバ
ランスの原因は回避することができるが、直接皿ばねを
押すためシリンダピストン部材の大型化が避けられず、
また第１ロッド１１１と皿ばね１１３との縁が切れた瞬
間に工具が落下する恐れがあるという問題を有してい
る。
【００１０】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、シリンダピストン部材の小型化が可能で機械をコン
パクト化することができ、皿ばねの撓み量を小さくする
ことで個数を少なくして主軸の高速回転を可能とし、工
具落下の危険のない主軸工具のクランプのかけ外し機構
を提供しようとするものである。
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、シリンダピストン部材の小型化が可能で機械をコン
パクト化することができ、皿ばねの撓み量を小さくする
ことで個数を少なくして主軸の高速回転を可能とし、工
具落下の危険のない主軸工具のクランプのかけ外し機構
を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における工具クランプのかけ外し機構は、主軸
先端に装着した工具のクランプのかけ外し機構におい
て、前記主軸内に軸方向移動可能に挿通され先端に工具
保持用コレットを有する第１ドローバと、該第１ドロー
バを引込勝手に付勢する第１ばねと、前記第１ドローバ
後端に同心に固着され後端部が主軸後端より突出する第
１スリーブと、該第１スリーブの後端寄り位置に外周よ
り軸心に向かって穿設された複数の貫通穴内にそれぞれ
径方向に移動可能に介装された転動体と、前記第１スリ
ーブの中心穴に軸方向移動可能に挿通され前記転動体が
落ち込むための外周溝を有する第２ドローバと、該第２
ドローバを軸方向移動する流体圧駆動部材と、前記第１
スリーブの外周に軸方向に相対移動可能に嵌合され後端
に前記転動体と当接する第１傾斜面を有する第２スリー
ブ部材と、該第２スリーブ部材を主軸後方に付勢する前
記第１ばねより強い第２ばねとからなり、工具クランプ
の解除時に第２ドローバの前進で転動体が外周溝内に落
ち込んで第１スリーブと第２スリーブの軸方向相対移動
を可能とし工具クランプ時に第２ドローバの後退で把持
工具により第１ドローバ及び第１スリーブの後退が停止
されると転動体が外周溝より外方に押し出されて第２ば
ねを圧縮する構成としたものである。
に本発明における工具クランプのかけ外し機構は、主軸
先端に装着した工具のクランプのかけ外し機構におい
て、前記主軸内に軸方向移動可能に挿通され先端に工具
保持用コレットを有する第１ドローバと、該第１ドロー
バを引込勝手に付勢する第１ばねと、前記第１ドローバ
後端に同心に固着され後端部が主軸後端より突出する第
１スリーブと、該第１スリーブの後端寄り位置に外周よ
り軸心に向かって穿設された複数の貫通穴内にそれぞれ
径方向に移動可能に介装された転動体と、前記第１スリ
ーブの中心穴に軸方向移動可能に挿通され前記転動体が
落ち込むための外周溝を有する第２ドローバと、該第２
ドローバを軸方向移動する流体圧駆動部材と、前記第１
スリーブの外周に軸方向に相対移動可能に嵌合され後端
に前記転動体と当接する第１傾斜面を有する第２スリー
ブ部材と、該第２スリーブ部材を主軸後方に付勢する前
記第１ばねより強い第２ばねとからなり、工具クランプ
の解除時に第２ドローバの前進で転動体が外周溝内に落
ち込んで第１スリーブと第２スリーブの軸方向相対移動
を可能とし工具クランプ時に第２ドローバの後退で把持
工具により第１ドローバ及び第１スリーブの後退が停止
されると転動体が外周溝より外方に押し出されて第２ば
ねを圧縮する構成としたものである。
【００１２】また、第２ドローバの外周溝の主軸側に転
動体を押し出す際に楔作用となる第２傾斜面を付加し、
該第２傾斜面と第２スリーブ部材の第１傾斜面と第１ス
リーブの貫通穴の対応側面と前記転動体とからなる増力
機構を設けたものである。
動体を押し出す際に楔作用となる第２傾斜面を付加し、
該第２傾斜面と第２スリーブ部材の第１傾斜面と第１ス
リーブの貫通穴の対応側面と前記転動体とからなる増力
機構を設けたものである。
【００１３】
【作用】工具のアンクランプ動作は、流体圧駆動部材に
より第２ドローバが前進し、今まで第２ばね力が第１ド
ローバに作用するように外方に押し上げられていた転動
体が、第２ドローバ外周溝の傾斜面に沿って最深部に滑
り落ち、この瞬間に第２ばねと第１ドローバとの縁が切
れて工具クランプが解除される。
より第２ドローバが前進し、今まで第２ばね力が第１ド
ローバに作用するように外方に押し上げられていた転動
体が、第２ドローバ外周溝の傾斜面に沿って最深部に滑
り落ち、この瞬間に第２ばねと第１ドローバとの縁が切
れて工具クランプが解除される。
【００１４】また、工具のクランプ動作は、流体圧駆動
機構により第２ドローバが後退すると、第１ばねの力で
第１ドローバがともに後退しコレットで工具を把持して
後退が停止する。第２ドローバが引続き後退すると転動
体が外周溝の最深部から脱して傾斜面を登り始める。こ
のとき第１スリーブの穴の後側面と第２スリーブ後端の
傾斜面とのなす角（θ）と第２ドローバの外周溝の傾斜
面とからなる増力機構の楔作用により第２ばねを撓ませ
工具をクランプする。
機構により第２ドローバが後退すると、第１ばねの力で
第１ドローバがともに後退しコレットで工具を把持して
後退が停止する。第２ドローバが引続き後退すると転動
体が外周溝の最深部から脱して傾斜面を登り始める。こ
のとき第１スリーブの穴の後側面と第２スリーブ後端の
傾斜面とのなす角（θ）と第２ドローバの外周溝の傾斜
面とからなる増力機構の楔作用により第２ばねを撓ませ
工具をクランプする。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例について図面にもとづい
て説明する。図１はマシニングセンタ等工作機械の主軸
頭の主軸周辺部の前半分を示す断面図で、図２はその後
半分を示す断面図、図３は図２の要部拡大図で主として
クランプかけ外し機構を表す図である。主軸頭本体１に
複数の軸受により回転可能に軸承される主軸２は、貫通
する中心穴２ａを有し、先端部はテーパ穴２ｂに形成さ
れている。主軸２の中央部にはビルトインモータのロー
タ３が嵌着されており、主軸２の後方に油圧又は空圧等
流体圧用のシリンダ４が同心に取着されている。
て説明する。図１はマシニングセンタ等工作機械の主軸
頭の主軸周辺部の前半分を示す断面図で、図２はその後
半分を示す断面図、図３は図２の要部拡大図で主として
クランプかけ外し機構を表す図である。主軸頭本体１に
複数の軸受により回転可能に軸承される主軸２は、貫通
する中心穴２ａを有し、先端部はテーパ穴２ｂに形成さ
れている。主軸２の中央部にはビルトインモータのロー
タ３が嵌着されており、主軸２の後方に油圧又は空圧等
流体圧用のシリンダ４が同心に取着されている。
【００１６】主軸２の中心穴２ａには第１ドローバ７が
軸方向移動可能に嵌挿されている。第１ドローバ７は中
心穴２ａ内に介装されるコイルばね８により常時引込勝
手（図で右側）に付勢されており、先端にたたき棒９が
同心に固着されている。たたき棒９の先端に工具Ｔのプ
ルスタッドＴａを把持する公知のコレット１１が取着さ
れている。図２及び図３の拡大図に示すように第１ドロ
ーバ７の後端に第１スリーブ１２が同心に螺着されてお
り、第１スリーブ１２の後端部は主軸２の後端面より突
出している。この突出部のほぼ中央に外周より軸心に向
かう貫通穴１２ａが円周上等角度位置に穿設されてい
て、貫通穴１２ａの後側面は本実施例ではボール１３の
当接する傾斜面１２ｄに形成されているが軸と直角な面
でもよい。そしてそれぞれの貫通穴１２ａ内にボール１
３又はローラが半径方向に移動可能に介装されている。
軸方向移動可能に嵌挿されている。第１ドローバ７は中
心穴２ａ内に介装されるコイルばね８により常時引込勝
手（図で右側）に付勢されており、先端にたたき棒９が
同心に固着されている。たたき棒９の先端に工具Ｔのプ
ルスタッドＴａを把持する公知のコレット１１が取着さ
れている。図２及び図３の拡大図に示すように第１ドロ
ーバ７の後端に第１スリーブ１２が同心に螺着されてお
り、第１スリーブ１２の後端部は主軸２の後端面より突
出している。この突出部のほぼ中央に外周より軸心に向
かう貫通穴１２ａが円周上等角度位置に穿設されてい
て、貫通穴１２ａの後側面は本実施例ではボール１３の
当接する傾斜面１２ｄに形成されているが軸と直角な面
でもよい。そしてそれぞれの貫通穴１２ａ内にボール１
３又はローラが半径方向に移動可能に介装されている。
【００１７】第１スリーブ１２の中心穴１２ｂ及び１２
ｃに第２ドローバ１４の先端部が軸方向のみ移動可能に
嵌挿されており、第２ドローバ１４の後端部はシリンダ
４の中空のピストン１５に同心に固着の中空のピストン
ロッド１６に複数の軸受を介して回転のみ可能に支持さ
れていて、第２ドローバ１４はシリンダ４に供給される
油圧又は空圧等圧力流体の切り換えで軸方向移動され
る。
ｃに第２ドローバ１４の先端部が軸方向のみ移動可能に
嵌挿されており、第２ドローバ１４の後端部はシリンダ
４の中空のピストン１５に同心に固着の中空のピストン
ロッド１６に複数の軸受を介して回転のみ可能に支持さ
れていて、第２ドローバ１４はシリンダ４に供給される
油圧又は空圧等圧力流体の切り換えで軸方向移動され
る。
【００１８】第２ドローバ１４の第１スリーブ１２の中
心穴１２ｂに嵌挿されている大径部にはボール１３を落
とし込むための外周溝１４ａが刻設されている。外周溝
１４ａは第２ドローバ１４が後退端より前進を開始する
とすぐにボール１３が落ち込み始めるような位置関係に
設定されていて、主軸側（図で左側）に第２ドローバ１
４後退時に楔作用でボール１３を押し上げるなだらかな
傾斜面（テーパ面）１４ｂが形成されている。
心穴１２ｂに嵌挿されている大径部にはボール１３を落
とし込むための外周溝１４ａが刻設されている。外周溝
１４ａは第２ドローバ１４が後退端より前進を開始する
とすぐにボール１３が落ち込み始めるような位置関係に
設定されていて、主軸側（図で左側）に第２ドローバ１
４後退時に楔作用でボール１３を押し上げるなだらかな
傾斜面（テーパ面）１４ｂが形成されている。
【００１９】第１スリーブ１２の外周に第２スリーブ１
７が軸方向に相対移動可能に嵌合されており、第２スリ
ーブ１７の外周が主軸２の中心穴２ａの後端部にも軸方
向移動可能に嵌挿されていて、第２スリーブ１７は主軸
２の中心穴２ａに介装されるコイルばね８より強い複数
個の皿ばね１８により常時後方（図で右側）に付勢され
ている。更に主軸２の後端部外周に固着の円筒１９の内
周溝部１９ａに第２スリーブ１７後端と当接する第２ス
リーブ部材のリング状の駒２１が軸方向移動可能に嵌挿
されていて、内周溝部１９ａの両壁により軸方向移動量
が規制されている。尚、第２スリーブ１７と駒２１は一
体としても支障はない。
７が軸方向に相対移動可能に嵌合されており、第２スリ
ーブ１７の外周が主軸２の中心穴２ａの後端部にも軸方
向移動可能に嵌挿されていて、第２スリーブ１７は主軸
２の中心穴２ａに介装されるコイルばね８より強い複数
個の皿ばね１８により常時後方（図で右側）に付勢され
ている。更に主軸２の後端部外周に固着の円筒１９の内
周溝部１９ａに第２スリーブ１７後端と当接する第２ス
リーブ部材のリング状の駒２１が軸方向移動可能に嵌挿
されていて、内周溝部１９ａの両壁により軸方向移動量
が規制されている。尚、第２スリーブ１７と駒２１は一
体としても支障はない。
【００２０】更に、駒２１は後端面がボール１３の当接
する傾斜面２１ａに形成されていて、第２スリーブ１７
を介して皿ばね１８の力で常時後方（図で右側）に付勢
されている。この駒２１後端の傾斜面２１ａと第１スリ
ーブ１２の貫通穴１２ａ後側の傾斜面１２ｄとのなす角
θは軸心より離れるに従って狭くなるように形成されて
いて、第２ドローバ１４が後退端位置にあるとき、外周
溝１４ａに押し上げられて大径部に乗り上げたボール１
３が傾斜面２１ａ，１２ｄ間に割り込んで駒２１及び第
２スリーブ１７からなる第２スリーブ部材が皿ばね１８
の力に抗して軸方向前側に移動する。
する傾斜面２１ａに形成されていて、第２スリーブ１７
を介して皿ばね１８の力で常時後方（図で右側）に付勢
されている。この駒２１後端の傾斜面２１ａと第１スリ
ーブ１２の貫通穴１２ａ後側の傾斜面１２ｄとのなす角
θは軸心より離れるに従って狭くなるように形成されて
いて、第２ドローバ１４が後退端位置にあるとき、外周
溝１４ａに押し上げられて大径部に乗り上げたボール１
３が傾斜面２１ａ，１２ｄ間に割り込んで駒２１及び第
２スリーブ１７からなる第２スリーブ部材が皿ばね１８
の力に抗して軸方向前側に移動する。
【００２１】これにより駒２１の後端面２１ｂが円筒１
９の溝１９ａの後壁１９ｂより離れて１ｍｍ程度の隙間
δができ、この状態で皿ばね１８の力が第１ドローバ７
に作用して、工具Ｔを主軸テーパ穴２ｂに切削力に耐え
得る強力な力でクランプする。また第２ドローバ１４が
後退端より前進を開始するとボール１３が外周溝１４ａ
内に落ち込んで複数のボール１３のなす外径寸法が駒２
１の穴２１ｃの内径寸法より小さくなって駒２１の軸方
向移動が自由となり、皿ばね１８の力で駒２１が後方に
移動して隙間δが零となる。この状態で皿ばね１８と第
１スリーブ１２との縁が切れ、皿ばね１８による工具Ｔ
のクランプが解除となり、皿ばね１８より弱いコイルば
ね８により引続き工具Ｔが主軸穴に引込まれた状態を維
持するようになっている。
９の溝１９ａの後壁１９ｂより離れて１ｍｍ程度の隙間
δができ、この状態で皿ばね１８の力が第１ドローバ７
に作用して、工具Ｔを主軸テーパ穴２ｂに切削力に耐え
得る強力な力でクランプする。また第２ドローバ１４が
後退端より前進を開始するとボール１３が外周溝１４ａ
内に落ち込んで複数のボール１３のなす外径寸法が駒２
１の穴２１ｃの内径寸法より小さくなって駒２１の軸方
向移動が自由となり、皿ばね１８の力で駒２１が後方に
移動して隙間δが零となる。この状態で皿ばね１８と第
１スリーブ１２との縁が切れ、皿ばね１８による工具Ｔ
のクランプが解除となり、皿ばね１８より弱いコイルば
ね８により引続き工具Ｔが主軸穴に引込まれた状態を維
持するようになっている。
【００２２】続いて本実施例の作用を説明する。最初に
主軸工具Ｔの皿ばね１８によるクランプを解除する動作
は、シリンダ４の反主軸側の室に圧力流体が供給され、
ピストン１５，第２ドローバ１４が前進を開始し、後退
端位置を離れた直後にボール１３が外周溝１４ａのなだ
らかな傾斜面１４ｂに沿って最深部に滑り落ち、複数の
ボール１３のなす外径寸法が駒２１の内径寸法より小さ
くなる。これにより駒２１が皿ばね１８の力で軸方向右
側に移動して円筒１９の溝１９ａの後壁１９ｂに当接し
て隙間δが零となり、この瞬間に皿ばね１８と第１スリ
ーブ１２及び第１ドローバ７との縁が切れて、皿ばね１
８による工具Ｔのクランプが解除される。そして工具Ｔ
は工具重量を支えるだけの比較的弱い力のコイルばね８
により主軸テーパ穴２ａへの装着状態を維持する。
主軸工具Ｔの皿ばね１８によるクランプを解除する動作
は、シリンダ４の反主軸側の室に圧力流体が供給され、
ピストン１５，第２ドローバ１４が前進を開始し、後退
端位置を離れた直後にボール１３が外周溝１４ａのなだ
らかな傾斜面１４ｂに沿って最深部に滑り落ち、複数の
ボール１３のなす外径寸法が駒２１の内径寸法より小さ
くなる。これにより駒２１が皿ばね１８の力で軸方向右
側に移動して円筒１９の溝１９ａの後壁１９ｂに当接し
て隙間δが零となり、この瞬間に皿ばね１８と第１スリ
ーブ１２及び第１ドローバ７との縁が切れて、皿ばね１
８による工具Ｔのクランプが解除される。そして工具Ｔ
は工具重量を支えるだけの比較的弱い力のコイルばね８
により主軸テーパ穴２ａへの装着状態を維持する。
【００２３】引続き第２ドローバ１４が前進すると、第
２ドローバ１４に固着のカラー２２が第１スリーブ１２
の後端面に当接して、第１スリーブ１２及び第１ドロー
バ７を前進させる。この第１ドローバ７の前進でコレッ
ト１１が開いてプルスタッドＴａを解放し、たたき棒９
の先端でプルスタッドＴａの頭を叩いて工具Ｔが主軸２
のテーパ穴２ａから抜ける。
２ドローバ１４に固着のカラー２２が第１スリーブ１２
の後端面に当接して、第１スリーブ１２及び第１ドロー
バ７を前進させる。この第１ドローバ７の前進でコレッ
ト１１が開いてプルスタッドＴａを解放し、たたき棒９
の先端でプルスタッドＴａの頭を叩いて工具Ｔが主軸２
のテーパ穴２ａから抜ける。
【００２４】次に工具Ｔの皿ばね１８によるクランプ動
作は、主軸２のテーパ穴２ａに工具Ｔが挿入された状態
でシリンダ４の主軸側の室に圧力流体が供給され、ピス
トン１５，第２ドローバ１４が後退すると、コイルばね
８の力で第１ドローバ７及びたたき棒９が後退し、コレ
ット１１がプルスタッドＴａの頸部を把持する。把持工
具により第１ドローバ７及び第１スリーブ１２が停止
し、引続き第２ドローバ１４が後退してカラー２２が第
１スリーブ１２から離れると、ボール１３が外周溝１４
ａの最深部から脱して傾斜面１４ｂを登り始める。
作は、主軸２のテーパ穴２ａに工具Ｔが挿入された状態
でシリンダ４の主軸側の室に圧力流体が供給され、ピス
トン１５，第２ドローバ１４が後退すると、コイルばね
８の力で第１ドローバ７及びたたき棒９が後退し、コレ
ット１１がプルスタッドＴａの頸部を把持する。把持工
具により第１ドローバ７及び第１スリーブ１２が停止
し、引続き第２ドローバ１４が後退してカラー２２が第
１スリーブ１２から離れると、ボール１３が外周溝１４
ａの最深部から脱して傾斜面１４ｂを登り始める。
【００２５】このとき第１スリーブ１２の貫通穴１２ａ
の傾斜面１２ｄと駒２１後端の傾斜面１２ｄのなす傾斜
角θと傾斜面１４ｂからなる増力機構によりシリンダ４
の推力を増力させ、駒２１及び第２スリーブ１７を軸方
向前側に移動して皿ばね１８を圧縮する。そして第２ド
ローバ１４が後退端に達するとボール１３が第２ドロー
バの大径部外周に当接して登りつめた状態を維持し、駒
２１が内周溝１９ａの後壁１９ｂから離れて隙間δがで
き、皿ばね１８が第１ドローバに作用して工具Ｔを主軸
テーパ穴２ａに切削力に耐え得る強い力でクランプす
る。
の傾斜面１２ｄと駒２１後端の傾斜面１２ｄのなす傾斜
角θと傾斜面１４ｂからなる増力機構によりシリンダ４
の推力を増力させ、駒２１及び第２スリーブ１７を軸方
向前側に移動して皿ばね１８を圧縮する。そして第２ド
ローバ１４が後退端に達するとボール１３が第２ドロー
バの大径部外周に当接して登りつめた状態を維持し、駒
２１が内周溝１９ａの後壁１９ｂから離れて隙間δがで
き、皿ばね１８が第１ドローバに作用して工具Ｔを主軸
テーパ穴２ａに切削力に耐え得る強い力でクランプす
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明の工具クランプのかけ外し機構は
上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を
奏する。工具を引上げ軸を第１ドローバと第２ドローバ
とに分割し、第２ドローバの後退端付近での軸方向移動
で増力機構により転動体を移動してクランプのかけ外し
を行うようにしたので、例えば１０００ｋｇｆ以上の工
具クランプ力を半数以下の弱い推力の流体圧駆動部材に
より得ることができるようになる。また第２ばねの圧縮
工程は瞬時に終わるので流体圧駆動部材の小型化即ち機
械の小型化が可能となるとともに高速自動工具交換装置
との組み合わせで自動工具交換時間の短縮が可能とな
る。
上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を
奏する。工具を引上げ軸を第１ドローバと第２ドローバ
とに分割し、第２ドローバの後退端付近での軸方向移動
で増力機構により転動体を移動してクランプのかけ外し
を行うようにしたので、例えば１０００ｋｇｆ以上の工
具クランプ力を半数以下の弱い推力の流体圧駆動部材に
より得ることができるようになる。また第２ばねの圧縮
工程は瞬時に終わるので流体圧駆動部材の小型化即ち機
械の小型化が可能となるとともに高速自動工具交換装置
との組み合わせで自動工具交換時間の短縮が可能とな
る。
【００２７】更に、第２ばねの圧縮量を小さくして、例
えば皿ばねの積層数を少なくすることができるようにし
たので、回転時のアンバランスの原因が少なくなり、主
軸回転が円滑となって、加工精度が向上するとともに主
軸の高速回転が可能となる。
えば皿ばねの積層数を少なくすることができるようにし
たので、回転時のアンバランスの原因が少なくなり、主
軸回転が円滑となって、加工精度が向上するとともに主
軸の高速回転が可能となる。
【図１】本発明の実施例のマシニングセンタの主軸周辺
部の前半分を示す断面図である。
部の前半分を示す断面図である。
【図２】同じく実施例のマシニングセンタの主軸周辺部
の後半分を示す断面図である。
の後半分を示す断面図である。
【図３】図２の要部拡大図で主として工具クランプ機構
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来の技術の二個のシリンダピストン部材によ
り皿ばねを圧縮したのちコイルばねを圧縮する方式の工
具のクランプ装置の部分断面図である。
り皿ばねを圧縮したのちコイルばねを圧縮する方式の工
具のクランプ装置の部分断面図である。
【図５】従来の技術の倍力機構を用いて皿ばねの力を工
具引込み軸に伝える方式の自動工具保持装置の断面図で
ある。
具引込み軸に伝える方式の自動工具保持装置の断面図で
ある。
【図６】従来の技術の工具交換時に工具引上げ軸と皿ば
ねとの縁を切る方式の工具クランプ装置の断面図であ
る。
ねとの縁を切る方式の工具クランプ装置の断面図であ
る。
１ 主軸頭本体 ２ 主軸 ２ａ 主軸テーパ穴 ４ シリンダ ７ 第１ドローバ ８ コイルばね（第１ばね） ９ たたき棒 １１ コレット １２ 第１スリーブ １２ａ 貫通穴 １２ｄ 傾斜面 １３ ボール（転動体） １４ 第２ドローバ １４ａ 外周溝 １４ｂ 傾斜面 １５ ピストン １６ ピストンロッド １７ 第２スリーブ １８ 皿ばね（第２ばね） １９ 円筒 ２１ 駒 ２１ａ 傾斜面
Claims (2)
- 【請求項１】 主軸先端に装着した工具のクランプのか
け外し機構において、前記主軸内に軸方向移動可能に挿
通され先端に工具保持用コレットを有する第１ドローバ
と、該第１ドローバを引込勝手に付勢する第１ばねと、
前記第１ドローバ後端に同心に固着され後端部が主軸後
端より突出する第１スリーブと、該第１スリーブの後端
寄り位置に外周より軸心に向かって穿設された複数の貫
通穴内にそれぞれ径方向に移動可能に介装された転動体
と、前記第１スリーブの中心穴に軸方向移動可能に挿通
され前記転動体が落ち込むための外周溝を有する第２ド
ローバと、該第２ドローバを軸方向移動する流体圧駆動
部材と、前記第１スリーブの外周に軸方向に相対移動可
能に嵌合され後端に前記転動体と当接する第１傾斜面を
有する第２スリーブ部材と、該第２スリーブ部材を主軸
後方に付勢する前記第１ばねより強い第２ばねとからな
り、工具クランプの解除時に第２ドローバの前進で転動
体が外周溝内に落ち込んで第１スリーブと第２スリーブ
の軸方向相対移動を可能とし工具クランプ時に第２ドロ
ーバの後退で把持工具により第１ドローバ及び第１スリ
ーブの後退が停止されると転動体が外周溝より外方に押
し出されて第２ばねを圧縮する構成としたことを特徴と
する工具クランプのかけ外し機構。 - 【請求項２】 第２ドローバの外周溝の主軸側に転動体
を押し出す際に楔作用となる第２傾斜面を付加し、該第
２傾斜面と第２スリーブ部材の第１傾斜面と第１スリー
ブの貫通穴の対応側面と前記転動体とからなる増力機構
を設けたことを特徴とする請求項１記載の工具クランプ
のかけ外し機構。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113984A JPH08281504A (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | 工具クランプのかけ外し機構 |
| US08/627,073 US5662442A (en) | 1995-04-14 | 1996-04-03 | Tool clamping mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113984A JPH08281504A (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | 工具クランプのかけ外し機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281504A true JPH08281504A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14626151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113984A Pending JPH08281504A (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | 工具クランプのかけ外し機構 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5662442A (ja) |
| JP (1) | JPH08281504A (ja) |
Cited By (6)
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| CN109227192A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-01-18 | 亚意达(南京)石材机械有限公司 | 一种快速换刀机构 |
| CN109973758A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 核动力运行研究所 | 一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置 |
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| JP2022148049A (ja) * | 2021-03-24 | 2022-10-06 | 株式会社Mck | 主軸装置及び主軸装置を搭載した工作機械 |
| WO2023286418A1 (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Dmg森精機株式会社 | 工具クランプ装置 |
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| JP5734354B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2015-06-17 | ファナック株式会社 | 工具クランプ装置 |
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-
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- 1996-04-03 US US08/627,073 patent/US5662442A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5662442A (en) | 1997-09-02 |
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