JPH1034410A - Main spindle device - Google Patents

Main spindle device

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JPH1034410A
JPH1034410A JP18789496A JP18789496A JPH1034410A JP H1034410 A JPH1034410 A JP H1034410A JP 18789496 A JP18789496 A JP 18789496A JP 18789496 A JP18789496 A JP 18789496A JP H1034410 A JPH1034410 A JP H1034410A
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JP
Japan
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tool
spindle
holder
cone
clamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP18789496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kubota
実 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Seiki KK filed Critical Seiko Seiki KK
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Publication of JPH1034410A publication Critical patent/JPH1034410A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a high speed rotation and super high speed rotation and also strengthen the clamp force of a tool by reducing the imbalance amount at the spindle rotation time in a main spindle device providing a tool clump/ unclamp mechanism for ATC. SOLUTION: A cylindrical part 22a is installed on the tip part of a spindle 22 and a release rod 41 is inserted and stored along the diametral direction of the spindle 22 therein and engaged screwingly to the outer periphery of the release rod 41 and a cone 42 for holder tightening/releasing telescoped along the axial direction of the release rod 41 is arranged and by connecting the cone 42 for holder tightening/releasing with a tool clamp shaft 44 through a change mechanism, a clamp/unclamp mechanism is installed on the tip part of the spindle 22 and the imbalance amount at the rotation time of the spindle 22 is reduced and also the strong clamp force of the tool 30 is ensured by the operation of a tightening wedge force by the cone 42 for holder tightening/ releasing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、マシニングセン
タ等の主軸装置に関するもので、特に、主軸回転時のア
ンバランス量が少なく、かつ、ツールの保持力を強化す
ることにより高速回転,超高速回転を可能にした主軸装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle device such as a machining center. The present invention relates to an enabled spindle device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、マシニングセンタ等に設置され
る主軸装置としては、図5に示すように、ケーシング1
内に軸受2を介してスピンドル3が回転可能に支持され
ており、このスピンドル3の先端部分にツール4が装着
され、スピンドル3を高速回転操作して、図示しないワ
ークの切削加工を行なっている。
2. Description of the Related Art For example, as a spindle device installed in a machining center or the like, as shown in FIG.
A spindle 3 is rotatably supported via a bearing 2 therein. A tool 4 is mounted on a tip portion of the spindle 3, and the spindle 3 is rotated at a high speed to cut a workpiece (not shown). .

【0003】そして、ツール4をクランプ,アンクラン
プするクランプ/アンクランプ機構としては、筒状のス
ピンドル3内部に、皿バネ5並びにエジェクタロッド6
が内装されており、図5に示すツール4のクランプ状態
においては、皿バネ5のバネ力により図5中矢印方向に
エジェクタロッド6を引き込むことにより、エジェクタ
ロッド6先端部分のドローバ部7がツール4のホルダ部
4aをクランプ状態で矢印方向に引き込むため、皿バネ
5のバネ力によりツール4はクランプされる。
A clamping / unclamping mechanism for clamping and unclamping the tool 4 includes a disc spring 5 and an ejector rod 6 inside a cylindrical spindle 3.
In the clamped state of the tool 4 shown in FIG. 5, the ejector rod 6 is pulled in the direction of the arrow in FIG. The tool 4 is clamped by the spring force of the disc spring 5 in order to pull the holder portion 4a of 4 in the direction of the arrow in a clamped state.

【0004】そして、ATC機構による工具交換時に
は、エジェクタロッド6の後端部分をシリンダ等の押圧
手段により皿バネ5のバネ力に抗してエジェクタロッド
6を図中矢印の反対方向に押し込むことにより、エジェ
クタロッド6のドローバ部7が外方に拡開して、ツール
4のホルダ部4aのクランプ状態が解除されアンクラン
プ状態となり、ツール4を抜き取り、図示はしないが、
空のツールポットに収容した後、新たなツールをスピン
ドル3の先端部に装着する。
When the tool is changed by the ATC mechanism, the ejector rod 6 is pushed in the direction opposite to the arrow shown in the figure by pressing the rear end portion of the ejector rod 6 against the spring force of the disc spring 5 by a pressing means such as a cylinder. Then, the drawbar portion 7 of the ejector rod 6 expands outward, the clamped state of the holder portion 4a of the tool 4 is released and becomes the unclamped state, and the tool 4 is pulled out.
After being stored in the empty tool pot, a new tool is mounted on the tip of the spindle 3.

【0005】そして、新たなツール4を装着すれば、ツ
ール4のホルダ部4aをエジェクタロッド6のドローバ
部7が径方向に収縮してツール4の確実な保持を行な
う。
When a new tool 4 is mounted, the drawer 7 of the ejector rod 6 shrinks the holder 4a of the tool 4 in the radial direction, thereby securely holding the tool 4.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の主
軸装置のクランプ/アンクランプ機構においては、スピ
ンドル3内部に皿バネ5を内蔵させ、皿バネ5のバネ力
に抗してエジェクタロッド6により押圧してチャックを
開き、ツール4の着脱を行なっているのが実情であり、
スピンドル3は全長に亘りスリーブ状であり、その内部
に皿バネ5,エジェクタロッド6等が内装されるため、
スピンドル3の回転時、アンバランスとなり、スピンド
ル3に振動,発熱が生じやすく、例えば、100,00
0rpm以上の高速回転は不可能であった。
As described above, in the conventional clamp / unclamp mechanism of the spindle device, the disc spring 5 is built in the spindle 3 and the ejector rod 6 is opposed to the spring force of the disc spring 5. The actual situation is that the chuck is opened by pressing the tool and the tool 4 is attached and detached.
The spindle 3 has a sleeve shape over its entire length, and a disc spring 5, an ejector rod 6, and the like are internally provided inside the sleeve.
When the spindle 3 rotates, the spindle 3 becomes unbalanced, and the spindle 3 is likely to generate vibration and heat.
High-speed rotation of 0 rpm or more was impossible.

【0007】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、スピンドル先端部にクランプ/アンクラン
プ機構を設け、スピンドル回転時のアンバランス量が少
なく、かつツールの保持力を強化して高速回転,超高速
回転を可能にした主軸装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a clamp / unclamp mechanism at the tip of a spindle to reduce the amount of unbalance during rotation of the spindle and to enhance the holding force of the tool. An object of the present invention is to provide a spindle device capable of high-speed rotation and ultra-high-speed rotation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ケーシング内に軸受を介してスピンドル
を回転自在に支持するとともに、このスピンドルの先端
部にクランプ/アンクランプ機構を設置してなる主軸装
置において、前記主軸の先端(工具側)側方に設置され
たクランプ/アンクランプ装置と、このクランプ/アン
クランプ装置により、工具をクランプ/アンクランプす
る機構を内蔵したスピンドルを有することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a spindle rotatably supported in a casing via a bearing, and a clamp / unclamp mechanism installed at the tip of the spindle. A spindle device having a clamp / unclamping device installed on the side of the tip (tool side) of the spindle and a spindle having a mechanism for clamping / unclamping a tool by the clamp / unclamping device. It is characterized by the following.

【0009】ここで、主軸装置は、マシニングセンタ他
フレキシブルトランスファマシン等の高速加工ユニッ
ト、超高速加工ユニット等に適用される。
The spindle device is applied to a high-speed machining unit such as a machining center and a flexible transfer machine, an ultra-high-speed machining unit, and the like.

【0010】そして、主軸装置は、ケーシング内に上下
の軸受を介して回転可能に支持されており、高周波モー
タにより50,000rpm以上の高速回転が可能な構
成になっている。
The main spindle device is rotatably supported in the casing via upper and lower bearings, and is configured to be able to rotate at a high speed of 50,000 rpm or more by a high frequency motor.

【0011】次に、本発明に係るクランプ/アンクラン
プ機構は、従来のようにスピンドルの全長に亘り皿バネ
及びエジェクタロッドが内装されることがなく、スピン
ドルの先端部分のみに設置される。
Next, the clamp / unclamp mechanism according to the present invention is installed only at the tip end of the spindle, without having a coned disc spring and an ejector rod installed over the entire length of the spindle as in the prior art.

【0012】すなわち、前記スピンドルの先端部分は、
筒状部に形成されているとともに、上記クランプ/アン
クランプ機構は、スピンドルの筒状部内にスピンドルの
径方向に沿って収容される解除ロッドと、解除ロッドの
外周にネジ係合し、解除ロッドの回動に伴ない解除ロッ
ドの軸方向に伸縮するホルダ締付/解除用コーンと、こ
のホルダ締付/解除用コーンの伸縮動作をスピンドルの
軸方向の動きに変換する変換機構と、前記軸方向の動き
により、ツールをクランプ/アンクランプするツールク
ランプ軸とを備えたことを特徴とする。
That is, the tip of the spindle is
The clamp / unclamp mechanism, which is formed in a cylindrical portion, is provided in the cylindrical portion of the spindle along a radial direction of the spindle. A holder tightening / releasing cone that expands and contracts in the axial direction of the release rod with the rotation of the shaft, a conversion mechanism that converts the expansion / contraction operation of the holder tightening / release cone into an axial movement of the spindle, and the shaft A tool clamp shaft for clamping / unclamping the tool by the movement in the direction.

【0013】上記解除ロッドの駆動手段としては、解除
ロッドの軸線と一致する箇所に、解除ロッドに対して進
退可能にネジドライバが配設されており、このネジドラ
イバはツール交換時のみ連結用シリンダにより解除ロッ
ド側に前進して連結され、トルクモータによりネジドラ
イバを正方向回転、あるいは逆方向回転操作する。
As a means for driving the release rod, a screw driver is provided at a position coinciding with the axis of the release rod so as to be able to advance and retreat with respect to the release rod. And the screw driver is forwardly connected to the release rod side, and the screw driver is operated to rotate in the forward direction or the reverse direction by the torque motor.

【0014】次に、解除ロッド外周にネジ係合するホル
ダ締付/解除用コーンは、解除ロッドの中央を境として
ネジ方向が逆であるため、解除ロッドの正方向回転によ
りホルダ締付/解除用コーンは解除ロッドの軸方向に沿
って収縮し、反対に解除ロッドを逆方向回転操作すれ
ば、ホルダ締付/解除用コーンは解除ロッドの軸方向に
沿って伸長する。
Next, since the direction of the screw of the holder tightening / releasing cone which is screw-engaged with the outer periphery of the releasing rod is opposite to the center of the releasing rod, the holder is tightened / released by the forward rotation of the releasing rod. The cone for contraction contracts in the axial direction of the release rod. Conversely, when the release rod is rotated in the reverse direction, the cone for tightening / releasing the holder extends in the axial direction of the release rod.

【0015】すなわち、ホルダ締付/解除用コーンの両
端に設けたテーパ面とスピンドルの貫通孔の内周に設け
た傾斜面との関係で、ツールのクランプ時には、ホルダ
締付/解除用コーンが外方に伸長して、ホルダ締付/解
除用コーンのテーパ面がスピンドルの傾斜面上を摺接し
て、ホルダ締付/解除用コーンが上昇するに伴ない、コ
ーンに連結したプレートとともにツールクランプ軸が上
昇することにより、ツールクランプ軸の先端のドローバ
によりツールのホルダ部をクランプする。
That is, the relationship between the tapered surfaces provided at both ends of the holder tightening / release cone and the inclined surface provided at the inner periphery of the through hole of the spindle indicates that when the tool is clamped, the holder tightening / release cone can be used. Extending outward, the taper surface of the holder tightening / releasing cone slides on the inclined surface of the spindle, and as the holder tightening / releasing cone rises, the tool clamps together with the plate connected to the cone When the shaft is raised, the tool holder is clamped by the drawbar at the tip of the tool clamp shaft.

【0016】このとき、ホルダ締付/解除用コーンのテ
ーパ面とスピンドルの傾斜面との間で強固な締付力が確
保される。
At this time, a strong tightening force is secured between the tapered surface of the holder tightening / releasing cone and the inclined surface of the spindle.

【0017】次に、ツールの交換時には、解除ロッドの
軸方向に沿ってホルダ締付/解除用コーンが収縮し、こ
のときホルダ締付/解除用コーンの上方に設置された押
圧ピンにホルダ締付/解除用コーンのカム面が当接し
て、押圧ピンによりホルダ締付/解除用コーンはツール
側に押圧され、このことによりツールクランプ軸もツー
ル側に押し出され、ツールクランプ軸のドローバが開い
てツールのチャック状態が解除される。
Next, when changing the tool, the holder tightening / releasing cone shrinks along the axial direction of the release rod, and at this time, the pressing pin set above the holder tightening / releasing cone is pressed by the holder pin. The cam surface of the attachment / release cone abuts and the holder tightening / release cone is pressed toward the tool by the pressing pin, which also pushes the tool clamp shaft toward the tool and opens the drawbar of the tool clamp shaft. The chucking state of the tool is released.

【0018】以上の構成から明らかなように、ツールの
交換時には、解除ロッドを正方向回転させることによ
り、ホルダ締付/解除用コーンは収縮動作し、押圧ピン
によりホルダ締付/解除用コーン並びにツールクランプ
軸はツール側に押し出され、ツールクランプ軸先端のド
ローバが拡開してツールのクランプ状態が解除される。
As is apparent from the above configuration, when the tool is replaced, the holder tightening / releasing cone is contracted by rotating the release rod in the forward direction, and the holder tightening / releasing cone and the pressing cone are released by the pressing pin. The tool clamp shaft is pushed out to the tool side, the drawbar at the tip of the tool clamp shaft expands, and the clamped state of the tool is released.

【0019】そして、ツールの交換が行なわれ、新たな
ツールのホルダ部をツールクランプ軸先端のドローバに
位置決めした後、解除ロッドを逆方向に回転動作させれ
ばホルダ締付/解除用コーンは外方に拡開するように伸
長する。
After the tool is replaced, the holder of the new tool is positioned on the drawbar at the tip of the tool clamp shaft, and then the release rod is rotated in the opposite direction to remove the holder tightening / release cone. It expands so that it may expand toward one.

【0020】このとき、ホルダ締付/解除用コーン両端
のテーパ面がスピンドルの傾斜面に沿って摺接して、ホ
ルダ締付/解除用コーン並びにツールクランプ軸は、ツ
ールを引き込む方向に可動して、ツールのホルダ部を強
固にクランプする。
At this time, the tapered surfaces at both ends of the holder tightening / releasing cone slide along the inclined surface of the spindle, and the holder tightening / releasing cone and the tool clamp shaft move in the direction of pulling in the tool. And firmly clamp the tool holder.

【0021】このように、本発明に係るクランプ/アン
クランプ機構は、従来のようにスピンドル内部にその全
長に沿って皿バネやエジェクタロッドを設置するという
構成ではなく、スピンドルの先端部分にのみクランプ/
アンクランプ機構を設けるため、スピンドル回転時のア
ンバランス量が少なく、かつ締付け楔力によりショート
テーパホルダタイプのツールにおいても強固に保持する
ことが可能となる。
As described above, the clamp / unclamp mechanism according to the present invention does not have a structure in which a coned disc spring and an ejector rod are installed along the entire length inside the spindle as in the prior art. /
Since the unclamping mechanism is provided, the amount of unbalance during rotation of the spindle is small, and the tool can be firmly held even by a short taper holder type tool by the tightening wedge force.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る主軸装置の実
施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a spindle device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1は超高速加工ユニットに設置した主軸
装置を示す側面図、図2は同主軸装置の構成を示す断面
図、図3は図2中III −III 線断面図、図4は本発明に
係る主軸装置におけるツールのアンクランプ状態を示す
断面図である。
FIG. 1 is a side view showing a spindle device installed in an ultra-high-speed machining unit, FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the spindle device, FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, and FIG. It is sectional drawing which shows the unclamping state of the tool in the spindle device which concerns on invention.

【0024】図1において、超高速加工ユニット10の
ワーク治具盤11に設置される図示しないワークに対し
て、図中矢印で示すZ軸方向に所定ストローク上下動す
る主軸装置20が配置されている。
In FIG. 1, a spindle device 20 which moves up and down a predetermined stroke in the Z-axis direction indicated by an arrow in the figure is arranged for a work (not shown) installed on a work jig board 11 of the ultra-high-speed machining unit 10. I have.

【0025】この主軸装置20は、図2,図3に示すよ
うに、ケーシング21内にスピンドル22が上下の軸受
23を介して回転可能に支持されており、高周波モータ
24により50,000rpm以上の超高速回転が可能
に構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the spindle device 20 includes a casing 21 in which a spindle 22 is rotatably supported via upper and lower bearings 23. It is configured to be capable of ultra-high speed rotation.

【0026】尚、図中符号25は定点停止用マグネット
センサを示す。
Reference numeral 25 in the drawing denotes a fixed point stop magnet sensor.

【0027】ところで、本発明に係る主軸装置20は、
スピンドル22先端部分にツール30のクランプ/アン
クランプ機構を設け、スピンドル22回転時の振動,発
熱の原因となるアンバランス量を少なくするとともに、
ツール30の保持力を高めることにより、ショートテー
パホルダタイプのツール30においても超高速回転を可
能にして、超高速回転による加工精度を高めたことにあ
る。
By the way, the spindle device 20 according to the present invention comprises:
A clamp / unclamp mechanism for the tool 30 is provided at the tip of the spindle 22 to reduce the amount of unbalance that causes vibration and heat generation when the spindle 22 rotates.
By increasing the holding force of the tool 30, the tool 30 of the short taper holder type can be rotated at an ultra-high speed, and the machining accuracy by the ultra-high speed rotation is improved.

【0028】すなわち、そのために本発明に係る主軸装
置20は、スピンドル22の先端部分にツール30をク
ランプ/アンクランプするクランプ/アンクランプ機構
40、並びにクランプ/アンクランプ機構40を駆動さ
せるクランプ/アンクランプ装置50とを設置するとと
もに、従来の皿バネのバネ力に比較して、ツールを強固
に保持する締付け楔力を利用することにより、強固なツ
ールの保持を可能にしたことが特徴である。
That is, for this purpose, the spindle device 20 according to the present invention comprises a clamp / unclamp mechanism 40 for clamping / unclamping the tool 30 to the tip of the spindle 22, and a clamp / unclamp mechanism for driving the clamp / unclamp mechanism 40. A feature of the present invention is that, by installing the clamping device 50 and using a tightening wedge force for firmly holding the tool as compared with the spring force of a conventional disc spring, a strong tool can be held. .

【0029】図2,図3はツール30をクランプした状
態を示し、図4はツール30のアンクランプ状態を示し
ている。
FIGS. 2 and 3 show a state where the tool 30 is clamped, and FIG. 4 shows a state where the tool 30 is unclamped.

【0030】次に、本発明に係る主軸装置20のクラン
プ/アンクランプ装置40の具体的な構成について説明
する。
Next, a specific configuration of the clamp / unclamp device 40 of the spindle device 20 according to the present invention will be described.

【0031】スピンドル22は中実構造であり、先端部
分のみが筒状に形成されており、筒状部22aには、そ
の径方向に解除ロッド41が軸芯回りに正逆方向回転可
能に挿通収容されており、この解除ロッド41の外周に
ネジ係合するホルダ締付/解除用コーン42が嵌合して
いる。
The spindle 22 has a solid structure, and only a tip portion is formed in a cylindrical shape. A release rod 41 is inserted through the cylindrical portion 22a so as to be rotatable in the forward and reverse directions around the axis in the radial direction. A holder tightening / releasing cone 42 that is screwed into the outer circumference of the release rod 41 is fitted therein.

【0032】更に詳しくは、解除ロッド41は中心を境
にそれぞれネジ方向が右左逆となるようにネジ山が形成
されているため、解除ロッド41の正方向回転及び逆方
向回転によりそれぞれホルダ締付/解除用コーン42は
解除ロッド41の軸方向に沿って収縮あるいは伸長動作
を行なう。
More specifically, since the release rod 41 is formed with a screw thread such that the screw direction is opposite to the right and left from the center, the holder is tightened by the forward rotation and the reverse rotation of the release rod 41, respectively. The release cone 42 contracts or extends along the axial direction of the release rod 41.

【0033】そして、ホルダ締付/解除用コーン42の
下部には、コーン42の上下動作に伴ない上下動する連
結プレート43が設置され、この連結プレート43にツ
ールクランプ軸44が支持されており、ツールクランプ
軸44下端のドローバ45によりツール30のホルダ部
31をクランプしている。
At the lower part of the holder tightening / releasing cone 42, a connecting plate 43 which moves up and down as the cone 42 moves up and down is installed, and a tool clamp shaft 44 is supported by the connecting plate 43. The holder 31 of the tool 30 is clamped by a draw bar 45 at the lower end of the tool clamp shaft 44.

【0034】次に、ホルダ締付/解除用コーン42の拡
開,収縮動作をツールクランプ軸44の上下動に変換す
る変換機構としては、次のように構成されている。
Next, the conversion mechanism for converting the expanding and contracting operations of the holder tightening / releasing cone 42 into the vertical movement of the tool clamp shaft 44 is configured as follows.

【0035】すなわち、ツール30をクランプ状態とす
るときには、図2に示すように、ホルダ締付/解除用コ
ーン42は外方に拡開,伸長しており、ホルダ締付/解
除用コーン42の両端のテーパ面42aがスピンドルの
筒状部22aに設けられた貫通孔26の内周の傾斜面2
7と当接しており、解除ロッド41の回転によりホルダ
締付/解除用コーン42が外方に拡開動作するに伴な
い、スピンドル22の傾斜面27に沿ってホルダ締付/
解除用コーン42のテーパ面42aが上方に摺接し、連
結プレート43を介して連結するツールクランプ軸44
を上方に引き込み、傾斜面27とテーパ面42aとによ
る強固な締付け楔力が作用して、ツール30のホルダ部
31をツールクランプ軸44のドローバ45により強固
に引き上げることになる。
That is, when the tool 30 is in the clamped state, as shown in FIG. 2, the holder tightening / releasing cone 42 is expanded and extended outward, and the holder tightening / releasing cone 42 is The tapered surfaces 42a at both ends are inclined surfaces 2 on the inner periphery of the through hole 26 provided in the cylindrical portion 22a of the spindle.
7, and the holder tightening / releasing cone 42 expands outward due to the rotation of the release rod 41, and the holder tightening / releasing operation is performed along the inclined surface 27 of the spindle 22.
A tool clamp shaft 44 in which the tapered surface 42 a of the releasing cone 42 slides upward and is connected via the connecting plate 43.
Is pulled upward, and a strong tightening wedge force is exerted by the inclined surface 27 and the tapered surface 42 a, so that the holder portion 31 of the tool 30 is firmly pulled up by the draw bar 45 of the tool clamp shaft 44.

【0036】一方、ツール30の交換時には、ホルダ締
付/解除用コーン42が中央に向かって収縮する際、ホ
ルダ締付/解除用コーン42に設けられた傾斜状のカム
面42bに対してホルダ締付/解除用コーン42の上部
側に位置するプレート46に固定した押圧ピン47がホ
ルダ締付/解除用コーン42を下方向に押し下げ、この
ことにより連結プレート43とツールクランプ軸44を
下方向に押し下げ、ツールクランプ軸44下端のドロー
バ45が拡開してホルダ部31のクランプ状態を解除し
てツール30の交換を可能な状態とする。
On the other hand, when the tool 30 is exchanged, when the holder tightening / releasing cone 42 contracts toward the center, the holder cams 42b provided on the holder tightening / releasing cone 42 face the inclined cam surface 42b. A pressing pin 47 fixed to a plate 46 located on the upper side of the tightening / releasing cone 42 pushes down the holder tightening / releasing cone 42 downward, thereby moving the connecting plate 43 and the tool clamp shaft 44 downward. And the draw bar 45 at the lower end of the tool clamp shaft 44 expands to release the clamped state of the holder portion 31 to make the tool 30 replaceable.

【0037】このように、解除ロッド41の正方向回
転,逆方向回転によりそれぞれホルダ締付/解除用コー
ン42を解除ロッド41の軸方向に沿って収縮あるいは
伸長させて、ツールクランプ軸44を上下動作させ、ツ
ール30のクランプ,アンクランプそれぞれの状態をと
るようにしているが、この解除ロッド41の駆動手段、
すなわち、クランプ/アンクランプ装置50としては、
本実施形態では以下のように構成している。
As described above, the holder tightening / releasing cone 42 is contracted or extended along the axial direction of the release rod 41 by the forward rotation and the reverse rotation of the release rod 41, respectively. The tool 30 is operated to take a state of clamping and unclamping of the tool 30, respectively.
That is, as the clamp / unclamp device 50,
This embodiment is configured as follows.

【0038】すなわち、図3に示すように、解除ロッド
41に対して連結可能なように解除ロッド41に対して
進退可能なネジドライバ51が軸受52を介して正逆回
転可能に軸受けされており、このネジドライバ51は連
結用シリンダ53のピストンロッド54を伸長収縮させ
ることにより、解除ロッド41に対して連結あるいはそ
の連結を解除するようになっている。
That is, as shown in FIG. 3, a screw driver 51 which can move forward and backward with respect to the release rod 41 so as to be connectable to the release rod 41 is supported via a bearing 52 so as to be rotatable forward and backward. The screw driver 51 expands and contracts the piston rod 54 of the connecting cylinder 53, thereby connecting or releasing the connection to the release rod 41.

【0039】そして、ネジドライバ50の正逆回転は、
トルクモータ55により行ない、このトルクモータ55
の回転軸55aとネジドライバ51にそれぞれタイミン
グプーリー56,57が設けられており、両者のタイミ
ングプーリー56,57に歯付ベルト58が巻装されて
いる。
The forward and reverse rotation of the screw driver 50 is as follows.
This is performed by a torque motor 55,
The timing pulleys 56 and 57 are provided on the rotary shaft 55a and the screw driver 51, respectively, and the toothed belt 58 is wound around the timing pulleys 56 and 57.

【0040】次に、本発明に係る主軸装置20における
ツール30の交換動作について説明する。
Next, an exchange operation of the tool 30 in the spindle device 20 according to the present invention will be described.

【0041】まず、図2に示すツール30のクランプ状
態時、スピンドル22は、マグネットセンサ25により
定位置に停止しており、解除ロッド41とネジドライバ
50の軸線が一致している。
First, when the tool 30 shown in FIG. 2 is clamped, the spindle 22 is stopped at a fixed position by the magnet sensor 25, and the axes of the release rod 41 and the screw driver 50 are aligned.

【0042】そして、連結用シリンダ53が収縮動作し
て、ネジドライバ51の先端が解除ロッド41と連結し
た後、トルクモータ55が正方向回転して、タイミング
プーリー56,57及び歯付ベルト58を通じてトルク
モータ55の回転がネジドライバ51の回転動作に伝達
され、解除ロッド41を正方向に回転させる。
Then, after the connecting cylinder 53 contracts and the tip of the screw driver 51 is connected to the release rod 41, the torque motor 55 rotates in the forward direction, and passes through the timing pulleys 56 and 57 and the toothed belt 58. The rotation of the torque motor 55 is transmitted to the rotation of the screw driver 51 to rotate the release rod 41 in the forward direction.

【0043】上記、解除ロッド41が正方向に回転した
際、解除ロッド41外周面のネジ山の方向により、ホル
ダ締付/解除用コーン42は解除ロッド41の軸方向に
沿って収縮動作する。
When the release rod 41 rotates in the forward direction, the holder tightening / release cone 42 contracts along the axial direction of the release rod 41 depending on the direction of the thread on the outer peripheral surface of the release rod 41.

【0044】更に、ホルダ締付/解除用コーン42の収
縮動作に伴ない、ホルダ締付/解除用コーン42の上部
側に設けた押圧ピン47がホルダ締付/解除用コーン4
2の傾斜状のカム面42bに摺接して、このカム機構に
より解除ロッド41,ホルダ締付/解除用コーン42が
図中下方向すなわちツール30側に押圧され、これに伴
ない連結プレート43とツールクランプ軸44も下降し
て、図4に示すツール30のアンクランプ状態となる。
Further, as the holder tightening / releasing cone 42 contracts, a pressing pin 47 provided on the upper side of the holder tightening / releasing cone 42 causes the holder tightening / releasing cone 4 to move.
2, the release rod 41 and the holder tightening / release cone 42 are pressed downward in the drawing, that is, toward the tool 30 by the cam mechanism. The tool clamp shaft 44 also moves down to the unclamped state of the tool 30 shown in FIG.

【0045】そして、このツール30のアンクランプ状
態においては、ツールクランプ軸44下端のドローバ4
5が外方に拡開状態となり、ツール30のホルダ部31
を把持していないため、図示しないアームによりツール
30を取り外し、これも図示しない空のツールポット内
に収容した後、新たなツール30のホルダ部をツールク
ランプ軸44下端のドローバ45内に差し込んで新たな
ツール30の装着を行なう。
When the tool 30 is in the unclamped state, the draw bar 4 at the lower end of the tool clamp shaft 44 is closed.
5 is opened outward, and the holder portion 31 of the tool 30 is opened.
Since the tool 30 is not grasped, the tool 30 is removed by an arm (not shown), and the tool 30 is also housed in an empty tool pot (not shown). Then, the holder of the new tool 30 is inserted into the draw bar 45 at the lower end of the tool clamp shaft 44. A new tool 30 is mounted.

【0046】尚、このとき、解除ロッド41とネジドラ
イバ51との軸線は一致していないが、ネジドライバ5
1先端部がテーパー状になっているため、両者の連結は
維持されている。
At this time, although the axes of the release rod 41 and the screw driver 51 do not coincide with each other, the screw driver 5
Since one end is tapered, the connection between the two is maintained.

【0047】一方、新たなツール30の装着が完了すれ
ば今度はトルクモータ55が逆方向に回転し、タイミン
グプーリ56,57、歯付ベルト58を通じてネジドラ
イバ51もまた逆方向に回転するため、解除ロッド41
が逆方向回転を行なう。
On the other hand, when the installation of the new tool 30 is completed, the torque motor 55 rotates in the reverse direction, and the screw driver 51 also rotates in the reverse direction through the timing pulleys 56 and 57 and the toothed belt 58. Release rod 41
Performs reverse rotation.

【0048】この解除ロッド41の逆方向回転にともな
いホルダ締付/解除用コーン42は解除ロッド41の軸
方向に沿って拡開することになり、ホルダ締付/解除用
コーン42の両端に設けたテーパ面42aがスピンドル
22の筒状部22aの貫通孔26の内周面に設けた傾斜
面27上を図2に示す状態まで上昇する。
With the rotation of the release rod 41 in the reverse direction, the holder tightening / release cone 42 expands along the axial direction of the release rod 41, and is provided at both ends of the holder tightening / release cone 42. The tapered surface 42a rises on the inclined surface 27 provided on the inner peripheral surface of the through hole 26 of the cylindrical portion 22a of the spindle 22 to the state shown in FIG.

【0049】これに伴ない連結プレート43,ツールク
ランプ軸44もまた上昇し、ツールクランプ軸44のド
ローバ45がツール30のホルダ部31をクランプする
とともに、ホルダ締付/解除用コーン42のテーパ面4
2aとスピンドル22の傾斜面27との締付け楔力が作
用してツールクランプ軸44はツール30のホルダ部3
1を強固に引っ張り、強固な保持力でツール30をクラ
ンプ状態とすることができる。
Accordingly, the connecting plate 43 and the tool clamp shaft 44 are also raised, and the draw bar 45 of the tool clamp shaft 44 clamps the holder 31 of the tool 30 and the taper surface of the holder tightening / releasing cone 42. 4
A tool wedge force acts between the tool 2a and the inclined surface 27 of the spindle 22 to apply the tool clamp shaft 44 to the holder 3 of the tool 30.
1 can be pulled firmly and the tool 30 can be brought into a clamped state with a strong holding force.

【0050】そして、ツール30のクランプ状態が完了
すれば、連結用シリンダ53が伸長して解除ロッド41
と連結状態であるネジドライバ51を後退させ、スピン
ドル22の回転動作に支障のない位置まで待避させる。
When the clamping state of the tool 30 is completed, the connecting cylinder 53 is extended to release the release rod 41.
The screw driver 51 in the connected state is retracted and retracted to a position where the rotation of the spindle 22 is not hindered.

【0051】このように、本発明に係る主軸装置20
は、ツール30の自動クランプ/アンクランプを行なう
クランプ/アンクランプ機構40をスピンドル22の先
端部分に設け、従来のようにスピンドルの全長に亘りス
リーブ状で、かつスピンドル内部に皿バネやエジェクト
ロッドを内装するという構成ではないため、スピンドル
回転時のアンバランス量を少なく制御でき、50,00
0rpm以上の超高速回転を可能にすることができる。
As described above, the spindle device 20 according to the present invention
Is provided with a clamp / unclamp mechanism 40 for automatically clamping / unclamping the tool 30 at the distal end of the spindle 22, and a sleeve-like spring and an eject rod are provided inside the spindle in the form of a sleeve over the entire length of the spindle as in the prior art. Since it is not a configuration in which the spindle is mounted, the amount of unbalance during rotation of the spindle can be controlled to be small, and
Ultra high-speed rotation of 0 rpm or more can be realized.

【0052】更に、テーパ面42aと傾斜面27との間
の締付け楔力をホルダ部(ツールチャック部)31ばか
りでなく、スピンドル22の先端面22bとツール30
の端面32との間にも作用させることにより、ショート
テーパホルダタイプのツールを高速回転する際にも使用
できるなど、広範なツールの超高速回転を可能にする等
の利点がある。
Further, the tightening wedge force between the tapered surface 42a and the inclined surface 27 is applied not only to the holder portion (tool chuck portion) 31, but also to the tip end surface 22b of the spindle 22 and the tool 30.
There is an advantage in that it can be used for rotating a short taper holder type tool at a high speed, and that a wide range of tools can be rotated at a very high speed.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る主軸装
置は、以下に記載する格別の作用効果を有する。
As described above, the spindle device according to the present invention has the following special effects.

【0054】(1)本発明に係る主軸装置は、スピンド
ルの先端部分にクランプ/アンクランプ機構を設置する
という構成であるため、従来のようにスピンドルが全長
に亘りスリーブ状ではなく、また、内部の全長に沿って
皿バネやエジェクタロッドを内装し、スピンドルの後端
部分にエジェクタロッド駆動手段を配設するという構成
ではないため、スピンドルの回転時のアンバランス量が
少なく、高速回転,超高速回転が可能となり、加工精度
を向上させることができるという効果を有する。
(1) Since the spindle device according to the present invention has a structure in which the clamp / unclamp mechanism is installed at the tip of the spindle, the spindle is not formed in a sleeve shape over the entire length as in the prior art. The disc spring and the ejector rod are installed along the entire length of the spindle, and the ejector rod driving means is not provided at the rear end of the spindle. Rotation becomes possible, and there is an effect that processing accuracy can be improved.

【0055】(2)本発明に係る主軸装置は、スピンド
ルの先端部分にクランプ/アンクランプ機構を設けると
ともに、このクランプ/アンクランプ機構はホルダ締付
/解除用コーンの伸縮動作を変換機構を介してツールク
ランプ軸のクランプ,アンクランプ操作に変換するとい
うものであり、ツールのクランプ時、スピンドルの傾斜
面に対してホルダ締付/解除用コーンの締付け楔力を作
用させるというものであるから、ツールのクランプ力を
強化でき、このことも高速回転,超高速回転に有利であ
るとともに、ツールの保持力が強化されているため、シ
ョートテーパホルダタイプのツールも強固に保持でき、
広範なツールの自動交換が可能であるという効果を有す
る。
(2) In the spindle device according to the present invention, a clamp / unclamp mechanism is provided at the tip of the spindle, and the clamp / unclamp mechanism controls the extension / contraction operation of the holder tightening / releasing cone via a conversion mechanism. It converts the operation into clamping and unclamping operations of the tool clamp shaft. When the tool is clamped, the tightening wedge force of the holder tightening / releasing cone acts on the inclined surface of the spindle. The tool clamping force can be strengthened, which is also advantageous for high-speed rotation and ultra-high-speed rotation, and the tool holding force is strengthened, so that short taper holder type tools can be held firmly.
This has the effect that a wide range of tools can be automatically changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すもので、超高速加工
ユニットの主軸装置を示す一部破断側面図。
FIG. 1, showing an embodiment of the present invention, is a partially broken side view showing a spindle device of an ultrahigh-speed machining unit.

【図2】本発明の一実施形態を示すもので、主軸装置の
構成を示す断面図。
FIG. 2, showing an embodiment of the present invention, is a cross-sectional view illustrating a configuration of a spindle device.

【図3】図2中III −III 線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】本発明の一実施形態を示す主軸装置におけるツ
ールのアンクランプ状態を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an unclamped state of a tool in the spindle device showing one embodiment of the present invention.

【図5】従来の主軸装置の構成を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a conventional spindle device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 超高速加工ユニット 20 主軸装置 22 スピンドル 30 ツール 40 クランプ/アンクランプ機構 41 解除ロッド 42 ホルダ締付/解除用コーン 42a テーパ面 42b カム面 44 ツールクランプ軸 47 押圧ピン 50 クランプ/アンクランプ装置 51 ネジドライバ 53 連結用シリンダ 55 トルクモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultra-high-speed processing unit 20 Spindle device 22 Spindle 30 Tool 40 Clamp / Unclamp mechanism 41 Release rod 42 Holder tightening / release cone 42a Tapered surface 42b Cam surface 44 Tool clamp shaft 47 Press pin 50 Clamp / unclamp device 51 Screw Driver 53 Connecting cylinder 55 Torque motor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ATC用工具クランプ/アンクランプ装
置を備えた主軸装置において、 前記主軸の先端(工具側)側方に設置されたクランプ/
アンクランプ装置と、このクランプ/アンクランプ装置
により、工具をクランプ/アンクランプする機構を内蔵
したスピンドルを有することを特徴とする主軸装置。
1. A spindle device provided with a tool clamping / unclamping device for ATC, wherein a clamp / tool installed on a side of a tip (tool side) of the spindle.
A spindle device comprising: an unclamping device; and a spindle having a mechanism for clamping / unclamping a tool by the clamping / unclamping device.
【請求項2】 前記スピンドルの先端部分は、筒状部に
形成されているとともに、上記クランプ/アンクランプ
機構は、スピンドルの筒状部内にスピンドルの径方向に
沿って収容される解除ロッドと、解除ロッドの外周にネ
ジ係合し、解除ロッドの回動に伴ない解除ロッドの軸方
向に伸縮するホルダ締付/解除用コーンと、このホルダ
締付/解除用コーンの伸縮動作をスピンドルの軸方向の
動きに変換する変換機構と、前記軸方向の動きにより、
ツールをクランプ/アンクランプするツールクランプ軸
とを備えたことを特徴とする請求項1記載の主軸装置。
2. A tip part of the spindle is formed in a cylindrical part, and the clamp / unclamp mechanism includes a release rod housed in the cylindrical part of the spindle along a radial direction of the spindle, A holder tightening / releasing cone that is screw-engaged with the outer circumference of the release rod and expands / contracts in the axial direction of the release rod with the rotation of the release rod; A conversion mechanism that converts the movement into a direction, and the movement in the axial direction,
The spindle device according to claim 1, further comprising a tool clamp shaft for clamping / unclamping the tool.
JP18789496A 1996-07-17 1996-07-17 Main spindle device Pending JPH1034410A (en)

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ID=16214063

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7289296B2 (en) 2000-05-19 2007-10-30 Alps Electric Co., Ltd. Thin-film magnetic head having magnetic gap formed of NiP

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7289296B2 (en) 2000-05-19 2007-10-30 Alps Electric Co., Ltd. Thin-film magnetic head having magnetic gap formed of NiP

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990513