JPS5843214B2 - 回転主軸の自動工具締結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の主軸端に装着する工具の自動締結装
置に関する。

従来、工作機械の主軸端に係合する回転工具の内フライ
ス盤主軸端を有するものは主軸中心孔を挿通するドロー
インボルトにより機種により主軸頭、主軸台あるいはコ
ラム後方より手締めによりドローインボルトを回動して
取付けており、自動化したものは例えばドローインボル
トを皿ばねにて締り方向に引くと共にドローインボルト
先端の工具との保合をねじでなく係合可能とし油空圧回
転シリンダを主軸後方に備えてドローインボルトを押す
ことにより工具を解放している。

しかるにこれらの方法によるときは主軸後端に主軸中心
と一致させて主軸駆動動力伝達装置並びに原動機を配置
することが困難で、主軸駆動をする電動機は主軸中心よ
りオフセットし、竪主軸を持つプラノミラー主軸等では
該主軸頭の前方に持って来ざるを得ないのでオーバハン
グし不安定であると共に作業性を悪くする。

以上に対して主軸中心線後部に一致させ後部に電動機を
配すると共にドローインボルトを差動歯車により駆動す
るものは上記問題点の解決を与えるものであるが歯車類
が遊星歯車として常時かみ合い、主軸の回転と共に回転
するので振動、騒音を生じ主軸を低速度で回転する場合
以外には用いることができない。

この発明は主軸中心線と一致させて主軸後方に電動機等
回転原動機を配することを可能とすると共に、主軸回転
時に工具の自動締結機構による振動騒音の生じない工具
の自動締結機構を提供しようとするものである。

本発明は主軸後方においてドローインボルトに固定した
歯車を中間歯車を介して主軸中心線を中心線とする主軸
側の軸承に支承された外歯車と内歯車の一体となった環
状歯車を中間歯車にかみ合せると共に環状歯車の外歯車
にドローインボルト駆動永続出力端の選択摺動可能な歯
車をかみ合せると共に、主軸側に主軸中心線を中心に固
定した歯車にかみ合せた別の歯車に解除可能な回転軸固
定装置を備えており、該ドローインボルトに固定した歯
車とかみ合う中間歯車、環状歯車は主軸後端に一方が固
定され、他方が主軸駆動回転原動機出力端に係合した軸
接手に設けられたものである３以下図面に従ってこの発
明の回転主軸の自動工具締結装置を説明する。

第１図はこの発明の回転主軸の自動工具締結装置を備え
た主軸頭の正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図であ
る。

ラム１は長手方向に角形の案内１′、１′が構成されて
おり、該案内ｉ’、 ｉ’は工作機械のサドル等の主
軸に直交する移動手段の案内に嵌入し送られるようにな
っている。

ラム１の内部には円筒孔があげられ、円筒孔中には円筒
形クイル２が嵌入し、ボルト３により固定されている。

クイル２中にはフライス盤主軸端を有する主軸４が主軸
軸受５．６によりラジアル方向に支承され、複列アンギ
ュラ−コンタクトの軸受７により推力を支承されるよう
になっている。

軸受５，７は軸方向に直接当接し、カラー８．９に挾持
され、主軸４に刻設したねじにねじ込んだナツト１１に
より締込まれ、軸受５の内輪テーパにより軸受５の予荷
重を調整されている。

軸受６はカラー１２．１３に挾持され主軸４に刻設した
めねじにねじ込んだナツト１４により締込まれ、軸受６
の内輪テーパにより軸受６の予荷重が調整されている。

クイル２の前端には軸受５．７の外輪の軸方向移動を制
止し主軸４の軸封をしてカバー１５がボルト１６により
固定されており、クイル２の後部には軸受６の外輪を固
定し、カラー１３との間で軸封を行うカバー１７がボル
ト１８により固定されている。

主軸４の中心孔に嵌入固定された軸受２０゜２０にはド
ローインボルト１９が嵌入している。

ドローインボルト１９は推力軸受１０により前方への推
力を担持されるようになっている。

ドローインボルト１９の先端ねじと主軸４端は公知規格
のスピンドルノーズとなっており、ドローインボルトを
回転してその先端ねじな工具柄のめねじにねじ込み、工
具柄を呼込んで主軸端テーバ孔２１、主軸端に固定した
駒２２に嵌入して工具を固定できるようになっている。

主軸４の後端には軸接手２３が連結されている。

この軸接手２３は主軸側の軸接手２４、原動側の軸接手
２６、中継の軸接手２５がポル）２７．２８を順に締込
み締結され構成されている。

軸接手２４は主軸４後端にキー２９等により回転に剛に
連結され止めねじ３０により軸方向移動を止められてお
り軸接手２６は等歯数の外歯車内歯車によるギヤーカッ
プリング等により原動軸３１端と係合している。

主軸４の後端には軸受ホルダ３２が固定されており、中
継の軸接手２５には軸受ホルダ３３が固定されている。

軸受ホルダ３２には軸受３４、推力軸受３５が保持され
、軸受ホルダ３３には軸受３６、推力軸受３７が保持さ
れ、これらの軸受にドローインボルト１９の駆動軸３８
が支承されるように嵌入し、ロックナツト３９が締込ま
れ、軸方向移動を制止されている。

駆動軸３８の軸端は中心孔が設けられドローインボルト
１９が嵌入しその間はスプライン等により回転に剛に軸
方向移動自在に連結されている。

）’ ロー インボルト１９にはその中間の段部と駆動
軸３８端との間にばね４１が圧縮挿入され、ドローイン
ボルト１９を主軸４端側に前進附勢している。

駆動軸３８には駆動歯車４２がキー４３、ナツト４４に
より固定され、駆動歯車４２とかみ合う軸付の中間歯車
４５は夫々軸接手２４．２５に嵌入する軸受４６．４７
に支承されており、駆動軸３８の中心即ち主軸４の中心
を中心として軸接手２４．２５の外径に嵌入する軸受４
Ｂ、４９により支承される内歯と外歯を有する環状歯車
５１の内歯にかみ合っている。

軸接手２４の外周には歯車５２がボルト５３により固定
されている。

以上が主軸４外よりドローインボルト１９に回転を伝達
する構造であるが本機構の支持体は軸接手２３に限られ
るものではなく、主軸４の後端に直接設けることも可能
である。

第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図であって環状歯車５１の
駆動装置を含めて一部略図により示す図面であって、第
４図は第３図のＣ−Ｃ断面図、第５図は第３図のＤ−Ｄ
断面図である。

ラム１にはギヤーケース５４が固定されており、キャー
ケース５４に以下にのべる環状歯車５１の駆動装置が設
けられている。

環状歯車５１の外歯にはギヤーケース５４に保持される
軸受５５．５６により支承される軸５７にスプライン等
を介して回転に剛に軸方向移動自在に嵌入する歯車５８
がかみ合っている。

軸受５６は軸５７にロックナツト６１により締込まれて
いる。

軸５７にはキー６２によりチェノホイル６３が回転に剛
に固定されており、カラー６４．軸受５５を介して軸受
５５と共にロックナツト６５により軸方向に締込まれて
いる。

軸５７に平行する軸６６はギヤーケース５４に嵌入する
軸受６７．６８に支承されている。

軸６６にはチェノホイル６９がキー７１により回転に剛
に固定され、チェノホイル６３との間にはチェノ７２が
掛けられている。

チェノホイル６９は軸６６の段にカラー７３．軸受６７
を介して軸受６７と共にロックナツト７４により締込ま
れている。

軸受６８の嵌入するギヤーケース５４の孔にはモー汐受
７５が嵌入固定され、モータ受７５には液圧駆動回転モ
ータ７６（以下単にモータ７６と称する）が固定されて
おり、モータ７６の軸は軸６６の軸端中心孔に嵌入しキ
ー７７を介して、回転が伝達されるようになっている。

軸６６＆Ｊギヤーケース５４に固定された軸封装置を有
するカバー７８を貫通して突出し軸端には回転感応板７
９が固定されている。

回転感応板７９は図示されない積算回転計等により軸６
６の累計回転数を知るためのものである。

軸５７に平行してシフタ軸８０がギヤーケース５４に固
定され、シフタ軸８０には軸方向移動自在にシフタ８１
が嵌入している。

シフタ８１の一端は歯車５８の摺動環状溝に嵌入し、他
端は第５図に示すようにロッド８２に嵌入してロッド８
２端のねじにねじ込んだナツト９０により固定され、ロ
ッド８２の端部のめねじがギヤーケース５４に固定され
た圧力流体作動のシリンダ８３のピストンロッド端にね
じ込まれている。

次に主軸４の制動装置についてのべる。

歯車５２には一端にボルト８４によりギヤーケース５４
に固定され、他端をボルト８５によりギヤーケース５４
に固定されたガイドフランジ８６に差込まれた軸８７に
軸受８８を介して取付けられた歯車８９がかみ合ってい
る。

歯車８９は内孔段部と孔用止輪９１により軸受８８に固
定され、軸８７の段部には一組の歯付クラッチ９２．９
３のマグネット側の歯付クラッチ９２が嵌入してキー９
４により固定され、カラー９５．軸受８８゜カラー９６
を合せてガイドフランジ８６により軸方向移動を制止さ
れている。

歯付クラッチ９３はボルト９７により歯車８９の側面に
装着され図示されないが環状歯部は軸方向に移動可能で
歯付クラッチ９２の歯より外れるよう弾撥附勢されてい
る。

従って図示されない回路より供給される電力により歯付
クラッチ９２のマグネットは附勢され、磁性体である歯
付クラッチ９３が引寄せられると歯付クラッチ９２．９
３は係合し、歯付クラッチ９２．９３、歯車８９は固定
されるようになっている。

これらの駆動装置はギヤーケース５４に取付けたカバー
６０により点検される。

シフタ８１には図示されないがドッグを備えてその作用
位置にマイクロスイッチのアクチュエータが取付げられ
、シフタ８１の環状歯車５１と歯車５８がかみ合った位
置と外れた位置に対応してマイクロスイッチが動作する
ようになっている。

流体圧シリンダ８３は図示されないが、流体圧源に四方
切換弁等を介して連結されており、四方切換弁は制御装
置を介して動作するようになっている。

次に本発明の作用をのべる。

第２図、第４図。第５図は夫々工具着脱時の状態を示し
ている。

工具の着脱は、主軸４端に手又は自動工具交換装置によ
り工具が接近させられる。

工具柄はテーパ孔２１０部分に進入するがテーパ孔２１
に当接する前に工具柄中心孔に備えためねじと）゛ロー
インボルト１９先端ねじの口が合せられ押込まれるとド
ローインボルト１９はばね４１に抗して少しく後退する
。

手動又は工具位置により自動にてモータ７６は附勢され
、モーＪ７６は回転する。

モータ７６が回転すると軸６６は回転し、チェノホイル
６９よりチェノホイル６３に回転は伝達され、軸５７は
回転し、歯車５８は附勢される。

一方歯付クラッチ９２は附勢されて歯付クラッチ９３と
係合し、歯車８９は固定され、かみ合う歯車５２も固定
されるので軸接手２３は固定され、主軸４は回転を制止
せられている。

歯車５Ｂは環状歯車５１を回転せしめ、環状歯車５１は
軸受４８．４９上で回転し、その内歯は中間歯車４５を
回転する。

中間歯車４５は駆動歯車４２を回転して駆動軸３８は回
転する。

駆動軸３８はドローインボルト１９を回転する。

ドローインポル１１９０回転につれて工具柄は呼込まれ
てドローインボルト１９先端ねじと工具柄のめねじがく
いつく。

テーパ孔２１に進入しテーパ面と工具柄が接触すると、
モータ７６を駆動する液圧の圧力が上昇し、締付トルク
が増す。

適正な締付トルクになると、圧力スイッチが作動し、モ
ータ７６は停止する。

この締込みトルクはモータ７６の最大トルクの部分の一
位以下となっている。

即ち静止摩擦係数と動摩擦係数の比坦下となっている。

モータ７６が停止すると制御回路を介して流体圧シリン
ダ８３は第５図において左方に附勢され、そのピストン
ロッドは左行し、シフタ８１も左行する。

シフタ８１はシフタ軸８０上において第４図において左
行し、シフタ８１の他端は歯車５８を軸５７上を左行さ
せ、歯車５８と環状歯車５１のかみ合は外れる。

同時に歯付クラッチ９２は消勢され、歯付クラッチ９２
．９３は解放され歯車８９は回転自在となる。

以上の状態において原動軸３１が回転すると、主軸４は
軸接手２３を介して原動軸３１より駆動される。

主軸４０回転と共に歯車５２は共に回転し、歯車８９は
空転する。

工具を主軸４端より外すときは主軸４を停止し、流体圧
シリンダ８３を第５図において右方に附勢して、シフタ
８１を右行させると、歯車５８は第４図において右行し
、環状歯車５１とかみ合う。

同時もしくは続いて歯付クラッチ９２のマグネットは附
勢され歯付クラッチ９２．９３はかみ合い主軸４は制動
される。

この状態においてモータ７６を工具装着時と逆方向に最
大トルクで回転させるとドローインボルト１９は逆転し
、工具柄のめねじとドローインボルト１９端のねじは弛
められ、工具柄は主軸４のテーパ孔２１より遠のき遂に
はドローインボルト１９のねじと工具柄のめねじは離れ
て工具は主軸４端より取外される。

回転感応板７９により積算回転計は軸６６の逆転数を積
算し、機械操作盤にプリセットされた回転数だけ逆転す
ると図示しない制御回路に信号は送られモータ７６は停
止する。

以上のとおり、本発明の回転主軸の自動工具締結装置に
よれば主軸駆動原動機を主軸後部延長上に位置すること
ができる。

ドローインボルトを駆動する動力は主軸駆動原動機に比
べるとはるかに小さく、装置は小さく、配置もよいので
ラムより突出する寸法はわずかであり、工作機械に要請
されるコンパクトさを満し、主軸頭より出張りが少ない
ので作業性のよい工作機械となり、駆動原動機は主軸後
方にあって安定した位置にあり特にプラノミラー等のク
ロスレールに備える竪主軸を有する場合に適する。

主軸後端と原動機軸はユニット化された軸接手であって
外部に取出す歯車列を環状歯車を備えており、バランス
がとれており主軸回転時環状歯車部分で歯車列は切断さ
れているので振動、騒音なく高速回転も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の正面図、第２図は第１図のＡ
−Ａ断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第４図は
第３図のＣ−Ｃ断面図、第５図は第３図のＤ−Ｄ断面図
である。 １・・・・・・ラム、１′・・・・・・案内、２・・・
・・・クイル、４・・・、・・主軸、５．６．７・・・
・・・軸受、１０・・・・・・推力軸受、１９・・・・
・・ドローインボルト、２０・・・・・・軸受、２１・
・・・・・テーパ孔、２２・・・・・・駒、２３．２４
．２５゜２６・・・・・・軸接手、２９・・・・・・キ
ー、３１・・・・・・原動軸、３２．３３・・・・・・
軸受ホルダ、３４．３６・・・・・・軸受、３５．３７
・・・・・・推力軸受、３８・・・・・・駆動軸、４１
・・・・・・ばね、４２・・・・・・駆動歯車、４５・
・・・・・中間歯車、４６．４７．４８．４９・・・・
・・軸受、５１・・・・・・環状歯車、５２・・・・・
・歯車、５４・・・・・・ギヤーケース、５５．５６・
・・・・・軸受、５７・・・・・・軸、５８・・・・・
・歯車、６３．６９・・・・・・チェノホイル、６６・
・・・・−軸、６７゜６８・・・・・・軸受、７２・・
・・・・チェノ、７６・・・・・・液圧駆動回転モータ
、７９・・・・・・回転感応板、８０・・・・・・シフ
ｌ’軸、８１ ・−・−シフタ、８２・・・・・・ロッ
ド、８３・・・・・・流体圧シリンダ、８７・・・・・
・軸、８８・・・・・・軸受、８９・・・・・・歯車、
９２．９３・・・・・・歯付クラッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸中心孔を挿通するドローインボルトを回動して
   主軸端に工具を締結する装置において、主軸中心線を中
   心に主軸後端に同一中心に外歯内歯を備えた環状歯車を
   主軸側に担持して回転可能に軸承し、環状歯車とドロー
   インボルト後端部に固定した歯車を主軸側に軸承される
   中間歯車を介してかみ合う如く構成してなり、主軸中心
   と同じ中心にて主軸に固定された歯車とかみ合う回転可
   能に支持される歯車を介して主軸と回転に対して剛に連
   結された回転制動部材と、該回転制動部材と係合して回
   転制動部材を制止する固設部材に固定した固定制動部材
   及び回転制動部材と固定制動部材を係合する手段とを備
   えた主軸制動装置、環状歯車と選択摺動してかみ合う出
   力端を有するドローインボルト駆動装置により工具の着
   脱を行う回転主軸の自動工具締結装置。 ２ 主軸後端、主軸駆動原動機出力軸端と連結する軸接
   手に中間歯車、環状歯車を備え、主軸後端直後に主軸駆
   動原動機を装着可能としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の回転主軸の自動工具締結装置。