JPS5964243A - 工作機械および工具ホルダ−をコレツトに保持およびそれから解放する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にフライス盤に係り、更に詳細にいえば、
スピンドルの回転を停止させ工具ホルダ−をスピンドル
に固着したりそれから解放したりする方法と装置とに係
るものである。

フライス盤は良く知られ広く使用されている。

近代のフライス盤はカッターと被加工物との間に３つの
軸、すなわち「Ｘ軸」、「Ｙ軸」および「Ｚ軸」の方向
で相対的に運動を生じることができる。多くのフライス
盤は被加工物の加工中これら方向を組合わせた運動を生
じることができる。

フライス盤での作業を容易にし促進するため不断の努力
において自動的工具交換器が重要になって来た。この工
具交換器は、被加工物に行う種々の加工作業が種々の工
具を使用することを指令する時種々の工具を貯蔵マカジ
ンから機械のスピンドルがそれから自動的に移動する。

そのような工具交換器の多くの型式のものが知られ使用
されている。これら工具交換器は一般にスピンドル内に
工具ホルダーを自動的に把持したりスピンドルから解放
したりするためある手段を必要とする。この手段の１例
が１９８１年１２月８日付で許可された米国特許第４，
３０４，５１３号に記載されている。この特許では、工
具ホルダー１５２を皿ばね１４３の積重ね体により上方
に押圧されているコレット部材１４９によりスピンドル
に固着する。工具ホルダーを解放することが望ましい場
合には、ばねの積み重ね体の抵抗にさからいピストン１
３１にかけた空気圧によりコレット部材を下方に動かす
。この組合わせ全体をスピンドルヘッド２５に装着し、
このスピンドルヘッド２５は適当な親ねじとナットとの
組合わせにより機枠２４上を上下動される（Ｚ軸の連動
方向）。

前記米国特許にはまたスピンドルの回転を割り出し位置
で正確に停止させる手段が記載されている。この手段が
この米国特許の第９欄第５２行以下に記載されている。

この米国特許の第９図にはスピンドルにキイ留めされた
継手８１に凹み９０が示してある。エアシリンダ９１は
付勢されるとプランジャ９２を継手８１に向け駆動しプ
ランジャがこのように駆動されるとプラグ９２ｂがゆっ
くり回転しているスピンドルに係合して継手の戻り止め
すなわち凹み９０に着座させスピンドルを停止させる。

スピンドルが特定の割り出し位置で停止することは自動
的工具交換器がスピンドルと工具貯蔵手段との間に工具
を移すため特定の工具ホルダーを必要とする場合には重
要である。

前記米国特許の装着は使用した機械では非常に役立った
が、それより小型の機械では自動的工具交換器が必要で
ある。機械の寸法を小さくできると共にまた軽量にでき
しかも被加工物に所定の加工を行うために必要な動力と
剛強性とを生じることが望ましい。本出願人の知る従来
技術は小型で自動的工具交換器を設けることが望ましい
小型のフライス盤の小型の関係した抑制手段を有する機
械に応用するには好適でない。本発明はこの問題を克服
することを目的としている。

簡単にいえば、本発明の１つの具体例では、比較的に低
いＫ係数を有するばね手段により軸線方向に負荷された
工具ホルダーコレットを設けたフライス盤を提供する。

コレットを解放する動力作動の機構がスピンドルヘッド
に装着され工具ホルダー解放機能を行う揚台にのみスピ
ンドルとコレットとに関連せしめられる。スピンドル停
止機構かスピンドルの軸線とほぼ平行な作用軸線を有し
スピンドル駆動要件により指令されるスペース内に全体
が位置決めめされるがしかも可成りの半径でスピンドル
駆動要素に係合してスピンドルを停止すると大きな機械
的利点を生じスピンドルを正確に配向するよう位置され
る錠止めプランジャを含んでいる。スピンドル停止プラ
ンジャには長期非抽出潤滑特徴が配慮されている。

添付図面を詳細に参照すると、第１図にはベース１２と
、ひざ１３と、機械制御コンビュータおよび電子機器を
含む柱組立て体１４と、上腕１６とヘッド１７とを有す
るひざ型フライス盤１１が示してある。

サドル１８がひざ１３に装着され、被加工物テーブル１
９がサドル１８に装着されている。スピンドル２１がヘ
ッドに装着された非回転クイル２２に回転可能に支持さ
れ、クイル２２はそれぞれ矢印２３．２４で示した方向
に垂直に（Ｚ軸）運動する。

スピンドル２１は符号２１Ｓで示した個所でキイ留めさ
れ歯付きベルト２７により駆動されるスピンドル連結手
段２６を受けている。１つの型式のベルトがユニローヤ
ル・インコーポレイテッド（Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｉｎｃ
．）が販売しているＨＴＤベルトとして業界で知られて
いる。スピンドル駆動モータ引立て体２８ヘッド組立て
体に装着され機械の制御装置に電気的に接続された出カ
シャフト回転割り出しセンサーを含んでいる。スピンド
ルは後記する方法でクイルに装置されスピンドルはクイ
ルに相対的に直線運動するのを防止されている。

クイルは垂直のアームの上端付近に循環ボールナット３
１を有するほぼＬ字形の鋳造物であるクイル支持ブラケ
ット２９により垂直に支持されている。

このナットはクイル駆動すなわちＺ軸駆動スクリュー３
２に装着され、このスクリューはヘッド組立て体内で回
転以外の運動を防止されるようヘッド組立て体に軸受組
立て体３３により装着されている。

このスクリュー３４にはその上端にスプロケット３４が
取付けられ、このスブロケット３４はヘッド絹立て体に
固着された垂直すなわちＺ軸サーボ駆動モータ３６によ
り駆動される時定ベルト３６により駆動される。このサ
ーボ駆動モータ、本発明に関係しないその他の装置およ
び本明細書に言及している種々のセンサーは制御器に電
気的に接続されている。

工具解放作動組立て体３８がヘッド組立て体の頂部に接
続されそれに固着した把持組立て体３９を有している。

特に第３Ａ図を参照すると、スピンドル２１の下端には
円錐形すなわちテーパ付きの入口４１が設けてある。こ
の入口４１は標準のＮｏ．３０Ｖ−フランジ工具ホルダ
ー４２にはまる。フランジ４３はそれに設けたノッチに
スピンドルキイ４４を差込むことにより、適当に割出さ
れる。工具ホルダーはその上端に固着された工具保持握
り４６によりスピンドル内に保持されている。

再び第３３Ａ図を参照すると、符号５２で示した個所で
クイル２２内にねじ込んだ下方の軸受保持ナット５１が
スピンドルの下部玉軸受組立て体５３を支持し、この組
立て体の外レースはクイルの孔５４内にきつく収容され
内レースはスピンドルの段部５６にきつくはまっている
。内外の軸受スペーサ管５７、５８が下部軸受組立て体
のそれぞれ内外レースに受けられ中間のスピンドル軸受
組立て体５９の内外レースを支持し、この組立て体５９
の外レースはクイルの肩部６１に衝合している。この組
立で体５９の内レースは符号６３で示した個所でスピン
ドルにねじ受けされた止めナット６２によりスペーサス
リーブ５７に下向きに締付けられ、このナットの下端と
軸受組立て体５９の内レースとの間にはワッシャ６４が
設けてある。従って、スピンドルはクイルに相対的に長
さ方向に固定されているがクイル内を自由に回転する。

スピンドルはクイルに相対的に上端をスピンドルの上部
軸受組立て体６０により半径方向に支持およぴ制御され
、この軸受組立て体６６の外レースはクイル内に案内さ
れ内レースはスピンドルのまわりに案内され軸受保持ナ
ット６７、ワッシャ６８およびスピンドルの肩部７１に
衝合しでいるリング６９間に締付けてある。スピンドル
２１の外面は符号７２で示した個所から上方にスピンド
ル２１の上端にねじ受けされたフランジナット７４にま
でスプラインが設けてある。このナットは止めナット７
５によりスピンドルに錠止めされている。

クイルをヘッドハウジングの孔７６にすべりばめし、ま
たもし所望ならばヘッドハウジングとクイルとの間に棒
ワイパシール７７、７８を設けることができるラビリン
スごみシール７９がスピンドルと保持ナット５１との間
に設けてある。クイル支持ブラケット２９は割ってあり
符号８１で示した個所でクイルの上端に締付けてありク
イルの肩部８２とクイルの上端に設けた外側の円形溝に
収容された保持リング８３との間に位置決めしてある。

従って、クイル支持ブラケット２９が垂直のサーボ駆動
スクリューにより上手に動かされるに従い、クイルは上
下動される。

前に述べたように、スピンドルはベルト２７により駆動
される。このベルトはスプロケット２６のまわりを運動
する。スピンドル継手８４がスピンドルのスプライン部
分上にずべり受けされている。

スプロケット２６はスプロケット２６のテーパ孔８８に
収容されたテーパ付き外面８７を有するくさびカラー８
６により継手８４に固定されている。３本の円周方向に
間隔をあけた押えねじ８９（図面には１本しか示してな
い）がスプロケット２６をカラー８６のテーバ付き外面
８７上に引っ張りカラーを継手８４にスプロケット２６
をカラーに締付けている。継手の溝内に入れたスナップ
リング９１によりカラー８６がスピンドル２１上に位置
決めされる。軸受キャップ９４、９６にそれぞれ位置決
めされた上下の継手軸受組立て体９２、９３により組立
て体において継手が垂直に位置決めされ、これら軸受キ
ャップ９４、９６はそれぞれ一般には円周方向に間隔を
あけた３本である押えねし９７、９８によりヘッド鋳造
部材１７Ｕに締付けてある。

スプロケット２６はベルト保持側部フランジを有してい
る。これらフランジの１つ１０１は典型的にはスプロケ
ットに収縮ぼめしてある。他のフランジ１０２は本発明
の１つの特徴により作られている。

このフランジは孔１０３（第４図）に入れた３本の円周
方向に間隔をあけたねじにより２６スプロケット２６に
固定されている。このフランジ１０２にはその上面に戻
り止め空所１０４が設けてある。この空所１０４はその
上面に半径方向に突出している縁部に入口斜面１０６、
１０７を有している。この空所１０４ショットピン１０
６の下端を収容する。このピンは円筒形でスピンドルの
回転軸線１０８と平行な軸線に沿い円筒形軸線を有して
いる。第３Ａ図にはこのピン１０６がスピンドル錠止め
位置で実線で示してある。第３Ａ図にはまたこのピンを
通常のスピンドル解放位置を点線１０６Ａで示してある
。

第４図を参照すると、プラグ１１１を収容した孔１０９
が示してある。この孔１０９は本発明の１つの特徴によ
り設けてありスピンドルの中心から軸線１０７、１０８
間の距離に等しい半径に位置決めされている。本発明の
１つの特徴によれば、プラグは少くとも頂部が潤滑油に
没している。プラグの１例は０．００５ないし０．００
１インチの直径を有するオイルを満した焼成した青銅製
で孔１０９に干渉ばめしてあり孔に圧入され、プラグの
上面はディスク（第５図）の上面１１３の上方から約０
．０２０ないし０．０３インチの間隔をあけてある。戻
り止めの空所１０４を通る中心線からの孔１０９とプラ
グ１１１との回転割り出し量は２５０である。プラグ１
１１の中心は通常ではフランジの回転軸線から１．０８
インチ離れている。従って、フランジ１０２がベルト２
７用の側部ストッパすなわち案内としてとスピンドル停
止装置用の受けおよびループリケータとしての２重の目
的を果すことが判る。。

ショットピンシリンダ装着ブラケット１１６がねじ（図
示せず）により符号１１７で示した個所で上部軸受キャ
ップ９４に固定されている。ブラケット１１６の孔付き
上部アーム１１８がシリンダヘッドナット１２１により
取付けたエアシリンダ１１９の下端を支持し、このナッ
トのねじ状部分はブラケットの孔に収容されシリンダ壁
にねし込まれている。

このエアシリンダは複動エアシリンダでありそのビスト
ン棒１２２はシリンダヘッドナット１２１、１２３を貫
通して延びている。、ショットピンホルダーブロック１
２４がビストン棒１２２の下端にねじ受けされピストン
棒にねじ受けされた薄ナット１２６により固定されてい
る。ホルダーブロック案内ピン１２７がブラケット１１
６に設けた垂直に延びているスロット（図示せす）を貫
通して延びていてエアシリンダのピストンにより上下に
駆動される際にこのスロットにより案内される。

ウレタン製のクッション１２８がシリンダブロック１２
４に設けたスロット１２９に収容されている。

クッション１２８はフランジの頂部とショットピンのま
わりのホルダーの底部との間にきつくはまりフランジを
ホルダーブロック１２４の底部の円形肩部１３２に押圧
している。この肩部１３２はショットピンの本体のまわ
りに１８０°延び従ってショットピンをホルダーに横方
向からそう入できショットピンのフランジ１３１をクッ
ションおよび肩部１３２に圧接させショトピンが使用中
に抜け出ないようにする。また、ショットピンは軸受け
キャップ１９４に設けた孔１３３内を案内される。

センサースイッチ１３４がスイッチ支持ブラケット１３
６に装着され、こブラケットの水平に延びているフォー
ク状すなわち孔付フランジ１３８はエアシリンダの上端
とシリンダヘッドキャップナット１２３との間にきつく
収容され固定されている。

センサー質量体１３７がピストン棒１２２の上端にねじ
受けされピストン棒１２２の上端にねじ受けされた薄ナ
ット１３９により固定されている。

前記したＶフランジ付き工具ホルダーはそのフランジに
１つまたは２つの正反対向きにしたノッチを有していて
工具交換器の指片の割出しキイを収容して貯蔵マガジン
からスピンドルに工具を移す間に工具を正しく回転割出
してこの位置に保持する。スピンドルのキイ４４は工具
移送時に工具交換器の指片のキイと並べる必要がある。

工具交換器の指片のキイを工具交換時にスピンドルのキ
イと並べやすいようにするため、ショットピン割出し位
置を戻り止め空所１０４の中心と正確に並べる必要があ
る。このことは軸受キャップ９４にそれをヘッド鋳造部
材１７Ｕに締付ける押えねじ９７を受けるためスロット
１４１を設けることにより容易に行える。従って、工具
交換器の指片がスピンドルに工具ホルダーを位置決めし
スピンドルと工具交換器の指片とのキイを工具ホルダー
のフランジの向かい合ったノッチに入れて、ショットピ
ンはハウジングの軸受キャップ９４を回わすことにより
スピンドルの軸線を中心として動かすことができる。

ショットピンが戻り止め空所１０４に入れたエアシリン
ダに並びエアシリンダを作動させると、４本の押えねじ
９７をハウジングに締付けることにより軸受キャップ９
４を、ハウジングに正しく割出すことができる。センサ
ースイッチ１３４用に適当な近接スイッチは種々のスイ
ッチのうちの１つである。

近接スイッチの１例はカタログ表番号ＰＫ７５９−１に
示した如きイリノイス州フリーポート所在のマイクロス
イッチ・カンパニイ（Ｍｉｃｒｏｓｗｉｔｃｈ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ　ｏｆ　Ｆｒｅｅｐｏｒｔ．Ｉｌｌｉｎｏｉｓ
）製のものである。そのようなスイッチはフルコ・マニ
ュファクチュヤリング・カンバニイ・インコーポレイテ
ッド（Ｈｕｒｃｏ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ．Ｉｎｃ．）がカタログ番号１０１ＸＫ５−
１の下に販売している。

再び第３Ａ図を参照すると、スピンドル２１の内部孔１
４７内にコレット１４６が摺動可能に収容されている。

コレット１４６はばね指片すなわちジョー１４８（２つ
が示してある）を有している。これらばね指片（典型的
には６つ設けてある）のそれぞれは下端に内向きのフラ
ンジ１４９を有している。

このフランジ１４９は工具ホルダーの工具保持握り４０
の下側に係合している。各指片のコレット指片位置決め
面１５１は典型的には半円筒形でコレットが閉じた位置
にあるとスピンドルの円筒形壁１４７の下部に収容され
ている。コレットの指片閉じカム面１５２はこの位置決
め面１５１の真上にありコレットがその下がった指片開
き位置にあるとこの位置決め面１５１はスピンドルのコ
レットカム斜面閉じ円錐面１５３の真下になる。この円
錐面１５３はスピンドルのコレット解放スペース１５４
の真上にある。

コレットは符号１５６で示した如く内面にねじ山が設け
てあり引張棒１５７の下部のステムにねじ係合し、この
引張棒はスピンドルの円筒形内面に摺動可能に収容され
案内されている。引張棒１５７の上端には符号１５９で
示した如く内面にねし山が設けてあり駆動棒１６１のね
じ状下端を受け、この駆動棒はスピンドルのスプライン
付き部分内に案内され摺動可能に収容され上端は符号１
６１Ａで示した如くスピンドルの上端から突出している
。

引張棒１５７はキイ１６２（第３Ａ図と第７図）を摺動
可能にきつく収容する細い長さ方向に延びている横方向
の貫通孔を有していて、このキイ１６２はスピンドルに
設けた長さ方向に延び横方向に並んだ孔１Ｏ３，１Ｏ４
を貫通して突出している。キイの上縁と孔１６３のスロ
ットの上縁との間には符号１６３Ｕで示した如くある程
度間隙（典型的には約０．０６０インチ）がある。後記
により明かな目的で同様にキイ１６２の上縁とスピンド
ルの孔１６４の上縁との間には同じ目的で符号１６４Ｕ
で示した如く同様に間隙が設けてある。この間隙はキイ
の上縁とキイを収容する引張棒１５７の孔の上縁との間
には依存してない。

キイの下縁１６２Ｌは上部ばね座カラープッシング１６
７のカラー付き環状上面１６６に係合する。このプッシ
ング１６７の円筒形肩部１６５はキイ１６２の両端Ｉ６
２Ｅに衝合している。プッシング１６７はスピンドルの
円筒形外面１６８上に摺動可能に受けられている。同様
なプッシングすなわち下部ばね座プッシング１６９がス
ピンドルの外面１６８に摺動可能に受けられ軸受止めナ
ット６２の上面に衝合している。これらプッシングはそ
れぞれ長さ方向に延びているばねパイロットフランジ１
７１を有している。また、各プッシングはばねパイロッ
トフランジ１７１を取巻いているばね沙フランジ１７２
を有している。これらの特徴によりコレットを閉じるの
に典型的な皿ばね倍重ね体の代りにコイルばね１７３を
設けることができるようにする。図示した如く四角形断
面のワイヤから成るダイばねがこの目的に十分役立つ。

このばねはプッシング１６７のばね座フランジ１７２に
圧接し、このフランジ１７２はコレット作用キイ１６２
の下縁１６２Ｌに圧接する。

従って、このプッシングのフランジはキイをコレット引
張棒のキイ受け孔の上縁にきつく圧接するよう上方に押
し従ってコレットを上方に押す。これがためコレット指
片のコレット１４９の把持フランジが工具ホルダーの工
具ホルダー保持握り４６を上方に押すことになる。従っ
てコレット１４９の把持フランジは工具ホルダーの幹部
のテーパ付き外面をスピンドルのテーパ付き内面に圧接
させる。

これらテーパ面がはまり合うと工具ホルダー従ってコレ
ットが更に上方に運動するのを防止し、これら指片はス
ピンドルの保持および案内面１４７により形成されてい
る。コレット内に工具ホルダーがない場合には、キイ１
６２の上縁がスピンドルのスロット１６３、１６４の上
縁に係合して間隙１６３Ｕ、１６４Ｕを開じるまでばね
力がコレットを更に上方に押しコレットがスピンドル内
で更に上昇する運動を停止する。

工具ホルダーコレットとコレット閉じばねとを説明した
が、以下に第３Ｂ図を参照して工具解放機構について説
明する。第３Ｂ図を見ると、コレット解放駆動棒１６１
、特にスピンドル２１の上端におけるフランジナット７
４から突出している部分が示してある。また、ヘッド構
造部材１７Ｕの上方に続いている部分ｂ示してある。第
３Ｂ図と第３Ｃ図とが第３Ａ図から９０°の角度の方向
から見たものであることが認められよう。この角度から
見ると解放機構が一番明瞭に判る。

解放機構はヘッドヘッド鋳造部材１７Ｕの上部壁に設け
た内向きのフーシンジ１７７に装着されたシリンダベー
ス１７６を含んでいる。４本の押えねじ１７８がフラン
ジ１７７にねじ込まれるとこの目的を果す。これらねじ
はそれがフランジに入る程度をこのねしの頭部の下でシ
リンダベース１７６の頂部上との間に配置したコイル状
クッションばね１７９を適当に圧縮する量に制御する肩
付きばねである。空気シリンダ組立て体１８１がシリン
ダベース１７６に装着されている。シリンダ組立て体は
ベースに設けた溝に収容されているシリンダ管１８２と
、下側に管１８２を受ける溝を上側にシリンダ管１８４
を受ける同様な溝を有している中間プラテン１８３とを
含んでいる。シリンダヘッドすなわちキャップ１８６が
シリンダベース１７６にねじ込んだ４本の押えねじ１８
７によりこの積重ね体の上に締付けてある。従って、２
つのシリンダが形成される。ピストン１８８が−Ｌｆｊ
のシリンダ内にあり別のピストン１８９が下方のシリン
ダ内にある。これらピストンの周辺溝にはＯ−リングが
設けてありシリンダの檗に圧接してシリンダを密封して
いる。上部ピストン軸すなわち棒１９１が上部ピストン
１８８にねじ込まれそれに固定されている。下部ピスト
ン軸すなわら捧１９２がピストン１８９の底部に衝合す
る肩部１９３を有している。ねじ状ステム１９４が上部
ビストン軸１９１にねじ込まれ下部ピストン１８９を上
下のピストン軸間に締付けている。Ｏ−リングシール１
９６がプラテン１８３内で上部ピストン軸を密封してい
る。シリンダベースに固着したプッシング１９７の下部
ビストン軸すなわち棒１９２を案内するよう受けている
。

上下のシリンダはいづれも複動シリンダであり同時に作
動する。第３Ｂ図にはこれらシリンダが中間ストローク
にあり空気が上下ピストン１８８、１８９にそれぞれ同
時にかけられている状態で示してある。第３Ｃ図には両
方のピストンが上死点にあり空気が両方のピストンの下
側にかけられ両方のビストンの上側から排出される状態
が示してある。このようにするには従来技術の弁機構（
図示せず）により行う。

１対の案内フレームすなわちトラス２０１が矩形状ボス
２０３の両側に設けてあり、このボスはシリンダベース
１７６の底部から下方に突出している。

これらトラスはシリンダベースに設けた孔に受けられト
ラス２０１の上端にねじ込んである押えねじ２０４によ
り固定されている。これら押えねじはソケットヘッド押
えねじでありシリンダ組立て体をシリンダベースに装着
する以前にシリンダベースに固着される。トラスの下喘
は押えねじ２０７によりトラスに固着した１対のスペー
サ板２０６によりブリッジされている。従って、端部に
おける２つのトラス２０１を側部における２つのスペー
サ板２０６とを組合わせると矩形状の箱を形成する。２
つの「グリッパ作動子」ブロック２０８が箱に位置決め
され、ピストン捧１９２のねじ状下端のそれぞれの側１
つづつ設けてある。支持棒２０９がピストン棒の下端に
ねじ止めしてある。ブロック２０８はそれぞれそれにね
じ込んだ２本の押えねじ２１１により支持棒に締付けて
ある。軸２１２には作動ブロックに固定されている。各
軸２１２にはローラ２１３が装着されている。

２つの「グリッパ」指片２１４がブリッジ板２０６に固
着したシャフト２１６に装着されている。これら指片は
第３Ｂ図に示した閉位置と第３Ｃ図に示した開位置との
間をビポット運動する。第３Ａ図と第３Ｂ図とに示した
如く、指片はフランジナット７４のフラノンの下にフッ
クすなわちストッパ部分２１７を有している。従って指
片は後記する目的でスピンドルの下降運動を停止させる
掛け金として作用する。

再び第３Ｂ図を参照すると、トラス２０１の１つのもの
の壁に孔２１１が設けてあり近接スイッチ２２２を収容
しこの近接スイッチはブラケット２２３によりトラスに
装着されている。このスイッチ２２２は前記したスイッ
チ１３４と同じ型式のもので良い。このスイッチと共働
して工具ホルダーがコレット内にあるかどうかを表示す
るため円筒形の鋼製スリーブ２２４がピストン棒１９２
に摺動可能に受けられている。長さ方向に延びている横
孔２２６がピストン棒に設てあり、スリーブ２２４に固
着したキイ２２５がピストン棒の一方の側から他方の側
にまでこの孔を通り延びている。ピストン棒の軸線と並
ぶ軸線を有するセンサーピン２２７がキイ２２５にねじ
受けされこのキイに固定されている。

このセンサーピンは、ピストン捧１９２の中心孔を通り
ス１１ット２２６からピストン棒の下端２２８にまで下
方に延びている。第３Ｃ図に示してあるように、ピスト
ン体が十分上昇すると、ピストン棒の下端２２９がピス
トン捧の下端２２８の下方にたとえば、０．４９４イン
チ突出するようピン２２７をキイ２２５内で調節する。

２枚の側板２０６のそれぞれに設けた観測接近間隙孔２
３１を利用することによりこの調節は容易に行える。も
しピン２２７がピストン体内を上方に０．０３１インチ
の距離押されると、近接すなわちセンサースイッチは引
きはずされる。このことはクイルがその運動の上限にま
で引上げられた時にコレットに工具ホルダーがない場合
に生じる。

コレット内に工具ホルダーがないため、コレットはスピ
ンドルに設けたスロット１６３、１６４の上端に係合す
るコレット制御キイ１６２により停止されるまでスピン
ドル内を更に０．０６インチ上昇する。

従って、クイルがその運動の上限にまで引上げられると
、ピストン捧１６１の上端２２９が０．０６０インチ高
か、ピンをピストン棒１９２内を下方に押す。

スリーブ２２４が０．０６インチ高くなるとセンサー２
２２を引はずさせ従ってこのセンサーは機械にコレット
内に工具ホルダーがないことを表示する。

再び第２図を参照すると、総体的に特号２３０で示した
工具交換器がヘッド１７の側部に取付けて示してある。

本発明では種々の工具交換器器を使用できる。好ましい
工具交換器は工具ホルダー移送指令すなわち爪組立て体
が工具を保持した工具ホルダーを貯蔵マガジンから取出
してスピンドルを軸線方向に運動させる必要が全くなく
工具ホルダーをスピンドルの軸線に沿い１つの軸線方向
にスピンドルに供給する型式のものである。この型式の
工具交換器の１例はインディアナ州インディアナポリス
所在のハーコマニュファクチュアリング・カンパニイ・
インコーポレイデッド（Ｈｕｒｃｏ　Ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｉｎｃ．ｏｆＩｎｄｉａ
ｎａｐｏｌｉｓ．Ｉｎｄｉａｎａ）が製造しているハー
コ・モデル・エムビー１１・シイエヌシイ・マシニング
・センター（Ｈｕｒｃｏ　Ｍｏｄｅｌ　ＭＢＩＩ　ＣＮ
Ｃ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ）に組入れた自
動的工具交換器である。

作用 工具ホルダーと工具とが第１図に示した如くスピンドル
に入れた機構の状態から始めると作用を便利に説明でき
る。もしスピンドルが十分に上昇していると、スピンド
ルとクイルどは第３Ａ図と第３Ｂ図とに示した位置にあ
る。フライス盤が工具の交換を求めない限りピストンと
グリッパ組立て体とは第３Ｃ図に示した如く十分に上昇
した位置にある。クイルの垂直な上向き運動はクイル支
持鋳造部材が上昇するに従いその手状突起すなわちピン
２３２によりトリがされるＺ軸リミットスイッチ２３７
の引はずしに応答して垂直サーボ駆動装置により制限さ
れる。この際に、工具保持握りにコレットを閉じた状態
に保持するためコレットに分けるコイルばねの負荷は約
１，０００ポンドである。

加工テーブルに固定された被加工物を更に加工するため
、スピンドル駆動モータを作動させクイルを加工テープ
ル１９をサドル１８上でＸ軸方向にサドル１８をひざ１
３上でＹ軸方向に適当に運動させ工具４７で必要な作業
を行うに必要に応じてＺ軸サーボモータにより下方に駆
動する。

工具交換を行う際には、スピンドルモータを減速しクイ
ルを引上げる。、スピンドルを非常に低い速度にして、
ショットピンエアシリンダ１１９を作動させショットピ
ンをフランジディスク１０２の上面と係合するよう駆動
する。このことはスピンドルが矢印で示しに時計に回転
していて戻り止め空所１０４から６０°ないし７０°の
角度位置にある時に生じる。スピンドルが回転を続ける
に従い、ショットピンの丸味を付した端部がディスクの
頂部に係合してループリケータボタン１１１の端部を横
切り運動するにつれ潤滑にされる。ショットピンがルー
プリケータボタンから戻り止め空所に移動するとスピン
ドルを正しい回転割出し位置に確実に停止する。この位
置において、スピンドル内の工具ホルダーに設けられ工
具交換指片の割出しキイを収容するキイスロットは割出
しキイを収容する正しい位置にある。次いで、空の工具
交換指片は工具ホルダーフランジを把持する位置に移動
し、１つの指片のキイがフランジのノッチに収容される
。

垂直（Ｚ軸）サーボ駆動装置がクイルを第３Ａ図に示し
た最上位置に駆動すると、Ｚ軸リミットスイッチが操作
員に組立て体がコレットを開く位置にすることを知らせ
る。ショットピンが戻り止め空所に入ると作動せしめら
れるショットピンセンサースイッチ１３４は操作員にシ
ョットピンが正しく割出した位置にあることを知らせる
。コレット内に工具ホルダーがあるとコレット解放捧１
６１が工具センサーピン２２９をリングすなわちカラー
２２４をセンサースイッチ２７２を引さはず程度に動か
すに十分にコレットが上昇するのを防止する。

従って、操作員はコレットが工具ホルダーを固着してい
ることを知らされる。

工具交換器の把持指片が工具ホルダーフランジ上にある
と空気を工具解放シリンダに分け従ってピストン捧を下
方にそれによりグリッパ作動ブロック２０８を上方に動
かす。これがためローラ２１３をクリッパ指片のカム斜
面２１５を下り動かしグリッパ指片の真直な部分に移動
し従って指片を閉じスピンドル上のフランジナット７４
の下にグリッパ指片にフック部分を形成する。ローラが
更に下方に動くとピストン捧の下端２２８をコレット解
放押し棒１６１の上端２２９に係合させる。ピストンが
更に下方に運動するとコイルばね１７３の負荷にさから
い解放棒を下方に駆動する。皿ワッシャの積重ね体とは
対照的にコイルばねのばね定格は比較的に低い。従って
、ばねのコレット閉じ負荷より高い２００ポンドのピス
トン力はコレットを指片を開くに十分な程度下方に運動
させる。このことが生じると、シリンダベース１７６は
装着ねじ１７８の作用によりばね１７９がかける負荷に
さからい支持フランジ１７７から僅かに離れるように運
動する。スピンドルに相対的なベースの垂面運動であり
従ってコレットの開く機能を無効にするこの運動の程度
はグリッパ指片のフック衝合部２１７がフランジナット
７４のフランジの下側に係合することにより制限される
。シリンダ内の空気でピストンを更に下方に駆動すると
コレット指片のパイロット面１５１がスピンドルのスペ
ース１５４内に移動し従ってコレットを開き工具ホルダ
ー保持握り４６を解放するようになるまでコレットをス
ピンドルに相対的に下方に駆動する。このようになると
、工具交換器の指片は工具ホルダーをスピンドルから引
出し工具ホルダーを貯蔵マガジンに戻す。

工具解放ピストンには引続き空気圧がかけられる。従っ
て、工具交換指片が新たな工具ホルダーをスピンドルに
供給するまでコレットは開いたままである。このことが
生じ操作員が工具交換器により指片が新たな工具ホルダ
ーをスピンドルに供給したことを信号されると、空気圧
がシリンダ内のピストンの頂部から放出されてシリンダ
内のビストンの下方にかけられる。コレット戻しばね１
７３はコレットを敏速に閉じ、シリンダベース１７６は
もし指片フランジ１７７から全く離れていればフランジ
上に再び落着き、スピンドル保持指片カムローラ２１３
が指片の外縁を登る。カム斜面２１５の傾斜部に達する
と、ローラはカム斜面と登りつつ指片を第３Ｃ図に示し
た位置にまで開く。

工具交換指片が工具ホルダーから遠ざかると、ショット
ピンシリンダ１９に作用する圧力は逆にされショットピ
ンを戻り止め空所から上方に引き出しディスクから離す
。このエベントをセンサー１３４が検知し、センサーが
これを検知すると、スピンドルの駆動を再開できＺ軸サ
ーボモータがクイルを駆動しそれによりスピンドルは下
方に移動して被加工物に対する加工を再開する。

本発明のフライス盤はいくつかの利点を有している。ス
ピンドルの鋏止めに従来技術のスピンドル駆動プーリー
を使用できるが、本発明の新規なフランジはプーリーフ
ランジとしてばかりでなく信頼できる正確なスピンドル
ストッパ割出し装置としても作用する。軸線方向に駆動
できるショットピンがこのプーリーと共働して特に半径
方向におけるスペースの利用を極減する。ショットピン
はどうしても必要なスペースを利用する。前記した方式
でショットピンを潤滑にすると摩耗を極減し信頼性を向
上する。前記した如くダイばねが非常に役立つコイルば
ねを使用すると適当なコレット閉じ力を生じる。同時に
、皿ワッシャと対照的にコイルばねはスピンドルの外部
に便利に使用でき従って構造を簡単にする、更に詳細に
いえば、コレットの運動中力が増大しばねの圧縮が距離
と直線的に比較的に低いので、小さい能力の解放作動子
、従って、皿ワッシャで負荷をかけたコレットの解放に
必要な作動子よりも小さい寸法または低い圧力要件もし
くは両方の要件を使用できる。

１例として本発明の１つの具体例はコレットを閉じた状
態に保持するのに１，０００ポンドのばね力用に設計し
てある。コレットを開くに必要なスピンドルに相対的な
コレットの長さ方向運動は３／１６インチであった。こ
の偏向に必要なコイルばね力の増大量は３９４ポンドで
ありコイルばねの速度より可成り大きい速度で増大する
。コイルばねの有効ばね率は１インチ当り１．２６０ポ
ンドであった。皿ばね積重ね体のばね率は２倍以上であ
った。

以上のほかに本発明の構造ではコレット解放機構をクイ
ルに固着する必要をなくし、従って、ヘッドに可撓性の
流体継手を使用する複雑性を避けＺ軸サーボ駆動組立て
体が処理する荷重を可成り減少する。

本発明を図示して訂細に説明したが、これは例示にすぎ
ず限定するものと考えるべきてはなく好ましい具体例を
示し説明したにすぎず本発明の原理内に入る変更および
変形したものも特許請求の範囲に入るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスピンドルストッパと工具解放機
構とを備えたフライス器の側面略図、第２図は第１図の
２−２線に沿い切断し矢印方向に見た部分の拡大上面部
分図、第３Ａ図は第２図の３−３線に沿い矢印方向に見
てスピンドルをストッパの組合わせ体を示す機械のヘッ
ド組立て体の下部の断面図、第３Ｂ図は第２図の３Ｂ−
３Ｂ線に沿い矢印方向に見て工具解放駆動機構を示す機
械のヘッド組立て体の１部の断面図、第３Ｃ図は作動ピ
ストン組立て体を十分に引上げスピンドルグリッパを十
分に拡げた状態で示した以外は第３Ｂ図に似ている図、
第４図はストッパ戻り止めを有するスピンドル駆動プー
リーフランジの拡大上面図、第５図は第４図の５−５線
に沿い切断し矢印方向に見たプーリーフランジの部分断
面図、第６図はスプライン付き継手軸受キャップとショ
ットピンとの上面図、第７図は第３Ａ図の７−７線に沿
い矢印方向に見たクイル引張捧の一部分の側面部分図で
ある。 １１…工作機械　　　　　１２…ベース手段１７…ヘッ
ド手段　　　　２１…スピンドル２８…駆動手段　　　
　　１０２…ディスク１０４…戻り止め　　　　１０６
…プランジャ１１１…ループリケータ　１３４…センサ
ー手段１４６…コレット手段　　１７３…ばね手段特許
用■）人 ハー二トマニ１フフ７クチュｊ／リングカンパニー・イ
ンコーポレーラ−ツド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ベース手段と、 ベース手段に装着され工具収容および作動スピンドル手
   段を支持するヘッド手段とを備え、該スピンドル手段が
   コレット手段を交互に開閉し工具手段をスピンドル手段
   に把持したりそれから解放したりするためスピンドル手
   段内を直線的に可動な工具保持コレット手段と、皿ワッ
   シャのばね定格の半分より小さいばね定格を有しコレッ
   ト手段をコレット閉じ位置に押圧するコレット作動手段
   とを含んでいることを特徴とする工作機械。 ２）ばね手段がコイルばねである特許請求の範囲第１項
   の工作機械。 ３）スピンドル手段が回転軸線を中心として回転するス
   ピンドルを含み、工作機械が更にまたスピンドルに固着
   され回転軸線から半径方向に延びているディスク、 ディスクに係合する端部を有しているスピンドル停止プ
   ランジャとを含み、ディスクがプランジャ収容戻り止め
   を有し、プランジャが作動せしめられると前記端部をデ
   ィスクの表面に係合させまたディスクが回転中戻り止め
   に入りディスクの回転を停止させるようにしてある特許
   請求の範囲第１項の工作機械。 ４）更にまたプランジャが作動せしめられ前記端部が前
   記表面に係合すると回転軸線からのブランジャの距離に
   等しい距離回転軸線からの半径においてディスクに設け
   たプランジャループリケータを備え、それによりディス
   クが回転する際に作動せしめられるとプランジャがルー
   プリケータに係合するようにしてある特許請求の範囲第
   ３項の工作機械。 ５）ループリケータが回転軸線からの戻り止めの距離ど
   同じ回転軸線からの距離でディスクに固着した焼成金属
   潤滑材含浸スラグを含んでいる特許請求の範囲第４項の
   工作機械。 ６）更にまた、 スピンドルを回転させる駆動手段と、駆動手段に設けら
   れディスクがプランジャにより停止せしめられた時の位
   置から６０°ないし７０°回転割り出しされた位置にあ
   る時プランジャを作動させるセンサー手段とを備えてい
   る特許請求の範囲第３項の工作機械。 ７）ディスクがスピンドル駆動プーリーの一部である特
   許請求の範囲第３項の工作機械。 ８）ディスクがスピンドル駆動プーリーの２つのシリン
   ダの１つを含んでいる特許請求の範囲第７項の工作機械
   。 ９）プランジャが回転軸線にほぼ平行な１つの軸線に沿
   い可動である特許請求の範囲第３項の工作機械。 １０）プランジャが回転軸線にほぼ平行なプランジャ回
   転軸線を有する作動子に接続されている特許請求の範囲
   第９項の工作機械。 １１）ディスクがスピンドル駆動プーリーの一部であり
   、 作動子が回転軸線から最大半径にあるプーリーの部分の
   軸線方向投影により形成された想像上の回転円筒にある
   特許請求の範囲第１０項の工作機械。 １２）作動子がプランジャを戻り止めを出入させるよう
   駆動する複動エアシリンダである特許請求の範囲第１０
   項の工作機械。 １３）エアシリンダがスピンドルの回転軸線に平行な円
   筒軸線を有している特許請求の範囲の範囲第１０項の工
   作機械。 １４）スピンドル手段が更にまた、 ヘッド手段内を直線的に可動であるクイル手段と、 クイル手段により長さ方向に境界されクイル手段の長さ
   方向軸線を中心として回転可能なスピンドルとを含め、 コレット手段がスピンドルに収容されその内部を案内さ
   れスピンドル内の工具ホルダーの引っ張り握りを交互に
   把持したり解放したすするよう長さ方向に可動である特
   許請求の範囲第１項の工作機械。 １５）スピンドルが更にまた、 スピンドルの一部分とクイル手段の内部の一部分との間
   によりばね手段を収容する環状スペースを含んでいる特
   許請求の範囲第１４項の工作機械。 １６）スピンドル手段が更にまた、 スピンドルの前記一部分に受けられた第１および第２の
   ばね座カラーであり１つのものがクイル手段により第１
   の方向に長さ方向に停止せしめられるようにしである第
   １および第２のばね座カラーと、 他方のカラーの付近でスピンドルに貫通して設けた横方
   向の孔とを含み、 ばね手段がスピンドルの前記部分と共軸でこのスピンド
   ル部分を包囲しカラー間に閉じ込められそれに弾性的に
   圧接しているコイルばねを含み、コレット手段がスピン
   ドルの横方向の孔と並んでいる横方向の貫通孔を有し、 スピンドル手段が更にまた前記スピンドルとコレット手
   段との貫通孔を貫通して延びているキイを含み、他方の
   カラーが第１の方向とは反対の第２の方向において長さ
   方向において他方のカラーと圧接し前記貫通孔の１つの
   一端縁と圧接するキイにより停止しめられるようにして
   ある特許請求の範囲第１５項の工作機械。 １７）前記貫通孔の少くとも１つが回転軸線の一方向に
   おいて他方のものより長くキイがスピンドルとコレット
   手段とのうらの１つに相対的に軸線方向にコレット手段
   がスピンドルに相対的にスピンドル内の工具ホルダーの
   引張り握りをそれぞれ把時し解放するに少くとも必要な
   程度キイが軸線方向に運動できるようにしてある特許請
   求の範囲第１６項の工作機械。 １８）前記１つの孔がスピンドルに設けてあり、他方の
   孔がコレット手段に設けてあり、キイが他方の孔にすべ
   りばめされ、前記１つの孔の一縁部がキイの１つの縁部
   に近接しスピンドル内に工具がないとコレット手段が前
   記第２の方向にばね負荷されてコレット閉じ運動を停止
   させる作用を行うようにしてある特許請求の範囲第１７
   項の工作機械。 １９）更にまた、 スピンドルの工具受け端部とは反対の端部に設けた半径
   方向フランジと、 ヘッド手段に接着され作動せしめられるとフランジと掛
   止め関係になりヘッド手段内におけるスピンドルの軸線
   方向運動を制限するフランジ掛止め手段と、 掛止め手段に接続され通常では掛止め手段を開いた非掛
   止め位置に保持し作用ヒしめられるとフランジに掛止め
   手段を開じスピンドルに相対的にコレット手段を駆動し
   コレット開じ位置にさせる流体作動の作動子とを含んで
   いる特許請求の範囲第１４項の工作機械。 ２０）ベース手段と、 ベース手段に装着され工具受け作動スピンドル手段を支
   持するヘッド手段とを備え、スピンドル手段が該手段内
   を直線的に可動でコレット手段の一部分を交互に開開し
   スピンドル手段内の工具手段を把持したり解放したりす
   る工具保持コレット手段と、 コレット手段を、コレット閉じ方向に押圧するコレット
   作動ばね手段と、 ヘッド手段に設けられスピンドル手段に相対的にコレッ
   ト開き方向においてコレット手段と係合りることにより
   作動せしめられるコレット解放手段とを含んでいること
   を特徴とする工作機械。 ２１）解放手段がスピンドルを保持する保持手段と、 保持手段に相対的に可動でコレット手段に係合して保持
   手段がスピンドル手段の運動を制限する間にコレット手
   段をコレット開き方向に運動させる動力手段とを含んで
   いる特許請求の範囲第２０項の工作機械。 ２２）保持手段が掛け金手段を含み、工作機械が更にま
   た動力手段に接続され動力手段により作動せしめられコ
   レット手段がコレット開さ方向に運動する以前に掛け金
   手段を作動させる作動手段を備えている特許請求の範囲
   第２０項の工作機械。 ２３）作動手段がローラを含み、 掛け金手段がローラを係合する指片を含み、指令がカム
   斜面を有している特許請求の範囲第２２項の工作機械。 ２４）動力手段が流体作動の作動子を含んでいる特許請
   求の範囲第２２項の工作機械。 ２５）流体動力の作動子がヘッド手段に装着されたシリ
   ンダ組立て体と作動手段に接続されたピストン棒とを含
   んでいる特許請求の範囲第２４項の工作機械。 ２６）解放手段がヘッド手段に着座しているシリンダベ
   ースを含み、該シリンダ組立て体がベース手段に固着さ
   れ、 弾性的手段がベース手段に固着されベースをヘッド手段
   内のストッパ手段に圧接するよう弾性的に押圧している
   特許請求の範囲第２５項の工作機械。 ２７）コレットスリーブの保持フランジとカムとを工作
   機械の固定部分に接続された保持指片が係合しそれによ
   り把持される位置にするため工具スピンドルクイルを作
   用位置から工具解放位置に引上げ、 フランジに保持指片を閉じ、 工具ホルダーをコレットから解放するためフランジがコ
   レットをスリーブ内で下方に押し指片が係合してスリー
   ブを保持しつつコレット作動棒を下方に押し、 工具ホルダーをコレットから取除き、 別の工具ホルダーをコレットに入れ、 ばね力によりコレットを別の工具ホルダーに閉じるため
   コレットに上向きのばね力をかけつつコレットから下向
   き力を取除き、 工具に被加工物に加工を行わせるようコレットスリーブ
   をコレット共に下方に運動できるように保持指片をフラ
   ンジから解放することを特徴とする工具ホルダーをコレ
   ットに保持しまたそれから解放する方法。 ２８）更にまた、 スピンドルをプランジャの作動により所定の割り出し位
   置で停止させることを含む特許請求の範囲第２７項の方
   法。 ２９）更にまた、 スピンドルの回転中プランジャの端部をスピンドルに固
   定した。半径方向に延びる表面に係合させ、プランジャ
   を前記表面に設けた戻り止めに差込みスピンドルの回転
   を停止させることを含む特許請求の範囲第２８項の方法
   。 ３０）更にまた、 スピンドルが回転する際にプランジャの端部を潤滑にす
   ることを含む特許請求の範囲第２９項の方法。 ３１）潤滑にする段階が、 スピンドルが回転する際にプランジャの端部を前記表面
   に露出した潤滑材を含浸したスラグに接触させることを
   含む特許請求の範囲第３０項の方法。 ３２）プランジャ作用させる段階がスピンドルを停止さ
   せるためエアシリンダにプランジャ前進空気圧をかける
   ことと、 エアシリンダにプランジャ開放空気圧をかけることによ
   リプランジャンジャを解放することを含んでいる特許請
   求の範囲第２８項の方法。