JPS62140710A - 工作機械用の工具駆動ユニットにおけるクラッチおよび工具交換操作装置 - 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】 Ａ０発明の目的 （１１産業上の利用分野 本発明は、複数個の工具回転用スピンドルを回転自在に
支持する斜塔式タレットヘッドが枠体に対して旋回可能
に支持されており、このタレットヘッドの旋回に伴って
前記スピンドルのうちのいずれか一つのスピンドルが加
工位置に位置決めされたときには、他のスピンドルの少
なくとも一つのスピンドルは工具交換位置にある形式の
工作機械の工具駆動ユニットにおいて使用されるスピン
ドルのクラッチ操作シリンダに関する。

（２）　　従来の技術 複数個の工具回転用スピンドルを回転自在に支持する斜
塔式タレットヘッドが枠体に対して旋回可能に支持され
、複数個のスピンドルの一つが加工位置にある間に、他
のスピンドルの少なくとも一つが工具交換位置にあるよ
うに構成された工具駆動ユニットを備えた工作機械は特
開昭５２−１２２９７６号公報に見られるように従来よ
り知られている。

（３）発明が解決しようとする問題点 工具ホルダは、スピンドルの先端部においてスピンドル
の中空部を軸方向に貫通するドローパーの先端部と係合
するようになっており、工具の交換に際し工具ホルダを
スピンドルから離脱する場合には、ドローパーの基端面
をブツシュロッドにより押圧してドローパーをスピンド
ルに対して先端側へばね偏倚力に抗して移動させると、
ドローパーと工具ホルダとの係合関係が解かれ、工具ホ
ルダをスピンドルの先端部から取り去ることができる。

工具駆動ユニットの機械剛性を増加して加工精度を向上
するため、工具駆動ユニットの構造をコンパクトにした
場合、タレットヘッドにより支持される複数個のスピン
ドルの基端部は互いに接近した状態となり、タレットヘ
ッドの旋回に伴ってスピンドルの基端部とブツシュロッ
ドとが干渉してしまう。このようなスピンドルの基端部
とブツシュロッドとの干渉を避けるためには、スピンド
ルが工具交換位置にあるときにはブツシュロッドがスピ
ンドルの基端部と整合した作動位置にあり、タレットヘ
ッドの旋回時にはブツシュロッドがスピンドルの基端部
から離隔した退避位置にあるように、ブツシュロッドを
作動位置と退避位置との間で揺動させることが考えられ
る。

他方、スピンドルが加工位置にあるときにはその加工位
置にあるスピンドルの基端部をクラッチを介して駆動源
側に連結し、タレットヘッドの旋回時にはクラッチを離
脱状態にして加工位置にあるスピンドルを駆動源側から
分離させなければならない。

ところで、ブツシュロッドを作動位置と退避位置との間
で揺動させるための作動装置と、スピンドルを駆動源側
に連結するためのクラッチの係脱操作を行う作動装置と
を個別に配設すると、各作動装置を配設するためのスペ
ースが必要となると共に工具駆動ユニットの構造が複雑
となって、工具駆動ユニットの構造をコンパクトにする
ことが困難となる。

そこで本発明は、作動位置と退避位置との間のブツシュ
ロッドの揺動と加工位置にあるスピンドルのためのクラ
ッチの係脱操作とを同時に行うことができるような工作
機械用スピンドルのクラッチ操作シリンダを得ることを
主な目的とするものである。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明によれば、複数個の工具回転用スピンドルを回転
自在に支持する斜塔式タレットヘッドが枠体に対して旋
回可能に支持されており、前記タレットヘッドの旋回に
伴って前記スピンドルのうちいずれか一つのスピンドル
が加工位置に位置決めされたときには、他のスピンドル
の少なくとも一つのスピンドルは工具交換位置にある形
式の工作機械の工具駆動ユニットにおいて使用されるス
ピンドルのクラッチ操作シリンダであって、前記枠体に
基端部が固定されたロッドの中間部に形成された固定ピ
ストンの前後に圧力流体室を形成するようにして前記ロ
ッドに嵌合され、外周面上には、加工位置に位置決めさ
れたスピンドルを駆動源側に連結するためのクラッチの
係脱操作を行うクラッチ操作爪と、工具交換位置にある
スピンドルの中空部を軸方向に貫通するドローパーの基
端面を押圧することによりこのドローパーの先端側に保
持されている工具ホルダを前記工具交換位置にあるスピ
ンドルから離脱させるブツシュロッドを、工具交換位置
にあるスピンドルの基端部と整合する作動位置と、前記
工具交換位置のスピンドルの基端部から離隔した退避位
置との間で（■動する係合ピンとを備えている工作４！
Ｊ、械用スピンドルのクラッチ操作シリンダが得られる
。

（２）作　用 タレットヘッドが旋回して１つのスピンドルが加工位置
に位置決めされると、同時に他のスピンドルの少なくと
も１つのスピンドルは工具交換位置に位置決めされる。

このときクラッチ操作シリンダが作動して加工位置にあ
るスピンドルが駆動源側に連結されるようにクラッチが
係合状態となると、同時にクラッチ操作シリンダにより
プソンユロッドが退避位置から作動位置へと揺動されて
ブツシュロッドが作動可能状態に置かれる。加工位置に
あるスピンドルにより保持された工具による加工作業が
終了してタレットヘッドが旋回されるときには、再びク
ラッチ操作シリンダが作動してクラッチが離脱状態に置
かれると、同時にクラッチ操作シリンダによりブツシュ
ロッドは作動位置から退避位置へと揺動される。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

まず第１図及び第２図において、工作機械のヘッド１上
には、送りモータ２により左右方向に移動される左右方
向移動台３が搭載されていると共に、左右方向移動台３
上には送りモータ４により一対の案内レール５，６に沿
って前後方向に移動される前後方向移動台７が搭載され
ている。

この前後方向移動台７上にはコラム８が立設されており
、送りモータ９により回転駆動される送りねじ１０によ
り昇降する工具駆動ユニットＡの昇降枠体１１は、コラ
ムの前面側において上下方向に延設された左右一対の冨
内レール１２．１３に沿ってコラム８に対して相対的に
昇降する。昇降枠体１１の前面側には、水平面内におい
て前後方向に対して傾斜した方向の軸線周りに旋回され
る斜塔式タレットヘッド１７が支持されており、このタ
レットへノド１７には一対のスピンドルヘッド１６，６
６が形成されている。各スピンドルヘッド１６．６６の
中心軸線は、工具駆動ユニットＡの内部機構の相互干渉
を避けるため第１図に示されるように互いにねじれた関
係にあり、第２図に示されるように、工具による切削作
動時においてはスピンドルへノドの中心軸線はコラム８
に対し前後方向に向かい、又工具交換時においてはタレ
ットヘッド１７の旋回に伴ってスピンドルヘッドの中心
軸線はコラム８に対し左右方向に向かう。

第２図においては、スピンドルヘッド１６は切削位置に
あり、スピンドルヘッド６６は工具交換位置にある。又
第２図に示されるように、案内レール１３は案内レール
１２よりも前方に配設されており、各基円レール］、２
．１３からタレットヘッド１７までの距離は共に短い。

第３図において、昇降枠体１１の筒状支持部１４の内周
面側には、タレットヘッド１７の筒状連結部１Ｂの外周
面側が軸受１５を介して回転自在に支持されていると共
に、昇降枠体１１の外周フランジｌｌｆとタレットヘッ
ド１７の外周フランジ１７ｆの各対向面は相互に沿接自
在となるように構成されている。そして各外周フランジ
１１ｆ。

１７ｆの背面側はそれぞれテーバ面１１ｔ、１７Ｌとし
て形成されており、これら一対の外周フランジＩｆｆ、
１７ｆの外面部は、タレットヘッド１７の旋回を必要に
応じて抑止するための環状クランプ１９により包囲され
ている。

筒状連結部１８の端面側には歯車２０が一体的に固着さ
れており、この歯車２０には、昇降枠体ｌｌ上に搭載さ
れたタレット旋回用モータ２１により、モータ２１の出
力軸上の傘歯車２３、筒状支持部１４上に軸受２４．２
５により軸支された歯車軸２６の一端側の傘歯車２７を
介して回転駆動される歯車軸２６の他端側の歯車２８が
かみ合っている。

昇降枠体１１上に搭載された工具回転用モータ２９の回
転駆動力は、出力軸３０、昇降枠体１１により軸受３１
．３２を介して回転自在に支持された歯車軸３３上の歯
車３４、昇降枠体１１により軸受３５，３６を介して回
転自在に支持された歯車軸３７上の歯車３日、及び昇降
枠体１１により軸受３９．４０を介して回転自在に支持
された歯車軸４１上の歯車４２を介して、歯車軸４１の
前方突出部の外周面上のスプライン４３へ伝達される。

スプライン４３には、クラッチ４４の駆動側係合部材４
４ａの内周面上のスプラインが係合している。馬Ｉス肋
側係合部材４．４２は、全体として筒状形をなしており
、その前端縁部には波動側係合部材４４ｂと係合する係
合部を有すると共に、後端寄りの外周面上には外周面側
に環状溝４６が形成されたクラッチ操作輪４５が固定さ
れている。

昇降枠体１１にはスプライン４３と平行に前方へ向けて
突出するロッド４７の基端部が固定されており、このロ
ッド４７の中央部に形成された固定ピストン４８には、
クラッチ操作シリンダ４９が嵌合している。クラッチ操
作シリンダ４９の両・端壁はロッド４７の外周面に沿っ
て沿接自在であり、クラッチ操作シリンダ４９の後端寄
りの外周面上に固定されたクラッチ操作爪５０はクラッ
チ撲作輪４５の環状溝４６に係合している。第４図に示
されているように、クラッチ操作シリンダ４９の後端部
の上面上にはクラッチ１桑作シリンダ４９の軸方向に対
して垂直な方向に突出する冷接部材７３の基端部が固着
されており、この冷接部材７３は、昇降枠体１１上に基
端部が固定され先端部にストッパーナツト７５が螺合さ
れたロッド４７と平行な案内レール７４に沿接自在に嵌
合している。この案内レール７４に沿って冷接部材７３
（第４図）が滑接することにより、クラッチ操作シリン
ダ４９は常に一定の方位を保ちながらロッド４７に沿っ
て滑接する。そしてロッド４７内の圧力流体路５１に圧
力流体が導通されると、クラッチ操作シリンダ４９が後
退してクラッチ４４が離脱状態となり、又ロッド４７内
の圧力流体路５２に圧力流体が導通されると、クラッチ
操作シリンダ４９が前進してクラッチ４４が停台状態と
なる。

第３図において、スピンドルヘッド１６の内周１７は、
軸受５３及び軸受群５４を介して中空スピンドル５５が
回転自在に支持されており、この中空スピンドル５５の
後端部の外周面上にはクラッチ４４を構成する環状の被
動側係合部材４４ｂが固定されている。従ってクラッチ
４４が係合状態にあるときにはスプライン４３側の回転
駆動力はクラッチ４４を介して中空スピンドル５５へ伝
達される。

中空スピンドル５５の前端部内周面側には、前方へ向け
て拡開するテーパ面５５ｔが形成されており、このテー
パ面５５ｔには、工具ホルダ５７の外周部に形成された
テーパ面５７ｔが密着するようになっている。工具ホル
ダ５７がテーパ面５５を部に嵌入された状態においては
、中空スピンドル５５の回転駆動力は、中空スピンドル
５５の前端面側に固定された係合ピン５６が工具ホルダ
５７の前端部外周面側に形成された係合凹部と係合して
いることにより、係合ピン５６を介して工具ホルダ５７
へ伝達される。

工具ホルダ５７の後端面から後方へ向けて、後・脇部に
拡大部を有する工具ホルダ軸５８が突出しており、この
工具ホルダ軸５８は、中空スピンドル５５の中空部内で
軸方向に延設されたドロー／Ｎ−５９の前端部に形成さ
れた筒状部６０内に嵌入するようになっている。筒状部
６０には周方向に間隔を置いて複数個、例えば３個の半
径方向に貫通するボール保持孔が形成されており、各ボ
ール保持孔内にはボール６１が離脱しないようにして保
持されている。又中空スピンドル５５の中空部内におい
て筒状部６０に対応した位置には、前端例の内周部に前
方へ拡開するテーパ面が形成された筒状部材６２が保持
されている。ドローバーの後端部にはナツト６３が螺合
されており、このナツト６３と中空スピンドル５５の内
周側の肩部との間に介装された多数の環状板ばね６４の
ばね偏倚力により、ドローバ−５９は常に後方へ引張り
力を受けており、このばね偏倚力により各ボール６１は
筒状部材６２の内周面側のテーパ面に沿って移動して工
具ホルダ軸５８を締め付け、工具ホルダ５７を確実にテ
ーパ面５５を部内に保持する。

工具ホルダ５７を中空スピンドル５５から取り外すとき
は、タレットヘッド１７を旋回してスピンドルヘッド１
６を工具交換位置に位置決めしてから、ドローバ−５９
の基端面を後記のプノシ二ロソドによりばね偏倚力に抗
して押圧すると共に、工具ホルダ５７の先端部外周面上
に形成された環状係合溝６５に把持爪を係合させて工具
ホルダ５７を中空スピンドル５５の外方へ引抜くことに
より、工具ホルダ５７を中空スピンドル５５から取り外
すことができる。

ドローバ−５９内には軸方向に貫通して圧力空気４人孔
５９Ｃが形成されており、工具交換時において工具ホル
ダ５７を中空スピンドル５５から取り外す際に、圧力空
気導入孔５９Ｃに圧力空気を導入することにより、圧力
空気をテーパ面５５を側へ吹き付けてテーパ面５５ｔを
清浄することができる。

第４図〜第７図において、スピンドルヘッド１６は加工
位置にあって、工具ホルダ５７により工具軸１２５部を
保持された工具１２４は切削作動状態にある。これに対
しスピンドルヘッド６６は工具交換位置にある。このス
ピンドルヘッド６６の内周側には、軸受６７及び軸受群
６８を介して中空スピンドル６９が回転自在に支持され
ており、中空スピンドル６９は、工具軸７０を保持する
工具ホルダ７１を保持している。

中空スピンドル６９は中空スピンドル５５と全く同一の
構造を有しており、この中空スピンドル６９の法つ：）
：部外周面上にはクラッチ４４の被動側係合部材７２が
固定されていると共に、この被動側係合部材７２に近接
して係合溝８３が形成されている。他方、昇降枠体１１
に固定されたブラケット７７の枢支部７８には、フック
８０の基端側に突設されたブラケット７９が枢支されて
いる。

フック８０の先端部には中空スピンドル６９の係合溝８
３に係合する二叉状の係合爪８２が形成されていると共
に、フック８０の中央部にはフック８０の基端側から先
端側へ向けて細長い長孔８１が形成されており、この長
孔８１はクラッチ操作シリンダ４９の外周部の上面側に
突設された係合ピン７６が遊嵌されている。従って、タ
レントヘノド１７がタレット旋回用モータ２１の作動に
より旋回されるに当たってクラッチ１桑作シリンダ４９
が後退してクラッチ４４が離脱状態に置かれる間は、フ
ック８０が枢支部７８を中心として昇降枠体１１寄りに
揺動して係合爪８２が係合溝８３から離脱しているが、
一対のスピンドルヘッドの一方、例えばスピンドルヘッ
ド１６が加工位置に位置決めされると同時に他方のスピ
ンドルヘッド、例えばスピンドルヘッド６６が工具交換
位置に位置決めされ、クラッチ操作シリンダ４９が前進
してクラッチ４４が係合状態となると、フック８０は枢
支部７８を中心として前方へ揺動し、係合爪８２が係合
溝８３に係合することにより、中空スピンドル６９の軸
方向にかかる力に対抗し、軸受６７及び軸受群６８の無
理な力が加わることを防止する 特に第６図及び第７図において、フック８０内にはシリ
ンダ９０が一体的に形成されており、このシリンダ９０
内を冷接するピストン９１のピストンロッドと一体のブ
ツシュロッド９２の先端部はフック８０の先端側へ突き
出ることができる。

ジンシュロッド９２内には流路９３が形成されており、
第６図のようにボート９５に圧力流体が導入されるとピ
ストン９１はフック８０の基端側へ後退し、流路９３は
ボート９６から遮断されるが、第７図のように、フック
８０がスピンドル６９の基端部と係合した状態において
ボート９４に圧力流体が導入されると、ピストン９１は
フック８０の先端側へ移動し、それに伴ってブツシュロ
ッド９２がドローバー９７の基端面を押圧して、ドロー
バ−９７を板ばね９８のばね力に抗してスピンドル６９
の先端側へ移動させる。同時に、流路９３はボート９６
と連通し、圧力空気がボート９６、流路９３、ドローバ
−９７の中空部により形成された圧力空気導入孔９７ｃ
を介して、スピンドル６９の先端部のテーパ面６９ｔと
工具ボルダ７１のテーパ面７１ｔとの間の環状の隙間へ
導入される。

その結果、ドローバ−９７と工具ホルダ７１との係合が
解かれて、工具ホルダ７１はスピンドル６９から離脱可
能となると共に、スピンドル６９のテーパ面６９（が圧
力空気により清浄される。

この間、フック８０はスピンドル６９の基端部と係合し
ているので、スピンドル６９は先端側へ押圧されること
はなく、軸受６７．６８に無理な力が加わることがない
。

Ｃ１発明の効果 以上のように本発明によれば、クラッチ操作シリンダは
、枠体に基端部が固定されたロッドの中間部に形成され
た固定ピストンの前後に圧力流体室を形成するようにし
てそのロッドに嵌合されているので、クラッチ操作シリ
ンダの外周面上にクラッチ操作爪を配設することができ
、その結果クラッチ操作爪により係脱操作されるクラッ
チの位置を枠体に近い位置に配設して工具駆動ユニット
のオーバーハング量を少なくし、機械剛性を増大させる
ことによって加工精度を向上させることができる。

又クラッチ操作シリンダは、クラッチ操作爪と、ブツシ
ュロッドを作動位置と退避位置との間で揺動させるため
の係合ピンとを備えているので、単一のクラッチ操作シ
リンダにより作動位置と退避位置との間のブツシュロッ
ドの揺動とクラッチの係脱操作とを同時に行うことがで
き、その結果、工具駆動ユニットを簡単な構造でコンパ
クトに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づく工具駆動ユニットの
支持装置を備えた工作機械の一例を示す前面図、第２図
は第１図の工作機械の平面図、第３図は第１図のｍ−ｍ
線に沿って見た要部平断面図、第４図は第１図のＩＶ−
ＩＶ線に沿って見た要部平断面図、第５図は第４図のＶ
−Ｖ線に沿って見た要部側面図、第６図は第４図の要部
断面図、第７図は第６図とは異なった作動状態にある第
６図と同様な要部断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個の工具回転用スピンドル（５５、６９）を回転自
   在に支持する斜塔式タレットヘッド（１７）が枠体（１
   １）に対して旋回可能に支持されており、前記タレット
   ヘッド（１７）の旋回に伴って前記スピンドル（５５、
   ６９）のうちいずれか一つのスピンドル（５５）が加工
   位置に位置決めされたときには、他のスピンドルの少な
   くとも一つのスピンドル（６９）は工具交換位置にある
   形式の工作機械の工具駆動ユニット（Ａ）において使用
   されるスピンドルのクラッチ操作シリンダ（４９）であ
   って、前記枠体（１１）に基端部が固定されたロッド（
   ４７）の中間部に形成された固定ピストン（４８）の前
   後に圧力流体室を形成するようにして前記ロッド（４７
   ）に嵌合され、外周面上には、加工位置に位置決めされ
   たスピンドル（５５）を駆動源側に連結するためのクラ
   ッチ（４４）の係脱操作を行うクラッチ操作爪（５０）
   と、 工具交換位置にあるスピンドル（６９）の中空部を軸方
   向に貫通するドローバー（９７）の基端面を押圧するこ
   とによりこのドローバー（９７）の先端側に保持されて
   いる工具ホルダ（７１）を前記工具交換位置にあるスピ
   ンドル（６９）から離脱させるプッシュロッド（９２）
   を、工具交換位置にあるスピンドル（６９）の基端部と
   整合する作動位置と、前記工具交換位置のスピンドル（
   ６９）の基端部から離隔した退避位置との間で揺動する
   係合ピン（７６）と、 を備えていることを特徴とする、工作機械用スピンドル
   のクラッチ操作シリンダ。