JPS62157745A

JPS62157745A - 自動工具交換機能を有する主軸装置

Info

Publication number: JPS62157745A
Application number: JP29936585A
Authority: JP
Inventors: Junichi Shiozawa; 塩沢　順一
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-07-13

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】発明の技術分野本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特にスピンドル
および工具交換用の押し棒の駆動手段に係る。

従来技術この種の主軸装置では、通常、工具に回転運動を与える
スピンドルと、工具交換用の押し棒とが同心的に設けら
れており、それぞれに駆動手段が設けられている。

そのスピンドルの駆動伝達手段がベルトやギヤによって
構成されている型式のものでは、それらの動力伝達部材
が発熱源となり、機械の熱的な変形が大きくなるほか、
それらのベルトやギヤについていずれ必ず交換の必要が
あり、またそれらが騒音の発生源ともなる。

また、スピンドルが直接駆動用のモータに連結され、ま
たそれと同心的な工具交換用の押し棒がシリンダなどに
よって操作される型式のものでは、そのシリンダがスピ
ンドルに対し、外部で並行的に設けられ、そのシリンダ
が主軸の近くで大きな空間を占めるため、大型化し、ま
たシリンダの押圧力の伝達にレバーなどが必要となるか
ら、部品数が多く、また形状も複雑となっている。

ところで、実公昭５７−５１７９１号の考案は、スピン
ドルに切削回転用モータの出力軸をスプラインによって
連結し、またそのモータの出力軸の内部に冷却用兼工具
ホルダー着脱用のモータを同軸上に組み込み、その着脱
用モータの回転をボールねし機構よって軸線方向の運動
に変換し、この軸線方向の動きによって工具ホルダーの
着脱を可能としている。しかし、上記の型式のものでは
、工具ホルダーのクランプ力の維持に問題があり、また
迅速かつ確実な着脱が難しく、汎用の自動工具交換用と
して用いられず、またモータ側からの発熱の影響によっ
て、加工精度が低くなる。

発明の目的したがって、本発明の目的は、主軸装置の熱的変位を防
止するために、ベルトやギヤなどの発熱部材を無くし、
工具交換用のシリンダをスピンドルと同軸上に配置する
ことにより、主軸装置、特に工具交換機構の小型化を図
りながら、各種の部品の形状を単純化することである。

発明の概要そこで、本発明は、スピンドルをこの中心線と同一軸線
上の駆動モータで直接または間接的に駆動するとともに
、このスピンドルと同一軸線上に工具交換用のシンリダ
を配置し、このシリンダの出力によってスピンドル内の
押し棒を移動させ、この押し棒の移動運動により工具の
着脱を行えるようにしている。このように、スピンドル
駆動用のモータがベルトやギヤなどの回転伝達部材を介
在させないで、スピンドルに回転を伝達するため、発熱
部分や騒音の発生が少なく、それだけ熱的変形が防止で
きることになる。またスピンドル駆動用のモータおよび
工具交換用のシリンダが本体部分でスピンドルと同心的
に設けられているため、主軸装置が小型で、本体の内部
に合理的な組み合わせ状態で組み込まれる。

実施例の構成第１図は、本発明の自動工具交換機能を有する主軸装置
１を示している。この主軸装置１は、筒状の本体２の内
部に組み込まれる。この本体２は、機台３の案内面４に
対し、滑り対偶により進退自在に設けられており、その
下のブラケット５の内部の送りナツト６により、送りね
じ７に対しねじ対偶の下に嵌り合っている。この送りね
じ７は、本体２の中心線方向と平行な状態で、上記機台
３に対し前後の軸受け８により回転自在に支持されてお
り、後端部分で軸継手９により繰り出しモータ１０の出
力軸１１に連結されている。

そして、上記本体２は、先端側の内部で筒状のハウジン
グ１２を固定しており、その内部で前後の軸受け１３に
より中空状のスピンドル１４を回転自在に支持している
。このスピンドル１４は、その内部やや先端寄りでスリ
ーブ１５を備えており、それよりも先端側で、円錐状の
工具ホルダー１６を保持するためのソケッ）１Ｂを形成
するとともに、上記スリーブ１５の内部で連結体１９を
収納し、さらにその後端部分で工具交換用のおし棒２０
を皿状のばね２１により、後退方向に付勢した状態で進
退自在に保持している。この押し棒２０の先端部分は、
上記連結体１９に対しねじによって固定されており、さ
らにこの連結体１９は、支持体２２によって工具ホルダ
ー１６のプルスタンド１７に嵌り合う例えばコレット２
３ａなどの係止体２３と連結されている。なおこのハウ
ジング１２の外周に螺旋状の冷却水通路１２ａが形成さ
れており、本体２に形成された出入口１２ｂに通じてい
る。

また、上記本体２は、後端側の部分で、スピンドル１４
と同心的に、シリンダ２４を変位可能な状態で収納する
とともに、軸受はハウジング２５を固定している。上記
シリンダ２４は、テールカバー２６によって形成される
内部でピストン２７を進退自在に保持し、このピストン
２７の中心孔に嵌り合う従動軸２８に対し摺動自在に嵌
り合っている。この従動軸２８は、前記スピンドル１４
および押し捧２０と同心位置に設けられており、先端部
分で、中心のコイルスプリング２９を介在させながら、
中介軸３０に嵌りあい、またその外側部分で２本のキー
３１を介在させながら、筒状のカプラー３２に対し、軸
線方向の移動を許容しながら回転のみを伝達する状態で
連結されている。

そして同様に、このカプラー３２は、２本のキー３３に
よって中間軸３４に連結されている。なおこの中間軸３
４は、中介軸３０に対し軸線方向に摺動自在に嵌り合い
、またクランプリング３５によってスピンドル１４に固
定され、さらに外周の２つの保合突起３６の部分で反力
受は部材３７の内周に形成された一対の係合突条３８に
対応している。なお、この反力受は部材３７は、全体と
して筒状であり、その裾部分でシリンダ２４とともに本
体２の内部に固定されている。

さらに、前記従動軸２８は、軸受はハウジング２５の内
部で軸受け３９によって軸線方向に移動しない状態で、
回転自在に支持されており、軸継手４０によってスピン
ドル駆動用のモータ４１の出力軸４２に連結されている
。なお、このモータ４１は、本体２の後端部分に載せら
れており、冷却のために、通気可能な状態でカバー４３
によって包まれている。

なお、押し棒２０、支持体２２、従動軸２８、中介軸３
０の内部にクリーニング用の空気排出路４４が形成され
ており、その先端はソケット１Ｂの部分に通じており、
また後端部分は、本体２および軸受はハウジング２５を
介し、外部の圧力空気源４５に開閉弁４６により接続さ
れている。また、スピンドル１４の後端部分に被検出体
４７の保持用の支持フランジ４８が固定されており、そ
の被検出体４７は、本体２の内部の非接触形のセンサー
４９と対向している。これらの中介軸３０、キー３１．
３３、カプラー３２および中間軸３４などは、押し棒２
０を進出させる伝達部材を構成しており、同時に従動軸
２８の回転をスピンドル１４に伝達する伝達手段をも構
成している。中介軸３０とカプラー３２とは、ねじによ
り固定されている。また、上記ピストン２７の位置は、
その後端側のドグ５１をテールカバー２６側のピストン
位置センサー５０によって検出される。

実施例の作用工具ホルダー１６がソケット１８の内部に納まっている
とき、押し棒２０がばね２１によって後退方向に移動し
ているため、その先端のコレット２３ａなどの係止体２
３は、スリーブ２５の内周面テつぼまる方向に変形し、
工具ホルダー１６のプルスタッド１７を保持し、工具ホ
ルダー１６を抜は止め状態で保持している。

この状態で、スピンドル駆動用のモータ４１が回転する
と、その出力軸４２の回転力は、従動軸２８、キー３１
、カプラー３２、キー３３、中間軸３４を介し、スピン
ドル１４に伝達される。この’＋１、工具ホルダー１６
は、スピンドル１４の回転を受けて、工具１６ａに切削
回転を与える。

この間に、繰り出しモータ１０は、送りねじ７を回転さ
せることによって、本体２に早送り運動、切削送り運動
、早戻り運動などの送り運動を与えていく。

ところで、工具１６ａの交換時には、センサー４９が被
検出体４７を検出している位置で、スピンドル１４を停
止させておき、シリンダ２４の後方室内に駆動流体が供
給され、それによってピストン２７が前進方向に移動す
る。このとき、ピストン２７は、従動軸２８を滑りなが
ら前進し、先端面でカプラー３２の後端面を押すことに
よって、カプラー３２と一体の中介軸３０を介し、押し
棒２０をばね２１に抗して前進方向に移動させる。

なお、ピストン２７が前進する過程で、その反力によっ
て、シリンダ２７が本体２の内部で後退方向に少しだけ
変位するため、反力受は部材３７は、係合突条３８の部
分で中間軸３４の係合突起３６に当たることにより、ピ
ストン２７の押圧力がスピンドル１４に直接作用しない
状態にしている。

したがって、この工具交換時に、スピンドル１４に軸線
方向の外力が加わらないことになる。

この移動過程で、係止体２３がスリーブ１５の内周面か
ら外れて、弾力的に広がる方向に変形するため、工具ホ
ルダー１６のプルスタッド１７は、その係止体２３から
開放される。このようにして、工具ホルダー１６は、ソ
ケット１８の内部から抜は取れる状態となる。このよう
な工具交換動作は、公知の自動工具交換装置によって自
動的に行われる。なおこの工具交換時に、流体通路４４
に圧力流体が供給されるため、工具ホルダー１６の外周
や、ソケット１８の内部がその流体によってクリーニン
グ状態となる。

他の実施例まず、第３図は、係止体２３をコレット２３ａなどで構
成しないで、筒体５２の内部で半径方向に移動可能なボ
ール２３ｂによって構成した例を示している。筒体５２
がスリーブ１５の内部にあるとき、プルスタッド１７を
抜は止め状態としているが、押し捧２０とともに前進し
て、スリーブ１５の内周面から離れると、中心から離れ
る方向に移動できるため、プルスタンド１７は、係止状
態から開放される。

また、上記実施例は、伝達部材や伝達手段を図面に示す
ような具体的な構造としているが、この部分は、同じよ
うな機能を有するものであれば、他の構造、例えばスプ
ライン結合などとして構成することもできる。

第４図は、モータ４１の出力軸４２の回転を軸継手４０
を介し、従動軸２８を兼ねるスピンドル１４に直接伝達
する例を示している。またこの実施例では、ピストン２
７の押圧力は、２つのローラ５３を介し、押し棒２０に
固定されたビン５４に伝達される。なおこのビン５４は
、押し棒２０に対し、直径方向に固定されており、スピ
ンドル１４の母線方向の長孔５５内で移動できる状態と
なっている。またこの実施例では、反力受は部材３７の
係合突起３６が直接スピンドル１４に形成された係合突
条３８に係り合うようになっている。

発明の効果本発明では、スピンドルの駆動にギヤやベルトなどが用
いられていないため、それらの駆動手段による発熱源が
なくなるとともに、発熱源のモータがスピンドルから最
も遠くなるので、熱による精度劣化が生ぜず、また回転
伝達時の騒音が発生せず、さらに工具交換用のシリンダ
がスピンドルと同軸上に設けられているため、工具交換
用の機構部分が従来のものに比較して小型化でき、筒状
の本体の内部に対する組み込みが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動工具交換機能を有する主軸装置の
垂直断面図、第２図は反力受は部材の部分の断面図、第
３図は工具ホルダーの係止体の他の実施例の要部の断面
図、第４図は押し棒の駆動部分の他の実施例の断面図で
ある。 ■・・自動工具交換機能を有する主軸装置、２・・本体
、１０・・繰り出しモータ、１１・・出力軸、１４・・
スピンドル、１６・・工具ホルダー、１８・・ソケット
、２０・・押し棒、２１・・ばね、２２・・支持体、２
３・・係止体、２４・・シリンダ、２７・・ピストン、
２８・・従動軸、３０・・中介軸、３１．３３・・キー
、３２・・カプラー、３４・・中間軸、３６・・係合突
起、３７・・反力受は部材、３８・・係合突条、４１・
・モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）本体に回転自在に支持した中空のスピンドルと、
このスピンドル内に進退自在に支持され、ばねで後退方
向に付勢された押し棒と、上記スピンドルの先端に形成
されたソケットと、このソケット寄りの中空孔内で支持
され、押し棒の先端と係合する工具ソケットの係止体と
、上記スピンドルの後方で同軸上に位置する従動軸と、
この従動軸に出力軸により連結されたモータと、上記従
動軸と同心のシリンダと、このシリンダに設けられたピ
ストンと、このピストンで移動し押し棒を進出させる伝
達部材と、従動軸の回転を上記スピンドルに伝達する伝
達手段とを具備することを特徴とする自動工具交換機能
を有する主軸装置。
（２）上記スピンドルと従動軸とが一体化していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動工具交換
機能を有する主軸装置。
（３）上記のシリンダとピストンとの間に反力受け部材
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
自動工具交換機能を有する主軸装置。
（４）上記のスピンドルの後端に従動軸が嵌り、その外
周にシリンダを設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の自動工具交換機能を有する主軸装置。