JPS6240135B2 - - Google Patents

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スピンドルヘツドに係り、
とりわけ工具交換可能なスピンドルヘツドのエア
ー供給機構の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、工具交換可能なスピンドルヘツドにおい
ては、スピンドルの先端に、工具装着のための結
合用穴、例えばテーパ穴を形成し、このテーパ穴
に対して工具を保持する工具ホルダのテーパシヤ
ンク部を嵌挿し、さらにテーパシヤンク部の後端
に固着されたプルスタツドを、ドローバーの先端
部に設けられたコレツトで把持し、弾性部材（通
常はばね）により弾力引張保持することにより工
具の装着がなされている。このような構造の工具
装着機構を備えたスピンドルヘツドにおいては、
工具を交換する際には、ドローバーの後端を油圧
ピストンにより押し、ドローバーを弾性部材の弾
力に抗して前進させ、プルスタツドとコレツトの
係合を解除する動作がなされる。この場合、スピ
ンドルのテーパ穴には清掃用のエアーが供給さ
れ、続いて嵌挿される工具ホルダのテーパシヤン
ク部との間に異物が存在しないようにされる。こ
のエアーは、通常、油圧ピストンを貫通して設け
られた空気吹出孔と、ドローバーの後端面から先
端部まで貫通形成された空気通路とを、ドローバ
ー押出時に連通させることにより供給される。こ
のため、エアーがドローバーの空気通路を通つて
スピンドル前方部に供給されるのは、ドローバー
後端面と油圧ピストンとが接触している時、すな
わちスピンドルの回転が停止している時に限られ
る。したがつて、もし、スピンドル回転中にエア
ーをスピンドル前方部に供給する場合には、油圧
ピストンを前進させ、ドローバー後端面と接触さ
せる必要があるが、ドローバーはスピンドルとと
もに高速回転しているので、この接触部は摩擦に
よる焼付きを生ずるおそれがある。また、ドロー
バー後端とピストンの先端とを回転継手により連
結し、空気通路を形成する方法も考えられるが、
構造が複雑であり、スピンドルヘツド自体が大型
化するという欠点がある。

一方、近年開発されている複合生産システムに
おいては、回転動作中の工具自体に対してエアー
を供給する必要のある場合がある。このような場
合、従来は、工具自体にスピンドルヘツド先端付
近に設けられたエアー供給源からホースを接続し
て供給する方法がとられていたが、この方法によ
れば、ホースの接続を人間が手作業で行わなけれ
ばならないという欠点があり、工具交換装置
（ATC）付の工作機械においては著しくその作業
効率を低下させることになる。また、工具自体の
側面とスピンドルヘツド先端付近とにエアー接続
用のコネクタを取付け、これらのエアーコネクタ
を自動的に着脱させる方法も行われているが、結
合のため工具の取付方向が決るとともに結合器を
設けねばならないため、工具、スピンドルヘツド
の設計が繁雑となる。また、スピンドルヘツドの
構造も複雑となり、作業が難しく、高価であると
ともに、スピンドルヘツドの移動による他部品と
の衝突も考慮しなければならないなどの欠点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点を考慮してなされたもの
であり、スピンドル回転中においても、装着され
た工具に対しエアーを供給することのできる工作
機械のスピンドルヘツドを提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明による工作機械のスピンドルヘツドは、
ドローバーの後端面に設けられている空気通路入
口と、ドローバー押出用ピストンのドローバー後
端面に当接する当接部に設けられている空気吹出
孔とを、シール部材を用いて密封された空間内に
開口したことを特徴としている。

本発明によれば、ピストンの空気吹出孔から密
封空間内に吹出されたエアーは、ドローバー後端
面の空気通路入口からドローバーの空気通路内へ
導入され、ドローバーの先端部からスピンドルに
装着されている所要の工具へエアーの供給がなさ
れる。この場合、ドローバー端端面とピストンの
当接部とは離間されていても良く、したがつてス
ピンドルの回転中においてもエアーをスピンドル
に装着されている工具に対して供給することが可
能である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

第１図は本発明によるスピンドルヘツドの主要
部を示す断面図であり、第２図は第１図に鎖円
で示す部分の拡大断面図である。図において、符
号１１はスピンドルであり、ヘツド本体１２に設
けられた軸受１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより回転
支持されている。スピンドル１１の先端には、工
具ホルダ１４のテーパシヤンク部１５が嵌挿され
るテーパ穴１６が形成されている。また、スピン
ドル１１内には、ドローバー１８が軸線方向に移
動可能に保持されている。ドローバー１８の先端
部には、コレツト１９が取付けられ、ドローバー
１８を後方（第１図右方向）に移動させることに
より、工具ホルダ１４のプルスタツド２０をクラ
ンプし得るようになつている。スピンドル１１の
後方部には、スリーブ状ガイド２１を介して多数
枚の皿ばね２２が装着され、この皿ばね２２の後
端は、ドローバー１８の後端に螺着された締付ナ
ツト２３にカラー２４を介して押付けられてい
る。ドローバー１８の後方側には、油圧により駆
動されるドローバー押出用ピストン２５が、ドロ
ーバー１８と同一軸線方向に摺動可能に配設され
ている。ピストン２５には、ドローバー１８の後
端面１８ａ（第２図参照）に当接する凸状をした
当接部２５ａが設けられているとともに、この当
接部２５ａの側に、大径の同心円２５ｂが形成さ
れている。すなわち、ピストン２５は、この同心
円２５ｂが形成されることにより、ドローバー１
８側が中空シリンダ状にされ、この同心円２５ｂ
内にドローバー１８の後端に螺着された円板状の
締付ナツト２３が挿入されている。同心円２５ｂ
の内周と締付ナツト２３の外周との間にはシール
部材２６が装着され、このシール部材２６により
締付ナツト２３とピストン２５の同心円２５ｂと
の間に密封された空間２７が形成されている。本
実施例においては、シール部材２６としてニトリ
ルゴム製の断面Ｘ型のＸリング（日本バルカー工
業株式会社の登録商標）が用いられている。ピス
トン２５はシリンダ２８内に摺動自在に配設され
ている。シリンダ２８はさらにドローバー１８側
に延長されて、ドローバー１８、皿ばね２２の外
周囲を取り囲むカバーシリンダ２８ａとされてい
る。符号２９は、シリンダ２８の端部を塞ぐため
のシリンダ蓋であり、この蓋２９を貫通してピス
トン２５の後方部２５ｃが突出配置されている。

ドローバー１８には、後端面１８ａから先端部
まで貫通する空気通路３０が設けられている。符
号３０ａは、後端面１８ａに設けられた空気通路
入口であり、符号３０ｂは先端部に設けられた空
気通路出口である。空気通路出口３０ｂは、コレ
ツト１９にクランプされたプルスタツド２０の端
部が位置する空間３１内に開口されている。

一方、ピストン２５には、ピストン後方部２５
ｃから当接部２５ａに向けて、ドローバー１８に
設けられた空気通路３０と同一線上に空気通路３
２が設けられており、当接部２５ａには、この空
気通路３２からの空気吹出孔３３が設けられてい
る。空気通路３２には、空気供給ホース３４が接
続され、空気供給源（図示せず）からのエアーを
導入し得るようにされている。

ピストン２５の前後位置には、それぞれ油圧供
給パイプ３５，３６が接続されている。符号３７
は、カバーシリンダ２８ａに設けられた排気孔で
あり、符号３８は、スピンドル１１の回転駆動用
ギアである。

次にこのような構成からなる本実施例の作用に
ついて説明する。第１図および第２図に示すよう
に、油圧供給パイプ３６から圧力油を供給し、ピ
ストン２５を後退させ、ドローバー１８の後端面
１８ａとピストン２５の当接部２５ａとの接触を
解除すると、ドローバー１８は皿ばね２２の弾発
力により後方（第１図右方向）に移動させられ
る。これにより、コレツト１９によるプルスタツ
ド２０の引張保持動作がなされ、工具ホルダ１４
がスピンドル１１の先端にしつかりと装着され
る。この状態でスピンドル１１を回転させれば、
スピンドル１１に装着された工具も回転駆動され
る。この場合、スピンドル１１に、プルスタツド
２０の端部から工具ホルダ１４を貫通して工具の
所要箇所まで達する空気通路３９を備えた特殊工
具を装着しておき、空気供給ホース３４からピス
トン２５の空気通路３２内にエアーを供給すれ
ば、エアーは、空気吹出孔３３から密封空間２７
内に吹出され、続いてドローバー１８の後端面１
８ａに設けられた入口３０ａから空気通路３０内
に入り、出口３０ｂから空間３１内に放出され、
さらにプルスタツド２０側から空気通路３９を通
つて工具の所要箇所に供給される。この供給され
たエアーにより、工具は回転駆動されつつ所要の
仕事を行うことができる。

第３図は本発明によるスピンドルヘツドに装着
使用される特殊工具の一例を示す断面図である。
この実施例はボルト外し工具として用いられるも
のであり、工具ホルダ１４に対し、先端にボルト
頭部の穴に嵌合する部分４１ａの形成されたロツ
ド４１が、軸線方向移動可能に保持されている。
符号４２はシリンダ部材であり、このシリンダ部
材４２にロツド４１の後端がシール部材４２ａに
よりシールされた状態で摺動可能に挿入され、同
時に、ロツド４１の後方に形成されたフランジ４
１ｂを用いてロツド４１に固着されたリング部材
４３の内周と、シリンダ部材４２の外周とが、ス
プライン４４により係合連結されている。ロツド
４１の後端は、シリンダ部材４２内に配設された
スプリング４５に当接されている。符号４６はロ
ツド４１を摺動支持する滑り軸受であり、符号４
７は滑り軸受４６の支持手段を兼ねたカバーであ
る。このような部材からなるボルト外し工具４０
には、プルスタツド２０の端面２０ａからロツド
４１の先端の嵌合部分４１ａまで貫通する空気通
路が設けられている。すなわち、プルスタツド２
０を貫通する空気通路４８ａ、工具ホルダ１４の
テーパシヤンク部１５を貫通する空気通路４８
ｂ、シリンダ部材４２内の空気通路４８ｃ、ロツ
ド４１を貫通して設けられた空気通路４８ｄが互
いに連通し、プルスタツド２０側から供給された
エアーが、嵌合部分４１ａから吹き出されるよう
になつている。したがつて、このボルト外し工具
４０を本発明によるスピンドルヘツドに装着し、
スピンドル１１を回転しつつ空気供給ホース３４
からエアーを供給すると、ロツド４１の回転によ
り嵌合部分４１ａに嵌合されたボルトは、その締
付け位置から引抜かれ、ボルト取付面（例えばカ
バー表面）から外れると、エアーにより吹き飛ば
されて、確実にロツド先端の嵌合部分４１ａから
外れる。これにより、ボルト外し工具４０は続い
てのボルト取外し作業を行うことができる。

第４図は、本発明の他の実施例を示す部分断面
図である。この実施例においては、ドローバー押
出用ピストン５１が、ドローバー１８の後方に、
軸線方向と直交して配置されたシリンダ端壁５２
ａとシリンダ蓋２９との間に配設され、ピストン
前方部５１ａとピストン後方部５１ｃとが、それ
ぞれシリンダ端壁５２ａおよびシリンダ蓋２９に
軸線方向移動可能に支持されている。ドローバー
１８の後端面に当接するピストン５１の当接部５
１ｂは、ピストン前方部５１ａの先端に形成され
ている。シリンダ端壁５２ａを境にしてピストン
５１が摺動可能に配設された油圧シリンダ５２の
反対側に、ドローバー１８およびこれに装着され
たばね２２の外周を取り囲むカバーシリンダ５３
が、シリンダ端壁５２ａに連結配置され、このカ
バーシリンダ５３の内周と、ドローバー１８の後
端に螺着された円板状部材からなる締付ナツト２
３の外周あるいはカラー２４の外周との間にシー
ル部材２６が装着されている。このシール部材２
６を設けることにより、締付ナツト２３の後端面
とシリンダ端壁５２ａとの間の空間５４は密封空
間とされる。ドローバー１８およびピストン５１
には、この密封空間５４内に開口するよう、空気
通路３０および３２が貫通して設けられている。

これにより、空気供給ホース３４から供給され
たエアーは、空気通路３２を通つて密封空間５４
内に吹き出され、さらに空気通路３０を通つてド
ローバー１８の先端部まで供給される。

第５図は本発明の他の実施例を示す部分断面図
である（駆動用ギアは省略してある）。この実施
例においては、スピンドル６１の後方部は中空シ
リンダ状とされ、この中空シリンダ部６１ａ内
に、ドローバー１８の後方部に締付ナツト２３を
用いて取付保持された皿ばね２２が挿入配設され
ている。また、ドローバー押出用ピストン５１
は、第４図に示した実施例と同様、ドローバー１
８の後方に、軸線方向と直交して配置されたシリ
ンダ端壁５２ａとシリンダ蓋２９との間に配設さ
れ、ピストン前方部５１ａとピストン後方部５１
ｃとが、それぞれシリンダ端壁５２ａおよびシリ
ンダ蓋２９に軸線方向移動可能に支持されてい
る。シリンダ端壁５２ａを境にして、油圧シリン
ダ５２の反対側には、スピンドル６１の後方部
（中空シリンダ部６１ａ）を覆うようにカバーシ
リンダ６２が、シリンダ端壁５２ａに連結配置さ
れ、このカバーシリンダ６２の内周と、スピンド
ル６１の中空シリンダ６１ａの外周との間にシー
ル部材２６が装着されている。また、中空シリン
ダ部６１ａの内周と締付ナツト２３の外周との間
には、オイルレス軸受のようなシール部材６３が
装着されるか、微小隙間を有して嵌合されてい
る。これにより、スピンドル６１の後端とシリン
ダ端壁５２ａとの間の空間６４は、ほぼ密封され
た空間となり、ドローバー１８の空気通路３０と
ピストン５１の空気通路３２を開口させることに
より、両通路３０，３２は、ドローバー１８の後
端面とピストン５１の当接部とが離れた状態にあ
つても連通状態を得ることができる。

この実施例は、比較的小型のスピンドルヘツド
に適しており、スピンドル回転中に、スピンドル
内の微小隙間を通つてエアーがわずかに漏れるこ
とがあつても差支えない場合には特に好適であ
る。また、この実施例においては、シール部材２
６は回転摺動摩擦のみ受け、軸方向への摺動摩擦
がないので、シール部材の選択が比較的容易であ
る。

以上説明した本発明の実施例においては、シー
ル部材としてＸリングを用いた例を示したが、こ
のシール部材は回転および軸方向移動の際の摺動
摩擦に耐え得るものであれば良く、次のようなも
のも使用することができる。

Γ Ｔリング（日本バルカー工業株式会社の登録
商標）ニトリルゴム製、断面Ｔ字型の弾性シー
ル部材 …Ｘリングと同様、簡易に密封空間が得られ
る。

Γ オイルレス軸受、ラビリンスシール、メカニ
カルシール …わずかなエアー漏れが許容される場合に適す
る。シール部材の寿命が長い。

また、シール部材を装着する位置は、ドローバー
後端面に設けられた空気通路の入口と、ピストン
当接部に設けられた空気吹出孔とが、密封された
空間内に開口するという条件を満す限り、ドロー
バー押出用ピストンの構造等に応じて任意に定め
ることができる。

また、工具装着のための結合用穴としてテーパ
穴を示したが、この他に例えばストレートシヤン
クを挿着するストレート穴であつてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スピン
ドル回転中に、スピンドルに装着された工具に対
しエアーを供給し、所要の機能を発揮させること
ができる。本発明によるスピンドルヘツドは、従
来のスピンドルヘツドを部分的に改良するだけで
得ることができ、構造が簡単であるとともに安価
である。また、工具に供給されるエアーは、通常
の自動工具交換可能なスピンドルヘツドに設けら
れている清掃用エアーを兼用することができ、こ
の面からも構造の簡単化、価格の低減化を図るこ
とができる。

本発明によるスピンドルヘツドは、切削以外の
機能も果す工具を備えた複合生産システムにおい
て用いることにより、特に優れた効果を発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスピンドルヘツドの一実
施例を示す断面図、第２図は第１図鎖円の部分
拡大断面図、第３図は本発明によるスピンドルヘ
ツドに装着される特殊工具の一例を示す断面図、
第４図および第５図は本発明の他の実施例を示す
部分断面図である。 １１……スピンドル、１４……工具ホルダ、１
８……ドローバー、１８ａ……後端面、１９……
コレツト、２０……プルスタツド、２２……皿ば
ね、２３……締付ナツト、２５……ドローバー押
出用ピストン、２５ａ……当接部、２６……シー
ル部材、２７……密封空間、２８ａ……カバーシ
リンダ、３０……空気通路、３０ａ……空気通路
入口、３２……空気通路、３３……空気吹出孔、
３４……空気供給ホース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端に工具ホルダ装着のための結合用穴の形
   成されているスピンドルと、前記スピンドル内に
   軸線方向移動可能に保持されており、先端部に工
   具ホルダクランプ用コレツトが取付けられ、後端
   面から先端部まで空気通路が貫通形成されている
   ドローバーと、前記ドローバーの後方側にドロー
   バーと同一軸線方向に摺動可能に配設されてお
   り、前記ドローバーの後端面に当接する当接部を
   有するとともに、この当接部にドローバーの空気
   通路と同一線上にある空気吹出孔が設けられてい
   るドローバー押出用ピストンとを備えた工作機械
   のスピンドルヘツドにおいて、前記ドローバー後
   端面の空気通路入口と前記ピストンの当接部の空
   気吹出孔とは、シール部材を用いて密封された空
   間内に開口されていることを特徴とするスピンド
   ルヘツド。 ２ ドローバー押出用ピストンの当接部側に形成
   された大径の同心穴内にドローバーの後端に装着
   された円板状部材を挿入し、前記同心穴内周と円
   板状部材の外周との間にシール部材を装着するこ
   とにより密封空間を形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のスピンドルヘツド。 ３ ドローバー押出用ピストンの当接部がドロー
   バーに向けて摺動可能に貫通している端壁を有す
   るカバーシリンダ内に、ドローバーの後端に固着
   された円板状部材を挿入し、前記シリンダ内周と
   円板状部材の外周との間にシール部材を装着する
   ことにより密封空間を形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のスピンドルヘツド。 ４ ドローバー押出用ピストンの当接部がドロー
   バーに向けて摺動可能に貫通している端壁を有す
   るシリンダ内に、スピンドルの後方部を挿入し、
   前記シリンダ内周とスピンドル外周との間にシー
   ル部材を装着することにより密封空間を形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   ピンドルヘツド。 ５ シール部材はゴム製の弾性シールであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスピン
   ドルヘツド。 ６ シール部材はオイルレス軸受であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のスピンドル
   ヘツド。 ７ シール部材はラビリンスシールであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスピンド
   ルヘツド。 ８ シール部材はメカニカルシールであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスピンド
   ルヘツド。