JPS6357132A - 主軸のクランプ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械の工具主軸に工具をクランプしたり
、ロータリテーブルの主軸にワークパレットをクランプ
したりするのに使用されるクランプ装置に関する。特に
、工具やワークパレット（以下工具等という）の後端部
に突設されたプルスタンドを、皿ばねの押圧ノｊを利用
して、コレットによって主軸の中空部内に引き込んで主
軸のテーパ部にクランプする形式の主軸のクランプ装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の主軸のクランプ装置の構造は、ハウジング内に回
転自在に取り付けられた主軸の中空部内に同心的にドロ
ーバーを挿通し、該ドローバーの先端部領域に軸線方向
に移動することによって開閉するコレットを取付け、該
コレットによって工具等の後端部のプルスタッドを把持
する構造になっている。ドローバーは、その外周面に並
列して嵌挿された多数の皿ばねの押圧力によって、主軸
に対して常に後方に付勢されているので、コレットに把
持された工具等は主軸の中空部内に引き込まれ主軸中空
部の入口領域に設けられたテーバ部と密着して確実に保
持されるように構成されている。工具等を取り外す場合
には、ハウジング後方に設けられたアンクランプ手段の
ピストンを作動させて、ドローバ−の後端を前記皿ばね
の押圧力に打ち勝って前方に押し出すと、コレットの先
端部は外周からの規制を解除され開口し、プルスタッド
の把持を解除して工具等を自由にする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の構成の従来技術においては、第３図に示すように
、ドローバ−１１を後方に付勢する皿ばね２２は、直接
、ドローバ−１１の外周に嵌挿されているので、工具等
の把持・解除の際にドローバ−１１が直動すると、皿ば
ね２２の内周面とドローバ−１１の外周面とが摺動接触
することになる。この皿ばね２２による押圧力は例えば
３トンにも達する強大なものなので、その縁部ａによっ
てドローバ−１１の外周面に傷が生じ、回を重ねる毎に
次第に増大する傾向にある。これはドローバーと皿ばね
との摩擦抵抗を増大させ、結果として工具等に対するク
ランプ力を低下させる。

又、この皿ばね２２は、ドローバ−１１のストロークを
確保するために、所定枚数毎にその傾斜の向きを逆にし
てドローバ−１１に嵌挿されているので、皿ばね２２の
外周領域同士が対面している個所が何組か存在している
。前述のドローバ−も不揃いとなる。すると皿ばねのた
わみ鼠が初朋設定時と変わり、クランプ力が低下する。

しかも前記対面個所においては、第４図に示すように、
一方の皿ばね２２の外周縁すが他方の皿ばね２２の側面
に接触して擦れ合い、互いに傷付は合う現象が生じる。

これが更に進行すると、遂には皿ばねの破損に至る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる従来技術における欠点を解決するため
、ドローバーと皿ばねとの間、皿ばね同士の間での傷の
原因である皿ばねの縁による擦れ合い動作を少なくし、
把持力の低下や皿ばねの破損が生じない主軸のクランプ
装置を提供することを目的とする。

この目的は、先端に工具やワークパレットを装着する主
軸と、該主軸内の軸線方向に貫通した中空部に該主軸と
同心に挿入され、軸線方向に往復動することによって工
具やワークパレットの後端部に突設されたプルスタッド
と係合離脱自在なコレットと、前記主軸の中空部内に前
記主軸と同心に挿通され、前端が前記コレットの後部に
取り付けられ、後端が前記主軸の後方まで延在している
ドローバーと、該ドローバーの外周と前記主軸の中空部
内周との間に設けられ、前記主軸と前記ドローバーとの
間で押圧力を発生して前記ドローバーを後方に付勢する
ように配置された複数枚の皿ばねと、前記プルスタッド
から前記コレットが離脱するまで前記皿ばねの押圧力に
抗して前記ドローバーを前方へ移動させるアンクランプ
手段とを具えた工作Ｊａ械の主軸のクランプ装置であっ
て、前記皿ばねは、同一の向きに複数枚重ねて皿ばねの
組を形成し、且っ膝皿ばねの組を交互に逆向きに複数組
配列し、更に前記皿ばねは、前記皿ばねの伸縮運動に追
随して軸線方向に慴動自在なすべりカラーを介して前記
ドローバーの外周と前記主軸の中空部内周との間に嵌装
されていることを特徴とする主軸のクランプ’ＡＺによ
って達成される。

そして前記すべりカラーは前記ドローバーの外周面に嵌
装され、前記皿ばねは前記すべりカラーの外周面に嵌装
されていることが好ましい。このドローバーと皿ばねと
の間にすべりカラーを挿入した構成によって、ドローバ
ーと皿ばねとが直接接触する状態が解消する。

前記すべりカラーは、所定間隔をあけて複数個配列され
、うち少（とも１個は中央部に環状フランジを有してか
つ２組の皿ばねに対して１１固の割合で設けられ、該フ
ランジが、内周領域同士が接近して配置されている皿ば
ねの組ともう一つの皿ばねの組とを隔離するように前記
すべりカラーの中央部の外径を部分的に大きくして形成
されるのが望ましい。これにより、皿ばねとすべりカラ
ーとの間に摺動がほとんど生じなくなる。

前記皿ばねは、前記すべりカラーのフランジに接触する
内周領域、及び他の組の皿ばねと対向して接触する外周
領域を面接触するように平坦面として形成されているこ
とが望ましい。これによって互いに対向接触する皿ばね
同士、又は皿ばねとフランジとの接触が面接触となり、
たとえ使用中に皿ばねの径方向の高さが不揃いになって
も、クランプ力は変化しない。又鋭い縁による傷の発生
も防止される。

更に、前記すべりカラーは、前記ドローバーと接触する
内周面に油溜り用の溝を具えていることが好ましく、こ
れによってすべりカラーに対するドローバーの軸方向の
往復動が円滑となり、工具等の把持力は低下しない。

〔実施例〕

以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に
詳細に説明する。　第１図は本発明の工具又はワークパ
レット把持のための主軸のクランプ装置の側断面図を示
す。この装置は、中空状のハウジング１内に収容された
主軸２を具えている。

該主軸２はその外周面の前後領域にベアリング３が嵌着
され、それぞれカラー４．５に挟持された状態でナツト
６によって位置を固定されている。

このベアリング３の外周面はハウジング１の内周面と嵌
合し、前部はベアリング押さえ７によって保持されてい
る。この構造によって主軸２はハウジング１内で軸線を
中心に回転自在であることが理解されるであろう。主軸
２の外周面の中央領域には、キー８′によって歯車８が
固定され、図示しない適宜な駆動手段によって回転駆動
されるように構成されている。

主軸２はこれを貫通する中空部を有し、その前部は外に
向かって拡がったテーパ部９を形成している。この子−
パ部９は、これに適合する円錐面を有する工具１０又は
ワークパレットｌＯ’　　（以下工具１０と総称する）
の後部を受は入れるためのものである。テーバ部９に続
く中空部には、スリーブ１２が同心に挿入されている。

スリーブ１２の中空部を通り主軸２の後部に亘ってドロ
ーバ−１１が挿入されている。ドローバー１１の前部に
形成した大径部１４がスリーブ−１２の中空部に嵌合す
ることによって、又ドローバ−１１の後部に螺合された
ナツト１３が主軸２の中空部に嵌合することによって、
ドローバ−１１は主軸２の内部に同心的に保持されてい
る。スリーブ１２の後端は、環状壁１５を具え、後述す
る皿ばねによる押圧力を受けて前方に付勢されている。

又スリーブ１２の前方への移動は、主軸２の内周壁の段
部１６によって制限されている。そしてドローバ−１１
の前部領域は、第１図に破断図で示したように小径とな
っており、スリーブ１２との間にコレット１７が嵌装さ
れている。このコレット１７は軸方向に二つ割りされた
部材からなる公知の形態のものであり、その後端１９を
ドローバ−１１に設けられた溝に係合させて位置し、ド
ローバ−１１を直径方向に貫通する孔内に挿入された圧
縮ばね１８によって、前記後端１９を支点として互いに
乱れる方向に付勢されている。ドローバー１１が主軸２
の中空部内に引き込まれた位置、即ち第１図の状態にあ
るときには、コレット１７はその前端に設けられた爪２
１をスリーブ１２の内周面と接触させて口を閉じる方向
に付勢され、前記工具１０の後部に突出して設けられた
プルスタッド２０を把持して工具１０を主軸２内に引き
込んでクランプする。この位置において、本実施例では
ドローバ−１１の先端とプルスタッド２０の後端との間
には約６ｍ程度の間隙が開いている。

後述するようにアンクランプ装置が作動して、ドローバ
−１１が前方に移動すると、コレット１７はスリーブ１
２の先端から突出し、爪２１がスリーブ１２の内周面の
制約から外されるので、コレラ１−１７は圧縮ばね１８
のばね力により後端１９を支点として開口し、プルスタ
ッド２０の把持を解除するように構成されている。

次に、ドローバ−１１を主軸２の内部に引き込む力を提
供する手段について説明する。前記スリーブ１２の環状
壁１５から前記ナツト１３までの間の領域にあるドロー
バ−１１の外周面には、複数の皿ばね２２が並列して嵌
装されている。この皿ばね２２は前記ナツト１３を締め
ることによってスリーブ１２に押圧力を及ぼし、その反
力がナツト１３に伝えられて、これに螺合されたドロー
バ−１１を後方（図で右側）に付勢する力となる。

皿ばね２２は複数枚数（図示の例では４枚）ずつからな
る所定組数（例えば２２組）で構成され（この例の場合
には、総計４Ｘ２２＝８８枚）、全体として約３トンの
荷重を発生するようになされている。この荷重は前記ナ
ツト１３の締め具合によって調節可能であり、このナツ
ト１３の位置はロックナツト２３によって固定される。

前記皿ばね２２は、第２図に示すように、互いにその向
きが同じもの同士が４枚組合わされて一つの組を形成し
、各組は互いに反対の向きをなすもの同士が隣接するよ
うに配列されている。この配列によって、第２図の組Ａ
とＢにおいては、対面する隣接端に配置された皿ばね２
２ａと２２ｂとがその外周領域で最も接近し、又組Ｂと
Ｃとの隣接端に配置された皿ばね２２ｂと２２ｃはその
内周領域で最も接近した状態となっている。

この皿ばね２２の押圧力によってドローバー１１にかか
る荷重のために、前述のように工具１０のプルスタッド
２０がコレット１７によって強固に把持されて主軸２内
に引き込まれるが、これを解除して工具１０を主軸２か
ら取り外すために、次に述べるアンクランプ装置が設け
られている。該装置は、ハウジング１の後端にボルト２
４によって同軸に固定された外壁部材２５と、ハウジン
グ１の後壁との間に保持された内壁部材２６とによって
形成されたシリンダ内に、前記両壁部材２５゜２６を貫
通するピストン２７を軸方向に可動に設け、前記外壁部
材２５に穿孔された圧油供給孔２８を通じて加圧媒体を
シリンダ内に供給することによってピストン２７を作動
させるように構成されている。ピストン２７が後退位置
（図示の位置）にあるときは、クランプ位置にあるドロ
ーバ−１１の後端とピストン２７の前端との距離は約５
１１に設定されている。ピストン２７が前進すると、そ
の前端はドローバ−１１の後端に接触し、これに約３．
６トンの押圧力を加えてドローバ−１１を約７１前進さ
せる。するとドローバ−の前端がプルスタンド２０に当
接し、更にｌ冨ｌ前進して工具１０をテーパ一部９から
押し出し、工具１０の把持を解除する。以上の構成は実
質的に従来技術の装置と同じものであり、上述以外の形
式例えばボールコレ−／　）によりプルスタ・ノドを把
持する形成のものであってもよい。

本発明に特有の構成は、ドローバ−１１に対する前記皿
ばね２２の取り付は手段に存する。第２図に詳細に示さ
れているように、皿ばね２２はドローバ−１１に直接嵌
装されているのではなく、軸方向に複数に分割されたす
べりカラー２９を介して嵌装されている。換言すれば、
ドローバ−１１の外周面と皿ばね２２の内周面との間に
は、すべりカラー２９が挿入されている。第２図におい
て、最も左端に設置されたすべりカラー２９３は、スリ
ーブ１２の環状壁１５に接触する（置所にフランジ３０
ａを具え、皿ばね２２が直接スリーブ１２に接すること
を防止している。又このすべりカラー２９ａには前記Ａ
組の４枚の皿ばね２２がその内周面を接して嵌装されて
いる。すべりカラー２９ａの隣のすべりカラー２９ｂは
、前記Ｂ。

０２組の皿ばねを嵌装するように長く形成されており、
両組の皿ばね２２はすべりカラー２９ｂの中央に設けら
れたフランジ３０ｂを挟んで互いに反対方向に（頃斜し
た状態で嵌装されている。従って両組Ｂ、Ｃの対面する
端部に配置された皿ばね２２ｂと２２ｃ同士は、直接接
触することなく、フランジ３０ｂの各側面に接触してい
る。第１図に示す工具のクランプ状態にある場合、即ち
ドローバ−１１が主軸２内部に引き込まｎている場合に
は、前記すべりカラー２９ａと２９ｂとの間には、所定
の間隔が開けられている。この間隔は前述のようにドロ
ーバ−１１がアンクランプ装置のピストン２７の作用に
よって図示の例では左方に移動する場合、その全ストロ
ークを吸収可能なように各すべりカラー２９の間に均等
に配分されている。

これらの皿ばね２２は、すべりカラー２９のフランジ３
０には、皿ばね２２の内周領域３１即ちその中心に近い
領域が接触し、逆に隣の別のすべりカラー２９に嵌装さ
れた対面する皿ばね２２に対しては、その外周領域３２
即ち皿ばね２２の円周に近い領域で接触するように配置
されている。

そしてこれらの接触する部分３１．３２は平坦面となる
ように形成され、これによって他方の部材に面接触可能
となるように構成されている。更に、すべりカラー２９
の外周面に接触する皿ばね２２の内周面３３は断面が円
弧をなすように加工され、すべりカラー２９と皿ばね２
２の間で相対的な滑りが生じても皿ばね２２の縁ですべ
りカラー２９が損傷を受けないようにされている。この
構成によって、前述の従来技術におけるような皿ばね同
士の好ましくない接触による…（３及び皿ばねの摺動に
よるドローバーの損傷が防止される。

更に、前記すべりカラー２９には、ドローバ−１１と接
触するその内周面に環状の油溜り３４が設けられ、これ
にグリース等の潤滑側が充填されているので、両部材間
の相対運動は円滑に行われる。

第５図は別の実施例、すなわち、すべりカラー２９が１
個だけドローバー１１の外周に嵌装され、そのすべりカ
ラー２９の外周に皿ばね２２が嵌装されている場合の側
断面図である。環状のフランジ３０はすべりカラ−２９
外周の中央部に１箇所形成されている。すべりカラー２
９の内周面には前述の実施例と同様、適宜個数の油溜り
３４が設けられ、ドローバーとの相対運動を円滑にして
いる。本実施例の場合、皿ばね２２とすべりカラー２９
との間には摺動接触が発生するが、その摺動量はすべり
カラー２９がない場合の半分になり、すべりカラ−２９
外周面には傷が発生しにくい。

たとえすべりカラ−２９外周面に傷が発生したとしても
、ドローバ−１１には傷が発生せず、必要に応してずべ
りカラー２９だけを交換すれば良い。

第６図は更に別の実施例、すなわち、すべりカラー２９
が主軸２の中空部内周面に嵌装され、そのすべりカラー
２９の内周に皿ばね２２が嵌装されている場合の側断面
図である。すべりカラー２９は、外周領域が互いに対向
する皿ばねの２組に対して１個ずつ設けられている。そ
れぞれのすべりカラ−２９内周面には環状のフランジ３
０が形成され、外周領域で対向する皿ばね２２の組と組
とを隔離している。皿ばね２２の内周はドローバ−１１
に遊嵌している。またすべりカラ−２９外周には油溜り
３４が成形され、主軸２の中空部内周面との間の相対連
動を円滑にしている。この様な構成にしても第１図の実
施例と同様の作用効果がある。もちろん第５．６図にお
いて、皿ばね同士、皿ばねとフランジ、皿ばねとスリー
ブ１２、皿ばねとナツト１３などの接触部は、皿ばねを
平坦面に形成するのが望ましい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、ドローバ−にク
ランプ力を加えるための皿ばねを、すべりカラーを介し
てドローバーに嵌装したので、皿ばねの鋭い縁部による
ドローバー表面のｔ員傷が防止される。又、皿ばね同士
の接触部分及び皿ばねと他の部材との接触部分を平坦面
に形成し、核部変わらず、しかも皿ばね等の…傷が解消
し、部品寿命が向上する。これらの拵半キ相乗効果によ
って、従来のようなりランプ回数の増加に伴うクランプ
力の低下という問題点が解消し、長年安定したクランプ
力が維持できる主軸のクランプ装置を得ることができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の概略を示す側断面図、第２図は
、同じく皿ばねの嵌装状態を示す拡大側断面図、 第３図は、従来装置における皿ばねの嵌装状態を示す拡
大側断面図、 第４図は、同じく隣接する組の皿ばね同士〇接触状態を
示す拡大側断面図、 第５図は、別の実施例の皿ばねの嵌装状態を示す側断面
図、 第６図は、更に別の実施例の皿ばねの嵌装状態を示す側
断面図 である。 １−ハウジング　　　　　２−主軸 ９−・テーパ部　　　　　１０・−工具１０°　゛−ワ
ークパレット　１１−　ドローバ−１２−スリーブ　　
　　　１７−・・コレット２０−プルスタッド　　　２
２−皿ばね２７−　ピストン　　　　　２９−すべりカ
ラー３１−・内周領域　　　　　３２−外周領域３４−
油溜り 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端に工具やワークパレットを装着する主軸と、該
   主軸内の軸線方向に貫通した中空部に該主軸と同心に挿
   入され、軸線方向に往復動することによって工具やワー
   クパレットの後端部に突設されたプルスタッドと係合離
   脱自在なコレットと、前記主軸の中空部内に前記主軸と
   同心に挿通され、前端が前記コレットの後部に取り付け
   られ、後端が前記主軸の後方まで延在しているドローバ
   ーと、該ドローバーの外周と前記主軸の中空部内周との
   間に設けられ、前記主軸と前記ドローバーとの間で押圧
   力を発生して前記ドローバーを後方に付勢するように配
   置された複数枚の皿ばねと、前記プルスタッドから前記
   コレットが離脱するまで前記皿ばねの押圧力に抗して前
   記ドローバーを前方へ移動させるアンクランプ手段とを
   具えた工作機械の主軸のクランプ装置であって、前記皿
   ばねは、同一の向きに複数枚重ねて皿ばねの組を形成し
   、且つ該皿ばねの組を交互に逆向きに複数組配列し、更
   に前記皿ばねは、前記皿ばねの伸縮運動に追随して軸線
   方向に慴動自在なすべりカラーを介して前記ドローバー
   の外周と前記主軸の中空部内周との間に嵌装されている
   ことを特徴とする主軸のクランプ装置。 ２、前記すべりカラーは、前記ドローバーの外周面に嵌
   装され、前記皿ばねは前記すべりカラーの外周面に嵌装
   されてなる特許請求の範囲第１項に記載の主軸のクラン
   プ装置。 ３、前記すべりカラーは、所定間隔をあけて複数個配列
   され、うち少くとも１個は中央部に環状フランジを有し
   てかつ２組の皿ばねに対して１個の割合で設けられ、該
   フランジが、内周領域同士が接近して配置されている皿
   ばねの組ともう一つの皿ばねの組とを隔離するように前
   記すべりカラーの中央部の外径を部分的に大きくして形
   成された特許請求の範囲第２項に記載の主軸のクランプ
   装置。 ４、前記皿ばねは、前記すべりカラーのフランジに接触
   する内周領域、及び他の組の皿ばねと対向して接触する
   外周領域を面接触するように平坦面として形成された特
   許請求の範囲第３項に記載の主軸のクランプ装置。 ５、前記すべりカラーが、前記ドローバーと接触する内
   周面に油溜り用の溝を具えて形成された特許請求の範囲
   第２項から第４項までのいずれか１項に記載の主軸のク
   ランプ装置。 ６、前記すべりカラーは、外周に環状フランジを有して
   前記ドローバー外周面に１個だけ嵌装され、該フランジ
   が、内周領域同士が接近して配置されている皿ばねの組
   ともう一つの皿ばねの組とを隔離するように前記すべり
   カラーの中央部の外径を１箇所部分的に大きくして形成
   された特許請求の範囲第２項に記載の主軸のクランプ装
   置。 ７、前記すべりカラーは、前記主軸の中空部内周面に嵌
   装され、前記皿ばねは前記すべりカラーの内周面に嵌装
   されてなる特許請求の範囲第１項に記載の主軸のクラン
   プ装置。