WO2007034746A1

WO2007034746A1 - 工具アンクランプ装置

Info

Publication number: WO2007034746A1
Application number: PCT/JP2006/318380
Authority: WO
Inventors: Ichiro Kitaura; Yoshihiro Machida
Original assignee: Pascal Engineering Corporation
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2007-03-29
Also published as: US20070290459A1; JP4880279B2; TW200726552A; EP1927418B1; KR20070100327A; DE602006004469D1; EP1927418A1; US8419325B2; TWI374781B; JP2007111791A; EP1927418A4; KR100932878B1

Abstract

　工具アンクランプ装置（１）は、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な装置であって、ケーシング（２）と、該ケーシング（２）に設置され工具をアンクランプ状態とする際に必要な動力を出力可能な出力軸（１１）と、出力軸（１１）を駆動するための動力を与えることが可能な動力源としてのモータ（３）と、モータ（３）からの動力を出力軸（１１）に伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構に補助動力を与えることが可能な補助動力源としてのガスシリンダ（４）とを備える。

Description

明細書

工具アンクランプ装置

技術分野

[0001] 本発明は、工具アンクランプ装置に関し、より特定的には、工作機械の主軸に装着した工具を交換する際に、主軸にクランプされた工具を解放してアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、工具を収納した工具マガジンや自動的に工具を交換可能な工具交換装置を備えた工作機械は知られている。このような工作機械の主軸は、当該主軸に装着された工具を工具交換装置によって自動的に交換できるように、工具を自動的に着脱可能な構造を有して!/ヽる。

[0003] 工作機械の主軸に装着された工具を交換する際には、工作機械の主軸力工具を解放する必要があるが、その際に工具着脱装置が用いられる。この工具着脱装置の一例力特開平 6— 63806号公報に記載されている。

特許文献 1：特開平 6— 63806号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 特開平 6— 63806号公報に記載された工具着脱装置では、電動モータでカムを回転させて機械的にドローバーを押し下げて工具ホルダーを解放させているので、油圧シリンダを用いてドローバーを駆動する場合と比較すると、応答性が良好で高速動作も可能となる。

[0005] しかし、電動モータからの駆動力のみでドローバーを駆動するには高出力が可能な大型のモータを使用する必要がある。そのため、モータの設置位置の自由度が低下することに加えて、工具着脱装置が大型化するという問題があった。

[0006] つまり、従来の工具着脱装置では、 1つの駆動源力の動力のみを用いて工具ホルダーを解放させていたため、駆動源の設置位置の自由度が低下するば力りでなく、工具着脱装置自体も大型化するという問題があった。 [0007] 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高出力でかつコンパクトィ匕することが可能な工具アンクランプ装置を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0008] 本発明に係る工具アンクランプ装置は、工作機械の主軸にクランプされた工具をァンクランプ状態とすることが可能な装置であって、ケーシングと、該ケーシングに設置され工具をアンクランプ状態とする際に必要な動力を出力可能な出力軸と、出力軸を駆動するための動力を与えることが可能な動力源と、動力源からの動力を出力軸に伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構に補助動力を与えることが可能な補助動力源とを備える。

[0009] 上記動力源は、好ましくは、機械的な力を動力として与えることが可能な要素であるモータを含む。他方、補助動力として、機械的な力を与えてもよいが、機械的なカ以外の力を与えてもよい。また、補助動力の大きさは、典型的には、動力源からの動力よりも小さいものである力動力源力もの動力と同等のものであってもよい。

[0010] 上記補助動力源は、好ましくは、補助動力として、流体力もの圧力、弾性部材からの弾性力、および電磁力から選ばれた少なくとも 1つの力を動力伝達機構に与える。上記補助動力源は、より好ましくは、内部に収容したガス力もの圧力を動力伝達機構に与えるガスシリンダを含む。

[0011] 上記動力伝達機構は、好ましくは、動力源からの動力により回転駆動され出力軸を押圧するなどして直接または間接的に出力軸を往復動させることが可能な偏心カムと、該偏心カムと同軸に設けられたクランクアームと、該クランクアームに設けられた連結ピンなどの連結部材と、該連結部材を介してクランクアームと機械的に接続され回動可能なレバーとを有する。この場合、該レバーに補助動力源力もの補助動力を作用させることが好ましい。しかし、レバー以外の動力伝達機構内の要素に補助動力源からの補助動力を作用させることも考えられる。

[0012] 上記レバーに分岐部を設け、該分岐部に補助動力源力の補助動力を作用させることが好ましい。また、上記レバーに連結部材を受入れる凹部を設けてもよい。この場合、該凹部は、工具をクランプする際に連結部材を受入れる第 1部分と、該第 1部分の延在方向と交差する方向に延在し工具をアンクランプ状態とする際に連結部材を受入れる第 2部分とを含むことが好ま、。

[0013] 上記動力伝達機構は、好ましくは、出力軸を押圧する第 1偏心カムと、該第 1偏心カムと同軸あるいは異なる軸上に設けられ補助動力源力の補助動力を第 1偏心力ムに伝達する第 2偏心カムとを含む。また、動力伝達機構は、補助動力源と第 2偏心カムとの間に回動可能に設置され中央部に押圧部を有するレバーを含むものであつてもよい。この場合、レバーの先端部に補助動力源力もの補助動力を作用させ、押圧部を介して第 2偏心カムに補助動力を作用させるようにする。第 2偏心カムの表面に押圧部の一部を受入れる凹部を設けることが好ましい。

発明の効果

[0014] 本発明に係る工具アンクランプ装置は、動力源と補助動力源とを備えているので、これらの動力源力もの動力を利用することができる。それにより、高出力が可能な大型の単一の動力源を使用する必要がなくなり、動力源の設置位置の自由度を向上することができるとともに各動力源を小型化することもできる。その結果、高出力でかつコンパクトィ匕された工具アンクランプ装置が得られる。図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明の 1つの実施の形態における工具アンクランプ装置を示す部分断面平面図である。

[図 2]図 1に示す工具アンクランプ装置の部分断面側面図である。

[図 3]図 1に示す工具アンクランプ装置を使用可能な工作機械の主軸とその近傍の構造例を示す断面図である。

[図 4]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるアンクランプ動作の第 1段階を示す図である。

[図 5]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるアンクランプ動作の第 2段階を示す図である。

[図 6]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるアンクランプ動作の第 3段階を示す図である。

[図 7]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるクランプ動作の第 1段階を示す図である。 [図 8]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるクランプ動作の第 2段階を示す図である。

[図 9]図 1に示す工具アンクランプ装置におけるクランプ動作の第 3段階を示す図である。

[図 10]ガスシリンダの構造例を示す部分断面図である。

[図 11]本発明の他の実施の形態における工具アンクランプ装置の一部を示す部分断面正面図である。

[図 12]図 11に示す工具アンクランプ装置の一部を示す断面図である。

[図 13]図 12に示す構造の変形例を示す断面図である。

[図 14]図 11に示す工具アンクランプ装置の変形例を示す部分断面図である。

符号の説明

[0016] 1 工具アンクランプ装置、 2, 4a ケーシング、 3 モータ、 3a 駆動軸、 4 ガスシリンダ、 4b ガス収容空間、 4c 押圧部、 5, 6a, 7 ギア、 6, 8a 回転軸、 8 偏心カム、 9, 13, 30, 39 カムフォロア、 10, 34 コイルパネ、 11 出力軸、 11a 拡径部、 1 lb 凹部、 11c 脚部、 12, 31 レノ一、 12a 分岐部、 12b, 40a, 40b 凹部、 12b 1 第 1部分、 12b2 第 2部分、 14, 38 軸部、 15 連結ピン、 16 クランクアーム、 1 7 突壁部、 18 主軸、 19 ドローバー、 20 主軸ヘッド、 21 皿パネ、 22 コレット、 23 プルスタッド、 24 工具ホルダ、 25 工具、 26 ボール、 27 凹部、 28, 29 矢印、 32 補助偏心カム、 33 フレーム、 35 プレート、 36 支持ボルト、 37 押圧部、 41 保持部材、 42 支持部材。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、図 1〜図 10を用いて本発明の実施の形態について説明する。図 1は、本発明の 1つの実施の形態における工具アンクランプ装置の部分断面平面図であり、図 2 は、本実施の形態における工具アンクランプ装置の特徴的な内部構造を示す部分断面側面図である。

[0018] 本実施の形態における工具アンクランプ装置は、工作機械の主軸に装着されたェ具をクランプ状態力アンクランプ状態とすることが可能な装置であり、典型的には出力部から出力される力を他の部材に与えることで、工作機械の主軸に装着されたェ具をクランプ状態力アンクランプ状態とする機能を有する装置である。

[0019] 図 1に示すように、本実施の形態における工具アンクランプ装置 1は、ケーシング 2 と、該ケーシング 2に設置され工具をクランプ状態力アンクランプ状態とする際に必要な動力を出力可能な出力軸 11と、出力軸 11を駆動するための動力を与えることが可能なモータ (動力源） 3と、モータ 3からの動力を出力軸 11に伝達する動力伝達機構と、動力伝達機構に補助動力を与えることが可能なガスシリンダ (補助動力源) 4とを備える。

[0020] 上記のように本実施の形態では、工具アンクランプ装置 1は、動力源としてのモータ 3と、補助動力源としてのガスシリンダ 4とを備えている。つまり、本実施の形態における工具アンクランプ装置 1は複数の動力源を備えることとなる。そのため、複数の動力源からの動力を利用することができ、高出力が可能な大型の単一の動力源を使用する必要がなくなる。その結果、動力源であるモータ 3やガスシリンダ 4の設置位置の自由度を向上することができるとともに、モータ 3やガスシリンダ 4自体を小型化することもできる。その結果、高出力でかつコンパクトィ匕された工具アンクランプ装置 1が得られる。

[0021] また、動力源として機械的な力を発生可能なモータ 3を使用することにより、油圧を動力として使用する場合と比較して、各種配管、バルブ、タンク等の設備が不要となり、設備を簡素化および小型化することができる。また、応答性も向上することができ、油漏れの問題も回避することができる。

[0022] 上記のように補助動力源としてのガスシリンダ 4を設置しているので、モータ 3としては、比較的小型である 400Wのギアモータを使用可能である。このモータはコンパクトでかつ軽量であるので、主軸ユニット上にモータ 3を設置することができる。該モータ 3は、駆動軸 3aを有し、該駆動軸 3aの外周にはギアが形成されている。

[0023] 動力伝達機構は、回転軸 6と、回転軸 8aと、偏心カム 8と、カムフォロア 9と、レバー 12と、回転軸 14と、カムフォロア 13と、連結ピン (連結部材） 15と、クランクアーム 16 とを有する。

[0024] 回転軸 6は、モータ 3からの動力を回転軸 8aに伝達する。該回転軸 6は、モータ 3の駆動軸 3aの外周に設けられたギアと嚙合うギア (減速ギア） 5を一端に有し、他端にギア 6aを有する。回転軸 8aは、回転軸 6の他端に設けられたギア 6aと嚙合うギア 7と、偏心カム 8とを有する。

[0025] 偏心カム 8は、モータ 3からの動力により回転駆動され出力軸 11を押圧して往復動させる。該偏心カム 8は、相対的に半径の大きな大径部 (径方向外方に膨出する膨出部:押圧部）と、相対的に半径の小さな小径部とを有しており、大径部で出力軸 11 を押圧することで出力軸 11を下方に向けて前進させることができ、小径部が出力軸 1 1上に位置した際に、出力軸 11を上方に向けて後退させることができる。図 1の例では、偏心カム 8と出力軸 11とは接続機構を介して機械的に接続され、該接続機構を介して偏心カム 8によって間接的に押圧されることで出力軸 11が進退 (往復動）可能となっているが、偏心カム 8により直接出力軸 11を押圧して往復動させてもよい。偏心カム 8と出力軸 11とを機械的に接続する接続機構としては、偏心カム 8と出力軸 11 との間で動力を伝達可能な様々な要素を採用可能であるが、図 1の例では、上記接続機構の一部としてカムフォロア 9を設置している。該カムフォロア 9は、偏心カム 8と出力軸 11との間に設けられ、軸部と、該軸部外周に装着され回転可能なリング状部材とを含む。

[0026] 図 1および 2に示すように、レバー 12は、軸部 14の周りに回動可能に設けられ、連結ピン 15を受入れる凹部 12bを有する。該凹部 12bは屈曲状であり、第 1と第 2部分 12bl, 12b2を有する。第 1と第 2部分 12bl, 12b2は、ともに直線状であり、第 2部分 12b2は第 1部分 12blの延在方向と交差する方向に延在する。この第 1と第 2部分 12bl, 12b2のなす角度 Θは、たとえば 150度程度である。

[0027] 上記のように凹部 12bを屈曲形状とすることで、工具のクランプ動作の際とアンクランプ動作の際に連結ピン 15を適切な位置に案内することができる。具体的には、ェ具のクランプ動作の際には第 1部分 12bl内に連結ピン 15を受入れ、該第 1部分 12 blに沿って連結ピン 15を移動させることができ、工具のアンクランプ動作の際には連結ピン 15を第 2部分 12b2内に受入れ、該第 2部分 12b2に沿って連結ピン 15を移動させることができる。なお、図 1および図 2の例では、レバー 12に連結ピン 15を受入れる凹部 12bを設ける場合にっ、て説明したが、凹部 12bの代わりに貫通孔を設けることも可會である。 [0028] レバー 12は、図 2に示すように、分岐部（突出部） 12aを有する。該分岐部 12aは、レバー 12本体力も突出するように設けられ、先端部近傍にカムフォロア 13を有する。本実施の形態では、この分岐部 12aにガスシリンダ 4力ゝらの補助動力を作用させている。しかし、レバー 12における分岐部 12a以外の箇所に補助動力を作用させることも考えられる。また、動力伝達機構内の要素であってレバー 12以外の要素にガスシリンダ 4からの補助動力を作用させることも考えられる。

[0029] クランクアーム 16は、偏心カム 8と同軸に設けられ、該クランクアーム 16に上記の連結ピン 15が設けられる。この連結ピン 15を介してクランクアーム 16とレバー 12とが機械的に接続される。図 1および図 2に示すように、連結ピン 15は、クランクアーム 16に取付けられた軸部の外周に回転自在に装着されたリング状部材で構成される。なお、クランクアーム 16とレバー 12とを連結する連結部材の一例として連結ピン 15を挙げた力クランクアーム 16とレバー 12とを連結可能な要素であれば連結ピン 15以外の各種要素を採用することができる。

[0030] 動力伝達機構に加えられる補助動力としては、機械的な力であってもよいが、機械的な力以外の力を与えてもよい。本実施の形態では、補助動力源としてのガスシリンダ 4を設け、気体力もの圧力を補助動力として動力伝達機構に作用させている。このガスシリンダ 4の構造例を図 10に示す。

[0031] 図 10に示すように、ガスシリンダ 4は、ケーシング 4aと、ガス収容空間 4bと、押圧部 4cとを備える。ガス収容空間 4b内には、たとえば窒素ガスなどのガスを充填する。このガスの初期充填圧力はたとえば 3〜14Mpa程度とすることができる。押圧部 4cは、進退 (往復動）可能にケーシングに装着され、押圧部 4cのストローク量に応じた所望のクッション力が得られる。このガスシリンダ 4としては、高さ 50mm〜200mm程度、幅 30mm〜40mm程度、質量 0. 2kg〜： Lkg程度の小型で軽量のものを使用可能である。

[0032] 補助動力としては、上記のような流体力もの圧力以外に、弾性部材カもの弾性力や電磁力、あるいはこれらを組合せた力を使用することも考えられる。たとえば、ガスシリンダ 4の代わりにパネなどの弾性部材を採用することも可能である。また、ガスシリンダ 4等力も得られる補助動力の大きさは、典型的には、モータ 3からの動力よりも小さいものである力モータ 3からの動力と同等程度のものとしてもよい。

[0033] 出力軸 11は、図 1および図 2の例では、ケーシング 2から突出するように設けられた突壁部 17に進退 (往復動）可能に装着される。突壁部 17は、内部にパネ収容空間を形成するようにケーシング 2から突出しており、該突壁部 17の内部にコイルパネ 10などの弾性部材が設置される。より詳しくは、コイルパネ 10は、出力軸 11の一端に取付けられた拡径部 (ベース部） 11aと、突壁部 17において屈曲した先端部との間に設置され、出力軸 11をケーシング 2の内方側に常時付勢する。

[0034] 次に、図 3を用いて、実際に工具をクランプした状態の工作機械の主軸とその近傍の構造の一例について説明する。

[0035] 図 3に示すように、上記の工具アンクランプ装置 1の出力軸 11の直下に後述するドローバー 19が位置するように、工作機械の主軸ユニットは、工具アンクランプ装置 1 の下方に配置される。

[0036] 工作機械の主軸 18は、中空構造を有しており、主軸ヘッド 20に揷通される。該主軸 18の外周面と主軸ヘッド 20の内周面との間には軸受けを設置し、主軸 18は該軸受けに支持される。

[0037] 主軸 18内にドローバー 19を挿入し、ドローバー 19の周囲には複数の皿パネ 21を設置する。この皿パネ 21により、ドローバー 19を常に上方（工具アンクランプ装置 1 側）に付勢することができる。ドローバー 19は、上下方向に移動可能であり、工具ァンクランプ装置 1の出力軸 11を下方に移動させて押圧することで下方に駆動され、出力軸 11を上昇させることで皿パネ 21の付勢力（弾性力）により上方に駆動することができる。

[0038] ドローバー 19の下端にはコレット 22を設ける。図 3の例では、コレット 22にボール 2 6を装着している。主軸 18の内周面には凹部 27を設け、工具アンクランプ装置 1の出力軸 11でドローバー 19を押圧して下方に移動させた際にコレット 22の先端部を凹部 27内に受入れ可能とする。コレット 22の先端部が凹部 27内に移動すると、コレット 22の先端部が開くとともに、コレット 22に保持されたボール 27は外方に移動する。それにより、工具のクランプ状態が解除され、工具のアンクランプ状態が実現する。

[0039] 主軸 18の内周面の下端部にはテーパ部を設け、このテーパ部に当接した状態で、図 3に示すように、工具ホルダ 24を主軸 18に保持することができる。工具ホルダ 24 はプルスタッド 23を有しており、このプルスタッド 23の先端部を上記のコレット 22でクランプして保持することができる。工具ホルダ 24には工具 25が保持される。

[0040] 次に、図 4〜図 9を用いて、上記の構成を有する工具アンクランプ装置 1の動作について説明する。

[0041] まず、工具 25をアンクランプする際の動作について説明する。図 2に示す初期状態力もモータ 3を作動させ、動力伝達機構を介して偏心カム 8を図 4に示す矢印 28に従う方向に少し回転駆動する。アンクランプ動作は、図 2に示す初期状態力偏心カム 8を少し回転させた図 4に示す状態から開始することができる。

[0042] 図 4に示す状態からさらにモータ 3を作動させ、図 5に示すように、偏心カム 8を矢印 28に従う方向に回転駆動する。このとき、ガスシリンダ 4からの押圧力（補助動力）が押圧部 4cおよびカムフォロア 13を介してレバー 12の分岐部 12aに作用して!/、るが、当該押圧力により連結ピン 15に矢印 29で示される方向の力を作用させることができる。この矢印 29で示される方向の力は、図 4および図 5に示すように、矢印 28で示される方向と同方向の成分を有していることから、ガスシリンダ 4からの押圧力（補助動力）によって、連結ピン 15に対し、矢印 28で示される方向と同方向の力を作用させることができる。つまり、モータ 3からの動力と、ガスシリンダ 4からの補助動力との双方で偏心カム 8を矢印 28に従う方向に回転駆動することができる。その結果、図 5に示すように、出力軸 11を図 4の状態よりも下方に突出させることができる。

[0043] その後、図 6に示すように、モータ 3からの動力と、ガスシリンダ 4からの補助動力との双方によって偏心カム 8をさらに矢印 28の方向に回転駆動させ、出力軸 11を図 5 の状態よりもさらに下方に突出させる。このとき、ガスシリンダ 4の押圧部 4cは、図 5の状態よりもさらに突出することとなる。

[0044] 上記のように出力軸 11を下方に突出させることにより、出力軸 11で、図 3に示す主軸 18内のドローバー 19を下方に押圧することができ、皿パネ 21からの付勢力（弾性力）に抗してドローバー 19を所定量だけ下降させることができる。それにより、コレット 22の先端部を図 3に示す凹部 27内に移動させることができ、コレット 22による、工具ホルダ 24におけるプルスタッド 23のクランプ状態を解除することができる。その結果、工具ホルダ 24に保持された工具 25をアンクランプ状態とすることができ、工具 25を交換することができる。

[0045] 次に、工具 25のアンクランプ状態を解除してクランプ状態に移行する際の動作について説明する。

[0046] 図 6に示す状態からさらにモータ 3を作動させて偏心カム 8を矢印 28の方向に回転駆動すると、図 7に示す状態となる。この状態力も工具 25のクランプ動作を開始することができる。

[0047] 図 7に示す状態からさらにモータ 3を作動させ、図 8に示すように、偏心カム 8を矢印 28に従う方向に回転駆動する。この段階においても、ガスシリンダ 4からの押圧力（補助動力）が押圧部 4cおよびカムフォロア 13を介してレバー 12の分岐部 12aに作用しているが、当該押圧力により連結ピン 15に作用する力は、図 7および図 8において矢印 29で示されるように、モータ 3から得られる矢印 28の方向の力とは逆方向に作用することとなる。

[0048] しかし、モータ 3から得られる動力を、ガスシリンダ 4力もの押圧力（補助動力）よりも大きい値とすることにより、偏心カム 8を矢印 28で示される方向に回転駆動することができる。また、クランプ動作の際には、出力軸 11をコイルパネ 10からの付勢力に抗して下降させることができるような大きな動力は必要なぐ偏心カム 8を回転駆動するのに必要な動力は、アンクランプ動作の場合と比較して小さいもので足りる。よって、モータ 3からの動力のみによって偏心カム 8を矢印 28に従う方向に回転駆動することができる。その結果、図 8に示すように、偏心カム 8における大径部 (径方向外方に膨出する膨出部：押圧部）がカムフォロア 9から遠ざ力ることとなり、主としてコイルパネ 10 の付勢力によって出力軸 11を図 7の状態よりも上方に移動させることができる。このとき、ガスシリンダ 4の押圧部 4cは、図 7の状態よりもガスシリンダ 4のケーシング内に押し込まれることとなる。

[0049] その後、図 9に示すように、主としてモータ 3からの動力によって偏心カム 8をさらに矢印 28の方向に回転駆動する。それにより、出力軸 11を図 8の状態よりもさらに上方に移動させるとともに、ガスシリンダ 4の押圧部 4cを、図 8の状態よりもさらにガスシリンダ 4のケーシング内に押し込むことができる。 [0050] 上記のように出力軸 11を上方に移動させることにより、出力軸 11からの下方への押圧力が、図 3に示す主軸 18内のドローバー 19に付与されるのを阻止することができる。それにより、皿パネ 21の付勢力によってドローバー 19を上昇させることができ、コレット 22の先端部を図 3に示す凹部 27内から引き上げることができる。その結果、コレット 22によって、工具ホルダ 24におけるプルスタッド 23をクランプすることができ、工具ホルダ 24とともに工具 25を主軸 18に保持することができる。

[0051] 次に、図 11〜図 14を用いて、本発明の他の実施の形態とその変形例について説明する。図 11はこの他の実施の形態における工具アンクランプ装置 1の部分断面図であり、図 12は図 11に示す工具アンクランプ装置 1のケーシング 2を側方力も見た断面図である。

[0052] 図 11に示すように、工具アンクランプ装置 1は、ケーシング 2と、モータ 3と、ガスシリンダ 4と、フレーム 33と、主軸 18と、ドローバー 19と、主軸ヘッド 20と、皿パネ 21とを備える。

[0053] ケーシング 2内には、動力伝達機構として機能する各種要素が組み込まれる。具体的には、ケーシング 2に回転可能に支持される回転軸 8aと、この回転軸 8aの外周上に取付けられる偏心カム (第 1偏心カム：板カム) 8および補助偏心カム (第 2偏心カム：板カム） 32と、レバー 31と、該レバー 31に取付けられるカムフォロア 30, 39と、偏心カム 8に押圧され、出力軸 11に保持されるカムフォロア 9とが、ケーシング 2内に設置される。

[0054] 偏心カム 8および補助偏心カム 32は、回転軸 8aとともに回転する。図 11の例では偏心カム 8と補助偏心カム 32とは一体ィ匕されているが、偏心カム 8と補助偏心カム 32 とを別体としてもよい。また、図 11の例では偏心カム 8と補助偏心カム 32とは実質的に同一形状を有している (輪郭曲線が実質的に同一）が、偏心カム 8の形状と補助偏心カム 32の形状とを異ならせてもよい。さらに、偏心カム 8と補助偏心カム 32の大きさを異ならせることも考えられる。たとえば偏心カム 8と補助偏心カム 32を相似形状としてもよい。また、図 11の例では、偏心カム 8と補助偏心カム 32の各回転角における変位量が一致している力偏心カム 8と補助偏心カム 32の各回転角における変位量を異ならせるようにしてもよい。また、図 11の例では偏心カム 8と補助偏心カム 32とを同軸に設けているが、これらをそれぞれ異なる回転軸に設け、各回転軸同士をギアなどを介して接続し、相互に動力を伝達可能としてもよい。

[0055] レバー 31は、図 11および図 12に示すように、軸部 38を介して回動可能にケーシング 2内に設置され、 1組の板状部材を組合わせて構成される。このレバー 31は、ガスシリンダ 4と補助偏心カム 32との間の空間に配置され、先端部にカムフォロア 30を有し、中央部にカムフォロア 39を有する。なお、この「中央部」とは、本願明細書では、レバー 31にお、、て、その先端部と軸部 38との間に位置する部分を!、う。

[0056] カムフォロア 30は、ガスシリンダ 4の押圧部により押圧される部分であり、レバー 31 の補助動力作用部として機能する。よって、ガスシリンダ 4の押圧部により押圧可能であれば、カムフォロア 30以外の任意の構成を採用することができる。

[0057] 他方、カムフォロア 39は、補助偏心カム 32を押圧することでガスシリンダ 4からの補助動力を補助偏心カム 32に伝達する押圧部として機能する。よって、当該機能を達成できるものであれば、カムフォロア 39以外の任意の構成を採用することができる。また、カムフォロア 39の設置位置は、図 12の例ではレバー 31の略中央部であるが、軸部 38とカムフォロア 30との間であればよぐ軸部 38とカムフォロア 30のいずれか一方寄りの位置に設けてもよい。このように、軸部 38とカムフォロア 30との間にカムフォロア 39を配置することにより、ガスシリンダ 4力も出力される補助動力が比較的小さい値であっても、大きな補助動力を補助偏心カム 32に与えることができる。この観点からは、カムフォロア 39は軸部 38に近、位置に配置するのが好まし!/、と!/、える。

[0058] 図 11の例では、偏心カム 8は、カムフォロア 9を介して出力軸 11を押圧する。この出力軸 11は、凹部 l ibと脚部 11cとを有し、フレーム 33に挿通される。脚部 11cには貫通孔が設けられ、該貫通孔にプレート 35を受け入れる。プレート 35は、フレーム 33 に固定され、該フレーム 33は支持ボルト 36を介して主軸ヘッド 20に支持される。上記のプレート 35には油通路を設け、ドローバー 19の内部を通して主軸 18内に油を供給可能とする。

[0059] 出力軸 11の凹部 l ib内には支持部材 42を設置しており、この支持部材 42をも貫通するようにプレート 35は設置される。支持部材 42と出力軸 11との間にコイルパネ 3 4を設置し、支持部材 42はコイルパネ 34の一端を支持し、コイルパネ 34によって出力軸 11を偏心カム 8側に付勢する。

[0060] 出力軸 11の脚部 1 lcに設けた貫通孔の幅（出力軸 11の軸方向の幅：図 11における上下方向の幅）は、プレート 35の厚みより大きいので、出力軸 11は軸方向（図 11 における上下方向）に移動可能となる。また、脚部 11cの先端には、押圧部 37が取付けられ、該押圧部 37によってドローバー 19を押圧することができる。上記以外の構成については、前述の実施の形態の場合と概ね同様である。

[0061] 次に、本実施の形態における工具アンクランプ装置 1の動作について説明する。

図 11に示す状態力モータ 3を作動させ、動力伝達機構を介して偏心カム 8と補助偏心カム 32とを図 12に示す矢印に従う方向に回転駆動する。それにより、カムフォロァ 9を介して出力軸 11を押圧することができる。このとき、補助偏心カム 32には、ガスシリンダ 4からの押圧力がレバー 31のカムフォロア 30を介して作用しており、当該押圧力によっても補助偏心カム 32は回転駆動される。これが補助トルクとなり、モータ 3 力の回転トルクと補助トルクとの双方で、出力軸 11を押圧することができる。それにより、出力軸 11を図 11における下方に移動させることができ、押圧部 37を介してドロ一バー 19を下方に押圧することができる。

[0062] そして、皿パネ 21からの付勢力（弾性力）に抗してドローバー 19を所定量だけ下降させると、コレット（図示せず)の先端部を凹部内に移動させて開力せることができ、コレットによる、工具ホルダにおけるプルスタッドのクランプ状態を解除することができる。その結果、工具ホルダに保持された工具をアンクランプ状態とすることができ、工具を交換することができる。

[0063] 上記の状態からさらにモータ 3を作動させて偏心カム 8を図 12の矢印の方向に回転駆動すると、偏心カム 8から出力軸 11への押圧力が徐々に減じられる。この段階においても、ガスシリンダ 4からの押圧力は補助偏心カム 32に作用している力モータ 3から得られる動力の方力ガスシリンダ 4からの押圧力よりも大きいので、偏心カム 8とともに補助偏心カム 32を図 12の矢印の方向に回転駆動することができる。その結果、偏心カム 8における大径部 (径方向外方に膨出する膨出部：押圧部）がカムフォロア 9 力遠ざ力ることとなり、コイルパネ 1 lbの付勢力によって出力軸 11を上方に移動させることができる。 [0064] このように出力軸 11を上方に移動させることにより、出力軸 11からの下方への押圧力がドローバー 19に付与されなくなり、皿パネ 21の付勢力によってドローバー 19を上昇させることができる。それにより、コレットの先端部を上記の凹部内から引き上げることができ、コレットによって、工具ホルダにおけるプルスタッドをクランプすることができ、工具ホルダとともに工具を主軸 18に保持することができる。

[0065] 次に、図 13を用いて、補助偏心カム 32の変形例について説明する。

図 13に示すように、補助偏心カム 32の表面に凹部 40a, 40bを設けてもよい。この凹部 40a, 40bは、押圧部であるカムフォロア 39の一部を受け入れるものであり、凹部 40a, 40bの位置を検出することで、補助偏心カム 32の回転角を検知することができる。図 13の例では回転角で 180度ずれた位置に 2つの凹部 40a, 40bを設けているので、たとえば回転角力 ^度である初期位置と、初期位置から 180度回転した位置を検出することができる。また、図 13の例では、偏心カム 8と補助偏心カム 32とが同一形状であり、回転角度も一致しているので、容易に偏心カム 8の回転角度を検知することもできる。なお、凹部の数は任意に設定可能である。たとえば回転角で 90度ずれた位置に 4つの凹部を設けることも考えられる。

[0066] 次に、図 14を用いて、本実施の形態の変形例について説明する。

図 14に示すように、本変形例では、レバーを介するのではなぐカムフォロア 30を保持する保持部材 41を介して補助偏心カム 32にガスシリンダ 4からの補助動力を直接作用させている。また、保持部材 41を案内する筒状のガイド壁をケーシング 2の上面に突設している。これ以外の構成については、上述の実施の形態の場合と基本的に同様である。

[0067] 本変形例のように、ガスシリンダ 4の直下に補助偏心カム 32を配置して補助動力を作用させた場合には、レバーを介して補助動力を作用させた場合のように大きな動力を作用させることは困難であるが、簡易な機構で必要な補助動力を補助偏心カム 32に作用させることができる。また、本変形例の場合も、補助偏心カム 32の表面に回転位置検出用の凹部を設けることで、補助偏心カム 32や偏心カム 8の回転角度を検知することができる。

[0068] 以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定してヽる。

[0069] また、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変形が含まれる。

産業上の利用可能性

[0070] 本発明は、工作機械の主軸に装着した工具を交換する際に使用可能な工具アンクランプ装置に有効に利用される。

Claims

請求の範囲

[1] 工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、

ケーシング（2)と、

前記ケーシング (2)に設置され、前記工具をアンクランプ状態とする際に必要な動力を出力可能な出力軸（11)と、

前記出力軸（11)を駆動するための動力を与えることが可能な動力源（3)と、前記動力源 (3)からの動力を前記出力軸（11)に伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構に補助動力を与えることが可能な補助動力源 (4)と、を備えた、工具アンクランプ装置。

[2] 前記動力源はモータ（3)を含み、

前記補助動力源 (4)は、前記補助動力として、流体力もの圧力、弾性部材カもの弾性力、および電磁力から選ばれた少なくとも 1つの力を前記動力伝達機構に与える、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。

[3] 前記補助動力源 (4)は、内部に収容したガス力もの圧力を前記動力伝達機構に与えるガスシリンダを含む、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。

[4] 前記動力伝達機構は、

前記動力源（3)からの動力により回転駆動され、前記出力軸（ 11)を往復動させる偏心カム (8)と、

前記偏心カム (8)と同軸に設けられたクランクアーム（16)と、

前記クランクアーム（ 16)に設けられた連結部材（ 15)と、

前記連結部材（15)を介して前記クランクアーム（16)と機械的に接続され回動可能なレバー（12)とを有し、

前記レバー（12)に前記補助動力源 (4)からの補助動力を作用させた、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。

[5] 前記レバー（12)に分岐部を設け、該分岐部に前記補助動力源 (4)からの補助動力を作用させた、請求項 4に記載の工具アンクランプ装置。

[6] 前記レバー（12)に前記連結部材（15)を受入れる凹部（12b)を設け、前記凹部（ 12b)は、前記工具をクランプする際に前記連結部材（15)を受入れる第 1部分（12bl)と、該第 1部分（12bl)の延在方向と交差する方向に延在し前記工具をアンクランプ状態とする際に前記連結部材（ 15)を受入れる第 2部分（ 12b2)とを含む、請求項 4に記載の工具アンクランプ装置。

[7] 前記動力伝達機構は、

前記出力軸（11)を押圧する第 1偏心カム (8)と、

前記第 1偏心カム (8)に前記補助動力源 (4)からの補助動力を伝達する第 2偏心カム（32)とを含む、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。

[8] 前記動力伝達機構は、

前記補助動力源 (4)と前記第 2偏心カム (32)との間に回動可能に設置され中央部に押圧部を有するレバー（31)を含み、

前記レバー（31)の先端部に前記補助動力源 (4)力の補助動力を作用させ、前記押圧部を介して前記第 2偏心カム (32)に前記補助動力を作用させるようにした、請求項 7に記載の工具アンクランプ装置。

[9] 前記第 2偏心カム（32)の表面に前記押圧部の一部を受入れる凹部 (40a, 40b)を設けた、請求項 8に記載の工具アンクランプ装置。