WO2007046278A1 - 工具アンクランプ装置 - Google Patents

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WO2007046278A1
WO2007046278A1 PCT/JP2006/320276 JP2006320276W WO2007046278A1 WO 2007046278 A1 WO2007046278 A1 WO 2007046278A1 JP 2006320276 W JP2006320276 W JP 2006320276W WO 2007046278 A1 WO2007046278 A1 WO 2007046278A1
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WO
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tool
power transmission
frame
cam
transmission member
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/320276
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ichiro Kitaura
Takayuki Munechika
Original Assignee
Pascal Engineering Corporation
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Publication date
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Priority to JP2007540937A priority patent/JP4628427B2/ja
Priority to DE602006011633T priority patent/DE602006011633D1/de
Priority to US11/885,155 priority patent/US7780382B2/en
Priority to EP06811583A priority patent/EP1938920B1/en
Publication of WO2007046278A1 publication Critical patent/WO2007046278A1/ja

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    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
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    • B23B31/265Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of collets
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    • Y10T409/30Milling
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    • Y10T409/309408Cutter spindle or spindle support with cutter holder
    • Y10T409/309464Cutter spindle or spindle support with cutter holder and draw bar

Definitions

  • the present invention relates to a tool unclamping device, and more specifically, when exchanging a tool mounted on a spindle of a machine tool, the tool clamped on the spindle can be released into an unclamped state. It relates to a possible tool unclamping device.
  • a machine tool including a tool magazine storing tools and a tool changer capable of automatically changing tools
  • the spindle of such a machine tool has a structure in which a tool can be automatically attached and detached so that the tool attached to the spindle can be automatically changed by a tool changer.
  • a tool changer is used. An example of this tool changer is described in Japanese Patent No. 3083921.
  • This tool changer includes a support frame, a rotating shaft connected to a motor, a cam formed on the rotating shaft, an upper shaft portion supported by the support frame and pressed by the cam, and an upper shaft.
  • a draw bar pressed by the section a dish panel that urges the draw bar upward, a support spring that presses the upper shaft section in a direction to separate the draw bar force, and an oil supply mechanism that supplies cutting oil.
  • the contact position between the outer peripheral surface of the cam and the upper shaft portion is displaced upward.
  • the upper shaft portion is displaced in a direction away from the draw bar by the pressing force from the support spring.
  • the draw bar is displaced upward by the pressing force from the pan panel.
  • the replaced tool is gripped by the spindle.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3083921
  • the supporting spring is provided.
  • the ring is arranged so as to press upward the portions of the upper shaft portion that are separated from the center line force. For this reason, when the upper shaft portion slides close to or away from the draw bar, the upper shaft portion easily rattles with the support frame, and it is difficult to slide well and immediately! There was a problem.
  • the support spring is annularly arranged with the center line of the upper shaft portion as the center to suppress the backlash between the upper shaft portion and the support frame.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to allow a power transmission member that transmits power from a motor to a draw bar to be satisfactorily slid, and for a short time. It is to provide a tool unclamping device that can put a tool in an unclamped state.
  • a tool unclamping device is a tool unclamping device capable of putting a tool clamped on a spindle of a machine tool into an unclamped state, and includes a motor and a rotary shaft connected to the motor.
  • a cam provided on the rotating shaft, a power transmission member that is pressed by the cam and movable in the axial direction, a frame disposed so as to surround the power transmission member, and a center
  • the axis line coincides with the center line of the power transmission member and is provided on the power transmission member so as to oppose the pressing force of the cam. The position of the power transmission member in the center line direction can be adjusted.
  • the power transmission member has a concave portion in a central portion in a radial direction thereof, the frame has a support portion positioned in the concave portion, and the elastic member is interposed between the support portion and the power transmission member material. It arrange
  • the power transmission member includes a leg portion that protrudes toward the output shaft from the frame, and a protrusion portion that is formed on the outer surface of the leg portion and protrudes in a direction of increasing the diameter from the leg portion.
  • the power transmission member is disposed on the outer peripheral surface side and has a support portion positioned on the output shaft side from the protruding portion, and the elastic member is disposed between the support portion and the protruding portion.
  • an oil supply mechanism capable of supplying oil to the tool is further provided, and a supply passage for supplying oil to the oil supply mechanism is formed in the frame.
  • a storage chamber defined by the frame and another hollow frame provided in the frame is further provided, and the rotating shaft is rotatably supported via a bearing provided in the storage chamber.
  • the storage chamber is filled with lubricating oil up to above the bearing.
  • the storage chamber is formed with a first through hole into which the rotating shaft is inserted and a second through hole into which the power transmission member is inserted, and an outer surface of the rotating shaft and an opening edge of the first through hole.
  • a second seal member capable of closing between the outer surface of the power transmission member and the opening edge of the second through hole.
  • a gas supply mechanism capable of supplying gas to the tool is further provided, and a supply passage for supplying gas to the gas supply mechanism is formed in the frame.
  • a pressing member is formed with a first through hole into which the rotating shaft is inserted and a second through hole into which the power transmission member is inserted, and an outer surface of the rotating shaft and an opening edge of the first through hole.
  • a second seal member capable of closing between the outer surface of the power transmission member and the opening edge of the
  • a holding mechanism capable of holding the pressing member in the recess is further provided.
  • the holding mechanism is provided at a position adjacent to the front side in the rotation direction of the rotation shaft with respect to the concave portion on the surface, and the pressing force received from the pressing member in the direction opposite to the rotation direction is greater than that of other portions. Includes large resistance area.
  • the holding mechanism includes a load mechanism that can operate the motor under a load and applies a predetermined load to the rotating shaft.
  • the power of the motor force can be transmitted to the draw bar satisfactorily by sliding the power transmission member that transmits the power of the motor force to the draw bar.
  • the tool held on the spindle can be unclamped in a short time.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tool unclamping device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the tool unclamping device in which the vicinity of the piston in FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the rotation axis of the cam of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a tool unclamping device showing a modification of the pressing member.
  • FIG. 5 is a sectional view of a tool unclamping device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI—VI in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the rotation axis of the tool unclamping device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first modification of the tool unclamping device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a part of the member in the example shown in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a second modification of the tool unclamping device according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tool unclamping apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the tool unclamping device 100 is a device that puts the tool clamped on the spindle of the machine tool into an unclamped state, and is connected to the motor 1 and the motor 1 via the transmission 2.
  • An elastic member 7 that is disposed in the concave portion 5a that urges the piston 5 toward the motor 1, a draw bar (output shaft) 15 that is driven by the power from the piston 5 and puts the tool in an unclamped state, To tool 25 gripped by spindle 22 And an oil supply mechanism 26 for supplying oil.
  • the spindle 22 is inserted into the spindle head 21, and a tool 25 is held at the lower end of the spindle 22.
  • a hollow frame (another frame) 9 is fixed to the upper surface of the frame 10.
  • a storage chamber 9 a is formed by the frame 9, the frame 10, and the upper surface of the piston 5, and the rotating shaft 3 and the cam follower 6 are disposed in the storage chamber 9 a.
  • FIG. 2 is a sectional view of the tool unclamping apparatus 100 in which the vicinity of the piston 5 in FIG. 1 is enlarged.
  • the frame 9 has a through hole 9b into which the rotary shaft 3 is inserted.
  • An oil seal (first seal member) is formed on the inner peripheral edge of the through hole 9b. 32 is arranged. This oil seal 32 closes the gap between the inner peripheral edge of the through hole 10a and the outer peripheral surface of the rotary shaft 3, and the lubricating oil filled in the storage chamber 9a leaks to the transmission 2 and the outside. That is restrained.
  • a piston 5 is inserted, and a through hole 10a is formed that penetrates from the rotary shaft 3 side to the draw bar 15 side.
  • An opening of the through hole 10a on the rotary shaft 3 side is formed.
  • a frame 9 is arranged so as to cover it.
  • An oil seal (second seal member) 31 is formed on the inner peripheral surface of the through hole 10a. This oil seal 31 closes the gap between the inner peripheral surface of the through hole 10a and the outer peripheral surface of the piston 5, and prevents the lubricating oil filled in the storage chamber 9a from leaking outward. is doing.
  • An oil supply port 9A for supplying lubricating oil into the storage chamber 9a is formed on the upper surface of the frame 9.
  • the motor 1 is disposed on the upper end side of the draw bar 15, and the transmission 2 is It is arranged on the surface side.
  • the motor 1 as the power source and the transmission 2 are arranged on the upper end side of the draw bar 15, the installation area of the tool unclamping device 100 can be kept small.
  • the transmission 2 is possible to further promote the reduction of the installation area of the equipment unclamping device 100.
  • the rotating shaft 3 connected to the transmission 2 is inserted into a through hole 9b formed in the side surface of the frame 9, and is disposed in the storage chamber 9a.
  • the rotary shaft 3 is rotatably supported in the storage chamber 9a via a bearing 3a provided on the inner wall surface of the frame 9.
  • the lubricating oil in the storage chamber 9a is filled up to a position L above the bearing 3a, and the bearing 3a is immersed in the lubricating oil.
  • the friction generated between the bearing 3a and the rotating shaft 3 can be reduced, the power from the motor 1 can be converted into the rotating dynamic force of the rotating shaft 3, and the rotating shaft 3 rotates. In doing so, it is possible to suppress the occurrence of vibration in the rotating shaft 3.
  • by immersing the bearing 3a in the lubricating oil in this way it is possible to reduce the friction between the bearing 3a and the rotating shaft 3 without performing maintenance for a long time.
  • the cam 4 is fixed on the outer peripheral surface of the rotary shaft 3, and the piston 5 is disposed on the lower surface side of the cam 4.
  • a cam follower 6 is provided at the end of the piston 5 on the cam 4 side so as to be in sliding contact with the outer peripheral surface of the cam 4 and to transmit power from the motor 1 to the piston 5.
  • the cam follower 6 includes a shaft portion 6a disposed on the upper end surface of the piston 5 and a cylindrical portion 6b rotatably supported on the shaft portion 6a via a bearing 6c.
  • the cam follower 6 is disposed in the storage chamber 9a, and the bearing 6c is also immersed in the lubricating oil filled in the storage chamber 9a. For this reason, the friction which arises between the cylinder part 6b and the axial part 6a is reduced. As a result, the power applied from the rotating shaft 3 to the cam follower 6 can be transmitted to the piston 5 without being reduced. Further, when the cam follower 6 is displaced along the cam 4, it is possible to suppress the occurrence of vibration or the like in the cam follower 6.
  • the piston 5 is slidably disposed in a through-hole 10a formed in the frame 10.
  • the piston 5 is disposed from the rotary shaft 3 side toward the draw bar 15 side, and has a bottomed cylindrical shape. Is formed.
  • the piston 5 includes a top surface 5d to which the cam follower 6 is fixed, a leg portion 5b formed around the top surface 5d and surrounding the concave portion 5a, and a side of the leg portion 5b. And a through hole 5c formed in the surface.
  • the piston 5 is arranged so that the center line 02 of the piston 5 and the center line O of the draw bar 15 coincide.
  • the center line 05 of the through hole 10a is also arranged so as to coincide with the center line O and the center line 02.
  • the center line O of the draw bar 15 is a center line extending in the direction in which the draw bar 15 slides when the tool 25 is unclamped, and the center line 02 of the piston 5 is unclamped.
  • the center line extends in the direction in which the piston 5 slides during operation.
  • the fact that the center line O, the center line O 2 and the center line 05 match each other means that they substantially match each other. Not limited to.
  • the center line 03 of the recess 5 a is formed so as to coincide with the center line O of the draw bar 15.
  • the center line 03 of the recess 5a is a center line extending in the direction in which the piston 5 slides during the unclamping operation.
  • the fact that the center line 03 and the center line O coincide with each other means that they coincide substantially, and are not limited to the case where they coincide physically completely.
  • the center line 04 of the elastic member 7 such as a coil panel is arranged so as to coincide with the center line O of the draw bar 15. That is, the elastic member 7 is disposed so as to surround the center line O.
  • the contact point between the elastic member 7 and the piston 5 is symmetrically located around the center line O, and the biasing force applied from the elastic member 7 to the piston 5 is symmetrical around the center line O. Will be distributed.
  • the elastic member 7 that applies the pressing force to the piston 5 is a single member, the distribution of the pressing force applied from the elastic member 7 to the piston 5 is unlikely to vary.
  • the center line 02 of the piston 5 is arranged so as to coincide with the center line O, and the urging force held from the elastic member 7 to the piston 5 is also symmetrical about the center line O.
  • the center line 05 of the through hole 10a through which the piston 5 slides is arranged so as to coincide with the center line O. For this reason, during the unclamping operation, the piston 5 slides well along the center line O where no play occurs between the piston 5 and the inner peripheral surface of the through hole 10a.
  • a pressing member 5b1 that presses the draw bar 15 in the direction of the center line O is provided on the outer peripheral surface on the lower end side of the leg 5b. A lower end portion of the pressing member 5bl can be brought into contact with a step portion 15a formed on the draw bar 15.
  • a screw portion is formed on the outer peripheral surface of the leg portion 5b, and a screw portion that is screwed with the screw portion formed on the leg portion 5b is formed on the inner peripheral surface of the pressing member 5bl. .
  • the position can be adjusted along the center line O by rotating the pressing member 5bl.
  • the position of the pressing member 5bl whose position has been adjusted is fixed by the fixing nut 5g.
  • the pressing member 5bl is retracted from the step portion 15a of the draw bar 15 to a position separated by a distance a in the direction of the center line O.
  • the piston 5 is favorably displaced without causing backlash, so the position of the piston 5 is accurately controlled, and the unclamping operation is performed. At the end, the piston 5 can be accurately retracted to a predetermined position. For this reason, when setting the distance a, it is not necessary to add a margin that takes into account defects such as looseness generated in the piston 5, and the distance a can be reduced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the tool unclamping device 100 showing a modification of the pressing member 5bl.
  • the pressing member 5b2 is disposed on the inner peripheral surface side of the leg portion 5b of the piston 5, and is formed in a cylindrical shape.
  • a screw portion that is screwed with a screw portion formed on the inner peripheral surface of the leg portion 5b is formed, and the position in the center line O direction can be adjusted. Yes.
  • the oil supply mechanism 26 is formed in the draw bar 15 and is disposed at the end of the draw bar 15 on the piston 5 side of the oil flow passage 26b through which oil such as cutting oil or coolant flows.
  • Rotary joint 26a The rotary joint 26a is provided with a joint 26al partially inserted in the oil flow passage 26b and on the joint 26al. And a joint 26a2 in which transmission of rotational force from the joint 26al is suppressed.
  • the joint 26al includes an oil flow passage 51 connected to the oil flow passage 26b, and is formed at a cylindrical portion 47 fitted into the oil flow passage 26b and an upper end portion of the cylindrical portion 47. And a bulging portion 48 having a larger diameter. On the upper end surface of the bulging portion 48, for example, a contact portion 46 that also becomes a ceramic chip or the like is formed in an annular shape.
  • the joint 26a2 includes an oil flow passage 52 communicating with the oil flow passage 51.
  • the joint 26a2 is formed at the cylindrical portion 50 and the lower end portion of the cylindrical portion 50, and has a diameter larger than the diameter of the cylindrical portion 50. And a bulging portion 49. On the lower end surface of the bulging portion 49, a contact portion 45 corresponding to the contact portion 46 and having, for example, ceramic force is provided in an annular shape.
  • An elastic member 30 such as a coil panel is arranged between the bulging portion 49 of the joint 26a2 and the support member 12. The elastic member 30 presses the joint 26a2 toward the draw bar 15 side. . Therefore, the joint 26a2 is pressed by the joint 26al, and the connection between the oil flow passage 52 and the oil flow passage 51 is secured.
  • the contact portion 45 and the contact portion 46 are arranged so as to contact each other. Since both the contact portion 45 and the contact portion 46 are formed with a force such as ceramics, the friction between the contact portion 45 and the contact portion 46 is reduced. For this reason, when machining with the tool 25, the joint 26al force drawbar 15 rotates while the joint 26a2 force joint 26al receives less stress in the circumferential direction, and the joint 26a2 rotates in the circumferential direction. It is suppressed.
  • the joint 26al and the joint 26a2 are arranged so that the center line coincides with the center line O.
  • the support member 12 includes a plate 12a that is threaded through the through hole 5c and has an oil flow passage 12al, and a joint support member 12b that is fixed to the plate 12a and disposed in the recess 5a. Yes.
  • the thickness of the plate 12a in the direction of the center line O is formed smaller than the length of the through hole 5c formed in the piston 5 in the direction of the center line O.
  • the width of the plate 12a in the direction perpendicular to the center line O is substantially the same as the circumferential direction of the through hole 5c.
  • the piston 5 in which the through hole 5c is formed by the plate 12a is surrounded by the plate 12a. Rotation in the direction is suppressed.
  • the cam follower 6 disposed at the upper end of the piston 5 rotates relative to the cam 4. Is suppressed. For this reason, the contact portion between the cylindrical portion 6b of the cam follower 6 and the outer peripheral surface of the cam 4 has a linear force line, and the power is transmitted from the cam 4 to the cam follower 6 in a favorable manner.
  • the contact portion between the outer peripheral surface of the cam 4 and the cylindrical portion 6b of the cam follower 6 becomes a point, and the power from the cam 4 to the cam follower 6 is increased. It is suppressed that the transmission of is inhibited.
  • the oil seal 31 is disposed above the through hole 5c when the piston 5 is located at the top dead center.
  • the plate 12a is inserted into a through-hole formed in the joint support member 12b, and the peripheral edge of the plate 12a is fixed to the frame 10 with bolts or the like.
  • the plate 12a is also fixed to the joint support member 12b with bolts or the like. For this reason, the plate 12a and the joint support member 12b are located at fixed positions throughout the unclamping operation.
  • the joint support member 12b includes an oil flow passage 12bl communicating with an oil flow passage 12al formed in the plate 12a.
  • the oil flow passage 12bl opens toward the draw bar 15 on the lower surface of the joint support member 12b, and extends on the center line O in the joint support member 12b.
  • the cylindrical portion 50 of the joint 26a2 is inserted into the oil flow passage 12bl, and the joint 26a2 is supported by the joint support member 12b so as to be slidable along the sliding direction of the draw bar 15. .
  • the length in the center line O direction of the portion of the cylindrical part 50 located in the oil flow passage 12bl is the center line during which the draw bar 15 is unclamped. It is set longer than the length sliding in the O direction. For this reason, even if the draw bar 15 slides during the unclamping operation of the tool, the joint 26a2 is prevented from dropping from the joint support member 12b.
  • An elastic member 7 such as a coil panel is disposed between the lower surface of the top surface 5d facing the draw bar 15 in the recess 5a and the upper end surface of the joint support member 12b. That is, in the recess 5a, a region located between the joint support member 12b and the lower surface of the top surface 5d is an elastic member storage chamber 5al for storing the elastic member 7.
  • the diameter of the elastic member storage chamber 5al is larger than the diameter of the draw bar 15. For this reason, the diameter of the elastic member 7 accommodated in the elastic member accommodating chamber 5al can also be larger than the diameter of the draw bar 15.
  • the joint support member 12b is positioned at a fixed position even during the unclamping operation.
  • the elastic member 7 contracts and exerts a pressing force on the piston 5 when the piston 5 slides.
  • the pressing force applied to the piston 5 by the elastic member 7 is also distributed in a circular shape with a large diameter centering on the center line O, the piston 5 slides in the through hole 10a in a state in which the tolerance is taken. Can move.
  • the frame 10 is fixed to the spindle head 21 via a rod 36, and includes a cylindrical portion 10b formed in a cylindrical shape.
  • the piston 5 is slidably disposed in the cylindrical portion 10b. ing.
  • the lower end portion on the draw bar 15 side of the tubular portion 10b is formed so as to be located on the draw bar 15 side from the through hole 5c when the piston 5 is located at the top dead center. In this way, an area where the inner wall surface of the through hole 10a of the frame 10 and the outer peripheral surface of the piston 5 are in contact with each other is secured. For this reason, in the process of the unclamping operation, the piston 5 is guided by the inner wall surface of the through-hole 10a, and the piston 5 can move favorably in the direction of the center line O.
  • the draw bar 15 is disposed in a through hole 22 a formed in the main shaft 22.
  • the through-hole 22a includes a insertion portion 22al into which the draw bar 15 is inserted, a retracting portion 22a2 formed on the lower end side of the insertion portion 22al and having a larger diameter than the insertion portion 22al, and a lower end of the retracting portion 22a2. And a tapered portion 22a3 that grips the tool 25.
  • the draw bar 15 is pressed toward the support member 12 by a plurality of dish panels 16 arranged in the main shaft 22.
  • the tool 25 includes a tool 23 for cutting the workpiece, a tool holder 24 to which the tool 23 is fixed, a shank 19 provided on the tool holder 24 and gripped by the spindle 22, and a tool holder 24. And a pull rod 18 provided in the housing.
  • An oil flow passage 25 a through which oil such as cutting oil or coolant flows is formed in the tool 25, and an opening of the oil flow passage 25 a is formed at the upper end of the pull rod 18.
  • the oil flow passage 26b and the oil flow passage 25a shown in FIG. 2 communicate with each other.
  • the pull rod 18 is formed with a locking portion 18a having a slightly enlarged diameter, and a collet 17 is disposed on the outer peripheral surface of the pull rod 18.
  • the collet 17 is formed with a locking portion 17a that engages with the locking portion 18a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the rotation axis Ol of the cam 4 in FIG. As shown in FIG. 3, the outer peripheral surface 4a of the cam 4 is eccentric with respect to the rotation axis Ol of the rotation shaft 3. Is formed.
  • FIG. 1 when exchanging the tool 25 held at the lower end of the spindle 22 with another tool stored in a tool magazine or the like, first, the tool 25 held by the spindle 22 is put into an unclamped state. There is a need to.
  • the point 4a2 having the smallest distance from the rotation axis Ol on the outer peripheral surface 4a of the cam 4 shown in FIG. 3 is in contact with the cam follower 6 shown in FIG. .
  • the piston 5 is located at the top dead center by the pressing force from the elastic member 7.
  • the oil supply mechanism 26 supplies cutting oil to the tool 25 to reduce the friction generated between the workpiece and the tool 23.
  • coolant is supplied to 25 and it suppresses that the tool 23 becomes high temperature
  • an air supply mechanism that supplies air to the tool 25 may be used instead of the oil supply mechanism 26.
  • the oil flow passages 12al and 12a2 formed in the support member 12 function as air flow passages.
  • chips can be blown off and processing can be performed satisfactorily.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the tool unclamping apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the piston 5 has a top surface 5d inserted into a through hole 9d formed in the lower end surface of the frame 9, and a lower end portion of the top surface 5d.
  • a flange portion 5h formed with a larger diameter, a plurality of shaft portions 5e extending downward from the peripheral edge portion of the flange portion 5h, and a cylindrical leg portion connected to the lower end portion of the shaft portion 5e
  • 6 is a cross-sectional view taken along line VI—VI in FIG. As shown in FIG.
  • shaft portions 5e are arranged at, for example, four locations along the outer peripheral edge portion of the top surface 5d.
  • a protrusion 5f protruding in the radial direction of the leg 5b is formed on the outer peripheral surface of the upper end of the leg 5b.
  • the frame 10 is formed on the top surface portion lOf formed in a disc shape, the lower surface of the top surface portion 10f, the column portion 10c projecting downward, and the lower surface of the top surface portion 10f. And a support portion 12A formed so as to cover the periphery of the leg portion 5b of the piston 5.
  • the column portion 10c is disposed so as to be in sliding contact with the inner wall surface of the cylindrical leg portion 5b. For this reason, The contact area between the piston 5 and the column portion 10c is secured, and the piston 5 is guided to the outer peripheral surface of the column portion 10c and can slide well along the center line O.
  • a concave portion 10d for accommodating the flange portion 5h of the piston 5 is formed on the top surface of the top surface portion 10f, and a through hole 10e into which the shaft portion 5e is inserted is formed at the bottom of the concave portion 10d.
  • the column portion 10c is formed in a columnar shape, and is disposed in the cylindrical leg portion 5b.
  • An oil flow passage 12al for supplying cutting oil or coolant to the oil supply mechanism 26 is formed in the column portion 10c and the top surface portion 10f.
  • the frame 10 in which the oil flow passage 12al is formed is fixed to the spindle head 21 in the same manner as the tool unclamping device 100 according to the first embodiment. Is located. For this reason, it is suppressed that the noise connected to the oil flow passage 12al is swung.
  • the support portion 12A is formed at the lower end portion of the cylindrical portion 12c and the cylindrical portion 12c so as to cover the periphery of the leg portion 5b, and projects so as to reduce the diameter of the opening portion of the cylindrical portion 12c. It has a protruding part 12d. This protrusion 12d is located on the side of the flange 5 beam drawbar 15.
  • An elastic member 7 such as a coil panel is disposed between the protruding portion 12d and the flange portion 5f formed on the leg portion 5d. That is, the elastic member 7 is disposed along the outer peripheral surface of the leg 5b, the upper end of the elastic member 7 is supported by the protrusion 5f, and the lower end of the elastic member 7 is supported by the protrusion 12d. It is supported. That is, the leg portion 5b is inserted into the central portion of the elastic member 7 formed in a coil shape. For this reason, even when the elastic member 7 contracts, since the leg portion 5b is inserted into the elastic member 7, it is possible to prevent the elastic member 7 from buckling.
  • the elastic member 7 is arranged so that the center line 04 and the center line O of the elastic member 7 coincide with each other, and the piston 5 also has the center line 02 and the center line O of piston 5 that coincide with each other. They are arranged as follows. For this reason, in the tool unclamping apparatus 200 according to the second embodiment as well, the occurrence of problems such as looseness in the piston 5 is suppressed as in the tool unclamping apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the configuration other than the above configuration is configured in the same manner as the tool unclamping apparatus 100 according to the first embodiment, and the same configuration is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.
  • the tool unclamping apparatus 200 configured as described above is the tool according to the first embodiment.
  • the piston 5 can be slid well along the center line O, the distance between the pressing member 5b2 and the step portion 15b can be kept small, and the unclamping device can be unclamped in a short time.
  • the clamping operation can be terminated.
  • a tool unclamping apparatus 300 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the rotating shaft 3
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG.
  • the tool unclamping apparatus 300 has a cylindrical fixing member 40 fixed to the outer surface of the rotary shaft 3 and is urged toward the fixing member 40.
  • a cam follower (pressing member) 13 is provided on the outer surface of the fixed member 40, and an eccentric cam 4 that presses the cam follower 6 provided at the upper end of the piston 5 is formed concentrically.
  • Member 4B is provided.
  • an outer peripheral surface 4b of a member (cam member) 4B is formed concentrically around the rotation axis Ol, and a plurality of recesses 4bl and 4b2 are formed on the outer peripheral surface 4b.
  • the recess 4bl and the recess 4b2 are arranged symmetrically about the rotation axis Ol.
  • the member 4B is provided to form the recesses 4b 1 and 4b2.
  • the recesses 4bl and 4b2 may be formed in the cam 4 without providing the force member 4B. Further, the recesses 4bl and 4b2 may be formed on the outer surface of the rotating shaft 3.
  • FIG. 7 On the upper surface side of the frame 9, a bottomed cylindrical casing 11 inserted into a through hole 9c communicating with the storage chamber 9a, and a recess 11a formed in the casing 11 are provided.
  • An elastic member 14 such as a coil panel disposed inside, and a pressing member 29 that is pressed by the elastic member 14 and presses the cam follower 13 toward the member 4B.
  • the casing 11 has a top surface 11A formed to have a diameter larger than the opening diameter of the through hole 9c, and a cylindrical portion that is connected to the top surface 11A, is inserted into the through hole 9c, and defines the recess 11a. With 11B.
  • the cam follower 13 includes a rotating shaft 13b that is rotatably supported by the casing 11, and a cylindrical portion 13a that is rotatably supported by the rotating shaft 13b.
  • Recesses 4b 1 and 4b2 shown in Fig. 8 can accept part of cylinder 13a It is said that
  • the drive control of the motor 1 is turned on at the start, and can be turned off just before the tool 25 is unclamped.
  • the tool 25 can be accurately maintained in an unclamped state.
  • the motor 1 can be easily controlled only by the ON / OFF control over the unclamping operation, the exchanging operation, and the clamping operation of the tool 25. Further, the cylindrical portion 13b enters the concave portion 4bl and the concave portion 4b2, so that the unclamped state and the clamped state of the tool 25 can be maintained.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first modification of the tool unclamping apparatus 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 10 shows a part of the member 4B in the example shown in FIG. FIG.
  • bulging portions 4f and 4g bulging in the radial direction are formed on the peripheral surface of the member 4B.
  • the bulging portion 4f has a first skirt portion 4fl having a diameter rl that increases as the member 4B rotates in the rotation direction, and a rearward direction in the rotation direction with respect to the first skirt portion 4fl.
  • the second skirt 4f2 is located on the side and decreases in diameter rl as it goes in the rotational direction, and the recess 4bl is positioned between the first skirt 4fl and the second skirt 4f2. Further, the bulging portion 4g is formed in the same manner as the bulging portion 4f.
  • the cam follower 13 is subjected to the urging force of the elastic member 14 when fitted into the recesses 4bl and 4b2. It is pressed against the top surface 11A. For this reason, the pressing force applied to the member 4B by the cam follower 13 increases as it climbs the first skirt 4fl of the bulging portions 4f and 4g.
  • the unclamping operation time and the clamping operation time are shortened, and the inertial force that increases the rotational speed of the member 4B and the rotating shaft 3 when the motor 1 is turned off. Even if is large, the rotation of the rotary shaft 3 can be accurately stopped. Thereby, the unclamped state and the clamped state can be maintained.
  • a portion of the outer peripheral surface 4b of the member 4B located between the bulging portions 4f and 4g is a small diameter portion 4h having a smaller diameter than the bulging portions 4f and 4g. ing.
  • the small-diameter portion 4h has an arc shape with a constant diameter r2. For this reason, the cam follower 13 rolls smoothly on the small diameter portion 4h during the unclamping operation and the clamping operation.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a second modification of the tool unclamping apparatus 300 according to the third embodiment.
  • a load mechanism that constantly applies a load to the rotating shaft 3
  • the load mechanism 70 includes a bearing 73 that rotatably supports the rotary shaft 3, a pressing member 72 that presses a part of the bearing 73, and a bias that biases the pressing member 72 toward the bearing 73. It is equipped with a disc spring 71 as a means.
  • the bearing 73 includes a ring 76 fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 3, a ring 74 having a larger diameter than the ring 76, and a plurality of rolling members disposed between the ring 76 and the ring 74. 75.
  • the rolling member 75 has a truncated cone shape and is arranged so as to have a smaller diameter toward the pressing member 72 side.
  • the outer peripheral surface of the ring 76 is also tapered so as to be small in diameter toward the pressing member 72, and the inner peripheral surface of the ring 74 is also small in diameter according to the directional force on the pressing member 72 side. It is tapered.
  • the pressing member 72 can be advanced and retracted toward the ring 74 and is urged by a disc spring 71.
  • the inner peripheral surface of the ring 74 presses the rolling member 75 toward the ring 76 side. For this reason, the friction between the ring 76 and the rolling member 75 increases, and a load force is applied to the rotation of the rotating shaft 3.
  • the load applied to the rotary shaft 3 is smaller than the output of the motor 2 and is a load by the load mechanism 70.
  • the motor 2 can rotate the rotating shaft 3 even when applied, and can perform an unclamping operation and a clamping operation.
  • the load mechanism 70 applies a load to the rotating shaft 3 to reduce the inertial force of the rotating shaft 3. That is, in the example shown in FIG. 11, a load mechanism 70 is provided that covers a load smaller than the driving force of the motor 2 to the rotating shaft 3 over the entire operation process of the unclamping operation and the clamping operation.
  • the cam follower 13 can be prevented from passing through the recesses 4bl and 4b2 shown in FIG. 8, and the rotating shaft 3 can be stopped at a predetermined position.
  • the present invention is suitable for a tool unclamping apparatus that can release a tool clamped to a main shaft to an unclamped state when exchanging a tool mounted on the main shaft of a machine tool.

Abstract

 本発明に係る工具アンクランプ装置は、モータ(1)と、モータ(1)に接続された回転軸(3)と、回転軸(3)に設けられたカム(4)と、カム(4)に押圧されて、軸方向に移動可能であり、その径方向の中央部に凹部5aを有する動力伝達部材(5)と、動力伝達部材(5)を取り囲むように設けられたフレーム(10)と、動力伝達部材(5)にその径方向に挿通され、フレーム(10)に固定される支持部材(12)と、動力伝達部材(5)と支持部材との間に位置する凹部(5a)内に設置され、動力伝達部材(5)をモータ(1)側に付勢する弾性部材(7)と、動力伝達部材(5)からの動力により駆動され、工具(25)をアンクランプ状態とする出力軸(15)とを備える。

Description

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が知られている。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いる。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、その際に工具交換装置が用い られる。この工具交換装置の一例が、特許第 3083921号公報に記載されている。
[0003] この工具交換装置は、支持フレームと、モータに接続された回転軸と、この回転軸 に形成されたカムと、支持フレームにより支持され、カムにより押圧される上部軸部と 、上部軸部により押圧されるドローバーと、ドローバーを上方に付勢する皿パネと、上 部軸部をドローバー力 離間させる方向に押圧する支持スプリングと、切削油を供給 する油供給機構とを備えて 、る。
[0004] このように構成された工具交換装置は、工具のアンクランプ動作が終了すると、カム の外周面と、上部軸部との接触位置が上方に変位する。そして、支持スプリングから の押圧力により、上部軸部がドローバーに対して離間する方向に変位する。そして、 皿パネからの押圧力により、ドローバーが上方に変位する。そして、交換された工具 が主軸に把持される。
特許文献 1:特許第 3083921号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上記特許第 3083921号公報に記載された工具着脱装置においては、支持スプリ ングは、上部軸部の中心線力 離間した部分を上方に向けて押圧するように配置さ れている。このため、上部軸部がドローバーに対して近接または離間するように摺動 する際に、上部軸部が傾斜し易ぐ支持フレームとの間でガタが生じやすぐ良好に 摺動し難!、と 、う問題があった。
[0006] なお、上記支持スプリングを、上部軸部の中心線を中心に環状配置して、上部軸 部と支持フレームとの間でガタが生じることを抑制する方法が考えられる。
[0007] しかし、各支持スプリングの特性が全く同じとは限らな 、ため、各支持スプリングから 上部軸部に加えられる応力にばらつきが生じやすい。このため、上記方法によっても 、上部軸部と支持フレームとの間で、生じるガタを良好に抑制することは困難なものと なっている。
[0008] このように、上部軸部が良好に摺動し難いと、アンクランプ動作において、上部軸部 力 Sドローバーを良好に押圧し難くなり、工具をアンクランプ状態とするために必要な 動力がドローバーに伝達され難くなる。これにより、主軸に把持された工具を良好に アンクランプ状態とすることができな 、と 、う問題が生じる。
[0009] ここで、上記工具交換装置においては、加工の際に、上部軸部はドローバーから離 間した位置に退避する必要がある力 上記のように、上部軸部が良好に摺動しないこ とを考慮して、上部軸部の退避量にマージンを予め加えておく必要がある。このため 、工具をアンクランプする際に、上部軸部がドローバーに達するまでに時間を要し、 工具をアンクランプ状態とするのに時間が力かるという問題があった。
[0010] 本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータから の動力をドローバーに伝達する動力伝達部材を良好に摺動させることができ、短時 間で工具をアンクランプ状態とすることができる工具アンクランプ装置を提供すること である。
課題を解決するための手段
[0011] 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工具アンクランプ装置であって、モータと、モータ に接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動 可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心 軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対抗するように配置された 弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調 整可能な押圧部材と、押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力 軸とを備える。好ましくは、上記動力伝達部材は、その径方向の中央部に凹部を有し 、フレームは、凹部内に位置する支持部を有し、弾性部材は、支持部と動力伝達部 材との間に位置する凹部内に配置する。好ましくは、上記動力伝達部材は、フレーム より出力軸側に突出する脚部と、脚部の外表面に形成され、脚部から拡径する方向 に突出する突出部とを有し、フレームは、動力伝達部材の外周面側に配置され、突 出部より出力軸側に位置する支持部を有し、弾性部材は、支持部と突出部との間に 配置される。好ましくは、上記工具に油を供給可能な油供給機構をさらに備え、油供 給機構に油を供給する供給通路が、フレームに形成される。好ましくは、フレームと、 フレームに設けられた中空状の他のフレームとにより規定された収納室をさらに備え 、回転軸は、収納室内に設けられたベアリングを介して、回転可能に支持されており 、収納室内にベアリングより上方にまで潤滑油が充填される。好ましくは、上記収納 室には、回転軸が挿入される第 1貫通孔と、動力伝達部材が挿入される第 2貫通孔と が形成され、回転軸の外表面と第 1貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第 1シー ル部材と、動力伝達部材の外表面と第 2貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第 2 シール部材とをさらに備える。好ましくは、工具に気体を供給可能な気体供給機構を さらに備え、気体供給機構に気体を供給する供給通路が、フレームに形成される。好 ましくは、上記回転軸に取り付けられた部材と、前記回転軸と、前記カムとのいずれ かの表面に形成された凹部と、凹部に向けて付勢され、一部が凹部内に受け入れら れる押圧部材とをさらに備える。好ましくは、押圧部材を凹部内に保持可能な保持機 構をさらに備える。好ましくは、上記保持機構は、表面のうち、凹部に対して回転軸の 回転方向前方側に隣り合う位置に設けられ、押圧部材から回転方向と反対方向に受 ける押圧力が、他の部分より大きい抵抗領域を含む。好ましくは、上記保持機構は、 負荷をかけた状態でモータを作動させることができ、かつ回転軸に所定の負荷をか ける負荷機構を含む。
発明の効果 [0012] 本発明に係る工具アンクランプ装置によれば、ドローバーにモータ力 の動力を伝 達する動力伝達部材を良好に摺動させることにより、ドローバーにモータ力もの動力 を良好に伝達することができ、短時間で主軸に把持された工具をアンクランプ状態と することができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]実施の形態 1に係る工具アンクランプ装置の断面図である。
[図 2]図 1のピストン付近を拡大した工具アンクランプ装置の断面図である。
[図 3]図 2のカムの回転軸線に対して垂直な方向の断面図である。
[図 4]押圧部材の変形例を示す、工具アンクランプ装置の断面図である。
[図 5]実施の形態 2に係る工具アンクランプ装置の断面図である。
[図 6]図 5の VI— VI線における断面図である。
[図 7]実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置の回転軸付近の断面図である。
[図 8]図 7の VIII— VIII線における断面図である。
[図 9]本実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置の第 1変形例を示す断面図である
[図 10]図 9に示された例において、部材の一部を拡大した断面図である。
[図 11]本実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置の第 2変形例を示す断面図であ る。
符号の説明
[0014] 1 モータ、 2 変速機、 3 回転軸、 4 カム、 5 ピストン、 5a 凹部、 5bl 押圧部材 、 5b 脚部、 5c 貫通孔、 6 カムフォロア、 7 弾性部材、 10 フレーム、 12b ジョイ ント支持部材、 12a プレート、 12 支持部材、 15 ドローバー、 16 皿パネ、 17 コ レット、 22 主軸、 26al, 26a2 ジョイント 油供給機構、 30 弾性部材、 100 工具 アンクランプ装置。
発明を実施するための最良の形態
[0015] (実施の形態 1)
図 1から図 4を用いて、本実施の形態 1に係る工具アンクランプ装置 100につ 、て 説明する。図 1は、本実施の形態に係る工具アンクランプ装置 100の断面図である。 この図 1に示されるように、工具アンクランプ装置 100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装置であり、モータ 1と、このモータ 1に変速機 2 を介して接続された回転軸 3と、この回転軸 3に設けられたカム 4と、このカム 4に押圧 されて移動可能とされ、径方向の中央部に凹部 5aを有するピストン (動力伝達部材) 5と、このピストン 5を取り囲むように設けられたフレーム 10と、ピストン 5にその径方向 に挿通され、フレーム 10に固定された支持部材 (支持部) 12と、ピストン 5と支持部材 12との間に位置する凹部 5a内に配置され、ピストン 5をモータ 1側に付勢する弾性部 材 7と、ピストン 5からの動力により、駆動され、工具をアンクランプ状態とするドローバ 一(出力軸) 15と、主軸 22に把持された工具 25に油を供給する油供給機構 26とを 備えている。主軸 22は、主軸ヘッド 21内に挿入されており、この主軸 22の下端部に は、工具 25が把持されている。
[0016] フレーム 10の上面には、中空状のフレーム(他のフレーム) 9が固定されている。こ のフレーム 9と、フレーム 10と、ピストン 5の上面とにより、収納室 9aが形成されており 、この収納室 9a内には、回転軸 3と、カムフォロア 6とが配置されている。
[0017] 図 2は、図 1のピストン 5付近を拡大した工具アンクランプ装置 100の断面図である。
この図 2に示されるように、フレーム 9には、回転軸 3が挿入される貫通孔 9bが形成さ れており、この貫通孔 9bの内周縁部には、オイルシール (第 1シール部材) 32が配置 されている。このオイルシール 32は、貫通孔 10aの内周縁部と回転軸 3の外周面との 間の隙間を閉塞して、収納室 9a内に充填された潤滑油が、変速機 2や外方に漏れる ことを抑制している。
[0018] フレーム 10には、ピストン 5が挿入され、回転軸 3側からドローバー 15側に向けて貫 通する貫通孔 10aが形成されており、この貫通孔 10aの回転軸 3側の開口部を覆うよ うに、フレーム 9が配置されている。そして、この貫通孔 10aの内周面には、オイルシ ール(第 2シール部材) 31が形成されている。このオイルシール 31は、貫通孔 10aの 内周面と、ピストン 5の外周面との間の隙間を閉塞して、収納室 9a内に充填された潤 滑油が外方に漏れ出すことを抑制している。そして、フレーム 9の上面には、収納室 9 a内に潤滑油を供給する給油ポート 9Aが形成されている。
[0019] モータ 1は、ドローバー 15の上端部側に配置されており、変速機 2は、モータ 1の下 面側に配置されている。このように、動力源としてのモータ 1と、変速機 2とがドローバ 一 15の上端部側に配置されて 、るため、工具アンクランプ装置 100の設置面積を小 さく抑えることができる。さらに、変速機 2をモータ 1の下面側に配置することにより、ェ 具アンクランプ装置 100の設置面積の低減をさらに促進することができる。
[0020] そして、変速機 2に接続された回転軸 3は、フレーム 9の側面に形成された貫通孔 9 bに挿入されて、収納室 9a内に配置されている。この回転軸 3は、フレーム 9の内壁 面に設けられたベアリング 3aを介して、収納室 9a内に回転可能に支持されている。 そして、収納室 9a内の潤滑油は、ベアリング 3aより上方の位置 Lまで充填されており 、ベアリング 3aが潤滑油により浸漬されている。このため、ベアリング 3aと回転軸 3と の間に生じる摩擦を低減することができ、モータ 1からの動力を、回転軸 3の回転動 力に変換することができ、さらに、回転軸 3が回転する際に、回転軸 3に振動が生じる ことを抑制することができる。また、このように、ベアリング 3aを潤滑油内に浸漬するこ とにより、長時間の間、メンテナンスを施さなくとも、ベアリング 3aと回転軸 3との間の 摩擦を低減することができる。
[0021] カム 4は、回転軸 3の外周面上に固定されており、このカム 4の下面側にピストン 5が 配置されている。ピストン 5のカム 4側の端部には、カム 4の外周面と摺接して、モータ 1からの動力をピストン 5に伝達するカムフォロア 6が設けられている。
[0022] カムフォロア 6は、ピストン 5の上端面に配置された軸部 6aと、ベアリング 6cを介して 、この軸部 6aに回転可能に支持された筒部 6bとを備えている。このカムフォロア 6は 、収納室 9a内に配置されており、ベアリング 6cも、収納室 9a内に充填された潤滑油 に浸漬されている。このため、筒部 6bと、軸部 6aとの間に生じる摩擦が低減されてい る。これにより、回転軸 3からカムフォロア 6に与えられる動力が減ぜられることなぐ良 好にピストン 5に伝達することができる。さらに、カムフォロア 6がカム 4に沿って変位す る際に、カムフォロア 6に振動等が生じることを抑制することができる。
[0023] ピストン 5は、フレーム 10に形成された貫通孔 10a内に摺動可能に配置されており 、このピストン 5は、回転軸 3側からドローバー 15側に向けて配置され、有底円筒状に 形成されている。ピストン 5は、カムフォロア 6が固定された天面 5dと、この天面 5dの 周縁部に形成され、凹部 5aを取り囲むように形成された脚部 5bと、この脚部 5bの側 面に形成された貫通孔 5cとを備えている。このピストン 5は、ピストン 5の中心線 02と ドローバー 15の中心線 Oとが一致するように配置されている。そして、貫通孔 10aの 中心線 05も、中心線 Oおよび中心線 02と一致するように配置されている。なお、ドロ 一バー 15の中心線 Oとは、工具 25のアンクランプ動作の際に、ドローバー 15が摺動 する方向に延在する中心線であり、ピストン 5の中心線 02とは、アンクランプ動作の 際に、ピストン 5が摺動する方向に延在する中心線である。また、中心線 Oと中心線 O 2と、中心線 05とが一致しているとは、実質的に一致していることを意味しているので あり、物理的に完全に一致している場合に限られない。
[0024] 凹部 5aの中心線 03は、ドローバー 15の中心線 Oと一致するように形成されている 。なお、凹部 5aの中心線 03とは、アンクランプ動作の際に、ピストン 5が摺動する方 向に延在する中心線である。また、中心線 03と、中心線 Oとが一致するとは、実質的 に一致することであり、物理的に完全に一致する場合に限られない。
[0025] たとえば、コイルパネ等の弾性部材 7の中心線 04は、ドローバー 15の中心線 Oと 一致するように配置されている。すなわち、弾性部材 7は、中心線 Oの周囲を取り囲 むように配置されている。そして、弾性部材 7とピストン 5との接触箇所は、中心線 Oを 中心として、対称的に位置しており、弾性部材 7からピストン 5に加えられる付勢力は 、中心線 Oを中心に対称的に分布することになる。特に、ピストン 5に押圧力を加える 弾性部材 7は、単体とされているため、弾性部材 7からピストン 5に加えられる押圧力 の分布にばらつきが生じ難いものとなっている。
[0026] ここで、ピストン 5の中心線 02が、中心線 Oと一致するように配置されており、弾性 部材 7からピストン 5にカ卩えられる付勢力も、中心線 Oを中心に対称的に分布しており 、かつ、ピストン 5が摺動する貫通孔 10aの中心線 05が中心線 Oと一致するように配 置されている。このため、アンクランプ動作の際に、ピストン 5は、貫通孔 10aの内周 面との間でガタが生じることなぐ中心線 Oに沿って良好に摺動する。
[0027] なお、本実施の形態 1にお 、ては、弾性部材 7として、コイルパネを用いた例を示し ているが、これに限られない。すなわち、弾性部材 7からピストン 5にカ卩えられる押圧 力の分布が、中心線 Oを中心に対称的に分布するように、弾性部材 7を配置すれば よぐこのような押圧力を加えることができる弾性部材であればよい。 [0028] 脚部 5bの下端部側の外周面上には、ドローバー 15を中心線 O方向に押圧する押 圧部材 5b 1が設けられている。この押圧部材 5blの下端部は、ドローバー 15に形成 された段差部 15aに当接可能とされている。この脚部 5bの外周面上には、ネジ部が 形成されており、押圧部材 5blの内周面上には、脚部 5bに形成されたネジ部と螺合 するネジ部が形成されている。このため、押圧部材 5blを回動することにより、中心線 Oに沿って位置を調整することができる。そして、固定ナット 5gにより、位置調整され た押圧部材 5blの位置が固定される。加工時の際には、ドローバー 15が中心線 Oを 中心に回転するため、押圧部材 5blはドローバー 15の段差部 15aから、中心線 O方 向に距離 a離間した位置に退避して 、る。
[0029] ここで、上記のように、アンクランプ動作の際に、ピストン 5は、ガタを生じることなく良 好に変位するため、ピストン 5の位置は、正確に制御されており、アンクランプ動作終 了時においては、ピストン 5を所定の位置に正確に退避させることができる。このため 、距離 aを設定する際に、ピストン 5に生じるガタ等の不具合を考慮したマージンを、 加える必要が無く、距離 aを小さくすることができる。
[0030] このように、距離 aを小さく抑えることにより、工具 25をアンクランプする際に、押圧部 材 5blが、ドローバー 15に接触するまでの時間を短くすることができる。このため、ェ 具 25をアンクランプするために要する時間を短時間とすることができ、さらに、工具 2 5を交換するために要する時間も短時間とすることができる。
[0031] なお、押圧部材 5blは、上記のようなものに限られない。たとえば、図 4は、押圧部 材 5blの変形例を示す、工具アンクランプ装置 100の断面図である。この図 4に示さ れるように、この押圧部材 5b2は、ピストン 5の脚部 5bの内周面側に配置されており、 円筒状に形成されている。押圧部材 5b2の外周面上には、脚部 5bの内周面上に形 成されたネジ部と螺合するネジ部が形成されており、中心線 O方向の位置が調整可 能とされている。
[0032] 図 2において、油供給機構 26は、ドローバー 15に形成され、切削油やクーラント等 の油が流通する油流通路 26bと、ドローバー 15のうち、ピストン 5側の端部に配置さ れたロータリージョイント 26aとを備えている。ロータリージョイント 26aは、一部が油流 通路 26b内〖こ挿入されたジョイント 26alと、このジョイント 26al上に設けられ、ジョイ ント 26alからの回転力の伝達が抑制されたジョイント 26a2とを備えている。
[0033] ジョイント 26alは、油流通路 26bに接続される油流通路 51を備え、油流通路 26b に嵌め込まれる筒部 47と、この筒部 47の上端部に形成され、筒部 47の径より大径に 形成された膨出部 48とを有している。膨出部 48の上端面には、たとえば、セラミック ス等カもなる接触部 46が環状に形成されて 、る。
[0034] ジョイント 26a2は、油流通路 51に連通する油流通路 52を備えており、筒部 50と、 この筒部 50の下端部に形成され、筒部 50の径より大径に形成された膨出部 49とを 備えている。この膨出部 49の下端面には、接触部 46に対応する、たとえば、セラミツ タス等力もなる接触部 45が、環状に設けられている。ジョイント 26a2の膨出部 49と、 支持部材 12との間には、コイルパネ等の弾性部材 30が配置されており、この弾性部 材 30は、ジョイント 26a2をドローバー 15側に向けて押圧している。このため、ジョイン ト 26a2が、ジョイント 26alに押圧されて、油流通路 52と油流通路 51との接続が確保 されている。
[0035] 接触部 45と、接触部 46とは、互いに接するように配置されている。そして、接触部 4 5と、接触部 46とがいずれも、セラミックスなど力も形成されているため、接触部 45と 接触部 46との間の摩擦が低減されている。このため、工具 25を用いて加工する際に 、ジョイント 26al力 ドローバー 15と共に回転する一方で、ジョイント 26a2力 ジョイ ント 26alから周方向に受ける応力が低減され、ジョイント 26a2が周方向に回転する ことが抑制されている。なお、ジョイント 26alおよびジョイント 26a2は、いずれの中心 線も中心線 Oと一致するように配置されて 、る。
[0036] 支持部材 12は、貫通孔 5cに揷通され、油流通路 12alが形成されたプレート 12aと 、このプレート 12aに固定され、凹部 5a内に配置されたジョイント支持部材 12bとを備 えている。プレート 12aの中心線 O方向の厚みは、ピストン 5に形成された貫通孔 5c の中心線 O方向の長さよりも小さく形成されている。また、プレート 12aの中心線 Oと 直交する方向の幅は、貫通孔 5cの周方向と略一致しており、プレート 12aにより、貫 通孔 5cが形成されたピストン 5は、プレート 12aにより、周方向に回転することが抑制 されている。このように、ピストン 5が周方向に回転することが抑制されているため、ピ ストン 5の上端部に配置されたカムフォロア 6がカム 4に対して相対的に回転すること が抑制されている。このため、カムフォロア 6の筒部 6bと、カム 4の外周面との接触部 分力 線状となり、カム 4からカムフォロア 6への動力の伝達が良好になされる。すな わち、ピストン 5が中心線 Oを中心に回転することにより、カム 4の外周面と、カムフォ ロア 6の筒部 6bとの接触部分が点状となり、カム 4からカムフォロア 6への動力の伝達 が阻害されることが抑制されている。なお、オイルシール 31は、ピストン 5が上死点に 位置する際に、貫通孔 5cより上方に配置されている。
[0037] このプレート 12aは、ジョイント支持部材 12bに形成された貫通孔内に挿入され、プ レート 12aの周縁部は、フレーム 10にボルトなどにより固定されている。また、プレート 12aは、ジョイント支持部材 12bにもボルト等により固定されている。このため、プレー ト 12aおよびジョイント支持部材 12bは、アンクランプ動作中にわたって、一定位置に 位置している。ジョイント支持部材 12bは、プレート 12aに形成された油流通路 12al と連通する油流通路 12blを備えている。この油流通路 12blは、ジョイント支持部材 12bの下面において、ドローバー 15に向けて開口しており、ジョイント支持部材 12b 内にて、中心線 O上に延在している。この油流通路 12bl内にジョイント 26a2の筒部 50が揷入されており、ジョイント 26a2は、ドローバー 15の摺動方向に沿って摺動可 能なように、ジョイント支持部材 12bにより支持されている。
[0038] ドローバー 15が上死点に位置する際に、筒部 50のうち、油流通路 12bl内に位置 する部分の中心線 O方向の長さは、ドローバー 15がアンクランプ動作間に中心線 O 方向に摺動する長さより長く設定されている。このため、工具のアンクランプ動作中に ドローバー 15が摺動したとしても、ジョイント 26a2がジョイント支持部材 12bから脱落 することが抑制されている。
[0039] 凹部 5aのうち、天面 5dのドローバー 15と対向する下面と、ジョイント支持部材 12b の上端面との間には、コイルパネ等の弾性部材 7が配置されている。すなわち、凹部 5aのうち、ジョイント支持部材 12bと、天面 5dの下面との間に位置する領域は、弾性 部材 7を収納する弾性部材収納室 5alとされて 、る。この弾性部材収納室 5alの径 は、ドローバー 15の径より大径に形成されている。このため、弾性部材収納室 5al内 に収納された弾性部材 7の径も、ドローバー 15の径より大径とすることができる。ジョ イント支持部材 12bは、アンクランプ動作中においても、一定の位置に位置する一方 で、ピストン 5は、中心線 O方向に沿って摺動するため、ピストン 5が摺動することによ り、弾性部材 7が収縮し、ピストン 5に押圧力を及ぼす。ここで、弾性部材 7がピストン 5 に加える押圧力も、中心線 Oを中心に大径の円状に分布するため、ピストン 5は、ノ ランスが取られた状態で、貫通孔 10a内を摺動することができる。
[0040] フレーム 10は、ロッド 36を介して主軸ヘッド 21に固定されており、円筒状に形成さ れた筒状部 10bを備え、筒状部 10b内をピストン 5が摺動可能に配置されている。こ の筒状部 10bのドローバー 15側の下端部は、ピストン 5が上死点に位置している際 に、貫通孔 5cよりドローバー 15側に位置するように形成されている。このように、フレ ーム 10の貫通孔 10aの内壁面と、ピストン 5の外周面とが接触する面積が確保されて いる。このため、アンクランプ動作の過程において、ピストン 5が貫通孔 10aの内壁面 により案内され、ピストン 5が中心線 O方向に良好に移動することができる。
[0041] 図 1において、ドローバー 15は、主軸 22に形成された貫通孔 22a内に配置されて いる。貫通孔 22aは、ドローバー 15が挿入される揷入部 22alと、この挿入部 22alよ り下端部側に形成され、挿入部 22alより大径に形成された退避部 22a2と、この退避 部 22a2より下端部側に形成され、工具 25を把持するテーパ部 22a3とを備えている
[0042] ドローバー 15は、主軸 22内に配置された複数の皿パネ 16により支持部材 12側に 押圧されている。工具 25は、被力卩ェ物を切削等するツール 23と、このツール 23が固 定されたツールホルダ 24と、ツールホルダ 24に設けられ、主軸 22により把持される シャンク 19と、ツールホルダ 24に設けられたプルロッド 18とを備えている。この工具 2 5内には、切削油またはクーラント等の油が流通する油流通路 25aが形成されており 、油流通路 25aの開口部がプルロッド 18の上端部に形成されている。
[0043] そして、図 2に示す油流通路 26bと油流通路 25aとが連通している。また、プルロッ ド 18には、僅かに拡径した係止部 18aが形成されており、プルロッド 18の外周面上 には、コレット 17が配置されている。このコレット 17には、係止部 18aに係合する係止 部 17aが形成されている。
[0044] 図 3は、図 2のカム 4の回転軸線 Olに対して垂直な方向の断面図である。この図 3 に示されるように、カム 4の外周面 4aは、回転軸 3の回転軸線 Olに対して偏心するよ うに形成されている。
[0045] カム 4の外周面 4aのうち、回転軸線 Olから最も離間した点 4al近傍では、点 4alか ら外周面 4aの周方向の距離に対する、回転軸線 Olからの距離の変動率は、外周面 4aの他の領域における変動率より小さく抑えられている。
[0046] 上記のように構成された工具アンクランプ装置 100の動作について説明する。図 1 において、主軸 22の下端部に把持された工具 25を工具マガジン等に収納されてい る他の工具と交換する際には、まず、主軸 22に把持された工具 25をアンクランプ状 態にする必要がある。工具 25をアンクランプ状態とする初期状態においては、図 3に 示すカム 4の外周面 4aのうち、回転軸線 Olからの距離が最も小さい点 4a2が、図 2 に示すカムフォロア 6に当接している。この際、ピストン 5は、弾性部材 7からの押圧力 により、上死点に位置している。
[0047] そして、カム 4が回転軸線 Olを中心に回動すると、外周面 4aのうち、カムフォロア 6 と当接する部分と回転軸線 Olとの距離は、漸次大きくなる。このため、ピストン 5は、 弾性部材 7からの押圧力に抗して、ドローバー 15側に向けて下降する。ピストン 5がド ローバー 15に向けて変位すると、押圧部材 5blがドローバー 15に当接する。この際 、押圧部材 5blと、ドローバー 15の段差部 15aとの間の距離 aは、小さく設定されて いるため、アンクランプ動作の開始時から早期に、押圧部材 5blがドローバー 15を押 圧する。そして、ドローバー 15が、皿パネ 16からの押圧力に抗して、下方に変位する
[0048] ドローバー 15が下方に変位すると、図 2に示すジョイント 26alも下方に変位する。
その一方で、ジョイント 26a2は、弾性部材 30により下方に付勢されているので、ジョ イント 26a2も、ジョイント 26a 1に当接した状態で下方に変位する。
[0049] 図 1において、ドローバー 15が下方に変位すると、コレット 17もドローバー 15により 押圧され、下方に変位する。そして、主軸 22内に形成された退避部 22a2にコレット 1 7の係止部 17aが退避することにより、コレット 17と、プルロッド 18との係合が解除され る。そして、カムフォロア 6に当接するカム 4の外周面の位置が、図 3に示す点 4alに 位置する際に、図 1に示す工具 25が主軸 22からアンクランプされる。
[0050] ここで、カム 4の外周面のうち、点 4al付近においては、回転軸線 Olからの距離は 、僅かに変動するように形成されている。このため、工具 25をアンクランプ状態とする 際に、カム 4がカムフォロア 6を変位させる距離は、小さく抑えられており、カム 4が回 転する際に、モータ 1にかかる負担が小さく抑えられている。このため、カム 4の外周 面 4aのうち、点 4al付近と、カムフォロア 6とが接触している際には、カム 4は良好に 回動する。このように、カム 4が良好に回動することにより、モータ 1からの動力が、力 ム 4を介して確実にカムフォロア 6に伝達される。このため、カムフォロア 6が確実に変 位して、ピストン 5をドローバー 15に向けて変位させることができる。これにより、ドロー バー 15を確実に下方に変位させることができ、工具 25をアンクランプ状態とすること ができる。
[0051] このように、工具 25がアンクランプ状態となった後、さらに、カム 4は回転軸線 Olを 中心に回動する。このため、図 3において、図 2に示すカムフォロア 6と、カム 4の外周 面 4aとの接触位置の回転軸線 Olからの径は、漸次小さくなる。このため、図 2にお いて、カム 4がカムフォロア 6から退避するように変位して、カムフォロア 6がカム 4から 受ける押圧力が低減される。この際、ドローバー 15は、皿パネ 16からの押圧力により 、上方に変位する。さらに、ピストン 5も、ドローバー 15および押圧部材 5blを介して、 皿パネ 16からの押圧力により、上方に変位する。カム 4からの押圧力がさらに低減さ れると、ピストン 5が皿パネ 16からの押圧力により、さらに上方に変位することとなり、 図 1に示す工具 25のシャンク部 19が主軸 22のテーパ部 22a3に当接する。このよう に、主軸 22に工具 25が把持されると、ドローバー 15は上方に変位できなくなる。そし て、弾性部材 7の押圧力により、ドローバー 15の段差部 15aと、押圧部材 5b 1とが離 間され、加工時に、ドローバー 15の回転運動が、ピストン 5に伝達することを抑制され ている。ここで、ピストン 5は、良好に中心線 Oに沿って移動可能に設けられているた め、ピストン 5に生じるガタを考慮したマージンを取る必要が無ぐ段差部 15aと、押圧 部材 5blの下面との距離 aを小さく抑えることができる。これにより、押圧部材 5blを退 避させるのに要する時間を短時間とすることができ、交換された新たな工具を把持す るクランプ動作を短時間で終了することができる。
[0052] 上記のように、構成された工具アンクランプ装置 100を備えた工作機械が被加工物 をカロェする際には、図 1において、主軸 22が工具 25を把持した状態で中心線 Oを中 心に回転する。そして、油供給機構 26から工具 25に切削油等が供給されて、良好 に加工を行なうことができる。なお、プレート 12aは、加工時およびアンクランプ動作 時のいずれの際においても、所定位置に位置しており、変位しないものとなっている 。このため、このプレート 12aに形成された油流通路 12alに接続される図示されない ノイブが揺動することが抑制されている。このため、接続されるパイプが損傷すること を抑制することができる。
[0053] なお、本実施の形態 1においては、油供給機構 26は、工具 25に切削油を供給して 、被加工物と、ツール 23との間に生じる摩擦を低減したり、また、工具 25にクーラント を供給して、ツール 23が高温となることを抑制したりするが、これに限られない。たと えば、油供給機構 26に替えて、工具 25にエアを供給するエア供給機構としてもよい 。この場合には、支持部材 12に形成された油流通路 12al, 12a2がエア流通路とし て機能する。このように、エア供給機構を設けることにより、切屑を吹き飛ばすことがで き、良好に加工を行なうことができる。また、上記油供給機構 26の場合と同様に、ェ ァ源と、エア流通路との間を接続するパイプが破損することを抑制することもできる。
[0054] (実施の形態 2)
図 5および図 6を用いて、本実施の形態 2に係る工具アンクランプ装置 200につい て、説明する。図 5は、本実施の形態 2に係る工具アンクランプ装置 200の断面図で ある。この図 5に示されるように、ピストン 5は、フレーム 9の下端面に形成された貫通 孔 9d内に挿入された天面 5dと、天面 5dの下端部に形成され、天面 5dの径より大径 に形成された鍔部 5hと、この鍔部 5hの周縁部から下方に向けて延在する複数の軸 部 5eと、この軸部 5eの下端部に接続された筒状の脚部 5bとを備えている。図 6は、 図 5の VI— VI線における断面図である。この図 6に示されるように、天面 5dの外周縁 部に沿って、たとえば、 4箇所に軸部 5eが配置されている。図 5において、脚部 5bの 上端部の外周面には、脚部 5bの径方向に突出する突出部 5fが形成されている。
[0055] フレーム 10は、円板状に形成された天面部 lOfと、この天面部 10fの下面に形成さ れ、下方に向けて突出する柱部 10cと、天面部 10fの下面に形成され、ピストン 5の脚 部 5bの周囲を覆うように形成された支持部 12Aとを備えている。
[0056] 柱部 10cは、筒状の脚部 5bの内壁面と摺接するように配置されている。このため、 ピストン 5と、柱部 10cとの接触面積が確保されており、ピストン 5が柱部 10cの外周面 に案内され、良好に中心線 Oに沿って摺動することができる。
[0057] 天面部 10fの上面には、ピストン 5の鍔部 5hが収納される凹部 10dが形成されてお り、この凹部 10dの底部には、軸部 5eが挿入される貫通孔 10eが形成されている。柱 部 10cは、円柱状に形成されており、円筒状の脚部 5b内に配置されている。この柱 部 10cおよび天面部 10fには、油供給機構 26に切削油やクーラントなどを供給する 油流通路 12alが形成されている。このように、油流通路 12alが形成されたフレーム 10は、上記実施の形態 1に係る工具アンクランプ装置 100と同様に、主軸ヘッド 21 に固定されており、アンクランプ動作間にわたって、一定の位置に位置している。この ため、この油流通路 12alに接続されるノイブが揺動等することが抑制されている。
[0058] 支持部 12Aは、脚部 5bの周囲を覆うように形成された筒部 12cと、この筒部 12cの 下端部に形成され、筒部 12cの開口部を縮径するように突出する突出部 12dとを備 えている。この突出部 12dは、鍔部 5はりドローバー 15側に位置している。
[0059] そして、この突出部 12dと、脚部 5dに形成された鍔部 5fとの間に、コイルパネ等の 弾性部材 7が配置されている。すなわち、弾性部材 7は、脚部 5bの外周面に沿って 配置されており、弾性部材 7の上端部は、突出部 5fにより支持されており、弾性部材 7の下端部は、突出部 12dにより支持されている。つまり、コイル状に形成された弾性 部材 7の中央部に脚部 5bが挿入されている。このため、弾性部材 7が収縮する際に おいても、弾性部材 7内に脚部 5bが挿入されているため、弾性部材 7が座屈すること を抑制することができる。
[0060] 弾性部材 7は、弾性部材 7の中心線 04と中心線 Oとが一致するように配置されてお り、ピストン 5も、ピストン 5の中心線 02と、中心線 Oとが一致するように配置されてい る。このため、本実施の形態 2に係る工具アンクランプ装置 200も、上記実施の形態 1 に係る工具アンクランプ装置 100と同様に、ピストン 5にガタ等の不具合が生じること が抑制されている。なお、上記構成以外の構成は、上記実施の形態 1に係る工具ァ ンクランプ装置 100と同様に構成されており、同一の構成については、同一の符号を 付してその説明を省略する。
[0061] このように構成された工具アンクランプ装置 200は、上記実施の形態 1に係る工具 アンクランプ装置 100と同様に、良好にピストン 5を中心線 Oに沿って摺動させること ができ、押圧部材 5b2と、段差部 15bとの間の距離を小さく抑えることができ、短時間 でアンクランプ動作を終了することができる。
[0062] (実施の形態 3)
図 7および図 8を用いて、実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置 300について 説明する。なお、上記実施の形態 1および 2に係る工具アンクランプ装置 100、 200と 同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[0063] 図 7は、回転軸 3付近の断面図であり、図 8は、図 7の VIII— VIII線における断面図 である。
[0064] 図 7および図 8に示されるように、この工具アンクランプ装置 300は、回転軸 3の外 表面に固定された筒状の固定部材 40と、この固定部材 40に向けて付勢されたカム フォロア(押圧部材) 13とを備えており、この固定部材 40の外表面には、ピストン 5の 上端部に設けられたカムフォロア 6を押圧する偏心したカム 4と、同心円状に形成され た部材 4Bとが設けられている。図 8において、部材 (カム部材) 4Bの外周面 4bは、回 転軸線 Olを中心に同心円状に形成されており、外周面 4bには、複数の凹部 4bl、 4b2が形成されている。凹部 4blと凹部 4b2は、回転軸線 Olを中心に対称に配置さ れている。
[0065] なお、本実施の形態 3においては、部材 4Bを設けて凹部 4b 1、 4b2を形成している 力 部材 4Bを設けずに、カム 4に凹部 4bl、 4b2を形成してもよぐまた、回転軸 3の 外表面上に凹部 4bl、 4b2を形成してもよい。
[0066] そして、図 7において、フレーム 9の上面側には、収納室 9aに連通する貫通孔 9c内 に挿入された有底円筒状の筐体 11と、筐体 11に形成された凹部 11a内に配置され たコイルパネ等の弾性部材 14と、弾性部材 14により押圧され、カムフォロア 13を部 材 4Bに向けて押圧する押圧部材 29と備えている。筐体 11は、貫通孔 9cの開口径よ り大径に形成された天面 11Aと、この天面 11Aに連設され、貫通孔 9c内に挿入され ると共に、凹部 11aを規定する筒部 11Bとを備えている。カムフォロア 13は、筐体 11 に回転可能に支持された回転軸 13bと、この回転軸 13bに回転可能に支持された筒 部 13aとを備えている。図 8に示す凹部 4b 1、 4b2は、筒部 13aの一部を受け入れ可 能とされている。
[0067] このように構成された工具アンクランプ装置 300においては、加工時等の際では、 図 1に示されたモータ 1の駆動は停止しており、凹部 4bl内にカムフォロア 13の筒部 13aの一部が入り込んでおり、回転軸 3の回動が抑制されている。この際、図 3に示 すカム 4の外周面 4aのうち、点 4a2と、カムフォロア 6とが当接している。そして、図 1 において、工具 25を主軸 22からアンクランプする際には、まず、モータ 1が駆動し、 回転軸 3が回動すると共に、図 8において、カムフォロア 13の筒部 13aと凹部 4blと の係合が解除される。
[0068] そして、回転軸 3がさらに回動して、カムフォロア 6の筒部 6bと、カム 4の外周面 4aの 外周面 4aとの当接位置力 図 3に示すカム 4の外周面 4aの点 4alの近傍なると、モ ータ 1の駆動が停止する。モータ 1の駆動が停止しても、慣性により、回転軸 3はさら に回転する。
[0069] このように、モータ 1の駆動が停止する際には、部材 4Bの外周面 4bに形成された 凹部 4b2の近傍と、カムフォロア 13とが当接しており、さらに、回転軸 3が回動するこ とにより、凹部 4b2内に、カムフォロア 13の筒部 13aが入り込み、回転軸 3の回動を停 止させることができる。そして、工具 25のアンクランプ状態を維持することができ、ェ 具 25の交換作業を行なうことができる。
[0070] このように、工具 25のアンクランプ動作の際に、モータ 1の駆動制御は、開始時に O Nとして、工具 25をアンクランプする直前に OFF状態とするのみでよぐカムフォロア 13の筒部 13bが凹部 4b2内に入り込むことにより、正確に工具 25をアンクランプさせ た状態で維持することができる。
[0071] そして、工具 25の交換が終了した後、新たな工具 25をクランプする際には、モータ 1が ON状態となり、回転軸 3が回動し、筒部 13aと凹部 4b2との係合状態が解除され る。さらに、回転軸 3が回動して、カム 4とカムフォロア 6との当接位置が図 3に示す点 4a2の近傍に位置すると、モータ 1の駆動が停止する。モータ 1の駆動が停止した際 においても、慣性により回転軸 3は回動し、回転軸 3と、図 3に示すカム 4の外周面 4a の点 4a2とが当接して、工具 25のクランプ動作が終了する。この際、カムフォロア 13 の筒部 13a内が凹部 4bl内に入り込み、回転軸 3の回動が停止して、工具 25のクラ ンプ状態が維持される。
[0072] このように、工具 25のアンクランプ動作、交換動作およびクランプ動作にわたって、 モータ 1の制御は、 ON.OFF制御のみでよぐモータ 1の駆動の制御を容易に行なう ことができる。また、凹部 4blおよび凹部 4b2内に筒部 13bが入り込むことにより、ェ 具 25のアンクランプ状態および、クランプ状態を維持することができる。
[0073] 図 9は、本実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置 300の第 1変形例を示す断面 図であり、図 10は、図 9に示された例において、部材 4Bの一部を拡大した断面図で ある。この図 9および図 10に示す工具アンクランプ装置 300では、図 8に示す例と異 なり、部材 4Bの周面には、径方向に膨出する膨出部 4f、 4gが形成されている。この 膨出部 4fは、図 10に示すように、部材 4Bの回転方向に向力うに従って、径 rlが大き くなる第 1裾部 4flと、この第 1裾部 4flに対して回転方向後方側に位置し、回転方向 に向かうに従って径 rlが小さくなる第 2裾部 4f2と、第 1裾部 4flと第 2裾部 4f2との間 に位置する凹部 4blとを備えている。また、膨出部 4gも、膨出部 4fと同様に形成され ている。
[0074] このように、凹部 4bl、 4b2が膨出部 4f、 4gの頂点部に形成されているため、カムフ ォロア 13は、凹部 4bl、 4b2にはまり込む際に、弾性部材 14の付勢力に抗して天面 11A側に押圧される。このため、カムフォロア 13が部材 4Bに加える押圧力は、膨出 部 4f、 4gの第 1裾部 4flを登るに従って大きくなる。
[0075] 第 1裾部 4flの外周面は、部材 4Bの回転方向に対して交差するように傾斜してい るため、カムフォロア 13から部材 4Bに加えられた押圧力は、部材 4Bの回転方向と反 対方向の分力を有する。このため、モータ 2の駆動が停止した状態において、部材 4 Bおよび回転軸 3等の慣性力が低減される。
[0076] このように、回転軸 3および部材 4B等の慣性力が低減されるため、図 7に示す回転 軸 3および部材 4Bが慣性力で回転しているときに、カムフォロア 13が凹部 4bl、 4b 2 を通り越すことを抑制することができる。これにより、カムフォロア 13と凹部 4b 1、 4b 2 とを確実に係合させることができ、回転軸 3を所定の位置で停止させることができる。
[0077] すなわち、アンクランプ動作時間およびクランプ動作時間の短縮ィ匕が図られ、モー タ 1の駆動が OFFとされたときの部材 4Bおよび回転軸 3の回転速度が速ぐ慣性力 が大きい場合であっても、正確に回転軸 3の回転を停止させることができる。これによ り、アンクランプ状態およびクランプ状態を維持することができる。
[0078] なお、図 9において、部材 4Bの外周面 4bのうち、膨出部 4f、 4gとの間に位置する 部分は、膨出部 4f、 4gよりも小径とされた小径部 4hとされている。この小径部 4hは、 径 r2が一定とされた円弧状とされている。このため、アンクランプ動作およびクランプ 動作中に、小径部 4h上をカムフォロア 13が滑らかに転動する。
[0079] この図 9および図 10に示す例に限られず、例えば、部材 4Bの外周面のうち、凹部 4 bl、 4b2に対して、回転方向前方にカムフォロア 13の回転の抵抗となるような部分を 形成してちょい。
[0080] 図 11は、本実施の形態 3に係る工具アンクランプ装置 300の第 2変形例を示す断 面図である。この図 11に示す例においては、回転軸 3に常に負荷を加える負荷機構
70がさらに設けられている。
[0081] この負荷機構 70は、回転軸 3を回転可能に支持する軸受け 73と、軸受け 73の一 部を押圧する押圧部材 72と、この押圧部材 72を軸受け 73に向けて付勢する付勢手 段としての皿ばね 71と備えている。
[0082] 軸受け 73は、回転軸 3の外周面に固定されるリング 76と、リング 76より大径とされた リング 74と、リング 76とリング 74との間に配置された複数の転動部材 75とを備えてい る。
[0083] 転動部材 75は、円錐台形状とされており、押圧部材 72側に向かうに従って小径と なるように配置されている。
[0084] リング 76の外周面も、押圧部材 72側に向力 に従って小径となるようにテーパ状と されており、リング 74の内周面も、押圧部材 72側に向力 に従って小径となるように テーパ状とされている。
[0085] 押圧部材 72は、リング 74に向けて進退可能とされており、皿ばね 71によって付勢 されている。押圧部材 72がリング 74を押圧すると、リング 74の内周面が転動部材 75 をリング 76側に向けて押圧する。このため、リング 76と転動部材 75との間の摩擦が 大きくなり、回転軸 3の回転に負荷力かかることになる。
[0086] 回転軸 3に加えられる負荷は、モータ 2の出力よりも小さぐ負荷機構 70による負荷 をかけた状態でも、モータ 2は回転軸 3を回転させることができ、アンクランプ動作お よびクランプ動作を行うことができる。
[0087] そして、アンクランプ動作およびクランプ動作の終了直前にモータ 2の駆動が停止 した際に、負荷機構 70が回転軸 3に負荷を加えることによって回転軸 3の慣性力を 低減する。すなわち、図 11に示す例においては、アンクランプ動作およびクランプ動 作の全動作過程に亘つて、モータ 2の駆動力より小さい負荷を回転軸 3にカ卩える負荷 機構 70を設けている。これにより、カムフォロア 13が図 8に示す凹部 4bl、 4b2を通り 越すことを防止して、回転軸 3を所定の位置で停止させることができる。
[0088] 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、今回開示された実 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更が含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
[0089] 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、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好適 である。

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、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対抗するよ うに配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能 な押圧部材と、
前記押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、 を備えた工具アンクランプ装置。
[2] 前記動力伝達部材は、その径方向の中央部に凹部を有し、
前記フレームは、前記凹部内に位置する支持部を有し、
前記弾性部材は、前記支持部と前記動力伝達部材との間に位置する前記凹部内 に配置された、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。
[3] 前記動力伝達部材は、前記フレームより前記出力軸側に突出する脚部と、前記脚 部の外表面に形成され、前記脚部から拡径する方向に突出する突出部とを有し、 前記フレームは、前記動力伝達部材の外周面側に配置され、前記突出部より前記 出力軸側に位置する支持部を有し、
前記弾性部材は、前記支持部と前記突出部との間に配置された、請求項 1に記載 の工具アンクランプ装置。
[4] 前記工具に油を供給可能な油供給機構をさらに備え、
前記油供給機構に油を供給する供給通路が、前記フレームに形成された、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。
[5] 前記フレームと、前記フレームに設けられた中空状の他のフレームとにより規定され た収納室をさらに備え、
前記回転軸は、前記収納室内に設けられたベアリングを介して、回転可能に支持さ れており、前記収納室内に前記ベアリングより上方にまで潤滑油が充填された、請求 項 1に記載の工具アンクランプ装置。
[6] 前記収納室には、前記回転軸が挿入される第 1貫通孔と、前記動力伝達部材が揷 入される第 2貫通孔とが形成され、
前記回転軸の外表面と前記第 1貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第 1シール 部材と、
前記動力伝達部材の外表面と前記第 2貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第 2 シール部材とをさらに備える、請求項 5に記載の工具アンクランプ装置。
[7] 前記工具に気体を供給可能な気体供給機構をさらに備え、
前記気体供給機構に気体を供給する供給通路が、前記フレームに形成された、請 求項 1に記載の工具アンクランプ装置。
[8] 前記回転軸に取り付けられた部材と、前記回転軸と、前記カムとのいずれかの表面 に形成された凹部と、
前記凹部に向けて付勢され、一部が前記凹部内に受け入れられる押圧部材と、 をさらに備えた、請求項 1に記載の工具アンクランプ装置。
[9] 前記押圧部材を前記凹部内に保持可能な保持機構をさらに備えた、請求項 8に記 載の工具アンクランプ装置。
[10] 前記保持機構は、前記表面のうち、前記凹部に対して前記回転軸の回転方向前 方側に隣り合う位置に設けられ、前記押圧部材から前記回転方向と反対方向に受け る押圧力が、他の部分より大き!/、抵抗領域を含む請求項 9に記載の工具アンクラン プ装置。
[11] 前記保持機構は、負荷を力けた状態で前記モータを作動させることができ、かつ前 記回転軸に所定の負荷をかける負荷機構を含む、請求項 9に記載の工具アンクラン プ装置。
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