JP2007144577A - 工作機械用アタッチメント式ヘッドおよび工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ラムに設ける通管スペースを拡大することなく、ラムサイズの変更を要することなく、アタッチメントに増加された機能に対応できるようにすること。
【解決手段】複数種類のクーラント吐出部にクーラントを取り込むクーラント液カプラと、複数個の油圧アクチュエータに油圧を取り込む油圧カプラと、主軸モータと電磁式切換弁を駆動する電気接続用コネクタと、を有する工作機械のラムに着脱可能な工作機械用アタッチメント式ヘッド。
【選択図】図２

Description

この発明は、工作機械のラムに着脱可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッドおよび工作機械に関するものである。

アングルヘッド、旋回ヘッド等、工作機械のラム（主軸頭）に、着脱交換可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッド（アタッチメント）に要求される機能は、自動工具交換、自動旋回位置割出、切削剤（クーラント液）供給等がある。

このため、ラムには、これらの機能を達成するための、油圧やクーラント液、電力等の媒体をアタッチメントに供給するための配管、電線が設けられ、従来機では、アタッチメントにおける、これら媒体の供給先の切り換えは、全て、ラム側に設置された切換弁に行われるようになっている。

工作機械のラムは、小さいスペースに接近、進入できるよう、必要とされる切削性能に応じてラムサイズを限界まで小さく設計されている。このようなラムに、機械側の主軸やアタッチメントクランプ機構が組み込まれているから、上述の媒体供給のための配管、電線の設置に使えるエリアは、かなり小さい。

そのうえで、アタッチメントによっては、工具クランプ機能とは別に旋回軸のクランプ機能が必要であったり、複数種類（複数方式）のクーラント（外部噴射式クーラント、スールザツール式クーラント、スピンドルスルー式クーラント等）の選択が可能な機能を追加されたものがある。

このことに対して、現在のラムサイズを変更することなく、これら増加された機能に対応する通管スペースを確保する対策が必要になるが、これには、ラム設計の変更を要し、しかも、現状では、そのような通管スペースをラムに確保することがスペース的に難しい場合がある。

この発明が解決しようとする課題は、ラムに設ける通管スペースを拡大することなく、ラムサイズの変更を要することなく、アタッチメントに増加された機能に対応できるようにすることである。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドは、工作機械のラムに着脱可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッドであって、クーラント液を供給される複数種類のクーラント吐出部と、前記ラムに設けられているクーラント供給口と接続されて前記ラムよりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラと、前記クーラント液カプラよりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁とを有する。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドは、工作機械のラムに着脱可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッドであって、クーラント液を供給される複数種類のクーラント吐出部と、圧油によって作動する複数個の油圧アクチュエータと、ラムに設けられているクーラント供給口と接続されて前記ラムよりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラと、ラムに設けられている圧油供給口と接続されて前記ラムより圧油をアタッチメント側に取り込む圧油カプラと、前記クーラント液カプラよりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁と、前記圧油カプラよりの圧油の供給先を切換設定する圧油供給先切換弁とを有する。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドは、好ましくは、前記ラムに設けられている圧縮空気供給口と接続されて前記ラムより圧縮空気をアタッチメント本体側に取り込む圧縮空気カプラを有し、前記クーラント供給先切換弁あるいは／および圧油供給先切換弁が前記空気圧カプラよりの圧縮空気によって切換作動する空気圧式切換弁により構成されている。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドは、好ましくは、前記ラムに設けられている電気接続用コネクタと接続される電気接続用コネクタを有し、前記クーラント供給先切換弁あるいは／および圧油供給先切換弁が前記電気接続用コネクタよりアタッチメント側に供給された電力によって切換作動する電磁式切換弁により構成されている。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドは、好ましくは、アタッチメント主軸を回転駆動する主軸モータを搭載され、前記電気接続用コネクタによって前記主軸モータに対する電力供給を行う。

この発明による工作機械は、上述の発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドを着脱可能に装着される。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドによれば、アタッチメント側に設けられた切換弁によってアタッチメントにおけるクーラント液や圧油の供給先を切り換えることができる。これにより、ラム側の配管を増加する必要がなく、ラムに設ける通管スペースを拡大することなく、ラムサイズの変更を要することなく、アタッチメントに増加された機能に対応できるようになる。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドの一つの実施形態を、図１〜４を参照して説明する。本実施形態では、工作機械用アタッチメント式ヘッド（アタッチメント）として、旋回ヘッドと、アングルヘッドの２種類のアタッチメントについて説明する。

図１、図２は、旋回ヘッドの実施形態を示している。旋回ヘッドは全体を符号１０により示されている。旋回ヘッド１０は、アタッチメント本体１１の上部に上部フランジ部材１２を一体的に有している。上部フランジ部材１２の上面部は、四角形のフランジ面部１３をなしている。フランジ面部１３の四隅には、各々、円筒状のクランプ筒体１４が固定装着されている。

旋回ヘッド１０は、フランジ面部１３をもって門形マシニングセンタ等の工作機械のラム１００の下底面１０１に接合し、ラム１００に設けられている図示省略のアタッチメントクランプ手段によって係脱可能にクランプ筒体１４を把持される。これにより、旋回ヘッド１０がラム１００に着脱交換可能に装着される。

旋回ヘッド１０は、フランジ面部１３より上方に突出したテーパ接続軸１５を有している。テーパ接続軸１５はラム１００に設けられている機械側の主軸のテーパ孔（図示省略）に嵌合し、テーパ接続軸１５の先端に取り付けられたプルスタッド１６をラム１００に設けられているコレットチャック（図示省略）によって係脱可能に把持される。

アタッチメント本体１１には水平な旋回軸３４によって旋回ヘッド１７が旋回可能に取り付けられている。アタッチメント本体１１には旋回駆動用サーボモータ１８が取り付けられている。旋回駆動用サーボモータ１８は、アタッチメント本体１１内に設けられた歯車列（図示省略）によって旋回軸３４と駆動連結され、旋回軸３４を回転駆動する。これにより、旋回ヘッド１７の旋回角が制御される。

アタッチメント本体１１には、旋回ヘッド１７を任意の旋回角位置においてクランプする油圧式の旋回ヘッドクランプ手段１９が設けられている。

旋回ヘッド１７にはビルドインモータ式の主軸ユニット２０が固定装着されている。主軸ユニット２０は主軸モータであるビルドインモータ２１によって回転駆動されるアタッチメント主軸２２を有する。アタッチメント主軸２２の先端部にはテーパ孔２３が形成されており、工具（図示省略）を交換可能に装着される。主軸ユニット２０には、ばね式のコレットチャッククランプ（図示省略）と、油圧駆動式の工具アンクランプ手段２４が設けられている。

旋回ヘッド１７には外部噴射式クーラントを行うための外部クーラント噴出ノズル２５が取り付けられている。また、アタッチメント主軸２２にはスピンドルスルー式クーラントを行うためのクーラント吐出管２６が設置されている。

上部フランジ部材１２のフランジ面部１３には、ラム１００に設けられているクーラント供給口（カプラ）１０２（図４参照）と接続されてラム１００よりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラ２７と、ラム１００に設けられている圧油供給口（カプラ）１０３（図４参照）と接続されてラム１００より圧油をアタッチメント側に取り込む圧油カプラ２８と、ラム１００に設けられている電気接続用コネクタ１０４（図４参照）と接続されてラム１００側より旋回駆動用サーボモータ１８、ビルドインモータ２１に対して電力供給を行うための電気接続用コネクタ２９とが、各々設置されている。

なお、旋回ヘッド１７は、ラム１００に対して９０度毎の割り出しによって装着されるようになっていることから、ラム１００側のクーラント供給口１０２、圧油供給口１０３電気接続用コネクタ１０４は各々一つずつであるのに対して、旋回ヘッド１７側のクーラント液カプラ２７、圧油カプラ２８、電気接続用コネクタ２９は９０度の割り出し位置に応じて４個ずつ設けられている。

アタッチメント本体１１には、クーラント液カプラ２７よりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁３０と、圧油カプラ２８よりの圧油の供給先を切換設定する圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂとが、各々設置されている。

クーラント供給先切換弁３０および圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂは、図４に示されているように、各々、電磁式切換弁により構成されており、電気接続用コネクタ２９より電力（電流）を供給されて切換作動する。

クーラント供給先切換弁３０は、クーラント液供給先である外部クーラント噴出ノズル２５とクーラント吐出管２６に対するクーラント液の供給先を切換設定する。

圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂは、互いに連動して、圧油供給先である旋回ヘッドクランプ手段１９の旋回ヘッドクランプ用油圧シリンダ装置３２と工具アンクランプ手段２４の工具アンクランプ用油圧シリンダ装置３３に対する圧油の供給先を切換設定する。

上述したように、この実施形態の旋回ヘッド１０は、クーラント供給先切換弁３０、圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂを有していて、これら切換弁によって複数個のクーラント供給先、圧油供給先に対するクーラント液、圧油の供給を切り換えるので、旋回ヘッド１０の機能が増加されても、ラム１００側の配管を増加する必要がなく、ラム１００に設ける通管スペースを拡大することなく、ラムサイズの変更を要することなく、旋回ヘッド１０に増加された機能に対応できるようになる。

旋回ヘッド１０は、旋回駆動用サーボモータ１８、アタッチメント主軸２２のビルドインモータ２１に対する電力供給のための電気接続用コネクタ２９を、もともと、有しているから、電磁式切換弁によるクーラント供給先切換弁３０および圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂに対する通電は、電気接続用コネクタ２９を兼用でき、クーラント供給先切換弁３０および圧油供給先切換弁３１Ａ、３１Ｂに対する通電のために、電気接続用コネクタを新設する必要がない。

図３は、アングルヘッドの実施形態を示している。アングルヘッドは全体を符号５０により示されている。アングルヘッド５０は、アタッチメント本体５１の上部に上部フランジ部材２２を一体的に有している。上部フランジ部材５２の上面部は、四角形のフランジ面部５３をなしている。フランジ面部５３の四隅には、各々、円筒状のクランプ筒体５４が固定装着されている。

アングルヘッド５０は、フランジ面部５３より上方に突出したテーパ接続軸５５を有している。テーパ接続軸５５はラム１００に設けられている機械側の主軸のテーパ孔（図示省略）に嵌合し、テーパ接続軸５５の先端に取り付けられたプルスタッド５６をラム１００に設けられているコレットチャック（図示省略）によって係脱可能に把持される。

アタッチメント本体５１の下部には、水平方向にアタッチメント主軸５７が自身の中心軸線（水平軸線）周りに回転可能に取り付けられている。アタッチメント主軸５７は、先端部に形成されたテーパ孔５８に、工具（図示省略）を着脱可能に装着される。

アタッチメント主軸５７、図示していないが、アタッチメント本体５１の内部に設けられている歯車列等による回転動力伝達機構によってテーパ接続軸５５と駆動連結され、ラム１００に設けられている機械側の主軸（図示省略）によって回転駆動される。

アタッチメント本体５１には外部噴射式クーラントを行うための外部クーラント噴出ノズル５９が取り付けられている。また、アタッチメント主軸５７にはスピンドルスルー式クーラントを行うためのクーラント吐出管６０が設置されている。

上部フランジ部材５２のフランジ面部５３には、ラム１００に設けられているクーラント供給口（カプラ）１０２（図４参照）と接続されてラム１００よりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラ６１と、ラム１００に設けられている圧縮空気供給口（カプラ）１０５（図４参照）と接続されてラム１００より圧縮空気をアタッチメント側に取り込む空気圧カプラ６２とが、各々設置されている。

なお、アングルヘッド５０も、ラム１００に対して９０度毎の割り出しによって装着されるようになっていることから、ラム１００側のクーラント供給口１０２、圧縮空気供給口１０５は各々一つずつであるのに対して、アングルヘッド５０側のクーラント液カプラ６１、空気圧カプラ６２は９０度の割り出し位置に応じて４個ずつ設けられている。

アタッチメント本体５１には、クーラント液カプラ６１よりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁６３が設置されている。

クーラント供給先切換弁６３は、図４に示されているように、空気圧式により構成されており、空気圧カプラ６２より圧縮空気を供給されて切換作動する。

クーラント供給先切換弁６３は、クーラント液供給先である外部クーラント噴出ノズル５９とクーラント吐出管６０に対するクーラント液の供給先を切換設定する。

上述したように、この実施形態のアングルヘッド５０もは、クーラント供給先切換弁６３を有していて、当該切換弁によって複数個のクーラント供給先に対するクーラント液の供給を切り換えるので、旋回ヘッド１０の機能が増加されても、ラム１００側の配管を増加する必要がなく、ラム１００に設ける通管スペースを拡大することなく、ラムサイズの変更を要することなく、旋回ヘッド１０に増加された機能に対応できるようになる。

なお、ラム１００には、クーラント供給口１０３に対するクーラント液の供給のオンオフを行うクーラントオンオフ弁１０６と、圧縮空気供給口１０５に対する圧縮空気の供給のオンオフを行う圧縮空気オンオフ弁１０７とが設けられられている。

この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドの一つ実施形態としての旋回ヘッドを示す上面図である。 この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドの一つ実施形態としての旋回ヘッドを示す側面図である。 この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドの一つ実施形態としてのアングルヘッドを示す側面図である。 この発明による工作機械用アタッチメント式ヘッドの油圧−空気圧−電気回路の一つの実施形態を示す回路図である。

符号の説明

１０ 旋回ヘッド
１１ アタッチメント本体
１２ 上部フランジ部材
１３ フランジ面部
１４ クランプ筒体
１５ テーパ接続軸
１６ プルスタッド
１７ 旋回ヘッド
１８ 旋回駆動用サーボモータ
１９ 旋回ヘッドクランプ手段
２０ 主軸ユニット
２１ ビルドインモータ
２２ アタッチメント主軸
２３ テーパ孔
２４ 工具アンクランプ手段
２５ 外部クーラント噴出ノズル
２６ クーラント吐出管
２７ クーラント液カプラ
２８ 圧油カプラ
２９ 電気接続用コネクタ
３０ クーラント供給先切換弁
３１Ａ、３１Ｂ 圧油供給先切換弁
３２ 旋回ヘッドクランプ用油圧シリンダ装置
３３ 工具アンクランプ用油圧シリンダ装置
３４ 旋回軸
５０ アングルヘッド
５１ アタッチメント本体
５２ 上部フランジ部材
５３ フランジ面部
５４ クランプ筒体
５５ テーパ接続軸
５６ プルスタッド
５７ アタッチメント主軸
５８ テーパ孔
５９ 外部クーラント噴出ノズル
６０ クーラント吐出管
６１ クーラント液カプラ
６２ 空気圧カプラ
６３ クーラント供給先切換弁
１００ ラム
１０１ 下底面
１０２ クーラント供給口
１０３ 圧油供給口
１０４ 電気接続用コネクタ
１０５ 圧縮空気供給口
１０６ クーラントオンオフ弁
１０７ 圧縮空気オンオフ弁

Claims (6)

1. 工作機械のラムに着脱可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッドであって、
   クーラント液を供給される複数種類のクーラント吐出部と、前記ラムに設けられているクーラント供給口と接続されて前記ラムよりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラと、前記クーラント液カプラよりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁とを有する工作機械用アタッチメント式ヘッド。
2. 工作機械のラムに着脱可能に装着される工作機械用アタッチメント式ヘッドであって、
   クーラント液を供給される複数種類のクーラント吐出部と、圧油によって作動する複数個の油圧アクチュエータと、ラムに設けられているクーラント供給口と接続されて前記ラムよりクーラント液をアタッチメント側に取り込むクーラント液カプラと、ラムに設けられている圧油供給口と接続されて前記ラムより圧油をアタッチメント側に取り込む圧油カプラと、前記クーラント液カプラよりのクーラント液の供給先を切換設定するクーラント供給先切換弁と、前記圧油カプラよりの圧油の供給先を切換設定する圧油供給先切換弁とを有する工作機械用アタッチメント式ヘッド。
3. 前記ラムに設けられている圧縮空気供給口と接続されて前記ラムより圧縮空気をアタッチメント本体側に取り込む圧縮空気カプラを有し、前記クーラント供給先切換弁あるいは／および圧油供給先切換弁が前記空気圧カプラよりの圧縮空気によって切換作動する空気圧式切換弁により構成されている請求項１または２記載の工作機械用アタッチメント式ヘッド。
4. 前記ラムに設けられている電気接続用コネクタと接続される電気接続用コネクタを有し、前記クーラント供給先切換弁あるいは／および圧油供給先切換弁が前記電気接続用コネクタよりアタッチメント側に供給された電力によって切換作動する電磁式切換弁により構成されている請求項１または２記載の工作機械用アタッチメント式ヘッド。
5. アタッチメント主軸を回転駆動する主軸モータを搭載され、前記電気接続用コネクタによって前記主軸モータに対する電力供給を行う請求項４の工作機械用アタッチメント式ヘッド。
6. 請求項１〜５の何れか１記載の工作機械用アタッチメント式ヘッドを着脱可能に装着される工作機械。

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