JPH0249843B2 - - Google Patents

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
ツ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、工具やワークパレツト
（以下工具等という）の後端部に突設されたプル
スタツドを、皿ばねの押圧力を利用して、コレツ
トによつ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つて開
閉するコレツトを取付け、該コレツトによつて工
具等の後端部のプルスタツドを把持する構造にな
つている。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つて、主軸
に対して常に後方に付勢されているので、コレツ
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パ部
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、ドローバーの後端を前記皿ばねの押圧力
に打ち勝つて前方に押し出すと、コレツトの先端
部は外周から規制を解除され開口し、プルスタツ
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、ドローバー１１を後方に付勢する皿ば
ね２２は、直接、ドローバー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
バー１１が直動すると、皿ばね２２の内周面とド
ローバー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によつ
てドローバー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、ドローバー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ー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。前述のドローバー
１１の外周面の傷が大きくなつて、皿ばね２２が
これに喰い込むようになると、皿ばね２２の径方
向の高さも不揃いとなる。すると皿ばねのたわみ
量が初期設定時と変わり、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ｂが他方の
皿ばね２２の側面に接触して擦れ合い、互いに傷
付け合う現象が生じる。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ツトを装
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
動することによつて工具やワークパレツトの後端
部に突設されたプルスタツドと係合離脱自在なコ
レツトと、前記主軸の中空部内に前記主軸と同心
に挿通され、前端が前記コレツトの後部に取り付
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の前記主軸の
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、前記プルスタツドから前記コレツトが離
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つて、
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摺動自在なすべ
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、前記すべりカ
ラーは、前記すべりカラーに対する前記皿ばねの
軸線方向の相対的な動きを係止する少なくとも一
つのフランジを具えていることを特徴とする主軸
のクランプ装置によつて達成される。

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
した構成によつて、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。これによつ
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つても、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、これによつ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
又はワークパレツ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によつ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によつて
保持されている。この構成によつて主軸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′によつて歯車８が固定され、図示
しない適宜な駆動手段によつ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
部は外に向かつて拡がつたテーパ部９を形成して
いる。このテーパ部９は、これに適合する円錐面
を有する工具１０又はワークパレツト１０′（以
下工具１０と総称する）の後部を受け入れるため
のものである。テーパ部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１
２の中空部を通り主軸２の後部に亘つてドローバ
ー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
嵌合することによつて、又ドローバー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
することによつて、ドローバー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に内周壁の段部
１６によつて制限されている。そしてドローバー
１１の前部領域は、第１図に破断面で示したよう
に小径となつており、スリーブ１２との間にコレ
ツト１７が嵌装されている。このコレツト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をドローバー１１に
設けられた溝に係合させて位置し、ドローバー１
１を直径方向に貫通する孔内に挿入された圧縮ば
ね１８によつて、前記後端１９を支点として互い
に離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、コレツト１７はその
前端に設けられた爪２１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ツド
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
ドローバー１１の先端とプルスタツド２０の後端
との間には約６mm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
バー１１が前方に移動すると、コレツト１７はス
リーブ１２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、コレツト
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、プルスタツド２０の把持を解除
するように構成されている。

次に、ドローバー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ー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を締めることによつ
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
バー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４×22＝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の締め具合によつ
て調節可能であり、このナツト１３の位置はロツ
クナツト２３によつて固定される。

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
配列によつて、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２２ａ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つている。

この皿ばね２２の押圧力によつてドローバー１
１にかかる荷重のために、前述のように工具１０
のプルスタツド２０がコレツト１７によつて強固
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２４によ
つ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
よつて形成されたシリンダ内に、前記両壁部材２
５，２６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
ことによつてピストン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
バー１１の後端とピストン２７の前端との距離は
約５mm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ー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
ー１１を約７mm前進させる。するとドローバーの
前端がプルスタツド２０に当接し、更に１mm前進
して工具１０をテーパー部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
例えばボールコレツトによりプルスタツドを把持
する形成のものであつてもよい。

本発明に特有の構成は、ドローバー１１に対す
る前記皿ばね２２の取り付け手段に存する。第２
図に詳細に示されているように、皿ばね２２はド
ローバー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、ドローバー１
１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２９ａ
は、スリーブ１２の環状壁１５に接触する個所に
フランジ３０ａ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、C2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２９
ｂの中央に設けられたフランジ３０ｂを挟んで互
いに反対方向に傾斜した状態で嵌装されている。
従つて両組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
ドローバー１１が主軸２内部に引き込まれている
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ー１１がアンクランプ装
置のピストン２７の作用によつて図示の例では左
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３０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、これによつて他方の部材
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２２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
構成によつて、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損傷及び皿ば
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、ドローバー
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剤が充填され
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はすべりカラー２９外周の中央部に１
箇所形成されている。すべりカラー２９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、すべりカラー２９外周面には傷が発生しにく
い。たとえすべりカラー２９外周面に傷が発生し
たとしても、ドローバー１１には傷が発生せず、
必要に応じてすべりカラー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２
９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
りカラー２９内周面には環状のフランジ３０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
ー１１に遊嵌している。またすべりカラー２９外
周には油溜り３４が成形され、主軸２の中空部内
周面との間の相対運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
バー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損傷が防
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、該部
分での面接触を可能にしたので、たとえ皿ばねの
径方向の高さの不揃いが発生しても、クランプ力
は変わらず、しかも皿ばね等の損傷が解消し、部
品寿命が向上する。これらの相乗効果によつて、
従来のようなク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の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′……ワークパレツト、
１１……ドローバー、１２……スリーブ、１７…
…コレツト、２０……プルスタツド、２２……皿
ばね、２７……ピストン、２９……すべりカラ
ー、３０……フランジ、３１……内周領域、３２
……外周領域、３４……油溜り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端に工具やワークパレツトを装着する主軸
   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
   によつて工具やワークパレツトの後端部に突設さ
   れたプルスタツドと係合離脱自在なコレツトと、
   前記主軸の中空部内に前記主軸と同心に挿通さ
   れ、前端が前記コレツ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、
   前記プルスタツドから前記コレツトが離脱するま
   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つて、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、各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摺動自在な少なくとも一つ
   の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、前記す
   べりカラーは、前記すべりカラーに対する前記皿
   ばねの軸線方向の相対的な動きを係止する少なく
   とも一つのフランジを具え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、うち少なくとも１個は中央部に前記
   フランジを有し、前記フランジは、内周領域同士
   が接近して配置されている皿ばねの組とこれに隣
   接する他の皿ばねの組とを隔離するようにすべり
   カラーの外周面から環状に突出している特許請求
   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可能に平坦面とし
   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 前記すべりカラーが、前記ドローバーの外周
   面に１個だけ嵌装され、前記すべりカラーのフラ
   ンジが、内周領域同士が接近して配置されている
   皿ばねの組とこれに隣接する他の皿ばねの組とを
   隔離するように前記すべりカラーの外周面の中央
   部から環状に突出している特許請求の範囲第２項
   に記載の主軸のクランプ装置。 ７ 前記すべりカラーが、前記主軸の中空部内周
   面に嵌装され、前記皿ばねが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。