JPH0446702A - 主軸のサブクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は工作機械などの主軸に工具ホルダをクランプす
るためのクランプ装置に関し、クランプ装置のアンクラ
ンプ時において工具ホルダを弱い引込力でクランプする
サブクランプ機能を備えたものである。

「従来技術と問題点」 主軸のテーパー穴に工具ホルダーのテーパーを差し込ん
でクランプするクランプ装置は、マシニングセンタに取
付は自動工具交換装置により、その工具の差し込み、引
抜きタイミングに合わせてクランプバーを主軸内で進退
させ、先端のコレットが工具ホルダ尾端のプルスタッド
との係合を係脱させる必要がある。この工具交換時に、
アンクランプ動作のタイミングを合わせるのが理想的で
あるが、実際には少し早い時期にアンクランプとしてい
る。このため、アンクランプから交換アームが工具ホル
ダを握持するまでの時間が長いと、工具ホルダを主軸テ
ーパー穴から落下させてしまう事故が発生する。これを
防ぐため、弱い引込力で工具ホルダを保持するサブクラ
ンプ機能を備えたクランプ装置が提供されているが、問
題が多く、実用的で−ない。

「発明が解決する課題と手段Ｊ 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、特
に自動工具交換装置とのマツチングが適正であって、よ
り高速な自動工具交換をサポートできる新規なサブクラ
ンプ機構を備えたクランプ装置を提供することを目的と
課題としている。

本発明のサブクランプ機構の具体的手段は、主軸内のク
ランプバーの先端に備えるコレットが主軸テーパー穴内
の工具プルスタッドを皿バネで引込むクランプ装置にお
いて、前記コレットをクランプバーに対して少量軸方向
に摺動可能とし、更に該コレットは、サブクランプバネ
を介装してコレットに弱い引込み力を付与すると共に前
記サブクランプバネを圧縮するエアシリンダを備え、前
記クランプバーのアンクランプ時に前記サブクランプバ
ネが工具のプルスタッドを引込んでサブクランプする一
方、主軸テーパ穴への工具差込み時にエアシリンダがサ
ブクランプを一時的に解除する構成としたものである。

「作用」 従来では、自動工具交換時の工具を抜く時、ＡＴＣアー
ムが工具を把持するのを待ってクランプバーを引き下げ
て工具をアンクランプし、これと同時（直後）に工具を
抜いていた。

ところが、本発明のクランプ装置には、前述のサブクラ
ンプ機構を備えて、前記クランプバーのアンクランプを
前もって行ない、サブクランプバネによるコレットの工
具の弱い引込力でサブクランプ（仮クランプ）している
。このため、工具のアンクランプを予め実行した後、Ａ
ＴＣアームの作動で工具把持とこの引抜き、および旋回
動により工具入れ替えを実行できる。

「実□施例」 第１図は本発明のサブクランプ装置を備えた主軸頭部の
断面図、第２図はサブクランプ機構の作用状態を示す断
面図、第３図は変形実施例の作用断面図、第４図は変形
実施例の断面図を各々示している。

第１図の実施例において、主軸頭１の内部に主軸保持筒
２をボルト３で嵌着し、この保持筒内２内に主軸４が複
数の軸受５・・・により回転自在に承持されている。上
記主軸４内の透穴４ａには、クランプバー６が挿通され
ており、このクランプバーの尾端には図示なしのアンク
ランプ装置を備え１皿バネ群７を圧縮して、主軸先端の
テーパー穴４ｂに覗かせたコレット８をテーパー大側へ
進出して、ボール９・・・を広くした内孔４ｃへ拡げ、
テーパー４ｂに嵌着する工具ホルダＴＨのテーパ一部ｌ
Ｏの尾端に備えるプルスタッド１１から外径方向へ逃げ
て開放する。この状態にて、工具交換アーム（ＡＴＣア
ーム、図示なし）が工具ホルダＴＨのフランジ１２を把
持し、テーパー穴４ｂから工具ホルダを引き抜くと同時
に新旧工具ホルダを一瞬のうちに入れ替え、新しい工具
ホルダＴＨをテーパー穴に嵌入すると、これを待ってア
ンクランプ装置がクランプバー６を開放し、皿バネ７が
クランプバー及びこの先端のコレット８を内孔４ｃの狭
部へ引き込みボール９がプルスタッド１１を把持して強
力に引込んでクランプする。

本発明は、上述工具のクランプ、アンクランプ動作と工
具のテーパー穴４ｂへの抜き差し動作とを同期させる必
要の無いサブクランプ機構ＳＫを上記コレット８とクラ
ンプバー６間に装備したものである。

即ち、クランプバー６の先端には支持軸２ｏを締結し、
これにコレット８のピストン環部８ａが摺動可能に嵌合
し、主軸の内孔４ｄとの間にシリンダ部Ｃを構成する。

１２はサブクランプバネで、内孔段部４ｅとピストン環
部８ａの下面縁間に圧装されており、クランプバー６の
アンクランプ時（下動時）に、コレット８をバネ力で引
き上げてボール９がプルスタッド１１を弱い力で仮クラ
ンプ（サブクランプ）する構成になっている。そして、
このアンクランプ時に上記クランプバー６のセンターに
穿ったエアー通路６ａからシリンダ部Ｃに通路ａ、ｂを
介して連絡するエアー通路に外部から圧縮空気を圧送す
ることで、サブクランプバネ１２を圧縮してコレット８
を引き上げ、そのボール９を外径方向へ開放する。

二の動作状態にて、工具ホルダＴＨのプルスタッド１１
をテーパー穴４ｂ内に差し入れる工具交換動作を実行す
る。尚、工具ホルダＴＨのテーパー穴からの引き抜きは
、エアーを断ち、サブクランプバネによるサブクランプ
時に行うのが最適状態であり、この状態はアンクランプ
装置によるアンクランプ状態に保持した状態にて実行さ
れ、工具交換時期にアンクランプ動作のタイミングを合
わせる必要がない関係構成となる。

以下、第１図と第２図でそのサブクランプ作用を説明す
る。第１図は工具クランプ状態を示しており、この状態
から工具交換指令をうけてＡＴＣアームは旋回（工具を
取りにくる）を開始する。この時メインクランプである
クランプバー６はクランプ解除の動作（この場合は下り
）を起こし、ＡＴＣアームが工具を把持するより以前に
第２図（ａ）の状態となっている。第２図（ａ）の状態
ではメインクランプは効力がなくサブクランプをうけ持
つサブクランプバネ１２により工具は主軸４から離脱す
ることを防止されている。この時のスプリング１２の力
は工具が主軸からはずれるのを防止する小さな力である
。

この時支持軸２０はプルスタッドをクランプバー６はポ
ールコレット８を工具がテーパ面４ｂより軽く浮く程度
に押してストローク−エンドとなりとまっている。第２
図（ａ）の状態から工具を把んだＡＴＣアームは下方向
へ動く、この時サブクランプ用バネ１２は簡単に縮み第
２図（ｂ）の状態の様に工具は抜は出される。この動作
中にクランプバーのセンタ孔６ａよりエアーが供給され
る。このエアーはポールコレット８の上面８ａに圧力を
発生させ、ポールコレットを下方に移動させる。さらに
、ポールコレット上の絞り（イ）より工具側に流入し、
工具ＴＨ及びテーパ面４ｂ、１０のクリーニングの機能
も果す。そして（図示ないが）、工具が抜けた状態でも
、エアーがでている間はポールコレット８はクランプバ
ーの支持軸２０に当った状態で最下端に押し当てられて
おり、次の工具がスムーズに差し込まれるための状態に
保たれている。つまりエア圧によリポールコレット８は
押し下げられるピストンとして機能している。

次に第２図（Ｃ）の様に工具が差し込まれると、プルス
タッド１１の頭部（コレットとの連結部）がポール９の
位置を通過した後、ポールコレット８の下端はプルスタ
ッドの根元部と当り、ＡＴＣアームの上方向の動きによ
って工具とともにポールコレットは押し上げられサブク
ランプ位置に達する。この瞬間にエアをｏｆｆする事に
よりサブクランプ状態となる。この時エアのバルブをｏ
ｆｆするために若干の応答時間は必要であるが信号の取
り方で無視できる。つまり、工具ＴＨを差し込んだＡＴ
Ｃアームは、工具のクランプを待たなくても、ただちに
動作するサブクランプ力により、すみやかに時期位置へ
復帰できる。

続いて、第３，４図の２つの変形実施例を説明する。第
３図は、上記実施例において、第２図（ａ）に示すよう
にクランプバー６の前端面とコレット８のピストン環上
面８ａとが密着するのを防止すべく、与持軸２０の中腹
に膨径部２０ａを設けた構成のサブクランプ機構ＳＫ’
　　としたものである。このため、クランプバー６のセ
ンター孔６ａからのエアーは、通路（イ）、（イ）を通
ってサブクランプバネ１２の空間からプルスタッド１１
及びテーパー穴４ｂの奥部まで常に連通状態が保証され
る。尚、その他の部材は第１図の実施例と同様であるた
め、同一符号を記入して説明を省略する。

第４図は、比較的に重量物の工具ホルダＴＨを対象とし
たサブクランプ機構ＳＫ”の実施例を示している。従っ
て、サブクランプバネ１２′のバネ定数（弾発力）を大
きくする一方、二のバネ〕２′の弾発力を抗してコレッ
ト８を押し上げる強力な力を発生すべく、シリンダ部Ｃ
から下方向へエアが抜ける方式を廃生じたシリンダ室Ｃ
′　とした。

即ち、ポールコレット８の上ｆｔＱ８ａを完全なシリン
ダー室Ｃ”　とし、ポールコレット８のｔ部８ａを完全
なピストンとした。このとき、エアーに変えて油圧を使
うこともできる。このため、ボールコレットを動かすた
めの大きな力が得られ、サブクランプ機構のクランプ・
アンクランプ動作を適確室つ迅速に行うことができる。

尚、上記実施例においては、テーパー穴４ｂのエアー吹
き用の通孔（ハ）を、保持２から保持環１５を介して主
軸４の頭部に導き、コレット８の位置する内孔４ｃに開
口させている。

これにより、テーパー穴４ｂのクリーニングは上記サブ
クランプのエア通路６ａ’（油圧のときは油圧通路とな
る）とは無関係に作用する。また、その他の部材は第１
図の実施例と同様であるから、同一符号を記入して説明
を省略する。

「効果」 本発明によるときは、主軸内のクランプバーの先端に備
えるコレットが主軸テーパー穴の工具プルスタッドを皿
バネで引込むクランプ装置において、前記コレットをク
ランプバーに対して少量軸方向に摺動可能とし、更に該
コレットは、サブクランプバネを介装してコレットに弱
い引込み力を付与すると共に前記サブクランプバネを圧
縮するエアシリンダを備え、前記クランプバーのアンク
ランプ時に前記サブクランプバネが工具のプルスタッド
を引込んでサブクランプする一方、主軸テーパ穴への工
具差込み時にエアシリンダがサブクランプを一時的に解
除する構成としたから、クランプ装置のクランプ、アン
クランプ動作タイミングとＡＴＣアームの工具交換タイ
ミングを一致させる必要がない。即ち、工具を引き抜く
ときは予めアンクランプ状態とし、また、工具をテーパ
ー穴に嵌着するときは、アンクランプ状態のままで工具
を主軸にサブクランプでき、ＡＴＣ動作終了後にクラン
プ動作を終結させることが可能である。このため、ＡＴ
Ｃ動作を超高速で実行しても安定したクランプ、アンク
ランプとＡＴＣ動作を保証できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサブクランプ機構を備える主軸頭部の
断面図、第２図はサブクランプの作用を示す断面図、第
３図は第１変形実施例の作用断面図、第４図は第２変形
実施例の断面図である。 ２・・・保持筒、４・・・主軸、６・・・クランプバー
、７・・・皿バネ、８・・・コレット、９・・・ボール
、ＳＫ、ＳＫ’　、ＳＫ″・・・サブクランプ機構、１
０・・・テーパー穴、１１・・・プルスタッド、１２・
・・サブクランプバネ、ｃ、ｃ’　　・・・シリンダ部
、　（イ）、（ロ）、（ハ）、６ａ・・・エアー通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸内のクランプバーの先端に備えるコレットが
   主軸テーパー穴内の工具プルスタットを皿バネで引込む
   クランプ装置において、前記コレットをクランプバーに
   対して少量軸方向に摺動可能とし、更に該コレットは、
   サブクランプバネを介装してコレットに弱い引込み力を
   付与すると共に前記サブクランプバネを圧縮するエアシ
   リンダを備え、前記クランプバーのアンクランプ時に前
   記サブクランプバネが工具のプルスタッドを引込んでサ
   ブクランプする一方、主軸テーパ穴への工具差込み時に
   エアシリンダがサブクランプを一時的に解除する構成と
   した主軸のサブクランプ装置。