JPH0516018U - 工作機械の工具クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸に装着された工具ホルダの取り外し時に
おけるショックを緩和し、主軸の破損を防止する。 【構成】 主軸１の後部にシリンダ１５を設置し、この
シリンダ１５のシリンダロッド１６で主軸１内のロッド
４を押圧する。シリンダ１５内にシリンダロッド１６と
一体となっているシリンダピストン１７の他、シリンダ
ロッド１６に対して摺動するピストン１８を設置する。
ピストン１８の移動により、ピストン１８と当接するシ
リンダピストン１７の位置を２段階に変え、結果とし
て、ロッド４の突き出し量が大小の２段階となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の主軸から工具を取り外す際の衝撃をやわらげうる工作機 械の工具クランプ装置に関し、工具交換アームを有する自動工具交換装置付の工 作機械に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、工作機械の主軸に連続して工具を着脱して加工を行う場合、自動工 具交換装置の工具交換アーム（以下「ＡＴＣアーム」という）により、先端部に 工具を取付けた工具ホルダを把持して、主軸に工具ホルダを装着し、あるいは主 軸から工具ホルダを取り外していた。

【０００３】 このようなＡＴＣアームが採用されている工作機械の主軸周辺部分の断面図を 図４に示し、以下、この図に基づき従来技術の説明を行う。

【０００４】 この図に示すように、主軸１内に移動自在に内蔵されたロッド４の往復動で、 主軸１に装着された工具ホルダ２が突き出される。また、ロッド４に移動自在に 嵌合され且つ工具ホルダ２を把持するコレット５を保持したスリーブ６が有る。 スリーブ６は外周部に係止用の凹部である溝６ａ，６ｂを有し、また、このスリ ーブ６の外周面と対向して保持機構７が位置している。つまり、保持機構７の図 示しない弾性部材による押圧力で凸状部材であるボール７ａをスリーブ６の溝６ ａ，６ｂに係合して、スリーブ６の位置決めをするように構成されている。

【０００５】 一方、主軸１外に位置し且つ工具ホルダ２を把持する図示しないＡＴＣアーム を有した自動工具交換装置が、主軸１からシリンダ２５により突き出される工具 ホルダ２を主軸１から取り外し、また、主軸１に工具ホルダ２を装着することと なる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示すように、工具を突き出すロッド４がシリンダ２５の押圧で前進する ことにより、工具ホルダ２を把持するコレット５が移動可能になると共に、工具 ホルダ２にクランプする力を与える皿バネ８を圧縮する。そして、工具を突き出 すロッド４は、工具ホルダ２のプルスタッド３を押して工具ホルダ２が確実に抜 けるような位置に位置決めされる。この為、工具ホルダ２がロッド４により突き 出された場合、工具ホルダ２と主軸１の間には隙間が生じる。

【０００７】 一方、近年の工具交換に要する時間を短縮したいというニーズに答えてＡＴＣ アームの旋回速度を速くした場合において、ＡＴＣアームが工具ホルダ２と当接 したときに、工具ホルダ２と主軸１の間に隙間があるため、ＡＴＣアームにより 工具ホルダ２が主軸テーパ１ａの表面と衝突する。さらに、この衝突により主軸 ベアリング、主軸テーパ１ａなどに悪影響が生じると云う課題を有していた。

【０００８】 本考案は従来の技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その 目的とするところは、ＡＴＣアームの工具把持時に主軸１に衝撃のない工具把持 機構を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案による工作機械の工具クランプ装置は、主軸内に往復動自在に内蔵され 且つ該主軸に装着された工具ホルダを往復動で突き出すロッドと、該ロッドに移 動自在に嵌合され且つ前記工具ホルダを把持するコレットを保持するスリーブと 、前記主軸の後部に位置し且つシリンダロッドの移動により前記ロッドを前記工 具ホルダ側に突き出すシリンダと、前記シリンダロッドに一体に固定されて前記 シリンダロッドを移動するシリンダピストンと、前記シリンダロッドに摺動自在 に嵌合され且つ該シリンダピストンに当接して該シリンダピストンの動きを規制 するピストンとを有することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】 コレットにより把持されて主軸に工具ホルダが装着され、工具ホルダにより加 工が行われる。工具ホルダを主軸から取り外す際には、ロッドをシリンダロッド により突き出すことによりロッドが工具ホルダを突き出すが、シリンダロッドの ストロークが小さいと、シリンダロッドがロッドを突き出さず、また、スリーブ により保持されるコレットにより工具ホルダの把持が維持される。

【００１１】 すなわち、ピストンをシリンダピストン側に移動して当接すると、シリンダロ ッドのストロークが小さくなり、工具ホルダを突き出さない位置でロッドが停止 する。また、ピストンを主軸側に移動すると、これに合わせてシリンダピストン のストロークが大きくなり、工具ホルダを突き出してロッドが停止する。

【００１２】

【実施例】

本考案の工作機械の工具クランプ装置に係る一実施例を図１から図３に示し、 これらの図に基づき本実施例を説明する。尚、従来の技術等において説明した部 材と同一の部材には同一の符号を付す。

【００１３】 ここで図１は一実施例に係る工作機械の主軸周辺部分を表わした断面図であり 、図２は図１の主軸の前部側を表わした拡大断面図であり、図３は図１のシリン ダの拡大断面図である。また、それぞれの図の上側は、ロッド４が工具ホルダ２ のプルスタッド３に当接していない状態を示し、図の下側は、ロッド４がプルス タッド３に当接している状態を示す。

【００１４】 図１及び図２に示すように、主軸１内には、工具ホルダ２のプルスタッド３を 突き出すエジェクトロッドであるロッド４が図上、左右方向に摺動可能に装着さ れており、ロッド４に巻装された皿ばね８により、常時ロッド４を図上、右側で ある主軸１後端側に付勢する力が働いている。ロッド４の左端寄りには、ロッド ４上を移動可能に嵌合したスリーブ６が位置しており、スリーブ６にプルスタッ ド３を把持するコレット５が係止されて、保持されている。

【００１５】 さらに、スリーブ６の外周には、係止用の凹部である前列Ｖ形溝６ａ及び後列 Ｖ形溝６ｂがそれぞれ一周にわたって形成されている。そして、これらの溝６ａ ，６ｂに対応するように、主軸１内に図示しない弾性部材であるスプリングを有 する保持機構７が設置されており、このスプリングにより常時スリーブ６側に突 出される保持機構７のボール７ａが、前列Ｖ形溝６ａに係合されている。すなわ ち、保持機構７がスリーブ６の外周面と対向して位置し、また、ボール７ａが凸 状部材となる。

【００１６】 一方、ロッド４内には、エア供給用の貫通穴である供給通路１０が形成されて おり、供給通路１０の出口１０ａがスリーブ６の後部に位置するように形成され ている。従って、主軸１内に形成されるシリンダ空間１１内のスリーブ６の後部 側に、エアが送り込まれるようになっている。そして、スリーブ６には、図１及 び図３の上側の状態においてロッド４に形成された排気穴１２と開口が一致する ように、送気穴１３が形成されており、供給通路１０からのエアをロッド４を介 して外部に排気可能となっている。

【００１７】 他方、主軸１の後部である図１上、右側には、ロッド４を主軸１前端側に油圧 で突き出すシリンダ１５が設置されている。このシリンダ１５内には、シリンダ ロッド１６に固定されたシリンダピストン１７の他、シリンダロッド１６に対し て摺動自在に嵌合されたピストン１８が内蔵されている。従って、シリンダ１５ 内の加圧室１５ａ，１５ｂ，１５ｃに作動油を導入することにより、シリンダロ ッド１６が図１及び図３上、左右方向に沿って移動する。

【００１８】 次に、以上のような主軸１から工具ホルダ２を取り外す為の手順を図１，図２ 及び図３に基づき説明する。工具ホルダ２のクランプ状態を表す図１及び図２の 上側に示すように、皿ばね８のばね力によって、コレット５が工具ホルダ２のプ ルスタッド３を図上、右側に引張り、この引張力により主軸１に工具２が保持さ れている。この状態から工具ホルダ２を取り外す時は、まず、図１及び図３の下 側に示すように、シリンダ１５によりロッド４を図上、左側に前進させ、皿ばね ８を圧縮して工具ホルダ２へのコレット５のクランプ力を解除する。

【００１９】 この時、シリンダ１５の加圧室１５ａ，１５ｃにそれぞれ圧力を加えた状態と なり、シリンダピストン１７及びピストン１８は、相互に当接して、図１及び図 ３の下側で示される位置に、位置することとなる。

【００２０】 そして、このロッド４が工具ホルダ２に接した状態で、コレット５は保持機構 ７のボール７ａがスリーブ６の溝６ａに入っているためスプリングの弾性力に打 ち勝つわずかな力で移動可能となるが、工具ホルダ２は主軸１内のコレット５に 把持され、また、工具ホルダ２と工具ホルダ２を主軸１に支持する主軸テーパ１ ａとの間は隙間零となる。

【００２１】 さらに、シリンダ１５のシリンダピストン１７が以上のように動作すると同時 に、図示しないＡＴＣアームは工具ホルダ２を把持すべく動作し、ＡＴＣアーム が工具ホルダ２に当接する。この時、工具ホルダ２と主軸テーパ１ａとの間の隙 間は零となっている為、主軸テーパ１ａに衝撃を与えることはない。

【００２２】 この状態から図示しないＡＴＣアームが工具ホルダ２を把持して工具ホルダ２ に工具引抜き力が作用すれば、図１上、、工具ホルダ２が左側に移動すると共に プルスタッド３によりコレット５が引張られて、コレット５が開放される。この 結果、工具ホルダ２が主軸１から引抜かれて、取り外される。

【００２３】 すなわち、ＡＴＣアームの工具引抜き力によりスリーブ６及びコレット５がプ ルスタッド３を介して主軸前端側である左側に前進して、主軸１に設置された保 持機構７のボール７ａがスリーブ６の後列Ｖ形溝６ｂに入ることとなる。そして 、移動したコレット５の前面が開き、工具ホルダ２のプルスタッド３が解放され 、ＡＴＣアームにより工具ホルダ２が主軸１より引抜かれた後、ＡＴＣアームの 旋回動作が行われる。

【００２４】 一方、ＡＴＣアームによらない工具ホルダ２の引抜き動作に対しては、加圧室 １５ａの圧力を除去することによりピストン１８を図１及び図３上、さらに左側 に移動する。これに伴って、シリンダピストン１７が同じく左側に移動し、この ピストン１８のストローク量だけシリンダピストン１７が移動することにより、 ロッド４が工具ホルダ２を突き出すようになる。この結果、工具ホルダ２と主軸 テーパ１ａとの間に隙間が生じＡＴＣアームを用いなくとも、工具ホルダ２の引 抜き動作が可能となる。

【００２５】 以上より、シリンダピストン１７のストローク量を大小の２段階に設定したこ とにより、ストローク量が小さい場合には、ロッド４が工具ホルダ２のプルスタ ッド３を突き出さずに図１の下側の位置で停止するため、主軸テーパ１ａと工具 ホルダ２との間の隙間はなくなる。従って、ＡＴＣアームが工具ホルダ２に当接 した時、工具ホルダ２は主軸テーパ１ａに衝突することがなくなる。

【００２６】 また、工具ホルダ２の取り外し時において、ＡＴＣアームの工具引抜動作が期 待されない場合、シリンダロッド１６によりロッド４が突き出されるように大き なストローク量でシリンダ１５が作動するので、工具ホルダ２はロッド４により 突き出され、主軸１に対して隙間を有し、主軸１より引抜き可能となる。

【００２７】

【考案の効果】

本考案の工作機械の工具クランプ装置によれば、シリンダ内にピストン及びシ リンダピストンを設けることによりシリンダロッドを２段階に動作可能とした結 果、ＡＴＣアームを用いて工具ホルダを主軸より抜き出す場合は、工具ホルダと 主軸との間に隙間を生じさせない位置に工具ホルダを保持し、ＡＴＣアームを用 いない場合にのみ、主軸から工具ホルダを突き出すことが可能となった。

【００２８】 従って、ＡＴＣアームによる工具ホルダの交換時において、工具ホルダと主軸 のテーパ面との間の衝突が防止され、主軸のベアリングや主軸テーパなどに悪影 響が生じないようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る工作機械の主軸周辺部
分を表わした断面図である。

【図２】図１の主軸の前部側を表わした拡大断面図であ
る。

【図３】図１のシリンダの拡大断面図である。

【図４】従来の技術に係る工作機械の主軸周辺部分を表
した断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 工具ホルダ ３ プルスタッド ４ ロッド ５ コレット ６ スリーブ ７ 保持機構 １０ 供給通路 １５，２５ シリンダ １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 加圧室 １６ シリンダロッド １７ シリンダピストン １８ ピストン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸内に往復動自在に内蔵され且つ該主
   軸に装着された工具ホルダを往復動で突き出すロッド
   と、該ロッドに移動自在に嵌合され且つ前記工具ホルダ
   を把持するコレットを保持するスリーブと、前記主軸の
   後部に位置し且つシリンダロッドの移動により前記ロッ
   ドを前記工具ホルダ側に突き出すシリンダと、前記シリ
   ンダロッドに一体に固定されて前記シリンダロッドを移
   動するシリンダピストンと、前記シリンダロッドに摺動
   自在に嵌合され且つ該シリンダピストンに当接して該シ
   リンダピストンの動きを規制するピストンとを有するこ
   とを特徴とする工作機械の工具クランプ装置。