JPH0525801Y2

JPH0525801Y2 -

Info

Publication number: JPH0525801Y2
Application number: JP1987061210U
Authority: JP
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1993-06-29
Anticipated expiration: 2002-04-21
Also published as: JPS63169242U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、工具を着脱自在な主軸装置におい
て、主軸内部に挿通されたクーラント供給管から
工具のプルスタツドの開口より工具シヤンク部内
を通つて工具先端へクーラントを供給する装置を
備えたものに関する。

（従来の技術）従来、自動工具交換（ATC）機能を備えた工
作機械における主軸装置には、工具の自動クラン
プ・アンクランプ機構のほか、例えば工具の摩耗
防止および発熱除去のため、主軸の外側より工具
先端にクーラントを供給する機構が設けられてい
るが、特にドリルやエンドミル等で深穴或は溝内
を加工する場合、クーラントを工具の外側から供
給していたのでは、工具刃先部にクーラントが供
給されず、本来のクーラントの目的をなさない。
そこで、クーラントの供給経路を主軸装置内の軸
心より工具中心に連通して設け、工具先端より確
実に刃先に向かつてクーラントを供給する装置が
知られている。

（考案が解決しようとする問題点）しかし、この場合、主軸の軸心に挿通されてい
るクーラント供給管と主軸に装着された工具のプ
ルスタツドに開口された連通開口との連結は、工
具クランプと同時にクランプ用シリンダとは別の
シリンダによつてクーラント供給管をプルスタツ
ドに押し付けることにより接合させているが、主
軸回転時この接合部から微小なりともクーラント
が漏れ、主軸内を汚していた。そのため、たとえ
その接合部にＯリング等シール材を介在させたと
しても、完全なる密閉状態は得られずクーラント
漏れを確実に防止することはできなかつた。

主軸の内部空間に漏れたクーラントは、工具交
換のため工具を主軸から抜き取つたとき、工具装
着部に流出して工具装着面に、クーラント自体が
含有する微細な切粉が付着するとともに、クーラ
ントによつて工具装着面をぬらし、さらに外部か
らの切粉やごみ等が付着しやすい状態にしてしま
う。工具装着面に切粉やごみが付着されると、次
の工具の嵌着精度が悪く、結果的には加工精度を
悪化していた。

そこで、本考案は、主軸回転時に主軸内に漏れ
たクーラントをエアーの吹き付けによつて積極的
に主軸外部へ吐出し、工具が抜き出されたときに
クーラントが工具装着面を濡らすことのないよ
う、さらに上記エアーによつて工具装着面および
工具シヤンク部を清浄化できるようにし、上記問
題点を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本考案は、主軸内部におけるクーラント供給管
とプルスタツドとの連結部を囲む空間部に対しエ
アー供給路および外部に通じるエアー排出路を形
成し、少なくとも主軸回転時および工具抜き取り
時に上記エアー供給路から上記空間部へエアーを
吹き付け、この空間部内に漏れて残留したクーラ
ントを上記エアー排出路から常に主軸外部へ積極
的に排出し、主軸内部を常に清浄化し、工具抜き
取り時の工具装着部へのクーラントの流出を防止
し、かつ上記エアーによつて工具装着部および工
具シヤンク部を清浄でき、しかも主軸内への外部
からの切粉やごみの侵入を防ぐエアーカーテンの
作用も兼ね、工具装着精度を高めて、加工精度を
向上させるようにしたものである。

すなわち、本考案は、先端に工具シヤンク部を
着脱自在に嵌合する工具装着部を有し回転駆動手
段にて回転される主軸と、この主軸内部に軸方向
に進退自在に挿通され第１駆動手段にて進退駆動
される中空筒状のドローバーと、このドローバー
の先端部に係合され上記工具シヤンク部先端のプ
ルスタツドを挟持し工具クランプおよび工具アン
クランプするクランプ部材と、上記ドローバーの
内部に軸方向に進退自在に挿通され第２駆動手段
にて進退駆動されるクーラント供給管と、このク
ーラント供給管に連通される連通開口を上記プル
スタツド端面に開口しかつ工具先端にクーラント
噴出口を開口したクーラント噴出路と、上記クー
ラント供給管へクーラントを供給するクーラント
供給装置と、上記主軸に形成され、エアー供給装
置と連結して主軸内部における工具シヤンク部先
端と上記クランプ部材とを囲む空間部にエアーを
供給するエアー供給路と、主軸に形成され上記空
間部から主軸の外部へ連通する排出路とで構成し
たものである。

（実施例）以下、図面により本考案の具体的実施例を説明
する。

第１図は水平型主軸装置を示す工具クランプ時
の断面図、第２図は同上工具装着方向からみた
図、第３図は工具アンクランプ時の要部拡大断面
図である。

１は主軸で、ハウジング２に設けられた主軸頭
３内の軸受４により回転自在に支承され、図示し
ない回転駆動手段から主軸１に嵌着固定された図
示しないギヤを介して回転力が伝達されるように
なつている。

この主軸１の内部には軸中心に筒状のドローバ
ー５が進退自在に挿通され、さらにこのドローバ
ー５の内部にはクーラント供給管６が進退自在に
挿通されている。

また、この主軸１の先端部には、工具７の工具
シヤンク部８が着脱自在に嵌合されるテーパ穴状
の工具装着部９が形成され、この工具装着部９よ
り後方（第１図左方）において、主軸１内には工
具シヤンク部８先端に取付けられたプルスタツド
１０が挿入され、このプルスタツド１０を締付把
持するクランプ部材１１が収納されている空間部
１２が形成されている。

この空間部１２の前端側周壁には前方へ向かう
に従い拡開したテーパカム面１３が形成され、こ
のテーパカム面１３を上記クランプ部材１１の先
端部がスライドすることにより上記プルスタツド
１０を挟持および解放する方向に開閉動作され、
工具７のクランプおよびアンクランプ動作がなさ
れる。

このクランプ部材１１は、複数本の部材でな
り、その基部は止め輪１４にて回動自在に連繋さ
れ、上記ドローバー５の先端部に形成された係合
凹部５ａ内に遊嵌されている。

また、上記主軸１内において、上記ドローバー
５の外周には、主軸中間部の内壁に一体に内嵌さ
れた前方ばね受け座１５と、主軸後部の内壁に摺
動自在に嵌合され上記ドローバー５の後端部に一
体的に嵌着された後方ばね受け座１６との間に、
多数の皿ばね１７が挟着されている。

この皿ばね１７はその反発力により、ドローバ
ー５を後退方向に附勢している。ドローバー５の
後退により、ドローバー５先端の上記係合凹部５
ａの前方の係止面でクランプ部材１１を後方へ引
き、テーパカム面１３が沿つて第１図のようにク
ランプ部材１１の先端を中心に向かつて閉じ、プ
ルスタツド１０を挟持して後方へ引つぱり、工具
装着部９に工具シヤンク部８を係合締着すること
により、工具クランプがなされる。

上記ドローバー５の進退駆動は、主軸１より後
方において設置された第１駆動手段としてのクラ
ンプ・アンクランプ用シリンダ１８によつて行な
われる。

このクランプ・アンクランプ用シリンダ１７内
に設けられた第１ピストン１９の中心には、上記
ドローバー５より後方へ突出したクーラント供給
管６の後端部が、保持筒２０に内嵌された状態で
進退自在に挿通されている。

また、この第１ピストン１９の前端面は上記後
方ばね受け座１６の後面に対向されている。つま
り、上記クランンプ・アンクランプ用シリンダ１
８の一方のポート１８ａに油を流入すると第１ピ
ストン１９が前進され、上記後方ばね受け座１６
を前方へ押し、皿ばね１７を圧縮してドローバー
５を前進させ、上記係合凹部５ａの後方の係止面
でクランプ部材１１を前方向へ押し、テーパカム
面１３に沿つてクランプ部材１１を外側へ押し開
き、プルスタツド１０を解放することにより、工
具アンクランプがなされる。

また、上記クランプ・アンクランプ用シリンダ
１８の他方のポート１８ｂに油を流入すると、第
１ピストン１９が後退され、上記後方ばね受け座
１６への押圧を解き、上記皿ばね１７が復帰して
前述のようにドローバー５、クランク部材１１を
作用し、プルスタツド１０を後方へ引いて工具７
をクランプする。

このクランプ・アンクランプ用シリンダ１８へ
の油圧の切換えは、NC制御による図示しない電
磁切換弁でなされる。

また、上記工具クランプ・アンクランプの検知
は、上記シリンダ１８の後方にて固定部に取付け
られたクランプ検知スイツチ２１、アンクランプ
検知スイツチ２２にて行われ、上記第１ピストン
１８の後端部に固着されたドグ部材２３を前進限
位置および後退限位置で感知することによりなさ
れる。

さらに、工具７および工具シヤンク部８の軸中
心にはクーラント噴出路２４が形成され、この噴
出路２４の上記クーラント供給管１３との連通端
となるプルスタツド１０の端面には連通開口１０
ａが開口され、また他端の工具７先端にはクーラ
ント噴出口３１が開口されている。すなわち、第
１図のように工具クランプした状態で、クーラン
ト供給管１３と上記連通開口１０ａとが連通され
る。

このクーラント供給管１３の進退駆動は、上記
第１ピストン１８内に形成された第２駆動手段と
しての供給管進退用シリンダ２５によつて行なわ
れる。

この供給管進退用シリンダ２５内に設けられた
第１ピストン２６は、その中心に軸受２７を介し
て上記クーラント供給管６を内嵌した保持筒２０
が回動自在にかつ軸方向に拘束されて挿通されて
いる。

この供給管進退用シリンダ２５の前方のポート
２５ａは上記クランプ・アンクランプ用シリンダ
１８のアンクランプ側のポート１８ａに連通する
第１圧力室２８に連通され、また、この供給管進
退用シリンダ２５の後方のポート２５ａは上記ク
ランプ・アンクランプ用シリンダ１８のクランプ
側のポート１８ｂに連通する第２圧力室２９に連
通されている。

すなわち、上記クランプ・アンクランプ用シリ
ンダ１８による工具クランプ動作と同時に後方の
ポート２５ｂへも油圧が供給され、第２ピストン
２６が前進される。この第２ピストン２６ととも
に保持筒２０を介してクーラント供給管６も前進
され、前進限に至るまでにその先端がプルスタツ
ド１０に当接し、クーラント供給管６と、連通開
口１０ａとが連通する。連通後も第２ピストン２
６は、クーラント供給管６を常にプルスタツド１
０に押し当てる方向に押圧保持している。

また、上記クランプ・アンクランプ用シリンダ
１８による工具アンクランプ動作と同時に前方の
ポート２５ａへも油圧が供給され、第２ピストン
２６が後退される。この第２ピストン２６ととも
にクーラント供給管６も後退され、後退限ではプ
ルスタツド１０から先端が完全に離れる。

クーラント供給管６は保持筒２０の後端フラン
ジ部２０ａにて後方のロータリージヨイント３０
に結合され、このロータリージヨイント３０を介
して図示しないクーラント供給装置よりクーラン
トが供給されるようになつている。このクーラン
トの供給はNC制御による図示しない電磁切換弁
で制御される。

また、クーラント供給管６の前進時、主軸１に
工具７が装着されていなかつた場合、クーラント
供給管６は第１図の位置よりさらに前方へ進み、
第２ピストン２６の前進限まで進む。このとき、
固定部に設けられた工具有無検知スイツチ３２に
て上記保持筒２０の後端フランジ部２０ａを感知
することにより、工具なしの検知がなされ、不要
時のクーラント供給を防止している。

上記工具装着部９より後方において主軸１内に
形成された上記空間部１２には、その後端部にエ
アー供給口１２ａが開口され、かつ前端部にはエ
アー排出口１２ｂが開口されている。

そして、機械本体内の図示しないエアー供給装
置から供給されるエアーは主軸１内のエアー供給
路３３を通つて上記エアー供給口１２ａより空間
部１２内へ吹き付けられ、この空間部１２内に漏
れたクーラントをエアーとともに上記エアー排出
口１２ａより主軸１内の排出路３４を通つて主軸
１先端の外周側に開口した吐出口３５へ吐き出す
ようになつている。。このように、上記空間部１
２内は常にエアーによつて清掃され、クーラント
の残留を除去している。

また、主軸１先端の外周において上記吐出口２
５との間に隙間を介して主軸頭２側に全面側を開
口した環状のカバー３６が設けられている。この
カバー３６には、第２図で示すように、主軸１の
定位状態にて上記吐出口２５に対向する内面位置
に吐出口２５に向かつて突出部３７が突出形成さ
れ、主軸１の定位状態では上記吐出口２５を絞
り、この吐出口２５からのエアーの吐出しを抑制
するようになつている。主軸１の定位検知は、ハ
ウジング２に取付けられた定位検知スイツチ４０
によつて主軸１側のドグ４１を感知することによ
り行なわれる。

なお、上記ドローバー５と主軸１内壁間、およ
びドローバー５と上記クーラント供給管６との間
にはそれぞれＯリング等のシール部材３８，３９
が介在され確実に上記空間部１２との気密が保持
されている。

次に、上記構成の作動を説明する。

第１図のように、定位した主軸１に図示しない
自動工具交換装置にて、その工具装着部９へ工具
７が装着される。これと同時に、クランプ、アン
クランプ用シリンダ１８が作動されて第１ピスト
ン１９が後退され、皿ばね１７の力でドローバー
５が後退され、クランプ部材１１にてプルスタツ
ド１０を挟持し、かつ後方へ引つぱつて工具７を
工具装着部９にクランプする。

第１ピストン１９の後退と同時に、第２ピスト
ン２０が供給管進退用シリンダ２５内を前進さ
れ、クーラント供給管６の先端がプルスタツド１
０に当接し、工具７内のクーラント噴出路２４と
連通する。

このとき、誤つて工具７が主軸１から落下した
り、工具交換装置が工具７を運んでこなかつたり
して工具装着部９に工具７がなかつた場合、クー
ラント供給管６は前進限まで前進し、検知スイツ
チ３２がフランジ２０ａを検知して、工具のない
ことをNCに知らせ、クーラントの供給を阻止す
る。

第１図のように、工具クランプとクーラント供
給路の連結がなされると、図示しない回転駆動手
段によつて主軸１が高速回転され、加工が開始さ
れる。

加工の開始と同時に、図示しないクーラント供
給装置よりクーラントがロータリージヨイト３０
に供給され、クーラント供給管６、連通開口１０
ａ、クーラント噴出路２４を通つて工具先端のク
ーラント噴出口３１から、工具刃先に向かつてク
ーラントが供給される。

また、これと同時に、図示しないエアー供給装
置から空間部１２内へエアーが供給される。

クーラント供給管６とプルスタツド１０との接
合部は完全な密閉状態ではないので、この接合部
から必ずクーラントが空間部１２に漏れてしま
う。

上記エアーはこの空間部１２に漏れたクーラン
トを吹き流し、エアー排出口１２ｂから排出路３
４を通つて吐出口３５より主軸１外部へ吐き出
す。これにより、空間部１２内は常に清掃され、
クーラントの残留を除去している。

加工が終了し、主軸１の回転が停止されると同
時にクーラント供給も停止される。しかし、エア
ーの供給は継続して行われ、次に工具交換が行な
われる。

まず、クランプ・アンクランプ用シリンダ１８
が作動され第１ピストン１９が前進され、後方ば
ね受け座１６が前方へ押圧されてドローバー５が
前進され、クランプ部材１１が開いてプルスタツ
ド１０を解放し、工具装着部９と工具シヤンク部
８との間の係合締着が解かれ、第３図のように両
者間に隙間ができアンクランプ状態となる。

このとき、主軸１は確実に定位されており、第
２図で示すように吐出口３５はカバー３６の突出
部３７に対向され、出口が絞られる。すなわち、
空間部１２内に吹き付けられたエアーは工具装着
部９の周面に沿つて勢いよく主軸１外部へ吐出さ
れる。このとき、空間部１２内には残留クーラン
トは全くなく、工具装着部９へクーラントが流出
されることはない。しかも、エアーによつて工具
装着部９および工具シヤンク部６が清掃され、乾
燥されて、切粉やごみの付着を防止し、さらに、
外部から主軸１内への切粉やごみの侵入を防ぐエ
アーカーテンの作用もなしている。これにより、
工具７を抜き取つた後、次の工具７を装着するま
で主軸１内部および工具装着部９への切粉やごみ
の付着は完全に防止され、主軸１への工具装着精
度を向上できる。

なお、クランプ部材１１は上記実施例のような
レバー状の部材で形成するほか、ドローバーの先
端部に放射状に穴を複数穿設し、この穴にそれぞ
れ球を遊嵌して、球の移動により、工具クラン
プ・アンクランプを行う方法もある。

また、本考案は主軸内部に積極的にエアーを吹
き付けクーラントを排出しているので、上記実施
例に示す横形主軸に限らず縦形主軸においても主
軸内部および工具装着部の清浄作用は変わること
なく同様な顕著な効果が得られるものである。

（考案の効果）本考案によれば、主軸に工具がクランプされる
と同時に主軸内部のクーラント供給管と工具のプ
ルスタツドが連結され、クーラントはクーラント
供給管および工具のクーラント噴出路を通つ工具
刃先へ確実に噴出される。このとき、上記クーラ
ント供給管とプルスタツドとの接合部より漏れた
クーラントは、その連結部分を覆う空間部への積
極的なエアーの吹き付けにより清浄化され、エア
ーとともに排出路を通つて主軸外部へ排出される
ため、回転中に主軸内部は常に清掃されて漏れク
ーラントが確実に除去される。これにより工具交
換時、工具が抜き取られたとき主軸側の工具装着
部および工具シヤンク部の表面にクーラントが流
出、付着することなく、常に清浄な面に維持で
き、しかもエアーの吹き付けにより上記両面を常
に乾燥させて切粉やごみの付着を防止することが
でき、工具装着精度を高めることができる。

また、空間部から工具装着部へ向かつて吹き込
むエアーによつて主軸内部への切粉やごみの侵入
を防ぐエアーカーテンの役目もなし、他にエアー
カーテン装置を設ける必要もなく、非常に効率よ
く主軸装置内部の汚れ原因が解決され、工具装着
精度を高め、したがつて加工精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置を示す工具クランプ時の断
面図、第２図は同上正面図、第３図は工具アンク
ランプ時の要部拡大断面図である。１……主軸、２……主軸頭、５……ドローバ
ー、６……クーラント供給管、７……工具、８…
…工具シヤンク部、９……工具装着部、１０……
プルスタツド、１０ａ……連通開口、１１……ク
ランプ部材、１２……空間部、１２ａ……エアー
供給口、１２ｂ……エアー排出口、１３……テパ
カム面、１８……第１駆動手段としてのクラン
プ・アンクランプ用シリンダ、２４……クーラン
ト噴出路、２５……第２駆動手段としての供給管
進退用シリンダ、３３……エアー供給路、３４…
…エアー排出路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

主軸頭に対し回転自在に支持され、先端に工具
シヤンク部を着脱自在に嵌合する工具装着部を有
し回転駆動手段にて回転される主軸と、この主軸
内部に軸方向に進退自在に挿通され第１駆動手段
にて進退駆動される中空筒状のドローバーと、こ
のドローバーの先端部に係合され上記工具シヤン
ク部先端のプルスタツドを挟持し工具クランプお
よび工具アンクランプするクランプ部材と、上記
ドローバーの内部に軸方向に進退自在に挿通され
第２駆動手段にて進退駆動されるクーラント供給
管と、このクーラント供給管に連通される連通開
口を上記プルスタツド端面に開口しかつ工具先端
にクーラント噴出口を開口したクーラント噴出路
と、上記クーラント供給管ヘクーラントを供給す
るクーラント供給装置と、主軸に形成され、エア
ー供給装置と連結して主軸内部における工具シヤ
ンク部先端と上記クランプ部材とを囲む空間部に
エアーを供給するエアー供給路と、主軸に形成さ
れ上記空間部から主軸外部に連通するエアー排出
路とを具備し、少なくとも主軸回転時および工具
抜出し時に上記空間部にエアーを供給し清掃する
ことを特徴とする主軸装置。