JPH06155118A - マシニングセンタの主軸頭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具交換所要時間が短く、かつ、工具が脱落
しない、優れたマシニングセンタの主軸頭を提供する。 【構成】 回転する主軸５３に、コレット６と、このコ
レット６と一体に進退するドローバー５８と、このドロ
ーバー５８をクランプ方向に付勢するクランプばね３９
を設ける。主軸５３上方には、クランプばね３９をアン
クランプ方向に圧縮する第１ピストン４２と、ドローバ
ー５８を工具３がクランプされるアンクランプ位置に保
持する第２ピストン５４を設ける。第２ピストン５４の
第２ピストンロッド５４ａにはフック５４ｂを設け、ド
ローバー５８にはカラー５９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料を自動的に切削加
工するマシニングセンタに用いられる、マシニングセン
タの主軸頭の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、材料を自動的に切削加工する
マシニングセンタが知られている。図３は、このマシニ
ングセンタの一例である立形マシニングセンタの斜視図
である。この立形マシニングセンタは、水平なＸ軸及び
Ｙ軸方向に移動するテーブル１上に搭載されたワーク
（加工対象物）を、Ｚ軸方向である上下に移動する主軸
頭２に装着された工具３が、所望の形状に回転切削加工
するものである。

【０００３】［第１従来例］このようなマシニングセン
タに用いられる主軸頭は、複数種類の工具を交換使用す
るため、工具の着脱が自在なように構成されている。図
４は、このような工具交換が可能な主軸頭２の内部を示
す断面図である（第１従来例）。この主軸頭２では、下
部に回転する主軸４が設けられている。ここで、図示は
しないが、主軸頭２はボディに覆われ、主軸４は駆動源
の発生する回転力を伝達するギア機構を備え、かつ、軸
受によってボディ内に回転自在に保持されている。

【０００４】この主軸４の下端には、工具３を装着する
ための装着穴５が形成され、装着穴５の奥には、工具３
をクランプするコレット６が設けられている。このコレ
ット６は、工具３に設けられたプルスタッド３ａを保持
する保持爪が複数円筒状に配設されたもので、各保持爪
の先端内側にはプルスタッド３ａに係合するための係合
部が突出している。このコレット６の外周面は下端の直
径が上端よりも大きいテーパ状になっていて、装着穴５
の奥には、この装着穴５に連続してテーパ穴７が形成さ
れている。このテーパ穴７は、コレット６を引き込んで
工具をクランプするためのもので、コレット６のテーパ
形状に対応して形成されている。したがって、コレット
６は、テーパ穴７内に引き込まれたときに各保持爪が半
径方向に閉じて工具３のプルスタッド３ａをクランプ
し、テーパ穴７から押し出されたときには各保持爪が半
径方向に開いて工具３のプルスタッド３ａをアンクラン
プする。

【０００５】コレット６は、このコレット６と一体に上
下動するドローバー８下端に形成されていて、このドロ
ーバー８は、主軸４内を上下スライド自在に貫通し、そ
の上端が主軸４の上端から突出している。ドローバー８
の周囲には、ドローバー８を上方、すなわちクランプ方
向に付勢する、皿ばねからなるクランプばね９が設けら
れていて、このクランプばねがドローバー８の上端寄り
に形成されたフランジ部８ａに当接し、その弾発力でド
ローバー８を上方に付勢している。したがって、この状
態では、コレット６がテーパ穴７内に引き込まれ、コレ
ット６の各保持爪が半径方向に閉じて工具３のプルスタ
ッド３ａをクランプしている。

【０００６】そして、主軸頭上部にはピストン１１が設
けられ、このピストン１１と一体に上下動するピストン
ロッド１１ａが、工具３交換の際に、クランプばね９の
弾発力に打ち勝ってドローバー８を押し下げるので、コ
レット６がテーパ穴７から押し出されて工具３が引き抜
き可能なアンクランプ状態となる。

【０００７】ところで、このようなマシニングセンタに
おける工具交換は、図３に示す自動工具交換装置２１に
よって行うのが一般的になっている。この自動工具交換
装置２１は、複数の工具３を収納する図示しないマガジ
ンと、主軸４に装着されている工具３とマガジン内の所
望の工具３とを交換する交換アームを備えている。ここ
で、図５は、自動工具交換装置２１の交換アーム２２の
一例を示す斜視図である。この図に示す交換アーム２２
は、昇降及び回動自在な軸２３の下端に取り付けられ、
開閉して工具３を把持及び解放する把持爪２４を両端に
一つずつ有している。そして、工具交換の際には、把持
爪２４のうち一つは、それまで主軸４に装着されていた
旧工具を主軸４からマガジンに運搬し、他方の把持爪２
４は、新たに主軸４に装着しようとする新工具をマガジ
ンから主軸４に運搬する。なお、交換アーム２２は、回
動することによって新旧の工具を同時に把持するため、
回転軸を中心として対象に構成されている。このため、
各把持爪２４は共通の構成を有し、同一の把持爪２４が
時によって反対の前記役割を果たす場合もあるが、以下
の説明では、便宜上、いずれの把持爪であるかを問わ
ず、その工具交換時に旧工具を運搬する把持爪２４を
「第１の把持爪」、新工具を運搬する把持爪２４を「第
２の把持爪」と称する。

【０００８】ここで、前記第１従来例の立形マシニング
センタを、上記のような自動工具交換装置２１と組み合
わせた場合の工具交換動作を説明する。なお、この交換
動作は、図示はしないが、両者を所定の同期で制御する
制御回路の制御下で行われることを前提とするものであ
る。

【０００９】この交換動作に先だって、主軸４の運転中
に、あらかじめ新工具は、主軸４の回転を妨げない主軸
４左方の待機位置で待機する。そして、工具交換時に
は、交換アーム２２が待機位置から旋回し、その第１の
把持爪が主軸４の位置へ回動して旧工具を把持すると同
時に、新工具も反対側の第２の把持爪で把持する。続い
て、ピストン１１が下向きに動作し、ドローバー８をア
ンクランプ位置に押し下げるのを待って、交換アーム２
２は旧工具を把持したまま下降し、旧工具を主軸４から
引き抜く。

【００１０】次に、交換アーム２２は１８０度回動し、
第２の把持爪が把持している新工具をコレット６直下に
位置させる。この状態で交換アーム２２が上昇すること
により、新工具のプルスタッド３ａはコレット６内に挿
入される。この状態でピストン１１は上向きに動作し、
ピストン１１のピストンロッド１１ａの下端がドローバ
ー８上端から離れるので、クランプばね９の弾発力がド
ローバー８を押し上げ、そのまま上方に付勢する。この
結果、ドローバー８下端のコレット６がテーパ穴７に引
き込まれ、コレット６が半径方向に閉じるので、新工具
のプルスタッド３ａはコレット６内にクランプされる。
なお、この後、交換アーム２２は９０度回動し、主軸４
に当接しない姿勢で上昇し、待機位置に戻る。

【００１１】ここで、第１従来例では、ピストン１１の
作用でドローバー８が押し下げられアンクランプ状態に
なると、旧工具はわずかな力で容易に脱落する状態とな
るので、アンクランプ動作は、第１の把持爪が旧工具を
把持するのを待って開始される。この間、交換アーム２
２は、アンクランプ動作の終了を待つために、そのまま
の位置に滞留することとなる。このアンクランプ動作で
は、例えば、５Ｋｇ／ｃｍ² 程度の空気圧で、クランプ
ばね９の弾発力に打ち勝つことができる１０００〜２０
００Ｋｇ程度の力を発生する必要がある。したがって、
アンクランプ動作の所要時間は少なくとも約０．２〜
０．３秒を要し、この所要時間がそのまま交換アーム２
２の無駄な滞留時間となっている。そして、近年、１回
あたりの工具交換動作全体の所要時間が１〜２秒になっ
ているなかで、この無駄な約０．２〜０．３秒の滞留時
間は、所要時間の中で大きな割合を占めている。

【００１２】［第２従来例］これに対して、所要時間を
一層短縮し、マシニングセンタの作業効率を向上させる
ために、次のような構成を有するマシニングセンタの主
軸頭も考えられる（第２従来例）。なお、第２従来例の
説明において、前記第１従来例と同一の部材について
は、同一の符号を付し、説明は省略する。

【００１３】ここで、図６は、第２従来例の主軸頭の内
部を示す断面図である。この第２従来例の構成のうち、
次の点は第１従来例と略同様である。すなわち、主軸頭
は図示しないボディに覆われ、主軸３４は、駆動源の発
生する回転力を伝達するギア機構を備え、かつ、軸受に
よってボディ内に回転自在に保持されている。この主軸
３４下端には、工具の装着穴５と、テーパ穴７において
進退するコレット６が設けられている。このコレット６
と一体に上下動するドローバー３８にはフランジ部３８
ａが設けられ、ドローバー３８はクランプばね３９の付
勢力によって上方に付勢されている。また、第２従来例
の主軸頭は、前記第１従来と同様の自動工具交換装置及
び制御回路と組み合わせて使用されることを前提として
いる。

【００１４】一方、第２従来例の構成は、次の点で第１
従来例と異なっている。まず、クランプばね３９の上端
側には上下スライド自在な円筒状のスライド部材４１が
配設され、このスライド部材４１の内面側にドローバー
３８のフランジ部３８ａ下面に当接するための当接部４
１ａが形成されている。主軸３４上方には、ドローバー
３８をクランプばね３９の弾発力から解放するための第
１ピストン４２が設けられている。この第１ピストン４
２は、同様の構成で上下２段に設けられ、それぞれ、こ
れを駆動するための第１シリンダ４３内に設けられ、上
位置及び下位置に移動可能なように構成されている。こ
の第１ピストン４２は、これと一体に上下動する円筒状
の第１ピストンロッド４２ａを有していて、この第１ピ
ストンロッド４２ａ先端はスライド部材４１上端近くに
達している。なお、第１ピストンロッド４２ａは、その
下端が、第１ピストン４２が上位置にあるときはスライ
ド部材４１に接触せず、第１ピストン４２が下位置に移
動するときにスライド部材４１を押し下げるような形状
に形成されている。

【００１５】第１ピストン４２のさらに上方には、ドロ
ーバー３８をアンクランプ方向に移動させるための第２
ピストン４４が設けられている。この第２ピストン４４
は、これを駆動する第２シリンダ４５内に設けられ、上
位置及び下位置に移動可能なように構成されている。こ
の第２ピストン４４は、これと一体に上下動する第２ピ
ストンロッド４４ａを有していて、この第２ピストンロ
ッド４４ａは、円筒状の第１ピストンロッド４２ａ内を
上下動自在に貫通している。

【００１６】この第２ピストンロッド４４ａは、第２ピ
ストン４３が上位置にあるときはドローバー３８に接触
せず、第２ピストン４４が下位置にあるときに、その下
端がドローバー３８の上端を押し下げるような形状に形
成されている。なお、ドローバー３８のうちフランジ部
３８ａよりもさらに上方にはカラー４５が形成されてい
て、スライド部材４１とカラー４５の間には、カラー４
５を介してドローバー３８をクランプ方向に付勢する保
持ばね４６が設けられている。ここで、図７は、第２従
来例におけるドローバー３８上端部付近の拡大断面図で
ある。

【００１７】なお、各シリンダ４３，４５には、図示は
しないが、各ピストン４２，４４を前記各位置に移動さ
せるように構成された空気圧駆動装置が結合されてい
る。

【００１８】上記のような構成を有する第２従来例で
は、第１ピストン４２が第１ピストンロッド４２ａを介
してスライド部材４１を押し下げ、ドローバー３８をク
ランプばね３９の弾発力から解放しても、保持ばね４６
がドローバー３８をクランプ位置に保持する。このた
め、コレット６はアンクランプ状態にはならず、旧工具
が容易に脱落する状態は、原則として回避される。この
ため、交換アーム２２の第１の把持爪が旧工具を把持す
る前に、すなわち、交換アーム２２が待機位置から下降
し主軸位置へ回動するのと同時平行的に、第１ピストン
４２によるクランプばね３９の圧縮を行うことができ
る。この結果、旧工具把持後における交換アーム２２の
無駄な滞留時間がなくなるので、工具交換所要時間全体
を短縮することができる。

【００１９】なお、上記のように交換アーム２２の第１
の把持爪が旧工具を把持すると、第２ピストン４４は第
２ピストンロッド４４ａを介してドローバー３８を押し
下げ、コレット６内の旧工具をアンクランプする。その
後、交換アーム２２が回動して新工具がコレット６内に
挿入されると、両ピストン４２，４４がアンクランプ時
と逆に動作し、新工具はコレット６内にクランプされ
る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
２従来例のような主軸頭では、押し縮められていくクラ
ンプばね３９やスライド部材４１がドローバー３８を摩
擦し、この摩擦力が保持ばね４６の付勢力に打ち勝って
ドローバー３８をアンクランプ方向に押し下げる場合が
あった。このため、交換アーム２２の第１の把持爪が旧
工具を把持する前に、旧工具がコレット６から脱落する
という問題点が生じていた。本発明は、上記の従来技術
の問題点を解決するために提案されたもので、その目的
は、工具交換所要時間が短く、かつ、工具が脱落しな
い、優れたマシニングセンタの主軸頭を提供することで
ある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、請求項１のマシニングセンタの主軸頭は、回転する
主軸に設けられ、この主軸の軸線方向であるクランプ方
向及びアンクランプ方向に進退して工具をクランプ及び
アンクランプするコレットと、このコレットと一体に進
退するドローバーと、このドローバーを前記クランプ方
向に付勢するクランプばねと、このクランプばねを前記
アンクランプ方向に圧縮する第１ピストンと、前記ドロ
ーバーを前記工具が前記コレットにクランプされるクラ
ンプ位置に保持する第２ピストンとを有し、この第２ピ
ストンと一体にスライドする第２ピストンロッドには、
フック又はカラーが設けられ、前記ドローバーには、前
記フック又はカラーに対応したカラー又はフックが設け
られ、前記第２ピストンロッドのフック又はカラーと、
前記ドローバーのカラー又はフックとは、第２ピストン
が前記保持を行うときに係合するように構成されたこと
を特徴とする。

【００２２】また、請求項２のマシニングセンタの主軸
頭は、請求項１記載のマシニングセンタの主軸頭におい
て、前記第２ピストンは、前記ドローバーを前記アンク
ランプ方向にも移動させるように構成されたことを特徴
とする。

【００２３】また、請求項３のマシニングセンタの主軸
頭は、請求項１記載のマシニングセンタの主軸頭におい
て、前記主軸は、前記工具と前記ドローバーのカラー又
はフックとの間に電流を導通するように構成され、前記
第２ピストンロッドは導電体であることを特徴とする。

【００２４】

【作用】上記のような構成を有する本発明は次のような
作用を有する。すなわち請求項１の発明では、第１ピス
トンによるクランプばね圧縮に先だって、第２ピストン
がそのフック又はカラーをドローバーのカラー又はフッ
クに係合させ、ドローバーをクランプ位置に保持するこ
とができる。そして、この状態では、第１ピストンがク
ランプばねを圧縮し、アンクランプ方向に押し縮められ
ていくクランプばねがドローバーを摩擦しても、ドロー
バーはアンクランプ方向に移動することはない。このた
め、交換アームが工具を把持する前にクランプばねの圧
縮を行っても、工具がコレットから脱落することがな
い。したがって、請求項１の発明によれば、交換アーム
の回動と同時平行的にクランプばねの圧縮を行って工具
交換所要時間を短縮し、かつ、工具の脱落をも確実に阻
止することができる。

【００２５】また、請求項２の発明では、交換アームが
工具を把持した後で第２ピストンがドローバーをアンク
ランプ方向に移動させることができるので、交換アーム
はテーパ穴内に嵌まり込んでいるコレットを引き出す力
を負担する必要がなく、小さな把持力で工具を引き抜く
ことができる。

【００２６】また、請求項３の発明では、工具とドロー
バーのカラー又はフックの間、及び、第２ピストンロッ
ドが電流を導通する。このため、第２ピストンロッドの
フック又はカラーをドローバーのカラー又はフックに接
触させれば、工具から第２ピストンロッドに至る通電路
を形成することができる。特に、第２ピストンロッドの
フック又はカラーはドローバーをクランプ位置に保持す
るもので、ドローバーをアンクランプ方向に移動させる
ことがないので、このようにドローバーのカラー又はフ
ックに接触させても、工具のクランプが緩むことはな
い。この結果、導電性のワークを用いれば、ワークから
第２ピストンロッドに至る通電路が形成され、この通電
路における電流導通の有無を検出することによって、工
具とワークとの接触の有無を検出することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の複数の実施例について、図面
に従って具体的に説明する。なお、前記各実施例と同一
の部材については、同一の符号を付し、説明は省略す
る。

【００２８】（１）第１実施例の構成…図１、図２、図
３ 第１実施例は、本発明のマシニングセンタの主軸頭を用
いた立形マシニングセンタである。この立形マシニング
センタは、前記の図３（斜視図）に示すように、ベース
５１と、ベース５１上に設けられ、水平なＸ軸及びＹ軸
方向に移動するテーブル１と、ベース５１後部から立ち
上げられたコラム５１ａとを有している。コラム５１ａ
上部には、工具３を装着して回転させる主軸頭５２が、
Ｚ軸方向である上下方向に移動自在なように取り付けら
れ、主軸頭５２の側方には自動工具交換装置２１が設け
られている。

【００２９】［主軸頭］本実施例における主軸頭５２
も、次の点では、図６及び図７に示した第２従来例と同
様である。すなわち、主軸頭５２は、主軸のコレット６
と一体に進退し、フランジ部及びカラーが形成されたド
ローバーと、スライド部材４１を介してこのドローバー
をクランプ方向に付勢するクランプばね３９とを有して
いる。また、主軸頭５３は、クランプばね３９をアンク
ランプ方向に圧縮する第１ピストンと、ドローバーを介
して工具のクランプ・アンクランプに関わる第２ピスト
ンとを有している。

【００３０】一方、本実施例の主軸頭５２は、次の点で
第２従来例と異なっている。ここで、図１は、本実施例
の主軸頭５２におけるドローバー５８上端付近の拡大断
面図である。まず、第２従来例の主軸３４では、スライ
ド部材４１とカラー４５の間に保持ばね４６が設けられ
ているが（図７）、本実施例の主軸５３ではこのような
保持ばねは設けられていない（図１）。代わりに、本実
施例では、第２ピストンが、ドローバーを前記アンクラ
ンプ方向に移動させる機能のみならず、ドローバーをア
ンクランプ位置に保持する機能を有している。

【００３１】すなわち、図２は本実施例におけるピスト
ン部分の断面図であるが、本実施例における第２ピスト
ン５４はシリンダ５５内に設けられ、この図２に示すよ
うに、中間位置（図２で示す位置）、中間位置よりも上
方の上位置及び中間位置よりも下方の下位置に亘って、
スライド可能に構成されている。また、図１に示すよう
に、第２ピストンと５４一体に上下動する第２ピストン
ロッド５４ａの下端は、ドローバー５８上端に当接する
ための先端面になっていて、この先端面周囲からは、ド
ローバー５８後端よりも下方に達する円筒部が立ち上げ
られている。この円筒部の先端内側には、ドローバー５
８後端に設けられたカラー５９に係合するためのフック
５４ｂが形成されている。

【００３２】この第２ピストンロッド５４ａは、第２ピ
ストン５４が上位置にあるときは、フック５４ｂがドロ
ーバー５８のカラー５９に係合し、第２ピストン５４が
下位置にあるときは、先端面がドローバー５８の後端を
押し下げ、第２ピストン５４が中立位置にあるときは、
先端面及びフック５４ｂのいずれもドローバー５８に接
触しないような形状に形成されている。

【００３３】（２）第１実施例の作用…図１、図２ 上記のような構成を有する本実施例は、次のような作用
を有する。

【００３４】［主軸の運転中］主軸５３の運転中は、図
２及び図１に示すように、第１ピストン４２は上位置に
あり、第１ピストンロッド４２ａの下端はスライド部材
４１に接触しない。このため、クランプばね３９の弾発
力が、スライド部材４１とドローバー５８のフランジ部
５８ａを介してドローバー５８を上方に付勢している。
この結果、ドローバー５８下端のコレット６はテーパ穴
７内に引き込まれて閉じており、工具のプルスタッド３
ａはコレット６内にクランプされている。また、第２ピ
ストン５４は中立位置にあり、ドローバー５８上端のカ
ラー５９は、第２ピストンロッド５４ａの先端面又はフ
ック５４ｂのいずれにも接触しない。なお、新工具は、
主軸４の運転中にあらかじめ、主軸４の回転を妨げない
左方の待機位置で待機する。

【００３５】［工具の交換］工具の交換においては、旧
工具のアンクランプと新工具のクランプが連続して行わ
れる。このうち、まず旧工具のアンクランプにおいて
は、交換アーム２２の第１の把持爪が旧工具を把持する
までに、ドローバー５８がクランプばね３９の弾発力か
ら解放される。すなわち、工具交換時には、交換アーム
２２が待機位置から旋回し、その第１の把持爪が主軸４
の位置へ回動して旧工具を把持すると同時に、新工具も
反対側の第２の把持爪で把持するが、この交換アーム２
２の回動動作と同時平行的に、次の２つのステップが実
行される。

【００３６】まず、第１のステップでは、第２ピストン
５４が上位置に移動することにより、第２ピストンロッ
ド５４ａ下端のフックがドローバー５８上端のカラー５
９に係合し、ドローバー５８がクランプ位置に保持され
る。

【００３７】続いて、第２のステップでは、第１ピスト
ン４２が下位置に移動することにより、第１ピストンロ
ッド４２ａ下端がスライド部材４１上端を押し下げる。
この結果、スライド部材４１はクランプばね３９を押し
縮めながら下降するので、スライド部材４１の当接部４
１ａがドローバー５８のフランジ部５８ａから離れ、ド
ローバー５８はクランプばね３９の弾発力から解放され
る。

【００３８】このとき、ドローバー５８は、そのカラー
５９が第２ピストンロッド５４ａ下端のフック５４ｂに
係合することによって、クランプ位置に保持されてい
る。このため、ドローバー５８は、縮んでいくクランプ
ばね３９に摩擦されてもアンクランプ方向に下降しない
ので、コレット６がテーパ穴７から押し出されて開くこ
とがない。このため、交換アーム２２の第１の把持爪が
旧工具を把持する前に、旧工具がコレット６から脱落す
る事態が回避される。

【００３９】次いで、交換アーム２２が待機位置から旋
回し、その第１の把持爪が主軸４の位置へ回動して旧工
具を把持すると同時に、新工具も反対側の第２の把持爪
で把持すると、第２ピストン５４が下位置に移動する。
このため、第２ピストンロッド５４ａの先端面がドロー
バー５８の上端を押し下げ、ドローバー５８はアンクラ
ンプ位置に移動する。この結果、ドローバー５８下端の
コレット６はテーパ孔から押し出されて開くので、旧工
具のプルスタッド３ａはコレット６から引き抜くことが
可能となる。この状態で、交換アーム２２は旧工具を把
持したまま下降し、旧工具は主軸５３からアンクランプ
される。

【００４０】上記のような旧工具のアンクランプに続い
て、新工具のクランプが次のように行われる。すなわ
ち、交換アーム２２は１８０度回動し、第２の把持爪が
把持している新工具がコレット６直下に位置する。この
状態で交換アーム２２が上昇することにより、新工具の
プルスタッド３ａはコレット６内に挿入される。このと
き、第１の把持爪が保持する旧工具は、自動工具交換装
置２１内のマガジンに返却される。続いて、第１ピスト
ン４２が上位置に移動することにより、第１ピストンロ
ッド４２ａ下端がスライド部材４１の上端から離れる。
このため、クランプばね３９の弾発力が、スライド部材
４１を介してドローバー５８を押し上げ、そのまま上方
に付勢する。この結果、ドローバー５８下端のコレット
６がテーパ穴７に引き込まれ、コレット６が半径方向に
閉じるので、新工具のプルスタッド３ａはコレット６内
にクランプされる。この後、交換アーム２２は９０度回
動し、主軸５３に当接しない姿勢で上昇し、待機位置に
戻る。因みに、このときの交換アーム２２の回動角度
は、機種によって異なり、一般に約６０度から９０度程
度である。

【００４１】（３）第１実施例の効果 以上のように、第１実施例によれば、交換アーム２２の
移動や回動と同時平行的にクランプばね３９の圧縮を行
っても、工具３がコレット６から脱落することがないの
で、工具交換所要時間が短く、かつ、工具が脱落しな
い、優れたマシニングセンタの主軸頭を提供することが
できる。このため、マシニングセンタにおける作業効率
と作業の確実性を向上させることができる。

【００４２】特に、本実施例では、交換アーム２２が工
具３を把持した後で、第２ピストン５４がドローバー５
８をアンクランプ方向に移動させるので、交換アーム２
２はテーパ穴７内に嵌まり込んでいるコレット６を引き
出す力を負担する必要がない。このため、交換アーム２
２は、小さな把持力で工具３を引き抜くことができるの
で、交換アームの小形化と動作の高速化が可能となる。
また、本実施例では、クランプばね圧縮のために大出力
を要求される第１ピストンが上下２段に構成されている
ので、各第１ピストン４２の直径の縮小によって、主軸
５３の直径を縮小することができる。

【００４３】（４）第２実施例 前記第１実施例において、主軸５３を、工具３とドロー
バー５８のカラー５９との間に電流を導通するように構
成し、第２ピストンロッド５４ａを導電体とすれば（第
２実施例）、次のような利点が生じる。すなわち、この
ような第２実施例では、工具３とドローバー５８のカラ
ー５９等の間、及び、第２ピストンロッド５４ａが電流
を導通する。このため、第２ピストン５４を上位置に移
動させて第２ピストンロッド５４ａのフック５４ｂをド
ローバー５８のカラー５９に接触させれば、工具３から
第２ピストンロッド５４ａに至る通電路を形成すること
ができる。

【００４４】特に、第２ピストンロッド５４ａのフック
５４ｂは、ドローバー５８をクランプ位置に保持するも
ので、ドローバー５８をアンクランプ方向に移動させる
ことがない。したがって、このようにドローバー５８の
カラー５９に接触させても、工具３のクランプが緩むこ
とはない。この結果、導電性のワークを用いれば、ワー
クから第２ピストンロッド５４ａに至る通電路が形成さ
れ、この通電路における電流導通の有無を検出すること
によって、工具３とワークとの接触の有無を検出するこ
とができる。

【００４５】このような接触の有無の検出は、一般に、
工具の破損や加工開始点の検出など、切削加工の精度向
上に寄与するが、第２実施例のような構成は、特に次の
ような実益がある。すなわち、従来、電流導通による前
記のような接触の検出では、ワークと主軸間に電圧を印
加し、軸受を経由したり、集電ブラシなどの接触子を主
軸に接触させて、ワークから主軸に流れる電流を検出し
ていた。しかし、軸受経由の場合は、電流が軸受に悪影
響を与えたり、セラミックスなど非導電性物質で構成さ
れた軸受が使用できないという問題点があった。また、
接触子を用いても、集電ブラシなどの接触子が磨耗し、
また、接触子を半径方向から主軸に接触させると主軸に
余分な力が加わって主軸が湾曲し、正確な検出ができな
いという問題点が存在していた。

【００４６】このような問題点に対して、第２実施例で
は、前記のような問題を生じる軸受や接触子を使用して
おらず、しかも、フック５４ｂからカラー５９に対して
作用する力の方向は、主軸の軸線方向のみであり、主軸
を湾曲させることがない。したがって、第２実施例によ
れば、上記のような不都合はいずれも解消される。

【００４７】なお、第２実施例における電流導通の検出
手段としては、次の例を挙げることができる。すなわ
ち、ワークと第２ピストンロッド５４ａとの間に微弱な
電位差を設け、主軸５３の周囲に、コイルを用いたリン
グ状のいわゆるリングセンサをはめ合わせれば、主軸に
流れる電流の電磁誘導作用を、このリングセンサで検出
することができる。

【００４８】（５）他の実施例 本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、次の
ような他の実施例を包含する。例えば、上記第１実施例
では、第２ピストンロッドにフックを形成し、ドローバ
ーにカラーを形成しているが、これとは逆に、第２ピス
トンロッドにカラーを、ドローバーにフックを形成する
こともできる。また、上記実施例は立形マシニングセン
タに適用したものであるが、本発明は、フライス盤、旋
盤、ボール盤のように、自動工具交換装置を備えた工作
機械全般に適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、工具交
換所要時間が短く、かつ、工具が脱落しない、優れたマ
シニングセンタの主軸頭を提供することができるので、
マシニングセンタにおける作業の効率と確実性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のマシニングセンタの主軸
頭におけるドローバー上端付近の拡大断面図。

【図２】同主軸のピストン部の断面図。

【図３】従来及び本発明の第１実施例の立形マシニング
センタの斜視図。

【図４】第１従来例のマシニングセンタの主軸頭の断面
図。

【図５】従来及び本発明の第１実施例における自動工具
交換装置の交換アーム。

【図６】第２従来例のマシニングセンタの主軸頭の断面
図。

【図７】同主軸頭のドローバー上端付近の拡大断面図。

【符号の説明】

１：テーブル ２，５２：主軸頭 ３：工具 ４，３４，５３：主軸 ５：装着穴 ６：コレット ８，３８，５８：ドローバー ９，３９：クランプばね １１，４２，４４，５４：ピストン ２１：自動工具交換装置 ２２：交換アーム ２３：軸 ２４：把持爪 ４１：スライド部材 ４５，５９：カラー ４６：保持ばね ５１：ベース ５１ａ：コラム ５４ｂ：フック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する主軸に設けられ、この主軸の軸
   線方向であるクランプ方向及びアンクランプ方向に進退
   して工具をクランプ及びアンクランプするコレットと、 このコレットと一体に進退するドローバーと、 このドローバーを前記クランプ方向に付勢するクランプ
   ばねと、 このクランプばねを前記アンクランプ方向に圧縮する第
   １ピストンと、 前記ドローバーを、前記工具が前記コレットにクランプ
   されるクランプ位置に保持する第２ピストンとを有し、 この第２ピストンと一体にスライドする第２ピストンロ
   ッドには、フック又はカラーが設けられ、 前記ドローバーには、前記フック又はカラーに対応した
   カラー又はフックが設けられ、 前記第２ピストンロッドのフック又はカラーと、前記ド
   ローバーのカラー又はフックとは、第２ピストンが前記
   保持を行うときに係合するように構成されたことを特徴
   とするマシニングセンタの主軸頭。
2. 【請求項２】 前記第２ピストンは、前記ドローバーを
   前記アンクランプ方向にも移動させるように構成された
   ことを特徴とする請求項１記載のマシニングセンタの主
   軸頭。
3. 【請求項３】 前記主軸は、前記工具と前記ドローバー
   のカラー又はフックとの間に電流を導通するように構成
   され、前記第２ピストンロッドは導電体であることを特
   徴とする請求項１記載のマシニングセンタの主軸頭。