JPH06218607A

JPH06218607A - 主軸装置

Info

Publication number: JPH06218607A
Application number: JP2751493A
Authority: JP
Inventors: Sumio Kawai; 澄雄河合; Yoshihiko Isozaki; 芳彦磯崎
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】工具が主軸のテーパ孔に喰い付いているかど
うかを、ＡＴＣ動作に先立ち、確実かつ迅速に検出す
る。【構成】工具締め機構は、皿バネ５でドローバー６を
引き上げ、コレット７を閉じてプルスタッド８を把持
し、工具３をテーパ孔１０に圧入する。工具緩め機構
は、シリンダ１１のピストンロッド１２でドローバー６
を押し下げ、コレット７を開いて工具３を解放する。工
具３が喰い付いていない場合は、ピストンロッド１２の
ストロークエンドで、ドローバー６が工具３をテーパ孔
１０から所定の叩き代だけ押し出す。このとき、高精度
リミットスイッチ２０がピストンロッド１２上のドッグ
１６に係合して工具抜取信号を発生する。工具３が喰い
付いている場合は、ピストンロッド１２がストロークエ
ンドの手前で停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工具がＡＴＣ装置に
より自動交換されるマシニングセンタの主軸装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マシニングセンタにおいては、
図５に示すように、主軸頭１がＸ軸及びＺ軸方向へ移動
してＡＴＣマガジン２上の工具３を主軸４に脱着するよ
うになっている。また、これとは別に、交換アームが主
軸頭とＡＴＣマガジンとの間で移動して工具を主軸に脱
着する方式も知られている。

【０００３】こうしたＡＴＣ動作を可能にするために、
従来のマシニングセンタには、図６に示すように、工具
締め機構と工具緩め機構とを備えた主軸装置が装備され
ている。工具締め機構は、皿バネ５によりドローバー６
を引き上げ、コレット７を閉じてプルスタッド８を把持
し、テーパシャンク９をテーパ孔１０に圧入し、工具緩
め機構は、シリンダ１１のピストンロッド１２によりド
ローバー６を押し下げ、コレット７を開いてプルスタッ
ド８を解放する。そして、コレット７が開いたときに、
ピストンロッド１２上のドッグ１３がリミットスイッチ
１４をＯＮし、このリミットスイッチ１４からの工具緩
め信号に応答してＡＴＣ装置が交換動作を開始するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の主
軸装置においては、工具３がテーパ孔１０に喰い付いて
抜けなくなることがある。これは、工具３を長時間使用
した後に発生しやすく、また、工具３の熱膨張やテーパ
部のフレッチングコロージョンによっても発生する。こ
の喰付状態でＡＴＣ動作が開始されると、通常、図５に
示すようなＡＴＣマガジン２のグリッパー１５や交換ア
ームは喰い付いた工具を抜き取るだけの力がないため、
ＡＴＣ装置側の機器破損を招く危険性がある。

【０００５】ところが、従来の主軸装置によると、コレ
ット７が開いた時点で、リミットスイッチ１４が工具緩
め信号を発生するため、工具３がテーパ１０に喰い付い
ているかどうかを確認することができず、喰付状態のま
まＡＴＣ装置が動作してしまう可能性があった。

【０００６】また、従来、工具の喰い付きをＡＴＣ装置
の動作遅れに基づいて検出する手段を備えた主軸装置も
知られている。しかしながら、これによると、図５に示
すタイプのマシニングセンタの場合は、主軸頭１に動作
遅れが発生しないため、強力な切削推力を保有する主軸
頭１が工具３を付けたままＺ軸方向へ移動し、ＡＴＣマ
ガジン２のグリッパー１５を破損してしまうことがあっ
た。

【０００７】更に、従来、主軸清掃用のエアブロー回路
に圧力スイッチを設け、工具抜き取り時のエア圧に基づ
いて喰付状態を検出するように構成した主軸装置も提案
されている。ところが、圧力スイッチはエア圧が安定す
るのを待って動作するので、その間、短時間ではあるが
ＡＴＣ動作を中断する必要があり、ＡＴＣ時間が長くか
かるという不具合があった。

【０００８】そこで、この発明の課題は、工具が主軸の
テーパ孔に喰い付いているかどうかを、ＡＴＣ動作に先
立ち、確実かつ迅速に検出できる手段を備えた主軸装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、バネ部材によりドローバーを引き上
げ、コレットを閉じて工具をテーパ孔に圧入する工具締
め機構と、シリンダのピストンロッドによりドローバー
を押し下げ、コレットを開いて工具を解放する工具緩め
機構とを備えた主軸装置において、ピストンロッドにコ
レットの開放状態でドローバーを介し工具をテーパ孔か
ら所定距離押し出すストロークエンドを設けるととも
に、ピストンロッドがストロークエンドまで移動すると
きに、ピストンロッド上のドッグに係合して工具抜取信
号を発生する信号発生器を設けて構成される。

【００１０】

【作用】この発明の主軸装置においては、コレットが工
具を解放した時点で、ピストンロッドはストロークエン
ドの手前に位置する。ピストンロッドがさらに移動して
ストロークエンドに達すると、工具が喰い付いていない
場合は、その工具をドローバーがテーパ孔から所定距離
押し出し、このとき、信号発生器がドッグに係合して工
具抜取信号を発生する。一方、工具が喰い付いている場
合は、ピストンロッドがストロークエンドの手前で停止
したままであるため、信号発生器はドッグに係合せず工
具抜取信号を発生しない。従って、ピストンロッドの移
動又は停止に基づいて、工具の抜き取り又は喰い付きが
確実かつ迅速に検出される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図１
〜図５に基づいて説明する。本実施例の主軸装置は、例
えば、図５に示すような縦型マシニングセンタに装備さ
れるものであって、従来と同様、工具締め機構及び工具
緩め機構を備えている。工具締め機構は、図１に示すよ
うに、バネ部材としての皿バネ５によりドローバー６を
引き上げ、コレット７を閉じてプルスタッド８を把持
し、テーパシャンク９をテーパ孔１０に圧入するように
構成されている。また、工具緩め機構は、図２に示すよ
うに、シリンダ１１のピストンロッド１２によりドロー
バー６を押し下げ、コレット７を開いてプルスタッド８
を解放するようになっている。

【００１２】本実施例のシリンダ１１は、コレット７が
開いた後に、ピストンロッド１２がさらに移動できるよ
うに構成されている。すなわち、図２に示すように、ピ
ストンロッド１２はストロークエンドｅを備えている。
そして、このストロークエンドｅをピストンロッド１２
が移動するときに、図３に示すように、ドローバー６の
突起６ａがプルスタッド８を叩き、テーパシャンク９が
テーパ孔１０から所定の叩き代ｄだけ押し出されるよう
になっている。なお、このときは、工具３がＡＴＣ装置
のグリッパー１５（図５参照）又は交換アームに把持さ
れているため、前記叩き代ｄはグリッパー１５の許容撓
み範囲で、例えば、１ｍｍに設定されている。

【００１３】ピストンロッド１２のネジ部１２ａには、
円板状のドッグ１６が座金１７を介しナット１８により
位置調整自在に螺着されている。シリンダ１１のキャッ
プ１１ａには、ブラケット１９を介し信号発生器として
の高精度リミットスイッチ２０が装着され、その接点２
０ａはドッグ１６に下方から対向している。そして、こ
の高精度リミットスイッチ２０は、ピストンロッド１２
のストロークエンドｅにおいて、ドッグ１６に係合して
工具抜取信号を発生するようになっている。なお、ネジ
部１２ａにはピストンロッド１２の終端停止位置を微調
整するためのストッパ２１と、これを位置決めするナッ
ト２２とが螺着されている。

【００１４】次に、上記のように構成した主軸装置の動
作を図４に示すフローチャートに従って説明する。図５
に示すマシニングセンタにおいて、工具交換指令が出力
されると、まず、主軸頭１がＸ，Ｚ軸方向に送られてＡ
ＴＣ位置へ移動し（ステップＳ１）、次いで、グリッパ
ー１５が工具３を把持し（ステップＳ２）、この状態
で、主軸装置が工具緩め動作を実行する（ステップＳ
３）。

【００１５】工具緩めに際しては、図１に示す状態にお
いて、ピストンロッド１２が下降し、図２に示すよう
に、ドローバー６を介しコレット７を開いてプルスタッ
ド８を解放する。この時点では、ピストンロッド１２が
ストロークエンドｅの手前に位置するため、ドッグ１６
は高精度リミットスイッチ２０に係合しない。ピストン
ロッド１２がさらに移動してストロークエンドｅに達す
ると、工具３が喰い付いていない場合は、図３に示すよ
うに、ドローバー６の突起６ａがプルスタッド８を叩い
て、テーパシャンク９をテーパ孔１０から叩き代ｄだけ
押し出す。そして、このとき、高精度リミットスイッチ
２０がドッグ１６に係合して工具抜取信号を発生する。

【００１６】この工具抜取信号が確認されると（ステッ
プＳ４）、主軸頭１がＺ軸方向へ上昇したのち（ステッ
プＳ５）、ＡＴＣマガジン２が次工具を割り出す等の次
サイクルを実行する。従って、工具が喰い付いていない
ことを確認した後に主軸頭１を移動して、グリッパー１
５等の機器破損を未然に防止することができる。

【００１７】一方、工具３がテーパ孔１０に喰い付いて
いる場合は、ピストンロッド１２がストロークエンドｅ
の手前で停止したままであり（図２の状態）、高精度リ
ミットスイッチ２０がドッグ１６に係合せず工具抜取信
号を発生しない。この場合は、工具抜取ミスと判断され
（ステップＳ４）、その回数がカウンタに計数され（ス
テップＳ６）、この計数値が設定値と比較される（ステ
ップＳ７）。そして、計数値が設定値を超えた場合は、
抜き取り不能につき、アラームが発生するとともに、Ａ
ＴＣ動作が直ちに停止される（ステップＳ８）。また、
計数値が設定値未満の場合は、リトライのために、主軸
装置がいったん工具締め動作を実行した後（ステップＳ
９）、再度、工具緩め動作を実行する（ステップＳ
３）。

【００１８】このように、本実施例の主軸装置によれ
ば、ピストンロッド１２の移動又は停止に基づいて、工
具３がテーパ孔１０に喰い付いているかどうかを、ＡＴ
Ｃ動作に先立ち、確実かつ迅速に検出することができ
る。しかも、工具３が喰い付いている場合は、それを放
置することなく、数回のリトライにより喰付状態を解消
してＡＴＣ動作を先に進めることができ、それでも抜け
ない場合は、ＡＴＣ動作を直ちに停止して機器破損を未
然に防止することができる。

【００１９】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、皿バネにかえてコイルスプリン
グを使用したり、信号発生器として近接スイッチや光電
管を用いたり、交換アーム方式のマシニングセンタや横
型マシニングセンタに適用したりするなど、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変
更して具体化することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、ピストンロッドがストロークエンドで工具をテーパ
孔から押し出し、このときのピストンロッドの移動に基
づいて信号発生器が工具抜取信号を発生するように構成
したので、工具が主軸のテーパ孔に喰い付いているかど
うかを、ＡＴＣ動作に先立ち、確実かつ迅速に検出でき
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の主軸装置を工具締め状
態で示す断面図である。

【図２】図１の主軸装置を工具緩め状態で示す一部省略
断面図である。

【図３】図１の主軸装置を工具抜取状態で示す一部省略
断面図である。

【図４】図１の主軸装置の動作を説明するフローチャー
トである。

【図５】ＡＴＣ動作を説明するマシニングセンタの斜視
図である。

【図６】従来の主軸装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・主軸頭、２・・ＡＴＣマガジン、３・・工具、４
・・主軸、５・・皿バネ、６・・ドローバー、７・・コ
レット、８・・プルスタッド、９・・テーパシャンク、
１０・・テーパ孔、１１・・シリンダ、１２・・ピスト
ンロッド、１６・・ドッグ、２０・・高精度リミットス
イッチ、２１・・ストッパ、ｅ・・ストロークエンド、
ｄ・・叩き代。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バネ部材によりドローバーを引き上げ、
コレットを閉じて工具をテーパ孔に圧入する工具締め機
構と、シリンダのピストンロッドによりドローバーを押
し下げ、コレットを開いて工具を解放する工具緩め機構
とを備えた主軸装置において、ピストンロッドはコレッ
トの開放状態でドローバーを介し工具をテーパ孔から所
定距離押し出すストロークエンドを備え、ピストンロッ
ドがストロークエンドまで移動するときに、ピストンロ
ッド上のドッグに係合して工具抜取信号を発生する信号
発生器を設けてなることを特徴とする主軸装置。