JPH07276113A - 主軸のアンクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータとネジ機構とにより高速応答する新規
なアンクランプ装置を提供することを目的とする。 【構成】 モータＭの回転軸にネジ棒又は雌螺子筒２１
を連結し、上記ネジ棒に螺合する押圧体１１又は雌螺子
筒２１に螺合する押圧棒２２の進退駆動により上記ドロ
ーバー４の尾端に離反及び圧接する関係となし、且つ上
記モータによる押圧体又は押圧棒の進退位置は感知手段
Ｓ１，Ｓ２により制御されており、工具交換指令により
作動する工具交換動作に同期してモータを正逆転駆動制
御し、押圧体又は押圧棒をドローバーの尾端に押圧及び
離反制御する主軸のアンクランプ装置２０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主軸に装着した工具の
アンクランプ装置に関し、モータとネジ機構とによりア
ンクランプ装置を構成した新規な制御運転技術に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸に装着した工具の
アンクランプ装置の形式は、油圧又は空圧シリンダによ
る押圧機構によっている。また、特開平６ー６３８０６
号に記載のアンクランプ装置の形式は、駆動源にモータ
を採用し、これをカム機構を介してドローバーを押し下
げるものが提供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のア
ンクランプ装置において、油圧又は空圧シリンダによる
押圧機構では、応答性が悪いために高速で動作させるこ
とが出来ず、工具交換装置との動作タイミングを合せる
のが困難に近く、工具交換時間が必要以上にかかってい
た。また、油圧又は空圧シリンダの駆動ユニットは、大
掛かりで常時運転状態にして置かなければならずエネル
ギーロスを伴うし、取付スペースを大きく取るしメンテ
ナンスにも手間がかかり、高速省スペース、省エネルギ
に対応出来ない。

【０００４】そこで、特開平６ー６３８０６号のアンク
ランプ装置のように、駆動源にモータを採用し、この回
転力をカム機構を介してドローバーを押し下げるもので
は、応答性が良くて高速動作出来、迅速に工具交換を行
えるという利点を有する。しかし、モータの回転軸に取
付けられたカムは、この回転軸の一回転以内に発生する
カムの高低変化でスライドブッシュを介してドローバー
を押圧し、工具をアンクランプ動作させるものであるか
ら、大きなモータトルクを発生しなければならない。そ
のために、減速機付モータを採用した上で、カムを低速
回転してその高低変化でスライドブッシュ面を摩擦押動
させ、ドローバーを押圧動作させているから、エネルギ
伝達効率が悪い。また、駆動系も複雑にならざるを得な
い。

【０００５】本発明は、前記従来の問題点に鑑み、これ
を解消することを課題とするもので、機構の簡素化とエ
ネルギーロスを抑えるべく、モータとネジ機構とにより
新規なアンクランプ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく、主軸尾端の中心部に突出するドローバーの尾端
を押し込むと工具をアンクランプするアンクランプ装置
において、モータの回転軸にネジ棒又は雌螺子筒を連結
し、上記ネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺子筒に螺合す
る押圧棒の進退駆動により上記ドローバーの尾端に離反
及び圧接する関係となし、且つ上記モータによる押圧体
又は押圧棒の進退位置は感知手段により制御されてお
り、工具交換指令により作動する工具交換動作に同期し
てモータを正逆転駆動制御し、押圧体又は押圧棒をドロ
ーバーの尾端に押圧及び離反制御することを特徴とする
主軸のアンクランプ装置である。

【０００７】更に、本発明は上記目的を達成すべく、主
軸尾端の中心部に突出するドローバーの尾端を押し込む
と工具をアンクランプするアンクランプ装置において、
サーボモータの回転軸にネジ棒又は雌螺子筒を連結し、
上記ネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺子筒に螺合する押
圧棒の進退駆動により上記ドローバーの尾端に離反及び
圧接する関係となし、且つ上記サーボモータによリ押圧
体又は押圧棒の進退位置は制御されており、工具交換指
令により作動する工具交換動作に同期してサーボモータ
を正逆転駆動制御し、押圧体又は押圧棒をドローバーの
尾端に押圧及び離反制御することを特徴とする主軸のア
ンクランプ装置である。

【０００８】

【作用】本発明のアンクランプ装置は、モータの回転軸
に連結するネジ棒又は雌螺子筒を正転駆動すると、上記
ネジ棒に螺合する押圧体又は、雌螺子筒に螺合する押圧
棒は、上記ネジ棒又は雌螺子筒の正逆転駆動により上記
ドローバーの尾端に離接する。ここで、工作機械の主軸
に装着した工具をアンクランプする時は、上記モータ駆
動により押圧体又は押圧棒をドローバーの尾端に押圧す
るべく方向へモータの回転軸を駆動制御する。これで、
回転するネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺子筒に螺合す
る押圧棒は、減速された状態にて強力な押圧力をドロー
バーの尾端に対して円滑に発生する。しかして、上記モ
ータ駆動により押圧体又は押圧棒がドローバーの尾端を
押圧して効率良く円滑且つ迅速にアンクランプする。

【０００９】

【実施例】以下、図面に示す各実施例につき説明する。
図１は本発明に係る主軸のアンクランプ装置２０を正面
から見た断面図である。上記図１は、工作機械（マシニ
ングセンタ）の主軸頭部１を示しており、主軸２は複数
の軸受により主軸頭部１の筒部体３内に保持されてい
る。この主軸２内には、ドローイングボルト４が多数の
皿バネ５・・・の弾発力を介して主軸尾端方向へ引っ張
られており、ドローバー４の先端コレツト６が主軸テー
パー穴２Ａに装着する工具Ｔのプルスタット７を強力に
引き込んでいる。この状態で主軸２を回転させ、工具Ｔ
がワークを加工する。

【００１０】そして、工具Ｔの交換は、自動工具交換装
置の交換アーム８と工具アンクランプ装置２０とが働
き、先ず、工具アンクランプ装置２０で皿バネ５を圧縮
させて工具Ｔの装着を緩め、これに続いて、交換アーム
８が工具Ｔを掴んで主軸テーパー穴２Ａから引き抜き、
新しい工具と差替え交換後に再び工具アンクランプ装置
２０を解除して皿バネ５の弾発力で主軸テーパー穴２Ａ
に新しい工具を装着する。

【００１１】本発明第一実施例の主軸のアンクランプ装
置２０を説明する。上記アンクランプ装置２０は、主軸
尾端２Ｂに押圧体１１を対面させた関係で主軸頭１の後
部ブラケット１Ａに取付けられている。上記押圧体（ナ
ット体）１１は支持体１Ｃに取付けたモータＭの回転軸
に直結のネジ棒（ボールネジを採用）１２と螺合し、後
部ブラケット１Ａのキー穴１Ｂに回転不能で昇降動のみ
可能に係合している。しかして、モータＭのネジ棒１２
を実線矢（イ）方向へ回転すると、上記押圧体１１を主
軸尾端２Ｂから離反させ、ネジ棒１２を破線矢（ロ）方
向へ回転すると、上記押圧体１１を主軸尾端２Ｂへ接近
して押圧しアンクランプする。

【００１２】又、本発明主軸のアンクランプ装置は、図
２に示すようにネジ棒と押圧体との関係を逆にしたもの
でもよい。即ち、これは、モータＭの回転軸Ｍ１に嵌着
させたギヤＧを介在させて雌螺子筒２１のギヤ２１Ａに
螺合している。上記雌螺子筒２１は、後部ブラケット１
Ａの穴部１Ｄに軸受を介在させて回転自在に保持され、
上記主軸尾端２Ｂに対面している。また、上記雌螺子筒
２１には、その中心軸に雌螺子が設けられ、これに押圧
棒２２が螺合している。上記押圧棒２２の尾端側には、
スプライン（キー溝でもよい）２２Ａが設けられ、これ
が支持体１Ｃの溝穴１Ｅに係合している。しかして、モ
ータＭの雌螺子筒２１を実線矢（イ）方向へ回転する
と、上記押圧棒２２を主軸尾端２Ｂへ接近させて押圧し
クランプし、また雌螺子筒２１を破線矢（ロ）方向へ回
転すると、上記押圧棒２２を主軸尾端２Ｂから離反して
押圧しアンクランプする。

【００１３】本発明のアンクランプ装置２０，２０´
は、図３，４に示す二つの実施例の制御回路によって運
転される。先ず、図３は汎用モータＭによる制御方法を
示し、押圧体１１の後退位置（クランプ位置）をセンサ
Ｓ１が感知し、押圧体１１の前進位置（アンクランプ位
置）をセンサＳ２が感知する関係に感知手段Ｓ１，Ｓ２
が配置されている。このセンサＳ１，Ｓ２からの信号
は、制御器Ｃが「ＡＴＣ指令信号」でモータ正転起動さ
れ、「アーム復帰信号」やこれとタイミングを合わせた
タイマＴｏのＯＦＦ指令等で逆転起動されるのに対して
専らモータＭの急停止用の指令源としている。尚、モー
タＭの正転起動で押圧体１１又は押圧棒２２を主軸尾端
２Ｂへ１１´のように接近押圧してクランプし、モータ
Ｍの逆転起動で押圧体１１又は押圧棒２２を反主軸尾端
２Ｂへ離反してアンクランプする。上記図２において交
換アーム８は、その両端の把持器ＡＨ１，ＡＨ２を主軸
２側の待機位置ＳＴやマガジン側の待機位置ＭＴに停止
している。

【００１４】続いて、図４に示す実施例の制御回路はサ
ーボモータＳＭによる制御方法を示し、押圧体１１の後
退位置（クランプ位置）や押圧体１１の前進位置（アン
クランプ位置）は感知手段Ｓ１，Ｓ２を必要としない。
即ち、ＮＣ制御装置（図示なし）からの「ＡＴＣ指令信
号」を受ける制御器Ｃは、サーボモータＳＭに対して後
退位置１１から前進位置１１´への所定の移動量を指令
する。また、前進位置１１´から後退位置１１への後退
移動量も「アーム復帰信号」やこれとタイミングを合わ
せたタイマＴｏのＯＦＦ指令等で制御器Ｃは、サーボモ
ータＳＭに対して指令する。その他の構成は図３と同様
であるから同一符号を付して説明を省略する。

【００１５】以上のように、構成された本発明のアンク
ランプ装置２０，２０´は、図５に示すタイムチャート
に従ってモータＭ，ＳＭが正逆転駆動されて、クランプ
及びアンクランプ作用を司る。先ず、図３に示す汎用モ
ータＭによる制御方法は、時間ｔ１において「ＡＴＣ指
令信号」が発せられると、これを受ける制御器Ｃはモー
タＭを正転起動させ、時間ｔ２後には押圧体１１がセン
サＳ２で感知された前進位置１１´に急停止すべく、モ
ータを停止制御する。これと同期して、交換アーム８
は、その両端の把持器ＡＨ１，ＡＨ２を主軸２側とマガ
ジン側ＭＧに移動して工具を掴み、続いて、時間ｔ２´
後に引き抜き、時間ｔ３´後に１８０度旋回し新旧工具
を交換して主軸２及びマガジン側ＭＧに時間ｔ３後に差
替える。ここで、「アーム復帰信号」やこれとタイミン
グを合わせたタイマＴｏのＯＦＦ指令等で制御器Ｃは、
モータＭに対して逆転駆動を指令し、時間ｔ４後には、
センサＳ１が押圧体１１を感知してモータＭを急停止
し、クランプ状態とする。これと同期して交換アーム８
は、その両端の把持器ＡＨ１，ＡＨ２を主軸２側とマガ
ジン側ＭＧの各待機位置ＳＴ，ＭＴへ戻り、待機する。
以上でアンクランプ作用が終了し、次回の工具交換まで
この状態を維持する。

【００１６】続いて、図４に示すサーボモータＳＭによ
る制御方法は、時間ｔ１において「ＡＴＣ指令信号」が
発せられると、これを受ける制御器ＣはサーボモータＳ
Ｍを所定の移動量だけ正転起動させ、時間ｔ２後には押
圧体１１が前進位置１１´で急停止すべく、サーボモー
タを停止制御する。これと同期して、交換アーム８は、
その両端の把持器ＡＨ１，ＡＨ２を主軸２側とマガジン
側ＭＧに移動して工具を掴み、続いて、時間ｔ２´後に
引き抜き、時間ｔ３´後に１８０度旋回し新旧工具を交
換して主軸２及びマガジン側ＭＧに時間ｔ３後に差替え
る。ここで、「アーム復帰信号」やこれとタイミングを
合わせたタイマＴｏのＯＦＦ指令等で制御器Ｃは、サー
ボモータＳＭに対して逆転駆動を指令し、時間ｔ４後に
は、押圧体１１が待機位置へ戻ってサーボモータＳＭを
急停止し、クランプ状態とする。これと同期して交換ア
ーム８は、その両端の把持器ＡＨ１，ＡＨ２を主軸２側
とマガジン側ＭＧの各待機位置ＳＴ，ＭＴへ戻り、待機
する。以上でアンクランプ作用が終了し、次回の工具交
換までこの状態を維持する。

【００１７】

【効果】上記のように本発明アンクランプ装置は、モー
タの回転軸にネジ棒又は雌螺子筒を連結し、上記ネジ棒
に螺合する押圧体又は雌螺子筒に螺合する押圧棒の進退
駆動により上記ドローバーの尾端に離反及び圧接する関
係となし、工具交換指令により作動する工具交換動作に
同期してモータを正逆転駆動制御し、押圧体又は押圧棒
をドローバーの尾端に押圧及び離反制御するから、回転
するネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺子筒に螺合する押
圧棒は、減速された状態にて強力な押圧力をドローバー
の尾端に対して発生し、上記モータ駆動により押圧体又
は押圧棒がドローバーの尾端を押圧して円滑且つ迅速に
アンクランプする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一実施例のアンクランプ装置の
断面図である。

【図２】本発明に係る第二実施例のアンクランプ装置の
断面図である。

【図３】本発明に係る第一実施例の制御回路装置のブロ
ック線図である。

【図４】本発明に係る第二実施例の制御回路装置のブロ
ック線図である。

【図５】本発明に係る作用を示すフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１ 主軸頭部 ２ 主軸 ２Ｂ 主軸尾端 ８ 交換アーム １１ 押圧体 １２ ネジ棒 ２０ アンクランプ装置 ２０´ アンクランプ装置 ２１ 雌螺子筒 ２２ 押圧棒 Ｃ 制御器 Ｍ，ＳＭ モータ Ｔ 工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸尾端の中心部に突出するドローバー
   の尾端を押し込むと工具をアンクランプするアンクラン
   プ装置において、モータの回転軸にネジ棒又は雌螺子筒
   を連結し、上記ネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺子筒に
   螺合する押圧棒の進退駆動により上記ドローバーの尾端
   に離反及び圧接する関係となし、且つ上記モータによる
   押圧体又は押圧棒の進退位置は感知手段により制御され
   ており、工具交換指令により作動する工具交換動作に同
   期してモータを正逆転駆動制御し、押圧体又は押圧棒を
   ドローバーの尾端に押圧及び離反制御することを特徴と
   する主軸のアンクランプ装置。
2. 【請求項２】 主軸尾端の中心部に突出するドローバー
   の尾端を押し込むと工具をアンクランプするアンクラン
   プ装置において、サーボモータの回転軸にネジ棒又は雌
   螺子筒を連結し、上記ネジ棒に螺合する押圧体又は雌螺
   子筒に螺合する押圧棒の進退駆動により上記ドローバー
   の尾端に離反及び圧接する関係となし、且つ上記サーボ
   モータによリ押圧体又は押圧棒の進退位置は制御されて
   おり、工具交換指令により作動する工具交換動作に同期
   してサーボモータを正逆転駆動制御し、押圧体又は押圧
   棒をドローバーの尾端に押圧及び離反制御することを特
   徴とする主軸のアンクランプ装置。