JPH0811009A - 軸移動による工具着脱機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な構造の押圧手段によりコスト低減を図
ると共に、主軸台の軽量化により主軸台の移動の円滑化
を図り、作業効率や加工精度を向上させる軸移動による
工具着脱構造を提供する。 【構成】 主軸移動によりドローバ１４に係合する押圧
ロッド５に機械の不動側の自動工具交換位置近傍に配置
される押圧手段であるクサビ状部材１又は当接用部材２
を当接させてドローバ１４を往復動し、工具１２の着脱
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタの主
軸に装着される工具の着脱機構に係り、特に油空圧手段
を用いずにドローバを作動する軸移動による工具着脱機
構に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４はマシニングセンタにおける一般的
な従来の工具着脱機構を示す。主軸台７には主軸８が軸
受１０，１１等により枢支され、主軸８の前方には工具
１２が装着される。工具１２のプルスタッド１３にはド
ローバ１４の前端側に連結されるコレット爪１５が着脱
可能に係合する。ドローバ１４の後方側に螺着するナッ
ト状部材１６は主軸８内に摺動可能に支持され、ナット
状部材１６とコレット爪１５に係合すべく主軸８内に固
持されるテーパスリーブ１７との間にはスプリング１８
が介設される。スプリング１８はドローバ１４を後方側
に付勢する。ドローバ１４の後方への移動によりコレッ
ト爪１５がテーパスリーブ１７に係合しプルスタッド１
３を把持し工具１２を主軸８内に装着固持する。なお、
主軸８には大歯車１９が固定され、大歯車１９は図略の
ピニオンギヤ等を介して主軸駆動部に連結される。

【０００３】一方、主軸台７の後端側にはシリンダ本体
２０が固定される。押圧ロッド５を有するピストンロッ
ド９はシリンダ本体２０に摺動自在に支持される。な
お、押圧ロッド５の軸線はドローバ１４の軸線と一致し
て配置され、押圧ロッド５の前端とドローバ１４の後端
には工具１２の装着時において適宜間隔が形成される。
ピストンロッド９により区画されたシリンダ本体２０の
シリンダ室２１ａ，２１ｂには流通口２２ａ，２２ｂが
それぞれ連通する。流通口２２ａ，２２ｂは油圧制御部
２３に連結される。

【０００４】以上の構造により、油圧制御部２３を作動
することによりシリンダ室２１ａ，２１ｂに作動油が出
入し、ピストンロッド９が前進する。それにより押圧ロ
ッド５の前端がドローバ１４の後端に当り、スプリング
１８のバネ力に抗してドローバ１４を前方側に押圧す
る。ドローバ１４の移動によりコレット爪１５とプルス
タッド１３との把持が解放され工具１２が自由状態にな
る。逆に、ピストンロッド９が後退するとスプリング１
８のバネ力によりドローバ１４が後方に移動し、前記し
たようにコレット爪１５は工具１２のプルスタッド１３
を把持する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の工具着脱機構の場合はドローバ１４を往復動させるた
めにシリンダ本体２０，ピストンロッド９および油圧制
御部２３等が必要であり、図略の配管や作動油関連の諸
設備やシール機構等が必要になり、機構が複雑で高価な
ものになる。また、主軸台７の全体重量が大となり、主
軸台７の円滑作動を損なう原因の１つになる。また、主
軸台７の移動に伴う配管の干渉防止に関しても特別な配
慮が必要である。また、油圧を使用するため電気的信号
のやりとりおよびそれによるタイムラグも生まれる。

【０００６】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、複雑な油圧機構等を使用しないでドローバ
を往復動させ、装置コストの低減を図ると共に、主軸台
の軽量化を図り、主軸台の円滑移動を可能にし、かつ油
圧を使用しないで機械動作のみにより工具着脱を行うた
め信号のやりとりがなくタイムラグが生じない軸移動に
よる工具着脱機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、マシニングセンタの主軸に装着される
工具の着脱機構であって、該工具に係合するドローバの
後端に着離自在に係合し主軸台側に軸線方向に沿って摺
動自在に支持される押圧ロッドと、機械の不動側又は前
記主軸台に対する不動側の工具自動交換位置に配置さ
れ、前記主軸台の移動に伴って前記押圧ロッドを移動さ
せる押圧手段を設け前記工具の着脱を軸移動により行う
軸移動による工具着脱機構を構成するものである。更に
具体的に、前記押圧手段が、前記主軸台を支持するコラ
ムの主軸台の工具交換位置において前記押圧ロッドの後
端部と対峙する位置に固定される傾斜面を有するクサビ
状部材であり、前記傾斜面は、前記押圧ロッドを主軸の
軸線方向に移動する向きに形成されることを特徴とし、
前記押圧ロッドの後端部の前記傾斜面との当接部位が弧
状面に形成されることを特徴とする。また、前記押圧手
段が、前記主軸台の工具交換位置における前記押圧ロッ
ドの軸線と同一軸線上において機械の不動側に固定さ
れ、前記押圧ロッドの後端部と係合する当接面を有する
当接用ロッドであることを特徴とする。更に、前記クサ
ビ状部材の傾斜面および前記当接用ロッドの当接面とこ
れ等に当接係合する前記押圧ロッドの後端部には耐摩耗
手段が形成されることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】主軸台を工具自動交換位置に移動すると、主軸
台の後端側に設けられた押圧ロッドに押圧手段が当接す
る。押圧手段がクサビ状部材の場合には主軸台自体が上
下方向に移動することによりクサビ状部材の傾斜面によ
り押圧ロッドが軸線方向に沿って移動し、それに伴って
ドローバを往復動させる。また、押圧手段が当接用ロッ
ドの場合には、主軸台を支持するコラムを前後方向に移
動することにより当接用ロッドと押圧ロッドが当接係合
又は解除され、ドローバが往復動する。以上のように、
工具自動交換位置の近傍において主軸台を上下又は前後
方向に小移動させることにより、工具の着脱が可能にな
る。なお、押圧ロッドと押圧手段には相互の耐久性を向
上させるために耐摩耗手段が設けられている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例の全体構造を示す軸断面図、図２
は本実施例が適用されたマシニングセンタの全体概要構
造を示す側面図、図３は押圧手段の他の実施例を示す部
分軸断面図である。

【００１０】まず、図２により機械の全体構造を説明す
る。主軸８を枢支する主軸台７はコラム２４に上下方向
に沿って摺動自在に支持される。主軸８には工具１２が
着脱自在に装着され、工具１２はツールマガジン２５内
の他の工具と自動交換される。コラム２４はベッド２６
上に形成されるスライドレール２７に沿って前後方向に
移動する。また、ベッド２６上にはテーブル２８が左右
方向に沿って摺動自在に支持され、テーブル２８上には
Ｂ軸テーブル２９が搭載される。図略のワークはＢ軸テ
ーブル２９上に載置され工具１２により切削加工され
る。主軸８内の工具１２を自動交換するには、主軸台７
をツールマガジン２５と近接する自動工具交換位置に移
動して行う。この移動は主軸台７をコラム２４に沿って
上下方向に移動すると共にコラム２４を前後方向に移動
し、かつ図略の自動交換用のスイングアームを左右方向
に移動すると共に回動することにより行われる。

【００１１】工具の自動工具交換位置の近傍には押圧手
段の他の１つの当接用部材２が配設される。当接用部材
２はベッド２６上に立設する支柱３０に固持される。図
２に示すようにクサビ状部材１は上下方向に沿って配置
され、その傾斜面３は機械の前方に向いて形成され後向
きに下り傾斜して形成される。また、当接用部材２は前
後方向に沿って配置される。また、コラム２４がスライ
ドしないタイプの機械の場合にはコラム２４の工具の自
動工具交換位置の近傍に押圧手段の１つであるクサビ状
部材１が固定される。

【００１２】図１において図３と同一符号のものは同一
物又は同一機能の物を表わしその説明を省略する。主軸
台７の後端に連結されるシリンダ本体２０内にはピスト
ンロッド９が軸線方向に沿って摺動自在に支持される。
ピストンロッド９にはドローバ１４と同一ライン上に配
置される押圧ロッド５が一体的に形成される。本実施例
ではシリンダ本体２０内に作動油を導入する必要がない
ため、図１に示すようにシリンダ本体２０とピストンロ
ッド９とは本来必要ではないが、従来技術のものをその
まま利用するため便宜上これ等を採用する。すなわち、
本実施例の場合ドローバ１４と同一ライン上に摺動自在
に支持される押圧ロッド５が配置されればよい。なお、
押圧ロッド５はシリンダ室２１ａ内に介設されるスプリ
ング３１により後方側に常時押圧される。

【００１３】まず、コラム２４がスライドしない機械の
場合について説明する。押圧ロッド５の前端は主軸８内
に工具１２が装着されている状態においてドローバ１４
の後端と適宜間隔を保つ位置に配置される。また、押圧
ロッド５の後端部には弧状部６が形成される。クサビ状
部材１は前記したようにコラム２４に固定され、傾斜面
３を有するものからなる。傾斜面３は後方に向かって下
り傾斜して形成される。

【００１４】工具交換時において、主軸台７は工具自動
交換位置に移動する。具体的には主軸台７はコラム２４
の摺動面に沿って移動する。主軸台７が工具自動交換位
置に近接すると押圧ロッド５の後端部の弧状部６がクサ
ビ状部材の傾斜面３に当接する。この状態から更に主軸
台７を上昇させると弧状部６が傾斜面３により押圧され
押圧ロッド５はその軸線方向に沿って移動しドローバ１
４の後端に当りドローバ１４を前方に押圧する。それに
より工具１２のプルスタッド１３とコレット爪１５の係
合が解除され、工具１２は主軸８内で自由状態になる。
以上の動作に同期して自動工具交換装置の図略のスイン
グアームを作動することにより、工具１２の自動交換が
行われる。工具１２の自動交換が終了したら主軸台７を
下方に移動させる。これによりドローバ１４とクサビ状
部材１との当接係合が解除されスプリング１８のバネ力
によりドローバ１４を介して押圧ロッド５が後方に押さ
れ、図１に示した状態に復帰する。以下、同様の動作を
繰り返し行うことにより順次自動工具交換が行われる。

【００１５】次に、コラム２４がスライドする機械の場
合について説明する。この場合は当接用部材２による工
具１２の自動着脱が行われる。主軸台７が自動工具交換
位置までコラム２４に沿って移動すると押圧ロッド５の
後端部が当接用部材２の前端と相対向する位置にくる。
この状態でコラム２４を後退させると押圧ロッド５の弧
状部６と当接用部材２の当接面４が当接する。この状態
で更にコラム２４を後退させると押圧ロッド５が前方に
押され、ドローバ１４に接触しドローバ１４を前方に押
す。これにより前記したように工具１２の把持が解放さ
れる。以下、前記と同様の手段により工具１２の自動工
具交換が行われる。

【００１６】以上の実施例において、押圧手段としてク
サビ状部材１又は当接用部材２を採用したが、主軸台７
の移動に伴って押圧ロッド５をその軸線方向に沿って所
定長さだけ移動させるその他の構造のものを採用しても
よい。例えば、押圧ロッド５の後端部に弧状部６の替り
に傾斜面を形成し、クサビ状部材１の上下動に伴って押
圧ロッド５を前後動させるものでもよい。また、クサビ
状部材１の傾斜面３の替りに弧状部６と当接係合する弧
状部を形成してもよい。また、当接用部材２の当接面４
は図１に示すように平坦面の替りに弧状面としてもよ
い。また、押圧手段としては図３に示すレバー式のもの
でもよい。すなわち、レバー部材３２を回動せしめて押
圧ロッド５の後端を押圧して移動させることにより工具
着脱が行われる。

【００１７】本実施例の以上の説明では押圧ロッド５の
弧状部６とこれに当接係合するクサビ状部材１の傾斜面
３および当接用部材２の当接面４の耐摩耗手段について
は具体的に説明していないが、例えば、両者を硬度上げ
処理してもよい。また、いずれか一方側を樹脂等の軟質
材としてもよい。更に、緩衝部材を介設してもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）工具自動交換位置近傍に押圧手段を固定して設け、
これに主軸台の押圧ロッドを当接係合せしめてドローバ
を前後動させる構造を採用することにより工具着脱が確
実に、かつ容易に行われる。 ２）従来技術のように、複雑な油圧機構や制御機構を必
要としないため安価に実施することが出来る。 ３）油圧機構等を使用しないため主軸台の軽量化が出
来、主軸台が円滑に移動が可能になる。それにより作業
効率と加工精度の向上が図れる。 ４）既存のマシニングセンタに対しても容易に、かつ簡
単に対応させることが出来る。 ５）機械動作のみによって軸移動を行うため油圧のタイ
ムラグがなく迅速な対応が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す軸断面図。

【図２】本実施例の適用されるマシニングセンタの全体
概要構造を示す側面図。

【図３】押圧手段の他の実施例を示す部分断面図。

【図４】従来の工具着脱構造の一例を示す軸断面図。

【符号の説明】

１ クサビ状部材 ２ 当接用部材 ３ 傾斜面 ４ 当接面 ５ 押圧ロッド ６ 弧状部 ７ 主軸台 ８ 主軸 ９ ピストンロッド １０ 軸受 １１ 軸受 １２ 工具 １３ プルスタッド １４ ドローバ １５ コレット爪 １６ ナット状部材 １７ テーパスリーブ １８ スプリング １９ 大歯車 ２０ シリンダ本体 ２１ａ シリンダ室 ２１ｂ シリンダ室 ２２ａ 流通口 ２２ｂ 流通口 ２３ 油圧制御部 ２４ コラム ２５ ツールマガジン ２６ ベッド ２７ スライドレール ２８ テーブル ２９ Ｂ軸テーブル ３０ 支柱 ３１ スプリング ３２ レバー部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタの主軸に装着される工
   具の着脱機構であって、該工具に係合するドローバの後
   端に着離自在に係合し主軸台側に軸線方向に沿って摺動
   自在に支持される押圧ロッドと、機械の不動側又は前記
   主軸台に対する不動側の工具自動交換位置に配置され、
   前記主軸台の移動に伴って前記押圧ロッドを移動させる
   押圧手段を設け前記工具の着脱を軸移動により行うこと
   を特徴とする軸移動による工具着脱機構。
2. 【請求項２】 前記押圧手段が、前記主軸台を支持する
   コラムの主軸台の工具交換位置において前記押圧ロッド
   の後端部と対峙する位置に固定される傾斜面を有するク
   サビ状部材であり、前記傾斜面は、前記押圧ロッドを主
   軸の軸線方向に移動する向きに形成されるものである請
   求項１の軸移動による工具着脱機構。
3. 【請求項３】 前記押圧ロッドの後端部の前記傾斜面と
   の当接部位が弧状面に形成されてなる請求項２の軸移動
   による工具着脱機構。
4. 【請求項４】 前記押圧手段が、前記主軸台の工具交換
   位置における前記押圧ロッドの軸線と同一軸線上におい
   て機械の不動側に固定され、前記押圧ロッドの後端部と
   係合する当接面を有する当接用ロッドである請求項１の
   軸移動による工具着脱機構。
5. 【請求項５】 前記クサビ状部材の傾斜面および前記当
   接用ロッドの当接面とこれ等に当接係合する前記押圧ロ
   ッドの後端部には耐摩耗手段が形成されてなる請求項
   ２，３，４のいずれかの軸移動による工具着脱機構。