JPS6248436A - 工具クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＡＴＣ付工作機械の工具主軸へ工具を自動的に
着脱する工具主軸内およびその近傍に設けられた工具ク
ランプ装置に関する。

従来技術 従来、工具主軸への工具の自動着脱は、マシニングセン
タにおいては一般的であったが、近年におけるＦＭＳ、
ＦＭＣの進展から、旋盤、研削盤などにも工具着脱の自
動化に対する要求が強くなった。マシニングセンタにて
採用されている工具クランプ装置即ちコレットが多数の
皿ばねにより引っ張られると工具のブルスタ・７ドに係
合して引っ込み、工具を工具主軸のテーバ穴に嵌着する
形のものでは、比較的大きなストロークを要するため数
十枚の皿ばねを必要とし、設置長さが太き（なったが、
マシニングセンタは主軸頭が比較的大きいのであまり問
題はなかった。しかし、これを旋盤や研削盤にそのまま
採用するには設計上非常な困難を伴い、特に旋盤におけ
るタレント刃物台に採用するためには、タレント形状に
制約され工具シャンクテーパ部を把持する主軸のテーバ
穴の長さを切り詰めるなど、工具系の剛性を犠牲にせざ
るを得なかった。

発明が解決しようとする問題点 上述のようにマシニングセンタに一般的に採用されてい
るプルスタッド方式をそのまま旋盤のタレット刃物台の
主軸に採用することはコンパクトに設計することが非常
に困難であり、しかも工具系の剛性低下と言う大きな問
題を抱えていた。このため従来のプルスタッド方式の欠
点である長ストロークを要するため数十枚の皿ばねを用
いるようなりランプ方式を°改め、短ストロークで少数
の皿ばねでクランプできるようにする必要がある６問題
点を解決するための手段 短ストロークで把持可能に工具主軸穴に内挿した従来の
コレットに代わり複数の鋼球１５を円周方向に配置した
スリーブ１４と、従来コレットが開いている時のコレッ
ト頂部背面の凸部の待避みぞが工具主軸穴内側に直接設
けられていたものを工具のプルスタッド１７が挿入され
た時にプルスタッド１７の大径端部が鋼球１５の配列部
を通過できる鋼球待避の円周みぞ１２を有する別の部材
であるスリーブ１１をスリーブ１４と工具主軸６の穴と
の間に介挿して設け、スリーブ１１．１４がそれぞれ皿
ばね３２とばね３０で独立して工具を引く方向に付勢さ
れるようにし、工具アンクランプのためスリーブ１１を
工具方向に押す推力装置（５２，５６）及びスリーブ１
４を工具方向に押す推力装置（５１，５３）を備えてい
るものである。

実施例 本発明の実施例をＡＴＣ付のＮＣ旋盤のタレント刃物台
に取り付けた回転工具軸装置及びアンクランプ用推力装
置により説明する。

タレット刃物台本体１には、タレツト２が旋回割り出し
可能に取り付けられ、タレツト２の外周には回転工具軸
装置３が１組以上袋着されていて割り出し位置において
刃物台側の駆動軸３５によりクラッチ３Ｇ中間軸３７を
介して回転される。また、タレント刃物台本体１上には
、同一軸上に配した２個のシリンダでなる工具アンクラ
ンプ用推力装置４が固定されている。

回転工具軸装置３の本体５に軸承された工具主軸６の中
心貫通穴は第１図で左よりテーバ穴７゜小径穴８．大径
穴９そして小径穴８と大径穴９の境に内方に張り出す鍔
３３が形成されている。テーバ穴７にはＡＴＣのグリッ
プ導を存する工具１Ｇのテーバシャンク１０ａが装着さ
れ、そのプルスタッド１７は小径穴８に臨んでいる。小
径穴８にはスリーブ１１が軸方向に摺動可能に装入され
ていて、その工具側の端面近くの内径にはみぞ１２が円
周方向に削設され、反工具側の端面近くに軸直角の直径
線上に１８０°離れた穴２７が穿設され第１図で右方向
の動き量が鍔３３で制限されている。スリーブ１１の段
付穴にはスリーブ１４が軸方向に摺動可能に装入され、
スリーブ１４は第１図で左側が径が大きく長さの短い円
筒部２１がｌ−ブ１１の工具側の大径穴に、右側は径が
小さく長さが長い小円筒部２２がスリーブ１１の小径穴
を貫通して本体５外に突出し、またその穴は左側は径の
大きい穴２３．中央部は径の小さい穴２４．右側は径の
大きい穴２５よりなる段付円筒を形成し、大円筒部２１
はその左端近くの同一円周上に軸心と直角に複数個の鋼
球１５が装入可能に同数個の穴２０が等間隔に穿設され
、この穴２０は鋼球！５が大径穴２３へ遺り抜けないよ
うな形状となっている。ス１１−ブ１４の小径穴２４の
左端には、押しこま１６が圧入され、その左端は大径穴
２３内で工具１０のプルスタッド１７の端面と僅かの隙
間を有している。

更にスリーブ１４の中央の小径穴２４のほぼ中央でスＯ
−ブ１１の穴２７と対応する位置に長手が軸心と平行で
１８０’離れた長大２９．２９が刻設されている。

そしてスリーブ１４の小径穴２４には、押しこま１６と
間隔をおいて押し棒１８が軸方向に摺動可能に装入され
、その左端近くに軸心と直角に穴２６が穿設、ピン１３
が貫通してスリーブ１４の長大２９．２９を貫通してス
リーブ１１の穴２７に嵌入して押し棒１８はスリーブ１
１と連結されている。

押し棒１８はスリーブ１４の大径穴２５に延在し右端に
大径部１９が形成されている。スリーブ１４の右側の大
径穴２５と押し棒１８外径との間隙部には、ばね２８が
介装され、スリーブ１４に対し、押し棒１８を常時右方
へ付勢している。またスリーブ１４の右側の小円筒部２
２と工具主軸６の右端の穴９とが形成する円周隙間には
皿ばね群３０が介装され、スリーブ１４の小円筒部２２
の右端に螺合するナフト３２により隣接するリング３１
を介して鍔３３との間で圧縮され、工具主軸６に対しス
リーブ１４が常に右方へ付勢されている。

第１図は工具主軸６に工具１０をクランプした状態を示
しているがアンクランプ機構を説明する。

タレット刃物台本体１上の工具交換位置に対応する位置
には、工具アンクランプ用推力装置４が取り付けられ、
その本体５０の第１図左右側面にそれぞれ独立した大シ
リンダ５１．小シリンダ５２がスリーブ１４と同心に削
設されている。シリンダ５１内にはピストン５３が嵌装
され、その左側に連なっている小径部５４がシリンダ５
１の蓋５５の中心穴を貫通して外部に突出して前記スリ
ーブ１４の右端と隙間をおいて対している。一方シリン
ダ５２内にピストン５６が嵌装され、その中心穴に固定
された左側ピストンロッド５７が両シリンダ５１．５２
の隔壁部の穴５８及びピストン５３．ピストンの小径部
５４の中心穴を摺動可能に貫通して外部に突出し、押し
棒１８の右端に対してｌ−ブ１４とピストン小径部５４
端との隙間より小さい隙間で対している。また右側ピス
トンロッド５９はシリンダ５２の蓋６０の中心穴を貫通
して外部に突出し、その右端にはドッグ６１が固定され
、図示しないリミットスイッチに作用し、工具クランプ
、アンクランプの信号をとっている。なおピストン５３
．５６は、工具クランプ時はそれぞれのシリンダ内の右
側に位置するように圧力流体が送られている。

作用 第１図は工具１０を工具主軸６にクランプした状態を示
しているので工具アンクランプから説明する。

現在取り付けられている工具１０による加工が完了する
と、タレント刃物台１は定められた工具交換位置に移動
し停止する。タレット２は旋回し、回転工具軸装置３を
工具交換位置に割り出す、この時、回転工具軸装置３と
タレット刃物台１上の工具アンクランプ用推力装置４と
の両方の中心線は一致する０割り出し完了信号で、図示
しないＡＴＣが工具１０を把持し大シリンダ５１．　　
小シリンダ５２の右室にそれぞれ同じ圧油が送られ、ピ
ストン５３．５６はそれぞれ左行し、ピストン５３の小
径部５４の左端はスリーブ１４の右端を、ピストン５６
のピストンロッド５７は押し棒１８の右端をそれぞれ押
す。

ピストンロッド５７＠の隙間が小さく、また小シリンダ
５２の方が大シリンダ５１より径が小なるため、押し軸
１８の方かばね２日に抗して速く押されスリーブ１１の
円周みぞ１２はスリーブ１４の鋼球１５の位置に近ツ＜
、−万人シリンダ５１のピストンの小径部５４端がスリ
ーブ１４端に当接し皿ばね３０に抗してスリーブ１４を
左行させスリーブ１４の小径穴２４に圧入されたこま１
６が工具のプルスタッド１７の右端をつき、テーパシャ
ンク１０ａ　とテーパ穴７との嵌合を緩める。

ピストン５３．５６の左行端で鋼球１５と円周みぞ工２
の位置が合致する。この時点でピストンロッド５８の右
端のドッグ６１により、工具ゆるみの信号が発せられ、
予め工具１０を把持していた図示しないＡＴＣが左行す
ると、プルスタッド右端の斜面３４０作用で鋼球１５の
一部が円周みぞ１２に沈み、工具１０はＡＴＣとともに
左けして工具主軸６から抜は出すことができる。工具Ｉ
Ｏが工具主軸６から完全に抜けるとＡＴＣは１８０°旋
回して次工程の工具ｌＯを主軸６の中心線上に停止後、
右行して工具ｌＯを工具主軸６のテーパ穴７に挿入する
。ａ球１５は円周みぞ１２と同位置にあるので、工具１
０のプルスタッド１７の右端の大径部は容易に鋼球１５
の位置を通過し、斜面３４が鋼球１５に当接する位置に
なる。そこで大シリンダ５１．　小シリンダ５２の左室
に圧油が送られ、まずピストンロッド５７が右行するの
で、ばね２８の作用により押し棒１８．スリーブ１１が
右行し、鋼球１５は円周みぞ１２から押し出されてプル
スタッド１７の斜面３４に係合する状態となり、やがて
大シリンダ５１のピストン５３が右行し始めると、皿ば
ね３０が働き、スリーブ１４が右行し、鋼球１５がプル
スタッド１７の斜面３４を押し工具１０も右行し、遂に
主軸６のテーパ穴７と工具１０のテーバシャンク１０ａ
が密着する。その時ドッグ６１の作用によりリミットス
イッチよりクランプ完了信号を発し、ＡＴＣは工具ｌＯ
を開放し、待避位置に移動し工具交換動作を完了する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、工具クランプ時の本発明の工具クランプ装置
の断面図、第２図はクランプ作用の拡大説明図、第３図
はスリーブ１１と押し棒１８との連結部の断面図である
。 ｌ・・・タレット刃物台　２・・・タレット３・・・回
転工具軸装置　４・・工具アンクランプ用推力装置　６
・・・工具主軸 １０・・工具　１１．１４・・・スリーブ１５・・鋼球
　３０・・皿ばね　１２・・円周みぞ　５１，５２・・
・シリンダ ５３．５６・・・ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の工具主軸の工具クランプ装置において
   、前記工具主軸のテーパ穴に隣接した穴に移動可能に挿
   入され装着された工具のプルスタッドを把持する複数個
   の鋼球をその工具側の端面近くの同一円周上軸直角方向
   に移動可能に保持するとともに前記工具のプルスタッド
   の端面と対向する押しこまを有する第１スリーブ部材と
   、該第１スリーブ部材を常時反工具側に付勢する第１ば
   ねと、前記第１スリーブ部材と前記工具主軸のテーパ穴
   に隣接した穴との間に軸方向に摺動可能に介装され前記
   工具のアンクランプ時に前記鋼球が外方に待避可能な円
   周みぞをその内側に有する第２スリーブ部材と、該第２
   スリーブ部材を常時反工具側へ付勢している第２ばねと
   、工具アンクランプ時に前記第１スリーブ部材の反工具
   側端面に工具側へ作用する第１推力装置と、工具アンク
   ランプ時に前記第２スリーブ部材の反工具側端面に工具
   側へ前記第１推力装置より早い速度で作用する第２推力
   装置とをそなえてなり、工具クランプ時は第１スリーブ
   部材を引いて鋼球によりスタッドを引っ込み第２スリー
   ブ部材を引いて円周みぞを鋼球位置よりずらせて鋼球を
   固定し、工具アンクランプ時は第１スリーブ部材、第２
   スリーブ部材を工具側に前進させて押しこまでプルスタ
   ッドを打ち円周みぞを鋼球位置に移動させて鋼球を退避
   可能とすることを特徴とする工具クランプ装置。