JPS6311205A - 工具着脱装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は工作機械等のスピンドル（主軸）に工具を着脱
自在に装着する工具着脱装置に関する。

（従来の技術） 工作機械等のスピンドルの前端部に工具を着脱自在に装
着する方法として、従来から、工具を保持する工具ホル
ダを用い、この工具ホルダをスピンドルの前端部に挿入
固定することにより装着する方法が広く用いられている
。

工具ホルダは、工具を保持する保持部と、スピンドル前
端部に形成されたテーバ穴内に挿入されるテーパシャン
ク部とを有し、このテーバシャンり部後端にはプルスタ
ッドが突設されている。

スピンドル内には、ドローバ（押出し棒）が軸線方向に
移動可能に挿入され、このドローバの先端部にプルスタ
ッドをクランプする複数の弾性爪部材からなるコレット
が固着されている。また、スピンドル内には、コレット
の外周囲に当接し、コレットを閉状態に保持するコレッ
ト押えスリーブが配設され、ドローバの外周囲には、ド
ローバをスピンドルの後方に向けて付勢する皿ばねある
いはコイルばねのようなばね部材が＠着されている。

スピンドル前端部に挿入された工具ホルダは、そのプル
スタッドをコレットによりクランプされ、ドローバをば
ね部材でスピンドル後方に向けて引張ることにより、テ
ーバシャンク部材がスピンドルのテーパ穴に密着された
状態で固定保持される。

また、工具の取外しは、ドローバの後端位置に配設され
たドローバ押出し用ピストンで、ドローバをスピンドル
の前方に向けて押出し、コレットを前進移動させてコレ
ットとコレット押えスリーブとの当接係合状態を解除し
、コレットを半径外方向に弾性変位させ、プルスタッド
のクランプを解放することにより行われる。

（発明が解決しようとする問題点） このような構成からなる従来の工具着脱装置においては
、コレットとコレット押えスリーブとの当接状態を解除
するため、ドローバを比較的大きい距離（例えば１０数
厘）移動させる必要がある。

このことは、ドローバの外周囲に装着されているばね部
材のたわみ品を大きくする必要があり、ば部材が大きく
なり、皿ばねを使用した場合には、皿ばねの積層枚数を
多くしなければならない。

ドローバの外周囲に装着されたばね部材が大きくなると
、それだけスピンドルをはじめ工具着脱装置全体が大型
化し、特にドローバの外周囲に積層装着された皿ばねの
枚数が多くなるとスピンドルの軸方向長さが長くなる。

また、皿ばねはスピンドルとともに回転させられるが、
多数枚の皿ばねを積層して装着した場合、個々の皿ばね
の重量は完全に均一ではないため、スピンドルの動バラ
ンスに悪影響を及ぼし、とりわけ高速回転時には振動、
スピンドルの振れ等の原因となる。

このように、従来の工具着脱装置においては、大きなば
ね部材を装着する必要があり、装置が大型化するととも
に、スピンドルの高速回転化を妨げる要因となっていた
。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
小型でスピンドルの高速回転化を図ることのできる工具
着脱装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

〈問題点を解決するための手段） 本発明は、スピンドル内に軸線方向移動可能に挿入され
たドローバと、ドローバの先端に固着された工具ホルダ
のプルスタッドクランプ用のコレットと、スピンドル内
にコレットの外周部に当接可能に配設されたコレット押
えスリーブと、ドローバの外周囲に装着されドローバを
スピンドルの後方に向けてイー１勢するばね部材と、ド
ローバをスピンドルの前方に向けて押出すドローバ押出
し用ピストンとを備えた、スピンドルの前端部に工具を
着脱自在に装着する工具着脱装置であって、コレット押
えスリーブは軸線方向移動可能に配設されるとともに、
コレット押えスリーブの内面とドローバの外面との間に
は密閉された圧力室が形成され、ドローバに圧力室に圧
力流体を供給する圧力流体供給通路が形成されているこ
とを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、ドローバ押出し用ピストンによりドロ
ーバが押出されて、コレットとコレット押えスリーブと
の係合が弛められ、続いて圧力流体供給通路から圧力流
体を圧力室に供給し、コレット押えスリーブを軸線方向
移動させることにより、コレットとコレット押えスリー
ブとの係合を完全に解放し、コレットを半径外方向に弾
性変位させて工具ホルダのプルスタッドがアンクランプ
状態にされる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

図において符号１１はスピンドルであり、スピンドルヘ
ッド１０内に、軸受１２．１３を用いて回転支持されて
いる。スピンドル１１の前端部には、工具（図示せず）
を保持する工具ボルダ４０のテーパシャンク部４１が挿
着されるテーパ穴１１ａが形成され、このテーパ穴１１
ａに連続して、円形断面をした収納空間１１ｂが軸線方
向に形成されている。

スピンドル１１の中心部には、後方側から収納空間１１
ｂ内まで軸線方向に移動「可能にドローバ１４が挿入さ
れている。このドローバ１４の先端には、工具ホルダ４
０のプルスタッド４２を外周囲からクランプする、複数
の弾性爪部材からなるコレット１５が固着されている。

スピンドル１１の収納空間１ｉｂ内には、さらにコレッ
ト１５の外周部に当接し、コレット１５を閉状態に保持
する内径を有する両端開口した中空円筒状のコレット押
えスリーブ１６が軸線方向移動可能に配設されている。

コレット押えスリーブ１６は、ドローバ１４の外周囲を
覆うことが可能な軸線方向長さを有し、ドローバ１４の
外周囲に当接するまで半径内方向に延びたフランジ部１
６ａと、このフランジ部１６ａより前方側（図面で右側
）のドローバ１４に設けられた、コレット押えスリーブ
１６の内面に摺接する段差部１４ａとの間に、密閉され
た圧力室１７が形成されている。また、コレット押えス
リーブ１６のフランジ部１６ａより後方側の、ドローバ
１４とコレット押えスリーブ１６との間の空間１８内に
は、コレット押えスリーブ１６をスピンドル前方側に付
勢するスプリング１９が配設されている。

スピンドル１１の後端からさらに後方に突出したドロー
バ１４の後端部には、円盤形フランジ２１が固着され、
このフランジ２１とスピンドル１１の後端面との間に、
２枚の皿ばね２２がスピンドル後端面とフランジ２１と
に当接して配設されている。

スピンドル１１の後方側には、さらに中空のシリンダケ
ーシング３１が、スピンドル後方部およびフランジ２１
を取囲むように配置固定されている。シリンダケーシン
グ３１内には拡径部３１ａが形成され、この拡径部３１
ａにドローバ押出し用ピストン３２のピストンフランジ
３２ａが摺動可能に配設されている。シリンダケーシン
グ３１の拡径部３１ａは、ピストンフランジ３２ａによ
り前方側シリンダ室３３ａと後方側シリンダ室３３ｂと
に区画され、これらの前方側シリンダ室３３ａおよび後
方側シリンダ室３３ｂにそれぞれ連通する圧力流体（例
えば圧力油）供給口３４ａおよび３４ｂが穿設されてい
る。

ドローバ１４には、その後端面から圧力室１７に連通ず
る圧力流体（例えば圧縮空気）供給通路３５が形成され
、一方、ドローバ押出し用ピストン３２にはこの圧力流
体供給通路３５と連通可能な位置に圧力流体供給通路３
６が、その後端面から前端面に貫通して形成されている
。

なお、符号３７ａおよび３７ｂは、シリンダケーシング
３１に穿設された圧力流体供給口３４ａおよび３４ｂに
、それぞれ接続された圧力流体供給管であり、符号３８
は、ドローバ押出し用ピストン３２に形成されている圧
力流体供給通路３６に接続された圧力流体供給管である
。

次にこのような槙成からなる本実施例の作用について説
明する。

まず、図面に示すように、工具がスピンドル１１に装着
されている状態から、これを取外す動−作について説明
する。シリンダケーシング３１内の後方側シリンダ室３
３ｂに、供給口３４ｂから圧力流体（例えば圧力油）が
供給され、ドローバ押出し用ピストン３２を前進移動さ
せる。ドローバ押出し用ピストン３２の前端がドローバ
１４の後端に当接し、ドローバ１４を押圧すると、スピ
ンドル１１の後端面とフランジ２１との間に配設されて
いる皿ばね２２がたわみ、ドロ−バ押出し用ピストン３
２の前進に伴ってドローバ１４およびその先端に固着さ
れたコレット１５が前進移動する。コレット１５は、前
進移動することにより、コレット押えスリーブ１６によ
り外周囲から押圧されている状態が弛められる。ただし
この状態では、コレット１５の移動量は小さいため、コ
レット１５の複数の爪部材が半径外方に」−分開放され
るまでには至っていない。

このようにして、ドローバ押出し用ピストン３２により
ドローバ１４を前進移動させた後、圧力流体供給管３８
から、ドローバ押出し用ピストン３２に設けられた圧力
流体供給通路３６に、圧力流体（例えば圧縮空気）を供
給する。ドローバ１４の後端とドローバ押出し用ピスト
ン３２の前端とは当接しているので、圧力流体は、供給
通路３６からドローバ１４内の供給通路３５へ流れ、圧
力室１７に供給される。これによりコレット押えスリー
ブ１６が、スプリング１９のばね力に抗して後退移動（
図面右方向移動）し、コレット１５の押圧状態を完全に
解放する。コレット１５の複数の爪部材が半径外方向に
弾性変位し、プルスタッド４２のクランプを解除し、工
具ホルダ４０の引抜きを可能とする。この状態で工具ホ
ルダ４０が工具交換アーム（図示せず）により把持され
、スピンドル１１の前端部から引抜かれて、工具の取外
し動作を終了する。

一方、工具を装着する動作は、上述した動作と全く逆の
動作を行うことにより行われる。

このように本実施例によれば、ドローバ１４をスピンド
ル１１の後方に向けて付勢する皿ばね２２が少ない枚数
（２枚）しか使用されていないので、スピンドル１１の
アンバランス石を減少させることができ、スピンドル１
１の高速回転化を図ることができる。また、皿ばね２２
の積層枚数が少ないので、スピンドル１１の軸方向長さ
を短くすることができ、装置の小型化を図ることができ
る。

なお、本実施例においては、皿ばね２２をスピンドル１
１の後端面とドローバ１４の後端に固着された７ランジ
２１との間に配設した例を示したが、従来の工具＠ＩＢ
２装置のように、皿ばね２２をスピンドル１１内に配設
することも可能である。

また、皿ばね２２のばね力は、皿ばね２２の大きさを変
更することにより調整することができ、２枚程度の少な
い枚数を維持することが可能である。

さらに本実施例においては、コレット押えスリーブ１６
を前方側へ押し戻す手段としてスプリング１９を用いた
が、この他に、圧力流体をコレット押えスリーブ１６の
後端側に供給して、圧力流体により押し戻すことも可能
である。また、本実施例においては、テーバシャンクを
有する工具ホルダを用いた例を示したが、ストレートシ
ャンクを有する工具ホルダに対しても適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、コレット押えス
リーブを軸線方向移動可能にすることにより、ドローバ
をスピンドルの後方に向けて付勢するばね部材のたわみ
はを小さくすることができ、ばね部材の軸線方向長さを
小さくすることができる。特に皿ばねを使用した場合に
は、皿ばねの積層枚数を少なくすることができる。これ
により、工具着脱装置を小型化することができるととも
に、スピンドルの高速回転化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による工具着脱装置の一実施例を示す断面図
である。 １１・・・スピンドル、１４・・・ドローバ、１５・・
・コレット、１６・・・コレット押えスリーブ、１７・
・・圧力室、２２・・・皿ばね、３２−・・ドローバ押
出し用ピストン、３５・・・圧力流体供給通路、４ｏ・
・・工具ボルダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スピンドル内に軸線方向移動可能に挿入されたドロ
   ーバと、前記ドローバの先端に固着された工具ホルダの
   プルスタッドクランプ用のコレットと、スピンドル内に
   前記コレットの外周部に当接可能に配設されたコレット
   押えスリーブと、前記ドローバの外周囲に装着されドロ
   ーバをスピンドルの後方に向けて付勢するばね部材と、
   前記ドローバをスピンドルの前方に向けて押出すドロー
   バ押出し用ピストンとを備えた、スピンドルの前端部に
   工具を着脱自在に装着する工具着脱装置において、前記
   コレット押えスリーブは軸線方向移動可能に配設される
   とともに、前記コレット押えスリーブの内面とドローバ
   の外面との間には密閉された圧力室が形成され、前記ド
   ローバに前記圧力室に圧力流体を供給する圧力流体供給
   通路が形成されていることを特徴とする工具着脱装置。 ２、圧力室に供給される圧力流体は圧縮空気であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工具着脱装置
   。