(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸中心穴に挿通されたドローバを引き上げることでコレットを介して工具ホルダを主軸に嵌着できドローバから工具ホルダの中心穴にクーラントを供給する機構において、前記ドローバの中心穴の途中に形成された大径穴の前段に鍔前面が当接して前進端が規定され前記ドローバの中心穴に軸方向移動可能に嵌挿され先端が前記ドローバの前端面より突出した鍔付の連接管と、前記大径穴に収納され前記連接管と対峙してその管の後端穴に嵌入して閉路可能な弁棒が形成され前記大径穴の後段に当接するフランジに流路となる切欠部が形成されたフランジ付の開閉弁と、前記連接管と前記開閉弁との間に張設され常時前記フランジを前記大径穴後段に圧接するばねと、前記ドローバの大径穴に対応する外周面と前記コレットが内挿される前記主軸穴に嵌着したシリンダの内周面とで形成された円筒状エア流路と、該円筒状エア流路と前記大径穴とを連通させる放射状流路と、該放射状流路を挟んで前記外周面に設けられ前記ドローバの引き上げ時に前記円筒状エア流路からのクーラントの流出を阻止するように気密とし前記ドローバの前端において工具側が前記シリンダより脱出して円筒状エア流路を開放するシールとを含んでなり、工具ホルダを主軸のテーパ穴に挿入時に連接管が押されてその後端穴に弁棒が係合してクーラント流路が閉じられ、クーラントに替えてエアを供給するとドローバ前進端で開放されている円筒状エア流路を経てコレットの隙間からテーパ穴にエアを吹き出させてテーパ面を清掃することを特徴とする工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械における工具を装着する主軸の工具クランプ部のエアブロー機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御工作機械へのＡＴＣ等の周辺自動機器の導入に伴い機械加工の自動化が飛躍的に進展し、これに従い工作機械主軸部への加工工具と計測機器の交換頻度が顕著に増加している。交換の際は工具ホルダ自体の外周面と主軸のテーパ穴とが確実に清浄化され、エアブローでクリーニングされている必要がある。
【０００３】
図４は従来技術に係る工具クランプ部のクーラント機構の断面図である。図４において、周知のマシニングセンタ等の主軸頭に支持された主軸１０１の軸心穴にドローバ１０２が挿通されていて、主軸１０１後端部にはこのドローバ１０２を押圧する図示しないピストンシリンダ部材が設けられている。ＡＴＣで工具ホルダ１０３が主軸テーパ穴１０１ａに装着された時、ドローバ１０２は積層した皿ばね１０４の撓み力によって引き上げられ工具ホルダ１０３を嵌着させる。
【０００４】
工具ホルダ１０３を主軸１０１から取り外す時は、前述のピストンシリンダ部材の後室にに圧油を供給し皿ばね１０４の力に抗してドローバ１０２を押し出しドローバ１０２の先端部に設けられたコレット１０５を開口させ、工具ホルダ１０３は主軸１０１から取り外し可能となる。
新たに工具ホルダ１０３を主軸１０１に挿入し、続いてピストンシリンダ部材への圧油の供給を前室に切り換えると皿ばね１０４の撓みが増加しドローバ１０２が引き上げられると共にコレットが閉じ、工具ホルダ１０３を引き上げて主軸テーパ穴への嵌着を完了する。
【０００５】
ドローバ１０２の軸心にはクーラント及びエアブローに共用する中心流路が穿孔されていて、先端部に、分割したコレット１０５をリング状のばね１０６で外周部分で保持するコレットホルダ１０７が螺合部１０７ｂで螺合され一体に構成されている。コレットホルダ１０７の中心貫通穴の後端側には大径穴１０７ａが形成され、該大径穴１０７ａの前段面に鍔１０８ｂ，ばね１０９で張設されて位置決めされ、先端をコレットホルダ１０７より突出するように中心貫通穴１０７ｃに中空の連接管１０８が挿入されている。
【０００６】
図４に示す中心線より上半分は、ドローバ１０２が前進してコレット１０５が開口し、工具ホルダ１０３のプルスタッド１１０は開口したコレット１０５から容易に脱出可能な状態を示している。工具ホルダ１０３を主軸１０１から取り外した後、ドローバ１０２の中心流路１０２ａに供給されたクリーニング用のエアは、連結管１０８の放出穴１０８ａを通り工具ホルダ１０３の方向に放出され、主軸１０１のテーパ面１０１ａのクリーニングを行う。
【０００７】
次に、中心線の下半分は、ドローバ１０２が引き上げられ、コレット１０５が閉口し工具ホルダ１０３のプルスタッド１１０を把持して工具ホルダ１０３のテーパシャンクをテーパ面１０１ａに嵌着固定した状態を示している。連接管１０８の先端はプルスタッド１１０の端面穴にに嵌入し、更にばね１０９を圧縮させ連接管１０８とプルスタッド１１０の結合部からのクーラントの漏れを防いでクーラントの供給を確実にしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたように、主軸１０１に工具ホルダ１０３のシャンクを嵌着する前にエアを供給してドローバ１０２の中心流路１０２ａから主軸１０１のテーパ穴１０１ａの内面のクリーニングを行う場合でも、連接管１０８がプルスタッド１１０に係合するまでのエアの流れを利用できるだけで、係合後エアはプルスタッド１１０と工具ホルダ１０３の軸心を通り放出されるのみである。連接管１０８の先端形状を工夫してエアの噴出路を広げてもその効果には限界がある。
【０００９】
従って、クーラントに替えてエアをクーラントの流路に供給するだけではテーパ穴１０１ａの内面のクリーニングに関しては十分な効果は期待できない。
また、連接管１０８の先端形状の如何にかかわらず、連接管１０８より後方に位置するコレット１０５の周辺部分のクリーニングをすることはできない。
更にコレット１０５の周辺にクーラントが滞留し、これらのクリーニングができないという問題を有している。
【００１０】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ドローバを引き上げたときに流路を開き、テーパ穴に工具ホルダを挿入したときに流路を閉じるようにしたクーラント流路開閉部材をドローバの先端部分に設け、更にドローバの先端の外周部分に、ドローバを押し下げられコレットが開口中はテーパ穴方向にエアが円筒状に噴出する流路を開き、ドローバを引き上げて工具ホルダを嵌着固定したときはこれと連動して円筒状の流路を閉じるエア流路開閉部材とを設けた工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明の工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構は、主軸中心穴に挿通されたドローバを引き上げることでコレットを介して工具ホルダを主軸に嵌着できドローバから工具ホルダの中心穴にクーラントを供給する機構において、前記ドローバの中心穴の途中に形成された大径穴の前段に鍔前面が当接して前進端が規定され前記ドローバの中心穴に軸方向移動可能に嵌挿され先端が前記ドローバの前端面より突出した鍔付の連接管と、前記大径穴に収納され前記連接管と対峙してその管の後端穴に嵌入して閉路可能な弁棒が形成され前記大径穴の後段に当接するフランジに流路となる切欠部が形成されたフランジ付の開閉弁と、前記連接管と前記開閉弁との間に張設され常時前記フランジを前記大径穴後段に圧接するばねと、前記ドローバの大径穴に対応する外周面と前記コレットが内挿される前記主軸穴に嵌着したシリンダの内周面とで形成された円筒状エア流路と、該円筒状エア流路と前記大径穴とを連通させる放射状流路と、該放射状流路を挟んで前記外周面に設けられ前記ドローバの引き上げ時に前記円筒状エア流路からのクーラントの流出を阻止するように気密とし前記ドローバの前端において工具側が前記シリンダより脱出して円筒状エア流路を開放するシールとを含んでなり、工具ホルダを主軸のテーパ穴に挿入時に連接管が押されてその後端穴に弁棒が係合してクーラント流路が閉じられ、クーラントに替えてエアを供給するとドローバ前進端で開放されている円筒状エア流路を経てコレットの隙間からテーパ穴にエアを吹き出させてテーパ面を清掃するものである。
【００１４】
請求項１の発明によれば、ドローバの先端部分に形成された大径穴に挿入された連接管、開閉弁、ばねでクーラント流路開閉部材を構成し、工具ホルダの挿入時にクーラントの流路を一旦閉じ、ドローバの引き上げにより工具ホルダが固定された時にクーラント流路を開くように構成されている。大径穴に対応する外周面と主軸穴の内周面とで形成される円筒状エア流路、大径穴から円筒状エア流路に連通する放射状流路、クーラントの流出を阻止する前記外周面に設けたシールとでエア流路開閉部材を構成している。ドローバの前進時はエア流路を開きドローバの引き上げ時はエア流路を閉じるように構成されている。それぞれの開閉部材を構成する機素はドローバの先端部分にコンパクトにまとめられている。その開閉部材は工具ホルダの挿入とドローバの引き上げと前進によって操作される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１はドローバを前進させてコレットを開口し、工具ホルダを取り外した後の主軸先端に設けられた工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図、図２は工具ホルダを主軸に挿入したときクーラント流路が閉じ、エア流路は開いている工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図、図３はドローバを引き上げて工具ホルダを主軸に嵌着固定してエアブロー流路が閉じ、クーラント流路が開いた工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図である。
【００１６】
〔実施例〕
図１乃至図３において、ドローバ２の先端部分には発明の要素１としてクーラント流路開閉部材が設けられている。このクーラント流路開閉部材の概略は連接管８，開閉弁１１，ばね９とを含んで構成されている。ドローバ２の先端部分の軸心に形成した大径穴７ａ内でクーラント流路が開閉するよう構成されている。
【００１７】
また、ドローバ２の先端外周部分には、発明の要素２としてエア流路開閉部材が設けられている。エア流路開閉部材の概略はドローバ２，シリンダ１２，Ｏリング１３Ａ，１３Ｂを含んで構成されている。ドローバ２の先端の外周部分に形成した円筒状のエア流路に大径穴７ａからエアを通しドローバ２の前進・引き上げと連動して円筒状のエア流路を開閉するよう構成されている。
なお、ドローバ２とコレトホルダ７とが螺合部７ｃで大径穴７ａを構成するドローバ２の先端部分は、従来技術において説明した構成と同様であり、説明を省略する。
【００１８】
次に、クーラント流路開閉部材の構成を説明する。
クーラント流路開閉部材はドローバ２の先端部に形成された大径穴７ａ内に構成されている。大径穴７ａは、主軸１の中心穴１ａに挿通され軸心にクーラントの流路穴２ａが穿孔されたドローバ２の先端部と、コレット５を外周部分に設られたドローバ２と同一軸線を共有するコレットホルダ７とを螺合部７ｃで一体に結合して形成されている。
【００１９】
コレット５は複数のセグメントに分割されその基部においてリング状の２本のばね６で束ねられてコレットホルダ７の外周円筒面に均等ピッチで保持されている。大径穴７ａにはその前段７ｄに鍔８ｂ前面が当接することで前進端が規定され、前段７ｄからドローバ２の前端に向けて大径穴７ａと同芯に穿孔された穴７ｂに管部が嵌挿され、その先端が前端面７ｈより突出する鍔付の連接管８が収納されている。
【００２０】
また、連接管８の後端と対峙し管の後端穴８ａに嵌入してこの後端穴を塞ぐ弁棒１１ａを一端に形成し、他端が大径穴７ａの後段に当接しフランジ１１ｂの外周部分に切欠部を形成し、流体が通過可能なフランジ付の開閉弁１１が大径穴７ａに収納されている。連接管８の鍔８ｂの後端面とフランジ１１ｂ間に張設され常時開閉弁１１を大径穴７ａの後段に圧接するばね９が介挿されている。
【００２１】
連接管８は工具ホルダ３（図２）が主軸テーパ穴１ａに挿入されたとき、プルスタッド１０で後方にばね９の力に抗して押され開閉弁１１の弁棒１１ａが連接管８の後端穴８ａに嵌入して流路を閉じるようにクーラント流路開閉部材は構成されている。工具ホルダ３を主軸１に嵌着するため、ドローバ２が皿ばね４の力で引き上げられるに伴ってばね９の力で開閉弁１１が後方に移動した時は、連接管８の穴から弁棒１１ａが脱出しクーラント流路は開かれる。
【００２２】
続いて、エア流路開閉部材を説明する。
エア流路開閉部材は、ドローバ２の先端部分に形成した大径穴７ａに対応して、コレットホルダ７とドローバ２の螺着部７ｃの外側に形成した外周面７ｅと、コレット５が内挿される主軸１の穴１ｂに嵌着したシリンダ１２の内周面とで円筒状流路２ｂが形成されている。
【００２３】
大径穴７ａと円筒状流路２ｂは放射状流路２ｃで連通されている。ドローバ２が皿ばね４で引き上げられて工具ホルダ３のシャンク部３ｃが主軸テーパ穴１ａに嵌着固定されてクーラントが供給されるときに円筒状流路２ｂからクーラントが流出しないようドローバ２の外周面７ｅに放射状流路２ｃを挟んでＯリング１３Ａ，１３Ｂが環装されている。なお、ドローバ２が引き上げられたときには、一方のＯリング１３Ａはシリンダ１２内に嵌入するので他方のＯリング１３Ｂと共に作用してクーラントの主軸中心穴１ｃ及び１ｄ内への流出を阻止する。
【００２４】
ドローバ２が前進した場合には、Ｏリング１３Ａとシリンダ１２の内面隙間にエアの流路が開きコレット５に向けてエアが円筒状の流路で放出可能となって流路は開放される。また、ドローバ２が後退してＯリング１３Ａ，１３Ｂにより円筒状流路が密閉されてエア流路が閉じられるようにエア流路開閉部材が構成されている。  なお、Ｏリング１３Ｂは常にシリンダとドローバとの間を気密にしており、Ｏリング１３Ｂはエアブロー時の主軸内への逆流を防止し、シリンダ１２内より脱出せずクーラント供給時は主軸内１ｂ，１ｃ，１ｄへの漏洩を防止している。
【００２５】
次に前述のように構成された本願発明の工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の作用について説明する。
シリンダ部材の後室に圧油を供給して、図１に示すように、ドローバ２を前進させてコレット５を開口し工具ホルダ３を取り外し後の状態とする。この状態においてはコレット５の近傍には漏れたクーラント液が残留している恐れがある。コレット５を保持するリング状のばね６の周辺はドローバ２を主軸１から抜いて清掃しない限り滞留したクーラントは除去されることない。
この状態では、クーラント流路，円筒状のエア流路ともに開いている。
【００２６】
〔エア流路開閉部材の作用〕
図２のように、図示しない圧力エア源と接続されたドローバ２のエア流路からエアの供給を開始する。ＡＴＣ等の手段で工具ホルダ３を主軸テーパ穴１ａに臨ませてプルスタッド１０と連接管８とを係合させ連接管８をばね９の力に抗して押して後端８ａに弁棒１１ａを嵌入して開閉弁１１を閉じることによりクーラント流路を閉止する。ドローバ２の中心穴２ａに供給されたエアは、大径穴７ａの後段にばね９で圧接されている開閉弁１１のフランジ１１ｂの切欠部を通って大径穴７ａに達する。大径穴７ａに流入したエアは放射状流路２ｃを通り円筒状流路２ｂに導かれる。ドローバ２は前端に位置するのでＯリング１３Ａはシリンダ１２より脱出してエア流路が開いており、円筒状の隙間２ｂに流入したエアは、Ｏリング１３Ｂで主軸中心穴への逆流が阻止されているのでコレット５の隙間から主軸１のテーパ穴１ａに向かって噴出する。工具ホルダ３の引き続く挿入により工具ホルダ３のシャンクのテーパと主軸１のテーパ穴との隙間が少なくなるにつれ、隙間を通過するエアの流速は大きくなりクリーニング効果も高まる。
【００２７】
〔クーラント流路開閉部材の作用〕
図３のようにドローバ２へのエアの供給を停止して図示しないシリンダ部材の圧力油の供給を前室に切り換えピストンを後退させ、皿ばね４の力によりドローバ２を引き上げコレット５を介して工具ホルダ３のシャンク部３ｃを主軸テーパ穴１ａに嵌着させる。ドローバ２を引き上げることにより円筒状エア流路のＯリング１３Ａとシリンダ１２の内面が係合し円筒状流路２ｂからは大径穴７ａと放射状流路２ｃを除き外部へのクーラントの漏洩は阻止される。
また、ドローバ２が引き上げられることにより開閉弁１１もばね９の押し上げ力が作用し引き上げられ大径穴７ａ内の連接管８の後端穴８ａへの弁棒１１ａの嵌入がなくなりクーラント流路は開かれる。従って加工開始に当たりドローバ２からクーラントを供給すると、プルスタッド１０を介し工具ホルダ３の中心穴へクーラントを供給することが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構は前記のとおり構成されているので次に記載する効果を奏する。
【００２９】
請求項１に記載の発明は、クーラント流路開閉部材とエア流路開閉部材とを従来のドローバとコレット関連部品の収納されているスペース内に構成しているので大きな変更を要することなく従来機への適用が容易である。従来、主軸から使用済工具を取り外したとき、コレット周辺に溜まっていたクーラントがテーパ穴面を徐々に伝わって落下して、テーパ穴内径面が汚れやすいという問題が生じていたが、このような問題点の解決に有効であることが判明した。
本発明により、工具ホルダのＡＴＣによる装着と関連してクーラント流路とエア流路を自動切換して、テーパ面とコレット周辺の汚れをエアブローで確実に清浄化ができる。
【００３０】
さらに、各々の開閉部材を構成する機素数が少なく安定した動作が期待できる。連接管の後端穴から開閉弁の嵌脱することによりクーラントの流路を開閉し、クーラント流路が閉じている間にドローバの中心からコレット後方に設けた円筒状のエア流路にエアを案内し、コレットの後方から主軸テーパ穴と工具ホルダシャンクとの嵌合隙間に向けて円筒状にエアを噴出するので、この隙間を通過するエアは高速流体となり良好なクリーニング効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドローバを前進させてコレットを開口し工具ホルダを取り外した後の主軸先端に設けられた工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図である。
【図２】工具ホルダを主軸に挿入によりクーラント流路は閉じエア流路は開いている工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図である。
【図３】ドローバを引き上げて工具ホルダを主軸に嵌着することによりエアブロー流路が閉じクーラント流路が開いた工具クランプ部のクーラントとエアブローの切換機構の断面図である。
【図４】従来の技術に係る工具クランプ部のクーラント機構の断面図である。
【符号の説明】
１  主軸
２  ドローバ
３  工具ホルダ
５  コレット
６，９  ばね
７  コレットホルダ
８  連接管
１０  プルスタッド
１１  開閉弁
１２  シリンダ
１３Ａ，１３Ｂ  Ｏリング
【図１】
0003691770.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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