(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に、先端に工具が挿着される主軸と、主軸の軸線方向に移動可能なドローバと、ドローバを主軸先端側に押し出して工具を主軸から抜き取るピストンとを備えた工作機械の主軸頭において、
ピストンを複動型としてピストンに係合軸を延設し、ハウジングにフレームを固定し、フレームにハンマベースをピストンに対しその軸線方向に相対移動可能に設け、ハンマベースにハンマを固定し、フレームとハンマベースとの間にハンマを主軸先端側に付勢するバネ部材を介装し、フレームにハンマベースと係合する係止部材を設け、係合軸に主軸先端側からハンマと対向する衝接部材と、係止部材に係合する作動部材とを設け、
工具クランプ時にピストンが主軸基端側へ移動する際に、係合軸及び衝接部材を介してハンマベースをバネ部材の付勢力に抗して移動させて、係止部材によってハンマベースを定位置で係止させる一方、工具アンクランプ時には、ピストンの主軸先端側の略移動端で、作動部材が係止部材をハンマベースから解離してバネ部材の付勢力を解放することを特徴とする工作機械の主軸頭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具抜取機構を備えた工作機械の主軸頭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マシニングセンタの主軸頭において、工具をピストンで押し出して抜き取る技術が知られている。例えば、図７に示す主軸頭は、先端に工具３が挿着されるテーパ孔４ａを備えた主軸４と、主軸４にその軸線方向へ移動可能に挿入されたドローバ５と、流体圧で駆動されるピストン６とを備え、ピストン６によりドローバ５を主軸４の先端側に押し出して、工具３をテーパ孔４ａから抜き取るように構成されている。
【０００３】
また、ドローバに衝撃を与えて工具を抜き取る技術も公知である。例えば、特開平３−１４９１５０号公報に開示された工具抜取装置は、工具交換アームが工具を把持したときに、工具交換装置側に設けたカムにより複数の連動部材を介してドローバに衝撃を与え、ドローバの先端で工具を叩いて押し出すように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者の主軸頭によると、重切削時の圧着や切削液の付着で工具３がテーパ孔４ａに食い付いた場合、ピストン６の押出力が不足し、工具３の抜き取りに困難を来すことがあった。これに対し、後者の抜取装置の場合は、衝撃力で工具を確実に抜き取りできる利点はあるが、交換アームとドローバとを同期させるための機構が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、工具抜取用のピストンに連動する簡単な機構により、主軸に食い付いた工具を確実に抜き取ることができる工作機械の主軸頭を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、ハウジングの内部に、先端に工具が挿着される主軸と、主軸の軸線方向に移動可能なドローバと、ドローバを主軸先端側に押し出して工具を主軸から抜き取るピストンとを備えた工作機械の主軸頭において、ピストンを複動型としてピストンに係合軸を延設し、ハウジングにフレームを固定し、フレームにハンマベースをピストンに対しその軸線方向に相対移動可能に設け、ハンマベースにハンマを固定し、フレームとハンマベースとの間にハンマを主軸先端側に付勢するバネ部材を介装し、フレームにハンマベースと係合する係止部材を設け、係合軸に主軸先端側からハンマと対向する衝接部材と、係止部材に係合する作動部材とを設け、工具クランプ時にピストンが主軸基端側へ移動する際に、係合軸及び衝接部材を介してハンマベースをバネ部材の付勢力に抗して移動させて、係止部材によってハンマベースを定位置で係止させる一方、工具アンクランプ時には、ピストンの主軸先端側の略移動端で、作動部材が係止部材をハンマベースから解離してバネ部材の付勢力を解放することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を縦形マシニングセンタの主軸頭に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この主軸頭は、ハウジング１の上端に抜取補助装置２を組み付けて構成されている。ハウジング１の内部には、従来と同様、先端に工具３が挿着される主軸４（図７参照）と、主軸４の軸線方向に移動可能なドローバ５と、ドローバ５を主軸先端側に押し出して工具３を抜き取るピストン６と、ピストン６の受圧部６ａを収容するシリンダ７とが設けられている。そして、ピストン６には抜取補助装置２と係合する係合軸８がハウジング１から上方に露出するように延設されている。
【０００８】
図１、図２、図３に示すように、ハウジング１の上面には抜取補助装置２のフレーム１０が固定されている。フレーム１０の長孔１０ａにはハンマベース１１がピストン６に対しその軸線方向に相対移動可能に結合され、ハンマベース１１の下面には３個のハンマ１２がピストン６の周りで９０°の角度をおいて固定されている。また、ハンマベース１１の上面には２本のロッド１３が立設され、その上端部はフレーム１０の案内孔１０ｂに挿入されている。そして、フレーム１０とハンマベース１１との間にバネ部材としてのコイルスプリング１４が介装され、その付勢力によりハンマ１２が主軸先端側つまり下方に付勢されている。
【０００９】
一方、係合軸８には、ハンマ１２に下方から対向する衝接板１６と、ハンマベース１１に上方から対向するプレート１７とがカラー１８を介しナット１９により結合されている。プレート１７の両端には作動爪２０が下方に突設され、フレーム１０には作動爪２０の内面と接合する一対の側板２１が固定されている。側板２１にはＬ字形のブロック２２が固定され、このブロック２２上にスライダ２３が主軸軸線と直交する方向に摺動可能に支持され、スプリング２４により作動爪２０に圧接されている。
【００１０】
そして、スライダ２３はハンマベース１１に係合する一対の係止爪２３ａを備え、図４に示すように、ピストン６の下降途中にコイルスプリング１４の付勢力に抗してハンマ１２を定位置に係止する係止部材を構成している。また、作動爪２０はスライダ２３に係合するテーパ面２０ａを備え、図５に示すように、ピストン６の略下降端で係止爪２３ａをハンマベース１１から解離してコイルスプリング１４の付勢力を解放する作動部材を構成している。なお、図６に示すように、ハンマベース１１にはピストン６の上昇時に係止爪２３ａを外側に押し戻す傾斜面１１ａが形成されている。
【００１１】
次に、上記のように構成された主軸頭の作用について説明する。工具クランプ時には、図１及び図２に示すように、ピストン６が上昇端に保持され、抜取補助装置２のハンマベース１１が係止爪２３ａに係止され、コイルスプリング１４が圧縮されている。工具アンクランプ時には、図４に示すように、ピストン６と一体に係合軸８、衝接板１６、プレート１７、及び作動爪２０が下降し、テーパ面２０ａによりスライダ２３が外側へ徐々に押し出されるが、係止爪２３ａはハンマベース１１になお係合して、コイルスプリング１４を圧縮状態に保持する。
【００１２】
図５に示すように、ピストン６が下降端又はその直前位置に達すると、テーパ面２０ａの作用で係止爪２３ａがハンマベース１１から解離し、コイルスプリング１４の付勢力を解放する。これにより、ハンマベース１１が瞬時に下降し、ハンマ１２が衝接板１６に衝突して係合軸８及びピストン６を介しドローバ５に衝撃を与える。従って、工具３がテーパ孔４ａに食い付いた場合でも、ドローバ５はピストン６の押出力とハンマ１２の衝撃力とにより工具３を確実に抜き取ることができる。
【００１３】
工具交換後には、図６に示すように、衝接板１６及び作動爪２０が上昇し、衝接板１６によりハンマベース１１が押し上げられ、その傾斜面１１ａにより係止爪２３ａがいったん外側へ押し出されたのちスプリング２４の付勢力で内側に突出して、抜取補助装置２が図２に示す工具クランプ形態に復帰する。従って、この主軸頭によれば、ハンマベース１１、作動爪２０、及び係止爪２３ａをそれぞれピストン６に連動させて駆動でき、抜取補助装置２に専用の駆動源を設ける必要がなく、簡単な機構により工具３を確実に抜き取ることができる。
【００１４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、横形マシニングセンタやその他各種工作機械の主軸頭に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して具体化することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の主軸頭によれば、工具抜取用のピストンに連動する簡単な機構により、主軸に食い付いた工具を確実に抜き取ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す主軸頭の上端部分の断面図である。
【図２】同主軸頭の抜取補助装置を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】ピストン下降時の抜取補助装置の作動形態を示す断面図である。
【図５】工具アンクランプ時の抜取補助装置の作動形態を示す断面図である。
【図６】ピストン上昇時の抜取補助装置の作動形態を示す断面図である。
【図７】従来の主軸頭を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・ハウジング、２・・抜取補助装置、３・・工具、４・・主軸、５・・ドローバ、６・・ピストン、７・・シリンダ、８・・係合軸、１０・・フレーム、１１・・ハンマベース、１２・・ハンマ、１４・・コイルスプリング、１６・・衝接板、２０・・作動爪、２３・・スライダ、２３ａ・・係止爪、２４・・スプリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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