(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に切削工具が取り付けられ、後端部が主軸ヘッド本体に主軸受により回転自在に支持された主軸に装着される工具ホルダと、中心部の軸穴に装着したスラスト荷重を支持可能な軸受に前記工具ホルダの先端側を嵌合させ、前記軸受により工具ホルダを相対回転自在に支持する案内部材と、前記工具ホルダが主軸に装着されたとき前記案内部材を前記主軸ヘッド本体に主軸の軸方向と周方向に位置決め固定する支持部材とを備えたマシニングセンタの工具ホルダ装置において、
前記工具ホルダは、切削工具が取り付けれた工具ホルダ部と、前記主軸に装着されるシャンク部とが一体に結合されると共に、前記案内部材の後端面と前記軸受の先端面に当接されて前記案内部材に対する主軸の軸方向への自由な相対移動が阻止されており、前記シャンク部が主軸に装着されて主軸内のクランク機構で主軸の軸方向の後方へ牽引されたとき、前記支持部材により主軸ヘッド本体に対して固定された案内部材に装着した前記軸受の先端面が、該先端面に当接された工具ホルダの当接部を介して前記軸方向の後方へ押圧されることにより、前記軸受に予圧が付与されるように構成されていることを特徴とするマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項２】
前記工具ホルダは、シャンク部の先端部に工具ホルダ部が締結部材により着脱可能にして一体に結合されてなり、前記案内部材は、前記シャンク部の先端側に装着され、先端側が前記軸受を介して工具ホルダ部に当接され、後端側がシャンク部に設けたリテーナに当接されて、工具ホルダに対する主軸の軸方向への移動が規制されていると共に、前記軸受に予圧が付与されたときに、前記リテーナと案内部材との間に隙間が形成されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項３】
前記支持部材は、前記案内部材に取り付けられており、前記工具ホルダが主軸に装着されたとき後端部が主軸ヘッド本体に当接されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項４】
前記支持部材は、主軸ヘッド本体に当接する後端部の、主軸の軸方向における案内部材からの突き出し長さが調整可能になっていることを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項５】
前記支持部材は、工具ホルダまたは主軸の軸心の回りに適宜間隔をあけて複数個配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項６】
前記支持部材は、後端側にテーパ部が設けられており、工具ホルダが主軸に装着されたとき、主軸ヘッド本体に設けられた位置決め部に前記テーパ部が係合して、前記案内部材の主軸の軸方向および周方向における位置決めが行われるように構成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項７】
前記案内部材には、工具ホルダと案内部材との周方向における相対回転を阻止する回り止め部材が支持されており、工具ホルダが主軸に装着されたとき、回り止め部材が主軸ヘッド本体に当接されて一方に移動され、前記工具ホルダの係合部との係合を解除されて前記相対回転が許容され、また、工具ホルダが主軸から取り外されたとき、前記回り止め部材がばねの付勢力により他方に移動され、前記係合部と係合して前記相対回転が阻止されるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項８】
前記回り止め部材は、大径の円形頭部を有する棒状部材からなり、該頭部を前記案内部材から工具ホルダ部側に突き出し、工具ホルダの軸方向に移動自在に案内部材に支持されており、前記工具ホルダの係合部は、前記工具ホルダ部の外周部に形成した円弧状の係合凹所からなり、該係合凹所に対し前記回り止め部材の頭部の係合およびその解除が行われるようになっていることを特徴とする請求項７に記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【請求項９】
前記主軸ヘッドに設けられた位置決め部には、前記支持部材のテーパ部が係合する当接面を清掃する防塵手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のマシニングセンタの工具ホルダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸に装着した工具に主軸の軸方向における往復運動を与えて内径キー溝、角穴、歯車、曲面等の加工をスロッティング加工により行うことができるマシニングセンタの工具ホルダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汎用のマシニングセンタは、主軸に装着した回転工具にワークとの間で３軸方向に相対移動による送りをかけて切削加工を行うものであり、主軸を主軸ヘッド本体に支持する軸受は、切削抵抗の各分力による負荷を受けながら主軸を円滑に回転させ、かつ、その回転精度を高く維持するのに適応したものが使用されている。
このような汎用のマシニングセンタにおいても、その稼働効率を高めるため、上記通常の切削加工のほかに、形削り盤、スロッター、ギヤシェーパ等のように切削工具を往復運動させてワークを切削加工（スロッティング加工）する機能を持たせることが要求されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマシニングセンタにあっては、切削工具の往復運動によるスロッティング加工を予定されておらず、主軸を支持する軸受は、主軸の軸方向に作用する大きな切削反力を支持するに十分な剛性を与えられていないので、実用的な切削条件で主軸の往復運動による切削加工（スロッティング加工）を実施すると、軸受の剛性不足に起因して切削工具の刃先の変位や振動が発生して、ワークの加工精度が悪くなったり、加工ができなくなるといった問題が生じる。
また、切削工具を主軸に支持する工具ホルダにおいても、主軸の軸方向の切削反力に対する剛性を高め、かつ、切削工具の刃先の回転位相を自由に許容して工具ホルダを主軸ヘッドに支持する等、主軸の軸受に対する軸方向荷重の負担を軽減する考慮がなされていないため、主軸の軸方向の切削反力が直接に主軸に伝達され、前記のような軸受け剛性不足に起因する問題を解消することができない。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、スロッティング加工により生ずる主軸の軸方向における切削反力が主軸の軸受に伝達するのを防ぎ、主軸にスロッティング加工用の切削工具を支持することができるマシニングセンタの工具ホルダ装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、主軸の軸方向の切削反力に対する剛性を高くし、かつ、スロッティング加工用の切削工具の刃先の回転位相を自由に移動できるように工具ホルダを主軸ヘッドに支持するマシニングセンタの工具ホルダ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、先端部に切削工具が取り付けられ、後端部が主軸ヘッド本体に主軸受により回転自在に支持された主軸に装着される工具ホルダと、中心部の軸穴に装着したスラスト荷重を支持可能な軸受に前記工具ホルダの先端側を嵌合させ、前記軸受により工具ホルダを相対回転自在に支持する案内部材と、前記工具ホルダが主軸に装着されたとき前記案内部材を前記主軸ヘッド本体に主軸の軸方向と周方向に位置決め固定する支持部材とを備えたマシニングセンタの工具ホルダ装置において、
前記工具ホルダは、切削工具が取り付けれた工具ホルダ部と、前記主軸に装着されるシャンク部とが一体に結合されると共に、前記案内部材の後端面と前記軸受の先端面に当接されて前記案内部材に対する主軸の軸方向への自由な相対移動が阻止されており、前記シャンク部が主軸に装着されて主軸内のクランク機構で主軸の軸方向の後方へ牽引されたとき、前記支持部材により主軸ヘッド本体に対して固定された案内部材に装着した前記軸受の先端面が、該先端面に当接された工具ホルダの当接部を介して前記軸方向の後方へ押圧されることにより、前記軸受に予圧が付与されるように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
上記マシニングセンタの工具ホルダ装置においては、工具ホルダが自動工具交換装置により把持されてそのシャンク部が主軸に装着されると、主軸内のクランプ機構が働いてシャンク部が主軸の軸方向に牽引されて主軸のテーパ穴に固定される。このとき、案内部材が支持部材を介して主軸ヘッド本体に支持されると共に、案内部材内で工具ホルダを支持する軸受に、シャンク部に対し主軸の軸方向に作用する牽引力により予圧が付加された状態となる。
この状態で、主軸ヘッド本体を主軸の軸方向に往復運動を行うと共に、主軸の間欠回転による切削工具の刃先の回転位相を移動させることにより、回転工具の３軸方向の移動では加工できない形状の部分のスロッティング加工が行われる。
【０００７】
このマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、切削工具から工具ホルダ部に作用する主軸の軸方向における切削反力は、予圧を付加されて剛性を高められた軸受を介して案内部材から主軸ヘッド本体で受けられるので、主軸に直接に作用することがなく、汎用のマシニングセンタにおける主軸の軸受構造であっても、スロッティング加工に使用し得る。
また、支持部材によって主軸ヘッド本体に支持した案内部材に予圧によって剛性を高めた軸受を介して工具ホルダが支持されるので、工具ホルダが回転支持剛性を高められて切削工具の回転位相の正確な移動を可能にしている。
【０００８】
請求項２に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、工具ホルダが、シャンク部の先端部に工具ホルダ部が締結部材により着脱可能にして一体に結合されてなり、案内部材が、前記シャンク部の先端側に装着され、先端側が軸受を介して工具ホルダ部に当接され、後端側がシャンク部に設けたリテーナに当接されて、工具ホルダに対する主軸の軸方向への移動が規制されていると共に、前記軸受に予圧が付与されたときに、前記リテーナと案内部材との間に隙間が形成されるようになっていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、工具ホルダが主軸に装着されて主軸の軸方向に牽引されたとき、軸受に対する予圧の付加を確実に行えると共に、工具ホルダが主軸から取り外されたとき、案内部材に対する工具ホルダの軸方向への離脱が防止される。
【０００９】
請求項３に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、支持部材が、案内部材に取り付けられており、工具ホルダが主軸に装着されたとき後端部が主軸ヘッド本体に当接されるようになっていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、工具ホルダを主軸から取り外したとき、支持部材が主軸ヘッド本体から分離されるので、工具ホルダ装置を使用しないとき、主軸ヘッド本体の前面に支持部材による突出物が存在しなくなり、作業や装置の動作の邪魔になったり、支持部材が損傷することはない。
【００１０】
請求項４に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、支持部材が、主軸ヘッド本体に当接する後端部の、主軸の軸方向における案内部材からの突き出し長さを調整可能に構成されていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、支持部材の後端部の案内部材からの突き出し長さを調整して案内部材と主軸ヘッドとの距離を調節することにより、案内部材に工具ホルダを支持する軸受に対する予圧の大きさが適切に設定される。
【００１１】
請求項５に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、支持部材が工具ホルダまたは主軸の軸心の回りに適宜間隔をあけて複数個配置されていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、複数個の支持部材により案内部材が強固に支持され、案内部材による工具ホルダの支持剛性が偏りなく高められる。
【００１２】
請求項６に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、支持部材が、後端側にテーパ部が設けられており、工具ホルダが主軸に装着されたとき、主軸ヘッド本体に設けられた位置決め部に前記テーパ部が係合して、案内部材の主軸の軸方向および周方向における位置決めが行われるように構成されていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、案内部材の主軸ヘッド本体に対する支持位置が正確に位置決めされ、予圧を付加された軸受により案内部材に支持された工具ホルダの回転位相を移動する動作が円滑に、かつ、高精度に行われる。
【００１３】
請求項７に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、案内部材に、工具ホルダと案内部材との周方向における相対回転を阻止する回り止め部材が支持されており、工具ホルダが主軸に装着されたとき、回り止め部材が主軸ヘッド本体に当接されて一方に移動され、前記工具ホルダの係合部との係合を解除されて前記相対回転が許容され、また、工具ホルダが主軸から取り外されたとき、前記回り止め部材がばねの付勢力により他方に移動され、前記係合部と係合して前記相対回転が阻止されるようになっていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、工具ホルダが主軸に装着され、または主軸から取り外されるとき、その装着、取り外し動作に従って回り止め部材が工具ホルダとの係合およびその解除が円滑に行われ、切削加工時における工具ホルダの案内部材に対する回転位相の移動を許容し、工具ホルダを主軸から取り外したとき、案内部材に対する工具ホルダの周方向における一定の関係位置が確実に保持される。
【００１４】
請求項８に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、回り止め部材が、大径の円形頭部を有する棒状部材からなり、該頭部を案内部材から工具ホルダ部側に突き出し、工具ホルダの軸方向に移動自在に案内部材に支持されており、工具ホルダの係合部が、前記工具ホルダ部の外周部に形成した円弧状の係合凹所からなり、該係合凹所に対し前記回り止め部材の頭部の係合およびその解除が行われるようになっていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、回り止め部材の工具ホルダ部における係合凹所に対する係合、離脱動作が円滑に行われると共に、構成が簡単で実施が容易である。
【００１５】
請求項９に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置は、主軸ヘッド本体に設けられた位置決め部には、支持部材のテーパ部が係合する当接面を清掃する防塵手段が設けられていることを特徴とする。
このマシニングセンタの工具ホルダ装置では、工具ホルダが主軸に装着されて支持部材のテーパ部が主軸ヘッド本体の位置決め部に係合するとき、それらの当接面に防塵手段によりエアー等が吹き付けられて清掃されるので、支持部材による案内部材の位置決めが正確に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図において、１は汎用のマシニングセンタの主軸ヘッドの主軸ヘッド本体である。主軸ヘッド本体１には図示しない主軸受により主軸２が回転自在に支持されている。３は、後端部（図１で右端部）が前記主軸２に装着される工具ホルダであり、主軸２のテーパ穴２ａに装着されるテーパ軸部４を有するシャンク部５と、該シャンク部５の先端（図１で左端）にボルト６により一体に結合された工具ホルダ部７とからなっている。
【００１７】
前記工具ホルダ３は、従来周知の工具ホルダと同様に、シャンク部５の中央部の外周に設けたフランジ５ａに、工具交換装置の工具グリッパＧに係合する環状の把持溝５ｂと、主軸に固定された一対のキー２ａに係合する一対のキー溝５ｃが形成されていると共に、シャンク部５のテーパ軸部４の後端部に、工具ホルダ３が主軸２内に装着されたとき、主軸２内のクランプ機構（図示せず）で主軸の軸方向後方（図１で右方）へ牽引されるドローボルト５ｄが固定されている。
【００１８】
前記工具ホルダ３の工具ホルダ部７は、後端部にシャンク部５の先端側にあけた軸穴５ｅに嵌合された短軸部７ａとシャンク部５の先端に当接する円盤状のフランジ７ｂが設けられ、該フランジ７ｂから前方（図１で左方）に延びる円柱状の軸部７ｃの先端部には、工具ホルダ３の直径方向に向けて取付溝７ｄが形成され、該取付溝７ｄに刃先８ａを軸部７ｃより外周側に突出させた切削工具８が挿入されている。また、前記軸部７ｃの先端面にボルト９ａにより押さえ板９が固定されており、該押さえ板９にねじ込まれた複数の止めねじ９ｂと、工具ホルダ部７ｃにおける前記取付溝７ｄの側方にねじ込まれた複数の止めねじ９ｃとにより前記切削工具８が工具ホルダ部７に固定されている。
【００１９】
また、１０は正面視が略三角形をした平板状の案内部材で、その中心部の軸穴に装着した軸受１１を介して前記工具ホルダ３を相対回転自在に支持している。そして、工具ホルダ３は、シャンク部５の先端側に嵌合された軸受１１の先端面に前記工具ホルダ部７のフランジ７ｂの後端面が当接されると共に、シャンク部５のフランジ５ａの前側（図１で左方）に装着したリテーナ１２が案内部材１０の後端面、具体的には、シャンク部５の外周に装着、固定したオイルシール１３を保持するため案内部材５に固定したシール押さえ１４の後端面に当接されており、案内部材１０に対して軸方向における自由な相対移動が阻止されるようになっている。
なお、前記工具ホルダ部７のフランジ７ｂの後端面には、案内部材１０の先端面に摺接するオイルシール７ｅとその外周側に配設されたダストシール７ｆとが装着されている。
【００２０】
また、前記案内部材１０の３つの頂点部分には、それぞれ、外周にねじを形成した調整ボルト（棒状の支持部材）１５が、その先端側（図１で左端側）を案内部材１０のねじ孔１０ａにねじ込まれて、ロックナット１６により固定されて取り付けられている。この調整ボルト１５は、工具ホルダ３の軸方向に平行にして案内部材１０から後端側（主軸ヘッド本体１側）に向けて延長されており、主軸ヘッド本体１側の後端部（図１で右端部）にはテーパ部１５ａが設けられている。調整ボルト１５は、案内部材１０に対するねじ込み量を調節して、その後端部の主軸２の軸方向における案内部材からの突き出し長さを調整し得るようになっている。
【００２１】
そして、前記調整ボルト１５に対応する主軸ヘッド１の３つの位置には、それぞれ、位置決めブロック（位置決め部）１７がボルト１７ａで取り付けられている。該位置決めブロック１７には、前記調整ボルト１５のテーパ部１５ａの勾配に合致する勾配を有するテーパ溝１７ｂが形成されており、工具ホルダ３が主軸２に装着されたとき、テーパ部１５ａがテーパ溝１７ｂに嵌合され、前記調整ボルト１５を介して前記案内部材１０が主軸ヘッド１に対して主軸２の軸方向と周方向に位置決めされるようになっている。
上記位置決めブロック１７を設ける代わりに、主軸ヘッド本体１の対応位置に直接にテーパ溝１７ｂを設けるようにすることもできる。
【００２２】
さらに、工具ホルダ３が主軸２に装着されて前記シャンク部５のドローボルト５ｄがクランプ機構により軸方向の後方へ牽引されたとき、前記支持部材１５によって主軸ヘッド本体１に主軸２の軸方向に位置決め固定して支持された案内部材１０に装着した前記軸受２の先端面が、該先端面に当接された工具ホルダ部７のフランジ７ｂの後端面（当接部）を介して前記軸方向の後方へ押圧されることにより、前記軸受１１に予圧（予荷重）が付加され、前記リテーナ１２と案内部材１０の後端面（シール押さえ１４の後端面）との間に僅かな隙間（例えば０．０３ｍｍ程度）があけられるようになっている。
【００２３】
また、前記案内部材１０には工具ホルダ３の軸方向と平行に挿通穴１０ｂがあけられ、該挿通穴１０ｂには案内部材１０の先端側に突き出した円形をした大径の頭部１８ａを有するボルト状の回り止め部材１８が軸方向に摺動自在に挿入されている。該回り止め部材１８の後端側に二重のロックナット１９がねじ込まれており、このロックナット１９と前記案内部材１０の後端面との間に座金を介して圧縮ばね２０が装着されている。
【００２４】
そして、回り止め部材１８は、常時（工具ホルダが主軸から取り外されたとき）は、前記圧縮ばね２０により付勢されて後端側（他方）へ移動し、前記頭部１８ａが前記工具ホルダ部７のフランジ７ｂの外周に形成した円弧状の係合凹所（係合部）７ｇに係合され、案内部材１０に対し工具ホルダ３の周方向における相対回転を阻止して両者の周方向の関係位置が一定に保持され、また、工具ホルダ３が主軸２に装着されたときは、後端が主軸ヘッド本体１に固定した受け金２１に当接されて軸方向の前方（一方）（図１で左方）へ移動し、前記頭部１８ａが前記工具ホルダ部７のフランジ７ｂの係合凹所７ｇから離脱されて前記係合が解除されることにより、案内部材１０に対する工具ホルダ３の相対回転が許容され、主軸２の回転による切削工具８の回転位相の移動が許容されるようになっている。
なお、受け金２１を設ける代わりに、主軸ヘッド本体１の対応位置に直接に回り止め部材１８との当接面を形成してもよい。
【００２５】
図中２２は、各位置決めブロック１７の近傍位置において主軸ヘッド本体１に取り付けられている清掃流体噴射ノズル（防塵手段）であり、先端開口が各位置決めブロック１７の調整ボルト１５の先端部との当接面に向けられており、図示しない清掃流体供給源から供給されるエアー等が前記当接面に噴射されて、調整ボルト１５の先端部や前記当接面に付着している切粉や塵埃が除去されるようになっている。
また、２３は工具ホルダ３の切削工具８の切刃８ａにクーラントを供給するクーラント噴射ノズルであり、主軸ヘッド本体１の前面に、主軸２の周方向に適宜間隔をあけて複数個取り付けられている。
【００２６】
次に、上記のように構成された工具ホルダ装置Ａの作用について説明する。
マシニングセンターによってワークに内径キー溝、角穴、セレーション、歯車等をスロッティング加工により形成する場合には、工具交換装置の工具グリッパＧで工具ホルダ３のフランジ５ａが把持され、工具ホルダ装置Ａが工具貯蔵装置から取り出されて主軸の位置まで搬送され、工具ホルダ３のシャンク部５のテーパ軸部４が主軸２のテーパ穴に装着されると共に、工具ホルダ３のフランジ５ａのキー溝５ｃが主軸２に固定したキー２ａに係合される。
【００２７】
このとき、案内部材１０に取り付けられている調整ボルト１５と回り止め部材１８の、工具ホルダ３の周方向における位置が、それぞれ、主軸ヘッド本体１に固定されている位置決めブロック１７と受け金２１の位置と一致し、回り止め部材１８は、その後端が受け金２１に当接して軸方向の前方へ移動させられるので、その頭部１８ａが工具ホルダ部７のフランジ７ｂの係合凹所７ｇから離脱し、案内部材１０に対し工具ホルダ３が相対回転し得るようになる。
【００２８】
そして、主軸２内のクランプ機構が働いてドローボルト５ｄを介して工具ホルダ３が後方へ牽引されると、調整ボルト１５の後端部のテーパ部１５ａが主軸ヘッド本体１に固定した位置決めブロック１７のテーパ溝１７ｂに嵌合され、案内部材１０が主軸ヘッド本体１に対して主軸２の軸方向と周方向に位置決め固定されると共に、このようにして主軸ヘッド本体１に固定された案内部材１０と後方へ牽引される工具ホルダ３のフランジ７ｂとにより軸受１１に予圧が付加され、前記工具ホルダ３に装着されたリテーナ１２との間に僅少な隙間があけられる。なお、調整ボルト１５のテーパ部１５ａが位置決めブロック１７のテーパ溝１７ｂに嵌合されるときには、防塵手段が作動してテーパ溝１７ｂのテーパ部１５ａとの当接面に対して、各清掃流体噴射ノズル２２からエアー等が噴射され、該当接面とテーパ部１５ａに付着されている切粉や塵埃が除去されて、調整ボルト１５の位置決めが正確になされる。
【００２９】
このようにして、前記工具ホルダ３が主軸２に装着され、案内部材１０の主軸ヘッド１に対する位置決め、固定が終了すると、主軸ヘッド本体１が主軸２の軸方向に往復駆動されて、主軸２とワークとの間に往復運動（スロッティング運動）が行われると共に、各往復運動に連係させた主軸２の周方向への回転位相の移動が行われる。これによって、工具ホルダ部７の先端部に固定した切削工具８の刃先８ａに、スロッティング運動と回転位相の移動とによる切削動作が与えられ、ワークに対し、回転工具の３軸方向への送りによる切削動作では加工ができないキー溝、角穴、セレーション、歯車等のスロッティング加工が行われる。
【００３０】
上記スロッティング加工が終了すると、主軸２が所定の回転角度位置に停止された後、主軸２内のクランプ機構が工具ホルダ３のドローボルト５ｄを解放する。その後、工具交換装置の工具グリッパＧが工具ホルダ３のフランジ部５ａを把握して工具ホルダ３を主軸２から取り外す。その際、工具ホルダ３が主軸３から引き抜かれる動作に伴って、回り止め部材１８が圧縮ばね２０の付勢力により後方へ（主軸側へ）移動されるので、回り止め部材１８の頭部１８ａが工具ホルダ部７のフランジ７ｂの係合凹所７ｇに係合し、案内部材１０に対する工具ホルダ３の相対回転を阻止し、両者の工具ホルダ３の周方向における一定の関係位置が保持される。主軸３から取り外された工具ホルダ３は、上記関係位置を保持した状態で工具グリッパＧにより工具貯蔵装置まで搬送されてそこに格納される。
【００３１】
上記切削工具８のスロッティング運動による切削加工においては、切削工具８にかかる切削反力が工具ホルダ３に主軸の軸方向に向けて作用するが、前記の通り、軸受１１には工具ホルダ３の主軸２への装着時に予圧が付加され、リテーナ１２と案内部材１０の後端面との間に僅少な隙間があけられた状態になっているので、前記切削反力は、工具ホルダ部７のフランジ部７ｂから軸受１１を経て案内部材１０にかかり、さらに、調整ボルト１５を通して主軸ヘッド本体１に確実に支持される。
【００３２】
したがって、工具ホルダ３のシャンク部５には切削反力がかからないので、工具ホルダ３をシャンク部５を介して支持する主軸２に対し切削反力にもとづく軸方向のスラストが生じることがなく、主軸２を支持する主軸受にスロッティング加工に伴う過大なスラストの負荷がかかることもない。なお、前記軸受１１は、予圧が与えられて案内部材１０に対する工具ホルダ３の支持剛性を高めて切削工具による切削反力を主軸ヘッド本体１に伝達する作用を担っているが、その予圧の大きさは、調整ボルト１５の案内部材１０に対するねじ込み量を調節し、調整ボルト１５の後端部の案内部材１０から後方（主軸ヘッド１側）への突き出し長さを調整することにより、適宜に調整することができる。
【００３３】
このように、前記工具ホルダ装置Ａを使用すれば、切削工具８ａによる切削反力が主軸２に伝達されないで主軸ヘッド本体１で受けられるので、スロッティング加工を予定していない主軸受構造の主軸を有する汎用のマシニングセンタにおいても、切削工具の刃先に大きな変位や振動等が発生するといった問題を起こすことなく、スロッティング加工を高精度に、かつ、安全、容易に実施することができる。
そして、前記工具ホルダ装置Ａは、支持部材１５と回り止め部材１８とを取り付けた平板状の案内部材１０に、工具ホルダ３を軸受１１を介して支持したものであるので、構造が簡単で部品点数も少なく、小型、軽量に構成されて取り扱いが容易である。
【００３４】
なお、前記実施の形態においては、工具ホルダ３は、シャンク部５の前端に工具ホルダ部７をボルト６で一体に結合された２つの部材で構成されているので、各構成部品の加工、組立が容易にできると共に、装置を小型に形成できて好ましいが、これに限らず、シャンク部５と工具ホルダ部７とが一体物として結合された１つの部材で構成したものでもよい。
また、工具ホルダ３は、そのシャンク部５が軸受１１を介して案内部材１０に支持されているが、これに限らず、工具ホルダ部７に軸受１１を装着する軸部を設けて、その軸部が軸受１１を介して案内部材１０に支持されるようにしてもよい。
【００３５】
また、前記実施の形態においては、調整ボルト１５が案内部材１０に取り付けられ、位置決めブロック１７が主軸ヘッド本体１に固定されているので、工具ホルダ３が主軸２から取り外されたときに、突出物が主軸ヘッド本体１の前面に残って作業や装置の動作の邪魔になったり、調整ボルト１５が損傷するおそれもなくて好ましいが、これに代えて、調整ボルト１５を主軸ヘッド本体１に取り付け、位置決めブロック１７を案内部材１０に固定するようにしてもよい。位置決めブロック１７の個数も前記実施形態におけるように３個に限る必要はなく、他の任意の個数であってもよい。
【００３６】
また、前記実施の形態では、防塵手段を、前記位置決めブロック１７の近傍に設けた清掃流体噴射ノズル２２から位置決めブロック１７の調整ボルト１５との当接面にエアー等を吹き付けるものとして構成したが、これに限らず、位置決めブロック１７の調整ボルト１５の先端部との当接面に流体噴射孔を設けて、清掃流体源から供給されるエアー等を前記噴射孔から噴射させて前記当接面を清掃するものとしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、切削工具から工具ホルダ部に作用する主軸の軸方向における切削反力を、予圧を付加されて剛性を高められた軸受を介して案内部材から主軸ヘッド本体で受けることができるので、切削反力が主軸に直接に作用することがなく、汎用のマシニングセンタにおける主軸受構造であっても、何ら支障なく、スロッティング加工に使用することができる。
また、支持部材により主軸ヘッド本体に支持した案内部材に、予圧によって剛性を高めた軸受を介して工具ホルダを支持することができるので、工具ホルダの回転支持剛性が高められ、切削工具の回転位相の移動を正確に行わせることができて、加工精度を向上させることができる。
したがって、内径キー溝、角穴、セレーション、歯車等の形削りが必要な部品加工が、専用設備がなくても、汎用のマシニングセンタを使用する加工工程の中で容易に実現することができる。
しかも、工具ホルダ装置は、構成が簡単で小型、軽量であって、取り扱いが容易であると共に、Ｚ軸方向の寸法が小さいので、マシニングセンタの主軸ヘッドの移動ストロークを有効に使用することができる。
【００３８】
請求項２に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、工具ホルダが主軸に装着されて主軸の軸方向に牽引されたとき、案内部材に工具ホルダを支持する軸受に対し予圧の付加を確実に行うことができると共に、工具ホルダが主軸から取り外されたとき、案内部材に対する工具ホルダの軸方向への離脱を確実に防止することができる。
【００３９】
請求項３に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、工具ホルダを主軸から取り外したとき、支持部材が主軸ヘッド本体から分離されるので、工具ホルダ装置を使用しないとき、主軸ヘッド本体の前面に支持部材による突出物が存在しなくなり、作業や装置の動作の邪魔になったり、支持部材が損傷することを防止することができる。
【００４０】
請求項４に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、支持部材の後端部の案内部材からの突き出し長さを調整して、案内部材と主軸ヘッド本体との距離を調節することにより、案内部材に工具ホルダを支持する軸受に対する予圧の大きさを適切に設定することができる。
請求項５に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、複数個の支持部材により案内部材が強固に支持されので、案内部材による工具ホルダの支持剛性を偏りをなくして確実に高めることができる。
【００４１】
請求項６に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、案内部材の主軸ヘッド本体に対する支持位置を正確に位置決めすることができ、予圧を付加された軸受により案内部材に支持された工具ホルダに対し、回転位相を移動する動作を円滑に、かつ、高精度に行わせることができる。
【００４２】
請求項７に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、工具ホルダの主軸への装着、取り外し動作に従って回り止め部材が工具ホルダとの係合およびその解除を円滑に行うことができ、切削加工時における工具ホルダの案内部材に対する回転位相の移動を許容し、工具ホルダを主軸から取り外したとき、案内部材に対する工具ホルダの周方向における一定の関係位置を確実に保持することができる。
【００４３】
請求項８に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、回り止め部材の工具ホルダ部における係合凹所に対する係合、離脱動作を円滑に行うことができると共に、構成が簡単で容易に実施することができる。
請求項９に係るマシニングセンタの工具ホルダ装置によれば、工具ホルダが主軸に装着されて支持部材のテーパ部が主軸ヘッド本体の位置決め部に係合するとき、それらの当接面を防塵手段によりエアー等を吹き付けて清掃することができるので、支持部材による案内部材の主軸ヘッドに対する位置決めを正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるマシニングセンタの工具ホルダ装置の縦断面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】図３のイ矢視図である。
【符号の説明】
１  主軸ヘッド本体                    ２  主軸
３  工具ホルダ                        ５  シャンク部
７  工具ホルダ部                      ７ｂ  フランジ
７ｇ  係合凹所                        ８  切削工具
１０  案内部材                        １１  軸受
１２  リテーナ                        １５  調整ボルト（支持部材）
１７  位置決めブロック（位置決め部）  １８  周り止め部材
２２  清掃流体噴射ノズル（防塵手段）  Ａ  工具ホルダ装置
【図１】
0003587123.tif 000002
【図２】
0003587123.tif 000003
【図３】
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