(57)【要約】  【課題】  高速回転において、皿ばねが振動源となっていたネック技術を解消する。  【解決手段】  主軸３に設けた工具クランプ機構６によりドローバー５を引張り後退させて、クランプロッド先端に係合するクランプ部材を介し工具ホルダＴを主軸３にクランプするとともに、主軸ヘッド２に設けた工具アンクランプ機構８によりドローバー５を押出し前進させて工具ホルダＴを主軸３からアンクランプするようにした主軸装置において、工具クランプ機構６は、主軸３内に設けたシリンダ９とドローバー５に一体に設けたピストン５ａとで形成されるシリンダ室９ａに圧力流体を供給することによって、その流体圧によりドローバー５を引張り後退させて工具クランプ状態を保持し、シリンダ室９ａ内の流体圧が低下しても工具クランプ状態を保持できる付勢力をドローバー５のピストン５ａに付与するばね部材１０をシリンダ室９ａ内に設けた主軸装置１である。【選択図】      図１
2006062042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸ヘッドに主軸を回転自在に支持し、主軸の先端に工具ホルダを着脱可能な工具装着穴を有し、この工具装着穴に挿入された工具ホルダを主軸に対しクランプ及びアンクランプするためのドローバーを主軸内に進退移動可能に挿通し、主軸に設けた工具クランプ機構により前記ドローバーを引張り後退させて、クランプロッド先端に係合するクランプ部材を介し工具ホルダを主軸にクランプするとともに、主軸ヘッドに設けた工具アンクランプ機構により前記ドローバーを押出し前進させて工具ホルダを主軸からアンクランプするようにした主軸装置において、
前記工具クランプ機構は、主軸内に設けたシリンダと前記ドローバーに一体に設けたピストンとで形成されるシリンダ室に圧力流体を供給することで、その流体圧によりドローバーを引張り後退させ工具クランプ状態を保持し、
前記シリンダ室内に、シリンダ室内の流体圧が低下しても前記工具クランプ状態を保持できる付勢力をドローバーのピストンに付与するばね部材を設けたことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
前記ばね部材はドローバーに挿通されたコイルばねである請求項１に記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の工作機械の主軸装置の断面図である。図３は、例えば、工作機械の１つであるマシニングセンタの主軸装置９０で、主軸６１の先端に工具ホルダＴを着脱可能な工具装着穴６８を有し、この工具装着穴６８に挿入された工具ホルダＴを主軸６１に対しクランプ及びアンクランプするためのドローバー６５を主軸６１内に進退移動可能に挿通している。工具クランプ時は、主軸６１に設けた皿ばね９６の弾発力を利用した工具クランプ機構６２により前記ドローバー６５を引張り後退させて、ドローバー６５先端に係合するコレット６４を介し工具ホルダＴを主軸６１にクランプする。工具アンクランプ時は、アンクランプシリンダ９２の作用により前記ドローバー６５を押出し前進させて工具ホルダＴを主軸６１からアンクランプするようにしている。そして、この従来の主軸装置９０の工具クランプ機構６２には、主軸６１内に、たくさんの皿ばね９６が使用されている。皿ばね９６はドローバー６５を後方に付勢して、工具ホルダＴを主軸６１に対し強力にクランプ（固定）する（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−８００９９号（段落番号００７２〜００７３、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなマシニングセンタにおいて例えば精密加工を行うために主軸を高速回転させると、皿ばねの挙動によりアンバランスが発生し、振動の原因となって精密加工に支障を与えるネック技術になっていた。
【０００４】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために創案されたものであり、精密加工を行うマシニングセンタの主軸台の高速回転においては、皿ばねが振動源となっていたネック技術を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、主軸ヘッドに主軸を回転自在に支持し、主軸の先端に工具ホルダを着脱可能な工具装着穴を有し、この工具装着穴に挿入された工具ホルダを主軸に対しクランプ及びアンクランプするためのドローバーを主軸内に進退移動可能に挿通し、主軸に設けた工具クランプ機構により前記ドローバーを引張り後退させて、ドローバー先端に係合するクランプ部材を介し工具ホルダを主軸にクランプするとともに、主軸ヘッドに設けた工具アンクランプ機構により前記ドローバーを押出し前進させて工具ホルダを主軸からアンクランプするようにした主軸装置において、
前記工具クランプ機構は、主軸内に設けたシリンダと前記ドローバーに一体に設けたピストンとで形成されるシリンダ室に圧力流体を供給することで、その流体圧によりドローバーを引張り後退させ工具クランプ状態を保持し、前記シリンダ室内に、シリンダ室内の流体圧が低下しても前記工具クランプ状態を保持できる付勢力をドローバーのピストンに付与するばね部材を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、前記ばね部材はドローバーに挿通されたコイルばねである。
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、従来の皿ばねを廃止してシリンダの流体圧による工具クランプ機構を採用し、また停電等で流体圧が低下するなどの際に備えてシリンダ室内に皿ばねより弱いばね部材を装着したことにより、従来の皿ばねの挙動によるアンバランスの解消ができるとともに、シリンダ室内にばね部材を収容するだけの簡単な構成で確実に工具クランプ状態を保持でき工具が抜け落ちないようにしている。
請求項２に係る発明によれば、簡単なばねを用いて確実に工具クランプ状態を保持できる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、２に係る本発明によれば、従来の皿ばねを廃止してクランプ用シリンダと簡単なばね部材を併用した工具クランプ機構としたことにより、皿ばねが振動源となっていた主軸の高速回転における皿ばねの挙動によるアンバランスの解消ができるとともに、簡単な構成で確実に工具クランプ状態を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の工作機械であるマシニングセンタの主軸装置の縦断面図である。図１に示すように、主軸装置１の主軸ヘッド２に主軸３を回転自在に支持し、主軸３の先端に工具ホルダＴを着脱可能な工具装着穴４を有し、この工具装着穴４に挿入された工具ホルダＴを主軸３に対しクランプ及びアンクランプするためのドローバー５を主軸３内に進退移動可能に挿通し、主軸３に設けた工具クランプ機構６により前記ドローバー５を引張って後退させ、ドローバー５先端に係合するクランプ部材としてのコレット７を介し工具ホルダＴを主軸３にクランプするとともに、主軸ヘッド２に設けた工具アンクランプ機構８により前記ドローバー５を押出し前進させて工具ホルダＴを主軸３からアンクランプする。
【０００９】
前記工具クランプ機構６は、図１に示すように、主軸３内に設けたシリンダ９と前記ドローバー５に一体に設けたピストン５ａとで形成するシリンダ室９ａにポンプにより圧力流体を供給することにより、その流体圧によってドローバー５を後退（左へ引張り）させて工具クランプ状態を保持するようになっている。前記シリンダ室９ａ内には、シリンダ室９ａ内の流体圧が低下しても工具クランプ状態を保持できる付勢力をドローバー５のピストン５ａに付与するばね部材としてのコイルばね１０を設けている。ドローバー５内部には、ドローバー５の後端からシリンダ室９ａに連通する流体の供給路５ｂが形成されている。
【００１０】
動作としては、この供給路５ｂを介して図示しない油圧装置からシリンダ室９ａへ圧力流体が供給されると、この流体圧によりドローバー５は後方（図中左方向）に引張られて後退移動する。これにより、ドローバー５先端の凹部５ｃに係合しているコレット７の内面の段差部にドローバー５先端の凸部５ｄに乗り上げ、この乗り上げによって強制的にコレット７が開き、工具ホルダＴの窪みにコレット７の外周面の凸部が当接し、主軸３に工具ホルダＴをクランプする。
【００１１】
本実施形態では、工具ホルダＴに、２面拘束タイプのホルダ（たとえば、ＨＳＫ）を使用し、工具ホルダＴと主軸３との結合の剛性アップと、クランプ・アンクランプの際の繰返し精度の向上と、さらに、高速回転時に主軸３先端が遠心力によって膨張し、工具ホルダＴのシャンク部が食付いて離れなくなる食付き防止するようにしている。
この状態で、図示しない主軸モータにて主軸が回転され、先端の工具ホルダＴの工具により加工が行われる。
【００１２】
また、工具アンクランプ機構８は、主軸ヘッド２に配設されたアンクランプ用シリンダ１１より構成されている。このアンクランプ用シリンダ１１内のピストン部材１２にドローバー押出部１２ａが形成され、これに対向して、ドローバー５のピストン５ａ後端に主軸３の開口から突出したフランジ部材１３が固定されている。
【００１３】
加工が終わり工具交換のため工具ホルダＴをアンクランプする際には、図２に示すように、アンクランプ用シリンダ１１の後ろ側シリンダ室１１ａに圧力流体が供給され、ピストン部材１２のドローバー押出部１２ａがドローバー５のフランジ部材１３を押出し、ドローバー５を前進移動させる。このとき、主軸３内のシリンダ室９ａには圧力流体の供給が止められ、シリンダ室９ａ内の流体はピストン９ａにより押出され圧力流体の供給路５ｂを経て抜き出される。そして、ドローバー５先端の凸部５ｄがコレット７をすり抜けコレット７の内側面がドローバー５先端の凹部５ｃに係合し軸中心側に収縮復帰される。これにより、工具ホルダＴの工具装着穴４に対する締め付けが解除され工具ホルダＴをアンクランプする。図示しない工具把持手段で工具ホルダＴを主軸３から抜き取りが可能になる。
【００１４】
また、主軸３内のシリンダ室９ａには、ピストン５ａとの間でドローバー５に同心に挿通されたコイルばね１０が縮設されている。このコイルばね１０により、図１の工具クランプ状態から停電等によりシリンダ室９ａ内の油圧が低下したとしてもドローバー５をクランプ位置に保持させる程度のクランプ力をドローバー５のピストン５ａに付勢するようになっている。工具ホルダＴのクランプ力は通常、シリンダ室９ａの流体圧によって発生させるため、このコイルばね１０によるクランプ力は、従来の皿ばねのような大きな弾発力は不要である。このコイルばね１０と従来の皿ばねとの質量を比較しても、約１／２０であり、コイルばね１０の挙動による振動の影響はほとんどなく、バランスの問題を小さく抑えることができる。
【００１５】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。
圧力流体は、油圧に限らず、水圧でも空気圧でもよい。
クランプ部の構造もプルスタッド方式のものなど他の形態のものに置換えてもよい。
ばね部材は、コイルばねに限らず板ばねなどでもよい。シリンダ室内の圧力低下時にクランプ保持力を働かせる程度のばね力があれば何でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の主軸装置の断面図で、工具クランプ状態を示す。
【図２】図１に示す主軸装置の工具アンクランプ状態を示す。
【図３】従来の主軸装置の断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１      主軸装置
２      主軸ヘッド
３      主軸
４      工具装着穴
５      ドローバー
５ａ    ピストン
５ｂ    供給路
６      工具クランプ機構
７      クランプ部材としてのコレット
８      工具アンクランプ機構
９      シリンダ
９ａ    シリンダ室
１０    コイルばね（ばね部材）
Ｔ      工具ホルダ
【図１】
2006062042.tif 000003
【図２】
2006062042.tif 000004
【図３】
2006062042.tif 000005