(57)【要約】【課題】主軸の回転バランスを安定化できる主軸装置と工作機械を提供する。【解決手段】ドローバ４０の十字ピン６０は、互いに直交する第一ピン６１と第二ピン６２を備える。第一ピン６１は、主軸２０の周壁に互いに対向する位置に設けた一対の第一長孔を挿通し、第二ピン６２は、一対の第一長孔に対して周方向に９０°ずれた位置に設けた第二長孔３２Ａ，３２Ｂを挿通する。主軸２０回転時、遠心力でドローバ４０の重心は移動する。仮にドローバ４０が第一ピン６１のピン方向に倒れようとした時、第二ピン６２は第一ピン６１のピン方向に移動しようとする。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第二ピン６２の幅方向への移動を規制するので、第一ピン６１のピン方向への移動を規制する。故に主軸装置５はドローバ４０が第一ピン６１のピン方向へ倒れるのを防止できるので、主軸２０の回転バランスを維持できる。【選択図】図４
2018167335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の主軸と、前記主軸の中空孔内に設け、前記主軸に装着する工具を把持する把持部と、前記主軸の側壁の互いに対向する位置に設け、前記主軸の軸線方向に対して平行に延びる一対の第一長孔と、前記主軸の前記中空孔内に前記主軸の前記軸線方向に平行に移動可能に設け、一端部が前記把持部に接続する棒状のドローバと、前記ドローバの前記一端部とは反対側の他端部側に設け、前記ドローバの長さ方向に直交する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第一長孔を挿通する第一ピンと、前記主軸の前記中空孔内に設け、前記ドローバを、前記把持部が前記工具を挟持する第一方向に付勢するバネとを備え、前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドに回動可能に軸支し、一端に前記第一ピンを押圧する為の押圧部を有するレバー部材の回動により、前記押圧部が前記第一ピンを押圧し、前記ドローバを前記バネの付勢力に抗して前記第一方向とは反対の第二方向に前記一対の第一長孔をガイドとして移動させることにより、前記把持部による前記工具の把持を解除する工作機械の主軸装置において、
前記主軸の前記側壁において、前記一対の第一長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、前記主軸の前記軸線方向に対して平行に延びる一対の第二長孔と、
前記ドローバの前記他端部側に設け、前記第一ピンの延出方向に対して交差する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第二長孔を挿通する第二ピンと
を備え、
前記第一長孔は、前記第一ピンの前記第一長孔の幅方向への移動を規制し、
前記第二長孔は、前記第二ピンの前記第二長孔の幅方向への移動を規制すること
を特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
前記一対の第二長孔は、前記主軸の前記側壁において、前記一対の長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向に９０°ずれた位置に互いに対向するように設け、
前記第二ピンは、前記第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出すること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸装置と工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の工作機械は、主軸、ドローバ、バネ、把持部、アンクランプ操作部等を備える。主軸は中空状に形成する。ドローバは主軸内に軸方向に移動可能に設ける。バネは主軸内に設けドローバを把持方向（上側）へ付勢する。把持部はドローバ下部に設け工具ホルダを把持する。アンクランプ操作部はドローバをバネ力に抗して押し下げる。ドローバを押し下げると、把持部は工具ホルダの把持を解除する。ドローバが下方位置から上方に移動すると、把持部は工具ホルダを把持する。
【０００３】
アンクランプ操作部は、ピン、レバー部材、アンクランプカム、ローラ等を備える。ピンは、ドローバ上部にドローバの軸線方向に直交する方向の両側に延出して設ける。ピンの両端部は、主軸周壁に設けた一対の長孔から外方へ突出する。一対の長孔は主軸の軸方向に長く、主軸周壁の互いに対向する位置に設ける。レバー部材は略Ｌ字状に形成し、主軸ヘッドに設けた支軸を中心に回動可能に支持する。レバー部材の一端部である短い方の端部の先端部は平面視二股状に形成し、ピンと当接可能である。アンクランプカムはレバー部材の他端部側面に固定する。ローラはＺ軸モータの支持部材に固定する。該支持部材は工作機械の立柱に固定する。
【０００４】
主軸ヘッドの昇降動作で、ローラは、アンクランプカムのカム面と相対的に摺動可能である。ローラとアンクランプカムの相対的な摺動で、レバー部材は回動する。レバー部材がピンを押し下げると、ドローバは長孔をガイドとして下方向へ移動する。把持部は工具ホルダの把持を解除する。レバー部材が逆方向に回動すると、ピンはバネ力で上方向へ移動する。把持部は工具ホルダを把持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記工作機械の主軸構造は、ドローバが主軸内で軸方向へ移動する構造であるので、主軸とドローバの間には隙間が有る。主軸が高速回転する際、主軸内でドローバの重心は移動する。ピンの両端部は一対の長孔を挿通するので、ドローバはピンの延出方向に倒れ易いという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、主軸の回転バランスを安定化できる主軸装置と工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の主軸装置は、中空の主軸と、前記主軸の中空孔内に設け、前記主軸に装着する工具を把持する把持部と、前記主軸の側壁の互いに対向する位置に設け、前記主軸の軸線方向に対して平行に延びる一対の第一長孔と、前記主軸の前記中空孔内に前記主軸の前記軸線方向に平行に移動可能に設け、一端部が前記把持部に接続する棒状のドローバと、前記ドローバの前記一端部とは反対側の他端部側に設け、前記ドローバの長さ方向に直交する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第一長孔を挿通する第一ピンと、前記主軸の前記中空孔内に設け、前記ドローバを、前記把持部が前記工具を挟持する第一方向に付勢するバネとを備え、前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドに回動可能に軸支し、一端に前記第一ピンを押圧する為の押圧部を有するレバー部材の回動により、前記押圧部が前記第一ピンを押圧し、前記ドローバを前記バネの付勢力に抗して前記第一方向とは反対の第二方向に前記一対の第一長孔をガイドとして移動させることにより、前記把持部による前記工具の把持を解除する工作機械の主軸装置において、前記主軸の前記側壁において、前記一対の第一長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、前記主軸の前記軸線方向に対して平行に延びる一対の第二長孔と、前記ドローバの前記他端部側に設け、前記第一ピンの延出方向に対して交差する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第二長孔を挿通する第二ピンとを備え、前記第一長孔は、前記第一ピンの前記第一長孔の幅方向への移動を規制し、前記第二長孔は、前記第二ピンの前記第二長孔の幅方向への移動を規制することを特徴とする。ドローバは、主軸の中空孔内を軸線方向に平行に移動可能に設けるので、ドローバと主軸の内周面との間に隙間が有る。主軸回転時、遠心力でドローバの重心は移動する。本発明の主軸装置は、ドローバの他端部側に、第一ピンと、該第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出する第二ピンを備える。更に主軸装置は、主軸の側壁において、一対の第一長孔に対して、主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に、第二ピンを挿通する一対の第二長孔を備える。第一長孔は、第一ピンの第一長孔の幅方向への移動を規制し、第二長孔は、第二ピンの第二長孔の幅方向への移動を規制する。主軸回転時、仮にドローバが第一ピンの延出方向へ倒れようとした時、第二長孔は、第一ピンの延出方向に対して交差する方向に延出する第二ピンの第二長孔の幅方向への移動を規制する。故に主軸装置はドローバが重心の移動により倒れるのを防止できるので、主軸の回転バランスを維持できる。主軸装置は主軸の回転バランスを維持できるので、回転バランスが崩れることによる振動、騒音、切削精度の低下を防止できる。「主軸に装着する工具」とは、例えば工具を保持する工具ホルダであって、主軸に装着する工具ホルダを意味する。
【０００９】
請求項２の主軸装置の前記一対の第二長孔は、前記主軸の前記側壁において、前記一対の長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向に９０°ずれた位置に互いに対向するように設け、前記一対の第二ピンは、前記第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出するとよい。仮にドローバが第一ピンの方向に倒れようとした場合、第一ピンに対して直交する方向に位置する第二ピンも第一ピンの方向に移動しようとする。このとき第二ピンは第二長孔の幅方向の両側に位置する内縁部に当接するので、ドローバが主軸内で倒れるのを確実に防止できる。
【００１０】
請求項３の工作機械は、請求項１又は２に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする。故に工作機械は請求項１又は２に記載の効果を得ることができる。
【００１１】
上述した請求項１、２の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項１の全部又は一部を備えずに他の請求項２の少なくとも何れか１つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項１の構成を備えて、請求項２の少なくとも何れか１つの構成と組み合わせを備えると良い。請求項１、２の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】工作機械１の上半分の右側から見た縦断面図。
【図２】主軸装置５の斜視図。
【図３】主軸装置５の正面図。
【図４】図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図。
【図５】図３に示すＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。
【００１４】
図１を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、基台（図示略）、立柱２、主軸ヘッド３、主軸装置５、工具交換装置８等を備える。立柱２は基台上部後方に立設する。主軸ヘッド３は立柱２前面に沿ってＺ軸方向に昇降可能である。主軸装置５は主軸ヘッド３内部に上下方向に立てた姿勢で設ける。主軸装置５は主軸２０を回転可能に支持する。主軸２０は下端部に工具７（工具ホルダ７０）を装着し、主軸モータ１８の駆動で回転する。主軸モータ１８は主軸ヘッド３上部に設ける。工具ホルダ７０は工具７を取り付けて保持する。工具交換装置８は工具マガジン９０と複数のグリップアーム９１を備える。略円盤状の工具マガジン９０は立柱２上部に設けたフレーム（図示略）に固定し、主軸ヘッド３前側に支持する。複数のグリップアーム９１は工具マガジン９０の外周部に放射状に設け、主軸ヘッド３側との間で揺動可能に設ける。グリップアーム９１の先端部は、工具ホルダ７０を着脱自在に把持する。工具交換装置８は主軸ヘッド３のＺ軸方向の昇降動作に合わせてグリップアーム９１を揺動し、主軸２０に装着した工具ホルダ７０を、次工具を保持する工具ホルダ７０と交換する。
【００１５】
主軸ヘッド３は立柱２前面に設けたＺ軸移動機構でＺ軸方向に昇降する。Ｚ軸移動機構は一対のＺ軸リニアガイド（図示略）、Ｚ軸ボール螺子１３、Ｚ軸モータ（図示略）を備える。Ｚ軸リニアガイドはＺ軸方向に延び且つ主軸ヘッド３をＺ軸方向に案内する。Ｚ軸ボール螺子１３は一対のＺ軸リニアガイドの間に配置し、上側軸受部１４と下側軸受部（図示略）で回転可能に支持する。主軸ヘッド３は背面にナット１６を備える。ナット１６はＺ軸ボール螺子１３に螺合する。Ｚ軸モータはＺ軸ボール螺子１３を正逆方向に回転する。故に主軸ヘッド３はナット１６と共にＺ軸方向に昇降する。
【００１６】
図２〜図５を参照し、主軸装置５の構造を説明する。主軸装置５は、主軸２０、ドローバ４０、バネ５０、十字ピン６０等を備える。図４に示す如く、主軸２０は上下方向に延び中空状に形成する。主軸２０は下端部２１にテーパ穴２１Ａを備える。テーパ穴２１Ａは、工具ホルダ７０のテーパ装着部７２を装着する。主軸２０の上端部は、主軸モータ１８の出力軸１８Ａにカップリング１９を介して連結する。主軸２０は、内側に軸線に沿って中空孔２２を備える。中空孔２２は、下端側から上端側に向かって順に、下側収容孔２３、中央収容孔２４、上側収容孔２５を備える。下側収容孔２３は、クランプ機構部２７（本発明の把持部の一例）を内側に収容する。クランプ機構部２７は後述するドローバ４０の下端部に接続し、ドローバ４０の上下方向の移動に応じて工具ホルダ７０のプルスタッド７３を着脱自在に把持する（図１，図４参照）。中央収容孔２４は、下側収容孔２３よりも径方向外側に拡径し、後述するドローバ本体４１、バネ受け部材５２、バネ５０を内側に収容する。上側収容孔２５は、後述するドローバ延長部４２を内側に収容する。
【００１７】
主軸２０は周壁の上端側に、一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂと、一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂを軸線方向の同一位置に備える（図２，図３参照）。第一長孔３１Ａ，３１Ｂは、主軸装置５の左右方向にて主軸２０の軸線を挟んで互いに対向する。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、主軸装置５の前後方向にて主軸２０の軸線を挟んで互いに対向する。即ち、第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第一長孔３１Ａ，３１Ｂに対して、主軸２０の軸線（回転軸）を中心に周方向に９０°ずれた位置に配置する。第一長孔３１Ａ，３１Ｂと、第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、主軸２０の軸線方向に対して平行に延びる長孔である。第一長孔３１Ａ，３１Ｂ、第二長孔３２Ａ，３２Ｂの夫々の幅（長さ方向に直交する方向の長さ）は、後述する十字ピン６０の第一ピン６１と第二ピン６２を上下方向にガイドできる長さで、且つ第一ピン６１と第二ピン６２との隙間が小さいのが望ましい。第一長孔３１Ａ，３１Ｂは、後述する第一ピン６１の両端部を内側に夫々挿通する（図２，図３，図５参照）。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、後述する第二ピン６２の両端部を内側に夫々挿通する（図２，図４，図５参照）。
【００１８】
主軸２０は周壁の外側に、下端側から上端側に向かって順に、軸受３４Ａ，３４Ｂ、スペーサ３５、軸受３６Ａ，３６Ｂ、固定ナット３７等を備える（図２〜図４参照）。軸受３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂは環状の一般的な球軸受であり、外輪と内輪の間に複数の球を転動可能に保持する。図１，図４に示す如く、軸受３４Ａ，３４Ｂ、３６Ａ，３６Ｂは、主軸ヘッド３内部に固定し主軸２０を回転可能に支持する。スペーサ３５は略円筒状に形成し、軸受３４Ｂと軸受３６Ａの間に介在する。軸受３４Ａは、主軸２０の下端部２１の径方向外側に拡径した部分の上面の外周部に形成した段部２１Ｂに対し上方から係止する。環状の固定ナット３７は、軸受３６Ｂに対して主軸２０の上端側から当接し、主軸２０の周壁の外面に形成した螺子部（図示略）に締結する。固定ナット３７は、主軸２０の下端部２１の段部２１Ｂに対して、軸受３４Ａ，３４Ｂ、スペーサ３５、軸受３６Ａ，３６Ｂを押さえ付けて固定する。
【００１９】
図４に示す如く、ドローバ４０は、主軸２０の中空孔２２内に略同心状に配置し、上下方向に移動可能に設ける。ドローバ４０は、ドローバ本体４１とドローバ延長部４２を備える。ドローバ本体４１は、中空孔２２の中央収容孔２４に収容する。ドローバ本体４１の下端部は、クランプ機構部２７に接続する。ドローバ延長部４２は、ドローバ本体４１の上端部に設け、ドローバ本体４１の径よりも長い径を有し且つ上方向に延びる略円柱状に形成する。ドローバ延長部４２は軸線方向に貫通する軸固定孔４５を備える。ドローバ本体４１の上端部は、ドローバ延長部４２の軸固定孔４５に対して下方から挿入固定する。
【００２０】
ドローバ延長部４２は上端側の周壁に、ピン固定孔４７，４８を備える。ピン固定孔４７は、ドローバ延長部４２の軸線方向に直交する左右方向に貫通し、ドローバ延長部４２の内部で軸固定孔４５と連通する。ピン固定孔４８は、ドローバ延長部４２の軸線方向に直交する前後方向に貫通し、ドローバ延長部４２の内部で軸固定孔４５と連通する。即ち、ピン固定孔４７，４８は、ドローバ延長部４２の軸線方向に直交する方向に貫通し且つ軸固定孔４５にて互いに直交する。ピン固定孔４７は、後述する十字ピン６０の第一ピン６１を挿入する。ピン固定孔４８は、後述する十字ピン６０の第二ピン６２を挿入する。
【００２１】
軸固定孔４５は、ピン固定孔４７，４８と連通する部分よりも上側の内周面に螺子部（図示略）を形成する。固定螺子４９は、軸固定孔４５に対して上方から締結し、十字ピン６０を下方に押し付けてドローバ延長部４２に固定する。故に十字ピン６０はドローバ延長部４２と一体化する。ドローバ延長部４２は、周壁の下端側の外面に周方向に延びる三本の溝を有し、該三本の溝の内側に樹脂製のリングワッシャ４４を夫々配置する。リングワッシャ４４は、主軸２０内面に当接する。
【００２２】
ドローバ本体４１は下端側に鍔部４１Ａとバネ受け部材５２を備える。鍔部４１Ａは、ドローバ本体４１の径方向外側に突出する鍔状に形成し、主軸２０の中央収容孔２４に収容する。鍔部４１Ａ下面と、中央収容孔２４の下部に形成した段部２４Ａ上面との間には隙間が形成する。バネ受け部材５２は有底略円筒状に形成し、底部側を上方、開口する側を下方に向けた状態で、底部に設けた孔部にドローバ本体４１を挿通する。バネ受け部材５２の底部下面は、ドローバ本体４１の鍔部４１Ａ上面と当接する。バネ受け部材５２の下端部は、中央収容孔２４の段部２４Ａ上面と当接する。バネ受け部材５２は中央収容孔２４内に収容する後述するバネ５０の下端部を受ける。
【００２３】
バネ５０は略円筒状のコイルバネであり、主軸２０の中央収容孔２４に収容する。バネ５０はドローバ本体４１を内側に挿入する。バネ５０の下端部は、バネ受け部材５２の上面に当接する。バネ５０の上端部は、ドローバ延長部４２の下端部に当接する。バネ５０はドローバ延長部４２を上方向に付勢することで、ドローバ４０を上方向に常時付勢する。
【００２４】
図２，図３，図５に示す如く、十字ピン６０は平面視十字状に形成し、中央部で互いに直交する第一ピン６１と第二ピン６２を備える。十字ピン６０は、ドローバ延長部４２に設けたピン固定孔４７，４８に挿入固定する為、例えば二本の短軸状の第一ピン６１Ａ，６１Ｂと、一本の長軸状の第二ピン６２で構成するとよい。第二ピン６２はピン固定孔４８に挿入し、その両端部はピン固定孔４８の両端部から外方に夫々突出する（図４参照）。第一ピン６１Ａ，６１Ｂの夫々は、ピン固定孔４７に対して両側から挿入し、ピン固定孔４８に先に挿入した第二ピン６２の外周面に接着剤等で固定するとよい。第一ピン６１Ａ，６１Ｂは、ピン固定孔４７の両端部から外方に夫々突出する。尚、十字ピン６０はこれとは逆に、一本の長軸状の第一ピン６１と、二本の短軸状の第二ピン６２で構成してもよい。本実施形態は、説明の便宜上、十字ピン６０を、一本の第一ピン６１と一本の第二ピン６２が互いに直交して連結した一部品として以下説明する。
【００２５】
図２〜図５に示す如く、主軸装置５では、第一ピン６１の両端部は、主軸２０の上端側の周壁に設けた一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂから、ドローバ４０の軸線方向に直交する方向の外方（例えば左右方向）に向けて夫々延出する。第二ピン６２の両端部は、主軸２０の上端側の周壁に設けた一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂから、ドローバ４０の軸線方向に直交する方向の外方（例えば前後方向）に向けて夫々延出する。バネ５０は主軸２０の中空孔２２内でドローバ４０を強力なバネ力で上方に付勢する。故に第一ピン６１の両端部は、一対の第一長孔３１Ａの上端部に当接し、第二ピン６２の両端部は、一対の第二長孔３２Ａの上端部に当接する。
【００２６】
図４に示す如く、上記構造を備える主軸装置５にて、工具ホルダ７０のテーパ装着部７２とプルスタッド７３は主軸２０のテーパ穴２１Ａに挿入する。テーパ穴２１Ａにテーパ装着部７２が装着すると、クランプ機構部２７の鋼球はプルスタッド７３に係合する。ドローバ４０はバネ５０のバネ力で下方位置から上方に移動する。クランプ機構部２７の鋼球はプルスタッド７３に係合した状態で、テーパ穴２１Ａの上方に形成した径小な孔部（図示略）に移動する。故にクランプ機構部２７はプルスタッド７３を把持する。工具ホルダ７０はドローバ４０により上方へ強力に弾性付勢してクランプ状態になる。ドローバ４０がクランプ機構部２７を下方に押圧すると、鋼球は径小な孔部からテーパ穴２１Ａ側に移動する。故にクランプ機構部２７はプルスタッド７３の把持を解除する。工具ホルダ７０はアンクランプ状態になる。
【００２７】
図１を参照し、主軸装置５のアンクランプを操作する為のレバー部材８０を説明する。レバー部材８０は、主軸ヘッド３後方上部の内側に設ける。レバー部材８０は略Ｌ字型に折れ曲がり、支軸８１を中心に揺動自在である。支軸８１は主軸ヘッド３内部に固定する。レバー部材８０は縦方向レバー８３と横方向レバー８２を備える。縦方向レバー８３は支軸８１から立柱２側に対して斜め上方に延びて中間部８５で上方に折曲して更に上方に延びる。横方向レバー８２は支軸８１から主軸装置５側に略水平に延びる。横方向レバー８２は先端部に押圧部８２Ａを備える、押圧部８２Ａは平面視二股状（図示略）に形成する。押圧部８２Ａは主軸２０を挟み込むように配置する。押圧部８２Ａ下面は、主軸２０の上端側の周壁から径方向外側に突出する十字ピン６０のうち第一ピン６１の両端部に対して上方から当接可能である。
【００２８】
縦方向レバー８３は上端部背面にアンクランプカム８６を備える。アンクランプカム８６は立柱２側にカム面を備える。アンクランプカム８６のカム面は上側軸受部１４に固定したローラ８７と接離可能である。ローラ８７はアンクランプカム８６のカム面を摺動する。引張コイルバネ（図示略）は縦方向レバー８３と主軸ヘッド３との間に弾力的に設ける。レバー部材８０を右側面から見た場合、引張コイルバネはレバー部材８０を時計回りに常時付勢する。故にレバー部材８０は横方向レバー８２の押圧部８２Ａによる第一ピン６１の下方向への押圧を常時解除する。
【００２９】
図１を参照し、工具交換装置８による工具交換動作を説明する。主軸２０のテーパ穴２１Ａに、工具ホルダ７０のテーパ装着部７２が装着した状態で、主軸ヘッド３は被削材の加工位置からＡＴＣ原点に向けて上昇する。レバー部材８０に設けたアンクランプカム８６はローラ８７に接触して上方向に摺動する。アンクランプカム８６のカム面のカム形状に沿ってローラ８７は摺動する。右側面から見た場合、レバー部材８０は支軸８１を中心に反時計回りに回転する。横方向レバー８２の押圧部８２Ａは、第一ピン６１の両端部に上方から係合してドローバ４０を下方に押圧する。ドローバ４０が下方に移動すると、第一ピン６１の両端部は、主軸２０の周壁に設けた第一長孔３１Ａ，３１Ｂをガイドとして下方に移動する。これと同時に第二ピン６２の両端部も、主軸２０の周壁に設けた第二長孔３２Ａ，３２Ｂをガイドして下方に移動する。即ち第一長孔３１Ａ，３１Ｂと第二長孔３２Ａ，３２Ｂは十字ピン６０を下方にガイドするので、ドローバ４０はバランスの良い安定した姿勢で下方に移動できる。ドローバ４０はクランプ機構部２７を下方に押し下げる。クランプ機構部２７はプルスタッド７３の把持を解除する。主軸ヘッド３が更に上昇すると、工具ホルダ７０のテーパ装着部７２は主軸２０のテーパ穴２１Ａから下方に抜ける。
【００３０】
主軸ヘッド３がＡＴＣ原点に到達すると、工具マガジン９０は支軸（図示略）を中心に回転し、ＮＣプログラムが指定する次工具を保持する工具ホルダ７０を工具交換位置に割り出す。工具交換位置は工具マガジン９０の最下方位置で且つ主軸２０の下端部に近接して対向する位置である。工具交換位置に割り出した工具ホルダ７０が保持する次工具は、ＡＴＣ原点に移動した主軸ヘッド３下方に位置する。
【００３１】
主軸ヘッド３はＡＴＣ原点から下降を開始する。主軸ヘッド３の下降により、次工具を保持する工具ホルダ７０のテーパ装着部７２は、主軸２０のテーパ穴２１Ａに挿入する。テーパ穴２１Ａにテーパ装着部７２が挿入した状態で、主軸ヘッド３は更に下降する。レバー部材８０に設けたアンクランプカム８６はローラ８７を下方に摺動する。アンクランプカム８６のカム面のカム形状に沿ってローラ８７は摺動する。右側面から見た場合、レバー部材８０は支軸８１を中心に時計回りに回転する。バネ５０はドローバ４０を押し上げる。横方向レバー８２の押圧部８２Ａは第一ピン６１から上方に離れ、ドローバ４０の下方への押圧を解除する。ドローバ４０はクランプ機構部２７の下方への付勢を解除する。クランプ機構部２７はプルスタッド７３を把持する。工具交換動作は完了する。
【００３２】
図４を参照し、主軸装置５におけるドローバ４０の傾き防止機能を説明する。工具ホルダ７０が保持する工具７で被削材を切削加工する際、主軸２０とその内部に設けたドローバ４０は、主軸モータ１８で例えば約１６０００〜２００００ｒｐｍの速度で回転駆動する。ドローバ４０は主軸２０の中空孔２２内を上下方向に移動可能に設けるので、ドローバ４０と主軸２０の内面の間には隙間を形成する。ドローバ４０には例えば製造上の寸法誤差、長期使用による摩耗等が発生するので、ドローバ４０の重心は、必ずしもドローバ４０の回転軸上に位置するとは限らない。ドローバ４０はドローバ本体４１とドローバ延長部４２を上下方向に連結した構造であるので、ドローバ本体４１の重心とドローバ延長部４２の重心の夫々の位置により、ドローバ４０の重心はドローバ４０の回転軸から外れている可能性は高い。故に主軸２０の高速回転時、遠心力でドローバ４０の重心は移動しようとする。
【００３３】
上記の通り、十字ピン６０の第一ピン６１の両端部は、主軸２０の周壁に設けた一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂに挿通する。仮に第一ピン６１のみを備える従来のドローバは、ドローバと主軸２０内面の隙間が大きいと、第一ピン６１の延出方向であるピン方向（本実施形態では左右方向）に倒れ易い。本実施形態のドローバ４０は十字ピン６０を備える。十字ピン６０の第二ピン６２は、第一ピン６１の延出方向に対して直交する方向の両側に延出する。第二ピン６２の両端部は、主軸２０の周壁に設けた一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂに夫々挿通する。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第一長孔３１Ａ，３１Ｂに対して主軸２０の回転軸を中心に９０°ずれた位置に設ける。第二長孔３２Ａは、第二ピン６２が第一ピン６１のピン方向に移動するのを制限する。故に主軸装置５は、ドローバ４０が第一ピン６１のピン方向に倒れるのを防止できる。
【００３４】
これとは逆に、ドローバ４０に設けた十字ピン６０の第二ピン６２の両端部は、主軸２０に設けた一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂに挿通する。第一ピン６１を考慮しなければ、ドローバ４０は第二ピン６２のピン方向にも倒れ易いといえる。本実施形態の十字ピン６０は、第二ピン６２の延出方向に直交する方向の両側に延出する第一ピン６１を備える。第一ピン６１の両端部は、主軸２０の周壁に設けた一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂに夫々挿通する。第一長孔３１Ａ，３１Ｂは、第二長孔３２Ａ，３２Ｂに対して主軸２０の回転軸を中心に９０°ずれた位置に設ける。第一長孔３１Ａは、第一ピン６１が第二ピン６２のピン方向に移動するのを制限する。故に主軸装置５は、ドローバ４０が第二ピン６２のピン方向に倒れるのも防止できる。
【００３５】
以上説明の如く、本実施形態の工作機械１は、主軸装置５を備える。主軸装置５は、中空の主軸２０、クランプ機構部２７、一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂ、一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂ、ドローバ４０、バネ５０、十字ピン６０を備える。クランプ機構部２７は主軸２０の中空孔２２内に設け、主軸２０のテーパ穴２１Ａに装着する工具ホルダ７０を把持する。一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂは、主軸２０の側壁の互いに対向する位置に設け、主軸２０の軸線方向に対して平行に延びる。一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、主軸２０の側壁において、一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂに対して主軸２０の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、主軸２０の軸線方向に対して平行に延びる。棒状のドローバ４０は、主軸２０の中空孔２２内に主軸２０の軸線方向に平行に移動可能に設け、下端部がクランプ機構部２７に接続する。十字ピン６０は、ドローバ４０のドローバ延長部４２に設ける。十字ピン６０は第一ピン６１と第二ピン６２を備える。第一ピン６１はドローバ４０の長さ方向に直交する方向の両側に延出し、第一長孔３１Ａ，３１Ｂを挿通する。第二ピン６２は、第一ピン６１の延出方向に対して直交する方向の両側に延出し、第二長孔３２Ａ，３２Ｂを挿通する。バネ５０は、主軸２０の中空孔２２内に設け、ドローバ４０を、クランプ機構部２７が工具ホルダ７０を挟持する上方向に付勢する。第一長孔３１Ａ，３１Ｂは、第一ピン６１の第一長孔３１Ａ，３１Ｂの幅方向への移動を規制する。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第二ピン６２の第二長孔３２Ａ，３２Ｂの幅方向への移動を規制する。
【００３６】
主軸２０回転時、ドローバ４０の重心は移動する。ドローバ４０の十字ピン６０の第一ピン６１は、第一長孔３１Ａ，３１Ｂを挿通し、第二ピン６２は、第二長孔３２Ａ，３２Ｂを挿通するので、ドローバ４０は第一ピン６１のピン方向（延出方向）、若しくは第二ピン６２のピン方向（延出方向）に倒れ易い。仮にドローバ４０が第一ピン６１のピン方向（延出方向）に倒れようとした時、第二ピン６２は第一ピン６１のピン方向に移動しようとする。第一ピン６１のピン方向は、第二長孔３２Ａ，３２Ｂの幅方向に対して平行である。第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第二ピン６２の第二長孔３２Ａ，３２Ｂの幅方向への移動を規制するので、主軸装置５はドローバ４０が重心の移動により第一ピン６１のピン方向へ倒れるのを防止できる。同じ理由で、第二ピン６２のピン方向へ倒れるのも防止できる。故に主軸装置５は主軸２０の回転バランスを維持できる。主軸装置５は主軸２０の回転バランスを維持できるので、回転バランスが崩れることによる振動、騒音、被削材の切削精度の低下を防止できる。
【００３７】
本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態の十字ピン６０は、第二ピン６２を第一ピン６１の延出方向に対して直交する方向の両側に延出するようにしているが、直交していなくても交差していればよい。これに伴い、上記実施形態の一対の第二長孔３２Ａ，３２Ｂは、第二ピン６２の位置に応じて、一対の第一長孔３１Ａ，３１Ｂに対して主軸２０の回転軸を中心に周方向にずれた位置に設ければよい。但し、上記実施形態のように、第二ピン６２を第一ピン６１の延出方向に対して直交する方向の両側に延出し、第二長孔３２Ａ，３２Ｂを第一長孔３１Ａ，３１Ｂに対して主軸２０の回転軸を中心に周方向に９０°ずれた位置に設けることで、ドローバ４０が上下方向に移動する際に、第一長孔３１Ａ，３１Ｂは第一ピン６１の両端部を、第二長孔３２Ａ，３２Ｂは第二ピン６２の両端部を良好にガイドできるので、ドローバ４０はバランスの良い安定した姿勢で上下方向に移動できる。
【００３８】
主軸装置５は４つの軸受３４Ａ，３４Ｂ、３６Ａ，３６Ｂを備えるが、軸受の数は４つに限定せず、自由に変更可能である。軸受は球軸受に限定せず、種々の軸受を適用可能である。スペーサ３５は省略してもよい。軸受３４Ａ，３４Ｂ、３６Ａ，３６Ｂ、スペーサ３５は、主軸２０に対して固定ナット３７で固定するが、固定ナット３７以外の別の方法で固定してもよい。
【００３９】
上記実施形態の十字ピン６０は、ドローバ延長部４２に設けたピン固定孔４７，４８に挿入固定する為、二本の短軸状の第一ピン６１Ａ，６１Ｂと、一本の長軸状の第二ピン６２とに分割して構成とし、ピン固定孔４７，４８に挿入した状態で接着固定したが、例えば、十字ピン６０を一部品として構成し、ドローバ延長部４２を二部品に分割した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１      工作機械
３      主軸ヘッド
５      主軸装置
７      工具
２０      主軸
２２      中空孔
２７      クランプ機構部
３１Ａ，３１Ｂ      第一長孔
３２Ａ，３２Ｂ      第二長孔
４０      ドローバ
５０      バネ
６１      第一ピン
６２      第二ピン
７０      工具ホルダ
８０      レバー部材
８２Ａ    押圧部
【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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