(57)【要約】【課題】工作機械の主軸へのワーク保持用ツールの装着およびワークの保持動作を簡易な構造で容易に行えるようにする。【解決手段】工作物４の保持用ツール５を主軸２に設けられた装着装置３により主軸２のテーパ孔１１に装着する工作機械の主軸装置１において、主軸装置１は、テーパ孔１１に保持用ツール５を挿入した状態で、装着装置３は、移動装置１３の押圧を解放して弾性部材１６の付勢力によりスライド軸１２を後退させ、係合片１４と保持用ツール５のツール側係合部３７との係合により保持用ツール５を抜け止めしてテーパ孔１１に装着し、移動装置１３によるスライド軸１２の前進により伝達軸３４を移動させ運動伝達機構３５を介して複数の工作物保持片３１を開状態とし、工作物保持片３１の間で工作物４を受け取り、移動装置１３の押圧を解放して弾性部材３２の付勢力により伝達軸３４を移動させ複数の工作物保持片３１を閉じて、保持用ツール５に工作物４を固定する。【選択図】      図１
2004202607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（４）の保持用ツール（５）を主軸（２）に設けられた装着装置（３）によって主軸（２）のテーパ孔（１１）に装着する工作機械の主軸装置（１）であって、
装着装置（３）は、主軸（２）の中心孔（２ａ）内で軸方向に移動可能なスライド軸（１２）と、スライド軸（１２）を後退方向に付勢する弾性部材（１６）と、スライド軸（１２）を押圧して前進方向に移動させる移動装置（１３）と、複数の係合片（１４）と、スライド軸（１２）と係合片（１４）とを係合しスライド軸（１２）の移動に連動して主軸（２）の半径方向および軸線方向に係合片（１４）を移動する主軸側係合部（１８ａ）とを含み、
保持用ツール（５）は、開閉自在の複数の工作物保持片（３１）と、工作物保持片（３１）を閉方向に付勢する弾性部材（３２）と、スライド軸（１２）の前進に伴ってスライド軸（１２）により押圧され工作物保持片（３１）を開くために軸方向に移動可能な伝達軸（３４）と、伝達軸（３４）の移動を工作物保持片（３１）に開く方向の移動として伝達する運動伝達機構（３５）と、複数の係合片（１４）と伝達軸（３４）とを係合するツール側係合部（３７）とを含み、
主軸（２）のテーパ孔（１１）に保持用ツール（５）を挿入した状態で、装着装置（３）は、移動装置（１３）の押圧を開放して弾性部材（１６）の付勢力によりスライド軸（１２）を後退させ、係合片（１４）と主軸側係合部（１８ａ）、およびツール側係合部（３７）との係合により保持用ツール（５）を抜け止めしてテーパ孔（１１）に装着し、
移動装置（１３）によるスライド軸（１２）の前進により伝達軸（３４）を移動させ運動伝達機構（３５）を介して複数の工作物保持片（３１）を開状態とし、複数の工作物保持片（３１）の間で工作物（４）を受け取り、移動装置（１３）の押圧を開放して弾性部材（３２）の付勢力により伝達軸（３４）を移動させ複数の工作物保持片（３１）を閉じて、保持用ツール（５）に工作物（４）を固定することを特徴とする工作機械の主軸装置（１）。
【請求項２】
工作物（４）の保持用ツール（５）を主軸（２）に設けられた装着装置（３）によって主軸（２）のテーパ孔（１１）に装着する工作機械の主軸装置（１）であって、
装着装置（３）は、主軸（２）の中心孔（２ａ）内で軸方向に移動可能な中空の第１のスライド軸（５２）と、第１のスライド軸（５２）を後退方向に付勢する弾性部材（１６）と、第１のスライド軸（５２）内を軸方向に移動可能な第２のスライド軸（５３）と、第１のスライド軸（５２）および第２のスライド軸（５３）を押圧して前進方向に移動させる移動装置（１３）と、複数の係合片（１４）と、第１のスライド軸（５２）と係合片（１４）とを係合し第１のスライド軸（５２）の移動に連動して主軸（２）の半径方向および軸線方向に係合片（１４）を移動する主軸側係合部（１８ａ）とを含み、
保持用ツール（５）は、開閉自在の複数の工作物保持片（３１）と、工作物保持片（３１）を閉方向に付勢する弾性部材（３２）と、第２のスライド軸（５３）の前進に伴って該スライド軸（５３）により押圧され工作物保持片（３１）を開くために軸方向に移動可能な伝達軸（３４）と、伝達軸（３４）の移動を工作物保持片（３１）に開く方向の移動として伝達する運動伝達機構（３５）と、複数の係合片（１４）と伝達軸（３４）とを係合するツール側係合部（３７）とを含み、
主軸（２）のテーパ孔（１１）に保持用ツール（５）を挿入した状態で、装着装置（３）は移動装置（１３）の押圧を解放して弾性部材（１６）の付勢力により第１のスライド軸（５２）を後退させ、係合片（１４）と主軸側係合部（１８ａ）、およびツール側係合部（３７）との係合により保持用ツール（５）を抜け止めしてテーパ孔（１１）に装着し、
移動装置（１３）による第２のスライド軸（５３）の前進によって伝達軸（３４）を移動させ運動伝達機構（３５）を介して複数の工作物保持片（３１）を開状態とし、複数の工作物保持片（３１）の間で工作物（４）を受け取り、移動装置（１３）の押圧を解放して弾性部材（３２）の付勢力により伝達軸（３４）を移動させ複数の工作物保持片（３１）を閉じて、保持用ツール（５）に工作物（４）を固定することを特徴とする工作機械の主軸装置（１）。
【請求項３】
主軸（２）のテーパ孔（１１）は、保持用ツール（５）に加えて、複数の係合片（１４）と係合するツール側係合部（５０）を有する加工刃固定用ツール（４８）をも装着可能とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の工作機械の主軸装置（１）。
【請求項４】
保持用ツール（５）は、挿入側に向かって収束するテーパ溝（４２）を有する保持片案内部材（４４）を備え、複数の工作物保持片（３１）は、テーパ溝（４２）内で移動する移動ピース（４７）および運動伝達機構（３５）を有し、運動伝達機構（３５）は、伝達軸（３４）と移動ピース（４７）との主軸半径方向の相対移動を許容しつつ軸方向の相対移動を規制して工作物保持片（３１）を軸の半径方向に開閉運動可能とし、弾性部材（３２）は、伝達軸（３４）を挿入側に向かって付勢して複数の工作物保持片（３１）を閉方向に付勢することを特徴とする請求項１または請求項２記載の工作機械の主軸装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸装置、特に工作物保持用ツールの主軸への装着および工作物の保持手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭６３−１７４号公報は、作業形態に対応可能な複合機械（複合加工機）を開示している。その複合加工機は、作業形態に応じて各種ツール（アタッチメント）を選択的に着脱可能に取り付けることのできる主軸を有し、切削加工および研削加工のみならず組み立て作業をも達成し得るように、加工工具を備えた加工用ツールのほか、ワークをつかむワーク保持用ツールを備えている。このワーク保持用ツールは、ワークをつかむ腕を有しており、この腕を開閉させるためのアクチュエーター例えば油圧シリンダを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術では、ワーク保持用ツールの油圧シリンダに複合機の主軸側から圧力油を供給する必要があり、そのためにはワーク保持用ツールおよび主軸の双方に配管等の特別な構造を複雑に組み込む必要があった。
【０００４】
したがって本発明の目的は、ワーク保持用ツールを備える工作機械において、工作機械の主軸へのワーク保持用ツールの装着およびワークの保持動作を簡易な構造で容易に行えるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的のもとに、本発明は、工作物（４）の保持用ツール（５）を主軸（２）に設けられた装着装置（３）によって主軸（２）のテーパ孔（１１）に装着する工作機械の主軸装置（１）において、下記の解決手段を講じている。
【０００６】
装着装置（３）は、主軸（２）の中心孔（２ａ）内で軸方向に移動可能なスライド軸（１２）と、スライド軸（１２）を後退方向に付勢する弾性部材（１６）と、スライド軸（１２）を押圧して前進方向に移動させる移動装置（１３）と、複数の係合片（１４）と、スライド軸（１２）と係合片（１４）とを係合しスライド軸（１２）の移動に連動して主軸（２）の半径方向および軸線方向に係合片（１４）を移動する主軸側係合部（１８ａ）とを含み、保持用ツール（５）は、開閉自在の複数の工作物保持片（３１）と、工作物保持片（３１）を閉方向に付勢する弾性部材（３２）と、スライド軸（１２）の前進に伴ってスライド軸（１２）により押圧され工作物保持片（３１）を開くために軸方向に移動可能な伝達軸（３４）と、伝達軸（３４）の移動を工作物保持片（３１）に開く方向の移動として伝達する運動伝達機構（３５）と、複数の係合片（１４）と伝達軸（３４）とを係合するツール側係合部（３７）とを含み、主軸（２）のテーパ孔（１１）に保持用ツール（５）を挿入した状態で、装着装置（３）は移動装置（１３）の押圧を開放して弾性部材（１６）の付勢力によりスライド軸（１２）を後退させ、係合片（１４）と主軸側係合部（１８ａ）、およびツール側係合部（３７）との係合により保持用ツール（５）を抜け止めしてテーパ孔（１１）に装着し、移動装置（１３）によるスライド軸（１２）の前進により伝達軸（３４）を移動させ運動伝達機構（３５）を介して複数の工作物保持片（３１）を開状態とし、複数の工作物保持片（３１）の間で工作物（４）を受け取り、移動装置（１３）の押圧を開放して弾性部材（３２）の付勢力により伝達軸（３４）を移動させ複数の工作物保持片（３１）を閉じて、保持用ツール（５）に工作物（４）を固定する（請求項１）。
【０００７】
また、装着装置（３）は、主軸（２）の中心孔（２ａ）内で軸方向に移動可能な中空の第１のスライド軸（５２）と、第１のスライド軸（５２）を後退方向に付勢する弾性部材（１６）と、第１のスライド軸（５２）内を軸方向に移動可能な第２のスライド軸（５３）と、第１のスライド軸（５２）および第２のスライド軸（５３）を押圧して前進方向に移動させる移動装置（１３）と、複数の係合片（１４）と、第１のスライド軸（５２）と係合片（１４）とを係合し第１のスライド軸（５２）の移動に連動して主軸（２）の半径方向および軸線方向に係合片（１４）を移動する主軸側係合部（１８ａ）とを含み、保持用ツール（５）は、開閉自在の複数の工作物保持片（３１）と、工作物保持片（３１）を閉方向に付勢する弾性部材（３２）と、第２のスライド軸（５３）の前進に伴って該スライド軸（５３）により押圧され工作物保持片（３１）を開くために軸方向に移動可能な伝達軸（３４）と、伝達軸（３４）の移動を工作物保持片（３１）に開く方向の移動として伝達する運動伝達機構（３５）と、複数の係合片（１４）と伝達軸（３４）とを係合するツール側係合部（３７）とを含み、主軸（２）のテーパ孔（１１）に保持用ツール（５）を挿入した状態で、装着装置（３）は移動装置（１３）の押圧を解放して弾性部材（１６）の付勢力により第１のスライド軸（５２）を後退させ、係合片（１４）と主軸側係合部（１８ａ）、およびツール側係合部（３７）との係合により保持用ツール（５）を抜け止めしてテーパ孔（１１）に装着し、移動装置（１３）による第２のスライド軸（５３）の前進によって伝達軸（３４）を移動させ運動伝達機構（３５）を介して複数の工作物保持片（３１）を開状態とし、複数の工作物保持片（３１）の間で工作物（４）を受け取り、移動装置（１３）の押圧を解放して弾性部材（３２）の付勢力により伝達軸（３４）を移動させ複数の工作物保持片（３１）を閉じて、保持用ツール（５）に工作物（４）を固定する（請求項２）。
【０００８】
主軸（２）のテーパ孔（１１）は、保持用ツール（５）に加えて、複数の係合片（１４）と係合するツール側係合部（５０）を有する加工刃固定用ツール（４８）をも装着可能とすることを特徴とする（請求項３）。また、保持用ツール（５）は、挿入側に向かって収束するテーパ溝（４２）を有する保持片案内部材（４４）を備え、複数の工作物保持片（３１）は、テーパ溝（４２）内で移動する移動ピース（４７）および運動伝達機構（３５）を有し、運動伝達機構（３５）は、伝達軸（３４）と移動ピース（４７）との主軸半径方向の相対移動を許容しつつ軸方向の相対移動を規制して工作物保持片（３１）を軸の半径方向に開閉運動可能とし、弾性部材（３２）は、伝達軸（３４）を挿入側に向かって付勢して複数の工作物保持片（３１）を閉方向に付勢する（請求項４）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の工作機械の主軸装置１の全体の断面図を示している。工作機械の主軸装置１は、駆動源一体型であり、主軸２に設けられた装着装置３によって、工作物４を加工するための加工刃固定用ツール４８を主軸２の主軸頭側のテーパ孔１１に装着する一般的な機能のほか、工作物４の保持用ツール５を主軸２のテーパ孔１１に装着し、装着した保持用ツール５により工作物４を把持する特殊な機能を有している。図１は、工作機械の主軸装置１に保持用ツール５を装着し、装着した保持用ツール５によって工作物４を把持した状態を示している。
【００１０】
主軸２は、円筒形状であり、その前後端で軸受６によりハウジング７に回転自在に支持されている。主軸２およびハウジング７は、それぞれロータ８、ステータ９、その巻線部９ａを有し、これら全体で主軸２の駆動源としてのモータ１０を構成している。なお、円筒形状の主軸２で中心の中心孔２ａは、先端側つまり保持用ツール５側の開放部分でテーパ孔１１を形成している。また、ハウジング７には、モータ１０や軸受け部分を冷却する冷却液の循環孔３０が設けられている。
【００１１】
装着装置３は、主軸２の中心孔２ａを軸方向に移動可能なスライド軸１２、スライド軸１２を軸方向に移動させる油圧シリンダ等の移動装置１３、スライド軸１２の移動に連動して軸の半径方向および軸方向に変位可能に設けられた複数のコレット状の係合片１４などから構成されている。
【００１２】
スライド軸１２の保持用ツール５側は、主軸２の中心孔２ａのテーパー孔１１に連なる小径部に挿入されている。また、スライド軸１２には、中心孔２ａの大径部で弾性部材としての複数の皿ばね１６が通されており、これら皿ばね１６は、スライド軸１２の前進時にスライド軸１２のナット１７により圧縮され、スライド軸１２を後方つまり移動装置１３側へ付勢する。
【００１３】
図２は、装着装置３および保持用ツール５の拡大断面図である。スライド軸１２の保持用ツール側先端には、環状の溝のついた操作部品１８が取り付けられており、その溝部分において係合片１４のブロック部１９が係合しており、外周の溝部分がスライド軸１２と係合片１４とを係合する主軸側係合部１８ａを形成する。なお、スライド軸１２、操作部品１８は、その軸芯にクーラント液用の冷却孔２５を有しており、この冷却孔２５は、スライド軸１２の移動装置１３側の端部でロータリージョイント１５を介してクーラント液供給用のチューブ２６に接続されており、後述の図６に参照する加工刃固定用ツール４８を装着した場合に、クーラント液が供給される。また、スライド軸１２の後端部には、移動装置１３に対向して移動量調整用のナット２９が取り付けられている。
【００１４】
複数の係合片１４は、円周方向に配設して中心孔２ａの内部に収められ、ブロック部１９の溝部分に巻かれたリング状のコイルスプリング２０によって、結束されていわゆるコレットを形成している。コイルスプリング２０は、係合片１４のブロック部１９を軸の中心方向に向けて付勢しているため、係合片１４の先端の係合部２２は、ブロック部２０の鋭角部２１を支点として半径方向外側に拡がるように付勢されている。
【００１５】
移動装置１３は、異なるストロークの２つの複動型油圧シリンダ、すなわち保持片開動作用シリンダ２３およびツール装着用シリンダ２４とから構成されている。ツール装着用シリンダ２４のピストン２７のピストンロッド２７ａは、中空であり、その中空部に保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８のピストンロッド２８ａが軸方向に移動可能に挿入されている。これらのピストンロッド２７ａ、２８ａの先端は、スライド軸１２のナット２９に対して一定の距離をもって対向している。
【００１６】
スライド軸１２は、ピストンロッド２７ａまたはピストンロッド２８ａに押圧されて軸方向に移動するが、２つのピストン２７、２８の異なる往復運動のストロークにともない３つの異なる位置、すなわちピストン２７、２８がいずれも後退している位置（ツール装着・保持片閉動作位置）、ピストン２８のみが前進している位置（保持片開動作位置）、ピストン２７のみが前進している位置（ツール着脱位置）まで移動する。
【００１７】
なお、図示の例では、異なるストロークの２つのシリンダを用いて、スライド軸１２を３箇所で位置決めしているが、ストッパやセンサー等を用いて、１つのシリンダをストローク途中で停止可能として、スライド軸１２の位置を決定することもできる。また、この例では、移動装置１３の直動アクチュエータとして油圧シリンダを用いているが、空気圧シリンダや電動式のソレノイド、リニアモータ等を用いてもよく、あるいはモータと回転運動を直線運動に変換する機構例えばボールねじ、ラック・ピニオン等との組合わせによって直線運動を得ることもできる。
【００１８】
つぎに、図２を参照して保持用ツール５の構成を説明する。保持用ツール５は、複数例えば３個の工作物保持片３１、ツールボディ３３、ツールボディ３３の先端に開口する孔内を軸方向に移動可能な伝達軸３４、工作物保持片３１を伝達軸３４により閉方向に付勢する弾性部材３２としての皿ばね、工作物保持片３１と伝達軸３４とを連結する運動伝達機構３５、主軸２側の先端に形成され装着装置３の係合片１４と係合するツール側係合部３７などから構成されている。なお、ツールボディ３３の主軸２側にはテーパ軸３９が形成されており、テーパ孔１１と嵌合できるようになっている。
【００１９】
ツールボディ３３は、内側で中空になっており、主軸２側の開口部にツール側係合部３７が取り付けられている。ツール側係合部３７の軸心には貫通孔３８が設けられており、伝達軸３４は、貫通孔３８と、後述の保持片案内部材４４に設けられた滑り軸受３６とにより、軸方向に移動可能に支持されている。また、ツールボディ３３の反主軸側の端面には、挿入方向に向かって収束するテーパ溝４２を有する保持片案内部材４４が取付けボルト４６により取り付けられており、工作物保持片３１と一体の移動ピース４７は、テーパ溝４２の面に対して滑り移動可能に支持されている。
【００２０】
移動ピース４７は、保持片案内部材４４側のクリックボールなどの規制具４４ａとその案内溝４３により必要以上に滑り移動しないように規制されている。なお、３個の工作物保持片３１は、取付けボルト５６によって移動ピース４７に固定されており、３個の工作物保持片３１、移動ピース４７やテーパ溝４２は、保持片案内部材４４の中心に対して３等分位置に配置されている。
【００２１】
さらに、伝達軸３４は、運動伝達機構３５として、伝達軸３４の係合突起４１を移動ピース４７の係合溝４０に係合させている。伝達軸３４の係合突起４１および移動ピース４７の係合溝４０は、運動伝達機構３５を構成しており、伝達軸３４の軸方向の往復運動を３個の工作物保持片３１の開閉運動に変換する。
【００２２】
運動伝達機構３５は、伝達軸３４と移動ピース４７との主軸半径方向の相対移動を許容しつつ軸方向の相対移動を規制して３個の工作物保持片３１を軸の半径方向に開閉運動可能とする。具体的にはこの例で、伝達軸３４の軸方向の往復運動は、テーパ溝４２内で移動ピース４７の斜め方向の移動に変換され、これにより３個の工作物保持片３１は、伝達軸３４の軸方向に移動しながらその半径方向にも移動し、工作物保持片３１の対向面の間で工作物４を保持する。
【００２３】
また、伝達軸３４には、ツールボディ３３の中空部において、弾性部材３２としての皿ばねが挿通されており、この弾性部材３２は、伝達軸３４と一体のナット４５に当たり、伝達軸３４をスライド軸（１２）の後退方向に付勢しており、これにより３個の工作物保持片３１を常に閉じる状態としている。
【００２４】
図３は、保持用ツール５を装着していない状態の装着装置３の詳細な断面図である。この状態において、保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８は、後退し、ツール装着用シリンダ２４のピストン２８は前進している。ピストン２７の前進により、スライド軸１２は、ナット１７を介して皿ばね１６を圧縮しながら主軸２の中心孔２ａ内をテーパ孔１１側に移動しており、これにともない係合片１４は、操作部品１８によって押し出されてテーパ孔１１内に進出し、その先端部の係合部２２は、コイルスプリング２０の弾力によって開状態になっている。一方、保持用ツール５は、手動または自動工具交換装置により、そのテーパ軸３９の部分で主軸２のテーパ孔１１の内部に途中まで挿入される。この挿入状態で、伝達軸３４の後端は、伝達軸３４と一体のナット３４ａにより操作部品１８の先端に当接している。
【００２５】
図４は、主軸２に保持用ツール５の装着を完了し、かつ保持用ツール５の工作物保持片３１を閉じた状態における装着装置３の詳細な断面図である。この状態において、保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８およびツール装着用シリンダ２４のピストン２７はともに後退している。スライド軸１２は、皿ばね１６により後退方向に付勢されて移動しており、これにともない係合片１４は、操作部品１８の主軸側係合部１８ａによって主軸２の中心孔２ａの小径部に引き込まれている。この引き込みにより、係合片１４の係合部２２は、小径部の内壁に沿って後退し、コイルスプリング２０の付勢力に反して閉状態となり、テーパ孔１１に途中まで挿入されている保持用ツール５のツール側係合部３７と係合し、抜け止め状態とするとともに、ツール側係合部３７を後退方向に牽引し、保持用ツール５のテーパ軸３９の部分をテーパ孔１１に完全に嵌合させる。
【００２６】
図５は、保持用ツール５を主軸２に装着し、かつ工作物保持片３１を開いた状態すなわち閉じて工作物４を把持する前の状態にある装着装置３の詳細な断面図である。この状態において、保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８は前進し、ツール装着用シリンダ２４のピストン２７は後退している。ピストン２８の前進によりスライド軸１２は、ナット１７を介して皿ばね１６を圧縮しながら主軸２の中心孔２ａ内をテーパ孔１１側に移動し、操作部品１８を介して保持用ツール５の伝達軸３４を押圧する。
【００２７】
押圧された伝達軸３４は、弾性部材３２の皿ばねを圧縮しながら移動し、運動伝達機構３５（係合溝４０、係合突起４１）を介して、移動ピース４７をテーパ溝４２にそって押し、これと一体の３つの工作物保持片３１を斜め方向に移動させ、３つの工作物保持片３１を相対的に離間して、工作物４の受け入れのために開状態とする。この状態で、工作物４は、ハンドリング装置によって運ばれてくるか、またはまたは装着装置３自体の移動により、開状態の３つの工作物保持片３１の把持位置に入る。
【００２８】
工作物４が開状態の３つの工作物保持片３１の把持位置に入ったら、保持片開動作用シリンダ２３は、スライド軸１２の押圧を解放してそのピストン２８を後退させ、伝達軸３４は、弾性部材３２の弾力によりスライド軸１２側に移動する。このとき、３つの工作物保持片３１は、相対的に接近して閉状態となり、工作物４を弾性部材３２の弾力により強く把持する。なお、このときの保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８のストロークは、ツール装着用シリンダ２４のピストン２７のストロークよりも小さく設定されているため、係合片１４は移動せず、したがって係合片１４とツール側係合部３７との係合が解けず、保持用ツール５は、そのテーパ軸３９によりテーパ孔１１に嵌まり合ったままでそこから脱落することはない。
【００２９】
この状態で工作機械の主軸装置１は、モータ１０により主軸２を回転させることによって、保持用ツール５により固定されている工作物４を回転をさせる。この回転中の工作物４に対して加工刃５７は、固定側にあって、工作物４に必要な加工を施す。
【００３０】
以上は、主軸２に保持用ツール５を装着する動作および主軸２に装着された保持用ツール５が工作物４を把持する動作を説明したが、保持用ツール５が工作物４を放す動作および主軸２が保持用ツール５を押し出す動作は、上記の動作と逆の動作を行えばよい。
【００３１】
図６は、工作機械の主軸装置１にエンドミル等の加工刃５７を取り付けるために、主軸２に加工刃固定用ツール４８を装着した例である。加工刃固定用ツール４８は、加工刃固定部４９、装着装置３の係合片１４に係合するツール側係合部５０、テーパ軸５１などから構成されている。この図６で、装着装置３のスライド軸１２は皿ばね１６の弾力により後退しており、これにともない係合片１４は、主軸２のテーパ孔１１に挿入されている加工刃固定用ツール４８のツール側係合部５０と係合し、ツール側係合部５０を後方に牽引している。
【００３２】
この結果、加工刃固定用ツール４８のテーパ軸５１は、テーパ孔１１に抜け止め状態（ロック状態）として嵌合している。この状態で、工作機械の主軸装置１は、モータ１０により主軸２を回転させることによって、加工刃固定用ツール４８のエンドミル等の加工刃５７で図示しない加工テーブル上の工作物４を加工する。
【００３３】
主軸２のテーパ孔１１に挿入されている加工刃固定用ツール４８の取外しは、ツール装着用シリンダ２４を動作させ、そのピストン２７を皿ばね１６に抗して前進させ、操作部品１８によりツール側係合部５０の端部を押圧して加工刃固定用ツール４８を移動させるとともに、係合片１４の先端をテーパ孔１１の内部に移動させる。これにより、係合片１４は、その先端を開き、ツール側係合部５０から離れ、ツール側係合部５０に対する係合を解除する。この解除（アンロック）により、加工刃固定用ツール４８は、主軸２のテーパ孔１１から抜き取れる状態となる。
【００３４】
作業員または自動工具交換装置が主軸２のテーパ孔１１から加工刃固定用ツール４８を抜き取ってしまえば、主軸２のテーパ孔１１は、つぎの新たな加工刃固定用ツール４８または工作物４の保持用ツール５を装着できることになる。
【００３５】
なお、図６では図示していないが、加工刃５７および加工刃固定用ツール４８にクーラント液用の冷却孔を設け、これを前述の主軸２側のクーラント液用の冷却孔２５と接続すれば、高速切削加工が可能である。
【００３６】
つぎに図７は、工作機械の主軸装置１の他の例を示した断面図であり、また図８は、装着装置３および保持用ツール５の拡大断面図であり、工作機械の主軸装置１に保持用ツール５を装着し、かつ保持用ツール５によって工作物４を把持した状態を示している。図１の例では、１つのスライド軸１２でそのストローク量の違いにより、保持用ツール５の装着と工作物保持片３１の開動作とを行うのに対し、図７の例は、中空の第１のスライド軸５２で保持用ツール５の装着（着脱）を行い、第１のスライド軸５２に挿入されている第２のスライド軸５３で工作物保持片３１の開動作を行う。
【００３７】
図７の例において、装着装置３は、主軸２の中心孔２ａを軸方向に移動可能な中空の第１のスライド軸５２、第１のスライド軸５２内を軸方向に移動可能な第２のスライド軸５３、これらの第１のスライド軸５２および第２のスライド軸５３を移動させる移動装置１３、第１のスライド軸５２の移動に連動して軸の半径方向および軸方向に変位可能に設けられた複数例えば３個の係合片１４などにより構成されている。
【００３８】
第１のスライド軸５２は、前記のスライド軸１２と同様に、先端で操作部品１８に連結され、３個の係合片１４と操作部品１８の主軸側係合部１８ａで係り合っており、皿ばね１６によって後方に付勢されており、後端でツール装着用シリンダ２４の中空のピストン２７に押されて、皿ばね１６に抗して前進方向に移動できるようになっている。また、第２のスライド軸５３は、中空の第１のスライド軸５２および中空の操作部品１８の中心孔に軸方向に移動自在に挿入され、先端で伝達軸３４（ナット３４ａ）に当接可能に対向し、後端部５４で中空のピストンロッド２７ａの内部に入り込み、圧縮スプリング５５により後方に付勢され、保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８に押されて、圧縮スプリング５５に抗して前進方向に移動できるようになっている。このように第１のスライド軸５２、第２のスライド軸５３は、それぞれ異なるストロークのツール装着用シリンダ２４、保持片開動作用シリンダ２３により独立に駆動されるようになっている。
【００３９】
保持用ツール５の主軸２への装着は、第１のスライド軸５２をツール装着用シリンダ２４のピストン２７を前進させて、複数の係合片１４を開状態とし、保持用ツール５をテーパ孔１１に挿入した後、第１のスライド軸５２を皿ばね１６によって後退させて、係合片１４を後方に変位させ、係合片１４を保持用ツール５のツール側係合部３７と係合させるとともに、ツール側係合部３７を牽引し、保持用ツール５をテーパ孔１１に完全に嵌合させることにより行う。
【００４０】
また、保持用ツール５による工作物４の把持は、第２のスライド軸５３を保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８を前進させ、第２のスライド軸５３の先端で伝達軸３４を押圧し、保持用ツール５の工作物保持片３１を開状態とする。開状態の工作物保持片３１の間に工作物４が置かれたら、保持片開動作用シリンダ２３は、第２のスライド軸５３の押圧を解放してピストン２８を後退させ、第２のスライド軸５３は、圧縮スプリング５５に付勢されて後退する。これと同時に、伝達軸３４は、弾性部材３２に付勢されて、移動ピース４７を後退させるため、工作物保持片３１は、閉じて工作物４をしっかりと把持する。なお、圧縮スプリング５５がなくても、第２のスライド軸５３は、必要な機能を営む。
【００４１】
このように、図７の装着装置３において、ツール装着用シリンダ２４のピストン２７が前進し、保持片開動作用シリンダ２３のピストン２８が後退しているとき、すなわち、第１のスライド軸５２が前進し、第２のスライド軸５３が後退しているとき、装着装置３は、保持用ツール５を装着可能な状態にある。また、第１のスライド軸５２、第２のスライド軸５３がともに後退しているとき、主軸２に保持用ツール５が装着され、かつ保持用ツール５の工作物保持片３１が閉じられた状態にある。さらに、第１のスライド軸５２が後退し、第２のスライド軸５３が前進しているとき、主軸２に保持用ツール５が装着され、かつ保持用ツール５の工作物保持片３１が開かれた状態にある。
【００４２】
なお、運動伝達機構３５は、図示の例に限らず、伝達軸３４の軸方向の往復直線運動をレバーやリンクなどのリンク装置により、あるいはカム装置により往復揺動運動に変換し、この往復揺動運動により工作物保持片３１を開閉する形式のものとして構成することもできる。また、伝達軸３４は、好ましい態様として保持用ツール５のツール側係合部３７から突出しているが、スライド軸１２またはその先端の操作部品１８の先端をを段付きにして先端を細くし、ツール側係合部３７の孔に進出可能とすれば、伝達軸３４は、保持用ツール５のツール側係合部３７から突出していないものとして構成することもできる。
【００４３】
さらに、主軸２の回転駆動は、主軸２と一体式でないモータ１０を採用してもよく、主軸２とモータ軸とが同軸の場合には、モータ軸にも孔を形成することになる。移動装置１３の保持片開動作用シリンダ２３やツール装着用シリンダ２４のピストン２７、２８は、既述の通り、他のアクチュエータ例えば空気圧シリンダ、電動アクチュエータ（ソレノイド、リニアモータ等）と回転直線運動変換機構（ボールねじ、ラック等）との組み合わせ手段により構成することもできる。
【００４４】
移動装置１３によるスライド軸１２（第１のスライド軸５２および第２のスライド軸５３）の後退・前進は、主軸２に内蔵の流体圧機構を用い、これと外部の流体圧回路とロータリジョイントを介して接続することによっても実現できる。さらに、スライド軸１２の異なる移動量は、ストッパを用い、ストッパの位置を移動させることによって、あるいはセンサーにてスライド軸１２の位置を検出して、スライド軸１２の移動を調節することによっても具体化できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１、主軸に内蔵されたスライド軸の移動のみで、保持用ツールの主軸への着脱、および主軸に装着された保持用ツールの複数の工作物保持片の開閉動作（工作物把持動作）を行うことができる。また、保持用ツールの把持機能によって、主軸の回転により工作物に切削回転を与えることによって、保持用ツールに把持されている工作物の切削加工が可能となり、さらに主軸装置の移動により工作物の搬送ができ、工作物を搬送する特別な手段を設ける必要がない。
【００４６】
請求項２でも、上記請求項１の効果が得られるほか、スライド軸が第１のスライド軸および第２のスライド軸が設けられ、それらが保持用ツールの主軸への着脱、主軸に装着された保持用ツールの複数の工作物保持片の開閉動作（工作物把持動作）を分担しているので、各動作が干渉せず、誤動作がなくなる。
【００４７】
請求項３によれば、主軸のテーパ孔に加工刃固定用ツールが装着可能であるから、その加工刃の選択により各種の加工ができる。
【００４８】
請求項４によれば、複数の工作物保持片の開閉動作が機械的な要素により実現できるから、主軸側から圧力油等の動力を供給する必要がなく、保持用ツールおよび主軸の双方に配管等の特別な構造を組み込む必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の主軸装置１の断面図である。
【図２】装着装置３および保持用ツール５の拡大断面図である。
【図３】保持用ツール５を装着する途中での装着装置３の詳細な拡大断面図である。
【図４】保持用ツール５を装着したときの装着装置３の詳細な拡大断面図である。
【図５】装着した保持用ツール５の複数の工作物保持片の開くときの装着装置３の詳細な拡大断面図である。
【図６】加工刃固定用ツール４８を装着したときの装着装置３の詳細な拡大断面図である。
【図７】工作機械の他の例の主軸装置１の断面図である。
【図８】図７における装着装置３および保持用ツール５の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  工作機械の主軸装置
２  主軸    ２ａ  中心孔
３  装着装置
４  工作物
５  保持用ツール
６  軸受
７  ハウジング
８  ロータ
９  ステータ  ９ａ  巻線部
１０  モータ
１１  テーパ孔
１２  スライド軸
１３  移動装置
１４  係合片
１５  ロータリージョイント
１６  皿ばね
１７  ナット
１８  操作部品  １８ａ  主軸側係合部
１９  ブロック部
２０  コイルスプリング
２１  鋭角部
２２  係合部
２３  保持片開動作用シリンダ
２４  ツール装着用シリンダ
２５  冷却孔
２６  チューブ
２７  ピストン  ２７ａ  ピストンロッド
２８  ピストン  ２８ａ  ピストンロッド
２９  ナット
３０  循環孔
３１  工作物保持片
３２  弾性部材
３３  ツールボディ
３４  伝達軸    ３４ａ  ナット
３５  運動伝達機構
３６  滑り軸受
３７  ツール側係合部
３８  貫通孔
３９  テーパ軸
４０  係合溝
４１  係合突起
４２  テーパ溝
４３  案内溝
４４  保持片案内部材  ４４ａ  規制具
４５  ナット
４６  取付けボルト
４７  移動ピース
４８  加工刃固定用ツール
４９  加工刃固定部
５０  ツール側係合部
５１  テーパ軸
５２  第１のスライド軸
５３  第２のスライド軸
５４  後端部
５５  圧縮スプリング
５６  取付けボルト
５７  加工刃
【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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【図８】
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