(57)【要約】【課題】工具主軸のメンテナンスや皿ばねの交換を行なう際の作業性を向上できるとともに、取り外し，取り付け時の労力負担を低減できる工作機械の主軸ユニットを提供する。【解決手段】コラム４にアンクランプ装置３０を保持する吊懸治具（保持機構）５０を設け、該吊懸治具５０によりアンクランプ装置５０を吊懸保持した状態でボルト４３を取り外すことにより主軸頭１５を単独で昇降可能とする。【選択図】　　　図３
2004066440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コラムにより昇降可能に支持された主軸頭内に工具主軸を回転自在に挿入配置し、該工具主軸の軸孔に工具をクランプ，アンクランプするドローバーを軸方向に移動可能に挿入配置し、該ドローバーをクランプ方向に付勢する多数の皿ばねを該ドローバーに装着し、上記主軸頭の反工具側に上記ドローバーをアンクランプ方向に移動させるアンクランプ装置を備えた工作機械の主軸ユニットにおいて、上記アンクランプ装置を主軸頭に対して着脱可能とし、上記コラムに上記アンクランプ装置を保持する保持機構を設け、該保持機構によりアンクランプ装置を保持した状態で該アンクランプ装置を主軸頭から分離することにより該主軸頭を単独で昇降可能としたことを特徴とする工作機械の主軸ユニット。
【請求項２】
請求項１において、上記保持機構は、上記アンクランプ装置を主軸頭の移動線に大略一致する位置に保持するように構成されていることを特徴とする工作機械の主軸ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記保持機構は、上記コラムの上壁部に形成された孔を利用して取付けられ、上記アンクランプ装置を吊懸保持する吊懸治具により構成されていることを特徴とする工作機械の主軸ユニット。
【請求項４】
請求項１又は２において、上記保持機構は、上記コラムに固定された載置棚に上記アンクランプ装置を載置するように構成されていることを特徴とする工作機械の主軸ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具主軸から工具をアンクランプするアンクランプ装置を備えた工作機械の主軸ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に工作機械の主軸ユニットは、主軸の軸孔に工具をクランプ，アンクランプするドローバーを軸方向に移動可能に挿入配置し、該ドローバーをクランプ方向に付勢する多数の皿ばねを該ドローバーに装着し、上記主軸にクランプされた工具をアンクランプするためのアンクランプ装置を備えている。この種のアンクランプ装置として、例えば油圧により駆動されるピストンを有するシリンダブロックを主軸頭の反工具側の後端壁に固定するとともに、該シリンダブロックに油圧を供給する油圧配管，クーラント供給配管及び電気配線を接続した構造のものがある。
【０００３】
ところで、上記主軸ユニットにおいて工具主軸のメンテナンスや皿ばねの交換を行なう場合、従来、上記アンクランプ装置全体を主軸頭から取り外して床に降ろし、この状態で主軸頭から工具主軸，ドローバーを引き抜いて行なうのが一般的となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンクランプ装置を取り外して床に降ろす場合には、シリンダブロックに接続された油圧配管，クーラント供給配管及び電気配線の全てを一旦取り外す必要があり、従ってアンクランプ装置の再取り付け時には各配管，配線を再度接続しなければならず非常に手間がかかり、作業性が低いという問題がある。
【０００５】
また上記従来構造では、重量物であるアンクランプ装置を作業者が手で支えた状態で取り外したり，取り付けたりする必要があり、労力負担が大きいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、工具主軸のメンテナンスや皿ばねの交換を行なう際の作業性を向上できるとともに、取り外し，取り付け時の労力負担を低減できる工作機械の主軸ユニットを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、コラムにより昇降可能に支持された主軸頭内に工具主軸を回転自在に挿入配置し、該工具主軸の軸孔に工具をクランプ，アンクランプするドローバーを軸方向に移動可能に挿入配置し、該ドローバーをクランプ方向に付勢する多数の皿ばねを該ドローバーに装着し、上記主軸頭の反工具側に上記ドローバーをアンクランプ方向に移動させるアンクランプ装置を備えた工作機械の主軸ユニットにおいて、上記アンクランプ装置を主軸頭に対して着脱可能とし、上記コラムに上記アンクランプ装置を保持する保持機構を設け、該保持機構によりアンクランプ装置を保持した状態で該アンクランプ装置を主軸頭から分離することにより該主軸頭を単独で昇降可能としたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、上記保持機構は、上記アンクランプ装置を主軸頭の移動線に大略一致する位置に保持するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記保持機構は、上記コラムの上壁部に形成された孔を利用して取付けられ、上記アンクランプ装置を吊懸保持する吊懸治具により構成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は２において、上記保持機構は、上記コラムに固定された載置棚に上記アンクランプ装置を載置するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用効果】
本発明の主軸ユニットにおいて、工具主軸，ドローバーを取り外す場合は、主軸頭を昇降移動させてアンクランプ装置を保持機構により保持し、この状態でアンクランプ装置を主軸頭から取り外す。これにより主軸頭はアンクランプ装置が分離されて単独で昇降可能となる。次に主軸頭を作業位置まで昇降移動させて工具主軸，ドローバーを引き抜く。またアンクランプ装置を再度組み付けるには、主軸頭をアンクランプ装置の保持位置まで移動させ、該主軸頭にアンクランプ装置を固定する。
【００１２】
本発明に係る主軸ユニットによれば、主軸頭を昇降可能に支持するコラムにアンクランプ装置を保持する保持機構を設け、該保持機構によりアンクランプ装置を保持した状態で取り外すことにより主軸頭を単独で昇降可能としたので、アンクランプ装置を油圧配管，クーラント配管及び電気配線が接続されたそのままの状態で機内に保持することができ、従来の装置全体を取り外して床に降ろす場合に比べて作業工数を削減でき、作業性を向上できる。またアンクランプ装置をコラムに保持するので、作業者の労力負担を低減できる。
【００１３】
請求項２の発明では、アンクランプ装置を主軸頭の移動線と大略一致する位置に保持するようにしたので、取り外したり，取り付けたりする際のアンクランプ装置の移動量が少なくて済み、また主軸頭とアンクランプ装置との位置合わせを容易に行なうことができ、より作業性を向上できる。
【００１４】
請求項３の発明では、コラムの上壁部に形成された孔を利用してアンクランプ装置を吊懸治具により吊懸保持したので、コスト上昇を抑制しつつ簡単な構造でアンクランプ装置を保持できる。
【００１５】
請求項４の発明では、コラムの内壁に固定した載置棚にアンクランプ装置を載置したので、コスト上昇を抑制しつつ簡単な構造でアンクランプ装置を保持できる。
【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に基づいて説明する。
【００１７】
図１ないし図４は、請求項１，２，３の発明の一実施形態による工作機械の主軸ユニットを説明するための図であり、図１は本実施形態の主軸ユニットが配設された工作機械の斜視図、図２，図３は主軸ユニットの概略構成を示す斜視図、図４は主軸頭のクランプ装置の断面図である。
【００１８】
図において、１は横型マシニングセンタ（工作機械）を示しており、これは固定ベッド２の後部２ａに主軸ユニット３が配設されたコラム４を搭載するとともに、前部２ｂにパレット交換装置５を搭載した構成となっている。このパレット交換装置５は旋回テーブル６に搭載された各パレット７，７を加工位置Ａと段取り位置Ｂとの間で旋回させるものである。なお、８は切り屑やクーラントが段取り側に飛散するのを防止する仕切り板であり、９は切り屑が送り機構側に飛散するのを防止するシャッターである。
【００１９】
上記マシニングセンタ１は主軸ユニット３に装着された工具（不図示）を回転駆動しつつ該主軸ユニット３をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより加工位置Ａのパレット７に載置されたワークの加工を行うものである。
【００２０】
上記コラム４は、左右の側壁部４ａ，４ａの上端部同士を上壁部４ｂにより一体に結合してなる正面視で門形状のものからなり、上記固定ベッド２に配設されたリニアガイド１０，１０によりＸ軸方向に移動可能となっている。上記左右側壁部４ａ及び上壁部４ｂには軽量化を図るための複数の肉抜き用孔４ｃ，４ｄが形成されている。
【００２１】
上記コラム４内には主軸ユニット３が軸芯をＺ軸方向に向けて配置されており、該主軸ユニット３は左右側壁部４ａの前面に配設されたリニアガイド１１，１１によりＹ軸方向に移動可能となっている。また主軸ユニット３の右側部にはボールねじ１２が係合しており、該ボールねじ１２の上端部に接続されたサーボモータ１３により主軸ユニット３は昇降駆動される。
【００２２】
上記主軸ユニット３は、主として図４に示すように、円筒状の主軸頭１５内に工具主軸１６を軸受１７を介して回転自在に挿入し、この工具主軸１６の前端部に工具を把持する工具ホルダ（不図示）を装着した構造となっている。
【００２３】
上記主軸頭１５には軸受１７に潤滑油を供給するオイル通路１５ｃが形成され、該オイル通路１５ｃにはオイル供給管１９が接続されている。
【００２４】
上記主軸頭１５内には工具主軸１６を回転駆動する主軸モータ１８が組み込まれている。この主軸モータ１８は、上記主軸頭１５の内周面に固定されたステータ１８ａと、該ステータ１８ａに対向するよう上記工具主軸１６の外周面に固定されたロータ１８ｂとを有している。また上記主軸頭１５にはステータ１８ａを囲むように冷却通路１５ａが形成され、該冷却通路１５ａに冷却液を流すことによりステータ１８ａを冷却するようになっている。
【００２５】
上記工具主軸１６の軸芯には軸孔１６ａが形成され、該軸孔１６ａ内にはドローバー２０が軸方向に移動可能に挿入配置されている。このドローバー２０と工具主軸１６との間には該ドローバー２０をクランプ方向に付勢する多数の皿ばね２１が介装されており、工具はドローバー２０を皿ばね２１で後方（図４右方）に付勢することにより工具主軸１６にクランプされている。また上記ドローバー２０の軸芯には後述するバルブ機構４０を介して工具にクーラントを供給する供給孔２０ａが形成されている。
【００２６】
上記工具主軸１６の後端部には該工具主軸１６の回転数を検出するための回転数検出部材２２がボルト締め固定されている。またドローバー２０の後端部にはエンドナット２３が螺着されており、該エンドナット２３を締め付けることによりドローバー２０は回転数検出部材２２を介在させて工具主軸１６に固定されている。
【００２７】
上記主軸頭１５の後端部には該主軸頭１５の後端開口１５ｂを概ね覆う蓋部材２５が配設されており、該蓋部材２５は上記回転数検出部材２２に軸方向相対移動不能に配置されている。
【００２８】
上記主軸頭１５の後端にはアンクランプ装置３０が配設されている。このアンクランプ装置３０は上記主軸頭１５に着脱可能に装着されたカバー３１により気密に覆われている。ここで、図４において、アンクランプ装置３０の軸線ａより上側部分はアンクランプ状態を、下側部分はクランプ状態を示している。
【００２９】
上記アンクランプ装置３０は、上記蓋部材２５に対向する大略碗状に形成されたシリンダブロック３２のシリンダ凹部３２ａ内に概ね環状のピストン３３を軸方向に摺動可能に挿入し、上記シリンダ凹部３２ａの前端開口縁に上記ピストン３３が当接するストッパ板３４をボルト締め固定し、該ストッパ板３４とピストン３３との間に該ピストン３３を後退方向（クランプ方向）に付勢するスプリング３５を介設した概略構造のものである。
【００３０】
上記シリンダブロック３２には該シリンダブロック３２とピストン３３とで形成された油室３７に油圧を供給する油圧通路３２ｂが形成され、該シリンダブロック３２の後端面には上記油圧通路３２ｂに連通する油圧配管用継手３８が接続されている。この油圧配管用継手３８には油圧ホース３８ａを介して油圧供給源が接続されている。そして上記油室３７に油圧が供給されるとピストン３３が前進してドローバー２０をアンクランプ方向（軸方向前方）に移動させ、これにより工具のクランプが解除される。上記油圧が開放されると、スプリング３５によりピストン３３が後退し、ドローバー２０が皿ばね２１によりクランプ方向に移動して工具をクランプする。
【００３１】
上記ピストン３３内であって、かつシリンダ凹部３２ａの底壁には上記バルブ機構４０が配置されている。このバルブ機構４０はドローバー２０がクランプ位置に後退するとバルブピストン４０ａが前進してシリンダブロック３２に形成されたクーラント通路３２ｃとドローバーの供給孔２０ａとを連通させ、アンクランプ位置に前進するとバルブピストン４０ａが後退してクーラント通路３２ｃを閉じるように構成されている。上記シリンダブロック３２の後端面にはクーラント通路３２ｃに連通するクーラント配管継手４１が接続されており、該継手４１にはクーラントホース４１ａを介してクーラント供給源が接続されている。
【００３２】
上記シリンダブロック３２の外周にはフランジ部３２ｄが形成されている。該フランジ部３２ｄには周方向に所定間隔をあけてボルト孔３２ｅが形成され、各ボルト孔３２ｅにはボルト４３が装着されている。そしてシリンダブロック３２は各ボルト４３により上記蓋部材２５に締結固定されている。
【００３３】
また上記フランジ部３２ｄには上記ボルト４３とは異なる構造の固定ボルト４５が装着されている。この固定ボルト４５は蓋部材２５を貫通して主軸頭１５に締結されており、該固定ボルト４５の後端部にはナット４６が締結されている。上記カバー３１を取り外し、各ボルト４３，固定ボルト４５のナット４６を緩めて取り外すことにより上記シリンダブロック３２を主軸頭１５から取り外せるようになっている。
【００３４】
そして本実施形態装置は、上記アンクランプ装置３０をコラム４内にて保持する保持機構としての吊懸治具５０を備えている。この吊懸治具５０は、棒状の吊懸部材５０ａの上端に上壁部４ｂの孔４ｄの縁部に係合するフック部５０ｂを形成するとともに、下端にシリンダブロック３２が取付け固定される固定部５０ｃを一体形成した構成となっている。この固定部５０ｃの先端にはねじ部（不図示）が設けられており、このねじ部とシリンダブロック３２の外周上部のねじ部（不図示）とを係合することにより固定できるようになっている。また上記吊懸治具５０はシリンダブロック３２ひいてはアンクランプ装置３０を主軸頭１５の移動線に一致する位置に保持するようになっている。
【００３５】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３６】
工具主軸２０のメンテナンス，あるいは皿ばね２１の交換を行なう場合には、まず吊懸治具５０をコラム４の孔４ｄに挿入して該孔４ｄの縁部にフック部５０ｂを係合させる。主軸頭１５をアンクランプ装置３０が吊懸部材５０の固定部５０ｃに吊り下げ可能となる位置にくるよう移動させ、カバー３１を外してシリンダブロック３２を固定部５０ｃに取り付け、この状態で各ボルト４３，ナット４６を緩めて取り外す。これによりシリンダブロック３２は吊懸治具５０により吊り下げ保持され、主軸頭１５から分離される。次に主軸頭１５を作業位置まで下降させ、この状態でエンドナット２３，ドローバー２０及び皿ばね２１を後方に引き抜くとともに、工具主軸２０を前方に引き抜く。またアンクランプ装置３０を再度組み付けるには、主軸頭１５をシリンダブロック３２の保持位置まで移動させ、取り外した各ボルト４３，ナット４６によりシリンダブロック３２を主軸頭１５に締結固定し、該シリンダブロック３２の吊懸部材５０との固定を解除し、カバー３１を取り付ける。
【００３７】
このように本実施形態によれば、主軸頭１５を昇降可能に支持するコラム４に吊懸部材５０を設け、該吊懸部材５０にアンクランプ装置３０のシリンダブロック３２を吊り下げ保持した状態で各ボルト４３を緩めて取り外し、これにより主軸頭１５を昇降可能に分離したので、上記シリンダブロック３２に油圧ホース３８ａ，クーラントホース４１ａ，あるいは電気配線を接続したままの状態で機内に保持することができ、従来の装置全体を取り外して床に降ろす場合に比べて作業工数を低減でき、作業性を向上できる。
【００３８】
またシリンダブロック３２が吊懸部材５０の固定部５０ｃに位置するよう主軸頭１５を移動させ、この状態でシリンダブロック３２を吊懸部材５０に取付けて吊り下げるだけの作業で済み、作業者が手で持って床に降したりする場合に比べて労力負担を低減できる。
【００３９】
本実施形態では、吊懸部材５０によりシリンダブロック３２を主軸頭１５の移動線と一致する位置に保持したので、シリンダブロック３２を取り外したり，取り付けたりする際の主軸頭１５との位置合わせを容易に行なうことができ、より作業性を向上できる。
【００４０】
また上記コラム４の上壁部４ｂに形成された肉抜き用孔４ｄを利用してシリンダブロック３２を吊懸部材５０により吊り下げて保持するようにしたので、コスト上昇を抑制しつつ簡単な構造でシリンダブロック３２を保持できる。
【００４１】
なお、吊懸部材としてワイヤーを使用し、該ワイヤーでシリンダブロックを縛って固定し、孔から吊るすことも可能である。
【００４２】
また、上記実施形態では、吊懸治具５０によりシリンダブロック３２を保持した場合を説明したが、本発明では、図５に示すように、コラム４に固定された載置棚５５にアンクランプ装置３０を載置して保持するようにしてもよく、このようにしたのが請求項４の発明である。
【００４３】
上記載置棚５５はコラム４の側壁部４ａの内側にボルト締め固定されている。そしてメンテナンスを行なう場合には、アンクランプ装置３０を主軸頭１５から取り外して載置棚５５に載置し、該主軸頭１５を作業位置まで下降させ、ドローバー２０，エンドナット２３を引き抜く。このようにした場合にも、コスト上昇を抑制しつつ簡単な構造でシリンダブロック３２を保持でき、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２，３の発明の一実施形態による主軸ユニットが配設された横型マシニングセンタの斜視図である。
【図２】上記主軸ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図３】上記主軸ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図４】上記主軸頭のクランプ装置の断面図である。
【図５】請求項４の発明の一実施形態による主軸ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　　横型マシニングセンタ（工作機械）
３　　　　　　主軸ユニット
４　　　　　　コラム
４ｂ　　　　　上壁部
４ｄ　　　　　孔
１５　　　　　主軸頭
１６　　　　　工具主軸
２０　　　　　ドローバー
２１　　　　　皿ばね
３０　　　　　アンクランプ装置
５０　　　　　吊懸治具（保持機構）
５５　　　　　載置棚（保持機構）
【図１】
2004066440.tif 000003
【図２】
2004066440.tif 000004
【図３】
2004066440.tif 000005
【図４】
2004066440.tif 000006
【図５】
2004066440.tif 000007