(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
を備え、
前記動力伝達部材は、その径方向の中央部に第１凹部を有し、
前記フレームは、前記第１凹部内に位置する支持部を有し、
前記弾性部材は、前記支持部と前記動力伝達部材との間に位置する前記第１凹部内に配置された、工具アンクランプ装置。
【請求項２】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
を備え、
前記動力伝達部材は、前記フレームより前記出力軸側に突出する脚部と、前記脚部の外表面に形成され、前記脚部から拡径する方向に突出する突出部とを有し、
前記フレームは、前記動力伝達部材の外周面側に配置され、前記突出部より前記出力軸側に位置する支持部を有し、
前記弾性部材は、前記支持部と前記突出部との間に配置された、工具アンクランプ装置。
【請求項３】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
前記工具に油を供給可能な油供給機構とを備え、
前記油供給機構に油を供給する供給通路が、前記フレームに形成された、工具アンクランプ装置。
【請求項４】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
前記フレームと前記フレームに設けられた中空状の他のフレームとにより規定された収納室とを備え、
前記回転軸は、前記収納室内に設けられたベアリングを介して、回転可能に支持されており、前記収納室内に前記ベアリングより上方にまで潤滑油が充填された、工具アンクランプ装置。
【請求項５】
前記収納室には、前記回転軸が挿入される第１貫通孔と、前記動力伝達部材が挿入される第２貫通孔とが形成され、
前記回転軸の外表面と前記第１貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第１シール部材と、
前記動力伝達部材の外表面と前記第２貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第２シール部材とをさらに備える、請求項４に記載の工具アンクランプ装置。
【請求項６】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
前記工具に気体を供給可能な気体供給機構とを備え、
前記気体供給機構に気体を供給する供給通路が、前記フレームに形成された、工具アンクランプ装置。
【請求項７】
工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、
モータと、
前記モータに接続された回転軸と、
前記回転軸に設けられたカムと、
前記カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、
中心軸線が前記動力伝達部材の中心線と一致し、前記カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、
前記動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、
前記第１押圧部材により押圧され、前記工具をアンクランプ状態とする出力軸と、
前記回転軸に取り付けられた部材と、前記回転軸と、前記カムとのいずれかの表面に形成された第２凹部と、
前記第２凹部に向けて付勢され、一部が前記第２凹部内に受け入れられる第２押圧部材と、
を備えた、工具アンクランプ装置。
【請求項８】
前記第２押圧部材を前記第２凹部内に保持可能な保持機構をさらに備えた、請求項７に記載の工具アンクランプ装置。
【請求項９】
前記保持機構は、前記表面のうち、前記第２凹部に対して前記回転軸の回転方向前方側に隣り合う位置に設けられ、前記第２押圧部材から前記回転方向と反対方向に受ける押圧力が、他の部分より大きい抵抗領域を含む、請求項８に記載の工具アンクランプ装置。
【請求項１０】
前記保持機構は、負荷をかけた状態で前記モータを作動させることができ、かつ前記回転軸に所定の負荷をかける負荷機構を含む、請求項８に記載の工具アンクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具アンクランプ装置に関し、より特定的には、工作機械の主軸に装着した工具を交換する際に、主軸にクランプされた工具を解放してアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工具を収納した工具マガジンや自動的に工具を交換可能な工具交換装置を備えた工作機械が知られている。このような工作機械の主軸は、当該主軸に装着された工具を工具交換装置によって自動的に交換できるように、工具を自動的に着脱可能な構造を有している。工作機械の主軸に装着された工具を交換する際には、工作機械の主軸から工具を解放する必要があるが、その際に工具交換装置が用いられる。この工具交換装置の一例が、特許第３０８３９２１号公報に記載されている。
【０００３】
この工具交換装置は、支持フレームと、モータに接続された回転軸と、この回転軸に形成されたカムと、支持フレームにより支持され、カムにより押圧される上部軸部と、上部軸部により押圧されるドローバーと、ドローバーを上方に付勢する皿バネと、上部軸部をドローバーから離間させる方向に押圧する支持スプリングと、切削油を供給する油供給機構とを備えている。
【０００４】
このように構成された工具交換装置は、工具のアンクランプ動作が終了すると、カムの外周面と、上部軸部との接触位置が上方に変位する。そして、支持スプリングからの押圧力により、上部軸部がドローバーに対して離間する方向に変位する。そして、皿バネからの押圧力により、ドローバーが上方に変位する。そして、交換された工具が主軸に把持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０８３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許第３０８３９２１号公報に記載された工具着脱装置においては、支持スプリングは、上部軸部の中心線から離間した部分を上方に向けて押圧するように配置されている。このため、上部軸部がドローバーに対して近接または離間するように摺動する際に、上部軸部が傾斜し易く、支持フレームとの間でガタが生じやすく、良好に摺動し難いという問題があった。
【０００７】
なお、上記支持スプリングを、上部軸部の中心線を中心に環状配置して、上部軸部と支持フレームとの間でガタが生じることを抑制する方法が考えられる。
【０００８】
しかし、各支持スプリングの特性が全く同じとは限らないため、各支持スプリングから上部軸部に加えられる応力にばらつきが生じやすい。このため、上記方法によっても、上部軸部と支持フレームとの間で、生じるガタを良好に抑制することは困難なものとなっている。
【０００９】
このように、上部軸部が良好に摺動し難いと、アンクランプ動作において、上部軸部がドローバーを良好に押圧し難くなり、工具をアンクランプ状態とするために必要な動力がドローバーに伝達され難くなる。これにより、主軸に把持された工具を良好にアンクランプ状態とすることができないという問題が生じる。
【００１０】
ここで、上記工具交換装置においては、加工の際に、上部軸部はドローバーから離間した位置に退避する必要があるが、上記のように、上部軸部が良好に摺動しないことを考慮して、上部軸部の退避量にマージンを予め加えておく必要がある。このため、工具をアンクランプする際に、上部軸部がドローバーに達するまでに時間を要し、工具をアンクランプ状態とするのに時間がかかるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータからの動力をドローバーに伝達する動力伝達部材を良好に摺動させることができ、短時間で工具をアンクランプ状態とすることができる工具アンクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る工具アンクランプ装置は、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置であって、モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対抗するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な押圧部材と、押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸とを備える。上記動力伝達部材は、その径方向の中央部に第１凹部を有し、フレームは、第１凹部内に位置する支持部を有し、弾性部材は、支持部と動力伝達部材との間に位置する第１凹部内に配置される。本発明に係る工具アンクランプ装置は、他の局面では、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置である。工具アンクランプ装置は、モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、第１押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸とを備える。上記動力伝達部材は、フレームより出力軸側に突出する脚部と、脚部の外表面に形成され、脚部から拡径する方向に突出する突出部とを有し、フレームは、動力伝達部材の外周面側に配置され、突出部より出力軸側に位置する支持部を有し、弾性部材は、支持部と突出部との間に配置される。本発明に係る工具アンクランプ装置は、他の局面では、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置である。工具アンクランプ装置は、モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、第１押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸と、工具に油を供給可能な油供給機構とを備える。上記油供給機構に油を供給する供給通路が、フレームに形成される。本発明に係る工具アンクランプ装置は、他の局面では、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置である。工具アンクランプ装置は、モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、第１押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸と、フレームとフレームに設けられた中空状の他のフレームとにより規定された収納室とを備える。上記回転軸は、収納室内に設けられたベアリングを介して、回転可能に支持されており、収納室内にベアリングより上方にまで潤滑油が充填される。好ましくは、上記収納室には、回転軸が挿入される第１貫通孔と、動力伝達部材が挿入される第２貫通孔とが形成され、回転軸の外表面と第１貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第１シール部材と、動力伝達部材の外表面と第２貫通孔の開口縁部との間を閉塞可能な第２シール部材とをさらに備える。本発明に係る工具アンクランプ装置は、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置である。工具アンクランプ装置は、モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、第１押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸と、工具に気体を供給可能な気体供給機構とを備える。上記気体供給機構に気体を供給する供給通路が、フレームに形成される。本発明に係る工具アンクランプ装置は、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置である。モータと、モータに接続された回転軸と、回転軸に設けられたカムと、カムに押圧されて軸方向に移動可能な動力伝達部材と、動力伝達部材を取り囲むように配置されたフレームと、中心軸線が動力伝達部材の中心線と一致し、カムの押圧力と対向するように配置された弾性部材と、動力伝達部材に設けられ、該動力伝達部材の中心線方向の位置を調整可能な第１押圧部材と、第１押圧部材により押圧され、工具をアンクランプ状態とする出力軸と、回転軸に取り付けられた部材と、回転軸と、カムとのいずれかの表面に形成された第２凹部と、第２凹部に向けて付勢され、一部が第２凹部内に受け入れられる第２押圧部材とを備える。好ましくは、押圧部材を第２凹部内に保持可能な保持機構をさらに備える。好ましくは、上記保持機構は、表面のうち、第２凹部に対して回転軸の回転方向前方側に隣り合う位置に設けられ、第２押圧部材から回転方向と反対方向に受ける押圧力が、他の部分より大きい抵抗領域を含む。好ましくは、上記保持機構は、負荷をかけた状態でモータを作動させることができ、かつ回転軸に所定の負荷をかける負荷機構を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る工具アンクランプ装置によれば、ドローバーにモータからの動力を伝達する動力伝達部材を良好に摺動させることにより、ドローバーにモータからの動力を良好に伝達することができ、短時間で主軸に把持された工具をアンクランプ状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る工具アンクランプ装置の断面図である。
【図２】図１のピストン付近を拡大した工具アンクランプ装置の断面図である。
【図３】図２のカムの回転軸線に対して垂直な方向の断面図である。
【図４】押圧部材の変形例を示す、工具アンクランプ装置の断面図である。
【図５】実施の形態２に係る工具アンクランプ装置の断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】実施の形態３に係る工具アンクランプ装置の回転軸付近の断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【図９】本実施の形態３に係る工具アンクランプ装置の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】図９に示された例において、部材の一部を拡大した断面図である。
【図１１】本実施の形態３に係る工具アンクランプ装置の第２変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１から図４を用いて、本実施の形態１に係る工具アンクランプ装置１００について説明する。図１は、本実施の形態に係る工具アンクランプ装置１００の断面図である。この図１に示されるように、工具アンクランプ装置１００は、工作機械の主軸にクランプされた工具をアンクランプ状態とする装置であり、モータ１と、このモータ１に変速機２を介して接続された回転軸３と、この回転軸３に設けられたカム４と、このカム４に押圧されて移動可能とされ、径方向の中央部に凹部５ａを有するピストン（動力伝達部材）５と、このピストン５を取り囲むように設けられたフレーム１０と、ピストン５にその径方向に挿通され、フレーム１０に固定された支持部材（支持部）１２と、ピストン５と支持部材１２との間に位置する凹部５ａ内に配置され、ピストン５をモータ１側に付勢する弾性部材７と、ピストン５からの動力により、駆動され、工具をアンクランプ状態とするドローバー（出力軸）１５と、主軸２２に把持された工具２５に油を供給する油供給機構２６とを備えている。主軸２２は、主軸ヘッド２１内に挿入されており、この主軸２２の下端部には、工具２５が把持されている。
【００１６】
フレーム１０の上面には、中空状のフレーム（他のフレーム）９が固定されている。このフレーム９と、フレーム１０と、ピストン５の上面とにより、収納室９ａが形成されており、この収納室９ａ内には、回転軸３と、カムフォロア６とが配置されている。
【００１７】
図２は、図１のピストン５付近を拡大した工具アンクランプ装置１００の断面図である。この図２に示されるように、フレーム９には、回転軸３が挿入される貫通孔９ｂが形成されており、この貫通孔９ｂの内周縁部には、オイルシール（第１シール部材）３２が配置されている。このオイルシール３２は、貫通孔１０ａの内周縁部と回転軸３の外周面との間の隙間を閉塞して、収納室９ａ内に充填された潤滑油が、変速機２や外方に漏れることを抑制している。
【００１８】
フレーム１０には、ピストン５が挿入され、回転軸３側からドローバー１５側に向けて貫通する貫通孔１０ａが形成されており、この貫通孔１０ａの回転軸３側の開口部を覆うように、フレーム９が配置されている。そして、この貫通孔１０ａの内周面には、オイルシール（第２シール部材）３１が形成されている。このオイルシール３１は、貫通孔１０ａの内周面と、ピストン５の外周面との間の隙間を閉塞して、収納室９ａ内に充填された潤滑油が外方に漏れ出すことを抑制している。そして、フレーム９の上面には、収納室９ａ内に潤滑油を供給する給油ポート９Ａが形成されている。
【００１９】
モータ１は、ドローバー１５の上端部側に配置されており、変速機２は、モータ１の下面側に配置されている。このように、動力源としてのモータ１と、変速機２とがドローバー１５の上端部側に配置されているため、工具アンクランプ装置１００の設置面積を小さく抑えることができる。さらに、変速機２をモータ１の下面側に配置することにより、工具アンクランプ装置１００の設置面積の低減をさらに促進することができる。
【００２０】
そして、変速機２に接続された回転軸３は、フレーム９の側面に形成された貫通孔９ｂに挿入されて、収納室９ａ内に配置されている。この回転軸３は、フレーム９の内壁面に設けられたベアリング３ａを介して、収納室９ａ内に回転可能に支持されている。そして、収納室９ａ内の潤滑油は、ベアリング３ａより上方の位置Ｌまで充填されており、ベアリング３ａが潤滑油により浸漬されている。このため、ベアリング３ａと回転軸３との間に生じる摩擦を低減することができ、モータ１からの動力を、回転軸３の回転動力に変換することができ、さらに、回転軸３が回転する際に、回転軸３に振動が生じることを抑制することができる。また、このように、ベアリング３ａを潤滑油内に浸漬することにより、長時間の間、メンテナンスを施さなくとも、ベアリング３ａと回転軸３との間の摩擦を低減することができる。
【００２１】
カム４は、回転軸３の外周面上に固定されており、このカム４の下面側にピストン５が配置されている。ピストン５のカム４側の端部には、カム４の外周面と摺接して、モータ１からの動力をピストン５に伝達するカムフォロア６が設けられている。
【００２２】
カムフォロア６は、ピストン５の上端面に配置された軸部６ａと、ベアリング６ｃを介して、この軸部６ａに回転可能に支持された筒部６ｂとを備えている。このカムフォロア６は、収納室９ａ内に配置されており、ベアリング６ｃも、収納室９ａ内に充填された潤滑油に浸漬されている。このため、筒部６ｂと、軸部６ａとの間に生じる摩擦が低減されている。これにより、回転軸３からカムフォロア６に与えられる動力が減ぜられることなく、良好にピストン５に伝達することができる。さらに、カムフォロア６がカム４に沿って変位する際に、カムフォロア６に振動等が生じることを抑制することができる。
【００２３】
ピストン５は、フレーム１０に形成された貫通孔１０ａ内に摺動可能に配置されており、このピストン５は、回転軸３側からドローバー１５側に向けて配置され、有底円筒状に形成されている。ピストン５は、カムフォロア６が固定された天面５ｄと、この天面５ｄの周縁部に形成され、凹部５ａを取り囲むように形成された脚部５ｂと、この脚部５ｂの側面に形成された貫通孔５ｃとを備えている。このピストン５は、ピストン５の中心線Ｏ２とドローバー１５の中心線Ｏとが一致するように配置されている。そして、貫通孔１０ａの中心線Ｏ５も、中心線Ｏおよび中心線Ｏ２と一致するように配置されている。なお、ドローバー１５の中心線Ｏとは、工具２５のアンクランプ動作の際に、ドローバー１５が摺動する方向に延在する中心線であり、ピストン５の中心線Ｏ２とは、アンクランプ動作の際に、ピストン５が摺動する方向に延在する中心線である。また、中心線Ｏと中心線Ｏ２と、中心線Ｏ５とが一致しているとは、実質的に一致していることを意味しているのであり、物理的に完全に一致している場合に限られない。  
【００２４】
凹部５ａの中心線Ｏ３は、ドローバー１５の中心線Ｏと一致するように形成されている。なお、凹部５ａの中心線Ｏ３とは、アンクランプ動作の際に、ピストン５が摺動する方向に延在する中心線である。また、中心線Ｏ３と、中心線Ｏとが一致するとは、実質的に一致することであり、物理的に完全に一致する場合に限られない。
【００２５】
たとえば、コイルバネ等の弾性部材７の中心線Ｏ４は、ドローバー１５の中心線Ｏと一致するように配置されている。すなわち、弾性部材７は、中心線Ｏの周囲を取り囲むように配置されている。そして、弾性部材７とピストン５との接触箇所は、中心線Ｏを中心として、対称的に位置しており、弾性部材７からピストン５に加えられる付勢力は、中心線Ｏを中心に対称的に分布することになる。特に、ピストン５に押圧力を加える弾性部材７は、単体とされているため、弾性部材７からピストン５に加えられる押圧力の分布にばらつきが生じ難いものとなっている。
【００２６】
ここで、ピストン５の中心線Ｏ２が、中心線Ｏと一致するように配置されており、弾性部材７からピストン５に加えられる付勢力も、中心線Ｏを中心に対称的に分布しており、かつ、ピストン５が摺動する貫通孔１０ａの中心線Ｏ５が中心線Ｏと一致するように配置されている。このため、アンクランプ動作の際に、ピストン５は、貫通孔１０ａの内周面との間でガタが生じることなく、中心線Ｏに沿って良好に摺動する。
【００２７】
なお、本実施の形態１においては、弾性部材７として、コイルバネを用いた例を示しているが、これに限られない。すなわち、弾性部材７からピストン５に加えられる押圧力の分布が、中心線Ｏを中心に対称的に分布するように、弾性部材７を配置すればよく、このような押圧力を加えることができる弾性部材であればよい。
【００２８】
脚部５ｂの下端部側の外周面上には、ドローバー１５を中心線Ｏ方向に押圧する押圧部材５ｂ１が設けられている。この押圧部材５ｂ１の下端部は、ドローバー１５に形成された段差部１５ａに当接可能とされている。この脚部５ｂの外周面上には、ネジ部が形成されており、押圧部材５ｂ１の内周面上には、脚部５ｂに形成されたネジ部と螺合するネジ部が形成されている。このため、押圧部材５ｂ１を回動することにより、中心線Ｏに沿って位置を調整することができる。そして、固定ナット５ｇにより、位置調整された押圧部材５ｂ１の位置が固定される。加工時の際には、ドローバー１５が中心線Ｏを中心に回転するため、押圧部材５ｂ１はドローバー１５の段差部１５ａから、中心線Ｏ方向に距離ａ離間した位置に退避している。
【００２９】
ここで、上記のように、アンクランプ動作の際に、ピストン５は、ガタを生じることなく良好に変位するため、ピストン５の位置は、正確に制御されており、アンクランプ動作終了時においては、ピストン５を所定の位置に正確に退避させることができる。このため、距離ａを設定する際に、ピストン５に生じるガタ等の不具合を考慮したマージンを、加える必要が無く、距離ａを小さくすることができる。
【００３０】
このように、距離ａを小さく抑えることにより、工具２５をアンクランプする際に、押圧部材５ｂ１が、ドローバー１５に接触するまでの時間を短くすることができる。このため、工具２５をアンクランプするために要する時間を短時間とすることができ、さらに、工具２５を交換するために要する時間も短時間とすることができる。
【００３１】
なお、押圧部材５ｂ１は、上記のようなものに限られない。たとえば、図４は、押圧部材５ｂ１の変形例を示す、工具アンクランプ装置１００の断面図である。この図４に示されるように、この押圧部材５ｂ２は、ピストン５の脚部５ｂの内周面側に配置されており、円筒状に形成されている。押圧部材５ｂ２の外周面上には、脚部５ｂの内周面上に形成されたネジ部と螺合するネジ部が形成されており、中心線Ｏ方向の位置が調整可能とされている。
【００３２】
図２において、油供給機構２６は、ドローバー１５に形成され、切削油やクーラント等の油が流通する油流通路２６ｂと、ドローバー１５のうち、ピストン５側の端部に配置されたロータリージョイント２６ａとを備えている。ロータリージョイント２６ａは、一部が油流通路２６ｂ内に挿入されたジョイント２６ａ１と、このジョイント２６ａ１上に設けられ、ジョイント２６ａ１からの回転力の伝達が抑制されたジョイント２６ａ２とを備えている。
【００３３】
ジョイント２６ａ１は、油流通路２６ｂに接続される油流通路５１を備え、油流通路２６ｂに嵌め込まれる筒部４７と、この筒部４７の上端部に形成され、筒部４７の径より大径に形成された膨出部４８とを有している。膨出部４８の上端面には、たとえば、セラミックス等からなる接触部４６が環状に形成されている。
【００３４】
ジョイント２６ａ２は、油流通路５１に連通する油流通路５２を備えており、筒部５０と、この筒部５０の下端部に形成され、筒部５０の径より大径に形成された膨出部４９とを備えている。この膨出部４９の下端面には、接触部４６に対応する、たとえば、セラミックス等からなる接触部４５が、環状に設けられている。ジョイント２６ａ２の膨出部４９と、支持部材１２との間には、コイルバネ等の弾性部材３０が配置されており、この弾性部材３０は、ジョイント２６ａ２をドローバー１５側に向けて押圧している。このため、ジョイント２６ａ２が、ジョイント２６ａ１に押圧されて、油流通路５２と油流通路５１との接続が確保されている。
【００３５】
接触部４５と、接触部４６とは、互いに接するように配置されている。そして、接触部４５と、接触部４６とがいずれも、セラミックスなどから形成されているため、接触部４５と接触部４６との間の摩擦が低減されている。このため、工具２５を用いて加工する際に、ジョイント２６ａ１が、ドローバー１５と共に回転する一方で、ジョイント２６ａ２が、ジョイント２６ａ１から周方向に受ける応力が低減され、ジョイント２６ａ２が周方向に回転することが抑制されている。なお、ジョイント２６ａ１およびジョイント２６ａ２は、いずれの中心線も中心線Ｏと一致するように配置されている。
【００３６】
支持部材１２は、貫通孔５ｃに挿通され、油流通路１２ａ１が形成されたプレート１２ａと、このプレート１２ａに固定され、凹部５ａ内に配置されたジョイント支持部材１２ｂとを備えている。プレート１２ａの中心線Ｏ方向の厚みは、ピストン５に形成された貫通孔５ｃの中心線Ｏ方向の長さよりも小さく形成されている。また、プレート１２ａの中心線Ｏと直交する方向の幅は、貫通孔５ｃの周方向と略一致しており、プレート１２ａにより、貫通孔５ｃが形成されたピストン５は、プレート１２ａにより、周方向に回転することが抑制されている。このように、ピストン５が周方向に回転することが抑制されているため、ピストン５の上端部に配置されたカムフォロア６がカム４に対して相対的に回転することが抑制されている。このため、カムフォロア６の筒部６ｂと、カム４の外周面との接触部分が、線状となり、カム４からカムフォロア６への動力の伝達が良好になされる。すなわち、ピストン５が中心線Ｏを中心に回転することにより、カム４の外周面と、カムフォロア６の筒部６ｂとの接触部分が点状となり、カム４からカムフォロア６への動力の伝達が阻害されることが抑制されている。なお、オイルシール３１は、ピストン５が上死点に位置する際に、貫通孔５ｃより上方に配置されている。
【００３７】
このプレート１２ａは、ジョイント支持部材１２ｂに形成された貫通孔内に挿入され、プレート１２ａの周縁部は、フレーム１０にボルトなどにより固定されている。また、プレート１２ａは、ジョイント支持部材１２ｂにもボルト等により固定されている。このため、プレート１２ａおよびジョイント支持部材１２ｂは、アンクランプ動作中にわたって、一定位置に位置している。ジョイント支持部材１２ｂは、プレート１２ａに形成された油流通路１２ａ１と連通する油流通路１２ｂ１を備えている。この油流通路１２ｂ１は、ジョイント支持部材１２ｂの下面において、ドローバー１５に向けて開口しており、ジョイント支持部材１２ｂ内にて、中心線Ｏ上に延在している。この油流通路１２ｂ１内にジョイント２６ａ２の筒部５０が挿入されており、ジョイント２６ａ２は、ドローバー１５の摺動方向に沿って摺動可能なように、ジョイント支持部材１２ｂにより支持されている。
【００３８】
ドローバー１５が上死点に位置する際に、筒部５０のうち、油流通路１２ｂ１内に位置する部分の中心線Ｏ方向の長さは、ドローバー１５がアンクランプ動作間に中心線Ｏ方向に摺動する長さより長く設定されている。このため、工具のアンクランプ動作中にドローバー１５が摺動したとしても、ジョイント２６ａ２がジョイント支持部材１２ｂから脱落することが抑制されている。
【００３９】
凹部５ａのうち、天面５ｄのドローバー１５と対向する下面と、ジョイント支持部材１２ｂの上端面との間には、コイルバネ等の弾性部材７が配置されている。すなわち、凹部５ａのうち、ジョイント支持部材１２ｂと、天面５ｄの下面との間に位置する領域は、弾性部材７を収納する弾性部材収納室５ａ１とされている。この弾性部材収納室５ａ１の径は、ドローバー１５の径より大径に形成されている。このため、弾性部材収納室５ａ１内に収納された弾性部材７の径も、ドローバー１５の径より大径とすることができる。ジョイント支持部材１２ｂは、アンクランプ動作中においても、一定の位置に位置する一方で、ピストン５は、中心線Ｏ方向に沿って摺動するため、ピストン５が摺動することにより、弾性部材７が収縮し、ピストン５に押圧力を及ぼす。ここで、弾性部材７がピストン５に加える押圧力も、中心線Ｏを中心に大径の円状に分布するため、ピストン５は、バランスが取られた状態で、貫通孔１０ａ内を摺動することができる。
【００４０】
フレーム１０は、ロッド３６を介して主軸ヘッド２１に固定されており、円筒状に形成された筒状部１０ｂを備え、筒状部１０ｂ内をピストン５が摺動可能に配置されている。この筒状部１０ｂのドローバー１５側の下端部は、ピストン５が上死点に位置している際に、貫通孔５ｃよりドローバー１５側に位置するように形成されている。このように、フレーム１０の貫通孔１０ａの内壁面と、ピストン５の外周面とが接触する面積が確保されている。このため、アンクランプ動作の過程において、ピストン５が貫通孔１０ａの内壁面により案内され、ピストン５が中心線Ｏ方向に良好に移動することができる。
【００４１】
図１において、ドローバー１５は、主軸２２に形成された貫通孔２２ａ内に配置されている。貫通孔２２ａは、ドローバー１５が挿入される挿入部２２ａ１と、この挿入部２２ａ１より下端部側に形成され、挿入部２２ａ１より大径に形成された退避部２２ａ２と、この退避部２２ａ２より下端部側に形成され、工具２５を把持するテーパ部２２ａ３とを備えている。
【００４２】
ドローバー１５は、主軸２２内に配置された複数の皿バネ１６により支持部材１２側に押圧されている。工具２５は、被加工物を切削等するツール２３と、このツール２３が固定されたツールホルダ２４と、ツールホルダ２４に設けられ、主軸２２により把持されるシャンク１９と、ツールホルダ２４に設けられたプルロッド１８とを備えている。この工具２５内には、切削油またはクーラント等の油が流通する油流通路２５ａが形成されており、油流通路２５ａの開口部がプルロッド１８の上端部に形成されている。
【００４３】
そして、図２に示す油流通路２６ｂと油流通路２５ａとが連通している。また、プルロッド１８には、僅かに拡径した係止部１８ａが形成されており、プルロッド１８の外周面上には、コレット１７が配置されている。このコレット１７には、係止部１８ａに係合する係止部１７ａが形成されている。
【００４４】
図３は、図２のカム４の回転軸線Ｏ１に対して垂直な方向の断面図である。この図３に示されるように、カム４の外周面４ａは、回転軸３の回転軸線Ｏ１に対して偏心するように形成されている。
【００４５】
カム４の外周面４ａのうち、回転軸線Ｏ１から最も離間した点４ａ１近傍では、点４ａ１から外周面４ａの周方向の距離に対する、回転軸線Ｏ１からの距離の変動率は、外周面４ａの他の領域における変動率より小さく抑えられている。
【００４６】
上記のように構成された工具アンクランプ装置１００の動作について説明する。図１において、主軸２２の下端部に把持された工具２５を工具マガジン等に収納されている他の工具と交換する際には、まず、主軸２２に把持された工具２５をアンクランプ状態にする必要がある。工具２５をアンクランプ状態とする初期状態においては、図３に示すカム４の外周面４ａのうち、回転軸線Ｏ１からの距離が最も小さい点４ａ２が、図２に示すカムフォロア６に当接している。この際、ピストン５は、弾性部材７からの押圧力により、上死点に位置している。
【００４７】
そして、カム４が回転軸線Ｏ１を中心に回動すると、外周面４ａのうち、カムフォロア６と当接する部分と回転軸線Ｏ１との距離は、漸次大きくなる。このため、ピストン５は、弾性部材７からの押圧力に抗して、ドローバー１５側に向けて下降する。ピストン５がドローバー１５に向けて変位すると、押圧部材５ｂ１がドローバー１５に当接する。この際、押圧部材５ｂ１と、ドローバー１５の段差部１５ａとの間の距離ａは、小さく設定されているため、アンクランプ動作の開始時から早期に、押圧部材５ｂ１がドローバー１５を押圧する。そして、ドローバー１５が、皿バネ１６からの押圧力に抗して、下方に変位する。
【００４８】
ドローバー１５が下方に変位すると、図２に示すジョイント２６ａ１も下方に変位する。その一方で、ジョイント２６ａ２は、弾性部材３０により下方に付勢されているので、ジョイント２６ａ２も、ジョイント２６ａ１に当接した状態で下方に変位する。
【００４９】
図１において、ドローバー１５が下方に変位すると、コレット１７もドローバー１５により押圧され、下方に変位する。そして、主軸２２内に形成された退避部２２ａ２にコレット１７の係止部１７ａが退避することにより、コレット１７と、プルロッド１８との係合が解除される。そして、カムフォロア６に当接するカム４の外周面の位置が、図３に示す点４ａ１に位置する際に、図１に示す工具２５が主軸２２からアンクランプされる。
【００５０】
ここで、カム４の外周面のうち、点４ａ１付近においては、回転軸線Ｏ１からの距離は、僅かに変動するように形成されている。このため、工具２５をアンクランプ状態とする際に、カム４がカムフォロア６を変位させる距離は、小さく抑えられており、カム４が回転する際に、モータ１にかかる負担が小さく抑えられている。このため、カム４の外周面４ａのうち、点４ａ１付近と、カムフォロア６とが接触している際には、カム４は良好に回動する。このように、カム４が良好に回動することにより、モータ１からの動力が、カム４を介して確実にカムフォロア６に伝達される。このため、カムフォロア６が確実に変位して、ピストン５をドローバー１５に向けて変位させることができる。これにより、ドローバー１５を確実に下方に変位させることができ、工具２５をアンクランプ状態とすることができる。
【００５１】
このように、工具２５がアンクランプ状態となった後、さらに、カム４は回転軸線Ｏ１を中心に回動する。このため、図３において、図２に示すカムフォロア６と、カム４の外周面４ａとの接触位置の回転軸線Ｏ１からの径は、漸次小さくなる。このため、図２において、カム４がカムフォロア６から退避するように変位して、カムフォロア６がカム４から受ける押圧力が低減される。この際、ドローバー１５は、皿バネ１６からの押圧力により、上方に変位する。さらに、ピストン５も、ドローバー１５および押圧部材５ｂ１を介して、皿バネ１６からの押圧力により、上方に変位する。カム４からの押圧力がさらに低減されると、ピストン５が皿バネ１６からの押圧力により、さらに上方に変位することとなり、図１に示す工具２５のシャンク部１９が主軸２２のテーパ部２２ａ３に当接する。このように、主軸２２に工具２５が把持されると、ドローバー１５は上方に変位できなくなる。そして、弾性部材７の押圧力により、ドローバー１５の段差部１５ａと、押圧部材５ｂ１とが離間され、加工時に、ドローバー１５の回転運動が、ピストン５に伝達することを抑制されている。ここで、ピストン５は、良好に中心線Ｏに沿って移動可能に設けられているため、ピストン５に生じるガタを考慮したマージンを取る必要が無く、段差部１５ａと、押圧部材５ｂ１の下面との距離ａを小さく抑えることができる。これにより、押圧部材５ｂ１を退避させるのに要する時間を短時間とすることができ、交換された新たな工具を把持するクランプ動作を短時間で終了することができる。
【００５２】
上記のように、構成された工具アンクランプ装置１００を備えた工作機械が被加工物を加工する際には、図１において、主軸２２が工具２５を把持した状態で中心線Ｏを中心に回転する。そして、油供給機構２６から工具２５に切削油等が供給されて、良好に加工を行なうことができる。なお、プレート１２ａは、加工時およびアンクランプ動作時のいずれの際においても、所定位置に位置しており、変位しないものとなっている。このため、このプレート１２ａに形成された油流通路１２ａ１に接続される図示されないパイプが揺動することが抑制されている。このため、接続されるパイプが損傷することを抑制することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態１においては、油供給機構２６は、工具２５に切削油を供給して、被加工物と、ツール２３との間に生じる摩擦を低減したり、また、工具２５にクーラントを供給して、ツール２３が高温となることを抑制したりするが、これに限られない。たとえば、油供給機構２６に替えて、工具２５にエアを供給するエア供給機構としてもよい。この場合には、支持部材１２に形成された油流通路１２ａ１，１２ａ２がエア流通路として機能する。このように、エア供給機構を設けることにより、切屑を吹き飛ばすことができ、良好に加工を行なうことができる。また、上記油供給機構２６の場合と同様に、エア源と、エア流通路との間を接続するパイプが破損することを抑制することもできる。
【００５４】
（実施の形態２）
図５および図６を用いて、本実施の形態２に係る工具アンクランプ装置２００について、説明する。図５は、本実施の形態２に係る工具アンクランプ装置２００の断面図である。この図５に示されるように、ピストン５は、フレーム９の下端面に形成された貫通孔９ｄ内に挿入された天面５ｄと、天面５ｄの下端部に形成され、天面５ｄの径より大径に形成された鍔部５ｈと、この鍔部５ｈの周縁部から下方に向けて延在する複数の軸部５ｅと、この軸部５ｅの下端部に接続された筒状の脚部５ｂとを備えている。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。この図６に示されるように、天面５ｄの外周縁部に沿って、たとえば、４箇所に軸部５ｅが配置されている。図５において、脚部５ｂの上端部の外周面には、脚部５ｂの径方向に突出する突出部５ｆが形成されている。
【００５５】
フレーム１０は、円板状に形成された天面部１０ｆと、この天面部１０ｆの下面に形成され、下方に向けて突出する柱部１０ｃと、天面部１０ｆの下面に形成され、ピストン５の脚部５ｂの周囲を覆うように形成された支持部１２Ａとを備えている。
【００５６】
柱部１０ｃは、筒状の脚部５ｂの内壁面と摺接するように配置されている。このため、ピストン５と、柱部１０ｃとの接触面積が確保されており、ピストン５が柱部１０ｃの外周面に案内され、良好に中心線Ｏに沿って摺動することができる。
【００５７】
天面部１０ｆの上面には、ピストン５の鍔部５ｈが収納される凹部１０ｄが形成されており、この凹部１０ｄの底部には、軸部５ｅが挿入される貫通孔１０ｅが形成されている。柱部１０ｃは、円柱状に形成されており、円筒状の脚部５ｂ内に配置されている。この柱部１０ｃおよび天面部１０ｆには、油供給機構２６に切削油やクーラントなどを供給する油流通路１２ａ１が形成されている。このように、油流通路１２ａ１が形成されたフレーム１０は、上記実施の形態１に係る工具アンクランプ装置１００と同様に、主軸ヘッド２１に固定されており、アンクランプ動作間にわたって、一定の位置に位置している。このため、この油流通路１２ａ１に接続されるパイプが揺動等することが抑制されている。
【００５８】
支持部１２Ａは、脚部５ｂの周囲を覆うように形成された筒部１２ｃと、この筒部１２ｃの下端部に形成され、筒部１２ｃの開口部を縮径するように突出する突出部１２ｄとを備えている。この突出部１２ｄは、鍔部５ｆよりドローバー１５側に位置している。
【００５９】
そして、この突出部１２ｄと、脚部５ｄに形成された鍔部５ｆとの間に、コイルバネ等の弾性部材７が配置されている。すなわち、弾性部材７は、脚部５ｂの外周面に沿って配置されており、弾性部材７の上端部は、突出部５ｆにより支持されており、弾性部材７の下端部は、突出部１２ｄにより支持されている。つまり、コイル状に形成された弾性部材７の中央部に脚部５ｂが挿入されている。このため、弾性部材７が収縮する際においても、弾性部材７内に脚部５ｂが挿入されているため、弾性部材７が座屈することを抑制することができる。
【００６０】
弾性部材７は、弾性部材７の中心線Ｏ４と中心線Ｏとが一致するように配置されており、ピストン５も、ピストン５の中心線Ｏ２と、中心線Ｏとが一致するように配置されている。このため、本実施の形態２に係る工具アンクランプ装置２００も、上記実施の形態１に係る工具アンクランプ装置１００と同様に、ピストン５にガタ等の不具合が生じることが抑制されている。なお、上記構成以外の構成は、上記実施の形態１に係る工具アンクランプ装置１００と同様に構成されており、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
このように構成された工具アンクランプ装置２００は、上記実施の形態１に係る工具アンクランプ装置１００と同様に、良好にピストン５を中心線Ｏに沿って摺動させることができ、押圧部材５ｂ２と、段差部１５ｂとの間の距離を小さく抑えることができ、短時間でアンクランプ動作を終了することができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図７および図８を用いて、実施の形態３に係る工具アンクランプ装置３００について説明する。なお、上記実施の形態１および２に係る工具アンクランプ装置１００、２００と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図７は、回転軸３付近の断面図であり、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【００６４】
図７および図８に示されるように、この工具アンクランプ装置３００は、回転軸３の外表面に固定された筒状の固定部材４０と、この固定部材４０に向けて付勢されたカムフォロア（押圧部材）１３とを備えており、この固定部材４０の外表面には、ピストン５の上端部に設けられたカムフォロア６を押圧する偏心したカム４と、同心円状に形成された部材４Ｂとが設けられている。図８において、部材（カム部材）４Ｂの外周面４ｂは、回転軸線Ｏ１を中心に同心円状に形成されており、外周面４ｂには、複数の凹部４ｂ１、４ｂ２が形成されている。凹部４ｂ１と凹部４ｂ２は、回転軸線Ｏ１を中心に対称に配置されている。
【００６５】
なお、本実施の形態３においては、部材４Ｂを設けて凹部４ｂ１、４ｂ２を形成しているが、部材４Ｂを設けずに、カム４に凹部４ｂ１、４ｂ２を形成してもよく、また、回転軸３の外表面上に凹部４ｂ１、４ｂ２を形成してもよい。
【００６６】
そして、図７において、フレーム９の上面側には、収納室９ａに連通する貫通孔９ｃ内に挿入された有底円筒状の筐体１１と、筐体１１に形成された凹部１１ａ内に配置されたコイルバネ等の弾性部材１４と、弾性部材１４により押圧され、カムフォロア１３を部材４Ｂに向けて押圧する押圧部材２９と備えている。筐体１１は、貫通孔９ｃの開口径より大径に形成された天面１１Ａと、この天面１１Ａに連設され、貫通孔９ｃ内に挿入されると共に、凹部１１ａを規定する筒部１１Ｂとを備えている。カムフォロア１３は、筐体１１に回転可能に支持された回転軸１３ｂと、この回転軸１３ｂに回転可能に支持された筒部１３ａとを備えている。図８に示す凹部４ｂ１、４ｂ２は、筒部１３ａの一部を受け入れ可能とされている。
【００６７】
このように構成された工具アンクランプ装置３００においては、加工時等の際では、図１に示されたモータ１の駆動は停止しており、凹部４ｂ１内にカムフォロア１３の筒部１３ａの一部が入り込んでおり、回転軸３の回動が抑制されている。この際、図３に示すカム４の外周面４ａのうち、点４ａ２と、カムフォロア６とが当接している。そして、図１において、工具２５を主軸２２からアンクランプする際には、まず、モータ１が駆動し、回転軸３が回動すると共に、図８において、カムフォロア１３の筒部１３ａと凹部４ｂ１との係合が解除される。
【００６８】
そして、回転軸３がさらに回動して、カムフォロア６の筒部６ｂと、カム４の外周面４ａの外周面４ａとの当接位置が、図３に示すカム４の外周面４ａの点４ａ１の近傍なると、モータ１の駆動が停止する。モータ１の駆動が停止しても、慣性により、回転軸３はさらに回転する。
【００６９】
このように、モータ１の駆動が停止する際には、部材４Ｂの外周面４ｂに形成された凹部４ｂ２の近傍と、カムフォロア１３とが当接しており、さらに、回転軸３が回動することにより、凹部４ｂ２内に、カムフォロア１３の筒部１３ａが入り込み、回転軸３の回動を停止させることができる。そして、工具２５のアンクランプ状態を維持することができ、工具２５の交換作業を行なうことができる。
【００７０】
このように、工具２５のアンクランプ動作の際に、モータ１の駆動制御は、開始時にＯＮとして、工具２５をアンクランプする直前にＯＦＦ状態とするのみでよく、カムフォロア１３の筒部１３ｂが凹部４ｂ２内に入り込むことにより、正確に工具２５をアンクランプさせた状態で維持することができる。
【００７１】
そして、工具２５の交換が終了した後、新たな工具２５をクランプする際には、モータ１がＯＮ状態となり、回転軸３が回動し、筒部１３ａと凹部４ｂ２との係合状態が解除される。さらに、回転軸３が回動して、カム４とカムフォロア６との当接位置が図３に示す点４ａ２の近傍に位置すると、モータ１の駆動が停止する。モータ１の駆動が停止した際においても、慣性により回転軸３は回動し、回転軸３と、図３に示すカム４の外周面４ａの点４ａ２とが当接して、工具２５のクランプ動作が終了する。この際、カムフォロア１３の筒部１３ａ内が凹部４ｂ１内に入り込み、回転軸３の回動が停止して、工具２５のクランプ状態が維持される。
【００７２】
このように、工具２５のアンクランプ動作、交換動作およびクランプ動作にわたって、モータ１の制御は、ＯＮ・ＯＦＦ制御のみでよく、モータ１の駆動の制御を容易に行なうことができる。また、凹部４ｂ１および凹部４ｂ２内に筒部１３ｂが入り込むことにより、工具２５のアンクランプ状態および、クランプ状態を維持することができる。
【００７３】
図９は、本実施の形態３に係る工具アンクランプ装置３００の第１変形例を示す断面図であり、図１０は、図９に示された例において、部材４Ｂの一部を拡大した断面図である。この図９および図１０に示す工具アンクランプ装置３００では、図８に示す例と異なり、部材４Ｂの周面には、径方向に膨出する膨出部４ｆ、４ｇが形成されている。この膨出部４ｆは、図１０に示すように、部材４Ｂの回転方向に向かうに従って、径ｒ１が大きくなる第１裾部４ｆ１と、この第１裾部４ｆ１に対して回転方向後方側に位置し、回転方向に向かうに従って径ｒ１が小さくなる第２裾部４ｆ２と、第１裾部４ｆ１と第２裾部４ｆ２との間に位置する凹部４ｂ１とを備えている。また、膨出部４ｇも、膨出部４ｆと同様に形成されている。
【００７４】
このように、凹部４ｂ１、４ｂ２が膨出部４ｆ、４ｇの頂点部に形成されているため、カムフォロア１３は、凹部４ｂ１、４ｂ２にはまり込む際に、弾性部材１４の付勢力に抗して天面１１Ａ側に押圧される。このため、カムフォロア１３が部材４Ｂに加える押圧力は、膨出部４ｆ、４ｇの第１裾部４ｆ１を登るに従って大きくなる。
【００７５】
第１裾部４ｆ１の外周面は、部材４Ｂの回転方向に対して交差するように傾斜しているため、カムフォロア１３から部材４Ｂに加えられた押圧力は、部材４Ｂの回転方向と反対方向の分力を有する。このため、モータ２の駆動が停止した状態において、部材４Ｂおよび回転軸３等の慣性力が低減される。
【００７６】
このように、回転軸３および部材４Ｂ等の慣性力が低減されるため、図７に示す回転軸３および部材４Ｂが慣性力で回転しているときに、カムフォロア１３が凹部４ｂ１、４ｂ２を通り越すことを抑制することができる。これにより、カムフォロア１３と凹部４ｂ１、４ｂ２とを確実に係合させることができ、回転軸３を所定の位置で停止させることができる。
【００７７】
すなわち、アンクランプ動作時間およびクランプ動作時間の短縮化が図られ、モータ１の駆動がＯＦＦとされたときの部材４Ｂおよび回転軸３の回転速度が速く、慣性力が大きい場合であっても、正確に回転軸３の回転を停止させることができる。これにより、アンクランプ状態およびクランプ状態を維持することができる。
【００７８】
なお、図９において、部材４Ｂの外周面４ｂのうち、膨出部４ｆ、４ｇとの間に位置する部分は、膨出部４ｆ、４ｇよりも小径とされた小径部４ｈとされている。この小径部４ｈは、径ｒ２が一定とされた円弧状とされている。このため、アンクランプ動作およびクランプ動作中に、小径部４ｈ上をカムフォロア１３が滑らかに転動する。
【００７９】
この図９および図１０に示す例に限られず、例えば、部材４Ｂの外周面のうち、凹部４ｂ１、４ｂ２に対して、回転方向前方にカムフォロア１３の回転の抵抗となるような部分を形成してもよい。
【００８０】
図１１は、本実施の形態３に係る工具アンクランプ装置３００の第２変形例を示す断面図である。この図１１に示す例においては、回転軸３に常に負荷を加える負荷機構７０がさらに設けられている。
【００８１】
この負荷機構７０は、回転軸３を回転可能に支持する軸受け７３と、軸受け７３の一部を押圧する押圧部材７２と、この押圧部材７２を軸受け７３に向けて付勢する付勢手段としての皿ばね７１と備えている。
【００８２】
軸受け７３は、回転軸３の外周面に固定されるリング７６と、リング７６より大径とされたリング７４と、リング７６とリング７４との間に配置された複数の転動部材７５とを備えている。
【００８３】
転動部材７５は、円錐台形状とされており、押圧部材７２側に向かうに従って小径となるように配置されている。
【００８４】
リング７６の外周面も、押圧部材７２側に向かうに従って小径となるようにテーパ状とされており、リング７４の内周面も、押圧部材７２側に向かうに従って小径となるようにテーパ状とされている。
【００８５】
押圧部材７２は、リング７４に向けて進退可能とされており、皿ばね７１によって付勢されている。押圧部材７２がリング７４を押圧すると、リング７４の内周面が転動部材７５をリング７６側に向けて押圧する。このため、リング７６と転動部材７５との間の摩擦が大きくなり、回転軸３の回転に負荷がかかることになる。
【００８６】
回転軸３に加えられる負荷は、モータ２の出力よりも小さく、負荷機構７０による負荷をかけた状態でも、モータ２は回転軸３を回転させることができ、アンクランプ動作およびクランプ動作を行うことができる。
【００８７】
そして、アンクランプ動作およびクランプ動作の終了直前にモータ２の駆動が停止した際に、負荷機構７０が回転軸３に負荷を加えることによって回転軸３の慣性力を低減する。すなわち、図１１に示す例においては、アンクランプ動作およびクランプ動作の全動作過程に亘って、モータ２の駆動力より小さい負荷を回転軸３に加える負荷機構７０を設けている。これにより、カムフォロア１３が図８に示す凹部４ｂ１、４ｂ２を通り越すことを防止して、回転軸３を所定の位置で停止させることができる。
【００８８】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、工作機械の主軸に装着した工具を交換する際に、主軸にクランプされた工具を解放してアンクランプ状態とすることが可能な工具アンクランプ装置に好適である。
【符号の説明】
【００９０】
１  モータ、２  変速機、３  回転軸、４  カム、５  ピストン、５ａ  凹部、５ｂ１  押圧部材、５ｂ  脚部、５ｃ  貫通孔、６  カムフォロア、７  弾性部材、１０  フレーム、１２ｂ  ジョイント支持部材、１２ａ  プレート、１２  支持部材、１５  ドローバー、１６  皿バネ、１７  コレット、２２  主軸、２６ａ１，２６ａ２  ジョイント  油供給機構、３０  弾性部材、１００  工具アンクランプ装置。
【図１】
0004628427.tif 000002
【図２】
0004628427.tif 000003
【図３】
0004628427.tif 000004
【図４】
0004628427.tif 000005
【図５】
0004628427.tif 000006
【図６】
0004628427.tif 000007
【図７】
0004628427.tif 000008
【図８】
0004628427.tif 000009
【図９】
0004628427.tif 000010
【図１０】
0004628427.tif 000011
【図１１】
0004628427.tif 000012