(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸駆動用モータ軸を中空軸とし、この中空軸の後端部にはクーラント供給手段を接続し、前端部にはドローバーを備えた主軸を連結し、主軸にはドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段を備え、前記クーラント供給手段から中空軸を通って主軸及びドローバーに設けたクーラント供給路を介してクーラントを工具ホルダに供給する主軸装置において、ドローバーにクーラント供給路を貫通するようにピン部材が嵌め込まれ、そのピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構が備えられ、付勢手段によって軸方向後方に引き込まれている状態のドローバーに対して、クーラント供給路及び、保持状態解除機構のピン部材にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダのアンクランプ方向力を、前記クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構を備えたことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段より主軸後方側に設置したことを特徴とする請求項１記載の主軸装置。
【請求項３】
打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段と、ドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構のピン部材との間に設置したことを特徴とする請求項１記載の主軸装置。
【請求項４】
主軸後方に開口した大径孔の内側を摺動するように、ドローバー後方には付勢部材が当接する当接部より大径の大径部を設け、その大径部外側と前記当接部が摺動する主軸内側とに夫々シール部材を備えて、大径部の前端面と大径孔端面との間にシリンダ室を形成し、そのシリンダ室にクーラント供給路から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給するように連通路を連通して打消力発生機構を構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドローバーによってクランプされる工具ホルダへ、クーラントを供給するようにした主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランプ方向に付勢されたドローバーによって主軸先端にクランプされた工具ホルダへ、主軸装置後方に設置したクーラント供給手段からクーラントを供給するために、ドローバーの軸心に穿設した通孔と主軸に穿設した通孔とを、ドローバーが工具ホルダをクランプした状態の時に連通させることで、主軸及びドローバーにクーラント供給路を形成し、そのクーラント供給路を介してクーラント供給手段から工具ホルダにクーラントを供給するものが知られている（特開平１０−２２５８４５号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クーラント供給手段から供給されるクーラントの液圧が、ドローバーの軸心に穿設した通孔の前方側壁面にかかると、クーラントの液圧により、ドローバーに工具ホルダのアンクランプ方向力が生じ、その結果、付勢手段によって生じさせているドローバーのクランプ方向力が減ぜられ工具ホルダを主軸先端に堅固にクランプできず、加工精度の低下につながる原因となった。
【０００４】
更に、主軸駆動用モータ軸を中空軸とし、この中空軸の後端部にはクーラント供給手段を接続し、前端部にはドローバーを備えた主軸を連結して構成された工作機械の主軸装置においては、工具ホルダの交換を行うために、クランプ方向に付勢されたドローバーを軸方向前方（アンクランプ方向）に押出す保持状態解除機構が備えられ、その保持状態解除機構が、クーラント供給路を貫通するように嵌め込まれたピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すように構成されているために、上記した通孔の前方側壁面の他に、クーラントの液圧がピン部材にもかかってしまうので、大きなアンクランプ方向力が生じてしまい、加工精度の低下及び、工具ホルダが弛むことで主軸装置の破損をまねくおそれがあった。そこで、本発明の課題は、クランプ方向に付勢されたドローバーによってクランプされる工具ホルダが、確実にクランプされた状態でクーラントが供給される主軸装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のために、本願は、主軸駆動用モータ軸を中空軸とし、この中空軸の後端部にはクーラント供給手段を接続し、前端部にはドローバーを備えた主軸を連結し、主軸にはドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段を備え、前記クーラント供給手段から中空軸を通って主軸及びドローバーに設けたクーラント供給路を介してクーラントを工具ホルダに供給する主軸装置において、ドローバーにクーラント供給路を貫通するようにピン部材が嵌め込まれ、そのピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構が備えられ、付勢手段によって軸方向後方に引き込まれている状態のドローバーに対して、クーラント供給路及び、保持状態解除機構のピン部材にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダのアンクランプ方向力を、前記クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構を備えた。
【０００９】
上記打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段より主軸後方側に設置した。具体的には、打消力発生機構を、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段と、ドローバーを軸方向前方に押出すことで、工具ホルダの保持状態を解除させる保持状態解除機構のピン部材との間に設置した。
【００１０】
また、主軸後方に開口した大径孔の内側を摺動するように、ドローバー後方には付勢部材が当接する当接部より大径の大径部を設け、その大径部外側と前記当接部が摺動する主軸内側とに夫々シール部材を備えて、大径部の前端面と大径孔端面との間にシリンダ室を形成し、そのシリンダ室にクーラント供給路から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給するように連通路を連通して打消力発生機構を構成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示す主軸装置１は、主軸駆動用モータ２の後方にクーラント供給手段３を接続し、前方にはドローバー４により工具ホルダ５がクランプされる主軸６を連結して構成されたものである。そして、この主軸装置１には、工具ホルダ５の交換を行うために、ドローバー４を前方に押出すことで、工具ホルダ５のクランプ状態を解除できる保持状態解除機構７が備えてある。先ず、主軸６について説明する。主軸６は、主軸ヘッド８内に設けた複数の軸受９に回動自在に支持されている。この主軸６の先端部にはテーパ孔１０が形成されており、テーパ孔１０には工具ホルダ５が装着される。工具ホルダ５には、工具ホルダ５が保持する例えばドリルのような切削用工具にクーラントを供給するようにクーラント流路５ａが穿設されている。前記テーパ孔１０に連続するように主軸６の軸心には、前方が小径孔１１ａである貫通孔１１が穿設されており、その貫通孔１１の後方には主軸６後方に開口した大径孔１２が連設されている。
【００１２】
上記テーパ孔１０以外に主軸６の先端部には、テーパ孔１０に装着される工具ホルダ５のクーラント流路５ａにクーラントを供給するための通孔１３が略軸方向に穿設してある。その通孔１３の主軸６後端側は、前記貫通孔１１の小径孔１１ａ内側に向けて開口した主軸軸線と直交する方向の通孔１４に連通しており、通孔１３の主軸６先端側には、付勢部材として例示するバネ部材１５により主軸６先端方向に付勢される連通部材１６が軸線方向に移動可能に嵌め込まれている。前記連通部材１６は、主軸６前端面に固定された固定部材１７によって先端方向へ抜け出さないようになっている。連通部材１６をバネ部材１５により主軸６先端方向に付勢し、連通部材１６の前端面を工具ホルダ５のフランジ部後面に圧着させて、工具ホルダ５のクーラント流路５ａと主軸６の通孔１３とを連通部材１６を介して連通させたことで、クーラントを外部に漏らすことなく主軸６から工具ホルダ５に供給できる。
【００１３】
主軸６の貫通孔１１には、ドローバー４が軸方向摺動自在に挿通されている。ドローバー４はネジ部を形成した軸部４ａの後方に、後述する付勢手段２１が当接する当接部４ｂと、その当接部４ｂに連続して当接部４ｂより大径の大径部４ｃとが形成されたものである。前記ネジ部には、ドローバー４の軸方向後方移動により工具ホルダ後端部のプルスタッド５ｂをクランプする保持部１８が螺合されている。その保持部１８には半径方向に向けて開口したＴ字形状の通孔１９が設けられており、通孔１９の軸方向孔部１９ｂがドローバー４の軸心に穿設された通孔２０と連通している。前記ドローバー４に穿設される通孔２０は、図１〜３に示すように、直径の異なる孔２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連設して形成されたものである。ドローバー４の当接部４ｂの前端面と貫通孔１１の端面との間には、付勢手段として例示する多数の皿バネ２１が積層されており、この皿バネ２１のバネ力によってドローバー４が軸方向後方（クランプ方向）に付勢されると、工具ホルダ５がドローバー４によって主軸６にクランプされた状態となると共に、通孔１９の半径方向孔部１９ｃが前記通孔１４と連通して主軸６とドローバー４の通孔１３，２０が連通するので、主軸６及びドローバー４にクーラント供給路Ｒが形成される。
【００１４】
上記主軸６後端には、保持状態解除機構７が備えられている。その保持状態解除機構７は、ドローバー４の通孔２０を貫通し、両端が主軸６の外周面から外方に突出したピン部材２２を、主軸６外周面に沿って前後方向に摺動自在に取付けられた移動部材２３に係合させ、その移動部材２３を図示しない駆動装置により前方に揺動される揺動アーム２４によって軸方向前方に移動させることで、ピン部材２２を介してドローバー４を軸方向前方に押出すように構成されたものである。また、ドローバー４には、図４に示すように、ピン部材２２の軸径より大きな大径部４ｄを設けてあるので、ピン部材２２がドローバー４の通孔２０を貫通するように嵌め込まれていても、クーラント供給手段３から供給されるクーラントを工具ホルダ５方向に通過させることができる。そして、工具ホルダ５交換後は、上記皿バネ２１のバネ力により、工具ホルダ５がドローバー４によって主軸６にクランプされると共に、ピン部材２２及び移動部材２３は図３に示す位置に押し戻される。
【００１５】
次に、主軸６後方には主軸駆動用モータ２が設置されている。その主軸駆動用モータ軸２ａは中空軸であり、中空軸２ａ後端部にはクーラント供給手段３を接続し、中空軸２ａ前端部には、連結部材２５を介して主軸６が連結されている。そして、中空軸２ａ前端部内側には接続部材２６が固定してあり、上記保持状態解除機構７によりドローバー４が軸方向前方に移動しても、接続部材２６の先端側がドローバー４の通孔２０内から外れないようにしてある。このことから、この主軸装置１では、工具ホルダ５がドローバー４によって主軸６にクランプされた状態において、クーラント供給手段３から供給されるクーラントが、主軸駆動用モータ２の中空軸２ａを通り接続部材２６を介して主軸６及びドローバー４設けたクーラント供給路Ｒを通った後、工具ホルダ５に供給されるように構成されている。
【００１６】
図３に示すように、打消力発生機構３０が、ドローバー４を軸方向後方に引き込んで、工具ホルダ５を主軸６前端にクランプさせる皿バネ２１と、ドローバー４を軸方向前方に押出すことで、工具ホルダ５の保持状態を解除させる保持状態解除機構７のピン部材２２との間に備えてある。この打消力発生機構３０は、主軸６後方に開口した大径孔１２の内側を摺動するようにドローバー４に設けた大径部４ｃ外側と、主軸６の貫通孔１１の内側に夫々シール部材として例示するＯリング３１を備えることで、大径部４ｃ前端面と大径孔１２の前端面との間にシリンダ室３２が形成され、そのシリンダ室３２にクーラント供給路Ｒから工具ホルダ５に供給されるクーラントの一部を供給するようにドローバー４に設けた連通路３３を連通させて構成されたものである。
【００１７】
そして、クーラント供給手段３から工具ホルダ５に供給されるクーラントの一部をシリンダ室３２に供給すると、主軸ヘッド８に回動自在に支持された主軸６に対してドローバー４が軸方向後方に付勢されるようになっている。このシリンダ室３２の受圧面積は、クーラント供給路Ｒ内を通過するクーラントの液圧によって、クーラント供給路Ｒ内の各所（ここでは、流れが急速に変化する前方側壁面１９ａや工具ホルダ５を前方へ押出す作用をしている連通部材１６、或いは流れの邪魔になるピン部材２２、更には通孔２０ｂから通孔２０ａに狭まる時の段差部）で発生するドローバー４に対するアンクランプ方向力を、丁度打消す大きさのクランプ方向力を生じるように設定されている。
【００１８】
従って、クーラント供給路Ｒから工具ホルダ５にクーラントを供給すると、クーラントの液圧がクーラント供給路Ｒの前方側壁面１９ａ、ドローバー４の通孔２０ｂの前端面、保持状態解除機構７のピン部材２２、更には連通部材１６に作用することでドローバー４に対して発生する軸方向前方に押出す力（工具ホルダのアンクランプ方向力）が生じるが、その力はクーラントの一部が打消力発生機構３０のシリンダ室３２に供給されることで生じるドローバー４のクランプ方向力で打消され、ドローバー４はクーラント供給手段３から工具ホルダ５にクーラントが供給されても、皿バネ２１のバネ力で工具ホルダ５を確実にクランプした状態を維持することが可能になる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、主軸装置に、ドローバーを軸方向後方に引き込んで、工具ホルダを主軸前端にクランプさせる付勢手段より主軸後方側に、クーラント供給手段から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給することができる打消力発生機構を備えたことで、クーラントの液圧により生じる工具ホルダのアンクランプ方向力を打消す方向の力が生じるために、確実にドローバーが工具ホルダをクランプした状態で、工具ホルダにクーラントを供給することができる。また、クーラントの液圧を利用したシリンダ構造で打消すようにしたので、格別に打消力発生用の駆動源を必要とせず構成簡易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主軸装置の断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のＢ部拡大図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１    主軸装置
２    主軸駆動用モータ
２ａ  中空軸
３    クーラント供給手段
４    ドローバー
４ｂ  当接部
４ｃ  大径部
５    工具ホルダ
６    主軸
７    保持状態解除機構
１２    大径孔
１９ａ  前方側壁面
２１    皿バネ
３０    打消力発生機構
３１    Ｏリング
３２    シリンダ室
３３    連通路
【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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