(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルに対して工具、チャック、クランプ機構のいずれも取り付け可能にするための把捉機構であって、外受把部と内受把部とで２重の受把部を構成し、外ボールと外ドローバを有する外掴み機構と、内ボールと内ドローバを有する内掴み機構とで２重の掴み機構を構成し、さらに前記外受把部と前記外掴み機構とからなる外把捉機構と、前記内受把部と前記内掴み機構とからなる内把捉機構とで２重の把捉機構を構成し、前記内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、
前記外掴み機構に対して工具、チャック、クランプ機構等を取り付ける側を前側とし、前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて前記外ボールを設け、前記外ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記外ドローバのボール穴の後側に内大径部を設け、前記内大径部の後側に内小径部を設け、
また前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて前記内ボールを設け、前記内ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記内掴み機構を前記内大径部
、前記内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなるものとし、
前記外掴み機構及び前記内掴み機構を開放状態にして、前記外受把部を前記外掴み機構に前記内受把部を前記内掴み機構にそれぞれ挿入し、前記外ドローバを後側に移動させると前記外ボールが前記外受把部に向かって移動し、前記外掴み機構により前記外受把部を把捉した把捉状態になり、さらに、前記内ドローバを後側に移動させると前記内ボールが前記内受把部に向かって移動し、前記内掴み機構により前記内受把部を把捉した把捉状態になるよう構成したことを特徴とする２重の把捉機構。
【請求項２】
請求項１に記載した２重の把捉機構において、外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、外掴み機構を外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなるものとし、
前記外ボールを前記外大径部の中に位置させ前記外掴み機構を開放状態にして、前記外プルスタッドを前記外掴み機構に挿入すると、前記外頭部が前記外ボールを法線方向外側に押し、前記外ボールの間の隙間を広げて通過して外頭部空間の中に入り、その後前記外ドローバを後方向に移動させると、前記外ボールが前記外小径部の中に位置するようになり、前記外ボールが法線方向内側に移動して前記外頭部をつかみ、前記外プルスタッドを前記外掴み機構で把捉した把捉状態になるように構成し、
前記内ボールを前記内大径部の中に位置させ前記内掴み機構を開放状態にして、前記内プルスタッドを前記内掴み機構に挿入すると、前記内頭部が前記内ボールを法線方向外側に押し、前記内ボールの間の隙間を広げて通過して内頭部空間の中に入り、その後前記内ドローバを後方向に移動させると、前記内ボールが前記内小径部の中に位置するようになり、前記内ボールが法線方向内側に移動して前記内頭部をつかみ、前記内プルスタッドを前記内掴み機構で把捉した把捉状態になるように構成したことを特徴とする２重の把捉機構。
【請求項３】
請求項１に記載した２重の把捉機構において、外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、前記受把溝の後側には後傾斜面を設け、
外掴み機構を複数のガイド穴を有する固定ガイドと、前記固定ガイドの内側に設けた外ドローバ及び外ボールとからなるものとし、前記外ボールが前記外ドローバのボール穴と前記ガイド穴の両方の穴にまたがって収まるように構成し、前記外ドローバにおいて、前記ボール穴の前側かつ外側に前傾斜面を設け、
外ドローバの前記ボール穴と前記ガイド穴とが概一致した状態を開放状態とし、前記開放状態において前記概円筒部を前記固定ガイドの外周に挿入するときに、前記外ボールは外ドローバの前記ボール穴と前記ガイド穴の両方の穴に収まって前記概円筒部の挿入を阻害しないものとし、
前記概円筒部を挿入した後に、前記外ドローバを後方向に移動させると、前記外ボールが前記前傾斜面に押されて法線方向外側に移動し、前記外ボールが前記受把溝の前記後傾斜面を後方向に押し、前記前傾斜面に押された前記外ボールが前記後傾斜面を押す状態でつかみ、前記外掴み機構により前記概円筒部を把捉する把捉状態になり、
前記内ボールを前記内大径部の中に位置させ前記内掴み機構を開放状態にして、前記内プルスタッドを前記内掴み機構に挿入すると、前記内頭部が前記内ボールを法線方向外側に押し、前記内ボールの間の隙間を広げて通過して内頭部空間の中に入り、その後内ドローバを後方向に移動させると、前記内ボールが前記内小径部の中に位置するようになり、前記内ボールが法線方向内側に移動して前記内頭部をつかみ、前記内プルスタッドを前記内掴み機構で把捉した状態である把捉状態になるように構成したことを特徴とする２重の把捉機構。
【請求項４】
外ドローバと内ドローバとからなる２重のドローバであって、前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、前記複数のボール穴の後側を外頭部空間とし、前記外頭部空間の後側に内大径部を設け、さらに前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、前記複数のボール穴の後側を内頭部空間とし、前記内ドローバを前記外ドローバの中に挿入したときに、前記内ドローバの前記ボール穴が前記内大径部の中から前記内小径部の中まで移動可能に構成したことを特徴とする２重のドローバ。
【請求項５】
外ドローバと内ドローバとからなる２重のドローバであって、前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、
前記外ドローバにおいて、前記複数のボール穴の前側かつ外側にそれぞれ前傾斜面を設け、前記ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、前記複数のボール穴の後側を内頭部空間とし、前記内ドローバを前記外ドローバの中に挿入したときに、前記内ドローバの前記ボール穴が前記内大径部の中から前記内小径部の中まで移動可能に構成したことを特徴とする２重のドローバ。
【請求項６】
工具ホルダ、チャックホルダ、クランプホルダのいずれも取り付け可能なスピンドルであって、スピンドルケースと、前記スピンドルケースに取り付けた軸受と、前記軸受により回転自由に保持した軸と、前記軸の穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するものとし、前記軸の穴に外大径部と外小径部を設け、
前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて外ボールを設け、前記外ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記外ボールの後側に外頭部空間を設け、前記外頭部空間の後側に内大径部を設け、前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて内ボールを設け、前記内ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記内ボールの後側に内頭部空間を設け、前記外ドローバの中に前記内ドローバを挿入し、
前記外大径部、前記外小径部、前記外ドローバ及び前記外ボールとからなる外掴み機構と、前記内大径部、前記内小径部、前記内ドローバ及び前記内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したことを特徴とするスピンドル。
【請求項７】
工具ホルダ、チャックホルダ、クランプホルダのいずれも取り付け可能なスピンドルであって、スピンドルケースと、前記スピンドルケースに取り付けた軸受と、前記軸受により回転自由に保持した軸と、前記軸の穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するものとし、
前記軸の穴の中に固定ガイドを設け、前記固定ガイドに複数のガイド穴を明け、前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、外ドローバの前記ボール穴と前記ガイド穴の両方にまたがって収まるように外ボールを設けると共に、前記外ボールを法線方向に移動可能に保持し、
前記外ドローバにおいて、前記複数のボール穴の前側かつ外側にそれぞれ前傾斜面を設け、前記ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて内ボールを設け、前記内ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記内ボールの後側に内頭部空間を設け、前記外ドローバの中に前記内ドローバを挿入し、
前記固定ガイド、前記外ドローバ及び前記外ボールとからなる外掴み機構と、前記内大径部、前記内小径部、前記内ドローバ及び前記内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したことを特徴とするスピンドル。
【請求項８】
工具ホルダ、チャックホルダ、クランプホルダのいずれも取り付け可能なホルダ保持機構であって、保持ベースと、前記保持ベースの穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するものとし、前記保持ベースの穴に外大径部と外小径部を設け、
前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて外ボールを設け、前記外ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記外ボールの後側に外頭部空間を設け、前記外頭部空間の後側に内大径部を設け、前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて内ボールを設け、前記内ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記内ボールの後側に内頭部空間を設け、前記外ドローバの中に前記内ドローバを挿入し、
前記外大径部、前記外小径部、前記外ドローバ及び前記外ボールとからなる外掴み機構と、前記内大径部、前記内小径部、前記内ドローバ及び前記内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したことを特徴とするホルダ保持機構。
【請求項９】
工具ホルダ、チャックホルダ、クランプホルダのいずれも取り付け可能なホルダ保持機構であって、保持ベースと、前記保持ベースの穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するものとし、
前記保持ベースの穴の中に固定ガイドを設け、前記固定ガイドに複数のガイド穴を明け、前記外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明け、前記外ドローバの前記ボール穴と前記ガイド穴の両方にまたがって収まるように外ボールを設けると共に、前記外ボールを法線方向に移動可能に保持し、
前記外ドローバにおいて、前記複数のボール穴の前側かつ外側にそれぞれ前傾斜面を設け、前記ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに前記内大径部の後側に内小径部を設け、
前記内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、前記円筒に複数のボール穴を明けて内ボールを設け、前記内ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記内ボールの後側に内頭部空間を設け、前記外ドローバの中に前記内ドローバを挿入し、
前記固定ガイド、前記外ドローバ及び前記外ボールとからなる外掴み機構と、前記内大径部、前記内小径部、前記内ドローバ及び前記内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したことを特徴とするホルダ保持機構。
【請求項１０】
請求項６に記載したスピンドルと、前記スピンドルを取り付ける主軸筒と、前記スピンドルの軸を回転駆動するモータと、前記スピンドルの外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有し、
前記外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、前記外ドローバに設けた外ボールがスピンドルの軸の外大径部の中に位置して外掴み機構が開放状態となり、また、前記外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、前記外ボールがスピンドルの軸の外小径部の中に位置して外掴み機構が把捉状態になるよう構成し、
前記外掴み機構を開放状態にして前記内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、前記内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内掴み機構が開放状態となり、また、前記外掴み機構を把捉状態にして前記内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、前記内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内掴み機構が把捉状態になるよう構成したことを特徴とする主軸。
【請求項１１】
請求項７に記載したスピンドルと、前記スピンドルを取り付ける主軸筒と、前記スピンドルの軸を回転駆動するモータと、前記スピンドルの外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有し、
前記外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、前記外ドローバのボール穴が固定ガイドのガイド穴と概一致して外掴み機構が開放状態となり、また、前記外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ドローバの前傾斜面に押されて前記外ボールが法線方向外側に移動し、前記外掴み機構が把捉状態になるよう構成し、
前記外掴み機構を開放状態にして前記内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、前記内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して、内掴み機構が開放状態となり、また、前記外掴み機構を把捉状態にして前記内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、前記内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内掴み機構が把捉状態になるよう構成したことを特徴とする主軸。
【請求項１２】
請求項８に記載したホルダ保持機構と、前記ホルダ保持機構の外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有し、
前記外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、前記外ドローバに設けた外ボールが保持ベースの外大径部の中に位置して外掴み機構が開放状態となり、また、前記外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、前記外ボールが保持ベースの外小径部の中に位置して外掴み機構が把捉状態になるよう構成し、
前記外掴み機構を開放状態にして前記内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、前記内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内掴み機構が開放状態となり、また、前記外掴み機構を把捉状態にして前記内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、前記内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内掴み機構が把捉状態になるよう構成したことを特徴とするホルダ保持装置。
【請求項１３】
請求項９に記載したホルダ保持機構と、前記ホルダ保持機構の外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有し、
前記外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、前記外ドローバのボール穴が固定ガイドのガイド穴と概一致して外掴み機構が開放状態となり、また、前記外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ドローバの前傾斜面に押されて前記外ボールが法線方向外側に移動し、前記外掴み機構が把捉状態になるよう構成し、
前記外掴み機構を開放状態にして前記内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、前記内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内掴み機構が開放状態となり、また、前記外掴み機構を把捉状態にして前記内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、前記内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内掴み機構が把捉状態になるよう構成したことを特徴とするホルダ保持装置。
【請求項１４】
ホルダベース、外受把部及び内受把部を有するチャックホルダであって、前記ホルダベースはチャックを取り付けることが可能とし、前記外受把部は外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、前記内受把部は内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、
前記内プルスタッドを、前記外プルスタッド及び前記ホルダベースに設けた穴を貫通させ、軸方向にスライド可能に取り付け、前記内プルスタッドをチャックのジョースライドに連結する構成とし、
外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構、並びに、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構を有するスピンドルに、チャックを組み付けた状態の前記チャックホルダを取り付け、前記外プルスタッドを前記外掴み機構で把捉した状態とし、
前記スピンドルの内掴み機構により前記内プルスタッドを把捉して、前記内掴み機構の内ドローバを移動させることにより、前記内プルスタッドと共にチャックの前記ジョースライドを押し引きする構成にしたことを特徴とするチャックホルダ。
【請求項１５】
ホルダベース、外受把部及び内受把部を有するチャックホルダであって、前記ホルダベースはチャックを取り付けることが可能とし、前記外受把部はその内面に受把溝を有する概円筒部とし、前記内受把部は内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、前記概円筒部の前記受把溝の後側には後傾斜面を設け、
前記内プルスタッドを、前記概円筒部及び前記ホルダベースに設けた穴を貫通させ、軸方向にスライド可能に取り付け、前記内プルスタッドをチャックのジョースライドに連結する構成とし、
固定ガイド、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構、並びに、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構を有するスピンドルに、チャックを組み付けた状態の前記チャックホルダを取り付け、前記概円頭部を前記外掴み機構で把捉した状態とし、
前記スピンドルの内掴み機構により前記内プルスタッドを把捉して、前記内掴み機構の内ドローバを移動させることにより、前記内プルスタッドと共にチャックの前記ジョースライドを押し引きする構成にしたことを特徴とするチャックホルダ。
【請求項１６】
ホルダベース、外受把部及び内受把部を有するクランプホルダであって、前記ホルダベースはクランプ機構を取り付けることが可能とし、前記外受把部は外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、前記内受把部は内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、
前記内プルスタッドを、前記外プルスタッド及び前記ホルダベースに設けた穴を貫通させ、軸方向にスライド可能に取り付け、前記内プルスタッドをクランプ機構のスライドに連結する構成とし、前記クランプ機構は前記スライドを移動させることにより工作物を把捉する構成とし、
外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構、並びに、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構を有するスピンドルに、クランプ機構を組み付けた状態の前記クランプホルダを取り付け、前記外プルスタッドを前記外掴み機構で把捉した状態とし、
前記スピンドルの内掴み機構により前記内プルスタッドを把捉して、前記内掴み機構の内ドローバを移動させることにより、前記内プルスタッドと共にクランプ機構の前記スライドを押し引きする構成にしたことを特徴とするクランプホルダ。
【請求項１７】
ホルダベース、外受把部及び内受把部を有するクランプホルダであって、前記ホルダベースはクランプ機構を取り付けることが可能とし、前記外受把部はその内面に受把溝を有する概円筒部とし、前記内受把は内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、前記概円筒部の前記受把溝の後側には後傾斜面を設け、
前記内プルスタッドを、前記概円筒部及び前記ホルダベースに設けた穴を貫通させ、軸方向にスライド可能に取り付け、前記内プルスタッドをクランプ機構のスライドに連結する構成とし、前記クランプ機構は前記スライドを移動させることにより工作物を把捉する構成とし、
固定ガイド、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構、並びに、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構を有するスピンドルに、クランプ機構を組み付けた状態の前記クランプホルダを取り付け、前記概円頭部を前記外掴み機構で把捉した状態とし、
前記スピンドルの内掴み機構によって前記内プルスタッドを把捉して、前記内掴み機構の内ドローバを移動させることにより、前記内プルスタッドと共にクランプ機構の前記スライドを押し引きする構成にしたことを特徴とするクランプホルダ。
【請求項１８】
請求項６に記載したスピンドルと、ホルダベースと外受把部を有する工具ホルダとの組合せであって、前記ホルダベースは工具を保持することが可能なものとし、前記外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、前記外プルスタッドに内プルスタッドを貫通させることが可能な穴を設けたことを特徴とする、スピンドルと工具ホルダとの組合せ。
【請求項１９】
請求項７に記載したスピンドルと、ホルダベースと外受把部を有する工具ホルダとの組合せであって、前記ホルダベースは工具を保持することが可能なものとし、前記外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、前記受把溝の後側に後傾斜面を設けたことを特徴とする、スピンドルと工具ホルダとの組合せ。
【請求項２０】
請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載したクランプホルダと、クランプ機構の組合せであって、
前記クランプ機構はクランプ台と、前記クランプホルダの内プルスタッドの前後方向の移動に伴って移動するスライドと、前記スライドの前後方向の移動に伴って反転する反転フレームと、前記反転フレームの反転に伴って前後方向に移動する移動ブロック及び前記移動ブロックの移動に伴って反転するクランプアームを有するものとし、
前記クランプ機構は、前記クランプホルダの内プルスタッドを前後方向に移動させることにより、前記クランプアームのクランプ面が工作物を前記クランプ台に押し付ける構成であることを特徴とするクランプホルダとクランプ機構の組合。
【請求項２１】
請求項１０又は請求項１１に記載した主軸、
請求項１０又は請求項１１に記載した主軸であって、２重押引機構の外押引機構が外シリンダからなり、内押引機構が内シリンダからなる主軸、
請求項１０又は請求項１１に記載した主軸であって、２重押引機構の外押引機構が外電動シリンダからなり、内押引機構が内電動シリンダからなるものとし、外電動シリンダは、押引ベースに軸受を介して回転可能に取り付けた外押引ナットと、外ドローバに対して軸受とバネを介して取り付けた外ボールネジを有するものとし、外モータにより前記外押引ナットを回転駆動することにより前記外ボールネジをスライドさせ、前記外ボールネジによって前記外ドローバを押し引きする構成とし、内電動シリンダは、押引ベースに軸受を介して回転可能に取り付けた内押引ナットと、内ドローバに対して軸受とバネを介して取り付けた内ボールネジを有するものとし、内モータにより前記内押引ナットを回転駆動することにより前記内ボールネジをスライドさせ、前記内ボールネジによって前記内ドローバを押し引きする構成とした主軸、
以上に記載したいずれかの主軸を有する工作機械であって、主軸軸線方向であるＺ軸方向に前記主軸を移動させるＺ軸移動機構を有し、かつ、前記Ｚ軸と直角方向であるＸ軸方向に前記主軸を移動させるＸ軸移動機構、若しくは、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸に対して直角方向であるＹ軸方向に前記主軸を移動させるＹ軸移動機構の内のいずれかを有するか、又は、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構の両方を有するものとし、前記Ｚ軸移動機構、前記Ｘ軸移動機構、前記Ｙ軸移動機構の移動を数値制御したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械の主軸に使用するスピンドルに対して工具、チャック、クランプ機構（以下単に「チャック等」という。）のいずれも取り付け可能に構成した把捉機構に係わり、同一のスピンドルに対して多くの種類のチャック等を着脱可能に構成することにより
、多種類の加工や多工程の加工を単一の機械で行うことを可能とすることに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から工具用スピンドルに関する発明があった（例えば、特許文献１参照。）。しかしこれらの発明は工具ホルダのプルスタッドを保持することはできても、チャックやクランプ機構を取り付けることはできなかった。
またチャック用スピンドルに関する発明もあった（例えば、特許文献２参照。）。しかしこれらの発明はチャックを取り付けることはできても、工具ホルダのプルスタッドやクランプ機構を保持することはできなかった。
従来ではフライス盤など主軸に工具を取り付けて加工する工作機械と、旋盤や研削盤など主軸に工作物を取り付けて加工する工作機械は別の機械と考えられており、それぞれの使用目的と用途に合わせた主軸の構成にしていたからである。
しかし単一の工作機械で、旋削加工やフライス加工など多種類の加工が可能になり、さらに主軸にチャックを取り付けて工作物の片側を加工した後に、加工した工作物の片側を別置きのチャック又はクランプ機構で保持し、主軸に工具を取り付けて工作物の他側を加工するなど、主軸の構成を切り替えつつ多工程の加工が可能になれば、従来においては複数の工作機械で行っていた加工を、単一の工作機械で加工することが可能になる。
またチャックでは円形状の工作物しか掴むことはできないが、主軸にクランプ機構を取り付けることができれば、多角形や楕円を含む多様な形状を有する工作物を把捉することが可能になり、工作物の形状に制限されることなく加工が可能になる。
【０００３】
さらに、従来の工具を取り付けるスピンドルでは軸にテーパー穴を設け、工具のテーパーシャンクを挿入して保持していたが、テーパー穴の大きさには限界があって、重切削に耐えられる結合強度を得ることが困難となる問題があった。
また軸のテーパー面と工具ホルダのシャンク部に取り付けたスリーブのテーパー面との間の面接触、及び、軸の端面と工具ホルダのフランジ部端面との間の面接触の、２箇所の面接触により結合させる構成とすることにより、重切削に耐えられる結合強度を得る発明（例えば、特許文献３参照。）があった。しかし係る発明は工具ホルダにスリーブを取り付ける発明であるため、工具ホルダ毎にスリーブを取り付ける必要があり、多種類の工具ホルダ、チャックホルダ及びクランプホルダ（以下単に「各ホルダ」という。）を着脱可能に構成することは困難であった。また軸のテーパー面に傷がついた場合にはスピンドルの軸を取り替える必要があるため、過大な作業を要する問題があった。
さらに軸の穴ではなく軸心から離れた位置において、軸の外周に設けたテーパー面と各ホルダのテーパー内面との間の面接触、及び、軸の当面と各ホルダの合面との間の面接触の、２箇所の面接触により結合させることにより超重切削が可能になるが、そのような発明はなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７９８７４号公報
【特許文献２】特許第３７２４２４０号公報
【特許文献３】特開平０８−９０３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多種類の加工、多工程の加工及び多様な形状の工作物の加工が可能な工作機械を得るため、同一のスピンドルに対して多くの種類のチャック等を取り付け可能にした、２重の把捉機構を提供することにある。
また各ホルダ毎にスリーブを取り付ける必要をなくすことにより、各ホルダの構成の単純化を図りつつ、スピンドルと各ホルダとを２箇所の面接触による結合として、重切削を可能としたチャック等の把捉機構を提供することにある。
さらに２重の把捉機構や２箇所の面接触による結合の構成を有するホルダ保持機構やホルダ保持装置を提供し、これを活用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
外受把部と内受把部とで２重の受把部を構成し、外掴み機構と内掴み機構とで２重の掴み機構を構成し、さらに外受把部と外掴み機構とからなる外把捉機構と、内受把部と内掴み機構とからなる内把捉機構とで２重の把捉機構を構成する。
把捉機構に対してチャック等を取り付ける側を前側とし、外掴み機構は外ドローバを内掴み機構は内ドローバをそれぞれ有するものとし、外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて外ボールを設け、外ボールを法線方向に移動可能に保持する。また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持する。
そして外掴み機構及び内掴み機構を開放状態にして、外受把部を外掴み機構に内受把部を内掴み機構にそれぞれ挿入し、外ドローバを後側に移動させると外ボールが外受把部に向かって移動して、外掴み機構により外受把部を把捉する把捉状態となり、内ドローバを後側に移動させると内ボールが内受把部に向かって移動して、内掴み機構により内受把部を把捉する把捉状態になるよう構成する。
またスピンドルの軸にテーパー内面を有する内スリーブを設け、各ホルダのテーパー外面と内スリーブのテーパー内面、及び、軸の当面と各ホルダの合面の２箇所で密着させる構成とし、さらには、スピンドルの軸にテーパー外面を有する外スリーブを設け、軸心から離れた位置において、外スリーブのテーパー外面と各ホルダのテーパー内面、及び、軸の当面と各ホルダの合面の２箇所で密着させる構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
２重の掴み機構を有するスピンドルや主軸の発明と、２重の受把部を有する各ホルダの発明を組み合わせることにより、多種類のチャック等を同一の主軸に取り付けることが可能になった。
このため、主軸に多種類の工具を順次把捉させて工作物を加工することにより、同一の工作機械によって旋削加工、フライス加工、研削加工など多種類の機械加工が可能になり、さらに、主軸に取り付けたチャックやクランプ機構で工作物を把捉して加工することにより、同一の工作機械によって多工程の機械加工が可能になった。
スピンドルの軸に取り付けた内スリーブのテーパー内面と各ホルダのテーパー外面、及び、軸の当面と各ホルダの合面の２箇所で密着させる構成としたので、重切削に耐えられる結合強度を得ることが可能になった。
また軸心から離れた位置において、軸に取り付けた外スリーブのテーパー外面と各ホルダのテーパー内面、及び、軸の当面と各ホルダの合面の２箇所で密着させる構成としたので、超重切削に耐えられる結合強度を得ることが可能になった。  
スピンドルの軸にスリーブを取り付けたので、各ホルダにスリーブを取り付ける必要がなくなり各ホルダを単純な構成にすることができた、また傷がついたときにスリーブを交換するだけで済み、スピンドルの軸を交換する必要がなくなった。
さらに２重の把捉機構や２箇所の面接触による結合の構成を有するホルダ保持機構やホルダ保持装置を提供し、これを活用することができた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】主軸の断面図である。
【図２】スピンドルの前部の部分断面図である。
【図３】主軸の後部の部分断面図である。
【図４】内ドローバ及び外ドローバの部分断面図である。
【図５】内ドローバ及び外ドローバの部分断面図である。
【図６】工具ホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図７】工具ホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図８】工具ホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図９】チャックホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１０】チャックホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１１】チャックホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１２】チャックホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１３】クランプホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１４】クランプホルダ及びスピンドルの部分断面図である。
【図１５】２重の把捉機構の部分断面図である。
【図１６】内ドローバ及び外ドローバの部分断面図である。
【図１７】主軸の後部の部分断面図である。
【図１８】主軸の組み合わせの部分断面図である。
【図１９】主軸の組み合わせの部分断面図である。
【図２０】主軸と揺動機構の組み合わせの部分断面図である。
【図２１】マシニングセンタの正面図である。
【図２２】マシニングセンタの側面図である。
【図２３】図２２のＪ−Ｊ視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
外受把部と内受把部とで２重の受把部を構成し、外ボールと外ドローバを有する外掴み機構と、内ボールと内ドローバを有する内掴み機構とで２重の掴み機構を構成し、さらに外受把部と外掴み機構とからなる外把捉機構と、内受把部と内掴み機構とからなる内把捉機構とで２重の把捉機構を構成し、内掴み機構は外ドローバの中において内受把部を把捉する構成とする。
また外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて外ボールを設け、外ボールを法線方向に移動可能に保持し、内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、複数のボール穴を明けて内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持する。
そして外掴み機構及び内掴み機構を開放状態にして、外受把部を外掴み機構に内受把部を内掴み機構にそれぞれ挿入し、外ドローバを後側に移動させると外ボールが外受把部に向かって移動し、外掴み機構により外受把部を把捉する把捉状態となり、さらに内ドローバを後側に移動させると内ボールが内受把部に向かって移動し、内掴み機構により内受把部を把捉する把捉状態になるよう構成する。
外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、外プルスタッドを外ドローバの中に挿入し、外ドローバを移動させることによって外ボールが内側に押されて移動し、内側に移動した外ボールが外頭部をつかむ構成の外掴み機構が考えられる。
また外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部として、概円筒部を外ドローバの外周に挿入し、外ドローバを移動させることによって外ボールが外側に押されて移動し、外側に移動した外ボールが受把溝をつかむ構成の外掴み機構も考えられる。
内受把部については、内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、内プルスタッドを内ドローバの中に挿入し、内ドローバを移動させることによって内ボールが内側に押されて移動し、内側に移動した内ボールが内頭部をつかむ構成の内掴み機構とすることが好ましい。
【００１０】
２重の把捉機構において、外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとする。外掴み機構を外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなるものとし、内掴み機構を外ドローバに設けた内大径部と内小径部、さらに、内ドローバ及び内ボールとからなるものとする。
また外ボールを外大径部の中に位置させ外掴み機構を開放状態にして、外プルスタッドを外掴み機構に挿入すると、外頭部が外ボールを法線方向外側に押し、外ボールの間の隙間を広げて通過して外頭部空間に中に入るようにする。その後外ドローバを後方向に移動させると、外ボールが外小径部の中に位置するようになり、外ボールが法線方向内側に移動して外頭部をつかみ、外プルスタッドを外掴み機構で把捉した把捉状態になるように構成する。
また内ボールを内大径部の中に位置させ内掴み機構を開放状態にして、内プルスタッドを内掴み機構に挿入すると、内頭部が内ボールを法線方向外側に押し、内ボールの間の隙間を広げて通過して内頭部空間に中に入るようにする。その後内ドローバを後方向に移動させると、内ボールが内小径部の中に位置するようになり、内ボールが法線方向内側に移動して内頭部をつかみ、内プルスタッドを内掴み機構で把捉した把捉状態になるように構成する。
【００１１】
前記構成においては、外頭部及び内頭部の先端に面取部を設けて外ボール及び内ボールがスムーズに動くようにすることが好ましい。また外頭部と外頸部の間及び内頭部と内頸部の間をそれぞれ傾斜部とし、傾斜部を外ボールや内ボールによって後方に押すようにすることが好ましい。さらに外大径部と外小径部の間及び内大径部と内小径部の間をそれぞれ傾斜面とし、外ボール及び内ボールがスムーズに動くようにすることが好ましい。
また外ドローバと内ドローバを２重のドローバとし、外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ外ボールを設け、複数のボール穴の後側を外頭部空間とし、外頭部空間の後側に内大径部を設け、さらに内大径部の後側に内小径部を設ける。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けそれぞれ内ボールを設け、複数のボール穴の後側を内頭部空間とし、内ドローバを外ドローバの中に挿入したときに、内ドローバのボール穴が内大径部の中から内小径部の中まで移動可能に構成する。
外・内ドローバのボール穴は、それぞれ外ドローバ及び内ドローバの法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の面を有する穴として、外ボール及び内ボールが円筒の内側に落下しないようにする。そして内ボール穴を長穴にすると、外ドローバを移動させるときに内ドローバを同調させる必要がなくなり、外ドローバだけを単独で移動させることが可能になり好ましい。
【００１２】
２重の把捉機構において、外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、受把溝の後側には後傾斜面を設け、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとする。
外掴み機構を複数のガイド穴を有する固定ガイドと、固定ガイドの内側に設けた外ドローバ及び外ボールとからなるものとし、外ボールが外ドローバのボール穴とガイド穴の両方の穴にまたがって収まるよう構成する。
また外ドローバにおいてボール穴の前側かつ外側に前傾斜面を設け、ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに内大径部の後側に内小径部を設ける。
そして外ドローバのボール穴とガイド穴とが概一致した状態を開放状態とし、開放状態において概円筒部を固定ガイドの外周に挿入するときに、外ボールはボール穴とガイド穴の両方の穴に収まって概円筒部の挿入を阻害せず、挿入後に受把溝はガイド穴より前側に位置するよう構成する。
その後外ドローバを後方向に移動させると、外ボールが外ドローバの前傾斜面に押されて法線方向外側に移動し、外ボールが受把溝の後傾斜面を後方向に押し、外ボールに押されて概円筒部は引き込まれ、前傾斜面に押された外ボールが後傾斜面を押す状態でつかみ、外掴み機構により概円筒部を把捉する把捉状態になるようにする。
【００１３】
また内掴み機構を内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなるものとし、内ボールを内大径部の中に位置させ内掴み機構を開放状態にして、内プルスタッドを内掴み機構に挿入すると、内頭部が内ボールを法線方向外側に押し、内ボールの間の隙間を広げて通過して内頭部空間に中に入り、その後内ドローバを後方向に移動させると内ボールが内小径部の中に位置するようになり、内ボールが法線方向内側に移動して内頭部をつかみ、内プルスタッドを内掴み機構で把捉した把捉状態になるように構成する。
このとき外ドローバと内ドローバを２重のドローバとし、外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けそれぞれ外ボールを設ける。さらに内大径部と内小径部の間を傾斜面とし、内ボールがスムーズに動くようにすることが好ましい。
前傾斜面について、外ボールを外側に向かって押し出す機能があれば、その形状についてこだわるものではないが、ボール穴の中心より前側であって、外ドローバの外面より外側に中心点を有し、かつ、外ボールより僅かに大きな直径を有する球面の一部とするか又はそのような球面を含む面とすることが好ましい。さらに外掴み機構によって概円筒部を把捉したときの外ボールに外接する球面の一部とするか又はそのような球面を含む面とすることが好ましい。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けそれぞれ内ボールを設ける。さらに内ドローバを外ドローバの中に挿入したときに、内ドローバのボール穴が内大径部の中から内小径部の中まで移動可能に構成する。
そして外・内ドローバのボール穴は、それぞれ外ドローバ及び内ドローバの法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の面を有する穴として、外ボール及び内ボールが円筒の内側に落下しないようにする。
【００１４】
スピンドルケースと、スピンドルケースに取り付けた軸受と、軸受により回転自由に保持した軸と、軸の穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するスピンドルとし、軸の穴に外大径部と外小径部を設ける、このとき外大径部と外小径部の間を傾斜面とし、外ボールがスムーズに動くようにすることが好ましい。
また外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ外ボールを設け、外ボールを法線方向に移動可能に保持し、外ボールの後側に外頭部空間を設け、外頭部空間の後側に内大径部を設け、内大径部の後側に内小径部を設ける。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持し、内ボールの後側に内頭部空間を設け、外ドローバの中に内ドローバを挿入する。
そして外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構と、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したスピンドルとする。
さらに前記したスピンドルと、スピンドルを取り付ける主軸筒と、スピンドルの軸を回転駆動するモータと、スピンドルの外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有する主軸とする。
そして外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、外ドローバに設けた外ボールがスピンドルの軸の外大径部の中に位置して外掴み機構が開放状態となり、また、外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ボールがスピンドルの軸の外小径部の中に位置して外掴み機構が把捉状態になるよう構成する。
さらに外掴み機構を開放状態にして内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内掴み機構が開放状態となり、また、外掴み機構を把捉状態にして内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内掴み機構が把捉状態になるよう構成した主軸とする。
【００１５】
スピンドルケースと、スピンドルケースに取り付けた軸受と、軸受により回転自由に保持した軸と、軸の穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するスピンドルとし、軸の前側の穴に固定ガイドを設け、固定ガイドに複数のガイド穴を明ける。
また外ドローバの前側の端部近傍を円筒として、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ外ボールを設け、外ドローバのボール穴とガイド穴の両方の穴にまたがって外ボールが収まるようにすると共に、外ボールを法線方向に移動可能に保持する。そして外ドローバにおいてボール穴の前側かつ外側に前傾斜面を設け、ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに内大径部の後側に内小径部を設ける。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒として、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持し、内ボールの後側に内頭部空間を設け、外ドローバの中に内ドローバを挿入する。
そして固定ガイド、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構と、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したスピンドルとする。
さらに前記したスピンドルと、スピンドルを取り付ける主軸筒と、スピンドルの軸を回転駆動するモータと、スピンドルの外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有する主軸とする。
そして外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、外ドローバのボール穴が固定ガイドのガイド穴と概一致して、外ドローバのボール穴とガイド穴の両方の穴にまたがって外ボールが収まることにより外握り機構が開放状態となり、また、外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ドローバの前傾斜面に押されて外ボールが法線方向外側に移動し、外握り機構が把捉状態になるよう構成する。
さらに外握り機構を開放状態として内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内握り機構が開放状態となり、また、外握り機構を把捉状態にして内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内握り機構が把捉状態になるよう構成した主軸とする。
【００１６】
上記したいずれかのスピンドル又は主軸において、軸の前側端部近傍をテーパー穴とすると、求心性の高い結合が可能になるため好ましい。
また軸の穴の前側端部近傍にテーパー内面を有する内スリーブを取り付け、さらに内スリーブの後側にバネを取り付け、内スリーブのテーパー内面によって軸の端部近傍をテーパー穴とし、内スリーブのテーパー内面と各ホルダのテーパー外面との間、及び、軸の当面と各ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、重切削に耐えられる結合を可能にすることが好ましい。
また軸の先端部の外周にテーパー形状の外面を設けると、軸心から離れた位置においてさらに求心性の高い結合が可能になるため好ましい。さらに軸の前側端部近傍にテーパー外面を有する外スリーブを取り付け、外スリーブの後側にバネを取り付け、外スリーブのテーパー外面と各ホルダのテーパー内面との間、及び、軸の当面と各ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、超重切削に耐えられる結合を可能にすることが好ましい。
本段落に記載した構成は、２重の掴み機構を持たない他のスピンドル又は他の主軸においても利用することが可能である。  
【００１７】
保持ベースと、保持ベースの穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するホルダ保持機構とする。ホルダ保持機構は保持ベースが回転しない点でスピンドルと異なるものである。ホルダ保持機構では保持ベースの穴に外大径部と外小径部を設ける。
また外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ外ボールを設け、外ボールを法線方向に移動可能に保持し、外ボールの後側に外頭部空間を設け、外頭部空間の後側に内大径部を設け、内大径部の後側に内小径部を設ける。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持し、内ボールの後側に内頭部空間を設け、外ドローバの中に内ドローバを挿入する。
そして外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボールとからなる外掴み機構と、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内掴み機構とで２重の掴み機構を構成したホルダ保持機構とする。
さらに前記したホルダ保持機構と、ホルダ保持機構の外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有するホルダ保持装置とする。ホルダ保持装置は各ホルダを非回転の状態で把捉する点で主軸と異なる。
そして外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、外ドローバに設けた外ボールが保持ベースの外大径部の中に位置して外握り機構が開放状態となり、また、外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ボールが保持ベースの外小径部の中に位置して外握り機構が把捉状態になるよう構成する。
さらに外握り機構を開放状態にして内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内握り機構が開放状態となり、また、外握り機構を把捉状態にして内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内握り機構が把捉状態になるよう構成したホルダ保持装置とする。
【００１８】
保持ベースと、保持ベースの穴の中に挿入した外ドローバ及び内ドローバを有するホルダ保持機構とし、保持ベースの前側の穴に固定ガイドを設け、固定ガイドに複数のガイド穴を明ける。
また外ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けてそれぞれ外ボールを設け、外ドローバのボール穴とガイド穴の両方の穴にまたがって外ボールが収まるようにすると共に、外ボールを法線方向に移動可能に保持する。そして外ドローバにおいてボール穴の前側かつ外側に前傾斜面を設け、ボール穴の後側かつ内側に内大径部を設け、さらに内大径部の後側に内小径部を設ける。
また内ドローバの前側の端部近傍を円筒とし、円筒に複数のボール穴を明けて内ボールを設け、内ボールを法線方向に移動可能に保持し、内ボールの後側に内頭部空間を設け、外ドローバの中に内ドローバを挿入する。
そして固定ガイド、外ドローバ及び外ボールとからなる外握り機構と、内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボールとからなる内握り機構とで２重の掴み機構を構成したホルダ保持機構とする。
さらに前記したホルダ保持機構と、ホルダ保持機構の外ドローバと内ドローバをそれぞれ押し引きする、外押引機構と内押引機構とからなる２重押引機構を有するホルダ保持装置とする。
そして外押引機構により外ドローバを前方に押したときに、外ドローバのボール穴が固定ガイドに設けたガイド穴と概一致して外握り機構が開放状態となり、また、外押引機構により外ドローバを後方に引いたときに、外ドローバの前傾斜面に押されて外ボールが法線方向外側に移動し、外握り機構が把捉状態になるよう構成する。
さらに外握り機構を開放状態にして内押引機構により内ドローバを前方に押したときに、内ドローバに設けた内ボールが外ドローバの内大径部の中に位置して内握り機構が開放状態となり、また、外握り機構を把捉状態にして内押引機構により内ドローバを後方に引いたときに、内ボールが外ドローバの内小径部の中に位置して内握り機構が把捉状態になるよう構成したホルダ保持装置とする。
【００１９】
上記したいずれかのホルダ保持機構又はホルダ保持装置において、保持ベースの前側端部近傍をテーパー穴とすると、求心性の高い結合が可能になるため好ましい。
また保持ベースの穴の前側端部近傍にテーパー内面を有する内スリーブを取り付け、さらに内スリーブの後側にバネを取り付け、内スリーブのテーパー内面によって保持ベースの端部近傍をテーパー穴とし、内スリーブのテーパー内面と各ホルダのテーパー外面との間、及び、保持ベースの当面と各ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、重切削に耐えられる結合を可能にすることが好ましい。
また保持ベースの先端部の外周にテーパー形状の外面を設けると、中心から離れた位置においてさらに求心性の高い結合が可能になるため好ましい。さらに保持ベースの前側端部近傍にテーパー外面を有する外スリーブを取り付け、外スリーブの後側にバネを取り付け、外スリーブのテーパー外面と各ホルダのテーパー内面との間、及び、保持ベースの当面と各ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、超重切削に耐えられる結合を可能にすることが好ましい。
本段落に記載した構成は、２重の掴み機構を持たない他のホルダ保持機構又は他のホルダ保持装置においても利用することが可能である。  
【００２０】
上記した主軸又はホルダ保持装置のいずれかであって、外押引機構が外シリンダからなり内押引機構が内シリンダからなる２重押引機構、又は、外押引機構が外電動シリンダからなり内押引機構が内電動シリンダからなる２重押引機構の、いずれかである主軸又はホルダ保持装置とする。
外押引機構が外シリンダからなり内押引機構が内シリンダからなる２重押引機構とする場合。外シリンダは外ピストンと外ロッドを有するものとし、外ロッドを外ドローバに連結して押し引きする構成とし、内シリンダは内ピストンと内ロッドを有するものとし、内ロッドを内ドローバに連結して押し引きする構成とする。
シリンダは油圧又は空圧のどちらを使用しても構わない。主軸に取り付ける場合においては、２重押引機構をスピンドルの軸の回転に合わせて、外ドローバや内ドローバと共に回転するよう構成することが好ましい。
【００２１】
外押引機構が外電動シリンダからなり内押引機構が内電動シリンダからなる２重押引機構とする場合。外電動シリンダは、押引ベースに軸受を介して回転可能に取り付けた外押引ナットと、外ドローバに対して軸受とバネを介して取り付けた外ボールネジを有するものとする。そして外モータにより外押引ナットを回転駆動することにより外ボールネジをスライドさせ、外ボールネジによって外ドローバを押し引きする構成とする。
また内電動シリンダは、押引ベースに軸受を介して回転可能に取り付けた内押引ナットと、内ドローバに対して軸受とバネを介して取り付けた内ボールネジを有するものとし、内モータにより内押引ナットを回転駆動することにより内ボールネジをスライドさせ、内ボールネジによって内ドローバを押し引きする構成とする。
主軸に取り付ける場合には、押引ベースをスピンドルの軸又はスピンドルの軸と共に回転する軸に取り付けることが、強度上の理由やバランスを維持する点で好ましい。この場合は押引ベースを軸受を介してスピンドルの軸又はスピンドルの軸と共に回転する軸に取り付け、さらに押引ベースが回転しないよう止めるストッパを設けることが好ましい。
外ボールネジ及び内ボールネジは共に中空ボールネジとする、外ボールネジには外ドローバを内ボールネジには内ドローバを貫通させ、それぞれ外ドローバ及び内ドローバの両側に軸受を設けて、外ボールネジ及び内ボールネジを両側から支持する構成が好ましいからである。
外押引機構が外電動シリンダからなり内押引機構が内電動シリンダからなる２重押引機構は、２重のドローバだけでなく押し引きを要する被押引材であって、外被押引材と内被押引材とからなる２重の被押引材を押し引きする用途に利用することが可能である。
【００２２】
工具を保持するためのホルダベースと外受把部を有する工具ホルダとする。
そして段落番号［００１４］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１７］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、外プルスタッドに内受把部たる内プルスタッドを貫通させることが可能な穴を設けた工具ホルダとする。
また段落番号［００１５］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１８］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、受把溝の後側に後傾斜面を設けた工具ホルダとする。
工具ホルダには内受把部を取り付ける必要はないが、チャックホルダやクランプホルダとの部品の共通化を図り、同一の主軸やホルダ保持装置に取り付け可能にするために、内プルスタッドを貫通させることが可能な構成としたものである。
またホルダベースがテーパ外面を有し、さらにテーパ外面の前側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー内面と工具ホルダのテーパー外面との間、及び、取り付け相手の当面と工具ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
さらにホルダベースがテーパ内面を有し、テーパー内面の後側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー外面と工具ホルダのテーパー内面との間、及び、取り付け相手の当面と工具ホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、超重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
【００２３】
チャックを保持するためのホルダベースを有するチャックホルダとする。
そして段落番号［００１４］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１７］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、内プルスタッドを外プルスタッド及びホルダベースに設けた穴を貫通させ、内プルスタッドを軸方向にスライド可能に取り付ける。そして内プルスタッドはチャックのジョースライドに連結可能な構成とする。
また段落番号［００１５］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１８］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、受把溝の後側には後傾斜面を設け、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、内プルスタッドをホルダベースに設けた穴を貫通させ、内プルスタッドを軸方向にスライド可能に取り付ける。そして内プルスタッドはチャックのジョースライドに連結可能な構成とする。
またホルダベースがテーパ外面を有し、テーパ外面の前側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー内面とチャックホルダのテーパー外面との間、及び、取り付け相手の当面とチャックホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
さらにホルダベースがテーパ内面を有し、テーパー内面の後側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー外面とチャックホルダのテーパー内面との間、及び、取り付け相手の当面とチャックホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、超重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
【００２４】
クランプ機構を保持するためのホルダベースを有するクランプホルダとする。
そして段落番号［００１４］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１７］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部を外頭部と外頸部を有する外プルスタッドとし、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、内プルスタッドを外プルスタッド及びホルダベースに設けた穴を貫通させ、内プルスタッドを軸方向にスライド可能に取り付ける。そして内プルスタッドをクランプ機構のスライドに連結可能な構成とする。
また段落番号［００１５］に記載したスピンドル若しくは主軸、又は、段落番号［００１８］に記載したホルダ保持機構若しくはホルダ保持装置に取り付ける場合は、外受把部をその内面に受把溝を有する概円筒部とし、受把溝の後側には後傾斜面を設け、内受把部を内頭部と内頸部を有する内プルスタッドとし、内プルスタッドを概円筒部及びホルダベースに設けた穴を貫通させ、内プルスタッドを軸方向にスライド可能に取り付ける。そして内プルスタッドをクランプ機構のスライドに連結可能な構成とする。
またクランプ機構として好ましくはクランプ台と、内プルスタッドの前後方向の移動に伴って前後方向に移動するスライドと、スライドの移動に伴って反転する反転フレームと、反転フレームの反転に伴って前後方向に移動する移動ブロック及び移動ブロックの移動に伴って反転するクランプアームを有するものとする。
そしてクランプホルダの内プルスタッドを後方向に移動させることにより、クランプアームのクランプ面が工作物をクランプ台に押し付ける構成のクランプ機構とすることが考えられる。
またホルダベースがテーパ外面を有し、テーパ外面の前側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー内面とクランプホルダのテーパー外面との間、及び、取り付け相手の当面とクランプホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
さらにホルダベースがテーパ内面を有し、テーパー内面の後側に合面を有するものとすることが好ましい。取り付け相手のテーパー外面とクランプホルダのテーパー内面との間、及び、取り付け相手の当面とクランプホルダの合面との間の、２箇所の面接触による結合とすることにより、超重切削に耐えられる結合を得ることが可能になるからである。
【００２５】
上記したいずれかの主軸を有する工作機械であって、主軸軸線方向であるＺ軸方向に主軸を移動させるＺ軸移動機構を有し、かつ、Ｚ軸と直角方向であるＸ軸方向に主軸を移動させるＸ軸移動機構、若しくは、Ｚ軸及びＸ軸に対して直角方向であるＹ軸方向に主軸を移動させるＹ軸移動機構の内のいずれかを有するか、又は、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構の両方を有するものとし、Ｚ軸移動機構、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構の移動を数値制御したＣＮＣ工作機械とする。
係るＣＮＣ工作機械では、主軸に取り付けた工具が移動する範囲である加工空間の中に保持した工作物に対して、主軸で保持した工具に送り運動と切込運動を与えて加工を行うことができる。また多種類の工具を取り替えながら多種類の加工を自動的に行うことが可能である。
さらに、主軸に取り付けたチャックやクランプ機構で把握した工作物が移動する範囲である加工空間に工具、複数の工具を保持するタレット、工具ホルダを保持するホルダ保持装置などを置き、加工空間の中に固定した工具や回転工具などに対して、主軸で把捉した工作物に送り運動と切込運動を与えて加工を行うことができる。
このため従来複数の工作機械を使用して行っていた多工程の加工を、１台の工作機械で加工することが可能になった。また工作物の形状に合わせたクランプ機構を取り付けることができるため、工作物の形状について限定されずに多工程の加工が可能になった。
【００２６】
また上記したいずれかの主軸を第１主軸とし、第１主軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸について移動可能に設け３軸の移動を数値制御する。さらに上記したいずれかの主軸を第２主軸及び第３主軸とし、第２主軸と第３主軸の組み合わせとする、又は、第２主軸と上記したいずれかのホルダ保持装置の組み合わせとする。
そして第２主軸と第３主軸の組み合わせ又は第２主軸とホルダ保持装置の組み合わせは同一の軸心を有するものとし、第２主軸若しくは第３主軸のいずれか又は第２主軸若しくはホルダ保持装置のいずれかが軸心の方向に移動可能に構成する。
さらには第２主軸と第３主軸の両方又は第２主軸とホルダ保持装置の両方が軸心の方向に移動可能に構成することにより、第１主軸の移動ストロークに加えて、第２主軸、第３主軸又はホルダ保持装置が移動する分だけ、余分に加工範囲を大きくすることが可能であり好ましい。
またそのような主軸の組み合わせ又は主軸とホルダ保持装置の組み合わせを有するＣＮＣ工作機械とする。
係る工作機械では、例えば第１主軸に工具ホルダを取り付け、第２主軸及び第３主軸にそれぞれチャックホルダ又はクランプホルダを取り付け、第２主軸に取り付けたチャックやクランプ機構により工作物を把握して、第１主軸に取り付けた工具により工作物の第３主軸側を加工した後に、工作物を第３主軸に取り付けたチャックやクランプ機構で把握し、第１主軸に取り付けた工具により工作物の第２主軸側を加工すれば、自動的に工作物の全面を加工することが可能になる。
また第１主軸に工具ホルダを取り付け、第２主軸にチャックホルダを取り付け、第３主軸又はホルダ保持装置にセンタホルダを取り付け、第２主軸に取り付けたチャックにより工作物を把握して、第３主軸又はホルダ保持装置に取り付けたセンタにより工作物をセンタリングしながら、第１主軸に取り付けた工具により工作物を加工すれば、工作物の逃げ防止をしつつ加工することが可能になる。
【００２７】
上記したいずれかの主軸を第１主軸とし、第１主軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸について移動可能に設け３軸の移動を数値制御する。また上記したいずれかの主軸を第２主軸及び第３主軸とし、第２主軸と第３主軸の組み合わせは同一の軸心を有するものとする。
そして第２主軸と第３主軸のそれぞれに揺動ホルダを取り付け、第２主軸に取り付けた揺動ホルダと第３主軸に取り付けた揺動ホルダの間に揺動ベースを取り付けることにより、揺動ベースを揺動させる揺動機構を構成する。そして上記したいずれかの主軸を第４主軸とし、揺動ベースに第４主軸を取り付け、第１主軸と第４主軸とを対向させる。
またそのような主軸と揺動機構の組み合わせを有する工作機械とする。係る工作機械では揺動機構を傾斜させることにより、第１主軸と第４主軸の間の角度を自由に設定することができる。
例えば第１主軸に工具ホルダを取り付け、第４主軸にチャックホルダやクランプホルダを取り付け、第４主軸に取り付けたチャックやクランプ機構で工作物を把握し、揺動ベースを傾斜させて工作物と工具の相対角度を自由な角度に設定し、又は揺動ベースを揺動させながら、工作物と工具の相対角度を変化させつつ加工することが可能になる。
さらに第２主軸と第３主軸の組合せを移動可能に構成すれば、揺動ベースを移動かつ揺動させながら、第４主軸に取り付けたチャックやクランプ機構で把捉した工作物を加工することが可能になる。
【実施例１】
【００２８】
本発明の主軸の実施例１を図１〜図４に示し説明する。主軸７ａに使用したスピンドル９１は、スピンドルケース９３の前側の端面にフランジ部を設け、フランジ部以外は概略円筒形状を有するものとした。
また前側に設けた軸受９３ａと後側に設けた軸受９３ｂにより軸９０を回転自由に取り付け、スピンドルケース９３の前面には前カバ９３ｃを後面には後カバをそれぞれ取り付け、軸９０は前カバ９３ｃ及び後カバを貫通して外に突出させた。
軸９０の前側先端部の外周にテーパー外面１６ａを有する外スリーブ１６を取り付け、外スリーブ１６の後側に外バネ１７ａを取り付け、外バネ１７ａにより外スリーブ１６を前方に押すようにした。外スリーブ１６の後方外周に位置する軸の面を後当面９０ｂとし、複数個の外キー部材９４ａをボルト締めにより取り付けた。
軸９０の中心を貫通する空洞を設け、前側の先端部近傍にテーパー内面１８ａを有する内スリーブ１８を取り付け、内スリーブ１８の後側に内バネ１７ｂを取り付け、内バネ１７ｂにより内スリーブを前方に押すようにした。そして内スリーブ１８の前方外周に位置する軸の先端面を前当面９０ａとし、複数個の内キー部材９４ｂをボルト締めにより取り付けた。
またテーパー内面１８ａにより構成したテーパー穴９０ｈの後側に外大径部９０ｅと外小径部９０ｇを設け、外大径部９０ｅと外小径部９０ｇの間に傾斜部９０ｆを設け滑らかに形状変更するようにした。
【００２９】
軸９０の空洞に外ドローバ８５と内ドローバ８４を挿入した。外ドローバ８５は前側端部近傍を円筒とし、複数のボール穴８５ｄを明けてそれぞれ外ボール９２ａを取り付け、ボール穴８５ｄの後側を外頭部空間８５ａとした。また外頭部空間８５ａの後側に内大径部８５ｂを設け、内大径部８５ｂの後側に内小径部８５ｃを設け、内大径部８５ｂと内小径部８５ｃの間に傾斜面８５ｆを設け滑らかに変化するようにした。ボール穴８５ｄは外ドローバ８５の法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の穴として外ボール９２ａが内側に落下しないようにした。
また内ドローバ８４は中央穴８４ｃを有するものとし、前側端部近傍を円筒とし、複数のボール穴８４ｂを明けてそれぞれ内ボール９２ｂを取り付け、ボール穴８４ｂの後側を内頭部空間８４ａとした。ボール穴８４ｂは内ドローバ８４の法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の半面を両端に有する長穴として、内ボール９２ｂが内側に落下しないようにした。
そして外大径部９０ｅ、外小径部９０ｇ、外ドローバ８５及び外ボール９２ａとからなる外掴み機構を構成し、外ボール９２ａが外大径部９０ｅの中に位置する場合を開放状態とし、外ボール９２ａが外小径部９０ｇの中に位置する場合を把捉状態とした。
また内大径部８５ｂ、内小径部８５ｃ、内ドローバ８４及び内ボール９２ｂとからなる内掴み機構を構成し、内ボール９２ｂが内大径部８５ｂの中に位置する場合を開放状態とし、内ボール９２ｂが内小径部８５ｃの中に位置する場合を把捉状態とした。
そして軸９０の後側に連結リング７６を取り付け、ナット７７を使用して軸９０とスピンドルケース９３との軸方向の固定を行った。また連結リング７６と軸９０との間にキーを取り付け、連結リング７６の端面に連結シャフトＢ７４を取り付けた。
本実施例の内ドローバ８４に代えて図５に示したように内ドローバ８６を使うことも可能である。内ドローバ８６はボール穴８６ｂを外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の穴とした点で内ドローバ８４と異なるが、内ボール穴８６ｂの後側を内頭部空間８６ａとし中央穴８６ｃを設けた点など他の構成は内ドローバ８４と同様である。
内ドローバ８６を使用した場合は外ドローバ８５を移動させるときに内ドローバ８６を同調させて移動させる必要がある。これに対して内ドローバ８４を使用した場合は、内ドローバ８４を外ドローバ８５に同調させる必要がなくなり、外ドローバ８５だけを単独で移動させることが可能である。
【００３０】
主軸７ａは概円筒形状を有する主軸筒７１と、主軸筒７１の後方内部に取り付けたビルトインモータ７２と、連結シャフトＡ７３と、連結シャフトＢ７４と、主軸筒７１の前方に取り付けたスピンドル９１と、主軸筒７１の後方外部に取り付けた２重押引機構９ａ及び回転検知ユニット８９などで構成した。
中空穴を有する連結シャフトＡ７３を軸受７２ａ、７２ｂにより回転自由に保持し、ビルトインモータ７２のロータの内側に連結シャフトＡ７３を取り付け、ビルトインモータ７２により連結シャフトＡ７３を回転駆動する構成とした。また連結シャフトＡ７３に回転検知ユニット８９とシリンダ台８８を取り付けた。
外ドローバ８５と内ドローバ８４を連結シャフトＢ７４の中空穴に挿入し、連結リング７６に連結シャフトＢ７４の前側の端部を取り付けた。連結シャフトＢ７４は前側に凹部を有するものとし、軸９０の端部とナット７７が前側の凹部の中に収まるようにした。
また連結シャフトＢ７４の後側の凹部の中にメカロック７５を入れた後に、外ドローバ８５と内ドローバ８４を連結シャフトＡ７３の中空穴に貫通させつつ、スピンドル９１を前側から主軸筒７１の中に挿入し、ボルト締めにより主軸筒７１に取り付けた。
そして連結シャフトＢ７４の後側の凹部の中にあるメカロック７５の中に連結シャフトＡ７３の前側の端部を挿入した状態にして、主軸筒７１の作業穴７１ａから手を入れてメカロック７５のボルトを締め、連結シャフトＡ７３の前側の端部と連結シャフトＢの後側の凹部とを連結した。
さらにスピンドルケース９３の前カバ９３ｃにロック機構１９を取り付けた。ロック機構１９はロックシリンダ６６とピストン６０ａを有するロックピン６０とからなるものとし、Ａポート６６ａに油圧を導入するとロックピン６０が前方に前進し、Ｂポート６６ｂに油圧を導入するとロックピン６０が後方に後退するようにした。
【００３１】
２重押引機構９ａをシリンダ台８８を介して連結シャフトＡ７３に取り付け、連結シャフトＡ７３と共に回転させる構成とした。２重押引機構９ａは外シリンダ８２からなる外押引機構と内シリンダ８１からなる内押引機構を有するものとした。
外シリンダ８２は外ピストン８２ａと外ロッド８２ｄを有するものとし、外ロッド８２ｄを外ドローバ８５に連結して、Ａポート８２ｂに油圧を供給することにより外ドローバ８５を後方に引き、Ｂポート８２ｃに油圧を供給することにより外ドローバ８５を前方に押すようにした。
内シリンダ８１は内ピストン８１ａと内ロッド８１ｄを有するものとし、内ロッド８１ｄを内ドローバ８４に連結して、Ａポート８１ｂに油圧を供給することにより内ドローバ８４を後方に引き、Ｂポート８１ｃに油圧を供給することにより内ドローバ８４を前方に押すようにした。さらに内ロッド８１ｄに回転継手８７を取り付けて圧縮空気の配管を行った。
主軸７ａはビルトインモータ７２の回転力が、連結シャフトＡ７３、メカロック７５、連結シャフトＢ７４及び連結リング７６を介してスピンドル９１の軸９０を回転させる。また内ロッド８１ｄに供給した圧縮空気は内ロッド８１ｄ、内ドローバ８４の中央穴８４ｃを通って軸９０のテーパー穴９０ｈに噴出し、テーパー穴９０ｈの中に切り粉などのゴミが入ることを防止する。
実施例１の主軸７ａをマシニングセンタ１５などの工作機械に使用する場合は、潤滑油を供給してなる後静圧ガイド５３と前静圧ガイド５４を設けて、主軸筒７１の円周の大部分をガイドする構成とする。さらにＺナット６２ａとＺボールネジ６２とＺサーボモータ６１などからなるＺ軸駆動装置により、主軸７ａをＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構１ｃを設けた。さらにＸ軸駆動装置を有するＸ軸移動機構１ｂ、Ｙ軸駆動装置を有するＹ軸移動機構１ａを取り付け、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸について数値制御する構成とする。
【実施例２】
【００３２】
工具ホルダの実施例２を図６〜図８に示し説明する。図６〜図８はいずれもスピンドル９１によって工具ホルダ２ａ〜２ｃを把捉した状態を表した図である。工具ホルダ２ａ〜２ｃはいずれも外受把部として外プルスタッド１１を有している。工具ホルダ２ａ〜２ｃには内受把部は必要ないが、内プルスタッドを貫通させることが可能な穴１１ｅを有する外プルスタッド１１とすることにより、他の各ホルダにも使用可能にして部品の共通化を図ったものである。
外プルスタッド１１は外頭部１１ａと外頸部１１ｂを有するものとし、後端部に面取部１１ｃを設け、外頭部１１ａと外頸部１１ｂとの間を傾斜部１１ｄとしてスムーズに変形させ、ホルダベース１２、２０、２６に取り付けた。
外ボール９２ａを外大径部９０ｅの中に位置させ、外掴み機構を開放状態にして外プルスタッド１１を挿入すると、外プルスタッド１１の外頭部１１ａが外ボール９２ａを法線方向外側に押し、外ボール９２ａの間の隙間を広げて通過して外頭部空間８５ａに中に入るようにした。
その後外ドローバ８５を後方向に移動させると、外ボール９２ａが外小径部９０ｇの中に位置するようになり、外ボール９２ａが法線方向内側に移動して、傾斜部１１ｄを外ボール９２ａが押す状態で外頭部１１ａをつかみ、外プルスタッド１１を外掴み機構で把捉した状態である把捉状態になるようにした。
【００３３】
工具ホルダ２ａ（図６）のホルダベース１２は小型溝１２ｂ、内スリーブ１８のテーパー内面１８ａと同じテーパーのテーパー外面１２ａ、工具穴１２ｃ、前合面１２ｄ及びキー溝１２ｅを有するものとし、工具穴１２ｃに取り付けたインサート１４の中にエンドミル９５ａなどの工具を挿入して、ナット１３を締めることによりエンドミル９５ａなどの工具を固定する構成とした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を挿入するときに内キー部材９４ｂがキー溝１２ｅに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが入ったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面１２ａとが接触するが、軸９０の前当面９０ａと前合面１２ｄとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、内バネ１７ｂが圧縮しつつ内スリーブ１８とホルダベース１２が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面１２ａ、及び、前当面９０ａと前合面１２ｄが共に密着し、軸９０とホルダーベース１２とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
【００３４】
工具ホルダ２ｂ（図７）のホルダベース２０は大型溝２０ｂ、外スリーブ１６のテーパー外面１６ａと同じテーパーのテーパー内面２０ａ、後合面２０ｄ及びキー溝２０ｅを有するものとし、取付面２０ｃにフライス９５ｂなどの工具を取り付ける構成とした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を挿入するときに外キー部材９４ａがキー溝２０ｅに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが入ったときに、テーパー外面１６ａとテーパー内面２０ａとが接触するが、軸９０の後当面９０ｂと後合面２０ｄとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、外バネ１７ａが圧縮しつつ外スリーブ１６とホルダベース２０が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー外面１６ａとテーパー内面２０ａ、及び、後当面９０ｂと後合面２０ｄが共に密着し、軸９０とホルダーベース２０とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
【００３５】
工具ホルダ２ｃ（図８）のホルダベース２６は小型溝２６ｂ、内スリーブ１８のテーパー内面１８ａと同じテーパーのテーパー外面２６ａ、前合面２６ｆ及びキー溝２６ｇを有するものとし、取付穴２６ｅに切削工具９５ｃを取り付ける構成とした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を挿入するときに内キー部材９４ｂがキー溝２６ｇに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが入ったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面２６ａとが接触するが、軸９０の前当面９０ａと前合面２６ｆとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、内バネ１７ｂが圧縮しつ内スリーブ１８とホルダベース２６が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面２６ａ、及び、前当面９０ａと前合面２６ｆが共に密着し、軸９０とホルダーベース２６とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
さらにホルダーベース２６はフランジ２６ｄを有するものとし、フランジ２６ｄに適宜位置決穴２６ｃを設け、軸９０の停止角度を数値制御することにより、位置決穴２６ｃの位置を主軸のロック機構１９のロックピン６０に合わせ、Ａポート６６ａに油圧を導入することにより、ロックピン６０の先端を位置決穴２６ｃに挿入し、角度精度の高い切削工具９５ｃの保持を可能にした。
【実施例３】
【００３６】
チャックホルダの実施例３を図９〜図１２に示し説明する。図９〜図１２はいずれもスピンドルによってチャックホルダを把捉した状態であって、図９はチャックで工作物を把握する前の状態を表し、図１０〜図１２はいずれもチャックで工作物を把握した状態を表した図である。
チャックホルダ６ａ〜６ｄはいずれもホルダベース２１、２５、３１、３４を有し、取付面２１ｃ、２５ｅ、３１ｃ、３４ｅにチャック２３、３３を取り付ける。また外受把部として外プルスタッド１１を内受把部として内プルスタッド２２、３２を有している。
外プルスタッド１１は外頭部１１ａと外頸部１１ｂを有するものとし、後端部に面取部１１ｃを設け、外頭部１１ａと外頸部１１ｂとの間を傾斜部１１ｄとしてスムーズに変形させ、外プルスタッド１１の穴１１ｅに内プルスタッド２２、３２を挿入した。
内プルスタッド２２、３２は内頭部２２ａ、３２ａと内頸部２２ｂ、３２ｂを有するものとし、後端部に面取部２２ｃ、３２ｃを設け、内頭部２２ａ、３２ａと内頸部２２ｂ、３２ｂとの間を傾斜部２２ｄ、３２ｄとしてスムーズに変形させた。
また内プルスタッド２２をチャック２３のジョースライド２３ｂに取り付け、バネ２４の反力により爪２３ａを開く方向に押した。一方、内プルスタッド３２にはバネを付けずにチャック３３のジョースライド３３ｂに取り付けた。
そして外掴み機構と内掴み機構を開放状態にして、外プルスタッド１１と内プルスタッド２２、３２をそれぞれ挿入すると、外プルスタッド１１の外頭部１１ａが外ボール９２ａを法線方向外側に押し、外ボール９２ａの間の隙間を広げて通過して外頭部空間８５ａの中に入るようにした。また内プルスタッド２２、３２の内頭部２２ａ、３２ａが内ボール９２ｂを法線方向外側に押し、内ボール９２ｂの間の隙間を広げて通過し内頭部空間８４ａの中に入るようにした。
【００３７】
その後外ドローバ８５を後方向に移動させると、外ボール９２ａが外小径部９０ｇの中に位置するようになり、途中外ボール９２ａが法線方向内側に移動して、傾斜部１１ｄを外ボール９２ａが押す状態で外頭部１１ａをつかみ、外頭部１１ａを外掴み機構で把捉した把捉状態になるようにした。
外頭部１１ａを外掴み機構で把捉したことにより、チャック２３、３３をスピンドル９１で把捉した状態になる。内ドローバ８４のボール穴８４ｂが長穴であるので、外ドローバ８５を移動させるときに内ドローバ８４を一緒に移動させる必要はない。
工作物９６ａ、９６ｂをチャック２３、３３で把捉するときは、内ドローバ８４を後方に移動させる。内ドローバ８４を後方向に移動させると、内ボール９２ｂが内小径部８５ｃの中に位置するようになり、内ボール９２ｂが法線方向内側に移動して、傾斜部２２ｄ、３２ｄを内ボール９２ｂが押す状態で内頭部２２ａ、３２ａをつかみ、内頭部２２ａ、３２ａを内掴み機構で把捉した状態である把捉状態になる。さらに内ドローバ８４を後方に移動させると内プルスタッド２２、３２と共にジョースライド２３ｂ、３３ｂが後に引かれ爪２３ａ、３３ａが内側に移動して工作物９６ａ、９６ｂを把捉する。
工作物９６ａ、９６ｂを取り外すときは内ドローバ８４を前方向に移動させ、内プルスタッド２２、３２と共にジョースライド２３ｂ、３３ｂを前に押して、爪２３ａ、３３ａを外側に移動させる。チャックホルダ６ａ、６ｂにはバネ２４を取り付け爪２３ａを開く方向に力をかけたので、爪２３ａを開くときの応答性に優れている。
【００３８】
チャックホルダ６ａ、６ｂ（図９、図１０）のホルダベース２１、２５は小型溝２１ｂ、２５ｂと内スリーブ１８のテーパー内面１８ａと同じテーパーのテーパー外面２１ａ、２５ａと前合面２１ｄ、２５ｆ及びキー溝２１ｅ、２５ｇを有するものとした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を、内掴み機構に内プルスタッド２２をそれぞれ挿入するときに内キー部材９４ｂがキー溝２１ｅ、２５ｇに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが内頭部空間８４ａに内頭部２２ａがそれぞれ入ったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面２１ａ、２５ａとが接触するが、軸９０の前当面９０ａと前合面２１ｄ、２５ｆとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、内バネ１７ｂが圧縮しつつ内スリーブ１８とホルダベース２１、２５が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面２１ａ、２５ａ、及び、前当面９０ａと前合面２１ｄ、２５ｆが共に密着し、軸９０とホルダーベース２１、２５とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
またチャックホルダ６ｂのホルダベース２５は、フランジ２５ｄを有するものとし、フランジ２５ｄに適宜位置決穴２５ｃを設けた。軸９０の停止角度を数値制御することにより、位置決穴２５ｃの位置を主軸のロック機構１９のロックピン６０に合わせ、Ａポート６６ａに油圧を導入し、ロックピン６０の先端を位置決穴２５ｃに挿入する構成としたものである。
チャック２３の角度位置について精度高く保持することを可能な構成とし、チャック２３で把捉した工作物９６ａを回転させることなく加工するときに、精度の高い加工を可能にするためである。
【００３９】
チャックホルダ６ｃ、６ｄ（図１１、図１２）のホルダベース３１、３４は大型溝３１ｂ、３４ｂと外スリーブ１６のテーパー外面１６ａと同じテーパーのテーパー内面３１ａ、３４ａと後合面３１ｄ、３４ｆ及びキー溝３１ｅ、３４ｇを有するものとした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を、内掴み機構に内プルスタッド３２をそれぞれ挿入するときに外キー部材９４ａがキー溝３１ｅ、３４ｇに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが内頭部空間８４ａに内頭部３２ａがそれぞれ入ったときに、外スリーブ１６のテーパー外面１６ａとホルダベース３１、３４のテーパー内面３１ａ、３４ａとが接触するが、軸９０の後当面９０ｂと後合面３１ｄ、３４ｆとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、外バネ１７ａが圧縮しつつ外スリーブ１６とホルダベース３１、３４が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、外スリーブ１６のテーパー外面１６ａとホルダベース３１、３４のテーパー内面３１ａ、３４ａ、及び、軸９０の後当面９０ｂとホルダベース３１、３４の後合面３１ｄ、３４ｆが共に密着し、２箇所の面接触による結合とした。
またチャックホルダ６ｄのホルダベース３４は、フランジ３４ｄを有するものとし、フランジ３４ｄに適宜位置決穴３４ｃを設けた。軸９０の停止角度を数値制御することにより、位置決穴３４ｃの位置を主軸のロック機構１９のロックピン６０に合わせ、Ａポート６６ａに油圧を導入し、ロックピン６０の先端を位置決穴３４ｃに挿入する構成としたものである。
チャック３３を角度位置について精度高く保持することを可能な構成とし、チャック３３で把捉した工作物９６ｂを回転させることなく加工するときに、精度の高い加工を可能にするためである。
【実施例４】
【００４０】
クランプホルダの実施例４を図１３、図１４に示し説明する。図１３、図１４はいずれもスピンドルによってクランプホルダを把捉した状態であって、さらにクランプホルダに取り付けたクランプ機構によって工作物を把捉した状態を表している。
クランプホルダ８ａ、８ｂはいずれもホルダベース４１、６７を有し、その取付面４１ｅ、６７ｅにクランプ機構３５ａ、３５ｂを取り付けた。また外受把部として外プルスタッド１１を内受把部として内プルスタッド４２、５５を有している。外プルスタッド１１は外頭部１１ａと外頸部１１ｂを有するものとし、後端部に面取部１１ｃを設け、外頭部１１ａと外頸部１１ｂとの間を傾斜部１１ｄとしてスムーズに変形させ、内プルスタッド４２、５５は内頭部４２ａ、５５ａと内頸部４２ｂ、５５ｂを有するものとし、後端部に面取部４２ｃ、５５ｃを設け、内頭部４２ａ、５５ａと内頸部４２ｂ、５５ｂとの間を傾斜部４２ｄ、５５ｄとしてスムーズに変形させた。
クランプ機構３５ａ、３５ｂは、空洞を有するクランプ台３６ａ、３６ｂと、凹部を有し前後方向に移動可能なスライド３７ａ、３７ｂと、凹部を有し前後方向に移動可能な移動ブロック３９ａ、３９ｂを有するものとし、片端をスライド３７ａ、３７ｂの凹部に他端を移動ブロック３９ａ、３９ｂの凹部にそれぞれ挿入して反転フレーム３８ａ、３８ｂを取り付け、反転フレーム３８ａ、３８ｂはピンを中心として揺動可能に構成し、また移動ブロック３９ａ、３９ｂに対してピンジョイント結合させてクランプアーム４５、４７を取り付け、クランプアーム４５、４７を揺動可能に取り付けると共に、位置決ピン４６ａ、４６ｂを設けた。そして内プルスタッド４２、５５とスライド３７ａ、３７ｂを連結した。
さらに外掴み機構と内掴み機構を開放状態にして、外プルスタッド１１と内プルスタッド４２、５５を挿入すると、外プルスタッド１１の外頭部１１ａが外ボール９２ａを法線方向外側に押し、外ボール９２ａの間の隙間を広げて通過して外頭部空間８５ａに中に入るようにした。また内プルスタッド４２、５５の内頭部４２ａ、５５ａが内ボール９２ｂを法線方向外側に押し、内ボール９２ｂの間の隙間を広げて通過し内頭部空間８４ａに中に入るようにした。
【００４１】
その後外ドローバ８５を後方向に移動させると、外ボール９２ａが外小径部９０ｇの中に位置するようになり、外ボール９２ａが法線方向内側に移動して、傾斜部１１ｄを外ボール９２ａが押す状態で外頭部１１ａをつかみ、外プルスタッド１１を外掴み機構で把捉した把捉状態になるようにした。
外プルスタッド１１を外掴み機構で把捉したことにより、クランプ機構３５ａ、３５ｂをスピンドル９１で把捉した状態になる。本実施例では内ドローバ８４のボール穴８４ｂが長穴であるので、外ドローバ８５を移動させるときに内ドローバ８４を一緒に移動させる必要はない。
工作物９６ｃ、９６ｄをクランプ機構３５ａ、３５ｂで把捉するときは、内ドローバ８４を後方に移動させる。内ドローバ８４を後方向に移動させると、内ボール９２ｂが内小径部８５ｃの中に位置するようになり、内ボール９２ｂが法線方向内側に移動して、傾斜部４２ｄ、５５ｄを内ボール９２ｂが押す状態で内頭部４２ａ、５５ａをつかみ、内プルスタッド４２、５５を内掴み機構で把捉した状態である把捉状態になる。
さらに内ドローバ８４を後方に移動させると内プルスタッド４２、５５と共にスライド３７ａ、３７ｂが後に引かれ、スライド３７ａ、３７ｂが後方に移動すると反転フレーム３８ａ、３８ｂが反転して移動ブロック３９ａ、３９ｂを前方に押し出し、移動ブロック３９ａ、３９ｂが前方に移動するとクランプアーム４５、４７が反転してクランプ面４５ａ、４７ａが工作物９６ｃ、９６ｄをクランプ台３６ａ、３６ｂに押し付ける。工作物９６ｃ、９６ｄは位置決ピン４６ａ、４６ｂによって位置決めされ精度の高い状態でクランプされる。
【００４２】
クランプホルダ８ａ（図１３）のホルダベース４１は小型溝４１ｂと、内スリーブ１８のテーパー内面１８ａと同じテーパーのテーパー外面４１ａと、前合面４１ｆ及びキー溝４１ｇを有するものとした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を挿入するときに内キー部材９４ｂがキー溝４１ｇに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが入ったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面４１ａとが接触するが、軸９０の前当面９０ａと前合面４１ｆとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、内バネ１７ｂが圧縮しつつ内スリーブ１８とホルダベース４１が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー内面１８ａとテーパー外面４１ａ、及び、前当面９０ａと前合面４１ｆが共に密着し、軸９０とホルダーベース４１とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
またホルダベース４１はフランジ４１ｄを有するものとし、フランジ４１ｄに適宜位置決穴４１ｃを設けた。軸９０の停止角度を数値制御することにより、位置決穴４１ｃの位置を主軸のロック機構１９のロックピン６０に合わせ、Ａポート６６ａに油圧を導入し、ロックピン６０の先端を位置決穴４１ｃに挿入する構成としたものである。
クランプ機構３５ａの角度位置について精度高く保持する構成とし、クランプ機構３５ａで把捉した工作物９６ｃを回転させることなく加工するときに、精度の高い加工を可能にするためである。
【００４３】
クランプホルダ８ｂ（図１４）のホルダベース６７は大型溝６７ｂと、外スリーブ１６のテーパー外面１６ａと同じテーパーのテーパー内面６７ａと、後合面６７ｆ及びキー溝６７ｇを有するものとした。
また開放状態の外掴み機構に外プルスタッド１１を挿入するときに外キー部材９４ａがキー溝６７ｇに入り、外頭部空間８５ａに外頭部１１ａが入ったときに、テーパー外面１６ａとテーパー内面６７ａとが接触するが、軸９０の後当面９０ｂと後合面６７ｆとの間に隙間が生じるようにする。
そして外ドローバ８５を後方に引いて外掴み機構を把捉状態にする過程で、外バネ１７ａが圧縮しつつ外スリーブ１６とホルダベース６７が後方に引き込まれ、外掴み機構が把捉状態になったときに、テーパー外面１６ａとテーパー内面６７ａ、及び、後当面９０ｂと後合面６７ｆが共に密着し、軸９０とホルダーベース６７とが２箇所の面接触による結合となるようにした。
またホルダベース６７はフランジ６７ｄを有するものとし、フランジ６７ｄに適宜位置決穴６７ｃを設けた。軸９０の停止角度を数値制御することにより、位置決穴６７ｃの位置を主軸のロック機構１９のロックピン６０に合わせ、Ａポート６６ａに油圧を導入し、ロックピン６０の先端を位置決穴６７ｃに挿入する構成としたものである。
クランプ機構３５ｂを角度位置について精度高く保持する構成とし、クランプ機構３５ｂで把捉した工作物９６ｄを回転させることなく加工するときに、精度の高い加工を可能にするためである。    
【実施例５】
【００４４】
主軸の実施例５を図１５〜図１７に示し説明する。図１５では内プルスタッド２２の中心を通る中心分割線２２ｅで左右に分割し、左側に外掴み機構及び内掴み機構の開放状態の図を、右側に外掴み機構及び内掴み機構の把捉状態の図を示した。また実施例５の主軸７ｂは実施例１の主軸７ａに対して外掴み機構、内掴み機構及び２重押引機構９ｂが異なるだけである。重複した記載を避け主軸７ａと異なる構成について記載する。
実施例５の主軸７ｂの外掴み機構は外ドローバ７０、外ボール９２ａ及び固定ガイド６９からなるものとし、内掴み機構を内大径部７０ｃ、内小径部７０ｄ、内ドローバ７８及び内ボール９２ｂとからなるものとした。
固定ガイド６９は円筒形状の筒部６９ａとフランジ部６９ｃを有するものとし、フランジ部６９ｃをボルト締めすることにより軸８０に固定した。筒部６９ａの外面と内スリーブ１８のテーパー内面１８ａの間には外受把部である概円筒部６８ｅを挿入する空間を設け、概円筒部６８ｅの内面と筒部６９ａの外面との間に僅かな隙間を設けた。
また固定ガイド６９に凸部６９ｄを設けて、概円筒部６８ｅを挿入したときに凸部６９ｄが概円筒部６８ｅの先端に設けた凹部６８ｃに入るようにして、固定ガイド６９に対して概円筒部６８ｅが相対的に回転することを防止する構成とした。そして筒部６９ａに複数のガイド穴６９ｂを設けた。ガイド穴６９ｂは外ドローバ７０の法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに小さくなる円錐台の穴として、外ボール９２ａが外側に落下しないようにした。
そして外ドローバ７０を固定ガイド６９の中に挿入した。外ドローバ７０の前側の端部近傍を円筒として複数のボール穴７０ｂを設けた。ボール穴７０ｂは外ドローバ７０の法線上に軸線を持ち、内に向かうにつれ僅かに小さくなる円錐台の穴として、外ボール９２ａが内側に落下しないようにした。そしてボール穴７０ｂとガイド穴６９ｂの両方にまたがって収まるようにして、ボール穴７０ｂとガイド穴６９ｂの組み合わせのそれぞれに外ボール９２ａを設けた。
またボール穴７０ｂの前側であって外ドローバの外側に前傾斜面７０ａを設けた。そしてボール穴７０ｂの中心より前側であって外ドローバ７０の外面より外側に中心点を有し、かつ、外ボール９２ａの直径より僅かに大きな直径を有する球面の一部で前傾斜面７０ａを構成した。
またボール穴７０ｂの後側であって外ドローバ７０の内側に内大径部７０ｃを設け、さらに内大径部７０ｃの後側の部分を内小径部７０ｄとし、内大径部７０ｃと内小径部７０ｄの間に傾斜面７０ｅを設けた。
【００４５】
内ドローバ７８は中央穴７８ｃを有するものとし、前側の端部近傍を円筒とし複数のボール穴７８ｂを明けてそれぞれ内ボール９２ｂを取り付け、ボール穴７８ｂの後側を内頭部空間７８ａとした。ボール穴７８ｂは内ドローバ７８の法線上に軸線を持ち、外に向かうにつれ僅かに大きくなる円錐台の面を有する穴として、内ボール９２ｂが円筒の内側に落下しないようにした。
そして外ドローバ７０のボール穴７０ｂと固定ガイド６９のガイド穴６９ｂとが概一致した状態を開放状態とし、開放状態において概円筒部６８ｅを固定ガイド６９の筒部６９ａの外周に挿入するときに、外ボール９２ａはボール穴７０ｂとガイド穴６９ｂの両方の穴にまたがって収まり、概円筒部６８ｅの挿入を阻害しないようにする。
実施例５の把捉機構に把捉されるホルダベース６８は小型溝６８ｂを有し、外受把部として受把溝６８ｆを設けた概円筒部６８ｅを有し、さらに受把溝６８ｆの後側に後傾斜面６８ｇを有するものとした。また内受把部として内頭部２２ａと内頸部２２ｂを有する内プルスタッド２２を設けた。
開放状態において概円筒部６８ｅを外掴み機構に挿入して、内スリーブ１８のテーパー内面１８ａと概円筒部６８ｅのテーパー外面６８ａが接触したときに、受把溝６８ｆはガイド穴６９ｂより前側に位置し、ホルダベース６８の前合面６８ｄと軸８０の前当面８０ａとの間に隙間が生じるように構成した。
概円筒部６８ｅを挿入した状態で外ドローバ７０を後方向に移動させると、外ボール９２ａがボール穴７０ｂの前傾斜面７０ａに押されて法線方向外側に移動し、外ボール９２ａが受把溝６８ｆの後傾斜面６８ｇを後方向に押すようにする。
さらに外ボール９２ａに押された概円筒部６８ｅと内スリーブ１８は、内バネ１７ｂを圧縮しながら後方に引き込まれ、前合面６８ｄと前当面８０ａとが密着して停止する。そして外ドローバ７０の前傾斜面７０ａに押された外ボール９２ａが受把溝６８ｆの後傾斜面６８ｇを押し、概円筒部６８ｅを外掴み機構で掴んだ把捉状態になる。
【００４６】
２重押引機構９ｂは外電動シリンダ４ａからなる外押引機構と、内電動シリンダ４ｂからなる内押引機構を有するものとした。また押引ベース８３ａをスピンドルの軸８０と共に回転する連結シャフトＡ７３に軸受２９を介して取り付け、押引ベース８３ａが回転しないようストッパ８３ｂを取り付けた。
外電動シリンダ４ａは、押引ベース８３ａに外軸受４９ａを介して取り付けた外ナットホルダ５６ａと、外ナットホルダ５６ａと共に回転可能に取り付けた外押引ナット６３ａ及び外受歯車６４ａを有するものとした。また外ドローバ７０に外軸受５０ａと外バネ５１ａを介して中空の外ボールネジ５２ａを取り付け、外ドローバ７０の回転に伴って外ボールネジ５２ａが回転しないようにした。
さらに押引ベース８３ａに外減速機５８ａと外サーボモータ５７ａを取り付け、外減速機５８ａの出力軸に取り付けた外駆歯車６５ａと外受歯車６４ａをかみあわせた。そして外サーボモータ５７ａにより外押引ナット６３ａを回転駆動し、外押引ナット６３ａの回転に従って外ボールネジ５２ａが前後方向に直線移動し、外ドローバ７０を押し引きする構成とした。
内電動シリンダ４ｂは、押引ベース８３ａに内軸受４９ｂを介して取り付けた内ナットホルダ５６ｂと、内ナットホルダ５６ｂと共に回転可能に取り付けた内押引ナット６３ｂ及び内受歯車６４ｂを有するものとした。また内ドローバ７８に内軸受５０ｂと内バネ５１ｂを介して中空の内ボールネジ５２ｂを取り付け、内ドローバ７８の回転に伴って内ボールネジ５２ｂが回転しないようにした。
さらに押引ベース８３ａに内減速機５８ｂと内サーボモータ５７ｂを取り付け、内減速機５８ｂの出力軸に取り付けた内駆歯車６５ｂと内受歯車６４ｂをかみあわせた。そして内サーボモータ５７ｂにより内押引ナット６３ｂを回転駆動し、内押引ナット６３ｂの回転に従って内ボールネジ５２ｂが前後方向に直線移動し、内ドローバ７８を押し引きする構成とした。
【実施例６】
【００４７】
ホルダ保持装置の実施例６について図示せずに説明する。ホルダ保持装置はホルダ保持機構と２重押引機構９ａとからなるものとした。
ホルダ保持機構は実施例１のスピンドルの軸９０に変えて保持ベースを取り付けたものである。保持ベースは回転させる必要がないので、軸受などは取り付けずに長さを短くし、非回転の状態に固定したものである。
保持ベースには貫通する空洞を設け、前側先端部の外周にテーパー外面１６ａを有する外スリーブ１６と外バネ１７ａ及び複数個の外キー部材９４ａを取り付けたこと、保持ベースの前側の先端部近傍の空洞にテーパー内面１８ａを有する内スリーブ１８と内バネ１７ｂ及び複数個の内キー部材９４ｂを取り付けたこと、テーパー内面１８ａにより構成したテーパー穴の後側に外大径部と外小径部を設け、外大径部と外小径部の間に傾斜部を設け滑らかに形状変更するようにしたことは実施例１と同様である。
さらに保持ベースの空洞に外ボール９２ａを有する外ドローバと内ボール９２ｂを有する内ドローバを挿入した。外ドローバと内ドローバは保持ベースに合わせて長さを短くした点で異なるが、その他の構成は外ドローバ８５、内ドローバ８４と同じである。
そして外大径部、外小径部、外ドローバ及び外ボール９２ａとからなる外掴み機構を構成し、外ボール９２ａが外大径部の中に位置する場合を開放状態とし、外ボール９２ａが外小径部の中に位置する場合を把捉状態としたことも実施例１と同様である。
また内大径部、内小径部、内ドローバ及び内ボール９２ｂとからなる内掴み機構を構成し、内ボール９２ｂが内大径部の中に位置する場合を開放状態とし、内ボール９２ｂが内小径部８５ｃの中に位置する場合を把捉状態としたことも実施例１と同様である。
ホルダ保持装置はホルダ保持機構に２重押引機構９ａを取り付けたもので、外シリンダ８２で外ドローバを押し引きし、内シリンダ８１で内ドローバを押し引きする構成としたことは実施例１と同様である。
【実施例７】
【００４８】
主軸の組合の実施例７について図１８及び図１９に示し説明する。実施例７の主軸の組合３ａ、３ｂは、いずれも実施例１に記載した主軸７ａからなるものとした。
第１主軸７ｃはＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構及びＺ軸移動機構を有するものとし、３軸の移動について数値制御した。また第２主軸７ｄは軸心方向の移動機構のみ有するものとし移動について数値制御した。また第３主軸７ｅは移動機構を有さないものとし、第２主軸７ｄと第３主軸７ｅは同一の軸心を有するものとした。
主軸の組合３ａ、３ｂを有する工作機械では、第１主軸７ｃにエンドミル９５ａを保持する工具ホルダ２ａを取り付け、また削工具９５ｃを保持する工具ホルダ２ｃを取り付けるなどして、第１主軸７ｃをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に移動させながら加工することができる。
そして第２主軸７ｄと第３主軸７ｅにそれぞれチャック３３を保持するチャックホルダ６ｄを取り付けた主軸の組合３ａ（図１８）とすれば、第２主軸７ｄのチャック３３に工作物９６ｅを把捉させて第３主軸７ｅ側の面を加工する。その後第２主軸７ｄを第３主軸７ｅに接近させて、工作物９６ｅを第２主軸のチャック３３から第３主軸７ｅのチャック３３に移し替える。さらに第３主軸７ｅのチャック３３に工作物９６ｅを把捉させて第２主軸７ｄ側の面を加工する。このように加工することにより工作物９６ｅの全面を加工することが可能になる。
また第２主軸７ｄにチャック３３を保持するチャックホルダ６ｄを取り付け、第３主軸７ｅにセンタ３０を保持するセンタホルダ２ｄを取り付けた主軸の組合３ｂ（図１９）とすれば、チャック３３で把捉した工作物９６ｆをセンタ３０でセンタリングしながら加工することができる。センタホルダ２ｄは工具ホルダ２ｃに対して、切削工具９５ｃに変えてセンタ３０を取り付ける構成にしたものである。
実施例７では、第３主軸を移動機構を有さないものとしたが、第３主軸も軸心方向の移動機構を有する構成とすることも考えられる。さらに軸心方向に対して直角の方向に第２主軸と第３主軸を移動させる構成も考えられる。第１主軸の移動ストロークに加えて、第２主軸と第３主軸を移動させることにより、工作物の加工範囲を大きくすることができるからである。また多様な加工方法の選択が可能になるからである。
また第３主軸に代えて実施例６に記載したホルダ保持装置を取り付けると、主軸とホルダ保持装置の組み合わせを得ることができる。
【実施例８】
【００４９】
主軸と揺動機構の組合の実施例８について図２０に示し説明する。実施例８の主軸と揺動機構の組合３ｃは、いずれも実施例１に記載した主軸７ａからなるものとした。
第１主軸７ｃはＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構及びＺ軸移動機構を有するものとし、３軸の移動について数値制御した。第２主軸７ｅ、第３主軸７ｅ及び第４主軸７ｆはいずれも移動機構を有さず、第２主軸７ｅと第３主軸７ｅは同一の軸心を有するものとした。
第２主軸７ｅと第３主軸７ｅのそれぞれに、ホルダベース４４と外プルスタッド１１とからなる揺動ホルダ５を取り付け、ホルダーベース４４にそれぞれＬ形ブラケット４０を取付け、第２主軸７ｅに取り付けたＬ形ブラケット４０と第３主軸７ｅに取り付けたＬ形ブラケット４０の間に揺動ベース４３を取り付けることにより、第２主軸７ｅと第３主軸７ｅの軸心を中心として、揺動ベース４３を揺動させる揺動機構を構成し、揺動ベース４３に第４主軸７ｆを第１主軸７ｃに対向させて取り付けた。
主軸と揺動機構の組合３ｃを有する工作機械では、第１主軸７ｃと第４主軸７ｆにそれぞれチャック２３を保持するチャックホルダ６ｂを取り付ければ、第１主軸７ｃのチャック２３で工作物９６ｇを把捉して第４主軸７ｆに運び、工作物９６ｇを第１主軸７ｃのチャック２３から第４主軸７ｆのチャック２３に移し替えるなど、第１主軸を工作物９６ｇの移し替えに使用することができる。
さらにその後に、第１主軸７ｃにエンドミル９５ａを保持する工具ホルダ２ａを取り付け、また切削工具９５ｃを保持する工具ホルダ２ｃを取り付けるなどして、第１主軸７ｃをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に移動させて工作物９６ｇを加工する。
主軸と揺動機構の組合３ｃを有する工作機械では、第４主軸７ｆの軸心と第１主軸７ｃの軸心との間の角度を任意の角度に位置決めして加工したり、第４主軸７ｆの軸心と第１主軸７ｃの軸心との間の角度を変化させながら加工することが可能である。
実施例８では、第２主軸と第３主軸が移動機構を有さないものとしたが、第２主軸と第３主軸が、軸心方向又は軸心方向に対して直角の方向に移動させる、移動機構を有する構成とすることも考えられる。第１主軸の移動ストロークに加えて、揺動機構を移動させることにより、第４主軸で把捉した工作物の加工範囲を大きくすることができるからである。また多様な加工方法の選択が可能になるからである。
【実施例９】
【００５０】
マシニングセンタの実施例９について図２１〜図２３に示し説明する。実施例９のマシニングセンタ１５は実施例１に記載した主軸７を有している。
マシニングセンタ１５はベッド１０ａ、天井板１０ｂ、支持壁１０ｃなどを有するものとし、天井板１０ｂにＹ軸移動機構１ａを取り付け、Ｙ軸移動機構１ａにＸ軸移動機構１ｂを取り付け、さらにＸ軸移動機構１ｂにＺ軸移動機構１ｃを取り付けた。
段落番号［００３１］に記載したように、Ｚ軸移動機構１ｃには潤滑油を供給してなる後静圧ガイド５３と前静圧ガイド５４を設け、主軸筒７１の円周の大部分をガイドしつつ、Ｚサーボモータ６１によりＺボールネジ６２を回転させ、Ｚナット６２ａに連結した主軸筒７１と共に主軸７を上下昇降させる構成とした。
またマガジン７９を設け、共通の小型溝１２ｂ、２６ｂ、２１ｂ、２５ｂ、４１ｂに受け部を差し込む構成により、複数の工具ホルダ２ａ、２ｃ、チャックホルダ６ａ、６ｂ及びクランプホルダ８ａなどを保管させた。さらに支持壁１０ｃの開口１０ｄを貫通させてベッド１０ａの上を２列のチェンが往復とも通過するコンベア９７を設けた。またコンベア９７の途中には工作物９６のストッパ９８と保持装置９９を取り付けた。そしてストッパ９８によって工作物９６が止まる位置をＡステーション９７ａとし、Ａステーション９７ａの搬送方向前方にＢステーション９７ｂを設けた。
また主軸７にチャックホルダ６ａ、６ｂ又はクランプホルダ８ａを取り付けた場合に、チャックホルダ６ａ、６ｂ又はクランプホルダ８ａで把捉した工作物が移動する範囲である加工空間に切削工具や回転工具を取り付けた。
【００５１】
工作物９６はコンベア９７上を走行し、ストッパ９８によりＡステーション９７ａに停止する。続いて保持装置９９により工作物９６を保持し、主軸ユニット７に取り付けたエンドミル９５ａなどの工具を回転させながら、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６に対して工具に送り運動と切込運動を与えて加工を行うことができる。
また他の工具を使用して加工する場合は、主軸ユニット７を移動させ工具の交換位置７９ａにおいて、マガジン７９の空いた保管部に使用済みの工具ホルダ２ａを入れ、マガジン７９に保管していた工具ホルダ２ｃを主軸ユニット７に取り付け、さらに切削工具９５ｃなど他の工具による加工を行うことができる。
マガジン７９には多種類の工具ホルダを保管させているので、多種類の工具を使用した加工が可能である。保持装置９９に保持させて加工が完了した場合は、加工後の工作物９６をコンベヤ９７により搬出させる。
さらに他の工程による加工を必要とする場合は、主軸ユニット７にチャックホルダ６ａ、６ｂ又はクランプホルダ８ａを取り付け、チャックホルダ６ａ、６ｂ又はクランプホルダ８ａで工作物９６を把捉し、加工空間に設けた切削工具や回転工具に対して送り運動と切込運動を与えつつ工作物９６を加工する。
この場合は加工後の工作物９６をＢステーション９７ｂに置き、次に加工する工作物９６の搬入と加工済みの工作物９６の搬出を同時に行う工程、又は、次に加工する工作物９６を予めＡステーション９７ａに搬入しておく工程など、多様で効率的な加工工程を実施することが可能である。
また共通の大型溝２０ｂ、３１ｂ、３４ｂ、６７ｂに合わせた受け部を有するマガジンを取り付ければ、工具ホルダ２ｂやチャックホルダ６ｃ、６ｄ及びクランプホルダ８ｂを保管させて、これらを主軸７に取り付けて加工することが可能になる。さらに小型溝用と大型溝用の両方のマガジンや共用のマガジンを取り付けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は工作機械を製造販売する産業や機械加工品を製造する産業だけでなく、工具やチャックやクランプ機構やスピンドルを製造販売する産業や、機械加工プラントをエンジニヤリングする産業においても利用される。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ：Ｙ軸移動機構          １ｂ：Ｘ軸移動機構          １ｃ：Ｚ軸移動機構
２ａ：工具ホルダ            ２ｂ：工具ホルダ            ２ｃ：工具ホルダ
２ｄ：センタホルダ          ３ａ：主軸の組合            ３ｂ：主軸の組合
３ｃ：主軸と揺動機構の組合  ４ａ：外電動シリンダ        ４ｂ：内電動シリンダ
５  ：揺動ホルダ            ６ａ：チャックホルダ        ６ｂ：チャックホルダ
６ｃ：チャックホルダ        ６ｄ：チャックホルダ        ７  ：主軸
７ａ：主軸                  ７ｂ：主軸                  ７ｃ：主軸
７ｄ：主軸                  ７ｅ：主軸                  ７ｆ：主軸
８ａ：クランプホルダ        ８ｂ：クランプホルダ        ９ａ：２重押引機構
９ｂ：２重押引機構        １０ａ：ベッド              １０ｂ：天井板
１０ｃ：支持壁              １０ｄ：開口                １１  ：外プルスタッド
１１ａ：外頭部              １１ｂ：外頸部              １１ｃ：面取部
１１ｄ：傾斜部              １１ｅ：穴                  １２  ：ホルダベース
１２ａ：テーパー外面        １２ｂ：小型溝              １２ｃ：工具穴
１２ｄ：前合面              １２ｅ：キー溝              １３  ：ナット
１４  ：インサート          １５  ：マシニングセンタ    １６  ：外スリーブ
１６ａ：テーパー外面        １７ａ：外バネ              １７ｂ：内バネ
１８  ：内スリーブ          １８ａ：テーパー内面        １９  ：ロック機構
２０  ：ホルダベース        ２０ａ：テーパー内面        ２０ｂ：大型溝
２０ｃ：取付面              ２０ｄ：後合面              ２０ｅ：キー溝
２１  ：ホルダベース        ２１ａ：テーパー外面        ２１ｂ：小型溝
２１ｃ：取付面              ２１ｄ：前合面              ２１ｅ：キー溝
２２  ：内プルスタッド      ２２ａ：内頭部              ２２ｂ：内頸部
２２ｃ：面取部              ２２ｄ：傾斜部              ２２ｅ：中心分割線
２３  ：チャック            ２３ａ：爪                  ２３ｂ：ジョースライド
２４  ：バネ                ２５  ：ホルダベース        ２５ａ：テーパー外面
２５ｂ：小型溝              ２５ｃ：位置決穴            ２５ｄ：フランジ
２５ｅ：取付面              ２５ｆ：前合面              ２５ｇ：キー溝
２６  ：ホルダベース        ２６ａ：テーパー外面        ２６ｂ：小型溝
２６ｃ：位置決穴            ２６ｄ：フランジ            ２６ｅ：取付穴
２６ｆ：前合面              ２６ｇ：キー溝              ２９  ：軸受
３０  ：センタ              ３１  ：ホルダベース        ３１ａ：テーパー内面
３１ｂ：大型溝              ３１ｃ：取付面              ３１ｄ：後合面
３１ｅ：キー溝              ３２  ：内プルスタッド      ３２ａ：内頭部
３２ｂ：内頸部              ３２ｃ：面取部              ３２ｄ：傾斜部
３３  ：チャック            ３３ａ：爪                  ３３ｂ：ジョースライド
３４  ：ホルダベース        ３４ａ：テーパー内面        ３４ｂ：大型溝
３４ｃ：位置決穴            ３４ｄ：フランジ部          ３４ｅ：取付面
３４ｆ：後合面              ３４ｇ：キー溝              ３５ａ：クランプ機構
３５ｂ：クランプ機構        ３６ａ：クランプ台          ３６ｂ：クランプ台
３７ａ：スライド            ３７ｂ：スライド            ３８ａ：反転フレーム
３８ｂ：反転フレーム        ３９ａ：移動ブロック        ３９ｂ：移動ブロック
４０  ：Ｌ形ブラケット      ４１  ：ホルダベース        ４１ａ：テーパー外面
４１ｂ：小型溝              ４１ｃ：位置決穴            ４１ｄ：フランジ
４１ｅ：取付面              ４１ｆ：前合面              ４１ｇ：キー溝
４２  ：内プルスタッド      ４２ａ：内頭部              ４２ｂ：内頸部
４２ｃ：面取部              ４２ｄ：傾斜部              ４３  ：揺動ベース
４４  ：ホルダベース        ４５  ：クランプアーム      ４５ａ：クランプ面
４６ａ：位置決ピン          ４６ｂ：位置決ピン          ４７  ：クランプアーム
４７ａ：クランプ面          ４９ａ：外軸受              ４９ｂ：内軸受
５０ａ：外軸受              ５０ｂ：内軸受              ５１ａ：外バネ
５１ｂ：内バネ              ５２ａ：外ボールネジ        ５２ｂ：内ボールネジ
５３  ：後静圧ガイド        ５４  ：前静圧ガイド        ５５  ：内プルスタッド
５５ａ：内頭部              ５５ｂ：内頸部              ５５ｃ：面取部
５５ｄ：傾斜部              ５６ａ：外ナットホルダ      ５６ｂ：内ナットホルダ  
５７ａ：外サーボモータ      ５７ｂ：内サーボモータ      ５８ａ：外減速機
５８ｂ：内減速機            ６０  ：ロックピン          ６０ａ：ピストン
６１  ：Ｚサーボモータ      ６２  ：Ｚボールネジ        ６２ａ：Ｚナット
６３ａ：外押引ナット        ６３ｂ：内押引ナット        ６４ａ：外受歯車
６４ｂ：内受歯車            ６５ａ：外駆歯車            ６５ｂ：内駆歯車
６６  ：ロックシリンダ      ６６ａ：Ａポート            ６６ｂ：Ｂポート
６７  ：ホルダベース        ６７ａ：テーパー内面        ６７ｂ：大型溝
６７ｃ：位置決穴            ６７ｄ：フランジ            ６７ｅ：取付面
６７ｆ：後合面              ６７ｇ：キー溝              ６８  ：ホルダベース
６８ａ：テーパー外面        ６８ｂ：小型溝              ６８ｃ：凹部
６８ｄ：前合面              ６８ｅ：概円筒部            ６８ｆ：受把溝
６８ｇ：後傾斜面            ６９  ：固定ガイド          ６９ａ：筒部
６９ｂ：ガイド穴            ６９ｃ：フランジ部          ６９ｄ：凸部
７０  ：外ドローバ          ７０ａ：前傾斜面            ７０ｂ：ボール穴
７０ｃ：内大径部            ７０ｄ：内小径部            ７０ｅ：傾斜面
７１  ：主軸筒              ７１ａ：作業穴              ７２  ：ビルトインモータ
７２ａ：軸受                ７２ｂ：軸受                ７３  ：連結シャフトＡ
７４  ：連結シャフトＢ      ７５  ：メカロック          ７６  ：連結リング
７７  ：ナット              ７８  ：内ドローバ          ７８ａ：内頭部空間
７８ｂ：ボール穴            ７８ｃ：中央穴              ７９  ：マガジン
７９ａ：交換位置            ８０  ：軸                  ８０ａ：前当面
８１  ：内シリンダ          ８１ａ：内ピストン          ８１ｂ：Ａポート
８１ｃ：Ｂポート            ８１ｄ：内ロッド            ８２  ：外シリンダ
８２ａ：外ピストン          ８２ｂ：Ａポート            ８２ｃ：Ｂポート
８２ｄ：外ロッド            ８３ａ：押引ベース          ８３ｂ：ストッパ
８４  ：内ドローバ          ８４ａ：内頭部空間          ８４ｂ：ボール穴
８４ｃ：中央穴              ８５  ：外ドローバ          ８５ａ：外頭部空間
８５ｂ：内大径部            ８５ｃ：内小径部            ８５ｄ：ボール穴
８５ｆ：傾斜面              ８６  ：内ドローバ          ８６ａ：内頭部空間
８６ｂ：ボール穴            ８６ｃ：中央穴              ８７  ：回転継手
８８  ：シリンダ台          ８９  ：回転検知ユニット    ９０  ：軸
９０ａ：前当面              ９０ｂ：後当面              ９０ｅ：外大径部
９０ｆ：傾斜部              ９０ｇ：外小径部            ９０ｈ：テーパー穴
９１  ：スピンドル          ９２ａ：外ボール            ９２ｂ：内ボール
９３  ：スピンドルケース    ９３ａ：軸受                ９３ｂ：軸受
９３ｃ：前カバ              ９４ａ：外キー部材          ９４ｂ：内キー部材
９５ａ：エンドミル          ９５ｂ：フライス            ９５ｃ：切削工具
９６  ：工作物              ９６ａ：工作物              ９６ｂ：工作物
９６ｃ：工作物              ９６ｄ：工作物              ９６ｅ：工作物
９６ｆ：工作物              ９６ｇ：工作物              ９７  ：コンベア
９７ａ：Ａステーション      ９７ｂ：Ｂステーション      ９８  ：ストッパ
９９  ：保持装置
【図１】
0004890593.tif 000002
【図２】
0004890593.tif 000003
【図３】
0004890593.tif 000004
【図４】
0004890593.tif 000005
【図５】
0004890593.tif 000006
【図６】
0004890593.tif 000007
【図７】
0004890593.tif 000008
【図８】
0004890593.tif 000009
【図９】
0004890593.tif 000010
【図１０】
0004890593.tif 000011
【図１１】
0004890593.tif 000012
【図１２】
0004890593.tif 000013
【図１３】
0004890593.tif 000014
【図１４】
0004890593.tif 000015
【図１５】
0004890593.tif 000016
【図１６】
0004890593.tif 000017
【図１７】
0004890593.tif 000018
【図１８】
0004890593.tif 000019
【図１９】
0004890593.tif 000020
【図２０】
0004890593.tif 000021
【図２１】
0004890593.tif 000022
【図２２】
0004890593.tif 000023
【図２３】
0004890593.tif 000024