(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレットチャックと連係し主軸内孔に挿設された皿ばねにより引き込んで前記コレットチャックによって工具をクランプするドローバーと、前記ドローバーの後端に配置され前記ドローバーの動きとは別個に単独で移動可能であり前記ドローバーを前記皿ばねに抗して押動するピストンを有しているアンクランプ用シリンダとを備えた主軸装置において、前記皿ばねによりドローバーを引き込んで工具をクランプした状態とクランプミスした状態とを前記アンクランプ用シリンダのピストンの進退作動により検出する手段を備え、工具をクランプするときのアンクランプ用シリンダのピストンの後退作動時における流体圧力排出経路に絞りを設け、アンクランプ用シリンダのピストンの後退移動をドローバーの引き込み移動に追従させるようにしたことを特徴とする主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタ、ＮＣ専用機等の工作機械における主軸装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタ、ＮＣ専用機等の工作機械における主軸装置は、周知のように主軸の先端に工具ホルダを装着するテーパ穴が設けらており、主軸内孔に前記テーパ穴に装着された工具ホルダのプルスタットをクランプ、アンクランプするコレットチャックと、このコレットチャックと連係したドローバーと、前記コレットチャックをクランプ方向に作動するためにドローバーを引き込む皿ばねとが挿設され、前記ドローバーの後端にはドローバーを前記皿ばねに抗して押動するアンクランプ用シリンダを備え、前記アンクランプ用シリンダの進退動作によりＯＮ、ＯＦＦされるアンクランプ確認スイッチと、前記アンクランプ用シリンダの後退移動端で主軸を回転駆動する主軸回転駆動開始指令用のスイッチとが設けられている構造である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の主軸装置は、アンクランプ用シリンダの前進作動によってドローバーを前記皿ばねに抗して押動してコレットチャックをアンクランプ状態とし、アンクランプ用シリンダを後退作動することによりドローバーを皿ばねによって引き込んでコレットチャックをクランプ状態とする。そして、アンクランプ用シリンダの前進作動端でアンクランプ確認スイッチがＯＮされ、アンクランプ用シリンダの後退によってアンクランプ確認スイッチがＯＦＦされ、アンクランプ用シリンダの後退移動端で主軸回転駆動開始指令用のスイッチをＯＮすることにより主軸を回転駆動している。
【０００４】
アンクランプ用シリンダは、その前後室に流体圧力を給排することにより皿バネによって後退作動するドローバーの動きとは別個に単独で後退移動する。図３に示すように、工具ホルダ９が主軸２のテーパ穴３に装着され工具ホルダ９が主軸２の端面に密着した正常状態ではドローバーの引き込みによって図３の下半分の断面図Ｏのようにコレットチャック８はテーパカム８ａに乗り上げてコレットチャック８を拡開し、工具ホルダ９のプルスタッド１０をクランプするが、工具ホルダ９と主軸２の端面との間に切粉等をかみ込んだ場合には図３の上半分の断面図Ｍのようにコレットチャック８はテーパカム８ａに乗り上げないため、コレットチャック８は拡開されずクランプミスとなる。
【０００５】
従来の主軸装置では上記のようなクランプミスが生じてもこれを検知しないために主軸２の回転で工具が主軸２から脱落する危険性があった。すなわち、前述のように、工具をクランプする時のアンクランプ用シリンダの後退作動は皿ばねによるドローバーの動きとは別個に単独で後退移動するため、上記のようなクランプミスの状態でもアンクランプ用シリンダは後退端まで移動し、正常にクランプしたものとして主軸回転駆動開始指令用のスイッチをＯＮするからである。
【０００６】
本発明は、工具のクランプ時に正常なクランプ状態ではないクランプミスの検知を可能とし安全性を確保し、上記の問題点を解消したことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の要旨は、コレットチャックと連係し主軸内孔に挿設された皿ばねにより引き込んで前記コレットチャックによって工具をクランプするドローバーと、前記ドローバーの後端に配置され前記ドローバーの動きとは別個に単独で移動可能であり前記ドローバーを前記皿ばねに抗して押動するピストンを有しているアンクランプ用シリンダとを備えた主軸装置において、前記皿ばねによりドローバーを引き込んで工具をクランプした状態とクランプミスした状態とを前記アンクランプ用シリンダのピストンの進退作動により検出する手段を備え、工具をクランプするときのアンクランプ用シリンダのピストンの後退作動時における流体圧力排出経路に絞りを設け、アンクランプ用シリンダのピストンの後退移動をドローバーの引き込み移動に追従させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１ａはフロントハウジング、１ｂはリヤハウジングである。前記フロントハウジング１ａにはビルトインモータ４によって回転駆動する主軸２がベアリングを介して回転可能に軸承されている。この主軸２の前端には工具ホルダ９を装着するテーパ穴３が設けられており、主軸内孔５に前記テーパ穴３に装着される工具ホルダ９のプルスタット１０をクランプ、アンクランプするコレットチャック８と、このコレットチャック８と連係したドローバー６と、前記コレットチャック８をクランプ方向に作動するためにドローバー６を引き込む皿ばね７とが挿設されている。
【０００９】
前記リヤハウジング１ｂにはアンクランプ用シリンダ１１が固設されている。このアンクランプ用シリンダ１１には前記ドローバー６と同一軸線で前記ドローバー６の動きとは別個に単独で進退可能なピストン１２を有しており、このピストン１２の後端部はアンクランプ用シリンダ１１のエンドキャップ２２を貫通して後方に延在している。
【００１０】
従来の主軸装置では前記エンドキャップ２２にブラケットプレート２３を前記ピストン１２と平行な軸線方向に延在して固設され、このブラケットプレート２３に前記ピストン１２の進退動作により、ピストン１２の後端部に設けられているドグ２５によってＯＮ、ＯＦＦされるアンクランプ確認スイッチ１９と、前記ピストン１２の後退移動端で主軸を回転駆動する主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０とが設けられている。
【００１１】
本発明は前記アンクランプ確認スイッチ１９と、前記ピストン１２の後退移動端で主軸を回転駆動する主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０に加えて前記エンドキャップ２２にブラケットプレート２４を前記ピストン１２と平行な軸線方向に延在して固設し、このブラケットプレート２４に前記アンクランプ確認スイッチ１９に対して実質的に近接し、かつアンクランプ確認スイッチ１９より後方位置にピストン１２の後端部に設けたドグ２５によってＯＮ、ＯＦＦするクランプミス検出スイッチ２１を設けたものである。前記アンクランプ確認スイッチ１９、主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０及びクランプミス検出スイッチ２１はリミットスイッチでもよいが近接スイッチが適当である。
【００１２】
前記アンクランプ用シリンダ１１には、その前室と後室にそれぞれ連通するポート１３ａ、１３ｂに圧油の給排制御回路が接続されている。この圧油の給排制御回路は、油タンク１４から吸い上げて圧送するポンプ１５からの圧油を前記ポート１３ａまたは１３ｂに供給し、かつ油タンク１４に排出する切換弁１６と、圧油の供給時に供給側を開口し、かつ供給側の圧油によって排出側を開口する逆止弁１７、１８とが設けられている回路構成である。
【００１３】
上記の圧油の給排制御回路構成は従来の主軸装置に用いられている回路構成であるが、本発明はこの回路構成に工具をクランプするときのアンクランプ用シリンダ１１の後退作動時における流体圧力の排出に抵抗を付与する手段を設けたことである。その手段はアンクランプ用シリンダ１１の後室側のポート１３ｂと逆止弁１８との間の配管より油タンク１４に通じる排出管２７を分岐し、この排出管２７に可変絞り２８と切換弁２９と、前記可変絞り２８の上流側に圧力計２７を配設した構成である。
【００１４】
上記アンクランプ確認スイッチ１９、クランプミス検出スイッチ２１及び主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０の作用について図２によって説明する。アンクランプ用シリンダ１１のピストン１２の進退作動によるドグ２５によりクランプミス検出スイッチ２１及び主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０をＯＮ作動する部位は図２においてドグ２５の左端部であり、各スイッチの感応部位にドグ２５の左端部が近接したときにＯＮ作動する。そして、ピストン１２の前進端、すなわち、アンクランプ時におけるドグ２５の位置ではアンクランプ確認スイッチ１９とクランプミス検出スイッチ２１がＯＮしてアンクランプを確認する。正常なクランプ位置ではドグ２５は図２のストロークＳ２で後退位置しアンクランプ確認スイッチ１９、クランプミス検出スイッチ２１及び主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０の全部がＯＦＦし正常なクランプを確認した後にドグ２５は図２のストロークＳ１で後退して図２で示す位置となり、主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０をＯＮして主軸２を回転駆動する。また、クランプミスの場合では図２のストロークＳ３でドグ２５が後退位置してクランプミス検出スイッチ２１のみ又はアンクランプ確認スイッチ１９とクランプミス検出スイッチ２１がＯＮするようになっている。
【００１５】
そこで、アンクランプ動作は従来の主軸装置と同様にアンクランプ用シリンダ１１のポート１３ｂより圧油を後室側に供給してピストン１２を前進させピンストン１２によりドローバー６を皿バネ７に抗して前進応動し、コレットチャック８を収縮する。このとき、ポート１３ｂに供給する圧油の一部が逆止弁１７に導入して逆止弁１７を開口し、がアンクランプ用シリンダ１１の前室の油を油タンク１４に排出する。前記コレットチャック８を収縮したピストン１２の前進端でドグ２５はアンクランプ確認スイッチ１９とクランプミス検出スイッチ２１とをＯＮしてアンクランプを確認する。
【００１６】
前記アンクランプ状態からクランプするときにはアンクランプ用シリンダ１１の後室を油タンクと連通するよう排出管２７側の切換弁２９を切り換える。これにより、前進端に位置しているピストン１２をドローバー６の前進によって蓄積している皿ばね７のばね力によってドローバー６がピストン１２を後退方向に押動する。このとき、ピストン１２の後退によって排出するアンクランプ用シリンダ１１の後室の油は逆止弁１８が閉じているため排出管２７を通り可変絞り２８を介して油タンク１４に排出される。従って、ピストン１２は前記可変絞り２８による排出油の抵抗によってドローバー６の引き込み移動に追従して後退移動する。この排出油の抵抗力は皿ばね７のばね力によるドローバー６の引き込みに追従してピストン１２が後退移動するよう圧力計３０を視認しながら可変絞り２８で適正に調整するものである。
【００１７】
そこで、工具ホルダ９が主軸２に正常に装着されている場合はドローバー６による押動でピストン１２は図２のストロークＳ２の正常クランプ位置に後退してアンクランプ確認スイッチ１９、クランプミス検出スイッチ２１及び主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０の全部がＯＦＦし、この正常クランプの確認により切換弁１６を図１の状態に、また、切換弁２９も図１の状態に切り換えてアンクランプ用シリンダ１１の前室に圧油を供給してピストン１２を図２のストロークＳ１の全ストロークで後退端に移動させドグ２５により主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０をＯＮ作動する。このとき、アンクランプ用シリンダ１１の前室に供給する圧油の一部が逆止弁１８に導入され逆止弁１８を開口してアンクランプ用シリンダ１１の後室の油を油タンク１４に排出する。
【００１８】
しかし、工具ホルダ９と主軸２の端面との間に切粉等をかみ込んで工具ホルダ９が主軸２の端面に密着していな場合には、ドローバー６は正常クランプしたときの後退位置よりも前方で停止し、このドローバー６の後退移動に追従して後退しているピストン１２は可変絞り２８による排出油の抵抗によって停止し、ドグ２５は図２のストロークＳ３のクランプミス位置でクランプミス検出スイッチ２１のみ又はアンクランプ確認スイッチ１９とクランプミス検出スイッチ２１がＯＮして工具のクランプミスを検知すると共に、主軸回転駆動開始指令用のスイッチ２０のＯＮ作動を抑止しクランプミスの状態での主軸２の回転開始を防止する。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によると、工具と主軸の端面との間に切粉等をかみ込んで工具を正常にクランプしていないときのクランプミスの検出を可能にしたことにより、クランプミスが生じてもこれを検知しない従来の主軸装置のように主軸の回転で工具が主軸から脱落する危険性を防止し、安全性を確保することができる。また、構成も従来の主軸装置を大幅な設計変更を加えることなく簡単な機構を付加することで実現できるため、低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の断面図
【図２】本発明におけるスイッチの動作説明図
【図３】工具の正常クランプ状態とクランプミス状態を示す断面図
【符号の説明】
１ａ    フロントハウジング
１ｂ    リヤハウジング
２      主軸
４      ビルトインモータ
５      主軸内孔
６      ドローバー
７      皿ばね
８      コレットチャック
９      工具ホルダ
１１      アンクランプ用シリンダ
１２      ピストン
１９      アンクランプ確認スイッチ
２０      主軸回転駆動開始指令用のスイッチ
２１      クランプミス検出スイッチ
２５      ドグ
２７      排出管
２８      可変絞り
２９      切換弁
【図１】
0003775161.tif 000002
【図２】
0003775161.tif 000003
【図３】
0003775161.tif 000004