JP2009078335A - 主軸装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ツールシャンクに1ランクサイズが上のプルスタッドを結合したツールホルダを、2面拘束によって主軸にクランプするようにした主軸装置を提供する。
【解決手段】ツールホルダのテーパ部を着脱可能に装着するテーパ穴28を形成した主軸23を主軸ヘッド21に回転可能に軸承し、ツールホルダを2面拘束によって主軸にクランプするようにした主軸装置において、ツールホルダ15は、ある呼び番号のツールシャンク11のテーパ部を、当該呼び番号の規格より短いショートテーパ部12とし、かつツールシャンクに対して1ランクサイズが上の呼び番号のプルスタッド13をツールシャンクに結合した。
【選択図】図1
【解決手段】ツールホルダのテーパ部を着脱可能に装着するテーパ穴28を形成した主軸23を主軸ヘッド21に回転可能に軸承し、ツールホルダを2面拘束によって主軸にクランプするようにした主軸装置において、ツールホルダ15は、ある呼び番号のツールシャンク11のテーパ部を、当該呼び番号の規格より短いショートテーパ部12とし、かつツールシャンクに対して1ランクサイズが上の呼び番号のプルスタッド13をツールシャンクに結合した。
【選択図】図1
Description
本発明は、ツールシャンクを2面拘束によって主軸にクランプするようにした主軸装置に関するものである。
一般にマシニングセンタに用いられる主軸装置においては、例えば、特許文献1に記載されているように、主軸に形成されたテーパ穴に、ツールシャンクのテーパ部が装着され、ツールシャンクに結合されたプルスタッド部に係合する係合部材をドローロッドにより引き込むことにより、テーパ部をテーパ穴に密着させるようにしている。
マシニングセンタは通常、その仕様に応じて、主軸端の呼び番号が定められ、例えば、呼び番号がBT40あるいはBT30の主軸には、それに対応した呼び番号のツールシャンクおよびプルスタッドを有するツールホルダが用いられるようになっている。
特開2005−313311号公報
この種のマシニングセンタにおいては、ツールホルダの標準品として、MAS−BTシャンクが広く用いられている。ところで、設備の小型化、低コスト化および高速化をねらいに、例えば、BT40タイプのマシニングセンタに、BT30に対応するツールホルダを使用しようとした場合、それに応じてプルスタッドも小さくなるため、ツールホルダのクランプ力を大きくすることができず、例えば、BT40タイプと同等のクランプ力でプルスタッドをクランプしようとすると、プルスタッドが損傷する恐れがある。このために、ツールホルダの結合強度が低くなり、切削能力に限界を生ずる問題がある。
本発明は、上記した従来の問題を解消するためになされたもので、ツールシャンクに1ランクサイズが上のプルスタッドを結合したツールホルダを、2面拘束によって主軸にクランプするようにした主軸装置を提供することを目的とするものである。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、ツールホルダのテーパ部を着脱可能に装着するテーパ穴を形成した主軸を主軸ヘッドに回転可能に軸承し、前記テーパ部の端部に結合したプルスタッドに係合する係合部材をドローバーにより引き込むことにより、前記ツールホルダのテーパ部の外周面を前記主軸のテーパ穴の内周面に密着させるとともに、前記ツールホルダのフランジ部の端面を前記主軸の端面に密着させ、2面拘束によって前記ツールホルダを前記主軸にクランプするようにした主軸装置において、前記ツールホルダは、ある呼び番号のツールシャンクのテーパ部を、当該呼び番号の規格より短いショートテーパ部とし、かつ前記ツールシャンクに対して1ランクサイズが上の呼び番号の前記プルスタッドを前記ツールシャンクに結合したことである。
請求項2に係る発明の特徴は、請求項1において、前記主軸は、主軸本体と、該主軸本体の先端部に取付けられ前記テーパ穴を形成した主軸キャップとによって構成されていることである。
請求項3に係る発明の特徴は、請求項1または請求項2において、前記主軸本体には、ある呼び番号の第1のツールシャンクのテーパ部に適合する第1の主軸キャップと、前記第1のツールシャンクのテーパ部を短くしたショートテーパ部に適合する第2の主軸キャップが互換可能に取付けられ、前記ドローバーには、前記係合部材が互換可能に取付けられるようになっていることである。
請求項1に係る発明によれば、ツールホルダは、ある呼び番号のツールシャンクのテーパ部を、当該呼び番号の規格より短いショートテーパ部とし、かつツールシャンクに対して1ランクサイズが上の呼び番号のプルスタッドをツールシャンクに結合したので、サイズが小さめのツールシャンクを用いながら、クランプ力を増大することができ、これによって、ツールホルダの結合剛性を高くでき、切削能力の高い主軸装置を得ることができる。しかも、ツールシャンクのサイズを小さくできるため、設備の小型化および高速化に寄与することができる。
請求項2に係る発明によれば、主軸は、主軸本体と、主軸本体の先端部に取付けられテーパ穴を形成した主軸キャップとによって構成されているので、共通のマシン構成で、呼び番号の異なるツールホルダに対応可能な主軸装置を得ることができる。
請求項3に係る発明によれば、主軸本体には、ある呼び番号の第1のツールシャンクのテーパ部に適合する第1の主軸キャップと、第1のツールシャンクのテーパ部を短くしたショートテーパ部に適合する第2の主軸キャップが互換可能に取付けられ、ドローバーには、係合部材が互換可能に取付けられるようになっているので、主軸キャップおよび係合部材を変更することで、標準テーパ部のツールホルダとショートテーパ部のツールホルダに対応できる汎用性のある主軸装置を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、ツールホルダ15を2面拘束によって着脱可能に装着するマシニングセンタの主軸装置20を示し、実施の形態においては、主軸テーパBT40タイプのマシニングセンタに用いられる主軸装置20として構成されている。ツールホルダ15は、一例として、呼び番号BT30のツールシャンク11のテーパ部を、その規格により定められた回転軸線方向の長さよりも短いショートテーパ部12とし、かつこのショートテーパ部12に、ツールシャンク11に対し1ランクサイズが上の呼び番号40Pのプルスタッド13を一体的に結合したものである。なお、呼び番号は、JIS−B6339に準拠している。
すなわち、本実施の形態においては、呼び番号BT30のツールシャンク11のテーパ部の小径側の一部をカットして、規格より短いショートテーパ部12とし、このショートテーパ部12の小径側の端部に、呼び番号40Pのプルスタッド13のねじ部に適合するねじ穴を形成し、このねじ穴に呼び番号40Pのプルスタッド13のねじ部を螺合して一体結合することにより、規格外のツールホルダ15を構成するようになっている。ツールホルダ15の先端部には、図示してないが、各種工具が取付けられるようになっている。
主軸装置20は、図略の工作物に対して3次元方向に相対移動可能な主軸ヘッド21を備え、主軸ヘッド21には複数の軸受22を介して主軸23が回転可能に軸承されている。主軸23は、軸受22によって軸承される主軸本体25と、この主軸本体25の先端部に着脱可能に装着される主軸キャップ(第1の主軸キャップ)27からなり、主軸キャップ27は主軸本体25の先端部にインローによって芯出しされ、ボルト26によって取外し可能に固定されるようになっている。主軸キャップ27には、ツールホルダ15のショートテーパ部12に適合するテーパ穴28、すなわち、BT30のテーパ穴28が形成されている。
主軸本体25の回転中心部には貫通穴29が形成され、この貫通穴29に、主軸キャップ27の後端に当接するばね受け35が嵌装されている。ばね受け35には、呼び番号40Pのプルスタッド13の頭部13aに係脱可能な係合ボール31を半径方向に移動可能に保持した係合部材32が、主軸23の軸線方向に移動可能に挿通されている。また、主軸本体25の貫通穴29内には、BT40のクランプユニットを構成するドローバー33が、主軸23の軸線方向に移動可能に内装され、このドローバー33の先端部に、係合部材32がねじ締めによって着脱可能に連結されている。主軸キャップ27の内周面には、ドローバー33による係合部材32の引張りによって、係合ボール31の外方への移動を制限するカム面27aが形成されている。
また、主軸本体25の貫通穴29内には、ツールホルダ15をクランプする方向にドローバー33を付勢する皿ばねからなるクランプ用ばね34がばね受け35とドローバー33との間に介挿されている。クランプ用ばね34は、呼び番号BT40のツールシャンクをクランプするクランプ力に匹敵する強固な力でツールホルダ15をクランプできるばね特性を有している。このクランプ用ばね34の付勢力によって、ショートテーパ部12の外周面をテーパ穴28の内周面に密着させてテーパ穴28を弾性変形させ、ツールシャンク13のフランジ部14の端面を主軸キャップ27の先端面に同時に密着させ、2面拘束でツールホルダ15を主軸23にクランプするようにしている。
なお、図1中、37は主軸キャップ27の先端面に固定されたキーで、このキー37は、ツールホルダ15のフランジ部14に形成したキー溝に係合して、ツールホルダ15を回り止めするものである。また、図示してないが、ドローバー33には、周知のように、例えば、アンクランプ用シリンダが連結され、アンクランプ用シリンダによってドローバー33をクランプ用ばね34の付勢力に抗して前進方向に移動させることにより、ツールホルダ15をアンクランプできるようにしている。
本実施の形態における主軸装置20は上記したように構成されているので、図略の工具交換装置の把持爪によって、ツールホルダ15のフランジ部14を把持し、ツールホルダ15のショートテーパ部12を主軸キャップ27のテーパ穴28に挿入する。次いで、図略のアンクランプ用シリンダが作動されることにより、クランプ用ばね34によってドローバー33が主軸21の後方に付勢される。これにより、係合部材32によってツールホルダ15のプルスタッド13が引張され、呼び番号BT30のツールシャンク11のショートテーパ部12の外周面が主軸キャップ27のテーパ穴28の内周面に密着されると同時に、ツールシャンク11のフランジ部14の端面が主軸キャップ27の端面に密着され、ツールホルダ15は2面拘束によって主軸23(主軸キャップ27)にクランプされる。
この際、ツールホルダ15のツールシャンク11は、呼び番号がBT30のサイズの小さなものであるので、設備の小型化および高速化に有利となり、また、主軸装置20がマシニングセンタに用いられた場合には、ツールの総重量(一個当たりのツール重量×ツール本数)を大幅に軽減することが可能となる。
また、ツールシャンク11には、ツールシャンク11に対して1ランクサイズが上の呼び番号40Pのプルスタッド13が結合されているので、ツールの小型化を図りながら同時に、ツールホルダ15のクランプ力をBT40並みに増強することが可能となる。これによって、ショートテーパ部12と主軸23との結合剛性を高く保つことができ、切削能力を高めることができるようになる。しかも、ツールホルダ15が2面拘束によって主軸23にクランプされるので、ショートテーパ部12と主軸23との結合剛性をより一層高めることができるようになる。
図2は、呼び番号がBT30のテーパ部112を有するツールシャンク111に、このツールシャンク111と同じランクの呼び番号30Pのプルスタッド113を結合したツールホルダ115を装着する主軸装置120を示したものである。
図2の主軸装置120においても、主軸ヘッド21、主軸本体25およびドローバー33等は、図1に示した主軸装置20と共通化されており、ツールシャンク111のテーパ部112に応じてそれに適合したBT30のテーパ穴128をもった主軸キャップ(第2の主軸キャップ)127が、主軸本体25の先端部にボルト26によって芯出し固定されている。また、ツールシャンク111のテーパ部112の長さの変化、およびプルスタッド113の径の変化等に応じて、長さおよび径の異なる係合部材132がドローバー33にねじ締め固定されるとともに、ばね受け135が主軸キャップ127とクランプ用ばね134との間に配置されるようになっている。
このように、主として、主軸キャップ127、係合部材132およびばね受け135を取り替えるのみで、BT40タイプのマシニングセンタにおいて、呼び番号がBT30のツールホルダ115を着脱可能に装着できる主軸装置120が得られ、互換性を有する主軸装置(20、120)を容易に得ることができるようになる。
なお、図2に示す主軸装置120においては、ツールホルダ115のプルスタッド13の強度に左右され、ツールホルダ115のクランプ力をあまり大きくできないが、ドリル加工、リーマ加工およびタップ加工等、あまり大きな切削能力を必要としない工作物の切削加工には特に支障はない。
図3は、呼び番号がBT40のツールシャンク211に、このツールシャンク211と同じランクの呼び番号40Pのプルスタッド13(図1で示したプルスタッド13と同じもの)を結合したツールホルダ215を装着する主軸装置220を示したものである。
図3に示した主軸装置220においても、上記したと同様に、主軸ヘッド21、主軸本体25およびドローバー33等を図1に示した主軸装置20と共通化でき、ツールシャンク211のテーパ部212に応じてそれに適合したBT40のテーパ穴228をもった主軸キャップ227(第3の主軸キャップ)が、主軸本体25の先端部にボルト26によって芯出し固定され、また、ツールシャンク211のテーパ部212の長さの変化に応じて、長さの異なる係合部材232がドローバー33にねじ締め固定されるとともに、ばね受け235が主軸キャップ227とクランプ用ばね34(図1で示したクランプ用ばね34と同じもの)との間に配置される。
上記した実施の形態においては、呼び番号BT30のツールシャンク11と、BT40に対応する呼び番号40Pのプルスタッド13とを組合せた例について説明したが、ツールシャンク11とプルスタッド13との組合せは、実施の形態で述べたものに限定されるものではなく、要はツールシャンク11に対して1ランクサイズが上のプルスタッド13を組合せるものであればよい。従って、例えば、呼び番号BT40のツールシャンクと、BT50に対応する呼び番号50Pのプルスタッドとを組合せてもよいことは勿論である。
以上、本発明の主軸装置20を実施の形態に即して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
11、111、211…ツールシャンク、12…ショートテーパ部、112、212…テーパ部、13、113…プルスタッド、14…フランジ部、15、115、215…ツールホルダ、20、120、220…主軸装置、21…主軸ヘッド、23…主軸、25…主軸本体、27、127、227…主軸キャップ、28、128、228…テーパ穴、32、132、232…係合部材、33…ドローバー、34、134…クランプ用ばね。
Claims (3)
- ツールホルダのテーパ部を着脱可能に装着するテーパ穴を形成した主軸を主軸ヘッドに回転可能に軸承し、前記テーパ部の端部に結合したプルスタッドに係合する係合部材をドローバーにより引き込むことにより、前記ツールホルダのテーパ部の外周面を前記主軸のテーパ穴の内周面に密着させるとともに、前記ツールホルダのフランジ部の端面を前記主軸の端面に密着させ、2面拘束によって前記ツールホルダを前記主軸にクランプするようにした主軸装置において、
前記ツールホルダは、ある呼び番号のツールシャンクのテーパ部を、当該呼び番号の規格より短いショートテーパ部とし、かつ前記ツールシャンクに対して1ランクサイズが上の呼び番号の前記プルスタッドを前記ツールシャンクに結合したことを特徴とする主軸装置。 - 請求項1において、前記主軸は、主軸本体と、該主軸本体の先端部に取付けられ前記テーパ穴を形成した主軸キャップとによって構成されていることを特徴とする主軸装置。
- 請求項1または請求項2において、前記主軸本体には、ある呼び番号の第1のツールシャンクのテーパ部に適合する第1の主軸キャップと、前記第1のツールシャンクのテーパ部を短くしたショートテーパ部に適合する第2の主軸キャップが互換可能に取付けられ、前記ドローバーには、前記係合部材が互換可能に取付けられるようになっていることを特徴とする主軸装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007250661A JP2009078335A (ja) | 2007-09-27 | 2007-09-27 | 主軸装置 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH091407A (ja) * | 1995-05-19 | 1997-01-07 | Hsd Srl | 多様な寸法のツールホルダテーパをスピンドルにクランプする装置 |
JPH1076412A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 工具取付アダプタ |
JP2005074558A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Daishowa Seiki Co Ltd | 工具ホルダ |
-
2007
- 2007-09-27 JP JP2007250661A patent/JP2009078335A/ja active Pending
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