JP2010149227A - Tool fixing device of main spindle for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は工作機械用主軸の工具固定装置に関し、特に、チャック機構を主軸基端側へ引っ張り付勢するガススプリングを備え、このガススプリングのシリンダ部材によってチャック機構を引っ張り付勢するようにしたものである。 The present invention relates to a tool fixing device for a spindle of a machine tool, and in particular, includes a gas spring that pulls and biases the chuck mechanism toward the proximal end of the spindle, and the chuck mechanism is pulled and biased by a cylinder member of the gas spring. It is.
工作機械用主軸の工具固定装置は、工作機械の主軸の先端部分に工具ホルダを固定解除可能に固定するものであり、主軸の先端部分に装着される工具ホルダの基端部を把持可能なチャック機構と、このチャック機構に連動連結されたドローバーと、このドローバーを主軸基端側へ引っ張り付勢する付勢機構と、ドローバーを付勢機構の付勢力に抗して主軸先端側へ駆動する解除機構とを備えている(例えば、特許文献1〜4参照)。 A tool fixing device for a spindle for a machine tool fixes a tool holder to a tip portion of a spindle of a machine tool so that the tool holder can be released, and a chuck capable of gripping a base end portion of a tool holder attached to a tip portion of the spindle Mechanism, a draw bar linked to the chuck mechanism, an urging mechanism that pulls and urges the draw bar toward the main shaft proximal side, and a release that drives the draw bar toward the front end of the main shaft against the urging force of the urging mechanism (For example, refer patent documents 1-4).
この工具固定装置では、解除機構が作動して、ドローバーが主軸先端側へ駆動されると、工具ホルダが主軸の先端部分に固定されている場合には固定解除され、工具ホルダを主軸の先端部分に着脱可能になる。工具ホルダが主軸の先端部分に装着された状態で、解除機構が停止すると、付勢機構の付勢力により、工具ホルダがチャック機構により把持されて主軸の先端部分に固定される。ところで、前記付勢機構として、特許文献1〜3のようにガススプリングを採用したもの(ガススプリング方式)と、特許文献4のように皿バネを採用したもの(皿バネ方式)とが実用化されている。
In this tool fixing device, when the release mechanism is operated and the draw bar is driven toward the front end of the main spindle, the tool holder is released if the tool holder is fixed to the front end of the main spindle, and the tool holder is moved to the front end of the main spindle. It becomes removable. When the release mechanism stops with the tool holder mounted on the tip portion of the spindle, the tool holder is gripped by the chuck mechanism and fixed to the tip portion of the spindle by the urging force of the urging mechanism. By the way, as the urging mechanism, those using a gas spring as in
ガススプリング方式の工具固定装置では、ガススプリングのシリンダ部材が主軸に固定的に設けられ、ドローバーはチャック機構から主軸基端側へ延びて、ガススプリングのシリンダ部材及びピストン内を挿通している。シリンダ部材の内部においてピストンよりも主軸先端側にガス作動室が形成され、このガス作動室に収容された圧縮ガスにより、ピストンと共にドローバーが主軸基端側へ付勢される。 In the gas spring type tool fixing device, the cylinder member of the gas spring is fixedly provided on the main shaft, and the draw bar extends from the chuck mechanism to the main shaft base end side and passes through the cylinder member of the gas spring and the piston. Inside the cylinder member, a gas working chamber is formed on the tip end side of the main shaft with respect to the piston, and the draw bar is urged together with the piston toward the main shaft base end side by the compressed gas accommodated in the gas working chamber.
皿バネ方式の工具固定装置では、先端側バネ受け部が主軸に固定的に設けられ、ドローバーは、前記同様、チャック機構から主軸基端側へ延びて、先端側バネ受け部を挿通している。ドローバーの基端側部分に基端側バネ受け部が設けられ、先端側バネ受け部と基端側バネ受け部との間に皿バネが積層状に装着されている。 In the disc spring type tool fixing device, the tip side spring receiving portion is fixedly provided on the main shaft, and the draw bar extends from the chuck mechanism to the base end side of the main shaft and is inserted through the tip side spring receiving portion as described above. . A proximal spring receiving portion is provided at the proximal end portion of the draw bar, and a disc spring is mounted in a laminated manner between the distal spring receiving portion and the proximal spring receiving portion.
皿バネ方式の工具固定装置では、主軸の先端部分に工具ホルダを固定する工具固定力、つまり、皿バネの付勢力を大きくするために、皿バネが全体的に軸心方向に大型化し、その皿バネを収容するために主軸の長さが長くなる。そこで、皿バネの付勢力を増力してチャック機構に入力する増力機構を設け、皿バネの大型化を抑制することもできるが、この増力機構を設ける分、構成が複雑化し製作コストが高価になる。しかも、皿バネを主軸に安定的に収容し装着するのには限界があり、主軸の高速回転時に皿バネに振れが生じて主軸が振動する虞がある。 In the disc spring type tool fixing device, in order to increase the tool fixing force for fixing the tool holder to the tip end portion of the spindle, that is, the urging force of the disc spring, the disc spring is generally enlarged in the axial direction. The length of the main shaft is increased to accommodate the disc spring. Therefore, it is possible to suppress the increase in the size of the disc spring by increasing the biasing force of the disc spring and input it to the chuck mechanism. Become. In addition, there is a limit to stably housing and mounting the disc spring on the main shaft, and there is a risk that the disc spring may vibrate when the main shaft rotates at high speed, causing the main shaft to vibrate.
ガススプリング方式の工具固定装置では、ガススプリングのシリンダ部材及びピストン内をドローバーが挿通するため、ピストンの受圧面積が小さくなり、ガススプリングの付勢力が低下する。ドローバーはチャック機構に大きな工具固定力を伝達するために、ドローバーの直径を小径化するにも限度がある。つまり、ドローバーの直径を小径化することによりピストンの受圧面積の増大を図ることは難しい。そこで、ピストンの受圧面積を大きくするために、ガススプリングの内径を大きくすることが考えられるが、主軸内にガススプリングを組付けできない虞もある。 In the gas spring type tool fixing device, since the draw bar is inserted through the cylinder member and the piston of the gas spring, the pressure receiving area of the piston is reduced, and the urging force of the gas spring is reduced. Since the draw bar transmits a large tool fixing force to the chuck mechanism, there is a limit to reducing the diameter of the draw bar. That is, it is difficult to increase the pressure receiving area of the piston by reducing the diameter of the draw bar. In order to increase the pressure receiving area of the piston, it is conceivable to increase the inner diameter of the gas spring. However, there is a possibility that the gas spring cannot be assembled in the main shaft.
そこで、ガススプリングを主軸の基端側へ取付けることも考えられるが、主軸及び工具固定装置を含む主軸ユニットが大型化する。また、ガス作動室に収容する圧縮ガスのガス圧を高くすることも考えられるが、ガス圧を高くし過ぎると圧縮ガスのリークが発生し易くなり、ガス圧を高く維持するのが容易ではない。他方、前記同様、ガススプリングの付勢力を増力してチャック機構に入力する増力機構を設けることもできるが、この増力機構を設ける分、構成が複雑化し製作コストが高価になる。 Therefore, it is conceivable to attach the gas spring to the base end side of the main shaft, but the main shaft unit including the main shaft and the tool fixing device is enlarged. Although it is conceivable to increase the gas pressure of the compressed gas stored in the gas working chamber, if the gas pressure is increased too much, leakage of the compressed gas is likely to occur, and it is not easy to maintain the gas pressure high. . On the other hand, a force-increasing mechanism that increases the biasing force of the gas spring and inputs it to the chuck mechanism can be provided as described above, but the configuration is complicated and the manufacturing cost is increased by providing this force-increasing mechanism.
本発明の目的は、ガススプリングの付勢力、つまり、主軸の先端部分に工具又は工具ホルダを固定する工具固定力を大きくすることができ、しかも、構成を簡単化でき、小型化でき、製作コスト的にも有利になり、主軸の高速回転時の振動安定性に優れ、高寿命化を図ることができる、工作機械用主軸の工具固定装置を提供することである。 The object of the present invention is to increase the urging force of the gas spring, that is, the tool fixing force for fixing the tool or the tool holder to the tip portion of the main shaft, and the configuration can be simplified, the size can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. It is also advantageous to provide a tool fixing device for a spindle of a machine tool, which is advantageous in that it has excellent vibration stability during high-speed rotation of the spindle and can have a long service life.
請求項1の発明は、工作機械の主軸の先端部分に装着される工具又は工具ホルダの基端部を把持可能なチャック機構と、このチャック機構の荷重入力部を主軸基端側へ引っ張り付勢するガススプリングとを備えた工作機械用主軸の工具固定装置において、前記ガススプリングは、前記主軸に軸心方向へ移動自在に装着されたシリンダ部材と、前記シリンダ部材に収容されたピストンとピストンから主軸先端側へ延びるロッドとを有するロッド部材と、前記シリンダ部材の内部においてピストンよりも主軸基端側に形成され且つ圧縮ガスが収容されたガス作動室とを有し、前記チャック機構の荷重入力部とシリンダ部材とを連結するチャックシリンダ連結機構と、前記主軸に対してロッド部材が少なくとも主軸先端側へ移動しないようにロッド部材を主軸に固定するロッド部材固定機構とを設けたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a chuck mechanism capable of gripping a base end portion of a tool or a tool holder attached to a tip end portion of a main spindle of a machine tool, and a load input portion of the chuck mechanism are pulled toward the main shaft base end side. In the tool fixing device for a main spindle for a machine tool, the gas spring includes: a cylinder member mounted on the main shaft so as to be movable in an axial direction; a piston housed in the cylinder member; A rod member having a rod extending toward the front end side of the main shaft, and a gas working chamber formed in the main shaft base end side of the piston and containing compressed gas inside the cylinder member, and the load input of the chuck mechanism A chuck cylinder coupling mechanism that couples the part and the cylinder member, and a rod so that the rod member does not move at least toward the front end of the main shaft relative to the main shaft It characterized in that a rod member fixing mechanism for fixing the timber to the main shaft.
この工作機械用主軸の工具固定装置では、ガススプリングのシリンダ部材が、主軸に軸心方向へ移動自在に装着され、チャックシリンダ連結機構によりチャック機構の荷重入力部に連結されている。ガススプリングのロッド部材が、シリンダ部材に収容されたピストンとピストンから主軸先端側へ延びるロッドとを有し、ロッド部材固定機構により主軸に対して主軸先端側へ移動しないように主軸に固定されている。そして、シリンダ部材の内部においてピストンよりも主軸基端側にガス作動室が形成され、このガス作動室に圧縮ガスが収容されている。つまり、ガス作動室に収容された圧縮ガスのガス圧により、シリンダ部材が主軸基端側へ付勢され、このシリンダ部材とチャックシリンダ連結機構を介して、チャック機構の荷重入力部が主軸基端側へ引っ張り付勢される。 In this tool fixing device for a main spindle for machine tools, a cylinder member of a gas spring is mounted on the main spindle so as to be movable in the axial direction, and is connected to a load input portion of the chuck mechanism by a chuck cylinder connecting mechanism. The rod member of the gas spring has a piston housed in the cylinder member and a rod extending from the piston to the spindle front end side. The rod member fixing mechanism is fixed to the spindle so as not to move to the spindle front end side with respect to the spindle. Yes. A gas working chamber is formed inside the cylinder member on the proximal side of the main shaft with respect to the piston, and compressed gas is accommodated in the gas working chamber. In other words, the cylinder member is biased toward the main shaft base end by the gas pressure of the compressed gas accommodated in the gas working chamber, and the load input portion of the chuck mechanism is connected to the main shaft base end via the cylinder member and the chuck cylinder coupling mechanism. Pulled to the side.
請求項1の従属請求項として次の構成を採用可能である。
(1)前記チャックシリンダ連結機構とロッド部材固定機構とが相互干渉しないように構成される。
(2)前記主軸に取付孔が貫通状に形成され、前記ガススプリングとチャックシリンダ連結機構が主軸の取付孔内に装着される。
(3)前記チャックシリンダ連結機構は、シリンダ部材から主軸先端側へ一体的に延びるように設けられた連結筒部を有し、前記チャック機構の荷重入力部が、連結筒部の先端部に連結されたドローボルト部材を有する。
The following configuration can be adopted as a dependent claim of
(1) The chuck cylinder coupling mechanism and the rod member fixing mechanism are configured so as not to interfere with each other.
(2) A mounting hole is formed in the main shaft in a penetrating manner, and the gas spring and the chuck cylinder coupling mechanism are mounted in the mounting hole of the main shaft.
(3) The chuck cylinder coupling mechanism includes a coupling cylinder portion provided so as to integrally extend from the cylinder member to the spindle front end side, and the load input portion of the chuck mechanism is coupled to the distal end portion of the coupling cylinder portion. Having a drawn bolt member.
(4)前記連結筒部にロッド部材のロッドが軸心方向へ相対的に移動自在に挿通され、前記ロッド部材固定機構は、ロッド部材のロッドに軸心直交方向へ貫通状に固定され且つ両端部が主軸に固定されたピン部材を有し、前記連結筒部がチャック機構を動作させる為に軸心方向へ移動する際にピン部材と干渉しないように、連結筒部にピン部材が貫通する1対の長穴が形成される。
(5)前記ロッド部材固定機構は、主軸の取付孔に内嵌されたカラー部材と、このカラー部材が主軸に対して主軸先端側へ移動しないように且つ回転しないようにカラー部材を主軸に固定するカラー固定部とを有し、このカラー部材に前記ピン部材の両端部が嵌合固定される。
(4) The rod of the rod member is inserted into the connecting cylinder portion so as to be relatively movable in the axial direction, and the rod member fixing mechanism is fixed to the rod of the rod member in a penetrating manner in the direction perpendicular to the axial center and has both ends. The pin has a pin member fixed to the main shaft, and the pin member penetrates the connecting cylinder so that the connecting cylinder does not interfere with the pin member when moving in the axial direction to operate the chuck mechanism. A pair of elongated holes is formed.
(5) The rod member fixing mechanism fixes the collar member to the main shaft so that the collar member is fitted in the mounting hole of the main shaft and the collar member does not move to the main shaft tip side and does not rotate with respect to the main shaft. The collar member is fitted and fixed to both ends of the pin member.
(6)前記カラー固定部は、主軸に取付けられ且つカラー部材に軸心直交方向から係合するように軸心対称に設けられた1対のストッパピンからなる。
(7)前記シリンダ部材の基端側端壁に軸心対称に取付けられ、ガス作動室に圧縮ガスを充填する為の1対のガス充填用チェック弁を備える。
(8)前記カラー部材の先端部にチャック機構の先端部を案内するチャック案内部が形成される。
(6) The collar fixing portion includes a pair of stopper pins that are attached to the main shaft and symmetrically provided so as to engage with the collar member from the direction orthogonal to the shaft center.
(7) A pair of gas filling check valves are provided on the base end side end wall of the cylinder member so as to be axially symmetrical and for filling the gas working chamber with compressed gas.
(8) A chuck guide portion for guiding the tip portion of the chuck mechanism is formed at the tip portion of the collar member.
(9)前記シリンダ部材の基端側端壁から主軸先端側へ延び且つロッド部材に軸心方向へ摺動自在に液密に内嵌された軸状部材を有し、前記主軸の基端側から内部を通って先端側へ冷却液を供給する冷却液通路として、シリンダ部材の基端側端壁及び軸状部材とロッド部材に貫通状に形成された冷却液通路部を設ける。
(10)前記ピン部材がロッド部材に形成された冷却液通路部と交差するように配置され、このピン部材の外周部に冷却液通路部に連通する冷却液環状通路部が形成される。
(9) It has a shaft-like member that extends from the proximal end wall of the cylinder member to the distal end side of the main shaft and is liquid-tightly fitted in the rod member so as to be slidable in the axial direction, and is proximal to the main shaft As a coolant passage for supplying coolant from the inside to the tip side, a coolant passage portion formed in a penetrating manner in the proximal end wall of the cylinder member and the shaft-like member and the rod member is provided.
(10) The pin member is disposed so as to intersect the coolant passage portion formed in the rod member, and a coolant annular passage portion communicating with the coolant passage portion is formed on the outer peripheral portion of the pin member.
請求項1の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、ガススプリングのシリンダ部材が、主軸に軸心方向へ移動自在に装着され、チャックシリンダ連結機構によりチャック機構の荷重入力部に連結され、ガススプリングのロッド部材が、シリンダ部材に収容されたピストンとピストンから主軸先端側へ延びるロッドとを有し、ロッド部材固定機構により主軸に対して主軸先端側へ移動しないように主軸に固定され、シリンダ部材の内部においてピストンよりも主軸基端側にガス作動室が形成され、このガス作動室に圧縮ガスが収容され、この圧縮ガスのガス圧により、シリンダ部材が主軸基端側へ付勢され、このシリンダ部材とチャックシリンダ連結機構を介して、チャック機構の荷重入力部が主軸基端側へ引っ張り付勢される。
According to the tool fixing device for the spindle of the machine tool according to
つまり、ドローバーとガススプリングとを備えた工具固定装置に比べて、シリンダ部材及びピストン内を挿通するドローバーを省略して、ガススプリングによりチャック機構の荷重入力部を主軸基端側へ引っ張り付勢することができ、ドローバーを省略できる分、シリンダ部材の受圧面積を大きくすることができるので、ガススプリングの付勢力を大きくして、主軸の先端部分に工具又は工具ホルダを固定する工具固定力を大きくすることができる。しかも、ガススプリングの付勢力を増力してチャック機構に入力する増力機構を設けなくても、所望の大きな工具固定力を発生することができるので、構成を簡単化でき、小型化でき、製作コスト的にも有利になる。そして、ガススプリング方式の工具固定装置であるため、皿バネ方式の工具固定装置に比べて、主軸の長さを短くでき、主軸の高速回転時の振動安定性に優れ、高寿命化を図ることができる。 That is, as compared with a tool fixing device having a draw bar and a gas spring, the draw bar inserted through the cylinder member and the piston is omitted, and the load input portion of the chuck mechanism is pulled and urged toward the base end side of the main shaft by the gas spring. Since the draw bar can be omitted, the pressure receiving area of the cylinder member can be increased, so the urging force of the gas spring can be increased to increase the tool fixing force for fixing the tool or tool holder to the tip of the spindle. can do. In addition, it is possible to generate the desired large tool fixing force without providing a force-increasing mechanism that increases the gas spring biasing force and inputs it to the chuck mechanism. Also advantageous. And since it is a gas spring type tool fixing device, the length of the spindle can be shortened compared to a disc spring type tool fixing device, and the vibration stability at high speed rotation of the main shaft is excellent, and the service life is extended. Can do.
請求項2の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、チャックシリンダ連結機構とロッド部材固定機構とが相互干渉しないように構成されたので、ガススプリングのロッド部材を主軸に固定した状態で、チャック機構を動作させるためにシリンダ部材を軸心方向へ移動させ得るようにすることができる。
According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to
請求項3の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、主軸に取付孔が貫通状に形成され、ガススプリングとチャックシリンダ連結機構が主軸の取付孔内に装着されたので、ガススプリングについては軸心方向に小型化できることから、主軸の長さを短くすることができ、主軸と工具固定装置とを有する主軸ユニットをコンパクトに構成できる。
According to the tool fixing device for a main spindle of a machine tool according to
請求項4の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、チャックシリンダ連結機構は、シリンダ部材から主軸先端側へ一体的に延びるように設けられた連結筒部を有し、チャック機構の荷重入力部が、連結筒部の先端部に連結されたドローボルト部材を有するので、チャックシリンダ連結機構の構成を簡単化し、シリンダ部材とチャック機構の荷重入力部とを確実に連結することができる。 According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to claim 4, the chuck cylinder coupling mechanism has a coupling cylinder portion provided so as to extend integrally from the cylinder member to the spindle front end side, and the load input of the chuck mechanism Since the portion has the draw bolt member connected to the tip end portion of the connecting cylinder portion, the configuration of the chuck cylinder connecting mechanism can be simplified, and the cylinder member and the load input portion of the chuck mechanism can be reliably connected.
請求項5の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、連結筒部にロッド部材のロッドが軸心方向へ相対的に移動自在に挿通されたので、工具固定装置を軸心方向にコンパクトに配設することができ、また、ロッド部材固定機構は、ロッド部材のロッドに軸心直交方向へ貫通状に固定され且つ両端部が主軸に固定されたピン部材を有し、連結筒部がチャック機構を動作させる為に軸心方向へ移動する際にピン部材と干渉しないように、連結筒部にピン部材が貫通する1対の長穴が形成されたので、ピン部材を介してロッド部材を主軸に確実に固定することができ、この状態で、チャック機構を動作させるためにシリンダ部材を軸心方向へ移動させ得るようにすることができる。
According to the tool fixing device for the spindle of the machine tool according to
請求項6の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、ロッド部材固定機構は、主軸の取付孔に内嵌されたカラー部材と、このカラー部材が主軸に対して主軸先端側へ移動しないように且つ回転しないようにカラー部材を主軸に固定するカラー固定部とを有し、このカラー部材にピン部材の両端部が嵌合固定されたので、ピン部材とカラー部材とカラー固定部とを介してロッド部材を主軸に確実に固定することができる。
According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to
請求項7の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、カラー固定部は、主軸に取付けられ且つカラー部材に軸心直交方向から係合するように軸心対称に設けられた1対のストッパピンからなるので、この1対のストッパピンにより、カラー部材を主軸に容易に固定でき、しかも、ストッパピンを設けたことによる主軸の高速回転時のバランスの狂いによる振動発生を防止することができる。 According to the tool fixing device for a spindle for a machine tool according to claim 7, the collar fixing portion is attached to the spindle and is a pair of stoppers provided symmetrically about the axis so as to engage with the collar member from the direction orthogonal to the axis. Since it consists of pins, the pair of stopper pins can easily fix the collar member to the main shaft, and can prevent the occurrence of vibration due to the imbalance in the high speed rotation of the main shaft due to the provision of the stopper pins. .
請求項8の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、シリンダ部材の基端側端壁に軸心対称に取付けられ、ガス作動室に圧縮ガスを充填する為の1対のガス充填用チェック弁を備えたので、このガス充填用チェック弁により、ガス作動室に圧縮ガスを容易に充填でき、しかも、ガス充填用チェック弁を設けたことによる主軸の高速回転時のバランスの狂いによる振動発生を防止することができる。 According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to claim 8, a pair of gas filling checks which are attached to the proximal end wall of the cylinder member symmetrically about the axis and are filled with compressed gas in the gas working chamber. Because it is equipped with a valve, it is possible to easily fill the gas working chamber with compressed gas by this gas filling check valve. In addition, the provision of the gas filling check valve causes vibrations due to imbalance in the main shaft at high speed. Can be prevented.
請求項9の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、カラー部材の先端部にチャック機構の先端部を案内するチャック案内部が形成されたので、このチャック案内部により、チャック機構を確実に動作させることができ、そして、カラー部材を有効利用してチャック案内部を設けることができる。 According to the tool fixing device for the spindle of the machine tool according to the ninth aspect, since the chuck guide portion for guiding the tip end portion of the chuck mechanism is formed at the tip end portion of the collar member, the chuck mechanism is reliably secured by the chuck guide portion. The chuck guide can be provided by effectively using the collar member.
請求項10の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、シリンダ部材の基端側端壁から主軸先端側へ延び且つロッド部材に軸心方向へ摺動自在に液密に内嵌された軸状部材を有し、主軸の基端側から内部を通って先端側へ冷却液を供給する冷却液通路として、シリンダ部材の基端側端壁及び軸状部材とロッド部材に貫通状に形成された冷却液通路部を設けたので、冷却液を主軸の基端側から内部を通って先端側へ確実に供給することができ、ここで、ドローバーとガススプリングとを備えた工具固定装置に比べて、軸状部材の直径をドローバーの直径よりもかなり小径にできるため、受圧面積を大きくして、ガススプリングの付勢力を大きくすることができる。
According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to
請求項11の工作機械用主軸の工具固定装置によれば、ピン部材がロッド部材に形成された冷却液通路部と交差するように配置され、このピン部材の外周部に冷却液通路部に連通する冷却液環状通路部が形成されたので、ピン部材に阻害されることなく、冷却液を主軸の基端側から内部を通って先端側へ確実に供給することができ、また、ピン部材も冷却液通路部の形成に制限されずに配設することができる。
According to the tool fixing device for a spindle of a machine tool according to
以下、本発明を実施する為の最良の形態について実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples.
図1〜図3に示すように、工作機械の主軸ユニット1は、主軸2と、主軸2を複数のベアリング3a,3b,3cを介して回転自在に支持するハウジング3と、主軸2を回転駆動する主軸駆動機構4と、主軸2の先端部分に工具Tを保持した工具ホルダTHを固定解除可能に固定する工具固定装置5とを備えている。尚、以下の説明で単に軸心という記載は主軸2の軸心を意味するものとする。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
主軸2には、先端部分に先端側程大径化するテーパ状の内周面を有するホルダ保持部2aが形成され、ホルダ保持部2aの基端側近傍部にホルダ保持部2aの内周面基端部の直径よりも大径の保持部基端側穴2bが形成され、保持部基端側穴2bよりも基端側に保持部基端側穴2bの直径よりも大径の取付孔2cが貫通状に形成されている。工具ホルダTHのテーパ状の外周面を有するシャンク部THaがホルダ保持部2aに係合して装着された状態になり、工具ホルダTHの基端部に鍔状の被係合部THcを有するプルスタッドTHbが保持部基端側穴2bと取付孔2cの先端部に挿入された状態になる。
The
主軸2の先端部に鍔部2dが形成され、この鍔部2dよりも基端側において主軸2に筒状部材6が外嵌固定され、鍔部2dと筒状部材6との間にベアリング3a,3bが装着されている。主軸駆動機構4は、主軸2の外周部に固定された複数の永久磁石4aと、主軸2の外周外側に配置されハウジング3に取付けられた複数の電磁石4bとを有し、この永久磁石4aと電磁石4bとで電動モータを構成している(図1参照)。
A
工具固定装置5について説明する。
図1〜図3に示すように、工具固定装置5は、主軸2の先端部分のホルダ保持部2aに装着される工具ホルダTHの基端部の被係合部THcを把持可能なチャック機構10と、このチャック機構10の荷重入力部10aを主軸基端側へ引っ張り付勢するガススプリング20とを備えている。
The
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ガススプリング20は、主軸2に軸心方向へ移動自在に装着されたシリンダ部材21と、シリンダ部材21に収容されたピストン22aとピストン22aから主軸先端側へ延びるロッド22bとを有するロッド部材22と、シリンダ部材21の内部においてピストン22aよりも主軸基端側に形成され且つ圧縮ガスGが収容されたガス作動室23とを有する。シリンダ部材21とロッド部材22の軸心は主軸2の軸心と一致している。
The
工具固定装置5は、チャック機構10の荷重入力部10aとシリンダ部材21とを連結するチャックシリンダ連結機構30と、主軸2に対してロッド部材22が少なくとも主軸先端側へ移動しないようにロッド部材22を主軸2に固定するロッド部材固定機構40とを備え、このチャックシリンダ連結機構30とロッド部材固定機構40とが相互干渉しないように構成されている。主軸2の取付孔2c内に、ガススプリング20とチャックシリンダ連結機構30の全部が装着されるとともに、チャック機構10とロッド部材固定機構40の大部分が装着されている。
The
工具固定装置5は、ガススプリング20の付勢力に抗してシリンダ部材21を主軸先端側へ駆動する解除機構50を備え、主軸ユニット1は、主軸2の基端側から内部を通って先端側へ冷却液を供給する冷却液通路60を備えている。
The
チャック機構10について説明する。
チャック機構10は、周方向に複数分割(例えば、4分割)された部材で構成されたコレット11を有し、このコレット11は、複数分割された部材の基端部分が環状の弾性部材11aにより束ねられ、工具ホルダTHのプルスタッドTHbを先端側から受け入れ可能に形成されている。コレット11には、先端部の外周側にテーパ状の被案内部11b,11cが形成され、先端部分の内周側にプルスタッドTHbの被係合部THcに係合可能な係合部11dが形成され、基端部に内鍔部11eが形成されている。
The
The
荷重入力部10aは、ドローボルト部材12とナット部材13とを有する。ドローボルト部材12は、コレット11の内鍔部11eの中心側の穴を先端側から挿通し、ナット部材13はチャックシリンダ連結機構30の連結筒部31の先端部に内嵌螺合され、ドローボルト部材12がナット部材13に螺合されている。つまり、ドローボルト部材12がナット部材13を介して連結筒部31に連結されている。コレット11の内鍔部11eは、ドローボルト部材12の頭部とナット部材13との間に可動に係合されている。
The
チャック機構10は、荷重入力部10aが連結筒部31と共に軸心方向へ移動することにより、コレット11も形状を変化させながら軸心方向へ移動し、コレット11の先端部分が取付孔2c内に退入して工具ホルダTHの被係合部THcに係合可能な図1に示す保持状態と、コレット11の先端部分が保持部基端側穴2b内に突出して広がり工具ホルダTHの被係合部THcを出し入れ可能な図2に示す保持解除状態とに切換えられる。
In the
ガススプリング20について説明する。
シリンダ部材21は、主軸2の取付孔2cに摺動自在に内嵌されたシリンダ本体21aと、シリンダ本体21aの先端部に一体形成された先端側端壁21bと、シリンダ本体21aの基端部に内嵌された基端側端壁21cとを有する。基端側端壁21cは、シリンダ本体21aの内周部に装着されたストップリング24により、シリンダ本体21aに対して主軸基端側へ移動不能に係止され、基端側端壁21cに装着された環状シール25aにより、シリンダ本体21aと基端側端壁21cとの間がシールされている。基端側端壁21cには、ガス作動室23に圧縮ガスGを充填する為の1対のガス充填用チェック弁26が軸心対称に取付けられている。
The
The
ロッド部材22のピストン22aは、シリンダ本体21aに摺動自在に内嵌され、ピストン22aに装着された環状シール25b,25cにより、シリンダ本体21aとピストン22aとの間がシールされている。ロッド部材22のロッド22bは、ピストン22aと一体形成され、先端側端壁21bを摺動自在に挿通して延び、その先端がナット部材13の近くに達している。先端側端壁21bに装着された環状シール25dにより、先端側端壁21bとロッド22bとの間がシールされている。ガススプリング20の基端側において、主軸2の取付孔2cの内面部には、シリンダ部材21が主軸基端側へ移動不能にシリンダ部材21を係止する係止リング27が装着されている。
The
チャックシリンダ連結機構30について説明する。
チャックシリンダ連結機構30は、シリンダ部材21から主軸先端側へ一体的に延びるように設けられた連結筒部31を有し、前記のように、この連結筒部31の先端部にドローボルト部材12がナット部材13を介して連結されている。連結筒部31の軸心は主軸2の軸心と一致している。連結筒部31は先端側端壁21bに一体形成されて、主軸2の取付孔2cよりも小径に形成され、この連結筒部31にロッド部材22のロッド22bが軸心方向へ相対的に移動自在に挿通されている。
The chuck
The chuck
ロッド部材固定機構40について説明する。
ロッド部材固定機構40は、ロッド部材22のロッド22bに軸心直交方向へ貫通状に固定されたピン部材41と、主軸2の取付孔2cに内嵌され且つピン部材41の両端部が嵌合固定されたカラー部材42と、このカラー部材42が主軸2に対して主軸先端側へ移動しないように且つ回転しないようにカラー部材42をガススプリング20の付勢力により主軸2に固定するカラー固定部を構成する1対のストッパピン43とを有する。つまり、ピン部材41の両端部は、カラー部材42と1対のストッパピン43とを介して、主軸2に固定されている。カラー部材42の軸心は主軸2の軸心と一致している。
The rod
The rod
連結筒部31は、カラー部材42に摺動自在に内嵌され、且つ、ロッド部材22のロッド22bに摺動自在に外嵌されている。連結筒部31がチャック機構10を動作させる為に図1の状態と図2の状態とに亙って軸心方向へ移動する際にピン部材41と干渉しないように、連結筒部31にピン部材41が貫通する1対の長穴31aが形成されている。
The connecting
カラー部材42の基端部分に、ピン部材41の両端部が嵌合する1対のピン部材嵌合孔42aが形成され、カラー部材42の先端部分に、1対のストッパピン43が係合する1対のストッパピン係合溝42bが形成されている。ストッパピン係合溝42bは、カラー部材42の先端から主軸基端側へ延びる短い溝に形成されている。1対のストッパピン43は、軸心対称に設けられて、主軸2に軸心直交方向から取付けられ、そのために、主軸2には1対のストッパピン取付孔2eが形成されている。
A pair of pin member fitting holes 42 a into which both end portions of the
前記筒状部材6によって、1対のストッパピン取付孔2eの外周外側がカバーされて、ストッパピン取付孔2eに取付けられたストッパピン43が抜け止めされている。この1対のストッパピン43がカラー部材42の1対のストッパピン係合溝42bに軸心直交方向から係合し、ガススプリング20の付勢力により1対のストッパピン係合溝42bの基端側端部に係合した状態に保持され、この状態で、カラー部材42が主軸先端側へ移動不能となり、カラー部材42の先端が、主軸2の取付孔2cと保持部基端側穴2bとの境界段部に略当接した状態になる。尚、ストッパピン43及びストッパピン係合溝42bを用いた固定構造により、カラー部材42等を主軸2から容易に分解可能になる。
The
カラー部材42の先端部は、主軸2の保持部基端側穴2bの内周面よりも軸心側へ張出し、このカラー部材42の先端部に、チャック機構10の先端部(コレット11)の被案内部11b,11cを案内するテーパ状のチャック案内部42c,42dが形成されている。チャック案内部42cが被案内部11bを案内し、このチャック案内部42cと被案内部11bは、互いに当接可能に先端側ほど小径化するテーパに形成され、また、チャック案内部42dが被案内部11cを案内し、このチャック案内部42dと被案内部11cは、互いに当接可能に先端側ほど大径化するテーパに形成されている。
The distal end portion of the
コレット11が軸心方向へ移動することにより、コレット11の被案内部11b,11cがカラー部材42の案内部42c,42dに案内されて、図1に示す保持状態と図2示す保持解除状態とに亙って切換えられる。
When the
解除機構50について説明する。
解除機構50は、油圧シリンダ51を有し、この油圧シリンダ51は、主軸2の基端部分が挿通するハウジン3の基端壁部3dに取付けられている。この油圧シリンダ51において、シリンダ部材52がハウジン3の基端壁部3dに固定されて、シリンダ部材52の内部において、シリンダ部材52の基端側端壁52aとピストン53との間に油室54が形成され、シリンダ部材52の先端側端壁52bとピストン53との間に復帰バネ55が装着され、ピストンロッド56がピストン53から両側へ延び両端壁52a,52bを挿通しシリンダ部材52外へ突出している。尚、57a〜57cは環状シールである。
The
The
ピストンロッド56の先端側部分は、主軸2の取付孔2cの直径よりも小径に形成されて、取付孔2cに基端側から挿入されている。図1に示すように、解除機構50が作動停止状態のとき、油圧シリンダ51のピストンロッド56の先端部が、係止リング27よりも主軸基端側に位置した状態になる。コレット11が工具ホルダTHを保持した状態では、シリンダ部材21の基端部が係止リング27よりも主軸先端側に位置した状態になるが、コレット11が工具ホルダTHを保持していない状態では、シリンダ部材21の基端部が係止リング27に係止された状態になり、ここで、連結筒部31の長穴31aの先端側端部もピン部材41に係止された状態になる。
The distal end side portion of the
図2に示すように、解除機構50が作動すると、油圧シリンダ51の油室54に油圧が供給されて、ピストンロッド56が主軸先端側へ駆動され、ピストンロッド56の先端部が係止リング27の内側を通って、シリンダ部材21の基端部に当接して、シリンダ部材21を主軸先端側へ押動する。これにより、連結筒部42と共にドローボルト部材12とナット部材13も主軸先端側へ移動するため、コレット11が主軸先端側へ移動し保持解除状態になる。油室54への油圧の供給を停止すると、復帰バネ55によりピストンロッド56が復帰して、解除機構50が前記の作動停止状態になり、コレット11がガススプリング21の付勢力により前記の保持状態になる。
As shown in FIG. 2, when the
冷却液供給通路60について説明する。
ここで、先ず、シリンダ部材21の基端側端壁21cには、基端側端壁21cから主軸先端側へ延びる軸状部材61と、基端側端壁21cから主軸基端側へ延びる基端側軸状部材62とが一体的に形成され、軸状部材61はロッド部材22に軸心方向へ摺動自在に液密に内嵌されている。尚、主軸2の回転時、軸状部材61とロッド部材22が一体的に回転する。また、油圧シリンダ51のピストンロッド56には貫通孔56aが形成され、この貫通孔56aに解除機構側軸状部材63が軸心方向へ移動自在に且つ回転自在に挿通され、基端側軸状部材62が解除機構側軸状部材63に液密に内嵌されている。尚、主軸2の回転時、基端側軸状部材62と解除機構側軸状部材63が一体的に回転し、ピストンロッド56の軸心方向への移動時、解除機構側軸状部材63がピストンロッド56に対して軸心方向へ相対的に移動可能である。
The
Here, first, the base end
そして、冷却液供給通路60として、シリンダ部材21の基端側端壁21c及び軸状部材61及び基端側軸状部材62、ロッド部材22、解除機構側軸状部材63に貫通状に形成された冷却液通路部65が設けられている。また、ピン部材41がロッド部材22に形成された冷却液通路部65と交差するように配置され、このピン部材41の外周部に冷却液通路部65に連通する冷却液環状通路部66が形成されている。更に、ドローボルト部材12にも冷却液通路部67が貫通状に形成されている。
The
こうして、冷却液供給源から供給される冷却液は冷却液供給通路60を通って、コレット11の内部に至った後、工具ホルダTH、工具ホルダTに形成された図示略の工具側冷却液供給通路を通って噴出され、この冷却液により、工具Tが冷却されるとともに、工具Tで切削されたワークの切屑が除去される。尚、冷却液が主軸2の基端側から内部を通って先端側へ供給される際、冷却液が不必要箇所に漏れないように、複数の環状シール68a〜68eが図1〜図3に示すように設けられている。
Thus, the coolant supplied from the coolant supply source passes through the
以上説明した工具固定装置5の作用・効果について説明する。
ガススプリング20のシリンダ部材21が、主軸2に軸心方向へ移動自在に装着され、チャックシリンダ連結機構30によりチャック機構10の荷重入力部10aに連結され、ガススプリング20のロッド部材22が、シリンダ部材21に収容されたピストン22aとピストン22aから主軸先端側へ延びるロッド22bとを有し、ロッド部材固定機構40により主軸2に対して主軸先端側へ移動しないように主軸2に固定され、シリンダ部材21の内部においてピストン22aよりも主軸基端側にガス作動室23が形成され、このガス作動室23に圧縮ガスGが収容され、この圧縮ガスGのガス圧により、シリンダ部材21が主軸基端側へ付勢され、このシリンダ部材21とチャックシリンダ連結機構30を介して、チャック機構10の荷重入力部10aが主軸基端側へ引っ張り付勢される。
The operation and effect of the
The
つまり、ドローバーとガススプリングとを備えた工具固定装置に比べて、シリンダ部材21及びピストン22a内を挿通するドローバーを省略して、ガススプリング20によりチャック機構10の荷重入力部10aを主軸基端側へ引っ張り付勢することができ、ドローバーを省略できる分、シリンダ部材21の受圧面積を大きくすることができるので、ガススプリング20の付勢力を大きくして、主軸2の先端部分に工具ホルダTHを固定する工具固定力を大きくすることができる。しかも、ガススプリング20の付勢力を増力してチャック機構10に入力する増力機構を設けなくても、所望の大きな工具固定力を発生することができるので、構成を簡単化でき、小型化でき、製作コスト的にも有利になる。そして、ガススプリング方式の工具固定装置5であるため、皿バネ方式の工具固定装置に比べて、主軸2の長さを短くでき、主軸2の高速回転時の振動安定性に優れ、高寿命化を図ることができる。
That is, as compared with a tool fixing device provided with a draw bar and a gas spring, the draw bar inserted through the
チャックシリンダ連結機構30とロッド部材固定機構40とが相互干渉しないように構成されたので、ガススプリング20のロッド部材22を主軸2に固定した状態で、チャック機構10を動作させるためにシリンダ部材21を軸心方向へ移動させ得るようにすることができる。主軸2に取付孔2cが貫通状に形成され、ガススプリング20とチャックシリンダ連結機構30が主軸2の取付孔2c内に装着されたので、ガススプリング20については軸心方向に小型化できることから、主軸2の長さを短くすることができ、主軸2と工具固定装置5とを有する主軸ユニット1をコンパクトに構成できる。
Since the chuck
チャックシリンダ連結機構30は、シリンダ部材21から主軸先端側へ一体的に延びるように設けられた連結筒部31を有し、チャック機構10の荷重入力部10aが、連結筒部31の先端部に連結されたドローボルト部材12を有するので、チャックシリンダ連結機構30の構成を簡単化し、シリンダ部材21とチャック機構10の荷重入力部10aとを確実に連結することができる。
The chuck
連結筒部31にロッド部材22のロッド22bが軸心方向へ相対的に移動自在に挿通されたので、工具固定装置5を軸心方向にコンパクトに配設することができ、また、ロッド部材固定機構40は、ロッド部材22のロッド22bに軸心直交方向へ貫通状に固定され且つ両端部が主軸2に固定されたピン部材41を有し、連結筒部31がチャック機構10を動作させる為に軸心方向へ移動する際にピン部材41と干渉しないように、連結筒部31にピン部材41が貫通する1対の長穴31aが形成されたので、ピン部材41を介してロッド部材22を主軸2に確実に固定することができ、この状態で、チャック機構10を動作させるためにシリンダ部材21を軸心方向へ移動させ得るようにすることができる。
Since the
ロッド部材固定機構40は、主軸2の取付孔2cに内嵌されたカラー部材42を有し、このカラー部材42が主軸2に対して主軸先端側へ移動しないように且つ回転しないようにカラー部材42を主軸2に固定し、このカラー部材42にピン部材41の両端部が嵌合固定されたので、ピン部材41とカラー部材42とを介してロッド部材22を主軸2に確実に固定することができる。カラー部材42を主軸2に固定するために、主軸2に取付けられ且つカラー部材41に軸心直交方向から係合するように軸心対称に設けられた1対のストッパピン43を有するので、この1対のストッパピン43により、カラー部材42を主軸2に容易に固定でき、しかも、ストッパピン43を設けたことによる主軸2の高速回転時のバランスの狂いによる振動発生を防止することができる。
The rod
シリンダ部材21の基端側端壁21cに軸心対称に取付けられ、ガス作動室23に圧縮ガスGを充填する為の1対のガス充填用チェック弁26を備えたので、このガス充填用チェック弁26により、ガス作動室23に圧縮ガスGを容易に充填でき、しかも、ガス充填用チェック弁26を設けたことによる主軸2の高速回転時のバランスの狂いによる振動発生を防止することができる。カラー部材42の先端部にチャック機構10の先端部を案内するチャック案内部42c,42dが形成されたので、このチャック案内部42c,42dにより、チャック機構10を確実に動作させることができ、そして、カラー部材42を有効利用してチャック案内部42c,42dを設けることができる。
Since the
シリンダ部材21の基端側端壁21cから主軸先端側へ延び且つロッド部材22に軸心方向へ摺動自在に液密に内嵌された軸状部材61を有し、主軸2の基端側から内部を通って先端側へ冷却液を供給する冷却液通路60として、シリンダ部材21の基端側端壁21c及び軸状部材61とロッド部材22に貫通状に形成された冷却液通路部65を設けたので、冷却液を主軸2の基端側から内部を通って先端側へ確実に供給することができ、ここで、ドローバーとガススプリングとを備えた工具固定装置に比べて、軸状部材61の直径をドローバーの直径よりもかなり小径にできるため、受圧面積を大きくして、ガススプリング20の付勢力を大きくすることができる。
The
ピン部材41がロッド部材22に形成された冷却液通路部65と交差するように配置され、このピン部材41の外周部に冷却液通路部65に連通する冷却液環状通路部66が形成されたので、ピン部材41に阻害されることなく、冷却液を主軸2の基端側から内部を通って先端側へ確実に供給することができ、また、ピン部材41も冷却液通路部65の形成に制限されずに配設することができる。
The
次に、実施例1を部分的に変更した実施例2〜4について説明する。但し、実施例1と基本的に同一又は類似するものには同一符号又は類似符号を付して説明を省略する。 Next, Examples 2 to 4 in which Example 1 is partially changed will be described. However, components that are basically the same as or similar to those in the first embodiment are denoted by the same or similar symbols, and description thereof is omitted.
図4に示すように、実施例2の主軸ユニット1Aは、実施例1の冷却液通路60を省略したものである。つまり、この工具固定装置5Aにおいては、チャック機構10Aのドローボルト部材12A、ガススプリング20Aのシリンダ部材21Aの基端側端壁21Ac及びロッド部材22A(ピストン22Aaとロッド22Ab)と、ロッド部材固定機構40Aのピン部材41Aに、実施例1の冷却液通路部65、冷却液環状通路部66が形成されず、軸状部材61、基端側軸状部材62も省略されている。故に、実施例1と比べて、ガススプリング20Aのガス作動室23Aの容積が大きくなり、シリンダ部材21Aの受圧面積が大きくなる。
As shown in FIG. 4, the
解除機構50Aの油圧シリンダ51Aも一般的な構造に構成され、この油圧シリンダ51Aにおいては、ピストンロッド56Aがピストン53Aから主軸先端側へのみ延びて先端側端壁52bを挿通しシリンダ部材52A外へ突出し、このピストンロッド56Aに、実施例1の貫通孔56aが形成されず、解除機構側軸状部材63も省略されている。故に、実施例1と比べて、シリンダ部材52Aの基端側端壁52Aaとピストン53Aとの間の油室54が大きくなり、ピストン53Aの受圧面積が大きくなる。また、実施例1のような環状シール68a〜68eも省略されている。
The
この工具固定装置5Aによれば、実施例1と比べて、ガススプリング20Aのシリンダ部材21Aの受圧面積が大きくなるため、ガススプリング20Aの付勢力、つまり、主軸2の先端部分に工具ホルダTHを固定する工具固定力を大きくすることができる。しかも、実施例1と比べて、シンプルに構成できる部材が多くなり、省略できる部材も多いため、構成を簡単化でき、製作コスト的に有利になる。
According to this
図5に示すように、実施例3の工具固定装置5Bは、実施例1の工具固定装置5のロッド部材固定機構40を変更したものである。このロッド部材固定機構40Bでは、ピン部材41Bが実施例1のピン部材40よりも長く構成され、ピン部材41Bの両端部が主軸2Bに直接嵌合固定されている。この変更に伴って、実施例1のロッド部材固定機構40のカラー部材42が省略されている。但し、カラー部材42の先端部分に相当する環状案内部材70が設けられ、この環状案内部材70が主軸2Bに一体的に固定されている。
As shown in FIG. 5, the
そのために、1対の固定ピン71が軸心対称に設けられ、主軸2Bに取付けられて環状案内部材70に軸心直交方向から係合している。また、チャックシリンダ連結機構30Bにおいて、連結筒部31Bは、主軸2の取付孔2cと略同径に形成されて、主軸2の取付孔2cに摺動自在に内嵌されている。そして、この連結筒部31Bがチャック機構10を動作させる為に軸心方向へ移動する際にピン部材41Bと干渉しないように、連結筒部31Bにピン部材41Bが貫通する1対の長穴31Baが形成されている。
For this purpose, a pair of fixing
図6に示すように、縦型の工作機械の主軸ユニット1Cにおいて、主軸2が上下方向へ延びるように配設されている。この工具固定装置5Cにおいて、ガススプリング20Cのガス作動室23内に適量のオイル80が収容されている。このオイル80はガス作動室23の下端部分に溜まり、このオイル80により、ガス作動室23内の圧縮ガスGが、シリンダ本体21aとピストン22aとの間、及び、ピストン22aと軸状部材61との間からリークするのを確実に防止し、更に、シリンダ本体21aとピストン22aの摺動面、及び、ピストン22aと軸状部材61の摺動面の潤滑性を高めることが可能になる。
As shown in FIG. 6, in the spindle unit 1C of the vertical machine tool, the
その他、次のように変更してもよい。
(1)実施例1,2,4において、カラー部材42を主軸2に一体的に固定してもよい。この場合、実施例3の環状案内部材70を主軸2Bに固定するように、1対の固定ピンを軸心対称に設けて、主軸に取付けカラー部材42に軸心直交方向から係合させてもよい。或いは、カラー部材42を主軸2Bに内嵌螺合するようにしてもよい。
(2)チャック案内部42c,42dを主軸に一体形成してもよい。カラー部材42を省略した実施例4に有効である。
In addition, you may change as follows.
(1) In Examples 1, 2, and 4, the
(2) The
(3)チャック機構10の代わりに種々のチャック機構(例えば、特開2005−169562号公報、特開2004−243459号公報、WO2004/41465A1号公報に記載のチャック機構)を採用可能である。
(4)主軸の先端部分に工具ホルダを固定する工具固定力を一層高めるために、ガススプリングの付勢力を増力してチャック機構に入力する種々の増力機構(例えば、特開2004−243459号公報、WO2004/41465A1号公報に記載の増力機構)を組込むことも可能である。
(5)その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前記開示事項以外の種々の変更を付加して実施することが可能である。
(3) Instead of the
(4) In order to further increase the tool fixing force for fixing the tool holder to the tip portion of the main shaft, various force-increasing mechanisms for increasing the biasing force of the gas spring and inputting it to the chuck mechanism (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-243459 It is also possible to incorporate a boosting mechanism described in WO2004 / 41465A1.
(5) In addition, various modifications other than the above disclosure can be added and implemented without departing from the spirit of the present invention.
G 圧縮ガス
T 工具
TH 工具ホルダ
2,2B 主軸
2c 取付孔
5,5A,5B,5C 工具固定装置
10,10A チャック機構
10a 荷重入力部
12,12A ドローボルト部材
20,20A ガススプリング
21,21A シリンダ部材
21c,21Ac 基端側端壁
22,22A ロッド部材
22a,22Aa ピストン
22b,22Ab ロッド
23,23A ガス作動室
26 ガス充填用チェック弁
30,30B チャックシリンダ連結機構
31,31B 連結筒部
31a,31Ba 長穴
40,40A,40B ロッド部材固定機構
41,41A,41B ピン部材
42 カラー部材
42c,42d チャック案内部
43 ストッパピン
60 冷却液通路
61 軸状部材
65 冷却液通路部
66 冷却液環状通路部
G Compressed gas T Tool
Claims (11)
前記ガススプリングは、
前記主軸に軸心方向へ移動自在に装着されたシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に収容されたピストンとピストンから主軸先端側へ延びるロッドとを有するロッド部材と、
前記シリンダ部材の内部においてピストンよりも主軸基端側に形成され且つ圧縮ガスが収容されたガス作動室とを有し、
前記チャック機構の荷重入力部とシリンダ部材とを連結するチャックシリンダ連結機構と、
前記主軸に対してロッド部材が少なくとも主軸先端側へ移動しないようにロッド部材を主軸に固定するロッド部材固定機構と、
を設けたことを特徴とする工作機械用主軸の工具固定装置。 A chuck mechanism capable of gripping a base end portion of a tool or a tool holder attached to a tip portion of a main spindle of a machine tool, and a gas spring that pulls and biases a load input portion of the chuck mechanism toward the main shaft base end side. In the tool fixing device for spindles for machine tools,
The gas spring is
A cylinder member mounted on the main shaft so as to be movable in the axial direction;
A rod member having a piston housed in the cylinder member and a rod extending from the piston toward the front end of the main shaft;
A gas working chamber that is formed closer to the base end side of the main shaft than the piston and contains compressed gas inside the cylinder member;
A chuck cylinder coupling mechanism for coupling a load input portion of the chuck mechanism and a cylinder member;
A rod member fixing mechanism for fixing the rod member to the main shaft so that the rod member does not move at least toward the front end side of the main shaft with respect to the main shaft;
A tool fixing device for a spindle for a machine tool, characterized by comprising:
前記ガススプリングとチャックシリンダ連結機構が主軸の取付孔内に装着されたことを特徴とする請求項2に記載の工作機械用主軸の工具固定装置。 A mounting hole is formed in the main shaft in a penetrating manner,
The tool fixing device for a spindle of a machine tool according to claim 2, wherein the gas spring and the chuck cylinder coupling mechanism are mounted in a mounting hole of the spindle.
前記チャック機構の荷重入力部が、連結筒部の先端部に連結されたドローボルト部材を有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の工作機械用主軸の工具固定装置。 The chuck cylinder coupling mechanism has a coupling cylinder portion provided so as to extend integrally from the cylinder member to the spindle front end side,
The tool fixing device for a spindle of a machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the load input portion of the chuck mechanism includes a draw bolt member connected to a distal end portion of a connecting cylinder portion.
前記ロッド部材固定機構は、ロッド部材のロッドに軸心直交方向へ貫通状に固定され且つ両端部が主軸に固定されたピン部材を有し、
前記連結筒部がチャック機構を動作させる為に軸心方向へ移動する際にピン部材と干渉しないように、連結筒部にピン部材が貫通する1対の長穴が形成されたことを特徴とする請求項4に記載の工作機械用主軸の工具固定装置。 The rod of the rod member is inserted into the connecting cylinder portion so as to be relatively movable in the axial direction,
The rod member fixing mechanism has a pin member that is fixed to the rod of the rod member in a penetrating manner in a direction orthogonal to the axial center and whose both ends are fixed to the main shaft,
A pair of oblong holes through which the pin member penetrates are formed in the connecting cylinder part so that the connecting cylinder part does not interfere with the pin member when moving in the axial direction to operate the chuck mechanism. The tool fixing device for a spindle for a machine tool according to claim 4.
前記主軸の基端側から内部を通って先端側へ冷却液を供給する冷却液通路として、シリンダ部材の基端側端壁及び軸状部材とロッド部材に貫通状に形成された冷却液通路部を設けたことを特徴とする請求項6に記載の工作機械用主軸の工具固定装置。 A shaft-like member that extends from the base-side end wall of the cylinder member to the spindle front-end side and is fluid-tightly fitted into the rod member so as to be slidable in the axial direction;
As a coolant passage for supplying coolant from the proximal end side of the main shaft to the distal end side through the inside, a coolant passage portion formed through the proximal end wall of the cylinder member and the shaft member and the rod member. The tool fixing device for a spindle for a machine tool according to claim 6, wherein:
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