JP2016187857A - Clamp device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械に取り付けられるツールホルダを着脱可能なクランプ装置に関し、特には、クランプ装置とツールホルダに形成される通路に供給される流体の漏洩を防止するシール構造に関する。 The present invention relates to a clamp device in which a tool holder attached to a machine tool is detachable, and more particularly to a seal structure that prevents leakage of fluid supplied to a passage formed in the clamp device and the tool holder.
一般的にマシニングセンタ・旋盤等の工作機械は、工具主軸の先端側に取り付けられるツールホルダを着脱可能なクランプ装置を備えている。クランプ装置とツールホルダには、冷却液を工具の刃先に供給するための通路が形成されており、この通路を通して工具の刃先に冷却液が供給される。 In general, a machine tool such as a machining center or a lathe is provided with a clamp device that can attach and detach a tool holder attached to the tip side of a tool spindle. The clamp device and the tool holder have a passage for supplying the coolant to the cutting edge of the tool, and the coolant is supplied to the cutting edge of the tool through this passage.
一般的にこの通路110は、図6に示すように、工具主軸101の軸線方向に直線的に形成され、各通路101a、101bは、クランプ装置100のドローバ105とツールホルダ120間に配置されるクーラントチューブ125を介して連絡される。また、クランプ装置のドローバとクーラントチューブの嵌合面にはOリング136によるシール機構135が設けられており、冷却液の漏洩が防止される。
In general, the
なお、一般的にシール機構は、外部に連絡する隙間に接するどちらか一方の部材に溝を形成し、この溝にOリングを配置して、当該Oリングにより隙間を封止して外部への漏洩が防止される(特許文献1参照)。 In general, the sealing mechanism forms a groove in one of the members in contact with the gap communicating with the outside, and an O-ring is disposed in the groove, and the gap is sealed by the O-ring. Leakage is prevented (see Patent Document 1).
一方、手動式のクランプ装置が従来から知られており、この種のクランプ装置は、図1に示すように、クランプ用カムシャフト等の部品が工具軸の軸線を横切るように配置されているため、クランプ装置の通路を工具軸の軸線方向に直線的に形成しにくい。 On the other hand, manual clamping devices have been known, and this type of clamping device is arranged such that components such as a camshaft for clamping cross the axis of the tool shaft as shown in FIG. It is difficult to form the passage of the clamping device linearly in the axial direction of the tool shaft.
したがって、手動式のクランプ装置に冷却液を供給するための通路を形成する場合、ツールホルダに形成された通路と直交するように、クランプ装置の周囲から中央に向かって横穴等により通路を形成し、ツールホルダ側の通路と連絡させればよい。 Therefore, when forming a passage for supplying coolant to the manual clamping device, a passage is formed by a horizontal hole or the like from the periphery of the clamping device to the center so as to be orthogonal to the passage formed in the tool holder. It is only necessary to communicate with the passage on the tool holder side.
この場合、ドローバとツールホルダの間の隙間をシール部材により封止しクランプ装置内部への液体の漏洩を防止したいが、ツールホルダをアンクランプする際、ドローバーがツールホルダ側に押し出される関係上、ツールホルダ側の通路にシール部材が露出するため、ツールホルダを引き抜く際に、ツールホルダとドローバの間の隙間にシール部材が食い込み破損するおそれがある。 In this case, the gap between the draw bar and the tool holder is sealed with a sealing member to prevent leakage of the liquid into the clamping device, but when the tool holder is unclamped, the draw bar is pushed out to the tool holder side. Since the seal member is exposed in the passage on the tool holder side, when the tool holder is pulled out, the seal member may bite into the gap between the tool holder and the draw bar and may be damaged.
そこで、本発明は上記問題を課題の一例として為されたもので、クランプ装置内部への液体の漏洩を防止可能であって、ツールホルダのアンクランプによってシール体を破損させずにツールホルダのクランプ・アンクランプが良好に行えるクランプ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made by taking the above-mentioned problem as an example, and it is possible to prevent leakage of liquid into the clamping device, and to clamp the tool holder without damaging the seal body by unclamping the tool holder. -It aims at providing the clamping device which can perform unclamping satisfactorily.
上記課題を解決するために、請求項1に記載のクランプ装置(10)は、第1の流体通路(51)を有するツールホルダ(30)を着脱可能であって、前記第1の流体通路(51)と連絡する第2の流体通路(52)が形成された本体(11)を備え、前記本体に前記ツールホルダをクランプした際に前記第1の流体通路と前記第2の流体通路が連絡し、当該流体通路に流体が供給されるクランプ装置において、前記第1及び第2の流体通路と前記クランプ装置内部が連絡する前記本体とツールホルダの間の隙間(S)を塞ぐシール部材(65)を備え、前記シール部材を、前記ツールホルダのクランプ時において前記ツールホルダとの間の潰し代が大きい第1の位置と、前記ツールホルダのアンクランプ時において前記第1の位置よりも前記ツールホルダとの間の潰し代が小さい第2の位置との間で移動可能としたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a clamping device (10) according to claim 1 is configured such that a tool holder (30) having a first fluid passage (51) can be attached and detached, and the first fluid passage ( 51) and a main body (11) formed with a second fluid passage (52) in communication with the first fluid passage and the second fluid passage when the tool holder is clamped to the main body. In the clamping device in which a fluid is supplied to the fluid passage, a sealing member (65) that closes a gap (S) between the main body and the tool holder that communicates between the first and second fluid passages and the inside of the clamping device. ), And the seal member is positioned before the first position when the tool holder is clamped with a large crushing margin with the tool holder and when the tool holder is unclamped. Characterized by being movable between the second position squeeze small between the tool holder.
また、請求項2に記載のクランプ装置は、請求項1に記載のクランプ装置において、前記シール部材を配置する溝(64)を有し、前記溝の底面(64a)は、前記ツールホルダのアンクランプ方向に向かって徐々に深くなるように傾斜していることを特徴とする。 The clamping device according to claim 2 is the clamping device according to claim 1, further comprising a groove (64) in which the seal member is disposed, and a bottom surface (64a) of the groove is formed on the tool holder. It is characterized by being inclined so as to gradually become deeper in the clamping direction.
また、請求項3に記載のクランプ装置は、請求項2に記載のクランプ装置において、前記溝に配置される前記シール部材は、前記ツールホルダのアンクランプ時において前記第2の流体通路に露出することを特徴とする。 The clamp device according to claim 3 is the clamp device according to claim 2, wherein the seal member arranged in the groove is exposed to the second fluid passage when the tool holder is unclamped. It is characterized by that.
本発明によれば、液体の漏洩を確実の防止しつつ、ツールホルダのアンクランプによってシール体が隙間に食い込んで破損することを防止できる。また、ツールホルダのクランプ・アンクランプ動作を良好に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that a sealing body bites into a clearance gap and is damaged by the unclamp of a tool holder, preventing liquid leakage reliably. In addition, the clamping / unclamping operation of the tool holder can be performed satisfactorily.
以下、本願の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下のクランプ装置10の説明において、便宜的に図1に示す左・右方向をクランプ装置10の前後方向、上・下方向をクランプ装置10の上下方向として説明する。また、以下の説明において、ツールホルダ30をクランプ装置10に装着する行為を「クランプ」と称し、ツールホルダ30をクランプ装置10から取り外す行為を「アンクランプ」と称する。
Hereinafter, embodiments of the present application will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the
本実施形態のクランプ装置10は、例えば、図示しないが、マシニングセンタ・旋盤等の工作機械に設けられ、ツールホルダ30を着脱するための着脱ユニットとして機能する。ツールホルダ30には、切削工具として機能する複数の種類の工具(以下、「ツール」という)の中から切削すべきワークに応じて選択されたツールがそれぞれ取り付けられる。また、本実施形態のクランプ装置10は、特に、手動式のクランプ装置10に好適に使用される。なお、工作機械は、従来から公知のため、詳細な説明は省略するものとする。
The
図1に示すように、クランプ装置10は、軸線方向に延びる工具軸11(本願の本体)を備え、その前方部は環状に形成され、内側に空間部12を有している。図示しないが、この工具軸11の前方部には、ドローバー15を介してツールホルダ30がクランプされる。なお、工具軸11は、工作機械の種類により、回転する場合も固定されて回転しない場合も存在する。
As shown in FIG. 1, the
工具軸11の空間部12には、図1に示すように、ドローバ15と、このドローバ15に形成されている貫通孔(図示しない)に配置されるカム部16aを有するカムシャフト16と、が設けられている。そして、カムシャフト16によりこのカム部16aを工具軸11の軸線に直交する軸周りに所定の方向に回転させることで、ドローバ15を工具軸11の軸線方向に移動(往復運動)可能になっている。
As shown in FIG. 1, the
工具軸11には、その外周面からカムシャフト16の一端側に向けて貫通穴17が形成され、その貫通穴17には、カムシャフト16が配置され、このカムシャフト16には回転操作するための操作部20が設けられている。この操作部20は、六角レンチ等の操作工具と嵌合され、この操作工具によって回転操作される。
A through
ドローバ15は、バネ等の弾性部材22によって常に前方側に付勢されているとともに、その外周面が工具軸11の内壁に対して工具軸11の軸線方向に擦動可能に配置されている。また、ドローバ15は、操作部20によるカムシャフト16の回転操作により、弾性部材22に抗して後方へと移動可能となっている。
The
また、ドローバ15の前方外周面には、ツールホルダ20を固定するためのクランプセグメント24を含むチャック機構25が設けられているとともに、クランプセグメント24の先端側を径方向に移動させるためのガイド部26を有している。
Further, a
また、ドローバ15の前方端部の周面は、斜面を有するように面取りされて形成されており、後述するシール体65を溝64に挿入しやすくなっている。
Further, the peripheral surface of the front end portion of the
図2に示すように、ツールホルダ30は、後方が環状に形成された結合部32を備え、この結合部32の後方にはドローバ15の先端部を収容する収容部33を有している。結合部32の後方内周面には環状の溝35が形成されており、この溝35は、図1に示すように、ツールホルダ30がクランプされる際に、ドローバ15に設けられているクランプセグメント24の先端部と係合される。また、結合部32の外周面は後方側の径が若干縮小されるように工具軸11の軸線方向に傾斜するテーパ面を有して形成されており、アンクランプ時におけるドローバ15の移動により押し出されやすくなっている。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態の用語として用いられる「環状」には、略多角形状も含まれ、具体的には結合部32の後方は、工具軸11の軸線方向に対する横断面が円形状であるが多角形状であっても構わない。
The term “annular” used as a term in the present embodiment includes a substantially polygonal shape. Specifically, the rear of the
図1に示すように、ツールホルダ30は、操作部20によるカムシャフト16の回転操作により、ドローバー15を工具軸11の軸線方向へ移動させることで工具軸11の先端側でクランプ、又はアンクランプされる。
As shown in FIG. 1, the
具体的には、図1の下方側のクランプ状態図に示すように、矢印で示すドローバ15の後方への移動によって、クランプセグメント24はガイド部26に沿ってその先端部が後端部を支点としてツールホルダ30側へと回動し、その先端部がツールホルダ30の溝35に案内される。そして、クランプセグメント24の先端部がツールホルダ30の溝35と係合されることでツールホルダ30がクランプ装置10に固定される。
Specifically, as shown in the lower clamp state diagram of FIG. 1, the
一方、図1の上方側のアンクランプ状態図に示すように、矢印で示すドローバ15の前方への移動によって、クランプセグメント24はガイド26に沿ってその先端部が後端部を支点としてドローバ15側へと回動し、その先端部がツールホルダ30の溝35から解放され離反する、またドローバ15で押し出されることで結合部32の結合(食いつき)が解かれる、続いてツールホルダ30がクランプ装置10から引き抜かれ、取り外される。
On the other hand, as shown in the unclamped state diagram on the upper side in FIG. 1, the forward movement of the
また、図3に示すように、ツールホルダ30とクランプ装置10には、ツールに冷却液(本願の流体)を供給するための冷却液供給路51、52がそれぞれに形成されており、ツールホルダ30をクランプ装置10にクランプした際に各冷却液供給路51、52が連絡しツールに冷却液を供給可能である。なお、図示しないが、冷却液供給路51(本願の第1の流体通路)の一端はツールに連絡し、他の冷却液供給路52(本願の第2の流体通路)の他端は、冷却液を供給する冷却液供給源と連絡し、冷却液供給源から供給される冷却液が各冷却液供給路51、52を通って、ツールから外部へと放出される。
Further, as shown in FIG. 3, the
ツールホルダ30の冷却液供給路51は、結合部32の外周面から収容部33に鉛直方向に貫通して形成される第1の孔部51aと、収容部33と連絡し結合部32の内部を軸線方向に直線的に延びる第2の孔部51bによって形成されている。
The
一方、クランプ装置10の冷却液供給路52は、工具軸11の前方部外周面側から空間部12に鉛直方向に貫通して形成される第3の孔部52aによって形成されている。
On the other hand, the
そして、ツールホルダ30がクランプされた際に、クランプ装置10の第3の孔部52aとツールホルダ30の第1の孔部51aとが連絡するとともに、ツールホルダ30とクランプ装置10との隙間Hを介して第1の孔部51aと第2の孔部51bが連絡すること
で、冷却液が冷却供給源からツールへと供給される。
When the
また、ツールホルダ30のクランプ時において、ツールホルダ30の後端側外周面は工具軸11の内壁面に沿って工具軸11の空間部12に挿入され、ツールホルダ30の後端側内周面は、ドローバ15の外周面に沿って工具軸11の空間部12に挿入される。
When the
そして、ツールホルダ30がクランプされ、冷却液が供給されると、ドローバ15の外周面とツールホルダ30の内周面との間に形成された環状の隙間Sからクランプ装置10内部へと冷却液が漏洩するため、この隙間Sにはシール機構60が設けられている。
When the
図4に示すように、シール機構60は、ドローバ15の先端部外周面に形成された環状の溝64と、この溝64に保持される環状のシール体65(本願のシール部材)と、を備え、シール体65は、初期の漏れが生じないようツールホルダ30の内周面に常に接触するように溝64の開口から突出して配置され、環状の隙間Sは、このシール体65によって封止される。
As shown in FIG. 4, the
溝64は、シール体65を移動させるために工具軸11の軸線方向に延びて形成され、その底面64aは前方側の径が縮小されるように工具軸11の軸線方向に傾斜して形成されている。また、前記溝64の側面は、前記ツールホルダ30のクランプ時かつ冷却液の加圧時において、前記シール体65の一端側が接触する壁面64bと、前記ツールホルダ30のアンクランプ時において、前記シール体65の他端側が接触する壁面64cを有する。また、壁面64cと底面64aとが接続する隅部はシール体の外周面の一部が接触するように傾斜して形成されている。
The
このようにすれば、シール体65は、ツールホルダ30のクランプ・アンクランプによって溝64内を移動可能となり、シール体65が溝64の左側の第1の位置に配置された場合と、右側の第2の位置に配置された場合で溝64から露出する露出量を相違させ、ツールホルダ30のクランプ後、冷却液の加圧時には第1の位置においてシール部材65の潰し代を大きくし、前記ツールホルダ30のアンクランプ時には第2の位置において第1の位置よりもシール部材65の潰し代が小さくなるように設定される。
In this way, the
さらに具体的には、シール体65が第2の位置に配置された場合には、初期のシールに必要な最低限の接触圧でツールホルダ30に接触させ、シール体65が第1の位置に配置された場合には、高圧の液体(冷却液)の漏洩を防止するのに必要な接触圧でツールホルダ30に接触させるように溝64の底面64aの傾斜具合やシール体65の外径及び硬さなどが適宜設定される。
More specifically, when the
シール体65は、ゴム材又は弾力性を有する樹脂製の外観が環状に形成された部材であって、その断面は円形状に形成されている。このシール体65は、例えば、Oリングが用いられ、径方向に伸ばされた上で、環状の溝64に嵌合され、ツールホルダ30の移動、冷却液の供給によって、溝64内を移動する。シール体65の断面形状は、ドローバ15に形成される溝64の断面形状にしたがって規定され、円形状のOリングでなくても良い。例えば台形形状などの断面としても良い。
The
なお、シール体65は、常にドローバ15とツールホルダ30との隙間Sを封止すべく、溝64内のいずれの位置においてもツールホルダ30との間がシールされるように設定される。
The
次に、本実施形態のクランプ装置の動作例について図3及び図4を用いて説明する。 Next, an operation example of the clamping device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、シール体65は、ツールホルダ30のアンクランプ時においてドローバ15の移動により移動し、図3の上方側のアンクランプ状態図に示すように、溝64の右側の壁面64cに接触するように配置される。
First, the
そして、図3の下方側のクランプ状態図に示すように、ツールホルダ30のクランプ時において、ツールホルダ30を工具軸11の空間部12に挿入するとともに操作部20におけるクランプ操作を行うことにより、ドローバ15が左側に引き込まれ、上述したようにクランプセグメント24の先端部がツールホルダ30の溝35と係合されることでツールホルダ30がクランプ装置10に固定される。
Then, as shown in the clamp state diagram on the lower side of FIG. 3, when clamping the
このとき、シール体65は、ツールホルダ30の挿入時には溝64の右側に移動しているため、ツールホルダー30が主軸11の空間部12に挿入しやすくなっている。
At this time, since the
ツールホルダ30のクランプ後、冷却液供給源から冷却液が供給されると、冷却液供給路51、52を冷却液が通過するため、シール体65には冷却液による圧力流体が作用する。シール体65は、この圧力流体により溝64の左側壁面64bに押し込まれることにより、ツールホルダ30に対する接触圧が高められ、シール性能を発揮し、冷却液の隙間Sからのクランプ装置10内部への漏洩を防止する。
When the coolant is supplied from the coolant supply source after the
一方、ツールホルダ30のアンクランプ時において、冷却液の供給が停止され、操作部20におけるクランプ操作によりドローバ15が右側に移動すると、上述したようにクランプセグメント24はツールホルダ30の溝35から離反するとともにツールホルダ30が右側に押し出されるため、引き抜き可能となる。
On the other hand, when the
このとき、シール体65は、高い接触圧でツールホルダ30に接触しているものの、溝64の底面64aはシール体65の移動によって接触圧が低くなるように傾斜しており、ツールホルダ30の引き抜きとともにシール体65が右に移動しやすくなっていることから、ツールホルダ30を引き抜きやすい。
At this time, although the
また、アンクランプ時において、シール体65は溝64の右側壁面64cに移動し、第1の孔部51aに一部が露出しており、ツールホルダ30の更なる引き抜きによって、この露出した部分がドローバ15とツールホルダ30の間の隙間Sに食い込み破損する可能性があるものの、本実施形態のシール機構60では、シール体65の接触圧が十分低い位置でツールホルダ30が引き抜かれるため、シール体65は変形しにくくなっており、ツールホルダ30の引き抜きによって隙間Sにシール体65が食い込まれることがなく、シール体65の破損を十分に防止できる。
At the time of unclamping, the
このように本実施形態のクランプ装置10のシール機構60は、常にツールホルダ30とドローバ15との隙間Sのシール性を保持しつつ、アンクランプ時におけるツールホルダ30の移動にともなってシール体65が溝64内を接触圧の低い右側に移動するため挿入しやすく、更には、クランプ後の冷却液の供給による圧力流体がシール体65に作用した際に、シール体65が溝64内を接触圧の高い左側に移動し適切なシール性が保持されるため、冷却液の漏洩を適切に防止可能である。
As described above, the
また、アンクランプ時におけるツールホルダ30の移動にともなって、接触圧が低下するようにシール体65が移動し易くなっており、更には、シール体65の接触圧が十分低い位置でツールホルダ30が引き抜かれるため、シール体65が変形しにくくなっており、シール体65の一部が溝64から飛び出し、隙間Sに食い込むことにより破損する危険性を低くすることが可能である。
Further, as the
次に、シール機構60の溝の形状の他の実施形態について図5を用いて説明する。
Next, another embodiment of the shape of the groove of the
上記実施形態のシール機構60の溝64は、底面64aが山型の傾斜面を有しているのに対して、図5(a)の溝70は、底面70aと右側の壁面70cとの隅部が傾斜してなく、所定の空間(隙間)を有している点で異なる。このようにすれば、シール体65が変形しやすくなるとともに、溝70の加工を容易にできる利点を有する。
The
また、図5(b)の溝71は、底面71aと右側の壁面71cとの隅部が水平(主軸の軸線と平行)に形成されている点で異なる。このようにすれば、溝71の寸法管理がしやすく、適切な接触圧の実現が出来る。
The
なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、本実施形態では、シール機構60はドローバ15に設けられているが、ツールホルダ30側に設けられていても構わない。
In addition, this application is not limited to this embodiment, It can implement in a various form. For example, in this embodiment, the
また、本実施形態のシール機構60の溝64の底面は傾斜面としたが、スムースな移動が可能であれば例えば細かな階段状に形成しても構わない。またドローバ15の工具軸11の軸線方向に対する横断面形状は、円形状の他、例えば、楕円、略多角形(三角・四角・六角・八角)の場合がある。この形状に合わせた一周の溝で溝64を形成することも考えられる。
Further, although the bottom surface of the
また、本実施形態では、冷却液通路が略L字状に曲折して形成されているが、例えば、図6に示すクランプ装置のように、軸方向に直線的に形成される冷却液通路を有する場合にも、本実施形態のシール機構60を用いることで、ツールホルダの抜き差しが容易となる。
Further, in the present embodiment, the coolant passage is formed in a substantially L-shape, but for example, a coolant passage that is linearly formed in the axial direction as in the clamping device shown in FIG. Even when the tool holder is used, the tool holder can be easily inserted and removed by using the
S 隙間
10 クランプ装置
11 主軸
30 ツールホルダ
51、52 冷却液供給路
60 シール機構
64 溝
64a 底面
65 シール体
Claims (3)
前記第1及び第2の流体通路に供給される流体と前記クランプ装置内部が連絡する前記本体とツールホルダの間の隙間を塞ぐシール部材を備え、
前記シール部材を、前記ツールホルダのクランプ時において前記ツールホルダとの間の潰し代が大きい第1の位置と、前記ツールホルダのアンクランプ時において前記第1の位置よりも前記ツールホルダとの間の潰し代が小さい第2の位置との間で移動可能としたことを特徴とするクランプ装置。 A tool holder having a first fluid passage is detachable, and includes a main body formed with a second fluid passage communicating with the first fluid passage, and the tool holder is clamped when the tool holder is clamped to the main body. In the clamp device in which the first fluid passage communicates with the second fluid passage, and fluid is supplied to the fluid passage.
A seal member that closes a gap between the main body and the tool holder that communicates with fluid supplied to the first and second fluid passages and the inside of the clamp device;
When the tool holder is clamped, the crushing margin between the tool holder and the tool holder is large, and between the tool holder than the first position when the tool holder is unclamped A clamping device characterized in that it can be moved between a second position with a small crushing margin.
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