JP3575743B2 - 工作機械のツールヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋削工具とミル工具等の回転工具を交換自在に装着するツールスピンドルを備えた工作機械のツールヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを把持するワークスピンドルを備えるワークヘッドに対向して、旋削工具と回転工具を交換自在に装着するツールスピンドルを備えるツールヘッドを配設して、複雑な形状のワークをワンチャッキングで加工する能力を有する工作機械が、例えば特開平１０−７６６４０号公報に開示されている。
【０００３】
この種のツールスピンドルのツールシャンクを把持するツールシャンク穴は、ツールの交換時には、エアブローを行ってツールシャンク穴とツールシャンクを清掃し、ツールクランプの高精度化を図っている。
ツールスピンドルは、ツールヘッドのハウジング内に回転自在に支持され、モータにより直接駆動される。また、旋削工具を装着した際には、ツールスピンドルをクランプして、旋削抵抗に対抗する必要があり、このクランプ用の機構を備える必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械のツールヘッドは、上述した種々の機能を備えるので、複雑な構造となり、ツールシャンク部のエアブロー構造を備えることが、スペース的にも問題となる。
ツールスピンドルの軸線上には、スルークーラントと称する切削液の供給回路が設けられている。そこで、従来は、このスルークーラント回路を利用して、ツールシャンク部のエアブロー清掃を行ったり、また、ツールスピンドルの前面からエアブローを行う等の手段が採用されていた。
本発明は、ツールスピンドル内にツールシャンクのエアブロー専用の回路を備えたツールヘッドを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の工作機械は、ワークを把持し、回転又は静止するワークスピンドルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに対向して配設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自在に装着して静止又は回転するツールスピンドルを備える。そして、ツールヘッドは、ツールヘッドのハウジング内に回転又は静止自在に支持されるツールスピンドルと、ツールスピンドルの軸心部に摺動自在に挿入されるドローバーと、外径部がツールスピンドルのツールシャンク穴に対向し、内径部にドローバーが摺動自在に挿入されるクランプ部材と、ドローバーに軸線に平行に形成されるエアブロー用の回路と、クランプ部材に形成されてドローバーのエアブロー回路からのエアをツールスピンドルのツールシャンク穴に向けて噴射する複数の傾斜穴を備えるものである。
【０００６】
また、ドローバーの軸心部に挿入されるパイプを備え、エアブロー回路は、パイプの外径部とドローバーの内径部との間に形成されるとともに、パイプの内径部は切削液を切削部に供給するスルークーラント回路を形成するものである。
また、ドローバーがツールアンクランプの位置に移動したときに、ドローバー内のエアブロー回路とクランプ部材の傾斜穴が連通するものである。
【０００７】
さらに、ツールヘッドの前面に設けられるエアブロー回路を有する面板を備え、ツールスピンドルは、面板のエアブロー回路に対向し、ツールシャンク穴の先端部にエアを噴射する複数の傾斜穴を備えるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施する工作機械の全体構成を示す斜視図、図２は要部の斜視図である。
複合加工旋盤である工作機械１はフレーム１０を有し、スライドドア１２内フレーム１０上に主軸台２０が装備される。主軸台（ワークヘッド）２０は、ワーク主軸（ワークスピンドル）２２を有し、ワークＷ１を回転自在に保持する。
【０００９】
ワークスピンドル２２は回転軸Ｃ１を中心として矢印Ｒ１方向に回転するとともに、ミル加工時等には静止と割り出しが可能である。回転軸Ｃ１と平行に制御軸であるＺ軸が設定される。
ワークスピンドル２２に対向して、テールストック３０が配設され、ワークスピンドル２２とともに長尺のワークＷ１等を支持する。
【００１０】
フレーム１０上には、Ｚ軸に平行する第１の直動案内装置１４が設けられ、刃物台ベース４０がＺ軸方向に移動制御される。
刃物台５０には、ツールヘッド１００が装備される。ツールヘッド１００は、Ｚ軸とＸ軸を含む平面に直交するＹ軸方向に移動制御されるとともに、Ｙ軸に平行な軸線Ｃ２まわりに割り出し制御される。この回転軸をＢ軸と称する。
【００１１】
ツールヘッド１００は、ツールスピンドル１１０を備える。ツールスピンドル１１０は、旋削用のツールを保持固定する機能に加えて、軸線Ｃ３まわりに矢印Ｒ３方向に回転駆動される。
工作機械１は、ツールマガジン６０と自動工具交換装置（ＡＴＣ）７０を備え、ツールスピンドル１１０に各種のツールＴ１を装着する。
ツールスピンドル１１０に装着されるツールとしては、各種の旋削用ツールに加えて、ドリル、タップ、フェースミル、エンドミル等の回転工具が用意される。
【００１２】
図３は、本発明のツールヘッド１００の要部の構造を示す断面図であって、中心線より上半分は、ＡＴＣを実行するためにツールをアンクランプした状態を示し、中心線より下半分はツールをクランプした状態を示す。
全体を符号１００で示すツールヘッドは、ハウジング１０２の内部に駆動用モータのステータ１３２を有し、モータのロータ１３０は、ツールスピンドル１１０の外周部に直接に取り付けられる。ツールスピンドル１１０は、ハウジング１０２に対してベアリング１２０，１２２により回転自在に支持される。
【００１３】
ツールスピンドル１１０は、先端部にツールシャンク穴１１２を有し、ツールＴ１が交換自在に装着される。
ツールスピンドル１１０は、中空のパイプ状であって、中空の中心部にドローバー１５０が摺動自在に挿入される。ドローバー１５０の外周部とツールスピンドル１１０の内周部の間には、皿ばね１６０が装備され、ドローバー１５０を常時ツールスピンドル１１０の後端側に向けて付勢する。
【００１４】
また、ツールヘッドは、このドローバー１５０を皿ばね１６０のばね力に抗して、ツールスピンドル１１０の先端に向けて押し出す油圧機構を備える。
ドローバー１５０の先端部には凹部１５８が形成されており、ボール１７０が挿入されている。このボール１７０は、ツールＴ１の穴Ｔｈと協働して、公知の態様によってツールＴ１のクランプとアンクランプを実行する。
【００１５】
ドローバー１５０の中心軸にはパイプ１９０が挿入される。パイプ１９０の中空穴１９２には、ドローバー１５０の後部からクーラントが供給され、ツールＴ１を介して切削部へ送られる。
パイプ１９０の外周部とドローバー１５０の内周部との間には、エアブロー用の回路１５２が形成され、ドローバー１５０の後部に形成される通路１５４を介してエアが供給される。
【００１６】
ツールスピンドル１１０のツールシャンク穴１１２の内径部には、クランプ部材１８０が配設される。このクランプ部材１８０は、ボール１７０を保持する半径方向の穴１８４を有するとともに、その内径部にドローバー１５０が摺動自在に挿入される。
ドローバー１５０とパイプ１９０の間に形成される通路１５２は、ドローバー１５０がクランプ部材１８０に挿入された部分の近傍で封止されていて、ドローバー１５０には半径方向の穴１５６が設けられる。
【００１７】
一方、クランプ部材１８０には、リング状の内径溝１８１が形成されており、この内径溝１８１は、複数の貫通穴１８２を介してツールスピンドル１１０のツールシャンク穴１１２の奥端面に連通する。
【００１８】
ドローバー１５０に設けられる半径方向の穴１５６は、ドローバー１５０が油圧機構で押し出されるツールアンクランプ状態の位置にあって、クランプ部材１８０のリング状の内径溝１８１に対向する。
ツールアンクランプ状態にあっては、ツールスピンドル１１０のツールシャンク穴１１２からツールが交換のために抜き出される。そこで、このツールが抜き出されたとき又は、ツールが挿入されたときに、ドローバー１５０内に設けた通路１５４からエアを供給し、クランプ部材１８０の傾斜穴１８２からエアを噴出させて、ツールシャンク穴１１２内の清掃を行なう。
【００１９】
ツールヘッド１００のハウジング１０２の前面には、面板２００が取り付けられる。この面板２００はエアブロー用の通路２１０を有し、このエア通路２１０は、ツールスピンドル１１０の外周面に設けて溝１１４と複数の傾斜穴１１６に連通する。傾斜穴１１６は、ツールスピンドル１１０のツールシャンク穴１１２の入口近傍に開口し、噴出するエアでツールスピンドル１１０のツールシャンク穴１１２の入口部を清掃する。
【００２０】
ツールの交換が終了し、ドローバー１５０が皿ばね１６０のばね力で引き込まれると、ドローバー１５０の半径方向穴１５６とクランプ部材１８０の内径溝１８１の間は遮断され、エアのクランプ部材１８０側への供給は断たれる。
【００２１】
上述の実施形態は、工作機械のツールヘッドについて説明したが、例えば、工作機械は複合加工旋盤やマシニングセンタ等を用いて行なう。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の工作機械のツールヘッドは以上のように構成されているので、ツールシャンク部に向けて噴射されるエアを供給するエアブロー回路を合理的に配設することができる。したがって、ツールスピンドルのツールシャンク穴とツールのシャンクとの間の異物は確実に除去され、ツールクランプの精度が向上し、加工精度が向上する。
【００２３】
また、ツールスピンドルの先端から噴射されるエアは、ツール交換時にツールシャンク穴をシールするエアカーテンを形成し、ツールシャンク穴内への異物の混入を防止する効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の斜視図。
【図２】工作機械の要部の斜視図。
【図３】ツールヘッドの要部の断面図。
【符号の説明】
１ 工作機械
１０ フレーム
２０ ワークヘッド
２２ ワークスピンドル
５０ 刃物台
６０ ツールマガジン
７０ ＡＴＣ
１００ ツールヘッド
１０２ ハウジング
１１０ ツールスピンドル
１１２ ツールシャンク穴
１２０，１２２ ベアリング
１３０ ロータ
１３２ ステータ
１５０ ドローバー
１５２ エアブロー回路
１６０ 皿ばね
１８０ クランプ部材
１８２ 貫通穴
２００ 面板
２１０ エアブロー回路

Claims (2)

1. ワークを把持し、回転又は静止するワークスピンドルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに対向して配設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自在に装着して静止又は回転するツールスピンドルを備えるツールヘッドを有する工作機械のツールヘッドであって、
   ツールヘッドのハウジング内に回転又は静止自在に支持されるツールスピンドルと、ツールスピンドルの軸心部に摺動自在に挿入されるドローバーと、外径部がツールスピンドルのツールシャンク穴に対向し、内径部にドローバーが摺動自在に挿入されるクランプ部材と、ドローバーの軸線に平行に形成されるエアブロー用の回路と、クランプ部材に形成されてドローバーのエアブロー回路からのエアをツールスピンドルのツールシャンク穴に向けて噴射する複数の傾斜穴を備えるとともに、エアブロー回路は、ドローバーの軸心部に挿入されるパイプの外径部とドローバーの内径部との間に形成されるとともに、パイプの内径部は切削液を切削部に供給するスルークーラント回路を形成し、ドローバーがツールアンクランプの位置に移動したときに、ドローバー内のエアブロー回路とクランプ部材の傾斜穴が連通する工作機械のツールヘッド。
2. ツールヘッドの前面に設けられるエアブロー回路を有する面板を備え、ツールスピンドルは、面板のエアブロー回路に連通してツールシャンク穴の先端部にエアを噴射する複数の傾斜穴を備える請求項１記載の工作機械のツールヘッド。

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