JP4167384B2 - ワーククランプ機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤主軸のワーククランプ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術におけるワーククランプ機構について図2を用いて説明する。
図2において、主軸筐体51に電動機の固定子52が固定されている。固定子52には軸受53,54を介して、電動機の回転子55と一体の回転部56が回転可能に支持されている。回転部56に取りつけられたチャック57の内部には、マスタージョー58が配置されており、マスタージョー58には、ワークを把握するためのツメ59が取りつけられている。
一方ドローバー60とプランジャー61はネジを介して一体に固定され、マスタージョー58とプランジャー61は摺動可能にテーパ結合されており、ドローバー60を主軸軸方向に駆動することによりプランジャー58に取りつけられたツメ59が開閉可能となるように配置されている。
主軸後部には、上記ドローバー60を駆動するための油圧ピストン61と油圧シリンダ62が配置される。油圧シリンダ62は回転部56に固定され、回転部56と共に回転する。油圧シリンダ62への油の供給は、主軸筐体51に固定された油注フランジ63より流体継手64を通じて行われる。
【0003】
次に上記従来技術によるワーククランプ機構の一連のワーククランプ動作について説明する。
ワークをクランプ時は、主軸後部に配置した油圧シリンダ62に流体継手を介して油を供給し、ドローバー60を主軸後部に向かって駆動する。ドローバー60と結合されたプランジャー61を主軸後部へ引き込むと、プランジャー61とテーパ結合されたマスタージョー58は主軸中心に向かって移動し、マスタージョー58に取りつけられたツメ59がワークを把握する。また、ワークの把握力は、ピストンに働く油圧に応じた把握力となる。
また、図2に開示した旋盤の主軸機構は、現在、製造されているNC旋盤で最も一般的に使用されている機構であり、その構成は、ビルトインモータを採用し、ドローバー60を引き込むことにより、ツメ59を開閉する汎用のチャックを採用していることである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、以下のような課題があった。
【0005】
ワークの把握力を維持するためには、油圧シリンダに供給する油圧を常時発生させている必要がある。このため、油圧ユニットを常時作動させておかなければならないため、旋盤の消費電力が大きくなるという問題があった。また、油圧ユニットの廃熱が機械を暖めるため、加工精度の悪化を招いていた。また、油圧ユニットの騒音が大きいため作業環境の悪化を招いていた。さらに、把握力調整は油圧ユニットのバルブの調整で行っていたため、自動運転プログラムにおいてワーク把握力のプログラム設定ができず、自動加工の妨げとなっていた。
【0006】
また、ワーククランプ装置に求められる条件としては、▲1▼旋盤のユーザが一般的に所有している汎用のチャックが使用可能であり、特殊チャックを購入するなどの新たな投資が発生しないこと。▲2▼ギヤ等による振動が無く、ワークを高精度に切削可能なビルトインモータ構成に対応可能であること。▲3▼ドローバーを駆動するための第2のモータを必要としない安価な構成であることの3点がある。
【0007】
本発明は上記問題点を解決するもので、油圧ユニットを廃止することで、消費電力を抑え、加工精度を向上させ、騒音を作業環境が改善し、自動運転を停止することなく最適なワーク把握力を設定可能である構成とし、さらに、ビルトインモータ及び汎用チャックを使用した旋盤主軸機構に適用可能であり、また、ドローバーを駆動するための第2の電動機を必要としない構成としたワーククランプ機構を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のワーククランプ装置は、主軸先端に取りつけられたチャックと、電動機の固定子を固定する主軸筐体と、電動機の回転子と固定され内径にメネジを有する回転部と、前記メネジにはめ合わされるオネジを外径に配置したドローバーと、ドローバーを主軸軸方向に駆動することにより開閉しワークを把握するツメと、前期チャックに結合されるとともに、前記主軸筐体および前記回転部のいずれか一方にも切り替えて結合されるアーマチュア1であって、前記主軸筐体に結合することで前記チャックの主軸筐体に対する回転を規制し、回転部に結合することで前記チャックの主軸筐体に対する回転を許容するアーマチュア1と、前記ドローバーに結合されるとともに、前記主軸筐体および前記回転部のいずれか一方にも切り替えて結合されるアーマチュア2であって、前記主軸筐体に結合することで前記ドローバーの主軸筐体に対する回転を規制し、回転部に結合することで前記ドローバーの主軸筐体に対する回転を許容するアーマチュア2と、前記アーマチュア1および前記アーマチュア2を、それぞれ、前記固定部もしくは前記回転部のどちらか一方に結合させるための二つのアーマチュア切換機構と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
【0010】
図1において、主軸筐体1に電動機の固定子2が固定されている。固定子2には軸受3、4、5を介して、電動機の回転子6と一体の回転部7が回転可能に支持されている。軸受3,4を取りつけたカラー8には、チャック9が固定されている。チャック9の内部には、マスタージョー10が配置されており、マスタージョー10には、ワークを把握するためのツメ11が取りつけられている。また、回転部7の内径にはメネジ12が加工され、回転部7の内径にはメネジ12に組み合わされるオネジ13を外径に加工したドローバー14が配置される。さらにドローバー14とプランジャー15はスラスト軸受16を介して主軸軸方向に拘束されている。また、マスタージョー10とプランジャー15は摺動可能にテーパ結合され、ドローバー14を主軸軸方向に駆動することによりプランジャー15に取りつけられたツメ11を開閉可能とするように配置されている。
一方主軸前部には、カラー8の外径に加工されたスプライン24にかみ合わされたアーマチュア17と、アーマチュア17の両端にはそれぞれブレーキディスク18とツメクラッチ19が配置されている。さらにアーマチュアは軸受20を介してピストン21に取りつけられ、ピストンはバネ22と空圧シリンダ23により、主軸軸方向に駆動可能に配置されている。また、主軸後部には、ドローバー14に加工されたスプライン25にかみ合わされ配置されたアーマチュア26とアーマチュア26の両端にはそれぞれブレーキディスク27,28が配置される。さらにアーマチュアは軸受29を介してピストン30に取りつけられ、ピストンはバネ31と空圧シリンダ32により、主軸軸方向に駆動可能に配置されている。
また、回転子の回転方向位置は、主軸筐体に取りつけられた回転位置検出器33と、回転子に取りつけられた検出ギヤ34により検出される。
【0011】
次に本発明のワーククランプ機構の一連のワーククランプ動作について説明する。
ワーククランプ時は、まず空圧シリンダ23、32を動作させてピストン21、30を駆動し、アーマチュア17、26をブレーキディスク18、27を介して主軸筐体1に固定する。この時、位置検出器によって検出された回転子6の回転位置を制御装置側で記憶する。この状態で、回転子6を回転させると、ドローバー14およびチャック9はアーマチュア17、26を介して主軸筐体1に対して回転方向に拘束されているため、ドローバー7は主軸軸方向に駆動する。ドローバー7を主軸後部に向かって引き込むように回転子6を回転させると、ドローバー7と結合されたプランジャー15が引き込まれ、プランジャー15とテーパ結合されたマスタージョー10は主軸中心に向かって移動し、マスタージョー10に取りつけられたツメ11がワークを把握する。尚、ワークのクランプ力は、あらかじめ、制御装置側に電動機へ供給する最大投入電流を設定しておくことにより、電動機の発生トルクを設定できるため、ネジ12のリードとマスタージョー10テーパ角度により設定可能である。
【0012】
ワーククランプ後は、まず、空圧シリンダ32の動作を停止し、バネ31によりアーマチュア26を駆動し、ブレーキディスク28を介して回転部7に結合する。次に、回転子6を回転させ、クランプ時にアーマチュア17の主軸筐体1へ固定した際、制御装置に記憶した回転方向固定位置まで回転子6を回転させる。ここで空圧ピストン23を停止し、バネ22によりピストン21を駆動し、アーマチュア17をツメクラッチ19がかみ合うように結合させる。これにより、回転部7とチャック9及びドローバー14は、アーマチュア17、26を介して一体となり回転するため、ワークの把握力が維持される。
【0013】
上記実施例において、アーマチュア17と回転部7との結合にツメクラッチ19を使用しているが、ツメクラッチ19の替わりに、ブレーキディスクを使用しても本発明と同様の効果を得ることができる。
この場合、特にチャック9の回転位置と回転部7の回転位置を一致させる必要がないため、クランプ後は、アーマチュア17と26を同時に駆動し、回転部7に結合すれば良い。さらに、ツメクラッチ19の回転位置を合わせるためにドローバー14を回転させる必要がないため、スラスト軸受16は取りつける必要がない。
【0014】
また、上記実施例において、アーマチュアの駆動方法について空圧ピストンを用いて説明したが、特に空圧にこだわる必要はなく、電磁力を応用した駆動等の他の方法を用いても同様の効果を得ることができる。
【0015】
【発明の効果】
本実施例によれば、油圧ユニット無しでワークのクランプを行うことができるため、消費電力を抑えることができる。また、油圧ユニットの廃熱が機械を暖めないため加工精度が向上する。また、油圧ユニットの騒音が発生しないため作業環境が改善される。さらに、ワーク把握力は制御装置より電動機への最大投入電流を設定するだけで行えるため、プログラム上での入力が可能となり、自動運転を停止することなく最適なワーク把握力を設定可能となる。
さらに、旋盤のユーザが一般的に所有している汎用のチャックが使用可能であるため、特殊チャックを購入するなどの新たな投資が発生しない。また、ワークを高精度に切削可能なビルトインモータ構成に対応であるため、ギヤ等による振動が無く、本発明のワーククランプ装置を旋盤に適用した場合、高品位な切削加工が可能となる。また、ドローバーを駆動するための第2のモータを必要としないため、安価に製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例におけるワーククランプ機構を示す図である。
【図2】 従来技術に係るワーククランプ機構を示す図である。
【符号の説明】
1・・主軸筐体、2・・固定子、3,4,5,20,29・・軸受、6・・回転子、7・・回転部、8・・カラー、9・・チャック、10・・マスタージョー、11・・ツメ、12・・メネジ、13・・オネジ、14・・ドローバー、15・・プランジャー、16・・スラスト軸受、17,26・・アーマチュア、18,27,28・・ブレーキディスク、19・・ツメクラッチ、21,30・・ピストン、22,31・・バネ、23,32・・空圧シリンダ、24,25・・スプライン、33・・回転位置検出器、34・・検出ギヤ。
Claims (1)
- 電動機により回転する旋盤の主軸において、
主軸先端に取りつけられたチャックと、
電動機の固定子を固定する主軸筐体と、
電動機の回転子に固定され内径にメネジを有する回転部と、
前記メネジにはめ合わされるオネジを外径に配置したドローバーと、
ドローバーを主軸軸方向に駆動することにより開閉しワークを把握するツメと、
前記チャックに結合されるとともに、前記主軸筐体および前記回転部のいずれか一方にも切り替えて結合されるアーマチュア1であって、前記主軸筐体に結合することで前記チャックの主軸筐体に対する回転を規制し、回転部に結合することで前記チャックの主軸筐体に対する回転を許容するアーマチュア1と、
前記ドローバーに結合されるとともに、前記主軸筐体および前記回転部のいずれか一方にも切り替えて結合されるアーマチュア2であって、前記主軸筐体に結合することで前記ドローバーの主軸筐体に対する回転を規制し、回転部に結合することで前記ドローバーの主軸筐体に対する回転を許容するアーマチュア2と、
前記アーマチュア1および前記アーマチュア2を、それぞれ、前記固定部もしくは前記回転部のどちらか一方に結合させるための二つのアーマチュア切換機構と、
を備えたことを特徴としたワーククランプ機構。
Priority Applications (1)
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JP2000222423A JP4167384B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | ワーククランプ機構 |
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JP2002036012A JP2002036012A (ja) | 2002-02-05 |
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