JPH06170619A - 工作機械等の主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械やその他の産業機械等に使用される
新規な主軸装置を提供することを目的とする。 【構成】 主軸４が工具ホルダー１０を嵌着したことを
感知する確認装置２００と、工具ホルダー１０に連絡し
て工具７の先端からセンタースルークーラントとして噴
射するクーラント通路と、主軸頭１のケーシング２前端
面から主軸軸受部３へのほこりの侵入を防止するエアー
ブロー装置４０とを具備した主軸装置１００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライス盤，マシニン
グセンタ，ＦＭＳライン等の工作機械等に使用される新
規構成の主軸装置に関する。

【０００２】

【従来技術と問題点】従来、マシニングセンタ、ＦＭＳ
ライン等の工作機械の構成は、据付面上に設置されるベ
ッドと、このベッドの上面に載置したテーブル及びコラ
ムのガイド部材台と、前記コラムの昇降部に支持された
主軸頭と主軸や工具交換装置等からなる工作機械本体部
とを備えている。前記工作機械において、主軸頭の主軸
装置は、主軸頭のケーシング内に複数の軸受で支持され
た主軸は、この主軸の先端にテーパー穴を備え、更にテ
ーパー穴に続いて主軸後端に開く貫通孔を主軸中心に備
えている。上記主軸テーパー穴は、工具を先端に保持す
る工具ホルダーのテーパ部を嵌入保持し、更に工具ホル
ダーのテーパ部尖端のプルスタッドは、主軸貫通孔内に
装備する工具引き込み用ドローバーの先端コレットに引
き掛けられ、多層の皿バネによるドローバーの引き込み
力で、工具ホルダーのテーパ部を主軸テーパー穴に強固
に嵌着する。この工具ホルダーの主軸テーパー穴への嵌
着状態にて、主軸を高速回転し、ワーク加工を実施す
る。上記工具ホルダーの主軸テーパー穴への嵌着を解除
するには、主軸の背後部に配置する油圧式アンクランプ
装置の押し棒がドローバー後端部を皿バネに抗して押動
し、ドローバー先端のコレットが工具ホルダーのテーパ
部尖端のプルスタッドとの結合を解除すると共に、工具
ホルダーを突き出す。

【０００３】ところで、前記主軸装置において、工具ホ
ルダーの主軸テーパー穴への嵌着ミスは、主軸が工具ホ
ルダーを確実に嵌着出来ないから、主軸回転時に工具ホ
ルダーを落下させるという事故に見舞われることがあ
る。また、主軸のドローバーを通って主軸先端に至り、
ここから工具ホルダーに連絡して工具の先端からセンタ
ースルークーラントとして噴射するから、クーラント通
路系が煩雑となって洩れの事故に見舞われることがあ
る。更に、主軸先端面と工具ホルダーとの隙間に対面す
る主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部へのほこり
の侵入で、軸受部の損傷事故に見舞われることがある。
など各種の問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題と目的】本発明は、前記
従来の前記主軸装置における問題点を解消する新規な主
軸装置を提供することを課題とし、主軸が工具ホルダー
を嵌着したことを感知する確認装置と、工具ホルダーに
連絡して工具の先端からセンタースルークーラントとし
て噴射するクーラント通路と、主軸頭のケーシング前端
面から主軸軸受部へのほこりの侵入を防止するエアーブ
ロー装置とを具備してなる主軸装置を提供することを第
一の目的とする。そして、前記主軸が工具ホルダーを確
実に嵌着出来ないことを感知する具体的な確認装置を提
供することを第二の目的とする。また、主軸のドローバ
ーを通って、ここから工具ホルダーに連絡して工具の先
端からセンタースルークーラントとして噴射するクーラ
ントの洩れの事故を防止する具体的なクーラント通路系
を提供することを第三の目的とする。更に、主軸先端面
と工具ホルダーとの隙間に対面する主軸頭のケーシング
前端面から主軸軸受部へのほこりの侵入を防止する具体
的なエアーブロー装置を提供することを第四の目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する第一
の発明は、主軸が工具ホルダーを嵌着したことを感知す
る確認装置と、工具ホルダーに連絡して工具の先端から
センタースルークーラントとして噴射するクーラント通
路と、主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部へのほ
こりの侵入を防止するエアーブロー装置とを具備してな
る工作機械等の主軸装置としたものである。そして、第
二の発明は、主軸が工具ホルダーを確実に嵌着出来ない
ことを感知するセンサ部材からなる確認装置を具備した
工作機械等の主軸装置としたものである。また、第三の
発明は、主軸のドローバーを通って、ここから工具ホル
ダーに連絡して工具の先端からセンタースルークーラン
トとして噴射するクーラントの洩れの事故を防止する開
閉弁を介設したクーラント通路系を具備した工作機械等
の主軸装置としたものである。更に、第四の発明は、主
軸先端面と、工具ホルダーとの隙間に、対面する主軸頭
のケーシング前端面から主軸軸受部へのほこりの侵入を
防止する２組のノズルを装備したエアーブロー装置を具
備した工作機械等の主軸装置としたものである。

【０００６】

【作用】本発明によると、主軸が工具ホルダーを確実に
嵌着したことを確認装置により感知することで、この落
下事故を防止出来る。また、センタースルークーラント
から工具ホルダーに連絡して工具の先端からクーラント
を噴射することが出来、そして、エアーブロー装置によ
り主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部へのほこり
の侵入を防止する。

【０００７】

【実施例】以下、図面に示す実施例にて説明する。図１
は本発明の主軸装置の断面図であり、図２は工具ホルダ
ーの嵌着状態を感知する確認装置を具備した主軸拡大断
面図であり、図３はセンタースルーの開閉弁を示す拡大
断面図であり、図４はエアーブロー装置を装備したヘッ
ドの拡大部分断面図である。

【０００８】図１において、１００はマシニングセンタ
やＦＭＳライン等の工作機械に使用される主軸装置で、
この主軸装置１００はコラムの昇降部（共に図示なし）
に支持されており、工具交換装置（図示なし）により工
具ホルダー１０を交換動作する。前記主軸装置１００
は、主軸頭１のケーシング２内に複数の軸受３で軸心
（イ）に沿って回転自在に支持された主軸４は、この主
軸４の先端４ａにテーパー穴５を備え、更にテーパー穴
５に続いて主軸後端４ｂに貫く貫通孔６を主軸の軸心
（イ）に備えている。上記貫通孔６は、中途部の小径部
６ａと、前方部の大径部６ｂと、後方部の大径部６ｃと
で構成されている。

【０００９】また、図１，図２において、上記主軸テー
パー穴５は、工具７を先端に保持する工具ホルダー１０
のテーパ部１１を嵌入保持し、更に工具ホルダー１０の
テーパ部尖端のプルスタッド１２は、主軸貫通孔６内に
装備する工具引き込み用ドローバー１３の先端コレット
１４に引き掛けられ、多層の皿バネ１５によるドローバ
ー１３の引き込み力で、工具ホルダー１０のテーパ部１
１を主軸テーパー穴５に強固に嵌着する。上記ドローバ
ー１３は、円形断面の筒部２０と、この筒部の前端に連
続してプルスタッド１２と掛脱するコレット１４と、筒
部２０の後端に固着したフランジ体２１とで構成し、こ
の後端面２１ａを外部に露出している。前記コレット１
４とプルスタッド１２との掛脱構成の詳細は、図２に示
すごとくである。ドローバー１３の先端コレット１４
は、円筒部２２を有し、この外周が前記小径部６ａに前
後摺動自在に嵌合し、この円筒部２２内に前記プルスタ
ッド１２が嵌入自在とされている。このコレット１４に
は、外径方向対称位置に一対の穴１４ａ，１４ａが明け
られ、この穴にボール２３が嵌入し、実線位置にあると
き小径部６ａの内壁面に当接してボール２３が軸心
（イ）側へ突出し、プルスタッド１２と係合し皿バネの
力で引き込む。この工具ホルダー１０の主軸テーパー穴
５ヘの嵌着状態にて、主軸４を高速回転し、ワーク加工
を実施する。

【００１０】上記工具ホルダー１０の主軸テーパー穴５
への嵌着を解除するには、主軸の背後部に配置する油圧
式アンクランプ装置ＯＫの押し棒１６がドローバー後端
部のフランジ体２１を皿バネ１５に抗して押動し、ドロ
ーバー先端のコレット１４が工具ホルダーのテーパ部尖
端のプルスタッド１２との結合を解除すると共に、工具
ホルダー１０を突き出すことで行う。尚、ドローバー１
３の後退する引き込み力は、主軸の段部２４に掛止めす
るフランジ２５とドローバー１３の後端フランジ体２１
との間に圧装した多層の皿バネ１５によっている。即
ち、図２において、ドローバー１３が２点鎖線のように
工具ホルダー側へ押動されると、前方部の大径部６ｂに
ボール２３が拡開してプルスタッド１２との結合を解除
する。このアンクランプ状態で工具ホルダー１０を自動
工具交換アーム（図示なし）により、抜き差し交換し、
再び２点鎖線のように新しい工具ホルダーが主軸テーパ
ー穴５に嵌入した後、油圧式アンクランプ装置ＯＫの押
し棒１６をドローバー後端部のフランジ体２１から離反
させる。このとき、ボール２３がプルスタッド１２を握
持していれば、実線状態となり、プルスタッド１２の握
持ミスが発生すると、コレット１４は１点鎖線まで後退
する。

【００１１】本発明は、主軸が工具ホルダーを確実に嵌
着出来ないことを感知する確認装置２００として構成し
ている。即ち、図２において、ドローバー１３の後端フ
ランジ体２１の進退位置を検出する近接センサＳを主軸
頭１のケーシング２の後端適所に設置する。特に、プル
スタッド１２の握持ミスが発生すると、１点鎖線まで後
退したフランジ体２１を検出する関係位置に近接センサ
Ｓを設置している。従って、工具ホルダーを嵌着してい
る時期において、近接センサＳがフランジ体２１を検出
する関係にあれば、コレット１４によるプルスタッド１
２の握持ミスを確認する。上記握持ミスを確認すると、
その検出信号を電気制御機器（図示なし）が受けて警報
や主軸の緊急停止を行う。

【００１２】次に、本発明のセンタースルークーラント
供給装置を図１，図３で説明する。外部のクーラントポ
ンプ（図示なし）から送られてきたクーラントは、ドロ
ーバー１３の後端に備えるロータリージョイント（図示
なし）に送り込まれ、ここからドローバー１３の軸心に
穿設した通孔（ａ）からドローバー先端のコレット１４
近くに至り、外周の主軸４に穿った通孔（ｂ）へと連通
している。上記通孔（ｂ）の主軸先端側には開閉弁２６
を備え、ここから工具ホルダー１０の支持部１０ａの背
面に開口する通孔（ｃ）に接続し、更に工具ホルダー１
０に取付けた工具７の支持部７ａ背面に開口する通孔
（ｄ）に至り、この工具７の先端からセンタスルークー
ラントとしてクーラント液を加工物に噴射しながら加工
を実施する。

【００１３】上記開閉弁２６は、図３に見るよう構成さ
れている。主軸通孔（ｂ）の前端部には摺動自在に嵌入
する円筒体３０と、この円筒体３０の後方近傍に摺動自
在に嵌入する弁体３１と、これら両部材３０，３１を引
き離すよう介設したバネ３２とを備えている。上記円筒
体３０はピン３３で回動不能にされその前端は、バネ３
２に付勢されて主軸の前端面から前方へ突出しており、
この主軸４に取付けた工具ホルダー１０の支持部１０ａ
の背面に圧接し、クーラント洩れがない。しかして、弁
体３１は通孔（ｂ）を閉じる方向へバネ３２により付勢
されて閉弁しているが、ワーク加工中には加圧クーラン
トに押されて２点鎖線で示す位置へ移動し、クーラント
を流入させる。そして、加工停止に伴い加圧ポンプを停
止すると、クーラントの圧力低下でバネ３２が弁体３１
を押し上げて、閉弁する。上記構成により、加工停止時
に加圧ポンプを停止すると、クーラントの圧力低下でバ
ネ３２が弁体３１を押し上げて閉弁し、直ちにクーラン
ト供給を遮断する。このため、無意味なクーラント供給
や漏洩が防止され、工具交換時に無用なクーラントの外
部への滴下もない。他方、ワーク加工中には加圧クーラ
ントに押されて２点鎖線で示す位置へ弁体３１が移動
し、クーラントＣを流入させるが、このとき弁体３１が
バネ３２を圧縮させて円筒体３０に対する加圧力を増大
させるから、工具ホルダー１０の支持部１０ａの背面へ
の圧接を増強し、クーラント洩れを発生させない。

【００１４】最後に、図１，図４でエアーブロー装置を
説明する。このエアーブロー装置４０は、前記主軸頭１
のケーシング２前端に開口するノズル４１を有し、この
ノズル４１は主軸頭１に形成された空気通路４２を介し
てエアーコンプレッサ（図示なし）に連結されている。
上記ノズル４１は主軸の外周面から少し離れたところ
で、周方向等間隔に数個から１０個が設けられ、主軸の
少し前方に向けて傾斜方向（中心方向）に開口してい
る。そして、２点鎖線で示すよう、工具ホルダー１０を
テーパー穴に嵌合させようとする直前のテーパー部１１
を、矢印Ｅで示すようにエアーブローして、この部分に
付着するクーラントや切粉を吹き飛ばし、清掃する。

【００１５】上記エアーブロー装置４０は、更に主軸頭
１のケーシング２前端に形成した環状ノズル４４を有
し、この環状ノズル４４も他の空気通路４５を介して前
記エアーコンプレッサ（図示なし）に連結されている。
この環状ノズル４４は主軸１の外周面に向かい且つ前方
に向かって開口している。上記構成により、ワーク加工
中は、環状ノズル４４を通して矢印Ｆの方向へエアーブ
ローを行い、主軸頭１のケーシング２前端から内部の軸
受３に向かってクーラントや切粉が侵入することを防止
する。また、４６は主軸１の外周面に形成した周溝で、
補助的にクーラントや切粉が侵入することを防ぐ作用を
する。以上のように、２組のノズル４１，４４の複合作
用により、工具ホルダーや主軸内の軸受等へのクーラン
ト及び切粉の付着，侵入を合理的に除去することが出来
る。

【００１６】本発明は、上記一実施例に限定されること
なく発明の要旨内での設計変更が可能であること勿論で
ある。例えば、工具ホルダーの嵌着状態を感知する確認
装置のセンサを別方式にしたり、主軸装置を工作機械で
はなく、ロボットや計測機器の主軸装置として使用する
ことも可能である。更に、センタースルークーラントや
エアーブロー装置も実施例の形態に限定されない。

【００１７】

【効果】本発明の主軸装置は、主軸が工具ホルダーを確
実に嵌着したことを確認装置により感知することで、こ
の落下事故を防止出来る。また、センタースルークーラ
ントから工具ホルダーに連絡して工具の先端からクーラ
ントを噴射することが出来、そして、エアーブロー装置
により主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部へのほ
こりの侵入を防止するなど、主軸装置に付きまとう各種
問題を複合的に完全に除去する優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主軸装置の断面図である。

【図２】工具ホルダーの嵌着状態を感知する確認装置を
具備した主軸拡大断面図である。

【図３】センタースルーの開閉弁を示す拡大断面図であ
る。

【図４】エアーブロー装置を装備したヘッドの拡大部分
断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸頭 ２ ケーシング ４ 主軸 ５ テーパー穴 ７ 工具 １０ 工具ホルダー １１ テーパー部 １２ プルスタッド １３ ドローバー １４ コレット ２１ フランジ体 ２６ 開閉弁 ４０ エアーブロー装置 ４１，４４ ノズル （ａ），（ｂ），（ｃ） 通孔 Ｓ 近接センサ ＯＫ アンクランプ装置 １００ 主軸装置 ２００ 確認装置

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図３】

【図４】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重松 俊伸 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 (72)発明者 井村 初夫 静岡県浜松市高塚町4888番地 エンシュウ 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸が工具ホルダーを嵌着したことを感
   知する確認装置と、工具ホルダーに連絡して工具の先端
   からセンタースルークーラントとして噴射するクーラン
   ト通路と、主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部へ
   のほこりの侵入を防止するエアーブロー装置とを具備し
   てなる工作機械等の主軸装置。
2. 【請求項２】 主軸が工具ホルダーを確実に嵌着出来な
   いことを感知するセンサ部材からなる確認装置を具備し
   た工作機械等の主軸装置。
3. 【請求項３】 主軸のドローバーを通って、ここから工
   具ホルダーに連絡して工具の先端からセンタースルーク
   ーラントとして噴射するクーラントの洩れの事故を防止
   する開閉弁を介設したクーラント通路系を具備した工作
   機械等の主軸装置。
4. 【請求項４】 主軸先端面と、工具ホルダーとの隙間
   に、対面する主軸頭のケーシング前端面から主軸軸受部
   へのほこりの侵入を防止する２組のノズルを装備したエ
   アーブロー装置を具備した工作機械等の主軸装置。