JPH0663805A - 工作機械の主軸の工具弛緩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の主軸に装着した工具のクランプ・
アンクランプを行うドローバーを押えレバーを介して電
気・機械式に動作させる工具弛緩装置を提供する。 【構成】 ドローバーを押える押えレバーの自由端に第
１リンクと第２リンクとからなるリンク機構を連結し、
このリンク機構を電動モータにて回転させられるカムに
て揺動させるようにしたものである。また押えレバーに
引張りばねを取付けて、押えレバーを常にドローバーか
ら離すようにしている。工具交換時にはカムを回転させ
て、リンク機構にて引張りばねに抗して押えレバーを押
し下げ、前記ドローバーをアンクランプ方向へ移動させ
て、工具をアンクランプさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の主軸に装
着した工具を交換する際に、主軸に保持させた工具を自
動的に弛めて解放させる工具弛緩装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】多数の工具を収納した工具マガジン及び
工具交換装置（ＡＴＣ）を備えた工作機械は、工具交換
装置にて工作機械の主軸に装着された工具を自動的に交
換するようになっている。そのため、このような工作機
械の主軸は、工具を自動的に着脱できる構造となってい
る。

【０００３】例えば図５に示す様に、主軸（１）は軸受
け（２）（３）を介して主軸ヘッド（４）に回転自在に
支持され、主軸ヘッド（４）の上端に設けられた主軸モ
ータ（５）にて回転駆動させられる。この主軸（１）は
中空構造となっており、内部にドローバー（６）を軸方
向にスライド自在に挿入し、ドローバー（６）の下端に
工具ホルダー（７）のプルスタッド（１０）をチャック
するコレット（１１）を設けている。コレット（１１）
にはボール（１２）が装着されており、上方に引かれた
状態ではコレット（１１）内のボール（１２）が主軸
（１）の内壁面に押されて内側に突出し、ボール（１
２）にてプルスタッド（１０）を保持する。また下方に
押出されると、コレット（１１）が主軸（１）内に形成
された逃げ溝（１３）内に入り、ボール（１２）への外
力がなくなり、プルスタッド（１０）を解放する構造と
なっている。

【０００４】ドローバー（６）は周囲に多数装着した皿
ばね（１４）（１４）…にて常に上方へ引かれてコレッ
ト（１１）を閉じるようになっており、ドローバー
（６）の上方に設けられた工具弛緩装置（１５）にて下
方へ押出されてプルスタッド（１０）を解放し、工具ホ
ルダー（７）を主軸（１）から僅かに突出させるように
なっている。

【０００５】工具弛緩装置（１５）は、実公平１−４４
２４５号公報にて開示されているように、ドローバー
（６）の上端に支持ブロック（１６）を取付け、その両
端を主軸（１）に形成された長穴（１７）から突出さ
せ、突出端の後面にリング状の受圧部材（２０）を取付
け、主軸ヘッド（４）の内壁面に一端を揺動自在に支持
させた押えレバー（２１）を前記受圧部材（２０）の上
面に対向配置させ、押えレバー（２１）を主軸ヘッド
（４）に取付けたシリンダ機構（２２）にて揺動させる
ようになっている（図６参照）。シリンダ機構（２２）
は、押えレバー（２１）を揺動させる油圧シリンダ（２
３）と、この油圧シリンダ（２３）を増速させる第１エ
アーシリンダ（２４）並びに油圧シリンダ（２３）を増
圧させる第２エアーシリンダ（２５）とを備えている。

【０００６】上記構成の工具弛緩装置（１５）は、通常
は、油圧シリンダ（２３）が短縮して押えレバー（２
１）を引張り、押えレバー（２１）の押圧部（２６）を
受圧部材（２０）から僅かに離してドローバー（６）に
荷重をかけないようになっている。そして工具交換を行
う時には、第１エアーシリンダ（２４）にて油圧シリン
ダ（２３）を速く伸長動作させて押えレバー（２１）の
押圧部（２６）を受圧部材（２０）の上面に当接させ、
次に第２エアーシリンダ（２５）にて油圧シリンダ（２
３）を増圧させて押えレバー（２１）を押し下げ、受圧
部材（２０）及び支持ブロック（１６）を介してドロー
バー（６）を押出し、コレット（１１）によるプルスタ
ッド（１０）の保持を解除し、続いてコレット（１１）
の内端面（２７）にてプルスタッド（１０）を押し、工
具ホルダー（７）を主軸（１）から僅かに突出させる。

【０００７】工具ホルダー（７）は工具交換装置の交換
アーム（図示せず）に保持され、主軸（１）から引き抜
かれて工具マガジンへ収納される。そして、次に使用す
る工具を備えた工具ホルダー（７）のテーパ部（２８）
及びプルスタッド（１０）が主軸（１）内に挿入される
と、油圧シリンダ（２３）を短縮動作させて、押えレバ
ー（２１）を復帰させ、ドローバー（６）への押さえ力
を解除する。すると、ドローバー（６）は皿ばね（１
４）にて引き戻されて、コレット（１１）にてプルスタ
ッド（１０）を掴み、かつこれを引き込んで工具ホルダ
ー（７）のテーパ部（２８）を主軸（１）に固定し、工
具交換を完了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記工具弛緩装置（１
５）は、ドローバー（６）を下方へ押える押えレバー
（２１）を揺動させるために、油圧シリンダ（２３）や
第１エアーシリンダ（２４）、第２エアーシリンダ（２
５）等からなるシリンダ機構（２２）を用いているた
め、油圧シリンダ（２３）に油圧を供給するための油圧
供給装置や第１エアーシリンダ（２４）及び第２エアー
シリンダ（２５）へエアーを供給するためのエアー供給
装置が必要で、配管も面倒で、設備が複雑・大型化す
る。また、油洩れやエアー洩れ等に対する定期的なメン
テナンスも必要であった。さらに、油圧供給装置やエア
ー供給装置は、油圧やエアーを所定の圧力に設定して供
給するために、工具交換の有無に拘らず常時運転させて
おかなければならず、エネルギー消費量が多く、騒音の
問題もある。

【０００９】この発明は、電気モータとカムを用いて工
具交換時にのみ動作させるようにした工具弛緩装置を提
供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、工作機械の
主軸内にスライド自在に挿入され、下端に設けられたコ
レットにて前記主軸に装着される工具ホルダーのプルス
タッドを掴み、かつ主軸内に設けた皿ばねにて常に上方
へ引かれて前記プルスタッドを引き込み、前記工具ホル
ダーを前記主軸に固定するドローバーを、前記皿ばねに
抗して押し下げて前記プルスタッドを解放させる工具弛
緩装置であって、前記主軸を保持している主軸ヘッドに
一端が揺動自在に取付けられ、前記ドローバーを押える
押えレバーと、前記押えレバーの上方に配置されて押え
レバーの他端を上下動するリンク機構と、前記主軸ヘッ
ドに取付けられ、前記押えレバーの他端を上方へ引張
り、前記ドローバーから離す引張りばねと、前記リンク
機構と摺接したカムと、前記カムを回転させ、カム面に
て前記リンクを揺動させて、前記ドローバーを押し下げ
る電動モータとで構成したものである。

【００１１】

【作用】上記工具弛緩装置は、電動モータを回転させて
カムを回転させると、カムに形成されたカム面にてリン
ク機構を押えて動作させ、このリンク機構にて押えアー
ムを押し下げ、さらにドローバーを押し下げて、プルス
タッドを解放させる。このように、工具交換にのみ電動
モータを回転させればよく、エネルギー消費量の無駄が
なく、メンテナンスの必要もない。また工具交換時以外
は電動モータを回さなくてよく、騒音も抑えられる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１乃至図４を参
照して説明する。但し図５に示す従来技術と同一構成部
材には同一符号を付して、説明は省略する。

【００１３】図１及び図２に示す様に、工具弛緩装置は
ドローバー（６）の上端に取付けられた受圧部材（２
０）を押し下げる押えレバー（２１）を、電動モータ
（３０）及びカム（３１）にて揺動させるようにしたも
のである。

【００１４】即ち、主軸ヘッド（４）の壁面に、押えレ
バー（２１）より上方に支持フレーム（３２）を取付
け、この支持フレーム（３２）の上壁（３３）に電動モ
ータ（３０）を取付け、両側の立壁（３４）（３４）間
に回転軸（３５）を軸受け（３６）（３７）を介して回
転自在に取付けてある。電動モータ（３０）の出力軸
（４０）には第１傘歯車（４１）を取付け、この第１傘
歯車（４１）を上壁（３３）に軸受け（４２）を介して
回転自在に支持させてある。一方、回転軸（３５）の一
方の端部に第１傘歯車（４１）と噛み合う第２傘歯車
（４３）を取付けてあり、電動モータ（３０）にて回転
軸（３５）を回転させるようになっている。回転軸（３
５）には中央部にカム（３１）を取付けてある。

【００１５】カム（３１）は周面をカム面（４４）とす
る平面カムを用いており、カム面（４４）は図３に示す
様に、ａ点が最も低く、ｂ点及びｃ点が高くなってお
り、ｂ点からｃ点迄は同じ高さで連続している。

【００１６】カム（３１）の下方には、支軸（４５）に
て揺動自在に連結した第１リンク（４６）と第２リンク
（４７）とからなるリンク機構（５０）を設け、第１リ
ンク（４６）の一端を支持フレーム（３２）の立壁（３
４）に揺動自在に支持させ、第２リンク（４７）の下端
を押えレバー（２１）に揺動自在に連結してある。そし
て第１リンク（４６）のカム（３１）と対応する箇所に
ローラ（５１）を回転自在に取付けている。

【００１７】また支持フレーム（３２）の立壁（３４）
（３４）の下端間にばね座金（５２）を取付け、このば
ね座金（５２）と押えレバー（２１）の端部に取付けら
れたばね座金（５３）との間に引張りばね（５４）を取
付けて、押えレバー（２１）を上方へ引張り、第１リン
ク（４６）に設けられたローラ（５１）をカム（３１）
のカム面（４４）に常時接触させるようになっている。

【００１８】上記構成の工具弛緩装置は、非動作中は、
カム（３１）の最も低いａ点が第１リンク（４６）に設
けられたローラ（５１）に接触した状態で停止してお
り、引張りばね（５４）にて押えレバー（２１）が上昇
端まで引き上げられており、押えレバー（２１）の押圧
部（２６）を受圧部材（２０）から離している。そし
て、工具交換時には電動モータ（３０）を回転させて、
第１傘歯車（４１）及び第２傘歯車（４３）を介して回
転軸（３５）を回転させ、回転軸と一体にカム（３１）
を回転させる。すると、カム（３１）のカム面（４４）
がａ点からｂ点に至るまでローラ（５１）を下方へ押し
下げて第１リンク（４６）を下方へ揺動させ、第２リン
ク（４７）を介して押えレバー（２１）を押し下げ、押
えレバー（２１）の押圧部（２６）にて受圧部材（２
０）を押し下げ、ドローバー（６）を下降させて工具を
解放させる。

【００１９】続いてカム（３１）のカム面（４４）がｂ
点からｃ点に至るまではローラ（５１）をそのまま押し
続け、押えレバー（２１）を押し下げた状態に保つ。こ
の間に工具交換装置にて主軸への工具交換が行われる。
この後カム（３１）のカム面（４４）のｃ点がローラ
（５１）を乗り越えると、ローラ（５１）への押し下げ
力がなくなり、引張りばね（５４）にて押えレバー（２
１）が持上げられ、受圧部材（２０）及びドローバー
（６）が上昇して工具をクランプする。そしてカム（３
１）のカム面（４４）のａ点がローラ位置に来ると、電
動モータ（３０）が停止し、交換作業を完了する。

【００２０】尚、上記実施例ではカム（３１）に平面カ
ムを用いたが、他に図４に示す様に端面カム（５５）を
用いてもよい。端面カム（５５）は、軸方向の端面（５
６）がカム面となっており、ローラ（５１）を直接軸方
向へ移動させることができるので、電動モータ（３０）
の出力軸（４０）にカム面（５６）が下面を向くように
取付け、そのカム面（５６）にて直接ローラ（５１）を
押えるようにすれば、第１傘歯車（４１）及び第２傘歯
車（４３）、回転軸（３５）等が不要となり、構造が非
常に簡単になる。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、工作機械の主軸に装
着される工具をクランプ・アンクランプするドローバー
を動作させる押えレバーを、電動モータ及びカムにて電
気・機械的に動かすようにしているので、工具交換時の
み電動モータを動かせばよく、エネルギー消費量が少な
くなり、かつ動作時間が短いので、騒音も少なくなる。

【００２２】また従来のように油圧ユニットやエアーコ
ンプレッサが不要で、さらに油圧配管やエアー配管等が
不要となり、構造が簡単で、製作が容易になると共に、
油洩れ等に対するメンテナンスも不要となり、煩雑な作
業から解放される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工具弛緩装置を示す一部破断正面
図

【図２】本発明に係る工具弛緩装置を示す一部破断側面
図

【図３】本発明に使用するカムの正面図

【図４】本発明に使用するカムの他の実施例を示す斜視
図

【図５】従来の工具弛緩装置を備えた主軸ヘッドの断面
図

【図６】受圧部材と押えレバーとの関係を示す平面図

【符号の説明】

１ 主軸 ４ 主軸ヘッド ６ ドローバー ７ 工具ホルダー １０ プルスタッド １１ コレット ２１ 押えレバー ３０ 電動モータ ３１ カム ４４ カム面 ５０ リンク機構 ５４ 引張りばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の主軸内にスライド自在に挿入さ
   れ、下端に設けられたコレットにて前記主軸に装着され
   る工具ホルダーのプルスタッドを掴み、かつ主軸内に設
   けた皿ばねにて常に上方へ引かれて前記プルスタッドを
   引き込み、前記工具ホルダーを前記主軸に固定するドロ
   ーバーを、前記皿ばねに抗して押し下げて前記プルスタ
   ッドを解放させる工具弛緩装置であって、前記主軸を保
   持している主軸ヘッドに一端が揺動自在に取付けられ、
   前記ドローバーを押える押えレバーと、前記押えレバー
   の上方に配置されて押えレバーの他端を上下動するリン
   ク機構と、前記主軸ヘッドに取付けられ、前記押えレバ
   ーの他端を上方へ引張り、前記ドローバーから離す引張
   りばねと、前記リンク機構と摺接したカムと、前記カム
   を回転させ、カム面にて前記リンクを揺動させて、前記
   ドローバーを押し下げる電動モータとで構成したことを
   特徴とする工作機械の主軸の工具弛緩装置。