JPS62255038A - 主軸工具クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主軸頭に回転自在に軸承した主軸の先端に工
具をクランプする装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来の主軸工具クランプ装置は、筒状の主軸の軸穴に主
軸軸線方向に摺動自在に嵌挿したドローバーの先端に複
数個の鋼球を半径方向に遊動自在に保持したホルダを設
け、このドローノく−を皿バネにより常に工具のクラン
プ方向である後退方向に引張させ、主軸の後端部に前記
ドローバ−を工具のアンクランプ方向である前進方向に
押動するアンクランプ用シリンダを設けた構成である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の従来装置では、工具をアンクランプするときはド
ローバーの前進軸移動量を数ミリ移動させなければなら
ないため、皿バネのセット数を多くし、そのたわみ代を
大きくする必要があった。この皿バネのセット数を多（
すると、主軸の高速回転時に遠心力などにより皿バネの
位置がずれて回転バランスがくずれ、主軸の回転振動が
大きくなり加工精度に悪影響を及ぼす問題がある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記従来の問題点を解決した主軸工具クラン
プ装置を提供するものであり、その構成は、主軸頭に回
転自在に軸承した筒状の主軸の軸穴に主軸軸線方向に摺
動自在に挿通され前記軸線方向の進退移動によって前記
主軸の先端に工具をアンクランプ及びクランプするドロ
ーバーと、前記主軸の軸穴とドローバーの外周との間に
嵌装されドローバーに対し工具をクランプする進退方向
に引張力を付与する皿バネと、前記ドローバ−の後端部
外周にドローバーと係脱並びに摺動可能に嵌挿され前記
皿バネの弾機力をドローバーに対し断続させる皿バネ弾
機力継続機構と、皿バネを小ストローク圧縮する第１の
押動装置と、前記ドローバーを工具アンクランプ位置ま
で前進移動させる第２の押動装置とを僅えたものである
。

く作　　　用〉 本発明は、上記の構成により、皿バネのセット数を少な
（し、主軸高速回転時の振動発生を軽減するようにした
上、皿バネ弾機力断続機構を介して皿バネとドローバー
を連結したので、ドローバーに付与されている皿バネの
弾機力を第１の押動装置により小さなストロークで断接
させた状態において、ドローバーを第２の押動装置によ
り工具アンクランプ位置まで前進移動させることができ
、工具のクランプを解除するものである。

く実　施　例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図
において、１は主軸頭、２は前記主軸頭１に回転自在に
軸承された筒状の主軸である。４は前記主軸２を回転駆
動するビルトインモータであり、主軸頭１ｇｓに固設し
たステータ５と主軸２ｆ１４に固設したロータ６とによ
って構成されている。

前記主軸２の軸穴３にはドローバ−ＩＯが主軸２の軸線
方向に進退移動可能に挿通されている。このドローバ−
１０の先端には複数個の鋼球ＩＩを半径方向に拡縮自在
に保持したホルダ１２が設けられている。他の変形例と
して前記ホルダ１２はプルスタッド９を把持するコレッ
トであっても良い。

７は主軸２の先端に形成されているテーバ穴であり、こ
のテーバ穴７に工具８がテーパ嵌合され、工具８の後端
に突設したプルスタッド９を前記ホルダ１２の鋼球１■
の半径方向の縮少状態で掴持し、ドローバ−１Ｏの後退
移動力により工具８を主軸先端にクランプする。

前記ドローバ−１０の後退移動力は、主軸２の軸穴３と
ドローバ−１０の外周との間に軸線方向の前後に縦列配
置された弱い引張力を付与するコイルスプリング１３と
、強い引張力を付与する皿バネ１４とによるものである
。

前記コイルスプリング１３による弱い引張力は常にドロ
ーバ−１Ｏに付与されているが、皿バネ１４の強い引張
力は工具８のアンクランプ時に皿バネ１４の弾機力をド
ローバーに対し断絶される。１５は皿バネ弾機力断接機
構である。この機構は、主軸２の後端部において、軸穴
３とドローバ−ＩＯの外周との間にスリーブ１６が進退
移動可能に嵌挿し、その前端は前記皿バネ１４の弾機力
を受けている。このスリーブ１６の後端には半径方向に
拡縮する複数個の鋼球１９が設けられ、ドローバ−１Ｏ
の後端に前記鋼球１９の半径方向の縮少状態で係合する
係合段部１８が形成されている。従って、この係合段部
１８に前記鋼球１９が係合しているときには皿バネ１４
の弾機力がスリーブ１６を介してドローバ−ＩＯに後退
方向の引張力として付与され、鋼球１９が係合段部１８
より外れるとドローバ−１Ｏに対する前記皿バネ１４に
よる引張力は断絶される。この係合段部１８に対する鋼
球１９の係脱手段は、前記スリーブ１６の後端部外周に
円筒状のボールガイド２０を摺動自在に嵌合する。この
ボールガイド２０の後端部内周には、前記スリーブＩ６
の後端の鋼球１９を半径方向に拡開する大内径面２２が
形成され、この大内径面２２以外の内径は前記鋼球１９
を半径方向に縮少する小内径面となっている。１７は前
記スリーブ１６並びにボールガイド２０を軸線方向の移
動を許容して回り止めするビン、２１はスリーブ１６と
ボールガイド２０との間に介装したスプリングであり、
ボールガイド２０を常に後退方向に押動付勢するもので
ある。３７は後述するスラストローラ３６に係脱する係
止部材であり、主軸２の後端に固着されている。

第２図により第１の押動装置２３と第２の押動装置の構
成を説明する。第１の運動装置２３はスリーブ１６を小
ストロークで前進移動させ皿バネ１４を圧縮するもので
ある。第２の押動装置５０はボールガイド２０とドロー
バ−ＩＯを前進方向に押動して工具８をアンクランプす
るものである。

３２は主軸頭１の後方に配置されている支持体である。

３８は前記支持体３２に主軸２の軸線方向に移動可能に
支持した装置本体である。３０は支持体３２に固定され
た装置本体３８の回り止めを兼ねたガイドボルト、３１
は装置本体３Ｂを支持体３２側へ前進押圧しているスプ
リングである。装置本体３８の前端には前記主軸２の後
端に固着されている係止部材３７の前面に係合するスラ
ストローラ３６を備えている。また、装置本体３８には
主軸２の軸心線と同一線上に第１の押動装置２３を構成
する大径の第１シリンダ３３と第２の押動装置５０を構
成する小径の第２シリンダ２４とが前後縦列して設けら
れている。３４は第１シリンダ３３内のピストンであり
、３５はピストン３４と一体の第１ピストンロツドであ
る。２５は第２シリンダ２４内のピストンであり、２６
はピストン２５と一体の第２ピストンロツドである。こ
の第２ピストンロツド２６は前記第１シリンダ３３内の
ピストン３４並びに第１ピストンロツド３５を縦貫して
いる。

前記第１ピストンロツド３５には前記スリーブ１６の後
端面に当接して押動する第１押動部材２７が設けられ、
第２ピストンロツド２６には前記ボールガイド２０の後
端面に当接して押動する第２押動部材２８とドローバ−
１０の後端面に当接して押動する押動軸２９とが設けら
れている。

上記構成による本発明の動作について説明する。主軸２
の先端の工具８のクランプは前述の通りコイルスプリン
グ１３と皿バネ１４との両方の弾機力が付与され後退方
向に引張力が作用されているドローバ−１０の後退軸移
動によりホルダ１２の鋼球１１が工具８のプルスタッド
９を掴持し、かつ工具８を引張してテーパ穴７に強固に
クランプしている。このときの押動装置２３と皿バネ弾
機力断接機構１５との関係は第２図に示すように無関係
の位置状態となっている。

工具８のアンクランプ動作は次の通りである。先ず、第
３図で示すように、第１の押動装置２３である第１シリ
ンダ３３のピストン３４を前進移動する。これにより、
第１ピストンロツド３５の第１押動部材２７がスリーブ
１６の後端面に当接してスリーブ１６を小さなストロー
クでもって前進方向に押動する。このスリーブ１６の押
動により皿バネ■４を圧縮し、鋼球１９を係合段部１８
より保合解除すると共に、皿バネ１４の反力により装置
本体３８が後退変位してスラストローラ３６が係止部材
３７の前面に係止される。従って、ドローバ−ＩＯに付
与されていた皿バネ１４の弾機力（引張力）は断絶され
た状態となり、コイルスプリング１３による弱い力の引
張力のみとなる。

次いで、第２の押動装置５０である第２シリンダ２４の
ピストン２５が前進移動する。これにより、第４図で示
すように第２ピストンロツド２６の第２押動部材２８が
ボールガイド２０の後端面に当接してボールガイド２０
をスプリング２１の弾機力に抗して前記スリーブ１６と
相対前進移動する。このボールガイド２０の前進移動に
よって、ボールガイド２０の後端部内周の大内径面２２
が鋼球１９と対応位置し、鋼球１９の半径方向の拡開を
許容する状態とする。

前記ボールガイド２０を押動した後に第２ピストンロツ
ド２６端の押動軸２９がドローバ−１０の後端面に当接
し、ドローバ−１０をコイルスプリング１３の弱い力の
引張力に抗して大きなストローりでもって前進移動させ
、ホルダ１２の鋼球１１と工員８のプルスタッド９との
係合を解除し、アンクランプとするものである。尚、工
具クランプ時は前記の逆の動作順序となる。

第５図は本発明の他の変形例である。このものは、前記
の実施例における鋼球１９の代わりにテーパ面３９を有
する楔状の駒４Ｉをスリーブ１６に半径方向に拡、縮可
能に設け、ドローバ−ＩＯの後端の係合段部１８に代え
て前記駒４１のテーパ面３９と楔合するテーバコーン４
０を形成したものである。この場合においても前記押動
装置２３によるアンクランプ順序は第１図の実施例と同
じである。

第６図も本発明の他の変形例である。この第６図の変形
例は第１図及び第５図のボールガイド２０に相当するガ
イド部材２０ａにて皿バネ１４の弾機力を受け、ドロー
バ−ＩＯの後端に傾斜角のゆるいテーパコーン４０を、
またガイド部材２０ａの後端内径にテーパコーン４０よ
りもきつい傾斜角のテーパ面４３を形成し、スリーブ１
６の後端に前記テーパコーン４０とテーパ面４３とに楔
合する駒４４を半径方向にかつ若干の後退移動を許容し
て設けた構成である。この場合は、ガイド部材２０ａを
前進方向に押動することにより皿バネ１４を圧縮し、テ
ーパ面４３と駒４４との楔合を外してドローバｌＯに対
する皿バネ１４の弾機力を断絶させ、ドローバ−１０は
前記テーパ面４３とテーパコーン４０の勾配の違いによ
り前記ガイド部材２０ａよりも大きなストロークで前進
方向に移動することができ工具をアンクランプする。ま
た本発明は、ドローバ−ＩＯを第２の押動装置５０によ
って前進のみならず後退できる構成をとればコイルスプ
リング１３を不要にすることができる。

〈発明の効果〉 以上のように本発明によると、皿バネの弾機力をドロー
バーに対し断続させる皿バネ弾機力断続機構と、皿バネ
を圧縮する第１の押動装置と、ドローバーを前進移動さ
せる第２の押動装置とを備えた構成であるので皿バネの
セット数を少なくしてもドローバーを大きく移動させる
ことができ、これにより確実なりランプ、アンクランプ
動作の達成とともに主軸の高速回転時の皿バネの位置ず
れが少なくなり振動も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は押動装
置の断面図、第３図及び第４図はアンクランプ時の押動
装置の動作説明図、第５図及び第６図は本発明の他の変
形例を示す断面図である。 １・・・主軸頭、２・・・主軸、３・・・軸穴、８・・
・工具、ＩＯ・・・ドローバー、１２・・・ホルダ、１
３・・・コイルスプリング、１４・・・皿バネ、１５・
・・皿バネ弾機力断接機構、２３・・・第１の押動装置
、３０・・・第２の押動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主軸頭に回転自在に軸承した筒状の主軸の軸穴に主軸軸
   線方向に摺動自在に挿通され前記軸線方向の進退移動に
   よって前記主軸の先端に工具をアンクランプ及びクラン
   プするドローバーと、前記主軸の軸穴とドローバーの外
   周との間に嵌装されドローバーに対し工具をクランプす
   る進退方向に引張力を付与する皿バネと、前記ドローバ
   ーの後端部外周にドローバーと係脱並びに摺動可能に嵌
   挿され前記皿バネの弾機力をドローバーに対し断続させ
   る皿バネ弾機力継続機構と、皿バネを小ストローク圧縮
   する第１の押動装置と、前記ドローバーを工具アンクラ
   ンプ位置まで前進移動させる第２の押動装置とを備えた
   ことを特徴とする主軸工具クランプ装置。