JP3251618B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マシニングセンタ等
の加工装置に係り、特に主軸ヘッドに支持された主軸に
工具ホルダを着脱可能に装着し、その工具ホルダに取り
付けられた研削用砥石やエンドミル等のエア駆動による
回転工具を保持し研削や切削等の加工を行うようにした
加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の加工装置としては、例え
ば特開平１−２８１８６１号公報に示されるような構成
のものが知られている。

【０００３】この従来構成においては、工具ホルダに静
圧軸受を介して回転軸が回転可能に支持され、その回転
軸の先端に研削用砥石等の工具が取り付けられている。
工具ホルダには、回転軸をエアの噴射によって回転駆動
させるためのエア駆動機構としてのエアタービンが設け
られている。主軸及び工具ホルダにはエア供給源に連結
されるエア供給路が形成され、このエア供給路を介して
エアタービンにエアが供給されて、回転軸が高速で回転
駆動されると共に、エア供給路を介して静圧軸受にエア
が供給されて、回転軸が工具ホルダに対し静圧的に支承
されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
加工装置では、回転軸の回転を停止させるための停止機
構が設けられていないため、工具交換のために工具ホル
ダを主軸から取り外す場合、エア駆動機構からのエアの
噴射を停止した後、回転軸の惰性回転が所定回転数以下
になるまで、工具ホルダの取り外し作業を待たなければ
ならず、工具交換に長い作業時間を必要とするという問
題があった。

【０００５】又、このような問題点を解消するため、工
具ホルダに機械的なブレーキ機構を設けることも考えら
れるが、このように構成した場合には、構造が複雑にな
ると共に、高速回転している回転軸を停止させる際に、
ブレーキ機構のブレーキシュー等に磨耗が生じやすく
て、耐久性に新たな問題が生じた。

【０００６】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものであって、その第１
目的は、工具交換のために工具ホルダを主軸から取り外
す際に、回転軸の惰性回転を短時間に制動停止させるこ
とができて、工具の交換作業を短時間に行うことがで
き、しかも、回転軸を停止させるためにエア停止機構を
採用して、停止機構の構成を簡素化することができると
共に、工具ホルダを主軸に装着する際に、工具ホルダ内
のエア駆動機構及びエア停止機構に対するエアの供給経
路を自動的に接続することができる加工装置を提供する
ことにある。

【０００７】又、この発明の第２目的は、工具ホルダを
主軸の装着穴から取り外す際に、駆動用エア又は停止用
エアのいずれか一方を供給するためのエア供給路を利用
して、装着穴にクリーニング用エアを供給することがで
きる加工装置を提供することにある。

【０００８】

【０００９】そして、この発明の第３目的は、工具交換
のために工具ホルダを主軸から取り外す際に、回転軸の
惰性回転を短時間に制動停止させることができて、工具
の交換作業を短時間に行うことができ、しかも、工具ホ
ルダ内のエア駆動機構及びエア停止機構に対するエア供
給路を、主軸及びクランプ軸の内部に区分して形成する
ことができ、クランプ軸がアンクランプ動作されない状
態で主軸内のエア供給路へエアを供給でき、さらには、
クランプ軸の移動により工具ホルダを主軸の装着穴から
取り外す際に、主軸内のエア供給路を通して装着穴にク
リーニング用エアを供給することができる加工装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は前記第
１及び第２目的を達成するために、主軸ヘッドに支持さ
れた主軸の装着穴に、先端に工具を取り付けた回転軸を
静圧軸受を介して回転可能に支持する工具ホルダが、着
脱可能に装着される加工装置において、前記工具ホルダ
には、回転軸をエアの噴射によって回転駆動させるため
のエア駆動機構と、回転軸の回転をエアの逆噴射によっ
て停止させるためのエア停止機構とを設けると共に、エ
ア駆動機構及びエア停止機構にそれぞれ連結された駆動
用のエア通路及び停止用のエア通路を設け、前記主軸に
はエア供給源に連結される駆動用のエア供給路及び停止
用のエア供給路を設け、前記工具ホルダを装着穴に装着
したときに互いに接続されるように、各エア通路のエア
供給端を各エア供給路の開口端に接離可能に対応させ、
前記駆動用エア供給路又は停止用エア供給路のいずれか
一方は、工具ホルダを装着穴から取り外すときにその装
着穴にクリーニング用エアを供給するためのクリーニン
グ用エア供給路と共用し、前記いずれか一方のエア供給
時とクリーニング用エア供給時とでエア供給圧を切換え
る圧切換手段を備えたものである。

【００１１】

【００１２】

【００１３】そして、請求項２の発明は前記第３目的を
達成するために、主軸ヘッドに支持され且つ先端に工具
ホルダを着脱可能に装着するための装着穴を形成した筒
状の主軸と、その主軸内に軸線方向へ移動可能に挿通さ
れたクランプ軸と、そのクランプ軸の一方向への移動に
基づき装着穴に装着された工具ホルダをクランプするよ
うに、クランプ軸の先端に設けられたクランプ機構と、
前記クランプ軸をクランプ方向に移動付勢する第１付勢
部材と、その付勢部材の付勢力に抗してクランプ軸をア
ンクランプ方向へ移動させるように、クランプ軸上の被
作動部に対応して設けられた作動部材とを備えた加工装
置において、前記主軸の装着穴には先端に工具を取付け
た回転軸を静圧軸受を介して回転可能に支持する工具ホ
ルダが着脱可能に装着され、この工具ホルダには、回転
軸をエアの噴射によって回転駆動させるためのエア駆動
機構と、回転軸の回転をエアの逆噴射によって停止させ
るためのエア停止機構とを設け、前記クランプ軸内には
エア駆動機構又はエア停止機構のいずれか一方にエアを
供給するための第１エア供給路を設けると共に、前記主
軸内にはエア駆動機構又はエア停止機構のいずれか他方
にエアを供給するための第２エア供給路を設け、前記作
動部材には第２エア供給路の開口端部に対向してエア供
給口を設けると共に、作動部材と主軸との間にはエア供
給口を第２エア供給路に接離可能に接続するための接続
手段を設け、前記第１付勢部材の付勢力より小さい力で
作動部材をクランプ軸の被作動部に当接する方向に付勢
する第２付勢部材を設け、前記エア供給口には、作動部
材が前記第２付勢部材によってクランプ軸上の被作動部
に当接する位置まで移動されて、接続手段によりエア供
給口が第２エア供給路に接続されたとき、第２エア供給
路を通してエア駆動機構又はエア停止機構に駆動又は停
止用エアを供給すると共に、作動部材がさらに移動され
ることにより被作動部を介してクランプ軸がアンクラン
プ方向に移動されて、クランプ機構の解放に伴い工具ホ
ルダが装着穴から取り外されるとき、第２エア供給路を
通して装着穴にクリーニング用エアを供給するエア供給
源を連結したものである。

【００１４】

【作 用】請求項１に記載の加工装置において、所定の
工具を取り付けた工具ホルダが主軸の装着穴に装着され
ると、工具ホルダに設けられた駆動及び停止用のエア通
路が主軸に設けられた駆動及び停止用のエア供給路に接
続される。この状態で、駆動側のエア供給源から駆動用
のエア供給路及びエア通路を介してエア駆動機構に駆動
用エアが供給されて回転軸に噴射され、その回転軸が高
速で回転駆動されて、回転軸の先端の工具により切削等
の加工が行われる。

【００１５】この加工の終了後、工具交換のために工具
ホルダを装着穴から取り外す場合には、エア駆動機構へ
の駆動用エアの供給が停止されると共に、停止用のエア
供給路からエア通路を介してエア停止機構に停止用エア
が供給されて回転軸に逆噴射され、その回転軸の回転が
制動される。従って、回転軸の惰性回転を短時間に制動
停止させることができ、工具交換作業を短時間に行うこ
とができる。

【００１６】又、回転軸が所定回転数以下まで制動さ
れ、停止用のエア供給が停止された後、工具ホルダを装
着穴から取り外すとき、圧切換手段によってクリーニン
グ用のエア圧に切換わって駆動用又は停止用のエア供給
路を介して、装着穴にクリーニング用エアが供給され
て、装着穴及び工具ホルダの装着部がクリーニングされ
る。

【００１７】

【００１８】そして、請求項２に記載の加工装置におい
ては、作動部材がクランプ軸上の被作動部と当接する位
置まで移動されたとき、接続手段により作動部材のエア
供給口が主軸内の第２エア供給路に接続される。この状
態で、エア供給源からエア供給口及び第２エア供給路を
介して、エア駆動機構又はエア停止機構に駆動又は停止
用エアが供給される。その後、作動部材がさらに移動さ
れると、クランプ軸がアンクランプ方向に移動されてク
ランプ機構が解放され、工具ホルダが装着穴から取り外
される。このとき、エア供給源からエア供給口及び第２
エア供給路を介して、装着穴にクリーニング用エアが供
給され、装着穴及び工具ホルダの装着部がクリーニング
される。

【００１９】

【実施例】以下、この発明を具体化した自動工具交換装
置を備える縦型マシニングセンタの一実施例を、図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１及び図２に示すように、マシニングセ
ンタの主軸ヘッド１はほぼ箱型に形成され、その底部に
は支持筒２が固定されると共に、頂部には遮蔽筒３が固
定されている。中空筒状の主軸４は軸受５を介して支持
筒２に回転可能に挿通支持され、その下端にはテーパ状
の装着穴４ａが形成されている。回転筒６は主軸４の上
端ネジ部７に螺合して緩み止めナット８により固定さ
れ、遮蔽筒３内に所定間隙をおいて回転可能に挿通され
ている。歯車９は主軸４の中間部に嵌合固定され、図示
しないモータの回転に伴い、この歯車９を含む歯車伝達
機構を介して主軸４が回転駆動される。

【００２１】工具ホルダ１０は図示しない自動工具交換
装置により前記主軸４の装着穴４ａに着脱交換可能に装
着され、そのホルダ本体１１の上端には装着穴４ａに嵌
挿可能なテーパシャンク部１１ａが設けられると共に、
外周には自動工具交換装置の交換用アームに係合可能な
保持溝１１ｂが形成されている。中空筒状のクランプ軸
１２は主軸４内に上下方向へ移動可能に挿通支持され、
図２に示すように主軸４の上端から上方に突出されてい
る。

【００２２】被作動部としての被押圧ナット１３及び支
持ナット１４は前記クランプ軸１２の中間ネジ部１５に
螺着され、この支持ナット１４の下面には上バネ受けリ
ング１６が接合配置されている。下バネ受けリング１７
は主軸４の内底部に配設され、この下バネ受けリング１
７と上バネ受けリング１６との間には第１付勢部材とし
ての皿バネ１８が介装されている。そして、この皿バネ
１８の付勢力によりクランプ軸１２が上方に向かって移
動付勢されている。

【００２３】プルスタッド式のクランプ機構１９は前記
クランプ軸１２とホルダ本体１１との間に設けられ、ク
ランプ軸１２の下端の支持孔２０内に収容支持された複
数のクランプボール２１と、そのクランプボール２１と
係合するようにホルダ本体１１の上端に設けられたプル
スタッド２２とから構成されている。そして、このクラ
ンプボール２１がプルスタッド２２に係合した状態で、
クランプ軸１２が皿バネ１８の付勢力によりクランプ方
向の上方へ引かれることにより、ホルダ本体１１が装着
穴４ａに装着された状態でクランプされる。又、クラン
プ軸１２が皿バネ１８の付勢力に抗してアンクランプ方
向の下方へ移動されることにより、クランプボール２１
がプルスタッド２２から離脱して、ホルダ本体１１のク
ランプが解除される。

【００２４】回転軸２３は前記ホルダ本体１１内に上下
一対の軸受筒２４，２５を介して回転可能に支持され、
その下端には研削用砥石等の工具２６がチャック２７を
介して着脱可能に取り付けられている。多数の噴出ノズ
ル２８は軸受筒２４，２５に形成され、この噴出ノズル
２８から回転軸２３と軸受筒２４，２５との間の間隙に
エアが噴出されることによって、回転軸２３を支承する
ための静圧軸受２９が形成される。

【００２５】図１及び図３に示すように、エア駆動機構
３０は前記ホルダ本体１１と回転軸２３との間に設けら
れ、回転軸２３の外周に形成された羽根車３１と、その
羽根車３１に対向して上軸受筒２４に形成された複数の
噴射ノズル３２とから構成されている。そして、前記主
軸４が主軸ヘッド１に対して所定位置に位置決め停止さ
れた状態で、このエア駆動機構３０の噴射ノズル３２か
ら羽根車３１にエアが噴射されることによって、回転軸
２３が図３の反時計方向に高速で回転駆動される。

【００２６】エア停止機構３３は前記エア駆動機構３０
の下方においてホルダ本体１１と回転軸２３との間に設
けられ、回転軸２３の外周に形成された羽根車３４と、
その羽根車３４に対向して上軸受筒２４に形成された複
数の逆噴射ノズル３５とから構成されている。そして、
前記エア駆動機構３０における噴射ノズル３２からのエ
アの噴射が停止された後に、このエア停止機構３３の逆
噴射ノズル３５から羽根車３４にエアが逆噴射されるこ
とによって、回転軸２３の惰性回転が制動停止される。

【００２７】図１に示すように、駆動用エア通路３６は
前記ホルダ本体１１内に形成され、ホルダ本体１１の内
周面に設けられた環状通路３７を介して各噴出ノズル２
８に連結されると共に、上軸受筒２４の外周面に設けら
れた環状通路３８を介してエア駆動機構３０の各噴射ノ
ズル３２に連結されている。停止用エア通路３９はホル
ダ本体１１及びプルスタッド２２内に形成され、上軸受
筒２４の外周面に設けられた環状通路４０を介してエア
停止機構３３の各逆噴射ノズル３５に連結されている。
そして、前記駆動エア通路３６のエア供給端はテーパシ
ャンク部１１ａの外側においてホルダ本体１１の上端面
に１８０°位相を変えて２箇所に開口され、停止用エア
通路３９のエア供給端はプルスタッド２２の開口されて
いる。

【００２８】駆動用エア供給路としての第１エア供給路
４１は前記クランプ軸１２の中空部内に設けられ、その
下端がクランプ軸１２の外周面に開口されている。２本
の傾斜供給路４２は装着穴４ａに沿って下方へ延びるよ
うに形成され、その上端が環状通路４３を介して第１エ
ア供給路４１に連結されると共に、下端が前記駆動用エ
ア通路３６の２つのエア供給端に対向して主軸４の下端
面にそれぞれ開口されている。

【００２９】筒状のフロート部材４４は前記傾斜供給路
４２の下端開口部に上下移動可能に嵌挿され、その下端
には黄銅等の軟質材料よりなる接合体４５が嵌着されて
いる。バネ４６は傾斜供給路４２の下端開口部とフロー
ト部材４４との間に介装され、常にはこのバネ４６の付
勢力により、フロート部材４４が規制ピン４７にて規制
される上下移動範囲の下方位置に突出保持されている。

【００３０】そして、主軸４が所定位置に位置決め停止
された状態で、ホルダ本体１１のテーパシャンク部１１
ａが装着穴４ａに図示しないキーを介して定位状態で嵌
挿されたとき、フロート部材４４がバネ４６の付勢力に
抗して上方に移動されて、接合体４５がホルダ本体１１
の上端面に圧接される。このとき、傾斜供給路４２がフ
ロート部材４４及び接合体４５を介して駆動用エア通路
３６のエア供給端に接続される。

【００３１】停止用エア供給路としての第２エア供給路
４８は前記主軸４の中空部内に設けられ、その下端が前
記停止用エア通路３９の上端開口部と対向するように、
クランプ軸１２に形成された供給路４９を介して装着穴
４ａの内頂部に開口されている。そして、ホルダ本体１
１が装着穴４ａに嵌挿されたとき、この第２エア供給路
４８が供給路４９を介して停止用エア通路３９のエア供
給端に接続される。

【００３２】図２に示すように、円筒状のシリンダ５０
は前記遮蔽筒３上に固定され、その上端には蓋体５１が
取り付けられている。作動部材としての中空筒状の作動
軸５２はシリンダ５０内に上下動可能に収容され、その
下端には凹所５２ａが形成されている。ピストン５３は
ナット５４により作動軸５２の中間に固定され、このピ
ストン５３によりシリンダ５０内のシリンダ室が下部加
圧室５０ａと上部加圧室５０ｂとに区画されている。

【００３３】押圧体５５は前記凹所５２ａ内においてネ
ジ５６により作動軸５２の下端に固定され、前記被押圧
ナット１３の上面に接離可能に対向している。第２付勢
部材としてのバネ５７は蓋体５１とピストン５３との間
に介装され、このバネ５７の付勢力により作動軸５２が
下方に移動付勢されている。なお、この実施例において
は、バネ５７によって作動軸５２に付与される下方への
付勢力が、前記皿バネ１８によってクランプ軸１２に付
与される上方への付勢力よりも小さくなるように設定さ
れている。

【００３４】切換用エアポート５８は前記シリンダ５０
に形成され、下部加圧室５０ａに連通されている。油圧
ポート５９は蓋体５１に形成され、上部加圧室５０ｂに
連通されている。エア供給口６０は作動軸５２及び押圧
体５５に形成され、前記第２エア供給路４８の上端開口
部に対向して凹所５２ａ内に開口されている。停止用エ
アポート６１はシリンダ５０に形成され、環状通路６２
を介してエア供給口６０に連結されている。

【００３５】接続筒６３は前記回転筒６の上端に固定又
は一体に突出形成され、この接続筒６３と接離可能に対
向するように、凹所５２ａの下端内面にはシールリング
６４が設けられている。そして、この接続筒６３とシー
ルリング６４とにより接続手段が構成され、図４に示す
ように、作動軸５２がバネ５７の付勢力により下方に移
動されて、押圧体５５がクランプ軸１２上の被押圧ナッ
ト１３に当接されたとき、シールリング６４が接続筒６
３に接触係合し、この状態でエア供給口６０が凹所５２
ａを介して第２エア供給路４８に接続される。

【００３６】支持ブラケット６５は前記主軸ヘッド１の
上面に取り付けられ、この支持ブラケット６５上には筒
状のカップリング６６が軸受６７を介して回転可能に支
持されている。駆動エア及びクーラント供給用の回転継
手６８は支持ブラケット６５上に図示しない取付板を介
して取り付けられ、その下面に突出した回転管６８ａが
カップリング６６にねじ込み固定されている。そして、
カップリング６６には前記クランプ軸１２の上端が一体
回転可能に且つ軸線方向へ相対移動可能に嵌挿され、回
転継手６８の内部がカップリング６６を介してクランプ
軸１２内の第１エア供給路４１に連結されている。

【００３７】図２に示すように、前記シリンダ５０内の
加圧室５０ａ，５０ｂにエア又は油圧を供給するための
供給回路は、エア供給源としてのエアポンプ６９と、切
換弁７０と、大気に連通する排気部７１，７２と、第１
及び第２のエア経路７３，７４と、エアハイドロブース
タ７５とを備えている。切換弁７０は第１〜第３の３つ
の切換部７０ａ，７０ｂ，７０ｃを備え、その切換によ
って第１及び第２エア経路７３，７４がエアポンプ６９
又は排気部７１，７２に対して任意に接続される。

【００３８】前記エアハイドロブースタ７５はシリンダ
室７６及び増圧室７７を備えている。ピストン７８はシ
リンダ室７６内に移動可能に設けられ、このピストン７
８によりシリンダ室７６が第１及び第２の加圧室７６
ａ，７６ｂに区画されている。ピストンロッド７９はピ
ストン７８から増圧室７７内に突出され、油タンク８０
より増圧室７７に供給されている油が、このピストンロ
ッド７９の移動によって増圧される。

【００３９】前記第１エア経路７３は２つのエア経路７
３ａ，７３ｂに分岐され、その一方のエア経路７３ａが
切換用エアポート５８を介してシリンダ５０内の下部加
圧室５０ａに連結されると共に、他方のエア経路７３ｂ
がエアハイドロブースタ７５の第１加圧室７６ａに連結
されている。又、第２エア供給路７４はエアハイドロブ
ースタ７５の第２加圧室７６ｂに連結されている。さら
に、増圧室７７は油圧出力経路８１により、前記油圧ポ
ート５９を介してシリンダ５０内の上部加圧室５０ｂに
連結されている。

【００４０】図２に示すように、前記回転継手６８を介
して第１エア供給路４１に駆動用エア及びクーラントを
供給するための供給回路は、駆動用エア供給源としての
エアポンプ８２と、クーラント供給源としてのクーラン
ト供給ポンプ８３と、そのエアポンプ８２及びクーラン
ト供給ポンプ８３を回転継手６８に択一的に連結するた
めに、それらの供給経路に接続された切換手段としての
開閉弁８４，８５とを備えている。

【００４１】そして、図１に示すように、工具ホルダ１
０の回転軸２３に取り付けられたエンドミル等のエア駆
動による回転工具２６を使用して加工を行う場合には、
一方の開閉弁８４が開放されて、エアポンプ８２から第
１エア供給路４１等を介して、工具ホルダ１０内のエア
駆動機構３０に駆動用エアが供給される。又、図示しな
いがクーラントを必要とするいわゆる軸心給油用の工具
を使用して加工を行う場合には、他方の開閉弁８５が開
放されて、クーラント供給ポンプ８３から第１エア供給
路４１等を介して、工具ホルダにクーラントが供給され
る。

【００４２】図２に示すように、前記停止用エアポート
６１からエア供給口６０を介して第２エア供給路４８に
停止用エア等を供給するための供給回路は、エアポンプ
８６と、圧切換手段を構成する停止用減圧弁８７とクリ
ーニング用減圧弁８８と停止用減圧弁８７及びクリーニ
ング用減圧弁８８を停止用エアポート６１に択一的に連
結するようにそれらの供給経路に接続された開閉弁８
９，９０とを備えている。なお、エアポンプ６９，８
２，８６は別々に符号を付してあるが、実際には１つの
ものである。

【００４３】そして、加工の終了後に、工具ホルダ１０
内の回転軸２３の回転が停止される際には、駆動用エア
の供給が停止された後、図４に示すように、作動軸５２
の下方移動に伴いシールリング６４と接続筒６３との接
触係合により、エア供給口６０が凹所５２ａを介して第
２エア供給路４８に接続された状態で、一方の開閉弁８
９が開放され、エアポンプ８６から停止用減圧弁８７を
通して減圧された停止用エアが、第２エア供給路４８等
を介して工具ホルダ１０内のエア停止機構３３に供給さ
れる。

【００４４】又、回転軸２３が所定回転数以下まで制動
され停止用エアの供給が停止された後、図５に示すよう
に、作動軸５２の下方移動によりクランプ軸１２が下方
に移動されて、工具ホルダ１０が主軸４の装着穴４ａか
ら取り外される際には、他方の開閉弁９０が開放され
て、エアポンプ８６からクリーニング用減圧弁８８を通
して減圧されたクリーニング用エアが、第２エア供給路
４８等を介して装着穴４ａに供給される。

【００４５】なお、この実施例においては、図１に鎖線
で示すように、前記回転軸２３又はチャック２７に対向
して回転センサ９１が配設され、この回転センサ９１に
よって、回転軸２３の回転数が検出されるようになって
いる。又、支持筒２内に振動センサ９２を内蔵して、振
動の変化によって回転軸２３の回転数が検出されるよう
にしてもよい。

【００４６】そして、この検出値は回転軸２３の駆動時
における所定回転数の確認を行なうとともに、回転軸２
３の制動停止時には開閉弁８９の切換信号として使用さ
れる。

【００４７】次に、前記のように構成されたマシニング
センタについて動作を説明する。さて、図１及び図２
は、主軸４が主軸ヘッド１に対して所定位置に位置決め
停止され、その主軸４の装着穴４ａに工具ホルダ１０が
装着されて、クランプ機構１９により工具ホルダ１０が
主軸４にクランプされた状態を示すものである。この状
態においては、駆動用エア通路３６のエア供給端が傾斜
供給路４２の下端開口部の接合体４５に接続され、駆動
用エア通路３６が傾斜供給路４２を介してクランプ軸１
２内の第１エア供給路４１に連結されている。又、停止
用エア通路３９の上端開口部が供給路４９の下端開口部
に接続され、停止用エア通路３９が供給路４９を介して
主軸４内の第２エア供給路４８に連結されている。

【００４８】さらに、この状態においては、エア及び油
圧供給回路の切換弁７０が切換部７０ａに切り換えら
れ、エアポンプ６９からのエアが、第１エア経路７３か
らエア経路７３ａを介してシリンダ５０内の下部加圧室
５０ａに供給されると共に、エア経路７３ｂを介してエ
アハイドロブースタ７５の第１加圧室７６ａに供給され
ている。このため、エアハイドロブースタ７５のピスト
ン７８及びピストンロッド７９が図２の上方に移動され
て、増圧室７７の油圧がゼロになり、シリンダ５０の上
部加圧室５０ｂの圧力もゼロとなっている。

【００４９】それにより、図２に示すように、シリンダ
５０内のピストン５３がバネ５７の付勢力に抗して上方
に移動され、作動軸５２が上方位置に保持されて、押圧
体５５がクランプ軸１２上の被押圧ナット１３から離間
されると共に、シールリング６４が接続筒６３から離脱
された状態にある。従って、クランプ軸１２が皿バネ１
８の付勢力によりクランプ方向に引き上げられ、クラン
プ機構１９はクランプ状態に維持されている。

【００５０】この状態で、駆動用エア供給回路の開閉弁
８４が開放されると、エアポンプ８２からの駆動用エア
が、回転継手６８、カップリング６６、第１エア供給路
４１及び傾斜供給路４２を介して工具ホルダ１０内の駆
動用エア通路３６に導かれ、その後、各噴出ノズル２８
から回転軸２３と軸受筒体２４，２５との間の間隙に噴
出されて静圧軸受２９が形成され、回転軸２３がホルダ
本体１１に対して静圧的に支承される。それと共に、駆
動用エアが前記駆動用エア通路３６からエア駆動機構３
０に導かれ、その噴射ノズル３２から羽根車３１に向け
て噴射されて、回転軸２３が図３の時計方向に高速で回
転駆動される。これにより、回転軸２３の先端の工具２
６にてワークに対し切削等の加工が行われる。

【００５１】一方、クーラントを必要とする工具を備え
た工具ホルダを主軸４に装着した状態で加工を行う場合
には、クーラント供給回路の開閉弁８５が開放されて、
クーラント供給ポンプ８３からのクーラントが、回転継
手６８、カップリング６６、第１エア供給路４１及び傾
斜供給路４２を介して工具ホルダに供給されて、工具や
ワークの加工部が冷却される。

【００５２】そして、前記回転軸２３上の工具２６によ
る加工が終了すると、駆動用エア供給回路の開閉弁８４
が閉じられて、エアポンプ８２からエア駆動機構３０等
への駆動用エアの供給が停止される。その後、エア及び
油圧供給回路の切換弁７０が切換部７０ｂに切り換えら
れ、エアポンプ６９からのエア供給が遮断されると共
に、第１及び第２エア経路７３，７４が排気部７１，７
２に接続されて大気圧になり、エアハイドロブースタ７
５の両加圧室７６ａ，７６ｂ及びシリンダ５０内の両加
圧室５０ａ，５０ｂの圧力がゼロになる。

【００５３】これにより、図４に示すように、作動軸５
２がピストン５３と一体的にバネ５７の付勢力にて下方
へ移動され、押圧体５５がクランプ軸１２上の被押圧ナ
ット１３に当接されると共に、シールリング６４が接続
筒６３に接触係合して、エア供給口６０が凹所５２ａを
介して第２エア供給路４８に接続される。このとき、バ
ネ５７によって作動軸５２に付与される下方への付勢力
が、皿バネ１８によってクランプ軸１２に付与される上
方への付勢力よりも小さくなるように設定されているた
め、クランプ軸１２が下方に移動されアンクランプ動作
されることはない。

【００５４】そして、この状態で、停止用エア供給回路
の開閉弁８９が開放され、エアポンプ８６から停止用減
圧弁８７を通して減圧された停止用エアが、停止用エア
ポート６１、エア供給口６０、第２エア供給路４８及び
供給路４９を介して、工具ホルダ１０内の停止用エア通
路３９に導かれる。その後、停止用エアが停止用エア通
路３９からエア停止機構３３に導かれ、その逆噴射ノズ
ル３５から羽根車３４に向けて逆噴射されて、回転軸２
３の回転が制動される。従って、回転軸２３が長時間に
亘って惰性回転することはなく、その回転軸２３の惰性
回転を短時間に制動停止させることができて、その後の
自動工具交換装置による工具ホルダ１０の交換作業を迅
速かつ短時間に行うことができる。

【００５５】このように回転軸２３の回転が制動され
て、その回転数が所定値以下まで低下したことが回転セ
ンサ９１によって検出されると、開閉弁８９が閉じて停
止用エアの供給が止まる。そして、図示しない自動工具
交換装置の交換用アームが工具ホルダ１０の保持溝１１
ｂをつかむと、エア及び油圧供給回路の切換弁７０が切
換部７０ｃに切り換えられ、エアポンプ６９からのエア
が、第２エア経路７４を介してエアハイドロブースタ７
５の第２加圧室７６ｂに供給される。それにより、エア
ハイドロブースタ７５のピストン７８及びピストンロッ
ド７９が図２の下方に移動されて、増圧室７７の油圧が
増圧され、その油圧が油圧出力経路８１を介してシリン
ダ５０内の上部加圧室５０ｂに供給される。

【００５６】これにより、図５に示すように、作動軸５
２がピストン５３と一体的に、回転筒６と当接する位置
まで下方へさらに移動されて、クランプ軸１２が押圧体
５５及び被押圧ナット１３を介してアンクランプ方向の
下方に移動され、クランプ機構１９によるクランプが解
放される。この後、交換用アームによって工具ホルダ１
０が主軸４の装着穴４ａから取り外される。このとき、
クリーニング用エア供給回路の開閉弁９０が開放され、
エアポンプ８６からクリーニング用減圧弁８８を通して
減圧されたクリーニング用エアが、停止用エアポート６
１、エア供給口６０、第２エア供給路４８及び供給路４
９を介して装着穴４ａに供給され、装着穴４ａや工具ホ
ルダ１０のテーパシャンク部１１ａがクリーニングされ
る。

【００５７】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範
囲で、次のように変更して具体化することも可能であ
る。 （１）クランプ軸１２内の第１エア供給路４１を停止用
エア供給路として使用すると共に、主軸４内の第２エア
供給路４８を駆動用エア供給路として使用し、作動軸５
２の下方移動に伴い、シールリング６４が接続筒６３に
接触係合して、エア供給口６０が第２エア供給路４８に
接続された状態で、エア供給口６０から第２エア供給路
４８内に、駆動用エア又はクリーニング用エアを選択的
に供給するように構成すること。

【００５８】（２）静圧軸受２９の噴出ノズル２８にエ
アを供給するためのエア通路を、駆動用エア通路３６及
び停止用エア通路３９と区別して、ホルダ本体１１に形
成すること。

【００５９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、次のような優れた効果を奏する。

【００６０】請求項１の発明によれば、工具交換のため
に工具ホルダを主軸から取り外す際に、回転軸の惰性回
転を短時間に制動停止させることができて、工具の交換
作業を短時間に行うことができる。又、回転軸を停止さ
せるためにエア停止機構を設けたので、停止機構の構成
を簡素化して耐久性を向上させることができる。さら
に、工具ホルダを主軸に装着する際に、工具ホルダ内の
エア駆動機構及びエア停止機構に対するエアの供給経路
が自動的に接続形成されるため、工具交換作業を迅速に
行うことができる。

【００６１】また、工具ホルダを主軸の装着穴から取り
外す際に、駆動用エア又は停止用エアのいずれか一方を
供給するためのエア供給路を利用して、装着穴にクリー
ニング用エアを供給することができて、駆動用又は停止
用及びクリーニング用のエア供給経路を簡素化すること
ができる。

【００６２】

【００６３】請求項２の発明によれば、工具交換のため
に工具ホルダを主軸から取り外す際に、回転軸の惰性回
転を短時間に制動停止させることができて、工具の交換
作業を短時間に行うことができる。又、工具ホルダ内の
エア駆動機構及びエア停止機構に対するエア供給路を、
主軸及びクランプ軸の内部に区分して形成することがで
き、クランプ軸がアンクランプ動作されない状態で主軸
内のエア供給路へエアを供給でき、さらには、クランプ
軸の移動により工具ホルダを主軸の装着穴から取り外す
際に、主軸内のエア供給路を通して装着穴にクリーニン
グ用エアを供給することができて、駆動用、停止用及び
クリーニング用のエア供給経路を容易に形成確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の加工装置を縦型マシニングセンタに
具体化した一実施例を示すもので、特に主軸ヘッドのほ
ぼ下半部を示す部分断面図である。

【図２】主軸ヘッドのほぼ上半部を示す部分断面図であ
る。

【図３】図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。

【図４】作動軸が図２に示す位置から所定量下方に移動
された状態を示す部分断面図である。

【図５】作動軸が図４に示す位置からさらに下方へ移動
された状態を示す部分断面図である。

【符号の説明】 １ 主軸ヘッド、４ 主軸、４ａ 装着穴、１０ 工具
ホルダ、１２ クランプ軸、１３ 被作動部としての被
押圧ナット、１８ 第１付勢部材としての皿バネ、１９
クランプ機構、２３ 回転軸、２６ 工具、２９ 静
圧軸受、３０エア駆動機構、３３ エア停止機構、３６
駆動用エア通路、３９ 停止用エア通路、４１ 駆動
用エア供給路としての第１エア供給路、４８ 停止用エ
ア供給路としての第２エア供給路、５２ 作動部材とし
ての作動軸、５５ 押圧体、５７ 第２付勢部材として
のバネ、６０ エア供給口、６３ 接続手段を構成する
接続筒、６４ 接続手段を構成するシールリング、８２
駆動用エア供給源としてのエアポンプ、８３ クーラ
ント供給源としてのクーラント供給ポンプ、８４，８５
切換手段を構成する開閉弁、８７ 停止用圧切換手段
を構成する停止用減圧弁、８８ 圧切換手段を構成する
クリーニング用減圧弁、８９，９０ 圧切換手段を構成
する開閉弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 5/06 B23Q 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ヘッドに支持された主軸の装着穴
   に、先端に工具を取り付けた回転軸を静圧軸受を介して
   回転可能に支持する工具ホルダが、着脱可能に装着され
   る加工装置において、 前記工具ホルダには、回転軸をエアの噴射によって回転
   駆動させるためのエア駆動機構と、回転軸の回転をエア
   の逆噴射によって停止させるためのエア停止機構とを設
   けると共に、エア駆動機構及びエア停止機構にそれぞれ
   連結された駆動用のエア通路及び停止用のエア通路を設
   け、前記主軸にはエア供給源に連結される駆動用のエア
   供給路及び停止用のエア供給路を設け、前記工具ホルダ
   を装着穴に装着したときに互いに接続されるように、各
   エア通路のエア供給端を各エア供給路の開口端に接離可
   能に対応させ、 前記駆動用エア供給路又は停止用エア供給路のいずれか
   一方は、工具ホルダを装着穴から取り外すときにその装
   着穴にクリーニング用エアを供給するためのクリーニン
   グ用エア供給路と共用し、前記いずれか一方のエア供給
   時とクリーニング用エア供給時とでエア供給圧を切換え
   る圧切換手段を備えていることを特徴とする加工装置。
2. 【請求項２】 主軸ヘッドに支持され且つ先端に工具ホ
   ルダを着脱可能に装着するための装着穴を形成した筒状
   の主軸と、その主軸内に軸線方向へ移動可能に挿通され
   たクランプ軸と、そのクランプ軸の一方向への移動に基
   づき装着穴に装着された工具ホルダをクランプするよう
   に、クランプ軸の先端に設けられたクランプ機構と、前
   記クランプ軸をクランプ方向に移動付勢する第１付勢部
   材と、その付勢部材の付勢力に抗してクランプ軸をアン
   クランプ方向へ移動させるように、クランプ軸上の被作
   動部に対応して設けられた作動部材とを備えた加工装置
   において、 前記主軸の装着穴には先端に工具を取付けた回転軸を静
   圧軸受を介して回転可能に支持する工具ホルダが着脱可
   能に装着され、この工具ホルダには、回転軸をエアの噴
   射によって回転駆動させるためのエア駆動機構と、回転
   軸の回転をエアの逆噴射によって停止させるためのエア
   停止機構とを設け、前記クランプ軸内にはエア駆動機構
   又はエア停止機構のいずれか一方にエアを供給するため
   の第１エ ア供給路を設けると共に、前記主軸内にはエア
   駆動機構又はエア停止機構のいずれか他方にエアを供給
   するための第２エア供給路を設け、前記作動部材には第
   ２エア供給路の開口端部に対向してエア供給口を設ける
   と共に、作動部材と主軸との間にはエア供給口を第２エ
   ア供給路に接離可能に接続するための接続手段を設け、
   前記第１付勢部材の付勢力より小さい力で作動部材をク
   ランプ軸の被作動部に当接する方向に付勢する第２付勢
   部材を設け、前記エア供給口には、作動部材が前記第２
   付勢部材によってクランプ軸上の被作動部に当接する位
   置まで移動されて、接続手段によりエア供給口が第２エ
   ア供給路に接続されたとき、第２エア供給路を通してエ
   ア駆動機構又はエア停止機構に駆動又は停止用エアを供
   給すると共に、作動部材がさらに移動されることにより
   被作動部を介してクランプ軸がアンクランプ方向に移動
   されて、クランプ機構の解放に伴い工具ホルダが装着穴
   から取り外されるとき、第２エア供給路を通して装着穴
   にクリーニング用エアを供給するエア供給源を連結した
   ことを特徴とする加工装置。