JP3361632B2 - 工作機械の工具アンクランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の工具アンク
ランプ装置に係り、特に、スピンドルヘッドにクランプ
された工具をアンクランプするアンクランプ機構の技術
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、工作機械においては、工具を
交換自在とするために、スピンドルヘッドにクランプし
た工具ホルダーをアンクランプする機構を備えている。
このアンクランプ機構は、アンクランプ時に回動駆動さ
れるアンクランプレバーがスピンドルヘッド側の平行移
動可能なクランプ解除用部材としてのアンクランプ用シ
ャフトに接触してこれをバネ等による付勢力に抗して押
し動かすことで、アンクランプ動作するようになってい
る。そして、このアンクランプレバーとアンクランプ用
シャフトとの接触部は、アンクランプレバー側は平面、
アンクランプ用シャフトはスピンドル軸に、スピンドル
軸線と平行移動可能に設けたピン等の部材とで構成され
ている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアンクランプ機構においては、アンクランプレ
バーがその支持点の回りに円弧運動をするのに対して、
アンクランプ用シャフトは平行移動するものであるた
め、両者は互いの接触面で摺動し、そのため、接触面に
は磨耗が生じる。この磨耗量が大きくなると、正常なア
ンクランプ動作ができなくなるといった問題があった。
本発明は、上記の問題を解消するためになされたもので
あり、スピンドルヘッドにクランプされた工具をアンク
ランプするためのレバーと移動解除部材とが摺動し合う
ことなく、転がり動作となるようにして、この両者の接
触部での磨耗が生じるのを防止し、常に正常なアンクラ
ンプ動作ができるようにした工作機械の工具アンクラン
プ装置を提供することを目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１の発明は、コラムに対して上下方向に移動可
能に設けられたスピンドルヘッドと、前記スピンドルヘ
ッドに回転可能に設けられたスピンドル軸と、前記スピ
ンドル軸にクランプされた工具をアンクランプするアン
クランプ機構とを備え、前記アンクランプ機構は、先端
にカムフォロワが装着されコラムに回動可能に支持され
たアンクランプレバーと、前記スピンドル軸の中空部に
挿入されたロッドと、該ロッドの後端部側で連結され、
側端面の上下方向に、前記カムフォロワに対してセット
バックするように切り欠いた斜面を設けた移動解除部材
とから構成され、前記スピンドルヘッドが上昇し時に前
記 移動解除部材の側端面と前記カムフォロワとが当接
し、前記アンクランプレバーの回動により前記カムフォ
ロワが前記移動解除部材を工具側へ押し出し、前記ロッ
ドが前記スピンドル軸に対して平行移動して工具のクラ
ンプ状態を解除するようにし、前記スピンドルヘッドが
上昇しきっていない内に、前記アンクランプレバーが回
動した場合は、前記スピンドルヘッドが上昇した時に前
記移動解除部材の斜面と前記カムフォロワとが当接する
ようにした工作機械の工具アンクランプ装置。 【０００５】 【作用】上記の構成を有する請求項１の工作機械の工具
アンクランプ装置によれば、通常前記スピンドルヘッド
が上昇して前記カムフォロワと前記移動解除部材の側端
面が当接する。当接後前記アンクランプレバーの回動に
よりアンクランプレバーの先端に設けられた前記カムフ
ォロワが前記移動解除部材を工具側へ押し出し、前記ス
ピンドル軸の中空部内に設けられた前期ロッドが前記ス
ピンドル軸に対して平行移動して工具のクランプ状態を
解除する。一方、前記スピンドルヘッドが上昇しきって
いない内に、前記アンクランプレバーが回動した場合
は、前記スピンドルヘッドが上昇した時に前記カムフォ
ロワが前記移動解除部材の斜面に接触して移動する。 【０００６】 【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例による工
具アンクランプ装置を備えた工作機械について図１を参
照して説明する。この工作機械１は、ワーク（図示な
し）に対して水平方向（図面上では左右）に切削その他
の工作を行うものであり、前後及び左右方向に移動可能
に設けられたコラム２に対して上下方向に移動可能に設
けられたスピンドルヘッド３と、このコラム２に対して
前後方向に移動可能でかつ、自転可能に設けられた自動
工具交換のためのマガジン装置４とから構成される。ス
ピンドルヘッド３は、コラム２側に設けられたボールね
じ（図示なし）で上下駆動されるようになっている。こ
のスピンドルヘッド３は、工具ホルダーを保持しクラン
プするホルダー部５を先端部に有し回転駆動されるスピ
ンドル軸（主軸）６と、このスピンドル軸６を回転駆動
するスピンドルモータ７と、工具のクランプを解除する
アンクランプ機構８の一部を備えている。 【０００７】アンクランプ機構８を構成する部材とし
て、スピンドル軸６の中空部に該軸と平行に移動可能に
挿入され、アンクランプバネ（不図示）により付勢され
たロッド９と、スピンドル軸６の外周囲に嵌合され、前
記ロッド９の後端部側でピンにより連結されたアンクラ
ンプリング（移動解除部材）１０とが、スピンドルヘッ
ド３側に設けられている。アンクランプ機構８を構成す
るその他の部材として、コラム２側に支点台１１に回転
可能に支持されたアンクランプレバー１２と、このアン
クランプレバー１２を所定角度内で回転駆動するカム１
３とが、コラム２側に設けられている。アンクランプレ
バー１２の上端部（点線部）は、カム１３のアンクラン
プ用カム溝１３ａに嵌まっており、カム１３の回転によ
り該アンクランプレバー１２が回動する。アンクランプ
レバー１２の下端部は、スピンドルヘッド３の外装カバ
ーに開けた開口３ａを通してスピンドルヘッド３内に臨
み、スピンドルヘッド３が上昇した時にアンクランプリ
ング１０の側端面１０ａ（図３）に当接し得る状態とな
り、カム駆動により、アンクランプレバー１２が二点鎖
線で示すように回動して、アンクランプリング１０を前
方に押し出し、これにより工具のクランプ状態を解除で
きるようになっている。 【０００８】マガジン装置４は、放射状に複数の工具を
保持するグリップ１４を有した円盤状のマガジン１５を
有し、このマガジン１５は、コラム２側に固定されたマ
ガジン支持部１６に回転自在に支持された回転軸１７に
保持されており、この回転軸１７に形成されたスプライ
ンにより水平方向には移動可能とされ、該軸１７と一体
に回転されるようになっている。回転軸１７は、減速歯
車機構１８と駆動軸１９を介してマガジン旋回モータ２
０に連結されている。なお、マガジン１５を所定の回転
位置に停止させるための位置決めピン２１ａがマガジン
支持部１６に設けられ、それに対向してマガジン１５の
所定の位置に位置決め穴２１ｂが設けられており、マガ
ジン１５が後退した時に、位置決めピン２１ａが位置決
め穴２１ｂに嵌まり込み位置決めされる。また、マガジ
ン１５の所定の回転位置で、グリップ１４をアンロック
するための部材２２が装備されている。 【０００９】また、マガジン１５を前後方向に移動させ
るための機構として、マガジン支持部１６に取り付けら
れたカムベース１６ａに前後移動自在に支持された前後
シャフト軸２３と、この前後シャフト軸２３を前後移動
させるための前後レバー２４とを有する。この前後レバ
ー２４は、カムベース１６ａの天板に回転自在に支持さ
れ、その一端に締結されたカムフォロア（図に表れず）
はカム１３の前後用カム溝１３ｂに嵌められ、他端に締
結されたカムフォロア２４ａは前後シャフト軸２３に結
合された前後カム部材２５に係合されている。前後シャ
フト軸２３の前端部に締結したカムフォロア２３ａは、
マガジン１５と一体に設けたカム溝２６に係合させ、該
シャフト軸２３の前後移動をマガジン１５に伝達するよ
うにしている。また、アンクランプ用カム溝１３ａと前
後用カム溝１３ｂとが設けられた一体のカム１３は、カ
ム駆動モータ（図示なし）に連結されており、回転制御
される。このカム動作により、マガジン１５は前後レバ
ー２４を介して前後方向に駆動される。二点鎖線で示す
前後カム部材２５´は前方に移動した時の位置を示して
いる。 【００１０】次に、上記アンクランプ機構８の詳細構成
を図２、図３を参照して説明する。アンクランプレバー
１２の下端部はアンクランプリング１０に跨がり得る二
股形状とされ、ここにコロ部材でなるカムフォロア１２
ａがボルト軸１２ｂにより回転自在に取り付けられ、ア
ンクランプレバー１２はこのカムフォロア１２ａを介し
てアンクランプリング１０の側端面１０ａと接触するよ
うな構成とされている。アンクランプリング１０は、ス
ピンドルヘッド３が嵌合される中空部１０ｂと、図１に
示したロッド９と連結するためのピンがスピンドルヘッ
ド３の長孔を通して挿通される孔１０ｃを有し、また、
カムフォロア１２ａが接触する側端面の上下方向にはカ
ムフォロア１２ａに対してセットバックするように切り
欠いた斜面１０ｄを設けている。なお、アンクランプレ
バー１２の上端部にはアンクランプ用カム溝１３ａに嵌
まり込むカムフォロア１２ｃが取り付けられている。 【００１１】次に、上記のように構成された工作機械の
工具アンクランプ装置、特に工具交換時のアンクランプ
機構８の動作を説明する。自動工具交換の動作が開始さ
れると、スピンドルヘッド３が上昇し、アンクランプレ
バー１２がアンクランプリング１０に当接し得る状態と
なる。この時に、スピンドルヘッド３の先端のホルダー
部５にクランプされている工具ホルダーは、マガジン１
５のグリップ１４に受け渡し可能な状態となる。さら
に、不図示のカム駆動モータが駆動されてカム軸２７を
介してカム１３が回転駆動され、そのカム動作により、
アンクランプレバー１２が支点台１１の回りに回動さ
れ、円弧運動して、アンクランプリング１０の側端面１
０ａに接触する。さらにアンクランプレバー１２が回動
され、アンクランプリング１０を押し、ロッド９がアン
クランプバネによる付勢に抗して移動され、その結果、
アンクランプが行われる。この動作において、アンクラ
ンプレバー１２は円弧運動するのに対し、アンクランプ
リング１０はスピンドル軸６に平行な直線運動をする
が、アンクランプレバー１２側はカムフォロア１２ａの
コロ部材（外輪）が接触して、転がり運動をするので、
この接触部分での磨耗は生じない。 【００１２】また、アンクランプレバー１２がアンクラ
ンプリング１０に当接した状態で自動工具交換機構に異
常が発生した場合、アンクランプリング１０はスピンド
ルヘッド３側のアンクランプバネからバネ力を受けてい
て、手で動かすことが困難なため、スピンドルヘッド３
を降下させて、上記の当接状態を外してアンクランプバ
ネからバネ力を受けないようにして作業することがあ
る。この場合、アンクランプリング１０の側端面に本実
施例のような斜面１０ｄが無く、段差があるとすると、
アンクランプレバー１２のカムフォロア１２ａがアンク
ランプリング１０から離れる瞬間に、段差で急に上記当
接が外れるため、アンクランプリング１０はアンクラン
プバネで押されてストッパー等の部材に激突し、そのた
め、変形等を起こす恐れがある。本実施例では、アンク
ランプリング１０に切り欠いた斜面１０ｄを設けている
ので、カムフォロア１２ａがアンクランプリング１０か
ら離れる動きが滑らかに行われ、従って、上記のような
問題は発生しない。 【００１３】また、上記のようにアンクランプリング１
０に切り欠いた斜面１０ｄを設けていることにより、ス
ピンドルヘッド３が上昇しきっていない内に、アンクラ
ンプレバー１２が回動して突出して来ても、アンクラン
プレバー１２のカムフォロア１２ａは斜面１０ｄに接触
して移動するので、動作に支障がなく、従って、スピン
ドルヘッド３の上昇とアンクランプレバー１２の回動と
を同時的に動作させることが可能であり、動作のスピー
ドアップが図れる。 【００１４】本発明は、上記実施例構成に限られず、種
々の変形が可能であり、例えば、上記実施例のアンクラ
ンプ機構８では、カムフォロア１２ａをアンクランプレ
バー１２側に設けているが、図４に示す変形例のよう
に、アンクランプリング１０側に回転自在なコロ部材１
０ｅを設けたものでも構わない。この変形例のような構
成においても、上記と同様な作用が得られる。また、移
動解除部材であるアンクランプリング１０についても上
記実施例構成のリング形状に限られるものではない。 【００１５】 【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る工作
機械の工具アンクランプ装置によれば、前記スピンドル
ヘッドが上昇した時に前記カムフォロワと前記移動解除
部材の側端面とが当接し、前記アンクランプレバーの回
動によりアンクランプレバーの先端に設けられた前記カ
ムフォロワが前記移動解除部材を工具側へ押し出す。一
方、前記スピンドルヘッドが上昇しきっていない内に、
前記アンクランプレバーが回動した場合は、前記スピン
ドルヘッドが上昇した時に前記カムフォロワが前記移動
解除部材の斜面に接触して移動するため、この両者の接
触部での磨耗が生じるのを防止し、常に正常なアンクラ
ンプ動作ができるだけではなく、スピンドルヘッドの上
昇とアンクランプレバーの回動とを同時的に動作させる
ことが可能であり、動作のスピードアップが図れるとい
う効果を得る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例による工具アンクランプ装置
を備えた工作機械の側断面図である。 【図２】同アンクランプ装置におけるアンクランプ機構
の詳細構成を示す図である。 【図３】（ａ）（ｂ）はアンクランプ機構におけるアン
クランプリングの正面図及び側面図である。 【図４】アンクランプ機構の変形例を示す部分側面図で
ある。 【符号の説明】 １ 工作機械 ２ コラム ３ スピンドルヘッド ４ マガジン装置 ６ スピンドル軸 ８ アンクランプ機構 １０ アンクランプリング（移動解除部材） １２ アンクランプレバー １２ａ コロ部材でなるカムフォロア １０ｄ 斜面 １０ｅ コロ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 31/117 B23Q 3/157

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コラムに対して上下方向に移動可能に設
   けられたスピンドルヘッドと、 前記スピンドルヘッドに回転可能に設けられたスピンド
   ル軸と、 前記スピンドル軸にクランプされた工具をアンクランプ
   するアンクランプ機構とを備え、 前記アンクランプ機構は、先端にカムフォロワが装着さ
   れ、コラムに回動可能に支持されたアンクランプレバー
   と、前記スピンドル軸の中空部に挿入されたロッドと、
   該ロッドの後端部側で連結され、前記カムフォロワと接
   触する側端面の上下方向に、前記カムフォロワに対して
   セットバックするように切り欠いた斜面を設けた移動解
   除部材とから構成され、 前記スピンドルヘッドが上昇した時に前記移動解除部材
   の側端面と前記カムフォロワとが当接し、前記アンクラ
   ンプレバーの回動により前記カムフォロワが前記移動解
   除部材を工具側へ押し出し、前記ロッドが前記スピンド
   ル軸に対して平行移動して工具のクランプ状態を解除す
   るようにし、前記スピンドルヘッドが上昇しきっていな
   い内に、前記アンクランプレバーが回動した場合は、前
   記スピンドルヘッドが上昇した時に前記移動解除部材の
   斜面と前記カムフォロワとが当接するようにしたことを
   特徴とする工作機械の工具アンクランプ装置。