JP2005088183A - Tool holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械で使用するツールホルダで、ツールホルダの内部に、駆動機構を有するツールホルダに関する。 The present invention relates to a tool holder used in a machine tool such as an NC machine tool or a machining center, and relates to a tool holder having a drive mechanism inside the tool holder.
従来のツールホルダは、図3に示すように、加工ツールをツールホルダに直接取付けて、NC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械の主軸にセットして使用するものがある(例えば、非特許文献1参照)。また、NC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械の主軸と異なる回転が必要な場合は、図4に示すように、ツールホルダの内部に電動もしくはエア駆動で回転するスピンドルを配置しているものや、変速機を配置しているものがある(例えば、非特許文献2参照)。
近年、半導体等の製造装置や金型等は大型化する傾向にあり、これらの装置で使用する部品も大きくなっている。これに伴って、部品を加工するNC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械も大型化する傾向にある。一方、半導体等の製造装置や金型等で使用する部品は、サイズの大小に係らず、微細加工を必要とする部分が多く、大型工作機械であっても多数の微細加工を行う必要がある。ところが、大型工作機械は小型工作機械に比べて各可動部位の寸法・重量が大きく、これを駆動する電動機の出力も大きくなっている。従って、図6に示す大型工作機械の早送り速度Sに対する直線加減速時定数T2は、図5に示す小型工作機械の早送り速度Sに対する直線加減速時定数T1に比べて大きくなっており、この結果、同一距離を移動して加工する場合は、大型工作機械で加工する方が、小型工作機械で加工するよりも時間を要するという問題がある。 In recent years, manufacturing apparatuses and molds for semiconductors and the like have a tendency to increase in size, and parts used in these apparatuses are also increasing. Along with this, machine tools such as NC machine tools and machining centers for machining parts tend to increase in size. On the other hand, parts used in manufacturing apparatuses such as semiconductors and dies, regardless of the size, have many parts that require fine processing, and it is necessary to perform many fine processing even for large machine tools. . However, the size and weight of each movable part is larger in the large machine tool than the small machine tool, and the output of the electric motor that drives the movable part is also large. Therefore, the linear acceleration / deceleration time constant T2 with respect to the rapid feed speed S of the large machine tool shown in FIG. 6 is larger than the linear acceleration / deceleration time constant T1 with respect to the rapid feed speed S of the small machine tool shown in FIG. When machining by moving the same distance, there is a problem that machining with a large machine tool requires more time than machining with a small machine tool.
本発明は、NC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械で使用するツールホルダの内部に、加減速時定数が小さい直線運動をするアクチュエータと回転運動をするスピンドルとの多軸の駆動機構を内蔵することを特徴とする。 The present invention incorporates a multi-axis drive mechanism including a linearly moving actuator having a small acceleration / deceleration time constant and a rotating spindle within a tool holder used in a machine tool such as an NC machine tool or a machining center. It is characterized by.
請求項2に記載の発明は、本発明のツールホルダを、NC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に着脱する時に、自動工具交換装置を用いて行うことを可能とするもので、ツールホルダの位置決め機構を配置してある。この位置決め機構の部分には、本発明のツールホルダに内蔵された機構を駆動するための用力を供給する接続口と、内蔵された機構を制御するための信号を通信するコネクタを配置している。 The invention according to
請求項3に記載の発明は、ツールホルダの先端に加工ツールを容易に交換できるコレットとチャックを配置してある。また、クーラントや切削液を本発明のツールホルダ内部を介して吐出すると共に、クーラントや切削液及び切削中の屑が本発明のツールホルダ内部に進入することを防止するシールを配置している。 According to a third aspect of the present invention, a collet and a chuck capable of easily exchanging the processing tool are arranged at the tip of the tool holder. Further, a seal is disposed to discharge the coolant and cutting fluid through the inside of the tool holder of the present invention and prevent the coolant, cutting fluid and cutting waste from entering the inside of the tool holder of the present invention.
本発明のツールホルダは、加工ツールを、回転運動をするスピンドルの先端に取り付けてあり、回転運動をするスピンドルは、加減速時定数が小さい直線運動をするアクチュエータで駆動している。従って、直線運動を伴う微細加工を行う時は、ツールホルダ内部の直線運動をするアクチュエータが、高速で移動するため、大型工作機械の主軸を直接駆動させながら加工するよりも、加工ツールの移動速度が速い。この結果、加工時間が短縮できる効果がある。 In the tool holder of the present invention, a machining tool is attached to the tip of a spindle that performs rotational movement, and the spindle that performs rotational movement is driven by an actuator that performs linear movement with a small acceleration / deceleration time constant. Therefore, when performing fine machining with linear motion, the actuator that moves linearly inside the tool holder moves at a high speed, so the moving speed of the machining tool is faster than machining while driving the spindle of a large machine tool directly. Is fast. As a result, the processing time can be shortened.
請求項2に記載の発明は、本発明のツールホルダを、自動工具交換装置を用いて、容易にNC工作機械、マシニングセンタ等の工作機械に取付けることができ、ツールホルダの交換による作業ロスを最少にできる。更に、スピンドルとアクチュエータの駆動用力と制御信号は、ツールホルダに設けたコネクタを介して行うことができる。また、工作機械のコントローラから直接に駆動用力と制御信号を受けて動作する場合、工作機械のコントローラとツールコントローラが通信しながら動作する場合、ツールコントローラで単独に動作する場合、の何れにも対応した制御ができる。 According to the second aspect of the present invention, the tool holder of the present invention can be easily attached to a machine tool such as an NC machine tool or a machining center using an automatic tool changer, and work loss due to tool holder replacement is minimized. Can be. Furthermore, the driving force and control signal for the spindle and actuator can be transmitted via a connector provided on the tool holder. Also, it can be operated by receiving drive force and control signals directly from the machine tool controller, when the machine tool controller and the tool controller operate while communicating, or when operated independently by the tool controller. Control.
請求項3に記載の発明は、加工ツールを短時間かつ容易に交換できる。また、本発明のツールホルダから、クーラントもしくは切削液を直接吐出することで、工作機械の主軸周辺をコンパクトにできる。更に、スピンドルが直線運動する部分にはシールを配置してあり、クーラント、切削液、切削屑等が本発明のツールホルダ内部に進入することを防止し、ツールホルダの耐久性が向上する。 According to the third aspect of the present invention, the processing tool can be easily replaced in a short time. Moreover, the periphery of the spindle of the machine tool can be made compact by directly discharging coolant or cutting fluid from the tool holder of the present invention. Furthermore, a seal is disposed at a portion where the spindle moves linearly, preventing coolant, cutting fluid, cutting waste and the like from entering the inside of the tool holder of the present invention, and improving the durability of the tool holder.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、スピンドルとリニアアクチュエータを内蔵したツールホルダの断面図を示す。 FIG. 1 shows a sectional view of a tool holder incorporating a spindle and a linear actuator.
スピンドル1は、スピンドルホルダ2に固定され、リニアアクチュエータ3により、ガイド4を案内として図の上下方向に直線運動する。スピンドル1の先端には、コレット5とナット6により保持された加工ツール7が取り付いている。スピンドル1とリニアアクチュエータ3の駆動用力と制御信号は、スピンドルの駆動と信号ケーブル9及びリニアアクチュエータの駆動と信号ケーブル8を介してツールホルダAの位置決めコネクタ10に接続され、外部に設置されたツールコントローラDから供給される駆動用力と制御信号により動作する。また、クーラントまたは切削液はツールホルダAの内部を経由して吐出口15より供給される。シール12は、クーラントや切削液ならびに切削屑がツールホルダAの内部に進入しない様に配置している。 The
図2に、工作機械と本発明のツールホルダの正面図を示す。 FIG. 2 shows a front view of the machine tool and the tool holder of the present invention.
本発明のツールホルダAは、工作機械Bの自動工具交換装置Cにより、工作機械Bの主軸13に取付けられる。ツールホルダAを工作機械Bの主軸13に取付ける時、ツールホルダAのX,Y,Z方向の位置決めはテーパーシャンク11で行い、回転方向は位置決めコネクタ10で行う。ツールホルダAの位置決めコネクタ10と工作機械Bのコネクタ14の接続が完了すると、工作機械BのコントローラEとツールホルダAのコントローラDが通信を開始する。その後、工作機械Bの主軸13が所定の加工位置に移動すると共に、ツールホルダAのスピンドル1が回転し、リニアアクチュエータ3が図の上下方向に移動しながら加工を行う。 The tool holder A of the present invention is attached to the
図7に、スピンドルとサーボモータを内蔵したツールホルダの断面図を示す。 FIG. 7 shows a cross-sectional view of a tool holder with a built-in spindle and servo motor.
スピンドル1は、スピンドルホルダ2aに固定され、サーボモータ16とカップリング17により結合されたボールネジ18により、ガイド4を案内として図の上下方向に直線運動する。スピンドル1の先端には、コレット5とナット6により保持された加工ツール7が取り付いている。スピンドル1とサーボモータ16の駆動用力と制御信号は、スピンドルの駆動と信号ケーブル9及びサーボモータの駆動と信号ケーブル19を介してツールホルダFの位置決めコネクタ10に接続され、外部に設置されたツールコントローラDから供給される駆動用力と制御信号により動作する。また、クーラントまたは切削液はツールホルダFの内部を経由して吐出口15より供給される。シール12は、クーラントや切削液ならびに切削屑がツールホルダFの内部に進入しない様に配置している。 The
1 スピンドル
2 スピンドルホルダ
2a スピンドルホルダ
3 リニアアクチュエータ
4 ガイド
5 コレット
6 ナット
7 加工ツール
8 リニアアクチュエータの駆動と信号ケーブル
9 スピンドルの駆動と信号ケーブル
10 位置決めコネクタ
11 テーパーシャンク
12 シール
13 工作機械の主軸
14 工作機械のコネクタ
15 吐出口
16 サーボモータ
17 カップリング
18 ボールネジ
19 サーボモータの駆動と信号ケーブル
A 本発明のツールホルダ
B 工作機械
C 自動工具交換装置
D ツールホルダのコントローラ
E 工作機械のコントローラ
F 本発明のツールホルダ
S 早送り速度
T1 小型工作機械の直線加減速時定数
T2 大型工作機械の直線加減速時定数DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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2003
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