JP2010179399A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補正軸を進退動させることにより刃先の位置を変更可能に構成された工具を自動工具交換機能によって着脱させることを可能とし、且つ通常工具との併用を可能とした工作機械の主軸装置を提供する。
【解決手段】自動工具交換機能を備えた主軸装置に、主軸２の軸孔２ａに挿通されるとともにその軸孔１９ａに主軸側ドローバー４を挿通して進退動を行う第一案内筒１９及び第二案内筒２０と、一端が主軸２の内周面２ｂに係止され他端が第二案内筒２０の凸状部２０ｂに沿って摺動可能に構成された工具ホルダ用クランパ２１と、一端が主軸側ドローバー４の先端部に係止され他端が第二案内筒２０の凹状部２０ｃに沿って摺動可能に構成された工具側ドローバー用クランパ２２とを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特に自動工具交換機能を備えた工作機械の主軸装置における工具ホルダの着脱構造に関する。

従来、自動工具交換機能を備えた工作機械の主軸装置における工具ホルダの着脱構造としては、主軸装置に、主軸の先端に固定された案内筒と、この案内筒の軸孔に摺動偏位可能に装着されたロックロッドとからなるクランピングユニットを設け、ロックロッドの進退動により工具をクランプ・アンクランプするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものは、案内筒に工具ホルダの拘束部であるテーパ部を内嵌する内筒部を設けるとともに、案内筒の内筒部と工具ホルダのテーパ部とにそれぞれ径方向に貫通して球体が嵌合される透孔を形成し、ロックロッドの進退動に応じて上記球体を径方向に移動させることにより工具ホルダをクランプ・アンクランプするようにしている。

また、主軸の軸線上に形成された軸孔に挿通され、軸方向に進退動を行うドローバーと、このドローバーの先端に設けられ工具のプルスタッドを挿通するスリーブとを有し、ドローバーの進退動に応じて工具をクランプ・アンクランプするようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。

このものは、スリーブに径方向に貫通する孔を形成し、この孔にボールコレットを径方向に退避可能に保持する一方、ドローバーを進退動可能に支持するスピンドル軸の軸孔にスリーブの外径とほぼ等しい小径部とスリーブの外径に比較して径が大きい大径部とを設け、ドローバーの進退動に応じてボールコレットを径方向に移動させることにより工具ホルダのプルスタッドをクランプ・アンクランプするようにしている。

そして、工作機械における加工に用いられる工具として、工具の軸線上に形成された軸孔に進退動可能にドローバーを挿通し、工具の刃先（チップ）の径方向の位置をドローバーの進退動に応じて調整することによりチップの摩耗補正を行う工具（例えば、特許文献３参照）や、工具の刃先の径方向の位置をドローバーの進退動に応じて調整することによりこの工具による切削径を変更する工具（例えば、特許文献４参照）等の内部補正機能を備えた工具が公知となっている。

特開平９−２３９６３７号公報 特開平９−３１４４０４号公報 実開平３−６５６０３号公報 実開平３−６５６０４号公報

しかしながら、従来、上述したようなドローバーの進退動によって刃先の位置を調整する内部補正機能を備えた工具（以下、特殊工具という）を、例えばＪＩＳ−Ｂ６０６４に準拠した一般的な工具（以下、通常工具という）に用いられる自動工具交換機能を備えた工作機械の主軸装置に適用することはできなかった。そのため、従来の内部補正機能を備える特殊工具を用いる加工においては、自動工具交換機能を備えない専用の工作機械を用いる、または、上述したような一般的な工具を併用することのできない特殊な自動工具交換機能を備えた工作機械を用いる必要があり、高精度加工、高信頼性加工と汎用性とを両立することができなかった。

このようなことから本発明は、補正軸を進退動させることにより刃先の位置を変更可能に構成された工具を自動工具交換機能によって着脱させることを可能とし、且つ通常工具との併用を可能とした工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る工作機械の主軸装置は、自動工具交換機能を備え、ハウジングに回転可能に支持されて第一の駆動手段により回転駆動される主軸と、前記主軸の軸線上に形成された軸孔に進退動可能に挿通され、第二の駆動手段により進退動を行う主軸側補正軸とを備えた主軸装置において、前記主軸の軸孔に挿通されるとともに、前記主軸側補正軸を軸線上に形成された軸孔に挿通し、第三の駆動手段により進退動を行う案内部材と、一端が前記主軸の内周面に係止され他端が前記案内部材の外周面に沿って摺動可能に構成された第一拘束部材と、一端が前記主軸側補正軸の先端部に係止され他端が前記案内部材の内周面に沿って摺動可能に構成された第二拘束部材とを備え、前記案内部材の進退動に応じ、前記第一拘束部材の他端が前記案内部材の外周面に形成された凸状部に沿って拡径・縮径されることにより前記主軸の先端に装着される工具の工具ホルダの拘束・開放を行う一方、前記第二拘束部材の他端が前記案内部材の内周面に形成された凹状部に沿って縮径・拡径されることにより前記工具に内蔵される工具側補正軸の拘束・開放を行うように構成されたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る工作機械の主軸装置は、第１の発明に係る工作機械の主軸装置において、前記第一拘束部材は、前記他端に、前記案内部材の進退動によって拡径された際に前記工具ホルダの先端に形成された厚肉部に係合して前記厚肉部を係止する係止部を有し、前記第二拘束部材は、前記他端側に、前記案内部材の進退動によって縮径された際に前記工具側補正軸のプルスタッドに係合して前記プルスタッドを係止する係止部を有することを特徴とする。

上記課題を解決するための第３の発明に係る工作機械の主軸装置は、第１又は第２の発明に係る工作機械の主軸装置において、前記第三の駆動手段は、前記案内部材を前方へ押圧する押圧手段と、前記案内部材を後方へ付勢する皿バネとから構成されたことを特徴とする。

上記課題を解決するための第４の発明に係る工作機械の主軸装置は、第１又は第２の発明に係る工作機械の主軸装置において、前記案内筒は、前記第三の駆動手段による前記案内部材の進退動のみにより、前記第一拘束部材及び前記第二拘束部材による前記工具ホルダ及び前記工具側補正軸の拘束・開放を行うように前記凸状部及び前記凹状部の形状を設定されたことを特徴とする。

上記課題を解決するための第５の発明に係る工作機械の主軸装置は、第４の発明に係る工作機械の主軸装置において、前記第一拘束部材は、自動工具交換機能を有する工作機械に適用される通常工具の工具ホルダに対する拘束・開放を可能に構成されたことを特徴とする。

上述した第１の発明に係る工作機械の主軸装置によれば、自動工具交換機能を備え、ハウジングに回転可能に支持されて第一の駆動手段により回転駆動される主軸と、主軸の軸線上に形成された軸孔に進退動可能に挿通され、第二の駆動手段により進退動を行う主軸側補正軸とを備えた主軸装置において、主軸の軸孔に挿通されるとともに、主軸側補正軸を軸線上に形成された軸孔に挿通し、第三の駆動手段により進退動を行う案内部材と、一端が主軸の内周面に係止され他端が案内部材の外周面に沿って摺動可能に構成された第一拘束部材と、一端が主軸側補正軸の先端部に係止され他端が案内部材の内周面に沿って摺動可能に構成された第二拘束部材とを備え、案内部材の進退動に応じ、第一拘束部材の他端が案内部材の外周面に形成された凸状部に沿って拡径・縮径されることにより主軸の先端に装着される工具の工具ホルダの拘束・開放を行う一方、第二拘束部材の他端が案内部材の内周面に形成された凹状部に沿って縮径・拡径されることにより工具に内蔵される工具側補正軸の拘束・開放を行うように構成されたので、補正軸を内蔵し、この補正軸を進退動させることによって刃先の位置を変更可能に構成された特殊工具を自動工具交換機能により着脱させることができ、その際に、案内部材を進退動させるだけで上記補正軸と工具ホルダとを拘束・開放することができる。

また、第２の発明に係る工作機械の主軸装置によれば、第一拘束部材は、他端に、当該他端が案内部材の進退動によって拡径された際に工具ホルダの先端に形成された厚肉部に係合して厚肉部を係止する係止部を有し、第二拘束部材は、他端側に、当該他端が案内部材の進退動によって縮径された際に工具側補正軸のプルスタッドに係合してプルスタッドを係止する係止部を有するので、上記補正軸、工具ホルダの拘束・開放を確実に行うことができる。

また、第３の発明に係る工作機械の主軸装置によれば、第三の駆動手段は、案内部材を前方へ押圧する押圧手段と、案内部材を後方へ付勢する皿バネとから構成されたので、案内筒の進退動を円滑に行うことができる。

また、第４の発明に係る工作機械の主軸装置によれば、案内筒は、第三の駆動手段による案内部材の進退動のみにより、第一拘束部材及び第二拘束部材による工具ホルダ及び工具側補正軸の拘束・開放を行うように凸状部及び凹状部の形状を設定されたので、案内部材の進退動のみにより上記補正軸と工具ホルダとを同時に拘束又は開放することができ、作業能率が向上する。

また、第５の発明に係る工作機械の主軸装置によれば、第一拘束部材は、自動工具交換機能を有する工作機械に適用される通常工具の工具ホルダに対する拘束・開放を可能に構成されたので、上記特殊工具と通常工具とを、自動工具交換機能を有する共通の工作機械に適用することができ、高精度、高信頼性、高能率加工と汎用性とを両立することができる。

本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置の全体図である。 図２（ａ）は本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置の要部断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す主軸装置に工具が挿通された状態を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置の他の要部断面図である。 本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置のさらに他の要部断面図である。 刃の径方向の位置を調整可能な工具の一例を示す断面図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る工作機械の主軸装置の詳細を説明する。

図１は本実施例に係る主軸装置の全体図、図２（ａ）は本実施例に係る主軸装置のアンクランプ時の状態を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す主軸装置に工具を挿入した状態を示す断面図、図３は本実施例に係る主軸装置の補正前のクランプ時の状態を示す断面図、図４は本実施例に係る主軸装置の刃先の位置を補正した後の状態を示す断面図、図５は内部補正機能を有する工具の一例を示す断面図、図６は図５のVI−VI矢視断面図である。

本実施例に係る主軸装置は、自動工具交換機能を備えた工作機械の主軸装置であり、図１に示すように、ハウジング１に回動自在に収納支持される主軸２と、同じくハウジング１に回動自在に支持されるドローバー駆動シャフト３と、一端側を主軸２の軸線上に形成された軸孔２ａに進退動可能に支持される一方、他端側をドローバー駆動シャフト３の軸線上に形成された軸孔３ａに回転可能に軸支される主軸側補正軸としての主軸側ドローバー４とを備えている。この主軸装置の先端に自動工具交換機能により工具５が着脱される。

主軸２は第一駆動手段としての主軸駆動モータ６によって回転駆動される。詳しくは、主軸２の周面に固定された主軸側伝達ギア７が主軸駆動モータ６の軸６ａに固定された主軸駆動モータ側伝達ギア８と噛み合って、主軸駆動モータ６の軸６ａの回転が主軸２に伝達されるように構成されている。

また、ドローバー駆動シャフト３は第二駆動手段としてのドローバー駆動モータ９によって直進駆動される。詳しくは、ドローバー駆動シャフト３は、その周面にネジ部３ｂを備えており、このネジ部３ｂがハウジング１側に回転支持されたナット１２に螺合している。一方、ドローバー駆動シャフト３の同軸上にはドローバー駆動シャフト側伝達ギア１０が配置されており、このドローバー駆動シャフト側伝達ギア１０がドローバー駆動モータ９の軸９ａに固定されたドローバー駆動モータ側伝達ギア１１に噛み合っている。

これにより、ドローバー駆動モータ９を駆動させると、ドローバー駆動モータ９の軸９ａの回転がナット１２に伝達される。このようにドローバー駆動モータ９によってナット１２が回転駆動されると、上記ネジ部３ｂ及びナット１２によりドローバー駆動シャフト３が軸方向に進退動を行う。

主軸側ドローバー４は、主軸２に対して進退動可能であるとともに、主軸２と一体的に回転するように構成されている。また、ドローバー駆動シャフト３に対して回転可能である一方、軸方向には係止された状態となっている。即ち、主軸側ドローバー４は、主軸２と一体的に回転し、且つドローバー駆動シャフト３と一体的に進退動を行うように構成されている。この主軸側ドローバー４には、その軸線上に工具５側へクーラントを供給するためのクーラント供給路４ａが形成されている。

ここで、本実施例の主軸装置は、補正軸を備え、この補正軸を進退動させることにより刃先の位置を変更可能に構成された内部補正機能を備える工具と、このような内部補正機能を備えない通常の工具（例えば、ＨＳＫ規格）とを併用可能に構成されている。以下、主軸装置に装着される工具として、刃先の径方向の位置を変更可能に構成された内部補正機能を備えた工具５を用いる場合を例に説明する。

図５及び図６に示すように、工具５は、工具本体を構成する軸体１３と、この軸体１３の軸線上に形成された軸孔１３ａに進退動可能に挿通された工具側ドローバー１４と、軸体１３に径方向の位置を調整可能に保持された複数のバイト（刃）１５とを備えている。

軸体１３は、その基端部に工具ホルダ１３ｂを備えている。工具ホルダ１３ｂは筒状に形成され、その内壁には、この内壁の一部を径方向に拡径してなる凹部１３ｃが形成されている。これにより、工具ホルダ１３ｂの基端部が径方向内側へ突出して厚肉部１３ｄを構成している。この工具ホルダ１３ｂは、その形状を自動工具交換機能を備えた工作機械に適用される通常工具（例えば、ＪＩＳ−Ｂ６０６４）の工具ホルダと同一の仕様としている。

また、工具側ドローバー１４は、その基端部にプルスタッド１４ａを備えるとともに、その軸線上にクーラント供給路１４ｂを備えている。さらに、この工具側ドローバー１４の先端側には、先端に向かうに従って縮径するように傾斜するテーパ面１４ｃが形成されている。

一方、バイト１５は、支持部材１６を介して軸体１３に保持されている。バイト１５はテーパ面１４ｃに対向する位置に配置されている。支持部材１６はその一端側（図５では主軸装置側）が軸体１３に係止される一方、他端側（図５では主軸装置と反対側）が径方向に例えば弾性変形により移動可能に構成されている。

そして、軸体１３には、バイト１５とほぼ同一位置に、径方向に貫通するようにピン１７が配設されている。このピン１７は、径方向外側の端部が支持部材１６に当接し、径方向内側の端部がテーパ面１４ｃに当接している。

このように構成されることにより、工具５は、工具側ドローバー１４の進退動によってバイト１５の径方向の位置を調整することができるようになっている。

即ち、工具側ドローバー１４を前後に進退動させると、テーパ面１４ｃに当接したピン１７が径方向に移動する。より詳しくは、工具側ドローバー１４を前進させるとピン１７がテーパ面１４ｃの傾斜に沿って径方向外側へ移動し、これに伴って支持部材１６の上記他端側が径方向外側へ押圧されて径方向外側へ移動するため、バイト１５による切削径が大きくなる（図５、図６参照）。このとき、図６に示すようにピン１７の近傍において軸体１３と支持部材１６との間には空隙２７が形成された状態となる。

また、工具側ドローバー１４を後進させると支持部材１６の復元力によりピン１７が径方向内側へ押圧され、テーパ面１４ｃの傾斜に沿ってピン１７及び支持部材１６の上記他端側が径方向内側へ移動し、バイト１５による切削径が小さくなる。なお、図示はしないが工具側ドローバー１４を可動範囲内で最も後方まで移動させると、例えば支持部材１６の内周部全面が軸体１３に接した状態となる。

さらに、本実施例に係る主軸装置は、図１に示すように自動工具交換機能を実現するためのクランプ機構１８を備えている。本実施例においてクランプ機構１８は、案内部材を構成する第一案内筒１９及び第二案内筒２０と、第一拘束部材としての工具ホルダ用クランパ２１と、第二拘束部材としての工具側ドローバー用クランパ２２とから構成されている。

第一案内筒１９は、第二案内筒２０を主軸２に対して進退動させるための筒状の部材であり、図１に示すように、主軸２の軸孔２ａに進退動可能に挿通されている。第一案内筒１９には軸線上に軸孔１９ａが形成されているとともに、その外周面の一部を縮径してなる小径部１９ｂが形成され、且つ、基端部にフランジ１９ｃが形成されている。

軸孔１９ａには主軸側ドローバー４が進退動可能に挿通されている。また、小径部１９ｂには主軸２との間に形成された空間に皿バネ２３が配設されている。この皿バネ２３は、工具５側の先端が主軸２に当接して前方への移動を規制されている一方、他端が第一案内筒１９に当接している。また、フランジ１９ｃはこのフランジ１９ｃに対向するように配設された押圧手段としての油圧シリンダ２４に当接している。

これにより、第一案内筒１９は、油圧シリンダ２４がフランジ１９ｃを押圧することにより工具５側へ移動し、工具５側へ前進させた後は油圧シリンダ２４による押圧を解除することによって皿バネ２３の付勢力により後進するようになっている。

また、第二案内筒２０は、工具ホルダ用クランパ２１および工具側ドローバー用クランパ２２をそれぞれクランプ位置、アンクランプ位置に移動させるために設けられた部材であり、図２乃至図４に示すように、主軸２の軸孔２ａに挿通されるとともに、その基端部が第一案内筒１９の先端に固定されて第一案内筒１９と一体的に進退動を行うように構成されている。

この第二案内筒２０は、その外径が主軸２の内径に比較して小径に形成され、主軸２の内周面２ｂとの間に間隙を有した状態となっているとともに、軸線上に軸孔２０ａを有している。そして、外周面が工具ホルダ用クランパ２１の案内面として作用する一方、内周面が工具側ドローバー用クランパ２２の案内面として作用するようになっている。なお、軸孔２０ａには、主軸側ドローバー４が進退動可能に挿通されている。

さらに、第二案内筒２０にはその外周面を拡径させてなる凸状部２０ｂが形成されている。凸状部２０ｂはその径が工具５側に向かうに従って拡径するように傾斜している。また、その内周面を拡径させてなる凹状部２０ｃが形成されている。凹状部２０ｃはその径が軸方向に沿って拡大・縮小するように傾斜している。

工具ホルダ用クランパ２１は、工具ホルダ１３ｂをクランプ・アンクランプするための部材であり、主軸２の内周面２ｂと第二案内筒２０との間の間隙に配設されている。この工具ホルダ用クランパ２１は、その基端部２１ａが主軸２の内周面２ｂに係止される一方、先端部２１ｂが径方向に移動可能に構成されている。

工具ホルダ用クランパ２１の先端部２１ｂは工具ホルダ１３ｂのクランプ時に工具ホルダ１３ｂの凹部１３ｃに係合して厚肉部１３ｄを係止するように径方向外側に突出して係止部を構成している。工具ホルダ用クランパ２１の外周には、この工具ホルダ用クランパ２１を径方向内側に付勢するバネ２５が装着されている。

工具側ドローバー用クランパ２２は、工具側ドローバー１４をクランプ・アンクランプするための部材であり、その外周に装着されたバネ２６によって主軸側ドローバー４のプルスタッド４ｂに係止された状態で、第二案内筒２０の軸孔２０ａに挿通されている。これにより、工具側ドローバー用クランパ２２は、主軸側ドローバー４と一体的に進退動可能となっている。

より詳しくは、工具側ドローバー用クランパ２２は、その基端部２２ａが主軸側ドローバー４の先端に形成されたプルスタッド４ｂと第二案内筒２０の内周面２０ｃとの間の間隙に係止される一方、その先端部２２ｂが径方向に移動可能に構成されている。この工具側ドローバー用クランパ２２の先端部２２ｂは、クランプ時に工具側ドローバー１４のプルスタッド１４ａを係止するようにその形状を設定されている。

以下に、図２乃至図４を用いて本実施例に係る主軸装置における工具５の自動交換の流れについて説明する。

本実施例において主軸装置に工具５を装着する場合は、図２（ａ）に示すように、まず、油圧シリンダ２４を駆動して第一案内筒１９を押圧し、第一案内筒１９と、第一案内筒１９に一体的に固定された第二案内筒２０とを前進させる。

このとき、工具ホルダ用クランパ２１、工具側ドローバー用クランパ２２は、それぞれ第二案内筒２０の凸状部２０ｂ、凹状部２０ｃに沿って摺動する。これにより、工具ホルダ用クランパ２１はその先端部２１ｂが径方向内側に移動して先端部２１ｂの外径が工具ホルダ１３ｂの内径より小さくなる。また、工具側ドローバー用クランパ２２はその先端部２２ｂが径方向外側へ移動して先端部２２ｂの内径が工具側ドローバー１４のプルスタッド１４ａの外径より大きくなる。このような状態において、図２（ｂ）に示すように工具ホルダ１３ｂを主軸２の軸孔２ａに挿入する。

続いて、油圧シリンダ２４による押圧を解除し、第一案内筒１９が皿バネ２３によって押圧されることにより、図３に示すように第一案内筒１９と、第一案内筒１９に一体的に固定された第二案内筒２０とを後進させる。これにより、工具ホルダ用クランパ２１、工具側ドローバー用クランパ２２は、それぞれ第二案内筒２０の凸状部２０ｂ、凹状部２０ｃに沿って摺動し、工具ホルダ用クランパ２１の先端部２１ｂは径方向外側に移動して工具ホルダ１３ｂをクランプする。そしてこれと同時に、工具側ドローバー用クランパ２２の先端部２２ｂが径方向内側へ移動して工具側ドローバー１４のプルスタッド１４ａをクランプする。これにより、主軸装置への工具５の装着が完了する。

そして、被加工物に対する加工を行う場合は、例えば主軸装置の移動中に、ドローバー駆動モータ９を駆動し、図４に示すようにドローバー駆動シャフト３、主軸側ドローバー４を介して工具側ドローバー１４を所望の位置（例えば、図５に示す位置）に移動させる。その後、主軸駆動モータ６により主軸２を回転駆動させて加工を開始する。

ここで、工具側ドローバー１４は工具側ドローバー用クランパ２２によってクランプされているため、工具側ドローバー１４を後進させたい場合は主軸側ドローバー４を後進させることにより、工具側ドローバー用クランパ２２を介して工具側ドローバー１４を後方へ引くことができる。このように、工具側ドローバー用クランパ２２を備えない場合に、工具５に内蔵したスプリングのみにより工具用ドローバー１４を後方へ押圧するのに対し、本実施例では工具側ドローバー１４を確実に後進させることができ、信頼性を向上させることができる。

さらに、工具５を取り外す際は、ドローバー駆動モータ９を駆動して主軸側ドローバー４及び工具側ドローバー１４を図３に示すクランプ位置に移動させた後、油圧シリンダ２４により第一案内筒１９を押圧し、図２に示すように第一案内筒１９及び第二案内筒２０を前進させる。これにより、工具ホルダ用クランパ２１はその先端部２１ｂが径方向内側に移動して先端部２１ｂの外径が工具ホルダ１３ｂの内径より小さくなる。また、これと同時に工具側ドローバー用クランパ２２はその先端部２２ｂが径方向外側へ移動して先端部２２ｂの内径が工具側ドローバー１４のプルスタッド１４ａの外径より大きくなる。この状態で工具５を主軸２から取り外す。

なお、図示はしないが、本実施例に係る工作機械の主軸装置に内部補正機能を備えない通常の工具を適用する場合は、第一案内筒１９及び第二案内筒２０を進退動させ、工具ホルダ用クランパ２１により通常の工具の工具ホルダをクランプ・アンクランプすることにより、上記通常の工具の着脱を行うことができる。

以上のように構成された本実施例に係る主軸装置によれば、第一案内筒１９及び第二案内筒２０を主軸側ドローバー４に対して摺動可能に構成するとともに、油圧シリンダ２４、皿バネ２３によりこの第一案内筒１９及び第二案内筒２０を一体的に進退動させるだけで工具ホルダ用クランパ２１と工具側ドローバー用クランパ２２によりそれぞれ工具ホルダ１３ｂと工具側ドローバー１４を同時にクランプ・アンクランプすることが可能となり、加工に掛かる作業効率を向上させることができる。

また、クランプ機構１８を、図５及び図６に示した工具側ドローバー１４を内蔵し、この工具側ドローバー１４の進退動によってバイト１５の切削径を調整することができる工具５のような、刃先の位置を調整可能に構成された内部補正機能を備える工具と、自動工具交換機能を備える工作機械に適用される通常工具の両方をクランプ・アンクランプすることが可能な構成としたので、特殊工具と通常工具とを共通の工作機械で併用することができ、汎用性が向上する。さらに、上述した工具５の刃先の位置を調整する補正動作を自動工具交換に係る主軸装置の移動中に行うことができるため、補正動作のみのための専用の時間が発生せず、サイクルタイムが延びることを防止して、工作機械における加工を高能率に行うことが可能となる。

このように、本実施例に係る主軸装置によれば、高精度、高信頼性加工と、汎用性とを両立することが可能となる。

なお、上述した実施例では、第一案内筒１９と第二案内筒２０とを別部材として説明したが、これらは一体であっても構わない。また、図５に示した工具５は一例であり、工具側ドローバーを備え、この工具側ドローバーの進退動に応じて刃先の位置を調整（例えば、刃先の位置を軸方向に移動させる等）可能に構成された工具であれば、本発明に係る工作機械の主軸装置を適用可能であることはいうまでもない。

また、上述した実施例において示した第二案内筒２０、工具ホルダ用クランパ２１、工具側ドローバー用クランパ２２の形状は一例であり、第一案内筒１９及び第二案内筒２０を進退動させることにより、工具ホルダ用クランパ２１、工具側ドローバー用クランパ２２によって工具ホルダ１３ｂ、工具側ドローバー１４を同時にクランプ・アンクランプできるような形状とすればよいことはいうまでもない。

本発明は、自動工具交換機能を備える工作機械の主軸装置に適用可能であって、特に、工具がその軸線上に設けられた軸体によって刃先の位置を調整可能に構成された内部補正機能を備えた工具を自動交換可能に構成された主軸装置に適用して好適なものである。

１ ハウジング
２ 主軸
２ａ 軸孔
２ｂ 内周面
３ ドローバー駆動シャフト
４ 主軸側ドローバー
５ 工具
６ 主軸駆動モータ
９ ドローバー駆動モータ
１４ 工具側ドローバー
１８ クランプ機構
１９ 移動筒
１９ａ 軸孔
２０ 案内筒
２０ａ 軸孔
２０ｂ 凸状部
２０ｃ 凹状部
２１ 工具ホルダ用クランパ
２１ａ 工具ホルダ用クランパの基端部
２１ｂ 工具ホルダ用クランパの先端部
２２ 工具側ドローバー用クランパ
２２ａ 工具側ドローバー用クランパの基端部
２２ｂ 工具側ドローバー用クランパの先端部
２３ 皿バネ
２４ 油圧シリンダ
２５，２６ バネ
２７ 空隙

Claims (5)

1. 自動工具交換機能を備え、ハウジングに回転可能に支持されて第一の駆動手段により回転駆動される主軸と、前記主軸の軸線上に形成された軸孔に進退動可能に挿通され、第二の駆動手段により進退動を行う主軸側補正軸とを備えた主軸装置において、
   前記主軸の軸孔に挿通されるとともに、前記主軸側補正軸を軸線上に形成された軸孔に挿通し、第三の駆動手段により進退動を行う案内部材と、
   一端が前記主軸の内周面に係止され他端が前記案内部材の外周面に沿って摺動可能に構成された第一拘束部材と、
   一端が前記主軸側補正軸の先端部に係止され他端が前記案内部材の内周面に沿って摺動可能に構成された第二拘束部材とを備え、
   前記案内部材の進退動に応じ、前記第一拘束部材の他端が前記案内部材の外周面に形成された凸状部に沿って拡径・縮径されることにより前記主軸の先端に装着される工具の工具ホルダに対する拘束・開放を行う一方、前記第二拘束部材の他端が前記案内部材の内周面に形成された凹状部に沿って縮径・拡径されることにより前記工具に内蔵される工具側補正軸に対する拘束・開放を行うように構成された
   ことを特徴とする工作機械の主軸装置。
2. 前記第一拘束部材は、前記他端に、当該他端が前記案内部材の進退動によって拡径された際に前記工具ホルダの先端に形成された厚肉部に係合して前記厚肉部を係止する係止部を有し、
   前記第二拘束部材は、前記他端側に、当該他端が前記案内部材の進退動によって縮径された際に前記工具側補正軸のプルスタッドに係合して前記プルスタッドを係止する係止部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の工作機械の主軸装置。
3. 前記第三の駆動手段は、前記案内部材を前方へ押圧する押圧手段と、前記案内部材を後方へ付勢する皿バネとから構成された
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の工作機械の主軸装置。
4. 前記案内筒は、前記第三の駆動手段による前記案内部材の進退動のみにより、前記第一拘束部材及び前記第二拘束部材による前記工具ホルダ及び前記工具側補正軸の拘束・開放を行うように前記凸状部及び前記凹状部の形状を設定された
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の工作機械の主軸装置。
5. 前記第一拘束部材は、自動工具交換機能を有する工作機械に適用される通常工具の工具ホルダに対する拘束・開放を可能に構成された
   ことを特徴とする請求項４記載の工作機械の主軸装置。

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