專利名稱：主軸頭裝置和機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)于機床、具有工具主軸的主軸頭裝置。本發(fā)明 還涉及一種設(shè)置了具有工具主軸的主軸頭裝置的機床。
背景技術(shù)：
設(shè)置了固定支承著工具進行回轉(zhuǎn)的主軸(所謂工具主軸)的機床 (例如銑床、加工中心)根據(jù)加工程序適當選擇分別安裝于工具保持 架的多種工具，可更換地安裝于主軸的軸線方向前端(以下稱主軸端)，從而進行多種切削加工。出于該目的，這種機床一般在具有工具主軸 的主軸頭裝置內(nèi)裝用于自由裝拆地保持各種工具保持架的工具保持機 構(gòu)。工具保持架具有對工具進行夾持的夾持部和收容保持于主軸端的柄部，在夾持部與柄部間通常設(shè)置有由自動工具更換裝置(ATC)把 持的凸緣部。與其對應(yīng)，在主軸端形成可自由裝拆地收容工具保持架 的柄部(也稱工具柄)的收容凹部。另一方面，工具保持機構(gòu)具有用置與柄夾緊位置間移動的動作單元，收容于主軸的軸線方向貫通孔。 工具保持機構(gòu)的動作單元由主軸頭裝置外部的驅(qū)動機構(gòu)(例如液壓缸 機構(gòu))驅(qū)動，隨著在主軸貫通孔內(nèi)的自身的軸線方向移動，使可動夾 緊單元移動。在上述機床中，工具保持架的柄部的結(jié)構(gòu)和與其對應(yīng)的主軸的主 軸端的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在由JIS (日本工業(yè)標準)、DIN(德國工業(yè)標準)、JBS (日本小型機床工業(yè)協(xié)會標準)等標準化。例如，由JIS、 JBS規(guī)定 的工具柄具有圓錐臺形狀(7/24錐度)的外面，在其末端固定被稱為 拉桿的桿狀單元，在與其對應(yīng)的主軸端形成具有圓錐臺形狀(7/24錐 度)的內(nèi)面的柄收容凹部(JISB6101、 B6339; JBS4001、 4002等)。 另一方面，由DIN規(guī)定的工具柄由具有圓錐臺形狀(1/10錐度)的外 面的薄壁的空心筒狀體構(gòu)成，在與其對應(yīng)的主軸端形成具有圓錐臺形 狀(1/10錐度)的內(nèi)面的柄收容凹部(DIN69063-5、 69893-5等)。在用于將JIS ( JBS )的工具保持架保持于主軸端的工具保持機構(gòu) 中，將收容于柄收容凹部的工具柄的末端的拉桿圍住地配置多個可動 夾緊單元，該多個可動夾緊單元在動作單元的動作下朝徑向動作，從 外側(cè)接合于拉桿的臺肩面，從而將拉桿夾緊。在用于將DIN的工具保 持機構(gòu)保持于主軸端的工具保持機構(gòu)中，多個可動夾緊單元插入到收 容于柄收容凹部的工具柄的內(nèi)側(cè)空洞部，該多個可動夾緊單元在動作 單元的動作下朝徑向動作，從內(nèi)側(cè)接合于工具柄的臺肩面，從而將工 具柄夾緊。而且，按照JIS (JBS)的工具保持架、主軸端及工具保持 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)例如記載于日本特開平9-314404號公報(JP-A-9-314404 )。 另外，按照DIN的工具保持架、主軸端及工具保持機構(gòu)的結(jié)構(gòu)例如記 載于日本特開平5-220607號公報(JP-A-5-220607 )。如上述那樣，在設(shè)置了工具主軸的以往的機床中，關(guān)于工具保持 架、主軸端及工具保持機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，存在機械構(gòu)造不同而且沒有互換 性的多個標準。為此，機床的使用者在使用按照這樣的沒有互換性的 標準的異種工具保持架之際，需要準備設(shè)置了與各個標準對應(yīng)的主軸 和具有工具保持機構(gòu)的專用主軸頭裝置的異種機床。 一般情況下，使 用者在分別將多種多樣的工具安裝于工具保持架的狀態(tài)下保管，所以， 例如在考慮加工精度、工具壽命、運行噪聲等諸因素適當分開使用JIS 的機械結(jié)構(gòu)和DIN的機械結(jié)構(gòu)的場合，對于同一種類的工具，也必須 時常設(shè)置JIS用的機床和DIN用的機床，設(shè)備費增大，同時，擔心維 護管理變得復(fù)雜。另外，在設(shè)置了工具主軸的以往的機床中，不論標準如何，都成 為將工具保持架的柄部收容保持到主軸端的柄收容凹部的結(jié)構(gòu)。為此，反復(fù)進行工具更換作業(yè)，有時使得主軸端的柄收容凹部損耗，但在這 樣的場合，需要更新主軸。在這里，主軸通常需要將包含柄收容凹部
的內(nèi)面和嵌合到軸承的外面雙方加工成高精度，而且，由于在主軸貫 通形成用于將清掃用、冷卻用的流體供給到工具的流體通道的要求也 在近年不斷提高，所以，在機床的構(gòu)成零件中成為較昂貴的零件。因 此，在工具更換的頻度高的場合，存在將這樣的昂貴的主軸換成新的 主軸時導致維護費用增大的擔心。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種通用型的主軸頭裝置，該主軸頭裝置設(shè)置于機床；其中，具有機械結(jié)構(gòu)不同的柄部的多種工具保持架可由 分別與其對應(yīng)的工具保持機構(gòu)可更換地穩(wěn)定保持在通用的主軸上，由此可防止設(shè)備費用的增大、維護管理的煩雜化。本發(fā)明的另一目的在于提供一種主軸頭裝置，該主軸頭裝置設(shè)置 于機床；該機床即使在收容保持工具保持架的柄部的柄收容凹部損耗 的場合，也不需要更新主軸，由此可防止維護費用的增大。本發(fā)明的再另一目的在于提供一種通用型的機床，其中具有主 軸頭裝置，在該主軸頭裝置中，具有機械結(jié)構(gòu)不同的柄部的多種工具軸上，由此可防止設(shè)備費的增大、維護管理的煩雜化。本發(fā)明的再另一目的在于提供一種機床，該機床即使在收容保持 工具保持架的柄部的主軸頭裝置的柄收容凹部損耗的場合，也不需要 更新主軸，由此可防止維護費用的增大。為了達到上述目的，本發(fā)明的機床的主軸頭裝置具有主軸和可自 由裝拆地將工具保持架保持于主軸的工具保持機構(gòu)；工具保持機構(gòu)具 有工具支承構(gòu)件、工具夾緊構(gòu)件及安裝構(gòu)件；該工具支承構(gòu)件具有可 自由裝拆地收容工具保持架的柄部的收容凹部；該工具夾緊構(gòu)件可相 對工具支承構(gòu)件在作用位置與非作用位置間移動地配置，在作用位置， 夾緊工具保持架的柄部并將柄部固定地保持于工具支承構(gòu)件的收容凹 部，在非使用位置，釋放柄部并容許工具保持架相對收容凹部的裝拆 動作；該安裝構(gòu)件將工具支承構(gòu)件和工具夾緊構(gòu)件可裝拆地安裝于主在上述主軸頭裝置中，主軸可具有朝軸線方向貫通的主軸貫通孔， 工具支承構(gòu)件可具有連通到收容凹部、朝軸線方向貫通的構(gòu)件貫通孔， 同時，具有鄰接于主軸的軸線方向一端收容于主軸貫通孔的一部分的尺寸，工具夾緊構(gòu)件可具有可動夾緊單元和動作單元；該可動夾緊單 元可進行徑向移動地收容于工具支承構(gòu)件的構(gòu)件貫通孔；該動作單元 可進行軸線方向移動地收容到主軸的軸線方向另一端與工具支承構(gòu)件 間的主軸貫通孔的其它部分，由其自身的軸線方向移動使可動夾緊單 元進^f于徑向移動?；蛘?，主軸可具有朝軸線方向貫通的主軸貫通孔；工具支承構(gòu)件 可具有連通到收容凹部、朝軸線方向貫通的構(gòu)件貫通孔，同時，具有 在主軸的主軸貫通孔的軸線方向全長被收容的尺寸；工具夾緊構(gòu)件可 具有可動夾緊單元和動作單元；該可動夾緊單元可進行徑向移動地收 容于工具支承構(gòu)件的構(gòu)件貫通孔；該動作單元可進行軸線方向移動地 收容到工具支承構(gòu)件的構(gòu)件貫通孔，由其自身的軸線方向移動使可動 夾緊單元進行徑向移動。另外，主軸可在鄰接于主軸貫通孔的軸線方向一端的區(qū)域具有嵌 合面，該嵌合面朝軸線方向一端擴徑成錐狀，對工具支承構(gòu)件進行定 心和支承。另外，工具支承構(gòu)件可具有用于將清掃用或冷卻用的流體供給到 工具保持架的流體通道。另外，工具保持機構(gòu)可相互交換地具有第l組件和第2組件；該 笫1組件包含具有第1收容凹部的第1工具支承構(gòu)件和在作用位置與 非作用位置間進行第1移動動作的第1工具夾緊構(gòu)件；該第2組件包 含第2工具支承構(gòu)件和第2工具夾緊構(gòu)件，該第2工具支承構(gòu)件具有 形狀與第l收容凹部不同的第2收容凹部，該第2工具夾緊構(gòu)件在作 用位置與非作用位置間實施與第1移動動作不同的第2移動動作。本發(fā)明還提供設(shè)置了具有上述構(gòu)成的主軸頭裝置的機床。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點通過與附圖相關(guān)的以下優(yōu) 選實施方式的說明將變得更加明確。在該附圖中，圖1為在將第1工具保持架保持于通用的主軸的狀態(tài)下示出本發(fā) 明第1實施方式的主軸頭裝置的剖視圖。圖2為在將第2工具保持架保持于通用的主軸的狀態(tài)下示出圖1 的主軸頭裝置的剖視圖。圖3為在從主軸拆下工具保持機構(gòu)的狀態(tài)下示出圖1的主軸頭裝 置的剖視圖。圖4為在圖1的主軸頭裝置中示出用于將第1工具保持架保持于 主軸的工具保持機構(gòu)的第l組件的剖視圖。圖5為在圖1的主軸頭裝置中示出用于將第2工具保持架保持于 主軸的工具保持機構(gòu)的第2組件的剖視圖。圖6A和圖6B為在圖1的主軸頭裝置中說明由工具保持機構(gòu)的工 具夾緊構(gòu)件進行的相對于第l工具保持架的工具柄夾緊/釋放動作的局 部放大剖視圖，示出在作用位置和非作用位置的各個的狀態(tài)。圖7A和圖7B為在圖1的主軸頭裝置中說明由工具保持機構(gòu)的工 具夾緊構(gòu)件進行的相對于第2工具保持架的工具柄夾緊/釋放動作的局 部放大剖視圖，示出在作用位置和非作用位置的各個的狀態(tài)。圖8為在將第l工具保持架保持于通用的主軸的狀態(tài)下示出本發(fā) 明第2實施方式的主軸頭裝置的剖視圖。圖9為在將第2工具保持架保持于通用的主軸的狀態(tài)下示出圖8 的主軸頭裝置的剖視圖。圖IO為在從主軸拆下工具保持機構(gòu)的狀態(tài)下示出圖8的主軸頭裝 置的剖視圖。圖IIA為在圖8的主軸頭裝置中示出用于將第l工具保持架保持 于主軸的工具保持機構(gòu)的第l組件的剖視圖。圖11B為在圖8的主軸頭裝置中示出卡定構(gòu)件的變型例的剖視圖。圖12為在圖8的主軸頭裝置中示出用于將第2工具保持架保持于 主軸的工具保持機構(gòu)的第2組件的剖視圖。圖13A和圖13B為示出圖1的主軸頭裝置的變型例的剖視圖，分 別示出保持了第1工具保持架的狀態(tài)和保持了第2工具保持架的狀態(tài)。圖14A和圖14B為示出圖8的主軸頭裝置的變型例的剖視圖，分 別示出保持了第l工具保持架的狀態(tài)和保持了第2工具保持架的狀態(tài)。圖15為可裝備圖l或圖8的主軸頭裝置的本發(fā)明一實施方式的機 床的圖。
具體實施方式
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。在附圖中，相同或類 似的構(gòu)成部分釆用相同的參照符號。在附圖中，圖1和圖2為在將異種的工具保持架14A、 14B(總 稱為工具保持架14)保持于通用的主軸12的狀態(tài)下分別示出本發(fā)明 第1實施方式的主軸頭裝置10的圖，圖3為示出從主軸12拆下了工 具保持機構(gòu)16的狀態(tài)的主軸頭裝置10的圖，圖4為示出用于將第1 工具保持架14A保持于主軸12的工具保持機構(gòu)16的第1組件18的 圖，圖5為示出用于將第2工具保持架14B保持于主軸12的工具保 持機構(gòu)16的第2組件20的圖。主軸頭裝置IO設(shè)置到銑床、加工中心 等機床，該機床設(shè)置了固定支承著工具進行回轉(zhuǎn)的主軸(所謂的工具 主軸)。如圖1和圖2所示，主軸頭裝置10由主軸12和可自由裝拆地將 工具保持架14保持于主軸12的工具保持機構(gòu)16構(gòu)成。主軸12為具 有中心軸線12a的空心筒狀體，沿中心軸線12a設(shè)置朝軸線方向貫通 的臺階狀的主軸貫通孔22。主軸貫通孔22具有前方部分22a、后方部 分22b及中間部分22c(圖3);該前方部分22a在鄰接于主軸12的軸 線方向前端(圖中的左端)的預(yù)定長度區(qū)域呈最大內(nèi)徑；該后方部分 22b在鄰接于主軸12的軸線方向后端(圖中的右端)的預(yù)定長度區(qū)域 呈比前方部分22a小的內(nèi)徑；該中間部分22c在前方部分22a與后方
部分22b間的區(qū)域呈最小內(nèi)徑。在主軸12的前端面的、主軸貫通孔 22的前方部分22a的開口端周圍預(yù)定位置，朝軸線方向方向凹設(shè)多個 陰螺紋24。主軸12通過滾珠軸承28和滾柱軸承30可繞軸線中心回轉(zhuǎn)地搭載 于設(shè)在主軸頭裝置10的殼體26的空洞部26a。從殼體26的空洞部26a 朝前方(圖中的左方)突出的主軸12的軸線方向前端區(qū)域的外面由固 定于殼體26的前端面26b的前蓋32 (兼作滾珠軸承28的外圏壓蓋) 可相對回轉(zhuǎn)地覆蓋。在從殼體26的空洞部26a朝后方(圖中的右方) 突出的主軸12的軸線方向后端區(qū)域的外面，與伺服馬達等圖中未示出 的主軸回轉(zhuǎn)驅(qū)動源連接的皮帶輪34由鍵36和螺母38固定(圖3)。 皮帶輪34鄰接于固定在殼體26的后端面26c的后蓋40 (兼作滾柱軸 承30的外圏壓蓋)的后方可相對回轉(zhuǎn)地配置。具有這樣的構(gòu)成的主軸 12的嵌合到軸承28、 30的外面被進行高精度加工。如圖l和圖2所示，工具保持架14具有對工具(圖中未示出)進 行夾持(例如內(nèi)裝圖中未示出的夾持單元)的夾持部42 (第l工具保 持架14A的夾持部42A和第2工具保持架14B的夾持部42B的總稱)， 鄰接于夾持部42、由圖中未示出的自動工具更換裝置(ATC)等的把 持部把持的凸緣部44 (第1工具保持架14A的凸緣部44A和第2工 具保持架14B的凸緣部44B的總稱)，及鄰接于凸緣部44、保持于工 具保持機構(gòu)16的柄部46 (第1工具保持架14A的柄部46A和第2工 具保持架14B的柄部46B的總稱)。笫1工具保持架14A的柄部46A具有由JIS ( JBS)規(guī)定的圓錐 臺形狀(7/24錐度)的外面，同時，在其末端固定由JIS ( JBS)規(guī)定 的拉桿48 ( JISB6101、 B6339; JBS4001、 4002等)。另一方面，第2 工具保持架14B的柄部46B由薄壁的空心筒狀體構(gòu)成，該薄壁的空心 筒狀體具有由DIN規(guī)定的圃錐臺形狀(1/10錐度)的外面 (DIN69063-5、 69893-5等)。如圖1和圖2所示，工具保持機構(gòu)16由工具支承構(gòu)件52 (第1 工具保持架14A用的工具支承構(gòu)件52A和第2工具保持架14B用的 工具支承構(gòu)件52B的總稱)、工具夾緊構(gòu)件54 (第1工具保持架14A 用的工具夾緊構(gòu)件54A和第2工具保持架14B用的工具夾緊構(gòu)件54B 的總稱)及安裝構(gòu)件56構(gòu)成；該工具支承構(gòu)件52具有可自由裝拆地 收容工具保持架14的柄部46的收容凹部50(第1工具保持架14A用 的收容凹部50A和第2工具保持架14B用的收容凹部50B的總稱)； 該工具夾緊構(gòu)件54相對工具支承構(gòu)件52可在后述的作用位置與非作 用位置間移動地配置，在作用位置，夾緊工具保持架14的柄部46， 將柄部46固定地保持在工具支承構(gòu)件52的收容凹部50，同時，在非 使用位置，釋放柄部46，容許工具保持架14相對于收容凹部50的裝 拆動作；該安裝構(gòu)件56可脫離地將工具支承構(gòu)件52和工具夾緊構(gòu)件 54安裝于主軸12。第1工具保持架14A用的工具支承構(gòu)件52A的收容凹部50A具 有由JIS ( JBS)規(guī)定的圓錐臺形狀(7/24錐度)的內(nèi)面(JISB6101、 B6339; JBS4001、 4002等)。另一方面，第2工具保持架14B用的工 具支承構(gòu)件52B的收容凹部50B具有由DIN規(guī)定的圓錐臺形狀(1/10 錐度)的內(nèi)面(DIN69063-5、 69893-5等)。工具支承構(gòu)件52為具有中心軸線52a的空心筒狀體，在鄰接軸線 方向前端(圖中的左端)的預(yù)定長度區(qū)域，沿中心軸線52a形成具有 最大內(nèi)徑的前端開口部的收容凹部50，同時，沿中心軸線52a設(shè)置連 通到收容凹部50的后端開口部、朝軸線方向貫通的臺階狀的構(gòu)件貫通 孔58 (工具支承構(gòu)件52A的構(gòu)件貫通孔58A和工具支承構(gòu)件52B的 構(gòu)件貫通孔58B的總稱)。構(gòu)件貫通孔58具有在鄰接于工具支承構(gòu)件 52的軸線方向后端(圖中的右端)的預(yù)定區(qū)域呈最小內(nèi)徑的后方部分 58a和在收容凹部50與后方部分58a間的區(qū)域呈比后方部分58a大的 內(nèi)徑的前方部分58b (圖4和圖5)。如圖4和圖5所示，在工具支承構(gòu)件52的軸線方向前端區(qū)域，形 成朝徑向外方突出的凸緣部分60。在凸緣部分60的、收容凹部50前 端開口部的周圍預(yù)定位置，形成多個貫通孔62，在這些貫通孔62，插 入作為安裝構(gòu)件56的螺栓56。工具支承構(gòu)件52的除凸緣部分60外
的筒狀部分具有可不晃動地收容于主軸12的主軸貫通孔22的前方部 分22a (圖3)的尺寸。在將工具支承構(gòu)件52適當?shù)厥杖萦谥鬏S貫通孔22的前方部分 22a的狀態(tài)下，將插通到凸緣部分60的各個貫通孔62的多個安裝構(gòu) 件(螺栓)56分別螺旋安裝到形成于主軸12前端面的多個陰螺紋24 (圖3)，從而將工具支承構(gòu)件52固定于主軸12。在該狀態(tài)下，工具 支承構(gòu)件52的中心軸線52a與主軸12的中心軸線12a —致(圖1和 圖2)。另外，通過從對應(yīng)的陰螺紋24拔取安裝構(gòu)件(螺栓)56，可 使工具支承構(gòu)件52從主軸12脫離。如圖1和圖2所示，工具夾緊構(gòu)件54具有多個可動夾緊單元64 (工具夾緊構(gòu)件54A的可動夾緊單元64A和工具夾緊構(gòu)件54B的可 動夾緊單元64B的總稱)和動作單元66 (工具夾緊構(gòu)件54A的動作 單元66A和工具夾緊構(gòu)件54B的動作單元66B的總稱)；該多個可動 夾緊單元64可在徑向移動地收容于工具支承構(gòu)件52的構(gòu)件貫通孔 58;該動作單元66可在軸線方向移動地收容于主軸12的主軸貫通孔 22的后方部分22b和中間部分22c (圖3),由其自身的軸線方向移動 使多個可動夾緊單元64朝徑向移動。按照這樣的構(gòu)成，如后述那樣， 可由較簡單、小型的結(jié)構(gòu)確實地將工具保持架14保持于工具支承構(gòu)件 52的收容凹部50。動作單元66為具有中心軸線66a的桿狀單元，包圍其軸線方向前 端(圖中的左端)區(qū)域地使多個可動夾緊單元64適當朝周向分散地配 置。動作單元66在相對工具支承構(gòu)件52使兩者的中心軸線52a、 66a 相互一致的狀態(tài)下，使軸線方向前端區(qū)域可與多個可動夾緊單元64 一起朝軸線方向移動地收容到構(gòu)件貫通孔58(圖4和圖5)。動作單元 66由主軸頭裝置10的外部的驅(qū)動機構(gòu)(例如液壓缸機構(gòu))驅(qū)動(圖1 和圖2示出缸前端定程塊68),隨著在主軸貫通孔22內(nèi)的其自身的軸 線方向移動，使可動夾緊單元64在柄釋放位置與柄夾緊位置間移動。 動作單元66可如圖4和圖5所示那樣組合兩零件構(gòu)成，也可由一體零 件構(gòu)成。
如圖4所示，工具夾緊構(gòu)件54A的各可動夾緊單元64A為臂狀單 元，在基端(圖中的右端)固定于動作單元66A，而且在末端的自由 端(圖中的左端)具有朝內(nèi)的爪70,在其自身的彈性作用下，可相對 動作單元66A的中心軸線66a朝徑向以懸臂梁式地撓曲。多個可動夾 緊單元64A使各個的末端區(qū)域從動作單元66A的前端突出預(yù)定長度， 圍住收容到工具支承構(gòu)件52A的收容凹部50A的第1工具保持架14A 的柄部46A末端的拉桿48地配置(圖1)。這些可動夾緊單元64A如 后述的那樣，隨著動作單元66A的軸線方向移動，彈性地朝徑向擺動 動作，使末端的爪70從外側(cè)接合到形成于拉桿48的外面的臺肩面72 (圖6A)，從而夾緊拉桿48。另 一方面，如圖5所示，工具夾緊構(gòu)件54B的各可動夾緊單元64B 為臂狀單元，在前端(圖中的左端)具有朝外的爪74,同時，在后端 (圖中的右端)具有突出部分76，其自身不變形，可相對于動作單元 66B的中心軸線66a朝徑向?qū)嵸|(zhì)地平行移動。多個可動夾緊單元64B 使各個的徑向內(nèi)面與設(shè)于動作單元66B前端的凸輪單元78的外面相 向，將各個的前端區(qū)域插入到收容于工具支承構(gòu)件52B的收容凹部 50B的第2工具^f呆持架14B的柄部46B的內(nèi)側(cè)空洞部配置(圖2 )。這 些可動夾緊單元64B如后述那樣，隨著朝動作單元66B的軸線方向移 動，分別朝徑向平行移動，使前端的爪74從內(nèi)側(cè)接合到形成于柄部 46B內(nèi)面的臺肩面80 (圖7A)，從而夾緊柄部46B。如圖1和圖2所示，工具保持機構(gòu)16還具有施力構(gòu)件82和卡定 構(gòu)件84;該施力構(gòu)件82收容在主軸12的主軸貫通孔22的后方部分 22b(圖3)，從非作用位置往作用位置彈性地對工具夾緊構(gòu)件54施力； 該卡定構(gòu)件84相對主軸12固定地配置，防止施力構(gòu)件82從主軸貫通 孔22脫落。按照這樣的構(gòu)成，如后述那樣，在工具保持機構(gòu)16的更 換之際，可共用用于獲得夾緊力的施力構(gòu)件82,另外，即使在工具保 持才幾構(gòu)16從主軸12脫離的狀態(tài)下，也可防止施力構(gòu)件82從主軸貫通 孔22脫落。圖示的施力構(gòu)件82例如由圍繞工具夾緊構(gòu)件54的動作單元66
朝軸線方向重疊配置的多個碟簧構(gòu)成。這些碟簧82的集合體在其軸線 方向前端(圖中的左端)支承于主軸貫通孔22的后方部分22b與中間 部分22c間的臺肩面，同時，在軸線方向后端(圖中的右端)支承在 安裝于動作單元66的軸線方向后端區(qū)域的彈簧支架86，由固定于動 作單元66的軸線方向后端的螺母88保持于主軸貫通孔22的后方部分 22b。如圖所示，安裝于動作單元66的彈簧支架86具有近似于主軸貫 通孔22的后方部分22b的內(nèi)徑尺寸的外徑尺寸，固定于動作單元66 的螺母88具有比彈簧支架86的外徑尺寸小的外徑尺寸?？ǘ?gòu)件84 為固定于主軸12的軸線方向后端面(圖中右端面)的環(huán)板狀構(gòu)件，具 有比固定于動作單元66的螺母88的外徑尺寸稍大而且比安裝于動作 單元66彈簧支架86的外徑尺寸更小的直徑的中心開口 84a (圖3 )。 因此，卡定構(gòu)件84在將工具保持機構(gòu)16適當?shù)貎?nèi)裝于主軸12的狀態(tài) 下，容許由驅(qū)動機構(gòu)68的驅(qū)動使動作單元66和螺母88進行軸線方向 移動，另一方面，施力構(gòu)件82在工具保持機構(gòu)16從主軸12脫離的狀 態(tài)下(圖3)不從主軸貫通孔22脫落地接合于彈簧支架86。而且，當 不將工具保持架14保持于工具保持機構(gòu)16時，卡定構(gòu)件84阻止動作 單元66的不希望的后方移動地起作用。工具保持機構(gòu)16可相互交換地具有第1組件18 (圖4)和第2 組件20(圖5);該第1組件18包含具有第1工具保持架14A用的收 容凹部50A的工具支承構(gòu)件52A和在作用位置與非作用位置間實施第的徑向擺動移動)的第1工具夾緊構(gòu)件54A;該第2組件20包含具有 形狀與收容凹部50A不同的第2工具保持架14B用的收容凹部50B 的第2工具支承構(gòu)件52B和在作用位置與非作用位置間進行與第l移 動動作不同的第2移動動作(即動作單元66B的軸線方向移動和多個 可動夾緊單元64B的徑向平行移動)的第2工具夾緊構(gòu)件54B。笫1 組件18和第2組件20在如上述那樣那樣相互組合各個工具支承構(gòu)件 52A、 52B與工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的狀態(tài)下，受到使用和保管。
第1組件18和第2組件20都在從動作單元66的后端拆下螺母 88的狀態(tài)下，從主軸貫通孔22的前方部分22a (圖3)的前端開口插 入到主軸貫通孔22的中間部分22c和后方部分22b(圖3)，而且將工 具支承構(gòu)件52插入到主軸貫通孔22的前方部分22a，從而安裝于主 軸12。此時，如上述那樣，在將工具支承構(gòu)件52和工具夾緊構(gòu)件54 適當?shù)厥杖萦谥鬏S貫通孔22的狀態(tài)下，分別將多個安裝構(gòu)件(螺栓) 56螺旋安裝到主軸12的前端面的多個陰螺紋24(圖3)，從而將工具 支承構(gòu)件52固定于主軸12。然后，通過將螺母安裝到動作單元66的 后端，完成第1組件18或第2組件20在主軸12的安裝。在第l組件18或第2組件20適當?shù)匕惭b于主軸12的狀態(tài)下，工 具支承構(gòu)件52和工具夾緊構(gòu)件54 (可動夾緊單元64和動作單元66 ) 相對主軸12同心地配置，動作單元66在主軸貫通孔22內(nèi)朝軸線方向 移動的期間，工具支承構(gòu)件52也在主軸貫通孔22內(nèi)靜止保持。在交 換第l組件18和第2組件20之際，只要從對應(yīng)的陰螺紋24拔取安裝 構(gòu)件(螺栓)56，而且，從動作單元66的后端拆下螺母88，從而使 工具支承構(gòu)件52和工具夾緊構(gòu)件54從主軸12脫離即可。下面，參照圖6A 圖7B說明由工具保持機構(gòu)16的工具夾緊構(gòu) 件54進行的工具柄夾緊/釋放動作。如圖6A所示，用于保持工具保持架14A的工具夾緊構(gòu)件54A當 動作單元66A處于軸線方向移動行程的后端位置時(即驅(qū)動機構(gòu)68 (圖l)的休止時)，多個可動夾緊單元64A被拉到它們的末端，拉入 到工具支承構(gòu)件52A的構(gòu)件貫通孔58A的后方部分58a。這樣，這些 可動夾緊單元64A從構(gòu)件貫通孔58A的后方部分58a的壁面受到壓 力，朝徑向內(nèi)方以懸臂梁式彈性地撓曲，將各個的爪70維持在相互接 近的狀態(tài)。此時，如在工具支承構(gòu)件52A的收容凹部50A收容工具保持架 14A的柄部46A,則多個可動夾緊單元64A將各個的爪70從外側(cè)接 合到工具保持架14A的拉桿48的臺臂面72，在施力構(gòu)件82 (圖1 ) 的大的彈性力下牢固地夾緊拉桿48 (圖6A)。在該狀態(tài)下，工具夾緊 構(gòu)件54A配置于作用位置(即多個可動夾緊單元64A配置在柄夾緊位 置)，工具保持架14A牢固地保持在工具支承構(gòu)件52A。從上述狀態(tài)，驅(qū)動機構(gòu)68動作(圖1的箭頭)，反抗施力構(gòu)件82 的彈性力，使動作單元66A在主軸貫通孔22 (圖1)內(nèi)朝軸線方向前 方移動，則多個可動夾緊單元64A的末端區(qū)域侵入到工具支承構(gòu)件 52A的構(gòu)件貫通孔58A的前方部分58b。這樣，這些可動夾緊單元64A 如圖6B所示那樣，解除來自構(gòu)件貫通孔58A的壁面的推壓力，朝徑 向外方彈性地擺動恢復(fù)，使各個的爪70相互離開地移動。此時，如在工具支承構(gòu)件52A的收容凹部50A收容工具保持架 14A的柄部46A，則多個可動夾緊單元64A^f吏各個的爪70朝從工具 保持架14A的拉桿48的臺肩面72離開的外方移動，釋放拉桿48(圖 6B)。在該狀態(tài)下，工具夾緊構(gòu)件54A配置于非作用位置(即，多個 可動夾緊單元64A配置到柄釋放位置)，工具保持架14A容許工具支 承構(gòu)件52A相對收容凹部50A的裝拆動作。如圖7A所示，用于保持工具保持架14B的工具夾緊構(gòu)件54B當 動作單元66B處于軸線方向移動行程的后端位置時(即驅(qū)動機構(gòu)68 (圖2)的休止時)，多個可動夾緊單元64B在其內(nèi)面越到動作單元 66B前端的凸輪單元78的外面。具體地說，各可動夾緊單元64B前 端的爪74的部分在越過凸輪單元78的前凸輪面78a的大致同時，后 端的突出部分76越過凸輪單元78的后凸輪面78b。這樣，這些可動的構(gòu)件貫通孔58B的前方部分58b的壁面間，維持使各個的爪74相 互離開的狀態(tài)。此時，如在工具支承構(gòu)件52B的收容凹部50B收容工具保持架 14B的柄部46B,則多個可動夾緊單元64B使各個的爪74從內(nèi)側(cè)接合 到工具保持架14B的柄部46B的臺肩面80,在施力構(gòu)件82(圖2)的 大的彈性力下，牢固地夾緊柄部46B (圖7A)。在該狀態(tài)下，工具夾 緊構(gòu)件54B配置于作用位置(即，多個可動夾緊單元64B配置于柄夾 緊位置)，工具保持架14B被牢固地保持于工具支承構(gòu)件52B。
從上述狀態(tài)，驅(qū)動機構(gòu)68動作(圖2箭頭)，反抗施力構(gòu)件82 施加的力，使動作單元66B在主軸貫通孔22 (圖2)內(nèi)朝軸線方向前 方移動，則多個可動夾緊單元64B相對移動到凸輪單元78的后端側(cè)， 各個的前端的爪74的部分在凸輪單元78的凸輪面78a滑落，與此大 致同時，后端的突出部分76在凸輪單元78的后凸輪面78b滑落。這 樣，這些可動夾緊單元64B如圖7B所示那樣，從凸輪單元78的外面 與構(gòu)件貫通孔58B的壁面間釋放，朝徑向內(nèi)方平行移動，使各個的爪 74相互接近地移動。在工具支承構(gòu)件52A的構(gòu)件貫通孔58B的前方 部分58b，為了實現(xiàn)各可動夾緊單元64B的那樣的平行移動，收容有 對可動夾緊單元64B朝軸線方向前方施加彈性力的施力單元(彈簧90 和推壓塊92)(圖5)。此時，如工具保持架14B的柄部46B收容于工具支承構(gòu)件52B的 收容凹部50B，則多個可動夾緊單元64B使各個的爪74朝從工具保 持架14B的柄部46B的臺肩面80離開的內(nèi)方移動，釋放柄部46B(圖 7B)。在該狀態(tài)下，工具夾緊構(gòu)件54B配置在非作用位置(即多個可 動夾緊單元64B配置在柄釋放位置)，工具保持架14B容許工具支承 構(gòu)件52B相對于收容凹部50B的裝拆動作。這樣，在具有上述構(gòu)成的主軸頭裝置10，工具保持機構(gòu)16由具 有收容工具保持架14的柄部46的收容凹部50的工具支承構(gòu)件52， 可相對于工具支承構(gòu)件52在作用位置與非作用位置間移動地配置的 工具夾緊構(gòu)件54，及將工具支承構(gòu)件52和工具夾緊構(gòu)件54可脫離地 安裝于主軸12的安裝構(gòu)件56構(gòu)成，所以，在使用具有機械結(jié)構(gòu)不同 的柄部46的多種工具保持架14之際，可根據(jù)需要由安裝構(gòu)件56將具 有與各個的工具保持架14對應(yīng)的收容凹部50的工具支承構(gòu)件52和具 有與各個的工具保持架14對應(yīng)的夾緊功能的工具夾緊構(gòu)件54安裝到 主軸12使用。結(jié)果，可由分別對應(yīng)的工具保持機構(gòu)16將這樣的異種 工具保持架14可更換地穩(wěn)定保持于通用的主軸12上。例如，在機床的使用者考慮加工精度、工具壽命、運行噪聲等諸 因素適當分開使用JIS的機械結(jié)構(gòu)和DIN的機械結(jié)構(gòu)的場合，通過在 1臺機床切換工具保持機構(gòu)16的機械結(jié)構(gòu)，可使用安裝于按照JIS的 工具保持架和按照DIN的工具保持架的各種工具。因此，按照主軸頭 裝置IO，可防止使用者的設(shè)備費用的增大、維護管理的煩雜化。而且， 此時，在機床的制造商、銷售商中，可響應(yīng)使用者的要求，在機械進 廠之前，可容易而且迅速地切換JIS的機械結(jié)構(gòu)與DIN的機械結(jié)構(gòu)。 另外，在主軸頭裝置10中，不論工具保持架14的種類如何，都 不使該柄部46直接保持于主軸12，而是保持于可脫離地安裝于主軸 12的工具支承構(gòu)件52的收容凹部50。為此，在反復(fù)進行工具更換作 業(yè)使收容凹部50損耗的場合，不更新較昂貴的主軸12，只要將工具 支承構(gòu)件52更換成新的構(gòu)件即可。因此，按照主軸頭裝置10，即使 在工具更換頻度高的場合，也不需要更新主軸12，可防止維護費用的 增大。特別是在主軸頭裝置10中，工具保持機構(gòu)16相互可交換地設(shè)有 分別包含工具支承構(gòu)件52A、 52B和工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的第1 組件18和第2組件20，所以，通過在相互組合各組件18、 20的工具 支承構(gòu)件52A、 52B與工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的狀態(tài)下使用，從而 使得工具保持機構(gòu)16相對于主軸12的更換作業(yè)極為容易。在上述主軸頭裝置10中，如圖4和圖5所示，工具支承構(gòu)件52A、 52B可具有用于將清掃用或冷卻用的流體供給到工具保持架14A、14B (圖6A和圖7A)的流體通道94。在該場合，在工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的動作單元66A、 66B朝軸線方向貫通形成用于將流體供給到工 具支承構(gòu)件52A、 52B的流體通道94的第2流體通道96,第2流體 通道96連接到圖中未示出的流體供給源。在圖示構(gòu)成中，從笫2流體 通道96送出的流體通過多個可動夾緊單元64A、 64B間的空間送給到 工具支承構(gòu)件52A、 52B的流體通道94。按照這樣的構(gòu)成，不需要在 主軸12形成流體通道，所以，可降低主軸12的制作成本。下面，參照圖8~圖12說明本發(fā)明第2實施方式的主軸頭裝置100 主軸頭裝置100的結(jié)構(gòu)。主軸頭裝置100除了還包含施力構(gòu)件82地將 上述工具保持機構(gòu)16組件化這一點以外，其它具有與上述第1實施方 式的主軸頭裝置10實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。因此，在對應(yīng)的構(gòu)成部分采用相同的參照符號，省略其說明。圖8和圖9為在將異種的工具保持架14A、 14B保持于通用的主 軸102的工具保持架14A、 14B的狀態(tài)下示出主軸頭裝置100的圖， 圖10為示出從主軸102拆下工具保持機構(gòu)104的狀態(tài)的主軸頭裝置 100的圖，圖IIA和圖IIB為示出用于將第1工具保持架14A保持于 主軸102的工具保持機構(gòu)104的第1組件106的圖，圖12為示出用于 將第2工具保持架14B保持于主軸102的工具保持機構(gòu)104的第2組 件108的圖。如圖8和圖9所示，主軸頭裝置100由主軸102和可自由裝拆地 將工具保持架14保持于主軸102的工具保持機構(gòu)104構(gòu)成。主軸102 為具有中心軸線102a的空心筒狀體，沿中心軸線102a設(shè)置朝軸線方 向貫通的臺階狀的主軸貫通孔110。形成主軸貫通孔110的主軸內(nèi)壁 面的臺階顯著比上述主軸頭裝置10的主軸12的內(nèi)壁面的臺階小。在 主軸102的前端面的、主軸貫通孔110的開口端周圍預(yù)定位置，朝軸 線方向方向凹設(shè)多個陰螺紋112。主軸102通過滾珠軸承28和滾柱軸承30可繞軸線中心回轉(zhuǎn)地搭 載于設(shè)在主軸頭裝置100的殼體26的空洞部26a。另外，與主軸102 相關(guān)地設(shè)置前蓋32、皮帶輪34、鍵36、螺母38及后蓋40 (圖10)。 主軸102的嵌合到軸承28、 30的外面被進行高精度加工。工具保持機構(gòu)104由工具支承構(gòu)件116 (第1工具保持架14A用 的工具支承構(gòu)件116A和第2工具保持架14B用的工具支承構(gòu)件116B 的總稱)、工具夾緊構(gòu)件54 (第1工具保持架14A用的工具夾緊構(gòu)件 54A和第2工具保持架14B用的工具夾緊構(gòu)件54B的總稱)及安裝構(gòu) 件56構(gòu)成；該工具支承構(gòu)件116具有可自由裝拆地收容工具保持架 14的柄部46的收容凹部114(第1工具保持架14A用的收容凹部114A 和第2工具保持架14B用的收容凹部114B的總稱)；該工具夾緊構(gòu)件 54相對于工具支承構(gòu)件116可在后述的作用位置與非作用位置間移動 地配置，在作用位置，夾緊工具保持架14的柄部46，將柄部46固定
地保持在工具支承構(gòu)件116的收容凹部114，同時，在非使用位置， 釋放柄部46,容許工具保持架14相對于收容凹部114的裝拆動作； 該安裝構(gòu)件56可脫離地將工具支承構(gòu)件116和工具夾緊構(gòu)件54安裝 于主軸102。第1工具保持架14A用的工具支承構(gòu)件116A的收容凹部114A具 有由JIS ( JBS)規(guī)定的圓錐臺形狀(7/24錐度)的內(nèi)面(JISB6101、 B6339; JBS4001、 4002等)。另一方面，第2工具保持架14B用的工 具支承構(gòu)件116B的收容凹部114B具有由DIN規(guī)定的圓錐臺形狀(1/10 錐度)的內(nèi)面(DIN69063-5、 69893-5等)。工具支承構(gòu)件116為具有中心軸線116a的空心筒狀體，在鄰接軸 線方向前端(圖中的左端)的預(yù)定長度區(qū)域，沿中心軸線116a形成具 有最大內(nèi)徑的前端開口部的收容凹部114，同時，沿中心軸線116ai殳 置連通到收容凹部114的后端開口部、朝軸線方向貫通的臺階狀的構(gòu) 件貫通孔118 (工具支承構(gòu)件116A的構(gòu)件貫通孔118A和工具支承構(gòu) 件116B的構(gòu)件貫通孔118B的總稱)。構(gòu)件貫通孔118具有在鄰接于 工具支承構(gòu)件116的軸線方向后端(圖中的右端)的預(yù)定區(qū)域呈最大 內(nèi)徑的后方部分118a、在與收容凹部114的后端開口部分鄰接的區(qū)域 呈比后方部分118a小的內(nèi)徑的前方部分118b及在后方部分118a與前 方部分lib間的預(yù)定長度區(qū)域呈最小內(nèi)徑的中間部分118c(圖IIA和 圖12 )。如圖IIA和圖12所示，在工具支承構(gòu)件116的軸線方向前端區(qū) 域，形成朝徑向外方突出的凸緣部分120。在凸緣部分120的、收容 凹部114前端開口部的周圍預(yù)定位置，形成多個貫通孔122,在這些 貫通孔122，插入作為安裝構(gòu)件56的螺栓56。工具支承構(gòu)件116的除 凸緣部分120的筒狀部分具有無晃動地收容于主軸102的主軸貫通孔 110的軸線方向全長的尺寸。在將工具支承構(gòu)件116適當?shù)厥杖萦谥鬏S貫通孔110的整體的狀 態(tài)下，將插通到凸緣部分120的各個貫通孔122的多個安裝構(gòu)件(螺 栓)56分別螺旋安裝到形成于主軸102前端面的多個陰螺紋112 (圖
10)，從而將工具支承構(gòu)件116固定于主軸102。在該狀態(tài)下，工具支 承構(gòu)件116的中心軸線116a與主軸102的中心軸線102a —致(圖8 和圖9)。另外，通過從對應(yīng)的陰螺紋112拔取安裝構(gòu)件(螺栓)56， 可使工具支承構(gòu)件116從主軸102脫離。
如圖IIA和圖12所示，工具夾緊構(gòu)件54具有多個可動夾緊單元 64 (工具夾緊構(gòu)件54A的可動夾緊單元64A和工具夾緊構(gòu)件54B的 可動夾緊單元64B的總稱)和動作單元66 (工具夾緊構(gòu)件54A的動 作單元66A和工具夾緊構(gòu)件54B的動作單元66B的總稱)；該多個可
118;該動作單元66可在軸線方向移動地收容于工具支承構(gòu)件116的 構(gòu)件貫通孔118，由其自身的軸線方向移動使多個可動夾緊單元64朝 徑向移動。按照這樣的構(gòu)成，如后述那樣，可由較簡單、容易操作的 結(jié)構(gòu)確實地將工具保持架14保持于工具支承構(gòu)件116的收容凹部114。 動作單元66在相對于工具支承構(gòu)件116使兩者的中心軸線66a、 116a相互一致的狀態(tài)下，與多個可動夾緊單元64 —起收容到構(gòu)件貫 通孔118。動作單元66由主軸頭裝置100的外部的驅(qū)動機構(gòu)(例如液 壓缸機構(gòu))68 (圖1)驅(qū)動，隨著在主軸貫通孔118內(nèi)的其自身的軸 線方向移動，使可動夾緊單元64在柄釋放位置與柄夾緊位置間移動。 工具保持機構(gòu)104的工具夾緊構(gòu)件54的構(gòu)成(包含工具柄夾緊/釋放 動作)與上述主軸頭裝置10的工具保持機構(gòu)16的工具夾緊構(gòu)件54 的構(gòu)成相同。
如圖IIA和圖12所示，工具保持機構(gòu)104還具有施力構(gòu)件82和 卡定構(gòu)件124;該施力構(gòu)件82收容在工具支承構(gòu)件116的構(gòu)件貫通孔 118的后方部分118a (圖3)，從非作用位置到作用位置彈性地對工具 夾緊構(gòu)件54施力；該卡定構(gòu)件124相對于工具支承構(gòu)件116固定地配 置，防止施力構(gòu)件82從構(gòu)件貫通孔118脫落。按照這樣的構(gòu)成，如后 述那樣，施力構(gòu)件82也包含在內(nèi)，可簡單地更換工具保持機構(gòu)104， 另外，即使在工具保持機構(gòu)104從主軸102脫離的狀態(tài)下，也可防止 施力構(gòu)件82從構(gòu)件貫通孔118脫落。
圖示的施力構(gòu)件82例如由圍繞工具夾緊構(gòu)件54的動作單元66 朝軸線方向重疊配置的多個碟簧構(gòu)成。這些碟簧82的集合體在其軸線 方向前端(圖中的左端)支承于構(gòu)件貫通孔118的后方部分118a與中 間部分118c間的臺肩面，同時，在軸線方向后端(圖中的右端)支承 在安裝于動作單元66的軸線方向后端區(qū)域的彈簧支架86，由固定于 動作單元66的軸線方向后端的螺母88保持于構(gòu)件貫通孔118的后方 部分118a。
如圖所示，安裝于動作單元66的彈簧支架86具有近似于構(gòu)件貫 通孔118的后方部分118a的內(nèi)徑尺寸的外徑尺寸，固定于動作單元 66的螺母88具有比彈簧支架86的外徑尺寸小的外徑尺寸?？ǘ?gòu)件 124為鄰接于構(gòu)件貫通孔118的后端開口固定的筒狀構(gòu)件，具有比固 定于動作單元66的螺母88的外徑尺寸稍大而且比安裝于動作單元66 彈簧支架86的外徑尺寸更小的直徑的中心開口 124a。因此，卡定構(gòu) 件124在將工具保持機構(gòu)104適當?shù)貎?nèi)裝于主軸102的狀態(tài)下，容許 由驅(qū)動機構(gòu)68 (圖1)的驅(qū)動使動作單元66和螺母88進行軸線方向 移動，另一方面，在工具保持機構(gòu)104從主軸102脫離的狀態(tài)下，施 力構(gòu)件82不從構(gòu)件貫通孔118脫落地接合于彈簧支架86。
而且，當不將工具保持架14保持于工具保持機構(gòu)104時，卡定構(gòu) 件124阻止動作單元66的不希望的后方移動地起作用。在這里，如圖 11A所示，當組裝工具保持機構(gòu)104時，在將卡定構(gòu)件124安裝到構(gòu) 件貫通孔118的后端的期間，最好在彈簧支架86和工具支承構(gòu)件116 形成用于將施力構(gòu)件82臨時保持于構(gòu)件貫通孔118內(nèi)的保持銷(圖中 未示出)。另外，也可釆用固定于主軸102的蓋狀的卡定構(gòu)件124'(圖 11B )代替筒狀的卡定構(gòu)件124 (圖11A )。蓋狀的卡定構(gòu)件124'具有 與筒狀的卡定構(gòu)件124的中心開口 124a同樣的中心開口 124a'。
工具保持機構(gòu)104可相互交換地具有第1組件106 (圖11)和第 2組件108 (圖12 );該第1組件106包含具有第1工具保持架14A用 的收容凹部U4A的第l工具支承構(gòu)件116A和在作用位置與非作用位 置間實施第l移動動作(即動作單元66A的軸線方向移動和多個可動
夾緊單元64A的徑向擺動移動)的第1工具夾緊構(gòu)件54A;該笫2組 件108包含具有形狀與收容凹部114A不同的第2工具保持架14B用 的收容凹部114B的第2工具支承構(gòu)件116B和在作用位置與非作用位 置間進行與第l移動動作不同的第2移動動作(即動作單元66B的軸 線方向移動和多個可動夾緊單元64B的徑向平行移動)的第2工具夾 緊構(gòu)件54B。第1組件106和第2組件108在如上述那樣相互組合各 個的工具支承構(gòu)件116A、 116B與工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的狀態(tài)下， 受到使用和保管。
第l組件106和第2組件108都從主軸貫通孔110的前端開口將 在構(gòu)件貫通孔118A、 118B收容了工具夾緊構(gòu)件54A、 54B和施力構(gòu) 件82的工具支承構(gòu)件116A、 116B插入到主軸貫通孔110,從而安裝 于主軸102。此時，如上述那樣，在將工具支承構(gòu)件116適當?shù)厥杖?于主軸貫通孔110的狀態(tài)下，分別將多個安裝構(gòu)件(螺栓)56螺旋安 裝到主軸102的前端面的多個陰螺紋112(圖10)，從而將工具支承構(gòu) 件116固定于主軸102，完成第1組件106或第2組件108在主軸102 的安裝。
在第l組件106或第2組件108適當?shù)匕惭b于主軸102的狀態(tài)下， 工具支承構(gòu)件116和工具夾緊構(gòu)件54 (可動夾緊單元64和動作單元 66)相對于主軸102同心地配置，動作單元66在構(gòu)件貫通孔118內(nèi)朝 軸線方向移動的期間，工具支承構(gòu)件116也在主軸貫通孔110內(nèi)靜止 保持。在交換第1組件106和第2組件108之際，只要從對應(yīng)的陰螺 紋112拔取安裝構(gòu)件(螺栓)56，從而使收容了工具夾緊構(gòu)件54的工 具支承構(gòu)件116從主軸102脫離即可。
由具有上述構(gòu)成的主軸頭裝置100，也獲得與上迷主軸頭裝置10 同等的作用效果。即，在使用具有機械結(jié)構(gòu)不同的柄部46的多種工具 保持架14之際，可根據(jù)需要由安裝構(gòu)件56將具有與各個的工具保持 架14對應(yīng)的收容凹部114的工具支承構(gòu)件116和與各個的工具保持架 14對應(yīng)的夾緊功能的工具夾緊構(gòu)件54安裝到主軸102使用。結(jié)果， 可由分別對應(yīng)的工具保持機構(gòu)104將這樣的異種的工具保持架14可更
換地穩(wěn)定保持于通用的主軸102上。例如，通過在l臺機床切換工具 保持機構(gòu)104的機械結(jié)構(gòu)，可使用安裝于按照JIS的工具保持架和按 照DIN的工具保持架的各種工具。因此，按照主軸頭裝置100，可防 止設(shè)備費用的增大、維護管理的煩雜化。
另外，在主軸頭裝置100中，不論工具保持架14的種類如何，都 不使該柄部46直接保持于主軸102，而是保持于可脫離地安裝于主軸 102的工具支承構(gòu)件116的收容凹部114。為此，在反復(fù)進行工具更換 作業(yè)使收容凹部114損耗的場合，不更新較昂貴的主軸102，只要將 工具支承構(gòu)件116更換成新的構(gòu)件即可。因此，按照主軸頭裝置100， 即使在工具更換頻度高的場合，也不需要更新主軸102,可防止維護 費用的增大。
特別是在主軸頭裝置100中，工具保持機構(gòu)104可相互交換地設(shè) 有分別包含工具支承構(gòu)件116A、 116B和工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的 第1組件106和第2組件108，所以，通過在相互組合各組件106、 108 的工具支承構(gòu)件116A、 116B與工具夾緊構(gòu)件54A、 54B的狀態(tài)下使 用，從而使得工具保持機構(gòu)104相對于主軸102的更換作業(yè)極為容易。 在這一點，與上述主軸頭裝置IO相比，各組件106、 108將工具夾緊 構(gòu)件54A、 54B和施力構(gòu)件82雙方收容于工具支承構(gòu)件116A、 116B 結(jié)構(gòu)，所以，具有工具保持機構(gòu)104相對于主軸102的更換作業(yè)變得 更容易的優(yōu)點。相反，由于在兩組件106、 108分別內(nèi)裝施力構(gòu)件82， 所以，從成本考慮，可共用施力構(gòu)件82的上述主軸頭裝置10的組件 結(jié)構(gòu)有利。主軸頭裝置10的結(jié)構(gòu)有利于使工具支承構(gòu)件52變得小型。
在上述主軸頭裝置100中，如圖11A和圖12所示，可在工具支 承構(gòu)件116A、 116B形成將清掃用或冷卻用的流體供給到工具保持架 14A、 14B的流體通道126。在該場合，也能夠通過形成于工具夾緊構(gòu) 件54A、 54B的動作單元66A、 66B的第2流體通道96將流體供給到 工具支承構(gòu)件116A、 116B的流體通道126。按照這樣的構(gòu)成，不需要 在主軸102形成流體通道，所以，可降低主軸102的制作成本。
圖13A~圖14B分別示出上述第1和第2實施方式的主軸頭裝置
10、 100的變型例。如圖13A和圖13B所示，在第1實施方式的主軸 頭裝置10中，主軸12可在鄰接于主軸貫通孔22的軸線方向前端(圖 中的左端)的區(qū)域(即前方部分22a)具有以中心軸線12a為中心朝 前端開口擴徑為錐狀的嵌合面128。在該場合，在工具支承構(gòu)件52A (圖13A)、 52B(圖13B)上，按與嵌合面128的錐度相同的錐度形 成朝凸緣部分60擴徑的外面130。按照這樣的結(jié)構(gòu)，當將工具支承構(gòu) 件52收容到主軸12的主軸貫通孔22的前方部分22a時，容易使兩者 的中心軸線12a、 52a —致，可在主軸12上對工具支承構(gòu)件52進行定 心和支承。同樣，如圖14A和圖14B所示，在第2實施方式的主軸頭裝置 100中，主軸102可在鄰接于主軸貫通孔110的軸線方向前端(圖中 的左端)的區(qū)域具有朝前端開口擴徑成錐狀的嵌合面132。在該場合， 在工具支承構(gòu)件116A (圖14A)、 116B (圖14B)上，將按與嵌合面 132的錐度相同的錐度朝凸緣部分120擴徑的外面134形成于軸線方 向前端區(qū)域。按照這樣的構(gòu)成，當將工具支承構(gòu)件116收容于主軸102 的主軸貫通孔110時，容易使兩者的中心軸線102a、 116a—致，可在 主軸102上對工具支承構(gòu)件116進行定心和支承。圖15示出可設(shè)置具有上述結(jié)構(gòu)的主軸頭裝置10、100的本發(fā)明一 實施方式的機床200。才幾床200例如具有立式加工中心的結(jié)構(gòu)，具有 床身202，可水平移動地設(shè)置于床身202上的工作臺204，設(shè)置于工作 臺204上的工件托板206，從床身202立設(shè)于工作臺204側(cè)方的立柱 208，及可垂直移動地設(shè)置于立柱208前面的滑塊210;在滑塊210， 內(nèi)裝上述第1或第2實施方式的主軸頭裝置10、 100。機床200還具 有圖中未示出的自動工具更換裝置(ATC )，支承了工具的工具保持架 14由ATC可自由裝拆地安裝于主軸頭裝置10、 100的主軸12、 102。機床200如上述那樣設(shè)置有主軸頭裝置10、 100，該主軸頭裝置 10、 100由分別對應(yīng)的工具保持機構(gòu)16、 104 (圖1、圖8)可更換地 將具有機械結(jié)構(gòu)不同的柄部46的多種工具保持架14穩(wěn)定保持于通用 的主軸12、 102上，所以，可防止設(shè)備費用的增大、維護管理的煩雜
化。另外，機床200在收容保持工具保持架14的柄部46的主軸頭裝 置10、 100的收容凹部50、 114 (圖l、圖8)損耗了的場合，由于不 需要更新主軸12、 102，所以，可防止維護費用增大。從以上說明可以看出，按照本發(fā)明，在主軸頭裝置中，當使用具 有機械結(jié)構(gòu)不同的柄部的多種工具保持架時，可根據(jù)需要由安裝構(gòu)件 將具有與各個的工具保持架對應(yīng)的收容凹部的工具支承構(gòu)件和具有與 各個的工具保持架對應(yīng)的夾緊功能的工具夾緊構(gòu)件安裝于主軸使用。 結(jié)果，可由分別對應(yīng)的工具保持機構(gòu)將這樣的異種工具保持架可更換 地穩(wěn)定保持于通用的主軸上，由此，可防止設(shè)備費用的增大、維護管 理的煩雜化。另外，在反復(fù)進行工具更換作業(yè)使得收容凹部損耗的場 合，不更新較昂貴的主軸，只要將工具支承構(gòu)件更換成新的構(gòu)件即可， 所以，即使在工具更換頻度高的場合，也可防止維護費用的增大。以上由優(yōu)選實施方式說明了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該理解，不脫離后述的權(quán)利要求的公開即可進行多種修正和變更。
權(quán)利要求
1. 一種機床的主軸頭裝置，其特征在于，具有主軸，和可自由裝拆地將工具保持架保持于上述主軸的工具保持機構(gòu)；上述工具保持機構(gòu)具有工具支承構(gòu)件、工具夾緊構(gòu)件，及安裝構(gòu)件；該工具支承構(gòu)件具有可自由裝拆地收容工具保持架的柄部的收容凹部；該工具夾緊構(gòu)件配置成可相對于上述工具支承構(gòu)件在作用位置與非作用位置間移動，在該作用位置，夾緊上述工具保持架的上述柄部并將該柄部固定地保持于該工具支承構(gòu)件的上述收容凹部，在該非使用位置，釋放該柄部并容許該工具保持架相對于該收容凹部的裝拆動作；該安裝構(gòu)件將上述工具支承構(gòu)件和上述工具夾緊構(gòu)件可裝拆地安裝于上述主軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機床的主軸頭裝置，其中 上述主軸具有朝軸線方向貫通的主軸貫通孔， 上述工具支承構(gòu)件具有連通到上述收容凹部、朝軸線方向貫通的構(gòu)件貫通孔，而且，具有鄰接于該主軸的軸線方向一端地收容于該主 軸貫通孔的一部分的尺寸，上述工具夾緊構(gòu)件具有可動夾緊單元和動作單元；該可動夾緊單 元可進行徑向移動地收容于該工具支承構(gòu)件的該構(gòu)件貫通孔；該動作 單元可進行軸線方向移動地收容到該主軸的軸線方向另一端與該工具 支承構(gòu)件間的該主軸貫通孔的其它部分，由其自身的軸線方向移動使 該可動夾緊單元進行徑向移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機床的主軸頭裝置，其中上述工具保 持機構(gòu)還具有施力構(gòu)件和卡定構(gòu)件；該施力構(gòu)件收容在上述主軸的上 述主軸貫通孔的上述其它部分，從上述非作用位置往上述作用位置彈 性地對上述工具夾緊構(gòu)件施力；該卡定構(gòu)件相對于該主軸固定地配置， 防止該施力構(gòu)件從該主軸貫通孔脫落。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機床的主軸頭裝置，其中 上迷主軸具有朝軸線方向貫通的主軸貫通孔； 上述工具支承構(gòu)件具有連通到上述收容凹部、朝軸線方向貫通的構(gòu)件貫通孔，而且，具有在該主軸的該主軸貫通孔的軸線方向全長被 收容的尺寸；上述工具夾緊構(gòu)件具有可動夾緊單元和動作單元；該可動夾緊單 元可進行徑向移動地收容于該工具支承構(gòu)件的該構(gòu)件貫通孔；該動作 單元可進行軸線方向移動地收容到該工具支承構(gòu)件的該構(gòu)件貫通孔， 由其自身的軸線方向移動使該可動夾緊單元進行徑向移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機床的主軸頭裝置，其中上述工具保 持機構(gòu)還具有施力構(gòu)件和卡定構(gòu)件；該施力構(gòu)件收容在上述工具支承 構(gòu)件的上述構(gòu)件貫通孔中，從上述非作用位置往上述作用位置彈性地 對上述工具夾緊構(gòu)件施力；該卡定構(gòu)件相對于該工具支承構(gòu)件固定地 配置著，防止該施力構(gòu)件從該構(gòu)件貫通孔脫落。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床的主軸頭裝置，其中上述主軸在 鄰接于上述主軸貫通孔的軸線方向一端的區(qū)域具有嵌合面，該嵌合面 朝該軸線方向一端擴徑成錐狀，對上述工具支承構(gòu)件進行定心和支承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床的主軸頭裝置，其中上述工具支 承構(gòu)件具有用于將清掃用或冷卻用的流體供給到工具保持架的流體通 道。
8，根據(jù)權(quán)利要求l所述的機床的主軸頭裝置，其中 上述工具保持機構(gòu)可相互交換地具有笫l組件和第2組件； 該第1組件包含具有第1的上述收容凹部的第1工具支承構(gòu)件，和在上述作用位置與上述非作用位置間進行第l移動動作的第1的上述工具夾緊構(gòu)件；該第2組件包含第2的上述工具支承構(gòu)件和笫2的上迷工具夾緊構(gòu)件，該第2的上述工具支承構(gòu)件具有形狀與該第1的收容凹部不同的第2的上述收容凹部，該第2的上述工具夾緊構(gòu)件在上述作用位置 與上述非作用位置間實施與該第l移動動作不同的第2移動動作。
9. 一種機床，設(shè)置了權(quán)利要求l所述的主軸頭裝置。
全文摘要
主軸頭裝置(10)具有主軸(12)和在主軸可自由裝拆地保持工具保持架(14)的工具保持機構(gòu)(16)。工具保持機構(gòu)具有工具支承構(gòu)件(52)、工具夾緊構(gòu)件(54)及安裝構(gòu)件(56)；該工具支承構(gòu)件(52)具有可自由裝拆地收容工具保持架的柄部(46)的收容凹部(50)；該工具夾緊構(gòu)件(54)相對于工具支承構(gòu)件在作用位置與非作用位置間可移動地配置；該安裝構(gòu)件(56)將工具支承構(gòu)件和工具夾緊構(gòu)件可脫離地安裝于主軸。工具夾緊構(gòu)件在作用位置夾緊工具保持架的柄部，固定地將柄部保持于工具支承構(gòu)件的收容凹部，在非作用位置，釋放柄部，容許工具保持架相對于收容凹部的裝拆動作。
文檔編號B23B19/02GK101400467SQ20078000882
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者科野敬藏 申請人:西鐵城控股株式會社