专利名称：工具松开装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工具松开装置，更具体地涉及一种在更换 安装在机床主轴上的工具时，能够使被夹紧到主轴的工具释放 和松开的工具松开装置。
背景技术：
通常已知包括储存工具的工具库和能够自动更换工具的工 具更换装置的机床。该机床的主轴具有能够自动安装/拆卸工具 的结构，使得工具更换装置可以自动更换安装在主轴上的工具。 为了更换安装在机床的主轴上的工具，必须通过工具更换装置从机床的主轴释放工具。日本专利第3083921号公报说明了典 型的工具更换装置。该工具更换装置包括支撑架、与电动机连接的转轴、形成 在该转轴上的凸轮、由支撑架支撑并被凸轮加压的上轴部、被 上轴部加压的牵引杆、对牵引杆向上施力的盘簧、沿与牵引杆 分开的方向加压上轴部的支撑弹簧、以及供给切削油的供油机 构。在具有该结构的工具更换装置中，在工具的松开操作完成 时，凸轮的外周面与上轴部之间的接触位置向上移位。由于来 自支撑弹簧的压力导致上轴部沿与牵引杆分开的方向移位。此 外，由于来自盘簧的压力导致牵引杆向上移位。主轴夹持 (grasp)被更换的工具。专利文献l:日本专利第308392l号乂^净艮
发明内容
本发明要解决的问题在上述日本专利第3083921号公报中说明的工具安装/拆 卸装置中，支撑弹簧被布置成向上加压上轴部的与中心线分开 的部分。因此，当上轴部滑动以靠近牵引杆或与牵引杆分开时， 上轴部易于倾斜，易于引起上轴部与支撑架之间的反撞 (backlash),并且不能良好地滑动。上述支撑弹簧可绕上轴部的中心线环状布置，从而抑制上 轴部与支撑架之间产生反撞。然而，支撑弹簧的特性未必彼此完全相同，因此，从支撑 弹簧施加到上轴部的应力容易不均匀。因此，通过上述方法难 以良好地抑制上轴部与支撑架之间产生的反撞。当上轴部不能良好地滑动时，上轴部不能良好地压牵引杆， 并且松开工具所需的动力难以传递到牵引杆。从而，不能良好 地开被主轴夹持的工具。然而，在上述工具更换装置中，在加工时，上轴部必须退 避到与牵引杆分开的位置，考虑到上轴部滑动的上述困难，必须预先向上轴部的退避量增加余量(margin)。因此，当松开 工具时，上轴部到达牵引杆需要长时间，从而，缺点是松开工 具需要长时间。考虑到上述问题已经提出了本发明，本发明的目的是提供 一种工具松开装置，该工具松开装置能够使将动力从电动机传递到牵引杆的动力传递构件良好地滑动，并且能够在短时间内 松开工具。解决问题的方式根据本发明的工具松开装置是能够使被夹紧到机床主轴的 工具松开的工具松开装置，其包括电动机；与电动机连接的 转轴；凸轮，其设置在转轴上；动力传递构件，其被凸轮加压
从而可轴向移动；架，其被布置成包围动力传递构件；弹性构 件，其具有与动力传递构件的中心线重合的中心轴线，并且被 布置成抵抗凸轮的压力；加压构件，其设置在动力传递构件上， 能够控制动力传递构件沿中心线方向的位置；以及输出轴，其 被加压构件加压，用以+>开工具。优选地，上述动力传递构件 在其径向中央处具有凹部，架具有位于凹部中的支撑部，并且 弹性构件被布置在位于支撑部与动力传递构件之间的凹部中。 优选地，上述动力传递构件具有腿部，其超过该架地朝输出 轴突出；以及突出部，其形成在J逸部的外表面上，沿扩径方向 从腿部突出。架具有布置在动力传递构件的外周面侧并且比突 出部更靠近输出轴的支撑部，并且弹性构件被布置在支撑部与 突出部之间。优选地，工具松开装置还包括能够向上述工具供 给油的供油机构，并且向供油机构供给油的供给通道形成在架 上。优选地，工具松开装置还包括由架和设置在该架上的另一 中空架限定的储存室，通过设置在储存室中的轴承可转动地支 撑转轴，并且储存室填充有达到位于轴承上方的部分的润滑油。优选地，上述储存室设置有容纳转轴的第一通孔、以及容纳动 力传递构件的第二通孔，工具松开装置还包括能够阻塞转轴的 外表面与第 一通孔的开口边缘之间的空间的第 一 密封构件、以 及能够阻塞动力传递构件的外表面与第二通孔的开口边缘之间 的空间的第二密封构件。优选地，工具松开装置还包括能够向 工具供给气体的供气机构，并且向供气机构供给气体的供给通 道形成在架上。优选地，工具松开装置还包括凹部，其形成 在安装在上述转轴上的构件、所述转轴、以及所述凸轮中的任 何一个的表面上；以及加压构件，其#皮朝向凹部施力并且一皮部 分地容纳在凹部中。优选地，工具松开装置还包括能够将加压 构件保持在凹部中的保持机构。优选地，上述保持机构包括抵
抗区域，该抵抗区域设置在表面的与凹部邻近的沿转轴的转动方向的向前方的位置，该"fe抗区域在与4争动方向相反的方向上 受到的加压构件的压力比加压构件施加到其余部分的压力大。 优选地，上述保持机构包括载荷机构，该载荷机构能够致动在 负载状态下的电动机，并且能够向转轴施加指定的载荷。 发明效果根据本发明的工具松开装置，可将来自电动机的动力良好 地传递到牵引杆，使得可通过使将动力从电动机传递到牵引杆 的动力传递构件良好地滑动而在短时间内+>开由主轴夹持的工具。
图l是根据第一实施例的工具松开装置的剖视图。图2是以放大的方式示出图1中的活塞周围的部分的工具 松开装置的剖视图。图3是图2所示的凸轮在垂直于转动轴线的方向上的剖视图。图4是示出加压构件的变形例的工具松开装置的剖视图。 图5是根据第二实施例的工具松开装置的剖视图。 图6是沿图5中的线VI-VI截取的剖视图。 图7是根据第三实施例的工具松开装置的转轴周围的部分 的剖视图。图8是沿图7中的线VI11-VIII截取的剖视图。图9是示出根据第三实施例的工具松开装置的第 一 变形例 的剖视图。图10是以局部放大的方式示出图9所示的例子中的构件的剖视图。 图ll是示出根据第三实施例的工具松开装置的第二变形 例的剖视图。 附图标记说明1电动才几2变速齿轮3转轴4凸轮5活塞5a凹部5bl加压构件5b腿部5c 通孑L6凸轮从动件7弹性构件10架12b接头支撑构件12a板12支撑构件15牵引杆16盘簧17夹头(collet) 22主轴26al、 26a2接头 26供油机构 30弹性构件 100工具松开装置 具体实施方式
第一实施例参照图1至图4说明根据第 一 实施例的工具松开装置10 0 。 图1是根据本实施例的工具松开装置100的剖视图。如图l所示， 工具松开装置IOO是松开被夹紧到机床主轴的工具的装置，其 包括电动机l;经由变速齿轮2与该电动机1连接的转轴3;设 置在该转轴3上的凸轮4;活塞(动力传递构件)5，其可被该 凸轮4加压以移动，且在径向中央处具有凹部5a;架IO,其被 设置成包围该活塞5;支撑构件(支撑部)12,其沿径向插入 活塞5中并被固定到架10;弹性构件7，其被布置在位于活塞5 与支撑构件12之间的凹部5a中，用于朝向电动机1对活塞5施 力；牵引杆(输出轴)15,其由来自活塞5的动力驱动，用于 松开工具；以及供油机构26，其向由主轴22夹持的工具25供油。 主轴22一皮#吞入主轴头(spindle head) 21中，并且工具25^皮夹 持在该主轴22的下端。中空架(另一架)9被固定到架10的上表面。该架9、架10 和活塞5的上表面形成储存室9a,使得转轴3和凸轮从动件6被 布置在该储存室9a中。图2是以放大的方式示出图l中的活塞5周围部分的工具松 开装置100的剖视图。如图2所示，在架9中形成容纳转轴3的通 孔9b,并且在该通孔9b的内周边缘上布置油封(第一密封构件) 32。该油封32阻塞通孔9b的内周边缘与转轴3的外周面之间的 间隙，从而抑制填充储存室9a的润滑油向变速齿轮2泄漏或向 外泄漏。架IO设置有容纳活塞5并从转轴3通向牵引杆15的通孔 10a，并且架9被布置成覆盖该通孔10a的靠近转轴3的开口 。在 该通孔10a的内周面上形成另 一油封(第二密封构件)31。该 油封31阻塞通孔10a的内周面与活塞5的外周面之间的间隙，从 而抑制填充储存室9a的润滑油向外泄漏。在架9的上表面上形 成将润滑油供给到储存室9a中的供油口 9A。电动机1布置在牵引杆15的上端侧，而变速齿轮2布置在电 动机l的下表面侧。从而，用作动力源的电动才几1和变速齿4仑2 布置在牵引杆15的上端侧，使得可减少用于放置工具松开装置 IOO的面积。此外，变速齿轮2布置在电动机1的下表面侧，使 得可进 一 步促使用于放置工具松开装置10 0的面积的减少。与变速齿轮2连接的转轴3被插入形成在架9的侧面上的通 孔9b中并且被布置在储存室9a中。通过设置在架9的内壁面上 的轴承3 a在储存室9 a中可转动地支撑该转轴3 。储存室9 a填充 有达到位于轴承3 a上方的位置L的润滑油，使得轴承3 a被浸在 润滑油中。因此，可减少轴承3a与转轴3之间产生的摩擦，来 自电动机l的动力可被转换成用于转轴3的转动力，并且可抑制 转轴3转动时的振动。此外，轴承3a被浸在润滑油中，使得在 长时间没有维护的情况下也可减小轴承3a与转轴3之间的摩凸轮4被固定到转轴3的外周面上，而活塞5被布置在该凸 轮4的下表面侧。在活塞5的靠近凸轮4的一端上设置与凸轮4的 外周面滑动接触、用于将动力从电动机1传递到活塞5的凸轮从 动件6。凸轮^/v动件6包括布置在活塞5的上端面上的轴部6a、和通 过轴承6c可转动地支撑在该轴部6a上的圆柱部6b。该凸轮从动 件6布置在储存室9 a中，轴承6 c也浸在填充储存室9 a的润滑油 中。因此，可减小圓柱部6b与轴部6a之间产生的摩擦。从而， 从转轴3供给到凸轮从动件6的动力可无损失地、良好地传递至'J 活塞5。此外，当凸轮从动件6沿着凸轮4移位时，可抑制凸轮 从动件6振动等。在形成在架10中的通孔10a中可滑动地布置活塞5，并且该 活塞5从转轴3指向牵引杆15,并以带底筒的形状设置。活塞5 包括固定凸轮从动件6的顶面5d、形成在该顶面5d的周缘上以 包围凹部5a的腿部5b、以及形成在该腿部5b的侧面上的通孔 5c。布置该活塞5使得活塞5的中心线02与牵引杆15的中心线O 彼此重合。通孔10a的中心线05也被布置成与中心线0和02重 合。牵引杆15的中心线O是沿在松开工具25的操作时牵引杆15 滑动的方向延伸的中心线，活塞5的中心线02是沿在松开操作 时活塞5滑动的方向延伸的中心线。中心线O、 02和05的重合 指的是大体上重合，而不限于彼此物理上完全重合的情况。凹部5a的中心线03形成为与牵引杆15的中心线O重合。凹 部5a的中心线03是沿在松开操作时活塞5滑动的方向延伸的中 心线。中心线03和0的重合指的是大体上重合，且不限于彼此 物理上完全重合的情况。例如，如巻簧等弹性构件7的中心线04被布置成与牵引杆 15的中心线0重合。换句话说，弹性构件7被布置成围绕中心线 O。弹性构件7与活塞5的接触部关于中心线0对称定位，使得 从弹性构件7施加到活塞5的力关于中心线O对称分布。特别地， 将压力施加到活塞5的弹性构件7是单数的，使得从弹性构件7 施加到活塞5的压力分布均匀。活塞5的中心线02被布置成与中心线O重合，且从弹性构 件7施加到活塞5的力关于中心线O对称分布，而可滑动地容纳 活塞5的通孔10a的中心线05被布置成与中心线O重合。因此， 在松开操作中，活塞5沿中心线O良好地滑动，而不会在活塞5 与通孔10a的内周面之间引起反撞。虽然在第一实施例中示出了采用巻簧作为弹性构件7的例
子，但本发明不限于此。换句话说，弹性构件7可简单地布置成使从弹性构件7施加到活塞5的压力关于中心线O对称分布， 并且可采用能够施加该压力的弹性构件。在腿部5b的靠近下端的外周面上设置沿中心线O加压牵引 杆15的加压构件5bl。使得该加压构件5bl的下端可与形成在牵 引杆15上的台阶15a接触。在该腿部5b的外周面上形成螺紋部， 而在加压构件5bl的内周面上形成与形成在i!逸部5b上的螺紋部 啮合的另一螺紋部。因此，可通过转动加压构件5bl沿中心线O 控制位置。通过固定螺母5g固定位置控制的加压构件5bl的位 置。加工时，牵引杆15绕中心线0转动，因此，加压构件5bl 沿中心线O退避到与牵引杆15的台阶15 a分开距离a的位置。如上所述，在松开操作中活塞5良好地移位而不会引起反 撞，由此，正确控制活塞5的位置，使得在松开操作完成时活 塞5可正确退避到指定位置。因此，在设定距离a时，考虑到如 在活塞5上产生的反撞等不便，不必增大余量，从而可减小距 离a。从而，减小距离a,使得在松开工具25时可减少加压构件 5bl与牵引杆15接触所需的时间。因此，可减少松开工具25所 需的时间，也可减少更换工具25所需的时间。加压构件5bl不限于上述加压构件。例如，图4是示出加压 构件5 b 1的变形例的工具松开装置10 0的剖视图。如图4所示， 该加压构件5b2被布置在活塞5的腿部5b的内周面侧，并形成为 筒状。在加压构件5b2的外周面上形成与形成在腿部5b的内周 面上的螺纹部啮合的螺紋部，使得可控制沿中心线O的位置。参照图2，供油机构26包括形成在牵引杆15中的用于流 通切削油和如冷却剂等油的油流通路径26b;以及布置在牵引 杆15的靠近活塞5的一端的转动接头26a。转动接头26a包括被
部分插入油流通路径26b中的接头26al、以及设置在该接头 26al上使得抑制来自接头26al的扭矩的传递的另 一 接头 26a2。接头2 6 a 1包括与油流通路径2 6 b连4妄的油流通路径51,并 且具有装配到油流通路径26b中的筒状部47、以及形成在该筒 状部47的上端上且直径大于筒状部47的直径的鼓出部48。在鼓 出部4 8的上端面上环状地形成例如陶资等的接触部4 6 。接头2 6 a 2包括与油流通路径51连通的油流通路径5 2,并且 还包括筒状部50和形成在该筒状部50的下端上且直径大于筒 状部50的直径的鼓出部49。在该鼓出部49的下端面上环状地设 置与4秦触部46对应的例如陶瓷的接触部45。在4妻头26a2的鼓出 部49与支撑构件12之间布置如巻簧等弹性构件30,并且该弹性 构件30朝牵引杆15加压接头26a2。因此，接头26a2压靠接头 2 6 a 1 ，以确保油流通路径5 2和51之间的连接。接触部45和464支布置成彼此接触。接触部45和46二者均由 陶瓷等制成，由此减小接触部45与46之间的摩擦。因此，当利 用工具25进行加工时，接头26al与牵引杆15 —起转动，而沿圆 周方向从接头26a 1施加到接头26a2的应力减小，使得抑制接头 26a2沿圓周方向转动。接头26al和26a2被布置成其中心线与 中心线O重合。支撑构件12包括纟皮插入通孔5c并i殳置有油流通路径12al 的板12a、以及被固定到该板12a并且布置在凹部5a中的接头支 撑构件12b。使板12a沿中心线O的厚度小于形成在活塞5上的 通孔5c沿中心线O的长度。板12a沿垂直于中心线O的方向的宽 度基本上与通孔5c的圆周方向重合，使得板12a抑制设置有通 孔5c的活塞5沿圆周方向转动。从而，抑制活塞5沿圓周方向转 动，使得抑制布置在活塞5的上端上的凸轮从动件6相对于凸轮4相对转动。因此，凸轮从动件6的筒状部6b与凸轮4的外周面 的接触部为线状，使得将动力从凸轮4良好地传递到凸轮从动 件6。换句话说，活塞5绕中心线0转动，使得抑制凸轮4的外周 面与凸轮从动件6的筒状部6b的接触部为点状，并抑制阻碍将 动力从凸轮4传递到凸轮从动件6。当活塞5位于上死点位置时， 油封3l位于通孔5c的上方。该板12a被插入形成在接头支撑构件12b中的通孔中，并且 用螺栓等将板12a的周缘固定到架10。还用螺栓等将板12a固定 到接头支撑构件12b。因此，板12a和接头支撑构件12b在整个 松开操作中位于恒定位置。接头支撑构件12 b包括与形成在板 12a中的油流通路径12al连通的油流通路径12bl。该油流通路 径12bl在接头支撑构件12b的下表面上朝牵引杆15开口 ，并且 在接头支撑构件12b中的中心线O上延伸。接头26a2的筒状部 50被插入该油流通路径12b 1 ，并且接头26a2由接头支撑构件 12b支撑，以便可沿牵引杆15的滑动方向滑动。当牵引杆15位于上死点位置时，使筒状部50位于油流通路 径12bl中的 一部分沿中心线O的长度大于松开操作时牵引杆 15沿中心线O滑动的长度。因此，即使牵引杆15在松开工具的 操作过程中滑动，也能抑制接头26a2从接头支撑构件12b脱落。在凹部5a中，如巻簧等弹性构件7被布置在顶面5d的与牵 引杆15相对的下表面与接头支撑构件12 b的上端面之间。换句 话说，凹部5a的位于接头支撑构件12b与顶面5d的下表面之间件储存室5al的直径大于牵引杆15的直径。因此，也可使弹性 构件储存室5al中储存的弹性构件7的直径大于牵引杆15的直 径。虽然接头支撑构件12b在松开操作时也位于恒定位置，但 活塞5沿中心线0滑动，由此，由于活塞5的滑动导致弹性构件7
收缩，从而对活塞5施加压力。从弹性构件7施加到活塞5的压 力也以以中心线O为中心的大直径圆的形状分布，由此，活塞5 可以以平#f的状态在通孔10 a中滑动。通过杆36将架10固定到主轴头21,架10包括筒状形成的筒 状部10b,并且被布置成活塞5可在筒状部10b中滑动。当活塞5 位于上死点位置时，该筒状部10b的靠近牵引杆15的下端形成 为比通孔5c更靠近牵引杆15。从而确保架10的通孔10a的内壁 面与活塞5的外周面彼此接触的面积。因此，在松开操作过程 中，被引导通过通孔10a的内壁面的活塞5可沿中心线O良好地 移动。参照图1，牵引杆15布置在形成在主轴22中的通孔22a中。 通孔22a包括容纳牵引杆15的容纳部22al;退避部22a2,其 比该容纳部22al更靠近下端地形成，并且其直径大于容纳部 22al的直径；锥形部22a3,其比该退避部22a2更靠近下端地 形成，用于夹持工具25。牵引杆15通过布置在主轴22中的多个盘簧16压靠支撑构 件12。工具25包括切削工件的刀具23、固定该刀具23的刀具固 定器24、设置在刀具固定器24上并且由主轴22夹持的柄部19、 以及设置在刀具固定器24上的拉杆18。在该工具25中形成流通 切削油或如冷却剂等油的油流通^各径2 5 a ，并且在杆18的上 端上形成油流通^各径25a的开口 。图2所示的油流通i 各径26b与油流通路径25a彼此连通。在 拉杆18上形成稍稍扩径的止动部18a，并且在拉杆18的外周面 上布置夹头17。在该夹头17上形成与止动部18a接合的止动部 17a。图3是图2所示的凸轮4在垂直于转动轴线01的方向上的剖 在凸轮4的外周面4a的距转动轴线01最远的点4al附近， 使相对于外周面4a的圆周方向上的距点4al的距离的距转动轴 线Ol的距离的变动率小于外周面4a的其余区域中的变动率。说明具有上述结构的工具松开装置100的操作。参照图1, 为了用储存在工具库等中的另 一工具更换被夹持在主轴22的 下端上的工具25，首先，必须松开由主轴22夹持的工具25。在 松开工具25的初始状态中，图3所示的凸4仑4的外周面4a的距转 动轴线Ol最近的点4a2与图2所示的凸轮从动件6接触。此时， 由于弹性构件7的压力导致活塞5位于上死点位置。当凸轮4绕转动轴线01转动时，外周面4a的与凸轮从动件6 接触的部分与转动轴线Ol之间的距离逐渐增大。因此，活塞5 抵抗弹性构件7的压力朝牵引杆15下降。当活塞5朝牵引杆15 移位时，加压构件5bl与牵引杆15接触。加压构件5bl与牵引杆 15的台阶15a之间的距离a被设置得小，使得在从开始松开操作 的早期阶段加压构件5bl加压牵引杆15。从而，使牵引杆15抵 抗盘簧16的压力向下移位。当牵引杆15向下移位时，图2所示的接头26al也向下移位。 另一方面，通过弹性构件30对接头26a2向下施力，由此，接头 26a2在与接头26a l接触的状态下也向下移位。如图l所示，当牵引杆15向下移位时，夹头17也被牵引杆 15加压并向下移位。夹头17的止动部17a退避到形成在主轴22 中的退避部22a2中，由此，使夹头17与拉杆18彼此脱离。当凸 轮4的外周面的与凸轮从动件6接触的部分位于图3所示的点 4al时，从主轴22松开图l所示的工具25。形成凸轮4的外周面，使得在点4al的附近，距转动轴线Ol 的距离稍微变动。因此，当松开工具25时，用凸轮4移位凸轮 从动件6的距离减小，由此，在凸轮4转动时抑制施加到电动机 l的载荷。因此，当凸轮4的外周面4a的在点4al周围的部分与 凸轮从动件6彼此接触时，凸轮4良好地转动。从而，凸4仑4良 好地转动，使得通过凸轮4将来自电动机l的动力可靠地传递到 凸轮从动件6。因此，凸轮从动件6可靠地移位，4吏得活塞5可 朝牵引杆15移位。从而，牵引杆15可以可靠地向下移位，^f吏得 可以+〉开工具25。以该方式松开工具25后，凸轮4绕转动轴线01进一步转动。 因此，参照图3，图2所示的凸轮从动件6与凸轮4的外周面4a 之间的接触位置的直径逐渐减小。因此，在图2中，凸轮4移位 以从凸轮从动件6退避，由此，从凸轮4施加到凸4仑从动件6的 压力减小。此时，由于盘簧16的压力导致牵引杆15向上移位。 由于盘簧16的压力经由牵引杆15和加压构件5bl还导致活塞5 向上移位。当凸轮4的压力进一步减小时，由于盘簧16的压力 导致活塞5进一步向上移位，由此，图l所示的工具25的柄部19 与主轴22的锥形部22a3接触。从而，当通过主轴22夹持工具25 时，牵引杆15不能向上移位。然后，由于弹性构件7的压力导 致牵引杆15的台阶15a与加压构件5bl彼此分开，由此，在加工 时抑制将牵引杆15的转动运动传递到活塞5。使活塞5可沿中心 线O良好地移动，由此，考虑到在活塞5上产生的反撞而不必设 置余量，可以减小台阶15a与加压构件5bl的下表面之间的距离 a。,人而可减少退避加压构件5bl所需的时间，并且可以在^i时 间内结束用于夹持被更换的新工具的夹紧操作。当包括具有上述结构的工具松开装置10 0的机床加工工件 时，在图l中，主轴22在夹持工具25的状态下绕中心线O转动。 供油机构2 6向工具2 5供给切削油等，使得可良好地进行加工。 板lSa位于指定位置，并且在加工和松开操作时都不移位。从 而抑制与形成在该板12 a中的油流通路径12 a 1连接的未示出的 管摇动。因此，可以抑制连接管损坏。虽然在第 一实施例中供油机构26向工具25供给切削油以 减少工件与刀具23之间产生的摩擦，并向工具25供给冷却剂以 抑制刀具23温度升高，但是本发明不限于此。例如，可替代地 是，可以用向工具25供给空气的供气机构来代替供油机构26。 在该情况下，形成在支撑构件12上的油流通路径12al和12a2 用作空气流通3各径。以可以吹出切屑并且可以良好地进行加工 的方式设置供气机构。此外，与上述供油机构26的情况类似， 也可以抑制使空气源与空气流通路径彼此连接的管的破损。 第二实施例参照图5和图6来说明根据第二实施例的工具松开装置 200。图5是根据第二实施例的工具松开装置200的剖视图。如 图5所示，活塞5包括顶面5d，其被插入到形成在架9的下端 面中的通孔9d中；凸缘5h，其形成在顶面5d的下端上，并且直 径大于顶面5d的直径；多个轴部5e，其从该凸缘5h的周缘向下 延伸；以及筒状腿部5b，其与这些轴部5e的下端连接。图6是 沿图5中的线VI-VI截取的剖视图。如图6所示，例如，沿顶面 5d的外周缘在四个部分上布置轴部5e。参照图5，在腿部5b的 上端的外周面上形成沿腿部5 b的径向突出的突出部5 f 。另一架10包括顶面部10f,其以盘状设置；柱状部10c， 其形成在该顶面部10f的下表面上以向下突出；以及支撑部 12A,其形成在顶面部10f的下表面上以覆盖活塞5的腿部5b的 周围。柱状部10c被布置成与筒状腿部5b的内壁面滑动地接触。 因此，确保活塞5与柱状部10c之间的接触面积，使得活塞5被 引导通过柱状部10c的外周面，并且可以沿中心线O良好地滑 动。在顶面部10f的上表面上形成容纳活塞5的凸纟彖5h的凹部 10d，并且在该凹部10d的底部上形成容纳轴部5e的通孔10e。 柱状部10c以圆柱形状设置，并布置在筒状腿部5b中。通过该 柱状部10c和顶面部10f形成向供油机构26供给切削油、冷却剂 等的油流通^各径12al。从而，与4艮据上述第一实施例的工具木> 开装置10 0类似，将设置有油流通路径12 a 1的架10固定到主轴 头21,并且架10在整个松开操作中位于恒定位置。从而，抑制 与该油流通路径12al连接的管摇动等。支撑部12A包括筒状部12c,其形成为覆盖腿部5b的周围； 以及突出部12d，其形成在该筒状部12c的下端上、并且突出以 减小筒状部12c的开口直径。该突出部12d比凸缘5h更靠近牵引 杆15。在该突出部12d与形成在腿部5b上的突出部5f之间布置如 巻簧等弹性构件7。换句话说，沿腿部5b的外周面布置弹性构 件7,由突出部5f支撑弹性构件7的上端，并且由突出部12d支 撑弹性构件7的下端。换句话说，腿部5b被插入以巻绕状设置 的弹性构件7的中央部。因此，当弹性构件7收缩时，由于插入 弹性构件7中的腿部5b,可以抑制弹性构件7的弯曲。布置弹性构件7使得其中心线04与中心线O彼此重合，并 且布置活塞5使得其中心线02与中心线O彼此重合。因此，在 根据第二实施例的工具松开装置200中，与根据上述第一实施 例的工具松开装置100类似，抑制活塞5出现如反撞等不便。其 余结构与根据上述第 一 实施例的工具松开装置10 0的结构类 似，用相同的附图标记表示相同的部件，并且不重复多余的说 明。与根据上述第 一 实施例的工具松开装置10 0类似，以该方 式构造的工具松开装置200可使活塞5沿中心线O良好地滑动， 減小加压构件5b2与台阶15b之间的距离，并在短时间内结束松 开操作。 第三实施例参照图7和图8说明根据第三实施例的工具松开装置300。 用相同的附图标记表示与根据上述第 一和第二实施例的工具松 开装置100和200的部件类似的部件，并且不重复多余的说明。图7是转轴3周围的部分的剖视图，图8是沿图7中的线 VIII-VIII截取的剖视图。如图7和图8所示，该工具松开装置300包括被固定到转轴3 的外表面的筒状固定构件40和被朝该固定构件40施力的凸轮 从动件(加压构件)13,而对设置在活塞5的上端上的凸轮从 动件6加压的偏心凸轮4和同心形成的构件4B^C设置在该固定 构件40的外表面上。参照图8，绕转动轴线Ol同心地形成构件 (凸轮构件)4B的外周面4b，并且在外周面4b上形成多个凹部 4bl和4b2。凹部4bl和4b2关于转动轴线0l对称布置。虽然在第三实施例中设置用于形成凹部4bl和4b2的构件 4B，但是，可替代的是，在未设置构件4B的情况下，凹部4bl 和4b2可以形成在凸轮4上，或者可替代的是，凹部4bl和4b2 还可以形成在转轴3的外表面上。参照图7，在架9的上表面侧设置带底筒状的壳体ll，其 被插入与储存室9a连通的通孔9c中；如巻簧等弹性构件14,其 被布置在形成在壳体ll上的凹部lla中；以及加压构件29，其 被弹性构件14加压，用于使凸轮从动件13压靠构件4B。壳体ll 包括顶面11A,其直径大于通孔9c的开口的直径；以及筒状 部11B,其与该顶面11A连4妾并且^皮插入通孔9c中，用于限定凹 部lla。凸轮从动件13包括可转动地支撑在壳体ll上的转轴13b 以及可转动地支撑在该转轴13 b上的筒状部13 a 。使图8所示的 凹部4bl和4b2能够部分容纳筒状部13a。在具有该结构的工具松开装置300中，在加工时或类似情 况下，停止图l所示的电动机l的驱动，凸轮从动件13的筒状部 13a部分进入凹部4bl，抑制转轴3的转动。此时，图3所示的凸 轮4的外周面4a的点4a2与凸轮从动件6彼此接触。在图1中，为 了从主轴22;^开工具25,首先驱动电动才几1以使转轴3转动，而 在图8中，凸轮从动件13的筒状部13a与凹部4bU皮此脱离。当转轴3进一 步转动，使得凸轮从动件6的筒状部6b与凸轮 4的外周面4a的接触部位于图3所示的凸轮4的夕卜周面4a的点 4al的附近时，停止电动机l的驱动。此外，当停止电动机l的 驱动时，由于惯性导致转轴3进一步转动。从而，当停止电动机l的驱动时，形成在构件4B的外周面 4b上的靠近凹部4b2的部分与凸轮从动件13彼此接触，并且转 轴3进一步转动，使得凸轮从动件13的筒状部13a进入凹部4b2， 并且可以停止转轴3的转动。然后，可以将工具25保持在片公开 状态，使得可以更换工具25。从而，在松开工具25的操作中，开始时可以简单地将电动 机l驱动/控制到接通状态，并且在松开工具25之前马上将电动 机l驱动/控制到断开状态，并且凸轮从动件13的筒状部13b进 入凹部4b2 ，使得可以将工具25正确地保持在+〉开状态。在完成更换工具25之后为了夹紧新工具25，接通电动机l, 以使转轴3转动，并且使筒状部13a与凹部4b2彼此脱离。当转 轴3进一步转动，使得凸轮4与凸轮从动件6之间的接触位置位 于图3所示的点4a2的附近时，停止电动机l的驱动。此外，当 停止电动机l的驱动时，由于惯性导致转轴3转动，使得转轴3 与图3所示的凸轮4的外周面4a的点4a2彼此接触，以结束夹紧
工具25的操作。此时，凸轮从动件13的筒状部13a进入凹部4bl， 以停止转轴3的转动，并且保持夹紧工具25的状态。在整个松开、更换和夹紧工具25的操作中，可以以上述方 式将电动机1简单地控制为接通-断开，使得可简单地控制电动 机1的驱动。此外，筒状部13b进入凹部4bl和4b2， 4吏得可将工 具2 5保持在松开和夹紧状态。图9是根据第三实施例的工具松开装置300的第 一 变形例 的剖视图，图IO是以局部放大的方式示出图9所示的例子中的 构件4B的剖视图。在图9和图10所示的工具松开装置300中， 与图8所示的例子不同，在构件4B的周面上形成沿径向鼓出的 鼓出部4f和4g。该鼓出部4f包^^:第一底部4fl，其直径rl朝构 件4B的转动方向增大；第二底部4f2，其位于该第一底部4fl的 沿转动方向的后方位置，并且其直径rl朝转动方向减小；凹部 4bl，其位于第一底部4fl与第二底部4f2之间。与鼓出部4f类似 地形成鼓出部4g。从而，在鼓出部4f和4g的顶点形成凹部4bl和4b2,由此， 当将凸轮从动件13装配到凹部4 b 1和4 b 2中时，使凸轮从动件13 抵抗弹性构件14施加的力而压靠顶面IIA。因此，从凸4仑/人动 件13施加到构件4B的压力沿鼓出部4f和4g的第 一 底部4f 1增 大。由此，乂人凸4仑^v动件13施加到构件4B的压力具有与构件4B的 转动方向相反的分力。因此，当4亭止电动才几1的驱动时，构件 4B和转轴3等的惯性力减小。从而，转轴3和构件4B等的惯性力减小使得当通过惯性力 转动图7所示的转轴3和构件4B时，可以抑制凸轮从动件13通过 凹部4bl和4b2。因此，可使凸轮从动件13和凹部4bl及4b2彼此可靠地接合，使得可以将转轴3停止在指定位置。换句话说，松开操作时间和夹紧操作时间減少，使得当断开电动机1时，即使构件4B和转轴3处于高速转动并且惯性力大 的情况下，也可以正确地停止转轴3的转动。参照图9,构件4B的外周面4b的位于鼓出部4f与4g之间的 部分是直径小于鼓出部4f与4g的直径的小直径部4h。该小直径 部4h是具有恒定直径r2的圆弧形状。因此，在松开和夹紧操作 中凸轮从动件13在小直径部4h上平滑地滚动。本发明不限于图9和图IO所示的例子，而是，例如，可在 构件4B的外周面上的凹部4bl和4b2的转动方向的前方位置形 成抵抗凸轮从动件13转动的部分。图ll是示出根据第三实施例的工具松开装置300的第二变 形例的剖视图。在图ll所示的例子中，还设置了经常向转轴3 施加载荷的载荷才几构70。该载荷机构70包括轴承73,其可转动地支撑转轴3;加 压构件72,其加压轴承73的一部分；以及盘簧71,其用作向轴 承73对该加压构件72施力的施力部件。轴承73包括固定到转轴3的外周面的环76、直径大于环76 的直径的环74以及布置在环76与环74之间的多个滚动构件75。滚动构件75设置成截锥状，且被布置成朝加压构件72直径 减小。环7 6的外周面也是朝加压构件7 2直径减小的锥形，并且环 74的内周面也是朝加压构件72直径减小的锥形。使加压构件72可靠近环74或从环74退避，并且通过盘簧71 对加压构件72施力。当加压构件72加压环74时，环74的内周面 使滚动构件75压靠环76。因此，环76与滚动构件75之间的摩擦 增大，从而施加使转轴3转动的载荷。
向转轴3施加的载荷小于电动机1的输出，使得不管载荷机构70施力p的载荷如何，电动机l可使转轴3转动以进行松开和夹 紧操作。当在完成松开和夹紧操作之前马上停止电动机1的驱动 时，载荷机构70向转轴3施加载荷，由此减小转轴3的惯性力。 换句话说，图11所示的例子设置有载荷机构70,该载荷机构70 在整个松开和夹紧操作过程中向转轴3施加比电动机1的驱动 力小的载荷。从而，可以通过防止凸轮从动件13通过图8所示 的凹部4bl和4b2而使转轴3停止在指定位置。尽管已经以上述方式说明了本发明的实施例，但是，这里 公开的实施例在所有方面应当被认为是示例性的，而非限制性 的。本发明的范围由专利的权利要求书的范围示出，并且包括 与专利的权利要求书的范围等价的意义和范围内的所有变形 例。工业实用性本发明优选用于当更换安装在机床主轴上的工具时，能够 使被夹紧到主轴的工具释放和松开的工具松开装置。
权利要求
1.一种能够使被夹紧到机床主轴的工具松开的工具松开装置，其包括电动机；转轴，其与所述电动机连接；凸轮，其设置在所述转轴上；动力传递构件，其被所述凸轮加压从而可轴向移动；架，其被布置成包围所述动力传递构件；弹性构件，其具有与所述动力传递构件的中心线重合的中心轴线，并且被布置成抵抗所述凸轮的压力；加压构件，其设置在所述动力传递构件上，能够控制所述动力传递构件沿中心线方向的位置；以及输出轴，其被所述加压构件加压，用以松开所述工具。
2. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于， 所述动力传递构件在其径向中央处具有凹部， 所述架具有位于所述凹部中的支撑部，以及 所述弹性构件被布置在位于所述支撑部与所述动力传递构件之间的所述凹部中。
3. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于， 所述动力传递构件具有超过所述架地朝所述输出轴突出的腿部、以及形成在所述腿部的外表面上沿扩径方向从所述腿部 突出的突出部，所述架具有支撑部，所述支撑部被布置在所述动力传递构 件的外周面侧上，并且比所述突出部更靠近所述输出轴，以及 所述弹性构件被布置在所述支撑部与所述突出部之间。
4. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于，还 包括能够向所述工具供给油的供油机构，其中，向所述供油机构供给油的供给通道形成在所述架上。
5. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于，还 包括由所述架和设置在所述架上的另 一中空架限定的储存室， 其中，通过设置在所述储存室中的轴承可转动地支撑所述转轴， 并且所述储存室内填充有油面位于所述轴承上方的润滑油。
6. 根据权利要求5所述的工具松开装置，其特征在于， 所述储存室设置有容纳所述转轴的第 一通孔和容纳所述动力传递构件的第二通孔，所述工具松开装置还包括第一密封构件，其能够阻塞所述转轴的外表面与所述第一 通孔的开口边纟彖之间的空间，以及第二密封构件，其能够阻塞所述动力传递构件的外表面与 所述第二通孔的开口边缘之间的空间。
7. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于，还 包括能够向所述工具供给气体的供气机构，其中，
8. 根据权利要求l所述的工具松开装置，其特征在于，还 包括凹部，其形成在安装在所述转轴上的构件、所述转轴、以 及所述凸轮中的任何一个的表面上，以及加压构件，其净皮朝向所述凹部施力并被部分容纳在所述凹 部中。
9. 根据权利要求8所述的工具松开装置，其特征在于，还 包括能够将所述加压构件保持在所述凹部中的保持机构。
10. 根据权利要求9所述的工具松开装置，其特征在于， 所述保持机构包括抵抗区域，所述抵抗区域设置在所述表面的与所述凹部邻近的沿所述转轴的转动方向的向前方的位置，所述纟氐抗区域在与所述转动方向相反的方向上受到的所述 加压构件的压力比所述加压构件施加到其余部分的压力大。
11.根据权利要求9所述的工具松开装置，其特征在于，所述保持机构包括载荷机构，所述载荷机构能够致动在负 载状态下的所述电动机，并且能够向所述转轴施加指定的载荷。
全文摘要
根据本发明的工具松开装置包括电动机(1)；转轴(3)，其与电动机(1)连接；凸轮(4)，其设置在转轴(3)上；动力传递构件(5)，其被凸轮(4)加压从而可轴向移动，并且在其径向中央处具有凹部(5a)；架(10)，其被设置成包围动力传递机构(5)；支撑构件(12)，其沿径向被插入动力传递机构(5)中并且被固定到架(10)；弹性构件(7)，其被设置在位于动力传递构件(5)与支撑构件之间的凹部(5a)中，用于朝向电动机(1)对动力传递构件(5)施力；以及输出轴(15)，其被来自动力传递构件(5)的动力驱动，用于松开工具(25)。
文档编号B23B31/117GK101155656SQ20068001161
公开日2008年4月2日 申请日期2006年10月11日 优先权日2005年10月18日
发明者北浦一郎, 宗近隆幸 申请人:帕斯卡工程株式会社