JP3415211B2 - 工具着脱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば主軸ラムの先端
に装着されるアンギュラアタッチメント（以下、アタッ
チメントと略す）の主軸に工具をクランプ・アンクラン
プする工具着脱装置に関し、詳細にはクランプばねに要
求される全たわみ量（ストローク量）を短縮して上記主
軸の軸方向長さを短くできるようにしたクランプ・アン
クランプ機構の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、五面加工機等の工作機械のなか
には、主軸ラムの先端にアタッチメントを旋回割出し可
能，かつ着脱可能に装着し、該アタッチメントの主軸先
端に工具を自動工具交換装置により順次自動的に交換装
着して加工を行うものがある。このような工作機械では
上記交換時に工具を自動的にクランプ・アンクランプす
る工具着脱装置が備えられている。

【０００３】このような工具着脱装置として、従来例え
ば、特公昭６１−５７１３８号公報に開示されているよ
うなものがある。これは例えば図１８に示すように構成
されている。アタッチメント本体１００に軸受１０１を
介して回転自在に軸支された中空の主軸１０２の先端部
にテーパ穴１０２ａを形成し、該テーパ穴１０２ａに工
具Ｔのテーパ部Ｔａを挿入する。そして該工具Ｔのプル
スタッドＴｂにコレット１０３をドローバー１０４で係
脱させ、該ドローバー１０４をクランプ用皿ばね１０５
でクランプ方向に引っ張るように構成されている。また
上記ドローバー１０４の後方には、該ドローバー１０４
をピストンロッド１０６で押圧移動させる油圧シリンダ
１０７が配設されている。

【０００４】上記従来装置において工具Ｔをアンクラン
プするには、上記油圧シリンダ１０７をドローバー１０
４を押すよう前進させる。するとピストンロッド１０６
がドローバー１０４を皿ばね１０５のばね力に抗して上
記コレット１０３が完全に開放されるまで押圧前進さ
せ、コレット１０３がプルスタッドＴｂから外れ、ドロ
ーバー１０４の先端がプルスタッドＴｂの後端面に当る
と、工具Ｔのテーパ穴１０２ａとの密着が解除される。
この後、工具Ｔを工具交換装置等で外方に引き抜く。

【０００５】また工具Ｔをクランプするには、工具Ｔを
工具交換装置等でテーパ穴１０２ａに挿入し、上記油圧
シリンダ１０７を後退させる。するとドローバー１０４
が皿ばね１０５によって後退方向に移動してコレット１
０３を縮径させるとともに主軸内方に引き込み、これに
より工具Ｔが主軸１０２にクランプされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで上記従来装置で
は、アンクランプ時には、皿ばね１０５を撓ませつつド
ローバー１０４を上記コレット１０３が完全に開放され
るまで前進させるように構成されており、そのために必
要な皿ばね全体のたわみ量、つまり所要ストロークは必
要なクランプ力を得るためのたわみ量に比較して相当に
大きくなっている。

【０００７】一方、一般にクランプ用皿ばねの寿命はば
ね１枚当たりの単位たわみ量が大きい程短くなることが
知られている。従って所定の寿命を確保するには、ばね
１枚当たりのたわみ量を小さくしながら上述の所要スト
ロークを確保する必要があり、その結果従来の工具着脱
装置では、クランプ用皿ばねの全長（枚数）が大きくな
り、結果的に該皿ばねを内蔵する主軸長が長くなるとい
う問題がある。

【０００８】特に、上述のアタッチメントにおいて、該
アタッチメントの主軸内に上記工具着脱装置を内蔵した
場合は、該主軸の全長が長くなってアタッチメント全体
が大型化し、その結果加工物との干渉により加工範囲が
限定されるという問題が発生する。

【０００９】また上記従来の工具着脱装置では、油圧シ
リンダや油圧補助装置等を内蔵し、さらに油圧回路から
の油洩れに対応するための補充タンクが必要であり、構
造が複雑であるとともに重量が増大し、定期的なメンテ
ナンスが必要であるという問題もある。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、クランプばねの所要ストロークを短くして
主軸長さを短縮でき、重量増大等の問題を生じることの
ない工具着脱装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、主軸
の工具装着穴に連なる軸穴内に主軸軸線方向に移動自在
に挿通され、軸方向移動によって上記工具装着穴に工具
をクランプ・アンクランプするドローバーと、該ドロー
バーをクランプ方向に付勢するためのクランプばねとを
備えた工具着脱装置において、上記クランプばねのばね
力を上記ドローバーに伝達して該ドローバーをクランプ
方向に付勢し、又は上記ばね力を上記ドローバーに対し
て遮断して該ドローバーの軸方向移動を許容するばね力
断続機構を備え、上記ドローバーとクランプばねとが同
一軸上にて対向するように配置され、上記ばね力断続機
構が上記ドローバーとクランプばねとの対向部に配設さ
れたばね力伝達機構とばね力遮断機構とから構成されて
おり、上記ばね力伝達機構が、先端内面に傾斜面を有
し、上記クランプばねでドローバー側に付勢される押圧
筒体と、該押圧筒体の傾斜面と上記ドローバーの後端フ
ランジ部の傾斜面との間に配設された係止部材とを備
え、上記押圧筒体がドローバー側に移動すると上記係止
部材がドローバーをクランプ方向に移動させるように構
成されており、上記ばね力遮断機構が、上記押圧筒体内
に回転可能に配設され、該押圧筒体をクランプばねの圧
縮方向に押圧移動させる回転式解除用カムを備え、該解
除用カムの回転により上記押圧筒体をクランプばねの圧
縮方向に押圧移動させたとき上記係止部材がドローバー
の軸方向移動を許容するように構成されていることを特
徴としている。

【００１２】また、請求項２の発明は、上記回転式解除
用カムの代わりに直線移動式解除用カムを採用し、該解
除用カムの半径方向移動によってドローバーの軸方向移
動を許容するように構成されている。

【００１３】請求項３の発明は、上記ドローバーとクラ
ンプばねとが同一軸上にて対向するように配置されてお
り、上記ばね力断続機構が、加圧ロッドを上記ドローバ
ーと対向するように、かつ上記クランプばねを圧縮可能
に配置し、該加圧ロッドと上記ドローバーとの対向部に
断続用カムを主軸軸線と直角方向に移動可能に配設し、
該断続用カムに、上記加圧ロッドの第１被動カム面に摺
接する第１駆動カム面，及び上記ドローバーの第２被動
カム面に摺接する第２駆動カム面を形成し、上記断続用
カムを、軸穴の半径方向内側に移動させたときクランプ
ばねのばね力がドローバーに伝達され、外側に移動させ
たときクランプばねのばね力がドローバーに対して遮断
され、該ドローバーの軸方向移動が許容されるよう構成
されていることを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明に係る工具着脱装置によれば、工具クラ
ンプ時には、ばね力断続機構がクランプばねのばね力を
ドローバーに伝達し、これによりドローバーが工具をク
ランプ方向に引っ張り、主軸にクランプする。また、工
具アンクランプ時には、ばね力断続機構が上記ばね力を
上記ドローバーに対して遮断し、これによりドローバー
の軸方向移動が許容される。従って工具をドローバーと
共にコレット等のクランプ手段が完全に開放する位置ま
で移動させることができ、工具は主軸から取り外され
る。

【００１５】このように本発明では、クランプ用ばねの
全たわみ量は、コレット等の開放に必要なストロークと
は無関係であり、従って上記クランプ用ばねの全長は必
要なクランプ力から決定され、その結果該工具着脱装置
を内蔵する主軸の全長が長くなる問題を回避できる。

【００１６】また請求項１，２の発明では、工具クラン
プ時には、クランプばねのばね力が押圧筒体をドローバ
ー側に押圧移動させ、該押圧筒体が傾斜面，係止部材，
ドローバーのプルスタッドを介して該ドローバーをクラ
ンプ方向に押圧付勢し、これによりクランプばねのばね
力がドローバーに伝達されて工具のクランプが可能とな
る。

【００１７】また工具アンクランプ時には、回転式又は
直線移動式解除用カムが上記押圧筒体をクランプばねの
圧縮方向に押圧移動させ、これによりクランプばねのば
ね力がドローバーに対して遮断されてドローバーの軸方
向移動が許容され、工具のアンクランプが可能となる。

【００１８】さらにまた請求項３の発明によれば、工具
クランプ時には、断続用カムが軸穴の半径方向一方に移
動され、該断続用カムの第１，第２駆動カム面が加圧ロ
ッド，ドローバーの第１，第２被動カム面に強く摺接し
て両者を内方に引き込み、これによってクランプばねの
ばね力がドローバーに伝達され、工具が主軸の工具装着
穴内にクランプされる。

【００１９】また工具アンクランプ時には、断続用カム
が軸穴の半径方向他方に移動され、該断続用カムの第１
駆動カム面と加圧ロッドの第１被動カム面との摺接力が
弱くなり、またこのときドローバーの被動カム面と断続
用カムの駆動カム面との摺接が外れ、ばね力がドローバ
ーに対して遮断され、またドローバーの軸方向移動が許
容され、工具のアンクランプが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図７は請求項１の発明に係る実施
例（第１実施例）の工具着脱装置を説明するための図で
あり、図１は本実施例工具着脱装置を備える９０度アン
ギュラアタッチメントの断面正面図、図２は上記アタッ
チメントの要部拡大断面図、図３は図２の III-III線断
面図、図４〜図６は上記アタッチメントの動作を説明す
るための図、図７は上記アタッチメントを装着した主軸
ラムの一部断面正面図である。

【００２１】図において、１は主軸ラムであり、該主軸
ラム１は、筒状のラム本体２と、該ラム本体２に同軸を
なすように配置固定された回転駆動モータ３と、該回転
駆動モータ３の出力軸４内に、該出力軸４と共に回転し
且つ軸方向に移動可能に挿入配置された駆動軸５と、上
記主軸ラム本体２上端部に取り付けられ、上記駆動軸５
を軸方向に移動させる軸送り機構６と、上記駆動軸５に
後述するアタッチメント８の押圧軸３３をクランプ・ア
ンクランプする係脱機構７と、上記ラム本体２の下部内
面に配設され、上記アタッチメント８を該ラム本体２下
端部に着脱可能に装着する着脱機構２２とを備えてい
る。なお、上記送り機構６，係脱機構７は本実施例工具
着脱装置の駆動源を構成し、また上記アタッチメント８
は本実施例工具着脱装置の作動部を構成している。

【００２２】上記回転駆動モータ３は、モータケース９
内に軸受１０を介して上記出力軸４を回転自在に配設す
るとともに、該出力軸４とモータケース９との間に回転
子１１，固定子１２を対向配設した構造のものである。

【００２３】上記軸送り機構６は、ラム本体２の上端部
に軸受１３を介して回転筒１４を回転自在に配設し、該
回転筒１４を駆動モータ１５によってプーリ１６ａ，１
６ｂ，ベルト１７を介して回転駆動するようになってい
る。また上記回転筒１４内にはナット部材１８が固着さ
れており、該ナット部材１８内にはボールねじ１９が螺
挿されている。このボールねじ１９の下端には、上記モ
ータケース９のボス部９ａ内に軸方向移動可能に挿入さ
れた連結筒２０が接続されており、該連結筒２０は上記
ボールねじ１９と上記駆動軸５の上端部とを軸受２１を
介して連結している。また上記駆動軸５の下端部に形成
されたテーパ穴に上記アタッチメント８の押圧軸３３の
テーパ部３３ａが嵌合しており、ボールねじ１９を上下
移動させると上記押圧軸３３が上下移動するようになっ
ている。

【００２４】上記係脱機構７は、上記ボールねじ１９の
上端に固定されたシリンダ２５内にピストンロッド２６
のピストン２６ａを挿入し、該ピストンロッド２６をボ
ールねじ１９の軸心に軸方向移動可能に挿通した構造の
ものである。このピストンロッド２６の下端部は上記駆
動軸５内に軸方向移動可能に挿入されたドローバー２７
の上端に当接可能に配置されており、該ドローバー２７
はクランプ用皿ばね２８で上方に付勢されている。また
上記ドローバー２７の下端部には、上記アタッチメント
８の押圧軸３３のプルスタッドに係脱するコレット２９
が配設されており、該ドローバー２７を上下移動させる
と該コレット２９が拡縮するようになっている。

【００２５】また上記着脱機構２２は、ラム本体２内に
同軸に形成されたシリンダ２ａ内にピストン２３を配設
し、該ピストン２３の下端部で多数のコレットを円周状
に配置してなるコレットチャック２４を上下移動させる
ように構成されている。上記ピストン２３を上下移動さ
せると上記コレットチャック２４が上記アタッチメント
８のアタッチメントケース３０のフランジ部３０ａに係
脱し、かつ該アタッチメントケース３０，ラム本体２に
それぞれ固定された旋回割り出し用カップリング３０
ｂ，２ｂ同士が係脱するようになっている。

【００２６】上記アタッチメント８は、略Ｌ型筒形状の
上記アタッチメントケース３０の内部に垂直方向の中間
軸３１と、該中間軸３１と直交する水平方向の主軸３２
とを、軸受３１ａ，３２ａを介してそれぞれ回転自在に
軸支した構造のものである。上記中間軸３１，主軸３２
は傘歯車３１ｂ，３２ｂを噛合させて連結されており、
該中間軸３１のＣＴ１回りの回転が主軸３２のＣＴ２回
りの回転として伝達される。

【００２７】上記アタッチメントケース３０には、上記
ラム本体２の下端面に設けられたカップリング２ｂと噛
合し、駆動軸軸心回りに所定角度に位置決めする環状の
カップリング３０ｂが固着されている。また、該カップ
リング３０ｂを貫通して上方へ突出する円筒凸部上端
に、上記着脱機構２２のコレットチャック２４が係脱す
るフランジ部３０ａが形成されている。

【００２８】上記中間軸３１は上記駆動軸５が挿入され
る円筒形状のもので、上記アタッチメントケース３０よ
り上方に突出する上端部の内周面には内歯車３１ｃが形
成され、上記駆動軸５の下部外周面に形成された外歯車
と、回転可能かつ相対的に軸方向移動可能に噛合してい
る。また、上記中間軸３１内には上記押圧軸３３が軸方
向移動可能にかつばね３４により上方に付勢されて挿入
されている。そして、上記押圧軸３３の下端部には後述
するカムを押圧回動させる縮経軸部３３ｂが形成されて
いる。

【００２９】上記主軸３２は円筒形状のもので、その先
端（図１右端）には工具Ｔのテーパ部と嵌合するテーパ
穴３２ｃが形成されており、該テーパ穴３２ｃに連なる
軸穴内には該主軸３２と同心状に案内筒３５が嵌着され
ている。この案内筒３５内には、複数のコレットを円周
上に組み合わせてなり、軸方向移動自在のコレットチャ
ック３６と、該コレットチャック３６を係止して軸方向
に移動駆動するドローバー３７とが配設されている。

【００３０】上記コレットチャック３６は、軸方向の僅
かな移動により上記案内筒３５内側の案内面にならって
案内されて径方向に拡縮するよう構成されている。上記
ドローバー３７を後述するばね力伝達機構（クランプ機
構）４０を介してばね４３のばね力により主軸３２後方
（図１左方）へ付勢すると、上記コレットチャック３６
は工具Ｔのテーパ部先端に固着されたプルスタッドＴｐ
を狭持すると共に主軸３２後方向に引き込み、上記工具
Ｔを上記主軸テーパ穴３２ｃにクランプする。

【００３１】上記ばね力伝達機構４０は、クランプ用ば
ね４３のばね力を倍力してドローバー３７に伝達するた
めのものであり、上記主軸３２内中程に案内筒３５に続
いて配設されており、以下の構造を有している。主軸３
２の軸穴内にスリーブ４１を介して軸方向に移動自在に
支持され、その先端に基端側（図２左側）に向けて縮径
してなるテーパ孔（傾斜面）４２ａが形成された押圧筒
体４２と、上記主軸３２後端面の蓋４２ｄと上記押圧筒
体４２との間に縮装され、上記押圧筒体４２を上記案内
筒３５側へ付勢するクランプ用のばね４３と、上記案内
筒３５とスリーブ４１との間に狭持固定され、上記押圧
筒体４２が軸方向移動自在に外嵌されかつドローバー３
７が軸方向移動自在に内嵌され、さらに円筒部の円周上
に複数のボール保持孔４４ａが等間隔に径方向に設けら
れたボール保持筒体４４と、上記ボール保持孔４４ａに
遊嵌されたボール４５とを備えている。

【００３２】上記ばね力伝達機構４０では、上記複数の
ボール４５が、上記押圧筒体４２のテーパ孔４２ａと、
上記ドローバー３７の凹溝段部の基端側に向けて拡径す
る円錐状テーパ面（傾斜面）３７ａとに当接し、楔効果
によりばね力を倍力して上記ドローバー３７を上記主軸
３２の後方へ付勢する。なお、上記ボール保持筒体４４
の軸穴段部とドローバー３７の段部との間には該ドロー
バー３７を主軸先端側へ付勢するコイルばね４６が介設
されている。

【００３３】さらに、上記主軸３２内には、上記ばね４
３のばね力をドローバー３７に対して遮断するためのば
ね力遮断機構（アンクランプ機構）５０が配設されてい
る。このばね力遮断機構５０は、上記押圧軸３３の下降
位置に対応して主軸３２側部に半径方向に設けられた操
作孔３２ｅと、上記押圧筒体４２内に配設され、該主軸
内直径方向に固着された枢支ピン５１により上記主軸３
２及び操作孔３２ｅの各軸線を含む平面内に回動自在に
枢支される解除用カム５２及び押圧用カム５３と、上記
押圧筒体４２の基端側内に上記枢支ピン５１と平行に枢
支されたカムフォロワ５４とを備えている。

【００３４】上記解除用カム５２には押圧軸３３が当接
する当接部５２ａが形成され、その枢支点対称位置には
カム面５２ｂが形成されており、該カム面５２ｂがカム
フォロワ５４に当接することにより押圧筒体４２をばね
４３に抗して主軸後方へ押圧するよう作用する。

【００３５】また、上記押圧用カム５３は上記解除用カ
ム５２を挟んで対称にかつ該解除用カム５２と一体に形
成されており、上記カム５３のカム面５３ａがドローバ
ー３７の端面に摺接して該ドローバー３７を主軸先端方
向へ押圧することにより、上記主軸テーパ穴３２ｃに密
着する工具Ｔを離脱させるよう作用する。

【００３６】次に、本実施例の作用効果を説明する。主
軸３２に工具がクランプされた状態においては、上記ば
ね４３のばね力により上記押圧筒体４２がドローバー３
７側に押圧されてボール４５を軸心内方に押圧してお
り、これにより該ボール４５がドローバー３７のテーパ
面３７ａに当接して該ドローバー３７を主軸後方へ押圧
している。これによりコレットチャック３６が縮径して
工具ＴのプルスタッドＴｐを狭持すると共に主軸３２内
方に引き込み、その結果上記工具Ｔはテーパ穴３２ｃに
クランプされている。

【００３７】以下、上記工具クランプ状態より工具を交
換する際の操作手順について主に図４〜図６に基づいて
説明する。 〔主軸オリエンテーション（主軸定位置停止）行程〕予
め、図示しない制御装置に設定記憶された上記駆動軸５
と主軸３２との回転角度位置関係に基づいて、モータ１
２により駆動軸５を回転駆動して、上記主軸３２の操作
孔３２ｅが押圧軸３３に対向するよう該主軸３２を位置
決めする（図４参照）。またこの位置決めによって、工
具Ｔの工具把持部に設けられたキー溝Ｔ１と工具交換装
置（図示せず）の交換アームに設けられたキーとが一致
する。なお、上記主軸３２に被検知部材を装着し、これ
をセンサ等により検知して位置決めするようにしても良
い。

【００３８】〔アンクランプ行程〕次に、図５に示すよ
うに、工具Ｔを工具交換アームＡで把持し、これと同時
に上記ラム本体２の送り機構６によって、駆動軸５と共
に該駆動軸５の先端にクランプされた押圧軸３３を下降
させて、上記主軸３２の操作孔３２ｅより解除用カム５
２の当接部５２ａを押圧し、上記解除用カム５２及び押
圧カム５３を図示時計回り方向に回動させる。該両カム
５２，５３が回動していくと、まず、解除用カム５２の
カム面５２ｂが押圧筒体４２に固定されたカムフォロア
５４に当接して該押圧筒体４２をばね４３に抗して後方
に押圧移動させる。これによりボール４５の主軸軸心内
方への押圧力、ひいてはドローバー３７への引張り力が
解除され、コレットチャック３６の把持力が解除され
る。その後、上記押圧用カム５３のカム面５３ａがドロ
ーバー３７端面に摺接して該ドローバー３７を主軸３２
の先端側へ微少量押圧移動させる。これにより主軸３２
のテーパ穴３２ｃ内面に密着していた工具Ｔが離脱す
る。なお、このとき、上記工具Ｔは上述のように工具交
換アームＡによって把持されており落下することはな
い。

【００３９】〔工具抜き取り行程〕そして、図６に示す
ように、工具Ｔを工具交換アームＡで主軸３２のテーパ
穴３２ｃより抜き出す。このとき上記押圧筒体４２のテ
ーパ孔４２ａが後退しており、ボール４５は保持筒体４
４のボール保持孔４４ａ内で径方向に移動可能な状態に
あるので、交換アームＡの引き抜き操作によりドローバ
ー３７と共にコレットチャック３６も主軸先端側に移動
し、該コレットチャック３６は案内筒３５内周の案内面
にならって移動端で開放状態となる。なお、工具Ｔが抜
き取られた後、ドローバー３７はばね４６により移動端
に付勢保持され、コレットチャック３６を開放状態に保
持する。

【００４０】〔工具挿入行程〕上記工具Ｔの抜き取り
後、工具交換アームＡによって次加工用工具Ｔが主軸テ
ーパ穴３２ｃへ挿入される。このときドローバー３７は
プルスタッドＴｐの端面で主軸後方に押圧され、これに
よりコレットチャック３６は自動的に閉塞して上記プル
スタッドＴｐを狭持する。

【００４１】〔クランプ行程〕上記工具交換アームＡに
よる工具入れ替え動作中、下降状態にあった押圧軸３３
を上昇させる。するとばね４３のばね力がカム５２，５
３を図６反時計回りに回動させるとともに、押圧筒体４
２を前進させる。これにより該押圧筒体４２がボール４
５を軸心内方へ押圧し、該ボール４５がドローバー３７
を主軸後方に押圧して、次加工用工具Ｔをテーパ穴３２
ｃにクランプする。その後、工具交換アームＡが原位置
に退避し、工具交換が完了することとなる。

【００４２】このように本実施例では、工具クランプ時
には、ばね力伝達機構４０がばね４３のばね力をドロー
バー３７に伝達し、これによりドローバー３７がコレッ
ト３６を介して工具Ｔをクランプ方向に引っ張り、該工
具Ｔは主軸３２にクランプされる。

【００４３】一方、工具アンクランプ時には、ばね力遮
断機構５０が上記ばね力を上記ドローバー３７に対して
遮断し、これによりドローバー３７の軸方向移動が許容
され、ドローバー３７をコレット３６とともに、該コレ
ット３６が完全に開放する位置まで移動させることがで
き、工具Ｔは主軸３２から取り外される。

【００４４】このように本実施例では、クランプ用のば
ね４３のばね力をドローバー３７に伝達、又は遮断する
ように構成したので、クランプ用のばね４３の全たわみ
量は、コレット３６の開放に必要なストロークとは無関
係であり、従って上記ばね４３の全長は必要なクランプ
力から決定される。その結果該工具着脱装置を内蔵する
主軸３２の全長が長くなる問題を回避でき、加工範囲を
拡大できる。また、上記従来装置のような油圧装置を必
要とすることなく工具のクランプ・アンクランプが可能
であり、上記油圧装置に起因する構造の複雑化，重量増
大等の問題も回避できる。

【００４５】また、押圧軸３３を主軸３２の外部から主
軸軸線と直角方向に挿入して解除用カム５２等を回動さ
せるようにしたので、従来装置のような油圧装置を設け
ることなく工具アンクランプを実現できる。

【００４６】さらにまた、解除用カム５２と押圧用カム
５３とを一体的に設けたので、解除用カム５２が上記ク
ランプばね４３のばね力を遮断してドローバー３７の軸
方向移動を許容するとともに、押圧用カム５３がドロー
バー３７をアンクランプ方向に微小距離移動させること
ができ、簡単な構造及び簡単な操作で工具のアンクラン
プを実現できる。

【００４７】ここで上記実施例では、９０度アンギュラ
アタッチメントの場合を説明したが、本発明は、押圧軸
を操作孔から挿入して解除用カム等を回動させることが
できればどのような角度のアンギュラアタッチメントに
に採用可能である。

【００４８】図８は、主軸３２が中間軸３１に対して４
５度の角度をなして回転駆動される４５度アンギュラア
タッチメントに適用した例である。図中、図１と同一符
号は同一又は相当部分を示しており、本実施例は上記９
０度アンギュラアタッチメントの場合と基本的に同一構
造に構成されている。但し、上記主軸３２側部の操作孔
３２ｅ，解除用カム５２，押圧用カム５３は、上記押圧
軸３３の挿入角度に対応した形状に設定されている。

【００４９】また上記実施例では、ばね力遮断機構５０
が解除用カム５２，押圧用カム５３等の回転カムを備え
ている場合を説明したが、本発明のばね力遮断機構は、
ばね力をドローバーに対して遮断でき、該ドローバーの
移動を許容できるものであればどのような構造でも採用
できる。

【００５０】図９は直線移動カムを採用した請求項２の
発明に係る実施例（第２実施例）であり、図中、図２と
同一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例では、解
除用カム５２及び押圧用カム５３を軸６０に固定してな
る直線移動カム６１を採用しており、該カム６１は図示
上下方向に直線移動可能となっている。また上記カム６
１はばね６２によって図示上方に付勢されている。

【００５１】本実施例により工具をアンクランプするに
は、押圧軸３３の縮径軸部３３ｂで上記カム６１を下降
させる。するとまず該カム６１の解除用カム５２の傾斜
カム面５２ｂがカムフォロア５４に当接してばね４３の
ばね力を解除し、続いて押圧用カム５３のカム面５３ａ
がドローバー３７を押圧して工具を主軸より離脱させ
る。また、工具の入れ替え後該工具をクランプするに
は、上記押圧軸３３を上昇させる。するとばね４３のば
ね力がドローバー３７に伝達され、上記各実施例同様に
工具がクランプされる。

【００５２】このように本実施例では、上記各実施例と
同様の効果が得られる。また本実施例ではカム６１を直
線移動タイプとしたので回転式カムに比較して構造を簡
略化できる。

【００５３】図１０〜図１７は請求項３の発明に係る実
施例（第３実施例）による工具着脱装置を説明するめた
の図であり、図中、図１〜図９と同一符号は同一又は相
当部分を示す。本実施例のばね力伝達機能及びばね力遮
断機能を有するばね力断続機構７０は以下の構造になっ
ている。主軸３２内に挿入固定されたスリーブ７１内に
加圧ロッド７２が、ドローバー３７と対向するように挿
入配置されている。該加圧ロッド７２の後端フランジ部
７２ａとスリーブ７１の底壁７１ａとの間にクランプば
ね４３が介設されており、これにより該加圧ロッド７２
は主軸後方に付勢されている。また加圧ロッド７２及び
ドローバー３７の対向端部には、それぞれ対向フランジ
部７２ｃ，３７ｂが形成されており、該各対向フランジ
部７２ｃ，３７ｂの反対向面側にはそれぞれ第１，第２
被動カム面７２ｂ，３７ａが形成されている。

【００５４】上記主軸３２の軸穴内の上記スリーブ７
１，案内筒体３５間部分には円筒状のスリーブ７３が軸
方向移動可能かつ回転不能に挿入配置されており、該ス
リーブ７３内には断続用カム７４が主軸軸直角方向（図
１１上下方向）に移動可能に配設されている。この断続
用カム７４は円形フランジ部７４ａの両側に間隔をあけ
て半円リング状の半円フランジ部７４ｂ，７４ｃを一体
形成したものである。上記半円フランジ部７４ｂ，７４
ｃには上記加圧ロッド７２，ドローバー３７が位置する
半円状の凹部７４ｈが形成されており、またその軸方向
内側面には上記第１，第２被動カム面７２ｂ，３７ａが
摺接する第１，第２駆動カム面７４ｄ，７４ｅが形成さ
れている。ここでドローバー３７側の第２駆動カム面７
４ｅは加圧ロッド７２側の第１駆動カム面７４ｄより低
くなっており、断続用カム７４が軸穴の半径方向に移動
したとき、第２被動カム面７４ｅが第２駆動カム面３７
ａから外れ、これによりドローバー３７の軸方向移動を
許容するようになっている。

【００５５】また上記断続用カム７４の円形フランジ部
７４ａのドローバー側の面には突起７４ｉが突設されて
おり、またドローバー３７の対向フランジ部３７ｂの端
面には上記突起７４ｉが摺動するガイド溝３７ｃが形成
されている。そしてこのガイド溝３７ｃの下端部には傾
斜面３７ｄが形成されており、該傾斜面３７ｄを上記突
起７４ｉが押圧することにより、該ドローバー３７がア
ンクランプ側に微小距離移動する。

【００５６】また上記断続用カム７４を内包する上記ス
リーブ７３の内面には、上記断続用カム７４の軸直角方
向移動を許容する逃げ部７３ｃが凹設されている。また
上記円形フランジ部７４ａの外周には一対のガイドピン
７５が固定されており、該ガイドピン７５は上記スリー
ブ７３に軸直角方向に形成されたガイド穴７３ａ，７３
ｂ内に挿入されている。これにより上記断続用カム７４
は主軸軸線と直角方向に移動可能になっている。また主
軸３２には上記ガイド穴７３ａ，７３ｂと同軸をなすよ
うに操作孔３２ｅ，３２ｆが貫通形成されており、該操
作孔３２ｅ，３２ｆから挿入された押圧軸３３によって
上記断続用カム７４を軸直角方向に移動させるようにな
っている。さらにまた上記断続用カム７４は、これの外
周に形成された凹部７４ｆと上記スリーブ７３との間に
配設されたばね７６によってクランプ位置に付勢されて
いる。

【００５７】次に本第３実施例の作用効果について説明
する。工具Ｔのクランプ状態では、図１４に示すよう
に、断続用カム７４は同図上端のクランプ位置に位置し
ている。そのため該断続用カム７４の第１，第２駆動カ
ム面７４ｄ，７４ｅがそれぞれ加圧ロッド７２，ドロー
バー３７の第１，第２被動カム面７２ｂ，３７ａに強く
摺接して加圧ロッド７２，及びドローバー３７を内方に
引っ張っており、これによりクランプばね４３が圧縮さ
れてそのばね力がドローバー３７に伝達され、コレット
チャック３６が工具ＴのプルスタッドＴｐを挟持すると
ともに内方に引き込み、その結果工具Ｔは主軸３２のテ
ーパ穴３２ｃにクランプされている。

【００５８】上記工具Ｔをアンクランプするには、図１
５に示すように、押圧軸３３を操作孔３２ｅに挿入して
断続用カム７４をスリーブ７３の凹部７３ｃ側に押し下
げる。すると、第１駆動カム面７４ｄと第１被動カム面
７２ｂとの摺接が弱くなり、加圧ロッド７２が図示左側
に微小距離移動し、第２駆動カム面７４ｅと第２被動カ
ム面３７ａとの係止が外れ、ばね４３のばね力がドロー
バー３７に対して遮断されるとともに、ドローバー３７
の軸方向移動が許容される。

【００５９】また断続用カム７４が上記凹部７３ｃに当
接する位置まで下降すると、該断続用カム７４の突起７
４ｉがドローバー３７のガイド溝３７ｃの傾斜面７３ｄ
に当接して該ドローバー３７を微小距離だけ工具側に移
動させ、これにより工具Ｔのテーパ穴３２ｃとの密着が
解除される（図１６参照）。なおこのとき、工具Ｔは工
具交換アームＡに把持されているので落下することはな
い。

【００６０】この後、工具交換アームＡによって工具Ｔ
を引き抜き方向に移動させると、コレットチャック３６
がドローバー３７とともに移動し、コレットチャック３
６が開放され、工具Ｔの引き抜きが可能となる。

【００６１】次行程の工具Ｔをクランプする場合は、上
記コレットチャック３６が開放している状態で次行程の
工具Ｔを挿入し、一旦押圧軸３３を操作孔３２ｅより抜
き出し、図１１下側の操作孔３２ｆが押圧軸３３と一致
するように主軸３２が回転位置決めされる。そして上記
工具ＴのプルスタッドＴｐによってドローバー３７が内
方に押し込まれ、コレットチャック３６が閉塞してプル
スタッドＴｐを把持し、上述の図１５と同じ状態にな
る。この後、図１７に示すように、押圧軸３３を操作孔
３２ｆから挿入して断続用カム７４を下方に押しさげ
る。すると、第１，第２駆動カム面７４ｄ，７４ｅが第
１，第２被動カム面７２ｂ，３７ａに摺接して加圧ロッ
ド７２，ドローバー３７を内方に引き込み、ばね４３の
ばね力がドローバー３７に伝達され、工具Ｔは主軸３２
にクランプされる。

【００６２】このように本第３実施例においても、クラ
ンプ用のばね４３のばね力をドローバー３７に伝達、又
は遮断するように構成したので、クランプ用のばね４３
の全長は、コレットチャック３６の開放に必要なストロ
ークではなく必要なクランプ力から決定される。その結
果該工具着脱装置を内蔵する主軸３２の全長が長くなる
問題を回避でき、上記第１実施例と同様の効果が得られ
る。

【００６３】また本実施例では、断続用カム７４の駆動
カム面と、ドローバー３７，加圧ロッド７２とを摺接さ
せることによりばね力の伝達，又は遮断を行うようにし
たので、構造を簡素化できる。

【００６４】なお、上記各実施例では、ドローバーとク
ランプ用ばねとを対向配置したが、本発明では必ずしも
このような配置にする必要はなく、例えばドローバーを
クランプ用ばねの軸心に同軸配置してもよい。また上記
実施例では、工具Ｔのクランプ手段としてコレットチャ
ックを用いた例を説明したが、本発明のクランプ手段は
これに限定されるものではない。要はばね力を利用して
クランプするものであればどのような構成にしても良
く、例えばボールロックによってクランプするようにし
ても良い。

【００６５】さらにまた、本発明の適用対象はアンギュ
ラアタッチメントに限られるものでないことは勿論であ
り、マシニングセンタ等の主軸にも適用できる。この場
合は、押圧軸は公知の駆動機構、例えば油圧シリンダ等
で駆動する。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明に係る工具着脱装置
によれば、クランプ用ばねのばね力をドローバーに対し
て断続させるばね力断続機構を設けたので、ばねの全長
をコレット等のクランプ手段を開放するのに必要なスト
ローク量と無関係に短く設定でき、主軸の軸方向長さを
短縮して機械本体を小型化でき、特にアンギュラアタッ
チメントにおいては加工範囲を拡大でき、またアタッチ
メント内に工具のクランプ・アンクランプ用油圧装置を
内蔵しないので、重量の軽減を図ることができる効果が
ある。

【００６７】また、請求項１〜請求項３の発明に係る工
具着脱装置によれば、クランプ用ばねのばね力の伝達，
遮断を回転式カム，又は直線移動カム等の簡単な構造に
よって実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の第１実施例による９０度アン
ギュラアタッチメントの断面正面図である。

【図２】上記第１実施例の要部拡大断面図である。

【図３】図２の III-III線断面図である。

【図４】上記第１実施例装置の動作を説明するための図
である。

【図５】上記第１実施例装置の動作を説明するための図
である。

【図６】上記第１実施例装置の動作を説明するための図
である。

【図７】上記実施例装置を取り付けた主軸ラムの一部断
面正面図である。

【図８】上記第１実施例装置の変形例を示す４５度アン
ギュラアタッチメントの断面正面図である。

【図９】請求項２の発明に係る第２実施例の要部拡大断
面図である。

【図１０】請求項３の発明の第３実施例による９０度ア
ンギュラアタッチメントの断面正面図である。

【図１１】上記第３実施例の要部拡大断面図である。

【図１２】図１１のXII-XII 線断面図である。

【図１３】上記第３実施例装置の断続用カム部分の分解
斜視図である。

【図１４】上記第３実施例装置の動作を説明するための
図である。

【図１５】上記第３実施例装置の動作を説明するための
図である。

【図１６】上記第３実施例装置の動作を説明するための
図である。

【図１７】上記第３実施例装置の動作を説明するための
図である。

【図１８】従来の工具着脱装置を示す断面正面図であ
る。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の工具装着穴に連なる軸穴内に主軸
   軸線方向に移動自在に挿通され、軸方向移動によって上
   記工具装着穴に工具をクランプ・アンクランプするドロ
   ーバーと、該ドローバーをクランプ方向に付勢するため
   のクランプばねとを備えた工具着脱装置において、上記
   クランプばねのばね力を上記ドローバーに伝達して該ド
   ローバーをクランプ方向に付勢し、又は上記ばね力を上
   記ドローバーに対して遮断して該ドローバーの軸方向移
   動を許容するばね力断続機構を備え、上記ドローバーと
   クランプばねとが同一軸上にて対向するように配置さ
   れ、上記ばね力断続機構が上記ドローバーとクランプば
   ねとの対向部に配設されたばね力伝達機構とばね力遮断
   機構とから構成されており、上記ばね力伝達機構が、先
   端内面に傾斜面を有し、上記クランプばねでドローバー
   側に付勢される押圧筒体と、該押圧筒体の傾斜面と上記
   ドローバーの後端フランジ部の傾斜面との間に配設され
   た係止部材とを備え、上記押圧筒体がドローバー側に移
   動すると上記係止部材がドローバーをクランプ方向に移
   動させるように構成されており、上記ばね力遮断機構
   が、上記押圧筒体内に回転可能に配設され、該押圧筒体
   をクランプばねの圧縮方向に押圧移動させる回転式解除
   用カムを備え、該解除用カムの回転により上記押圧筒体
   をクランプばねの圧縮方向に押圧移動させたとき上記係
   止部材がドローバーの軸方向移動を許容するように構成
   されていることを特徴とする工具着脱装置。
2. 【請求項２】 主軸の工具装着穴に連なる軸穴内に主軸
   軸線方向に移動自在に挿通され、軸方向移動によって上
   記工具装着穴に工具をクランプ・アンクランプするドロ
   ーバーと、該ドローバーをクランプ方向に付勢するため
   のクランプばねとを備えた工具着脱装置において、上記
   クランプばねのばね力を上記ドローバーに伝達して該ド
   ローバーをクランプ方向に付勢し、又は上記ばね力を上
   記ドローバーに対して遮断して該ドローバーの軸方向移
   動を許容するばね力断続機構を備え、上記ドローバーと
   クランプばねとが同一軸上にて対向するように配置さ
   れ、上記ばね力断続機構が上記ドローバーとクランプば
   ねとの対向部に配設されたばね力伝達機構とばね力遮断
   機構とから構成されており、上記ばね力伝達機構が、先
   端内面に傾斜面を有し、上記クランプばねでドローバー
   側に付勢される押圧筒体と、該押圧筒体の傾斜面と上記
   ドローバーの後端フランジ部の傾斜面との間に配設され
   た係止部材とを備え、上記押圧筒体がドローバー側に移
   動すると上記係止部材がドローバーをクランプ方向に移
   動させるように構成されており、上記ばね力遮断機構
   が、上記押圧筒体内に軸穴の半径方向に移動可能に配設
   され、該押圧筒体をクランプばねの圧縮方向に押圧移動
   させる直線移動式解除用カムを備え、該解除用カムの上
   記半径方向移動により上記押圧筒体をクランプばねの圧
   縮方向に押圧移動させたとき上記係止部材がドローバー
   の軸方向移動を許容するように構成されていることを特
   徴とする工具着脱装置。
3. 【請求項３】 主軸の工具装着穴に連なる軸穴内に主軸
   軸線方向に移動自在に挿通され、軸方向移動によって上
   記工具装着穴に工具をクランプ・アンクランプするドロ
   ーバーと、該ドローバーをクランプ方向に付勢するため
   のクランプばねとを備えた工具着脱装置において、上記
   クランプばねのばね力を上記ドローバーに伝達して該ド
   ローバーをクランプ方向に付勢し、又は上記ばね力を上
   記ドローバーに対して遮断して該ドローバーの軸方向移
   動を許容するばね力断続機構を備え、上記ドローバーと
   クランプばねとが同一軸上にて対向するように配置され
   ており、上記ばね力断続機構が、加圧ロッドを上記ドロ
   ーバーと対向するように、かつ上記クランプばねを圧縮
   可能に配置し、該加圧ロッドと上記ドローバーとの対向
   部に断続用カムを主軸軸線と直角方向に移動可能に配設
   し、該断続用カムに、上記加圧ロッドの第１被動カム面
   に摺接する第１駆動カム面，及び上記ドローバーの第２
   被動カム面に摺接する第２駆動カム面を形成し、上記断
   続用カムを、軸穴の半径方向一方に移動させたときクラ
   ンプばねのばね力がドローバーに伝達され、他方に移動
   させたときクランプばねのばね力がドローバーに対して
   遮断され、該ドローバーの軸方向移動が許容されるよう
   構成されていることを特徴とする工具着脱装置。