JP3525742B2 - ツールポットのツールホルダ保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はツールポットのツー
ルホルダ保持装置に関し、特にマシニングセンタに代表
されるような工作機械に付帯するツールマガジンのツー
ルポットにてショートテーパタイプのツールホルダを保
持するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のツールホルダ保持装置としては
例えば特開平８−１９９２９号公報および特開平８−２
２９７６６号公報に記載されているものがある。

【０００３】図３は特開平８−１９９２９号公報に記載
のものの例を示しており、ツールホルダ５１のテーパシ
ャンク部５２の内周面には凹状の掛止部５３が形成され
ている一方、ツールポット５４側にはテーパシャンク部
５２内に嵌入可能な挿入筒５５が設けられていて、この
挿入筒５５の先端部には該挿入筒５５の外周面側に突出
可能な複数のスチールボール５６が支持されているとと
もに、挿入筒５５の内周には前記複数のスチールボール
５６を押圧するための駒５７が圧縮コイルスプリング５
８を介して設けられている。

【０００４】そして、図３はツールポット５４によるツ
ールホルダ５１のクランプ状態を示していることから、
同図の状態から押出バー５９を前方へと押し出すと、そ
の押出バー５９によってツールホルダ５１が直接押され
るとともに、ツールホルダ５１の押し出しに伴ってスチ
ールボール５６が挿入筒５５の内側に押し戻され、結果
として掛止部５３とスチールボール５６との掛止状態が
解除される。

【０００５】逆に、ツールホルダ５１をツールポット５
４に装着する際には、テーパシャンク部５２が挿入筒５
５に外挿される過程でスチールボール５６が一旦内側に
押し戻されるものの、そのスチールボール５６の位置と
掛止部５３との位置が一致すると、スチールボール５６
が再び掛止部５３と掛止状態となり、これをもってツー
ルホルダ５１がツールポット５５にクランプされること
になる。

【０００６】なお、先に述べた特開平８−２２９７６６
号公報に記載のものも基本的には上記の構造と同一のも
のと理解される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、ツー
ルホルダ５１の着脱作業に際して専用の助力装置を必要
とし、助力装置が設置されていない場合には、特にツー
ルホルダ５１の装着作業に大きな操作力を必要とし、作
業性および安全性の面で必ずしも充分に満足できる状況
にない。

【０００８】すなわち、助力装置がない場合には、ツー
ルホルダ５１の装着に際してテーパシャンク部５２の内
周面がスチールボール５６を乗り越えることができるだ
けの外力を加える必要があり、ツールホルダの装着作業
に大きな操作力を必要とすることとなって好ましくな
い。

【０００９】また、ツールポット５４にツールホルダ５
１が装着されていない状態で挿入筒５５からの各スチー
ルボール５６の脱落を阻止するためには、図４に示すよ
うに挿入筒５５の先端部に形成されるボール収容穴６０
を予め逆テーパ状もしくは球面状に形成しておく必要が
ある。しかし、そのボール収容穴６０の加工は挿入筒５
５の内側からの加工となるために特別な機械加工が必要
となり、コストアップが余儀なくされる。

【００１０】本発明は、以上のような課題に着目してな
されたもので、とりわけツールホルダの装着に要する操
作力を軽減し、併せてスチールボールを保持するボール
収容穴の加工を容易にしたツールホルダ保持装置を提供
しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定のツールが装着されるツールホルダのテーパシ
ャンク部の内周面にクランプ溝を形成し、このテーパシ
ャンク部をツールポット側のテーパ孔に挿入して両者を
テーパ結合させながら前記クランプ溝を係止部としてス
チールボールにてクランプ，アンクランプすることによ
りツールホルダを着脱可能に保持する装置であって、テ
ーパ孔が形成されたツールポットと、前記テーパ孔に内
挿された中空状のプラグと、前記プラグに該プラグの径
方向に出没可能に支持されるとともに前記クランプ溝に
係合可能な複数のスチールボールと、前記プラグにスラ
イド可能に内挿されるとともに軸心方向に弾性付勢され
て、前記スチールボールをプラグの径方向外側に押し出
すクランプロッドと、前記プラグにスライド可能に外挿
され、ツールホルダの未装着状態ではプラグからのスチ
ールボールの突出を阻止する一方、ツールホルダがテー
パ孔に挿入されるのに伴って該ツールホルダにより押圧
されながらスライドして前記プラグからのスチールボー
ルの突出を許容するカラーと、ツールポットからのツー
ルホルダの抜き取り方向と同方向に前記カラーを常時付
勢している弾性手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１２】

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明におけるツールポットへのツールホルダの装着時
にそのツールポット側のテーパ孔とツールホルダ側のテ
ーパシャンク部の端面との間に圧力室が形成されるよう
になっていて、この圧力室に外部から圧縮空気が導入可
能となっていることを特徴としている。

【００１４】したがって、請求項１に記載の発明では、
ツールホルダの未装着状態では、プラグに外挿されたカ
ラーがスチールボールを覆っていて、プラグからのスチ
ールボールの突出を阻止していることから、プラグから
各スチールボールが脱落するようなことはない。

【００１５】一方、ツールポットにツールホルダを装着
する際には、ツールポット側のテーパ孔にツールホルダ
のテーパシャンク部を挿入すると、そのテーパシャンク
部の内周側にプラグが挿入されるかたちとなり、テーパ
シャンク部の端面に押されるかたちでカラーが徐々に後
退し、カラーに代わってテーパシャンク部の内周面がプ
ラグからのスチールボールの突出を阻止し続ける。そし
て、やがてスチールボールの位置にテーパシャンク部の
内周のクランプ溝の位置が一致すると、初めてスチール
ボールがプラグから突出してクランプ溝と係合し、これ
をもってツールホルダがクランプされる。すなわち、ツ
ールホルダの装着に際しては、カラーを押し戻すだけの
外力をツールホルダに挿入力として加えるだけでツール
ホルダをクランプして確実に装着することができる。

【００１６】また、ツールホルダをツールポットから取
り外す場合には、弾性付勢力に打ち勝つ力でクランプロ
ッドを押し戻すと、そのクランプロッドがスチールボー
ルに及ぼすクランプ力が解除され、ツールポットからの
ツールホルダの引き抜きが可能となる。

【００１７】請求項２に記載の発明によれば、ツールホ
ルダの取り外しに際して、クランプロッドを押圧操作す
るのに代えて、圧力室に圧縮エアを導入することによ
り、その空気圧によるツールホルダの抜き出しに伴って
スチールボールがプラグ内側に押し戻されてアンクラン
プ状態となる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ツール
ホルダの未装着状態でプラグからのスチールボールの突
出を阻止するカラーをプラグに外挿するようにして配置
したため、少なくともツールホルダの装着時にはカラー
を押し戻すだけの力を加えるだけでクランプ状態とする
ことができ、ツールホルダ装着時の操作力を大幅に軽減
して操作性および安全性を改善できる効果がある。

【００１９】また、上記のようにツールホルダ未装着状
態でのスチールボールの突出がカラーによって阻止され
るため、従来のようにスチールボールを収容するための
ボール収容穴を必ずしも球面状もしくはテーパ状に形成
する必要がなく、ボール収容穴の加工が容易となって加
工コストを低減できる効果がある。

【００２０】請求項２に記載の発明によれば、ツールポ
ットからのツールホルダの取り外しに際して、クランプ
ロッドを押圧操作するのに代えて、圧力室に圧縮空気を
導入することによってもアンクランプできるようにした
ため、特にクランプロッドを押圧するための空間を充分
に確保できない場合でも所期の目的を達成できる効果が
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１，２は本発明の好ましい実施
の形態を示す図で、図１はツールポット１によるツール
ホルダ２のクランプ状態を、図２はそのアンクランプ状
態をそれぞれ示している。

【００２２】図１，２において、１はツールポットを、
２はそのツールポット１に装着されるツールホルダ２を
それぞれ示しており、ツールポット１はその外周に形成
された周溝３をもって図示外のツールマガジンのマガジ
ンプレートに装着される。ツールホルダ２は周知のよう
に図示外の所定のツールを保持する機能とテーパシャン
ク部４を備えており、そのテーパシャンク部４の内周面
４ａのうちの奥部側にはテーパ面５ａを含む周溝状のク
ランプ溝５が形成されている。

【００２３】ツールポット１には、上記テーパシャンク
部４に対応するテーパ孔６とそれに連続する段付孔７と
が形成されており、後述するようにテーパ孔６とテーパ
シャンク部４とのテーパ結合によってツールホルダ２を
保持することになる。

【００２４】段付孔７には、その背面側から、テーパ孔
６にまで臨むようにしてプラグ８が同芯状に内挿されて
いて、プラグ８はボルト９にてツールポット１に固定さ
れている。プラグ８は中空パイプ状のものとして形成さ
れているもので、そのプラグ８の先端部には複数のボー
ル収容穴１０が等ピッチで形成されていて、各ボール収
容穴１０にはスチールボール１１がそれぞれ出没可能に
収容されている。

【００２５】プラグ８には段付軸状のクランプロッド１
２が軸心方向にスライド可能に内挿されている。クラン
プロッド１２にはその大径部側に各スチールボール１１
と接触するテーパ面１３が形成されていて、このテーパ
面１３と各ボール収容穴１０とでスチールボール１１を
支持している。また、クランプロッド１２の小径部であ
るおねじ部１４にはスプリングシート１５が外挿されて
いて、スプリングシート１５はおねじ部１４に螺合する
ナット１６をもって抜け止めが施されている。プラグ８
とスプリングシート１５との間にはクランプロッド１２
に外挿されるかたちで圧縮コイルスプリング１７が設け
られており、これによってクランプロッド１２は常時図
１，２の右方向に付勢されている。

【００２６】すなわち、クランプロッド１２が図１，２
の右方向に弾性付勢されているために、各スチールボー
ル１１はクランプロッド１２のテーパ面１３との接触の
ためにプラグ８の外側に所定量だけ突出し、このスチー
ルボール１１がツールホルダ２側のクランプ溝５のテー
パ面５ａと係合することでツールホルダ２をクランプす
ることになる。

【００２７】ツールポット１の段付孔７には、そのツー
ルポット１とプラグ８との間に位置するようにしてカラ
ー１８がスライド可能に配置されている。このカラー１
８は前記段付孔７に設けられた圧縮コイルスプリング１
９により常時図１，２の左方向に付勢されていて、ツー
ルホルダ２の未装着状態では図２に示すように各スチー
ルボール１１が収容されたボール収容穴１０を完全に覆
い得る位置まで前進するようになっている。

【００２８】ツールポット１にはテーパ孔６の底部に開
口するエア供給ポート２０が形成されており、図１に示
すようにツールポット１によるツールホルダ２のクラン
プ状態では、そのテーパ孔６の底部とテーパシャンク部
４との間にエア供給ポート２０に連通する圧力室２１が
形成されて、必要に応じてその圧力室２１に圧縮空気を
導入することができるようになっている。

【００２９】したがって、本実施の形態によれば、図２
に示すようなツールホルダ２の未装着状態では、クラン
プロッド１２が圧縮コイルスプリング１７にて常時右方
向に付勢されているため、各スチールボール１１はクラ
ンプロッド１２のテーパ面１３との接触によってプラグ
８の外側に押し出されようとするものの、別の圧縮コイ
ルスプリング１９にてカラー１８が同図の左方向に付勢
されて各スチールボール１１が収容されているボール収
容穴１０を覆っている。これにより、各スチールボール
１１の突出はカラー１８によって阻止されて同図の状態
を自己保持することができる。

【００３０】すなわち、ボール収容穴１０に収容された
各スチールボール１１はクランプロッド１２のテーパ面
１３とカラー１８とで挾まれるようにして拘束されてい
るため、各ボール収容穴１０をテーパ状もしくは球面状
のものとしないでいわゆるストレート穴形状のものとし
てもスチールボール１１の脱落を阻止することができ
る。

【００３１】また、ツールポット１にツールホルダ２を
装着するには、図１に示すように、テーパ孔６にテーパ
シャンク部４を挿入すると、同時にテーパシャンク部４
がプラグ８に外挿されるかたちとなるため、テーパシャ
ンク部４の挿入に伴ってカラー１８が圧縮コイルスプリ
ング１９の力に抗して徐々に後退する。

【００３２】この時、カラー１８の内周面とテーパシャ
ンク部４の内周面４ａとは完全に整合一致しており、カ
ラー１８が各スチールボール１１から外れると、それに
代わってテーパシャンク部４の内周面が各スチールボー
ル１１を拘束するようになり、クランプ溝５がスチール
ボール１１の位置に到達するまではスチールボール１１
の突出はなおも阻止されたままとなる。

【００３３】テーパシャンク部４のさらなる挿入に伴っ
て図１に示すようにクランプ溝５がスチールボール１１
の位置と一致すると、その時点で初めてスチールボール
１１がプラグ８の外側に突出してクランプ溝５のテーパ
面５ａと係合し、これをもってツールホルダ２がクラン
プされる。

【００３４】このように、ツールホルダ２の装着時に
は、カラー１８を付勢している圧縮コイルスプリング１
９の力に打ち勝つだけの外力をもってツールホルダ２を
ツールポット１に挿入するだけでツールホルダ２をクラ
ンプすることができ、ツールホルダ２の装着に必要な操
作力が大幅に軽減される。

【００３５】一方、ツールホルダ２を取り外す場合に
は、圧縮コイルスプリング１７の力に抗してクランプロ
ッド１２を図１の左方向に押圧操作すると、スチールボ
ール１１のクランプ溝５に対する圧接力が解除され、こ
れをもってツールホルダ２をツールポット１から引き抜
くことが可能となる。

【００３６】また、上記のクランプロッド１２を押圧操
作するのに代えて、圧力室２１にエア供給ポート２０か
ら圧縮エアを導入し、ツールホルダ２に直接作用する引
き抜き力をもって各スチールボール１１を押し戻すこと
によってもまたアンクランプ状態としてツールホルダ２
を引き抜くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、ツー
ルポットにツールホルダが装着された状態を示す断面
図。

【図２】同じくツールポットのツールホルダ未装着状態
を示す断面図。

【図３】従来のツールホルダ保持装置の一例を示す断面
図。

【図４】図３の要部拡大図。

【符号の説明】

１…ツールポット ２…ツールホルダ ４…テーパシャンク部 ４ａ…内周面 ５…クランプ溝 ５ａ…テーパ面 ６…テーパ孔 ８…プラグ １０…ボール収容穴 １１…スチールボール １２…クランプロッド １３…テーパ面 １７…圧縮コイルスプリング １８…カラー １９…圧縮コイルスプリング ２０…エア供給ポート ２１…圧力室

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のツールが装着されるツールホルダ
   のテーパシャンク部の内周面にクランプ溝を形成し、こ
   のテーパシャンク部をツールポット側のテーパ孔に挿入
   して両者をテーパ結合させながら前記クランプ溝を係止
   部としてスチールボールにてクランプ，アンクランプす
   ることによりツールホルダを着脱可能に保持する装置で
   あって、 テーパ孔が形成されたツールポットと、 前記テーパ孔に内挿された中空状のプラグと、 前記プラグに該プラグの径方向に出没可能に支持される
   とともに前記クランプ溝に係合可能な複数のスチールボ
   ールと、 前記プラグにスライド可能に内挿されるとともに軸心方
   向に弾性付勢されて、前記スチールボールをプラグの径
   方向外側に押し出すクランプロッドと、 前記プラグにスライド可能に外挿され、ツールホルダの
   未装着状態ではプラグからのスチールボールの突出を阻
   止する一方、ツールホルダがテーパ孔に挿入されるのに
   伴って該ツールホルダにより押圧されながらスライドし
   て前記プラグからのスチールボールの突出を許容するカ
   ラーと、ツールポットからのツールホルダの抜き取り方向と同方
   向に前記カラーを常時付勢している弾性手段と、 を備えていることを特徴とするツールポットのツールホ
   ルダ保持装置。
2. 【請求項２】 ツールポットへのツールホルダの装着時
   にそのツールポット側のテーパ孔とツールホルダ側のテ
   ーパシャンク部の端面との間に圧力室が形成されるよう
   になっていて、この圧力室に外部から圧縮空気が導入可
   能となっていることを特徴とする請求項１に記載のツー
   ルポットのツールホルダ保持装置。