JP4700436B2 - 刃物着脱用工具 - Google Patents

Description

本発明は、ツールホルダにおける刃物着脱用工具に関する。

図９及び図１０に示すように、旋盤のターレットに装着されるツールホルダは、そのハウジング１内にスピンドル２を有し、スピンドル２の先端に刃物締付用ナット３を有する。図示しない刃物のシャンクをスピンドル２の先端から挿入し、刃物締付用ナット３を締付方向に回すと、リテーナ４を介してコレット５が縮径し、刃物を固定する。逆に刃物締付用ナット３を緩み方向に回すと、リテーナ４を介してコレット５が拡径し、刃物を解放する。このように、刃物締付用ナット３を右回り又は左回りに回すことで、刃物がスピンドル２に固定され又はスピンドル２から解放される。

また、ハウジング１内にはスピンドル２にかさ歯車６，７を介して動力を伝達する伝動軸８が設けられ、この伝動軸８の始端に平行キー８ａが形成される。旋盤のターレット内には環状にレール９が配置され、このレール９の溝９ａに平行キー８ａが嵌り込む。ターレットが旋回すると、ツールホルダが他のツールホルダと共に移動し、各ツールホルダの平行キー８ａがレール９の溝９ａ内を滑る。レール９は駆動ポジションにおいて途切れており、所望のツールホルダの平行キー８ａがレール９の溝９ａから離脱して旋盤の駆動軸に連結される。駆動軸が回転すると、伝動軸８からスピンドル２へと回転が伝達され、スピンドル２に把持された刃物が図示しないワークを加工する。

刃物は必要に応じて交換されるが、その場合図９及び図１０に示すように二本のスパナ１０，１１が用いられる。すなわち、図９中、実線で示すように、作業者が一方のスパナ１０をスピンドル２の先端に形成されたスパナ係合用溝２ａに引っ掛けてこのスパナ１０を一方の手で固定し、他方のスパナ１１を刃物締付用ナット３のスパナ係合用溝３ａに引っ掛け、このスパナ１１を他方の手により矢印で示す緩み方向に回す。刃物締付用ナット３を緩めた後、刃物をコレット５から抜き取り、他の刃物をコレット５内に挿入する。次に、図９中、二点鎖線で示すように、二本のスパナ１０，１１の位相を前回と逆にして、スピンドル２のスパナ係合用溝２ａと刃物締付用ナット３のスパナ係合用溝３ａにそれぞれ引っ掛け、一方のスパナ１０を一方の手で固定し、他方のスパナ１１を他方の手により矢印で示す締付方向に回して刃物をスピンドル２に固定する。

刃物をツールホルダに着脱するに際し、上記二本のスパナを用いるほか、刃物着脱用装置を用いる場合もある（例えば、特許文献１参照）。これは、刃物着脱用装置本体の円筒部内に、切替レバーの操作により切り替え可能な一方向クラッチを設けてなるもので、一方向クラッチ内に図１０のスピンドル２に対応する部分を挿入し、切替レバーの操作により一方向クラッチを緩み方向で固定にし、一本のスパナで刃物締付用ナットを緩み方向に回すと、刃物をアンクランプすることができる。また、切替レバーの操作により一方向クラッチを締付方向で切り替え、スパナで刃物締付用ナットを締付方向に回すと、刃物をクランプすることができる。

特開２００４−５８１６４号公報

図９に示したように、ターレットに装着されたツールホルダに対して刃物を着脱する場合、二本のスパナ１０，１１をスピンドル２と刃物締付用ナット３とに適正な間隔で取り付けるのは機械内での作業空間が狭いことから困難であることが多く、そのため刃物の着脱に多大の時間と労力を強いられる。スピンドル２と刃物締付用ナット３には、それぞれスパナ係合用溝２ａ，３ａが所定のピッチで多数形成されているのであるが、作業空間が狭いことからスパナ１０，１１を適正位置に取り付けるのは難しい場合が多い。また、図１０に示したように、特に駆動部が平行キー８ａを採用している場合、平行キー８ａが駆動ポジションを外れたレール９の溝９ａ内にあるときに刃物を交換しようとすると、図９のごとくスピンドル２と刃物締付用ナット３に係止したスパナ１０，１１に対する力の掛け具合により、平行キー８ａがレール９の溝９ａの表面に強く押し付けられ、レール９の溝９ａが損傷を受け、ターレットの旋回時にツールホルダが円滑に移動し難くなる。

また、特許文献１等で開示される刃物着脱用装置は、ターレットに装着されたツールホルダに対しては使用することができない。そのようなツールホルダに対して刃物を着脱するには、ツールホルダをターレットから外し、さらにツールホルダのハウジングからスピンドルに対応した箇所を抜き取って一方向クラッチ内に挿入する必要があるので、事実上使用することは困難である。

従って、本発明はこのような問題点を解消することができる手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ツールホルダのハウジング（１）に対して、先端に刃物締付用ナット（３）を有するスピンドル（２）を所望の向きで回り止めする刃物着脱用工具（１４）であって、中央に刃物締付用ナット（３）の貫通孔を有し、スピンドル（２）に対し表裏いずれの面からも回り止め状態で係合可能な内リング（１５）と、内リング（１５）に回動自在に保持される外リング（１６）と、外リング（１６）が内リング（１５）上で右回り及び左回りのいずれの向きに回転してもハウジング（１）に当接するように外リング（１６）に設けられたストッパ（１７）と、内外リング（１５，１６）間に設けられた一方向クラッチ（２０，２１）とを具備した刃物着脱用工具（１４）を採用する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の刃物着脱用工具（１４）において、スピンドル（２）に形成されたスパナ係合用溝（２ａ）に嵌り込むピン（１８）が、内リング（１５）の表裏両面から突出するように内リング（１５）に固定された刃物着脱用工具（１４）を採用する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の刃物着脱用工具において、外リング（１６）から半径方向外側へアーム（１６ｃ）が突出し、このアーム（１６ｃ）にその表裏両面から突出するようにストッパ（１７）が設けられた刃物着脱用工具（１４）を採用する。

請求項１に係る発明によれば、ツールホルダのハウジング（１）に対して、先端に刃物締付用ナット（３）を有するスピンドル（２）を所望の向きで回り止めする刃物着脱用工具（１４）であって、中央に刃物締付用ナット（３）の貫通孔を有し、スピンドル（２）に対し表裏いずれの面からも回り止め状態で係合可能な内リング（１５）と、内リング（１５）に回動自在に保持される外リング（１６）と、外リング（１６）が内リング（１５）上で右回り及び左回りのいずれの向きに回転してもハウジング（１）に当接するように外リング（１６）に設けられたストッパ（１７）と、内外リング（１５，１６）間に設けられた一方向クラッチ（２０，２１）とを具備した刃物着脱用工具（１４）であるから、内リング（１５）をその表裏いずれか一方の面からスピンドル（２）に係合させ、外リング（１６）を右回り及び左回りのいずれかの向きに回転させてストッパ（１７）をハウジング（１）に当接させ、スパナ等の工具（１１）を刃物締付用ナット（３）に掛けるようにすると、スピンドル（２）を回り止め状態にしたうえで一方向クラッチ（２０，２１）の回り止め方向に刃物締付用ナット（３）を回して刃物をアンクランプすることができ、逆に内リング（１５）を反対側の面からスピンドル（２）に係合させ、外リング（１６）を逆向きに回転させてストッパ（１７）をハウジング（１）に当接させ、そのうえでスパナ等の工具（１１）を刃物締付用ナット（３）に掛けるようにすると、スピンドル（２）を回り止め状態にしたうえで一方向クラッチ（２０，２１）の回り止め方向に刃物締付用ナット（３）を回して刃物をクランプすることができる。したがって、旋盤のターレット近傍の狭いスペース内であってもこの刃物着脱用工具（１４）を簡易に差し込んでスピンドル（２）を固定し、ただ一本のスパナ等の工具（１１）を刃物締付用ナット（３）に掛けるだけで刃物締付用ナット（３）を回して刃物のアンクランプ又はクランプを行うことができる。また、アンクランプ作業とクランプ作業との切り替えは刃物着脱用工具（１４）を単に裏返してスピンドル（２）に装着することで足るので、刃物の付け替えを簡易かつ迅速に行うことができる。さらに、ツールホルダの駆動部が平行キー（８ａ）を採用している場合、平行キー（８ａ）が駆動ポジションを外れたのレール（９）の溝（９ａ）内にあるときに刃物を交換しても、スピンドル（２）をツールホルダのハウジング（１）に対して固定したうえで刃物締付用ナット（３）をスパナ等の工具（１１）で回すので、平行キー（８ａ）がレール（９）の溝（９ａ）に強く押し付けられることもなく、したがってレール（９）の溝（９ａ）が損傷から適正に保護される。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の刃物着脱用工具（１４）において、スピンドル（２）に形成されたスパナ係合用溝（２ａ）に嵌り込むピン（１８）が、内リング（１５）の表裏両面から突出するように内リング（１５）に固定された刃物着脱用工具（１４）であるから、内リングを（１５）スピンドル（２）のスパナ係合用溝（２ａ）に表裏いずれの面からでも簡易に係合させることができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の刃物着脱用工具において、外リング（１６）から半径方向外側へアーム（１６ｃ）が突出し、このアーム（１６ｃ）にその表裏両面から突出するようにストッパ（１７）が設けられた刃物着脱用工具（１４）であるから、外リング（１６）をツールホルダのハウジング（１）に簡易に係止することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態について説明する。

この刃物着脱用工具は、図１乃至図３に示すように構成され、図４及び図５に示すようなツールホルダに刃物の着脱に際して装着される。

ツールホルダは、図示しない旋盤のターレットに取り付けられるもので、図４及び図５に示すように、ターレットに固定されるハウジング１を備える。図４及び図５に示すツールホルダは各種存在するツールホルダの一例であり、各種の刃物を保持した他のツールホルダと共にターレットに装着される。

図４及び図５に例示されるツールホルダのハウジング１内には、旋盤側から動力を受け取る伝動軸８と、伝動軸８から動力が伝達される主軸であるスピンドル２とが配置される。伝動軸８とスピンドル２とはそれらの中心線が直角に交差するように配置され、それぞれベアリング１２，１３を介してハウジング１に回転自在に支持される。伝動軸８の一端はハウジング１外に突出し、そこには図示しない旋盤側の駆動軸に連結される平行キー８ａが形成される。伝動軸８のハウジング１内に入り込んだ他端には第一の傘歯車６が固定される。スピンドル２の一端はハウジング１外に突出し、そこには図示しない刃物を着脱するためのチャックが設けられる。スピンドル２のハウジング１内に入り込んだ箇所には上記第一の傘歯車６と噛み合う第二の傘歯車７が固定される。

伝動軸８の一端の平行キー８ａは、図４及び図５に示すように、ターレットの内部で旋盤のフレーム側に固定された環状レール９の溝９ａにスライド可能に嵌り込む。ターレットが旋回すると、ツールホルダが他のツールホルダと共に移動し、各ツールホルダの平行キー８ａがレール９の溝９ａ内を滑る。レール９は駆動ポジションにおいて途切れており、所望のツールホルダの平行キー８ａがレール９の溝９ａから離脱して旋盤側の図示しない駆動軸に連結される。駆動軸が回転すると、伝動軸８からスピンドル２へと回転が伝達され、スピンドル２のチャックに把持された刃物がワークを加工する。

チャックは、図４及び図５に示すように、スピンドル２の空洞内に収納されたコレット５と、コレット５の先端側テーパ面に被さるリテーナ４と、リテーナ４及びコレット５に跨るように被さり、リテーナ４にボール結合し、コレット５に螺合する刃物締付用ナット３とを有する。図示しない刃物のシャンクをスピンドル２の先端からコレット５内に挿入し、刃物締付用ナット３を締付方向に回すと、リテーナ４を介してコレット５が縮径し、刃物のシャンクを締め付けて固定する（クランプ）。逆に刃物締付用ナット３を緩め方向に回すと、コレット５がリテーナ４から解放されて拡径し、刃物のシャンクを緩めて解放する（アンクランプ）。このように、刃物締付用ナット３を右回り又は左回りに回すことで、刃物がスピンドル２のチャックにクランプされ又はスピンドル２のチャックからアンクランプされる。このクランプ及びアンクランプの作業には上述したように従来二本のスパナ１０，１１が用いられ、図４及び図５に示すように、スパナ１０，１１を係合するための係合用溝２ａ，３ａが、スピンドル２の先端部におけるフランジの外周と、刃物締付用ナット３の外周とに、それぞれ一定の角度ピッチで数箇所にわたって形成される。

ツールホルダのチャックに把持された刃物は必要に応じて他の刃物と交換されるが、その交換に際し、ツールホルダがターレットから取り外された状態で刃物がアンクランプ及びクランプされるほか、ツールホルダがターレットに装着されたままの状態でアンクランプ及びクランプされる。

このツールホルダがターレットに装着されたままの状態で刃物がアンクランプ及びクランプされる場合、従来用いられていた二本のスパナ１０，１１のうち一本のスパナ１０に代えて図１乃至図３に示す刃物着脱用工具１４が用いられる。

図１乃至図４に示すように、刃物着脱用工具１４は、中央に刃物締付用ナット３の貫通孔を有し、スピンドル２に対し表裏いずれの面からも回り止め状態で係合可能な内リング１５と、内リング１５に回動自在に保持される外リング１６と、外リング１６が内リング１５上で右回り及び左回りのいずれの向きに回転してもハウジング１に当接するように外リング１６に設けられたストッパ１７と、内外リング１５，１６間に設けられた一方向クラッチとを具備する。

内リング１５は、図４及び図５に示すように、その内径が刃物締付用ナット３の外径よりもやや大きく、外径はスピンドル２のフランジの外径よりやや大きい板状環体として形成される。図１ないし図３に示すように、内リング１５には、スピンドル２のスパナ係合用溝２ａに嵌り込むピン１８が、内リング１５の表裏両面から突出するように固定される。ピン１８は望ましくはすべてのスパナ係合用溝２ａに正対するようにスパナ係合用溝２ａと同一ピッチで同数本設けられる。図４及び図５に示すように、内リング１５はスピンドル２のスパナ係合用溝２ａに表裏いずれの面からでも係合可能である。

外リング１６は、図４及び図５に示すように、その外径がツールホルダのハウジング１からあまり大きくはみ出さない程度に、また、内径がスピンドル２のフランジの外径よりやや大きくなる程度に形成される。図１ないし図３に示すように、外リング１６は前後二枚の板状環体１６ａ，１６ｂを重ね合わせ、止めネジ１９で固定することにより全体として内リング１５より大きいリングに組み立てられる。前後二枚の板状環体１６ａ，１６ｂの間には環状溝が形成され、この環状溝内に内リング１５の外周部が周方向にスライド可能に嵌め込まれる。また、前後二枚の板状環体１６ａ，１６ｂの中心孔の内周縁に沿って、内リング１５に固定されたピン１８が配置される。これにより、図５に示すように、この刃物着脱用工具１４をスピンドル２の前部に当てるようにすると、チャックの刃物締付用ナット３が内リング１５の貫通孔を通過し、内リング１５の表裏いずれかの一面がスピンドル２のフランジの前端面に当接し、内リング１５のピン１８がスピンドル２のスパナ係合用溝２ａに嵌り込む。

ストッパ１７は、図１、図２及び図４に示すように、外リング１６からその半径方向外側へ突出するアーム１６ｃの先端にその表裏両面から突出するように設けられる。具体的にはストッパ１７はピンで形成され、このピンがアーム１６ｃを前後方向に貫通した状態で固着される。作業者が外リング１６を内リング１５上で右回り及び左回りのいずれかの向きに回転させると、図４又は図８に示すように、ストッパ１７がハウジング１の左右いずれかの側壁面１ａ，１ｂに当接しそれ以上回転しないように停止する。

一方向クラッチは、図１乃至図５に示すように、内外リング１５，１６間に設けられ、外リング１６の環状溝の溝底に形成された多数の楔孔２０および転子２１を備える。楔孔２０は環状溝の底に所定ピッチで多数形成され、その全部が環状溝の周方向で同じ向きに傾斜し狭まるようになっている。各楔孔２０内にはローラ又はボールからなる転子２１が挿入され、各転子２１は楔孔２０内に収納された圧縮コイルバネ２２により楔孔２０の狭まる方向に常時付勢される。これにより、図１中、外リング１６は内リング１５に対して矢印ａで示す右回りでは、転子２１が楔孔２０内をその広い箇所へと離脱しようとし内リング１５を解放するので、回転可能であるが、矢印ｂで示す左回りでは、転子２１が楔孔２０内をその狭い箇所へと入り込もうとし内リング１５の外周面に圧接するので、回転不能である。また、内リング１５は外リング１６に対して矢印ｃで示す左回りでは回転可能であるが、矢印ｄで示す右回りでは回転不能となる。また、刃物着脱用工具１４を裏返した状態では、外リング１６は内リング１５に対して左回りでは回転可能であるが、右回りでは回転不能となり、内リング１５は外リング１６に対して右回りでは回転可能であるが、左回りでは回転不能となる。

次に、上記刃物着脱用工具１４の作用について説明する。

（１）図示しないターレットに装着された空のツールホルダに対して刃物をクランプする場合、作業者が図５及び図６に示すように、刃物着脱用工具１４をスピンドル２の前部にあてがう。その際、チャックの刃物締付用ナット３が内リング１５の貫通孔を通過し、内リング１５の裏面がスピンドル２のフランジの前端面に当接し、内リング１５の各ピン１８がスピンドル２の各スパナ係合用溝２ａに嵌り込む。刃物着脱用工具１４は全体として円盤形状をしているのでターレット回りの狭いスペース内でスピンドル２に装着可能であり、また、スピンドル２がその周方向のどの位置に停止していようとも内リング１５のピン１８をスピンドル２の各スパナ係合用溝２ａに適正に嵌め込むことができる。

（２）続いて作業者が、外リング１６に指を掛けて内リング１５上で図６中矢印ａで示すように右回りに回転させ、図４に示すように、ストッパ１７をハウジング１の右側壁１ｂに当接させる。これにより、外リング１６は右回りの回転ができなくなり、また、一方向クラッチの作用で内リング１５及びスピンドル２は外リング１６及びハウジング１に対して右回りの回転が不能になる。

（３）刃物着脱用工具１４の装着に前後して図示しない刃物のシャンクをチャックのコレット５内に挿入する。

（４）そこで、図７に示すように、作業者が刃物締付用ナット３の所望のスパナ係合用溝３ａにスパナ１１を掛けて、矢印ａで示す締付方向すなわち右回りに刃物締付用ナット３を回すと、停止したスピンドル２上で刃物締付用ナット３が締付方向に回転しつつリテーナ４を伴って螺進する。これにより、コレット５が縮径し、刃物のシャンクを締め付けてスピンドル２上に固定する。このように刃物締付用ナット３を回す際に、スピンドル２が回り止め状態となっているので、図５中、伝動軸８の平行キー８ａがレール９の溝９ａ内で回転することなく停止し、従って平行キー８ａの角が強く当ることによるレール９の溝９ａの損傷が防止される。

（５）スパナ１１を刃物締付用ナット３から外し、刃物着脱用工具１４をスピンドル２から除去することで、刃物の装着が完了し、刃物による切削作業が可能になる。

（６）次に、ターレット上のツールホルダから刃物をアンクランプする場合、上記（１）と同様にして作業者が図８に示すように、刃物着脱用工具１４をスピンドル２の前部に装着する。ただし、図８と図７との対比から明らかなように、今回は刃物着脱用工具１４が裏返しでスピンドル２に装着される。

（７）上記（２）と同様に作業者が、外リング１６に指を掛けて内リング１５上で回す。ただし、この場合は上記（２）とは逆に左回りに回転させ、図８に示すように、ストッパ１７をハウジング１の左側壁１ａに当接させる。これにより、外リング１６は左回りの回転ができなくなり、また、一方向クラッチの作用で内リング１５及びスピンドル２は外リング１６及びハウジング１に対して左回りの回転が不能になる。

（８）図８に示すように、作業者が刃物締付用ナット３の所望のスパナ係合用溝３ａにスパナ１１を掛けて、矢印ｂで示す緩み方向すなわち左回りに刃物締付用ナット３を回すと、停止したスピンドル２上で刃物締付用ナット３が緩み方向に回転しつつリテーナ４を伴って前回の（４）とは逆に螺退する。これにより、コレット５が拡径し、刃物のシャンクをスピンドル２上で解放する。このように刃物締付用ナット３を緩める際にも、スピンドル２が回り止め状態となっているので、図５中、伝動軸８の平行キー８ａがレール９の溝９ａ内で回転することなく停止し、従って平行キー８ａの角が強く当ることによるレール９の溝９ａの損傷が防止される。

（９）刃物のシャンクをチャックのコレット５から抜き取る。

（１０）上記（１）〜（５）と同様な操作により新たな刃物をスピンドル２に装着する。

以上、本発明の望ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能である。

本発明の実施の形態に係る刃物着脱用工具の正面図である。 図１中、ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 ターレットに取り付けられたツールホルダに刃物着脱用工具を装着し、外リングをハウジングに係止した状態を示す正面図である。 図４中、Ｖ−Ｖ線矢視断面図である。 ターレットに取り付けられたツールホルダに刃物着脱用工具を装着した直後の状態を示す正面図である。 ターレットに取り付けられたツールホルダに刃物着脱用工具を装着し、外リングをハウジングに係止し、刃物締付用ナットをスパナで締付方向に回す状態を示す正面図である。 ターレットに取り付けられたツールホルダに刃物着脱用工具を装着し、外リングをハウジングに係止し、刃物締付用ナットをスパナで緩み方向に回す状態を示す正面図である。 ターレットに取り付けられたツールホルダに対する刃物の着脱作業を説明する正面図である。 図９中、Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。

符号の説明

１…ハウジング
２…スピンドル
２ａ…スパナ係合用溝
３…刃物締付用ナット
１４…刃物着脱用工具
１５…内リング
１６…外リング
１６ｃ…アーム
１７…ストッパ
１８…ピン
２０…楔孔
２１…転子

Claims (3)

1. ツールホルダのハウジングに対して、先端に刃物締付用ナットを有するスピンドルを所望の向きで回り止めする刃物着脱用工具であって、中央に刃物締付用ナットの貫通孔を有し、スピンドルに対し表裏いずれの面からも回り止め状態で係合可能な内リングと、内リングに回動自在に保持される外リングと、外リングが内リング上で右回り及び左回りのいずれの向きに回転してもハウジングに当接するように外リングに設けられたストッパと、内外リング間に設けられた一方向クラッチとを具備したことを特徴とする刃物着脱用工具。
2. 請求項１に記載の刃物着脱用工具において、スピンドルに形成されたスパナ係合用溝に嵌り込むピンが、内リングの表裏両面から突出するように内リングに固定されたことを特徴とする刃物着脱用工具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の刃物着脱用工具において、外リングから半径方向外側へアームが突出し、このアームにその表裏両面から突出するようにストッパが設けられたことを特徴とする刃物着脱用工具。

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