JPH0321849Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えばNC工作機械の工具取り付け
部、例えばツールポストに自動工具交換装置のマ
ニピユレータで装着される工具取り付け用アタツ
チメントを前記ツールポストに強固にクランプす
るための工具クランプ装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 例えば数値制御タレツト旋盤のツールポストに
自動工具交換装置のマニピユレータで装着される
工具取り付け用アタツチメントには、前記ツール
ポストの中窄まりテーパ状穴に密接に嵌合し得る
テーパ状突出軸部が設けられている。而して前記
工具取り付け用アタツチメントのクランプは、前
記テーパ状穴に嵌合せしめられた前記テーパ状突
出軸部を内方に引き込んで両者を密接に嵌合さ
せ、必要に応じて前記工具取り付け用アタツチメ
ント側と前記ツールポスト側とに軸心の周りで形
成した環状端面どうしを互いに面接触させること
により行われる。

従来のこの種の工具クランプ装置は、前記工具
取り付け用アタツチメントのテーパ状突出軸部を
内方に引き込む手段として、当該突出軸部の先端
に対して係脱自在な引き込み軸と当該引き込み軸
を内方に引き込む複数段の皿ばねとを使用したも
のであつた。ところが、従来装置では引き込み軸
やばね群が中心線上に配置されるため、中心部を
貫通する工具駆動軸を備えた工具取り付け用アタ
ツチメントには適用することが困難であり、一般
的には工具取り付け用アタツチメントそのものを
回転駆動する方式の工作機械、即ち回転駆動され
るツールポストを備えた工作機械でなければ適用
することができなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決し得
る工具クランプ装置を提案するものであつて、そ
の特徴は、工具取り付け用アタツチメント１に、
先窄まりテーパ状突出軸部３と、該突出軸部より
同軸状に突出し且つ先端に係合周鍔５を突設させ
た係合軸部４とを連設し、上記テーパ状突出軸部
３と上記係合軸部４とにわたつて貫通する工具駆
動軸７を備え、工作機械側の工具取り付け部２に
は、前記突出軸部３が嵌合しうるテーパ状嵌合穴
部１１を設けると共に、該嵌合穴部の内方側に取
付穴部１２を、また該取付穴部と前記嵌合穴部１
１との間に径大穴部１３を設け、前記取付穴部１
２には、前記係合軸部４に外嵌しうる端部を有す
るクランプ用筒状体１４を軸方向出入移動可能に
内装すると共に、このクランプ用筒状体１４，４
４の外周側における該筒状体と前記工具取り付け
部２との間にクランプ用筒状体１４を引き入れ方
向側に付勢するクランプ用ばね２３を介装し、ク
ランプ用筒状体１４の前記端部には該筒状体の引
き入れ時に前記係合周鍔５と係合して前記アタツ
チメント１の抜け止めとなり且つ該筒状体の押し
出し時に係合周鍔５から離脱し前記径大穴部１３
側へ変位して前記抜け止めを解除するクランプ手
段２２，４４ａを備え、更に前記クランプ用筒状
体１４を前記クランプ用ばね２３に抗して抜け止
め解除位置に押し出す押動手段を備え、かつ工作
機械側の前記取付穴部１２とクランプ用筒状体１
４の内周面に接するよう中空円筒状支持体１５を
内嵌し、中空円筒状支持体１５を貫通しこれに対
して回転可能に設けられ工具取り付けアタツチメ
ント側の工具駆動軸と連結離脱自在なクラツチ機
構を備えた工具駆動用主軸１６を内装し、更に該
工具駆動用主軸１６の中心部に上記クラツチ機構
を貫通して軸方向に突出する位置決め案内用ロツ
ド３６を設けると共に、前記アタツチメント１側
の工具駆動軸７の端面中心部に前記案内用ロツド
３６が嵌合可能なガイド孔３７を設けてなるもの
である。

また本考案の実施態様として、前記クランプ手
段２２は、クランプ用筒状体の前端部周方向に間
隔をおいて貫設された複数のボール保持孔２１
と、クランプ用筒状体１４の引き込みにより当該
保持孔２１が取付穴部１２内に没入するとき当該
保持孔より内向きに突出して前記係合周鍔５に係
合し前記アタツチメントの抜け止めとなり、クラ
ンプ用筒状体１４の押し出しにより当該保持孔２
１が前記径大穴部１３に臨んだ状態でこの径大穴
部へ外向きに突出して係合周鍔５との係合を解除
するクランプボール２２と、からなる構成を採用
するものである。

更に本考案の他の実施態様として、前記クラン
プ手段４４ａは、その内方端部が前記駆動用回転
体１５に螺合され、且つ内方端部を残して軸方向
に延びる複数の割り溝３９を有し前記係合軸部４
に外嵌してその外向き係合周鍔５に外方側より係
合し前記アタツチメントの抜け止めとなる内向き
係合周鍔４０を外方端部に有するクランプ用割り
コレツトからなる構成を採用するものである。

（作 用） 上記のような本考案の工具クランプ装置におい
ては、前記工具取り付け用アタツチメント１を、
押動手段の作動によりクランプ用筒状体１４を押
し出して前記クランプ手段２２が前記径大穴部１
３側へ変位した状態で、そのテーパ状突出軸部３
が工作機械側の工具取り付け部２の中窄まりテー
パ状嵌合穴部１１に嵌合し且つ係合軸部４先端の
係合周鍔５が工作機械側のクランプ用筒状体１４
内に嵌合するように装着した後、前記押動手段を
解放させることにより、前記クランプ用筒状体１
４を前記クランプ用ばね２３の付勢力によつて内
方側へ引き入れ、それによりクランプ手段２２を
係合周鍔５に係合させると共に、前記工具取り付
け用アタツチメント１のテーパ状突出軸部３を工
具取り付け部２のテーパ状嵌合穴部１１に対し密
接に嵌合させ、当該アタツチメントを固定するこ
とができる。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図において、１は工具取り付け用アタツチ
メント、２は工作機械側のツールポストである。
前記工具取り付け用アタツチメント１の内方端部
には、先窄まりテーパ状突出軸部３とこの突出軸
部３よりも更に突出する小径の係合軸部４とが同
軸状に連設され、前記係合軸部４の先端には、外
向き半径方向に突出する係合周鍔５が突設されて
いる。また、前記アタツチメント１内には軸受６
を介して工具駆動軸７が同心状に貫通支承され、
この工具駆動軸７の外方端には工具Ｔを把持する
工具把持具８が取り付けられ、前記係合軸部４か
ら突出する工具駆動軸７の内方端にはクラツチ爪
９が形成されている。１０は前記工具取り付け用
アタツチメント１に形成されたマニピユレータ用
把持部である。

前記ツールポスト２には、その外方端に、前記
工具取り付け用アタツチメント１のテーパ状突出
軸部３と密接に嵌合し得る中窄まりテーパ状嵌合
穴部１１が設けてあり、また、この嵌合穴部１１
の内方には取付穴部１２が、またこの取付穴部１
２と嵌合穴部１１との間にこれらよりも内径の大
きい径大穴部１３がそれぞれ同心状に設けられ、
そして取付穴部１２にはクランプ用筒状体１４及
び中空円筒状支持体１５が嵌装され、更に前記支
持体１５内には工具駆動用主軸１６が挿通支承さ
れている。１７はツールポスト２の環状端面１８
から突出する廻り止め用ピンであり、前記工具取
り付け用アタツチメント１のマニピユレータ用把
持部１０の内側環状端面１９に形成された凹部２
０に嵌合する。

前記クランプ用筒状体１４は、前記工具取り付
け用アタツチメント１側の係合周鍔５を含む係合
軸部４に外嵌し得る外方端部を有し、この外方端
部に、複数のボール保持孔２１が周方向に一定間
隔をおいてそれぞれ筒状体１４の半径方向に貫設
されており、各保持孔２１に、該保持孔２１の孔
長（即ち筒状体の板厚）よりも大きい直径を有す
るクランプ手段としてのクランプボール２２が保
持されている。尚、各保持孔２１はその外端開口
部及び内端開口部よりクランプボール２２が容易
に出没しうるよう該クランプボール２２の直径よ
りもわずかに大きい内径を有しているが、このク
ランプボール２２が内端開口部から抜け出ること
のないように当該内端開口部分はクランプボール
２２の直径より若干径小に絞られている。２３は
クランプ用筒状体１４の外周面とツールポスト２
の取付穴部１２との間に形成される環状室２４に
配置されたクランプ用ばねとしての皿ばね群で、
その軸方向一端部がツールポスト２側に、また他
端部がクランプ用筒状体１４側にそれぞれ接当支
持されて、当該筒状体１４を、常時前記取付穴部
１２へ引き入れる方向に付勢せしめている。

前記中空円筒状支持体１５は、外方端部側、即
ち径小部１５ａがクランプ用筒状体１４に突入嵌
合され、この支持体１５の内方端部、即ち径大部
１５ｂがツールポスト２に螺嵌固定されると共
に、該径大部１５ｂには複数のロツド挿通孔２５
が周方向に一定間隔をおいてそれぞれ軸方向に貫
設してあつて、各ロツド挿通孔２５にはプツシユ
ロツド２６が摺動可能に挿通され、各プツシユロ
ツド２６の先端はクランプ用筒状体１４の内方側
環状端面に接当しており、また各プツシユロツド
２６の後端部はロツド挿通孔２５から突出してい
て、その突出端は、前記工具駆動用主軸１６駆動
用の原動軸３５の外周側に配設された当て板２７
を介して油圧シリンダ（図示省略）によつて押動
されるようになつている。したがつて、この油圧
シリンダの往動により当て板２７及び各プツシユ
ロツド２６を介してクランプ用筒状体１４をクラ
ンプ用ばねたる皿ばね群２３のばね付勢力に抗し
押動せしめ、それにより当該筒状体１４の外方端
部を前記取付穴部１２より突出させてクランプ手
段たるクランプボール２２の係合周鍔５に対する
係合を離脱させると共に前記アタツチメント１の
抜け止めを解除するようにしている。前記プツシ
ユロツド２６、当て板２７及び油圧シリンダによ
り押動手段が構成される。尚、この油圧シリンダ
を復動させると、クランプ用ばね２３の付勢力に
よつてクランプ用筒状体１４は元の位置に引き入
れられる。

前記工具駆動用主軸１６は前記中空円筒状支持
体１５内を貫通する状態で当該支持体１５にボー
ルベヤリング２８及びニードルベヤリング２９を
介して支承されていて、先端部側にはクラツチ機
構が内装してある。このクラツチ機構は、前記工
具駆動用主軸１６内において、伝動用キー３０及
び抜け止め用ストツパー３１を介して上記主軸１
６と一体回転するが該主軸に独立して一定範囲で
軸方向にのみ移動可能に同心状に嵌合され且つ先
端に前記工具駆動軸７側のクラツチ爪９と咬合す
るクラツチ爪３２を備えた可動体３３と、この可
動体３３を外方に付勢するコイルばね３４とによ
つて構成されている。尚、工具駆動用主軸１６は
図中２点鎖線で示され原動軸３５によつて回転駆
動することができる。３６は位置決め案内用ロツ
ドで、前記可動体３３の中心部に軸方向スライド
可能に貫通されて該可動体３３先端面から突出
し、この突出端部が工具駆動軸７の対向端部に同
軸心状に設けられたガイド孔３７に嵌合されるよ
うになつており、そしてこのロツド３６はコイル
ばね３８によつて外方に付勢されている。

次に、使用方法を説明すると、先ず前記押動手
段の油圧シリンダを往動させることによりクラン
プ用筒状体１４を押し出して外端部のボール保持
孔２１を全面的に径大穴部１３内に臨ましめた状
態としておき（第１図に１点鎖線で示す）、斯る
状態から工具取り付け用アタツチメント１を、そ
の環状端面１９がツールポスト２側の環状端面１
８に対向し且つ凹部２０にツールポスト２側の廻
り止め用ピン１７が嵌合するようにツールポスト
２に装着する。この装着にあたつて、工具駆動軸
７側のガイド孔４０を、クラツチ機構の可動体３
３を貫通して軸方向前方に突出している位置決め
案内用ロツド３６に嵌合させることによつて工具
取り付け用アタツチメント１の装着作業を迅速に
且つ正確に行うことができる。即ち、アタツチメ
ント１がマニピユレータに把持されてツールポス
ト２に装着される直前にあつては、アタツチメン
ト１のテーパ状突出端部３とツールポスト２のテ
ーパ状嵌合穴部１１との間にはかなりのクリアラ
ンスがあるが、この装着にあたつてまずクラツチ
機構を貫通して軸方向前方に大きく突出している
上記案内用ロツド３６に工具駆動軸７がガイド孔
３７が外嵌するため、このガイド手段に規制され
てアタツチメント１のツールポスト２への装着が
ガイドされ同心状に迅速且つ正確に装着されるこ
とになる。こうして工具取り付け用アタツチメン
ト１をツールポスト２に装着することにより、ツ
ールポスト２の中窄まりテーパ状嵌合穴部１１に
先窄まりテーパ状突出部３が嵌合すると共に、係
合周鍔５がボール保持孔２１の内端開口部側より
突出している一部のクランプボール２２を押しの
けてクランプ用筒状体１４内へ突入する。

斯る状態で前記押動手段の油圧シリンダを復動
させると、クランプ用ばね２３の付勢力によつて
クランプ用筒状体１４が内方へ引き込まれる。こ
れにより、第１図に示すようにクランプ用筒状体
１４外方端部の各ボール保持孔２１がツールポス
ト２の取付穴部１２内に没入しながら工具取り付
け用アタツチメント１側の係合用周鍔５に係合
し、しかして工具取り付け用アタツチメント１が
クランプホール２２を介し内方へ引き込まれて、
中窄まりテーパ状嵌合穴部１１に工具取り付け用
アタツチメント１の先窄まりテーパ状突出軸部３
が密接せしめられると同時にツールポスト２側の
環状端面１８と工具取り付け用アタツチメント１
側の環状端面１９とが互いに面接触せしめられ
る。

また、図示のように工具取り付け用アタツチメ
ント１に工具把持具８を駆動する工具駆動軸７が
設けられているときは、ツールポスト２に対する
工具取り付け用アタツチメント１の装着時にツー
ルポスト２側の工具駆動用主軸１６と前記工具駆
動軸７とが前記クラツチ機構を介して自動的に連
結される。即ち、工具駆動軸７側のクラツチ爪９
と工具駆動用主軸１６側のクラツチ爪３２とが係
合するのであるが、両者の位相がずれていてもこ
のクラツチ機構の可動体３３が工具駆動軸７側の
クラツチ爪９に押されてスプリング３４に抗して
後退移動し、工具駆動用主軸１６の回転により両
クラツチ爪９，３２の位相が合うと可動体３３が
スプリング３４の付勢力で前進移動し、両クラツ
チ爪９，３２が自動的に咬合する。

しかして工具駆動用主軸１６を原動軸３５を通
じて回転駆動することにより、その回転力をクラ
ツチ爪３２，９を介して工具取り付け用アタツチ
メント１側の工具駆動軸７に伝達し、工具把持具
８を回転駆動させることができる。

工具取り付け用アタツチメント１をツールポス
ト２から離脱させるときは、前記押圧手段を作動
させてクランプ用筒状体１４を押し出すと、クラ
ンプ用筒状体１４の外方端部の各ボール保持孔２
１がツールポスト２の取付穴部１２より径大穴部
１３に臨出し、各クランプボール２２がボール保
持孔２１の外端開口部より外へ突出可能な状態と
なる。斯る状態で工具取り付け用アタツチメント
１をマニピユレータにより外方へ引張すると、係
合周鍔５の外方への軸方向移動に伴つて各クラン
プボール２２がその外端開口部より径大穴部１３
に押し出された状態となり、それによりアタツチ
メント１をツールポスト２から引き抜くことがで
きる。

第２図は本考案の他の実施例を示したもので、
この実施例の工具クランプ装置は割りコレツト型
のクランプ用筒状体４４を用いている点が異なつ
ているだけで、それ以外については第１図の実施
例と同一構成を有し、したがつて相違点のみ説明
し、同一部材については同一符号を付する。すな
わち、このクランプ用筒状体４４には、第３図で
明らかなように、内方端部を残して軸方向に延び
る複数の割り溝３９が設けてあつて、外方端部側
が拡径可能となつており、また、この筒状体４４
の外方端部にはその内周側に、内向き半径方向に
突出するクランプ手段としての内向き係合周鍔４
０が設けられ、この内向き係合周鍔４０は、当該
外方端部がツールポスト２の取付穴部１２に嵌合
した状態において工具取付用アタツチメント１側
の外向き係合周鍔５を含む係合軸部４に外嵌し且
つその外向き係合周鍔５に係合可能となつてアタ
ツチメント１の抜け止めとなり、またこの筒状体
４４が外方へ押出される際、当該外方端部が前記
取付穴部１２から径大穴部１３側に突入して、先
端のテーパ状係合面４４ａが前記アタツチメント
１側のテーパ状係合面３ａに摺接しつつ径大穴部
１３に嵌まり込むことにより、当該外方端部が第
２図の１点鎖線で示すように拡径して外向き係合
周鍔５に対する内向き係合周鍔４０の係合が離脱
されるようになつている。そして、このクランプ
用筒状体４４はクランプ用ばねとしての皿ばね群
２３により引き入れ方向に付勢されていて、その
外方端部が取付穴部１２内に嵌合し縮径状態とな
る。この縮径状態で内向き係合周鍔４０が外向き
係合周鍔５と係合する。しかして斯る状態から、
プツシユロツド２６と当て板２７と油圧シリンダ
とよりなる押圧板手段にてこの筒状体４４が外方
側へ押し出されると、その外方端部が第２図の１
点鎖線で示すように取付穴部１２を出て径大穴部
１３に嵌まり込み、それによつてアタツチメント
１の抜け止めが解除される。尚、この第２図の実
施例では、クランプ用筒状体４４の外方端部を拡
径させるのに、当該外方端部の先端側にテーパ状
係合面４４ａを設けると共にこれと対向する工具
取り付けアタツチメント１側の所要部にテーパ状
係合面３ａを設けておいて、この筒詔体４４の押
し出しに伴う当該外方端部の外方突出時に筒状体
４４側のテーパ状係合面４４ａをアタツチメント
１側のテーパ状係合面３ａに摺接させつつ拡径さ
せて当該外方端部を径大穴部１３に突入嵌合させ
るようにしたが、他の方法としては、内向き係合
周鍔の設けてある外方端部側がその中間部及び内
方端部より径大でしかも当該外方端部が予め拡径
された状態となるような割りコレツト型筒状体を
形成しておいて、この筒状体の外方端部をツール
ポスト２の取付穴部１２に嵌合させたときはその
外方端部が縮径された状態で取付穴部１２内周面
に弾接しており、そして当該外方端部が取付穴部
１２から径大穴部１３内に押し出されたときその
復元力により拡径して径大穴部１３内に嵌合する
ようにしてもよいわけである。

（考案の効果） 本考案の工具クランプ装置は、クランプ用筒状
体を用いていると共に、これを引き入れ方向側に
付勢するためのばねをこのクランプ用筒状体の外
周側に配設しているため、当該クランプ装置の中
心部が中空状に貫通した状態となり、したがつて
工具駆動軸を備えた回転工具取り付け用アタツチ
メントに容易に適用することができる。また、こ
のように回転工具取り付け用アタツチメントを使
用する場合、回転しない工作機械側の工具取り付
け部（実施例ではツールポスト２）に回転工具取
り付け用アタツチメントを固定するものであるか
ら、自動工具交換作業時に工具駆動軸の定位置停
止（オリエンテーシヨン）をする必要がなく、工
具駆動系の制御が容易となつて安価に実施するこ
とができると共に、工具取り付け部（実施例では
ツールポスト２）を回転工具用と固定工具用とに
兼用することもできる。

更に本考案によれば、工具取り付け用アタツチ
メントを工具取り付け部（ツールポスト２）に装
着するにあつて、アタツチメントに内装している
工具駆動軸のガイド孔を、工具取り付け部の中心
部に突設した位置決め案内用ロツドに嵌合させて
上記アタツチメントの装着方向をガイドするよう
になつているため、工具取り付け用アタツチメン
トの装着作業を迅速に且つ正確に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図は他の実施例を示す縦断面図、第３図は割り
コレツト型のクランプ用筒状体を示す斜視図であ
る。 １……工具取り付け用アタツチメント、２……
ツールポスト（工具取り付け部）、３……先窄ま
りテーパ状突出軸部、４……係合軸部、５……係
合周鍔、１１……中窄まりテーパ状嵌合穴部、１
２……取付穴部、１３……径大穴部、１４，４４
……クランプ用筒状体、１５……駆動用回転体、
２２，４４ａ……クランプ手段（クランプボー
ル、係合周鍔）、２３……皿ばね群（クランプ用
ばね）、２６，２９……押動手段（プツシユロツ
ド、当て板等）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 工具取り付け用アタツチメントに、先窄まり
   テーパ状突出軸部と、該突出軸部より同軸状に
   突出し且つ先端に係合周鍔を突設させた係合軸
   部とを連設し、上記テーパ状突出軸部と上記係
   合軸部とにわたつて貫通する工具駆動軸を備
   え、工作機械側の工具取り付け部には、前記突
   出軸部が嵌合しうるテーパ状嵌合穴部を設ける
   と共に、該嵌合穴部の内方側に取付穴部を、ま
   た該取付穴部と前記嵌合穴部との間に径大穴部
   を設け、前記取付穴部には、前記係合軸部に外
   嵌しうる端部を有するクランプ用筒状体を軸方
   向出入移動可能に内装すると共に、このクラン
   プ用筒状体の外周側における該筒状体と前記工
   具取り付け部との間にクランプ用筒状体を引き
   入れ方向側に付勢するクランプ用ばねを介装
   し、クランプ用筒状体の前記端部には該筒状体
   の引き入れ時に前記係合周鍔と係合して前記ア
   タツチメントの抜け止めとなり且つ該筒状体の
   押し出し時に係合周鍔から離脱し前記径大穴部
   側へ変位して前記抜け止めを解除するクランプ
   手段を備え、更に前記クランプ用筒状体を前記
   クランプ用ばねに抗して抜け止め解除位置に押
   し出す押動手段を備え、かつ工作機械側の前記
   取付穴部とクランプ用筒状体の内周面に接する
   よう中空円筒状支持体を内嵌し、中空円筒状支
   持体を貫通しこれに対して回転可能に設けられ
   前記工具取り付けアタツチメント側の工具駆動
   軸と連結離脱自在なクラツチ機構を備えた工具
   駆動用主軸を内装し、更に該工具駆動用主軸の
   中心部に上記クラツチ機構を貫通して軸方向に
   突出する位置決め案内用ロツドを設けると共
   に、前記アタツチメント側の工具駆動軸の端面
   中心部に前記案内用ロツドが嵌合可能なガイド
   孔を設けてなることを特徴とする工具クランプ
   装置。 ２ 前記クランプ手段は、クランプ用筒状体の前
   端部周方向に間隔をおいて貫設された複数のボ
   ール保持孔と、クランプ用筒状体の引き込みに
   より当該保持孔が取付穴部内に没入するとき当
   該保持孔より内向きに突出して前記係合周鍔に
   係合し前記アタツチメントの抜け止めとなり、
   クランプ用筒状体の押し出しにより当該保持孔
   が前記径大穴部に臨んだ状態でこの径大穴部へ
   外向きに突出して係合周鍔との係合を解除する
   クランプボールと、からなる実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の工具クランプ装置。 ３ 前記クランプ手段は、その内方端部が前記駆
   動用回転体に螺合され、且つ内方端部を残して
   軸方向に延びる複数の割り溝を有し前記係合軸
   部に外嵌してその外向き係合周鍔に外方側より
   係合し前記アタツチメントの抜け止めとなる内
   向きの係合周鍔を外方端部に有するクランプ用
   割りコレツトからなる実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の工具クランプ装置。