JPH0332508A - 工具着脱機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械等における工具着脱機構に関する。

〔従来の技術） マシニングセンタ等の工作機械の使用中、工具の交換が
頻繁に行なわれ、工具は工作機械の主軸に確実に把持固
定する必要がある。従来、工具のシャンクを主軸に固定
する時には、例えば主軸内に設けた皿ばねにより工具を
主軸の後方に引っ張っており、特に重切削を行なう特等
工具を固定するために強力な皿ばねの力を必要とし、皿
ばねの力で固定された工具を開放する時には皿ばねに対
抗して皿ばねの弾発力以上の押圧力を有する押圧手段が
必要とされている。

そこで、工具着脱時に要する力を低減するため、例えば
特公昭６３−１９２８３号公報に示す工具着脱機構が第
６図、第７図に示すように知られている。

図において、１は操作軸であり、その中間部にフランジ
形突出部２が形成されている。３はフランジ形突出部２
の周囲に複数個配設された係止爪であり、主軸４内に固
定されたリング状のガイド部材５と前記操作軸１に嵌め
た円筒状のストッパ部材６との間に前後を挟まれた状態
で、これらの傾斜面５ａ、６ａに沿って斜め方向にスラ
イドできるようにしである。固定ガイド部材５は外周面
に凹溝（図示せず）が複数個所形成されており、この凹
溝を貫通するようにして可動ガイド部材７の突出片７ａ
がそれぞれ位置させられている。この可動ガイド部材７
は操作軸ｌにスライド可能に嵌合されたスリーブ８のフ
ランジ８ａに固定され、かつ前記固定ガイド部材５との
間にばね９を介設しである。そして、固定ガイド部材５
の凹溝を貫通した可動ガイド部材７の突出片７ａ間には
それぞれ前記係止爪３が嵌まり込むようになっており、
これにより、各係止爪３は主軸４の円周方向への回動が
防止され、それぞれの位置が保持される。

１０は前記ストッパ部材６に嵌めた円筒部材であり、主
軸４内に固定されたカラー１１との間にばね１２が介設
され、ストッパ部材６の外面と主軸４の内面との間隔を
主軸４の軸線方向に沿って摺動できるようにしてあり、
円筒部材１０の内面にテーバ１０ａを設け、後縁部を断
面略楔形に係止しである。前記スリーブ８は後端にロッ
クナツト１３が螺着され、このロックナツト１３と主軸
４内に固定されたカラー１４との間にばね１５が設けら
れている。なお、工具１７の挿着時においては、スリー
ブ８の後端部は操作軸ｌの後端より突出した状態になっ
ている。１８は主軸４の後部に配置された押圧手段（例
えば油圧シリンダ装置）のロンドであり、先端部には装
置軸１の後端面に当接する突起１８ａが形成されている
。

しかして、ワンド１８の押圧力を解除することにより操
作軸１が後退させられ、その時、円筒部材１０により係
止爪３を後方に押して固定ガイド部材５とストッパ部材
６との間でこの係止爪３を内方にスライドさせてフラン
ジ形突出部２に係止させる。この状態においては、操作
軸１の先端に取り付けられた工具把持部材１９が閉じて
主軸４内に挿入された工具１７が固定されている。

一方、ワンド１８を前進させると操作軸１が前進させら
れ、その時、可動ガイド部材７の突出片７ａが円筒部材
１０を押すと共にスリーブ８の先端で係止爪３を押し上
げて固定ガイド部材５とストッパ部材６との間でこの係
止爪３を外方にスライドさせることによりフランジ形突
出部２に対する係止を解除させる。この状態においては
、操作軸１の先端に取り付けられた工具把持部材１９が
開いて主軸４内に挿入された工具１７が取り出される。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の工具着脱機構にあっては、操作軸
１のフランジ形突出部２をロックする係止爪３は、主軸
４内に浮いた状態で分離されてフランジ形突出部２の周
囲に何ら固定されずに配設されており、係止爪３がフラ
ンジ形突出部２に係止するには、第７図に示すように、
係止爪３の固定ガイド部材５例の外側傾斜３ａを固定ガ
イド部材５の傾斜面５ａに接触させ、係止爪３の内側傾
斜面３ｂをフランジ形突出部の傾斜面２ａに接触させ、
係止爪３の円筒部材１０側の外側傾斜面３ｃを円筒部材
１０のテーパ１０ａに接触させ、さらに、係止爪３の先
端傾斜面３ｄをストッパ部材６の傾斜面６ａに接触させ
ることが必要になる。

即ち、係止爪３を係止させるのに合計４個所の接触個所
が必要となり、従って、各摩擦個所での摩擦力にまり係
止爪３に種々の方向から複雑な力が作用することから、
また、誤差が集積して係止爪３の係止状態が不安定にな
り易いことから、係止爪３の係止作用の安定性が低いと
いう問題がある。さらに、かかる係止爪３の製作２組立
も非常に困難である。

本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされた
もので、その目的は、操作軸のフランジ形突出部を係止
する係止爪の安定性を向上させることができる工具着脱
機構を提供することである。

（課題を解決するための手段〕 上記課題を達成するために、本発明は、主軸内に移動可
能に設けられた操作軸にばね材の付勢力を作用させると
ともに操作軸の適当な個所に設けられたフランジ形突出
部に上記付勢力以外の力を作用させることにより操作軸
を後退させて、操作軸の先端に取り付けられた工具把持
部材が閉じて主軸内に挿入された工具を固定し、一方、
押圧手段によりばね材の付勢力に抗する力を操作軸に与
えるとともにフランジ形突出部に作用するばね材以外の
力を解除することにより操作軸を前進させて、工具把持
部材が開いて工具を外せるようにした工具着脱機構にお
いて、前記フランジ形突出部を操作軸の後端に設け、こ
のフランジ形突出部の後方に前記押圧手段により主軸の
軸線方向に沿って移動自在のプッシャを配設し、プッシ
ャの外側面により外方に開放される複数個の係止部の先
端に、それぞれフランジ形突出部に係止・解除するとと
もに外側に傾斜面を有する係止爪を形成してなるコレッ
トを主軸の後端部に固定し、主軸内に、プッシャの移動
により主軸の軸線方向に沿って摺動するとともに内周面
にコレットの各係止爪の外側の傾斜面に接触して係止爪
を内方にロックする傾斜面が形成されたクランプ用スリ
ーブを設け、クランプ用スリーブと主軸内の中間部に固
定されたカラーとの間にクランプ用スリーブを後方に押
すスリーブ用ばね材を介設したものである。

［作　用〕 本発明においては、操作軸はばね材により後方に移動さ
せようとする付勢力を常時与えられている。

押圧手段の作動により操作軸を後退させると、コレット
の係止爪により操作軸のフランジ形突出部が係止され、
操作軸の先端に取り付けられた工具把持部材が閉じて主
軸内に挿入された工具が固定されている。以下詳述する
。

この状態においては、押圧手段の作動によりプッシャは
押圧されておらず、プ・ンシャの先端は操作軸のフラン
ジ形突出部から離されている。

そして、スリーブ用ばね材によりクランプ用スリーブは
後方に付勢力を与えられて、主軸内を後方に摺動した後
退位置に位置している。この後退位置に位置しているク
ランプ用スリーブの傾斜面によりコレットの各係止爪が
内方に押圧され、この内方に押圧されたコレットの各係
止爪が操作軸のフランジ形突出部に係止している。

この状態においては、工作機械の作動中、工具を引き抜
こうとする引抜力が工具把持部材を介して操作軸に作用
するが、この引抜力に対しては、操作軸を後方に移動さ
せようとするばねの付勢力及び操作軸のフランジ形突出
部に係止しているコレノドの係止爪のロック力が釣り合
っている。

一方、押圧手段の作動により操作軸のフランジ形突出部
に係止しているコレットの係止爪の係止を解除してコレ
ットを開放し、ばね材の付勢力に抗して操作軸を前進さ
せると、以下のように工具把持部材が開いて工具が取り
外される。

押圧手段によりプッシャを押圧して前進させると、プッ
シャの移動によりクランプ用スリーブがスリーブ用ばね
材の付勢力に抗して前進し、コレットの係止爪がフラン
ジ形突出部の外側に解除され、コレノドが開放される。

次に、操作軸のフランジ形突出部にプッシャの先端が突
き当たり、ばね材の付勢力に抗して操作軸を前方に押す
と、工具把持部材が開き、工具が取り外される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第５図は本発明の実施例に係る工具着脱機
構を示す。

第１図、第２図において、２１は主軸で、この主軸２１
内に操作軸２２が主軸２１の軸方向に沿って移動自在に
挿入されている。操作軸２２の先端には工具把持部材２
３が設けられ、この工具把持部材２３により工具２４の
シャンク２４ａの先端に設けたプルスタッド２４ｂが把
持され、シャンク２４ａは主軸２１の前端部に形成した
テーパ部２５内に嵌まって保持されている。

主軸２２の中間部にリング部材２６が固定され、このリ
ング部材２６と、操作軸２２の中間部に一体に設けた環
状部材２７との間にばね材２８が介設されている。

そして、操作軸２２の後端にはフランジ形突出部２９が
設けられ、このフランジ形突出部２９には傾斜面２９ａ
が形成されている。

このフランジ形突出部２９の後方に主軸２１の軸線方向
に沿って移動自在のロンドからなるプッシャ３０が配設
され、このプッシャ３０の先端は縮径している。第４図
にも示すように、プッシャ３０にはその円周側面に６つ
の板状体３１が放射状に設けられている。

３２はコレットで、リング状の取付部３３とこの取付部
３３に連続してプッシャ３１の外側に主軸２１の軸線方
向に沿って位置する６つの帯板状の係止部３４とから構
成されている。この係止部３４の断面の形状は第４図に
示されている。コレット３２の取付部３３はボルト３５
により主軸２１の後端面２１ａに固定されている。コレ
ット３２の各係止部３４の先端にそれぞれ係止爪３６が
形成され、中間部位の内側面にそれぞれ突起部３７が設
けられている。第３図に示すように、この係止爪３６は
内側にフランジ形突出部２９の（頃斜面２９ａと接触す
る傾斜面３８を有し、フランジ形突出部２９に係止・解
除自在となっており、外側に摩擦角より小さい角度の傾
斜面３９を有している。

４０はクランプ用スリーブで、主軸２１内に主軸２１の
軸線方向に沿って摺動自在に配設され、内周面にコレッ
ト３２の各係止爪３６の外側の傾斜面３９に接触して係
止爪３６を内方にロックする傾斜面４１が形成されてい
る。上記クランプ用スリーブ４０とプッシャ３０に設け
た板状体３■との間にはばね材４２が介設されている。

そして、第１図に示すように、主軸２１内の中間部にカ
ラー４３が固定され、このカラー４３とクランプ用スリ
ーブ４０に設けたばね受は部材４４との間にクランプ用
スリーブ４０を後方に押すスリーブ用ばね材４５が介設
されている。

さらに、主軸２１の後端側の外周面には円筒部材４６が
嵌着され、この円筒部材４６に油圧シリンダ４７が固定
されている。円筒部材４６の外周面４６ａを摺動する内
周面４８ａ及び主軸２１の後端外周面２１ｂを摺動する
内周面４８ｂが形成されたピストン４８からなる押圧手
段が、油圧シリンダ４７内に嵌め込まれている。

次に、本実施例の作用を説明する。

第１図、第２図は工具把持状態を示し、第５図は工具開
放状態を示し、両状態において、操作軸２２はばね材２
８により後方に移動させようとする付勢力を常時与えら
れている。

第１図、第２図の工具把持状態においては、ピストン４
８の作動により操作軸２２は後退しており、コレノド３
２の各係止爪３６により操作軸２２のフランジ形突出部
２つが係止され、操作軸２２の先端に取り付けられた工
具把持部材２３が閉じて主軸２１内に挿入された工具２
４が固定されている。以下詳述する。

この状態においては、ピストン４８は後退させられ、従
って、プッシャ３０の後端はピストン４８により押圧さ
れておらず、プッシャ３０の先端は操作軸２２のフラン
ジ形突出部２９から離されている。

そして、スリーブ用ばね材４５によりクランプ用スリー
ブ４０は後方に付勢力を与えられて、主軸２１内を後方
に摺動した後退位置に位置している。この後退位置に位
置しているクランプ用スリーブ４０の傾斜面４１により
コレット３２の各係止爪３６が内方に押圧され、この内
方に押圧されたコレット３２の各係止爪３６が操作軸２
２のフランジ形突出部２９に係止している。

この状態においては、工作機械の作動中、工具２４を引
き抜こうとする引抜力が工具把持部材２３を介して操作
軸２２に作用するが、この引抜力に対しては、操作軸２
２を後方に移動させようとするばね材２日の付勢力及び
操作軸２２のフランジ形突出部２９に係止しているコレ
ット３２の係止爪３６のロック力が釣り合っている。

そして、クランプ用スリーブ４０の内周面に形成されて
いる傾斜面４１は摩擦角より小さいので、操作軸２２に
引抜力が作用してもクランプ用スリーブ４０は移動せず
固定された状態になっており、プルスタンド２４ｂが破
壊に至る迄工具２４が抜は出ることがなく、重切削時に
も工具２４を主軸２１に強固に把持させることができる
。

一方、ピストン４８を前進させることにより、操作軸２
２のフランジ形突出部２９に係止しているコレット３２
の各係止爪３６の係止を解除してコレット３２を開放し
、ばね材２８の付勢力に抗して操作軸２２を前進させる
と、以下に述べるように、第５図の工具開放状態になり
、工具把持部材２３が開いて工具２４が取り外される。

先ず、ピストン４Ｂを前進させると、このピストン４８
によりプッシャ３０が押圧され、前進する。プッシャ３
０に設けた６つの板状体３１がクランプ用スリーブ４０
を前方に押圧する。これにより、クランプ用スリーブ４
０がスリーブ用ばね材４５の付勢力に抗して前進し、同
時にプッシャ３０の外周面がコレット３２の係止部３４
の突起部３７を外方に押し拡げ、コレット３２の係止爪
３６がフランジ形突出部２９の外側に解除され、コレッ
ト２９が開放される。

次に、操作軸２２のフランジ形突出部２９にプッシャ３
０の先端が突き当たり、ばね材２８の付勢力に抗して操
作軸２２を前方に押すと、工具把持部材２３が開き、工
具２４が取り外される。

以上の如き構成によれば、操作軸２２のフランジ形突出
部２９に係止する係止爪３６が形成されたコレット３２
は、主１１１１２１に固定された一体物であるため、係
止爪３６のフランジ形突出部２９に対する係止状態を確
実にすることでき、従って、係止爪３６の作用の安定性
を高くし、全体の剛性も高くすることができ、また、か
かる係止爪３６の製作１Ｍｉ立も容易にすることができ
る。

また、従来においては、係止爪３６に対応する第７図の
従来例における係止爪３が分離しており、この係止爪３
を作用させるための接触個所が４個所となっているが、
本実施例においては、係止爪３６を係止させるのにフラ
ンジ形突出部２９とコレラＩ・２９の係止爪３６が相互
に接触するとともに、コレット２９の係止爪３６の外側
の傾斜面３９とクランプ用スリーブ４０の傾斜面４１と
が相互に接触していれば足り、必要な摩擦接触個所は２
個所である。従って、各摩擦個所での摩擦力により係止
爪３６に複雑な力が作用せず、係屯爪３６の作用の安定
性を高くすることができる。

以上のように、操作抽２２のフランジ形突出部２９を係
止する係止爪３６の作用の安定性を向上させることがで
きる。

また、本実施例においては、コレット３２等の装置の主
要部分が主軸２１の後端側に集約されているので、分解
２Ｍｉ立が容易になり、保守性を向上させることができ
る。

さらに、従来通常油圧シリンダ等の押圧手段の許容スペ
ースが充分になく、その大きさ、設置個所にも制限を受
けているが、本実施例においては、油圧シリンダ４８を
主軸２１の外周に設けることによりコンパクトに納めて
おり、押圧手段として必要な大きさ１容量等の仕様を確
保することができる。

なお、本実施例においては、コレット３２の係止爪３６
の外側の傾斜面３９及びクランプ用スリーブ４０の内周
面に形成されている傾斜面４１は摩擦角より小さくなっ
ているが、傾斜面３９，４１の角度を摩擦角と等しい角
度かまたはそれ以上にすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、操作軸のフランジ
形突出部を係止する係止爪が形成されたコレットは、主
軸に固定された一体物であるため、係止爪のフランジ形
突出部に対する係止状態を確実にすることでき、従って
、係止爪の作用の安定性を高くし、全体の剛性も高くす
ることができ、また、かかる係止爪の製作１Ｍｉ立も容
易にすることができる。

また、従来においては、係止爪が分離しており、係止爪
を作用させるための接触個所が４個所となっているが、
本発明においては、係止爪を係止させるのにフランジ形
突出部とコレットの係止爪が相互に接触するとともに、
コレットの係止爪の外側の傾斜面とクランプ用スリーブ
の傾斜面とが相互に接触していれば足り、必要な摩擦接
触個所は２個所である。従って、各摩擦個所での摩擦力
により係止爪に複雑な力が作用せず、係止爪の作用の安
定性を高くすることができる。

以上のように、操作軸のフランジ形突出部を係止する係
止爪の作用の安定性を向上させることができる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る工具着脱機構の工具把持
状態における断面図である。 第２図は同工具着脱機構の工具把持状態における要部断
面図である。 第３図は第１図のコレットの要部断面説明図である。 第４図は第２図のプッシャとコレットの関係を示す概略
横断面図である。 第５図は同工具着脱機構の工具開放状態における要部断
面図である。 第６図は従来における工具着脱機構の工具把持状態にお
ける断面図である。 第７図は同工具着脱機構の工具把持状態における要部断
面図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 ２１・・・主軸 ２２・・・操作軸 ２３・・・工具把持部材 ２４・・・工具 ２８・・・ばね材 ３０・・・プッシャ ３２・・・コレット ３６・・・係止爪 ４０・・・クランプ用スリーブ ４３・・・カラー ４５・・・スリーブ用ばね材 ４７・・・油圧シリンダ ４８・　・・ピストン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸内に移動可能に設けられた操作軸にばね材の
   付勢力を作用させるとともに操作軸の適当な個所に設け
   られたフランジ形突出部に上記付勢力以外の力を作用さ
   せることにより操作軸を後退させて、操作軸の先端に取
   り付けられた工具把持部材が閉じて主軸内に挿入された
   工具を固定し、一方、押圧手段によりばね材の付勢力に
   抗する力を操作軸に与えるとともにフランジ形突出部に
   作用するばね材以外の力を解除することにより操作軸を
   前進させて、工具把持部材が開いて工具を外せるように
   した工具着脱機構において、前記フランジ形突出部を操
   作軸の後端に設け、このフランジ形突出部の後方に前記
   押圧手段により主軸の軸線方向に沿って移動自在のプッ
   シャを配設し、プッシャの外側面により外方に開放され
   る複数個の係止部の先端に、それぞれフランジ形突出部
   に係止・解除するとともに外側に傾斜面を有する係止爪
   を形成してなるコレットを主軸の後端部に固定し、主軸
   内に、プッシャの移動により主軸の軸線方向に沿って摺
   動するとともに内周面にコレットの各係止爪の外側の傾
   斜面に接触して係止爪を内方にロックする傾斜面が形成
   されたクランプ用スリーブを設け、クランプ用スリーブ
   と主軸内の中間部に固定されたカラーとの間にクランプ
   用スリーブを後方に押すスリーブ用ばね材を介設したこ
   とを特徴とする工具着脱機構。