JPH05293703A - 工作機械のチャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具ホルダの円滑な脱着を可能とするチャッ
ク装置を提供すること。 【構成】 工具ホルダ5 を着脱自在に取付ける本体16
と、該本体16の軸心と同心状に且つ該軸心方向移動可能
に設けられたクランプカラー24とを有し、前記クランプ
カラー24を軸心方向に移動させることにより前記本体16
から工具ホルダ5 を着脱自在とするクイック式チャック
装置において、前記クランプカラー24は、内外二重筒体
25,26 を伸縮自在に結合して構成され、該内筒体25と前
記本体16間に該内筒体25を軸方向一方に付勢する第 1付
勢手段34が設けられ、該内外筒体25,26 間に両者を互い
に伸長させる方向に付勢する第 2付勢手段37が介在され
ていることを特徴とする工作機械のチャック装置。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、工作機械に用いられる
チャック装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】この種のチャック装置として、例えば、
特公平4-8168号公報に記載のものが公知である。この従
来のチャック装置は、クランプカラーを軸心方向に移動
させることにより、主軸回転中に工具を着脱可能とする
ノンストップ式のチャック装置である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記従来のチャック装
置は、クランプカラーを軸方向に移動させて、クランプ
ボール及びドライブボールと、工具ホルダの係合凹部と
の係脱を行わすものであるが、ボールの係合凹部への出
入りのとき、引っ掛かって、完全な係脱が出来ない場合
があった。 【０００４】そこで、本発明は、工具ホルダの円滑な着
脱が可能な工作機械のチャック装置を提供することを目
的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、次の手段を講じた。即ち、本発明の発明
の特徴とするところは、工具ホルダを着脱自在に取付け
る本体と、該本体の軸心と同心状に且つ該軸心方向移動
可能に設けられたクランプカラーとを有し、前記クラン
プカラーを軸心方向に移動させることにより前記本体か
ら工具ホルダを着脱自在とするクイック式チャック装置
において、前記クランプカラーは、内外二重筒体を伸縮
自在に結合して構成され、該内筒体と前記本体間に該内
筒体を軸方向一方に付勢する第 1付勢手段が設けられ、
該内外筒体間に両者を互いに伸長させる方向に付勢する
第 2付勢手段が介在されている点にある。 【０００６】 【作用】本発明によれば、工具ホルダは主軸先端部に設
けられたクイック式のチャック装置を介して主軸に装着
される。このクイック式チャック装置は、クランプカラ
ーを軸心方向に移動させることにより、該装置に工具ホ
ルダを着脱できるものである。 【０００７】そこで、工具ホルダの脱着に際しては、ク
ランプカラーの外筒体を軸方向に移動させる。この外筒
体の移動により第 2付勢手段を介して内筒体も移動し、
内筒体は第 1及び第 2付勢手段により浮動状に保持され
る。そして、前記内筒体の移動により、本体と工具ホル
ダとの係合、解除が行われる。このとき、内筒体は、第
1及び第 2付勢手段を介して浮動状に支持されるので、
工具ホルダとチャック装置との固定、解除が容易にな
り、引っ掛かりが防止され、確実な固定、解除が得られ
る。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図 1に示す本発明のチャック装置は、図２、３に示
す工具交換装置により工具ホルダを着脱自在とする。図
2 、図3 において、前記工具交換装置1 は、主軸2 とテ
ーブル3 とが互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ（垂直方向）軸
方向に相対移動可能とされた工作機械に着脱自在に取り
付けられる。 【０００９】この工作機械は、図示省略の数値制御やコ
ンピュータ制御等の自動制御装置を備え、また、本発明
の工具交換装置1 とは別に自動工具交換装置を備えてい
る。この工作機械の主軸2 の先端部には、ノンストップ
方式のクイック式チャック装置4 が着脱自在に装着され
ている。このチャック装置4 を介して主軸2 先端に工具
ホルダ5 が着脱自在に装着される。この工具ホルダ5 に
は、タップ、ドリル、リーマ等の工具6 が着脱自在に取
り付けられている。 【００１０】前記工具交換装置1 は、前記工作機械のテ
ーブル3 に着脱自在に取り付けられる枠体7 を有する。
この枠体は、上方開口の箱形に形成されており、該枠体
7 の上方開口部は水平方向に摺動自在な開閉カバー8 で
開閉自在に施蓋されている。この開閉カバー8 は、前記
枠体7 の側面に固定の水平シリンダ装置9 によって水平
方向移動自在とされている。 【００１１】前記枠体7 内には、前記工具ホルダ5 の複
数個を、それらのシャンク部10が前記主軸2 側に位置し
且つそれらの軸心が互いに平行で且つそれらの軸心が前
記主軸2 の軸心と平行になるように着脱自在に保持する
保持装置11が設けられている。更に前記枠体7 内には、
前記チャック装置4 のクランプ・解除操作を行うリフト
装置12が設けられている。 【００１２】図1 に示すように、前記主軸2 先端に装着
される本発明に係わるチャック装置4 は、主軸孔13に挿
入固定されるシャンク部14と、該シャンク部14先端に偏
心ネジ15によって組立固着された本体16とを有する。こ
の本体16の外周面は、シャンク側がストレートな円筒面
17で、先端側が先端へ行くに従い径大となるテ−パ面18
に形成されている。この本体16には、先端面に開口する
ホルダ挿入孔19が、前記シャンク部14と同軸心に開設さ
れている。このホルダ挿入孔19は先端が径大になるテ−
パ孔に形成されている。この本体16外周面とホルダ挿入
孔19内周面間に亘って嵌通する第１及び第２係合子保持
孔20,21 が周方向に等間隔を有し、且つ、軸方向に離間
して２列にわたって開設されている。シャンク側に近い
第１係合子保持孔20は、前記ストレート面17に開口し、
先端側に近い第２係合子保持孔21は、前記テ−パ面18に
開口している。これらの係合子保持孔20,21 の軸心は、
前記ホルダ挿入孔19の径方向とされている。 【００１３】この各係合子保持孔20,21 に第１及び第２
係合子22,23 が、前記ホルダ挿入孔19側へ抜け落ちない
ように、且つ、係合子保持孔20,21 の軸心方向移動可能
で密嵌合状に収納されている。この各係合子22,23 は鋼
球( ボール) からなり、その大きさは、係合子22,23 の
外周面が本体16外周面と面一にあるとき、係合子22,23
の内周面がホルダ挿入孔19内周面から突出する大きさと
されている。 【００１４】前記本体16の外周面にクランプカラー24が
軸方向移動自在に外嵌されている。このクランプカラー
24は、本体16外周面に軸方向移動自在に外嵌される内筒
体25と、該内筒体25外周面に軸方向移動自在に外嵌され
る外筒体26とからなる。前記内筒体25の内周面は、前記
本体16の外周面のストレート面17とテ−パー面18に対応
したストレート内周面とテ−パ内周面に形成されてい
る。この内筒体25を、本体16外周に嵌合して軸方向先端
側に移動させると、テ−パ面同士が係合してそれ以上の
先端側への移動が防止される。この一番先端側へ移動し
た位置において、内筒体25の先端面と本体16の先端面と
が略一致している。該内筒体25の内周面には、ヌスミ部
27、スプリング受部28、第１押圧部29、第１逃部30、第
２押圧部31、第２逃部32がこの順序でシャンク側から先
端側に沿って形成されている。この内筒体25の一番先端
側への移動位置において、前記第１押圧部29は前記シャ
ンク側の第１ボ−ル22に当接し、第２付圧部31は先端側
の第２係合子23に当接する。そして、この第１及び第２
押圧部29,31 、並びに、第１及び第２逃部30,32 の軸方
向離間距離は、前記２列の係合子保持孔20,21 の軸方向
離間距離と一致している。 【００１５】前記本体16のシャンク側外周面にストッパ
リング33がスナップリングを介して係合されている。こ
のストッパリング33と前記内筒体25のスプリング受部28
間に第１付勢手段である第１圧縮スプリング34が介在さ
れている。このスプリング34により内筒体25は先端側へ
付勢されている。前記内筒体25に軸方向移動自在に外嵌
された前記外筒体26は、内筒体25の先端側外周面に係止
されたストップリング35により先端側への移動が拘束さ
れている。そして、外筒体26内周面と内筒体25外周面間
に形成された凹所36に第２付勢手段である第２圧縮スプ
リング37が介在され、該第２圧縮スプリング37により、
外筒体26は内筒体25に対して先端側に付勢されている。
前記内筒体25及び外筒体26が第１及び第２圧縮スプリン
グ34,37 で付勢されて、一番先端側に位置するとき、該
外筒体26の先端面は、前記内筒体25の先端面よりも先端
側に所定量突出している。この第２圧縮スプリング37の
バネ力は、前記第１圧縮スプリング34よりも大きい。 【００１６】前記チャック装置4 に着脱自在に装着され
る工具ホルダ5 は、前記本体16のホルダ挿入孔19に挿入
されるテ−パ状のシャンク部10と、該シャンク部10より
先端側に位置して前記保持装置11に保持されるストレー
ト状の被保持部38とを有する。この被保持部38の外周面
にＶ字断面の周溝39が凹設されている。この被保持部38
の先端部に工具6 が着脱自在に取り付けられる。 【００１７】前記工具ホルダ5 のシャンク部10には、先
細側の駆動用凹部40と先端側のクランプ用凹部41とが軸
方向に離間して設けられている。この両凹部40,41 は、
シャンク部10がホルダ挿入孔19に完全に収納されたと
き、前記チャック装置4 の第１及び第２係合子22,23 に
嵌合する位置に設けられている。前記駆動用凹部40は前
記第１係合子22の周方向ピッチと同一のピッチで周方向
に所定間隔を置いて凹設されている。前記クランプ用凹
部41は周溝に形成されている。そして、この周溝の先端
側とは反対側の側面は、傾斜面42に形成され、該傾斜面
42に前記第２係合子23が係合したとき、工具ホルダ5 は
ホルダ挿入孔19の奥側へ押圧される。 【００１８】図2 、図3 において、前記工具交換装置1
を更に詳しく説明する。前記保持装置11は、枠体7 に固
定の支持板43を枠体7 の幅及び長手方向全長に亘って水
平状に有する。この支持板43に長手方向所定ピッチをお
いて穴44が上下方向に貫通して設けられている。この支
持板43の各穴周縁上面には、該穴44と同心状にリング状
の保持部45が固定されている。この保持部45には、その
内周面から一部分が突出するボール46が周方向に所定距
離を置いて設けられ、該ボール46はスプリング47により
穴44内方に付勢されている。この保持部45の内周面は、
前記工具ホルダ5 の被保持部38に嵌合し、ボール46は、
周溝39に嵌合する。そして、このボール46の押し付け力
により、保持部45に支持された工具ホルダ5 の軸心回り
の回動が防止されるので、これらにより、所定の回転ト
ルク以上では保持した工具ホルダ5 の回動を許容する
が、所定の回転トルク以下では保持した工具ホルダ5 の
回動を防止する回動防止装置48が構成されている。 【００１９】前記リフト装置12は、前記支持板43の下方
に枠体7 に固定されたシリンダ取り付け板49を有し、こ
のシリンダ取り付け板49の下面に垂直シリンダ装置50が
長手方向に所定距離をおいて２個設けられている。この
シリンダ装置50のピストンロッド51が前記取り付け板49
に固定されており、シリンダケース52が上下動自在とさ
れている。左右のシリンダケース52は連結板53により互
いに固定されている。この連結板53の四隅に、４本のガ
イドロッド54が固定立設され、該ガイドロッド54の上端
は、前記シリンダ取り付け板49及び支持板43を貫通して
上方に突出している。このガイドロッド54の上端にリフ
ト板55が固定されている。このリフト板55には前記保持
装置11の穴44と同心の穴が設けられている。 【００２０】次に、前記本発明の実施例の作用を図2 、
図４、及び、図５に基づき説明する。既設のＮＣフライ
ス盤等による、ドリル、リーマ、タップ等の加工に際
し、付属の自動工具交換装置のマガジンの保有ツール本
数では足りず、あと数本のツールが有れば１回の段取り
で全部の加工が出来るような場合、工具交換装置1 を用
いることにより、段取りを替えることなく全部の加工を
することが出来る。 【００２１】即ち、付属の自動工具交換装置のマガジン
の保有ツール本数だけでは全部の加工を行うことが出来
ないような作業を行う場合は、予め工具交換装置1 を工
作機械のテーブル3 にセットしておく。そして、水平シ
リンダ装置9 を操作して開閉カバー8 を開き、不足する
工具ホルダ5 を工具交換装置1 の保持装置11にセット
し、開閉カバー8 を閉じる。この状態において、工具ホ
ルダ5 の被保持部38が保持部45の穴に収納され、回動防
止装置48のボール46が周溝39に嵌合している。 【００２２】加工が進み、工具交換装置1 に保持した工
具ホルダ5 を使用するときになると、数値制御装置のＮ
Ｃプログラムがオプションステップに入る。このオプシ
ョンステップは、マニュアル操作または自動制御操作の
何れであっても良い。このオプションステップにおいて
は、それに先立ち、主軸2 に装着されていた工具ホルダ
5 を付属の自動工具交換装置に収納して、主軸2 先端部
には工具ホルダ5 を装着していない空の状態にし、且
つ、主軸2 とテーブル3 間の主軸軸心方向距離を原点復
帰させてある。 【００２３】そして、主軸2 とテーブル3 を主軸軸心方
向に直交する方向に相対移動させて、主軸2 のセンター
と保持装置11に保持された工具ホルダ5 のセンターとを
一致させる。次に、開閉カバー8 を開き、リフト装置12
の垂直シリンダ装置50を操作して、リフト板55を上昇さ
せる（図2 の仮想線参照）。 【００２４】次に、図４に示す様に、主軸2 を下降させ
る。この主軸2 の下降によりチャック装置4 の外筒体26
の下端面がリフト板55に当接する。更に主軸2 を下降さ
せると、外筒体26はリフト板55によりその下降が阻止さ
れるので、第２圧縮スプリング37が圧縮されつつ内筒体
25の移動をも拘束し、本体16と内筒体25とが上下方向に
相対移動する。そして、工具ホルダ5 のシャンク部10が
チャック装置4 の本体16のホルダ挿入孔19に完全に収納
されると、図４の状態になる。この状態において、第１
及び第２係合子22,23 は、第１及び第２逃部30,32 に位
置しているので、係合子22,23 が、シャンク部10のホル
ダ挿入孔19への進入を妨害することはない。 【００２５】次に、図５に示す様に、垂直シリンダ装置
50を作動させて、リフト板55を下降させる。このリフト
板55の下降に同行して、外筒体26も下降し、それに伴い
内筒体25も下降する。この内筒体25の下降により、第１
及び第２押圧部29,31 が、第１及び第２係合子22,23 を
押圧する。この押圧により、第１係合子22は駆動用凹部
40に嵌合し、第２係合子23はクランプ用凹部41に嵌合す
る。このとき、主軸2は回転させておく必要があり、こ
の回転により、第１係合子22と駆動用凹部40との嵌合は
達成される。この第１係合子22と駆動用凹部40との嵌合
に際して、もし、工具ホルダ5 と本体16とが連れ回りす
ると、両者の嵌合が不確実になるが、回転防止装置48に
より、工具ホルダ5 はその回転が防止されているので、
両者の嵌合は確実に行われる。第１係合子22と駆動用凹
部40の両者が確実に嵌合すると、主軸2 の回転トルクの
全部が工具ホルダ5 に伝達されるので、前記回転防止装
置48は工具ホルダ5 の回転を許容する。 【００２６】また、第１係合子22と駆動用凹部40との嵌
合に際して、第１押圧部29と第１係合子22との押し合い
が生じるが、このとき、内筒体25は、第１圧縮スプリン
グ34と第２圧縮スプリング37とにより浮動状態に保持さ
れているので、上下方向に移動容易である。従って、内
筒体25が本体16に対して相対的に下降しながら、第１係
合子22と駆動用凹部40とを嵌合させようとするとき、内
筒体25は上下動してその嵌合を助けるので、確実な嵌合
が達成される。 【００２７】しかして、工具ホルダ5 がチャック装置4
に装着されると、主軸2 が上昇する。この上昇により、
工具ホルダ5 は保持装置11から離れ、加工に供される。
次に、主軸2 に装着された工具ホルダ5 を保持装置11に
返す場合について説明する。チャック装置4 に装着され
ている工具ホルダ5 を取り外すに際しては、リフト装置
12を保持装置11に対して上昇させておく。そして、主軸
2 を保持装置11に接近するよう下降させる。この主軸2
の下降によりチャック装置4 の外筒体26の下端面が上昇
位置にあるリフト板55に当接する。更に主軸2 を下降さ
せると、外筒体26はリフト板55によりその下降が阻止さ
れるので、第２圧縮スプリング37が圧縮されつつ内筒体
25の移動をも拘束し、本体16と内筒体25とが上下方向に
相対移動する。そして、工具ホルダ5 の被保持部38が保
持装置11に収納保持される。 【００２８】この状態（図４の状態）において、第１及
び第２係合子22,23 は、第１及び第２逃部30,32 に位置
しているので、第１係合子22と駆動用凹部40、並びに、
第２係合子23とクランプ用凹部41の嵌合が解除可能にな
るので、主軸2 を上昇させると、工具ホルダ5 はホルダ
挿入孔19から離脱する。このとき、主軸2 の回転は停止
していても良く、また、回転中であってもよい。 【００２９】もし主軸回転停止中に前記取り外し操作を
すると、各係合子22,23 と駆動用凹部40及びクランプ用
凹部41との嵌合解除が円滑に行われず、工具ホルダ5 が
チャック装置4 に連れられて上昇しようとするが、回転
防止装置48のボール46と周溝39の係合により、工具ホル
ダ5 の上昇を防止するので、工具ホルダ5 は確実に保持
装置に残される。 【００３０】以上の装着、脱着の操作を繰り返して、所
定の加工を終了すると、最後にリフト板55を元の位置に
加工させ、且つ、開閉カバー8 を閉じて全ての作業を終
わる。図６に示すものは、回転防止装置48の他の構造で
あり、工具ホルダ5 の被保持部38には、上下方向に長い
長溝56が周方向に所定距離を置いて形成されている。こ
の長溝56の深さ、幅は前記周溝39の深さ、幅と略同じで
ある。 【００３１】このように、被保持部38に長溝56を形成す
ることにより、前記工具ホルダ5 の取り外しに際して、
主軸2 上昇に伴う工具ホルダ5 の同行上昇の防止を確実
なものにする。また、工具ホルダ5 の回転防止効果が向
上する。尚、本発明は、前記実施例に限定されるもので
ない。 【００３２】 【発明の効果】本発明によれば、簡易型の増設式の本発
明の工具交換装置を用いることにより、工具ホルダの不
足を解消し、同一段取りで作業を続行することが出来る
と共に、設備費の増加を招くことがない。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示すチャック装置の断面図で
ある。 【図２】工具交換装置の断面図である。 【図３】同、正面図である。 【図４】作業工程を示す断面図である。 【図５】作業工程を示す断面図である。 【図６】回転防止装置の他の構造を示す断面図である。 【符号の説明】 4 チャック装置 5 工具ホルダ 16 本体 24 クランプカラー 25 内筒体 26 外筒体 34 第 1付勢手段 37 第 2付勢手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項1 】 工具ホルダを着脱自在に取付ける本体
   と、該本体の軸心と同心状に且つ該軸心方向移動可能に
   設けられたクランプカラーとを有し、前記クランプカラ
   ーを軸心方向に移動させることにより前記本体から工具
   ホルダを着脱自在とするクイック式チャック装置におい
   て、 前記クランプカラーは、内外二重筒体を伸縮自在に結合
   して構成され、該内筒体と前記本体間に該内筒体を軸方
   向一方に付勢する第 1付勢手段が設けられ、該内外筒体
   間に両者を互いに伸長させる方向に付勢する第 2付勢手
   段が介在されていることを特徴とする工作機械のチャッ
   ク装置。