JPH05293734A - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交換ミスのない工具ホルダを提供すること。 【構成】 シャンク部10外周面に駆動用凹部40とクラン
プ用凹部41とを軸心方向に離間して有し、且つ、前記シ
ャンク部10より先端側に工具交換装置1 に保持される被
保持部38を有する工具ホルダ5 に於て、前記記被保持部
38に、前記工具交換装置1 との相対回動防止用凹部39が
設けられている。

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
工具ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の工具ホルダとして、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
の工具ホルダは、工作機械に装着されたマガジン装置に
収納され、ロボットアームにより、主軸先端のノンスト
ップ式チャック装置に着脱自在に取り付けられるもので
あった。

【０００３】前記ノンストップ式チャック装置は、主軸
の回転を停止させずに工具ホルダを装着できるものであ
る。このチャック装置は、クランプカラーの軸方向移動
により工具ホルダ装着孔に出没自在となるボールを有す
る。そして、工具ホルダのシャンク部には、前記ボール
に係合する凹部が設けられている。前記工具ホルダをチ
ャック装置に装着するには、ロボットアームにより工具
ホルダの被保持部を把持し、工具ホルダのシャンク部を
チャック装置のホルダ装着孔に挿入すると共に、ロボッ
トアームによりチャック装置のクランプカラーを軸方向
に移動させ、ボールとシャンクの係合凹部との係合を達
成させるものであった。

【０００４】前記ボールと係合凹部の係合は、主軸が回
転し、工具ホルダが回転を停止している状態において完
全な係合が達成され、一旦係合が達成されると、工具ホ
ルダは主軸の回転と共に一体回転する。従って、ロボッ
トアームの把持力は、ボールと係合凹部の係合が達成さ
れるまでは、工具ホルダの回動を防止し、係合が達成さ
れると、回動を許容する強さとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のロ
ボットアームの把持力調整は極めて困難であり、ボール
と係合凹部の係合の際に、工具ホルダが回動し、ボール
と係合凹部の係合が完全に達成されず、工具交換ミスを
生じるおそれがあった。そこで、本発明は、工具交換ミ
スを生じない工具ホルダを提供することを目的とする。

【０００６】

【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、本発明の特徴
とするところは、シャンク部外周面に駆動用凹部とクラ
ンプ用凹部とを軸心方向に離間して有し、且つ、前記シ
ャンク部より先端側に工具交換装置に保持される被保持
部を有する工具ホルダに於て、前記記被保持部に、前記
工具交換装置との相対回動防止用凹部が設けられている
点にある。

【０００７】

【作用】本発明によれば、工具ホルダの被保持部が工具
交換装置により保持されて、該工具ホルダはチャック装
置に装着される。この装着作業に際し、前記記被保持部
に、前記工具交換装置との相対回動防止用凹部が設けら
れているので、工具ホルダの回動が防止され、装着作業
が完全に行われる。

【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 、図2 に示すものは、本発明の工具ホルダを工
作機械の主軸先端に装着するための工具交換装置であ
り、該工具交換装置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、前記工
具交換装置1 とは別に自動工具交換装置( 図示省略) 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3 に示すように、前記主軸2 先端に装着
されるチャック装置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ボール保持孔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ボール保持
孔20は、前記ストレート面17に開口し、先端側に近い第
２ボール保持孔21は、前記テ−パ面18に開口している。
これらのボール保持孔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】この各ボール保持孔20,21 に第１及び第２
ボール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、ボール保持孔20,21 の軸心方向移動可能
で密嵌合状に収納されている。この各ボール22,23 の大
きさは、ボール22,23 の外周面が本体16外周面と面一に
あるとき、ボール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ボール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列のボール保持孔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
に本発明の相対回動防止用凹部である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ボール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ボール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ボール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1 、図2 に戻って、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1 、
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1 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ボール22,23 は、第１及び第２逃部30,32 に位
置しているので、ボール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ボール22,23 を
押圧する。この押圧により、第１ボール22は駆動用凹部
40に嵌合し、第２ボール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ボール22と駆動用凹部40との嵌合は
達成される。この第１ボール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ボール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ボール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ボール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ボ
ール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ボール22,23 は、第１及び第２逃部30,32 に位置
しているので、第１ボール22と駆動用凹部40、並びに、
第２ボール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、各ボール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、前記回転防止装置48の他の構
造であり、工具ホルダ5 の被保持部38には、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。即
ち、この図 6の実施例においては、本発明の相対回動防
止用凹部は、周溝39と長溝56とにより構成されている。

【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。図７に示すものは、チャック装置4 の他の構造
であり、このチャック装置4 はクランプカラー24が１つ
の構成とされている。このような一段クランプカラー方
式のチャック装置4 においても本発明の工具ホルダを装
着できる。

【００３２】尚、本発明は、前記実施例に限定されるも
のでない。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、工具交換装置と工具ホ
ルダの回動が防止されるので、工具交換ミスが防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】同、正面図である。

【図３】チャック装置の断面図である。

【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。

【図７】チャック装置の他の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

1 工具交換装置 5 工具ホルダ 10 シャンク部 39 相対回動防止用凹部 40 駆動用凹部 41 クランプ用凹部 56 相対回動防止用凹部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンク部外周面に駆動用凹部とクラン
   プ用凹部とを軸心方向に離間して有し、且つ、前記シャ
   ンク部より先端側に工具交換装置に保持される被保持部
   を有する工具ホルダに於て、 前記記被保持部に、前記工具交換装置との相対回動防止
   用凹部が設けられていることを特徴とする工具ホルダ。