JPH0560707U - 工具クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皿ばねの数を可能な限り減少させて装置とし
てのコンパクト化を図るとともに、皿ばねをクランプ時
における使用ばね加重以上に縮める必要をなくし、更に
増力機構により従来以上のクランプ力を得られるように
する。 【構成】 ツールポスト１の内部の貫通孔１ａとスリー
ブ５の外周面との間に、皿ばね６と一対の前部及び後部
皿ばね挟持体７，８とを配置し、スリーブ５の内部に、
コレット１１を拡径させる作動体１４の基端部と可動体
１５とを両者の間に圧縮ばね１６を介在させて収納し、
作動体１４の小径部１４ｂと前部皿ばね挟持体７との間
に第１の鋼球１７を、可動体１５の小径部１５ｂと後部
皿ばね挟持体８との間に第２の鋼球１８をスリーブ５の
周壁部内に保持し、後部皿ばね挟持体８に当接するロッ
ドバー１９を押圧する外側押棒２０と、可動体１５の後
端面に当接してこれを押圧する内側押棒２１とを備えた
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばＮＣ工作機械等の加工機に備えられたツールポストに、工具 ホルダ等を介して工具を強固にクランプするのに使用される工具クランプ装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、上記クランプ装置としては、拡径することによって工具を保持した工具 ホルダやコレットホルダ等をクランプする工具保持用のコレットを拡径させたり 、工具ホルダ等を内方に引き込むための手段として、複数段の皿ばねを使用した ものが一般に知られている。

【０００３】 また、実公平３−２１８４９号として、クランプ用筒状体を備え、このクラン プ用筒状体の外周面とツールポストに設けた貫通孔の内周面との間に介装した該 クランプ用筒状体を引き入れ方向に付勢するクランプ用ばね（皿ばね）と、前記 クランプ用筒状体の先端に保持した鋼球等との協同作業によって、工具ホルダ等 のクランプ及びアンクランプを行うようにしたものが提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記複数段の皿ばねを使用した従来例においては、皿ばねの数 に応じて、これを収容するための皿ばね収容部が必要となる等、装置としての大 形化に繋がってしまっていた。

【０００５】 また、上記実公平３−２１８４９号公報に記載のものは、クランプ状態からア ンクランプする際に、クランプ用ばね（皿ばね）をクランプ状態よりも更に縮め るようにする必要があり、皿ばねの強度上の問題点があった。

【０００６】 本考案は上記に鑑み、皿ばねの数を可能な限り減少させて装置としてのコンパ クト化を図るとともに、皿ばねをクランプ時における使用ばね加重以上に縮める 必要をなくし、更に増力機構により従来以上のクランプ力が得られるようにする こともできるようにしたものを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案に係る工具クランプ装置は、ツールポストの 内部に設けた貫通孔の内周面とこの貫通孔内に固着したスリーブの外周面との間 に、皿ばねと該皿ばねの前後両端を挟持する一対の前部及び後部皿ばね挟持体と を摺動自在に配置し、前記スリーブの内部に、後退することによって先端大径部 で工具保持用のコレットを拡径させる作動体の基端部と可動体とを両者の間に圧 縮ばねを介在させつつ前後に夫々摺動自在に収納し、前記作動体に設けた小径部 と前記前部皿ばね挟持体との間に位置して該作動体と前部皿ばね挟持体との移動 を規制する第１の鋼球と、前記可動体に設けた小径部と前記後部皿ばね挟持体と の間に位置して該可動体と後部皿ばね挟持体との移動を規制する第２の鋼球とを 前記スリーブの周壁部内に該スリーブの直径方向に移動自在に保持し、更に互い に独立して前後動して前記後部皿ばね挟持体を押圧する外側押棒と、前記可動体 の後端面を押圧する内側押棒とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】 ここに、前記ツールポストを主軸頭のハウジングに回転自在に支承するととも に、このツールポストの外周面に主軸の回転に伴って回転する回転軸に固着した ギアに噛合うギアを固着するようにすることもできる。

【０００９】

【作用】

上記のように構成した本考案によれば、クランプ時には、外側押棒を前進させ ることにより、ロッドバーを介して後部皿ばね挟持体を該後部皿ばね挟持体が第 ２鋼球と係合してこの後退が阻止される位置まで前進させる。すると、皿ばねが 圧縮されてこの時に発生する弾性力によって前方に付勢される前部皿ばね挟持体 が第１の鋼球を内方に押し下げてドローバを後方に引っ張り、これによってコレ ットが拡径して工具が保持される。

【００１０】 そして、アンクランプ時には、内側押棒を前進させて先ず圧縮ばねの弾性力に 抗して可動体のみを前進させ、この前進に伴って後部皿ばね挟持体の第２の鋼球 による係止を解き（この時、皿ばねの圧縮は解除される）、この状態で更に前進 させることによって今度は可動体と作動体とを第１の鋼球を外方に移動させつつ （この時、皿ばねは圧縮力を受けるが、上記のように皿ばねは圧縮を解除されて いるので、クランプ時以上に縮むことはない）一体に前進させる。すると、この 作動体の前進に伴ってコレットが縮径して工具の保持が解かれる。

【００１１】 これによって皿ばねをクランプ時における縮み以上に縮ませることなく工具の 保持を解くことができる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の第１の実施例を図１乃至図３を参照して説明する。同図に示す 実施例は、例えばＮＣ工作機械等の加工機に固定されているツールポスト１に、 バイト等の工具２を該工具２を保持した工具ホルダ３を介して移動不能にクラン プするようにものである。

【００１３】 即ち、前記ツールポスト１の内部には、前後に貫通する貫通孔１ａが設けられ ているとともに、この貫通孔１ａの前面には、前記工具ホルダ３の基端シャフト 部を挿着するフランジ４が取付けられている。また、前記ツールポスト１の貫通 孔１ａの内周面には、内方に突出する突条部１ｂが設けられ、この突条部１ｂの 内周面に刻設された雌ねじに螺合する雄ねじを後部外周面に刻設したスリーブ５ がその先端のフランジ部５ａの前面を前記フランジ４の後端面に近接させて螺着 されている。

【００１４】 そして、前記貫通孔１ａの内周面とスリーブ５の外周面との間に形成された空 間内に、皿ばね６と該皿ばね６の前後両端を挟持する一対の前部皿ばね挟持体７ 及び後部皿ばね挟持体８とが摺動自在に配置されている。

【００１５】 一方、前記スリーブ５のフランジ部５ａの前面とフランジ４の後端面との間に は、座金９と２つ割りのコレット保持体１０とが該コレット保持体１０の段部を 介して互いに当接して配置されている。そして、このコレット保持体１０の内周 面に設けられた半円状凹部１０ａ内に工具保持用のコレット１１の基端部に設け られた半円状凸部１１ａが嵌入された状態で、圧縮ばね１２、前記座金９及びコ レット保持体１０を介してコレット１１が保持され、コレット１１の周囲はＯリ ング１３により束ねられている。

【００１６】 このコレット１１は、拡径することにより前記フランジ４内に挿着された工具 ホルダ２をクランプするためのものである。即ち、このコレット１１には、６条 のスリット（図示せず）が形成されて容易に拡径できるようなされているととも に、先端部には、半円状の係合凸部１１ｂが設けられている。そして、この係合 凸部１１ｂが前記フランジ４内に挿着された工具ホルダ３の凹部内周面に設けら れた係合凹部３ａに対応する位置に位置し、これが拡径して外方に移動すること により、両者３ａ，１１ｂが互いに係合して、工具２が工具ホルダ３を介して脱 出不能に保持されている。

【００１７】 前記スリーブ５の前部には、前記コレット１１内を挿通して先端大径部１４ａ が該コレット１１の前方に突出する作動体１４の基端が摺動自在に収納されてい る。この作動体１４は、後退することにより前記コレット１１を拡径させるため のものであり、先端大径部１４ａの外周面がコレット１１の先端内周面に当接し つつ後退することによって、この大径部１４の外周面に沿ってコレット１１を拡 径するようなされている。

【００１８】 この作動体１４の後方に位置して、前記スリーブ５内には、可動体１５が摺動 自在に収納されているとともに、この可動体１５と前記作動体１４との間には、 圧縮ばね１６が介装されている。この可動体１５には、フランジ部１５ａが設け られ、このフランジ部１５ａがスリーブ５に設けられた段部５ｂに当接してその 後退が阻止されている。

【００１９】 これにより、可動体１５が前方に押された時、圧縮ばね１６の弾性力に抗して 先ず可動体１５のみが前進し、しかる後、可動体１５と作動体１４とが一体とな って前進するようなされている。

【００２０】 前記作動体１４には、小径部１４ｂが設けられ、この小径部１４ａと前記前部 皿ばね挟持体７との間に位置して該作動体１４と前部皿ばね挟持体７との移動を 規制する第１の鋼球１７が、前記スリーブ５の周壁部内に該スリーブ５の直径方 向に移動自在に保持されている。

【００２１】 即ち、前記前部皿ばね挟持体７の下面には、前方に向けて除々に拡がる第１テ ーパ面７ａと該第１テーパ面７ａより傾斜が大きい第２テーパ面７ｂとが連続し て形成され、前記第１の鋼球１７の外方面がこの一方のテーパ面７ａまたは７ｂ と当接し、内方面が作動体１４の小径部１４ｂ内に入り込むようなされている。

【００２２】 そして、クランプ時には、図１に示すように、前部皿ばね挟持体７の皿ばね６ の弾性力による前進に伴って、第１の鋼球１７の上部が第２テーパ面１７ｂから 第１テーパ面１７ａに順次当接し、このテーパに沿って第１の鋼球１７を内方に 移動させ、これによって作動体１４を後方に引き込む。この時の力の釣り合い状 態を図２に示す。

【００２３】 ここに、皿ばね６の弾性力、即ち前部皿ばね挟持体７が第１の鋼球１７を水平 に押す力をＦ_1Xとすると、第１の鋼球１７の該前部皿ばね挟持体７の当接部には 、この力Ｆ_1Xを水平分力とする合力Ｆ₁ が作用し、この時の垂直分力はＦ_1Yとな る。すると、この垂直分力Ｆ_1Yに等しい垂直分力Ｆ_2Yを有する合力Ｆ₂ が第１の 鋼球１７に作用し、この合力Ｆ₂ の水平分力Ｆ_2Xが第１の鋼球１７を介して作動 体１４に作用することになる。つまり、この作動体１４には、皿ばね６の弾性力 のＦ_2X／Ｆ_1X倍のクランプ力が作用することになり、これによって増力機構が構 成される。

【００２４】 そして、アンクランプ時には、図３に示すように、作動体１４の前進に伴って 第１の鋼球１７を外方に移動させ、この移動に伴ってこれに当接する第１テーパ 面７ａから第１テーパ面７ｂのテーパに沿って前部皿ばね挟持体７を後方に移動 させるのである。

【００２５】 また、前記可動体１５には、小径部１５ｂが設けられ、この小径部１５ｂと前 記後部皿ばね挟持体８との間に位置して該可動体１５と後部皿ばね挟持体８の移 動を規制する第２の鋼球１８が、前記スリーブ５の周壁部内に該スリーブ５の直 径方向に移動自在に保持されている。

【００２６】 即ち、前記後部皿ばね挟持体８の後部下面には、後方に向けて除々に拡がるテ ーパ面８ａが形成され、前記第２の鋼球１８の外方面がテーパ面８ａまたは後部 皿ばね挟持体８の内周面と当接し、内方面が可動体１５の小径部１５ｂ内に入り 込めるようなされている。

【００２７】 そして、クランプ時には、図１に示すように、後部皿ばね挟持体８の前進に伴 っ第２の鋼球１８の外方面がこの内周面の当接を解かれ、同時に可動体１５が圧 縮ばね１６の弾性力に押されて後方に移動し、これによって第２の鋼球１８がテ ーパ面８ａに沿って外方に移動して、このテーパ面８と可動体１５の外周面との 間でこの第２の鋼球１８を挟持して後部皿ばね挟持体８の後退を阻止する。

【００２８】 また、アンクランプ時には、図３に示すように、可動体１５の前進に伴って、 第２の鋼球１８がこの小径部１５ｂに相対する位置に位置するようになり、同時 に皿ばね６の弾性力で後部皿ばね挟持体８が後方に押されて、このテーパ面８ａ に沿って第２の鋼球１８が内方に押され、これによって第２の鋼球１８が可動体 １５の小径部１５ｂに入り込んで、後部皿ばね挟持体８の後方への移動の阻止が 解かれるよう構成されている。

【００２９】 更に、前記ツールポスト１の突条部１ｂには、その円周方向に沿って、複数の ロッドバー１９が摺動自在に挿着され、このロッドバー１９の後端面に対峙して 略円筒状の外側押棒２０が配置されている。一方、前記可動体１５の後方に位置 して、内側押棒２１が配置されている。

【００３０】 この両押棒２０，２１は、互いに独立して前後動するよう、即ち外側押棒２０ が前進することにより、ロッドバー１９を介して後部皿ばね挟持体８を前方に押 圧し（この時、内側押棒２１は、強制的に後退させられるか、またはこれを押す 油圧の加圧が解除されている）、内側押棒２１が前進することにより、可動体１ ５を前方に押圧する（この時、外側押棒２０は、強制的に後退させられるか、ま たはこれを押す油圧の加圧が解除されている）ようなされている。

【００３１】 次に、上記実施例における工具のクランプ時及びアンクランプ時の動作につい て説明する。 先ず、クランプ時には、図１に示すように、外側押棒２０を前進させることに より、ロッドバー１９を介して後部皿ばね挟持体８を該後部皿ばね挟持体８が第 ２の鋼球１８と係合してこの後退が阻止される位置まで前進させる。これにより 、皿ばね６が圧縮されてこの弾性力によって前部皿ばね挟持体７が前進し、この 前部皿ばね挟持体７が第１の鋼球１７を内方に押す力によって、作動体１４が後 方に引っ張られ、これによってコレット１１を拡径させて工具２が工具ホルダ３ とともに保持される。

【００３２】 そして、アンクランプ時には、内側押棒２１を前進させて先ず圧縮ばね１６の 弾性力に抗して可動体１５のみを前進させ、この前進に伴って後部皿ばね挟持体 ８の第２の鋼球１８による係止を解き（この時、皿ばね６の圧縮は解除される） 、この状態で更に前進させることによって今度は可動体１５と作動体１４とを第 １の鋼球１７を外方に移動させつつ（この時、皿ばね６は圧縮力を受けるが、上 記のように皿ばね６は圧縮を解除されているので、クランプ時以上に縮むことは ない）一体に前進させる。これにより、この作動体１４の前進に伴ってコレット １１がＯリング１３の作用により縮径して工具２の保持を解くことができる。

【００３３】 これによって皿ばね６をクランプ時における縮み以上に縮ませることなく工具 １の保持を解くことができる。 図４は第２の実施例を示すもので、この実施例は、例えばＮＣ工作機械等の加 工機に回転自在に支承されているツールポスト１′に、コレットチャック２２を 介してドリル等の工具（図示せず）をクランプして、主軸の回転に伴ってツール ポスト１′及びコレットチャック２２、ひいてはドリル等の工具が回転するよう にしたものである。

【００３４】 即ち、主軸頭のケーシング２３内には、ツールポスト１′が軸受２４を介して 回転自在に支承されているとともに、このツールホルダ１′の外周面には、ギア ２５が固着されている。一方、前記ケーシング２３内には、主軸（図示せず）の 回転に伴って回転する回転軸２６が軸受２７を介して回転自在に支承され、更に この回転軸２６には、前記ギア２５に噛合うギア２８が固着されている。

【００３５】 これにより、主軸の回転に伴って回転軸２６が回転し、この回転軸２６の回転 力が互いに噛合うギア２５，２８を介してツールポスト１′に伝達され、このツ ールポスト１′の回転に伴って、このツールポスト１′にクランプされたコレッ トチャック２２、ひいてはドリル等の工具が回転するようなされている。

【００３６】

【考案の効果】

本考案は、上記のような構成であるので、皿ばねの使用個数を最少限に止どめ ることができ、これによって皿ばね収納部等を設ける必要を無くして装置として のコンパクト化を図ることができるばかりでなく、皿ばねがクランプに必要な使 用加重以上に縮んでしまうことを防止することができる。更に、倍力機構により 、従来以上のクランプ力を得るようにすることもできるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示すクランプ時におけ
る断面図である。

【図２】図１における力の釣り合い状態の説明に付する
要部拡大図である。

【図３】アンクランプ時における断面図である。

【図４】第２の実施例を示すクランプ時における断面図
である。

【符号の説明】

１，１′…ツールポスト １ａ…同貫通孔 ２…工具 ３…工具ホルダ ５…スリーブ ６…皿ばね ７…前部皿ばね挟持体 ８…後部皿ばね挟持体 １１…コレット １４…作動体 １４ａ…同先端大径部 １４ｂ…同小径部 １５…可動体 １５ｂ…同小径部 １６…圧縮ばね １７…第１の鋼球 １８…第２の鋼球 １９…ロッドバー ２０…外部押棒 ２１…内部押棒 ２２…コレットチャック ２５，２８…ギア

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールポストの内部に設けた貫通孔の内
   周面とこの貫通孔内に固着したスリーブの外周面との間
   に、皿ばねと該皿ばねの前後両端を挟持する一対の前部
   及び後部皿ばね挟持体とを摺動自在に配置し、前記スリ
   ーブの内部に、後退することによって先端大径部で工具
   保持用のコレットを拡径させる作動体の基端部と可動体
   とを両者の間に圧縮ばねを介在させつつ前後に夫々摺動
   自在に収納し、前記作動体に設けた小径部と前記前部皿
   ばね挟持体との間に位置して該作動体と前部皿ばね挟持
   体との移動を規制する第１の鋼球と、前記可動体に設け
   た小径部と前記後部皿ばね挟持体との間に位置して該可
   動体と後部皿ばね挟持体との移動を規制する第２の鋼球
   とを前記スリーブの周壁部内に該スリーブの直径方向に
   移動自在に保持し、更に互いに独立して前後動して前記
   後部皿ばね挟持体を押圧する外側押棒と、前記可動体の
   後端面を押圧する内側押棒とを備えたことを特徴とする
   工具クランプ装置。
2. 【請求項２】 前記ツールポストを主軸頭のハウジング
   に回転自在に支承するとともに、このツールポストの外
   周面に主軸の回転に伴って回転する回転軸に固着したギ
   アに噛合うギアを固着したことを特徴とする請求項１記
   載の工具クランプ装置。