JPH06179105A - 工作機械のツール保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンドル全長を短くし、側面からの操作で
ツールホルダのクランプ，アンクランプ操作を行えるよ
うにする。 【構成】 テーパシャンク部６の後端のプルスタッドボ
ルト９に平取り部１１とおねじ部１２を形成する。テー
パ孔８の奥部にはウォームホイールナット１６を設け、
その内周のめねじ部１７には一部を切り欠いて逃げ溝を
形成する。おねじ部１２と逃げ溝との位相を合わせた上
でテーパシャンク部６をテーパ孔８に挿入する。ウォー
ム１９の回転操作によりウォームホイールナット１６を
およそ９０度回転させ、おねじ部１２とめねじ部１７と
の螺合によりテーパシャンク部６を引き込んでクランプ
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のスピンドル
の先端にテーパシャンク部を有するツールを着脱可能に
固定保持するためのツール保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のツール保持装置として図４に示
す構造のものが知られている。図４に示すものは一般に
チャッククランプ方式と呼ばれている方式のもので、ス
ピンドル５１に内蔵されたコレットチャックタイプのチ
ャック爪５２が開いている状態で、テーパ孔５３に対し
てツールホルダ５４のテーパシャンク部５５が挿入され
ると、前記チャック爪５２はテーパシャンク部５５の後
端のプルスタッド５６を受容する。そして、上記のよう
に先端にチャック爪５２をもつドローロッド５７全体が
多数の皿ばね５８，５８…の力により後方に引き込まれ
ると、チャック爪５２は段差部５９との摺接によりクラ
ンプ動作し、プルスタッド５６を把持しながらツールホ
ルダ５４全体を引き込むことによりテーパ孔５３とテー
パシャンク部５５との結合を堅固なものにする。なお、
６０はツールホルダ５４に支持されたドリル等の刃物で
ある。

【０００３】一方、アンクランプ動作時には、シリンダ
６１によりドローロッド５７の後端を押圧操作し、チャ
ック爪５２を開いてプルスタッド５６を開放するととも
に、ドローロッド５７の先端でツールホルダ５４を突き
出すことになる。

【０００４】このチャッククランプ方式のツール保持装
置は、ツールホルダ５４の自動脱着が容易であることか
ら、マシニングセンタ等で広く使用されている。

【０００５】また、上記の構造を簡易化したものとし
て、ボルト・ナットによる締結方式がある。この方式
は、図５に示すように、テーパシャンク部６２の後端に
設けたスタッドボルト６３をスピンドル６４の後端部ま
で延長させ、ナット６５により締め付けてテーパシャン
ク部６２をスピンドル６４側に引き込むようにしたもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４に示したチャック
クランプ方式のツール保持装置においては、最終的なク
ランプ力は皿ばね５８，５８…のばね力に依存している
ことから、必要十分なクランプ力を確保するためには相
互に重ね合わせて使用する皿ばね５８，５８…の数が多
くなる。その結果、上記のクランプ力のみのためにスピ
ンドル５１の全長が長くなり、工作機械の種類によって
は適用できないことがある。

【０００７】例えば、タレット型の工作機械において
は、割り出し回転駆動されるタレットの外周に複数の多
軸あるいは単軸のスピンドルヘッドを装着し、いずれか
一つのスピンドルヘッドを加工位置に割り出して加工を
行うことを基本とするものであるが、オートヘッドチェ
ンジャー等によるスピンドルヘッドの交換とは別に、ス
ピンドルヘッドをタレットに装着したままで特定のスピ
ンドルのツールのみを交換したい場合がある。

【０００８】このような要請に応えるべく、図４の構造
を採用しようとしても、タレット型工作機械の特殊性と
して、タレットそのものの回転半径によってスピンドル
の全長が著しく制約されるために、実質的に図４の構造
では所期の目的を達成することができなくなる。

【０００９】一方、図５に示したボルト・ナットによる
締結方式のものにおいては、構造が簡単で、しかもチャ
ッククランプ方式のものに比べてスピンドル全長の短縮
化が図れるものの、ナット６５の操作がスピンドル６４
の後端での操作となるために、特に前述したタレット型
工作機械に適用した場合に、スピンドルヘッドをタレッ
トに装着したままではツールホルダ５４の脱着（交換）
を行うことができないという問題がある。

【００１０】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、スピンドルの全長寸法の短縮化を図りなが
ら、スピンドルの後端面以外の部位からそのクランプ，
アンクランプ操作を行えるようにした構造を提供するこ
とを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のツール操作装置
は、スピンドルのテーパ孔に挿入されるツールのテーパ
シャンク部の後端に設けられ、外周面のうち相互に対向
する部分に平坦な平取り部が形成されたプルスタッドボ
ルトと、前記プルスタッドボルトの外周面のうち平取り
部を除いた部分に形成されたおねじ部と、前記スピンド
ルのテーパ孔の奥部に回転可能に設けられ、外周面には
ウォームと噛み合い可能な歯面が形成されるとともに、
内周面には前記おねじ部と螺合可能なめねじ部が形成さ
れたウォームホイールナットと、前記めねじ部のうち相
互に対向する部分を切除することにより形成され、前記
プルスタッドボルトの平取り部の二面幅寸法よりも大き
い幅を有する逃げ溝と、前記スピンドルに回転可能に設
けられてウォームホイールナットの歯面と噛み合うウォ
ームとから構成される。

【００１２】前記ツールのテーパシャンク部には、例え
ばドリルあるいはボーリングバー等の刃物そのもののテ
ーパシャンク部のほかに、刃物を保持するツールホルダ
のテーパシャンク部も含まれる。

【００１３】

【作用】この構造によると、プルスタッドボルトのおね
じ部の位相とウォームホイールナットの逃げ溝の位相と
を一致させた上で、ツールのテーパシャンク部をスピン
ドルのテーパ孔に押し込むことにより両者がテーパ結合
される。そして、ウォームを回転させるとそれに噛み合
うウォームホイールナットも回転し、ウォームホイール
ナット側のめねじ部とプルスタッドボルト側のおねじ部
とが螺合して、テーパシャンク部をスピンドルの奥部側
に引き込んでクランプする。

【００１４】そして、前記ウォームホイールナットはウ
ォームとの噛み合いのためにいわゆるセルフロック機能
を発揮し、ウォームを逆転操作しないかぎり上記のクラ
ンプ力が緩められることはない。

【００１５】一方、アンクランプ操作時には前記ウォー
ムを逆転操作し、ウォームホイールナット側のめねじ部
がおねじ部から外れる位置までそのウォームホイールナ
ットを回すことによりクランプ力が解除され、ツールを
スピンドルから抜き出すことが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１〜図３は本発明の一実施例を示す図で、
タレット型工作機械の多軸スピンドルヘッドに適用した
場合の例を示している。図１，２に示すように、スピン
ドル１はベアリング２，３，４を介してスピンドルヘッ
ドのケーシング５に回転可能に支持されており、スピン
ドルヘッドは取付面５ａを基準として図示外のタレット
に装着される。前記スピンドル１の先端にはＢＴタイプ
等のテーパシャンク部６をもつツールホルダ７が挿入さ
れるテーパ孔８が形成されている一方、スピンドル１の
後端にはドリブンギヤ１０が固定されている。そして、
前記ドリブンギヤ１０に図示外のドライブギヤが噛み合
うことでスピンドル１が回転駆動される。なお、前記ツ
ールホルダ７には図４と同様に刃物が装着される。

【００１７】前記ツールホルダ７のテーパシャンク部６
の後端にはプルスタッドボルト９がねじ結合されてい
る。このプルスタッドボルト９は、その外周面のうち円
周方向で相互に対向する二箇所が平坦になるように切除
されて平取り部１１が形成されている。そして、前記プ
ルスタッドボルト９の外周面のうち上記の平取り部１１
を除く円筒面におねじ部１２が形成されている。

【００１８】一方、前記スピンドル１側のテーパ孔８の
奥部には、スラストワッシャー１３，１４と押さえシャ
フト１５を介してウォームホイールナット１６が回転可
能に装着されている。このウォームホイールナット１６
の外周面には、後述するウォーム１９と噛み合う歯面１
６ａが形成されており、他方、ウォームホイールナット
１６の内周には前記プルスタッドボルト９側のおねじ部
１２と螺合可能なめねじ部１７が形成されている。

【００１９】そして、前記めねじ部１７のうちその円周
方向で相互に対向する二箇所が切除されて逃げ溝１８が
形成されている。この逃げ溝１８は、図３に示すよう
に、前記テーパシャンク部６をテーパ孔８に挿入する際
に前記プルスタッドボルト９のうちおねじ部１２を受容
する機能を有することから、その幅寸法ｅは前記平取り
部１１の二面幅寸法よりも大きく設定されている。

【００２０】また、前記スピンドル１にはウォームホイ
ールナット１６と噛み合うウォーム１９が回転可能に設
けられている。このウォーム１９はブッシュ２０，２１
と押さえプレート２２とにより拘束されているととも
に、その一端には押さえプレート２２の開口穴２３を通
してスピンドル１の外周面に臨む六角穴２４が形成され
ている。

【００２１】以上のように構成されたツール保持装置に
おいて、ツールホルダ７をスピンドル１に装着するにあ
たっては、図１，３に示すようにウォームホイールナッ
ト１６の逃げ溝１８の回転方向位相とプルスタッドボル
ト９側の平取り部１１に隣接するおねじ部１２の回転方
向位相とを一致させながら、ツールホルダ７のテーパシ
ャンク部６をテーパ孔８に挿入する。これにより、前記
逃げ溝１８がおねじ部１２を受容することによってその
おねじ部１２とめねじ部１７との干渉が回避され、前記
ウォームホイールナット１６にはプルスタッドボルト９
がスムーズに挿入されてテーパシャンク部６とテーパ孔
８とがテーパ接触する。

【００２２】この状態で、前記ウォーム１９の六角穴２
４に図示外の六角レンチを嵌合させて、そのウォーム１
９の回転によりウォームホイールナット１６をおよそ９
０度回転させる。すなわち、ウォーム１９によりウォー
ムホイールナット１６を回転させると、プルスタッドボ
ルト９のおねじ部１２がウォームホイールナット１６側
のめねじ部１７と螺合して図１，２の状態となり、前記
ツールホルダ７はねじの螺進作用によりスピンドル１側
に一段と引き込まれて堅固にクランプされる。

【００２３】このクランプ状態ではウォームホイールナ
ット１６がいわゆるセルフロック機能を発揮し、ウォー
ム１９を回転操作しないかぎりそのウォームホイールナ
ット１６の回転がウォーム１９によって阻止されること
から、加工中にツールホルダ７のクランプ力が緩められ
てしまうようなことがない。

【００２４】一方、前記スピンドル１からツールホルダ
７を取り外す場合にはウォーム１９を逆転させて、図３
に示すようにプルスタッドボルト９のおねじ部１２と逃
げ溝１８とが一致するまでウォームホイールナット１６
を回転させる。これによりツールホルダ７のクランプ力
が解除されてアンクランプ状態となり、ツールホルダ７
をスピンドル１の前方に引き出せばこれを容易に抜き取
ることができる。

【００２５】このように本実施例によれば、スピンドル
１の外周面側からウォーム１９を回転操作することによ
ってツールホルダ７のクランプ，アンクランプを行うこ
とができるため、スピンドルヘッド自体をタレットに装
着したままの状態でツールホルダ７の交換を行うことが
できる。

【００２６】この場合、前記ウォーム１９の六角穴２４
に六角レンチを嵌合させて手作業にてウォーム１９を回
転操作してもよいが、例えばスピンドル１の回転駆動系
のオリエンテーション機能（スピンドル１の定角停止機
能）を利用して、ツール交換時にはスピンドル１を常に
一定の回転角位置に停止させるようにした上で、前記ウ
ォーム１９を回転操作する回転駆動機構と併用すれば、
公知の自動工具交換機構（ＡＴＣ機構）を使用してツー
ルホルダ７を自動交換することも可能であることは言う
までもない。

【００２７】また、上記のようにスピンドルヘッドをタ
レットに装着したままでスピンドル１に対するツールホ
ルダ７の交換を自由に行えることにより、例えば多軸ス
ピンドルヘッドのうちの特定の一つのスピンドルのみを
使って加工を行うことができることから、実質的にタレ
ット型の工作機械にマシニングセンタ並みの自由度の高
い一軸加工機能を持たすことができる。その結果、従来
のタレット型工作機械では、一軸加工が必要な場合には
多軸スピンドルヘッドのなかに専用の単軸スピンドルヘ
ッドを混在させて使用していたのに対し、本実施例では
専用の単軸スピンドルヘッドが不要になる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プルスタ
ッドボルト側のおねじ部と螺合可能なウォームホイール
ナットをスピンドル側に設け、このウォームホイールナ
ットに噛み合うウォームの回転操作により前記おねじ部
とウォームホイールナットとを締め付けてツールのクラ
ンプ，アンクランプを行うようにしたことにより、従来
のようにクランプ力を皿ばねに依存する方式のものに比
べてスピンドルの全長を大幅に短縮できるほか、ウォー
ムとウォームホイールナットとの噛み合いによるセルフ
ロック機構によって必要十分なクランプ力が得られ、と
かくスピンドルの全長寸法が制約されるタレット型工作
機械にも十分に適用することが可能となる。

【００２９】また、前記ウォームの回転操作がスピンド
ルの外周面側からの操作となることによって、特にタレ
ット型工作機械のスピンドルに適用した場合に、スピン
ドルヘッドをタレットに装着したままの状態でツールの
交換を行うことができ、上記のスピンドル全長の短縮化
とも相俟ってタレット型工作機械の多機能化に大きく貢
献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿うクランプ状態での断面
図。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿うアンクランプ状態での断
面図。

【図４】従来のツール保持装置の一例を示す断面説明
図。

【図５】従来のツール保持装置の他の例を示す断面説明
図。

【符号の説明】

１…スピンドル ６…テーパシャンク部 ７…ツールホルダ ８…テーパ孔 ９…プルスタッドボルト １１…平取り部 １２…おねじ部 １６…ウォームホイールナット １６ａ…歯面 １７…めねじ部 １８…逃げ溝 １９…ウォーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のスピンドルの先端にテーパシ
   ャンク部を有するツールを着脱可能に固定保持する装置
   において、 前記スピンドルのテーパ孔に挿入されるテーパシャンク
   部の後端に設けられ、外周面のうち相互に対向する部分
   に平坦な平取り部が形成されたプルスタッドボルトと、 前記プルスタッドボルトの外周面のうち平取り部を除い
   た部分に形成されたおねじ部と、 前記スピンドルのテーパ孔の奥部に回転可能に設けら
   れ、外周面にはウォームと噛み合い可能な歯面が形成さ
   れるとともに、内周面には前記おねじ部と螺合可能なめ
   ねじ部が形成されたウォームホイールナットと、 前記めねじ部のうち相互に対向する部分を切除すること
   により形成され、前記プルスタッドボルトの平取り部の
   二面幅寸法よりも大きい幅を有する逃げ溝と、 前記スピンドルに回転可能に設けられてウォームホイー
   ルナットの歯面と噛み合うウォーム、 とを備えたことを特徴とする工作機械のツール保持装
   置。