JPH0671003U - 工具クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より大きいクランプ力が得られ、そしてより
小さい力でアンクランプを成し得る増力機構を備えるよ
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、第１のばね６と筒状体７とを配
置し、スリーブ５の内部に工具保持を作動する作動体１
３を収納し、作動体１３の第１，第２の小径部１３ｄ，
１３ｅと筒状体７との間に第１，第２の鋼球１５，１６
とを、それぞれスリーブ５の周壁部内に保持し、筒状体
７を前方に押圧するアンクランプ押圧体１８を備え、筒
状体７の後退時に第１の鋼球１５を押圧し、当接する第
１の小径部１３ｄの当接部１３ｆを介して作動体１３に
クランプ力を付与して工具をクランプし、筒状体７の前
進時に第２の鋼球を押圧し、当接する第２の小径部１３
ｅの当接部１３ｇを介して作動体１３にアンクランプ力
を付与して工具をアンクランプするように構成する。

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、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備え、このコレットを拡径させることにより工具ホ ルダ等を保持し、さらに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号公報には、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と、工具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を協業させることにより、 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】

このような従来のクランプ装置において、複数段の皿ばねを使用する装置では 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多大に必要となる等 、装置としての大形化に繋がっていた。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。

【０００５】 このような問題点を解決するため、本出願人は、他の出願（実願平３−６８１ ０９号）において、増力機構を改良した工具クランプ装置を提案している。 しかしながら、装置と工具ホルダ等との嵌合は、通常、はめ合い力を増すため に、嵌合面をテーパー状にするとともにそのテーパー部にしめ代を形成し、その しめ代分の弾性変形により食い付きを生じさせるようにしている。したがって、 工具ホルダ等の取り外しにおいて、その食い付きを解除するためのアンクランプ に要する力が意外に大きく、課題となっていた。

【０００６】 本考案は上記課題に鑑み、皿ばねの数を減少させて装置のコンパクト化を図る とともに、皿ばねを必要以上に縮めることなく、更により大きいクランプ力が得 られそしてより小さい力でアンクランプを成し得る増力機構を備える工具クラン プ装置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、第１のばねと該第１のばねにより後方に付勢される筒状体とを前後に摺動自 在に配置し、前記スリーブの内部に、後退により先端部で工具を保持し前進によ り工具保持を解除するように作動させる作動体を、前記スリーブ後端部との間に 第２のばねを介在させて前後に摺動自在に収納し、前記作動体に設けた第１およ び第２の小径部と前記筒状体との間にそれぞれ配置された第１および第２の鋼球 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 、前記筒状体を前記第１のばねに抗して前方に押圧するアンクランプ押圧体を備 え、前記筒状体の内周面には、後方への摺動時に前記第１の鋼球を前記スリーブ の内方に押圧し、前方への摺動時に前記第２の鋼球を前記スリーブの内方に押圧 する押圧部が形成され、前記作動体の第１の小径部には、前記スリーブの内方に 押圧される前記第１の鋼球に当接する当接部が、前記作動体の第２の小径部には 、前記スリーブの内方に押圧される前記第２の鋼球に当接する当接部が形成され てなるものである。

【０００８】

【作用】

上記のように構成した本考案によれば、クランプは、作動体は第２のばねに抗 して後方に移動させると、この作動体の後退により、第１の鋼球が作動体の第１ の小径部内に移動する。同時に、第１のばねに付勢された筒状体が後方に摺動す ると、筒状体の押圧部が第１の鋼球に当接してスリーブの内方に押圧する。押圧 された第１の鋼球は、前記第１の小径部の当接部に当接し、当該作動体を後方に 移動させるように作用する。これにより工具が工具ホルダ等を介して保持される こととなる。

【０００９】 そして、アンクランプは、アンクランプ押圧体により筒状体を第１のばねの弾 性力に抗して前方に摺動させると、この摺動により筒状体の押圧部の前記第１の 鋼球への当接が解除される。これにより第２のばねの付勢により作動体が前方に 移動し、第２の鋼球は第２の小径部に移動する。この作動体１３の前方への移動 により、工具保持が解除される。さらに筒状体を前方に移動させると、その押圧 部が第２の鋼球に当接してスリーブの内方に押圧する。押圧された第２の鋼球は 、前記第２の小径部の当接部に当接し、当該作動体を前方に移動させるように作 用する。これにより工具ホルダ等が押し出される。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。 図１に、本実施例の工具クランプ装置の断面図を、図２および図３に要部拡大 断面図を示す。なお、図１において、中心線Ｃの上部にはクランプ状態の断面図 を、中心線Ｃの下部にはアンクランプ状態の断面図を示している。

【００１１】 図に示す工具クランプ装置は、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ものである。

【００１２】 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、この貫通孔１ａ内部には、 フランジ４に続いてスリーブ５が固着されている。

【００１３】 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、第１のばねである皿ばね６と、該皿ばね６により後方に付勢される筒状 体７が前後に摺動自在に配置されている。

【００１４】 一方、前記スリーブ５の前端面とフランジ４の後端面との間には、座金８と２ つ割りのコレット保持体９とが該コレット保持体９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９の内周面に設けられた半円状 凹部内に工具保持用のコレット１０の基端部に設けられた半円状凸部が嵌入され た状態で、圧縮ばね１１、前記座金８及びコレット保持体９を介してコレット１ ０が保持され、コレット１０の周囲はＯリング１２により束ねられている。

【００１５】 このコレット１０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３をクランプするためのものである。即ち、このコレット１０には、数条 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１０ｂが設けられている。そして、この係合 凸部１０ｂ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，１０ｂが互いに係合して、工具２が工具ホルダ３を介して脱 出不能に保持される。

【００１６】 前記スリーブ５の内部には、後退することにより前記コレット１０を拡径させ る作動体１３が前後に摺動自在に収納されている。また、作動体１３とスリーブ ５の後端部との間に第２のばねである圧縮ばね１４が介装され、作動体１３を前 方に付勢するようにされている。この作動体１３の前部には、前記コレット１０ を拡径させる作動部が形成されている。この作動部は、コレット１０を挿通する 挿通部１３ａと、コレット１０を拡径するテーパー面１３ｂが形成された先端部 からなる。このテーパー面１３ｂがコレット１０の先端内周面に当接しつつ後退 することによって、テーパー面１３ａに沿ってコレット１０を拡径するようなさ れている。また、作動体１３の後部には、第１の小径部１３ｄと第２の小径部１ ３ｅとが設けられ、この第１および第２の小径部１３ｄ，１３ｅと前記筒状体７ との間に、第１および第２の鋼球１５，１６が配置されている。この第１および 第２の鋼球１５，１６は、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。

【００１７】 そして、前記スリーブ５の後端部外方中央には案内棒１７が螺着され、この案 内棒１７とツールポスト１の貫通孔１ａの内周面との間に、アンクランプ押圧体 １８が前後に摺動自在に配置されている。このアンクランプ押圧体１８は、工具 ホルダ３のアンクランプ時に、前記筒状体７を前記皿ばね６の弾性力に抗して前 方へ押圧するためのものである。

【００１８】 前記筒状体７の内周面には、押圧部である第１のテーパー面７ａと第２のテー パー面７ｂ、および前記第１，第２の鋼球１５，１６を前記スリーブ５の外方に 逃がすための鋼球逃げ部７ｃが形成されている。第１のテーパー面７ａは、筒状 体７前部に形成され後方に向けて徐々に拡がっており、前記作動体１３の第１の 小径部１３ｄに移動した第１の鋼球１５を、当該筒状体７の後方への摺動により 前記スリーブ５の内方に押圧する。また、第２のテーパー面７ｂは、筒状体７後 部に形成され前方に向けて徐々に拡がっており、前記作動体１３の第２の小径部 １３ｅに移動した第２の鋼球１６を、当該筒状体７の前方への摺動により前記ス リーブ５の内方に押圧する。鋼球逃げ部７ｃは、前記第１，第２のテーパー面７ ａ，７ｂの間に形成されている。

【００１９】 前記作動体１３に設けられた第１の小径部１３ｄには、押圧された前記第１の 鋼球１５が当接する当接部１３ｆが、後方に向けて徐々に拡がるテーパー状に形 成されている。第２の小径部１３ｅには、押圧された前記第２の鋼球１６が当接 する当接部１３ｇが、前方に向けて徐々に拡がるテーパー状に形成されている。

【００２０】 次に、上記のように構成した本実施例の工具クランプ装置における、工具ホル ダ３のクランプ、およびアンクランプの動作について説明する。クランプの動作 まず、工具ホルダ３のクランプは、図１の中心線Ｃよりも下部に示すアンクラ ンプ状態（コレット１０は縮径状態で、第１の鋼球１５はスリーブ５の孔内を外 方に移動して筒状体７の鋼球逃げ部７ｃ内にある状態）で、かつアンクランプ押 圧体１８により筒状体７が押圧された状態において、工具ホルダ３がフランジ４ に嵌入される。

【００２１】 次に、アンクランプ押圧体１８により押圧が解除されると、図１の中心線Ｃよ りも上側および図２に示すように、皿ばね６に付勢された筒状体７が後方に摺動 し、その第１のテーパー面７ａが前記第１の鋼球１５に当接してスリーブ５の孔 内をスリーブ内方向に押圧する。押圧された第１の鋼球１５は、前記第１の小径 部１３ｄの当接部１３ｆに当接し、当該作動体１３を後方に移動させるように作 用する。このとき、作動体１３先端部のテーパー面１３ｂがコレット１０の先端 内周面に当接するので、コレット１０が拡径され、コレット１０の係合凸部１０ ｂが工具ホルダ３の係合凹部３ａに係合し、工具２が工具ホルダ３を介してツー ルポスト１に保持されることとなる。この拡径による係合により作動体１３の後 退が止まり、皿ばね６の付勢力により、第１の鋼球１５は筒状体７の第１のテー パー面７ａと作動体１３の当接部１３ｆとの間で挟持された状態が維持される。

【００２２】 ここで、図２を参照してクランプ時の増力機構について説明する。 図２に示すように、皿ばね６が筒状体７を後方に押す力をＦ_1Xとすると、筒状 体７の第１のテーパー面７ａを介して第１の鋼球１５に、作用力Ｆ_1Xを水平分力 とする合力Ｆ₁ が作用し、垂直分力としてＦ_1Yが生じる。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、当接する第１の小径部１３ｄの 当接部１３ｆにおいて生じて第１の鋼球１５に作用し、この合力Ｆ₂ の水平分力 Ｆ_2Xが第１の鋼球１５を介して作動体１３に作用することになる。つまり、この 作動体１３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、これによってクランプの増力機構が構成される。アンクランプの動作 アンクランプは、図１の中心線Ｃよりも上部に示すクランプ状態において、ま ず、アンクランプ押圧体１８を作動して、筒状体７を皿ばね６の弾性力に抗して 前方に摺動させる。この摺動により筒状体７の第１のテーパー面７ａの第１の鋼 球１５への当接が解除され、第１の鋼球１５はスリーブ５の直径方向に移動自在 になる。したがって、図１の中心線Ｃよりも下側に示すように、圧縮ばね１４の 付勢により作動体１３が前方に移動し、これにより第１の鋼球１５は筒状体７の 鋼球逃げ部７ｃに移動し、また、第２の鋼球１６は第２の小径部１３ｅに移動す る。この作動体１３の前方への移動により、コレット１０の作動体１３先端部の テーパー面１３ｂへの当接が解除され、Ｏリング１２の弾性力によりコレット１ ０は縮径する。そして作動体１３はその先端が工具ホルダ３に当接して、圧縮ば ね１４の付勢による前方移動は停止する。

【００２３】 さらに筒状体７を前方に移動させると、その第２のテーパー面７ｂが第２の鋼 球１６に当接してスリーブ５の内方に押圧する。押圧された第２の鋼球１６は、 前記第２の小径部１３ｅの当接部１３ｇに当接し、当該作動体１３を前方に移動 させるように作用する。ここにおける第２の鋼球１６への押圧による作動体１３ への前方作用力により、工具ホルダ３とフランジ４との嵌合面１９の食い付きに よるはめ合い力を解除して、工具ホルダ３がフランジ４から押し出され、アンク ランプされる。

【００２４】 ここで、図３を参照してアンクランプ時の増力機構について説明する。 図３に示すように、アンクランプ押圧体１８が筒状体７を前方に押す力をｆ_2X とすると、筒状体７の第２のテーパー面７ｂを介して第２の鋼球１６に、作用力 ｆ_2XＦ_1Xを水平分力とする合力ｆ₂ が作用し、垂直分力としてｆ_2Yが生じる。す ると、この垂直分力ｆ_2Yに等しい垂直分力ｆ_1Yを有する合力ｆ₁ が、当接する第 ２の小径部１３ｅの当接部１３ｇにおいて生じて第２の鋼球１６に作用し、この 合力ｆ₁ の水平分力ｆ_1Xが第２の鋼球１６を介して作動体１３に作用することに なる。つまり、この作動体１３には、筒状体７の押圧力のｆ_1X／ｆ_2X倍のアンク ランプ力が作用することになり、これによってアンクランプの増力機構が構成さ れる。

【００２５】 なお、本考案は図示した態様に限ることなく様々な態様とすることができる。 例えば、増力機構の第１，第２の鋼球を２組図示しているが、１組または２組以 上構成するようにしてもよい。また、コレットを拡径させることにより工具を係 合するようにしているが、作動体の後退により工具が保持され前進により工具保 持が解除されるものであればよい。さらに、第１のばねとして皿ばねを構成して いるが、コイルばね等であってもよい。

【００２６】 また、上記実施例では、加工機に固定される工具クランプ装置の例を示したが 、例えばＮＣ工作機械等の加工機に回転自在に支承される工具クランプ装置に適 用することも可能である。

【００２７】

【考案の効果】

本考案は、上記のような構成であるので、ばねの数の減少により装置のコンパ クト化が図れるとともに、ばねを必要以上に縮めることがなくなり、更に増力機 構により強いクランプ力が得られとともにより小さい力でアンクランプが成し得 る工具クランプ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案一実施例の工具クランプ装置の断面図で
あり、中心線Ｃの上部にクランプ時の断面を、下部にア
ンクランプ時の断面を示したものである。

【図２】図１におけるクランプ時の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】図１におけるアンクランプ時の力の釣り合い状
態の説明に付する要部拡大図である。

【符号の説明】

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…筒状体 ７ａ…第１のテーパー面（押圧部） ７ｂ…第２のテーパー面（押圧部） ７ｃ…鋼球逃げ部 ８…座金 ９…コレット保持体 １０…コレット １２…Ｏリング １３…作動体 １３ｄ…第１の小径部 １３ｅ…第２の小径部 １３ｆ，１３ｇ…当接部 １４…圧縮ばね １５…第１の鋼球 １６…第２の鋼球 １７…案内棒 １８…アンクランプ押圧体

Claims (1)

【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、第１のばねと該第１のばねにより後方に付勢される
   筒状体とを前後に摺動自在に配置し、 前記スリーブの内部に、後退により先端部で工具を保持
   し前進により工具保持を解除するように作動させる作動
   体を、前記スリーブ後端部との間に第２のばねを介在さ
   せて前後に摺動自在に収納し、 前記作動体に設けた第１および第２の小径部と前記筒状
   体との間にそれぞれ配置された第１および第２の鋼球
   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、前記筒状体を前記第１のばねに抗して前方に押圧
   するアンクランプ押圧体を備え、 前記筒状体の内周面には、後方への摺動時に前記第１の
   鋼球を前記スリーブの内方に押圧し、前方への摺動時に
   前記第２の鋼球を前記スリーブの内方に押圧する押圧部
   が形成され、前記作動体の第１の小径部には、前記スリ
   ーブの内方に押圧される前記第１の鋼球に当接する当接
   部が、前記作動体の第２の小径部には、前記スリーブの
   内方に押圧される前記第２の鋼球に当接する当接部が形
   成されてなることを特徴とする工具クランプ装置。