JPH0713923Y2 - マシニングセンタにおけるスピンドルの工具保持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、スピンドルの先端に取り付けられた工具の交
換を自動的に行う自動工具交換機能を備えたマシニング
センタにおけるスピンドルの工具保持装置に関する。

従来の技術及び考案が解決しようとする問題点 マシニングセンタのスピンドルに工具を取り付ける部分
の構造は、一般に、中空のスピンドルの先端部に工具の
後端部のシヤンクが嵌入されるテーパ状の取付孔が形成
されているとともに、その取付孔の後方に、シヤンクの
後端に形成した鍔を把持するコレツトチヤツクが装着さ
れ、チヤツクに結合された操作棒をスピンドルとの間に
装着したばねの弾力で後方に引張してチヤツクを後退さ
せることにより、チヤツクを閉じてシヤンクの鍔を把持
しつつシヤンクを取付孔内に引き込むことによつて工具
を保持し、工具を交換する場合は、操作棒の後端をばね
弾力に抗して前方に押してチヤツクを前進させて開くこ
とにより工具の保持を解除しておいて、自動工具交換装
置により工具をスピンドルから抜き取るとともに新たに
選択した工具をスピンドルの取付孔に挿入して、操作棒
の後端の押圧を解除してチヤツクを閉じることにより新
たな工具を上記のように保持するようになつており、工
具をスピンドルに強固に取り付けるためには、操作棒に
後方への引張力を付与するばねを強くしてシヤンクをス
ピンドルの取付孔内に強く引き込めば良いのであるが、
ばねを強くすると、操作棒をばね力に抗して押し込んで
チヤツクを前進させて開くのに時間が掛かり、自動工具
交換装置で工具を引き抜くのとタイミングを合わせにく
く、交換ミスが生ずるおそれがあつた。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するための手段として、本考案のマ
シニングセンタにおけるスピンドルの工具保持装置は、
先端に工具の後端部のシヤンクが嵌入するテーパ状の取
付孔を形成した中空のスピンドル内の取付孔の後方に、
シヤンクの後端部に形成した鍔を先端部の縮径により把
持するチヤツクを摺動自由に嵌装して、スピンドルの内
周面にチヤツクの後退によりその外周面に係合してチヤ
ツクを縮径させる係合部を設け、スピンドル内に後端側
から挿通した操作棒の先端に形成した鍔状引張部を、チ
ヤツクの、後端に縮径部を有する中心孔内に摺動自由に
嵌合して、操作棒を後方に移動付勢する第１のばねを設
けるとともに、スピンドル内の操作棒の回りにチヤツク
の後面を押圧する押圧筒体を摺動自由に嵌装して、その
チヤツクを後方に移動付勢する第２のばねを設け、スピ
ンドルに押圧筒体の後方への移動を規制するストツパを
設け、かつ、操作棒と押圧筒体とを各別に押圧する第１
と第２の押圧部材を設け、工具の保持時には、第１と第
２のばねの両弾力をチヤツクに作用させて後方へ移動付
勢し、工具の取外し時には、第１の押圧部材により操作
棒を第１のばねの弾力に抗して前進させたのち、第２の
押圧部材により押圧筒体を第２のばねの弾力に抗して前
進させることによりチヤツクを前進させて拡開する構成
とした。

考案の作用及び効果 本考案は上記構成になり、工具を保持している状態で
は、第２のばねの弾力でチヤツクが後退して、ストツパ
により後方への移動が規制されている押圧筒体に押し付
けられ、チヤツクの先端部がスピンドルの内周面の係合
部との係合により縮径して工具のシヤンクの鍔を把持し
つつシヤンクをスピンドルの取付孔内に引き込むととも
に、第１のばねの弾力で操作棒が後退してその先端の鍔
状引張部がチヤツクの中心孔の縮径部に掛止してチヤツ
クを押圧筒体に引き付けて後退位置に保持することによ
つて、工具がスピンドルの取付孔に強固に保持されてお
り、工具の保持を解除する際には、まず、操作棒を第１
のばねの弾力に抗して前方に押し込むと、操作棒の鍔状
引張部がチヤツクの中心孔の縮径部から離れることによ
り、チヤツクに加わつていた第１のばねの弾力が除去さ
れて、チヤツクは第２のばねの弾力でのみ後退位置に保
持され、続いて、押圧筒体を第２のばねの弾力に抗して
前方に押し込むと、チヤツクが前進して先端部がスピン
ドルの係合部から外れて拡径することによつてシヤンク
の鍔の把持が解除され、交換のための工具の引き抜きが
可能となる。

すなわち、工具を保持する場合は、第１と第２のばねの
両弾力をチヤツクに作用させて後方へ付勢することによ
つて、工具のシヤンクをスピンドルの取付孔内に強く引
き込んで強固に保持し、一方、工具を取外す場合は、操
作棒を押し込んでチヤツクに第２のばねの弾力のみが作
用した状態にしたのち、押圧筒体を押し込んでチヤツク
を開くようにしたことにより、実際にチヤツクを開く操
作は１個の比較的弱いばねの力に抗して行えば良いか
ら、チヤツクの開放を迅速に行うことができ、自動工具
交換装置により工具を引き抜くのとタイミングが合わせ
やすくて、工具の交換を確実に行うことができる効果が
ある。

実施例 以下、本考案の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて
説明する。

図において、１は、マシニングセンタの本体フレームに
取り付けられた中空のスピンドルであつて、このスピン
ドル１の先端部に、工具ａの後端に突成したテーパシヤ
ンクｂが嵌合するテーパ状の取付孔２が形成され、この
取付孔２の後方の中空内に、コレツトチヤツク10の開閉
用の突起４を後端内周に周設した開閉用筒体３が嵌着さ
れ、上記の工具ａのテーパシヤンクｂの後面にねじ込ん
だ、後端に鍔ｄを形成した掛止軸ｃが開閉用筒体３内に
入り込むようになつており、この開閉用筒体３の後方
に、コレツトチヤツク10を収容するチヤツクホルダ５が
嵌装され、このチヤツクホルダ５は、第４図にも示すよ
うに、４枚の円弧形の構成板６を周方向に一定間隔を空
けて筒形に配置して各構成板６の後端部を取付筒７の前
端部外周に結合することにより、外周面に４本の軸方向
の案内溝８を等角度間隔で形成した構造となつており、
コレツトチヤツク10は、基部11の前面に、４本の作動片
12を先端部が次第に拡がるようにすり割13を介して突成
し、かつ、各作動片12の先端部内周に上記の工具ａの鍔
ｄに掛止する爪14を、また、外周に開閉用突起４と係合
するカム部15を形成した構造になり、このコレツトチヤ
ツク10が、基部11の外周に等角度間隔で形成した軸方向
の４本の突条16を、上記のチヤツクホルダ５の案内溝８
に嵌めて軸方向の摺動自由に嵌装されており、その後退
時に、作動片12のカム部15が突起４の内側に入ることに
より作動片12が閉じて工具ａの鍔ｄを掛止し、前進して
カム部15が突起４から外れると、作動片12が開いて鍔ｄ
の掛止を解除するようになつており、また、上記したチ
ヤツクホルダ５の案内溝８の、コレツトチヤツク10の突
条16の後方に、夫々介挿ピン18がその後端を案内溝８の
後端から突出させて摺動自由に嵌装されているととも
に、その介挿ピン18の後方のスピンドル１の中空内に、
コレツトチヤツク10を押圧操作するための押圧筒体20が
摺動自由に嵌装され、スピンドル１の後端部の外周面に
形成された複数個のねじ穴21に、内周面に突出するスト
ツパピン22が螺着されて、押圧筒体20の後端部の外周に
透設した複数の縦溝23に貫通され、縦溝23の前端がスト
ツパピン22に当たることによつて、押圧筒体20がその後
端をスピンドル１の後端から一定寸法突出した位置で後
方への移動を規制されるようになつている。

また、上記のコレツトチヤツク10の作動片12の内側の空
間には、後端に縮径した連結軸26を突成した引張部材25
が、連結軸26を基部11の中心孔17に挿通して摺動自由に
嵌合されているとともに、スピンドル１内の中心に、後
端部に突当体29をピン30で取り付けた操作棒28の先端部
が後方側から挿通されて、上記のチヤツクホルダ５の取
付筒７内に摺動自由に嵌装され、コレツトチヤツク10か
ら突出した上記の連結軸26の後端と連結されており、チ
ヤツクホルダ５の後面と突当体29の間に多数枚の皿ばね
32が装着されて操作棒28に後方への移動力が付勢され、
突当体29が上記のストツパピン22に当たることによつ
て、操作棒28の後端が押圧筒体20の後端から一定寸法突
出した位置でその移動が規制されるようになつており、
さらに、上記した開閉用筒体３とコレツトチヤツク10の
基部11の間に、コレツトチヤツク10を後方へ移動付勢す
るための、上記の皿ばね32群のばね力よりも小さいばね
力の圧縮コイルばね33が装着されている。

本実施例はこのような構造になり、第１図に示す工具ａ
を保持している状態では、圧縮コイルばね33の弾拡力で
コレツトチヤツク10が後退して、その基部11が、ストツ
パピン22により移動が規制されている押圧筒体20の前面
に介挿ピン18を介して押し付けられ、コレツトチヤツク
10の作動片12の先端のカム部15が開閉用筒体３の内周面
の突起４の内側に入り込んで作動片12が閉じることによ
り、爪14が工具ａの鍔ｄに掛止して引つ張つて、テーパ
シヤンクｂをスピンドル１の取付孔２内に引き込むとと
もに、皿ばね32の弾拡力で操作棒28が後退して引張部材
25の後端がコレツトチヤツク10の基部11の中心孔17の口
縁に掛止してコレツトチヤツク10を介挿ピン18を介して
押圧筒体20の前面に引き付けて後退位置に保持すること
によつて、工具ａがスピンドル１の取付孔２に強固に保
持されており、次に、工具ａの保持を解除する場合は、
まず、第５図（ａ）に示すように、操作棒28を図示しな
い流体圧シリンダあるいはカム等の第１の押圧部材によ
り皿ばね32の弾力に抗して前方に押し込むと、操作棒28
の先端の引張部材25がコレツトチヤツク10の基部11の中
心孔17の口縁から離れることにより、コレツトチヤツク
10に加わつていた皿ばね32の弾力が除去されて、コレツ
トチヤツク10は圧縮コイルばね33の弾拡力でのみ後退位
置に保持され、続いて、第５図（ｂ）に示すように、第
２の押圧部材により押圧筒体20を圧縮コイルばね33の弾
力に抗して前方に押し込むと、介挿ピン18を介してコレ
ツトチヤツク10がチヤツクホルダ５の案内溝８に沿つて
前方に押されて先端のカム部15が突起４の前方に外れる
ことにより、作動片12が開いて工具ａの鍔ｄの掛止が解
除され、図示しない自動工具交換装置によりその工具ａ
が引き抜かれたのち、新たな工具ａがスピンドル１の取
付孔２内に挿入されると、押圧筒体20の押圧力が除去さ
れて、コレツトチヤツク10が圧縮コイルばね33の弾拡力
によつて介挿ピン18及び押圧筒体20をストツパピン22に
当たるまで後方に押しながら後退して、工具ａの鍔ｄを
把持しつつテーパシヤンクｂを取付孔２内に引き込み、
続いて操作棒28の押圧力を除去することにより、操作棒
28が皿ばね32の弾拡力で後退してコレツトチヤツク10を
介挿ピン18を介して押圧筒体20の前面に引き付けること
によつて、新たな工具ａがスピンドル１の取付孔２に強
固に保持される。

このように本実施例では、工具ａを保持する場合は、皿
ばね32と圧縮コイルばね33の両弾力がコレツトチヤツク
10に作用して後方へ付勢されることによつて、工具ａの
シヤンクｂをスピンドル１の取付孔２内に強く引き込ん
で強固に保持でき、工具ａを取り外す場合は、操作棒28
を先に押し込んでコレツトチヤツク10に圧縮コイルばね
33の弱い弾力のみが作用した状態にしたのち、押圧筒体
20を押し込んでコレツトチヤツク10を開くようにしたか
ら、コレツトチヤツク10を開く動作を迅速に行うことが
できて、自動工具交換装置により工具ａを引き抜くのと
タイミングを合わせやすくなる。

第６図乃至第９図は他の実施例を示し、本実施例では、
スピンドル1aの工具ａの取付孔2aの後方の中空部に、前
記実施例の開閉用筒体３とチヤツクホルダ５とを一体化
するようにして、先端から一定寸法入つた位置の内周面
にコレツトチヤツク開閉用の段部4aを形成したチヤツク
ホルダ5aが嵌着され、このチヤツクホルダ5a内に、先端
部に爪14aとカム部15aとを有する４分割された作動片12
aを、操作棒28aの先端に形成した引張部材25aの回りに
筒形に配置してなる割コレツト10aが、各作動片12aの後
端外周に突成した、後面が円弧形面となつた突部41を、
チヤツクホルダ5aの外周に透設した縦溝42からホルダ外
部に突出させて摺動自由に嵌装され、引張部材25aの後
面が作動片12aの内周の段付部17aに掛止するようになつ
ているとともに、チヤツクホルダ5aの後端部の外周面に
等角度間隔で形成された案内溝8aに先端を球形とした介
挿ピン18aが摺動自由に嵌装されて、上記の割コレツト1
0aの突部41の円弧形面に当てられるようになつており、
チヤツクホルダ5aの外周に形成した座面44と割コレツト
10aの突部41との間に装着した圧縮コイルばね33aの弾拡
力で割コレツト10aを後退させて、介挿ピン18aを介して
押圧筒体20に押し付けることにより、割コレツト10aの
先端部が縮径して工具ａの鍔ｄを把持してテーパシヤン
クｂを取付孔2a内に引き込むとともに、チヤツクホルダ
5aと操作棒28aの後端に取り付けた突当体29の間に装着
した皿ばね32の弾拡力で操作棒28aを介して割コレツト1
0aを後方に引つ張ることにより工具ａを強固に保持し、
工具ａの保持を解除する場合は、第９図（ａ）のよう
に、操作棒28aを押し込んで割コレツト10aに作用する皿
ばね32の弾力を除去したのち、同図（ｂ）のように押圧
筒体20を圧縮コイルばね33aの弾力に抗して押し込む
と、介挿ピン18aにより割コレツト10aの突部41の円弧形
面が押されて、割コレツト10aが前進するとともに後端
部が縮径され、先端のカム部15aが開閉用段部4aから外
れて、割コレツト10aの先端部が段付部17aを支点として
拡がつて、工具ａの保持が解除されるようになつてお
り、前記実施例に比べて、チヤツクホルダ5aを、開閉用
筒体を一体化した構造としたから、部品点数の削減が計
れ、また、コレクトチヤツクを、作動片12aがてこのよ
うに揺動して開閉する割コレツト10aとしたことによ
り、割コレツト10aが閉じているときにその先端部が開
閉用の段部4aに弾拡力により押し付けられていないか
ら、割コレツト10aをより小さい力で押し出して迅速に
開くことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の一部切欠断面図、第２図は
第１図のAA線断面図、第３図は第１図のBB線断面図、第
４図はその部分分解斜視図、第５図は（ａ）、（ｂ）は
その作動説明図であり、第６図は他の実施例の一部切欠
断面図、第７図は第６図のCC線断面図、第８図は第６図
のDD線断面図、第９図（ａ）、（ｂ）はその作動説明図
である。 a:工具、b:テーパシヤンク、d:鍔、１、1a:スピンド
ル、２、2a:取付孔、4:突起、4a:段部、５、5a:チヤツ
クホルダ、10:コレツトチヤツク、10a:割コレツト、11:
基部、17:中心孔、17a:段付部、20:押圧筒体、22:スト
ツパピン、25、25a:引張部材、28、28a:操作棒、32:皿
ばね、33、33a:圧縮コイルばね

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】先端に工具の後端部のシヤンクが嵌入する
   テーパ状の取付孔を形成した中空のスピンドル内の前記
   取付孔の後方に、前記シヤンクの後端部に形成した鍔を
   先端部の縮径により把持するチヤツクを摺動自由に嵌装
   して、前記スピンドルの内周面に前記チヤツクの後退に
   よりその外周面に係合して該チヤツクを縮径させる係合
   部を設け、前記スピンドル内に後端側から挿通した操作
   棒の先端に形成した鍔状引張部を、前記チヤツクの、後
   端に縮径部を有する中心孔内に摺動自由に嵌合して、前
   記操作棒を後方に移動付勢する第１のばねを設けるとと
   もに、前記スピンドル内の前記操作棒の回りに前記チヤ
   ツクの後面を押圧する押圧筒体を摺動自由に嵌装して、
   該チヤツクを後方に移動付勢する第２のばねを設け、前
   記スピンドルに前記押圧筒体の後方への移動を規制する
   ストツパを設け、かつ、前記操作棒と前記押圧筒体とを
   各別に押圧する第１と第２の押圧部材を設け、前記工具
   の保持時には、前記第１と第２のばねの両弾力を前記チ
   ヤツクに作用させて後方へ移動付勢し、前記工具の取外
   し時には、前記第１の押圧部材により前記操作棒を前記
   第１のばねの弾力に抗して前進させたのち、前記第２の
   押圧部材により前記押圧筒体を前記第２のばねの弾力に
   抗して前進させることにより前記チヤツクを前進させて
   拡開する構成としたことを特徴とするマシニングセンタ
   におけるスピンドルの工具保持装置