JPH0715684Y2 - 迅速交換可能な切削工具取付装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、切削加工機械に切削工具を取り付けるための
装置に関するものであり、特に、切削工具を容易にかつ
迅速に交換し得る装置に関するものである。

従来の技術 切削加工機械においては、切削工具を正確な位置に十分
な剛性をもって取り付け得、しかも、容易にかつ迅速に
交換し得ることが望ましい。そこで、例えば、実開昭57
−186207号公報に記載された切削工具取付装置は、
（イ）切削工具を保持する工具保持体の一平面と互いに
密着する一平面を備え、切削加工機械の工具取付部に固
定される固定部材と、（ロ）その固定部材の前記一平面
に形成され、両側壁面の間隔がその一平面から遠ざかる
につれて小さくなる台形溝と、（ハ）その台形溝に対応
する形状で前記工具保持体の前記一平面に形成された台
形突部と、（ニ）前記固定部材に、前記一平面に直角な
方向に移動可能にかつ一端部が前記台形溝のほぼ中央部
から突出する状態で保持され、その突出端部に、半径方
向外向きに延び出、前記工具保持体に形成された、前記
台形溝と平行に延び長手方向の少なくとも一端が開いた
係合溝に係合可能な係合頭部を備えたクランプシャフト
と、（ホ）前記固定部材に設けられ、クランプシャフト
を引き込むクランプシャフト引込機構とを含み、かつ、
そのクランプシャフトの引込機構による引込みにより前
記工具保持体と固定部材とが前記一平面において密着す
るとともに、前記台形溝と台形突部とが締り嵌合するよ
うにそれら台形溝と台形突部との寸法を決定したもので
ある。

このように、工具取付装置を固定部材と工具保持体とか
ら構成し、引込機構によるクランプシャフトの引込みに
よって両者を締り嵌合させれば、工具保持体の固定部材
に対する位置決め精度を高め得るとともに、取付剛性お
よび切削抵抗に基づいて工具保持体に加えられる回転ト
ルクに対する剛性を高めることができる。

そして、上記取付装置のクランプシャフト引込機構は、
（ヘ）クランプシャフトと固定部材との間に設けられ、
クランプシャフトを常時突出方向に付勢する弾性部材
と、（ト）クランプシャフトの側面にクランプシャフト
の軸心に直角な方向に形成され、その軸心に近づくにつ
れて直径が小さくなる円形断面のテーパ穴と、（チ）固
定部材のそのテーパ穴の中心線から前記一平面とは反対
側へずれた位置にそのテーパ穴と平行に形成されたねじ
穴に螺合され、先端部にテーパ穴と等しいテーパの円錐
面が形成された操作ねじとを備え、それらテーパ穴の内
周面と円錐面との係合により前記クランプシャフトを弾
性部材の付勢力に抗して引き込むものとされている。

したがって、操作ねじを回転させて緩め、工具保持体を
上方より台形突部に沿って取り付けた後操作ねじを締め
付けて前進させ、操作ねじの先端部とテーパ穴内の後側
部分との楔作用によってクランプシャフトを引き込め
ば、台形溝の両側壁面が台形突部の両側壁面に当接させ
られるとともに、両側壁面が共に微小な傾斜角を成して
いるために大きな楔作用が加わり、固定部材の一平面と
工具保持体の一平面とが高い圧力で密着させられて、切
削工具が正確に位置決めされ、かつ高い剛性を保って切
削加工機械に取り付けられるのである。また、取外しの
際には、操作ねじを緩めて、弾性部材の付勢力によりク
ランプシャフトを突き出させた後、工具保持体を上方に
抜き取ればよいため、単に締付ねじを所定の方向に回転
させて、クランプシャフトをわずかに緩めるのみで工具
保持体を固定部材から取り外し、あるいは取り付けるこ
とができる。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記工具取付装置においては操作ねじの
締込限度が規定されていないため、クランプシャフトが
適正な力で引き込まれるように作業者が手加減しながら
操作ねじを締め込む必要があり、作業が面倒であるとい
う問題があった。また、操作ねじの締付力の強さは各作
業者によって異なるため、常に一定したクランプシャフ
トの引込力を得ることができないという問題もあった。
締付力が不足した場合にはクランプシャフトが十分に引
き込まれないため、固定部材と工具保持体とを良好に密
着させることができなくなり、切削工具の刃先位置が変
化して切削誤差が大きくなるという不具合が生じ、締付
力が過大であれば装置の寿命が短くなるという不具合が
生ずるのである。

本考案は上記問題に鑑み、クランプシャフトに常に一定
の適正な引込力を与え、固定部材と工具保持体とを適正
に固定し得る迅速交換可能な切削工具取付装置を得るこ
とを課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 そのために、本考案に係る切削工具取付装置は、前記
（イ）固定部材，（ロ）台形溝，（ハ）台形突部，
（ニ）クランプシャフトおよび（ホ）クランプシャフト
引込機構を含み、クランプシャフトの引込機構による引
込みにより前記工具保持体と固定部材とが前記一平面に
おいて密着するとともに、前記台形溝と台形突部とが締
り嵌合するようにそれら台形溝と台形突部との寸法が決
定された切削工具取付装置において、クランプシャフト
引込機構を、（ａ）固定部材に形成されたシリンダボア
に摺動可能に嵌合され、そのシリンダボアの開口部に嵌
合された操作ねじの締込みに伴って移動させられ、自身
の前方の第一油室の容積を減少させる第一ピストンと、
（ｂ）操作ねじの締込限度を規定するストッパと、
（ｃ）概して中空円筒状を成し、クランプシャフトの外
周面に軸方向に摺動可能に嵌合されるとともに、固定部
材の前記一平面に直角な方向に形成された段付状の嵌合
穴に摺動可能にクランプシャフトと共に嵌合されて自身
の前方に前記第一油室と連通した第二油室を形成する第
二ピストンと、（ｄ）第二ピストンとクランプシャフト
との間に設けられ、第二ピストンの作動力をクランプシ
ャフトに伝達する第一ばね部材と、（ｅ）前記クランプ
シャフトを突出方向に付勢する第二ばね部材とを備え、
操作ねじが限度まで締め込まれた状態において第一ピス
トンにより発生させられた油圧によって第二ピストンが
第一ばね部材を介してクランプシャフトを引き込むよう
に各部の寸法を決定したものとされる。

作用および効果 上記のように構成された工具取付装置においては、作業
者が操作ねじを締め込めば、その締込力が油圧に変換さ
れてクランプシャフトを引き込むようにされているた
め、わずかな締込力で常に一定したクランプシャフトの
引込力を得ることができる。すなわち、操作ねじをスト
ッパにより規定される締込限度まで締め込めば、第一ピ
ストンが第一油室の容積を減少させる方向に移動するた
め第一油室およびそれと連通した第二油室に油圧が発生
し、第二油室の油圧により第二ピストンが第二ばね部材
の付勢力に抗して後退させられ、第一ばね部材を介して
クランプシャフトを嵌合穴内に引き込むのである。ま
た、操作ねじを緩めれば、第一ピストンの第一油室の容
積が増大して油圧が低下するため、クランプシャフトの
引込みが解除され、第二ばね部材がクランプシャフトを
押し出す。

このように、操作ねじの締込力を油圧の利用により倍力
してクランプシャフトの引込力とするものであるため、
高い倍力率を容易に得ることができ、従来に比較して操
作ねじをそれほど強く締め込まなくても高い取付剛性を
得ることができる。しかも、ストッパが設けられている
ため、操作ねじをストッパに当接するまで締め込めば、
クランプシャフトが一定の力で引き込まれるのであり、
常に確実に工具保持体を固定部材に固定することがで
き、切削工具を適正な位置に取り付けることができる。

さらに、第二ピストンが第一ばね部材を介してクランプ
シャフトを引き込むようにされているため、第一および
第二油室内の油の封入量に誤差があり、あるいは油室内
の油が温度上昇により膨張した場合等にも第一ばね部材
が緩衝材として働き、油圧の大きな変動が回避され、常
に適正なクランプシャフトの引込力を得ることができ
る。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図において、10は固定部材である。固
定部材10は一対のボルト12により図示しない切削加工装
置の工具取付部14に固定されている。第３図に示すよう
に、工具取付部14には一対のＴ字溝16が形成されてお
り、各Ｔ字溝16の内部にはそれぞれＴ字形のめねじ部材
18が嵌合されている。固定部材10は工具取付部14に設け
られた位置決めブロック20により左右方向の位置決めを
された後、各ボルト12が各めねじ部材18に締め込まれる
ことにより、工具取付部14に固定される。

固定部材10は、第５図に示す工具保持体22の取付面24と
互いに密着する一平面たる取付面26を備えており、その
取付面26には台形溝28が形成されている。台形溝28は、
第１図から明らかなように、両側壁面30の間隔が取付面
26から遠ざかるにつれて小さくなるように形成されてい
る。

一方、前記工具保持体22の取付面24には、台形突部32が
形成されている。台形突部32は台形溝28に対応する形
状、すなわち、取付面24から遠ざかるに従って両側壁面
34の間隔が小さくなるようにされており、台形溝28と締
り嵌合可能とされている。

第２図に示すように、固定部材10には、取付面26と平行
な方向に延びるシリンダボア36が形成されており、その
内部には第一ピストン38が摺動可能に嵌合されている。
また、第一ピストン38とシリンダボア36との油密がシー
ル部材40によって保持され、第一ピストン38の前方には
第一油室42が形成されている。一方、シリンダボア36の
開口部は開口側ほど大径の段付状を成し、ここに操作ね
じ44が嵌合され、操作ねじ44の先端部が第一ピストン38
の第一油室42とは反対側の端面に当接させられている。
したがって、操作ねじ44の頭部46に形成された六角穴48
が六角レンチ等の工具を係合させて操作ねじ44を締め込
めば、第一ピストン38が第一油室42の容積を減少させる
方向に移動し、第一油室42に油圧が発生する。

また、操作ねじ44の頭部46は他の部分より大径とされて
おり、頭部46がシリンダボア36の段付部の肩面52に当接
することによって、操作ねじ44の締込限度が規定され
る。すなわち、頭部46と肩面52とがストッパとして機能
するのである。

固定部材10にはまた、第１図に示すように、取付面26と
直角な方向に延びる段付状の嵌合穴54が形成されてい
る。嵌合穴54は台形溝28の中央部に形成され、固定部材
10の取付面26とは反対側の面へ貫通しており、この面か
らプラグ56が嵌合されることにより閉塞されている。嵌
合穴54内にはクランプシャフト58および第二ピストン60
が摺動可能に嵌合されている。第二ピストン60は嵌合穴
54の大径部62に嵌合されており、中空円筒状を成してク
ランプシャフト58の外周面に軸方向に摺動可能に嵌合さ
れている。そして、第二ピストン60の、取付面26に近い
側の前端部の外周面が小径とされ、嵌合穴54の大径部62
と小径部64との段部と共同して第二油室66を形成してい
る。クランプシャフト58の軸部68には２個のシール部材
70が、また、第二ピストン60の外周面には１個のシール
部材71が取り付けられており、第二油室66の油密が保た
れている。

第二油室66には第一油室42において発生した油圧が第２
図に示される油通路72を経て伝達されるようになってお
り、第二油室66に油圧が伝達されると第二ピストン60が
後退、すなわちプラグ56側へ移動するようになってい
る。

クランプシャフト58の後端面にはボルト74によりばね受
75が固定されるとともに、プラグ56とばね受75の後面と
の間には第二ばね部材たる皿ばね76が配設されている。
皿ばね76はクランプシャフト58を常時嵌合穴54から突出
する方向に付勢するものである。

また、ばね受75の前面と第二ピストン60との間には第一
ばね部材たる皿ばね78が取り付けられている。皿ばね78
は常には自由状態にあるが、ばね定数は皿ばね76よりも
遥かに大きく、第二ピストン60の作動力をクランプシャ
フト58に伝達する。すなわち、第二ピストン60の後退時
に、クランプシャフト58を皿ばね76の付勢力に抗して嵌
合穴54内へ引き込むものである。

一方、クランプシャフト58の前端部は、台形溝28のほぼ
中央部から突出しており、先端に係合頭部80が形成され
ている。係合頭部80は、第２図に示すように、円板の直
径方向に隔たった２部分が平行に削除された形状を成し
ており、第５図に示す台形突部32の中央部に形成された
横断面がＴ字形の係合溝82に係合可能とされている。

固定部材10の取付面26には、嵌合穴54と平行に延びる円
形穴84が形成されており、円形穴84内には円柱状の位置
決め部材86が摺動可能に嵌合されている。位置決め部材
86はその後端面と円形穴84の底面との間に配設されたス
プリング88により、先端部が円形穴84から突出する方向
に付勢されている。また、位置決め部材86の中間部に
は、第４図に示すように、その軸方向と直角な方向に延
びるボルト90により、ブロック92および平板94が固定さ
れている。ブロック92は、円形穴84と平行に延びる長穴
96内に収容されており、平板94は長穴96の開口部を閉塞
している。なお、ブロック92の厚さは、ボルト90の締付
けにより平板94と位置決め部材86とが長穴96の周辺部を
挟んで位置決め部材86を摺動不能とすることがない厚さ
とされている。また、ボルト90と並んで、係合ピン98が
平板94およびブロック92を貫通して取付面26に平行に設
けられている。したがって、これらボルト90,係合ピン9
8,平板94,ブロック92および位置決め部材86は一体的に
移動するのであり、ブロック92が長穴96の前端面に当接
することにより位置決め部材86の突出限度が規定され
る。また、係合ピン98のフランジ100とブロック92との
間にはスプリング102が配設されており、係合ピン98の
先端部は通常は円形穴84の側壁面と当接しているが、位
置決め部材86がスプリング88の付勢力に抗して円形穴84
内へ移動させられれば、固定部材10に、円形穴84からそ
の半径方向外向きに形成された穴104に嵌入して、位置
決め部材86を引込み位置に維持するようにされている。
なお、106は、係合ピン98を穴104から離脱させるための
操作リングである。一方、工具保持体22の取付面24に
は、位置決め部材86と係合可能な位置決め溝108が形成
されており、位置決め部材86が突出状態とされたとき、
その突出端部が位置決め溝108と係合するようになって
いる。すなわち、位置決め部材86と位置決め溝108とに
よって固定部材10と工具保持体22との上下方向の位置決
めが行われるのである。

工具保持体22は、第５図に二点鎖線で示される切削工具
たるバイト110を保持している。工具保持体22の取付面2
4とは反対側の端面には、切削工具の取付溝112が形成さ
れており、この取付溝112にバイト110のシャンク部が位
置決めされ、３本のボルト114により固定されている。
取付溝112にはボルト116によりブロック118およびねじ
部材120が取り付けられており、これらによりバイト110
の長手方向の位置調整が行われる。また、台形突部32の
上面には、ワークＷの切削時に発生する切屑の侵入を防
ぐための上板122が一対のボルト124により取り付けられ
ている。さらに、工具保持体22の上面126に設けられた
切欠128内には把手130が回動可能に収容されており、こ
の把手130は工具保持体22の固定部材10への取付けの際
に切欠128から引き起こして使用され、取付後に再び切
欠128内へ収容されるものである。

以上のように構成された切削工具取付装置において、バ
イト110の取付け・取外しは次のようにして行われる。

まず、固定部材10の位置決め部材86をスプリング88の付
勢力に抗して円形穴84内へ後退させ、係合ピン98と穴10
4との係合によりその後退位置を維持させるとともに、
操作ねじ44を緩めてクランプシャフト58が嵌合穴54から
突出した状態とする。この状態では皿ばね78が自由状態
となり、第二ピストン60は小距離自由に摺動可能であ
る。次に、予めバイト110が固定されている工具保持体2
2を、把手130を持って上方から台形突部32に沿って固定
部材10に取り付け、クランプシャフト58の係合頭部80を
係合溝82と係合させた状態で、位置決め部材86を突出さ
せて位置決め溝108に係合させ、固定部材10と工具保持
体22との上下方向の位置決めを行う。そして、操作ねじ
44を、その頭部46がシリンダボア36の肩面52に当接する
まで締め付ければ、第一ピストン38が前進し、第一油室
42に発生した油圧が油通路72を経て第二油室66へ伝達さ
れ、それにより第二ピストン60が後退して皿ばね78を撓
ませる。皿ばね78のばね定数は皿ばね76のそれよりも大
きいため、第二ピストン60の後退に伴って皿ばね78の撓
み量が大きくなると、ついには皿ばね76の付勢力に抗し
てクランプシャフト58を嵌合穴58内へ引き込む。したが
って、台形溝28の両側壁面30が台形突部32の両側壁面34
に当接させられるとともに、両側壁面30と34とが微小な
傾斜角を成しているために大きな楔作用が加わって両者
が締り嵌合し、かつ、固定部材10の取付面26と工具保持
体22の取付面24とが十分な面圧で密着させられ、極めて
正確に位置決めされるとともに高い剛性を保って取り付
けられる。

一方、バイト110を取り外す場合には、操作ねじ44を緩
めて第二油室66の油圧を低下させれば第二ピストン60の
前進が許容され、皿ばね76の付勢力によりクランプシャ
フト58が突き出されるため、位置決め部材86を円形穴84
内に後退させた後、工具保持体22を上方に抜き取ればよ
い。

このように、単に操作ねじ44を締込限度まで締め付ける
のみで工具保持体22の固定部材10に対する固定を確実に
行うことが可能であり、しかも、第二ピストン60の作動
力が皿ばね78を介してクランプシャフト58に伝達される
ため、常にほぼ一定の力でクランプシャフト58が引き込
まれることとなって、取付誤差が極めて少なく、工具保
持体22の取付後の位置調整が不要で、すぐに切削を開始
することができる。したがって、同様の構造の工具保持
体22を複数個準備しておけば、切削工具の交換および取
付後の位置決めを行うのに要する時間を大幅に短縮する
ことができる。

また、第一油室42と第二油室66との受圧面積を変更する
ことにより、操作ねじの締付け力を任意に変えることが
できる。

以上詳記した実施例は文字通り例示であり、当業者の知
識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で、本考案
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である切削工具取付装置の固
定部材側の部分を示す平面図（一部断面）である。第２
図は上記固定部材側の部分の正面図（一部断面）であ
り、第３図は同じく背面図である。第４図は上記取付装
置全体の側面図（一部断面）であり、第５図は上記装置
の工具保持体側の部分を示す平面図である。 10:固定部材、22:工具保持体 24,26:取付面、28:台形溝 32:台形突部、36:シリンダボア 38:第一ピストン、42:第一油室 44:操作ねじ、52:肩面 54:嵌合穴、58:クランプシャフト 60:第二ピストン、66:第二油室 72:油通路、76,78:皿ばね 80:係合頭部、86:位置決め部材 108:位置決め溝、110:バイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西野 末治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)考案者 和田 健二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−186207（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−140107（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】切削工具を保持する工具保持体の一平面と
   互いに密着する一平面を備え、切削加工機械の工具取付
   部に固定される固定部材と、 その固定部材の前記一平面に形成され、両側壁面の間隔
   がその一平面から遠ざかるにつれて小さくなる台形溝
   と、 その台形溝に対応する形状で前記工具保持体の前記一平
   面に形成された台形突部と、 前記固定部材に、前記一平面に直角な方向に移動可能に
   かつ一端部が前記台形溝のほぼ中央部から突出する状態
   で保持され、その突出端部に、半径方向外向きに延び
   出、前記工具保持体に形成された、前記台形溝と平行に
   延び長手方向の少なくとも一端が開いた係合溝に係合可
   能な係合頭部を備えたクランプシャフトと、 前記固定部材に設けられ、クランプシャフトを引き込む
   クランプシャフト引込機構と を含み、かつ、クランプシャフトの引込機構による引込
   みにより前記工具保持体と固定部材とが前記一平面同士
   において密着するとともに、前記台形溝と台形突部とが
   締り嵌合するようにそれら台形溝と台形突部との寸法が
   決定された切削工具取付装置において、 前記引込機構を、（ａ）前記固定部材に形成されたシリ
   ンダボアに摺動可能に嵌合され、そのシリンダボアの開
   口部に嵌合された操作ねじの締込みに伴って移動させら
   れ、自身の前方の第一油室の容積を減少させる第一ピス
   トンと、（ｂ）前記操作ねじの締込限度を規定するスト
   ッパと、（ｃ）概して中空円筒状を成し、前記クランプ
   シャフトの外周面に軸方向に摺動可能に嵌合されるとと
   もに、前記固定部材の前記一平面に直角な方向に形成さ
   れた段付状の嵌合穴に摺動可能にクランプシャフトと共
   に嵌合されて自身の前方に前記第一油室と連通した第二
   油室を形成する第二ピストンと、（ｄ）前記第二ピスト
   ンと前記クランプシャフトとの間に設けられ、第二ピス
   トンの作動力をクランプシャフトに伝達する第一ばね部
   材と、（ｅ）前記クランプシャフトを突出方向に付勢す
   る第二ばね部材を備え、前記操作ねじが限度まで締め込
   まれた状態において第一ピストンにより発生させられた
   油圧によって第二ピストンが第一ばね部材を介してクラ
   ンプシャフトを引き込むように各部の寸法を決定したこ
   とを特徴とする迅速交換可能な切削工具取付装置。