JPH0750085Y2 - 加工工具保持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はドリル，リーマ，中ぐり工具，といし等の加工
工具を工作機械に保持させる加工工具保持装置に関する
ものであり、特に工作機械への取付け・取外しを迅速か
つ容易に行うための技術に関するものである。

従来の技術 工作機械に設けられて加工工具を保持する加工工具保持
装置においては、加工工具の取付け・取外しを迅速かつ
容易に行い得ることが望ましい。そこで、本願の出願人
は他の出願人と共同して下記の装置を開発し、実願昭62
-196433号として出願中である。この加工工具保持装置
は、第７図ないし第９図に示すように、（ａ）円筒状を
成し、軸心まわりに回転する回転軸102と、（ｂ）一端
部に前記回転軸に嵌合可能な嵌合部を、他端部に加工工
具を保持する工具保持部をそれぞれ有する工具保持部材
104と、（ｃ）その工具保持部材104の嵌合部が一定の位
相において前記回転軸102に嵌合され、工具保持部材104
と回転軸102とが各々の当接面106,108が互いに当接した
状態で所定角度回転させられた状態で工具保持部材104
の回転軸102からの離脱を防止する離脱防止手段110と、
（ｄ）その離脱防止手段110により前記工具保持部材104
の回転軸102からの離脱が防止された状態で工具保持部
材104の回転軸102に対する相対回転を防止する相対回転
防止手段112とを含むように構成される。

工具保持部材104には、嵌合部の基端部から半径方向外
向きに突出する４個の係合突部114が形成されており、
回転軸102には、開口端近傍にそれら係合突部114と係合
可能な環状溝116が形成されるとともに、開口端に、軸
方向に延びる４個の切欠118が形成されている。また、
工具保持部材104の係合突部114よりも前側の部分には、
内向きフランジ120に形成された切欠118の２個と同じ位
相かつ同じ幅を有する一対の係合溝122を備えた外向き
フランジ124が形成されている。さらに、工具保持部材1
04の工具保持部には、一対の軸方向突起126を備えたカ
ラー128が軸方向に移動可能に配設されている。カラー1
28は、ばね部材130によって通常は嵌合部側へ付勢され
ており、工具保持部材104が回転軸102に取り付けられた
状態で、各軸方向突起126が切欠118および外向きフラン
ジ124の係合溝122に嵌合可能とされている。

したがって、加工工具132を回転軸102に取り付ける際に
は、工具保持部材104の工具保持部に加工工具132を保持
させた後、嵌合部の係合突部114と回転軸102の切欠118
とが一致する位相で工具保持部材104を回転軸102内に挿
入し、係合突部114を環状溝116に嵌入させて工具保持部
材104の当接面106と回転軸102の当接面108とを互いに当
接させた状態で、工具保持部材104を所定の角度回転さ
せれば、係合突部114が環状溝116の側壁と係合して工具
保持部材104の回転軸102からの離脱が防止される。そし
て、ばね部材130の付勢力によってカラー128の軸方向突
起126がそれぞれ回転軸102の切欠118に嵌入させられ
て、工具保持部材104と回転軸102との相対回転が阻止さ
れ、加工工具132が回転軸102に取り付けられる。すなわ
ち、上記装置においては、係合突部114,環状溝116およ
び切欠118が工具保持部材104の回転軸102からの離脱防
止手段を、カラー128,切欠118および外向きフランジ124
の係合溝122が相対回転防止手段を構成しているのであ
る。

この加工工具保持装置においては、上記離脱防止手段が
回転軸102と工具保持部材104との各当接面108,106近傍
に設けられるため、回転軸102の嵌合穴の底部に離脱防
止手段が設けられる場合に比較して構造が簡単となり、
回転軸102の製造コストが低くて済む利点が得られる。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記装置においては、係合突部114と環
状溝116との係合を容易とするために、環状溝116の幅が
係合突部114の幅よりやや大きくされており、係合突部1
14が環状溝116に係合したときに両者の間にわずかな隙
間が生ずることを避け得ない。そのため、エンドミルに
より切削加工を行う場合等において、加工中に係合突部
114と環状溝116の隙間の分だけ回転軸102の当接面108と
工具保持部材104の当接面106とが当接・離間して加工工
具に軸方向のがたつきが生ずることがあり、加工精度の
低下を招く恐れがあるという問題があった。

そこで、本考案は、この問題に鑑み、工具保持部材の回
転軸への取付け・取外しを迅速，容易に行い得、しか
も、工具保持部材を軸方向においても回転軸に完全に固
定し得る加工工具保持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 そして、本考案の要旨は、前記（ａ）回転軸，（ｂ）工
具保持部材，（ｃ）離脱防止手段および（ｄ）相対回転
防止手段を含む加工工具保持装置において、回転軸の開
口端と工具保持部材の嵌合部の基端部とのいずれかに一
方に、半径方向外向きに突出するとともに軸方向の切欠
を有するフランジ部を形成し、他方に、フランジ部の半
径方向外側を通って軸方向に延び出す延出部と、その延
出部の先端部から半径方向内向きに突出した突出部とを
備えた係合部を設け、突出部を、一定の位相ではフラン
ジ部の切欠を通過し、その位相からの所定角度の回転に
よりフランジ部の係合面に対向する形状とするととも
に、その突出部に移動可能にかつフランジ部の係合面に
係合可能にボールを保持させ、かつ、そのボールを係合
面側へ付勢するスプリングを設けて、それらフランジ
部，係合部，ボールおよびスプリングにより離脱防止手
段を構成したことにある。

作用 上記のように構成された加工工具保持装置においては、
工具保持部材の嵌合部の基端部と回転軸の開口端とのい
ずれか一方に形成された半径方向外向きのフランジの切
欠を、他方に形成された係合部が一定の位相で通過させ
られることにより工具保持部材が回転軸に嵌合され、両
者の当接面が互いに当接させられる。そして、その状態
から工具保持部材が所定角度回転させられれば、係合部
の突出部に保持されたボールがフランジ部の係合面によ
りスプリングの付勢力に抗して押し戻されつつ係合面と
係合し、工具保持部材は回転軸から離脱不能となる。そ
れと同時に、係合面からボールに加えられる反力によっ
て工具保持部材の当接面と回転軸の当接面とが押し付け
られ、工具保持部材の回転軸に対する軸方向の相対移動
が不能となる。その状態で工具保持部材の回転軸に対す
る相対回転が防止されることにより、加工工具が回転軸
に完全に固定される。

また、加工工具の回転軸からの取外しの際には、相対回
転防止手段が解除され、嵌合部が回転軸に対して所定角
度回転させられて、係合部がフランジ部の切欠を通過可
能な一定の位相とされれば、ボールと係合面との係合が
解除され、簡単に工具保持部材が回転軸から取り外され
る。

考案の効果 このように、本考案の加工工具保持装置においては、従
来装置におけると同様に加工工具の脱着を迅速かつ容易
に行うことができ、また、離脱防止手段が回転軸の嵌合
穴の開口近傍に設けられるため、嵌合穴の底部に設けら
れる場合より構造が簡単となり、安価となる。しかも、
工具保持部材が回転軸に取り付けられた状態では両者の
当接面が隙間なく完全に密着させられるため、前記従来
装置のように加工工具に軸方向のがたつきが発生するこ
とがなく、加工精度が向上する効果が得られる。

実施例 次に、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第５図において、10は回転軸としてのアダプタである。
アダプタ10の長手方向の中央部には、工具交換時に把持
されるボトルネック12が形成されており、ボトルネック
12の後端面からは後方側ほど径が小さくなるテーパシャ
ンク部14が延び出させられる一方、前端面からはストレ
ート部16が延び出させられている。テーパシャンク部14
にはアダプタ10の後端面に開口する図示しない雌ねじ孔
が形成されており、その雌ねじ孔にプルスタッドが螺合
されるようになっている。アダプタ10の主軸への取付時
には、プルスタッドがドローバにより引き込まれ、テー
パシャンク部14が工作機械の主軸に形成されたテーパ孔
に嵌合される。それとともに、ボトルネック12に形成さ
れた切欠18（第６図参照）が主軸先端に設けられた突起
と係合することにより、アダプタ10が主軸に固定されて
主軸と共に回転させられる。

ストレート部16は有底円筒状を成しており、アダプタ10
の軸心を中心としてその前端面に開口する嵌合穴20を備
えている。嵌合穴20が開口する前端部の外周面には環状
溝22が形成されており、それによりストレート部16の前
端には半径方向外向きに突出する外向きフランジ24が形
成されている。外向きフランジ24の環状溝22側の面は、
前端側に向かって傾斜した係合面26とされている。スト
レート部16にはまた、第６図に示すように、その開口端
の端面27から軸方向に延びるとともに、外向きフランジ
24の厚さより深く、環状溝22に達する深さの一対の係合
切欠28が形成されている。

係合穴20には、第１図ないし第４図に示す工具保持部材
30が嵌合される。工具保持部材30の本体31は円筒状を成
し、後方（第１図および第２図において右方）側の部分
がアダプタ10の嵌合穴20に嵌合される嵌合部32とされて
おり、嵌合部32の内部には雌ねじ穴34が形成されてい
る。雌ねじ穴34には工具位置決め用のブロック36が軸方
向に移動可能に嵌合されている。ブロック36には第１図
に二点鎖線で示す工具38の四角部40が嵌合される溝42が
形成されるとともに、工具保持部材30の中心線に直角に
ドライブピン44が圧入されており、ドライブピン44の両
端が工具保持部材30の周壁に形成された一対の長穴46に
それぞれ嵌合されることにより、ブロック36の工具保持
部材30に対する回転が阻止されている。雌ねじ穴34のブ
ロック36より後方側の部分にはねじ部材48が螺合されて
おり、このねじ部材48に工具を係合させて回転操作する
ことにより、ブロック36の雌ねじ穴34内での軸方向位置
を変え、工具38の工具保持部材30への挿入深さを調整す
ることができる。

一方、本体31の前部の内周面は開口へ向かうほど径が大
きいテーパ内周面50とされており、テーパ内周面50には
コレット52が嵌合されている。コレット52の本体31から
の突出端部には、本体31の前部53にボール54を解して相
対回転可能かつ軸方向に移動不能に嵌合された操作ナッ
ト56が螺合されており、この操作ナット56を回転操作す
ることによってコレット52が縮径・拡径させられ、本体
31内に挿入された工具38が把持され、あるいは解放され
るようになっている。コレット52,操作ナット56等が工
具保持部材30の工具保持部を構成しているのである。

嵌合部32の基端部には、本体31から半径方向外向きに延
び出たフランジ58が形成されている。このフランジ58と
前部53とには、係合部材60が摺動可能に嵌合されてい
る。係合部材60は、円環状を成す本体部61と、その本体
部61からフランジ58およびアダプタ10の外向きフランジ
24の半径方向外側を通って軸方向に延び出す延出部62
と、その延出部62の先端部から半径方向内向きに突出し
た一対の突出部64とを備えている。第２図に示すよう
に、係合部材60は、フランジ58に立設されたピン66が延
出部62の貫通穴に緩く嵌合されることによって、本体31
に対して小距離のみ移動可能とされている。

係合部材60の突出部64は、アダプタ10の環状溝22に嵌入
可能な大きさを有して外向きフランジ24の係合切欠28と
同じ位相で形成されている。また、本体部61には、突出
部64に対して90度の位相で、係合切欠28と同じ幅を有す
る係合溝68が形成されており、さらに、本体31のフラン
ジ58にも、係合溝68と同じ位相かつ同じ幅を有する係合
溝70が形成されている。

各突出部64は、嵌合部32がアダプタ10の嵌合穴に挿入さ
れる際、外向きフランジ24の係合切欠28を通過し得、第
１図に示すように、アダプタ10の端面27がフランジ58の
端面72と当接可能である。すなわち、これら端面27およ
び72がそれぞれアダプタ10および工具保持部材30の当接
面とされているのである。

そして、端面27と72とが互いに当接した状態で、工具保
持部材30が90度回転させられることによって、突出部64
が外向きフランジ24の係合面26と対向する。各突出部64
の、外向きフランジ24の係合面26と対向する側にはそれ
ぞれボール74が保持されている。各ボール74は、延出部
62と突出部64とに跨がって形成された保持穴76により移
動可能かつ内周側へは離脱不能に保持されており、一部
が突出部64から係合面26側へ突出させられている。ま
た、延出部62の外周面に形成された浅い環状溝には、Ｃ
字形に湾曲させられた板ばねから成るスプリング78が配
設されており、スプリング78は保持穴76内の各ボール74
に当接してそれらボール74を内周側へ付勢している。そ
のため、突出部64と外向きフランジ24の係合面26とが対
向した状態では、ボール74が係合面26に弾性的に係合さ
せられる。なお、スプリング78は、そのＣ字形の両端部
の隙間に前記ピン66が嵌入させられることにより、延出
部62まわりに回動することを防止されている。

本体31の前部53にはさらに、カラー82が摺動可能に嵌合
されている。カラー82は操作ナット56と係合部材60との
間に配設されており、概して円筒状を成すが、中心穴は
大径穴部84と小径穴部86とから成り、大径穴部84におい
て操作ナット56の外周面に、また、小径穴部86において
本体31の前部53に嵌合されている。カラー82は、肩面88
と操作ナット56との間に配設されたコイルスプリング90
によって係合部材60に当接する向きに付勢されており、
カラー82の後端には、第２図に示すように、係合部材60
の係合溝68,フランジ58の係合溝70およびアダプタ10の
外向きフランジ24の係合切欠28にちょうど嵌合可能な幅
および長さを有して軸方向に突出する２個の軸方向突起
92（第２図には一方のみ示す）が形成されている。工具
保持部材30がアダプタ10に取り付けられた状態では、軸
方向突起92が係合溝70と係合切欠28とに跨がって係合す
ることによって、工具保持部材30とアダプタ10との相対
回転を阻止する。すなわち、本実施例においては、カラ
ー82,係合溝70および係合切欠28が相対回転防止手段を
構成しているのである。

以上のように構成された工具保持装置において、工具保
持部材30は工具38を保持した状態でアダプタ10に取付
け，取外しされる。まず、係合部材60の突出部64とアダ
プタ10の係合切欠28との位相を合わせた状態で、嵌合部
32を嵌合穴20に挿入する。このとき、カラー82の軸方向
突起92はアダプタ10の端面27に当接し、工具保持部材30
の挿入に伴ってコイルスプリング90の付勢力に抗して工
具保持部材30に対して軸方向に前進させられる。この状
態で工具保持部材30を90度回転させれば、第１図に示す
ように、突出部64がアダプタ10の環状溝22内に入り込む
とともにボール74が係合面26と係合し、工具保持部材30
はアダプタ10から離脱不能となる。ボール74はスプリン
グ78の付勢力によって保持穴76から内周側へ突出するよ
うに付勢されているため、ボール74が係合面26に弾性的
に押し付けられ、その反力で係合部材60の本体部61が本
体31のフランジ58をアダプタ10の端面27に押し付け、本
体31がアダプタ10に対して軸方向に相対移動不能とな
る。本実施例においては、係合部材60が工具保持部材30
に取り付けられて係合部とされ、外向きフランジ24,ボ
ール74およびスプリング78等と共に、工具保持部材30の
アダプタ10からの抜け出しを防止する離脱防止手段を構
成しているのである。

このようにして離脱防止手段が作用状態になると同時
に、カラー82の軸方向突起92とアダプタ10の係合切欠28
との位相が一致して、カラー82がコイルスプリング90に
より付勢されて後退し、軸方向突起92が係合切欠28に嵌
入して、工具保持部材30がアダプタ10に対して相対回転
不能な状態となり、工作機械の主軸への工具38の取付け
が完了する。

一方、工具保持部材30をアダプタ10から取り外す際に
は、カラー82をコイルスプリング90の付勢力に抗してア
ダプタ10から離れる向きに引っ張り、軸方向突起92が係
合切欠28から離脱した状態で工具保持部材30を90度回転
させる。この状態では、係合部材60の突出部64と外向き
フランジ24の係合切欠28との位相が合致し、工具保持部
材30をアダプタ10から抜き出すことができる。

本実施例の工具保持部材においては、アダプタ10に外向
きフランジ28が形成され、工具保持部材30に係合部材60
から成る係合部が形成されていたが、アダプタ側に係合
部を、工具保持部材側にフランジ部を形成しても同様の
効果が得られ、脱着も容易に行うことができる。ボール
74の保持穴76を工具保持部材30の半径方向に形成するこ
とも不可欠ではなく、半径方向に対して一定角度傾斜し
た方向あるいは軸方向に形成することが可能であり、ば
ね部材の形態も種々に変更し得る。

また、工具保持部材と回転軸との相対回転を一回転方向
においてのみ防止すればよい場合には、一定相対回転位
相において互いに当接するストッパ部を工具保持部材と
回転軸とに設けて、相対回転防止手段とすることができ
る。

さらに、工具保持部材をアダプタを介さず、直接工作機
械の主軸に取り付けることも可能であり、この場合には
主軸にフランジ部あるいは係合部を設ければよい。

その他、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加工工具保持装置の工
具保持部材を示す正面断面図であり、第２図はその平面
図（一部断面）である。第３図は上記工具保持部材の左
側面図であり、第４図は同じく右側面図である。第５図
は上記加工工具保持装置の回転軸たるアダプタを示す正
面図（一部断面）であり、第６図はその左側面図であ
る。第７図ないし第９図は従来の加工工具保持装置を示
す図であり、第７図は一部正面図、第８図は工具保持部
材を示す一部正面断面図、第９図は第８図の右側面図で
ある。 10:アダプタ、20:嵌合穴 24:外向きフランジ、26:係合面 28:係合切欠、30:工具保持部材 32:嵌合部、52:コレット 54:操作ナット、60:係合部材 62:延出部、64:突出部 68,70:係合溝、74:ボール 78:スプリング、82:カラー 92:軸方向突起

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状を成し、軸心まわりに回転する回転
   軸と、 一端部に前記回転軸に嵌合可能な嵌合部を、他端部に加
   工工具を保持する工具保持部をそれぞれ有する工具保持
   部材と、 その工具保持部材の嵌合部が一定の位相において前記回
   転軸に嵌合され、工具保持部材と回転軸とが各々の当接
   面が互いに当接した状態で所定角度相対回転させられた
   状態で工具保持部材の回転軸からの離脱を防止する離脱
   防止手段と、 その離脱防止手段により前記工具保持部材の回転軸から
   の離脱が防止された状態で工具保持部材の回転軸に対す
   る相対回転を防止する相対回転防止手段と を含む加工工具保持装置において、 前記回転軸の開口端と前記工具保持部材の前記嵌合部の
   基端部とのいずれか一方に、半径方向外向きに突出する
   とともに軸方向の切欠を有するフランジ部を形成し、他
   方に、前記フランジ部の半径方向外側を通って軸方向に
   延び出す延出部と、その延出部の先端部から半径方向内
   向きに突出した突出部とを備えた係合部を設け、前記突
   出部を、前記一定の位相では前記フランジ部の前記切欠
   を通過し、その位相からの前記所定角度の回転により前
   記フランジ部の係合面に対向する形状とするとともに、
   その突出部に移動可能にかつ前記フランジ部の係合面に
   係合可能にボールを保持させ、かつ、そのボールを係合
   面側へ付勢するスプリングを設けて、それらフランジ
   部，係合部，ボールおよびスプリングにより前記離脱防
   止手段を構成したことを特徴とする加工工具保持装置。