JPH0760584A - 工具着脱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具着脱装置において、位置決め精度を向上
させ、工具着脱に要する時間を減少させ、装置の小型化
およびコストの低廉化を図り、ロスタイムをなくすこと
にある。 【構成】 工具着脱装置１において、工具ホルダ８に
は、ラジアル方向の位置決めショートテーパ部２５ａ、
アキシャル方向の位置決め用リング形状を有する端面当
たり部２６ａ、回転力の伝達を行うギヤ部２７ａを設
け、主軸６には、位置決めショートテーパ部２５ｂ、端
面当たり部２６ｂ、ギヤ部２７ｂを設け、ギヤ部２７
ａ、２７ｂを主軸６の中心に向かう三角セレーション歯
２８で形成した構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械において、主
軸に工具ホルダを介して工具を着脱する工具着脱装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の工具着脱装置は、加工ヘッドの主
軸に着脱される工具ホルダを備え、この工具ホルダにテ
ーパシャンクを設け、このテーパシャンクと主軸のテー
パ孔とのはまり合いでラジアル方向およびアキシャル方
向の位置決めを行い、主軸の端面に複数のキーを設け、
これらのキーで工具ホルダのキー溝に対して回転力の伝
達を行う構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記工具着脱
装置では、アキシャル方向長さの大きいテーパはまり合
い部で工具ホルダを位置決めする構造となっているの
で、テーパはまり合い部を高い加工精度で制作すること
が困難で、位置決め精度が低下するという問題があっ
た。また、工具ホルダの抜け差しストロークが長くな
り、ツールアームの動作も大きくなるので、装置が大型
化し、工具着脱に要する時間も増大するという問題があ
った。また、キーで回転力の伝達を行う構造となってい
るので、工具ホルダの差し込みに際し、モータの制御に
より、主軸を定位置に停止させる必要があり、このた
め、工具ホルダの差し込みにロスタイムが生じ、モータ
の制御にコストが高くつくという問題があった。

【０００４】

【発明の目的】そこで、本発明は、前記問題点に着目し
てなされたもので、その目的は、位置決め精度を向上さ
せ、工具着脱に要する時間を減少させ、装置の小型化お
よびコストの低廉化を図り、ロスタイムをなくすことの
できる工具着脱装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、工具着脱装置の主軸と工具ホルダとのはまり合い
部において、ラジアル方向の位置決めショートテーパ部
と、アキシャル方向の位置決め用リング形状を有する端
面当たり部と、この端面当たり部の外周部に形成され、
回転力の伝達を行なうギヤ部とを有する構造としたもの
である。この場合、上記ギヤ部は、主軸の中心に向かう
三角セレーション歯である構造とすることができる。

【０００６】

【作用】主軸に対する工具ホルダの締付けに際し、位置
決めショートテーパ部でラジアル方向の位置決めを、端
面当たり部でアキシャル方向の位置決めをそれぞれ行な
い、加工に際し、ギヤ部で主軸から工具ホルダへの回転
力の伝達を行なう。したがって、前記問題点を除去する
ことができる。

【０００７】

【実施例】図１〜図３に示すように、本実施例に係る工
具着脱装置１は工作機械２に適用し、送りユニット上の
加工ヘッド３には、ハウジング４内に前後の軸受け５
ａ、５ｂを介して中空状の主軸６を回転自在に設け、こ
の主軸６の前側開口部にテーパ状の保持孔７を形成し、
この保持孔７に工具ホルダ８を自動的に着脱する構造と
したものである。

【０００８】すなわち、前記工具ホルダ８は、内蔵のコ
レットチャック９で工具１０を保持するもので、後方に
突出するプルスタッド１１を有している。前記主軸６の
後端部に歯１２ａ付きのプーリ１２が固定され、タイミ
ングベルト３３を介してモータから主軸６に回転力が伝
達されるようになっている。この主軸６内には、プルロ
ッド１３が進退可能に設けられ、皿ばね１４の付勢力に
よって後退限位置に引き込まれる構造となっている。

【０００９】このプルロッド１３は、中空状に形成さ
れ、前端部にプルスタッド係止孔１５が形成され、この
プルスタッド係止孔１５を形成する筒部３２には、半径
方向の鋼球収納孔１６が周方向に等配され、この鋼球収
納孔１６内の鋼球１７は、プルロッド１３の進退に伴っ
て筒体１８の異径内周面１９ａ、１９ｂとの係合により
プルスタッド１１の首部をアンクランプまたはクランプ
することによって、工具ホルダ８の離脱あるいは締付け
を行う構造となっている。

【００１０】前記プルロッド１３の前進を皿ばね１４の
付勢力に抗して駆動する油圧シリンダ２０は、内筒２１
および外筒２２からなる二重構造を有している。外筒２
２はハウジング４の後端部に固定され、内筒２１は進退
限位置間で移動可能に設けられ、この内筒２１とカバー
３０とでシリンダ室３１が形成され、このシリンダ室３
１内を摺動するピストン２３に固定したピストンロッド
２４は前方に延在し、先端部がプルロッド１３に隙間を
なして対向している。なお、内筒２１の前端のフック３
４は、主軸６の後端に取り付けられたストッパ３５に係
り合うことによって、ピストンロッド２４の前進時に、
内筒２１の反力が主軸６により受け止められるようにな
っている。

【００１１】本実施例の要旨は、工具ホルダ８の締付け
に際し、位置決めショートテーパ部２５ａ、２５ｂでラ
ジアル方向の位置決めを、端面当たり部２６ａ、２６ｂ
でアキシャル方向の位置決めをそれぞれ行い、加工に際
し、ギヤ部２７ａ、２７ｂで回転力の伝達を行う構造と
したものである。

【００１２】詳しくは、工具ホルダ８には、ホルダ本体
８ａの基部の外周面にラジアル方向の位置決めショート
テーパ部２５ａが形成され、この位置決めショートテー
パ部２５ａの根元部にアキシャル方向の位置決め用リン
グ形状を有する端面当たり部２６ａが形成され、この端
面当たり部２６ａの外周部に回転力の伝達を行うギヤ部
２７ａが形成され、このギヤ部２７ａは、主軸６の中心
に向かう三角セレーション歯２８で形成されている。

【００１３】これに対し、主軸６には、保持孔７の内周
面に位置決めショートテーパ部２５ｂが形成され、保持
孔７の開口端面に端面当たり部２６ｂが形成され、この
端面当たり部２６ｂの外周部にギヤ部２７ｂがビス２９
で固定され、このギヤ部２７ｂは、主軸６の中心に向か
う三角セレーション歯２８で形成されている。

【００１４】次に、本実施例の作用を説明する。図１は
主軸６に工具ホルダ８を装着し、工具ホルダ８を締付け
た状態を示す。この締付状態では、皿ばね１４の付勢力
によってプルロッド１３が後退限位置に引き込まれ、鋼
球１７は、筒体１８の小さな内径の異径内周面１９ｂと
の係合によりプルスタッド１１の首部をクランプし、工
具ホルダ８を引き込み、切削抵抗に耐え得る状態で締め
付けている。

【００１５】ここで、工具１０の交換の指令がくると、
その指令は、図示しない電磁弁を開き、圧油は油圧シリ
ンダ２０に送り込まれ、ピストンロッド２４は皿ばね１
４の付勢力に抗してプルロッド１３を前進させる。その
結果、鋼球１７が大きな内径の異径内周面１９ａの内部
でフリーとなり、工具ホルダ８の離脱が可能となる。こ
のとき、図示しない自動工具交換装置の回転してきたツ
ールアームが使用済みの工具ホルダ８を引き抜く。ツー
ルアームを回転させ、新たな工具ホルダ８を主軸６の保
持孔７に差し込むと、工具ホルダ８の差し込み完了の信
号で電磁弁が作動し、ピストンロッド２４が後退し、皿
ばね１４の付勢力によって工具ホルダ８は再び引き込ま
れ、締め付けられる。

【００１６】この工具ホルダ８の締付に際し、工具ホル
ダ８の位置決めショートテーパ部２５ａと主軸６の位置
決めショートテーパ部２５ｂとのテーパ係合でラジアル
方向の位置決めを行い、工具ホルダ８の端面当たり部２
６ａと主軸６の端面当たり部２６ｂとの当接係合でアキ
シャル方向の位置決めを行う。加工に際し、工具ホルダ
８のギヤ部２７ａと主軸６のギヤ部２７ｂとの噛合で主
軸６から工具ホルダ８に回転力の伝達を行う。

【００１７】このように、工具ホルダ８の位置決めをラ
ジアル方向とアキシャル方向とに分けて位置決めを行う
構造としたので、位置決め精度を向上させることができ
る。また、ラジアル方向の位置決めショートテーパ部２
５ａ、２５ｂの軸方向長さを短くした構造としたので、
工具ホルダ８の抜け差しストロークを短くでき、ツール
アームの動作も小さくすることができる。したがって、
工具着脱に要する時間を減少させ、装置の小型化を図る
ことができる。

【００１８】また、円周方向いずれの位置でも噛合する
ギヤ部２７ａ、２７ｂで回転力を伝達する構造としたの
で、従来、問題となっていたキーと主軸定位置停止制御
とを不要にし、これによりロスタイムをなくし、コスト
の低廉化を図ることができる。また、ギヤ部２７ａ、２
７ｂは、主軸６の中心に向かう三角セレーション歯２８
で形成した構造としたので、噛合状態を良好にし、回転
力を円滑に伝達させることができる。

【００１９】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものでなく、種々の改変が可能であることはもちろんで
ある。たとえば、前記実施例では、ギヤ部２７ａ、２７
ｂを主軸６の中心に向かう三角セレーション歯２８で形
成した場合について説明したが、これに限らず、ギヤ部
２７ａ、２７ｂを鋸歯状のセレーション歯で形成するこ
ともできる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明
は、ラジアル方向の位置決めショートテーパ部と、アキ
シャル方向の位置決め用リング形状を有する端面当たり
部と、この端面当たり部の外周部に形成され、回転力の
伝達を行うギヤ部とを有する構造とした。

【００２１】このため、工具ホルダの位置決めをラジア
ル方向とアキシャル方向とに分けて位置決めでき、位置
決め精度を向上させることができる。また、ラジアル方
向の位置決めショートテーパ部の軸方向長さを短くした
構造としたので、工具ホルダの抜け差しストロークを短
くでき、ツールアームの動作も小さくすることができ
る。したがって、工具着脱に要する時間を減少させ、装
置の小型化を図ることができる。

【００２２】また、円周方向いずれの位置でも噛合する
ギヤ部で回転力を伝達する構造としたので、従来、問題
となっていたキーおよび主軸定位置停止制御を不要に
し、これによりロスタイムをなくし、コストの低廉化を
図ることができる。この場合、上記ギヤ部は、主軸の中
心に向かう三角セレーション歯である構造とすれば、噛
合状態（噛み合い時の回転方向位置合わせ）を良好に
し、回転力を円滑に伝達させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る工具着脱装置を示す断面図であ
る。

【図２】はまり合い部分の要部の拡大平面図である。

【図３】主軸の頭部の拡大正面図である。

【符号の説明】 １ 工具着脱装置 ２ 工作機械 ３ 加工ヘッド ４ ハウジング ５ａ 軸受け ５ｂ 軸受け ６ 主軸 ７ 保持孔 ８ 工具ホルダ ８ａ ホルダ本体 ９ コレットチャック １０ 工具 １１ プルスタッド １２ プーリ １２ａ 歯 １３ プルロッド １４ 皿ばね １５ プルスタッド係止孔 １６ 鋼球収納孔 １７ 鋼球 １８ 筒体 １９ａ 異径内周面 １９ｂ 異径内周面 ２０ 油圧シリンダ ２１ 内筒 ２２ 外筒 ２３ ピストン ２４ ピストンロッド ２５ａ 位置決めショートテーパ部 ２５ｂ 位置決めショートテーパ部 ２６ａ 端面当たり部 ２６ｂ 端面当たり部 ２７ａ ギヤ部 ２７ｂ ギヤ部 ２８ 三角セレーション歯 ２９ ビス ３０ カバー ３１ シリンダ室 ３２ 筒部 ３３ タイミングベルト ３４ フック ３５ ストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジアル方向の位置決めショートテーパ
   部（２５ａ、２５ｂ）と、アキシャル方向の位置決め用
   リング形状を有する端面当たり部（２６ａ、２６ｂ）
   と、この端面当たり部（２６ａ、２６ｂ）の外周部に形
   成され、回転力の伝達を行うギヤ部（２７ａ、２７ｂ）
   とを有することを特徴とする工具着脱装置（１）。
2. 【請求項２】 上記ギヤ部（２７ａ、２７ｂ）は、主軸
   （６）の中心に向かう三角セレーション歯（２８）であ
   ることを特徴とする請求項１記載の工具着脱装置
   （１）。