JPH0919810A - 工具保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリルホルダのスリーブへの着脱の容易さを
損なうことなく、取付状態におけるドリルホルダのスリ
ーブへの引付け力を大きくする。 【解決手段】 ドリルホルダ３６のスリーブ１０への嵌
合時に、ドリルホルダ３６の後端面により可動スリーブ
２００をスプリング２２０の付勢力に抗して押し戻し、
スプリング２２０の付勢力が鋼球１７８を介して係合部
材１８０に伝達されないようにして、ドリルホルダ３６
の第一角度の回転に伴う係合部材１８０との係合を容易
にする。ドリルホルダ３６のさらに第二角度の回転に伴
い、ドリルホルダ３６のカム切欠２６２により可動スリ
ーブ２００の前進を許容して、スプリング２２０の付勢
力が可動スリーブ２００および鋼球１７８を介して方向
変換および倍力されつつ係合部材１８０に伝達される状
態とし、係合部材１８０によるドリルホルダ３６のスリ
ーブ１０への引付け力を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械に加工工具
を取り付けるための工具保持装置に関するものであり、
特に、加工工具を迅速に着脱可能な工具保持装置の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の工具保持装置の一つが実公昭６
３−１７６０１号公報に記載されている。この工具保持
装置は、 (1)工作機械側に設けられる第一部材と、 (2)
加工工具を保持する加工工具保持部を備え、第一部材に
その第一部材の先端側から基端側に向かって嵌合される
ことにより第一部材に取り付けられる第二部材と、 (3)
第一部材と第二部材との間に設けられ、第二部材の第一
部材への嵌合限度を規定する嵌合限度規定装置と、 (4)
第一部材に軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に取
り付けられ、第一係合部を有する係合部材と、 (5)第二
部材に設けられ、非係合位相においては前記第一係合部
と軸方向に嵌合，離脱可能であり、軸方向に嵌合された
状態で非係合位相から第一角度相対回転させられること
により第一係合部と軸方向に離脱不能に係合し、その係
合状態のままさらに第二角度相対回転して係合位相に到
る第二係合部と、 (6)第一部材と第二部材との間に設け
られ、係合位相において第一部材と第二部材との相対回
転を阻止するとともに、その相対回転阻止状態を解除可
能な相対回転阻止装置と、 (7)係合部材を第一部材の先
端側から基端側に向かって付勢する付勢手段とを含むよ
うに構成されている。また、第一係合部と第二係合部と
は第二部材が非係合位相から第一角度だけ相対回転させ
られる間、付勢手段の付勢力に抗して係合部材を移動さ
せることが可能な形状とされている。

【０００３】この工具保持装置においては、第二部材が
非係合位相において第一部材に、嵌合限度規定装置によ
り規定される嵌合限度まで嵌合させられると、係合部材
の第一係合部と第二部材の第二係合部とが軸方向に嵌合
する。その状態で、第二部材と第一部材とが係合位相に
相対回転させられれば、第一係合部と第二係合部とが、
付勢手段の付勢力に抗して係合部材を第一部材の基端側
から先端側に向かって移動させつつ係合し、離脱不能に
なる。そのため、付勢手段の付勢力が係合部材を介して
第二部材に、第二部材を第一部材に引き付ける向きに作
用することとなり、第二部材が上記嵌合限度位置に向か
って付勢され、第一部材と第二部材との軸方向の隙間が
除去される。

【０００４】また、係合位相においては、第一部材と第
二部材との相対回転も相対回転阻止装置により阻止され
るため、第一部材と第二部材とは一体的に結合されるこ
ととなる。第一部材の取外しが必要になった場合には、
相対回転阻止装置の相対回転阻止状態を解除し、第一部
材と第二部材とを非係合位置へ相対回転させれば、第一
係合部と第二係合部との係合が解除されて離脱可能とな
るため、第二部材を第一部材から取り外すことができ
る。

【０００５】したがって、第二部材の加工工具保持部に
加工工具を保持させておけば、第二部材とともに工作機
械に対して迅速に着脱することができる。しかも、第一
部材と第二部材との間の軸方向の隙間が除去されている
ため、第二部材が第一部材に対して軸方向に移動するこ
とがない。第二部材が第一部材に対して軸方向に移動可
能であれば、加工工具と被加工物との接触状態、特に加
工開始時における接触状態が不安定となり、加工工具が
欠損したり、加工精度が低下したりするのであるが、こ
のような不都合が回避されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この工
具保持装置においては、第一部材と第二部材とを非係合
位相から係合位相へ相対回転させる際に、第一係合部と
第二係合部とが付勢手段の付勢力に抗しつつ係合するた
め相対回転の抵抗になり、付勢手段の付勢力を強くする
と所要相対回転モーメントが大きくなって相対回転が困
難になる。これを回避するために、付勢手段の付勢力を
弱くすると、第二部材を嵌合限度位置に付勢する力が小
さくなって、第一部材と第二部材との軸方向の相対移動
を防止する機能が低下する。加工中は切削抵抗が第二部
材を嵌合限度位置に付勢する向きに作用するのが普通で
あるが、接触開始当初は第二部材を第一部材から引き離
す向きの力が加工工具に作用することもあり、第二部材
を嵌合限度位置に付勢する力がこの引き離す向きの力よ
り小さければ、第一部材に対して相対移動してしまうこ
とになるのである。

【０００７】請求項１の発明は、加工工具を迅速に着脱
可能な上記工具保持装置において、第一部材と第二部材
との相対回転が困難になることを回避しつつ、第一部材
を嵌合限度位置に付勢する力を大きくすることを課題と
してなされたものである。また、請求項２の発明の課題
は、請求項１の発明に係る工具保持装置における引付け
装置の引付け力の緩和を、第一部材の第二部材との嵌合
時の運動を利用して行い得るようにすることである。請
求項３の発明の課題は、請求項１の発明に係る工具保持
装置における引付け装置の引付け力の緩和を、第一部材
の第二部材との嵌合時の運動を利用して行い得るように
するとともに、二つの傾斜面と伝達子との係合を利用し
た力変換装置の採用によって、引付け装置の引付け力の
緩和を比較的小さい力で行い得るようにすることであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
課題を解決するために、前記 (1)第一部材， (2)第二部
材， (3)嵌合限度規定装置， (4)係合部材， (5)第二係
合部， (6)相対回転阻止装置および (7)付勢手段を含む
工具保持装置において、 (7)付勢手段を、第一部材と前
記第二部材との間に設けられ、係合位相においては係合
部材に第一部材の先端側から基端側に向かう向きの引付
け力を付与し、少なくとも非係合位相から係合位相に向
かう第一角度の間はその引付け力を緩和する引付け装置
に変更したことを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
の引付け装置を、第一部材に軸方向に相対移動可能に
保持された可動部材と、その可動部材を第一部材の基
端側から先端側に向かって付勢する付勢手段と、その
付勢手段により可動部材に与えられる付勢力を倍力しつ
つ前記係合部材の引付け力に変換する力変換装置と、
第二部材と可動部材との間に設けられ、第二部材が少な
くとも非係合位相から係合位相に向かう第一角度の間に
ある状態では可動部材を前記付勢手段の付勢力に抗して
移動させ、第二部材が係合位相にある状態では可動部材
の付勢手段の付勢力による移動を許容する可動部材制御
装置とを含むものとしたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明の引付
け装置を、第一部材に対して相対移動不能に設けられ
た筒状部材と、その筒状部材の周壁にその周壁を貫通
して形成された貫通穴内にその貫通穴の中心線に平行な
方向に移動可能に保持された伝達子と、筒状部材の外
周面と内周面とのいずれか一方に軸方向に相対移動可能
かつ相対回転不能に嵌合されるとともに、筒状部材側の
面に伝達子と係合可能な第一傾斜面を備えた可動部材
と、係合部材の筒状部材の外周面と内周面とのうち可
動部材が嵌合されていない側の周面に軸方向に相対移動
可能に嵌合された部分に形成され、伝達子と係合可能な
第二傾斜面と、可動部材を第一部材の基端側から先端
側に向かって付勢する付勢手段と、第二部材と可動部
材との間に設けられ、第二部材が少なくとも非係合位相
から係合位相に向かう第一角度の間にある状態では可動
部材を付勢手段の付勢力に抗して移動させることにより
第一傾斜面を伝達子と非係合状態とし、第二部材が係合
位相にある状態では可動部材の付勢手段の付勢力による
移動を許容して第一傾斜面を伝達子に係合させる可動部
材制御装置とを含むものとするとともに、第一傾斜面と
第二傾斜面との傾斜の向きおよび傾斜角度を、付勢手段
により可動部材に与えられる付勢力を倍力しつつ引付け
力に変換する向きおよび傾斜角度に決定したことを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明に係る工具保持装置において
は、第二部材が第一部材に取り付けられ、あるいは第一
部材から取り外される際の作動は、前記従来の工具保持
装置における作動とほぼ同じである。しかし、引付け装
置は、従来の工具保持装置における付勢手段のように常
に一定の力で係合部材を第一部材の先端側から基端側へ
付勢するものではなく、係合位相においては係合部材の
引付け力を付与するが、少なくとも非係合位相から係合
位相に向かう第一角度の間は引付け力を緩和するもので
ある。そのため、第一係合部と第二係合部とを係合させ
ることが容易であり、第一部材と第二部材との第一角度
の相対回転が容易である。引付け装置は、第一部材と第
二部材とがさらに第二角度相対回転させられる間に、係
合部材に第二部材の第一部材に対する軸方向の相対移動
を防止するに十分な引付け力を付与する状態となるが、
第一係合部と第二係合部とはすでに係合を完了してお
り、その係合状態を保って相対回転させられるのみであ
るため、係合部材に大きな引付け力が付与されても、第
二角度の相対回転は比較的小さい力で生じさせることが
できる。

【００１２】請求項２の発明に係る工具保持装置におい
ては、可動部材が付勢手段により第一部材の基端側から
先端側に向かって付勢され、その付勢力が力変換装置に
より倍力されるとともに係合部材の引付け力に変換され
る。そのために、係合部材には十分に大きな引付け力が
付与され、その大きな引付け力によって第二部材が第一
部材への嵌合限度位置に付勢される。一方、第一部材と
第二部材とが、少なくとも非係合位相から係合位相に向
かう第一角度相対回転させられる間は、可動部材が可動
部材制御装置により付勢手段の付勢力に抗して移動させ
られるため、係合部材には大きな引付け力が付与される
ことはない。したがって、第一係合部と第二係合部とを
係合させるための第一部材と第二部材との第一角度の相
対回転を容易に生じさせることができる。

【００１３】請求項３の発明に係る工具保持装置におい
ては、請求項２の発明と同様な作用が得られる上、請求
項２の発明における力変換装置が、２つの傾斜面と伝達
子との組み合わせにより実現される。可動部材が付勢手
段の付勢力により、第一部材の基端側から先端側に向か
って付勢されると、その軸方向の付勢力が第一傾斜面の
作用により伝達子を第二傾斜面側へ付勢するほぼ半径方
向の付勢力に変換され、さらにそのほぼ半径方向の付勢
力が第二傾斜面の作用により、係合部材を第一部材の先
端側から基端側に向かって付勢する軸方向の付勢力に変
換される。付勢手段の軸方向の付勢力が、同じく軸方向
の付勢力ではあるが向きが逆の付勢力に変換されるので
ある。それと同時に、第一傾斜面と第二傾斜面との傾斜
角度が、付勢手段の付勢力を倍力して係合部材に伝達す
る大きさに決定されているため、係合部材には付勢手段
の付勢力より大きい引付け力が付与される。一方、この
係合部材への比較的大きな付勢力を除去するためには、
可動部材を付勢手段の比較的小さい付勢力に抗して移動
させればよいため、第二部材の第一部材への嵌合が困難
になることもない。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、第二部材を第一部材の嵌合限度位置
に大きな力で付勢し、第二部材が第一部材に対して軸方
向に相対移動することを良好に防止し得、しかも第二部
材を第一部材に取り付ける際の所要相対回転モーメント
が大きくなることを回避して第二部材の第一部材への取
付けを容易とすることができる。また、請求項２の発明
によれば、可動部材，付勢手段，力変換装置および可動
部材制御装置の採用により、請求項１の発明における引
付け装置の引付け力の緩和を、第二部材の第一部材との
嵌合時の運動を利用して、簡単な構成で実現することが
できる。請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同
様な効果が得られる上、２つの傾斜面と伝達子との組合
わせの採用により、請求項２の発明における力変換装置
を簡単な構成で実現することができる。

【００１５】

【発明の補助説明】本発明は以下の態様によっても実施
可能である。 （１）前記第二部材と前記可動部材との、第二部材が前
記嵌合限度まで嵌合された状態で互いに当接する部分に
それぞれカム部が形成され、それらカム部の形状が、前
記非係合位相においては可動部材を前記付勢手段の付勢
力に抗して前記第一部材の基端側に移動させ、前記係合
位相においては付勢手段の付勢力により第一部材の先端
側へ移動することを許容するとともに、第一部材と第二
部材との係合位相から非係合位相に向かう向きの相対回
転を可動部材の第一部材の基端側への運動に変換する形
状とされた請求項２または３に記載の工具保持装置。上
記カム部の存在により、第二部材と第一部材との嵌合限
度位置までの嵌合に基づいて引付け装置の引付け力が緩
和されるとともに、第一部材と第二部材との係合位相か
ら非係合位相への相対回転に基づいても引付け力が緩和
される。 （２）前記カム部の、前記第一部材と第二部材との係合
位相から非係合位相に向かう向きの相対回転を可動部材
の第一部材の基端側への運動に変換する部分が、軸方向
に対して４５度より大きい角度傾斜した傾斜面を含む態
様１に記載の工具保持装置。軸方向に対して４５度より
大きい角度傾斜した傾斜面によれば、カム部に倍力装置
の役割をも果たさせて、比較的小さい相対回転モーメン
トにより可動部材を第一部材の基端側へ移動させて、引
付け力を緩和することができる。 （３）前記カム部の一方が前記可動部材から軸方向に延
び出すカム突起であり、他方が前記第二部材の端面とそ
の端面に形成されてカム突起の嵌入を許容するカム切欠
を含み、それらカム突起とカム切欠との前記第一部材と
第二部材との係合位相から非係合位相への相対回転時に
互いに係合する部分の少なくとも一方に軸方向に対して
４５度より大きい角度傾斜した傾斜面が形成された態様
１に記載の工具保持装置。このように、カム部をカム突
起とカム切欠との組合わせとすれば、カム突起およびカ
ム切欠を等角度間隔に複数組設けて可動部材の軸方向の
軽快な移動を保証することが容易となる。なお、第二部
材にカム突起を、可動部材にカム切欠をそれぞれ形成す
ることも可能であるが、本態様によれば、次の態様４に
おけるように、カム突起に相対回転防止装置の一構成要
素を兼ねさせることができる。 （４）前記筒状部材が円筒状部材であり、前記カム突起
が、その円筒状部材の外周面と内周面とのいずれか一方
から半径方向に延び出たフランジ部を軸方向に貫通して
形成された軸方向溝に軸方向に相対移動可能かつ周方向
には相対移動不能に嵌合され、それらフランジ部とカム
突起とにより、可動部材の円筒状部材に対する相対回転
を防止する相対回転防止装置を構成している態様３に記
載の工具保持装置。本態様において、可動部材のカム突
起が突設された端面をフランジ部に当接させれば、付勢
手段の付勢力による可動部材の移動限度を規定する可動
部材移動限度規定装置とすることができる。 （５）前記筒状部材に前記可動部材，前記係合部材およ
び力変換装置が組み付けられてサブアッセンブリを構成
しており、前記第一部材が前記第二部材の嵌入を許容す
る有底の嵌合穴を有し、その嵌合穴の底面に前記筒状部
材が取外し可能な固定装置により固定されることによっ
て、前記サブアッセンブリが前記第一部材に取り付けら
れた請求項２，態様１〜４のいずれか１つに記載の工具
保持装置。本態様によれば、有底穴の外でサブアッセン
ブリを組み立て、後に有底穴の底面に固定することがで
きるため、筒状部材，可動部材，係合部材および力変換
装置等をそれぞれ有底穴内に組み付ける場合に比較し
て、組立作業を容易に行い得る効果が得られる。 （６）前記筒状部材が、前記第一部材の基端側から先端
側に向かって開口した有底穴を有し、前記係合部材がそ
の有底穴に軸方向に摺動可能に嵌合されるとともに、筒
状部材と係合部材との間に設けられた付勢手段により有
底穴の底面に向かって付勢されている態様５に記載の工
具保持装置。本態様によれば、係合部材が筒状部材に対
して軸方向に摺動可能でありながら、筒状部材から離脱
することが防止され、また、第二部材との係合が解除さ
れれば必ず筒状部材の有底穴の底面に当接する原位置に
復帰することが保証される。つまり、引付け装置の作動
が安定する効果が得られるのである。 （７）前記固定装置が、前記筒状部材の中央部を貫通し
て前記第一部材に螺合され、頭部において筒状部材を第
一部材に向かって押圧する雄ねじ部材と、筒状部材と前
記第一部材の有底穴の底面とのいずれか一方の、有底穴
の中心から偏心した位置に設けられた偏心突起と、筒状
部材と有底穴の底面との他方に偏心突起と嵌合可能に形
成された偏心穴とを含む態様５または６に記載の工具保
持装置。本態様によれば、筒状部材と第一部材とが必ず
予め定められた相対位相で組み付けられることが保証さ
れ、かつ、筒状部材の第一部材に対する相対回転が確実
に防止される。 （８）前記第一部材，前記第二部材および前記係合部材
を貫通して切削液供給通路が形成された請求項１〜３，
態様１〜７のいずれか１つに記載の工具保持装置。本態
様において、切削液供給通路に加圧した切削液を供給す
れば、液圧に基づいて第一部材と第二部材とを軸方向に
離間させようとする力が作用するが、引付け装置の引付
け力を離間させようとする力より大きく設定しておけ
ば、第一部材と第二部材とが離間させられることがな
い。したがって、本願発明は、切削液通路を備えた工具
保持装置、中でも切削液が高圧で供給される工具保持装
置に特に有効なものである。 （９）前記第一部材が、工作機械の主軸に取外し可能に
着脱するための取付部を有する請求項１〜３，態様１〜
８のいずれか１つに記載の工具保持装置。 （１０）前記筒状部材の周壁に形成された貫通穴がその
周壁の厚さより大きい直径を有し、かつ、前記伝達子が
周壁の厚さより大きい直径の球体である請求項３，態様
１〜９のいずれか１つに記載の工具保持装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１において、１０は第一
部材たるスリーブである。スリーブ１０は半径方向外向
きのフランジ部１２を備えている。また、スリーブ１０
には、先端部（図１において左端部）から基端部（図１
において右端部）に向かって延び、端面１６に開口する
有底の嵌合穴１８が形成されている。

【００１７】一方、フランジ部１２の端面２２側には、
取付け部２４が形成されている。取付け部２４はフラン
ジ部１２から遠ざかるほど径の小さいテーパ外周面２６
を有している。また、取付け部２４の端面２８には軸方
向穴３０が形成されている。軸方向穴３０の端面２８側
の部分は雌ねじ部３２とされており、図示しないプルス
タッドの雄ねじ部が螺合されるようになっている。さら
に、フランジ部１２には切欠３４が形成されており、工
作機械側の係合突部と係合させられるようになってい
る。

【００１８】図示は省略するが、工作機械のスピンドル
穴は取付け部２４のテーパ外周面２６に対応するテーパ
内周面を有しており、スリーブ１０の取付け部２４が上
記係合突部と切欠３４との位相が合致した状態でスピン
ドル穴に嵌合され、スピンドル穴内の把持部材によりプ
ルスタッドが把持されてスピンドル穴内に引き込まれる
ことにより、フランジ部１２の切欠３４に係合突部が係
合させられるとともに、取付け部２４のテーパ外周面２
６とスピンドル穴のテーパ内周面とが締まり嵌合し、ス
リーブ１０が工作機械のスピンドルに軸方向に相対移動
不能かつ相対回転不能に取り付けられるようになってい
る。

【００１９】スリーブ１０の嵌合穴１８には、第二部材
たる工具ホルダとしてのドリルホルダ３６が着脱可能に
嵌合されるようになっている。図５に拡大して示すよう
に、ドリルホルダ３６は、嵌合軸部３８と、その先端部
（図５において左端部）に加工工具たるドリル４０（図
５に二点鎖線で示す）を保持する工具保持部４２とを備
え、嵌合軸部４２の後端側（図５において右端側）から
スリーブ１０の嵌合穴１８に嵌合されるようになってい
るのである。

【００２０】ドリルホルダ３６のホルダ本体４４は概し
て円筒状を成しており、軸方向に延びる工具挿入穴４６
を有している。工具挿入穴４６の軸方向の中央部は雌ね
じ穴４８とされており、内部にはねじ部材たるアジャス
トナット５０が螺合されている。アジャストナット５０
には、工具挿入穴４６の後端側の端部に六角穴５１が形
成されており、工具挿入穴４６の後端部側から六角棒ス
パナ等の工具を挿入してアジャストナット５０を回転操
作することにより、アジャストナット５０を軸方向に移
動させることができる。

【００２１】雌ねじ穴４８にはまた、工具駆動部材たる
ドライバ５２が軸方向に移動可能に嵌合されている。ド
ライバ５２は端面５４においてアジャストナット５０に
当接させられる一方、端面５４とは反対側の端面に工具
係合溝５６を備えており、ドリル４０のタングと相対回
転不能に係合するとともに軸方向において互いに当接す
るようになっている。

【００２２】ドライバ５２の外周面には、断面形状がほ
ぼ半円形の軸方向溝が一対（図５には一方のみ示す）形
成されており、それら軸方向溝に一対の円柱状部材であ
るピン６２（図５には一方のみ示す）が嵌合されてい
る。各ピン６２は、ドライバ５２に嵌合させられた状態
で、ほぼ半分の部分がドライバ５２の外周面から半径方
向外向きに突出させられている。一方、雌ねじ穴４８の
内周面には、軸方向に延び、ほぼ半円形の断面形状を有
する一対の案内溝６４が形成されており、これら案内溝
６４に各ピン６２の突出部がそれぞれ係合させられるこ
とにより、ドライバ５２の軸方向の案内が行われる。ま
た、一対のピン６２がドライバ５２の雌ねじ穴４８内で
の回転を阻止する回転阻止突起として機能している。

【００２３】したがって、ホルダ本体４４に加えられる
回転トルクが、ピン６２およびドライバ５２を介してド
リル４０に伝達される。また、ドリル４０の軸方向の位
置は、アジャストナット５０の位置を変更することによ
り調整される。アジャストナット５０を移動させてドラ
イバ５２の位置を変更することにより、ドリル４０のホ
ルダ本体４４からの突出長さを変え得るのである。

【００２４】さらに、アジャストナット５０およびドラ
イバ５２には、軸方向に貫通する貫通穴６６，６８がそ
れぞれ形成されて、アジャストナット５０およびドライ
バ５２の両側のホルダ本体内空間を連通状態に保つ切削
液通路を構成している。また、ドリル４０にも図示は省
略するが、軸方向に貫通する液通路が形成されている。
したがって、ドライバ５２とドリル４０とが係合させら
れた状態では、これら貫通穴６６，６８がドリル４０の
液通路と連通状態を保つこととなり、ホルダ本体４４に
供給された切削液がアジャストナット５０およびドライ
バ５２内を通過してドリル４０の液通路へ流入するよう
になっている。

【００２５】工具挿入穴４６の軸方向の前端部はテーパ
穴７０とされており、コレット７２が嵌合されている。
コレット７２は、概して円筒状の部材に両端面から交互
に軸方向の複数本ずつのすり割り溝が、反対側の端面ま
では達しない長さで形成されたものであり、軸方向のあ
らゆる部分において縮径が可能である。テーパ穴７０は
先端側ほど径が大きくされており、コレット７２は、テ
ーパ穴７０の内周面に対応して形成されたテーパ外周面
７４においてテーパ穴７０に嵌合される一方、軸方向に
平行に形成された内周面７６において、ドリル４０のシ
ャンク部の外周面に密着してこれを把持し、切削時にド
リル４０が受ける軸方向力を受けるようになっている。
コレット７２の外周面にはさらに、テーパ外周面７４が
形成された部分に隣接して矩形断面の環状溝８０が形成
されるとともに、環状溝８０を挟んでテーパ外周面７４
が形成された部分とは反対側の外周面には、先端側ほど
径の小さいテーパ面８２が形成されている。

【００２６】コレット７２の先端部にはコレットキャッ
プ８４が被せられている。コレットキャップ８４の内周
面には、環状溝８０に嵌入可能な環状突起８６と、コレ
ット７２のテーパ面８２に対応するテーパ面８８とが形
成されており、コレット７２を縮径させつつ、コレット
キャップ８４の環状突起８６をコレット７２の環状溝８
０内に嵌入させた後、コレット７２を自然状態に戻せ
ば、コレットキャップ８４が軸方向に移動不能な状態で
コレット７２に被せられる。この状態では、テーパ面８
８がテーパ面８２に密着し、コレットキャップ８４がコ
レット７２に相対移動および相対回転不能に取り付けら
れる。

【００２７】なお、環状突起８６の厚さは環状溝８０の
幅よりやや小さくされており、環状突起８６は環状溝８
０内でコレット７２の軸方向に一定距離移動可能であ
る。また、コレットキャップ８４とホルダ本体４４の工
具保持部４２の先端面９２との間には、コレットキャッ
プ８４がコレット７２と共に軸方向移動可能な大きさの
隙間が設けられている。さらに、ホルダ本体４４のテー
パ穴７０を形成する部分には半径方向の貫通穴が形成さ
れ、この貫通穴に圧入されたピンの先端部がテーパ穴７
０内に突入し、コレット７２の後端面から形成されたす
り割り溝に嵌入させられており、それによってコレット
７２のホルダ本体４４に対する相対回転が防止されてい
る。ピンが回転防止突起を構成しているのである。

【００２８】工具保持部４２の外周面には、雄ねじ部９
８が形成されており、この雄ねじ部９８には回転操作部
材としてのねじ部材であるクランプナット１００がホル
ダ本体４４と同軸に螺合されている。クランプナット１
００はホルダ本体４４から突出した部分においてコレッ
トキャップ８４に嵌合されており、これらクランプナッ
ト１００とコレットキャップ８４とは、両者の間に介在
する多数のボール１０２によって互いに相対回転可能、
かつ軸方向移動不能とされている。クランプナット１０
０の内周面とコレットキャップ８４の外周面との互いに
対応する部分には、それぞれ半円形断面の環状溝が形成
されており、それら環状溝によって形成される円形断面
の環状空間に、クランプナット１００に形成された図示
しない半径方向の貫通穴から多数のボール１０２が供給
された後、貫通穴がプラグによって閉塞されているので
ある。

【００２９】したがって、クランプナット１００が雄ね
じ部９８に締め込まれる方向に回転操作された場合に
は、コレットキャップ８４がホルダ本体４４に向かって
移動させられるとともに、コレットキャップ８４のテー
パ面８８によってコレット７２のテーパ面８２が押さ
れ、コレット７２がテーパ穴７０内へ押し込まれて、弾
性的に縮径させられる。それにより、コレット７２の内
周面７６にドリル４０のシャンク部が把持されるととも
に、把持状態においては、ホルダ本体４４に対するコレ
ット７２の相対回転が、前記回転防止突起としてのピン
の他に、摩擦力によっても防止される状態となる。

【００３０】なお、１０４は、クランプナット１００を
回転させる締付け用工具を係合させるための工具係合溝
であり、図６に示すように、クランプナット１００の外
周面に等角度間隔に複数個（図示の例では６個）形成さ
れている。また、コレット７２の両端面から形成された
すり割り溝は、それぞれテーパ穴７０内において終わっ
ており、そのためにコレット７２はホルダ本体４４とド
リル４０との間の液密を保持し得るものとされている。

【００３１】ホルダ本体４４のスリーブ１０からの突出
端部となる部分の外周面には、カラー１１０が嵌合され
ている。カラー１１０の後端面、すなわちスリーブ１０
に対向する側の面には、直径方向に隔たった２ヵ所にそ
れぞれ係合突起１１２が形成されている（図５には一方
のみ示す）。ホルダ本体４４には、雄ねじ部９８の後端
部にスプリングリテーナ１１４が取り付けられており、
このスプリングリテーナ１１４との間に配設された圧縮
コイルスプリング１１６により、カラー１１０がホルダ
本体４４に形成された半径方向外向きのフランジ部１１
８に当接する向きに付勢されている。

【００３２】図７に示すように、フランジ部１１８には
カラー１１０の一対の係合突起１１２がそれぞれ係合可
能な一対の係合切欠１２０が形成されている。係合突起
１１２は、スプリング１１６の付勢力によりフランジ部
１１８の係合切欠１２０に嵌入させられるとともに、そ
の先端部がさらにフランジ部１１８の端面１２２側へ突
出する長さとされている。また、嵌合軸部３８のフラン
ジ部１１８の端面１２２の近傍において、ホルダ本体４
４の外周面には嵌合軸部３８の他の部分より大径のテー
パ面１２４が形成されている。テーパ面１２４は嵌合軸
部３８の先端側ほど大径とされている。

【００３３】一方、図８に拡大して示すように、スリー
ブ１０の端面１６には、軸方向に延び、カラー１１０の
一対の係合突起１１２とそれぞれ係合可能な一対の係合
切欠１２８が形成されている。また、嵌合穴１８の開口
端部の内周面には、ホルダ本体４４のテーパ面（テーパ
外周面）１２４に対応するテーパ内周面１３０が形成さ
れている。

【００３４】したがって、スリーブ１０の嵌合穴１８に
ドリルホルダ３６の嵌合軸部３８が後端側から嵌合さ
れ、カラー１１０の各係合突起１１２がフランジ部１１
８の係合切欠１２０およびスリーブ１０の係合切欠１２
８に係合する係合位相で嵌合軸部３８が嵌合穴１８内に
引き込まれれば、スプリング１１６の付勢力により係合
突起１１２が係合切欠１２０および係合切欠１２８に係
合してドリルホルダ３６とスリーブ１０との相対回転を
阻止する状態となる。また、ホルダ本体４４のテーパ面
１２４と嵌合穴１８のテーパ内周面１３０とが密着して
ドリルホルダ３６とスリーブ１０とが締まり嵌合するた
め、半径方向のがたつきが防止されて嵌合精度が高くな
る。

【００３５】一方、カラー１１０をスプリング１１６の
付勢力に抗してクランプナット１００側へ前進させて、
係合突起１１２がスリーブ１０の係合切欠１２８に係合
しない非作用位置に位置させれば、ドリルホルダ３６と
スリーブ１０との相対回転が許容され、相対回転阻止状
態が解除される。本実施形態においては、カラー１１
０，係合突起１１２，圧縮コイルスプリング１１６，係
合切欠１２０および係合切欠１２８がスリーブ１０とド
リルホルダ３６との相対回転を阻止する相対回転阻止装
置を構成しているのである。

【００３６】図８に示すように、スリーブ１０の嵌合穴
１８の底面１４０の中心には、雌ねじ穴１４２が形成さ
れている。雌ねじ穴１４２は、図１に示すように取付け
部２４に形成された軸方向穴３０に連通している。ま
た、底面１４０には、雌ねじ穴１４２の中心から偏心し
た位置に偏心穴１４４が形成されている。偏心穴１４４
は半径方向に長い長穴とされている。

【００３７】嵌合穴１８の底部には、筒状部材たるスリ
ーブ１４８が着脱可能に嵌合されている。スリーブ１４
８は、スリーブ１０の基端側から先端側に向かって開口
した有底穴１５０を有する有底円筒状を成している。有
底穴１５０の底面の中央部には段付きの貫通穴１５４が
形成されており、雄ねじ部材１５６が挿通されている。
図９に拡大して示すように、雄ねじ部材１５６は大径の
頭部１５８と小径の雄ねじ部１６０とを備えており、雄
ねじ部１６０が貫通穴１５４を貫通させられて雌ねじ穴
１４２に締め込まれるようになっている。頭部１５８の
先端部には、六角レンチ等の回転操作工具を係合させる
べき工具係合部としての六角穴１６２が形成されるとと
もに、六角穴１６２の中央部から雄ねじ部１６０の先端
部へ貫通する液通路１６４が形成されている。

【００３８】スリーブ１４８の底面１７０には、有底穴
１５０の中心から偏心した位置に偏心突起たるピン１７
２が圧入されている。ピン１７２は、嵌合穴１８の底面
１４０に形成された長穴である偏心穴１４４の幅より僅
かに小さい直径を有しており、このピン１７２の偏心穴
１４４への嵌入によりスリーブ１４８のスリーブ１０に
対する相対回転が実質的に防止される。

【００３９】スリーブ１４８の周壁には、等角度間隔の
複数か所（図示の例では３か所）に貫通穴１７６が形成
されている。貫通穴１７６の直径はスリーブ１４８の周
壁の厚さより大きくされており、内部にはそれぞれ伝達
子としての球体たる鋼球１７８が移動可能に保持されて
いる。

【００４０】スリーブ１４８の有底穴１５０には係合部
材１８０が嵌合されている。係合部材１８０は、有底穴
１８０内に保持された大径部１８１と大径部１８１の先
端面から有底穴１８０の開口側へ軸方向に延びる小径部
とから成っている。大径部１８１の後端面の中央部には
嵌合穴１８２が形成されており、雄ねじ部材１５６の頭
部１５８が嵌合されるようになっている。大径部１８１
の外周面には、図示は省略するが軸方向に長い長穴が係
合凹部として形成されており、この長穴にスリーブ１４
８の周壁に立設された回転防止突起としてのピンが嵌入
させられることにより、係合部材１８０のスリーブ１４
８に対する相対回転が防止されている。

【００４１】スリーブ１４８および係合部材１８０は、
雄ねじ部材１５６が雌ねじ穴１４２に締め込まれること
により、スリーブ１０の嵌合穴１８の底面１４０に取り
付けられている。雄ねじ部材１５６の頭部１５８がスリ
ーブ１４８の貫通穴１５４の肩面に密着させられ、スリ
ーブ１４８が嵌合穴１８の底面に押し付けられるため、
スリーブ１４８がスリーブ１０に相対移動不能に取り付
けられ、また、スリーブ１４８を介して、係合部材１８
０がスリーブ１０に軸方向の相対移動可能かつ相対回転
不能に取り付けられるのである。

【００４２】スリーブ１４８の内周面には、有底穴１５
０の開口端部近傍において、止め輪から成るスプリング
リテーナ１８４が嵌装されており、係合部材１８０の大
径部１８１の先端面との間に付勢手段としての弾性部材
たる圧縮コイルスプリング１８６が配設されている。そ
のため、常には係合部材１８０がスプリング１８６によ
って有底穴１５０の底面に向かって付勢されており、大
径部１８１の後端面が有底穴１５０の底面に当接する原
位置に位置決めされている。

【００４３】係合部材１８０の小径部には第一係合部１
８８が形成されている。第一係合部１８８は、小径部の
直径方向に隔たった２か所から半径方向外向きに延び出
す一対の係合突起１８９から成っている。各係合突起１
８９の大径部１８１に対向する側の面の両側部には面取
り部１９０が形成されている。この面取り部１９０の機
能は後述する。係合部材１８０には、小径部の先端から
嵌合穴１８２へ軸方向に延びる貫通穴１９１が形成され
ている。貫通穴１９１の内径は雄ねじ部材１５６の頭部
１５８に形成された六角穴１６２の外径よりやや大きく
されている。

【００４４】なお、貫通穴１９１は液通路としても機能
するようになっており、雄ねじ部材１５６の液通路１６
４および嵌合穴１８２を経て切削液の流入が許容されて
いる。１９２，１９４はそれぞれ切削液の漏れを防止す
るためのシール部材たるＯリングである。

【００４５】スリーブ１４８の外周面には可動部材とし
ての可動スリーブ２００が嵌合されている。図１０およ
び図１１に示すように、可動スリーブ２００は円筒状を
成し、端面２０２からスリーブ１０の先端側に向かって
軸方向に延び出す一対のカム突起２０４を備えている。
カム突起２０４はそれぞれ両肩部に面取りが施され、先
端面が中高で中央部が軸方向に直角なカム面２０６とさ
れている。

【００４６】スリーブ１４８の開口側端部の外周面に
は、半径方向外向きに延びるフランジ部２０８が形成さ
れており、このフランジ部２０８の直径方向に隔たった
２か所に、軸方向に貫通する軸方向溝２１０が形成され
ている。軸方向溝２１０はカム突起２０４の軸方向の相
対移動は許容するが、周方向の相対移動を阻止する大き
さとされている。したがって、可動スリーブ２００の一
対のカム突起２０４がそれぞれ軸方向溝２１０に嵌合さ
れることにより、可動スリーブ２００がスリーブ１４８
に対して軸方向には相対移動可能であるが相対回転は不
能となる。

【００４７】スリーブ１４８の外周面の後端部近傍には
止め輪から成るスプリングリテーナ２１６が固定されて
おり、可動スリーブ２００のカム突起２０４側とは反対
側の端部との間に付勢手段たる弾性部材として圧縮コイ
ルスプリング２２０が配設されている。したがって、ス
プリング２２０によって可動スリーブ２００が有底穴１
５０の開口端側に向かって、すなわち、スリーブ１０の
基端側から先端側に向かって付勢されるが、可動スリー
ブ２００の端面２０２がスリーブ１４８のフランジ部２
０８に当接することにより、可動スリーブ２００の軸方
向の移動限度が規定される。本実施形態においては、フ
ランジ部２０８が可動部材移動限度規定装置を構成して
いるのである。

【００４８】可動スリーブ２００の内周面には、カム部
として環状のカム溝２２８が形成されている。カム溝２
２８は、スリーブ１４８の貫通穴１７６に保持された鋼
球１７８に係合可能な第一傾斜面２３０を備えている。
第一傾斜面２３０はスリーブ１４８の軸方向に対して、
スリーブ１４８の開口端側ほど半径方向外方となる向き
に傾斜している。

【００４９】一方、係合部材１８０の大径部１８１の外
周面にもカム部として環状のカム溝２３４が形成されて
おり、カム溝２３４には、鋼球１７８に係合可能な第二
傾斜面２３６が形成されている。第二傾斜面２３６もス
リーブ１４８の軸方向に対して傾斜しているが傾斜方向
が第一傾斜面２３０とは逆にされているとともに、傾斜
角度が大きくされている。本実施形態においては、第一
傾斜面２３０の傾斜角度が４５度より小さい１５度とさ
れているのに対し、第二傾斜面２３６の傾斜角度は４５
度とされている。第二傾斜面２３６の傾斜角度は、下記
の倍力機能の観点からは４５度以上であることが望まし
い。

【００５０】常には、スプリング２２０により可動スリ
ーブ２００が、端面２０２がフランジ部２０８と当接す
る移動限度位置に向かって付勢されており、カム溝２２
８の第一傾斜面２３０が鋼球１７８に係合させられる。
その結果、スプリング２２０の軸方向の付勢力が、カム
溝２２８の第一傾斜面２３０の作用により、鋼球１７８
を半径方向内向きに付勢する力に変換される。この付勢
力により鋼球１７８がカム溝２３４の第二傾斜面２３６
に係合させられ、第二傾斜面２３６の作用により係合部
材１８０をスリーブ１０の先端側から基端側に向かって
付勢する軸方向の付勢力に変換される。すなわち、スプ
リング２２０の軸方向の付勢力が、軸方向の逆向きの付
勢力に変換されるのである。それと同時に、第一傾斜面
２３０の軸方向の傾斜角度が第二傾斜面２３６の軸方向
の傾斜角度より小さくされていることにより、スプリン
グ２２０の付勢力が倍力され、係合部材１８０にはスプ
リング２２０の付勢力より大きい引付け力が付与され
る。

【００５１】それに対して、可動スリーブ２００がスプ
リング２２０の付勢力に抗してスリーブ１０の基端側へ
移動させられれば、第一傾斜面２３０と鋼球１７８との
係合が解除され、鋼球１７８がカム溝２２８側へ移動可
能となり、鋼球１７８と第二傾斜面２３６との係合も解
除されるため、係合部材１８０の引付け力はスプリング
１８６の付勢力のみに低減する。本実施形態において
は、スリーブ１４８，鋼球１７８，第一傾斜面２３０お
よび第二傾斜面２３６により力変換装置２４０が構成さ
れているのである。

【００５２】図５および図７に示すように、ドリルホル
ダ３６の嵌合軸部３８の後端面２４４には、工具挿入穴
４６に連通する軸方向穴２４６が形成されている。軸方
向穴２４６はスリーブ１０に対向する開口端部が小径穴
部２５０とされ、その奥に大径穴部２５２が形成されて
いる。図７に示すように、後端面２４４には直径方向に
延び、軸方向穴２４６の小径穴部２５０と直交する切欠
２５４が形成されており、その切欠２５４を間に挟んだ
両側に一対の第二係合部２５８が形成されている。

【００５３】第二係合部２５８は、嵌合軸部３８がスリ
ーブ１０の嵌合穴１８内に嵌合された状態で、係合部材
１８０の第一係合部１８８と切欠２５４との位相が合致
した非係合位相においては、第一係合部１８８と軸方向
に嵌合，離脱可能である。第一係合部１８８は切欠２５
４に嵌合されるのみでは、大半が軸方向穴２４６の大径
穴部２５２へ入り込むものの全体は入り込まない。しか
し、ドリルホルダ３６が非係合位相から第一角度相対回
転させられることによって、第一係合部１８８の面取り
部１９０と第二係合部２５８とのカム作用により、係合
部材１８０がスプリング１８６の付勢力に抗して可動ス
リーブ２００の開口端側へ移動させられ、第一係合部１
８８が第二係合部２５８と軸方向に離脱不能に係合し、
その係合状態のままさらにドリルホルダ３６が第二角度
相対回転させられることにより、第一係合部１８８との
係合位相に到達する。

【００５４】図７から明らかなように、嵌合軸部３８の
後端面２４４にはカム部たるカム切欠２６２が形成され
ている。カム切欠２６２は、嵌合軸部３８の後端面２４
４の外周縁に沿って形成されており、可動スリーブ２０
０に形成された前記カム突起２０４との係合により可動
スリーブ２００の軸方向の移動を制御するようにされて
いる。カム切欠２６２は、切欠２５４の両側にそれぞ
れ、互いに向き合う状態で形成された一対の傾斜面であ
る第一傾斜面２６４および第二傾斜面２６６を備えてい
る。両傾斜面２６４，２６６は軸方向に対して４５度よ
り大きい角度（図示の例では７５度）傾斜している。

【００５５】第一係合部１８８と第二係合部２５８とが
非係合位相にある状態で嵌合軸部３８が嵌合穴１８に嵌
合されることによって、後端面２４４がカム突起２０４
に当接し、それにより可動スリーブ２００がスプリング
２２０の付勢力に抗してスリーブ１０の基端側へ移動さ
せられる。したがって、係合部材１８０の引付け力は前
述のようにスプリング１８６の付勢力のみに低減し、第
一係合部１８８と第二係合部２５８とが非係合位相から
前記第一角度相対回転させられる間に、面取り部１９０
のカム作用により容易に係合する。

【００５６】ドリルホルダ３６がさらに回転させられて
第一係合部１８８と第二係合部２５８とが係合位相とな
るとき、カム突起２０４とカム切欠２６２との合致によ
り可動スリーブ２００がスプリング２２０の付勢力によ
りスリーブ１０の先端側へ移動することが許容される。
そのため、スプリング２２０の付勢力が力変換装置２４
０により係合部材１８０の引付け力に変換され、係合部
材１８０と係合しているドリルホルダ３６が大きな力で
スリーブ１０内に引き込まれ、フランジ部１１８がスリ
ーブ１０の端面１６に強く引き付けられる。

【００５７】一方、第一係合部１８８と第二係合部２５
８とが係合位相にある状態からドリルホルダ３６が回転
させられて非係合位相とされるときには、カム突起２０
４が第一傾斜面２６４または第二傾斜面２６６（いずれ
に係合するかはドリルホルダ３６の回転方向によって決
まる）と係合するため、可動スリーブ２００をスプリン
グ２２０の付勢力に抗してスリーブ１０の基端側へ移動
させられる。両傾斜面２６４，２６６の傾斜角度および
方向が、ドリルホルダ３６のスリーブ１０に対する係合
位相から非係合位相へ向かう向きの回転が可動スリーブ
２００のスリーブ１０の基端側への運動に変換されるよ
うに決められているのである。しかも、カム切欠２６２
の第一，第二傾斜面２６４，２６６の傾斜角度が倍力作
用が生じる大きさに決定されているため、比較的小さい
相対回転モーメントにより可動スリーブ２００をスプリ
ング２２０の付勢力に抗してスリーブ１０の基端側へ移
動させることができる。

【００５８】本実施形態においては、カム突起２０４お
よびカム切欠２６２により可動部材制御装置が構成され
ているのである。また、この可動部材制御装置が、可動
部材２２０，スプリング２２０および力変換装置２４０
と共同して係合部材１８０の引付け装置を構成してい
る。

【００５９】以上のように構成された工具保持装置によ
り、ドリル４０を工作機械のスピンドルに取り付ける場
合について説明する。まず、スリーブ１０内に引付け装
置を取り付ける。本実施形態においては、スリーブ１４
８に係合部材１８０，可動スリーブ２００および力変換
装置２４０等を組み付けることにより、図９に示すサブ
アッセンブリとすることができる。したがって、まず、
サブアッセンブリを組み立てておき、それをスリーブ１
０の嵌合穴１８に嵌合して、底面１４０に形成された雌
ねじ穴１４２に雄ねじ部材１５６の雄ねじ部１６０を挿
入するとともに、偏心穴１４４にピン１７２を嵌合さ
せ、係合部材１８０の貫通穴１９１から工具を挿入し
て、雄ねじ部材１５６の六角穴１６２に係合させて締め
込むことにより、図８に示すように、サブアッセンブリ
をスリーブ１０に固定することができる。このように、
スリーブ１０の外でサブアッセンブリを組み立てて、後
に嵌合穴１８の底面１４０に固定することができるた
め、スリーブ１４８，可動スリーブ２００，係合部材１
８０および力変換装置２４０等をそれぞれ個々にスリー
ブ１０内に組み付ける場合に比較して、組立作業を容易
に行うことができる。

【００６０】また、本実施形態においては、ピン１７２
が偏心穴１４４に嵌合する特定位置において、スリーブ
１４８がスリーブ１０に取り付けられるようになってい
るため、サブアッセンブリとスリーブ１０とを必ず予め
定められた相対位相で組み付けることができる。また、
ピン１７２が偏心穴１４４に嵌合させられることによ
り、スリーブ１４８のスリーブ１０に対する相対回転が
確実に防止される。なお、偏心突起がピン１４２により
構成されていたが、スリーブ１４８の底面１７０に一体
の突起を形成することも可能である。また、スリーブ１
４８に偏心穴を形成し、スリーブ１０の底面１４０に偏
心突起を設けて、両者を嵌合するようにしてもよい。

【００６１】上記のように引付け装置が取り付けられた
スリーブ１０を工作機械のスピンドルに取り付ける。上
記のように、スリーブ１０の取付け部２４を、スピンド
ル側の係合部とフランジ部１２の切欠３４との位相を合
わせた状態でスピンドル穴に嵌合すれば、スピンドル穴
内の引込み装置によりプルスタッドが把持されてスピン
ドル穴内に引き込まれることにより、フランジ部１２の
切欠３４に係合部が係合させられるとともに、取付け部
２４のテーパ外周面２６とスピンドル穴のテーパ内周面
とが締まり嵌合し、スリーブ１０がスピンドルに相対移
動不能かつ相対回転不能に取り付けられるのである。

【００６２】次に、ドリルホルダ３６にドリル４０を保
持させる。まず、工具挿入穴４６内にドリル４０のシャ
ンクを挿入し、ドライバ５２の工具係合溝５６にタング
を係合させる。そして、アジャストナット５０の六角穴
５１に工具を係合させて回転させ、ドライバ５２を任意
の量だけ軸方向に移動させてドリル４０の工具挿入穴４
６への挿入深さを調節する。ドリル４０の適宜の挿入深
さが決まれば、クランプナット１００の工具係合溝１０
４に工具を係合させて回転させ、コレットキャップ８４
を介してコレット７２を締め付ければ、コレット７２が
テーパ穴７０内へ押し込まれつつ縮径させられ、ドリル
４０がコレット７２に締め付けられて保持される。

【００６３】続いて、ドリルホルダ３６をスリーブ１０
に取り付ける。まず、図１に示すように、ドリルホルダ
３６の切欠２５４に第一係合部１８８が嵌入可能な状
態、すなわち第二係合部２５８と第一係合部１８８とを
非係合位相とした状態で、嵌合軸部３８を嵌合穴１８に
挿入する。ドリルホルダ３６が取り付けられていない状
態では、係合部材１８０が有底穴１５０の底面に当接す
る原位置にあり、力変換装置２４０の鋼球１７８がカム
溝２３４の最も深い部分内に位置し、可動スリーブ２０
０は第一傾斜面２３０において鋼球１７８に係合するこ
となく、端面２０２がフランジ部２０８に当接する移動
限度位置に保たれている。

【００６４】しかし、図２に示すように、フランジ部１
１８が端面１６に当接するまで嵌合軸部３８をスリーブ
１０の基端側へ挿入すれば、嵌合軸部３８の後端面２４
４がカム突起２０４に当接し、可動スリーブ２００をス
プリング２２０の付勢力に抗してスリーブ１０の基端側
へ移動させる。それにより、カム溝２２８が鋼球１７８
に対向する位置へ移動し、鋼球１７８が半径方向外方へ
自由に移動できる状態となる。なお、ドリルホルダ３６
はフランジ部１１８が端面１６に当接する位置以上に深
くスリーブ１０に嵌合されることはなく、本実施形態に
おいては、フランジ部１１８と端面１６とが嵌合限度規
定装置を構成している。また、フランジ部１１８の端面
１２２がスリーブ１０の端面１６に当接する以前に、カ
ラー１１０の係合突起１１２が端面１６に当接するが、
スプリング１１６の付勢力は小さく設定されているた
め、カラー１１０がドリルホルダ３６に対して容易に前
進させられ、フランジ部１１８は支障なく端面１６に当
接させ得る。

【００６５】この状態でドリルホルダ３６を第一角度回
転させ、図３に示すように、第二係合部２５８と第一係
合部１８８とを軸方向に離脱不能に係合させる。このと
き、第一係合部１８８の面取り部１９０と第二係合部２
５８とのカム作用により係合部材１８０がスリーブ１４
８から少し引き出されることになるが、ドリルホルダ３
６が第一角度回転させられる間はスプリング２２０の付
勢力に基づく引付け力が係合部材１８０に加えられてい
ないため、すなわち引付け力が緩和されているため、第
一係合部１８８と第二係合部２５８とを容易に係合させ
ることができる。ただし、係合部材１８０はスプリング
１８６の付勢力によりスリーブ１４８の底面側へ付勢さ
れているため、自由に軸方向に移動することはなく、第
一係合部１８８と第二係合部２５８とは安定して係合す
る。

【００６６】第一係合部１８８と第二係合部２５８との
係合に伴って係合部材１８０がスリーブ１４８の底面か
ら離間し、第二傾斜面２３６が鋼球１７８に係合してこ
れを半径方向外方へ、第一傾斜面２３０に係合可能な位
置まで押し出す。しかし、この時点では未だ可動スリー
ブ２００が後退させられているため、第一傾斜面２３０
が実際に鋼球１７８に係合することはない。係合部材１
８０の引付け力は緩和されたままなのである。

【００６７】上記のようにして、第一係合部１８８と第
二係合部２５８とを係合させた後、さらにドリルホルダ
３６を第二角度回転させ、図４に示すように、第二係合
部２５８を第一係合部１８８との係合位相に到達させ
る。このドリルホルダ３６の第二角度の回転によって、
カム突起２０４がカム切欠２６２と合致するため、可動
スリーブ２００がスプリング２２０の付勢力により移動
限度位置に向かって移動させられる。この移動に伴っ
て、第一傾斜面２３０が鋼球１７８に係合し、半径方向
内方に移動させて第二傾斜面２３６に係合させるため、
スプリング２２０の付勢力が倍力されて係合部材１８０
に付与される。そのため、ドリルホルダ３６がスリーブ
１０の基端側へ強く引き込まれ、フランジ部１１８が端
面１６に強く押し付けられる。

【００６８】なお、第一係合部１８８と第二係合部２５
８とが係合した状態でドリルホルダ３６を第二角度回転
させるうちに、力変換装置２４０による係合部材１８０
の引付け力が強くなるが、第一係合部１８８と第二係合
部２５８とは既に軸方向に直角な面で係合しており、ド
リルホルダ３６は主として両係合部１８８，２５８間お
よびフランジ部１１８，端面１６間の摩擦力に打ち勝っ
て回転させればよいため、比較的小さい力で係合位相ま
で回転させることができる。

【００６９】ドリルホルダ３６を第二角度回転させるこ
とにより、カラー１１０の一対の係合突起１１２とスリ
ーブ１０の係合切欠１２８との位相が合致し、図４に示
すように、スプリング１１６の付勢力により係合突起１
１２がフランジ部１１８の係合切欠１２０から突出させ
られて係合切欠１２８に嵌入させられる。また、ドリル
ホルダ３６が嵌合穴１８内に引き込まれることにより、
ドリルホルダ３６のテーパ面１２４と嵌合穴１８の内周
テーパ面１３０とがほぼ隙間なく嵌合させられる。した
がって、ドリルホルダ３６がスリーブ１０に相対回転不
能かつ軸方向および半径方向に相対移動不能に取り付け
られる。

【００７０】このようにして、ドリル４０を保持したド
リルホルダ３６をスリーブ１０を介して工作機械のスピ
ンドルに迅速かつ容易に取り付けることができる。切削
加工が開始されれば、スピンドルの回転トルクがスリー
ブ１０，係合切欠１２８，カラー１１０の係合突起１１
２およびフランジ部１１８を経てドリルホルダ３６に伝
達され、ドリル４０が回転させられる。

【００７１】本実施形態においては、切削加工時に、ド
リル４０の先端から切削液を噴出させることができる。
切削液はプルスタッドに設けられた切削液供給穴から供
給され、スリーブ１０の取付け部２４の軸方向穴３０，
雌ねじ穴１４２，雄ねじ部材１５６の液通路１６４およ
び係合部材１８０の貫通穴１９１を経てドリルホルダ３
６へ流入させられる。そして、アジャストナット５０，
ドライバ５２の貫通穴６６，６８を経て、切削液がドリ
ル４０の液通路へ流入し、その先端から噴出させられ
る。本実施形態においては、軸方向穴３０，雌ねじ穴１
４２，液通路１６４，貫通穴１９１，６６，６８等によ
り切削液供給通路が構成されているのである。

【００７２】この切削液供給通路に加圧した切削液を供
給すれば、液圧に基づいてスリーブ１０とドリルホルダ
３６とを軸方向に離間させようとする力が作用するが、
本実施形態においては、引付け装置の引付け力がこの離
間させようという力より大きく設定されているため、ス
リーブ１０とドリルホルダ３６とが離間させられること
がない。本実施形態の装置は切削液が高圧で供給される
場合に特に有効なのである。

【００７３】ドリルホルダ３６をスリーブ１０から取り
外す場合には、スプリング１１６の付勢力に抗してカラ
ー１１０を非作用位置へ移動させ、一対の係合突起１１
２をスリーブ１０の係合切欠１２８から離脱させる。そ
れにより、ドリルホルダ３６とスリーブ１０との相対回
転が可能となる。この状態で、ドリルホルダ３６を第二
係合部２５８が第一係合部１８８と非係合位相となるま
で回転させる。このとき、可動スリーブ２００のカム突
起２０４がカム切欠２６２の第一，第二傾斜面２６４，
２６６のいずれかと係合させられるため、可動スリーブ
２００がスプリング２２０の付勢力に抗してスリーブ１
０の基端側へ移動させられる。そのため、鋼球１７８と
第一傾斜面２３０および第二傾斜面２３６との係合が解
かれ、係合部材１８０の引付け力が緩和されて、第一係
合部１８８と第二係合部２５８とを容易に非係合位相と
することができる。

【００７４】この非係合位相においては、第一係合部１
８８と第二係合部２５８との係合離脱により係合部材１
８０が原位置に復帰し、かつ、ドリルホルダ３６が可動
スリーブ２００を介してスプリング２２０によりスリー
ブ１０から押し出される。したがって、ドリルホルダ３
６をスリーブ１０から容易に抜き出すことができ、新品
のドリルホルダを取り付けることができる。

【００７５】なお、本実施形態においては、可動部材制
御装置として、可動スリーブ２００にカム突起２０４が
設けられるとともにドリルホルダ３６にカム切欠２６２
が設けられているため、カム突起２０４に、スリーブ１
４８のフランジ部２０８と共同して可動スリーブ２００
のスリーブ１４８に対する相対回転防止装置を構成させ
ることができ、部品点数を減少させ得、好都合である。
しかし、ドリルホルダにカム突起を設け、可動部材にカ
ム切欠を設けて両者を係合させることも可能である。

【００７６】また、本実施形態においては、スリーブ１
４８の外周面に可動部材としての可動スリーブ２００が
嵌合され、内周面に係合部材１８０が嵌合されるように
なっていたが、可動部材と係合部材とのスリーブ１４８
に対する嵌合を内外逆にすることも可能である。

【００７７】さらに、本実施形態においては、ドリルホ
ルダ３６のスリーブ１０への着脱時には引付け装置によ
る係合部材１８０の引付け力を緩和してスリーブ１０に
対する相対回転を容易とし、迅速な着脱ができるように
する一方、ドリルホルダ３６のスリーブ１０への取付け
後は係合部材１８０に強い引付け力が付与され、ドリル
ホルダ３６がスリーブ１０内に強く引き込まれるように
なっている。したがって、例えば、ドリルホルダ３６に
代えてタップホルダがスリーブ１０に取り付けられた場
合においては、切削開始当初にタップにタップホルダを
スリーブ１０から引き出す向きの力が作用することがあ
るが、本実施形態の引付け装置においては、そのような
場合にもタップホルダがスリーブ１０から実際に引き出
されることを確実に防止することができる。

【００７８】また、本実施形態においては、第一部材た
るスリーブ１０が工作機械の主軸に容易に着脱可能とさ
れており、この第一部材の着脱および第一部材への第二
部材の着脱をすべて自動で行うことが可能である。例え
ば、それぞれに工具を保持させた複数の工具ホルダを用
意し、それらを自動で工作機械の主軸に取り付けられた
スリーブに着するとともに、スリーブの交換をも自動で
行うのである。勿論、いずれか一方のみの着脱を自動で
行うようにしてもよく、すべての着脱を作業者の手によ
って行うようにしてもよい。第一部材の着脱を作業者の
手によって行う場合は、図１２に示すスリーブ３００の
ように、取付け部３０２をボルト３０４等の締結具によ
り工作機械の取付部に固定的に取り付けるようにするこ
とも可能である。

【００７９】さらに、本実施形態においては、伝達子と
して市販の鋼球１７８が使用されており、力変換装置２
４０を安価に製造し得る利点があるが、例えば、円柱体
の両端に半球部を形成した伝達ピンを伝達子として使用
することも可能である。筒状部材の周壁に形成した貫通
穴に伝達ピンを摺動可能に嵌合し、両端の半球部の少な
くとも一部ずつが周壁の外周面と内周面との両方から同
時に突出可能とするのであり、このようにすれば、球体
を伝達子として使用する場合に比較して、係合部材１８
０の第二傾斜面２３６の傾斜角度を大きくすることが容
易となる。球体のを使用する場合には、球体の球心が貫
通穴内に位置する状態を保ちつつ球体の一部を第二傾斜
面に係合させることが必要であり、第二傾斜面の傾斜角
度が自ずから制限されるのに対して、伝達ピンを使用す
る場合にはそのような制限を受けないからである。以
上、本発明の実施の形態について説明したが、この他、
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、本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である工具保持装置の第二
部材の第一部材への嵌合開始状態を示す正面断面図であ
る。

【図２】上記装置の第二部材を図１の状態からさらに第
一部材に嵌合した状態を示す図である。

【図３】上記装置の第二部材を図２の状態から第一角度
回転させた状態を示す図である。

【図４】上記装置の第二部材を図３の状態から第二角度
回転させて第一部材に取り付けた状態を示す図である。

【図５】上記装置の第二部材を拡大して示す一部正面断
面図である。

【図６】図５の左側面図である。

【図７】図５の右側面図である。

【図８】上記装置の引付け装置が第一部材に取り付けら
れた状態を示す拡大正面断面図である。

【図９】上記引付け装置を取り出して示す拡大正面断面
図である。

【図１０】上記装置の可動スリーブのカム突起周辺を示
す正面図である。

【図１１】上記装置の可動スリーブの平面図である。

【図１２】本発明の別の実施形態である工具保持装置の
第一部材を示す正面断面図である。

【符号の説明】 １０ スリーブ １８ 嵌合穴 ３６ ドリルホルダ ４２ 工具保持部 １１２ 係合突起 １１８ フランジ部 １２０ 係合切欠 １２８ 係合切欠 １４８ スリーブ １７８ 鋼球 １８０ 係合部材 １８８ 第一係合部 ２００ 可動スリーブ ２０４ カム突起 ２２０ 圧縮コイルスプリング ２３０ 第一傾斜面 ２３６ 第二傾斜面 ２４０ 力変換装置 ２５８ 第二係合部 ２６２ カム切欠 ３００ スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下之薗 勝紀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械側に設けられる第一部材と、 加工工具を保持する加工工具保持部を備え、前記第一部
   材にその第一部材の先端側から基端側に向かって嵌合さ
   れることにより第一部材に取り付けられる第二部材と、 前記第一部材と前記第二部材との間に設けられ、第二部
   材の第一部材への嵌合限度を規定する嵌合限度規定装置
   と、 前記第一部材に軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能
   に取り付けられ、第一係合部を有する係合部材と、 前記第二部材に設けられ、非係合位相においては前記第
   一係合部と軸方向に嵌合，離脱可能であり、軸方向に嵌
   合された状態で非係合位相から第一角度相対回転させら
   れることにより第一係合部と軸方向に離脱不能に係合
   し、その係合状態のままさらに第二角度相対回転して係
   合位相に到る第二係合部と、 前記第一部材と前記第二部材との間に設けられ、前記係
   合位相において第一部材と第二部材との相対回転を阻止
   するとともに、その相対回転阻止状態を解除可能な相対
   回転阻止装置と、 前記第一部材と前記第二部材との間に設けられ、前記係
   合位相においては前記係合部材に前記第一部材の先端側
   から基端側に向かう向きの引付け力を付与し、少なくと
   も前記非係合位相から前記係合位相に向かう前記第一角
   度の間はその引付け力を緩和する引付け装置とを含むこ
   とを特徴とする工具保持装置。
2. 【請求項２】 前記引付け装置が、 前記第一部材に軸方向に相対移動可能に保持された可動
   部材と、 その可動部材を前記第一部材の基端側から先端側に向か
   って付勢する付勢手段と、 その付勢手段により可動部材に与えられる付勢力を倍力
   しつつ前記係合部材の引付け力に変換する力変換装置
   と、 前記第二部材と前記可動部材との間に設けられ、第二部
   材が少なくとも前記非係合位相から前記係合位相に向か
   う前記第一角度の間にある状態では前記可動部材を前記
   付勢手段の付勢力に抗して移動させ、第二部材が係合位
   相にある状態では可動部材の付勢手段の付勢力による移
   動を許容する可動部材制御装置とを含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の工具保持装置。
3. 【請求項３】 前記引付け装置が、 前記第一部材に対して相対移動不能に設けられた筒状部
   材と、 その筒状部材の周壁にその周壁を貫通して形成された貫
   通穴内にその貫通穴の中心線に平行な方向に移動可能に
   保持された伝達子と、 前記筒状部材の外周面と内周面とのいずれか一方に軸方
   向に相対移動可能かつ相対回転不能に嵌合されるととも
   に、筒状部材側の面に前記伝達子と係合可能な第一傾斜
   面を備えた可動部材と、 前記係合部材の前記筒状部材の外周面と内周面とのうち
   可動部材が嵌合されていない側の周面に軸方向に相対移
   動可能に嵌合された部分に形成され、前記伝達子と係合
   可能な第二傾斜面と、 前記可動部材を前記第一部材の基端側から先端側に向か
   って付勢する付勢手段と、 前記第二部材と前記可動部材との間に設けられ、第二部
   材が少なくとも前記非係合位相から前記係合位相に向か
   う前記第一角度の間にある状態では前記可動部材を前記
   付勢手段の付勢力に抗して移動させることにより前記第
   一傾斜面を前記伝達子と非係合状態とし、第二部材が係
   合位相にある状態では可動部材の付勢手段の付勢力によ
   る移動を許容して第一傾斜面を伝達子と係合させる可動
   部材制御装置とを含み、かつ、前記第一傾斜面と第二傾
   斜面との傾斜の向きおよび傾斜角度が、前記付勢手段に
   より前記可動部材に与えられる付勢力を倍力しつつ前記
   引付け力に変換する向きおよび傾斜角度に決定されたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の工具保持装置。