JPS6239143A

JPS6239143A - ツ−ル保持機構

Info

Publication number: JPS6239143A
Application number: JP61162164A
Authority: JP
Inventors: ミルトン　アール．テナーステッド
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1987-02-20
Also published as: AU586488B2; EP0209333A2; EP0209333A3; JPH0438522B2; CA1263909A; AU5975886A; MX168220B; US4604009A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はツールホルダとそれに組合されたツールを駆動
スピンドル内での軸線方向移動に抗して保持するツール
保持機構に関する。

〔従来の技術〕

駆動スピンドルに軸線方向移動に抗してツールホルダの
ノブを確実に保持するために従来利用されている多数の
ツール保持機構がある。安全性を目的として、これらの
ツール保持機構はツールホルダノブを把持するための大
きな保持力を提供するために複数の受皿状ワッシャを長
く配列して用いている。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕本発明はツール保持機構を従来のハウジングよりも短く
且つ背の低い小型なハウジング内に収容するという必要
性に基いて発展されるものである。

小型化は設計上の必要条件の１つであるので、本発明は
独特の配置を用いて複数の受皿状ワッシャの２個の同軸
に配置されたセントを協働させる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の原理に基づいて構成されたツール保持機構は、
その一端に開口部を有する綱長い内側図且つその一端で
互いに閉じるようにスプリング状に片寄せられている円
形配置の複数の爪状フィンガーによって形成されている
ノブ把持アッセンブルを支える。第１ピストンは複数の
爪状フィンガの後方で１コツト上に摺動可能に配置され
、円筒形カラー部分を有する。この円筒形カラー部分は
円筒形カラー部分が外側に動かされる時に複数の爪状フ
ィンガに係合するように作られて、ノブ把持位置に爪状
フィンガを保つ。第１スプリング片寄せ手段が区画室の
内側の方向にロッド部材に沿って一定の力を与えるため
に設けられ、第２スプリング片寄せ手段は区画室の外側
の方向で円筒形カラー部分に一定の力を与える。流体コ
ントロール手段は、第１スプリング片寄せ手段によって
与えられる力を克服するために選択的且つ連続的に第２
ピストン手段を駆動するためおよび第１ピストン手段を
引延ばし位置から引込み位置に駆動するために設けられ
る。

〔実施例〕

以下本発明のツール保持機構の一実施例を示す添付図面
を参照して本発明を詳述する。

第１図および第２図には、総括的に番号１０が付されて
本発明の原理を達成するツール保持機構が示されている
。ツール保持機構は箱形状のハウジング１２に収容され
ている。

ハウジング１２は内側キャビティすなわち内側区画室１
４で形成されており、内側区画室はハウジング１２の端
部１８を通って延びている開口部１６を除いて囲まれて
いる。

ツール保持機構１０はツールホルダ２０の端部から突出
するツールホルダノブ２２に係合して保持することによ
ってツールホルダ２０を厳密に保持するように設計され
ている。

面カップラリング２４が開口部１６の周囲でのハウジン
グ１２の端部１８に数本のボルト２５によって固定され
る。リング２４の端部面上に複数本の半径方向に延びる
歯２６が形成される。同様な面カップラリング２８がツ
ールホルダ２０の端部面上に形成される。カップラリン
グ２８は前記面カップラリング２４上の歯２６と鏡面対
称となる関係で半径方向に延びる複数の歯３０を有する
。

ツールホルダ２０がハウジング１２に係合されると、マ
ツティング用歯２６　、３０はハウジング１２に対する
ツールホルダ２０の自動心合せおよび両者間の積極的駆
動係合を提供するために互いに噛み合う。

協働する面カップラリング２４　、２８は本発明の部分
を形成せず、ｌ１ｌｉｎｏｉｓ　Ｔｏｏｌ　Ｗｏｒｋｓ
　Ｔｎｃによってこの出願との関連で出願された、米国
特許第４，３０７，７９７号公報に開示されているよう
な多数の先行技術の面タイプカプラーによって提供する
ことができる。

ハウジング１２は円形端部キャップ３４によって一端が
閉鎖される中空中央本体０部分３２を有する。本体部分
３２の内側は円形通し孔３６で形成され、その円形通し
孔３６は４段階の半径方向の股部分３８　、３９　、４
０　、４１によって形成される。端部キャップ３４は０
−リング４２を用いて、流体密閉状態で本体部分３２の
内側端部に固定される。

細長ロッド部材４４が、第１ピストン４６と第２ピスト
ン５０を用いて通し孔３６の軸線に沿って摺動可能に支
持される。第１ピストン４６はロッド部材４４の外側端
部４８に近接して摺動可能に支承され、第２ピストン５
０はロッド部材４４の内側端部４９に固定される。

ノブ把持アラセラプル５４はロッド部材４４の円形ヘッ
ド５６とＣ形状締付リング５８の間でロッド部材４４の
外側端部４８上に載置される。Ｃ形状締付リング５８は
ロッド部材４４の外側端部に近接して形成された円形溝
６０の中に挿入される。ノブ把持アラセラプル５４はス
プリング保持装置６４を用いてロッド部材４４上に回動
可能に支えられている円形配列の複数の爪状フィンガ６
６から構成されている。

スプリング保持装置６４は受皿状ワッシャベース６６上
に複数のスペーサフィンガ６８を形成することによって
作られる。それぞれの爪状フィンガ６２は、フィンガの
ベース部分７０をノブ把持位置（第１図）に向って軽い
スプリング力によって片°寄せさせるように、スペーサ
フィンガ６８０２つの間に回動可能に載置される。

爪状フィンガ６２はロッド部材４４の前方に延び、爪状
フィンガの外側端部７２がハウジング開口部１６を越え
て達するのを可能にする。それぞれの爪状フィンガ６２
の外側端部７２はツールホルダノブ２２の形状に合った
湾曲内側表面７４を有する。後でより詳細に説明される
ように、複数の爪状フィンガ６２は第１図のノブ把持位
置へ作動された時にツールホルダノブを保持するために
、協働する。

第１ピストン４６は、第１ピストン４６の円形プレート
８０から前方へ軸線方向に延びる円筒形カラー部分７８
の形で一体に形成された爪状フィンガ作動部材７６を有
する。第１ピストン４６は引込み位置（第２図）と引延
ばし位Ｗ（第１図）の間で移動することができる。ピス
トン４６が引込み位置から引延ばし位置へ駆動されると
、前記複数の爪状フィンガを半径方向内側に第１図のノ
ブ把持位置にするためにそれぞれの爪状フィンガ６２上
にランプ表面を係合させる軌道内を円筒形カラー７８は
移動し、その場合に複数の爪状フィンガは開いた位置に
保たれている。

第１ピストン４６は、円筒形カラー部分７８の２つの端
部に近接した環状溝８３　、８５に配置された一対のＯ
リング８２　、８４によって第１ピストン４６が円形孔
３６内を摺動するように流体密閉シールの関係で保たれ
ている。同様に第２ピストン５０は外側周面環状溝８７
に設けられた０リング８６によって流体密閉シールの関
係で保たれている。

第１スプリング片寄せ手段９０が第１ピストン４６と第
２ピストン５０の間に配置され、第１ピストン４６上に
力を与えて第１ピストンを引延ばされた位置（第１図）
に向って移動する。第１スプリング片寄せ手段９０は、
第１ピストン４６と第２ピストン５０の間でそれぞれロ
ッド部材４４上に摺動可能に支持されて短く堆積された
複数の受皿状ワッシャ９２から構成される。

第２スプリング片寄せ手段９４はスプリング力をロッド
部材４４上に付与して、爪状フィンガ６２をノブ把持位
置（第１図）に保つために、区画室１４の閉鎖端部に向
う方向でノブ把持アラセラプル５４上に大きな引張力を
与える。第２スプリング片寄せ手段は複数の受皿状ワッ
シャ９６の第２セントによって構成されており、これら
ワッシャ９６は受皿状ワッシャ９２の第１セントと同心
的に配置されており、円形通し孔３６の段状の直径部分
４０における環状肩部９８と第２ピストン５０の間に置
かれている。第２ピストン５０はロッド部材４４の内側
端部４９に錨智めされているので、ピストン５０は端部
キャップ３４に向って軸線方向で受皿状ワッシャ９６の
大きなスプリング力を直接ロッド部材に伝達する。合成
スプリング保持力は受皿状ワッシャすなわちベレビイー
ル（ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ワッシ−ｐ−９２，９６の
スプリング力の合計である。

受皿状ワッシャ９２の第１セットおよび受皿状ワッシャ
９６の第２セットの力に対する第１ピストン４６および
第２ピストン５０の選択的な変位は流体コントロール手
段１００によって達成される。

流体コントロール手段１００はブロック１０２によって
示された高圧流体源を用い、高圧流体源は高圧下でオイ
ルのような流体をメイン流体導管１０４および第１バイ
パス導管１０６の中に選択的に導入する。

メイン導管１０４は、膨張可能なチャンバ１１０の中に
加圧流体を導入するために端部キャンプ３４の中心を通
って形成されたポート１０８に達している。前記チャン
バ１１０は端部キャップ３４の内側キャビティとピスト
ン５０の後面１１１によって規定されている。チャンバ
１１０への加圧流体の導入は、第２受皿状ワッシャ９６
のスプリング力を克服することによって第２ピストン５
０に短い距離「Ａ」　（第２図参照）の変位を行わしめ
る。第２ピストン５０のこの変位がノブ２２から引張力
を取除く。

同時にバイパス導管１０６を通る圧力流体が環状チャン
バ１１２に入る。この環状チャンバ１１２は直径方向膜
付部分３９の内側壁と円筒形カラー非番７８の周面の中
央部分の周りに形成された環状溝１１４によってその輪
郭が規定されている。バイパス導管１０６はハウジング
１２を通ってチャンバ１１２と連通ずるように形成され
た第２ポート１１３に直接連結され、加圧流体を環状溝
１１４の（第１図で見て）右手部分に導入し、第１ピス
トン４６が第２図の引込まれた位置に達する迄第１ピス
トン４６を右側に変位させる。

設計上のキーポイントは、全てのノブ保持力がピストン
４６の移動に先立って基本的に取除かれるように、受皿
状部材９２からの力と協力するピストン４６の有効面積
を定めることである。ピストン４６が移動を開始する前
に、ピストン５０は保持荷重を取去るために充分移動す
る。

同心的に配置された一対の受皿状ワッシャセラ）　９２
　、９６を用いる理由は、寸法的に可能な限りハウジン
グ１２を小型にすることにある。先行技術の構造におい
て、受皿状ワッシャを収容するハウジングの長さについ
ての実際上の制限はない。先行技術の保持機構は応力レ
ベルを越えることなしに、希望する高い荷重と長いスト
ロクを得るために複数の受皿状ワッシャの長いＩＮ重ね
を採用する。

本発明は２つの異なるがｖＪＪ働する作用を提供する互
いに独立して作用する２組の受皿状ワッシャを採用する
ことによって、複数の受皿状ワッシャの長い積重ねを用
いるという先行技術の限定を克服する。受皿状ワッシャ
９６の第２セットは第１図のノブ把持位置にノブ把持ア
ラセラプル５４を保持するための非常に高いスプリング
力を提供する。このワフシャセソトはｓ、ｏｏｏボンド
（約３６００ｋｇ）のオーダの保持力を提供する。

°第２ピストン５０の変位は第１ピストン４６の変位に
対して非常に小さい距離とあることが第２図で寸法ｒＡ
Ｊで示されるように明らかである。

この変位は多分０．０４５インチ（約１．１１１１）の
オーダであるだろう、この変位が生じると、受皿状ワッ
シャの第２セットよって与えられる８、０００封度の力
が、それぞれの爪部材６２の外側表面１２０と円筒形カ
ラー７８の内側表面１２２間の引きずり力を取除くよう
に克服される。

受皿状ワッシャ９６の第２セットは第１図の引延ばし位
置へ第１ピストン４６を変位する方向で第１ピストン４
６に一定のスプリング片寄せ力を提供し、それによって
複数の爪状フィンガ６２をノブ把持位置に保つ。第２ピ
ストン５０の変位に比べて、受皿状ワッシャ９０の第１
セットはより小さいスプリング力で比較的大きい距離で
第１ピストン４′６を変位するように設計されている。

例えば、複数の受皿状ワッシャ９０の第１セットは第１
ピストン４６をその把持位置におくのに、５００封度（
約２２７ｋｇ）の力だけを必要とする。第１ピストン４
６の移動範囲は０．２００インチ（約５ｍｍ）であり、
１０００封度（約４５４ｋｇ）の荷重を与える。

流体コントロール手段１００が、それぞれの受皿状ワッ
シャのセットのスプリング力に対して第１ピストン４６
および第２ピストン５０を駆動するために作動された時
に、スプリング保持装置６４はツールホルダノブ２２上
に軽いスプリング片寄せ力を与える。ツールホルダ２０
上の僅かに引出す力が複数のフィンガを第２図の位置へ
拡げさせ、第２図に示されるように、ツールホルダをハ
ウジング１２から解放する。

ツール保持機構１０をノブ把持位置へ戻すために、流体
コントロール手段１００は選択的に作動されて第１ピス
トン４６および第２ピストン５．０上の流体圧を解放し
、受型状ワッシャの第１セットと第２セントが移動可能
な各部分を第１図に示された位置へ戻すことを可能にす
る。

第１ピストン４６上の圧力の解放を達成するために、高
圧流体供給源１０２の接続が外され、流体がバイパスラ
イン１０６から排出されることを可能にされる。この作
用は第１ピストン４６を受皿状ワッシャの第１セントの
スプリング力の影響下で第１図の引延ばし位置に向って
左側へ駆動させる。

逆止め弁１２４は、高圧流体がバイパスライン１０６か
ら解放された時に、チャンバ１１０からの高圧流体の解
放を防ぐ。しかしながら第１ピストン４６が引延ばされ
た位置（第１図）に移動した時に、第１ピストン４６が
充分な量だけ左側に移動する限り、チャンバ１１０から
の高圧流体はメイン導管１０４、第２バイパス導管１２
６、第３ポート１２８を経て解放されて第３ポートをチ
ャンバ１１２と連通ずる状態に置く。この作用は受皿状
ワッシャ９６の第２セットが第２ピストン５０を僅かな
距離ｒＡＪ変位させることを可能にし、ツール保持機構
１０を第１図の位置にする。

ツールホルダ２０がノブ把持アッセンブル５４に充分に
挿入されない場合では、第２バイパス導管１２６はライ
ン２６に流体圧がないことを知らせる流体圧インディケ
ータ１３０を含む。この警告は第１ピストン４６が、保
持ノブ２２に完全なカップリングを許すに必要な位置に
動かされていない事を作業員に知らせる。圧力指示計１
３０は、可視および／又は可聴の信号の何れかを提供す
る多数の公知の商業的なユニットの何れかであることが
できる。

本発明の重要な特徴の１つは簡単であるという事および
都合良くツール保持機構１０を構築することができる事
にある。爪状フィンガ６２のセットを具備したスプリン
グ保持装置績６４は、ロッド部材４４が外側端部４８に
到達する迄ロッド部材４４の内側端部４９から摺動され
る。そしてＣ形状の保持メンバ５８は溝６０内にスナッ
プ止めされてノブ把持アッセンブル５４を所定位置に保
持する。第１ピストン４６はそれからロッド部材４４の
内側端部４９に摺動される。次に受皿状ワッシャ９２の
第１セットはロッド部材４４上に摺動され、受皿状ワッ
シャ９６の第２セットは第１セットと同軸関係に置かれ
る。第２ピストン５０はそれからロッド部材４４上に摺
動され、Ｃ形状保持機構＋４０はロッド部材４４の内側
端部上でスロット１４２にスナップ止めされる。

それから全体のアッセンブルが本体部分３２の大口径部
分に挿入され、端部キャップ３４がハウジング１２の大
口径の端部に固定されてアッセンブルを完成する。

本発明によるツール保持機構１０の小型な配置によって
、タレント型に修正することを少しも必要とせずに多く
の機械ツールへ保持機構を改造することが可能である。

このようにして得られたツー／Ｌ／保持機構は多くのコ
ントロール、オートマチック、ロボットあるいはツール
交換装置に適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は各部分がノブ把持位置において示されている、
ツール保持機構のハウジングの軸方向中央線によｔ本発
明の好ましい実施例の断面図であり、第２図は各部分が
ツール開放位置において示されている、第１図と同様の
断面図であり、第３図は第１図においてツールホルダが
取外されて第１図の左側から見た斜視図であり、ノブ保
持位置にある複数の爪状フィンガの円形配置が示されて
いる。１０・・・ツール保持機構、　　１２・・・ハウジング
、１４・・・区画室、　　　　　　１６・・・開口部、
２０・・・ツールホルダ、２２・・・ツールボルダノブ、４４・・・ロッド部材、
４Ｇ・・・第１ピストン手段、５０・・・第２ピストン手段、５４・・・ノフｉ巴持アノセンフ′ル、６２・・・爪状
フィンガ、９０・・・第１スプリング片寄せ手段、９４・・・第２
スプリング片寄せ手段、１００・・・流体コントロール
手段。以下余白

Claims

【特許請求の範囲】１、それ自身の開口部を経て外部と連通する内側区画室
を有するハウジングと、該内側区画室内で長手方向を支
持され且つ前記ハウジング開口部に近接して配置された
外側端部を有するロッド部材と、該ロッド部材の外側端
部上に回動可能に載置された円形配置の複数の爪状フィ
ンガを含み且つ開放位置とノブ把持位置との間を移動可
能なノブ把持アッセンブルと、引込み位置と引延ばし位
置との間の移動のために前記区画室の中に摺動可能に配
置され且つ前記引延ばされた位置に移動した時に前記ノ
ブ把持位置で複数の爪状フィンガを保持するためのフィ
ンガ係合手段を有する第１ピストン手段と、負荷位置と
負荷を外された位置間で前記区画室の長手方向に前記ロ
ッド部材を移動するための第２ピストン手段と、前記ハ
ウジング開口部から離れるように前記ロッド部材に力を
与える第１スプリング片寄せ手段と、前記ハウジング開
口部に向けて前記フィンガ係合手段上に力を与える第２
スプリング片寄せ手段と、前記第１スプリング片寄せ手
段によって与えられた力を克服するために前記負荷位置
から負荷を外された位置へ前記第２ピストン手段を選択
的に駆動するためおよび前記引延ばし位置から前記引込
み位置へ前記第１ピストン手段を駆動するための流体コ
ントロール手段を含んで成るツールホルダノブを把持す
るためのツール保持機構。２、前記流体コントロール手段が、前記第１スプリング
片寄せ手段が前記第２ピストン手段を負荷位置に戻すこ
とを可能にするために前記第２ピストン手段上の駆動力
を解放する手段を含んで成る特許請求の範囲第１項記載
のツール保持機構。３、前記流体コントロール手段が、前記第２スプリング
片寄せ手段が前記第１ピストン手段を前記引延ばし位置
に戻すことを可能にするために前記第１ピストン手段上
の駆動力を解放する手段を含んで成り、それによって前
記複数の爪状フィンガを前記ノブ把持位置へ変位させる
特許請求の範囲第２項記載のツール保持機構。４、前記負荷位置から前記負荷を外された位置へ前記第
２ピストン手段を駆動するために前記流体コントロール
手段が作動されている際に、前記複数の爪状フィンガが
前記ノブ把持位置にない不安定な条件を示すための手段
を含んで成る特許請求の範囲第３項記載のツール保持機
構。５、それ自身の開口部を経て外部と連通する内側区画室
を有するハウジングと、該内側区画室内で長手方向を支
持され且つ前記ハウジング開口部に近接して配置された
外側端部を有するロッド部材と、該ロッド部材の外側端
部上に載置され且つ該外側端部上に載置されるように円
形配置の複数の爪状フィンガを有すると共に開口位置か
らノブ把持位置へ半径方向で互いに閉じるように前記複
数の爪状フィンガを付勢するためのスプリング片寄せ手
段を有するノブ把持アッセンブルと、引込み位置と引延
ばし位置との間で前記区画室内に摺動可能に支えられ、
且つ前記複数の爪状フィンガの後方の前記始動ロッド上
に摺動可能に載置され、前記外側端部に向けて延び且つ
前記ノブ把持位置にある時の前記円形配置の複数の爪状
フィンガの外側周縁と同じ大きさの内径を有する円筒形
カラー部分を有する第１ピストンと、負荷位置と負荷を
外された位置との間で前記区画室で摺動可能に支持され
且つ前記第１ピストンとの間の前記始動ロッドの内側端
部に固定された第２ピストンと、複数の受皿状ワッシャ
の第１セットと同軸に配置され且つ前記区画室に形成さ
れた環状肩部と前記第２ピストンとの間に支えられた複
数の受皿状ワッシャの第２セットと、前記第１セットの
複数の受皿状ワッシャによって与えられた力を克服する
ために前記負荷位置から負荷を外された位置へ前記第２
ピストンを選択的に駆動するためおよび前記円筒形カラ
ー部分を前記爪状フィンガとの係合から離れるように移
動させるために前記第１ピストンを前記引延ばし位置か
ら前記引込み位置に駆動するための流体コントロール手
段を含んで成るツールホルダノブを把持するためのツー
ル保持機構。６、前記流体コントロール手段が、前記区画室の内側閉
鎖端部と前記第２ピストンによって輪郭が規定された閉
鎖されたチャンバと連通し、前記ハウジングを通過して
形成された第１ポートを有する特許請求の範囲第５項記
載のツール保持機構。７、前記流体コントロール手段が前記円筒状カラー部分
の外側表面中の円周面に形成された環状凹部と、前記第
１ピストンの全ての部分に対して前記環状凹部で連通し
、前記ハウジングを通過して形成された第２ポートを有
する特許請求の範囲第６項記載のツール保持機構。８、前記流体コントロール手段が前記区画室の内側閉鎖
端部と前記第２ピストンによって輪郭が規定されたチャ
ンバと連通し、前記ハウジングを通過して形成された第
１ポートと、前記円筒状カラー部分の外側表面の円周面
に形成された環状凹部と、前記第１ピストンの全ての部
分に対して前記環状凹部で連通し、前記ハウジングを通
過して形成された第２ポートと、前記引延ばし位置へ前
記第１ピストンが移動する際に前記環状凹部と連通し、
前記ハウジングを通過して形成された第３ポートと、前
記第１ポートに連結された第１流体ラインと、前記第３
ポートと前記第１流体ラインを相互連結する第２流体ラ
インと、前記第２ポートと前記第１流体ラインを相互連
結する第３流体ラインと、前記第１、第２および第３流
体ラインに加圧流体を選択的に導入する高圧流体供給源
を有する特許請求の範囲第７項記載のツール保持機構。９、前記流体コントロール手段が、前記高圧流体供給源
から導入された加圧流体の前記第１流体ラインおよび前
記第２流体ラインからの解放を防ぐために、前記第２流
体ラインと前記第３流体ライン間で第１流体ラインに連
結された逆止め弁手段を含んで成る特許請求の範囲第８
項記載のツール保持機構。１０、前記第１ピストンが前記引延ばし位置に変位され
る際に前記環状凹部を通りおよび前記第１流体ラインを
通って外側への前記第３流体ライン内での流体圧の解放
を合図するために前記第３流体ライン中に連結された流
体圧表示手段を含んで成る特許請求の範囲第９項記載の
ツール保持機構。