JPS6320524Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、スピンドル先端の内孔に挿着され
た工具ホルダの過度のスリツプを防止し確実なト
ルク伝達ができる工具保持装置に関する。

工具を取付けた工具ホルダのテーパ状のシヤン
ク部をスピンドルのテーパ状の工具ホルダ挿着穴
に嵌挿させて工具をスピンドルに固定すること
は、孔明機、マシニングセンタ等に採用されてい
る。

このような機械に使用される従来の工具保持装
置では工具ホルダとスピンドルとのスリツプを防
止するため一般にキーが用いられている。そのた
め工具ホルダをスピンドルに挿着する時にキーと
キー溝とを合せる位相合せが必要であつた。工具
交換を自動化したマシニングセンタでは、この位
相合せを自動的に行なつているが、その方式とし
ては、工具交換アームで工具ホルダをつかむ時に
位相合せするものとかスピンドルの内孔へ工具を
挿入する途中において工具ホルダを回転させて位
相合せを行うものが知られているが、このような
工具交換装置は構造が複雑となり、また装置が大
形化するという欠点があり、特に小形のスピンド
ルを用いる機械では位相合せ装置を組込むことが
困難であつた。

この考案は、特別の位相合せ装置を必要とせず
に工具ホルダの過度のスリツプを防止でき、しか
もコンパクトな工具保持装置を提供することを目
的とする。

この目的を達成するため、この考案は、スピン
ドルの先端の内孔に工具ホルダを挿着する工具保
持器であつて、前記工具ホルダはテーパ状のシヤ
ンク部の小端側から軸方向に突出する縮径部を有
し、前記スピンドルに前記工具ホルダが挿着され
た状態における前記工具ホルダの縮径部の外面と
該外面に対向するスピンドルの内面には夫々少く
とも一条の軸方向溝が形成され、前記工具ホルダ
の縮径部と前記スピンドルの内面との間には軸方
向に移動自在とされ前記夫々の軸方向溝と係合す
る突部を内周面及び外周面より夫々突出させた環
状の係合部材と、該係合部材を軸方向に付勢する
ばねとが配され、前記係合部材は工具ホルダの軸
方向溝とスピンドルの軸方向溝とを係合する第２
のポジシヨンと、前記第２のポジシヨンから軸方
向に離間された前記両溝を係合しない第１のポジ
シヨンに移動するようにされ、前記第２のポジシ
ヨンにおいては、前記両溝の係合が軸線方向に直
角な１領域の面内において力を伝達するように構
成した工具保持装置に関するものである。

次に、この考案に係る第１の実施例を第１図乃
至第３図により説明する。

スピンドル１の先端には、工具ホルダ２を挿着
するテーパ状の穴３が形成されており、スピンド
ルのテーパ状の穴３に嵌合するテーパ状のシヤン
ク部４を形成した工具ホルダ２がそのテーパ状の
シヤンク部４をスピンドルのテーパ状の穴３に当
接させて保持されている。

この工具ホルダのシヤンク部４の後方（第１図
における右方）には、テーパ状のシヤンク部の小
径端から軸方向に突出した縮径部６が形成され、
この縮径部６には３つの軸方向溝５が外面に設け
られ、スプラインを形成している。また、工具ホ
ルダ２には、縮径部６の端面より穿設された軸方
向のねじ穴７が設けられている。

工具ホルダのねじ穴７には、円筒状の凸部８を
端部に形成したボルト９が螺合され、工具ホルダ
２に一体的に固定されている。ボルト９の環状の
凸部８は、スピンドル１の内穴に滑合するドロー
バーアダプタ１０に設けられた穴１１内に位置
し、ドローバーアダプタ１０に形成された半径方
向孔１２に挿入されたボール１３が凸部８の頚部
に当接するようにされている。

ドローバーアダプタ１０は、スピンドル１内に
軸方向の移動を可能とされたドローバー１４に螺
着され、ドローバー１４の動きにともなつて軸方
向に移動可能とされている。

第１図は、工具ホルダ２がスピンドル１に挿着
を完了された状態を示す縦断面図であり、ドロー
バー１４は後方（第１図で右方）に引かれ、工具
ホルダ２は後方に引張られた状態でスピンドルの
テーパ状の穴３にテーパ状のシヤンク部４をしつ
かりと当接させている。

工具ホルダ２を取外す時は、ドローバー１４を
前方（第１図で左方）に移動させ、ボルト９を凸
部８よりボール１３の押圧を解除すると共に、ド
ローバーアダプタの穴１１の底面１５でボルト９
の端面を押すことにより工具ホルダ２を前方に押
出してスピンドル１より取外す。このとき、ドロ
ーバーアダプタ１０が前方に移動すると、ボール
１３がドローバーアダプタ１０の外径より大きな
スピンドルの凹部１６の位置に来るので、ボール
１３が半径方向外側に移動可能となり、ボール１
３の内接円径はボルト９の凸部８の外径寸法より
大きくなるようにされているので、工具ホルダ２
はスピンドル１より取外すことができる。

工具ホルダの軸方向溝５に対向するスピンドル
１の内面には軸方向の溝１７が12本形成され、ス
プライン状の内孔を形成している。そして、軸方
向溝５のシヤンク部に近い側の部分に対向するス
ピンドル１の内面は軸方向溝１７の溝底を内径と
する内孔とされており、スプラインは形成されて
いない。

係合部材１８は、工具ホルダの縮径部６とこの
縮径部６に対向するスピンドル１の内面との間に
配された環状の部材である。この係合部材１８に
は、工具ホルダの軸方向溝５に係合する軸方向の
突条１９が３つの内面側に形成され、スピンドル
の軸方向溝、すなわち、スプライン１７に係合す
る軸方向の突条２０が３つの外面側に夫々円周方
向に等間隔とされた状態で形成されている。

この係合部材１８は、工具ホルダの縮径部６に
形成された軸方向溝５に突条１９を係合させて円
周方向の回転を阻止された状態で軸方向に滑動可
能とされ、スピンドル１に工具ホルダ２が挿着さ
れた状態で係合部材１８は、工具ホルダのシヤン
ク部４に近い側の位置におけるスピンドルのスプ
ライン１７の係合しない第１のポジシヨンと、こ
の第１のポジシヨンから所定距離工具ホルダ２の
後端側に離間した位置でスピンドルのスプライン
１７と係合する第２のポジシヨンをとり得るよう
にされている。

係合部材１８が第２のポジシヨンにある時に
は、係合部材の突条２０がスピンドルのスプライ
ン１７に係合し、係合部材１８とスピンドル１の
相対回転は不能とされる。この結果、スピンドル
１と工具ホルダ２の相対回転は阻止される。

工具ホルダ２の縮径部６の端部の立上り部と、
係合部材１８との間には第１図に示すばね２１が
配され、係合部材１８は縮径部６の後端側（第１
図の右側）に付勢されている。即ち、工具ホルダ
２がスピンドル１に挿着された場合の第１のポジ
シヨン、すなわち、スプライン１７との非係合位
置から第２のポジシヨン、すなわち、スプライン
１７との係合位置に向つて係合部材１８は付勢さ
れている。

工具ホルダ２の縮径部６の後端に設けた円周溝
に挿着された止め輪２２は、係合部材１８の脱落
を防止するためのものである。

工具ホルダ２の縮径部６には係合部材１８の内
面が常時嵌合している。そして、この工具ホルダ
２をスピンドルの穴３に挿入したとき、スピンド
ルのスプライン１７と係合部材１８の位相が合つ
ていれば、工具ホルダ２に嵌合されている係合部
材１８は前記第２のポジシヨン、すなわち、係合
位置に至り、工具ホルダ２とスピンドル１７とは
相互回転を阻止される。

次に、工具ホルダ２をスピンドルの穴３に挿入
したとき、前記係合部材１８とスプライン１７と
の位相が合つていないときは、係合部材１８は係
合状態の前記第２のポジシヨンを占めるに至ら
ず、スプライン１７の端面（第１図におけるスプ
ライン１７の左端）に衝突する。このとき、係合
部材１８は前記ばね２１を圧縮し非係合状態の第
１のポジシヨンを占める。

このときは、工具ホルダ２の凸部８はボール１
３を介して後方（第１図における右方）に引張ら
れ、工具ホルダ２はスピンドル１に固定される。

この状態において、工具による加工を行えば、
工具ホルダ２に切削抵抗によるトルクが加わり、
工具ホルダ２とスピンドル３との間にスリツプを
生じる。そうすると、このスリツプによつて係合
部材１８とスプライン１７との位相が合い、係合
部材１８は前記ばね２１により付勢されているの
で、係合状態の前記第２のポジシヨンをとるに至
る。

この実施例の係合部材の突条１９，２０は、内
面側及び外面側に夫々３つ設けた例となつている
が、少くとも夫々１つの突条があれば同様の作用
を得ることができ位置は自由である。また、スピ
ンドル１の内面に設けた軸方向溝１７についても
その数は任意である。しかし、スピンドル側の軸
方向溝１７は、多数設けた方が工具ホルダ２にス
リツプが生じた場合、少いスリツプで回り止めが
行なえるため望ましい。また、係合部材の突条２
０の角には適当な面取りを設けることがスピンド
ルの軸方向溝１７との係合を容易とするので望ま
しい。

次に、この考案に係る第２の実施例を第４図及
び第５図により説明する。

この第２の実施例は、係合部材が工具ホルダ側
に取り付けられてなく、スピンドル側に取り付け
られている点において第１の実施例と異なるもの
である。

この場合スピンドル３１の内面には係合部材３
２の外面に設けた突条３３と係合する軸方向溝３
４、すなわち、スプラインが３条形成され、工具
ホルダ３５の縮径部３６に形成されたスプライン
３７に係合可能な突条３８を内面に有し、スピン
ドルの後方よりばね３９により押圧され前側に設
けた止め輪４０により脱落不能とされている。

この実施例は、工具ホルダ３５に６つの軸方向
溝を形成したスプライン３７を設けた例となつて
いる。

スピンドル３１の内面に設けた円周溝に挿着さ
れた止め輪４１は、ばね３９の一方の端部に当接
するばね受けである。

４２は、第１の実施例で符号９で示されている
ボルトと同構造のボルトである。

この第２の実施例においても第１の実施例と同
様の作用が得られる。即ち、係合部材３２の外面
に設けられた突条３３は、スピンドル３１の軸方
向溝３４と係合しばね３９により前方（第４図の
左方）に付勢されている。係合部材３２は、止め
輪４０に接する位置で工具ホルダの軸方向溝３７
に係合する第２のポジシヨンを占める。また、工
具ホルダ３５をスピンドル３１に挿着した場合、
係合部材の突条３８とスピンドルのスプライン３
７の位相が合わないときは、係合部材３２が工具
ホルダのスプライン３７の端部に押されて後退し
係合部材３２の工具ホルダ３５のスプライン３７
と係合しない第１のポジシヨンをとる。したがつ
て、この場合も係合部材３２の突条３８と工具ホ
ルダのスプライン３７との位相が合わない状態で
工具ホルダ３５がスピンドル３１に挿着される
と、係合部材は非係合状態の第１のポジシヨンを
とる。そして、使用時に過大トルクが作用し工具
ホルダ３５にスリツプが生じると、工具ホルダ３
５とスピンドル３１との位相が変化し、位相が合
つたところで係合部材３２が係合状態の第２のポ
ジシヨンに移動し、工具ホルダとスピンドルが回
り止めされた係合が得られるものである。

この第２の実施例は、係合部材３２がスピンド
ル内に配されているので、第１の実施例のように
個々の工具ホルダに係合部材を配設する必要がな
く、工具ホルダにスプラインのみを設ければ良い
ので工具ホルダが簡単になるという利点がある。
実際の適用にあたつては工具交換の頻度とか交換
工具数などを考慮して適する方式を採用すれば良
い。

第６図、第７図には、係合部材の他の実施例が
示されている。

第６図に示す係合部材４３は、環状のリング４
４にピン４５を圧入したものである。

第７図に示す係合部材５１は、環状のリング５
２の円周面に貫通孔５３を設け、この貫通孔５３
に夫々ボール５４を嵌合させたもので、このボー
ル５４はリング５２に圧入状態で組付けても良い
が、ボール５４を回動自在に孔５３に保持させる
と係合部材５１が相手の軸方向凹所に係合するこ
とが円滑に行なわれる。この例では、ボール５４
が使用中に脱落しないようにしておくことはもち
ろんである。

以上、この考案の実施例について説明したが、
この考案では工具ホルダをスピンドルの内孔に挿
着する際円周方向の位置合せを行うことが必要な
いので取り付けが簡単に行うことができる。

従来、工具ホルダをスピンドルの内孔に挿着す
るのにキーを用いないものは実公昭49−36301号
公報、実開町53−69079号公報において知られて
いる。

このうち、前者のものは、工具ホルダとスピン
ドルとの伝導部を構成する係合面は、円形状に配
された鋸歯によつて形成されていてその歯の高さ
は比較的低いので、工具に大きなトルクがかかつ
たときに鋸歯の噛み合いが外れてしまい両者の円
滑な噛合いが保証できない。これに対し、この考
案においては、工具ホルダの軸方向溝に係合する
係合部材とスピンドル内面の軸方向溝との係合が
軸線と平行な凹部、凸部によつて、前述した第
１、第２の実施例に示したように行なわれてお
り、前記両溝の係合が軸線に直角な１領域の面内
において力を伝達する構成になつているので、大
きなトルクがかかつても係合が外れることがな
い。

また、後者に示すものにおいては、スピンドル
と工具ホルダの係合が軸方向に離れた位置で回り
止めピンを介して行なわれるので、係合ピンにモ
ーメント荷重が作用しピンが破損するおそれがあ
るという欠点がある。これに対し、この考案で
は、スピンドルと工具ホルダの係合面が、第１図
のＡ−Ａ線に示すように軸線方向と直角な１領域
の面内において行われているので、前記係合面に
は圧縮力のみで力の伝達を受けモーメント荷重を
うけることがなく、従つて力の伝達が適格にでき
るという上記公知例にみられない利点がある。

なお、上記両公知例においては、いずれも、工
具ホルダとスピンドルとの係合が工具保持具の外
部において行なわれるようになつているので、係
合部に工具の切削による塵埃が付着し易く、従つ
て該係合部を損傷し、係合に支障を来すそおれが
多分にあるが、この考案においては、上記係合部
はスピンドルの内部に収容されているので、従来
公知のものにおけるような欠点はなく、効率のよ
い係合を得ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る工具保持装置の第１
の実施例を示す縦断面図、第２図は、第１図のＡ
−Ａ線における横断面図、第３図は、第１図の部
品である係合部材の斜視図、第４図は、工具保持
装置の第２の実施例を示す縦断面図で、この第４
図は、第１図の要部に相当する部分を拡大した図
である。第５図は、第４図のＢ−Ｂ線における横
断面図、第６図は、係合部材の変形例を示す斜視
図、第７図は、係合部材の他の変形例を示す斜視
図である。 符号の説明、１，３１……スピンドル、２，３
５……工具ホルダ、５，１７，３４，３７……軸
方向溝（スプライン）、１４……ドローバー、１
８，３２，４３，５１……係合部材、１９，２
０，３３，３８……突条、２１，３９……ばね、
４５……ピン、５４……ボール。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. スピンドルの先端の内孔に工具ホルダを挿着す
   る工具保持器であつて、前記工具ホルダはテーパ
   状のシヤンク部の小端側から軸方向に突出する縮
   径部を有し、前記スピンドルに前記工具ホルダが
   挿着された状態における前記工具ホルダの縮径部
   の外面と該外面に対向するスピンドルの内面には
   夫々少くとも一条の軸方向溝が形成され、前記工
   具ホルダの縮径部と前記スピンドルの内面との間
   には軸方向に移動自在とされ前記夫々の軸方向溝
   と係合する突部を内周面及び外周面より夫々突出
   させた環状の係合部材と、該係合部材を軸方向に
   付勢するばねとが配され、前記係合部材は工具ホ
   ルダの軸方向溝とスピンドルの軸方向溝とを係合
   する第２のポジシヨンと、前記第２のポジシヨン
   から軸方向に離間された前記両溝を係合しない第
   １のポジシヨンに移動するようにされ、前記第２
   のポジシヨンにおいては、前記両溝の係合が軸線
   方向に直角な１領域の面内において力を伝達する
   ように構成したことを特徴とする工具保持装置。