JP2916936B2 - スピンドル内の工具の倍力把持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工作機械等のスピンドル内に装着される工
具をスピンドル内に確実に把持するに好適なスピンドル
内の工具の倍力把持装置に関する。

［従来の技術］ 工作機械等のスピンドル内には各種の工具が使用目的
に応じて自動工具交換されて装着される。

前記工具がスピンドル内に確実に、かつ固く把持され
ないと高精度，高能率の加工が出来ない。そのため工具
をスピンドル内に確実にクランプする把持装置が従来よ
り各種採用されている。

従来一般に使用されている工具の把持装置としては、
工具の係止部に着脱可能に係合するコレットに連結する
ドローバをスプリングにより係止方向に引っ張り、コレ
ットを係止部に圧接係止せしめて工具を把持する構造の
ものが広く採用されている。また、コレットと係止部の
係合を解除するにはドローバの後端部に着脱可能に係合
する押圧手段により、前記スプリングの反力に抗してド
ローバを移動して行うように構成される。前記従来技術
の場合、大きな把持力を得るにはバネ常数の大きな強力
なスプリングを採用する必要があると共に、そのスプリ
ングの反力に抗してドローバを移動させるためには大容
量の前記押圧手段を必要とする問題点が生ずる。

そのために、従来技術でも楔作用を利用し、ドローバ
の移動に伴って楔力を発揮させる形式のものもあった。

［発明が解決しようとする課題］ 前記したように、スプリングにより大きな把持力を生
じさせるものは前記したような問題点が生じると共に、
大型のものとなり、高価なものとなる問題点が生ずる。
また、楔力を利用するものはスプリング力を利用するも
のに較べて優れているが、比較的構造が複雑で、かつ加
工しにくい問題点を有するものが多い。更に、楔力を所
望の値に設定するに際し、自由度が低い問題点もある。

本発明は、強力な把持力を発揮することが出来ると共
に、高精度加工が可能であると共に加工が容易に出来、
かつ把持力の設定の自由度が高く、所望の把持力を設定
することが比較的容易に出来るスピンドル内の工具の把
持装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上の目的を達成するために、スピンドル
内に装着される工具に着脱可能に係合し、該工具をスピ
ンドル内に装着固定するスピンドル内の工具の把持装置
において、工具の係止部に着脱可能に係着するコレット
と、該コレットに連結するドローバと、前記コレットを
囲繞して前記スピンドル内に嵌着され前記ドローバの移
動に伴って前記コレットを前記係止部と係止又は解放す
る方向に移動可能に支持するスリーブと、前記ドローバ
の後端側に固定される係止部材と、前記ドローバの後端
側に固定されその内部にテーパ面を形成し前記スピンド
ル内に摺動可能に支持されるピストン部材と、前記スピ
ンドルの後端に固定される閉止部材にその半径方向に沿
って摺動自在に支持される複数個のロック用部材であっ
て、前記ピストン部材の前記テーパ面に当接する当接面
と前記係止部材に係止する係止面とにより楔力を生じさ
せるべく形成される楔駒と、前記ピストン部材とスリー
ブとの間に介設され前記ピストン部材のテーパ面を前記
楔駒側に押圧する方向に付勢するスプリングと、前記ド
ローバの後端に着脱可能に係合し、該ドローバを前記ス
プリングの反力に抗して押圧する押圧手段とを設けるな
るスピンドル内の工具の倍力把持装置を構成するもので
ある。

［作用］ スピンドル内に装着されている比較的弱いバネ常数の
スプリングによりドローバが後方に移動するとコレット
がスリーブに押され工具の係止部に係着する。ピストン
部材はドローバに固定されているため、前記ドローバの
移動により、そのテーパ面が閉止部材の楔駒に当接し、
かつ前記スプリングの押圧力により圧接される。楔駒が
スピンドル部材のテーパ面に圧接すると同時に楔駒の係
止面がドローバに固定されている係止部材に係止する。
そのため、楔駒は固持されると共にピストン部材のテー
パ面との圧接部に楔力が発生する。それにより大きな把
持力が生ずる。また、楔駒は閉止部材の内周に沿って複
数個配置されるものでその摺動方向は閉止部材の半径方
向に沿うため、加工は容易に、かつ高精度に行うことが
出来る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すように、本実施例における倍力把持装置
はピストン部材1,楔駒2,係止部材3,閉止部材４等とから
なるが、工具の把持構造全体をまず説明する。

スピンドル５は主軸台６に軸受7,8等を介して枢支さ
れ、図略の駆動機構により回転駆動される。スピンドル
５の前端側（図の左端）にはプルスタッド９を後端側に
設けた工具10が装着される。スピンドル５の内孔11には
スリーブ12が嵌着され、スリーブ12の先端側には先端側
に向かって拡径するテーパ部13が形成される。スリーブ
12の内部にはコレット14が収納され、コレット14の係止
部15がプルスタッド９の係止部16に係止する。また、コ
レット14のスリーブ12のテーパ部13の近傍の外周には先
端側に向かって拡径するテーパ部17が形成される。な
お、コレット14の係止部15がプルスタッド９の係止部16
に係止している場合にはコレット14の外周はスリーブ17
の内周により押され、コレット14が外方に開くことを制
限している。

コレット14にはドローバ18が連結する。ドローバ18は
スピンドル５の内孔11内に嵌着されたスリーブ12のガイ
ド孔に案内され、後部に向かって延伸し、スピンドル５
の軸線に沿って配設される。

ドローバ18の後端側にはピストン部材１が固定される
と共に、当接部材３が螺着固定される。なお、当接部材
３にはドローバ18の外周から出っ張る係止部（段部）19
が形成される。

ピストン部材１の内部にはスピンドル５の後方側に向
かって拡径するテーパ面20が形成される。閉止部材４は
スピンドル５の後端部に固定され、その前端側には前方
に向かって縮径すると共に、スピンドル部材１のテーパ
面20よりも小径のテーパ部21が形成される。また、ドロ
ーバ18が後方に移動した場合に係止部材３が挿通し得る
貫通孔22が形成される。

次に、楔駒２を説明する。

第２図は第１図のII−II線断面でスピンドル部材１を
取り除いた拡大断面図を示す。なお、第１図は第２図の
Ｉ−Ｉ線断図を示すため、第１図では楔駒２は１個のみ
しか表示されていない。

楔駒は閉止部材４のテーパ部21にその半径方向に沿っ
て穿設されたガイド穴に摺動自在に支持されるピン状体
からなり、本実施例では第２図に示すように閉止部材３
の円周方向に等間隔に６個配設される。その頭部にはピ
ストン部材１のテーパ面20に当接する弧状当接部23が形
成されると共にその軸線方向に沿って傾斜する係止面24
が形成される。また、第３図によく示すように閉止部材
４側に一端部を固定したバネ25が楔駒２にその他端部を
係着し、楔駒２を外方に押圧するようにしている。勿
論、バネ25により楔駒２は係止部材４からは飛び出さな
いようにされている。

スピンドル５の内孔11内のスリーブ12とピストン部材
１との間には、比較的、弱いバネ常数のスプリング26が
介設される。

スピンドル５の後端部には押圧手段27のシリンダ本体
28が固定される。シリンダ本体28は図略の作動媒体源と
連通し、ピストン29を摺動可能に支持する。ピストン29
のロッド30はドローバ18の後端部位と対峙して配置さ
れ、コレット14の係止を解放する場合にドローバ18に当
接しドローバ18を前方に向かって移動させるように作用
する。

次に、本実施例の作用を説明する。

押圧手段27を動作し、コレット14の係止部15が開いて
いる状態で工具10がスピンドル内に挿入されると押圧手
段27の作動を停止する。スピンドル５の押圧力により、
ピストン部材１を介し、ドローバ18が後方に移動し、コ
レット14の係止部15が工具10のプルスタッド９の係止部
16に係着し、工具10を把持する。この状態で第３図に示
すようにピストン部材１のテーパ面20が楔駒２の弧状当
接部18に当接し、楔駒２をバネ25の反力に抗して下げ
る。この位置で楔駒２の係止面24が係止部材３の係止部
19が係止面24に当接し、楔駒２は固持される。従って、
楔駒２の弧状当接部18とテーパ面20との間と、部材２の
係止面24と部材３の当接面との間とに楔作用が生じ大き
な楔力が発生しピストン部材１およびドローバ18を所定
位置に堅牢固持する力が生ずる。従って、コレット14は
工具10を大きな把持力でクランプすることになる。ピス
トン部材１のテーパ面20と楔駒２の弧状当接部18との間
で生ずる前記力はドローバ18の軸線方向に沿って作用す
る力、すなわち、スプリング26による押圧力の数倍乃至
数十倍の力となるため、極めて小さい軸線方向の力によ
り大きな把持力を発揮することが出来る。

コレット14による工具10の把持を解放するには、押圧
手段27を動作し、ロッド30をドローバ18の後端部に当接
しドローバ18をスプリング26の反力に抗して前記に移動
させると、コレット14のテーパ部17がスリーブ12のテー
パ面13と合致する位置まで進み、コレット14が外方に開
き、係止部16との係止が解放され、工具10は引き抜き可
能な状態となる。以下、前記と同様な作用を繰り返えす
ことにより工具10の挿脱が行われることになる。

第２図に示すように、楔駒２のそれぞれについて楔力
が発生し、その楔力がピストン部材１のテーパ面20の形
状、楔駒２の頭部形状およびスプリング26のバネ力等に
より比較的容易に計算される。

一方、ピストン部材１のテーパ面の加工や、ピン状の
楔駒２および楔駒２を支持する係止部材４のガイド孔等
の加工は通常の機械加工により比較的容易に、かつ高精
度に行うことが出来るため、所望の把持力を有する倍力
把持装置を高精度に、かつ容易に安価に形成可能とな
る。

本実施例において、ピストン部材1,楔駒２等の形状を
図示のものとし、楔駒２の本数を６本としたが、勿論、
それ等に限定されるものでない。

［発明の効果］ 本発明によれば、次のような顕著な効果を奏する。

１）比較的簡単な構造のピストン部材，楔駒等により、
大きな楔力を発生させ、大きな工具の把持力を生じさせ
ることが出来る。

２）ピストン部材を軸線方向に押圧するスプリングの押
圧力が小さくても、大きな把持力を得ることが出来るた
め、スプリングはバネ常数の低いものでよく、かつ押圧
手段も小容量のもので済む。従って、小形で、かつ安価
に形成される。

３）スプリング等の全長が短縮され、押圧手段も小形化
されるためスピンドルの全長が短く出来る。従って、ス
ピンドルをより高精度に加工および支持することが可能
となる。

４）ピストン部材のテーパ面の形状や、楔駒の形状，本
数を適宜設定することにより、所望の把持力を有する倍
力把持装置を形成することが出来る。

５）倍力把持装置の各構成部品は比較的容易に、かつ高
精度に加工出来るため、信頼性，安定性を有する倍力把
持装置を作ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の軸断面図、第２図は第１図
のII−II線拡大軸断面図、第３図は実施例の作用を説明
するための拡大軸断面図である。 １……ピストン部材、２……楔駒、３……係止部材、４
……閉止部材、５……スピンドル、６……主軸台、7,8
……軸受、９……プルスタッド、10……工具、11……内
孔、12……スリーブ、13,17,21……テーパ部、14……コ
レット、15,16,19……係止部、18……ドローバ、20……
テーパ面、22……貫通孔、23……弧状当接部、24……係
止面、25……バネ、26……スプリング、27……押圧手
段、28……シリンダ本体、29……ピストン、30……ロッ
ド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドル内に装着される工具に着脱可能
   に係合し、該工具をスピンドル内に装着固定するスピン
   ドル内の工具の把持装置において、工具の係止部に着脱
   可能に係着するコレットと、該コレットに連結するドロ
   ーバと、前記コレットを囲繞して前記スピンドル内に嵌
   着され前記ドローバの移動に伴って前記コレットを前記
   係止部と係止又は解放する方向に移動可能に支持するス
   リーブと、前記ドローバの後端側に固定される係止部材
   と、前記ドローバの後端側に固定されその内部にテーパ
   面を形成し前記スピンドル内に摺動可能に支持されるピ
   ストン部材と、前記スピンドルの後端に固定される閉止
   部材にその半径方向に沿って摺動自在に支持される複数
   個のロック用部材であって、前記ピストン部材の前記テ
   ーパ面に当接する当接面と前記係止部材に係止する係止
   面とにより楔力を生じさせるべく形成される楔駒と、前
   記ピストン部材とスリーブとの間に介設され前記ピスト
   ン部材のテーパ面を前記楔駒側に押圧する方向に付勢す
   るスプリングと、前記ドローバの後端に着脱可能に係合
   し、該ドローバを前記スプリングの反力に抗して押圧す
   る押圧手段とを設けることを特徴とするスピンドル内の
   工具の倍力把持装置。