JPH02224907A - 工具ホルダの保持装置 - Google Patents

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 この発明はマニシングセンタ等、工具自動交換装置を備
えた工作機の主軸に、工具ホルダを装着する工具ホルダ
の保持装置に関する。

従来の技術 従来、こうしたマニシングセンタの工具交換は、工具ホ
ルダを工具交換アームで保持した後に工具ホルダをアン
クランプするので、工具交換時間が長くかかっていた。

そこで実開昭６２−１３８５１３号や特開昭６３−５２
９４２号には、第５図に示すように工具ホルダ１０８と
弾性係合する仮保持機構１１４が備えられ、工具ホルダ
１０８を工具交換アームで保持する前に、工具ホルダ１
０８をアンクランプしても工具ホルダ１０８が仮保持機
構１１４で保持され、落下しないようにして工具交換時
間を短くしようとするものが提案されている。

発明が解決しようとする課題 上記によれば、主軸１０２内のプッシュロッド１０５が
工具ホルダ１０８の後端を押す押面１０５ｂを備えてお
り、アンクランプの際、工具ホルダ１０８を前方へ強制
的に押出し、しかも押出すときまでに、工具ホルダ１０
８をクランプ状態としていたプッシュロッド１０５先端
の把持装置（鋼球）１０７が工具ホルダ１０８のプルス
タッド１０９の移動通路の外に位置するようになってい
る。そのため、主軸先端のテーパ孔１０４に対し、工具
ホルダ１０８のテーパシャンク部１０８ａが極めてしっ
くりと嵌着している場合には、そのテーパ面相互のくい
つきによってプッシュロッド１０５の押面１０５ｂがプ
ルスタッド１０９を押した当初には前記嵌着状態を解除
できないことが生じる。すると、プッシュロッド１０５
は第５図の状態から前進（下降）できず、その間にプッ
シュロッド１０５は僅かな弾性変形を起し、プッシュロ
ッド１０５による押し力が前記くいつき力を越えた瞬間
に、プッシュロッド１０５は弾性変形を解放し、プルス
タッド１０９は衝撃的な押し力により前方へ勢いよく押
され、その結果プルスタッド１０９が仮保持機構１１４
を乗り越えてしまい、工具ホルダ１０８が主軸１０２か
ら落下してしまう事故が生じる問題があった。

この発明の課題は前記のように主軸に仮保持機構を備え
た主軸の工具ホルダ保持装置において。

工具ホルダの落下しない保持装置を提供することにある
。

課題を解決するための手段 この発明は、仮保持機構を具備する主軸の工具ホルダ保
持装置において、プッシュロッドが工具ホルダを押出し
て、そのテーパ孔との嵌合状態を解除するために要する
ストロークをこのストローク移動する間、プッシュロッ
ド先端の把持部材が工具ホルダのプルスタッドの移動通
路内にあるように設定したことを特徴とする。

作用 上記構成によれば、嵌合状態が解除された時にも、プッ
シュロッド先端の把持部材はまだ工具ホルダのプルスタ
ッドの移動通路内にあるために、＝３− 工具ホルダは嵌合の解除状態において、仮保持機構と係
合する前に把持部材と係合する。従ってくいつきがあっ
た場合でもプルスタッドを介して衝撃力が直接仮保持機
構に作用せず、工具ホルダが落下することはない。

第１実施例 第１図において、主軸ヘッド１に主軸２が回動可能に支
承されている。この主軸２には中心に案内孔３が貫通さ
れている。案内孔３の先端は工具ホルダ嵌合用のテーパ
孔４に形成しである。この案内孔３には軸方向に伸びる
プッシュロッド５が軸方向移動自在に挿通しており、皿
はね６により後方に付勢されている。プッシュロッド５
の先端には把持部材として例示する４つの鋼球７が半径
方向移動自在に装着されている。この鋼球７の軸方向後
方には工具ホルダ８のプルスタッド９をはさんで所定の
隙間を生じる位置に押し用鋼球１０が前記鋼球７と対向
して半径方向移動自在に装着しである。またプッシュロ
ッド５先端には軸方向のスリット１１が形成され、この
スリット１１内には半径方向に移動可能な仮保持ピン１
２がばね１３により半径方向内側に向けて付勢され、工
具ホルダ８のプルスタッド９と弾性係合する仮保持機構
１４が構成されている。

一方前記案内孔３には前記鋼球７と対応して段部１５が
形成され、この段部１５は第３図（、）に示すように小
径の干渉位置保持面１５ａと大径の逃げ面１５ｂとを有
し、両者間を傾斜面１５ｃで連続している。この干渉位
置保持面１５ａに鋼球７が係合すると、鋼球７は工具ホ
ルダ８のプルスタッド９の軸方向移動通路内に突出し、
逃げ面１５ｂに鋼球７が係合すると、前記プルスタット
９の移動通路から外れるようになっている。また。

押し用鋼球１０と対応して、クランプ状態を示す第１図
の状態において押し用鋼球１０の前方に環状の逃げ溝１
６が形成され、この逃げ溝１６の幅は、押し用鋼球１０
がプルスタッド９を押して工具ホルダ８のテーパ孔４と
の嵌合を解除した後に、押し用鋼球１０が第３図（ｃ）
のように逃げ溝１６に入り込み始めその後鋼球７が逃げ
面１６に係合してアンクランプ完了するまで、逃げ溝１
６内に位置しているような幅に設定しである。そして、
プッシュロッド５をそのクランプ位置（第３図（ａ）又
は第３図（ｃ）の押し用鋼球１０の位置Ａ）から工具ホ
ルダ８のテーパ孔８ａとの嵌合を解除した位置（第３図
（ｃ）の押し用鋼球１０の位置Ｂ）に至るのに要するス
トローク（第３図（ｃ））ＳＴを、このストロークＳＴ
の間前記鋼球７が干渉位置保持面１５ａに係合している
ように設定しである。このことは、前記ストロークＳＴ
が、クランプ位置の鋼球７と干渉位置保持面１５ａとの
接点１５ｄと、干渉位置保持面１５ａと傾斜面１５ｃと
の交点１５ｅ（第３図（Ｃ））との距離とほぼ同じに設
定されていると言い換えても良い。そして仮保持機構１
４は、前記鋼球７が交点１５ｅに達したとき、未だプル
スタッド９の前面と係合しない位置、つまり前記交点１
５ｅと一致した高さ位置より僅かに下側に、その仮保持
ピン１２の先端中心線が位置するように配置しである。

次に作用を説明する。第３図（、）において、プルスタ
ッド９は干渉位置保持面１５ａと係合している鋼球７に
より主軸後方へ引張られ、工具ホルダ８はそのテーパシ
ャンク部８ａがテーパ孔４に嵌合されている。工具交換
指令が出されると、主軸２後方の図示しないアンクラン
プシリンダが作用してプッシュロッド５を皿ばね６に抗
して押す。すると押し用鋼球１０がプルスタッド９の後
面傾斜部と当接する（第３図（ｂ））。この時テーパ孔
４と工具ホルダ８のテーパシャンク部８ａとの間にくい
つきがあると、プッシュロッド５は第３図（ｂ）のまま
前進できず、僅かな弾性変形を起す。プッシュロッド５
による押し力がくいつき力を越えると衝撃的な押し力が
生じる。これによりプルスタッド９は勢いよく下方へ押
されるが、ここまでのプッシュロッド５のストロークは
ストロークＳＴなので、鋼球７は未だ干渉位置保持面１
５ａに係合しており、勢いよく押された工具ホルダ４は
そのプルスタッド前面が鋼球７に受は止められ、直接衝
撃力が仮保持ピン１２に作用しない。このときに押し用
鋼球１０は逃げ溝１６への傾斜面を下り始めている（第
３図（Ｃ））。こうしてテーパ孔４との嵌合状態が解除
されると更にプッシュロッド５が下降して鋼球７が段部
１５の傾斜面１５ｃを下っていく途中で、鋼球７に受は
止められていたプルスタッド９が、今度は仮保持ピン１
２に受は止められて仮保持される。そして、その状態で
プッシュロッド５が更に下降して鋼球７が逃げ面１５ｂ
と係合してアンクランプを完了する（第３図（ｄ））。

次いで工具ホルダ４のＶ溝８ｂを工具交換アーム（図示
なし）で把持した後直ちに軸方向に移動されて工具ホル
ダ４を主軸２より外す。この時、プルスタッド９は仮保
持ピン１２をばね力に抗して半径方向外方へ移動する。

また工具ホルダ４の挿着時には仮保持機構１４に工具ホ
ルダ４を仮保持すると、アンクランプ完了時（第３図（
ｄ））においてプルスタッド９前面と鋼球７との間に十
分な軸方向距離があり、プッシュロッド５を引込むと鋼
球７は干渉位置保持面１５ａに至ってからプルスタッド
９と係合するのでプルスタッド９のクランプは、従来の
ものと同様に確実に行なわれる。

この実施例では押し用鋼球を用いてテーパ孔とテーパシ
ャンクとの嵌合状態を解除した後、押し用鋼球を半径方
向へ逃したので、嵌合解除後のプッシュロッドの移動に
よってプルスタッドが更に強制的に押されることはなく
、また、嵌合解除直後に仮保持機構と係止したので、ア
ンクランプ完了時において工具ホルダが主軸から大きく
突出せず、テーパ孔との間の隙間も小さくでき、工具交
換時に工具ホルダのがたつきが小さい利点がある。

第２実施例 第４図において押し用鋼球を用いないものについて説明
する。第１実施例と同一部分には同一番号を付し、説明
を省略する。プッシュロッド５先端にはプルスタッド９
が入り込む孔５ａが形成され、この孔５ａの底面５ｂに
よってプルスタッド５の押面が構成される。そしてクラ
ンプ状態（第４図（ａ））においてプルスタッド９の後
端面とプッシュロッド５間には僅かな隙間があるように
設定しである。そして、このクランプ状態の鋼球７の干
渉位置保持面１５ａとの接点１５ｄと、干渉位置保持面
１５ａと段部１５の傾斜面１５ｃの交点１５ｅとの距離
りが、クランプ位置のプッシュロッド５の押面５ｂが、
プルスタッド１１を押して工具ホルダ８と主軸テーパ孔
４との嵌合を解除するのに要するストロークＳＴと同一
に設定しである。そして、仮保持機構１４はアンクラン
プ完了時（第４図（Ｃ））の鋼球７の中心とほぼ同じ高
さ位置に、仮保持ピン１２先端中心が位置するように取
付けである。

この実施例でも、プッシュロッド５がプルスタッド９を
押し、テーパ孔４と工具ホルダ８のテーパシャンク８ａ
とがくいついている場合とは、前記実施例同様、プッシ
ュロッド５等の弾性変形により衝撃的な押し力がプルス
タッド９に作用するが、嵌合状態（くいつき）の解除を
した時（第４図（ｂ））では、プッシュロッド５のスト
ロークはストロークＳＴであり、鋼球７は未だ干渉位置
保持面１５ａ上にあるので、プルスタッド９はその前面
が鋼球７に受は止められる。その後プッシュロッド５が
下降するにつれて鋼球７は傾斜面１５ｃを経て逃げ面１
５ｂと係合する。傾斜面１５Ｃを下っていく途中でプル
スタッド９は仮保持ピン１２と係合して仮保持され、第
４図（ｃ）の状態でアンクランプが完了する。

これら２つの実施例では把持装置としてプッシュロッド
先端に半径方向移動自在にした鋼球を用いたもので説明
したが、例えば実開昭６２−１３８５１３号に開示のよ
うに、半径方向に開閉するようにしたばね性を有する把
持部材を用いたコレット方式のものにも適用できること
は言う迄もなＬ’ａ 発明の効果 以上のようにこの発明装置では、プッシュロッド先端の
把持部材が干渉位置保持面から外れるまでに、テーパ孔
と工具ホルダのテーパシャンク部との嵌合状態をプッシ
ュロッドが工具ホルダを押して解除し、−旦、工具ホル
ダを把持部材で受は止めてから仮保持機構に保持させる
ようにしたので、テーパ孔とテーパシャンク部の嵌合状
態が極めて良好で、くいつきを生じているような場合に
プッシュロッド等の弾性変形の開放による衝撃的な押し
力が生じることがあっても、この押し力は干渉位置保持
面上の把持部材で・受は止められ、直接仮保持機構に作
用することを防止できる。従って工具ホルダのプルスタ
ッドが前記押し力で勢いよく押出されても仮保持機構を
乗り越えることがなく、工具交換の際、工具交換アーム
で工具ホルダを把持する前に、工具ホルダをアンクラン
プしても工具ホルダが落下する事故を防止でき、工具交
換を迅速、確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面図、第２図は第１図の■−■
断面図拡大図、第３図は作用説明図、第４図は他の実施
例、第５図は従来の技術であ・る。 ２・・主軸、３・・・案内孔、４・・・テーパ孔、５・
・・プッシュロッド、７・・・把持部材、８・・・工具
ホルダ、９・・・プルスタッド、１０・・・押し用鋼球
、１４・・・仮保持機構、１５・・・段部、１５ａ・・
・干渉位置保持面、＝１２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、先端に工具ホルダを嵌合するテーパ孔を備えた主軸
   の案内孔に、工具ホルダを押し出し可能なプッシュロッ
   ドを軸方向移動自在に挿通し、このプッシュロッドの先
   端に把持部材を半径方向移動自在に備え、この案内孔に
   、前記プッシュロッドの軸方向移動により、把持部材と
   係合して把持部材を工具ホルダのプルスタッドの移動通
   路内に突出させる干渉位置保持面と、移動通路内から外
   す逃げ面とから成る段部を形成し、さらに前記主軸には
   、工具ホルダとテーパ孔の嵌合状態解除後に工具ホルダ
   と弾性係合する仮保持機構を設けて成る工具ホルダの保
   持装置において、プッシュロッドが工具ホルダを押し出
   してテーパ孔との嵌合状態を解除するために要するスト
   ロークを、このストローク移動する間、把持部材が前記
   干渉位置保持面と係合しているように設定したことを特
   徴とする工具ホルダの保持装置。