JPH0325879Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えばNC工作機械の工具取り付け
部、例えばツールポストに自動工具交換装置のマ
ニピユレータで装着される工具取り付け用アタツ
チメントを前記ツールポストに強固にクランプす
るための工具クランプ装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 例えば数値制御タレツト旋盤のツールポストに
自動工具交換装置のマニピユレータで装着される
工具取り付け用アタツチメントには、前記ツール
ポストの中窄まりテーパ状穴に密接に嵌合し得る
テーパ状突出軸部が設けられている。而して前記
工具取り付け用アタツチメントのクランプは、前
記テーパ状穴に嵌合せしめられた前記テーパ状突
出軸部を内方に引き込んで両者を密接に嵌合さ
せ、必要に応じて前記工具取り付け用アタツチメ
ント側と前記ツールポスト側とに軸心の周りで形
成した環状端面どうしを互いに面接触させること
により行われる。

従来のこの種の工具クランプ装置は、前記工具
取り付け用アタツチメントのテーパ状突出軸部を
内方に引き込む手段として、当該突出軸部の先端
に対して係脱自在な引き込み軸と当該引き込み軸
を内方に引き込む複数段の皿ばねとを使用したも
のであつた。このような従来の皿ばね使用のクラ
ンプ装置では、工具取り付け用アタツチメントに
取り付けられた切削工具の切削力が前記皿ばねの
付勢力に勝るような重切削や、突出量の大きな加
工を行う工作機械に適用した場合、工具取り付け
用アタツチメントに対するクランプが不測に弛緩
する危険性があり、安全面において問題があつ
た。又、前記引き込み軸や皿ばね群が中心線上に
配置されるため、中心部を貫通する工具駆動軸を
備えた工具取り付け用アタツチメントには適用す
ることが困難であり、一般的には工具取り付け用
アタツチメントそのものを回転駆動する方式の工
作機械、即ち回転駆動されるツールポストを備え
た工作機械でなければ適用することができなかつ
た。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決し得
る工具クランプ装置を提案するものであつて、そ
の特徴は、工具取り付け用アタツチメント１に、
先窄まりテーパ状突出軸部３と該突出軸部より同
軸状に突出し且つ先端に係合周鍔５を突設させた
係合軸部４とを連設し、上記テーパ状突出軸部３
と上記係合軸部４とにわたつて貫通する工具駆動
軸７を備え、工作機械側の工具取り付け部２に
は、前記突出軸部３が嵌合しうるテーパ状嵌合穴
部１１を設けると共に、該嵌合穴部の内方側に取
付穴部１２を、また該取付穴部と前記嵌合穴部１
１との間に径大穴部１３を同心状に設け、前記取
付穴部１２には、前記係合軸部４に外嵌する端部
を有するクランプ用筒状体１４を軸方向出退移動
のみ可能に嵌装すると共に、螺子機構を介しクラ
ンプ用筒状体１４と連動連結していて正転により
該筒状体を内方へ引き込み逆転により外方へ押し
出す駆動用回転体１５を内装し、クランプ用筒状
体の前記端部には該筒状体の引き入れ時に前記係
合周鍔５と係合して前記アタツチメントの抜け止
めとなり且つ該筒状体の押し出し時に係合周鍔５
から離脱し前記径大穴部１３側へ変位して前記抜
け止めを解除するクランプ手段５０，５０ａを備
えてなり前記駆動用回転体１５を貫通し且つ前記
アタツチメント側の工具駆動軸７と連結離脱自在
なクラツチ機構を備えた工具駆動用主軸１６を内
装してなるにある。

また本考案の実施態様として、前記クランプ手
段５０は、クランプ用筒状体の前端部周方向に間
隔をおいて貫設された複数のボール保持孔２１
と、クランプ用筒状体１４の引き込みにより当該
保持孔２１が取付穴部１２内に没入するとき当該
保持孔より内向きに突出して前記係合周鍔５に係
合し前記アタツチメントの抜け止めとなり、クラ
ンプ用筒状体１４の押し出しにより当該保持孔２
１が前記径大穴部１３に臨んだ状態でこの径大穴
部へ外向きに突出して係合周鍔５との係合を解除
するクランプボール２２と、からなる構成を採用
するものである。

更に本考案の他の実施態様として、前記クラン
プ手段５０ａは、その内方端部が前記駆動用回転
体１５に螺合され、且つ内方端部を残して軸方向
に延びる複数の割り溝２１ａを有し前記係合軸部
４に外嵌してその外向き係合周鍔５に外方側より
係合し前記アタツチメントの抜け止めとなる内向
き係合周鍔２２ａを外方端部に有するクランプ用
割りコレツト１４ａからなる構成を採用するもの
である。

（作用） 上記のような本考案の工具クランプ装置による
と、前記工具取り付け用アタツチメント１を、ク
ランプ手段５０，５０ａが径大穴部１３に臨出し
た状態において、そのテーパ状突出軸部３が工作
機械側の工具取り付け部２の中窄まりテーパ状嵌
合穴部１１に嵌合し且つ係合軸部４先端の係合周
鍔５がクランプ手段５０，５０ａを押しのけて工
作機械側のクランプ用筒状体１４内に突入嵌合す
るように装着した後、前記駆動用回転体１５を正
転駆動させることにより、クランプ用筒状体１４
を螺子機構を介し内方へ引き込んでクランプ手段
５０，５０ａを取付穴部１２内に没入せしめ、そ
れによりクランプ手段５０，５０ａを係合周鍔５
に係合し、しかして工具取付け用アタツチメント
１をクランプ手段５０，５０ａを介して内方へ引
き込んで、工具取り付け用アタツチメント１のテ
ーパ状突出軸部３を工具取り付け部２のテーパ状
嵌合穴部１１に対し密接に嵌合させ、当該アタツ
チメントを固定することができる。

前記駆動用回転体１５を逆転させたときは、ク
ランプ用筒状体１４が外方へ押し出されてクラン
プ手段５０，５０ａが径大穴部１３に臨出し、そ
れによりクランプ手段５０，５０ａが係合周鍔５
との係合を解除されると共に径大穴部１３に突出
可能な状態となるので、工具取り付け用アタツチ
メント１を工具取り付け部２から抜き取ることが
出来る。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図において、１は工具取り付け用アタツチ
メント、２は工作機械側のツールポストである。
前記工具取り付け用アタツチメント１の内方端部
には、先窄まりテーパ状突出軸部３とこの突出軸
部３よりも更に突出する小径の係合軸部４とが同
軸状に連設され、前記係合軸部４の先端には、外
向き半径方向に突出する係合周鍔５が突設されて
いる。また、前記アタツチメント１内には軸受６
を介して工具駆動軸７が同心状に貫通支承され、
この工具駆動軸７の外方端には工具Ｔを把持する
工具把持具８が取り付けられ、前記係合軸部４か
ら突出する工具駆動軸７の内方端にはクラツチ爪
９が形成されている。１０は前記工具取り付け用
アタツチメント１に形成されたマニピユレータ用
把持部である。

前記ツールポスト２には、その外方端に、前記
工具取り付け用アタツチメント１のテーパ状突出
軸部３と密接に嵌合し得る中窄まりテーパ状嵌合
穴部１１が設けてあり、また、この嵌合穴部１１
の内方には取付穴部１２が、またこの取付穴部１
２と嵌合穴部１１との間にこれらよりも内径の大
きい径大穴部１３がそれぞれ同心状に設けられ、
そして取付穴部１２にはクランプ用筒状体１４及
び駆動用回転体１５が嵌装され、更に駆動用回転
体１５内には工具駆動用主軸１６が挿通支承され
ている。１７はツールポスト２の環状端面１８か
ら突出する廻り止め用ピンであり、前記工具取り
付け用アタツチメント１のマニピユレータ用把持
部１０の内側環状端面１９に形成された凹部２０
に嵌合する。

前記クランプ用筒状体１４は、前記工具取り付
け用アタツチメント１側の係合周鍔５を含む係合
軸部４に外嵌し得る外方端部を有し、この外方端
部に、クランプ手段５０たる複数のボール保持孔
２１が周方向に一定間隔をおいてそれぞれ筒状体
１４の半径方向に貫設されており、各保持孔２１
に、該保持孔２１の孔長（即ち筒状体の板厚）よ
りも大きい直径を有するクランプボール２２が保
持されている。尚、各保持孔２１はその外端開口
部及び内端開口部よりクランプボール２２が容易
に出没しうるよう該クランプボール２２の直径よ
りもわずかに大きい内径を有しているが、このク
ランプボール２２が内端開口部から抜け出ること
のないように当該内端開口部分はクランプボール
２２の直径より若干径小に絞られている。また、
前記クランプ用筒状体１４の内方端部外周面に
は、前記ツールポスト２の内周面に突設されたス
トツパーピン２３と係合して当該クランプ用筒状
体１４の回転を阻止すると共にその軸方向移動を
案内する凹溝部２４が軸方向に設けられ、更に内
方端部内周面には雌ねじ部２５が形成されてい
る。

前記駆動用回転体１５は、外方端部側がクラン
プ用筒状体１４に突入した状態で、前記ツールポ
スト２内にニードルベヤリング２６及びスラスト
ボール２７を介して回転のみ可能に支承されてい
る。そしてこの駆動用回転体１５は中央部外周面
に形成された雄ねじ部２８と前記雌ねじ部２５と
からなる螺子機構を介してクランプ用筒状体１４
と連動連結していて、この駆動用回転体１５の正
転によりクランプ用筒状体１４を軸方向に沿つて
内方へ引き込み、また、逆転によつてこのクラン
プ用筒状体１４を外方へ押し出すようになつてい
る。尚、この駆動用回転体１５は図中２点鎖線で
示される駆動ギヤ２９により当該回転体１５の内
方端部に設けられたギヤ３０を介して回転駆動す
ることができる。

前記工具駆動用主軸１６は前記駆動用回転体１
５内を貫通する状態でこの回転体１５にボールベ
アリング３１及びニードルベヤリング３２を介し
て支承されていて、先端部側にはクランプ機構が
内装してある。このクランプ機構は、前記駆動用
回転体１５内に伝動用キー３３及び抜け止め用ス
トツパー３４を介して一定範囲で軸方向にのみ移
動可能に同心状に嵌合され且つ先端に前記工具駆
動軸７側のクラツチ爪９と咬合するクラツチ爪３
５を備えた可動体３６と、この可動体３６を外方
に付勢するコイルばね３７とによつて構成されて
いる。尚、工具駆動用主軸１６は図中２点鎖線で
示される原動軸３８によつて回転駆動することが
できる。３９は位置決め案内用ロツドで、前記可
動体３６の中心部に軸方向スライド可能に貫通さ
れて該可動体３６先端面から突出し、この突出端
部が工具駆動軸７の対向端部に同軸心状に設けら
れたガイド孔４０に嵌合されるようになつてお
り、そしてこのロツド３９はコイルばね４１によ
つて外方に付勢されている。

次に、使用方法を説明すると、駆動用回転体１
５を予め逆転駆動させることによりクランプ用筒
状体１４を取付穴部１２より外方に押し出して外
端部のボール保持孔２１を全面的に径大穴部１３
内に臨ましめた状態としておき（第１図に１点鎖
線で示す）、斯る状態から工具取り付け用アタツ
チメント１を、その環状端面１９がツールポスト
２側の環状端面１８に対向し且つ凹部２０にツー
ルポスト２側の廻り止め用ピン１７が嵌合するよ
うにツールポスト２に装着する。この装着にあた
つて、工具駆動軸７側のガイド孔４０を可動体３
６側より突出している位置決め案内用ロツド３９
に嵌合させることによつて作業が迅速且つ容易に
行える。こうして工具取り付け用アタツチメント
１をツールポスト２に装着することにより、ツー
ルポスト２の中窄まりテーパ状嵌合穴部１１に先
窄まりテーパ状突出軸部３が嵌合すると共に、係
合周鍔５がボール保持孔２１の内端開口部側より
突出しているクランプボール２２を押しのけてク
ランプ用筒状体１４内へ突入する。

斯る状態で駆動ギヤ２９により駆動用回転体１
５を正転させると、この回転体１５側の雄ねじ部
２８と軸方向移動のみ可能なクランプ用筒状体１
４側の雌ねじ部２５とからなる螺子機構を介して
クランプ用筒状体１４が内方へ引き込まれる。こ
れにより、第１図に示すようにクランプ用筒状体
１４外方端部の各ボール保持孔２１がツールポス
ト２の取付穴部１２内に没入しながら工具取り付
け用アタツチメント１側の係合用周鍔５に係合
し、しかして工具取り付け用アタツチメント１が
クランプホール２２を介し内方へ引き込まれて、
中窄まりテーパ状嵌合穴部１１に工具取り付け用
アタツチメント１の作窄まりテーパ状突出軸部３
が密接せしめられると同時にツールポスト２側の
環状端面１８と工具取り付け用アタツチメント１
側の環状端面１９とが互いに面接触せしめられ
る。この状態で駆動用回転体１５に対する正転駆
動を停止するが、駆動ギヤ２９の駆動系にトルク
リミツターを介装したり、トルクモーターを使用
する等して、駆動用回転体１５の駆動停止時期が
遅れても過負荷を自動回避し得るように構成する
のが望ましい。

また、図示のように工具取り付け用アタツチメ
ント１に工具把持具８を駆動する工具駆動軸７が
設けられているときは、ツールポスト２に対する
工具取り付け用アタツチメント１の装着時にツー
ルポスト２側の工具駆動用主軸１６と前記工具駆
動軸７とが前記クラツチ機構を介して自動的に連
結される。即ち、工具駆動軸７側のクラツチ爪９
と工具駆動用主軸１６側のクラツチ爪３５とが係
合するのであるが、両者の位相がずれていてもこ
のクラツチ機構の可動体３６が工具駆動軸７側の
クラツチ爪９に押されてスプリング３７に抗して
後退移動し、工具駆動用主軸１６の回転により両
クラツチ爪９，３５の位相が合うと可動体３６が
スプリング３７の付勢力で前進移動し、両クラツ
チ爪９，３５が自動的に咬合する。

しかして工具駆動用主軸１６を原動軸３８を通
じて回転駆動することにより、その回転力をクラ
ツチ爪３５，９を介して工具取り付け用アタツチ
メント１側の工具駆動軸７に伝達し、工具把持具
８を回転駆動させることができる。

工具取り付け用アタツチメント１をツールポス
ト２から離脱させるときは、駆動用回転体１５を
逆転駆動させる。この結果、当該回転体１５とク
ランプ用筒状体１４との間に介設された前記螺子
機構を介してクランプ用筒状体１４が押し出され
る。それによりクランプ用筒状体１４の外方端部
の各ボール保持孔２１がツールポスト２の取付穴
部１２より径大穴部１３に臨出し、各クランプボ
ール２２がボール保持孔２１の外端開口部より外
へ突出可能な状態となる。斯る状態で駆動用回転
体１５に対する逆転駆動を停止し、工具取り付け
用アタツチメント１をマニピユレータにより外方
へ引張すると、係合周鍔５の外方への軸方向移動
に伴つて各クランプボール２２がその外端開口部
より径大穴部１３に押し出された状態となり、そ
れによりアタツチメント１をツールポスト２から
引き抜くことができる。

上述した実施例では、駆動用回転体１５の回転
によつてクランプ用筒状体１４を軸方向に出退移
動させるための螺子機構を、駆動用回転体１５側
に設けた雄ねじ部２８とクランプ用筒状体１４側
に設けた雌ねじ部２５とより構成したが、当該螺
子機構としてはこれ以外に例えば第２図に示すよ
うな構成を採用してもよい。すなわち、第２図に
示される螺子機構は、ツールポスト２側に突設し
てあるストツパーピン４３によつて軸方向移動の
み可能なクランプ用筒状体１４の内周面に固定的
に突設された係合ピン４５と、駆動用回転体１５
の外周面に条設された螺旋状の溝条シリンダブロ
ツク４８と、からなるもので、回転体１５の正逆
回転により、螺旋溝条４８に係合した係合ピン４
５がこの溝条に案内されて、クランプ用筒条体１
４が軸方向に往復動することができる。

第３図は本考案の他の実施例を示したもので、
この実施例の工具クランプ装置は割りコレツト型
のクランプ用筒状体１４ａを用いている点が異な
つているだけで、それ以外については第１図の実
施例と同一構成を有し、したがつて相違点のみ説
明し、同一部材については同一符号を付する。す
なわち、クランプ用筒状体１４ａには、第４図で
明らかなように、内方端部を残して軸方向に延び
る複数の割り溝２１ａが設けてあつて、外方端部
側が拡径可能となつており、また、この筒状体１
４ａの外方端部にはその内周側に、内向き半径方
向に突出するクランプ手段５０ａとしての内向き
係合周鍔２２ａが設けられ、この内向き係合周鍔
２２ａは、当該外方端部がツールポスト２の取付
穴部１２に嵌合した状態において工具取り付け用
アタツチメント１側の外向き係合周鍔５を含む係
合軸部４に外嵌し且つその外向き係合周鍔５に係
合可能となつてアタツチメント１の抜け止めとな
り、またこの筒状体１４ａが外方へ押出される
際、当該外方端部が前記取付穴部１２から径大穴
部１３側に突入して、先端のテーパ条係合面２２
a₁が前記アタツチメント１側のテーパ状係合面３
ａに摺接しつつ径大穴部１３に嵌まり込むことに
より、当該外方端部が第３図の１点鎖線で示すよ
うに拡径して外向き係合周鍔５の対する内向き係
合周鍔２２ａの係合が離脱されるようになつてい
る。そして、このクランプ用筒状体１４ａの内方
端部は前記駆動回転体１５の螺合され、該回転体
により引き入れ方向に付勢されていて、その外方
端部が取付穴部１２内に嵌合し縮径状態となる。
この縮径状態で内向き係合周鍔２２ａが外向き係
合周鍔５と係合する。しかして斯る状態から、前
記駆動用回転体１５を逆転することによりこの筒
状体１４ａが外方側へ押し出されると、その外方
端部が第３図の１点鎖線で示すように取付穴部１
２を出て径大穴部１３に嵌まり込み、それによつ
てアタツチメント１の抜け止めが解除される。
尚、この第３図の実施例では、クランプ用筒状体
１４ａの外方端部を拡径させるのに、当該外方端
部の先端側にテーパ状係合面２２a₁を設けると共
にこれと対向する工具取り付け用アタツチメント
１側の所要部にテーパ状係合面３ａを設けておい
て、この筒状体１４ａの押し出しに伴う当該外方
端部の外方突出時に筒状体１４ａ側のテーパ状係
合面２２a₁をアタツチメント１側のテーパ状係合
面３ａに摺接させつつ拡径させて当該外方端部を
径大穴部１３に突入嵌合させるようにしたが、他
の方法としては、内向き係合周鍔の設けてある外
方端部側がその中間部及び内方端部より径大でし
かも当該外方端部が予め拡径された状態となるよ
うな割りコレツト型筒状体を形成しておいて、こ
の筒状体の外方端部をツールポスト２の取付穴部
１２に嵌合させたときはその外方端部が縮径され
た状態で取付穴部１２内周面に弾接しており、そ
して当該外方端部が取付穴部１２から径大穴部１
３内に押し出されたときその復元力により拡径し
て径大穴部１３内に嵌合するようにしてもよいわ
けである。

（考案の効果） 以上のように実施し得る本考案の工具クランプ
装置によれば、スプリングの引張力で工具取り付
け用アタツチメントをクランプするのではなく、
螺子機構による強制的引張力でクランプするの
で、極めて強力にクランプすることができる。従
つて重切削や突出量の大きな加工を行う工作機械
における工具取り付け用アタツチメントのクラン
プ装置としても安全に活用することができる。

また、工具取り付け用アタツチメント側に形成
した螺子部に工作機械側の工具取り付け用穴内に
内装された回転及び軸方向移動可能なクランプ用
可動体を噛み合わせる方式と比較して、クランプ
作用を円滑且つ迅速に行わせることができると共
に、螺子部噛み合い端部の歯 れ等の恐れがない
ので耐用寿命も長い。

更に本考案クランプ装置は、工具駆動軸を備え
た回転工具取り付け用アタツチメントに容易に適
用することができる。本考案においては、工具取
り付け用アタツチメントに備えた工具駆動軸が回
転するにもかかわらず、回転しない工作機械側の
工具取り付け部（実施例ではツールポスト２）に
回転工具取り付け用アタツチメントを固定するも
のであるから、自動工具交換作業時に工具駆動軸
の定位置停止（オリエンテーシヨン）をする必要
がなく、工具駆動系の制御が容易となつて安価に
実施することができると共に、工具取り付け部
（実施例ではツールポスト２）を回転工具用と固
定工具用とに兼用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図は螺子機構の変形例を示す一部縦断面側面
図、第３図は本考案の他の実施例を示す縦断面
図、第４図は同要部斜視図である。 １……工具取り付け用アタツチメント、２……
ツールポスト（工具取り付け部）、３……先窄ま
りテーパ状突出軸部、４……係合軸部、５……係
合周鍔、１１……中窄まりテーパ状嵌合穴部、１
２……穴取付穴部、１３……径大穴部、１４，１
４ａ……クランプ用筒状体、１５……駆動用回転
体、５０，５０ａ……クランプ手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 工具取り付け用アタツチメントに、先窄まり
   テーパ状突出軸部と、該突出軸部より同軸状に
   突出し且つ先端に係合周鍔を突設させた係合軸
   部とを連設し、上記テーパ状突出軸部と上記係
   合軸部とにわたつて貫通する工具駆動軸を備
   え、工作機械側の工具取り付け部には、前記突
   出軸部が嵌合しうるテーパ状嵌合穴部を設ける
   と共に、該嵌合穴部の内方側に取付穴部を、ま
   た該取付穴部と前記嵌合穴部との間に径大穴部
   を設け、前記取付穴部には、前記係合軸部に外
   嵌する端部を有するクランプ用筒状体を軸方向
   出退移動のみ可能に嵌装すると共に、螺子機構
   を介しクランプ用筒状体と連動連結していて正
   転により該筒状体を内方へ引き込み逆転により
   外方へ押し出す駆動用回転体を内装し、クラン
   プ用筒状体の前記端部には該筒状体の引き入れ
   時に前記係合周鍔と係合して前記アタツチメン
   トの抜け止めとなり且つ該筒状体の押し出し時
   に係合周鍔から離脱し前記径大穴部側へ変位し
   て前記抜け止めを解除するクランプ手段を備え
   てなり前記駆動用回転体を貫通し且つ前記アタ
   ツチメント側の工具駆動軸と連結離脱自在なク
   ラツチ機構を備えた工具駆動用主軸を内装して
   なる工具クランプ装置。 ２ 前記クランプ手段は、クランプ用筒状体の前
   端部周方向に間隔をおいて貫設された複数のボ
   ール保持孔と、クランプ用筒状体の引き込みに
   より当該保持孔が取付穴部内に没入するとき当
   該保持孔より内向きに突出して前記係合周鍔に
   係合し前記アタツチメントの抜け止めとなりク
   ランプ用筒状体の押し出しにより当該保持孔が
   前記径大穴部に臨んだ状態でこの径大穴部へ外
   向きに突出して係合周鍔との係合を解除するク
   ランプボールと、からなる実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の工具クランプ装置。 ３ 前記クランプ手段は、その内方端部が前記駆
   動用回転体に螺合され、且つ内方端部を残して
   軸方向に延びる複数の割り溝を有し前記係合軸
   部に外嵌してその外向き係合周鍔に外方側より
   係合し前記アタツチメントの抜け止めとなる内
   向き係合周鍔を外方端部に有するクランプ用割
   りコレツトからなる実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の工具クランプ装置。