JPH0438522B2 - - Google Patents

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ツシヤを長く配列して用
いている。

〔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
ツシヤの２個の同心に配置されたセツトを協働さ
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細長い内側区
画室を有するハウジング内で組合されている。細
長いロツド部材は長手方向で区画室内で支えら
れ、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
インガーによつて形成されているノブ把持アツセ
ンブルを支える。第１ピストンは複数の爪状フイ
ンガーの後方でロツド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
数の爪状フインガに係合するように作られて、ノ
ブ把持位置に爪状フインガを保つ。第１スプリン
グ片寄せ手段が区画室の外側の方向で円筒形カラ
ー部分に力を与えるために設けられ、前記第１ス
プリング片寄せ手段と同心に配置された第２スプ
リング片寄せ手段が区画室の内側の方向にロツド
部材に力を与えるために設けられる。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つ
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は内側キヤビテイすなわち内側
区画室１４で形成されており、内側区画室はハウ
ジング１２の端部１８を通つ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
持することによつてツールホルダ２０を厳密に保
持するように設計されている。

面カツプラリング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
よつて固定される。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
な面カツプラリング２８がツールホルダ２０の端
部面上に形成される。カツプラリング２８は前記
面カツプラリング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、マツテイング用歯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。

協働する面カツプラリング２４，２８は本発明
の部分を形成せず、Illinois Tool Works Incに
よつてこの出願との関連で出願された、米国特許
第4307797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つて提供するこ
とができる。

ハウジング１２は円形端部キヤツプ３４によつ
て一端が閉鎖される中空中央本体部分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
段部分３８，３９，４０，４１によつて形成され
る。端部キヤツプ３４はＯ−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。

細長ロツド部材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の軸線に沿つ
て摺動可能に支持される。第１ピストン４６はロ
ツド部材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５０はロツド部材４４
の内側端部４９に固定される。

ノブ把持アツセツブル５４はロツド部材４４の
円形ヘツド５６とＣ形状締付リング５８の間でロ
ツド部材４４の外側端部４８上に載置される。Ｃ
形状締付リング５８はロツド部材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。ノブ把持アツセツブル５４はスプリング保持
装置６４を用いてロツド部材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インガ６
６から構成されている。

スプリング保持装置６４は受皿状ワツシヤベー
ス６６上に複数のスペーサフインガ６８を形成す
ることによつて作られる。それぞれの爪状フイン
ガ６２は、フインガのベース部分７０をノブ把持
位置（第１図）に向つて軽いスプリング力によつ
て片寄せさせるように、スペーサフインガ６８の
２つの間に回動可能に載置される。

爪状フインガ６２はロツド部材４４の前方に延
び、爪状フインガの外側端部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
れの爪状フインガ６２の外側端部７２はツールホ
ルダノブ２２の形状に合つた湾曲内側表面７４を
有する。後でより詳細に説明されるように、複数
の爪状フインガ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イ
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）と引延ばし位置（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
複数の爪状フイ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インガ
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イ
ンガは閉じ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によつて第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Ｏリ
ング８６によつ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）に向つて移動する。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の間でそれぞれロツド部材４４
上に摺動可能に支持されて短く堆積された複数の
受皿状のワツシヤ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
をロツド部材４４上に付与して、爪状フインガ６
２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ツセツ
ブル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ツシヤ９６の第
２セツトによつて構成されており、これらワツシ
ヤ９６は受皿状ワツシヤ９２の第１セツトと同心
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
ツド部材４４の内側端部４９に錨留めされている
ので、ピストン５０は端部キヤツプ３４に向つて
軸線方向で受皿状ワツシヤ９６の大きなスプリン
グ力を直接ロツド部材に伝達する。合成スプリン
グ保持力は受皿状ワツシヤすなわちベレビイール
（belleville）ワツシヤー９２，９６のスプリング
力の合計である。

受皿状ワツシヤ９２の第１セツトおよび受皿状
ワツシヤ９６の第２セツトの力に対する第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によつて達成され
る。流体コントロール手段１００はブロツク１０
２によつ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、膨張可能なチヤンバ１１
０の中に加圧流体を導入するために端部キヤツプ
３４の中心を通つて形成されたポート１０８に達
している。前記チヤンバ１１０は端部キヤツプ３
４の内側キヤビテイとピストン５０の後面１１１
によつて規定されている。チヤンバ１１０への加
圧流体の導入は、第２受皿状ワツシヤ９６のスプ
リング力を克服することによつて第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
状チヤンバ１１２に入る。この環状チヤンバ１１
２は直径方向段付部分３９の内側壁と円筒形カラ
ー７８の周面の中央部分の周りに形成された環状
溝１１４によつ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を通つてチヤ
ンバ１１２と連通す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１１
４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図の引込まれに位置に達する迄
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の移動に先立つ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ツシヤセツ
ト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、受皿状ワツシヤを収容する
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ツシヤの長い積重ねを採
用する。

本発明は２つの異なるが協働する作用を独立し
て提供し、且つ同心に配置された２組の受皿状ワ
ツシヤを採用することによつて、複数の受皿状ワ
ツシヤ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。受皿状ワツシヤ９６の第２セツト
は第１図のノブ把持位置にノブ把持アツセツブル
５４を保持するために非常に高いスプリング力を
提供する。このワツシヤセツトは8000ポンド（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であることが第２
図で寸法「Ａ」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1.1mm）のオーダ
であるだろう。この変位が生じると、受皿状ワツ
シヤの第２セツトによつて与えられる8000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。

受皿状ワツシヤ９６の第２セツトは第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４６に一定のスプリング片寄せ力を
提供し、それによつて複数の爪状フインガ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、受皿状ワツシヤ９０の第１セツトはより
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４６を変位するように設計されている。例
えば、複数の受皿状ワツシヤ９０の第１セツトは
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４６の移動範囲は0.200インチ（約５mm）
であり、1000封度（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
皿状ワツシヤのセツ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６
４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
出す力が複数のフインガを第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
させて第１ピストン４６および第２ピストン５０
上の流体圧を解放し、受皿状ワツシヤの第１セツ
トと第２セツ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
皿状ワツシヤの第１セツ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つて左側へ駆動さ
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、チヤンバ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、チヤンバ１１０からの高圧流体はメ
イン導管１０４、第２バイパス導管１２６、第３
ポート１２８を経て解放されて第３ポートをチヤ
ンバ１１２と連通する状態に置く。この作用は受
皿状ワツシヤ９６の第２セツトが第２ピストン５
０を僅かな距離「Ａ」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がノブ把持アツセツブル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
せる流体圧インデイケータ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
カツ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１３０
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ツト何れかである
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。爪状フインガ６２のセツ
トを具備したスプリング保持装置６４は、ロツド
部材４４が外側端部４８に到達する迄ロツド部材
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内にスナツプ止めさ
れてノブ把持アツセツブル５４を所定位置に保持
する。第１ピストン４６はそれからロツド部材４
４の内側端部４９に摺動される。次に受皿状ワツ
シヤ９２の第１セツトはロツド部材４４上に摺動
され、受皿状ワツシヤ９６の第２セツトは第１セ
ツトと同軸関係に置かれる。第２ピストン５０は
それからロツド部材４４上に摺動され、Ｃ形状保
持機構１４０はロツド部材４４の内側端部上でス
ロツド１４２にスナツプ止めされる。

それから全体のアツセツブルが本体部分３２の
大口径部分に挿入され、端部キヤツプ３４がハウ
ジング１２の大口径の端部に固定されてアツセツ
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
によつて、タレツ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
ール保持機構は多くのコントロール、オートマチ
ツク、ロボツ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
央線による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解放位置において示
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、ノブ保持装置
にある複数の爪状フイ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……ツールホルダノブ、４４
……ロツド部材、４６……第１ピストン手段、５
０……第２ピストン手段、５４……ノブ把持アツ
セツブル、６２……爪状フインガ、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。

Claims (1)

1. 【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ツド部材
   と、該ロツ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インガを含み且つ
   開放位置とノブ把持位置との間を移動可能なノブ
   把持アツセンブルと、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インガを保
   持するためのフイ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ツド部材を移動す
   るための第２ピストン手段と、前記ハウジング開
   口部に向けて前記フインガ係合手段上に力を与え
   る第１スプリング片寄せ手段と該第１片寄せ手段
   と同心に配置されて前記ハウジング開口部から離
   れるように前記ロツド部材に力を与える第２スプ
   リング片寄せ手段と、前記第１スプリング片寄せ
   手段によつ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、それによつて前記複数の爪状フインガ
   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
   数の爪状フイ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ツド部材
   と、該ロツ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
   爪状フイ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
   の爪状フイ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ツセンブルと、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インガの
   後方の前記ロツ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インガの外側
   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ロツドの
   内側端部に固定された第２ピストンと、複数の受
   皿状ワツシヤの第１セツトと同心に配置され且つ
   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ツシヤの
   第２セツトと、前記第１セツトの複数の受皿状ワ
   ツシヤによつ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イ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ピストンによつて輪郭が
   規定された閉鎖されたチヤンバと連通し、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ピストンによつて輪郭が規
   定されたチヤンバと連通し、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
   流体ラインを通つて外側への前記第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。