JPH05337771A - 工具挿着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械主軸の前端部に、テーパシャンクとテー
パ孔との嵌合による第１工具ホルダと、高い自動求心性
と高剛性を有する面歯車カップリングによる第２工具ホ
ルダとを選択及び交換自在に挿着できる工具挿着装置を
提供すること。 【構成】 主軸２の前端部にテーパ孔３が設けられ、該
テーパ孔３に連結する中空孔４にクランプ機構５が設け
られている。主軸２の前端面には、ドライブキー６と、
面歯車カップリング歯９を設けたカップリング部材８
と、カップリング歯９の外周部を覆う環状カバー１２が
固着されている。第１工具ホルダは、基本的にはテーパ
孔３に嵌合するテーパシャンクとドライブキー６に係合
するキー溝を有する従来タイプである。第２工具ホルダ
３０は、プルスタッド３３と、ホルダ本体３１の連結軸
３２に遊嵌され、テーパ孔３に沿ってホルダ本体３１を
案内する円錐台形状案内体３４と、ホルダ本体３１に固
着され、カップリング歯９に噛合するカップリング歯３
８及び環状カバー１２の開口を密封する密封リング体３
９を設けたカップリング部材３７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタのよ
うに工具自動交換装置を備えた工作機械の主軸に工具を
自動挿着する工具挿着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に採用されている工作機械の工具挿
着装置は、機械主軸の前端部にテーパ孔を設け、該テー
パ孔の内奥に連続し、かつ軸方向に延びる中空孔にクラ
ンプ機構を設け、一方、前記テーパ孔に密接嵌合するテ
ーパシャンクを有する工具ホルダに各種の工具を装着
し、前記テーパシャンクを前記テーパ孔に嵌合すると共
に、前記クランプ機構により内方に引っ張って挿着する
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の工具挿
着装置では、工具ホルダのテーパシャンクが前記テーパ
孔の内面に接触しているだけであるから、剛性に問題が
あるばかりではなく、工具交換を繰り返すと、主軸軸心
と工具ホルダの軸心が正確に一致しなくなって、工具交
換の再現性が低下するという問題があり、このため高精
度加工や研削加工に不適当であった。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、高い自動求心性と高剛性を有する面歯車カップ
リング（例えば、ハースカップリング、カービックカッ
プリング）を挿着機構に採用することにより、工具交換
の再現性を高め、高精度加工や精度の高い研削加工を可
能ならしめる一方、通常の切削加工に際しては、従来と
同様テーパシャンクとテーパ孔の嵌合による挿着機構を
選択自在に交換可能とした工具挿着装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の工具挿着装置は、機械主軸の前端部にテー
パ孔を設け、該テーパ孔の内奥に連続し、かつ軸方向に
延びる中空孔に収容されたクランプ機構を有し、前記主
軸の前端面には、ドライブキーと、面歯車カップリング
のカップリング歯を設けたカップリング部材と、前記カ
ップリング歯の外周部を覆う環状カバーとが固着されて
いて、一方、前記テーパ孔には、挿着機構の異なる第１
工具ホルダと第２工具ホルダが選択及び交換自在に挿着
されるようになっており、前記第１工具ホルダは、前記
テーパ孔に密接嵌合するテーパシャンクと、前記クラン
プ機構に係合するプルスタッドと、前記ドライブキーに
係合するキー溝と、前記環状カバーの開口を密封する密
封リング体とを備え、前記第２工具ホルダは、前記クラ
ンプ機構に係合するプルスタッドと、ホルダ本体に遊嵌
され、前記テーパ孔に沿って前記ホルダ本体を案内する
案内体と、前記ホルダ本体に固着され、前記カップリン
グ歯に噛合するカップリング歯及び前記環状カバーの開
口を密封する密封リング体を設けたカップリング部材と
を備えている。

【０００６】前記第２工具ホルダのプルスタッドは、前
記ホルダ本体に遊動自在に連結して、前記プルスタッド
の引っ張り時に作用する曲げ、こじり等の影響が前記カ
ップリング部材に及ばないように構成することが望まし
い。

【０００７】

【作用】上記構成により、標準的な加工には第１工具ホ
ルダを用いて工具を主軸に挿着し、高精度の切削加工や
研削加工には第２工具ホルダを用いて工具を主軸に挿着
する。これによって、合理的、かつ経済的に有利な工具
挿着が達成される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】図１は、第１工具ホルダを挿着した本発明
に係る工具挿着装置を示し、図４は第２工具ホルダを挿
着した本発明に係る工具挿着装置を示している。

【００１０】１はマシニングセンタなどの自動工具交換
装置を備えた工作機械の主軸頭、２は主軸で、主軸頭１
に図示しない軸受を介して回転自在に支持され、主軸頭
１に内蔵した主軸モータ（図示せず）により回転駆動さ
れる。３は主軸２の前端部に設けたテーパ孔で、該テー
パ孔３の内奥に連続し、かつ軸方向に延びる中空孔４に
クランプ機構５が設けられている。６はドライブキー
で、主軸２の前端部にボルト７により固着され、主軸２
の軸心と平行に突出している。

【００１１】８は面歯車カップリングを構成するカップ
リング部材で、一側方にリング状のカップリング歯９を
有し、他側方に主軸２に嵌着する短い円筒部１０を有し
ている。また、円筒部１０の内側底部にキー溝１１（図
２及び図３参照）が設けられている。さらに、カップリ
ング歯９の外周部を覆い、軸方向に一定長さ延びる環状
カバー１２がカップリング部材８に固着されている。カ
ップリング歯９は、高い自動求心性を有する周知のハー
スカップリング若しくはカービックカップリングの歯形
が最適である。カップリング部材８は、その円筒部１０
を主軸２の前端部に嵌着し、４本のセットボルト１３を
主軸２の前端部に埋め込んだナット１４に螺着して主軸
２に固着され、カップリング歯９が主軸２と同心状に配
設される一方、主軸２の前端面にボルト１６により固着
突設したドライブキー１５がキー溝１１に係合し、該ド
ライブキー１５を介して主軸２により回転駆動されるよ
うになっている。

【００１２】２０は第１工具ホルダで、基本的には従来
の工具挿着装置における工具ホルダと同一構造であっ
て、ホルダ本体２１の一側方にテーパ孔３に密接嵌合す
るテーパシャンク２２を有し、該テーパシャンク２２の
端部にクランプ機構５に係合するプルスタッド２３が設
けられている。また、ホルダ本体２１にはドライブキー
６に係合するキー溝２４が設けられ、さらに、挿着時に
カップリング部材８の環状カバー１２の開口を密封する
密封リング体２５がホルダ本体２１の外周部に固着され
ている。密封リング体２５の外周部にはシールリング２
６が嵌装されている。２７は第１工具ホルダ２０に装着
した工具である。

【００１３】３０は第２工具ホルダで、図４に示すよう
に、ホルダ本体３１の一側方に連結軸３２が固着突設さ
れ、該連結軸３２の端部にクランプ機構５に係合するプ
ルスタッド３３が設けられている。また、連結軸３２に
は円錐台形状案内体３４が遊嵌状態に取り付けられてい
る。該案内体３４は挿着時にホルダ本体３１をテーパ孔
３に沿って案内するだけで、第１工具ホルダ２０のテー
パシャンク２２のようにテーパ孔３に密接嵌合して主軸
２に対する位置決め作用は有していない。このため、案
内体３４は連結軸３２に遊嵌状態に取り付けられ、連結
軸３２に嵌装したばね３５によりプルスタッド３３側へ
付勢されると共に、連結軸３２の中間部分に嵌着したス
トッパ３６により軸方向の移動が制限されている。一
方、ホルダ本体３１の外周部にはカップリング部材８と
協働して面歯車カップリングを構成するカップリング部
材３７が一体的に設けられている。カップリング部材３
７は、カップリング歯９に噛合するカップリング歯３８
と環状カバー１２の開口を密封する密封リング体３９と
を有し、密封リング体３９の外周部にシーリング４０が
嵌装されている。さらに、ホルダ本体３１には挿着時に
ドライブキー６が干渉しないよう凹部４１が設けられて
いる。

【００１４】上記のように構成された本発明による工具
挿着装置は、通常の加工を行なう場合には、図１のよう
に、第１工具ホルダ２０を用いて主軸２に挿着し、ドラ
イブキー６を介して第１工具ホルダ２０に装着した工具
２７を回転させる。このとき、密封リング体２５で環状
カバー１２の開口を密封し、カップリング歯９に切粉そ
の他の異物が付着するのを防止する。

【００１５】一方、精度の高い切削加工や研削加工を行
なう場合には、図４に示すように第２工具ホルダ３０を
用いて工具２７を主軸２に挿着する。このとき、クラン
プ機構５によるプルスタッド３３の引っ張り動作でカッ
プリング歯９とカップリング歯３８が噛合し、その自動
求心作用により、第２工具ホルダ３０が主軸２の軸心と
同軸上に位置決めされると同時に、噛合した両カップリ
ング歯９，３８を介して主軸２に強固にクランプされ、
高い剛性が得られる。したがって、工具２７による加工
時に、びびりが発生するのを有効に防止し、高精度の加
工が可能となる。なお、この場合も、密封リング体３９
で環状カバー１２の開口を密封してカップリング歯９と
カップリング歯３８との噛み合い部分に切粉その他の異
物が侵入するのを防止している。

【００１６】図５は、第２工具ホルダ３０の連結軸３２
に、別体に形成したプルスタッド３３を遊動自在に連結
した例を示している。連結軸３２は短く形成され、その
端部に係止段部４３を設けた支持筒４２が連結固定され
ている。一方、プルスタッド３２は支軸筒４２の孔４４
に遊嵌状態に挿通し、その内端に設けた頭部４５を段部
４３に係止させて可動状態に連結されると共に、支持筒
４２に嵌装したばね４６によって頭部４５が段部４３に
当接するように付勢されている。

【００１７】このような構造を採用すると、プルスタッ
ド３３をクランプ機構５に係合して引っ張る際に生じる
曲げやこじり等の影響が第２工具ホルダ３０のカップリ
ング部材３７に及ばないので、噛合する両カップリング
歯９，３８の自動求心作用が一層確実となり、工具交換
時の再現性が高められる。

【００１８】図６は、主軸２の前端部に固着されるカッ
プリング部材８にテーパ孔の入口部分３ａを設け、該入
口部分３ａと主軸２の前端部に設けるテーパ孔３とを一
体的に加工し、仮想線で示したテーパゲージラインＧＬ
がカップリング歯９の歯先面と同一平面上に位置するよ
うにした例を示している。

【００１９】このような構成を採用すると、装置全体の
軸方向長さを縮小して剛性を増すことができると同時
に、カップリング歯９と主軸２との同心性が高まり、工
具交換の再現性が一層向上する。

【００２０】図７は、主軸２の前端部に固着されるカッ
プリング部材８を主軸２と一体に加工した例を示してい
る。このような構成にすると、装置全体の軸方向長さを
一層短縮することが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テーパシャンクとテーパ孔との嵌合による第１工具ホル
ダと、高い自動求心性と高剛性を有する面歯車カップリ
ングによる第２工具ホルダとを主軸の前端部に設けたテ
ーパ孔に選択的に交換可能に挿着する工具挿着機構を採
用したから、標準的な加工には第１工具ホルダを用いて
工具を主軸に挿着し、高精度の切削加工や研削加工には
第２工具ホルダを主軸に挿着することによって、合理
的、かつ経済的に有利な工具挿着が達成できる。

【００２２】特に、第２工具ホルダを用いた場合には、
工具交換の再現性、すなわち繰り返し精度が高められ、
高精度の研削加工が可能となるので、本発明の工具挿着
装置をマシニングセンタに採用すると、グラインディン
グセンタにも兼用できる大きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１工具ホルダを挿着した本発明の工具挿着装
置を示す要部縦断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿う矢視断面図である。

【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。

【図４】第２工具ホルダを挿着した本発明の工具挿着装
置を示す要部縦断面図である。

【図５】第２工具ホルダの別の実施例を示す要部の一部
切欠き縦断面図である。

【図６】主軸の前端部に固着するカップリング部材の別
の実施例を示す縦断面図である。

【図７】図６と同様の図で、更に別の実施例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 主軸頭 ２ 主軸 ３ テーパ孔 ４ 中空孔 ５ クランプ機構 ６ ドライブキー ８ カップリング部材 ９ カップリング歯 １２ 環状カバー ２０ 第１工具ホルダ ２１ ホルダ本体 ２２ テーパシャンク ２３ プルスタッド ２５ 密封リング体 ２７ 工具 ３０ 第２工具ホルダ ３１ ホルダ本体 ３２ 連結軸 ３３ プルスタッド ３４ 円錐台形状案内体 ３７ カップリング部材 ３８ カップリング歯 ３９ 密封リング体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械主軸の前端部にテーパ孔を設け、該テ
   ーパ孔の内奥に連続し、かつ軸方向に延びる中空孔に収
   容されたクランプ機構を有し、 前記主軸の前端面には、ドライブキーと、面歯車カップ
   リングのカップリング歯を設けたカップリング部材と、
   前記カップリング歯の外周部を覆う環状カバーとが固着
   されていて、 一方、前記テーパ孔には、挿着機構の異なる第１工具ホ
   ルダと第２工具ホルダが選択及び交換自在に挿着される
   ようになっており、 前記第１工具ホルダは、 前記テーパ孔に密接嵌合するテーパシャンクと、前記ク
   ランプ機構に係合するプルスタッドと、前記ドライブキ
   ーに係合するキー溝と、前記環状カバーの開口を密封す
   る密封リング体とを備え、 前記第２工具ホルダは、 前記クランプ機構に係合するプルスタッドと、ホルダ本
   体に遊嵌され、前記テーパ孔に沿って前記ホルダ本体を
   案内する案内体と、前記ホルダ本体に固着され、前記カ
   ップリング歯に噛合するカップリング歯及び前記環状カ
   バーの開口を密封する密封リング体を設けたカップリン
   グ部材とを備えている工具挿着装置。
2. 【請求項２】 前記第２工具ホルダのプルスタッドが、
   前記ホルダ本体に対して遊動自在に連結され、前記プル
   スタッドの引っ張り時に作用する曲げ、こじり等の影響
   が前記カップリング部材に及ばないように構成されてい
   る請求項１記載の工具挿着装置。
3. 【請求項３】 前記主軸の前端面に固着される前記カッ
   プリング部材に、前記テーパ孔の入口部分が前記主軸に
   設けられるテーパ孔部分と一体的に加工されている請求
   項１又は２記載の工具挿着装置。
4. 【請求項４】 前記主軸の前端面に固着される前記カッ
   プリング部材が、前記主軸に一体に加工されている請求
   項１又は２記載の工具挿着装置。