JPH066242B2 - 工具用ホルダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工具用ホルダ装置に関し、一層詳細には、切削
用工具を回転自在に設けたホルダ部材を装置本体に対し
て着脱自在に装着すると共に、前記ホルダ部材を好適に
軽量化し且つホルダ部材の交換作業をより一層簡便に行
うことを可能にした工具用ホルダ装置に関する。

近年、工場内において、製品の加工成形作業を行う際、
極めて自動化されたライン生産システムが採用されてい
る。種々の製品を効率よく大量生産出来るからである。
このようなライン生産は種類の異なる工作機械を、例え
ば、並列して配置し、搬送装置により工作機械の加工作
業位置にワークを搬送して順次所定の加工を施し、最終
的に所望の形状を有する製品を得るものである。

ところで、一般に、工場内では多種類のワークを加工す
る場合が多い。然しながら、この場合、ワークの種類に
対応して種々の工作機械を配置することは実際上経済的
ではないし、また、工場内において狭小な空間を有効に
活用しようという要請には到底応えるものではない。従
来、このような欠点を解決し、単一の工作機械により種
々の加工を行うために、多種類の工具ホルダを装置本体
に対し着脱自在に装着する工具用ホルダ装置本体に対し
着脱自在に装着する工具用ホルダ装置が広汎に採用され
ており、例えば、特公昭47-32112号にその技術的思想が
開示されている。

すなわち、第１図において、参照符号２は工具用ホルダ
装置を示す。前記工具用ホルダ装置２は装置本体４と工
具ホルダ６を含む。前記装置本体４を構成するスピンド
ルヘッド８内にはベアリング10a、10bを介してスピンド
ル12が回転自在に支承されている。

前記スピンドル12は駆動用歯車14を介して回転駆動され
るものであり、このスピンドル12の先端部にアダプタ16
が固着されている。この場合、前記アダプタ16には軸線
方向に円錐状の孔部18が形成されている。前記スピンド
ル12内にはアダプタ16に近接してガイドメタル20が固着
されており、前記ガイドメタル20には大径な孔部22と段
部を介してこれより小径な孔部24とが連通形成されてい
る。さらに、スピンドル12内には軸部材26が配設され、
前記軸部材26の先端部に保持体28が固着されている。こ
の場合、前記保持体28の外周端縁部には複数の孔部30が
形成されており、前記孔部30にはボール32が嵌合されて
いる。また、軸部材26の他端部には図示しないシリンダ
機構が連結されており、この軸部材26に外嵌されている
皿ばね34の弾発力と前記シリンダ機構を介して前記軸部
材26は、図中、矢印Ａ、Ｂ方向に変位可能となる。

一方、工具ホルダ６の外周部には大径な把持部36が形成
されており、前記把持部36の一端部側にアダプタ16の孔
部18に嵌合するテーパ部38が形成されている。さらに、
前記テーパ部38の先端部には柱体40が螺着されている。
なお、前記工具ホルダ６には切削用工具42が固着されて
いる。

このような構成において、図示しない回転駆動源を駆動
して駆動用歯車14を所定方向に回転すると、前記駆動用
歯車14が装着されたスピンドル12が回転し、前記スピン
ドル12の先端部に固着されるアダプタ16を介して工具ホ
ルダ６が回転するに至る。そこで、工具用ホルダ装置２
を図示しないワークに対し近接変位させれば、前記工具
ホルダ６に装着されている切削用工具42により前記ワー
クに所定の加工が行われる。

次に、工具ホルダ６を交換する手順について以下に説明
する。

先ず、前記工具ホルダ６の把持部36を図示しない工具交
換装着等のチャック部により把持した状態で、図示しな
いシリンダ機構を駆動して軸部材26を皿ばね34の弾発力
に抗して矢印Ａ方向に変位させる。前記軸部材26が矢印
Ａ方向に変位すれば、この先端に固着される保持体28を
介してボール32が変位し、前記ボール32はガイドメタル
20の孔部24から大径な孔部22内に臨入して柱体40への押
圧作用が解除される。そこで、工具ホルダ６を矢印Ａ方
向に移動させると、柱体40がこの工具ホルダ６と一体的
に矢印Ａ方向に変位し、結果的に、前記工具ホルダ６は
装置本体４から取り外される。

次いで、新たな工具を装着した工具ホルダ６を図示しな
いチャク部により把持し、これを矢印Ｂ方向に変位させ
て柱体60を保持体28内に遊嵌すると共にテーパ部38をア
ダプタ16の孔部18に嵌着する。そして、図示しないシリ
ンダ機構を駆動して軸部材26を皿ばね34の弾発力により
矢印Ｂ方向に変位させれば、前記軸部材26の先端部に設
けられる保持体28を介してボール32が孔部22から小径か
ら孔部24内に臨入する。このため、前記ボール32の端部
は保持体28内に突出して柱体40の外周面部を押圧し、従
って、工具ホルダ６は装置本体４に装着される。

ところで、前記の従来技術では、テーパ部38を介して工
具ホルダ６を装置本体に位置決め固定するために、前記
テーパ部38を比較的大径に且つ軸線方向に長く形成して
いる。しかも、前記テーパ部38の端部には軸線方向に延
在する柱体40を螺着している。このため、前記工具ホル
ダ６が大型となると共にかなりの重量となり、異種ワー
クに対応するためのこの工具ホルダ６の交換作業が極め
て煩雑なものとなる。さらに、工具ホルダ６を工具交換
装置等により自動的に交換する場合、前記工具ホルダ６
を保持するための装置自体も大型化せざるを得ず、工場
内における当該装置の占有する面積が大きくなってしま
う欠点がある。しかも、テーパ部38と柱体40が軸線方向
にかなり長く形成されているため、工具ホルダ６を交換
する際に、前記工具ホルダ６を矢印ＡおよびＢ方向に相
当な距離移動させなければならない。従って、前記工具
ホルダ６の交換が煩わしいものとなると共に、前記交換
作業に要するスペースが極めて大きくなってしまう。ま
た、工具ホルダ６自体がかなり大型化するために、これ
を装填する装置本体４も大型なものとなる不都合が指摘
される。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、切削用工具を回転自在に支承するホルダ部材に
装置本体に嵌合する嵌合部と連結機構に係合する係合部
を設け、前記嵌合部の軸線方向の長さを可及的に短く選
択し、前記連結機構を介してホルダ部材を装置本体に着
脱自在に装着することにより、ホルダ部材を軽量且つ小
型に形成すると共に、前記ホルダ部材の交換作業をより
一層容易にすること可能にする工具用ホルダ装置を提供
することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は切削用工具を設
けた回転時を回転自在に支承するホルダ部材と、 前記ホルダ部材を着脱自在に装着するとともに前記回転
軸を主軸に対して連結可能な装置本体と、 前記ホルダ部材を前記装置本体に連結する連結機構とを
備え、 前記装置本体は、支持端面と、 該支持端面から内方に向かって縮径するテーパ孔部とを
有するとともに、 前記ホルダ部材は、前記支持端面に係合して位置決めさ
れる当接面と、 前記テーパ孔部に嵌合するテーパ嵌合部と、 軸方向に貫通する回転軸挿通孔とを有し、 前記回転軸挿通孔には、前記装置本体から外部に突出す
るホルダ部材先端部に対応する位置で前記回転軸を回転
自在に支承するための軸受部材が配設され、 前記連結機構は、前記主軸の軸線方向に変位可能な連結
部材と、 前記連結部材の外周一端縁部に半径方向に形成された孔
部に嵌合する球体と、 前記連結部材を嵌合する孔部を設けるとともに前記孔部
を画成する内周面部に前記球体を収容する周溝を形成し
たガイド部材と、 前記ホルダ部材に設けられ、前記連結部材に嵌合する突
部と、 該突部に連続して設けられ、前記突部よりも小径な首部
とを有する、 ことを特徴とする。

次に、本発明に係る工具用ホルダ装置について好適な実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

第２図乃至第４図において、参照符号50は本発明に係る
工具用ホルダ装置を示し、前記ホルダ装置50は基本的に
は装置本体52とホルダ部54とを含む。

前記装置本体52を構成するガイド部材であるスピンドル
ヘッド56は略円筒状を呈しており、その一端にフランジ
部５８を形成し、その先端部分に支持端面５９が設けら
れる（第３図参照）。スピンドルヘッド56の中央部には
軸線方向に指向して所定の長さを有するテーパ部60が形
成される。前記テーパ部60はスピンドルヘッド56の内方
に指向して半径方向内方に傾斜しており、このテーパ部
60の内方端部は周溝62に連通し、前記周溝62の端部は長
軸な孔部64に連通する。さらに、前記孔部64の一端部に
は段部を介して夫々小径となる孔部66、68が連通してい
る。そして、スピンドルヘッド56の外周部には孔部64の
端部側に連通する通路70を形成し、前記通路70は図示し
ない切換弁に接続され、一方、スピンドルヘッド56の外
周部には孔部68に連通する螺孔72を穿設し、前記螺孔72
には固定ねじ74を螺入しておく。

このように構成されるスピンドルヘッド56内に連結部材
76が嵌合する。前記連結部材76は円筒状を呈しており、
その中央部に軸線方向に指向して大径な孔部78を形成す
ると共に、前記孔部78の一端部に段部を介して小径な孔
部80を連通する。さらに、連結部材76の外周一端部にス
ピンドルヘッド56の孔部66に嵌合する円筒部82を形成
し、一方、前記連結部材76の外周他端縁部には孔部78に
連通する複数の孔部84a乃至84fを穿設して前記孔部84a
乃至84fにボール85a乃至85fを嵌合しておく。そして、
連結部材76の孔部78内に皿ばね86が配設され、保持体88
が前記孔部78並びに孔部80に嵌合する。

前記保持体88の外筒部90は連結部材76の孔部80並びにス
ピンドルヘッド56の孔部68に嵌合し、前記外筒部90の一
端に形成される大径部92は前記連結部材76の孔部78に嵌
合する。前記外筒部90の外周には所定の位置に周溝94を
形成し、前記周溝94にスピンドルヘッド56に螺入する固
定ねじ74の先端部が係合する。従って、保持体88はスピ
ンドルヘッド56に対し軸線方向に変位することを阻止さ
れる。また、保持体88の中央部に軸線方向に指向して孔
部98を形成する。この孔部98は孔部96と段部を介して連
通している。前記孔部96にはニードル軸受100を配設し
て主軸102を嵌合する。

前記主軸102は図示しない回転駆動源に連結されてお
り、この主軸102の一端部には軸線方向に指向して孔部1
04が形成される。この場合、前記孔部104は後述する回
転軸のスプラインに対応する形状を呈している。

一方、ホルダ部54を構成するホルダ106の円筒部108には
その一端部に段部を介して大径部110を形成し、前記大
径部110にホルダ把持用の周溝112が刻設される。前記大
径部110の一端部にはスピンドルヘッド５６の支持端面
５９に係合して位置決めされる当接面１１３が設けら
れ、この当接面１１３から内方に向かってテーパ部１１
４が設けられる。この場合、前記テーパ部114はスピン
ドルヘッド56に形成されるテーパ部60に対応しており、
このため、前記テーパ部114は外方に指向して半径方向
内方に傾斜している。また、前記テーパ部114の端部に
は段部を介して小径な首部116を形成すると共に、前記
首部116の端部には外方に膨出して突部118が形成され
る。前記突部118は首部116の端部から半径方向外方に指
向して傾斜する傾斜面120と、前記傾斜面120の一端部か
ら軸線方向に延在する円筒面122を含み、前記円筒面122
は連結部材76の孔部78に嵌合する。さらにまた、ホルダ
１０６の中央部には円筒部108の端部側から軸線方向に
指向して孔部124を形成し、前記孔部124の端部には段部
を介して小径な孔部126が連通する。前記孔部126の端部
には段部を介して大径な孔部128が連通し、この孔部128
の端部は孔部130に連通している。これらの孔部１２
４、１２６、１２８および１３０により、ホルダ１０６
の軸方向に貫通する回転軸挿通孔が構成される。

次に、ホルダ106を回転軸132が回転自在に支承される。
前記回転軸132は工具ホルダ部134とスピンドル部136と
から一体的に形成されており、前記工具ホルダ部134と
スピンドル部136との間にはフランジ状の大径部138が設
けられる。工具ホルダ部134の外周先端縁部には半径方
向に所定角度傾斜して取付部140が形成されており、一
方、スピンドル部136の外周一端縁部にはねじ溝142が刻
設され、前記ねじ溝142の端部には所定のスプラインを
設けた係合部144が形成される。そして、回転軸132をホ
ルダ106内に遊嵌し、孔部124にニードル軸受146とスラ
スト軸受148を配設し、孔部128には軸受150を配設す
る。さらに、前記回転軸132のねじ溝142にナット部材15
4を螺着してこの回転軸132をホルダ106に回転自在に装
着する。なお、この場合、回転軸132の工具ホルダ部134
に設けられる取付部140には所定の切削用バイト156が固
着される。

本発明に係る工具用ホルダ装置は基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次にその作用並びに効果につ
いて説明する。

先ず、装置本体52を、例えば、基台157に装着する。こ
の場合、スピンドルヘッド56のフランジ部58には図示し
ないボルト挿通用の孔部が設けられており、前記孔部に
ボルトを挿入してその先端部を基台157に設けられる図
示しない螺孔に螺入し、スピンドルヘッド56を前記基台
157に固定する。

そこで、図示しない回転駆動源を駆動してこれに連結さ
れる主軸102を回転すると、前記主軸102の先端部の孔部
104に嵌合する係合部144を介してスピンドル部136が回
転する。このため、前記スピンドル部136と一体的に形
成される工具ホルダ部134が回転し、バイト156は主軸10
2の軸線を中心にして回転するに至る。

このようにして、回転軸132を回転させた状態で図示し
ないワークを当該ホルダ装置50側に近接変位させ、ある
いは、基台157を移動して前記ホルダ装置50をワーク側
に変位させてバイト156により、例えば、中ぐり加工を
行う。次いで、前記バイト156により所定の加工を行っ
た後、ワークとホルダ装置50とを相対的に離間変位さ
せ、加工終了後のワークを取り外し、新たなワークを所
定の加工作業位置に固定して同様にバイト156による中
ぐり加工を行う。

ところで、種類の異なるワークを加工する場合には、以
下に示す手順により別異のワークに対応する工具を設け
た回転軸132をホルダ106に装着すればよい。

すなわち、ホルダ106をその大径部110に形成した周溝11
2を介して図示しない工具交換装置等のチャック部によ
り把持させ、この状態で、図示しない切換弁から通路70
に圧油を供給する。前記圧油はスピンドルヘッド56内の
孔部64内に流入し、連結部材76を矢印Ａ方向に押圧す
る。従って、前記連結部材76は皿ばね86の弾発力に抗し
て矢印Ａ方向に変位し、孔部84a乃至84fに嵌合するボー
ル85a乃至85fがホルダ106の傾斜面120から離間して首部
116とスピンドルヘッド56の周溝62の間に遊嵌する。次
いで、図示しないチャック部を介してホルダ 106を矢印Ａ方向に移動させると、突部118の傾斜面120
が再び前記ボール85a乃至85fを当接して夫々のボール85
a乃至85fを連結部材76の半径方向外方に押圧する。この
ため、ボール85a乃至85fは連結部材76の孔部78から離脱
して周溝62を画成するスピンドルヘッド56の内面側に押
圧され、結果的に、突部118は孔部78から離脱してホル
ダ106が装置本体52から取り外される（第４図参照）。

このようにして、ホルダ106を装置本体52から取り外し
て後、ナット部材154をねじ溝142から離脱させて回転軸
132を前記ホルダ106から取り出し、所定のバイト156を
固着した新たな回転軸132をこのホルダ106内に嵌合す
る。そして、前記ナット部材154をねじ溝142に螺入して
前記新たな回転軸132をホルダ106に回転自在に装着す
る。

次いで、ホルダ106を図示しないチャック部により把持
し、これを矢印Ｂ方向に変位させて前記ホルダ106のテ
ーパ部114をスピンドルヘッド56のテーパ部60に係合さ
せる。そこで、大径部110の端部がフランジ部58の先端
面部に当接する際に図示しない切換弁を駆動すると、円
筒部82と孔部64とにより画成される室内に充填されてい
る圧油が通路70を介して外部に導出する。このため、連
結部材76は皿ばね86の弾発力を介して矢印Ｂ方向に変位
し、孔部84a乃至84f内に嵌合するボール85a乃至85fは前
記連結部材76と一体的に矢印Ｂ方向に変位して周溝62か
ら孔部64内に臨入する。従って、ボール85a乃至85fは連
結部材76の孔部78内に夫々の一部を臨入させて突部118
の傾斜面120を矢印Ｂ方向に押圧する。結局、ホルダ106
はテーパ部114と60とを介してスピンドルヘッド56に対
し正確に位置決めされると共に、連結部材76に設けられ
るボール85a乃至85fを介して装置本体52にしっかりと固
定される。一方、ホルダ106に支承されている回転軸132
は係合部144を孔部104内に嵌合して主軸102に係着して
いる。

なお、この場合、種類の異なるバイト156を固着した夫
々の回転軸132を、予め、所定のホルダ106に装着し、前
記夫々のホルダ106を使用される順序で配置しておけ
ば、前述した工具の交換作業がより一層効率的に行われ
ることは容易に諒解されよう。

そこで、前記主軸102を回転駆動してこれに係着される
回転軸132を回転させ、前述した手順により新たなバイ
ト156により加工作業を行えばよい。

本発明によれば、以上のように、ホルダ106の交換作業
が極めて容易に行われる。すなわち、前記ホルダ106に
おいて、装置本体52を構成するスピンドルヘッド56内に
挿入する部分を可及的に短く構成している。換言すれ
ば、テーパ部114、首部116並びに突部118が前記挿入部
分である。従って、ホルダ106を把持する図示しない工
具交換装置はこのホルダ106の挿入部分の長さＨだけ矢
印ＡまたはＢ方向に変位させるだけで前記ホルダ106の
着脱作業を行うことが出来る。つまり、従来のホルダの
ようにかなり長軸なテーパ部を有し且つ前記テーパ部に
連結機構に係合する柱体を螺着したものに比べ、工具交
換装置の移動する範囲が相当に短くなる。従って、工具
交換作業のために占有する空間域を可及的に狭小にする
ことが出来る。しかも、ホルダ106を軽量に製造するこ
とが出来、このため、装置本体52並びに前述した工具交
換装置も些程大型とはならず、作業場内の空間を有効に
活用することが可能になる。

次に、本発明に係る工具用ホルダ装置の他の実施例を第
５図に示す。

なお、前述した第１の実施例と同一の構成要素には同一
の参照数字にａを付して、その詳細な説明は省略する。

この場合、第２の実施例では、第１の実施例に示したス
ピンドルヘッド56の位置に図示しない回転駆動源に係合
して回転するガイド部材である第２の主軸１５８を設け
ている。前記第２主軸158には前記スピンドルヘッド56
と同様にしてホルダ106aのテーパ部114aに対応するテー
パ部160を形成し、前記テーパ部160の端部には周溝162
が連通する。さらに、前記周溝162の端部には長軸な孔
部164が連通し、前記孔部164の端部には段部を介して小
径な孔部166並びに168が連通している。そして、この第
２主軸158はベアリング170a乃至170cを介してスピンド
ルヘッド56aに回転自在に支承されている。一方、ホル
ダ106aを構成する円筒部108aの先端縁部には第２のバイ
ト172が固着される。

このような構成において、第１の主軸102aに連結する図
示しない第１の回転駆動源を駆動すると、前記第１主軸
102aに係合部144aを介して係着する回転軸132aが回転
し、前記回転軸132aの先端部に固着されている第１のバ
イト156aが回転するに至る。さらにまた、図示しない第
２の回転駆動源を駆動してこれに係合する第２主軸158
を回転すれば、前記第２種主軸158に装着されているホ
ルダ106aが回転し、結局、第２バイト172が第１バイト1
56aとは独立して回転する。

そこで、図示しないワークとホルダ装置50aとを相対的
に近接変位させれば、前記ワークにはバイト156aと172
により異なる２種類の加工が行われる。この場合、バイ
ト156a、172のいずれか一方を回転させてワークに第１
の加工を施して後、前記バイト156a、172の他方を回転
させて前記ワークに第２の加工を行うことも可能であ
る。

なお、ホルダ106aを装置本体52aから取り外し、所望の
バイトを装着した新たなホルダ106aをこの装置本体52a
に装着するには、前述した第１の実施例と同様に行えば
よいことは容易に諒解されよう。

以上のように、本発明によれば切削用工具を回転自在に
支承するホルダ部材を装置本体に着脱自在に装着すると
共に、前記ホルダ部材と前記装置本体が係合する部分を
軸線方向に対し可及的に短くなるよう構成している。こ
のため、工具ホルダの交換作業に占めるスペースが狭小
となると共に、この工具ホルダ自体を軽量且つ小型に形
成することが出来、前記工具ホルダの交換作業がより一
層簡便化される。しかも、工具用ホルダ装置全体並びに
工具交換装置等も好適に小型化して工場内における装置
の占有面積を効率的に縮小することが可能となる効果が
得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る工具用ホルダ装置の一部省略縦
断面図、 第２図は本発明に係る工具用ホルダ装置の一部省略分解
斜視図、 第３図は当該ホルダ装置の一部省略縦断面図、 第４図は当該ホルダ装置においてホルダ交換作業を示す
一部省略縦断面図、 第５図は本発明に係る工具用ホルダ装置の他の実施例を
示す一部省略縦断面図である。 50、50a…ホルダ装置52、52a…装置本体 54、54a…ホルダ部 56、56a…スピンドルヘッド 60、60a…テーパ部 62、62a…周溝 86、86a…皿ばね 88、88a…保持体 102、102a…主軸 106、106a…ホルダ 114、114a…テーパ部 116、116a…首部 118、118a…突部 132、132a…回転軸 158…主軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切削用工具を設けた回転軸を回転自在に支
   承するホルダ部材と、 前記ホルダ部材を着脱自在に装着するとともに前記回転
   軸を主軸に対して連結可能な装置本体と、 前記ホルダ部材を前記装置本体に連結する連結機構とを
   備え、 前記装置本体は、支持端面と、 該支持端面から内方に向かって縮径するテーパ孔部とを
   有するとともに、 前記ホルダ部材は、前記支持端面に係合して位置決めさ
   れる当接面と、 前記テーパ孔部に嵌合するテーパ嵌合部と、 軸方向に貫通する回転軸挿通孔とを有し、 前記回転軸挿通孔には、前記装置本体から外部に突出す
   るホルダ部材先端部に対応する位置で前記回転軸を回転
   自在に支承するための軸受部材が配設され、 前記連結機構は、前記主軸の軸線方向に変位可能な連結
   部材と、 前記連結部材の外周一端縁部に半径方向に形成された孔
   部に嵌合する球体と、 前記連結部材を嵌合する孔部を設けるとともに前記孔部
   を画成する内周面部に前記球体を収容する周溝を形成し
   たガイド部材と、 前記ホルダ部材に設けられ、前記連結部材に嵌合する突
   部と、 該突部に連続して設けられ、前記突部よりも小径な首部
   とを有する、 ことを特徴とする工具用ホルダ装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記ホルダ部材の回転軸挿通孔には、第１の切削用
   工具を設けた回転軸が軸受部材を介して回転自在に支承
   されるとともに、前記ホルダ部材の外面部には、第２の
   切削用工具が一体的に固定され、 前記装置本体は、前記回転軸に連結される第１の主軸
   と、 前記ホルダ部材が連結される前記ガイド部材である第２
   の主軸とを有する、 ことを特徴とする工具用ホルダ装置。