JPH10277862A - 工作機械の工具保持具及び工具保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マシニングセンタ等の工作機械に於ける自
動工具交換のツール・ツウ・ツール時間を短縮し得る工
具保持具及び該工具保持具を備えた工具保持装置を開発
すること。 【解決手段】 先端部に断面楔状の内向きフランジが形
成された筒状の本体と、後端部にドローバー結合部と、
これに続く前記本体に嵌挿する軸部と、さらにこれに続
き本体先端外部に延在させて先端部に断面楔状の内向き
フランジが形成された筒状部とを有する移動操作部と、
先後端部に夫々内外逆向きの鉤部を有する複数個の掴み
片から成り、該掴み片は本体フランジと操作部軸部間に
形成される環状隙間に嵌設され、掴み片の後部鉤部は本
体内向きフランジに、先端鉤部は工具ホルダの軸部、プ
ルスタッドに係合し、ドローバー（操作部）の軸方向移
動により操作部先端の内向きフランジが先端鉤部外周に
接離係合して、先端鉤部の工具ホルダとの接離操作を行
なわせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転工具や非回転
工具を自動的に、頻繁に又は随時に取り換える必要のあ
るマシニングセンタや放電加工機等のような工作機械の
工具保持具及び該保持具を用いる工具保持装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開昭６２―１３０，１４５号
公報には、中空の内壁面が先端部に於て外方へ向けて拡
開するテーパ嵌合部として形成され、該テーパ嵌合部に
嵌入された工具ホルダに対して回転力を伝達する中空主
軸と、この中空主軸の中空部内で軸方向に延在し、先端
部には前記工具ホルダの後端部から突出するプルスタッ
ドを有する工具ホルダ軸と係合する工具保持具部を有
し、常時前記中空主軸の後端部側へ向けたばね偏倚力を
受けていることによって、前記中空主軸の後端側へ移動
したときは前記工具ホルダ軸と係合し、前記ばね偏倚力
に抗して前記中空主軸の先端側へ移動したときには前記
工具ホルダ軸を締付係合から解放するドローバーを備え
た工具保持装置に於て、前記中空主軸の後端部を駆動モ
ータの回転出力軸に対して同軸状に連結されていると共
に、前記中空主軸後端部寄りの部分には軸方向の長孔が
形成され、この長孔を貫通する押圧ピンの前記中空主軸
の中空部内の部分は前記ドローバーの後端面に当接して
いると共に、前記押圧ピンの前記中空主軸の外周面より
も突出した部分は、前記中空主軸と同心のシリンダ内を
滑接する前記中空主軸と同心のピストンにより前記ばね
偏倚力に抗した力を受けるように構成し、前記中空主軸
を回転駆動するための回転駆動を中空主軸の外装歯車等
を用いることなく伝達できるようにした工作機械用工具
保持装置が記載されている。

【０００３】そして、前記ドローバー先端部の工具保持
具の構成、機能に就いて見ると、ドローバーの先端部は
中空になっており、この中空部を半径方向に貫通する周
方向に等間隔に形成された３個の貫通孔内には夫々ボー
ルが嵌入され、これ等のボールは中空主軸の内周側に嵌
入された筒状部材の中空主軸の先端側へ拡開するテーパ
面と、中空主軸の先端部の内周面側において先端側に向
けて拡開するテーパ嵌合部に外周面が接する工具ホルダ
の後端部から中空主軸の後端側へ向けて突出する工具ホ
ルダ軸の外周面との間で自由に転動することができる構
成となっている。従って、ドローバーが板ばねによるば
ね偏倚力により中空主軸の後端側へ移動するクランプ時
には、各ボールは筒状部材のテーパ面により半径方向内
方へと押圧されて工具ホルダ軸の後端部の径大部（プル
スタッド）と係合して工具ホルダを中空主軸の後端方向
へと引込み、更に工具ホルダ軸を半径方向に締め付けて
工具ホルダをテーパ嵌合部に対して固定する。又、ポー
トに圧力流体が導入されてピストンが中空主軸先端方向
に移動し、押圧ピンが板ばねによるばね偏倚力に抗して
ドローバーを中空主軸の先端側へ移動させるアン・クラ
ンプ時には、各ボールは筒状部材のテーパ面による半径
方向内方への押圧力から解放され、半径方向外方へと後
退することができるので、この状態において工具ホルダ
の先端部外周面に形成された環状溝に爪を係合させ、こ
の爪により工具ホルダを中空主軸の先端部から軸方向外
方へ引くと、工具ホルダをドローバーとの係合から外す
ことができると言うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き工具保持装置の構成であると、数値制御工作機械の
自動工具交換の工具保持装置として使用した場合、工具
交換に際しアン・クランプ信号が出力された際、アン・
クランプ状態となって工具ホルダの自重作用によりドロ
ーバー先端部との係合から外れて落下する可能性が高い
ので、工具交換アームのチャックにより工具ホルダを、
一旦、把持させた後、エアシリンダ等流体圧駆動のアン
・クランプ操作に移行するようにしている。このため、
アンクランプ信号を出力させるのには、工具交換アーム
のチャックに工具ホルダ把持の確認信号を得てからにし
ているので、アン・クランプ信号出力から動作完了ま
で、例えば約０．２〜０．３秒の待機時間を要し、これ
が、工具交換に必要とする時間に大きな割合（例えば、
所謂Ｍ０６の発動から完了迄の、ツール・ツウ・ツール
時間の約１／３〜１／２前後）を含めることとなるとこ
ろから、工具交換を頻繁に行なう必要のある作業の作業
効率を低いものとしていた。

【０００５】本発明は、工具交換工程に入ると、交換ア
ームの作動開始指令等と共に主軸に装着クランプされて
いる工具ホルダのアン・クランプ作動指令信号を出力さ
せて、交換アームのチャックによって主軸の工具ホルダ
が未だ掴まれていなくても、工具ホルダが主軸から抜け
落ち落下することのない、仮保持状態、即ち、工具ホル
ダのアン・クランプ時に該工具ホルダを、所定力以上で
引張り引抜き可能な仮保持状態とするドローバー操作の
工具保持具、及び該工具保持具を組み込んだ工作機械の
工具保持装置を提供することにより斯種工作機械の作動
効率を高くすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、
（１）中空の内壁面が先端部に於て外方へ向けて拡開す
るテーパ嵌合部として形成され、該テーパ嵌合部に嵌入
される工具ホルダに対して回転力を伝達すると共に、前
記工具ホルダの後端部より突出するプルスタッドを有す
る工具ホルダ軸を軸方向に延在するドローバーの操作に
より締付け係合保持と係合解除を行なう中空主軸の中空
部の前記係合保持及び解除部に設けられる工具保持具に
於て、全体として円筒状で、先端に断面楔状の内向きフ
ランジを有し、前記主軸中空部の内径縮小段部に後端部
側より嵌入設置される保持具本体と、縦断面が一方から
見てほぼ縦長の細い５の字乃至はＳの字状をした３個以
上の掴み片であって、先端部に工具ホルダの軸及びプル
スタッドに係合する鉤部を有すると共に後端部に前記本
体の内向きフランジと係合する前記先端部の鉤部と逆向
きに形成された鉤部を有する前記掴み片と、前記本体に
同軸状に貫挿し、後端部がドローバーに連結される軸部
を有すると共に、先端側に前記軸部に繋がる円筒状部を
前記本体の先端外部へ延在させて有し、更に前記円筒状
部が先端に前記掴み片先端部の鉤部の径方向外周面と、
ドローバーの軸方向移動により接離する断面楔状の内向
きフランジを有すると共に、前記軸部と本体との貫挿に
より形成される環状隙間の周方向の等間隔位置に嵌挿挟
持されている前記掴み片の、前記挟持部を支点とする先
端部の径拡大方向の揺動を可能とする窓部が形成されて
いる前記円筒状部を有する保持具の移動操作部とから成
る工作機械の工具保持具とすることにより達成される。

【０００７】又、前述の本発明の目的は、（２）中空の
内壁面が先端部に於て外方へ向けて拡開するテーパ嵌合
部として形成され、該テーパ嵌合部に嵌入される工具ホ
ルダに対して回転力を伝達する中空主軸と、この中空主
軸の中空部内で軸方向に延在し先端部には前記工具ホル
ダの後端部から突出するプルスタッドを有する工具ホル
ダ軸と係合する工具保持具部を有し、常時前記中空主軸
の後端部側へ向けたばね偏倚力を受けていることによっ
て、前記中空主軸の後端側へ移動したときは前記工具ホ
ルダ軸を係合保持し、前記ばね偏倚力に抗して前記中空
主軸の先端側へ移動したときには、前記工具ホルダ軸を
締付係合保持から、所定力以上での引張りにより引き抜
き可能な仮保持状態とするドローバーを備えた工具保持
装置に於て、前記の工具保持具部が、全体として円筒状
で、先端に断面楔状の内向きフランジを有し、前記主軸
中空部の内径縮小段部に後端側より嵌入設置される保持
具本体と、断面が、一方から見て、ほぼ縦長の細い５の
字乃至はＳの字状をした３個以上の掴み片であって、先
端部に工具ホルダの軸及びプルスタッドに係合する鉤部
を有すると共に後端部に前記本体の内向きフランジと係
合する前記先端部の鉤部と逆向きに形成された鉤部をす
る前記掴み片と、前記本体に同軸状に貫挿し、後端部が
ドローバーに連結される軸部を有すると共に、先端側に
前記軸部に繋がる円筒状部を前記本体の先端外部へ延在
させて有し、更に前記円筒状部が先端に前記掴み片先端
部の鉤部の径方向外周面と、ドローバーの軸方向移動に
より接離する断面楔状の内向きフランジを有すると共
に、前記軸部と本体との貫挿により形成される環状隙間
の周方向の等間隔位置に嵌挿挟持により吊持されている
前記掴み片の、前記挟持部を支点とする先端部の径拡大
方向の揺動を可能とする窓部が形成されている前記円筒
状部を有する保持具の移動操作部と、前記ドローバーが
前記中空主軸の先端側へ押圧移動したとき前記掴み片の
後端部を先端側へばね押圧するように前記移動操作部に
同軸にして前記本体内に収設されたばねと、から成る工
作機械の工具保持装置とすることにより達成されるもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の工具保持具及び
該保持具使用した工具保持装置を有する工作機械の主軸
装置の一実施例の構成を説明するための縦断面図で、１
は、全体が鋼材又は好ましくは全体が１つのセラミック
ス燒結成形体から成る中空筒状の主軸、２は、後述モー
タ出力軸結合用に後部側に形成した軸方向の長孔、３は
先端部内側に軸方向に工具ホルダ嵌着用に拡開して形成
したテーパ嵌合部、４は先端に形成した外向きフラン
ジ、４Ａはフランジ外周面に形成したエア溜り溝、５は
フランジ前面の装着面に形成した工具ホルダの廻り止め
溝に嵌合する突起状のキー、７は後述する工具保持具部
２９を主軸中空部の所定位置に後端側より嵌入して設置
するために中空部の内径を先端部側へ向けて縮径により
形成した段部である。

【０００９】上記主軸１の外周支持廻りの構成は、１０
は外筒を形成する主軸本体、１１は後端側に必要に応じ
熱絶縁板を介し、同軸状にカップリングを介して連結さ
れたモータ、１１Ａは加圧空気及びクーラントの受給供
給孔１２を有するモータ１１の回転出力軸、１３は前記
主軸本体１０に先端側から同軸状に挿入して本体１０に
固定された主軸ケーシング、１４及び１５は好ましくは
セラミック（通常Ｓｉ３Ｎ４）球を用いた主軸１前部及
び後部のアンギュラセラミックス球軸受、１６及び１７
は夫々内輪間座及び外輪間座、１８は前記主軸ケーシン
グ１３先端外周に取り付けられ、図示しない工具加工部
へ指向する複数個のクーラント加工液を噴出するノズル
及びクーラント導入孔１８Ａを有する環状のノズルフラ
ンジ、１９は主軸ケーシング１３の先端部に於て、主軸
１先端のフランジ４の外周を包囲するように主軸ケーシ
ング１３の先端前面に取付けられ、フランジ４外周にシ
ール用に噴出する加圧空気の導入孔１９Ａを有すると共
に前記前部ベアリング１４の予圧を調整するシールフラ
ンジ、２０は、前記フランジ１９により、前部ベアリン
グ１４の外輪に与えられる予圧を、セラミックボール及
び内輪、そして間座１６を介して後部ベアリング１５の
内輪から、ボール及び外輪を介して主軸ケーシング１３
と共に受けるよう主軸１に外装されたカラー２０Ａを有
するステップドスリーブである。

【００１０】次は、主軸１と回転駆動モータ１１との連
結構成であるが、２１は主軸後端側のモータ軸結合長孔
２に挿設される結合棒、２２は主軸後端部に嵌合すると
共に前記長孔２の両側から主軸１外へ突出する結合棒２
１の両端と嵌合して結合す円筒カップリング、２３は前
記カップリング２２の外周に嵌合する円環状体で、前記
結合棒２１の抜け落ち防止に両端部にて固定された円環
状プレート、２４はモータ回転出力軸１１Ａに固定さ
れ、前記円筒カップリング２２と歪吸収可能にフランジ
結合されるカップリングプレート、２５は前記結合棒２
１が直交して嵌設した状態で主軸１後部に挿入された結
合体、２６は結合体２５から結合棒２１を通して延びる
加圧空気及びクーラントの受給供給孔１２Ａを前記モー
タ軸１１Ａの供給孔１２に軸方向に移動可能にシールし
て連結する中空連結ロッドである。

【００１１】次は、主軸１の中空部に嵌入、延在等させ
て設けられる工具保持具２９及び該工具保持具を備えた
工具保持装置であるが、２７は前記結合体２５の下端側
に同軸に連結された前記供給孔１２Ａに繋がる供給孔１
２Ｂを有するドローバー、２８は前記ドローバー２７と
主軸１間にドローバー２７のほぼ全長に近い上下カラー
２８Ａ、２８Ｂ間に挿設された工具保持力発生用の螺旋
又は非螺旋の皿ばね、２９は主軸１先端のテーパ嵌合部
３から嵌挿される工具ホルダの軸部及び径大のプルスタ
ッド等を嵌合掴み及び開放する工具保持具部で、３０Ａ
は主軸１内の前記段部７に内挿固定される保持具本体、
３０Ｂはドローバー２７先端に連結された保持具の移動
操作部、３０Ｃはコレットの作動をする複数の掴み片、
３０Ｄは補助掴み力を発生する保持具皿ばね、３０Ｅは
ばね力を掴み片３０Ｃに伝える操作部３０Ｂに対して可
動なピストン体である。なお、３１は上部の主軸１後部
からモータ出力軸１１Ａ部からの漏洩クーラント（加工
液）が後部軸受１５に入るのを防止する傘状カバーで、
クーラントは、主軸本体１０先端外周の図示しないドレ
ーン口から排出される。

【００１２】而して図示の状態は、工具保持具の移動操
作部３０Ｂがドローバー２７を介し、螺旋皿ばね２８に
よって強く引き上げられ、工具ホルダの軸部及びプルス
タッドを引っ掛け掴む掴み片３０Ｃをしっかりと持ち上
げ、締付け掴み状態を保持させている。工具交換の際
は、ヒンジ３２から左に延び、途中の円環状部が円筒カ
ップリング２２に嵌合している挺子の左端側を、例えば
エアシリンダで押し下げ、挺子円環状部の押子を円環状
プレート２３に衝合し、結合棒２１及び結合体２５と共
にドローバー２７を螺旋皿ばね２８に抗して押し下げる
と、工具保持具の移動操作部３０Ｂが降下し、掴み片３
０Ｃによる保持を解除し、該掴み片３０Ｃ（放散同形に
複数個ある、例えば、３、又は４個）を径方向に揺動可
能ではあるが、保持具皿ばね３０Ｄによりプルスタッド
を半クランプ状態に保持させ、工具の落下は防止され
る。そして、この半クランプ状態は、保持具皿ばね３９
Ｄの弱い発条力により保たれているので、工具を強く下
に引けば、容易に掴み片３０Ｃによる半クランプ状態を
解除させて引き抜くことができる。工具交換の開始に際
しては、加圧空気及びクーラントの供給孔１２Ａ、１２
Ｂから、加工中のクーラントに代え、工具ホルダの軸
部、プルスタッド及び保持具掴み片３０Ｃの領域に加圧
空気を噴出させて、清浄処理することが好ましい。図示
実施例の場合の前部及び後部の軸受の潤滑は、所謂グリ
ース潤滑で、先端側の軸受１４部への水等加工液の侵入
が問題となるが、シールブッシ１９に設けた導入孔１９
Ａより加圧空気を供給し、主軸１のフランジ外周からエ
ア溜り４Ａを介し先端側へ噴射されるように隙間調整し
ておくことにより、殆どメンテナンスフリィの状態で継
続使用することができる。

【００１３】図２乃至図５は、前記保持具部２９の各の
構成品の詳細を示すもので、図２は、前記工具保持具本
体３０Ａの縦断面図で、円筒状体から成り、その外径は
主軸１中空部の径縮小段部７の後方の内径に合致するよ
うに構成され、先端部に前記段部７より径縮小中空部へ
嵌入する円管状の短いスリーブ３０Ａ―１と、掴み片３
０Ｃの後端部鉤部３０Ｃ―２に係合する断面楔状の内向
きフランジ３０Ａ―２を有し、該内向きフランジ３０Ａ
―２より後方側は、ドローバー２７先端に連結されて保
持具２９をクランプ及び半クランプ作動させる移動操作
部３０Ｂの軸部３０Ｂ―２が移動案内ピストン３０Ｅと
結合した状態で挿通して居り、前記ピストン３０Ｅと該
本体３０Ａの蓋状カラー２８Ｂとの間には、ドローバー
２７下降により圧縮され、前記ピストン３０Ｅを介して
掴み片３０Ｃ後端部の鉤部３０Ｃ―２を押動することに
より、掴み片３０Ｃに半クランプの工具ホルダ３３仮保
持力を発生する皿ばね３０Ｅが挿設されるように構成さ
れている。

【００１４】図３の３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄは、前
記掴み片３０Ｃの実施例の詳細を示すもので、３Ａはそ
の４個を使用構成時と同様に１軸の廻りに対称に配置し
た状態の斜視図、３Ｂは同じ配置物を軸方向先端側から
見た正面図、３Ｃは３Ｂの紙面と直角方向の断面をＡＡ
矢符方向から見た断面図、３Ｄは３ＢのＢ矢符方向から
見た側面図である。そして各掴み片３０Ｃは、その縦断
面が一方から見てほぼ縦長の細い５の字乃至Ｓの字状を
していて、先端部に前記工具ホルダ３３の軸３３Ａ及び
プルスタッド３３Ｂに係合する掴み用の内向き鉤部３０
Ｃ―１を有すると共に、後端部に前記本体３０Ａの内向
きフランジ３０Ａ―２と係合する前記先端部の内向き鉤
部３０Ｃ―１と逆向きの外向きに形成された作動鉤部３
０Ｃ―２とを有する。

【００１５】図４の４Ａ、４Ｂは、前記工具保持具２９
の移動操作部３０Ｂの全体構成を示す上方から見た斜視
図と軸方向上面から見た正面図、又図５の５Ａ、５Ｂ
は、前記図４Ｂの紙面に直角な断面をＡＡ矢符方向から
見た断面図と、ＢＢ矢符方向から見た断面図で、後端部
のドローバー２７先端に連結する連結部３０Ｂ―１と、
先端部の円筒状部３０Ｂ―３とに繋がり、前記本体３０
Ａに同軸状に貫挿される軸部３０Ｂ―２と、前記本体３
０Ａと同軸状で先端外部へ延在させる前記円筒状部３０
Ｂ―３が、前記掴み片３０Ｃの先端部の鉤部３０Ｃ―１
の外周面と接離係合する内向きフランジ３０Ｂ―４を先
端部に有すると共に側胴部に掴み片３０Ｃの挿設数に応
ずる上方に繋がるように切欠かれた窓部３０Ｂ―５を有
する。なお、３０Ｂ―６はドローバー２７の加圧空気、
クーラントの受給供給孔１２Ｂにつながる導孔、３０Ｂ
―７は、連結部３０Ｂ―１をドローバー２７に連結操作
する六角レンチ操作孔である。

【００１６】そして、之等の工具保持具の構成体は、前
記移動操作部３０Ｂの軸部３０Ｂ―２を本体３０Ａに同
軸状に嵌挿させると共に円筒状部３０Ｂ―３を本体３０
Ａ前方に延在させて設け、この時前記軸部３０Ｂ―２の
周りと本体３０Ａ先端部の内向きフランジ３０Ａ―２間
に形成される環状隙間に前記掴み片３０Ｃを所望個数、
通常３乃至５個、周方向に等間隔位置に、後端部の作動
鉤部３０Ｃ―２を嵌挿挟持により吊持し、掴み用鉤部３
０Ｃ―１を有する先端部が操作部３０Ｂ円筒状部３０Ｂ
―３の内で、操作部３０Ｂのドローバー２７操作移動に
より、先端部の内向きフランジ３０Ｂ―４と接離係合し
得るように組み立て構成されている。又、前記本体３０
Ａ中には、ドローバー２７が中空主軸１の先端側へ押圧
移動したとき、各掴み片３０Ｃの後端部を先端側へばね
押圧するように軸部３０Ｂ―２に同軸の皿ばね３０Ｄが
収設され、該皿ばね３０Ｄは軸部３０Ｂ―２に嵌挿され
た前記掴み片３０Ｃ後端部に係合するピストン体３０Ｅ
と軸部３０Ｂ―２とドローバー２７が嵌挿する蓋状カラ
ー２８Ｂ間に於て作動する。

【００１７】図１に図示の状態は、ドローバー２７を螺
旋皿ばね２８の強い圧縮反撥力によりドローバー２７を
中空主軸１後端側へ引き上げ、工具保持具２９の移動操
作部３０Ｂ先端部の内向きフランジ３０Ｂ―４が各掴み
片３０Ｃの先端掴み用鉤部３０Ｃ―１を外周下側から係
合して引き上げ、工具ホルダのテーパ面を主軸１のテー
パ嵌合部３へ密着嵌合した状態に前記掴み用鉤部３０Ｃ
―１は工具ホルダ３３の軸部３３Ａとプルスタッド３３
Ｂを締め付けると共に引き上げ力を作用させる。この
時、保持具２９収設皿ばね２８のそれに比較して著しく
小さいものであるから、上述の工具ホルダ３３の締付保
持には何の支障もない。

【００１８】図６の６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、図７の７Ｃ、７
Ｄ、７Ｅ、及び図８の８Ｅ、８Ｆ、８Ｇは、本発明の工
具保持装置が、完全なクランプ締付保持状態から、手動
の又は自動の工具交換に際してアン・クランプ操作又は
アン・クランプ指令が出され、ドローバー２７が連続的
に順次押し下げられて行く所定ストローク位置での保持
状態の変化の様子、そして本発明の工具保持装置が備え
ているアン・クランプ後の補助的保持機能により、工具
ホルダ３３に下向き軸方向の引張り引き抜き力を所定値
以上（本体内皿ばね３０Ｄ圧縮時のばね偏倚力以上）作
用させないと、該工具ホルダ３３が保持具部２９から抜
け落ちない状態に保持されている状態、及び落下を許容
する完全な保持解除状態を順に示す保持具部２９廻りの
縦断面説明図である。なお、図６の６Ｃと図７の７Ｃ、
及び図７の７Ｅと図８の８Ｅとは同一の図で、説明の都
合上ダブッて記載してある。又、各図は、保持具本体３
０Ａの下方先方部の掴み操作部３０Ｂの筒状部３０Ｂ―
３と掴み片３０Ｃとが、中心軸の右側に於て、図４の４
ＢのＡＡ矢符断面、左側がＢＢ矢符断面として示してあ
り、又左側の掴み片３０Ｃは説明の都合上右側と同じ断
面として示してある。

【００１９】図６の６Ａ図は、前述図１の工具ホルダ３
３の軸部３３Ａ及びプルスタッド３３Ｂを、ドローバー
２７及び保持具移動操作部３０Ｂを螺旋皿ばね２８のば
ね偏倚力（例えば、約７００ｋｇｆ）により上向きに引
き上げて、前記操作部３０Ｂ円筒状部３０Ｂ―３先端部
の内向きフランジ３０Ｂ―４により掴み片３０Ｃ先端部
鉤部３０Ｃ―１の外周に係合して持ち上げることによ
り、しっかりと締付け保持している状態を示している。

【００２０】６Ｂ図は、工具交換に際し、ヒンジ３２を
支点とする挺子に流体圧作動棹を作用させて円環状プレ
ート２３から、結合棒２１、及び結合体２５を介し、上
記螺旋皿ばね２８のばね偏倚力に抗して、ドローバー２
７及び之と一体の保持具２９の移動操作部３０Ｂを下方
に押し下げると、その移動操部３０Ｂ、即ち円筒状部３
０Ｂ―３先端の、掴み片３０Ｃに対してコレット作用に
より駆動と解放とをする内向きフランジ３０Ｂ―４が、
軸方向下向きに、その押下げ量、例えば、１．５ｍｍ下
がり、筒状部３０Ｂ―３内面の天井３０Ｂ―８がプルス
タッド３３Ｂの頂面に衝合し、同時に掴み片３０Ｃも下
がることから、その先端部鉤部３０Ｃ―１がプルスタッ
ド３３Ｂの下面側から離れ始めた状態を示す図である。

【００２１】６Ｃ図は、ドローバー２７が、更に例えば
１ｍｍ押し下げられて、操作部３０Ｂと掴み片３０Ｃが
同時に下がり、掴み片３０Ｃの後部鉤部３０Ｃ―２が本
体の内向きフランジ３０Ａ―２の上角隅部に衝合し、プ
ルスタッド３３Ｂが筒状部３０Ｂ―３内面天井３０Ｂ―
８によって押下げられて工具ホルダ３３は主軸１のテー
パ嵌合部３の食付き嵌着から離れることになる。

【００２２】 図７の７Ｃ図は、前述６Ｃ図と同一の状
態のものを示しており、次の７Ｄ図は、テーパ嵌合部３
より剥離した工具ホルダ３３が、掴み片３０Ｃの先端部
鉤部３０Ｃ―１の位置まで落下してぶつかる。この時掴
み片３０Ｃの先端部鉤部３０Ｃ―１外周は操作部３０Ｂ
先端内向フランジ３０Ｂ―４の衝合しているので、工具
ホルダ３３の保持状態にガタはあるが、外れて落下等す
ることはない。

【００２３】７Ｅ図は、７Ｃ図に続き、ドローバー２７
及び操作部３０Ｂが、更に、例えば、１．５ｍｍ押し下
げられ、操作部３０Ｂの内向きフランジ３０Ｂ―４が落
下するのに、掴み片３０Ｃは後端部の鉤部３０Ｃ―２が
本体３０Ａの内向きフランジ３０Ａ―２に係合して降下
しない所から、先端部の鉤部３０Ｃ―１の外周は、上記
内向きフランジ３０Ｂ―４より開離し、工具ホルダ３３
を下方に所定の引張力以上で引張れば、工具ホルダ３
３、プルスタッド３３Ｂが、掴み片３０Ｃが後端鉤部３
０Ｃ―２の本体１内向きフランジ３０Ａ―２係合部を支
点として、径方向に拡大するようにスウィングして外
れ、抜き出すことができる本発明の工具ホルダの、その
ままでは落下することのない仮保持状態にあることを示
しているものである。

【００２４】図８の８Ｅ図は、前述７Ｅ図と同一状態の
ものを示しており、次の８Ｆ図は、８Ｅ図の状態で、工
具ホルダ３３を下方に引張って、例えば、約０．５ｍｍ
引き降し、掴み片３０Ｃが前述スウィング途中にある状
態を示し、そして、８Ｇ図は、工具ホルダ３３をさらに
引き下げることにより掴み片３０Ｃが完全に開いて、プ
ルスタッド３３Ｂが掴み片３Ｃの先端鉤部３０Ｃ―１か
ら外れ、工具ホルダ３３が少し降下した状態を示してい
る。

【００２５】而して、前７Ｅ図又は８Ｅ図の状態に於
て、アン・クランプ操作又は指令により押し下げられ、
降下して来たドローバー２７の先端により保持具２９の
本体１内皿ばね３０Ｄを圧縮し、この圧縮に対する反撥
力により、ピストン体３０Ｅを介して掴み片３０Ｃの後
端面を押圧し、この押圧力により掴み片３０Ｃの内向フ
ランジ３０Ａ―２の先端部を支点とする前述のスウィン
グの揺動作動を押えて、工具ホルダ３３の保持を維持し
ている。なお、前記掴み片３０Ｃの前述工具ホルダ３３
引張りの際のスウィング作用が円滑に発生して行なわれ
るように、後端部の操作部３０Ｂの軸部３０Ｂ―６の嵌
挿部に拡大テーパ面３０Ｃ―４が形成されると共に先端
部鉤部３０Ｃ―１のプルスタッド３０Ｂ衝合面がスウィ
ング円弧に沿う円弧乃至は傾斜面３０Ｃ―５に形成して
おくことが好ましいものである。

【００２６】なお、交換による新しい工具ホルダの取付
けは、前述８Ｇ図の状態から使用していた工具ホルダ３
３を引き下したことにより、保持具２９の掴み片３Ｃは
後端部がピストン体８Ｅを介しばね８Ｄに押動され、８
Ｅ図（７Ｅ図）の状態に戻っている所に、これから使用
する新しい工具ホルダの軸部及びプルスタッドが、下方
から上向きにばね８Ｄ圧に抗して押入されて、該８Ｅ図
（７Ｅ図）に記載の工具ホルダ仮保持状態となった後、
クランプ指令によりドローバー２７を押し下げていた流
体圧力を開放し、図示しない挺子の押圧がなくなること
により、螺旋皿ばね２８伸長ばね力によりドローバー２
７を引き上げ、前述の図６、７、及び８と逆の順序で図
６の６Ａ図の工具保持状態に戻るものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明の工作機械の工具保持具及び該保
持具を用いた工作機械の工具保持装置に依れば、自動又
は手動による工具交換時に工具ホルダの保持をアン・ク
ランプとしても、補助的保持機構による補助保持機能に
より、アン・クランプ後に、工具ホルダに軸方向に所定
値以上の引張り引き抜き力を加えなければ、工具ホルダ
が自重により主軸から落下することがなく、又自動工具
交換の際には交換アームの作動にさきがけて、工具ホル
ダのアン・クランプ作動に入ることができるから、工具
自動交換に於けるツール・ツウ・ツールの時間を確実に
短縮することができ、又作業上も安全である等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具保持具及び該工具保持具を用いた
工具保持装置を有する工作機械の主軸装置の一実施例の
構成を説明するための縦断面図。

【図２】本発明工具保持具本体の実施例の拡大縦断面
図。

【図３】本発明工具保持具掴み片の一実施例の拡大説明
図で、３Ａ図は掴み片４個を使用構成時と同様に１軸の
廻りに配置した状態の斜視図、３Ｂ図は前記３Ａ図の配
置物を軸方向先端側から見た正面図、３Ｃ図は３Ｂ図の
紙面と直角方向から見た断面図、３Ｄ図は同じく３Ｂ図
のＢ矢付方向から見た側面図。

【図４】本発明工具保持具移動操作部の一実施例の拡大
説明図で、４Ａ図は全体構成を示すために上方より見た
斜視図、４Ｂ図は軸方向上面から見た正面図。

【図５】本発明工具保持具移動操作部の図４で示した以
外の部分の実施例説明図で、５Ａ図は前記４Ｂ図の紙面
と直角方向の断面をＡＡ矢符方向から見た断面図、５Ｂ
図は同じく４Ｂ図のＢＢ矢符方向から見た断面図

【図６】６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃ図は、クランプ状態か
ら、アン・クランプ状態に移行する途中の工程の説明
図。

【図７】７Ｃ、７Ｄ、及び７Ｅ図は、アン・クランプの
途中の状態から、本発明の仮保持状態のアン・クランプ
状態に移行する工程の説明図。

【図８】８Ｅ、８Ｆ、及び８Ｇ図は、本発明の仮保持状
態に於ける保持解放作動の説明図。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 長孔 ３ テーパ嵌合部 ４ フランジ ４Ａ エア溜り ５ キー ６ 穴 ７ 段部 １０ 主軸本体 １１ モータ １１Ａ 回転出力軸 １２、１２Ａ、１２Ｂ 加圧空気、クーラントの受給供
給孔 １３ 主軸ケーシング １４、１５ 前部及び後部アンギュラ球軸受 １６、１７ 内輪及び外輪間座 １８ ノズルフランジ １８Ａ クーラント導入孔 １９ シールフランジ １９Ａ 加圧空気導入孔 ２０ ステップドスリーブ ２０Ａ、２８Ａ、２８Ｂ カラー ２１ 結合棒 ２２ 円筒カップリング ２３ 円環状プレート ２４ カップリングプレート ２５ 結合体 ２６ 連結ロッド ２７ ドローバー ２８ 螺旋状皿ばね ２９ 工具保持具部 ３０Ａ 保持具本体 ３０Ｂ 保持具移動操作部 ３０Ｃ 保持具掴み片 ３０Ｄ 保持具皿ばね ３０Ｅ 保持具ピストン体 ３１ 傘状カバー ３２ ヒンジ ３３ 工具ホルダ ３３Ａ 工具ホルダ軸部 ３３Ｂ 工具ホルダプルスタッド部 ３０Ａ―１ 本体スリーブ ３０Ａ―２ 内向きフランジ ３０Ｃ―１ 先端側内向き鉤部 ３０Ｃ―２ 後端側外向き鉤部 ３０Ｂ―１ 結合部 ３０Ｂ―２ 軸部 ３０Ｂ―３ 筒状部 ３０Ｂ―４ 内向きフランジ ３０Ｂ―５ 切欠き窓部 ３０Ｂ―６ 導孔 ３０Ｂ―７六角レンチ操作孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の内壁面が先端部に於て外方へ向け
   て拡開するテーパ嵌合部として形成され、該テーパ嵌合
   部に嵌入される工具ホルダに対して回転力を伝達すると
   共に、前記工具ホルダの後端部より突出するプルスタッ
   ドを有する工具ホルダ軸を軸方向に延在するドローバー
   の操作により締付け係合保持と係合解除を行なう中空主
   軸の中空部の前記係合保持及び解除部に設けられる工具
   保持具に於て、 全体として円筒状で、先端に断面楔状の内向きフランジ
   を有し、前記主軸中空部の内径縮小段部に後端部側より
   嵌入設置される保持具本体と、縦断面が一方から見てほ
   ぼ縦長の細い５の字乃至はＳの字状をした３個以上の掴
   み片であって、先端部に工具ホルダの軸及びプルスタッ
   ドに係合する鉤部を有すると共に後端部に前記本体の内
   向きフランジと係合する前記先端部の鉤部と逆向きに形
   成された鉤部を有する前記掴み片と、前記本体に同軸状
   に貫挿し、後端部がドローバーに連結される軸部を有す
   ると共に、先端側に前記軸部に繋がる円筒状部を前記本
   体の先端外部へ延在させて有し、更に前記円筒状部が先
   端に前記掴み片先端部の鉤部の径方向外周面と、ドロー
   バーの軸方向移動により接離する断面楔状の内向きフラ
   ンジを有すると共に、前記軸部と本体との貫挿により形
   成される環状隙間の周方向の等間隔位置に嵌挿挟持され
   ている前記掴み片の、前記挟持部を支点とする先端部の
   径拡大方向の揺動を可能とする窓部が形成されている前
   記円筒状部を有する保持具の移動操作部とから成ること
   を特徴とする工作機械の工具保持具。
2. 【請求項２】 中空の内壁面が先端部に於て外方へ向け
   て拡開するテーパ嵌合部として形成され、該テーパ嵌合
   部に嵌入される工具ホルダに対して回転力を伝達する中
   空主軸と、この中空主軸の中空部内で軸方向に延在し先
   端部には前記工具ホルダの後端部から突出するプルスタ
   ッドを有する工具ホルダ軸と係合する工具保持具部を有
   し、常時前記中空主軸の後端部側へ向けたばね偏倚力を
   受けていることによって、前記中空主軸の後端側へ移動
   したときは前記工具ホルダ軸を係合保持し、前記ばね偏
   倚力に抗して前記中空主軸の先端側へ移動したときに
   は、前記工具ホルダ軸を締付係合保持から、所定力以上
   での引張りにより引き抜き可能な仮保持状態とするドロ
   ーバーを備えた工具保持装置に於て、 前記の工具保持具部が、全体として円筒状で、先端に断
   面楔状の内向きフランジを有し、前記主軸中空部の内径
   縮小段部に後端側より嵌入設置される保持具本体と、断
   面が、一方から見て、ほぼ縦長の細い５の字乃至はＳの
   字状をした３個以上の掴み片であって、先端部に工具ホ
   ルダの軸及びプルスタッドに係合する鉤部を有すると共
   に後端部に前記本体の内向きフランジと係合する前記先
   端部の鉤部と逆向きに形成された鉤部をする前記掴み片
   と、 前記本体に同軸状に貫挿し、後端部がドローバーに連結
   される軸部を有すると共に、先端側に前記軸部に繋がる
   円筒状部を前記本体の先端外部へ延在させて有し、更に
   前記円筒状部が先端に前記掴み片先端部の鉤部の径方向
   外周面と、ドローバーの軸方向移動により接離する断面
   楔状の内向きフランジを有すると共に、前記軸部と本体
   との貫挿により形成される環状隙間の周方向の等間隔位
   置に嵌挿挟持により吊持されている前記掴み片の、前記
   挟持部を支点とする先端部の径拡大方向の揺動を可能と
   する窓部が形成されている前記円筒状部を有する保持具
   の移動操作部と、 前記ドローバーが前記中空主軸の先端側へ押圧移動した
   とき前記掴み片の後端部を先端側へばね押圧するように
   前記移動操作部に同軸にして前記本体内に収設されたば
   ねと、から成ることを特徴とする工作機械の工具保持装
   置。