JPH106161A - 工具保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】工作機械の工具をクーラントの液圧に基づいて
工作機械に引付ける工具保持装置を得る。 【解決手段】プランジャ１５４がクーラントの液圧によ
って作動する。プランジャ１５４に設けられたカム溝１
８４の第一傾斜面１８６と鋼球１５６とが係合し、さら
に、その鋼球１５６と可動スリーブ１５８に設けられた
カム溝１９８の第二傾斜面２００とが係合することによ
って、プランジャ１５４の作動を可動スリーブ１５８に
伝達する。可動スリーブ１５８はドリルホルダをドリル
ホルダ保持部材１５０に引付ける向きに作動する。ま
た、第一，第二傾斜面１８６，２００の傾斜角度は、ド
リルホルダを引付ける力を倍力する角度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械に加工工具
を脱着するための工具保持装置に関し、特に、クーラン
ト孔を備えた加工工具の保持を行うものに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の工具保持装置の一つが実開平１
−１２５１４２号公報に記載されている。この工具保持
装置は、軸方向に貫通するクーラント孔を備えた回転切
削工具を工作機械のクーラント孔を備えた回転軸に取付
けるものである。この工具保持装置は、工作機械の回
転軸の先端部に形成された軸方向の有底穴に嵌合される
とともに、その有底穴の底面に固定されるスリーブと、
回転軸の有底穴に挿入され、スリーブに結合装置によ
り結合されるとともに、回転軸からの突出側端部に回転
切削工具を保持するコレットチャックを有するホルダと
を備えている。結合装置は、ホルダのスリーブ側の端部
に設けられた花弁形の係合突部と、スリーブに設けられ
て係合突部と特定の相対回転位相では軸方向に嵌合，離
脱可能であり、その特定相対回転位相から係合位相まで
一定角度相対回転させられることにより軸方向に離脱不
能に係合する係合凹部とにより構成されている。また、
係合突部と係合凹部とが係合位相にある状態で、ホルダ
の回転軸に対する相対回転、ひいてはホルダのスリーブ
に対する相対回転を防止するために、ホルダに相対回転
防止装置が設けられている。この相対回転防止装置は、
ホルダとスリーブとが係合位相以外にある状態ではホル
ダの回転軸に対する相対回転を許容し、係合位相になっ
たとき、相対回転防止部材がホルダと回転軸との両方に
跨がって係合することにより、両者の相対回転を防止す
るものである。スリーブ内には、係合突部をスリーブか
ら押し出す向きに付勢する弾性装置ないしばね機構が設
けられており、回転軸への取付け後はホルダがこの弾性
装置の弾性力により回転軸から抜け出す向きに付勢さ
れ、その抜け出しが結合装置により阻止された状態とな
る。

【０００３】この工具保持装置には、回転軸から供給さ
れるクーラントが途中で洩れることなく回転切削工具の
クーラント孔に供給されるように、ホルダとスリーブと
の間に液密保持機構が設けられている。具体的には、互
いに嵌合するホルダの外周面とスリーブの内周面との間
にシール部材が配設されているのである。また、ホルダ
は概して円筒状を成し、周壁を半径方向に貫通する貫通
穴を有せず、かつ、ホルダに設けられて回転切削工具を
保持するコレットチャックもホルダと回転切削工具との
間の液密を保持し得る構造とされている。したがって、
回転軸から供給されるクーラントは外部へ洩れることな
く、ホルダ内を流れて回転切削工具のクーラント孔へ流
入し、工具の先端部から噴出する。

【０００４】ホルダはクーラントの液圧（クーラント圧
と称する）によって回転軸から抜け出す方向に押される
が、前述のように抜け出しが結合装置により阻止されて
いるため、抜け出すことはない。すなわち、ホルダはク
ーラント圧が作用しない状態では前述の弾性装置により
回転軸からの抜け出し方向に付勢され、クーラント圧が
作用する状態では弾性装置の弾性力とクーラント圧との
両方により抜け出し方向に付勢され、かつ、抜け出しを
結合装置により阻止されて、軸方向の位置が安定した状
態で回転軸に保持されるのである。しかし、切削抵抗に
基づいて回転切削工具にかかる力は、ホルダをスリーブ
内に押し込む方向である場合が多い。そして、結合装置
は、ホルダが回転軸内に、すなわちスリーブ内に限られ
た距離押し込まれることを許容する構造であるため、切
削時に切削抵抗に基づく押し込み力がクーラント圧およ
び弾性装置の弾性力に打ち勝つに到れば、ホルダが回転
軸内に押し込まれることになる。

【０００５】上述の例ではホルダがスリーブに結合され
た状態では、弾性装置によってホルダが回転軸から抜け
出す方向に付勢されているが、逆に回転軸内に引っ込む
方向に付勢されるようにすることも可能であり、事実、
このような工具保持装置の一つが実公昭６３−１７６０
１公報に記載されている。この工具保持装置において
は、係合突部を備えた係合部材が、回転軸の有底穴の底
部に固定された固定ブッシュに軸方向に相対移動可能に
保持されるとともに弾性装置ないしばね機構により有底
穴の底部側へ付勢されている一方、係合凹部がホルダに
固定的に設けられており、この係合凹部が係合部材の係
合突部と係合すれば、係合部材を介して弾性装置の弾性
力がホルダに伝達され、ホルダが回転軸内に最も引っ込
んだ状態で保持されるようになっているのである。この
付勢方向は、切削抵抗に基づいてホルダに加えられる押
し込み力の方向と同じであるため、切削時にホルダが回
転軸内に押し込まれることはない。

【０００６】この工具保持装置はクーラントの供給を予
定したものではないため、上記構成は理想的なものであ
るが、クーラントの供給が可能な工具保持装置に上記構
成を採用した場合には問題が生じる。例えば、上記係合
部材，固定ブッシュ，係合部材，ホルダ等の間に液密保
持機構を設け、かつ、ホルダの構造を前記実開平１−１
２５１４２公報に記載の工具保持装置と同様にすれば、
クーラントの供給が可能な工具保持装置とすることがで
きるが、その場合には、クーラント圧がホルダを回転軸
から押し出す向きに作用することとなり、この押出し力
が弾性装置による引込み力に打ち勝つに到れば、ホルダ
が回転軸から限られた距離押し出された状態となるから
である。この状態で切削が行われ、切削抵抗に基づく押
し込み力がクーラント圧に基づく押出し力より大きくな
れば、ホルダが回転軸内に押し込まれることとなる。そ
して、近年、クーラント圧が高くされることが多くなっ
て来ているため、上記のようにクーラント圧に基づく押
出し力が弾性装置による引込み力に打ち勝つことはしば
しばあるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の２つの工具保持
装置においては、いずれもクーラント圧に基づく力，弾
性装置の弾性力および切削抵抗に基づく力の大きさの組
み合わせによって、ホルダが回転軸に対して、すなわち
スリーブあるいは固定ブッシュに対して軸方向に相対移
動することとなり、ホルダが回転軸に軸方向の位置が安
定した状態で保持され得ないこととなる。この位置の不
安定は、ホルダに保持された切削工具による切削の不安
定につながり、望ましくない場合が多い。

【０００８】この問題は上記２例に限って生じる問題で
はなく、工作機械の工具取付部を構成する第一部材（上
記２例ではスリーブまたは固定ブッシュ）に、工具保持
部（上記２例ではコレットチャック）を備えた第二部材
（上記２例ではホルダ）が結合装置により分離可能に結
合されるとともに、第一部材から第二部材を経て前記工
具保持部にクーラントを供給するクーラント供給通路を
有する工具保持装置において一般的に生じる問題であ
る。この問題は、結合装置が、第一部材から第二部材へ
供給されるクーラント圧により、第二部材が少なくとも
限られた距離離間することを許容する形式のものである
場合、例えば、第二部材の第一部材に対する軸方向の限
られた距離の接近，離間を許容する形式の結合装置であ
る場合、非係合位相においては互いに軸方向に嵌合，離
脱可能であるが、非係合位相から一定角度相対回転させ
られた係合位相では軸方向に離脱不能となる第一，第二
係合部を備えて迅速に係合，離脱可能な結合装置である
場合、取付状態においては弾性力により第二部材が第一
部材に引き付けられているが、強い力が加えられたとき
には第二部材が第一部材から離脱してしまう結合装置で
ある場合等に一般的に生じるのである。また、結合装置
により分離可能に結合される工具保持装置は回転軸に回
転切削工具を取付けるためのものに限定されるわけでは
なく、また、前述の弾性装置は不可欠ではなく、さら
に、工具保持部や結合装置の構造ならびにそれに保持さ
れる加工工具の種類も前述のものに限定されるわけでは
ない。

【０００９】請求項１に記載の第一発明は、上記第一部
材，第二部材，結合装置およびクーラント供給通路を備
えた工具保持装置において、クーラント圧を利用して加
工工具の保持を安定させることを課題としてなされたも
のである。また、請求項２に記載の第二発明は、上記第
一部材と第二部材との引付力を、クーラント圧によって
作動させられる作動部材の作動力として実現することを
課題としてなされたものである。請求項３および請求項
４に記載の第三および第四発明は、前記第一部材と第二
部材との結合，分離方向に作動させられる前記作動部材
の作動力を利用した、できるかぎり簡単な構成で安価に
実現できる工具保持装置を得ることを課題としてなされ
たものである。さらに、請求項５に記載の第五発明は、
クーラント圧に基づいて作動させられる部材の作動方向
が、前記第一部材および第二部材の結合，分離方向とは
異なる方向であっても、工作機械と加工工具との引付力
として有効に利用することを課題としてなされたもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第一発明に係る工具保持
装置は、工作機械の工具取付部を構成する第一部材に、
工具保持部を備えた第二部材が結合装置により分離可能
に結合されるとともに、第一部材から第二部材を経て工
具保持部にクーラントを供給するクーラント供給通路を
有する工具保持装置であって、結合装置が、クーラント
供給通路内のクーラントの液圧に基づいて第二部材を第
一部材側に引き付ける引付装置を含むことを特徴とする
ものである。また、第二発明に係る工具保持装置は、前
記引付装置が、クーラントの液圧に基づいて作動する作
動部材を備えた作動力発生装置と、作動部材の作動力を
前記第二部材の第一部材側への引付力に変換する変換装
置とを含むことを特徴とするものである。

【００１１】第三発明に係る工具保持装置は、前記作動
部材が、前記第一部材と前記第二部材との少なくとも一
方とそれら両部材の結合，分離方向に平行な方向に相対
移動可能かつ液密に嵌合されることにより前記クーラン
ト供給通路と連通した少なくとも一つの液圧室を形成す
ることを特徴とするものである。また、第四発明に係る
工具保持装置は、前記作動部材が、それぞれ別の部分に
おいて前記第一部材と前記第二部材とにそれら両部材の
結合，分離方向に平行な方向に相対移動可能かつ液密に
嵌合されることによりそれら両部材と共同して第一液圧
室と第二液圧室とを形成するとともに、それら第一，第
二液圧室を連通させる連通路を有し、かつ、第一，第二
液圧室に対する第一受圧面と第二受圧面との実質的受圧
面積が互いに異なるものであり、第一，第二液圧室が連
通路と共同して前記クーラント供給通路を構成している
ことを特徴とするものである。

【００１２】さらに、第五発明に係る工具保持装置は、
前記第一部材と前記第二部材とが、軸方向に嵌合，離脱
可能であり、嵌合状態においては前記第一部材から第二
部材へのクーラント供給通路が形成され、前記引付装置
が、第一部材と第二部材との一方にそれら両部材の嵌
合，離脱方向と交差する方向に移動可能に保持された第
一係合部材と、第一部材と第二部材との他方に一体的に
設けられた第二係合部材と、クーラントの液圧に基づい
て第一係合部材を第二係合部材に係合する向きに駆動す
る駆動装置とを含み、かつ、第一係合部材と第二係合部
材との形状が、駆動装置により第一係合部材に加えられ
る駆動力の向きを第二部材を第一部材側への引き付ける
向きに変換する形状とされたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】第一発明に係る工具保持装置においては、第一
部材から第二部材を経て加工工具にクーラントが供給さ
れている限り、引付装置によりクーラント供給通路内の
クーラント圧に基づいて引付力が発生させられ、その引
付力により第二部材が第一部材側へ引き付けられる。ク
ーラントの供給は一般に、加工工具による実際の加工開
始前に開始されるため、加工開始時には既に第二部材が
第一部材側へ引き付けられていることになる。加工工具
およびそれを保持している第二部材が最も後退した後退
端位置にあることになるのである。したがって、加工開
始時に切削抵抗等の加工抵抗に基づいて加工工具にそれ
を後退させる向きの力が作用しても、加工工具および第
二部材は後退しない。加工工具が工作機械によって安定
に保持されることとなるのである。しかも、第二部材の
第一部材側への引付力はクーラント圧が高いほど大きく
なるため、近年のようにクーラント圧が高くされる傾向
は望ましいことになる。

【００１４】第二発明に係る工具保持装置は、引付力
を、クーラント圧に基づいて作動する作動部材の作動力
に基づいて得るものである。作動部材の作動力は、変換
装置により第二部材の第一部材側への引付け力に変換さ
れる。作動部材が第一部材に保持されており、かつ、ク
ーラント圧に基づく作動部材の作動力の向きが第二部材
から第一部材に向かう向きである場合には、変換装置は
単純に作動部材と第二部材とを連結して前者の作動力を
後者に伝達する連結装置とすることができる。逆に、作
動部材が第二部材に保持されており、クーラント圧に基
づく作動部材の作動力の向きが第一部材から第二部材に
向かう向きである場合にも、同様に変換装置は単純な連
結装置とすることができる。作動部材が第一部材に保持
されており、かつ、クーラント圧に基づく作動部材の作
動力の向きが第一部材から第二部材に向かう向きである
場合には、変換装置は、作動部材の作動力の向きを逆向
きに変換する方向変換装置を含むものとされることが必
要である。作動部材が第二部材に保持されている場合も
事情は同じである。

【００１５】作動部材のクーラント圧に基づく作動力の
向きが第二部材から第一部材に向かう向きと平行ではな
い場合も、変換装置が方向変換装置を含むことが必要で
ある。第一部材と第二部材との少なくとも一方の形状に
制限がある等の事情により、作動部材の作動方向を、例
えば、第一部材と第二部材との結合，分離方向と直角な
方向にした方が、引付力を発生させることが容易な場合
があり得る。一般的には、長さの制限が緩やかな場合に
は、作動部材の作動力の方向を第二部材から第一部材に
向かう向きに平行とすることが望ましく、太さの制限が
緩やかな場合には、作動部材の作動力の方向を第二部材
から第一部材に向かう向きと交差する方向とすることが
望ましい。変換装置は、倍力装置等作動力の大きさを変
更する大きさ変更装置を含むものとすることも可能であ
る。さらに、変換装置は作動部材がクーラントの液圧に
基づいて回転作動させられる構成もあり得るため、この
作動部材の回転力を第一部材と第二部材との引付力に変
換するものとしてもよい。

【００１６】第三発明に係る工具保持装置においては、
作動部材がクーラント供給通路に連通させられた液圧室
を形成する。また、作動部材は、第一部材と第二部材と
の少なくとも一方とそれら両部材の結合，分離方向に平
行な方向に相対移動可能かつ液密に嵌合される。作動部
材はその表面の一部が液圧室の内壁の一部を構成する。
液圧室は第一部材と第二部材との少なくとも一方と共同
して構成される。作動部材の液圧室の内壁を構成する部
分表面の向きが、作動部材の作動方向に直接影響する。
部分表面の向きが第一部材から第二部材に向う方向の成
分を含んでいれば、その部分表面に作用するクーラント
圧によって、作動部材は第二部材から第一部材に向かう
向きに駆動され、部分表面の向きが第二部材から第一部
材に向う方向の成分を含んでいれば、作動部材は第一部
材から第二部材に向かう向きに駆動される。作動部材の
液圧室を形成する部分表面の向きは、共同して形成する
部材が第一部材であると第二部材であるとを問わず任意
に選ぶことができる。

【００１７】第四発明に係る工具保持装置においては、
作動部材がクーラント供給通路の一部を形成する。ま
た、作動部材は、第一部材と第二部材とにそれら両部材
の結合，分離方向に平行な方向に相対移動可能かつ液密
に嵌合され、第一液圧室と第二液圧室とを形成する。作
動部材は、両液圧室内のクーラント圧をその表面の一部
分である第一受圧面と第二受圧面とに受けることとな
る。第一受圧面は作動部材の第一液圧室を形成する部分
であり、第二受圧面は第二液圧室を形成する部分であ
る。第一受圧面に作用するクーラント圧は作動部材を第
二部材方向に作動させようとし、第二受圧面に作用する
クーラント圧は第一部材方向に作動させようとする。作
動部材の作動可能方向への作動力を発生させる上で有効
な面積を、それら第一受圧面および第二受圧面の実質的
受圧面積と称する。したがって、第一受圧面の実質的受
圧面積が第二受圧面の実質的受圧面積を上回れば、作動
部材には第二部材方向の作動力が生じる。逆もまた真で
ある。いずれの場合も、前記変換装置を併用することに
よって第一部材および第二部材の引付力として利用する
ことができる。

【００１８】第五発明に係る工具保持装置においては、
クーラント圧に基づいて駆動される部材すなわち第一係
合部材の駆動方向が、前記第一部材と第二部材との嵌
合，離脱方向とは異なる方向とされる。駆動方向が第一
部材と第二部材との嵌合，離脱方向と平行でなはないも
のはすべて本発明の一態様と考えることができる。第一
係合部材と第二係合部材との係合部の形状は、第一係合
部材の駆動方向に応じて、第二係合部材の被駆動方向が
前記第二部材を第一部材に引付ける向きとなるように決
められる。

【００１９】

【発明の効果】上記のように、第一発明は、従来、加工
工具の取付安定性を損なう要因であったクーラント圧を
逆に利用して、専用のエネルギ源を要することなく安定
な加工工具の取付けを実現することに成功したものであ
る。第二発明は、第二部材を第一部材に引き付ける力
を、クーラント圧に基づいて作動する作動部材の作動力
として得ることによって、安定な加工工具の取付けに成
功したものである。

【００２０】第三発明および第四発明によれば、第一部
材と第二部材との結合，分離方向と平行な方向に作動す
る作動部材の作動力として引付力を得ることが可能とな
る。そして、第四発明においてはさらに、作動部材がク
ーラント供給通路の一部を構成するとともに第一，第二
部材と共同して第一，第二液圧室を構成し、それによっ
て装置全体の構成が単純となる。作動部材の作動力の向
きと大きさとは、作動部材の実質的受圧面積で決まり、
これらの大きさは自由に選定可能である。したがって、
簡単な構成で設計の自由度が大きく、工作機械と加工工
具との引付機能を十分に備えた工具保持装置を得ること
ができる。

【００２１】第五発明によれば、作動部材の作動方向を
第一，第二部材の嵌合，離脱方向と平行にすることが困
難または望ましくない場合、例えば、工具保持装置の第
一，第二部材の嵌合，離脱方向の寸法の制限が強い場合
でもクーラント圧に基づく引付力を容易に発生させるこ
とができる。

【００２２】

【発明の補足説明】

（１）前記作動力発生装置が、前記作動部材と、その作
動部材を移動可能に保持するとともに作動部材と共同し
て液圧室を形成する液圧室形成手段とを含む請求項２に
記載の工具保持装置。クーラント圧により作動部材の作
動力を発生させるために、液圧室を設け、その液圧室の
一部分を作動部材が形成する状態とする。液圧室内のク
ーラント圧は、液圧室内に均一に作用すると考えて差し
支えないのが普通であり、作動部材にも作用する。この
液圧によって作動部材が移動させられるのである。液圧
室形成手段は、例えば、第一部材および第二部材を含む
ようにすることも、第一，第二部材の少なくとも一方と
他の部材とを含むようにすることも可能である。液圧室
形成手段と作動部材との間は液密として液圧室外部にク
ーラントが漏れないようにすることが望ましい。 （２）前記作動力発生装置が、前記作動部材と、その作
動部材を移動可能に保持するとともに弾性部材と共同し
て液圧室を形成する液圧室形成手段と、その弾性部材の
弾性変形を前記作動部材に伝達する伝達手段とを含み、
かつ、弾性部材が、弾性成形により前記液圧室の容積変
化を許容する形状とされた請求項２に記載の工具保持装
置。態様１の場合には、液圧室の一部分を作動部材が構
成し、クーラント圧を作動部材が直接受ける形態を取る
のであるが、本態様では、液圧室の一部分を変形可能な
弾性部材で構成する。液圧室内部のクーラント圧の変動
によって、この弾性部材の変形による液圧室の容積変化
が生じる。弾性部材の弾性変形は弾性部材の一部の移動
を伴い、この移動が伝達手段により作動部材に伝達さ
れ、作動部材が作動する。 （３）前記第一部材と前記第二部材とが両部材の結合状
態においては第一部材から直接第二部材へのクーラント
供給通路が形成される形状を有し、前記作動力発生装置
が、第一部材と第二部材との少なくとも一方にそれら両
部材の結合，分離方向と平行な方向に相対移動可能かつ
液密に嵌合され、その少なくとも一方との間に液圧室を
形成する作動部材と、その液圧室を前記クーラント供給
通路に連通させる連通路とを含む請求項２または３に記
載の工具保持装置。クーラント供給通路が第一部材と第
二部材とにより形成され、作動部材はクーラント供給通
路の形成部材としては機能しない。作動部材は第一部材
と第二部材との少なくとも一方に、第一，第二部材の結
合，分離方向に平行な方向に相対移動可能かつ液密に嵌
合され、それらの間に液圧室が形成される。液圧室は作
動部材の両側に形成されても片側に形成されてもよい
が、連通路を経てクーラント供給通路からクーラント圧
が導かれる。 （４）前記変換装置が、前記作動部材を前記第二部材に
作動的に連結することにより作動部材の作動力を第二部
材の第一部材側への引付力に変換する連結装置を含む請
求項２ないし４，態様１ないし３のいずれか１つに記載
の工具保持装置。作動部材を第二部材に作動的に連結す
ることによって、作動部材の移動に伴って第二部材を移
動させることが可能になる。。 （５）前記変換装置が、前記作動部材の作動力の向きを
変える方向変換装置を含む請求項２ないし４，態様１な
いし４のいずれか１つに記載の工具保持装置。作動部材
の作動力が第一部材と第二部材とを引付ける方向とは異
なる方向に作用する場合には方向変換装置が必要とな
る。作動装置の作動方向は事実上あらゆる方向に選定す
ることが可能であり、この作動力を、第一部材と第二部
材とを常に引付ける方向とするには、このような作動力
の方向変換が必要な場合があるのである。 （６）前記作動部材が、前記第一部材に前記第二部材と
の結合，分離方向に平行に形成された筒状部内に移動可
能に保持されており、前記方向変換装置が、その第一部
材の筒状部にその筒状部の軸方向と交差する方向に形成
された保持穴内に移動可能に保持された可動子と、前記
作動部材にその作動部材の作動方向とは逆方向に向かう
ほど前記筒状部の軸線から遠ざかる向きに傾斜させら
れ、前記可動子の内端と係合可能な第一傾斜面と、前記
第二部材に前記保持穴の形成方向に対して直角な状態か
ら第一傾斜面とは互いに逆向きに傾斜させられ、前記可
動子の外端と係合可能な第二傾斜面とを含む態様５に記
載の工具保持装置。第一部材の筒状部の軸方向と交差す
る向きに移動可能な可動子と、その可動子を駆動する第
一傾斜面と、可動子の移動によって駆動される第二傾斜
面とを設ける。第一傾斜面および第二傾斜面の傾斜方向
は、それぞれ保持穴の形成方向、すなわち可動子の可動
方向に直角な方向を基準として互いに反対の方向とす
る。また、第一傾斜面を含む作動部材と第二傾斜面を含
む第二部材との相対移動可能な方向は結合，分離方向で
あり、筒状部の軸方向に限定されている。したがって、
第一傾斜面，第二傾斜面でそれぞれ可動子と係合してい
る作動部材と第二部材とは、可動子の移動によって互い
に反対方向に移動する。 （７）前記変換装置が、前記作動部材の作動力を倍力す
る倍力装置を含む請求項２ないし４，態様１ないし６の
いずれか１つに記載の工具保持装置。作動力を倍力装置
によって倍力し、クーラント圧が比較的低い場合あるい
は作動部材の実質的受圧面積が比較的小さい場合でも工
具を安定に工作機械に取付け得るようにするものであ
る。 （８）前記倍力装置が、筒状部を備えてその筒状部の軸
方向に移動不能に設けられた固定部材と、その固定部材
の筒状部に筒状部の軸方向と交差する方向に形成された
保持穴に移動可能に保持された可動子と、筒状部の外側
と内側とのいずれか一方に筒状部の軸方向に移動可能に
嵌合された駆動部材と、筒状部の外側と内側との他方に
筒状部の軸方向に移動可能に嵌合された被駆動部材と、
前記駆動部材にその駆動部材の前記クーラント圧に基づ
く移動方向とは逆の方向に向かうにしたがって前記被駆
動部材に接近する向きに傾斜して形成され、前記可動子
の一端部に係合可能な駆動傾斜面と、前記被駆動部材に
前記保持穴の軸線に直角な状態から傾斜して形成され、
前記可動子の他端部に係合可能な被駆動傾斜面とを含
み、かつ、駆動傾斜面と被駆動傾斜面との前記保持穴の
軸線に直角な状態からのそれぞれの傾斜の向きが互いに
逆であるとともに両者の傾斜角度が倍力作用が得られる
大きさに選定された態様７に記載の工具保持装置。本態
様の典型的なものは、保持穴の軸線の方向すなわち可動
子の移動方向が筒状部の軸方向と直交する態様である。
この態様においては、駆動傾斜面の保持穴の軸線に直角
な状態からの傾斜角度の絶対値が、被駆動傾斜面の同様
な絶対値より小さければ倍力作用が得られる。駆動部材
と被駆動部材との相対移動方向は筒状部の軸方向であ
る。したがって、駆動傾斜面の傾斜角度の絶対値が被駆
動傾斜面のそれよりも小さければ、駆動傾斜面を有する
駆動部材の、筒状部の軸方向における移動量に対して、
被駆動傾斜面を有する被駆動材の、筒状部の軸方向にお
ける移動量が小さくなる。このことは、固定部材，可動
子，駆動部材および被駆動部材間の摩擦力を無視すれ
ば、駆動部材と被駆動部材との相対的な移動に際して、
倍力作用が働くことを意味し、駆動部材の駆動力が駆動
傾斜面と被駆動両傾斜面との傾斜角度の大きさによって
決まる倍率で倍力される。保持穴の軸線の方向を筒状部
の軸方向と直交する状態から正方向にも逆方向にも傾斜
させることができる。これらの場合には、保持穴の軸線
の傾斜の向きおよび傾斜角度が倍力作用に影響するた
め、駆動傾斜面および被駆動両傾斜面の傾斜角度の絶対
値の決定には保持穴の軸線の傾斜角度が考慮されなけれ
ばならない。 （９）前記第一係合部材が、前記第一部材と第二部材と
の一方にそれら両部材の嵌合，離脱方向と交差する方向
に形成された嵌合穴に移動可能かつ液密に嵌合されてお
り、前記駆動装置が第一係合部材の内端面に前記クーラ
ント圧を作用させる液圧室を含む請求項５に記載の工具
保持装置。第一係合部材に直接的にクーラント圧を作用
させて作動させる構成である。係合部材が、駆動装置の
一種である液圧シリンダのピストンを兼ねると考えるこ
とも、ピストンと係合部材とが一体に形成されたと考え
ることもできる。 （１０）前記駆動装置が、前記第一部材と前記第二部材
との一方に液密に取り付けられ、その一方の内部のクー
ラント圧を受けて弾性変形し、前記第一係合部材を前記
第二係合部材に向かって移動させる弾性部材を含む請求
項５に記載の工具保持装置。弾性部材は第一係合部材に
直接接触して第一係合部材を移動させても、中継部材を
介して間接的に接触して第一係合部材を移動させてもよ
い。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、第一〜第四発明に共通の一
実施形態である工具保持装置を図面に基づいて説明す
る。図１は、倍力機構を持ち、クーラント圧によって作
動させられる部材がクーラント供給通路の一部を形成す
る形態を示すものである。図１において、１０は工作機
械のスピンドルを示す。スピンドル１０には、先端側
（図１において左側）から工作機械側（図１において右
側）に向かって延び、端面１２に開口する有底の嵌合穴
１４が形成されている。

【００２４】スピンドル１０の嵌合穴１４には、工具ホ
ルダとしてのドリルホルダ３６が着脱可能に嵌合され
る。図２に拡大して示すように、ドリルホルダ３６は、
嵌合軸部３８と、その先端部（図２において左端部）に
加工工具たるドリル４０を保持する工具保持部４２とを
備え、嵌合軸部３８の後端側（図２において右端側）か
らスピンドル１０の嵌合穴１４に嵌合されるようになっ
ている。ドリルホルダ３６のホルダ本体４４は概して円
筒状を成し、軸方向に延びる工具挿入穴４６を有してい
る。工具挿入穴４６の軸方向の中央部は雌ねじ穴４８と
されており、内部にはねじ部材たるアジャストナット５
０が螺合されている。アジャストナット５０には、工具
挿入穴４６の後端側の端部に六角穴５１が形成されてお
り、工具挿入穴４６の後端部側から六角棒スパナ等の工
具を挿入してアジャストナット５０を回転操作すること
により、アジャストナット５０を軸方向に移動させるこ
とができる。

【００２５】雌ねじ穴４８にはまた、工具駆動部材たる
ドライバ５２が軸方向に移動可能に嵌合されている。ド
ライバ５２は端面５４においてアジャストナット５０に
当接させられる一方、端面５４とは反対側の端面に工具
係合溝５６を備えており、ドリル４０のタングと相対回
転不能に係合するとともに軸方向において互いに当接す
るようになっている。ドライバ５２の外周面には、断面
形状がほぼ半円形の軸方向溝が一対（図２には一方のみ
示す）形成されており、それら軸方向溝に一対の円柱状
部材であるピン６２（図２には一方のみ示す）が嵌合さ
れている。各ピン６２は、ドライバ５２に嵌合された状
態で、ほぼ半分の部分がドライバ５２の外周面から半径
方向外向きに突出させられている。一方、雌ねじ穴４８
の内周面には、軸方向に延び、ほぼ半円形の断面形状を
有する一対の案内溝６４が形成されており、これら案内
溝６４に各ピン６２の突出部がそれぞれ係合させられる
ことにより、ドライバ５２の雌ねじ穴４８内での回転が
阻止されている。ピン６２が回転阻止突起として機能し
ているのであり、ホルダ本体４４に加えられる回転トル
クが、ピン６２およびドライバ５２を介してドリル４０
に伝達される。

【００２６】また、ドリル４０の軸方向の位置は、アジ
ャストナット５０の位置を変更することにより調整され
る。アジャストナット５０を移動させてドライバ５２の
位置を変更することにより、ドリル４０のホルダ本体４
４からの突出長さを変え得るのである。これらアジャス
トナット５０およびドライバ５２には、軸方向に貫通す
る貫通穴６６，６８がそれぞれ形成されて、アジャスト
ナット５０およびドライバ５２の両側のホルダ本体内空
間を連通状態に保つクーラント通路を構成している。ま
た、ドリル４０にも軸方向に貫通するクーラント通路が
形成されている。したがって、ドライバ５２とドリル４
０とが係合させられた状態では、これら貫通穴６６，６
８がドリル４０のクーラント通路と連通状態を保つこと
となり、ホルダ本体４４に供給されたクーラントがアジ
ャストナット５０およびドライバ５２内を通過してドリ
ル４０のクーラント通路へ流入する。

【００２７】工具挿入穴４６の軸方向の前端部はテーパ
穴７０とされており、コレット７２が嵌合されている。
コレット７２は、概して円筒状の部材に両端面から複数
本ずつの軸方向のすり割り溝が交互に、反対側の端面ま
では達しない長さで形成されたものであり、軸方向のあ
らゆる部分において縮径が可能である。テーパ穴７０は
先端側ほど径が大きくされており、コレット７２は、テ
ーパ穴７０の内周面に対応して形成されたテーパ外周面
７４においてテーパ穴７０に嵌合される一方、軸方向に
平行に形成された内周面７６において、ドリル４０のシ
ャンク部の外周面に密着してこれを把持する。コレット
７２の外周面にはさらに、テーパ外周面７４が形成され
た部分に隣接して矩形断面の環状溝８０が形成されると
ともに、環状溝８０を挟んでテーパ外周面７４が形成さ
れた部分とは反対側の外周面には、先端側ほど径の小さ
いテーパ面８２が形成されている。

【００２８】コレット７２の先端部にはコレットキャッ
プ８４が被せられている。コレットキャップ８４の内周
面には、環状溝８０に嵌入可能な環状突起８６と、コレ
ット７２のテーパ面８２に対応するテーパ面８８とが形
成されており、コレット７２を縮径させつつ、コレット
キャップ８４の環状突起８６をコレット７２の環状溝８
０内に嵌入させた後、コレット７２を自然状態に戻せ
ば、コレットキャップ８４がコレット７２に被せられ
る。環状突起８６の厚さは環状溝８０の幅よりやや小さ
くされており、環状突起８６が環状溝８０内でコレット
７２の軸方向に一定距離移動可能とされており、コレッ
トキャップ８４がコレット７２に被せられた状態では、
テーパ面８８がテーパ面８２に密着し、環状突起８６が
環状溝８０のテーパ面８２側の溝側面に密着し、反対側
の溝側面から離れた状態となる。また、コレットキャッ
プ８４とホルダ本体４４の工具保持部４２の先端面９２
との間には、コレットキャップ８４がコレット７２と共
に軸方向移動可能な大きさの隙間が設けられている。

【００２９】さらに、ホルダ本体４４のテーパ穴７０を
形成する部分には半径方向の貫通穴が形成され、この貫
通穴に圧入されたピンの先端部がテーパ穴７０内に突入
し、コレット７２の後端面から形成されたすり割り溝に
嵌入させられており、それによってコレット７２のホル
ダ本体４４に対する相対回転が防止されている。ピンが
回転防止突起を構成しているのである。

【００３０】工具保持部４２の外周面には、雄ねじ部９
８が形成されており、この雄ねじ部９８には回転操作部
材としてのねじ部材であるクランプナット１００がホル
ダ本体４４と同軸に螺合されている。クランプナット１
００はホルダ本体４４から突出した部分においてコレッ
トキャップ８４に嵌合されており、これらクランプナッ
ト１００とコレットキャップ８４とは、両者の間に介在
する多数のボール１０２によって互いに相対回転可能か
つ軸方向移動不能とされている。クランプナット１００
の内周面とコレットキャップ８４の外周面との互いに対
応する部分には、それぞれ半円形断面の環状溝が形成さ
れており、それら環状溝によって形成される円形断面の
環状空間に、クランプナット１００に形成された図示し
ない半径方向の貫通穴から多数のボール１０２が供給さ
れた後、貫通穴がプラグによって閉塞されているのであ
る。

【００３１】したがって、クランプナット１００が雄ね
じ部９８に締め込まれる方向に回転操作された場合に
は、コレットキャップ８４がホルダ本体４４に向かって
移動させられるとともに、コレットキャップ８４のテー
パ面８８によってコレット７２のテーパ面８２が押さ
れ、コレット７２がテーパ穴７０内へ押し込まれて、弾
性的に縮径させられる。それにより、コレット７２の内
周面７６にドリル４０のシャンク部が把持される。ホル
ダ本体４４に対するコレット７２の相対回転は、テーパ
外周面７４とテーパ穴７０の内周面との摩擦抵抗、およ
び前記回転防止突起としてのピンにより防止される。

【００３２】なお、１０４は、クランプナット１００を
回転させる締付け用工具を係合させるための工具係合溝
を示しており、図３に示すように、クランプナット１０
０の外周面に等角度間隔に複数個（図示の例では６個）
形成されている。また、コレット７２の両端面から形成
されたすり割り溝は、それぞれテーパ穴７０内において
終わっており、そのためにコレット７２はホルダ本体４
４とドリル４０との間の液密を保持し得るものとされて
いる。

【００３３】スピンドル１０からの突出端部分となるホ
ルダ本体４４の外周面には、カラー１１０が嵌合されて
いる。カラー１１０の後端面、すなわちスピンドル１０
に対向する側の面には、直径方向に隔たった２ヵ所にそ
れぞれ係合突起１１２が形成されている（図２には一方
のみ示す）。ホルダ本体４４には、雄ねじ部９８の後端
部にスプリングリテーナ１１４が取り付けられており、
このスプリングリテーナ１１４との間に配設された圧縮
コイルスプリング１１６により、カラー１１０がホルダ
本体４４に形成された半径方向外向きのフランジ部１１
８に当接する向きに付勢されている。

【００３４】図４に示すように、フランジ部１１８には
カラー１１０の一対の係合突起１１２とそれぞれ係合可
能な一対の係合切欠１２０が形成されている。係合突起
１１２は、圧縮コイルスプリング１１６の付勢力により
フランジ部１１８の係合切欠１２０に嵌入させられると
ともに、その先端部がさらにフランジ部１１８の端面１
２２側へ突出する長さとされている。また、嵌合軸部３
８のフランジ部１１８の端面１２２の近傍において、ホ
ルダ本体４４の外周面には嵌合軸部３８の他の部分より
大径のテーパ面１２４が形成されている。テーパ面１２
４は嵌合軸部３８の先端側ほど大径とされている。

【００３５】図２および図４に示すように、ドリルホル
ダ３６の嵌合軸部３８の後端には、その外形が概して円
筒形である第二係合部１２６が形成されている。第二係
合部１２６の後端面１２８には、工具挿入穴４６に連通
する軸方向穴１３０が形成されている。また、第二係合
部１２６の外周面には、直径方向に延びる一対の係合突
起１３２が係合突起１１２と位相を一致させた状態で形
成され、第二係合部１２６は花弁型係合部とされてい
る。

【００３６】一方、図１に示すように、スピンドル１０
の端面１２には、軸方向に延び、カラー１１０の一対の
係合突起１１２とそれぞれ係合可能な一対の係合切欠１
３４が形成されている。また、嵌合穴１４の開口端部の
内周面には、ホルダ本体４４のテーパ面１２４に対応す
るテーパ内周面１３６が形成されている。スピンドル１
０の嵌合穴１４の底面１４０の中心には、雌ねじ穴１４
２が形成されている。また、底面１４０には、雌ねじ穴
１４２の中心から偏心した位置に偏心穴１４４が形成さ
れている。

【００３７】嵌合穴１４の底部にはホルダ引付装置１５
０が着脱可能に取り付けられている。ホルダ引付装置１
５０は、図５に拡大して示すように、主として段付スリ
ーブ１５２，プランジャ１５４，鋼球１５６，可動スリ
ーブ１５８，プラグ部材１６０，雄ねじ部材１６２など
からなるものである。なお、図５は、図６に示すＡ-Ｏ-
Ａ断面における断面図であり、図６は、図５に示すＺ
−Ｚ断面における断面図である。

【００３８】段付スリーブ１５２は概して大径部１６４
と小径部１６６とを一体的に連結した形状である。段付
スリーブ１５２の小径部１６６の周壁には、等角度間隔
の複数か所（図示の例では２か所）に貫通穴１６８が形
成されている。また、貫通穴１６８とは９０度位相がず
れた位置にピン１６９を圧入するためのピン穴１７０が
設けられている。さらに、小径部１６６の先端付近の内
周面には、形状が概して円環状のスプリングリテーナ１
７１が嵌装されている。

【００３９】プランジャ１５４は大径部１７２，中径部
１７４および小径部１７６を有しており、軸線上には貫
通穴１７８が形成されている。大径部１７２の外径は、
段付スリーブ１５２の大径部１６４の内径よりもわずか
に小さいものとされ、その外周にはシール部材たるＯリ
ング１８０が取付けられている。大径部１６４と大径部
１７２とが液密かつ軸方向に相対移動可能に嵌合されて
いるのである。中径部１７４の外径は段付スリーブ１５
２の小径部１６６の内径よりもわずかに小さいものとさ
れ、小径部１６６に軸方向に相対移動可能に嵌合されて
いる。小径部１７６の外径はドリルホルダ３６の軸方向
穴１３０の内径よりもわずかに小さいものとされ、その
先端部の外周にはシール部材たるＯリング１８２が取付
けられている。したがって、軸方向穴１３０と小径部１
７６とは液密かつ軸方向に相対移動可能に嵌合する。

【００４０】プランジャ１５４の中径部１７４の外周面
には、等角度間隔の複数か所（図示の例では２か所）に
カム部としてカム溝１８４が形成されており、カム溝１
８４には、小径部１６６の貫通穴１６８に保持される伝
達子としての鋼球１５６に係合可能な第一傾斜面１８６
が形成されている。第一傾斜面１８６は、大径部１７２
側ほどプランジャ１５４の軸線から遠ざかる向きに傾斜
している。なお、鋼球１５６と第一傾斜面１８６とを係
合可能とするため、鋼球１５６の直径は小径部１６６の
周壁の厚さより大きくされている。また、プランジャ１
５４の中径部１７４の外周面の、カム溝１８４と９０度
位相がずれた位置には、ピン１６９と係合する一対の係
合溝１８８が設けられている。係合溝１８８とピン１６
９との係合により、プランジャ１５４と段付スリーブ１
５２との相対回転が防止されるとともにプランジャ１５
４の軸方向移動量が限定される。スプリングリテーナ１
７１と中径部１７４の端面１９０との間に付勢手段とし
ての弾性部材たる圧縮コイルスプリング１９２が配設さ
れ、プランジャ１５４を段付スリーブ１５２に対して後
退方向に付勢している。この後退限度がピン１６９と係
合溝１８８との係合によって規定され、プランジャ１５
４は常には図５に示す相対位置に静止している。

【００４１】段付スリーブ１５２の小径部１６６は可動
スリーブ１５８の内側に嵌合させられている。可動スリ
ーブ１５８の外周の等角度間隔の複数か所（図示の例で
は２か所）には、ピン１６９と係合する係合穴１９４が
形成されている。係合穴１９４とピン１６９との係合に
より、可動スリーブ１５８と段付スリーブ１５２との相
対回転が防止されるとともに軸方向の相対移動量が規定
される。可動スリーブ１５８の端面１９６付近の内周面
には、カム部として環状のカム溝１９８が形成されてい
る。カム溝１９８は、小径部１６６の貫通穴１６８に保
持される鋼球１５６に係合可能な第二傾斜面２００を備
えている。第二傾斜面２００は可動スリーブ１５８の軸
方向に対して、端面１９６側ほど可動スリーブ１５８の
軸線に接近する向きに傾斜している。なお、第二傾斜面
２００の軸方向に対する傾斜角度は、第一傾斜面１８６
の軸方向に対する傾斜角度よりも大きくされている。

【００４２】可動スリーブ１５８の端面１９６と反対側
の先端部には、第一係合部２０２が形成されている。第
一係合部２０２は、可動スリーブ１５８の先端部に半径
方向内向きに形成されたフランジ部２０４の内周部の等
角度間隔の複数か所（図示の例では２か所）に、図７に
示すように係合切欠２０６が設けられることによって形
成されている。段付スリーブ１５２の肩２０８と可動ス
リーブ１５８の端面１９６との間に付勢手段としての弾
性部材たる圧縮コイルスプリング２１０が配設されてお
り、可動スリーブ１５８を小径部１６６に対して相対的
に前進する向きに付勢している。この前進限度はピン１
６９と係合穴１９４との係合によって規定され、可動ス
リーブ１５８は常には図５に示す位置で静止している。

【００４３】段付スリーブ１５２の大径部１６４には、
プラグ部材１６０が、シール部材たるＯリング２１２に
よって液密を保たれた状態で嵌合されている。プラグ部
材１６０は、その外周面のピン穴２１４と大径部１６４
の周壁のピン穴２１６とにピン２１８が圧入されること
によって大径部１６４に一体的に固定されている。ま
た、端面２２０には、軸線から偏心した位置に偏心穴２
２２が形成され、偏心突起たるピン２２４が圧入されて
いる。このピン２２４は、嵌合穴１４の底面１４０に形
成された偏心穴１４４の内径より僅かに小さい直径を有
しており、このピン２２４の偏心穴１４４への嵌入によ
りプラグ部材１６０のスピンドル１０に対する相対回転
が実質的に防止される。

【００４４】プラグ部材１６０に設けられた段付穴２２
６には、雄ねじ部材１６２が挿入されている。雄ねじ部
材１６２は大径の頭部２２８と小径の雄ねじ部２３０と
を備えており、雄ねじ部２３０が段付穴２２６を貫通さ
せられて、スピンドル１０の底部１４０の雌ねじ穴１４
２に締め込まれるようになっている。頭部２２８の頂面
には六角レンチ等の回転操作工具を係合させるべき工具
係合部としての六角穴２３２が形成されるとともに、六
角穴２３２の中央部から雄ねじ部２３０の先端部へ貫通
する貫通穴２３４が形成されている。

【００４５】ホルダ引付装置１５０の組立は、以下のよ
うに行なわれる。まず、段付スリーブ１５２の小径部１
６６の内面に、スプリングリテーナ１７１を取付け、圧
縮コイルスプリング１９２を挿入する。つづいてＯリン
グ１８０および１８２を取付けたプランジャ１５４を挿
入する。このとき、貫通穴１６８とカム溝１８４との回
転位相を一致させ、貫通穴１６８内に鋼球１５６を挿入
する。貫通穴１６８とカム溝１８４との回転位相が一致
させられた状態では、小径部１６６のピン穴１７０と中
径部１７４の係合溝１８８との回転位相も一致してい
る。さらに、可動スリーブ１５８と小径部１６６とを、
圧縮コイルスプリング２１０を間に挿入して嵌合させ、
ピン１６９と係合穴１９４との位相を合わせた状態でピ
ン１６９をピン穴１７０に圧入する。その後、ピン２２
４を圧入し、Ｏリング２１２を取付け、段付穴２２６に
雄ねじ部材１６２を挿入した状態のプラグ部材１６０
を、段付スリーブ１５２の大径部１６４に嵌合し、ピン
２１８を圧入して組立が完了する。

【００４６】図５に示す状態では、プランジャ１５４は
圧縮コイルスプリング１９２によって後退端、すなわち
最もプラグ部材１６０側の位置に保たれ、ピン１６９が
係合溝１８８の一方の端（図５において上側）に接して
いる。また、可動スリーブ１５８は、圧縮コイルスプリ
ング２１０によって前進方向に付勢され、ピン１６９が
係合穴１９４の一方の端（図５において下側）に接して
いる。

【００４７】この状態から、プランジャ１５４の大径部
１７２の端面２３６に力を加えて、圧縮コイルスプリン
グ１９２の付勢力に抗してプランジャ１５４を段付スリ
ーブ１５２の小径部１６６側へ前進させ続けると、最終
的にプランジャ１５４は図８に示す位置まで移動する。
この過程で、プランジャ１５４の移動に伴って第一傾斜
面１８６により鋼球１５６が半径方向外向きに移動させ
られ、可動スリーブ１５８の第二傾斜面２００と係合し
て、可動スリーブ１５８を圧縮コイルスプリング２１０
の付勢力に抗してプランジャ１５４の移動方向とは反対
の方向に後退させる。プランジャ１５４の前進は、ピン
１６９と係合溝１８８の端（図８において下側）とが接
触するまで許容される。

【００４８】このように、プランジャ１５４の可動範囲
は、ピン１６９と係合溝１８８との相対位置関係によっ
て制限される。したがって、伝達子たる鋼球１５６によ
って作動させられる可動スリーブ１５８の、小径部１６
６に対する相対移動範囲も制限されるのである。プラン
ジャ１５４の大径部１７２の端面２３６に加えていた力
を除去すると、圧縮コイルスプリング１９２および２１
０の付勢力によって、プランジャ１５４および可動スリ
ーブ１５８が図５に示す位置にまで戻される。

【００４９】以上に説明したように構成されたドリルホ
ルダ３６およびホルダ引付装置１５０とにより、ドリル
４０を工作機械のスピンドル１０に取り付ける場合につ
いて説明する。まず、スピンドル１０内にホルダ引付装
置１５０を取り付ける。本実施形態におけるホルダ引付
装置１５０は、予めユニットとして組み立てることがで
きるので、まず、上記手順でホルダ引付装置１５０を組
み立てておき、それをスピンドル１０の嵌合穴１４に嵌
合する。プランジャ１５４の貫通穴１７８から工具を挿
入して雄ねじ部材１６２の六角穴２３２に係合させ、底
面１４０に形成された雌ねじ穴１４２に雄ねじ部材１６
２の雄ねじ部２３０を螺合するとともに、偏心穴１４４
にピン２２４を嵌入させ、図１に示すように、ホルダ引
付装置１５０をスピンドル１０に固定する。

【００５０】このように、スピンドル１０の外でホルダ
引付装置１５０を組み立て、後に嵌合穴１４の底面１４
０に固定することができるため、組立作業を容易に行う
ことができる。また、本実施形態においては、ピン２２
４が偏心穴１４４に嵌合する特定位置において、ホルダ
引付装置１５０がスピンドル１０に取り付けられるよう
になっているため、ホルダ引付装置１５０とスピンドル
１０とを必ず予め定められた相対位相で組み付けること
ができる。なお、偏心突起がピン２２４により構成され
ているが、プラグ部材１６０の底面に一体の突起を形成
することも可能である。また、プラグ部材１６０に偏心
穴を形成し、スピンドル１０の底面１４０に偏心突起を
設けて、両者を嵌合してもよい。

【００５１】次に、ドリルホルダ３６にドリル４０を保
持させる。まず、工具挿入穴４６内にドリル４０のシャ
ンクを挿入し、ドライバ５２の工具係合溝５６にタング
を係合させる。そして、アジャストナット５０の六角穴
５１に工具を係合させて回転させ、ドライバ５２を任意
の量だけ軸方向に移動させてドリル４０の工具挿入穴４
６への挿入深さを調節する。ドリル４０の適宜の挿入深
さが決まれば、クランプナット１００の工具係合溝１０
４に工具を係合させて回転させ、コレットキャップ８４
を介してコレット７２を締め付ければ、コレット７２が
テーパ穴７０内へ押し込まれつつ縮径させられ、ドリル
４０がコレット７２に強固に把持される。

【００５２】続いて、ドリルホルダ３６をスピンドル１
０に取り付ける。まず、図１に示すように、第一係合部
２０２の係合切欠２０６にドリルホルダ３６の係合突起
１３２が嵌入可能な状態、すなわち第二係合部１２６と
第一係合部２０２とを非係合位相とした状態で、嵌合軸
部３８を嵌合穴１４に挿入する。図９に示すように、フ
ランジ部１１８が端面１２に当接するまで嵌合軸部３８
をスピンドル１０の基端側へ挿入すれば、第二係合部１
２６の係合突起１３２が第一係合部２０２の係合切欠２
０６を通過し、可動スリーブ１５８のフランジ部２０４
の内側に位置する。この状態ではドリルホルダ３６をス
ピンドル１０に対して相対回転させることができる。ド
リルホルダ３６はフランジ部１１８が端面１２に当接す
る位置以上に深くスピンドル１０に嵌合されることはな
く、本実施形態においては、フランジ部１１８と端面１
２とが嵌合限度規定装置を構成している。

【００５３】上記のようにフランジ部１１８の端面１２
２がスピンドル１０の端面１２に当接する以前に、カラ
ー１１０の係合突起１１２が端面１２に当接するが、ス
プリング１１６の付勢力は小さく設定されているため、
カラー１１０がドリルホルダ３６に対して容易に前進さ
せられ、フランジ部１１８は支障なく端面１２に当接さ
せ得る。両者の当接後、スピンドル１０とドリルホルダ
３６とを相対回転させ、図１０に示すように、第二係合
部１２６と第一係合部２０２とを軸方向に離脱不能に係
合させる。第二係合部１２６と第一係合部２０２とが係
合位相に到達するとともに、カラー１１０の一対の係合
突起１１２とスピンドル１０の係合切欠１３４との位相
が合致し、スプリング１１６の付勢力により係合突起１
１２がフランジ部１１８の係合切欠１２０から突出させ
られて係合切欠１３４に嵌入させられる。係合突起１１
２が係合切欠１２０と係合切欠１３４とに跨がって係合
するのであり、それによってドリルホルダ３６とスピン
ドル１０との相対回転が阻止される。

【００５４】本実施形態においては、カラー１１０，係
合突起１１２，圧縮コイルスプリング１１６，係合切欠
１２０および係合切欠１３４がスピンドル１０とドリル
ホルダ３６との相対回転を阻止する相対回転阻止装置を
構成しているのである。また、ホルダ本体４４のテーパ
面１２４と嵌合穴１４のテーパ内周面１３６とがほぼ密
着してドリルホルダ３６とスピンドル１０とが実質的に
隙間なく嵌合するため、半径方向のがたつきが良好に防
止され。なお、本実施形態においては、第二係合部１２
６と第一係合部２０２との非係合位相から係合位相まで
の回転角度は９０度である。

【００５５】このようにして、ドリル４０を保持したド
リルホルダ３６をホルダ引付装置１５０を介して工作機
械のスピンドル１０に迅速かつ容易に取り付けることが
できる。スピンドル１０のトルクは、スピンドル１０，
係合切欠１３４，カラー１１０の係合突起１１２および
フランジ部１１８を経てドリルホルダ３６に伝達され、
ドリルホルダ３６からドリル４０へは、案内溝６４，ピ
ン６２，ドライバ５２を経て伝達される。なお、ドリル
ホルダ３６をスピンドル１０に取付けたのみではドリル
ホルダ３６をスピンドル１０に引付ける力は生じていな
いのであるが、第一係合部２０２と第二係合部１２６と
が係合しており、かつ、係合突起１１２が係合切欠１３
４に嵌入しているため、ドリルホルダ３６がスピンドル
１０から離脱する恐れはない。

【００５６】本実施形態においては、切削加工時に、ド
リル４０の先端からクーラントを高圧で噴出させること
ができる。図１０に示すように、クーラントはスピンド
ル１０の雌ねじ穴１４２から供給され、雄ねじ部材１６
２の貫通穴２３４，段付スリーブ１５２の大径部１６４
の内部，プランジャ１５４の貫通穴１７８を経てドリル
ホルダ３６へ流入させられ、さらに、アジャストナット
５０，ドライバ５２の貫通穴６６，６８を経て、ドリル
４０のクーラント通路へ流入し、その先端から噴出させ
られる。本実施形態においては、雌ねじ穴１４２，大径
部１６４の内面，貫通穴２３４，１７８，６６，６８等
によりクーラント供給通路が構成されているのである。

【００５７】ドリルホルダ３６がスピンドル１０に取付
けられた状態で、クーラント供給通路より加圧されたク
ーラントを供給されれば、クーラント圧はドリル４０，
ドリルホルダ３６，ホルダ引付装置１５０のクーラント
に接触する面ににほぼ均一に作用する。その中でドリル
ホルダ３６の引付力に影響するのは軸方向の液圧のみで
ある。軸方向のクーラント圧を受ける受圧面は、プラン
ジャ１５４の大径部１７２の端面２３６，小径部１７６
の端面２３８，ドリル４０の端面，アジャストナット５
０の端面などである。これらの部分のうち、ドリルホル
ダ３６に含まれる受圧面に作用するクーラント圧は、す
べてドリルホルダ３６をスピンドル１０から押し出す向
きに作用する。この受圧面の軸方向の投影面積は軸方向
穴１３０の断面積に等しい。この投影面積を第一実質面
積と称する。

【００５８】一方、ドリルホルダ３６をスピンドル１０
に引付ける力に変換されるのは、プランジャ１５４をド
リルホルダ３６側に押す液圧である。なぜなら、図８を
用いて説明したように、プランジャ１５４のドリルホル
ダ３６側への作動によって、第一傾斜面１８６が鋼球１
５６を半径方向外向きに作動させ、その鋼球１５６の作
動が第二傾斜面２００を含む可動スリーブ１５８をプラ
ンジャ１５４と反対方向に作動させ、この可動スリーブ
１５８がドリルホルダ３６を引付けるからである。プラ
ンジャ１５４をドリルホルダ３６側に作動させる実質的
な面積の大きさは、端面２３６の面積から、端面２３８
の面積を引いた値となる。この面積の大きさを第二実質
面積と称する。

【００５９】ドリルホルダ３６を引き付ける力は第二実
質面積とクーラント圧とに比例するが、さらに、第一傾
斜面１８６および第二傾斜面２００がそれぞれ軸方向に
対して成す傾斜角度の大きさにも関連する。これらの傾
斜角度をそれぞれ、第一傾斜角および第二傾斜角と称す
る。ドリルホルダ３６を引付ける力は、第一傾斜角が小
さいほど、また、第二傾斜角が大きいほど強くなる。本
実施形態においては、第二傾斜角が第一傾斜角より大き
くされているため、クーラント圧がプランジャ１５４に
対して与える仕事量が損失なく可動スリーブ１５８に伝
達されると仮定すれば、可動スリーブ１５８はプランジ
ャ１５４が受ける付勢力よりも大きな力で作動し、ドリ
ルホルダ３６を引付ることになる。すなわち、第一傾斜
面１８６，第二傾斜面２００，鋼球１５６などが、倍力
装置を構成しているのであり、この倍力装置の倍力率
は、プランジャ１５４の移動量に対する可動スリーブ１
５８の移動量の比である。倍力性能を有効に発揮させる
ためには、第一傾斜面１８６，第二傾斜面２００，鋼球
１５６の表面は、摩擦や弾，塑性変形が極めて小さい材
質および表面仕上げとなっていることが望ましい。ホル
ダ引付装置１５０の引付力は、第二実質面積と倍力装置
の倍力率の積（引付けに係わる）が第一実質面積（押出
しに係わる）よりも大きく、かつ、それらの比の値が大
きいほど強くなる。

【００６０】ドリルホルダ３６をスピンドル１０から取
り外す場合には、スプリング１１６の付勢力に抗してカ
ラー１１０を非作用位置へ移動させ、一対の係合突起１
１２をスピンドル１０の係合切欠１３４から離脱させ
る。それにより、ドリルホルダ３６とスピンドル１０と
の相対回転が可能となる。この状態で、ドリルホルダ３
６を第二係合部１２６が第一係合部２０２と非係合位相
となるまで回転させる。この非係合位相においては、第
一係合部２０２と第二係合部１２６との離脱によりドリ
ルホルダ３６をスピンドル１０から容易に抜き出すこと
ができ、新たなドリルホルダを取り付けることができ
る。

【００６１】本実施形態においては、ドリルホルダ３６
のスピンドル１０への着脱時には、クーラント圧がゼロ
であるため、ホルダ引付装置１５０による引付力は発生
せず、迅速な着脱が可能である一方、クーラントを噴出
させる切削時には、ドリルホルダ３６のスピンドル１０
への強い引付力が付与され、クーラント圧が高くなるほ
どドリルホルダ３６がスピンドル１０内に強く引き込ま
れる。

【００６２】さらに、本実施形態においては、伝達子と
して市販の鋼球１５６が使用されており、ホルダ引付装
置１５０を安価に製造し得る利点があるが、これに限定
されるわけではない。例えば、円柱体の両端に半球部を
形成した伝達ピンを伝達子として使用することも可能で
ある。筒状部材の周壁に形成した貫通穴に伝達ピンを摺
動可能に嵌合し、両端の半球部の少なくとも一部ずつが
周壁の外周面と内周面との両方から同時に突出可能とす
るのであり、このようにすれば、球体を伝達子として使
用する場合に比較して、可動スリーブ１５８の第二傾斜
面２００の傾斜角度を大きくすることが容易となる。球
体を使用する場合には、球体の球心が貫通穴内に位置す
る状態を保ちつつ球体の一部を第二傾斜面２００に係合
させることが必要であり、第二傾斜面２００の傾斜角度
が自ずから制限されるのに対して、伝達ピンを使用する
場合にはそのような制限を受けないからである。

【００６３】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、スピンドル１０が第一部材を、ホルダ本
体４４が第二部材を構成している。また、ホルダ引付装
置１５０が、第二部材を第一部材に引き付ける引付装置
を構成しており、プランジャ１５４がクーラントの液圧
に基づいて作動する作動部材として機能し、段付スリー
ブ１５２，鋼球１５６，可動スリーブ，第一傾斜面１８
６，第二傾斜面２００等が作動部材の作動力を第二部材
の第一部材側への引付力に変換する変換装置を構成して
いる。ただし、見方によっては、ホルダ引付装置１５０
の構成要素である段付スリーブ１５２およびプラグ部材
１６０が単独で、あるいはスピンドル１０と共同して第
一部材を構成していると解することもできる。

【００６４】なお、本実施形態は工作機械のスピンドル
１０に直接ホルダ引付装置１５０を取付けるものである
が、図１１に示すごとく、自動工具交換装置により工作
機械の主軸に着脱されるアダプタ２４０にホルダ引付装
置１５０を取付けてもよい。この場合、普通に用いられ
る方法および装置をそのまま活用して、工作機械への加
工工具の着脱をすべて自動で行うことが可能である。例
えば、それぞれに工具を保持させた複数のアダプタ２４
０を用意し、それらを自動で工作機械のスピンドルに着
するのである。

【００６５】第一ないし第三発明に共通の実施形態であ
る工具保持装置を図面に基づいて説明する。図１２は、
倍力機構を持たず、クーラント圧によって作動させられ
る部材がクーラント供給通路を形成しないものであり、
構造が間略化されている。倍力機構を持たないので引付
力が小さくなるが、クーラント圧が大きい場合にはコス
ト的に有利になるのである。本実施形態のホルダ引付装
置３００は取付部材３０２，雄ねじ部材３０４，段付管
３０６，可動スリーブ３０８等から成る。

【００６６】取付部材３０２は概して円筒形であり、軸
線上に段付穴３１０を備え、端面３１２には、軸線から
偏心した位置に偏心穴３１４が形成され、偏心突起たる
ピン３１６が圧入されている。また、段付穴３１０の大
径穴部の開口近傍には雌ねじ部３１８が形成されてい
る。ピン３１６は、工作機械のスピンドル３１９の嵌合
穴３２０の底面３２２に形成された偏心穴３２４の内径
より僅かに小さい直径を有しており、このピン３１６の
偏心穴３２４への嵌入により取付部材３０２のスピンド
ル３１９に対する相対回転が実質的に防止される。

【００６７】取付部材３０２の段付穴３１０には雄ねじ
部材３０４が挿入される。雄ねじ部材３０４は大径の頭
部３２６と小径の雄ねじ部３２８とを備えており、雄ね
じ部３２８が段付穴３１０を貫通させられて、スピンド
ル３１９の底面３２２の雌ねじ穴３３０に締め込まれる
ようになっている。頭部３２６の先端部には、六角レン
チ等の回転操作工具を係合させるべき工具係合部として
の六角穴３３２が形成されるとともに、六角穴３３２の
中央部から雄ねじ部３２８の先端部へ貫通する貫通穴３
３４が形成されている。

【００６８】段付管３０６は、外径の異なる４つの部分
からなり、軸線上に貫通穴３３６を備えたものである。
段付管３０６の外径の異なる４つの部分を、ピストンロ
ッド部３４０，ストッパ部３４２，ピストン部３４４お
よび嵌合部３４６と称する。ピストンロッド部３４０の
先端には雄ねじ部３４７が形成されている。ストッパ部
３４２は、その外径がピストンロッド部３４０よりもわ
ずかに大きくされており、貫通穴３３６とストッパ部３
４２の外周とを連通させる連通路３４８を有している。
ピストン部３４４は最も径が大きく、その外周面にはシ
ール部材たるＯリング３５０が取付けられている。嵌合
部３４６は最も径が小さく、先端部の外周面にはシール
部材たるＯリング３５２が取付けられている。取付部材
３０２と段付管３０６とは組立ての都合上２部分に分割
されたものであり、雌ねじ部３１８と雄ねじ部３４７と
が螺合された上、取付部材３０２と段付管３０６とが予
め決められた相対位相となった状態で接着剤により固定
され、一部材とされる。

【００６９】可動スリーブ３０８は概して円管形状を成
し、一方の端には半径方向内向きのフランジ部３５４が
設けられ、その内周面３５６にはシール部材たるＯリン
グ３５８が取付けられている。また、他方の端部には第
一係合部３６０が設けられている。可動スリーブ３０８
と段付管３０６とは、フランジ部３５４の内周面３５６
とピストンロッド部３４０の外周面３６２、および可動
スリーブ３０８の内周面３６４とピストン部３４４の外
周面３６６において液密かつ軸方向に摺動可能に嵌合さ
れており、その結果、ピストン部３４４とフランジ部３
５４との間に液圧室３６８が形成されている。可動スリ
ーブ３０８は、可動スリーブ３０８と取付部材３０２と
の間に配設された付勢部材たる圧縮コイルスプリング３
６９によって液圧室３６８の容積が減少する向きに付勢
されており、常にはフランジ部３５４がストッパ部３４
２に当接した位置に保たれている。

【００７０】この状態で、ドリルホルダ３７２の第二係
合部３７４と可動スリーブ３０８の第一係合部３６０と
を係合させることができる。第一係合部３６０および第
二係合部３７４の形状は、それぞれ図７および図４に示
した前述の実施形態のものの形状と同じであり、それら
の係合方法も図１，図９および図１０に示した方法と同
様である。なお、図１２の状態は、第一係合部３６０と
第二係合部３７４とが離脱不能に係合した状態を示して
いる。この状態ではドリルホルダ３７２はまだホルダ引
付装置３００によって引付けられていない。

【００７１】図１２の状態で高い液圧のクーラントをス
ピンドル３１９の雌ねじ穴３３０に供給すると、雄ねじ
部材３０４の貫通穴３３４，段付穴３１０および貫通穴
３３６を経てドリルホルダ３７２内に供給される。一
方、クーラントの一部は貫通穴３３６から連通路３４８
を経て液圧室３６８に導かれる。液圧室３６８内のクー
ラント圧は、クーラントに接触する唯一の可動部材であ
る可動スリーブ３０８のフランジ部３５４に作用する。
その結果、可動スリーブ３０８が、図１３に示すよう
に、ドリルホルダ３７２を引込む方向に作動する。

【００７２】ドリルホルダ３７２をホルダ引付装置３０
０が引付けるためには、フランジ部３５４の円環状の内
側面の面積（第一面積と称する）は、ドリルホルダ３７
２の実質受圧面積、すなわち、ドリルホルダ３７２の軸
方向穴の、段付管３０６の嵌合部３４６と嵌合するする
部分の断面積（第二面積と称する）よりも大きくするこ
とが必要である。第一面積にかかるクーラント圧はドリ
ルホルダ３７２を引付ける方向に作用し、第二面積にか
かるクーラント圧はドリルホルダ３７２を押し出す方向
に作用するからである。第一面積が第二面積よりも大き
く、その差が圧縮コイルスプリング３６９の付勢力に相
当する大きさよりも大きければ、非加工中にクーラント
圧によってドリルホルダ３７２がスピンドル３１９から
押し出されることはない。しかし、加工中にドリルにか
かる力がドリルを引抜こうとする向きに生じることは十
分あり得ることであり、第二面積よりも第一面積の大き
さを可能なかぎり大きくしておくことが望ましい。本実
施形態では、ホルダ引付装置３００の可動部材は可動ス
リーブ３０８のみであり、構成が簡略化されている。

【００７３】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、スピンドル３１９が第一部材を、ドリル
ホルダ３７２の本体が第二部材を構成している。また、
ホルダ引付装置３００が、第二部材を第一部材に引き付
ける引付装置を構成しており、可動スリーブ３０８がク
ーラントの液圧に基づいて作動する作動部材として機能
するとともに、作動部材の作動力を第二部材の第一部材
側への引付力に変換する変換装置としても機能するただ
し、見方によっては、ホルダ引付装置３００の構成要素
である取付部材３０２および段付管３０６が単独で、あ
るいはスピンドル３１９と共同して第一部材を構成して
いると解することもできる。

【００７４】第一ないし第三発明に共通の実施形態であ
る工具保持装置を図面に基づいて説明する。図１４は、
倍力機構を持ち、クーラント圧によって作動させられる
部材が第一部材とのみ嵌合する形態を示すものである。
本実施形態のホルダ引付装置４００はスリーブ４０２，
プランジャ４０４，係合部材４０６，鋼球４０８，プラ
グ部材４１０，雄ねじ部材４１２等から成る。スリーブ
４０２は、先端部分に半径方向内向きのフランジ部４１
４を、中間部に肩面４１６を備えている。

【００７５】プランジャ４０４は概して円管状を成し、
先端部の内周面がテーパ面４２４とされるとともに後端
部が拡径部４２６とされている。拡径部４２６の外周に
はシール部材たるＯリング４３０が取付けられており、
スリーブ４０２とプランジャ４０４とは液密かつ軸方向
に相対移動可能に嵌合されている。プランジャ４０４の
拡径部４２６とスリーブ４０２の肩面４１６との間に、
付勢部材たる圧縮コイルスプリング４３４が配設されて
いる。

【００７６】係合部材４０６は概して管状を成す。係合
部材４０６の両端付近の外周面には、それぞれシール部
材たるＯリング４３６，４３８が取付けられている。ま
た、プランジャ４０４に嵌合される後端部には、Ｏリン
グ４３８よりも中央寄りの外周面の等角度間隔の複数か
所（図示の例では２か所）に、係合溝４４０が形成され
ている。係合溝４４０の端面４４２側には、傾斜面４４
４が形成されている。係合溝４４０の幅は鋼球４０８の
外径よりもわずかに大きくされており、傾斜面４４４と
鋼球４０８とが係合可能とされている。係合部材４０６
の軸線上には貫通穴４４６、その端面４４２には座ぐり
穴４４８が形成されている。係合部材４０６の先端部の
Ｏリング４３６より中央寄りの外周面の等角度間隔の複
数か所（図示の例では２か所）には係合突起４５０が形
成され、花弁型の第一係合部４５２とされている。ま
た、係合部材４０６の外周面のほぼ中央の、係合突起４
５０と９０度位相がずれた位置には、キー４５３が取り
付けられている。

【００７７】フランジ部４１４の内周面には図示しない
キー溝が形成されており、キー４５３と係合してスリー
ブ４０２と係合部材４０６との相対回転を防止してい
る。また、付勢部材たるテーパ状の圧縮コイルスプリン
グ４５５が、一端が雄ねじ部材４１２の座ぐり穴４５４
に嵌合され、他端が係合部材４０６の座ぐり穴４４８に
嵌合されて配設され、係合部材４０６をスリーブ４０２
から突出する向きに付勢している。

【００７８】スリーブ４０２に、圧縮コイルスプリング
４３４，係合部材４０６，鋼球４０８，プランジャ４０
４および圧縮コイルスプリング４５５を組み付けた後、
雄ねじ部材４１２を挿入したプラグ部材４１０を組み付
ける。プラグ部材４１０のスリーブ４０２への固定手
段、およびホルダ引付装置４００のスピンドル４５６の
嵌合穴４５８の底部４６０への固定手段は前述の実施形
態と同じである。

【００７９】ドリルホルダ４６２は、その後端部に図示
しない係合切欠と拡径穴４６４を有する筒状の第二係合
部４６６を備えている。この第二係合部は、図１ないし
図１０に示した実施形態における第一係合部２０２と同
様のものである。ドリルホルダ４６２をスピンドル４５
６に取付ける際には、非係合位相において図示しない係
合切欠を係合突起４５０を通過させ、係合突起４５０を
拡径穴４６４内に位置させる。この状態からドリルホル
ダ４６２を係合角度（この場合は９０度）回転させれ
ば、係合突起４５０と拡径穴４６４の端面４６８とが係
合可能な状態となり、ドリルホルダ４６２はスピンドル
４５６から離脱不能になる。この状態でスピンドル４５
６とドリルホルダ４６２との相対回転を禁止する手段
が、前述の実施形態同様に別途設けられている。

【００８０】クーラントが供給されていない状態では、
プランジャ４０４は圧縮コイルスプリング４３４の付勢
力によりプラグ部材４１０に当接する後退端位置に保た
れている。また、係合部材４０６は圧縮コイルスプリン
グ４５５の付勢力により前進端位置に保たれている。こ
の前進端位置は、傾斜面４４４と鋼球４０８との係合に
より規定される。クーラント圧の作用によってプランジ
ャ４０４がドリルホルダ４６２側（図１４において左
側）に前進させられると、係合溝４４０に係合している
鋼球４０８が、テーパ面４２４の作用により半径方向内
向きに移動させられる。その結果、鋼球４０８と傾斜面
４４４との作用によって係合部材４０６がプラグ部材４
１０側（図１４において右側）に後退させられ、ホルダ
引付装置４００がドリルホルダ４６２を引付けることと
なる。

【００８１】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、スピンドル４５６が第一部材を、ドリル
ホルダ４６２の本体が第二部材を構成している。また、
ホルダ引付装置４００が、第二部材を第一部材に引き付
ける引付装置を構成しており、プランジャ４０４がクー
ラントの液圧に基づいて作動する作動部材として機能
し、係合部材４０６，鋼球４０８，テーパ面４２４，傾
斜面４４４等が作動部材の作動力を第二部材の第一部材
側への引付力に変換する変換装置を構成している。ただ
し、見方によっては、ホルダ引付装置４００の構成要素
であるプラグ部材４１０およびスリーブ４０２が単独
で、あるいはスピンドル４５６と共同して第一部材を構
成していると解することもできる。

【００８２】第一，第二および第五発明に共通の実施形
態である工具保持装置を図面に基づいて説明する。図１
５はクーラント圧に基づいて作動させられる作動部材の
作動方向が、工作機械のスピンドルの中心軸の向きと平
行ではない形態を示すものである。また、図１６は、図
１５のＸ−Ｘ断面における断面図である。ホルダ引付装
置５００の主たる構成要素である本体５０２は、概して
段付の円筒状を成している。本体５０２はその軸線上に
段付の貫通穴５０４を有している。貫通穴５０４は本体
５０２の端面５０６，５０８に、それぞれ第一，第二拡
径部５１０，５１２を有している。本体５０２の小径部
５１４には雄ねじ部５１６が形成されている。本体５０
２の大径部５１８には、その軸線が本体５０２の軸線を
通り本体５０２の軸線と直角なシリンダボア５２０が複
数個（図示の例では４個）、等角度間隔で形成されてい
る。各シリンダボア５２０は、本体５０２の外周面から
半径方向に形成された座ぐり穴であり、底壁に形成され
た連通穴５２１により貫通穴５０４と連通させられてい
る。

【００８３】それぞれのシリンダボア５２０の内部には
プランジャ５２２が、本体５０２の半径方向に相対移動
可能な状態で嵌合されている。プランジャ５２２は、そ
の外周面にシール部材たるＯリング５２４が取付けら
れ、テーパ状の圧縮コイルスプリング５２６によって半
径方向外向きに付勢されている。プランジャ５２２の半
径方向外向きの端面５２８には、伝達子たる鋼球５３０
を保持するための半球状の凹部５３２が形成されてい
る。

【００８４】本体５０２の小径部５１４には、押さえ突
起５３４が等角度間隔に複数個（図示の例では４個）形
成された押さえ部材５３６が取付けられている。押さえ
部材５３６は円筒部５３７を備え、この円筒部が本体５
０２の小径部５１４に嵌合されるとともに、端面５３８
が肩面５４０に当接させられた状態で、雌ねじ部材５４
２が雄ねじ部５１６に螺合されることにより、本体５０
２に固定されている。なお、押さえ部材５３６の本体５
０２に対する相対回転は、本体５０２に立設されたピン
５４４と円筒部５３７に形成された長穴５４６との係合
により防止されている。押さえ突起５３４の先端面は、
鋼球５３０の半径とほぼ等しい半径の円を、押さえ部材
５３６の軸線を中心として回転させた場合にその円の一
部が描く軌跡に相当する凹面５４８とされており、通常
はこの凹面５４８が鋼球５３０に当接することによっ
て、プランジャ５２２のシリンダボア５２０からの抜出
しと、鋼球５３０の凹部５３２からの離脱を防止してい
る。鋼球５３０は、この状態において、一部が本体５０
２の外周面より半径方向外方へ、また、押さえ突起５３
４より軸方向後方へ突出している。この鋼球５３０が、
後に説明するように第一係合部として機能する。

【００８５】本体５０２の貫通穴５０４の第一拡径部５
１０には、前述の実施形態のものと同じ構造を有するプ
ラグ部材５５１が、前述の実施形態と同様の手段で取付
けられている。プラグ部材５５１に雄ねじ部材５５２が
挿入され、この雄ねじ部材５５２が貫通穴５５３を有し
ていることも前述の実施形態と同じである。したがっ
て、ホルダ引付装置５００は、前記実施形態におけると
同じ手段で、スピンドル５５４の底部５５６に固定する
ことができる。一方、貫通穴５０４の第二拡径部５１２
は、図１５にその一部のみを示したドリルホルダ５６０
の有底穴の底面５６２から突出して設けられた嵌合部５
６４と、シール部材たるＯリング５６６によって液密が
保たれた状態で嵌合する。前述の実施形態同様、嵌合部
５６４の貫通穴５６８は、図示しないドリルの液通路に
連通させられる。

【００８６】ドリルホルダ５６０は第二係合部５７０を
備えている。第二係合部５７０は、ドリルホルダ５６０
の有底穴の周壁５７２の内周面の、開口近傍部に設けら
れた半径方向内向きのフランジ部５７４に、等角度間隔
に複数個（図示の例では４個）の係合切欠５７６が形成
されたものである。係合切欠５７６の幅は、押さえ突起
５３４の幅よりも大きくされており、押さえ突起５３４
および第二係合部としての鋼球５３０と、第二係合部５
７０との相対位相が、非係合位相にある場合にはドリル
ホルダ５６０を図１５に示す状態にまで挿入することが
できる。図１５に示す状態からドリルホルダ５６０を係
合位相まで相対回転させれば、図１７に示すように、フ
ランジ部５７４の傾斜面５７８が鋼球５３０と係合し、
ドリルホルダ５６０が離脱不能に取付けられる。この係
合につれて、プランジャ５２２が圧縮コイルスプリング
５２６の付勢力に抗してシリンダボア５２０内へ押し戻
され、鋼球５３０は押さえ突起５３４から離れる。な
お、図示はしないが、係合位相においてホルダ引付装置
５００およびスピンドル５５４とドリルホルダ５６０と
の相対回転を防止するための機構を別途設けておく必要
がある。

【００８７】ホルダ引付装置５００とドリルホルダ５６
０とが離脱不能に係合している状態で、スピンドル５５
４の雌ねじ穴５５７，雄ねじ部材５５２の貫通穴５５
３，第一拡径部５１０，貫通穴５０４，第二拡径部５１
２および貫通穴５６８がクーラント供給通路を形成す
る。プランジャ５２２はクーラントに接触する唯一の可
動部材である。工作機械側から液圧の高いクーラントが
供給されれば、クーラント圧はプランジャ５２２にも作
用する。その結果、プランジャ５２２は圧縮コイルスプ
リング５２６の付勢力に加えて、クーラント圧によって
も半径方向外向きに大きな力で押されることとなる。

【００８８】このプランジャ５２２の作動力は、鋼球５
３０を介してフランジ部５７４に伝達される。フランジ
部５７４の鋼球５３０と接触する面は傾斜面５７８とさ
れており、この傾斜面５７８は、後方に向かうに従って
本体５０２の軸線に接近する向きに傾斜させられてい
る。したがって、鋼球５３０がクーラント圧に基づいて
半径方向外向きに押されると、傾斜面５７８の作用によ
ってドリルホルダ５６０が後方へ移動させられる。ホル
ダ引付装置５００がドリルホルダ５６０をスピンドル５
５４に引き付けるのである。この引付力を発生させるた
めには、傾斜面５７８が本体５０２の軸線に対して成す
傾斜角は摩擦角以上とすることが必要であり、また、プ
ランジャ５２２の作動力を有効に引付力に変換するため
に、傾斜面５７８の傾斜角を事情が許す限り大きくする
ことが望ましい。

【００８９】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、スピンドル５５４が第一部材を、ドリル
ホルダ５６０の本体が第二部材を構成している。また、
ホルダ引付装置５００が、第二部材を第一部材に引き付
ける引付装置を構成しており、プランジャ５２２がクー
ラントの液圧に基づいて作動する作動部材として機能す
る。また、鋼球５３０が第一係合部材として、フランジ
部５７４が第二係合部材としてそれぞれ機能し、本体５
０２のシリンダボア５２０を形成する部分およびプラン
ジャ５２２が、第一係合部材を第二係合部材に係合する
向きに駆動する駆動装置を構成している。ただし、見方
によっては、ホルダ引付装置５００の構成要素である本
体５０２およびプラグ部材５５１が単独で、あるいはス
ピンドル５５４と共同して第一部材を構成していると解
することもできる。

【００９０】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳述
したが、これらは文字通り例示であり、本発明は特許請
求の範囲を逸脱することなく種々の変形，改良を施した
態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である工具保持装置におけ
る、ドリルホルダのスピンドルへの取付過程を示す正面
断面図である。

【図２】上記工具保持装置におけるドリルホルダの正面
図（一部断面図）である。

【図３】図２の左側面図である。

【図４】図２の右側面図である。

【図５】上記工具保持装置におけるホルダ引付装置の正
面断面図である。

【図６】図５におけるＺ-Ｚ断面図である。

【図７】図５の平面図である。

【図８】図５のホルダ引付装置の作動を説明する図であ
る。

【図９】上記工具保持装置において、ドリルホルダを図
１の状態からさらに深くスピンドルに嵌合した状態を示
す一部断面正面図である。

【図１０】上記工具保持装置において、ドリルホルダを
スピンドルに完全に取り付けた状態を示す一部断面正面
図である。

【図１１】本発明の別の実施形態である工具保持装置を
示す一部断面正面図である。

【図１２】本発明のさらに別の実施形態である工具保持
装置の引付装置を示す正面断面図である。

【図１３】図１２の引付装置の作動を説明する正面断面
図である。

【図１４】本発明のさらに別の実施形態である工具保持
装置の引付装置を示す正面断面図である。

【図１５】本発明のさらに別の実施形態である工具保持
装置の引付装置を示す正面断面図である。

【図１６】図１５におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図１７】図１５の引付装置の作動を説明する正面断面
図である。

【符号の説明】

１０ スピンドル １４ 嵌合穴 ３６ ドリルホルダ ４２ 工具保持部 １１２ 係合突起 １２０ 係合切欠 １２６ 第二係合部 １３２ 係合突起 １５０ ホルダ引付装置 １５２ 段付スリーブ １５４ プランジャ １５６ 鋼球 １５８ 可動スリーブ １６０ プラグ部材 １６２ 雄ねじ部材 １６８ 貫通穴 １８４ カム溝 １８６ 第一傾斜面 １９８ カム溝 ２００ 第二傾斜面 ２０２ 第一係合部 ２１０ 圧縮コイルスプリング ２４０ アダプタ ３００ ホルダ引付装置 ３０２ 取付部材 ３０４ 雄ねじ部材 ３０６ 段付管 ３０８ 可動スリーブ ３２８ 雄ねじ部 ３４０ ピストンロッド部 ３４２ ストッパ部 ３４４ ピストン部 ３４６ 嵌合部 ３６０ 第一係合部 ３７２ ドリルホルダ ３７４ 第二係合部 ４００ ホルダ引付装置 ４０２ スリーブ ４０４ プランジャ ４０６ 係合部材 ４０８ 鋼球 ４１０ プラグ部材 ４１４ フランジ部 ４２４ テーパ面 ４４０ 係合溝 ４４４ 傾斜面 ４５０ 係合突起 ４５２ 第一係合部 ４６２ ドリルホルダ ４６６ 第二係合部 ５００ ホルダ引付装置 ５０２ 本体 ５０４ 貫通穴 ５２０ シリンダボア ５２１ 連通穴 ５２２ プランジャ ５２６ 圧縮コイルスプリング ５３０ 鋼球 ５３２ 凹部 ５３４ 押さえ突起 ５３６ 押さえ部材 ５３７ 円筒部 ５５１ プラグ部材 ５５４ スピンドル ５６０ ドリルホルダ ５６４ 嵌合部 ５７０ 第二係合部 ５７８ 傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 謙 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 永山 隆司 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の工具取付部を構成する第一部
   材に、工具保持部を備えた第二部材が結合装置により分
   離可能に結合されるとともに、第一部材から第二部材を
   経て前記工具保持部にクーラントを供給するクーラント
   供給通路を有する工具保持装置であって、 前記結合装置が、前記クーラント供給通路内のクーラン
   トの液圧に基づいて前記第二部材を前記第一部材側に引
   き付ける引付装置を含むことを特徴とする工具保持装
   置。
2. 【請求項２】 前記引付装置が、前記クーラントの液圧
   に基づいて作動する作動部材を備えた作動力発生装置
   と、作動部材の作動力を前記第二部材の第一部材側への
   引付力に変換する変換装置とを含むことを特徴とする請
   求項１に記載の工具保持装置。
3. 【請求項３】 前記作動部材が、前記第一部材と前記第
   二部材との少なくとも一方とそれら両部材の結合，分離
   方向に平行な方向に相対移動可能かつ液密に嵌合される
   ことにより前記クーラント供給通路と連通した少なくと
   も一つの液圧室を形成することを特徴とする請求項２に
   記載の工具保持装置。
4. 【請求項４】 前記作動部材が、それぞれ別の部分にお
   いて前記第一部材と前記第二部材とにそれら両部材の結
   合，分離方向に平行な方向に相対移動可能かつ液密に嵌
   合されることによりそれら両部材と共同して第一液圧室
   と第二液圧室とを形成するとともに、それら第一，第二
   液圧室を連通させる連通路を有し、かつ、第一液圧室に
   対する第一受圧面と第二液圧室に対する第二受圧面との
   実質的受圧面積が互いに異なるものであり、それら第
   一，第二液圧室が前記連通路と共同して前記クーラント
   供給通路を構成していることを特徴とする請求項３に記
   載の工具保持装置。
5. 【請求項５】 前記第一部材と前記第二部材とが、軸方
   向に嵌合，離脱可能であり、嵌合状態においては前記第
   一部材から第二部材へのクーラント供給通路が形成さ
   れ、前記引付装置が、第一部材と第二部材との一方にそ
   れら両部材の嵌合，離脱方向と交差する方向に移動可能
   に保持された第一係合部材と、第一部材と第二部材との
   他方に一体的に設けられた第二係合部材と、前記クーラ
   ントの液圧に基づいて第一係合部材を第二係合部材に係
   合する向きに駆動する駆動装置とを含み、かつ、第一係
   合部材と第二係合部材との形状が、駆動装置により第一
   係合部材に加えられる駆動力の向きを前記第二部材を前
   記第一部材側への引き付ける向きに変換する形状とされ
   たことを特徴とする請求項１に記載の工具保持装置。