JPS61297045A - 工具ヘツドを工具スピンドルに連結するための連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、交換自在の工具ヘッドを数値制御（ＮＣ）工
作機械のスピンドルに連結するための連結装置に関する
。

発明の背景 ＮＣ工作機械に用いられる連結装置は、一般に、ＮＣ工
作機械のスピンドルの軸線と同心関係をなし、対応する
（嵌り合い）形状の孔に結合するように賦形された突出
部材を用いる。突出部材を成孔に結合させるためのくさ
び部材のような従来の錠止部材は、該くさび部材のねじ
孔に螺合させるようにしたねじ部材を用いることなどを
含むいろいろな方法によって作動されるように構成され
ている。該くさび部材を半径方向に変位させるように該
ねじ部材を手動または自動工具によって回すことができ
るようにするためにくさび部材に半径方向の貫通穴が用
いられている。

しかしながら、くさび部材を工具ヘッドの側面から変位
させるようにした従来の構成は、不都合な場合があり、
くさび部材を締付けるためのクランプ力が、ねじ付部材
とくさび部材との間の螺条結合によって制限される。

また、そのようなねじ部材を通して工具ヘッドの工具に
冷却流体を供給することは通常は不可能であった。

「全解金属加工」（ドイツの雑誌）Ａ３１８４．１９８
４年版、第２６頁にこの種の連結装置の一例が記載され
ている。その連結装置においては、傾斜したスリット内
に配設されたクランプビンが、半径方向外方へ作動され
たとき工具ヘッドに設けられた凹所に係合するようにな
されている。工具ヘッドは、クランプビンが半径方向外
方へ作動されると、スピンドルに対して引きつけられて
圧接せしめられ、クランプビンが半径方向内方へ変位さ
れると、解放される。クランプビンの変位は、円筒形の
ヘッドを介してクランプビンに係合する中央作動ロッド
によって行われる。クランプビンは、工具交換を行う場
合は、工具ヘッドの対応する形状の凹所により半径方向
内方へ変位せしめられる。しかしながら、このようなり
ランプビンの使用は、大きなりランプ力を創生ずること
ができないばかりでなく、ビンが切削屑などにより詰っ
た場合、工具ヘッドをスピンドルから引離すのに大きな
力を必要とする。

本発明の目的は、高いクランプ力を創生ずることができ
、迅速な着脱を可能にする中央作動手段により交換自在
の工具ヘラＦをＮＣ工作機械に連結するための連結装置
を提供することである。

発明の概要 基本的にいえば、本発明は、交換自在の工具ヘッドを数
値制御工作機械のスピンドルに連結するための連結装置
であって、 スピンドルの軸線に対し同心関係をなしており、嵌り合
い形状の孔内に嵌入する突出部材と、該突出部材内にス
ピンドルの軸線に対して半径方向に移動しうるように支
持された複数のくさび部材と− 該くさび部材をクランプ位置と解放位置との間で変位さ
せるための作動手段とから成り、前記各くさび部材は、
前記クランプ位置にもたらされたとき、前記孔の壁に設
けられた傾斜凹所に係合し、前記突部に隣接した第１１
１１状面を成孔に隣接した第２１１１状面に娃して引き
寄せ圧接させる働きをする傾斜面を有し、該各くさび部
材は、工具の交換のために前記突出部材を前記孔から引
抜くことを可能にするために前記解放位置にもたらされ
たとき半径方向内方への変位によって前記孔の壁の前記
凹所から離脱するようになされており、前記作動手段は
、前記各くさび部材をスピンドルの軸線と同心の往復作
動ロッドに連結するためのカム手段と、該作動ロッドま
たはくさび部材に連関して設けられ、各くさび部材を半
径方向に変位させるように該作動ｐラドまたはくさび部
材に設けられた嵌り合い形状のカム溝を介して駆動され
るカム突起とで構成されていることを特徴とする連結装
置を提供する。

本発明の連結装置の１つの利点は、くさび部材がカム手
段によって半径方向両方向に駆動され、確実なりランプ
力を発揮することである。それによって、確実なりラン
プおよびスピンドルに対する工具ヘッドの着脱が簡単で
容易な操作で可能とされる。

本発明のもう１つの利点は、標準工具ヘッドにも、慣用
の工具交換装置にも、慣用の工具マガジンに対しても、
連結装置として使用することができることである。また
、本発明の連結装置は、スピンドルに固定した別個の７
ランジ部材と工具ヘッドとの間に設ければ、慣用のスピ
ンドルに対しても適用することができる。

本発明の連結装置の更に別の利点は、中央通路を通して
冷却流体を供給することを可能にすることである。

更に、本発明は、構造が簡単で、作動上の信頼性が高く
、操作が容易な連結装置を提供する。

′実施例の説明 第１図に示されるように、本発明の連結装置６は、工具
ヘッド４をＮＣ機械（数値制御される機械）（図示せず
）の回転スピンドル２に着脱自在に連結するためのもの
である。工具ヘッド４は孔あけ機のヘッドとして示され
ているが、他の任意の回転工具と交換することができる
。

連結装置６は、工具ヘッド４の後端に取付けられた７ラ
ンジ８を有する。７ランジからは、スピンドルの軸線に
同心的に円筒形突部１０が突設されている。突部１０は
、スピンドル２に形成された嵌り合い形状の孔１２に嵌
合するようになされている。

突部１０に形成された半径方向の貫通穴１４内に１対の
直径方向に対向したくさび部材１６が配設されている。

図示の実施例では２個のくさび部材が設けられているが
、３個以上のくさび部材を設けることもできる。

各くさび部材１６は、半径方向外方のクランプ（締付）
位置と半径方向内方の解放位置との間で移動自在である
。第１図では、くさび部材１６はクランプ位置へ張出さ
れており、それらの外端が孔１２の壁に形成された凹所
１８内に突入している。各くさび部材は、半径方向外方
へ作動されたとき凹所１Ｂの嵌合傾斜面２２に圧接せし
められる傾斜面２０を有しており、それにより突部１０
に加えられるクランプ力が突部１０を孔１２内へと軸方
向内方へ引きつける作用をするようになされている。７
ランジ８の面２１とスピンドル２の面２３とは、互いに
対面し同一平面内に位置しており、突部１０が内方へ引
きつけられたとき、互いに圧接される。

くさび部材１６を半径方向に変位させるための変位手段
として、駆動機構（図示せず）によって往復動せしめら
れる中央配置の作動ロッド２６により作動されるカム手
段２４が設けられている。

カム手段２４は、作動ロッド２６に同軸的に連結された
アンカー（係留）部材２８と、アンカー部材と一体のカ
ム部材３０とから成る。カム部材３０は、突部１０の凹
所２９内にくさび部材１６の半径方向内方に配置され、
　各くさび部材に対応するように二叉状とされた１対の
カム突起３２を備えている。カム突起３２は、スピンド
ル軸線に対して傾斜しており、対応するくさび部材１６
のカム溝３４内で案内される。第２図に示されるように
、カム突起３２およびカム溝３４は、はぼ丁字形の断面
形状を有し、１対のくさび部材１６をカム部材３０によ
って互いに反対方向に変位させることができるようにな
されている。

第５図に示されるように・各カム突起３２およびカム溝
３４は、比較的窓な傾斜の第１傾斜部分３６と、比較的
緩やかな傾斜の第２傾斜部分３８を有している。第１傾
斜部分３６は、くさび部材１６の半径方向の変位を比較
的急激に行うことを可能にし、第２傾斜部分３８は、く
さび部材をゆっくり変位させ、高いクランプ力を創生ず
ることを可能にする。

カム部材３０の端部に工具ヘッド４と対面するようにし
て円筒形案内部材４０（第１図）が設けられ、工具ヘッ
ドの中央冷却流体孔４２内で案内されるようになされて
いる。カム部材３０の他端に設けられたアンカー部材２
８は、自動カップリング（軸紗手）４４を介して作動ロ
ッド２６に連結されている。カップリング４４の構造は
、慣用のものであってよいので、ここでは詳述する必要
なく、作動ロッド２６を第１図でみて左方へ移動させれ
ば、カップリング４４が自動的に解放され、アンカー部
材２８が作動ロッド２６から分離される構成であると述
べるだけで十分であろう。カップリング４４は、作動ロ
ッド２６を右方べ移動させれば、自動的に係合し、アン
カー部材２８を作動ロッド２６に結合する。

突部１０の自由端にスリーブ部材４６が螺入されており
、該スリーブ部材の自由端に環状の衝接部材４８が固定
されている。衝接部材４８は、カム部材３０およびくさ
び部材１６を解放位置へ付勢する圧縮コイルばね５０を
支持する役割を果す。

冷却流体通路５２が作動ロッド２６、アンカー部材２Ｂ
、カム部材３０および案内部材４０を貫通して設けられ
、工具ヘッド４の冷却流体孔４２に連通しており、工具
ヘッド４の先端の工具（図示せず）に冷却流体を供給す
ることができるようになされている。

上述した本発明の連結装置の作動は下記の通りである。

作動ロッド２６は、第１図に示されたクランプ位置にあ
るときは、例えば複数のベルビルばね（図示せず）によ
って右方へ付勢されている。作動ロッド２６に加えられ
た軸方向の力は、カップリング４４およびアンカー部材
２８を介してカム部材３０へ伝えられ、カム部材のカム
突起３２およびカム溝３４を介してくさび部材１６へ伝
えられる。その結果、くさび部材１６は、その傾斜面２
０を孔１２の壁の凹所１８の傾斜面２２に圧接され、そ
れによって工具ヘッド４の面２１とスピンドル２の面２
３とを互いに引寄せる。

突部１０は円筒形であるから面２１．２３における押圧
表面の面積を大きくすることができ、従って、工具ヘッ
ド４は相当に長いものであってもよい。突部１０は、ス
ピンドルの慣用の円錐形の孔に嵌合するようにテーパ状
とすることもできる。

工具ヘッド４を他の工具ヘッドと交換する場合は、作動
ロッド２６が、例えば油圧モータ（図示せず）の制御に
より第１図でみて左方へ移動される。その結果、アンカ
ー部材２日およびカム部材３０を左方へ変位させ、それ
によってくさび部材１６が突部１０の凹所１８から完全
に抜は出るまでカム手段２４により半径方向内方へ引寄
せられる。また、作動ワット２６が左方へ変位されるの
と同時にカップリング４４が脱係合され、アンカー部材
２８が作動ロッド２６から外れる。

かくして、カム手段２４、アンカー部材２８、スリーブ
部材４６、衝接部材４８およびばね５゜を含め、工具ヘ
ッド４をスピンドル２から容易に抜取ることができる。

この作業中、ばね５０がカム部材３０を、従ってくさび
部材１６を解放位置へ付勢しているのでくさび部材が穴
１４から外方へ抜は出ることがない。

次いで、別の工具ヘッド４の突部１０をスピンドル２の
孔１２内へ挿入すると、作動ロッド２６が右方へ変位さ
れてカップリング４４を係合させ（つなぎ）、くさび部
材１６が半径方向外方へ変位される。カム突起３２およ
びカム溝３４（第５図）の傾斜部分３６と３８の傾斜角
の相異により、くさび部材１６の半径方向外方への移動
は、最初は急速であるが−その後は緩速となり、従って
、その緩速移動中高いクランプ力が創生される。かくし
て、連結装置６は、クランプ位置となり、工具ヘッド４
をスピンドル２にしっかりと連結する。

第４図は、本発明の別の実施例による連結装置を示す。

この実施例の各構成部品のうち第１図の実施例のものと
同様の部品は同じ参照番号に１００を付加した番号で示
されている。

第４図の実施例の連結装Ｍ１０６の基本構造は、カム手
段１２４およびアンカー部材１２８を含めて第１図の実
施例と同じである。両者の主な差異は、第４図の実施例
では突部１１０が工具ヘッド側に設けられておらず、ボ
ルト１６２によってスピンドル１０２に固定された別個
の７ランジ部材１６０に突設されており、突部１１０を
受容する孔１１２が工具ヘッド１０４に形成されている
ことである。

第４図の実施例の１つの利点は、既存の機械のスピンド
ル１０２に何らの改変を加える必要なしに、連結装置を
装着することができることである。

従って、スピンドル１０２は、慣用の円錐形凹部１６４
を備えたままにしておくことができる。

この実施例のもう１つの利点は、工具ヘッド１０４が抜
取られたとき、フランジ部材１６０、カム手段１２４、
アンカー部材１２８およびその他の関連部品がスピンド
ル１０２に保持されたままに残されることである。従っ
て、この実施例では、アンカー部材１２８と作動リッド
（ｖ！Ｊ示せず）との間に自動着脱式のカップリングを
介設する必要はない。更に、所望ならば、ばね１５０も
霜除してもよい。なぜなら、工具ヘッド１０４が抜取ら
れたとき、くさび部材１１６を作動ロッドのための駆動
機構（ＦＩ！ｉ示せず）によって半径方向内方の解放位
置に保持することができるからである。

その他の点については、操作方法は、第１図の実施例の
場合と同じである。

第５図に示される実施例においては、凹所ｔ　ｅ　ａが
孔１２＆内に着脱自在に装着された摩耗部材６０に形成
されている。各摩耗部材６０は、孔１２１の壁に形成さ
れた半径方向のねじ孔６６に螺合するねじ付軸部分６２
と、ねじ孔６６に連接したテーパ付衝接面６８に係合す
るテーパ付ヘッド部分６４とから成っている。

各摩耗部材のヘッド部分には、外部から例えば箱スパナ
を係合することができるようにスパナ係合スロット７０
を設けることができる。これによって摩耗部材６０をそ
のヘッド部分６４がテーパ付衝接表面６Ｂに係合するま
でねじ孔６６内へ螺入させることができ、それによって
摩耗部材６０を孔１２ａに対して半径方向にも軸方向に
も固定する。

各摩耗部材の、孔１２ｍに臨む側の端部には、テーパ付
表面２２ｍを有する凹所１８ａ（この実施例では円錐形
）を形成する。くさび部材１６ａのテーパ付表面２０ｍ
も円錐形とする。

この実施例においては、テーパ付表面２２＆が摩耗した
場合、摩耗部材６０を交換することができる。

第１図は本発明の連結装置の長手断面図、第２図は第１
図の線Ｉ−Ｉに沿ってみた断面図、第５図は第１図の装
置の細部の拡大図、ｔＪ４図は本発明の別の実施例の長
手断面図−第５図は本発明の更に別の実施例の部分長手
断面図である。

２．１０２＋スピンドル ４．１０４：工具ヘッド ８％１０Ｂ？７ランジ １０．１１０：突部 １２％１１２：孔 １４．１１４８半径方向の穴 １６．１１６：＜さび部材 １８．１１８：凹所 ２０．２２．１２０．１２２：傾斜面 ２１．２３．１２１．１２３：ｉ１１状面２４＼１２４
：カム手段 ２６％１２６：作動リッド ２日、１２８：アンカー部材 ３０．１３０：カム部材 ３２．１３２８カム突起 ３４．１３４：カム溝 ３６．３８：傾斜部分 ４２．１４２：冷却流体孔 ４４：カップリング ５０．１５０！圧縮フイルばね ５２．１５２：冷却流体通路 ６０：摩耗部材 １６０：７ランジ部材 ｔｔｌｉ市のス・１象 手続補正書Ｃ方式） ％式％ 事件の表示　昭和６１年特　願第　２３０５　号補正を
する者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）交換自在の工具ヘッドを数値制御工作機械のスピン
   ドルに連結するための連結装置であつて、スピンドルの
   軸線に対し同心関係をなしており、嵌り合い形状の孔内
   に嵌入する突出部材と、該突出部材内にスピンドルの軸
   線に対して半径方向に移動しうるように支持された複数
   のくさび部材と、 該くさび部材をクランプ位置と解放位置との間で変位さ
   せるための作動手段とから成り、前記各くさび部材は、
   前記クランプ位置にもたらされたとき、前記孔の壁に設
   けられた傾斜凹所に係合し、前記突出部材に隣接した第
   １環状面を該孔に隣接した第２環状面に対して引き寄せ
   圧接させる働きをする傾斜面を有し、該各くさび部材は
   、工具の交換のために前記突出部材を前記孔から引抜く
   ことを可能にするために前記解放位置にもたらされたと
   き半径方向内方への変位によつて前記孔の壁の前記凹所
   から離脱するようになされており、前記作動手段は、前
   記各くさび部材をスピンドルの軸線と同心の往復作動ロ
   ッドに連結するためのカム手段と、該作動ロッドに連関
   して設けられ、前記各くさび部材を半径方向に変位させ
   るように該作動ロッドに設けられた嵌り合い形状のカム
   溝を介して駆動されるカム突起とで構成されていること
   を特徴とする連結装置。 ２）前記カム溝およびカム突起はＴ字形の断面形状を有
   する特許請求の範囲第１項記載の連結装置。 ３）前記カム溝およびカム突起の各々は、前記カム部材
   の急速な半径方向外方への変位を可能にするための比較
   的急な傾斜角の第１傾斜部分と、高いクランプ力を創生
   するための比較的弛やかな傾斜角の第２傾斜部分を有す
   る特許請求の範囲第２項記載の連結装置。 ４）前記カム突起は、前記作動ロッドに連結されたアン
   カー部材と一体とカム部材に設けられている特許請求の
   範囲第５項記載の連結装置。 ５）前記アンカー部材は、前記孔の底壁に形成された冷
   却流体孔内に密封状態に受容される中央突出案内部材を
   備え、該アンカー部材および案内部材はそれらを貫通し
   た連続的な冷却流体通路を備えている特許請求の範囲第
   ４項記載の連結装置。 ６）前記カム突起およびくさび部材は、前記工具ヘッド
   に設けられ、前記孔は前記スピンドルに設けられており
   、該工具ヘッド内に配設された前記アンカー部材は自動
   解放式カップリングによつて前記作動ロッドに連結され
   ており、工具ヘッドを交換するとき前記突出部材と一緒
   に前記くさび部材、カム手段およびアンカー部材を前記
   孔から引抜くことができるようになされている特許請求
   の範囲第５項記載の連結装置。 ７）前記くさび部材は、前記アンカー部材に係合する弾
   性部材によつて解放位置へ付勢されている特許請求の範
   囲第６項記載の連結装置。 ８）前記カム突起およびくさび部材は前記スピンドルに
   固定された別個のフランジ部材に設けられており、前記
   孔は工具ヘッドに形成されており、それによつて工具ヘ
   ッドを交換するとき前記くさび部材、カム部材およびア
   ンカー部材を前記フランジ部材上に、従つて前記スピン
   ドル上に残したままにしておくことができるようになさ
   れている特許請求の範囲第５項記載の連結装置。 ９）前記凹所は、前記孔の壁に半径方向ならびに軸方向
   に固定された交換自在の摩耗部材内に設けられている特
   許請求の範囲第８項記載の連結装置。 １０）前記摩耗部材は、前記孔の壁に螺合するようにな
   されたねじ付軸部分と、該壁の衝接表面に衝接係合する
   ヘッド部分とから成る特許請求の範囲第９項記載の連結
   装置。 １１）前記くさび部材および凹所の前記傾斜表面は円錐
   形表面である特許請求の範囲第１０項記載の連結装置。 １２）交換自在の工具ヘッドを数値制御工作機械のスピ
   ンドルに連結するための連結装置であつて、スピンドル
   の軸線に対し同心関係をなしており、嵌り合い形状の孔
   内に嵌入する突出部材と、該突出部材内にスピンドルの
   軸線に対して半径方向に移動しうるように支持された複
   数のくさび部材と、 該くさび部材をクランプ位置と解放位置との間で変位さ
   せるための作動手段とから成り、前記各くさび部材は、
   前記クランプ位置にもたらされたとき、前記孔の壁に設
   けられた傾斜凹所に係合し、前記突部に隣接した第１環
   状面を該孔に隣接した第２環状面に対して引き寄せ圧接
   させる働きをする傾斜面を有し、該各くさび部材は、工
   具の交換のために前記突出部材を前記孔から引抜くこと
   を可能にするために前記解放位置にもたらされたとき半
   径方向内方への変位によつて前記孔の壁の前記凹所から
   離脱するようになされており、前記作動手段は、前記各
   くさび部材をスピンドルの軸線と同心の往復作動ロッド
   に連結するためのカム手段と、該くさび部材に連関して
   設けられ、前記各くさび部材を半径方向に変位させるよ
   うに該くさび部材に設けられた嵌り合い形状のカム溝を
   介して駆動されるカム突起とで構成されていることを特
   徴とする連結装置。 １３）前記凹所は、前記孔の壁に半径方向ならびに軸方
   向に固定された交換自在の摩耗部材内に設けられている
   特許請求の範囲第１２項記載の連結装置。 １４）前記摩耗部材は、前記孔の壁に螺合するようにな
   されたねじ付軸部分と、該壁の衝接表面に衝接係合する
   ヘッド部分とから成る特許請求の範囲第１３項記載の連
   結装置。 １５）前記くさび部材および凹所の前記傾斜表面は円錐
   形表面である特許請求の範囲第１４項記載の連結装置。