JP2000158213A - 工作機械の工具の固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具類を工作機械に着脱可能に固定する構造
に関し、十分な剛性を備えかつ着脱作業が容易で軽い力
で工具類を固定できる小型の固定構造を得ることを課題
とする。 【解決手段】 逆台形突条５と、逆台形突条に嵌挿する
逆台形溝３１と、この逆台形突条又は逆台形溝の一方の
斜面を貫通するロック孔１１と、このロック孔に軸方向
移動自在に挿通されたロック駒１２と、円錐先端２２を
備えたロックネジ２３とを備え、ロック駒１２は、前記
一方の斜面に摺動する逆台形溝又は逆台形突条の面に当
接するロック斜面１３を備えた鋸刃状の切欠１４と、周
面に設けられて前記円錐先端２２を受け入れる円錐孔１
６とを備え、ロック孔１１とロックネジ２３とは交叉す
るように設けられてロックネジ２３がねじ込まれたとき
にその円錐先端の円錐面がロック駒の円錐孔の周面の引
込み側に当接して楔作用によりロック駒１２を引込み方
向に付勢することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の工具
ないし工具ホルダ（以下「工具類」と総称する）を機械
に固定するのに用いる固定構造に関するもので、例えば
バイト、バイトの刃先部分（ヘッド）、回転工具のホル
ダなどを機械に着脱可能に固定する構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】旋盤のバイトは、工具台に設けた断面コ
字形の溝にバイトのシャンクを嵌め込んでシャンクの側
面をボルトで締結することにより固定されている。従っ
てボルトの締結を解くことにより、バイトを交換するこ
とができるが、その交換作業は必ずしも容易とは言えな
い。そこでバイトのシャンクと刃先（チップ）を取り付
けたバイトの先端の部分（ヘッド）とを分割してシャン
ク側にヘッドの固定構造を設け、シャンクを工具台に固
定したままヘッドのみを交換可能にした構造が各種提案
されている。

【０００３】上記ヘッドの固定構造として一般に用いら
れている構造は、ヘッドにＴ溝ないし逆台形溝のような
奥広がりの溝を設け、一方シャンクには先端に膨出部を
有するクランプバー（プルバー、ドローバーなどとも呼
ばれる）とこのプルバーの引込み手段とを設けて、クラ
ンプバーの先端をヘッドの溝に嵌め込んだ状態でクラン
プバーを引き込んでヘッドを固定するという構造であ
る。クランプバーの引込み手段としては、例えば皿バネ
や油圧シリンダ、ネジ、楔などが用いられている。また
ロック時のシャンクとヘッドとの位置決めは、セレーシ
ョンやキーなどが用いられている。

【０００４】また機械に回転工具（ドリルなど）や中ぐ
りバイトなどを取り付けるときに、回転工具や中ぐりバ
イトを装着した工具ホルダを、上述した構造で工具台に
固定されているシャンクに固定するということも行われ
ている。さらに回転工具や中ぐりバイトを固定する工具
ホルダにバイトのシャンクと同様なシャンクを設けて直
接工具台に固定するということも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】工作機械の工具の固定
構造には、高い剛性が要求される。一方工作機械にはワ
ークの加工形状に応じて多種多様な工具が装着されるの
で、加工能率を向上させかつ作業負担を低減させるため
に、工具の交換を短時間でかつ容易に行い得ることが要
求される。さらに加工可能なワーク形状がワークと工具
類との干渉によって制限されるため、工具の固定構造を
できるだけ小型化することが要求される。

【０００６】そこでこの発明は、工作機械に工具類を固
定するための固定構造として、十分な剛性を備えかつ工
具類の着脱作業が容易であり、軽い力で工具類を固定で
きるとともに、小型にすることが可能な工具類の固定構
造を得ることを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の工作機械
の工具の固定構造は、工作機械側に設けられた固定台に
交換可能な工具ないし工具ホルダを固定するのに用いる
工作機械の工具の固定構造において、逆台形突条５と、
逆台形突条に嵌挿する逆台形溝３１と、この逆台形突条
又は逆台形溝の一方の斜面５ａ、３１ａを貫通するロッ
ク孔１１と、このロック孔に軸方向移動自在に挿通され
たロック駒１２と、円錐先端２２を備えたロックネジ２
３とを備え、前記ロック駒１２は、前記一方の斜面５
ａ、３１ａに摺動する逆台形溝又は逆台形突条の面に当
接するロック斜面１３を備えた鋸刃状の切欠１４と、周
面に設けられて前記円錐先端２２を受け入れる円錐孔１
６とを備え、前記ロック孔１１とロックネジ２３とは交
叉するように設けられてロックネジ２３がネジ込まれた
ときにその円錐先端の円錐面がロック駒の円錐孔の円錐
周面の引込み側に当接して楔作用によりロック駒１２を
引込み方向に付勢することを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の工
作機械の工具の固定構造において、逆台形溝３１の溝深
さＳが固定台に設けた逆台形突条５の高さＴよりわずか
に深く、工具ないし工具ホルダを固定したときに逆台形
溝３１と逆台形突条５の両側の部分において固定台と工
具ないし工具ホルダとが面接触することを特徴とするも
のである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の工作機械の工具の固定構造において、固定台が、
工作機械の工具台のコ字断面溝に嵌め込まれる角柱状の
シャンク３と、その一方の側面から突出させて一体に形
成した受平面６と、この受平面にシャンクの長手方向と
直交する方向に一体に形成した逆台形突条５とを備えて
いることを特徴とするものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１、２また
は３記載の工作機械の工具の固定構造において、ロック
駒１２がバネで弾性付勢されてロック斜面１３に突出す
る回転ボール１７を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用】工具類１、４１、４２はその逆台形溝３１に固
定台の逆台形突条５を嵌め込んだ状態でロックネジ２３
をねじ込むことにより固定される。ロックネジ２３をね
じ込むと、その円錐先端２２の周面がロック駒の円錐孔
１６の周面に当接し、ロック駒１２を引き込む。このと
き円錐周面相互間の楔作用による大きな引込み力がロッ
ク駒１２に作用するとともに、突起と孔との円錐周面相
互の接触であるため、接触面圧が小さく、ロックネジの
ねじ込み力を効率良くロック駒の引込み力に変換でき
る。なおロックネジ及び円錐孔は１個のロック駒に複数
個設けてもよい。

【００１２】ロック駒１２が引き込まれると、ロック駒
に設けたロック斜面１３が工具類に設けられている逆台
形溝の一方の斜面３１ａを押圧し、工具類を固定台側に
引き寄せるとともに、逆台形溝の他方の斜面３１ｂを当
該側の逆台形突条の斜面５ｂに押圧させる方向に付勢す
る。すなわちロック駒１２の引込みにより、工具類はロ
ック駒のロック斜面１３と、逆台形溝の他方の斜面３１
ｂと、逆台形溝の底面またはその両側の受平面６部分に
おいて固定台に密着して固定される。逆台形溝の溝深さ
Ｓを逆台形突条の高さＴより深くした構造においては、
逆台形溝の両側の平面が固定台に密着して固定されるこ
ととなり、二つの固定面の間の幅が広くなることから、
工具類をより安定に固定できる。

【００１３】工具類には逆台形溝３１の一端を塞ぐよう
にストッパ板３２を固定できる。逆台形溝３１を逆台形
突条５に挿入したとき、ストッパ板３２が逆台形突条５
の端面に当接することにより、逆台形溝３１と直交する
方向の工具類の位置（刃先高さ）が規定される。このス
トッパ板３２は工具類より若干固定台側に張り出して設
けることができ、そうすることによってストッパ板で規
制された位置における工具類の傾きをより確実に防止で
きる。

【００１４】更にこのストッパ板に昇降ネジ３８を螺合
することにより、工具類の装着高さを調整することもで
きる。昇降ネジ３８を２本設けておけば、高さ調整時の
工具類の傾きも防止できる。この傾きの防止のために
は、２本の調整ネジの間隔をできるだけ広くすることが
望ましい。

【００１５】請求項３の構造は、工作機械の工具台のコ
字断面溝に嵌挿される角柱状のシャンク３を固定台とし
た構造において、固定台の側面から突出する受平面６を
設けることにより、前記ストッパ板３２の突出部分を工
具台との干渉を避けて固定台に当接させることができる
ようにしたものである。またこのストッパ板は内部に油
孔３６を設けることにより、刃先に切削油を供給する手
段として用いることができる。

【００１６】ロック駒のロック斜面１３に設けた回転ボ
ール１７は、ロック駒を緩めた状態で逆台形突条５に工
具類の逆台形溝３１を抜き差しするとき、その抜き差し
動作を円滑にするのに有効である。また前記受平面６を
設けた構造において、当該受平面を逆台形突条５の長手
方向に幅広に設けることにより、前記抜き差し動作中に
おける工具類の傾きによるかじりを防止できるととも
に、工具類のより安定した固定を実現できる。

【００１７】またロック孔１１の底部にロック駒１２を
押し出し方向に付勢するルーズスプリング２０を設ける
ことにより、ロックネジ２３を緩めたときのロック駒の
戻りを円滑にでき、また、ロックネジを緩めたときでも
ロック斜面の方向が安定して工具類の抜き差し作業が容
易になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下実施例を示す図面を参照して
この発明の実施の形態を説明する。図１及び２はこの発
明の第１実施例を示したものである。この第１実施例の
工具類１はバイトであり、固定台２はバイトのシャンク
と同一形状のシャンク３を備えたバイトホルダである。
このシャンク３は旋盤の刃物台やタレット（工具台）に
設けられたコ字形断面のバイト装着溝に嵌挿されて旋盤
に固定される。すなわちバイトに代えて固定台２のシャ
ンク３を工作機械の工具台に固定する。シャンク３の一
側面にはシャンク３の下面より下方に延びる受板４が一
体に形成されており、この受板４の中央にシャンク３の
長手方向と直交する方向の逆台形突条５が一体に形成さ
れている。受板の逆台形突条５の両側の面は、バイトの
シャンクの側面と当接する受平面６となっている。固定
台のシャンク３の基端部には給油孔７、７が設けられて
おり、この給油孔７、７は受平面６に開口する長溝８に
連通している（図３参照）。

【００１９】固定台２にはその逆台形突条５の一方の斜
面５ａを貫通するようにロック孔１１が設けられてお
り、このロック孔にロック駒１２が孔軸方向に摺動可能
に嵌挿されている。ロック駒１２には逆台形突条の前記
一方の斜面５ａと同一平面をなすロック斜面１３を備え
た鋸刃状の切欠１４が設けられており、またその基端側
の小径部１５の切欠１４と反対側の周面に円錐孔１６
（図３参照）が設けられている。さらにこのロック駒１
２には、その軸直角方向にロック斜面１３に開口する横
孔が設けられており、この横孔にロック斜面に若干突出
する回転ボール１７と、この回転ボールを付勢するコイ
ルバネ１８と、横孔に螺合されてコイルバネ１８を係止
している盲ネジ１９とが設けられている。回転ボール１
７はコイルバネ１８の付勢力により、その周面の一部を
ロック斜面１３から突出させた状態で保持されている
（図３参照）。なおロック孔１１は段付き孔で、ロック
駒１２の大径部と小径部がそれぞれ摺動自在に嵌合する
孔径となっている。

【００２０】固定台のシャンク３には、先端側からロッ
ク孔１１に向けてネジ孔２１が設けられており、このネ
ジ孔に円錐先端２２を有するロックネジ２３が螺合され
ている。図１に示したロックネジは六角孔付ネジで、頭
部２４はネジ孔２１の開口端部分に形成した大径孔に埋
没した状態でシャンク３にねじ込まれる。このねじ込み
状態でロックネジの円錐先端２２はロック駒１２の円錐
孔１６に挿入される。

【００２１】ロック孔１１の孔底には、ロック駒１２を
押し出す方向に付勢する押バネ２０が挿入されている
（図１）。この押バネは、ロックネジ２３が緩められた
とき、ロック駒１２を押動して円錐孔１６の側面をロッ
クネジの円錐先端２２に押し当てている。この押し当て
により、ロック斜面１３が逆台形突条５の斜面と平行に
保持され、バイト抜き差し時の逆台形溝３１の動きを円
滑にする。さらにこの押バネ２０は、ロックネジ２３が
抜き取られたとき、ロック駒１２をロック孔１１から押
し出す作用も備えている。

【００２２】バイト１にはそのシャンクの側面に固定台
の逆台形突条５に嵌合する逆台形溝３１が設けられてい
る。バイト１の先端には切刃３０が固定されており、ま
た上面には逆台形溝３１を閉鎖するようにストッパ板３
２がボルト３３で固定されている。バイト１の逆台形溝
３１を設けた側面の基端側には、前記固定台の長溝８に
対向する油孔３５が開口しており、当該油孔３５はバイ
トの基端部上面に開口し、さらにストッパ板３２に設け
た油孔３６を通ってストッパ板の切刃の直上の部分に開
口している（図１参照）。

【００２３】図２はバイト１を固定台２に装着した状態
を示す。バイト１はストッパ板３２が固定台の受板４の
上端に当接するまで逆台形溝３１を逆台形突条５に嵌挿
し、次にロックネジ２３をねじ込むことにより、ロック
ネジの円錐先端２２がロック駒１２を引き込み、この引
込み動作によりロック駒のロック斜面１３が逆台形溝３
１の一方の斜面３１ａを押圧することにより固定台２に
固定される。逆台形溝の深さＳは逆台形突条の高さＴよ
り若干深く、従って固定状態において、バイトの逆台形
溝の両側の面３４と、逆台形溝の他側の（ロック駒を設
けた側と反対の）斜面３１ｂとがそれぞれ固定の受平面
６及び逆台形突条の他側の斜面５ｂと密着し、かつ逆台
形溝の一方の斜面５ａがロック駒のロック斜面１３に密
着した状態で固定台２に固定される。なおこの状態で固
定台のシャンクに開口している給油孔７から切削油を供
給するとその切削油は長溝８、バイトのシャンクに設け
た油孔３５及びストッパ板に設けた油孔３６を経て切刃
３０に供給される。

【００２４】この発明の固定構造は、軽い力でのロック
ネジの締結によりバイト（工具類）１の強力な固定が得
られる。そのため六角孔付ボルトに代えて、図３に示す
ように摘み３７を有するロックネジを用いて摘み３７を
手で摘んで回すことにより、工具類１の締結と解除を行
うことが可能である（図３参照）。摘み３７の付いたロ
ックネジを用いる構造は、工具類１の着脱に便利である
が、摘み３７がワークと干渉して加工動作を妨げるおそ
れがあり、そのようなおそれがあるときは、図１に示す
ような頭部の突出しないロックネジを用いる。

【００２５】図４、５及び６は、図１の固定台２の変形
例を示したものである。図４の固定台２は、受板４の高
さをシャンク３の高さと等しくしたものであり、そのロ
ック孔１１にストレート型のロック駒１２が嵌挿されて
いる。図５に示すものはロック孔１１を逆台形突条５の
一方の斜面５ａを除去してしまうような大きさで設けた
例で、逆台形突条５のロック孔側の斜面は、ロック駒の
ロック斜面１３のみで形成されることになる。図６の例
は受板４をシャンク３の上下方向に延在させて長い逆台
形突条５が形成されるようにしたもので、逆台形突条５
を長くすれば、工具類の装着時の安定性と装脱時の円滑
性が向上する。

【００２６】図７はストッパ板３２に昇降ネジ３８を螺
合したもので、この昇降ネジはその先端が受板４の上面
に当接する位置に設けられている。バイト１を固定台２
に装着した後、昇降ネジ３８を調整することにより、固
定台２に対するバイトの刃先３０の高さを調整すること
ができる。なお、ストッパ板３２は図８に示すように、
逆台形溝３１の図１とは反対側の端面に取り付けること
もできる。

【００２７】図９は固定台とバイトのシャンクとの間に
介装するバイトホルダを示したものである。バイトホル
ダの逆台形溝３１と反対側の側面には逆台形溝と直交す
る方向に延びる断面コ字形溝４６が設けられている。こ
のコ字形溝にバイトのシャンクを嵌め込んで締付ボルト
４７で締結することにより、バイトとバイトホルダとを
一体にする。バイトの刃先高さの調整は、バイトホルダ
の上面に固着されたストッパ板３２の昇降ボルトを操作
して行う。このようなバイトホルダを使用することによ
り、通常のバイトを固定台２に高さ調整可能に固定する
ことができる。

【００２８】図１０は固定台のシャンクの変形例を示し
たものである。タレットに設けたコ字形断面のバイト装
着溝は、通常２５ｍｍ角となっているが、タレットによ
っては５０ｍｍ幅のバイト装着溝を持つものがある。こ
のとき、図１０に示すようなシャンクの幅を広くしたも
のを使用することにより、工作機械のタレットにバイト
を刃先高さ調整可能に固定することができる。

【００２９】この発明の固定構造は、図１１に示す中ぐ
りバイト４１や、図１２に示す回転工具ホルダ４２を工
作機械に取り付ける部分の構造として用いることもでき
る。図１１に示した構造は、図１のシャンクと同様なシ
ャンク３を設けた固定台２に中ぐりバイト４１を装着し
たバイトホルダ４３をこの発明の構造で固定した例であ
り、図１１の破断面で示す部分に図１に示す逆台形突条
５と逆台形溝３１とが設けられている。ロック孔やロッ
ク駒などは、図１に示した構造と同様に設けられ、ロッ
クネジ２３の頭部がシャンク３の基端に臨出している。
逆台形突条５と逆台形溝３１の位置関係を逆にすること
も可能である。すなわち、工具類１側に逆台形突条５、
ロック駒１２及びロックネジ２３を設け、固定台２側に
逆台形溝３１を設ける構造である。

【００３０】また図１２の例は、工作機械の工具台に図
示しないボルトで固定される固定台２に逆台形突条５を
一体に設け、回転工具ホルダ４２を保持しているホルダ
ブロック４４に逆台形溝３１を設けて、固定台２とホル
ダブロック４４とを図１に示したと同様な構造で固定し
た例である。この図１２のものでは、逆台形突条５の長
手方向に間隔を隔ててロック駒１２が２個設けられてお
り、そのそれぞれに対するロックネジ２３が示されてい
る。

【００３１】なお、図１３に示すように、固定台２側に
逆台形突条５を設け、工具類１、４３、４４側に逆台形
溝３１を設けた構造において、工具類側に逆台形溝３１
を貫通するロック孔１１、ロック駒１２及びロックネジ
２３を設けることができる。また、固定台側に逆台形溝
を、工具類側に逆台形突条を設けた構造とし、工具類側
にその逆台形突条を貫通するロック孔、ロック駒及びロ
ックネジを設けることもでき、更にまた、固定台側に逆
台形溝を、工具類側に逆台形突条を設けた構造におい
て、固定台側にその逆台形溝を貫通するロック孔、ロッ
ク駒及びロックネジを設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の分解斜視図

【図２】第１実施例の組立状態を示す斜視図

【図３】摘み付きロックネジ及び固定台を示す平面図

【図４】固定台の第１変形例を示す斜視図

【図５】固定台の第２変形例を示す斜視図

【図６】固定台の第３変形例を示す斜視図

【図７】高さ調整可能な固定構造を示す斜視図

【図８】ストッパ板の他の取付構造を示す斜視図

【図９】通常のバイト用ホルダの斜視図

【図１０】固定台のシャンクの変形例を示す斜視図

【図１１】中ぐりバイトの固定構造を示す斜視図

【図１２】回転工具のホルダの固定構造を示す斜視図

【図１３】固定台と工具類との変形例を示す平面図

【符号の説明】

１ 工具類 ２ 固定台 ５ 逆台形突条 5a 一方の斜面 ６ 受平面 11 ロック孔 12 ロック駒 13 ロック斜面 14 切欠 16 円錐孔 17 回転ボール 22 円錐先端 23 ロックネジ 31 逆台形溝 31a 一方の斜面 38 昇降ネジ 42 工具ホルダ 44 ホルダブロック Ｓ 逆台形溝の深さ Ｔ 逆台形突条の高さ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械側に設けられた固定台に交換可
   能な工具ないし工具ホルダを固定するのに用いる工作機
   械の工具の固定構造において、逆台形突条(5)と、逆台
   形突条に嵌挿する逆台形溝(31)と、この逆台形突条又は
   逆台形溝の一方の斜面(5a,31a)を貫通するロック孔(11)
   と、このロック孔に軸方向移動自在に挿通されたロック
   駒(12)と、円錐先端(22)を備えたロックネジ(23)とを備
   え、前記ロック駒(12)は、前記一方の斜面(5a,31a)に摺
   動する逆台形溝又は逆台形突条の面に当接するロック斜
   面(13)を備えた鋸刃状の切欠(14)と、周面に設けられて
   前記円錐先端(22)を受け入れる円錐孔(16)とを備え、前
   記ロック孔(11)とロックネジ(23)とは交叉するように設
   けられてロックネジ(23)がねじ込まれたときにその円錐
   先端の円錐面がロック駒の円錐孔の円錐周面の引込み側
   に当接して楔作用によりロック駒(12)を引込み方向に付
   勢することを特徴とする、工作機械の工具の固定構造。
2. 【請求項２】 逆台形溝(31)の溝深さ(S)が固定台に設
   けた逆台形突条(5)の高さ(T)よりわずかに深く、工具な
   いし工具ホルダを固定したときに逆台形溝(31)と逆台形
   突条(5)の両側の部分において固定台と工具ないし工具
   ホルダとが面接触することを特徴とする、請求項１記載
   の工作機械の工具の固定構造。
3. 【請求項３】 固定台が、工作機械の工具台のコ字断面
   溝に嵌め込まれる角柱状のシャンク(3)と、その一方の
   側面から突出させて一体に形成した受平面(6)と、この
   受平面にシャンクの長手方向と直交する方向に一体に形
   成した逆台形突条(5)とを備えていることを特徴とす
   る、請求項１または２記載の工作機械の工具の固定構
   造。
4. 【請求項４】 ロック駒(12)がバネで弾性付勢されてロ
   ック斜面(13)に突出する回転ボール(17)を備えているこ
   とを特徴とする、請求項１、２または３記載の工作機械
   の工具の固定構造。