JP3353694B2 - 工具ホルダ装着装置および工具ホルダ仮保持方法 - Google Patents

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、工具ホルダの中
空テーパシャンクを、工作機械における主軸のテーパ穴
に挿入して固定するための工具ホルダ装着装置および工
具ホルダ仮保持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えたマ
シニングセンタなどの自動工作機械では、所定の切削加
工工程に適合した複数の工具が、それぞれ工具ホルダに
装着されており、この状態で自動工具交換装置によっ
て、すでに工作機械の主軸先端に装着されていて加工が
終了した工具と新たな工具とが交換される。

【０００３】交換動作としては、例えば両端にそれぞれ
別の工具を把持可能な工具把持部を備えて所定位置にて
その長手方向中央部を中心として回転可能なＡＴＣアー
ムに対し、主軸側が、ＡＴＣアームの一方の端部の工具
把持部の中心、すなわちＡＴＣポジションまで移動して
行う。交換後は、主軸が元の位置に移動して新たに装着
された工具によって加工がなされる。

【０００４】図１２は、マシニングセンタなどの工作機
械の主軸１の図中で左側の先端に、図示しない工具を備
えた工具ホルダ３が装着されている状態を示し、図１３
は、上記工具ホルダ３が主軸１に仮保持されている状態
を示している。

【０００５】主軸１は、工作機械の図示しないハウジン
グに対してベアリングを介して回転可能であり、先端に
テーパ穴５を備え、このテーパ穴５に工具ホルダ３の中
空テーパシャンク７が挿入されている。ここでの工具ホ
ルダ３は、中空テーパシャンク７の外周面およびフラン
ジ端面３ａの２面が、主軸１側に密着して拘束される、
いわゆる２面拘束式であり、切削加工の高速化に対応し
ている。

【０００６】テーパ穴５内には、一対のコレット９が主
軸１の半径方向に移動可能に収容され、コレット９は、
図中で右側の端部の係合保持部９ａによって主軸１に保
持されている。コレット９の左側の端部には係止部９ｂ
が形成される一方、テーパ穴５の内面には係止部９ｂに
係止可能な係止部７ａが形成されている。さらにテーパ
穴５内におけるコレット９の内側には、図中で左右方向
に移動可能なドローバー１１が収容されている。

【０００７】ドローバー１１が、図１３の状態から右方
向に移動することで、コレット９が拡開し、その係止部
９ｂがテーパ穴７側の係止部７ａに係止して中空テーパ
シャンク７を半径方向外側に弾性変形させる。これによ
り中空テーパシャンク７は、外周面がテーパ穴５に密着
するとともに、フランジ端面３ａが主軸１の端面に密着
する結果、工具ホルダ３が図１２のように主軸１に保持
されることになる。

【０００８】中空テーパシャンク７の円周方向における
相互に対向する位置には、仮支持用の貫通孔７ｂが形成
されている。一方、この貫通孔７ｂに対向する位置の主
軸１側には、鋼球などの球体１３およびこの球体１３を
貫通孔７ｂ内に入り込ませる方向に押圧するスプリング
１５が設けられている。

【０００９】上記球体１３がスプリング１５に押圧され
て貫通孔７ｂ内に一部が入り込むことで、工具ホルダ３
は主軸１側に保持され、図１３示すようにドローバー１
１が図中で左側に位置してコレット９による工具ホルダ
３の保持がなされていない状態での仮保持がなされるこ
とになる。

【００１０】このような仮保持機構を備えた他の工具ホ
ルダ装着装置としては、特開平８−１１８１１８号公報
に記載されたものがある。この公報記載のものは、円周
方向に分割して配置された複数のコレット相互間に、工
具ホルダを仮保持するための保持レバーが、円周方向の
相互に対向する位置に設けられている。

【００１１】保持レバーは、それ自体がばね鋼などの弾
性変形しやすい材料で構成されており、先端の係止部が
中空テーパシャンクの内面の係止部に向けて押し付けて
仮保持する構成となっている。この保持レバーは、自動
工具交換装置による工具ホルダの主軸に対する着脱力に
よって主軸の半径方向に弾性変形できる程度の弾性力を
保持している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１２および図１３に示した工具ホルダ装着装置において
は、仮保持機構として中空テーパシャンク７に貫通孔７
ｂを設けているので、コレット９により中空テーパシャ
ンク７が半径方向外側に押されて弾性変形する際に、貫
通孔７ｂに応力が集中するなどしてクラックが入りやす
く、工具ホルダ３の耐久性に難がある。

【００１３】さらに、上記中空テーパシャンク７は、貫
通孔７ｂがあるために、（１）主軸１のテーパ孔５に対
する締結面の面積が減少する、（２）弾性変形する際
に、場所による変形量の違いが出る、（３）重力バラン
スが悪化する、などが発生し、これらの理由により、締
結力の低下と、回転時でのアンバランスの増加を招くた
め、特に２面拘束式の工具ホルダに対応する高速回転に
充分適応できないという問題がある。

【００１４】一方、特開平８−１１８１１８号公報に開
示されている工具ホルダ装着装置は、中空テーパシャン
クの内面を保持レバーにより仮保持する構成であるた
め、中空テーパシャンクに貫通孔を設ける必要がなく、
このため上記した問題は解消される。しかしながら、こ
のものは、前記図１２および図１３に示した工具ホルダ
装着装置も同様であるが、工具ホルダが、中空で軽量な
中空テーパシャンクを備えて重心がより工具保持側に位
置しており、このような工具ホルダを、円周方向の相互
に対向する２点で主軸に仮保持しているので、その自重
によるモーメントが働き、仮保持時の位置決め安定性が
悪化し、コレットによる中空テーパシャンクに対する係
止動作が確実になされないという不具合が発生する。

【００１５】さらに、上記いずれの工具ホルダ装着装置
も、工具ホルダは、仮保持される部分が中空テーパシャ
ンクに位置しているので、上記した自重によるモーメン
トが大きく、仮保持時の位置決め安定性が極めて悪いも
のとなる。

【００１６】そこで、この発明は、工具ホルダの耐久性
低下を防止しかつ高速回転に適応可能とするとともに、
仮保持時の位置決め安定性を向上させることを目的とし
ている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、主軸のテーパ穴に挿入される工
具ホルダの中空テーパシャンクと、前記テーパ穴内に設
けられ、半径方向外側への移動により前記テーパ穴内に
挿入された中空テーパシャンクの内周面を押し付けて同
外周面をテーパ穴の内面に密着させるコレットと、この
コレットの内側に位置し、主軸後方側への移動により前
記コレットを半径方向外側へ移動させるドローバーとを
備えた工具ホルダ装着装置において、前記工具ホルダ内
に、前記中空テーパシャンクの中空穴から工具ホルダの
工具保持部側に向けて連続して形成される中空部を設け
るとともに、前記ドローバの先端に前記中空部内に挿入
される膨大部を設け、前記ドローバーが主軸前方へ移動
して膨大部が中空部内に挿入され、コレットが半径方向
内側に位置している状態で、前記主軸に対し前記工具ホ
ルダを仮保持する仮保持部を、前記ドローバーの膨大部
外周面と、前記中空テーパシャンクの中空部内面との間
に設け、前記仮保持部は、膨大部と中空部とのいずれか
一方に設けた凹部と、いずれか他方に軸方向への移動が
規制された状態で設けられて前記凹部に入り込む弾性体
とから構成されるものとしてある。

【００１８】このような構成の工具ホルダ装着装置によ
れば、ドローバーが主軸前方へ移動してコレットが半径
方向内側に位置し、コレットによる工具ホルダの主軸に
対する保持が解除されている状態で、工具ホルダは、ド
ローバーの膨大部外周面と工具ホルダ内の中空部内面と
の間に設けた凹部および弾性体からなる仮保持部によ
り、主軸側に安定した状態で仮保持される。

【００１９】

【００２０】

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、凹部は環状の溝であり、弾性体は一部が開口
したほぼ環状の弾性リングである構成としてある。

【００２２】上記構成によれば、例えばドローバー側に
設けた弾性リングが、その弾性力により工具ホルダ側に
設けた環状の溝に入り込むことで、工具ホルダは主軸側
に仮保持される。

【００２３】請求項３の発明は、請求項２の発明の構成
において、工具ホルダの中空部内面とドローバーの外周
面とのそれぞれにスリーブを装着し、この各スリーブ
に、環状の溝または弾性リングを設けてある。

【００２４】上記構成によれば、例えば工具ホルダに装
着したスリーブの内周面に設けた環状の溝に、ドローバ
ーに装着したスリーブの外周面に設けた弾性リングが入
り込むことで、工具ホルダは主軸側に仮保持される。

【００２５】請求項４の発明は、請求項１の発明の構成
において、弾性体は、円周方向の相互に対向する位置に
設けた一対の円弧状部材と、この一対の円弧状部材を凹
部側に押圧する弾性部材とを備え、前記凹部は、前記円
弧状部材が入り込む溝で構成されている。

【００２６】上記構成によれば、例えばドローバー側に
設けた円弧状部材が、弾性部材により押圧されることで
工具ホルダ側の溝に入り込み、これにより工具ホルダは
主軸側に仮保持される。

【００２７】請求項５の発明は、請求項１の発明の構成
において、弾性体は、円周方向の相互に対向する位置に
設けた一対の円弧状部材と、この各円弧状部材の外周面
における円周方向に沿った少なくとも２カ所にて半径方
向外側に突出して配置される球体と、前記一対の円弧状
部材を凹部側に押圧して前記球体を凹部内に入り込ませ
る弾性部材とを備えている。

【００２８】上記構成によれば、例えばドローバー側に
設けた球体が、弾性部材により円弧状部材を介して押圧
されることで工具ホルダ側の凹部に入り込み、これによ
り工具ホルダは主軸側に仮保持される。

【００２９】請求項６の発明は、請求項４または５の発
明の構成において、一対の円弧状部材のそれぞれの両端
に、工具ホルダまたはドローバーに係止される係止片が
固定され、弾性部材はこの係止片を介して前記円弧状部
材を押圧するスプリングで構成されている。

【００３０】上記構成によれば、例えばドローバーに係
止された係止片が、スプリングにより押圧されること
で、円弧状部材または球体が、工具ホルダ側の凹部に入
り込み、これにより工具ホルダは主軸側に仮保持され
る。

【００３１】請求項７の発明は、請求項６の発明の構成
において、弾性体は、ドローバーの外周面に設けられ、
スプリングは、一対の円弧状部材端部にそれぞれ設けた
係止片相互間に配置されて一対の円弧状部材を相互に離
反する方向に同時に押圧する。

【００３２】上記構成によれば、スプリングにより、一
対の円弧状部材端部にそれぞれ設けた係止片相互を同時
に押圧し、これにより円弧状部材または球体が工具ホル
ダ側の凹部に入り込む。

【００３３】請求項８の発明は、請求項１の発明の構成
において、弾性体は、凹部に入り込む球体およびこの球
体を押圧するスプリングから構成され、これらが円周方
向の少なくとも３カ所に設けられている。

【００３４】上記構成によれば、例えばドローバーにお
ける円周方向の少なくとも３カ所に設けた球体がスプリ
ングにより押圧されることで、球体が工具ホルダ側の凹
部に入り込み、これにより工具ホルダは主軸側に仮保持
される。

【００３５】請求項９の発明は、請求項５または８の発
明の構成において、凹部は環状の溝で構成されている。

【００３６】上記構成によれば、例えばドローバーにお
ける円周方向の少なくとも３カ所に設けた球体がスプリ
ングにより押圧されることで、球体が工具ホルダ側の環
状の溝に入り込む。

【００３７】請求項１０の発明は、工具ホルダの中空テ
ーパシャンクを主軸のテーパ穴に挿入した状態で、主軸
側に設けたドローバーの主軸後方への移動によりその外
周側のコレットが半径方向外側に移動して前記工具ホル
ダを主軸に固定する際、またはこの固定を解除する際
に、前記ドローバー先端の膨大部が、前記中空テーパシ
ャンクの中空穴から前記工具ホルダの工具保持部側に向
けて連続して形成される中空部内に挿入された状態で、
前記膨大部と前記中空部とのいずれか一方に設けた凹部
に、いずれか他方に軸方向への移動が規制された状態で
設けられた弾性体が入り込むことで、前記工具ホルダを
前記主軸に対して仮保持させる仮保持方法としてある。

【００３８】上記仮保持方法によれば、ドローバーが主
軸前方へ移動してコレットが半径方向内側に位置し、コ
レットによる工具ホルダの主軸に対する保持が解除され
ている状態で、工具ホルダは、ドローバーの膨大部外周
面と工具ホルダ内の中空部内面との間に設けた凹部およ
び弾性体からなる仮保持部により、主軸側に安定した状
態で仮保持される。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、工具ホルダ
は、ドローバー先端の膨大部を介し、中空テーパシャン
クの中空穴に連続して形成される工具ホルダ内の中空部
内面に仮保持されるようにしたので、工具ホルダは、仮
保持される部位がより重心側に近づくことになって仮保
持時の自重によるモーメントが小さくなり、仮保持時の
位置決め安定性を向上させることができる。また、仮保
持部として中空テーパシャンクに貫通孔を設ける必要が
ないので、中空テーパシャンクの耐久性低下を防止でき
る上、主軸側に対する締結面積の減少や、場所による弾
性変形量の違い、あるいは重力バランスの悪化などが回
避でき、高速回転に適用することができる。さらに、ド
ローバー先端の膨大部と工具ホルダ内の中空部内面との
いずれか一方に設けた弾性体が他方に設けた凹部に入り
込むことで、工具ホルダを主軸側に確実に仮保持させる
ことができる。

【００４０】

【００４１】請求項２の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方に設けた弾性リングが、その
弾性力により他方に設けた環状の溝に入り込むことで、
工具ホルダを主軸側のドローバーに確実に仮保持させる
ことができ、また弾性リングによってほぼ全周を仮保持
するので、仮保持時の位置決め安定性を向上させること
ができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、工具ホルダの内
面とドローバーの外周面とのそれぞれに装着したスリー
ブに、環状の溝または弾性リングを設ける構成としたの
で、工具ホルダおよびドローバー自体は既存の設備のも
のを使用でき、新規に環状の溝または弾性リングを備え
た工具ホルダおよびドローバーを用意する場合に比べて
コスト低下を図ることができる。

【００４３】請求項４の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方に設けた円弧状部材が、弾性
部材により押圧されて他方に設けた溝に入り込むこと
で、工具ホルダを主軸側に確実に仮保持させることがで
き、また円弧状部材による仮保持であるので、仮保持時
の位置決め安定性を向上させることができる。

【００４４】請求項５の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方に設けた球体が、弾性部材に
より円弧状部材を介して押圧されて他方に設けた溝に入
り込むことで、工具ホルダを主軸側に確実に仮保持させ
ることができ、また各円弧状部材に設けた少なくとも２
カ所の球体による仮保持であるので、仮保持時の位置決
め安定性を向上させることができる。

【００４５】請求項６の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方に係止された係止片が、スプ
リングにより押圧されて円弧状部材または球体が他方に
設けた凹部に入り込むことで、工具ホルダを主軸側に確
実に仮保持させることができる。

【００４６】請求項７の発明によれば、一対の円弧状部
材端部の係止片相互間に配置したスプリングにより、一
対の円弧状部材を同時に押圧するので、各円弧状部材に
よる凹部に対する仮保持動作が均一化し、仮保持時の位
置決め安定性が向上する。

【００４７】請求項８の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方における円周方向の少なくと
も３カ所に設けた球体がスプリングにより押圧されて他
方に設けた凹部に入り込むことで、工具ホルダを主軸側
に確実に仮保持させることができ、また少なくとも３カ
所の球体による仮保持であるので、仮保持時の位置決め
安定性を向上させることができる。さらに、水平に配置
される主軸に仮保持される工具ホルダの場合において、
球体およびスプリングからなる弾性体が上部に位置する
ものと下部に位置するものとで、スプリングの荷重を変
化させることができるので、より安定した仮保持状態を
確保することができる。

【００４８】請求項９の発明によれば、ドローバーと工
具ホルダとのいずれか一方に設けた球体が、他方に設け
た環状の溝に入り込む構成としたので、球体と凹部との
位置合わせが不要となり、仮保持させる作業を簡素化さ
せることができる。

【００４９】請求項１０の発明によれば、中空テーパシ
ャンクの中空穴に連続して形成される工具ホルダ内の中
空部内面に、ドローバー先端の膨大部を介して工具ホル
ダを仮保持させるようにしたので、工具ホルダは、仮保
持される部位がより重心側に近づくことになって仮保持
時の自重によるモーメントが小さくなり、仮保持時の位
置決め安定性を向上させることができる。また、仮保持
部として中空テーパシャンクに貫通孔を設ける必要がな
いので、中空テーパシャンクの耐久性低下を防止できる
上、主軸側に対する締結面積の減少や、場所による弾性
変形量の違い、あるいは重力バランスの悪化などが回避
でき、高速回転に適用することができる。さらに、ドロ
ーバー先端の膨大部と工具ホルダ内の中空部内面とのい
ずれか一方に設けた弾性体が他方に設けた凹部に入り込
むことで、工具ホルダを主軸側に確実に仮保持させるこ
とができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００５１】図１は、この発明の第１の実施の形態に係
わるマシニングセンタなどの工作機械の主軸１７の先端
部周辺の断面図であり、主軸１７の中心軸線Ｐより下部
側の図は、工具ホルダ１９が主軸１７に締結固定されて
いる正規の保持状態を、同上部側の図は、工具ホルダ１
９が主軸１７側に仮保持されている仮保持状態を、それ
ぞれ示している。

【００５２】主軸１７は、図示しない工作機械のハウジ
ングに対して回転可能であって、この主軸１７の端部に
設けたテーパ穴２１に、工具ホルダ１９の中空テーパシ
ャンク２３が挿入される。工具ホルダ１９は中空テーパ
シャンク２３の基部側に、フランジ２５を有し、工具ホ
ルダ１９が主軸１７に締結固定された状態で、中空テー
パシャンク２３の外周面２３ａがテーパ穴２１の内周面
に密着するとともに、前記フランジ２５の端面２５ａが
主軸１７の端面１７ａに密着する。したがって、この工
具ホルダ１９は、上記２つの面で主軸１７側に拘束され
る、２面拘束式である。

【００５３】工具ホルダ１９の図中で左側の端部には、
図示しない工具が装着されており、この工具装着状態
で、フランジ２５の外周に形成した把持溝２５ｂを、図
示しない自動工具交換装置によって把持して、工具交換
を行う。なお、ここでは主軸１７側が自動工具交換装置
に対して移動するものとする。

【００５４】主軸１７内には、前記テーパ穴２１の底部
に連続する中心穴２７が軸方向に形成されている。この
中心穴２７からテーパ穴２１にわたる部分に、主軸１７
の半径方向に移動可能な一対のコレット２９が収容され
ている。一対のコレット２９は、図中で上下方向に分割
されており、図示していないが、図中で右側の端部が前
記図１２および図１３に示したものと同様に、係合保持
部によって主軸１７側に保持されている。

【００５５】コレット２９の図中で左側の端部の外側に
は、外側係止面２９ａが形成されている。この外側係止
面２９ａは、コレット２９が半径方向外側に移動したと
きに、中空テーパシャンク２３の内面に形成してある内
側係止面２３ｂに係止して工具ホルダ１９を保持する役
目を果たす。

【００５６】上記コレット２９のさらに内側には、図示
しない油圧機構により図中で左右方向に移動可能なドロ
ーバー３１が収容されている。ドローバー３１は、図中
で左側の端部が軸部３１ａに対して大径の膨大部３１ｂ
となっており、膨大部３１ｂと軸部３１ａとの間に、押
接面３１ｃが形成されている。押接面３１ｃは、ドロー
バー３１が右方向に移動する際に、コレット２９の先端
部内側を押接してコレット２９を半径方向外側に拡開移
動させる。

【００５７】工具ホルダ１９のフランジ２５内には、中
空テーパシャンク２３の中空穴２３ｃに連続する中空部
２５ｃが形成され、仮保持時にはこの中空部２５ｃ内に
ドローバー３１の膨大部３１ｂが入り込むようになって
いる。

【００５８】中空部２５ｃの底部中央にはクーラントス
ルー用ノズル３３が固定されている。クーラントスルー
用ノズル３３は、ドローバー３１内にて軸方向に向けて
形成された貫通孔３１ｄに軸方向に移動可能に挿入され
ている。クーラントスルー用ノズル３３の外周面に対向
するドローバー３１の内周面には、シール材３５が設け
られている。切削加工時には、冷却液であるクーラント
が、ドローバ３１の貫通孔３１ｄからクーラントスルー
用ノズル３３および工具ホルダ１９内のクーラント通路
１９ａを経て工具および被加工材に供給されこれらを冷
却する。

【００５９】膨大部３１ｂの外周面および中空部２５ｃ
の内周面には、環状のスリーブ３７および３９がそれぞ
れ圧入などにより固定されている。図３は、仮保持状態
を示す図１上部の仮保持部周辺の拡大図で、図４は、正
規の保持状態を示す図１下部の仮保持部周辺の拡大図で
ある。これらの図で示すように、膨大部外周のスリーブ
３７の外周面には、嵌入溝３７ａが形成されている。こ
の嵌入溝３７ａには、図２に示すような、一部が開口し
たほぼ環状の弾性体としてのばね鋼からなる断面円形の
弾性リング４１が嵌め込まれている。上記嵌入溝３７ａ
は、底部が弾性リング４１の断面円形部とほぼ同じ曲率
の球面状に形成され、側面部が円筒内面に形成されてい
る。この円筒内面に沿って弾性リング４１は、図４中の
矢印Ｒで示す方向に嵌入溝３７ａ内を変位可能となる。

【００６０】図４に示すように、嵌入溝３７ａに嵌入さ
れた状態の弾性リング４１は、円形の中心位置が嵌入溝
３７ａ内に位置して一部がスリーブ３７の外周面から突
出しており、かつ嵌入溝３７ａの底部との間には、弾性
リング４１が嵌入溝３７ａの底部側に変位可能なように
隙間４３が形成されている。また、弾性リング４１のス
リーブ３７の外周面から突出した端部は、工具ホルダ１
９側のスリーブ３９の内周面より、寸法ｔだけ半径方向
外側に位置している。

【００６１】一方、工具ホルダ１９側のスリーブ３９の
内周面には、上記弾性リング４１が弾性的に押し付けら
れた状態で入り込む凹部としての断面が円弧状の環状の
溝３９ａが形成されている。環状の溝３９ａは、深さが
上記寸法ｔとほぼ同じか寸法ｔより若干浅く形成され、
ドローバー３１の先端面３１ｅが中空部２５ｃの底部に
ほぼ当接した状態で弾性リング４１が入り込む位置に形
成されている。上記環状の溝３９ａと弾性リング４１と
で、仮保持部を構成している。

【００６２】中空部２５ｃ内周のスリーブ３９は、中空
テーパシャンク２３側の端部が、中空穴２３ｃの内面の
曲面形状部２３ｄに連続するように、傾斜面３９ｂが形
成されている。この傾斜面３９ｂは、工具ホルダ１９を
仮保持させる際に、弾性リング４１をスリーブ３９の内
側に容易に移動させるためのガイドとなる。

【００６３】次に、工具ホルダ１９を主軸１７に装着す
る際の動作を説明する。ドローバー３１が、図１の上部
の図に示すように先端側に突出した状態では、コレット
２９は半径方向内側に位置した状態となっている。この
状態で、自動工具交換装置の工具把持部に把持された工
具ホルダ１９の中空テーパシャンク２３が主軸１７のテ
ーパ穴２１に挿入されると、ドローバー３１の先端外周
に設けた弾性リング４１が、スリーブ３９の傾斜面３９
ｂにガイドされつつ嵌入溝３７ａの底部に向けて弾性変
形し、スリーブ３９の内面に達する。

【００６４】弾性リング４１は、工具ホルダ１９がテー
パ穴２１内にさらに押し込まれることで、スリーブ３９
の環状の溝３９ａに入り込み、これにより工具ホルダ１
９は主軸１７側に仮保持されることになる。この仮保持
状態では、ドローバー３１の先端面３１ｅは、中空部２
５ｃの底面にほぼ当接しており、一方中空テーパシャン
ク２３の外周面２３ａはテーパ穴２１に対し、またフラ
ンジ端面２５ａは主軸端面１７ａに対し、それぞれ所定
の隙間が形成された状態となっている。

【００６５】仮保持された状態で、自動工具交換装置の
工具把持部による工具ホルダ１９に対する把持を解除
し、主軸１７は工具交換装置から離反移動して加工位置
へと移動する。

【００６６】主軸１７が加工位置へ移動する過程におい
て、ドローバー３１を図中で右方向に移動させると、弾
性リング４１が環状の溝３９ａから外れると同時に、ド
ローバー３１の押接面３１ｃに押されるコレット２９が
半径方向外側に移動しつつ図中で右方向に移動する。こ
の移動により、コレット２９は外側係止面２９ａが中空
テーパシャンク２３の内側係止面２３ｂに係止し、かつ
中空テーパシャンク２３が半径方向外側へ弾性変形して
外周面２３ａがテーパ穴２１の内面に密着すると同時
に、フランジ端面２５ａも主軸端面１７ａに密着する。

【００６７】これにより、工具ホルダ１９は主軸１７側
に締結固定された、図１下部の保持状態となり、主軸１
７が加工位置へ移動完了した時点で、主軸１７の回転に
より切削加工がなされる。このように、仮保持状態から
正規の保持状態とする動作を行いつつ主軸１７を加工位
置へ移動できるので、全体の作業時間の短縮が図れる。
加工に使用した工具（工具ホルダ１９）を取り外す際に
も、主軸１７が自動工具交換装置による工具交換位置ま
で移動する過程で、ドローバー３１を突出移動させて正
規の保持状態から仮保持状態に移行させることで、全体
の作業時間が短縮される。

【００６８】上記した工具ホルダ１９を仮保持するため
の弾性リング４１および環状の溝３９ａからなる仮保持
部は、ドローバー３１の外周面および中空部２５ｃ内に
設けており、このため前記図１２および図１３に示した
ように中空テーパシャンクに貫通孔を設けることによる
中空テーパシャンクの強度低下は回避され、工具ホルダ
１９としての耐久性が確保されるとともに、２面拘束式
の工具ホルダ１９に対応する高速回転に充分適応できる
ものとなる。

【００６９】また、上記した仮保持機構は、ドローバー
３１に設けた弾性リング４１により、工具ホルダ１９の
ほぼ全周部分を保持する構成であるので、仮保持時の位
置決め安定性が向上する。さらに、工具ホルダ１９が仮
保持される部分は、中空テーパシャンク２３より図中で
左側のより重心に近い位置に設定されているので、仮保
持時での自重によるモーメントが従来より小さくなり、
これによっても位置決め安定性の向上が図られれる。位
置決め安定性が向上することで、コレット２９の外側係
止面２９ａによる中空テーパシャンク２３の内側係止面
２３ｂに対する係止動作が確実になされる上、仮保持機
構における弾性リング４１のばね力も小さく設定でき、
仮保持させる際の作業が容易なものとなる。

【００７０】図５は、この発明の第２の実施の形態を示
している。この実施の形態は、前記図１のものにおけ
る、ドローバー３１の膨大部３１ｂの外周および、工具
ホルダ１９側の中空部２５ｃの内周のそれぞれのスリー
ブ３７および３９を廃止し、前記膨大部３１ｂの外周面
に形成した嵌入溝３１ｆに弾性リング４１を嵌め込むと
ともに、中空部２５ｃの内周面に環状の溝２５ｄを形成
している。

【００７１】上記図５の例においても、前記図１のもの
と同様の作用効果を奏する。なお、前記図１のものは、
本仮保持機構を設けていない既存の設備における、工具
ホルダ１９および主軸１７（ドローバー３１）に、スリ
ーブ３７および３９を装着することで対応できるので、
図５の例のように、弾性リング４１および環状の溝２５
ｄをそれぞれ直接設けたドローバー３１および工具ホル
ダ１９を新規に設定する必要がなく、図５のものに比べ
て低コストで済み、対応が容易である。

【００７２】図６および図７は、この発明の第３の実施
の形態を示している。図６は、ドローバー４５先端の膨
大部４５ａ周辺の側面図で、図７は図６のＡ−Ａ断面図
である。膨大部４５ａの外周の相互に対向する位置に
は、嵌入溝４５ｂが形成され、この嵌入溝４５ｂに断面
円形で弾性変形可能なばね鋼からなる一対の円弧状部材
４７が嵌め込まれている。

【００７３】上記円弧状部材４７の両端には、係止片４
９が固定されている。膨大部４５ａ外周の前記嵌入溝４
５ｂが形成された部位に対して円周方向に９０度変位し
た位置の相互に対向する位置には、前記係止片４９が配
置される切欠凹部４５ｃが形成されている。この切欠凹
部４５ｃの図中で上下両端における段部４５ｄに、係止
片４９の係止突起４９ａが係止されており、これにより
円弧状部材４７が膨大部４５ａに取り付けられることに
なる。

【００７４】係止片４９の切欠凹部４５ｃ内における相
互に対向する面にはスプリング位置決め用突起４５ｅが
設けられ、この突起４５ｅによって位置決めされる弾性
部材としてのスプリング５１が、切欠凹部４５ｃ内に収
容されている。このスプリング５１と係止片４９と円弧
状部材４７とで弾性体を構成している。

【００７５】上記スプリング５１は、係止片４９を介し
て一つの円弧状部材４７を相互に離反させる方向に付勢
しており、これにより円弧状部材４７は、図６に示され
る工具ホルダ１９における中空部２５ｃ内面の環状の溝
２５ｄに入り込み、工具ホルダ１９が仮保持されること
になる。スプリング５１により係止片４９を押圧し、係
止片４９の係止突起４９ａが段部４５ｄに当接している
状態で、円弧状部材４７と嵌入溝４５ｂとの間には、前
記図３および図４における弾性リング４１と嵌入溝３７
ａとの間の隙間４３と同様な隙間が形成されている。

【００７６】上記図６および図７の例においては、前記
第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様の作用
効果を奏するほか、一対の円弧状部材４７が工具ホルダ
１９に対し円周方向の相互に対向する部位を均等に押圧
するので、円周方向の一部に開口が形成された図１また
は図５における弾性リング４１を備えたものに比べ、仮
保持時での位置決め安定性がより向上する。

【００７７】図８は、この発明の第４の実施の形態を示
している。この実施の形態は、ドローバー５３の膨大部
５３ａの外周部に、鋼球などからなる球体５５と、球体
５５をワッシャ形状のスプリング受け５７を介して工具
ホルダ１９の中空部２５ｃの内周面に向けて押圧するス
プリング５９とを備えた弾性体を、図９に示すように、
円周方向等間隔の４カ所に設けている。

【００７８】膨大部５３ａの外周部には、上記弾性体が
収容される弾性体収容穴５３ｂが形成され、この弾性体
収容穴５３ｂの開口部には、球体係止片６１が圧入ある
いはねじ込みなどによって固定されている。球体係止片
６１は中央部に小孔６１ａが形成され、スプリング５９
により押された球体５５が、この小孔６１ａから若干部
分突出する。この突出した部分の球体５５が、工具ホル
ダ１９の中空部２５ｃの内面に形成した環状の溝２５ｄ
に入り込むことで、工具ホルダ１９が主軸１７側に仮保
持されることになる。

【００７９】この実施の形態の場合は、４カ所のスプリ
ング５９の設定荷重を変化させることができるので、例
えば主軸１７が水平に配置されている場合には、上部に
位置するスプリング５９の荷重を下部に位置するスプリ
ング５９より強く設定することで、仮保持での位置決め
がより安定したものとなる。

【００８０】なお、上記図８および図９の例では、球体
５５およびスプリング５９を備えた弾性体を、少なくと
も３カ所に設ければ、仮保持時での位置決めを安定化さ
せることが可能である。

【００８１】図１０および図１１は、この発明の第５の
実施の形態を示している。図１０は、ドローバー６３先
端の膨大部６３ａ周辺の側面図で、図１１は図１０のＢ
−Ｂ断面図である。この実施の形態は、前記図６および
図７に示した第３の実施の形態と、前記図８および図９
に示した第４の実施の形態とを組み合わせたものであ
り、第３の実施の形態における円弧状部材４７に相当す
る二つの円弧状部材６５に、第４の実施の形態における
球体５５に相当する球体６７を三つずつ設けた構成とな
っている。

【００８２】円弧状部材６５には、外周側が狭まった貫
通孔６５ａが形成され、この貫通孔６５ａに内周側から
挿入した球体６７の一部が外周側に突出している。この
状態で、貫通孔６５ａの内面に形成した雌ねじ部にねじ
プラグ６９を締結してボール６７を固定してある。その
他の構成は図６および図７のものと基本的に同様であ
る。

【００８３】なお、球体６７は一つの円弧状部材６５に
対し、少なくとも二つ設けてあれば、仮保持時の位置決
め安定性が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態に係わる工具ホル
ダ装着装置を示す、マシニングセンタなどの工作機械の
主軸先端部の断面図である。

【図２】図１の工具ホルダ装着装置に使用される弾性リ
ングの正面図である。

【図３】図１の工具ホルダ装着装置の仮保持部における
仮保持状態を示す拡大された断面図である。

【図４】図１の工具ホルダ装着装置の仮保持部における
仮保持されていない状態を示す拡大された断面図であ
る。

【図５】この発明の第２の実施の形態に係わる工具ホル
ダ装着装置を示す、マシニングセンタなどの工作機械の
主軸先端部の断面図である。

【図６】この発明の第３の実施の形態に係わる工具ホル
ダ装着装置を示す、ドローバー先端の側面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】この発明の第４の実施の形態に係わる工具ホル
ダ装着装置を示す、マシニングセンタなどの工作機械の
主軸先端部の断面図である。

【図９】図８のドローバー先端における仮保持部を示
す、主軸の軸心に直交する面で切った断面図である。

【図１０】この発明の第５の実施の形態に係わる工具ホ
ルダ装着装置を示す、ドローバー先端の側面図である。

【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図である。

【図１２】従来例に係わる工具ホルダ装着装置を示す、
マシニングセンタなどの工作機械の主軸先端部の断面図
である。

【図１３】図１２の工具ホルダ装着装置にて工具ホルダ
が仮保持されている状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１７ 主軸 １９ 工具ホルダ ２１ テーパ穴 ２３ 中空テーパシャンク ２５ｃ 中空部 ２９ コレット ３１ ドローバー ３７，３９ スリーブ ３９ａ，２５ｄ 環状の溝（凹部、仮保持部） ４１ 弾性リング（弾性体、仮保持部） ４７，６５ 円弧状部材（弾性体） ４９ 係止片 ５１，５９ スプリング（弾性部材、弾性体） ５５，６７ 球体（弾性体）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 31/117 B23Q 3/157

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸のテーパ穴に挿入される工具ホルダ
   の中空テーパシャンクと、前記テーパ穴内に設けられ、
   半径方向外側への移動により前記テーパ穴内に挿入され
   た中空テーパシャンクの内周面を押し付けて同外周面を
   テーパ穴の内面に密着させるコレットと、このコレット
   の内側に位置し、主軸後方側への移動により前記コレッ
   トを半径方向外側へ移動させるドローバーとを備えた工
   具ホルダ装着装置において、前記工具ホルダ内に、前記
   中空テーパシャンクの中空穴から工具ホルダの工具保持
   部側に向けて連続して形成される中空部を設けるととも
   に、前記ドローバの先端に前記中空部内に挿入される膨
   大部を設け、前記ドローバーが主軸前方へ移動して膨大
   部が中空部内に挿入され、コレットが半径方向内側に位
   置している状態で、前記主軸に対し前記工具ホルダを仮
   保持する仮保持部を、前記ドローバーの膨大部外周面
   と、前記中空テーパシャンクの中空部内面との間に設
   け、前記仮保持部は、膨大部と中空部とのいずれか一方
   に設けた凹部と、いずれか他方に軸方向への移動が規制
   された状態で設けられて前記凹部に入り込む弾性体とか
   ら構成されていることを特徴とする工具ホルダ装着装
   置。
2. 【請求項２】 凹部は環状の溝であり、弾性体は一部が
   開口したほぼ環状の弾性リングであることを特徴とする
   請求項１記載の工具ホルダ装着装置。
3. 【請求項３】 工具ホルダの中空部内面とドローバーの
   外周面とのそれぞれにスリーブを装着し、この各スリー
   ブに、環状の溝または弾性リングを設けたことを特徴と
   する請求項２記載の工具ホルダ装着装置。
4. 【請求項４】 弾性体は、円周方向の相互に対向する位
   置に設けた一対の円弧状部材と、この一対の円弧状部材
   を凹部側に押圧する弾性部材とを備え、前記凹部は、前
   記円弧状部材が入り込む溝で構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の工具ホルダ装着装置。
5. 【請求項５】 弾性体は、円周方向の相互に対向する位
   置に設けた一対の円弧状部材と、この各円弧状部材の外
   周面における円周方向に沿った少なくとも２カ所にて半
   径方向外側に突出して配置される球体と、前記一対の円
   弧状部材を凹部側に押圧して前記球体を凹部内に入り込
   ませる弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項
   １記載の工具ホルダ装着装置。
6. 【請求項６】 一対の円弧状部材のそれぞれの両端に、
   工具ホルダまたはドローバーに係止される係止片が固定
   され、弾性部材はこの係止片を介して前記円弧状部材を
   押圧するスプリングで構成されていることを特徴とする
   請求項４または５記載の工具ホルダ装着装置。
7. 【請求項７】 弾性体は、ドローバーの外周面に設けら
   れ、スプリングは、一対の円弧状部材端部にそれぞれ設
   けた係止片相互間に配置されて一対の円弧状部材を相互
   に離反する方向に同時に押圧する構成であることを特徴
   とする請求項６記載の工具ホルダ装着装置。
8. 【請求項８】 弾性体は、凹部に入り込む球体およびこ
   の球体を押圧するスプリングから構成され、これらが円
   周方向の少なくとも３カ所に設けられていることを特徴
   とする請求項１記載の工具ホルダ装着装置。
9. 【請求項９】 凹部は環状の溝で構成されていることを
   特徴とする請求項５または８記載の工具ホルダ装着装
   置。
10. 【請求項１０】 工具ホルダの中空テーパシャンクを主
    軸のテーパ穴に挿入した状態で、主軸側に設けたドロー
    バーの主軸後方への移動によりその外周側のコレットが
    半径方向外側に移動して前記工具ホルダを主軸に固定す
    る際、またはこの固定を解除する際に、前記ドローバー
    先端の膨大部が、前記中空テーパシャンクの中空穴から
    前記工具ホルダの工具保持部側に向けて連続して形成さ
    れる中空部内に挿入された状態で、前記膨大部と前記中
    空部とのいずれか一方に設けた凹部に、いずれか他方に
    軸方向への移動が規制された状態で設けられた弾性体が
    入り込むことで、前記工具ホルダを前記主軸に対して仮
    保持させることを特徴とする工具ホルダ仮保持方法。