JPS5914117Y2 - 迅速交換可能な切削工具取付装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は切削加工機械用の切削工具取付装置に関するも
のであり、特に工具交換を迅速に行ない得、しかも切刃
の設定位置決め精度の優れた切削工具取付装置を提供す
るものである。

切削加工機械、特に自動加工機械においては、切削工具
の交換、すなわち工具の取付け、取外しとそれに伴なう
切刃の位置設定に要する時間を短縮することが、機械稼
動率の向上のために是非とも必要である。

このような要求を満たし得る装置の１つが特公昭３０−
５７４０号公報によって知られている。

この装置は、工作機械の工具取付部に固定され、端面に
テーパ穴を有する固定部材と、そのテーパ穴に対応する
テーパ突起を備え、固定部材のテーパ穴内周面と端面と
の両方に密着する工具保持体とを含んでいる。

そして、工具保持体には固定部材のストレート穴に摺動
可能に嵌合されたクランプシャフトの先端係合突部が係
合させられ、このクランプシャフトがクランプシャフト
の長手方向に直角に移動可能に設けられた移動部材によ
って固定部材側へ引き込まれることによって工具保持体
を固定部材に引き付けて固定するようにされている。

そのために移動部材とクランプシャフトとはクランプシ
ャフトの長手方向に対して傾斜した傾斜面で係合させら
れているのであるが、この傾斜面はクランプシャフトを
引き込む方向にのみ機能するように形成されている。

クランプシャフトの突き出しは固定部材とクランプシャ
フトの間に配設されたスプリングの弾性力によって行な
われるのである。

この装置は切削工具を迅速に交換するという点では優れ
たものであるが、切削工具の脱着を繰り返した場合の繰
り返し取付精度および工具保持体の固定部材に対する取
付剛性の点で、なお改良の余地があることが判明した。

すなわち、繰り返し取付精度や取付剛性を向上させるた
めにはテーパ突起とテーパ穴とをしまり嵌合させること
が有効なのであるが、テーパ突起とテーパ穴との嵌合を
解くためのクランプシャ７１〜の突き出しをスプリング
の弾性力に依存する場合には、両者を十分な強さで嵌合
させればこの嵌合を解くことが不可能になってしまうか
らである。

勿論、スプリングの弾性力を極めて大きくすれば両者の
嵌合を解くことも可能なのであるが、その場合には逆に
両者を嵌合させる際にこのスプリング力に打ち勝ッた１
−１更に十分な力で工具保持体を固定部材に引き付ける
ことが必要となり、そのようなりランプシャフト駆動機
構を製作することが困難である上、たとえ製作し得ても
大きな操作力を必要とすることとなって操作性が悪化し
てしまうがらである。

更に、上記従来装置においては、切削加工機械の工具取
付部に固定して使用される固定部材にテーパ穴が形成さ
れ、工具保持体にテーパ突起が設けられているため、各
構成部材の剛性を低下させることなく装置全体をコンパ
クトに構成することが困難である上、脱着に伴う清掃作
業が困難であるという欠点がある。

すなわち、固定部材側にテーパ穴が形成される場合には
、このテーパ穴の中心部にクランプシャフトが突出させ
られた状態となり、このクランプシャフトの先端係合突
部がテーパ突起の中心部に形成された係合穴に嵌入させ
られることとなるため、テーパ突起の外周面はクランプ
シャフト先端係合突部の外径より十分大きな外径を有す
ることが必要であり、テーパ穴が形成される固定部材は
更にそれより大きな外径を必要とするからである。

また、工具保持体の脱着時にはテーパ突起とテーパ穴と
の清掃が必要なのであるが、テーパ突起に比較してテー
パ穴は一般に清掃が困難なものであるのに、従来装置に
おいてはこの清掃が困難なテーパ穴が切削加工機械の工
具取付部に固定して使用される固定部材側に設けられて
いるため、一層清掃が困難となる欠点か゛あったのであ
る。

本考案は上記のような従来技術の欠点を解消し、クラン
プシャフトを引込方向のみならず突き出し方向へも十分
な力で移動させ得る機構を備え、テーパ穴とテーパ突起
とを十分な強さでしまり嵌合させ得るとともに、各構成
部材の剛性を犠牲にすることなくコンパクトに構成し得
、しかも脱着に伴う清掃が容易である切削工具取付装置
を提供することを目的としてなされたものである。

この目的を遠戚するために本考案に係る切削工具取付装
置は、（ａ）切削加工機械の工具取付部に固定される部
材であって、一端面から直角方向に突出したＨ５ないし
先のテーパを有するテーパ突起と、そのテーパ突起の軸
心上に設けられた第一ストレード穴と、その第一ストレ
ード穴とほは゛直角な方向にかつ少なくとも一部が第一
ストレード穴と重なり合う状態で設けられた第ニストレ
ード穴とを有する固定部材と、（ｂ）切削工具を保持す
るとともに、前記テーパ突起と嵌合する有底のテーパ穴
とそのテーパ穴の底部に設けられた保合穴とを有し、取
付状態において前記固定部材の端面とそこから突出した
前記テーパ突起のテーパ面との双方に固く密着する工具
保持体と、（Ｃ）前記固定部材と前記工具保持体のいず
れか一方の前記テーパ突起およびテーパ穴の中心から外
れた位置に設けられた四部と、（ｄ）前記固定部材と前
記工具保持体のうち、前記凹部を有しないものに設けら
れ、前記凹部に係合して工具保持体の固定部材に対する
一方向への回転を一定位相位置において阻止する突出体
と、（ｅ）前記固定部材の第一ストレード穴に摺動可能
に嵌合され、前記テーパ突起から突出した端部に、−電
相対回転位相においては前記工具保持体の係合穴に嵌入
および離脱が可能であるが、嵌入後所定角度相対回転さ
せられた状態では離脱不能となる形状を有する係合突部
を備えるとともに、前記ストレート穴から突出する方向
に予め定められた量だけ移動させられた状態では工具保
持体に当接可能なりランプシャフトと、（ｆ）そのクラ
ンプシャフトにクランプシャフトの軸心方向に対して傾
斜して設けられた突条および／または溝と、（ｇ）その
突条および／または溝と係合する溝および／または突条
を有し、固定部材の第ニストレード穴に摺動可能に嵌合
されてクランプシャフトにほは゛直角な方向に移動する
ことによって、クランプシャフトを楔作用によりクラン
プシャフトの軸心に沿って正逆両方向に強制的に移動さ
せる移動部材と、（ｈ）その移動部材と前記固定部材と
の間に設けられ、移動部材を、前記クランプシャツ）・
が工具保持を固定部材の端面に密着させる引込位置と工
具保持体に当接して前記テーパ突起と前記テーパ穴との
嵌合を解く突出位置との間で移動する結果となる量だけ
、正逆両方向に強制的に移動させる移動部材駆動機構と
を含むように構成される。

以上のように構成された切削工具取付装置においては、
クランプシャフトか゛引込方向のみならず突き出し方向
にも十分大きな力で強制的に移動させられるため、固定
部材と工具保持体とのテーパ嵌合を強いしまり嵌合とす
ることができ、工具保持体の繰り返し取付精度および取
付剛性を向上させることができる。

また、クランプシャフトは固定部材に設けられたテーパ
突起の中心部から突出させられることとなるため、クラ
ンプシャフトの先端に形成される係合突部の外径とテー
パ突起の外径との間には直接的な関係がなく、両者をほ
ぼ同じ大きさとすることも可能であるため、クランプシ
ャフトの軸部ま３よび係合突部、テーパ突起ならびにこ
れらを収容すべき工具保持体のテーパ穴および係合穴周
辺部の剛性を犠牲にすることなく、装置全体をコンパク
トに構成することができる。

更に、テーパ突起に比較して清掃の困難なテーパ穴が工
具保持体に形成されているため、取り外した状態の工具
保持体の姿勢を任意に変えながらテーパ穴の清掃をする
ことができ、清掃が容易となるとともにその清掃の良否
を確認することも容易となってテーパ突起とテーパ穴と
の間に異物を噛み込んで取付精度および取付剛性の低下
を来すこと、更には嵌合面を傷付けて装置の寿命を短縮
してしまうことを防止し得る効果が得られるものである
。

以下本考案の実施例を示す図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図ないし第５図において、１は固定部材で゛あり、
切削加工機械の主軸または刃物台等工具取付部１００に
固定される。

固定部材１は両端面１ａ。１ｂにそれぞれ一個ずつの嵌
合突起ＩＣ，ｌｄを有し、一方の嵌合突起１ｄが工具取
付部の嵌合穴１００ ａに嵌合されるとともに、第３図
に示すポル１〜穴１ｅを貫通するボルトによって工具取
付部１００に固定される。

一方、嵌合突起１Ｃは端面１ａから直角に突出した円形
断面の突起であり、Ｈ５ないしＡ程度のテーパで先端部
が細くなっている。

従ってこの嵌合突起１Ｃを以後テーパ突起と称して他の
突起と区別することとする。

テーパ突起ＩＣの中心にはスＩ・レート穴１ｆが軸心方
向に設けられており、このストレート穴１ｆにクランプ
シャフト２が摺動可能に嵌合されている。

クランプシャフト２はテーパ突起１Ｃから突出した端部
に係合突部２ａを有し、この係合突部２ａは、第３図に
示すように、外周部に等分に配置された六個の半径方向
突起を有してスプライン軸状を威している。

クランプシャフト２の他端部は、第６図および第７図に
示すように軸心に平行な４面で切欠かれており、その切
欠面上に凹凸条２ｂが形成されている。

凹凸条２ｂはクランプシャフト２の軸心方向に対して６
０度ないし８５度の角度をなすように傾斜して設けられ
ている。

固定部材１には、前記ストレー ト穴１ｆに対して直角
に角穴１ｇか′設けられている。

角穴１ｇは四角形断面の穴であって、その軸心がストレ
ート穴１ｆの軸心に対してやや食い違うように穿設され
ている。

角穴１ｇには角柱状の移動部材３が摺動可能に嵌合され
ているが、この移動部材３のクランプシャフト２に接触
する面には、前記凹凸条２ｂと丁度噛合う凹凸条３ａが
設けられている。

移動部材３はまた軸心方向に設けられた雌ねじ穴３ｂを
有し、この雌ねじ穴３ｂにはねじ部材４が螺合されてい
る。

わし部材４は雄わじ部４ａとその一端に設けられた円形
の頭部４ｂとから成り、頭部４ｂの外周面には半円形断
面の環状溝４Ｃが設けられている。

ねじ部材の頭部４ｂは角穴１ｇの開口部に形成された円
形断面の凹所１ｈ内に収容されているが、この凹所１ｈ
には、端面１ａがら端面１ｂへ固定部材１を貫通して設
けられた二本のピン５の一部が露出している。

二本のピン５は露出部においてねじ部材の環状溝４Ｃと
係合し、ねじ部材４が回転しても軸方向へは移動しない
ようにねじ部材を保持している。

ねじ部材４は頭部４ｂの中央部にスパナ掛は用の凹部４
ｄを有している。

これらねし部材４およびピン５によって移動部材駆動機
構が構成されている。

工具保持体６は第１図、第３図および゛第５図に示すよ
うに一端部に着脱可能に固定されたチップ（切削工具）
７を保持する部材であるが、他端部には端面６ａに直角
に設けられた有底のテーパ穴６ｂと、それに連通した保
合穴６Ｃとを有している。

テーパ穴６ｂは固定部材１のテーパ突起１ｃと同一のテ
ーパを有し、かつ直径がテーパ突起１Ｃと同一かまたは
僅かに小さくされている。

係合穴６Ｃはクランプシャフト２の係合突部２ａと類似
の断面形状を有するスプライン状穴部５ｃ’とその奥に
形成された円形穴部６ｃ″とがら戊り、特定の回転位相
においては係合突部２ａに嵌合・離脱するが、嵌合後一
定角度回転した状態においては係合突部２ａから離脱し
ない形状とされている。

固定部材１の端面１ａにはピン８が立設されており、一
方工具保持体６の端面６ａには少なくとも一個（本実施
例においては六個）の長穴状凹部６ｄが設けられている
。

ピン８は、工具保持体６の係合穴６Ｃがクランプシャフ
ト２の係合突部２ａに嵌合させられる時第８図に示すよ
うに凹部６ｄに嵌合し、第９図に示すように工具保持体
６が所定角度（本実施例においては３０度）回転させら
れた時凹部６ｄの端部に当接して工具保持体６のそれ以
上の回転を阻止する。

９，１０はＯリングであって、外部から切くずや切削油
が侵入することを防止するために設けられている。

上記構成の切削工具取付装置において工具交換の必要性
が生じた場合には、ねじ部材４を反時計方向に回転させ
るのみで工具保持体６を取外し得る。

すなわちねじ部材４をスパナ等によって反時計方向に回
転させれば、ピン５によって軸方向への移動を阻止され
たねじ部材４と螺合している移動部材３が第１図におい
て左方へ移動し、傾斜した凹凸条２ｂ、３ａと角穴１ｇ
の側面との間に生ずる楔作用によってクランプシャフト
２が押し出されクランプシャフト２の先端が工具保持体
６に当接する。

この状態から更にねじ部材４を反時計方向に回転させれ
ば、ねじ部材４と移動部材３との間のねし結合および移
動部材３とクランプシャフト２との間の楔作用の両方に
よって倍力された大きな力が、クランプシャフト２から
工具保持体６に加えられ、工具保持体６は固定部材１の
テーパ突起１Ｃとの嵌合を解かれる。

この状態で工具保持体６を切削力の作用する方向とは逆
の方向に回転させれば、工具保持体６のスプライン状穴
部６ｃ’とクランプシャフト２の係合突部２ａとの相対
位置が第８図に示すようになるため、工具保持体６を軸
方向へ取外し得るのである。

続いて、予めチップ７を所望の位置に精度よく取付けて
準備された別の工具保持体６を固定部材１に取付ける。

この取付作業は前述の取外し作業の逆であって、工具保
持体６を固定部材１のテーパ突起１Ｃに軽く嵌合し、凹
部６ｄの端部がピン８に当接するまで工具保持体６を切
削力の作用する方向に回転させる。

この時工具保持体６の保合穴６Ｃとクランプシャフト２
の係合突部２ａとは第９図に示すように完全に係合する
ため、ねじ部材４を時計方向へ回転させてクランプシャ
フト２を引き込めば、工具保持体６は固定部材１に強く
引き付けられ、端面６ａとテーパ穴６ｂのテーパ面との
両方において固定部材１に密着する。

このようにテーパ面のみならず端面をも同時に密着させ
ることは一般にきわめて困難なこととされているが、テ
ーパ突起１Ｃのテーパを一般的に使用されている思より
大きい′Ａ５ないしｈ程度の大きさに選定するとともに
、加工精度を向上させることによって、テーパ面と端面
との両方を同時に密着させることが可能となり、二［具
保持体６の固定部材１に対する取付精度を、軸に直角な
方向はもちろん軸に平行な方向についても格段に向上さ
せ得る。

その上工具保持体６の回転方向の位置決めもピン８と長
穴状凹部６ｄの端部との当接によって行なわれているた
め、工具保持体６は三次元のあらゆる方向について極め
て高い精度で１定部材１に取付けられ得るのである。

本実施例の工具取付装置においては、以上詳記したよう
に、ねじ部材４を緩め、工具保持体６を切削力の作用す
る方向とは逆の方向に回して外し、予め準備しておいた
別の工具保持体６を固定部材１に軽く嵌めて切削力の作
用する方向に回し、わし部材４を締め付けるという極め
て簡単な操作によって、切削工具（ここで゛はチップ７
）をミクロンオーダの高い繰返し精度で、しかも短時間
に交換し得るのである。

また本実施例の工具取付装置においては、固定部材１に
対して工具保持体６を嵌合または離脱させるための力を
、前述のようにムじ部材４と移動部材３とのわヒ結合部
における倍力作用と、移動部材３とクランプシャフト２
との間の楔作用との両方によって得ているため、全体と
しての力の倍率は両倍力機構の倍率の積となり、充分な
大きさの嵌合・離脱力を得ることが極めて容易である。

また凹凸条２ｂ、３ａの傾斜角度は非常に広い範囲にわ
たって変更することが可能であるため、倍力機構全体の
倍率を自由に変更し得ることも本実施例装置の特長の一
つである。

なお付言すれば、前述のピン８と長穴状凹部６ｄとは、
工具保持体６の回転方向の位置決め手段であると同時に
、切削作業時にチップ７に作用する切削力によって工具
保持体６が固定部材１に対して回転させられることを防
止する手段をも兼ねている。

また本実施例においては一本のピン８に対して六個の長
穴状四部６ｄが設けられており、またクランプシャフト
２の係合突部２ａも六個の半径方向突起を有しているた
め、工具保持体６は６０度ずつ位相を異にする六個所で
固定部材１に取付けられ得、従って固定部材１が切削加
工機械の主軸に取付けられる場合のようにピン８の位置
が一定しない場合に工具保持体６の取付けが容易となる
利点が生ずることとなる。

なお、上記実施例は本考案の最適な実施例の一つではあ
るが、本考案はこれに限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、クランプシャフトの係合突部と工具保持体の保
合穴とは、必ずしも上記実施例のものに限定されず、例
えば二個の半径方向突起を有する単純な形状のもの等で
あっても、−重相対回転位相において嵌合離脱が可能で
あり、嵌合後所定角度回転した状態においては離脱が不
可能な状態となるものならば同様に使用が可能である。

また第１１図に示すようにクランプシャフト２の先端面
に、工具保持体６のスプライン状穴部６Ｃ′の内径に軽
く嵌合し得る円形の突起２ｆを設ければ、工具保持体６
の装着時におけるクランプシャフト２の係合突部２ａと
工具保持体６のスプライン状穴部６Ｃ′との嵌合が極め
て容易となる利点が生ずる。

この場合にはスプライン状穴部６ｃ’にまず突起２ｆを
嵌合させて係合突部２ａとスプライン状穴部６ｃ’との
中心線を一致させ、その後ニー具保持体６を回転させる
ことによって両者の位相を嵌合可能な位相に一致させる
こと力呵能となるからで゛ある。

目視困難なテーパ穴６ｂ内において係合突部２ａとスプ
ライン状穴部６ｃ’との中心線と位相とを同時に合わせ
て両者を嵌合させる作業を想像すれば、突起２ｆの効用
は容易に了解されるであろう。

またクランプシャフトと移動部材との接触面に形成され
る傾斜した凹凸条も必すしも複数条必要なわけではなく
、例えば゛第１０図に示すようにクランプシャフト２に
比較的大きな矩形断面の突条２ｄを設け、移動部材３に
これに対応する溝３Ｃを設けることも可能であり、さら
に突条と溝とを逆にすることも可能である。

またねじ部材４を保持する手段もピン５に限定されるも
のではなく、ねじ部材４を軸心の周りに回転可能かつ軸
心方向に移動不能に保持し得るものならば同様に使用し
得る。

また、前記実施例においてはチップ７そのものが工具保
持体６に保持される切削工具であったが、フ゛レードす
なわちシャンクにチップを回走したものを切削工具とし
て工具保持体に取付ける１ことも可能である。

さらに付言すれば、本考案はフライス盤におけるフライ
スカッタの取付け、ボーリングマシンにおけるポーリン
グ工具の取付は等にも広く適用し得るものであって、前
記実施例におけるとほぼ同様な効果を生ずる。

ただしこの場合にはフライスカッタ等の本体が工具保持
体を兼ねることも有り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す平面図（要部断面）で
ある。 第２図は第１図に示した装置において工具保持体を取外
した状態を示す側面図であり、第３図は同じく正面図で
ある。 第４図は第１図に示した装置における工具保持体部分の
平面図であり、第５図は同じく後面図である。 第６図は第１図におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。 第７図は第６図におけるＶｌｉ−Ｖｌｌ断面図である。 第８図および第９図は第１図に示した装置のそれぞれ別
の状態を示すＶｌｌｌ−Ｖｌｌｌ断面図である。 第１０図は本考案の別の実施例における第７図に相当す
る図である。 第１１図は本考案の更に別の実施例における要部平面断
面図である。 １・・・・・・固定部材、ｌａ、ｌｂ・・・・・・端面
、１Ｃ・・・・・・テーパ突起（嵌合突起）、２・・・
・・・クランプシャフト、２ａ・・・・・・係合突部、
２ｂ・・・・・・凹凸条、３・・・・・・移動部材、３
ａ・・・・・・凹凸条、３ｂ・・・・・・雌ねじ穴、４
・・・・・・わし部材、４ａ・・・・・・雄ねじ部、４
ｂ・・・・・・頭部、４Ｃ・・・・・・環状溝、５・・
・・・・ピン、６・・・・・・工具保持体、６ａ・・・
・・・端面、６ｂ・・・・・・テーパ穴、６Ｃ・・・・
・・係合穴、６ｄ・・・・・・長穴状凹部、７・・・・
・・チップ（切削工具）、８・・・・・・ピン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 切削加工機械の工具取付部に固定される部材であって、
   一端面から直角方向に突出したＨ６ないし丸のテーパを
   有するテーパ突起と、該テーパ突起の軸心上に設けられ
   た第一ストレード穴と、該第−ストレード穴とほぼ直角
   な方向にがっ少なくとも一部が該第−ストレード穴と重
   なり合う状態で設けられた第ニストレード穴とを有する
   固定部材と、 切削工具を保持するとともに、前記テーパ突起と嵌合す
   る有底のテーパ穴と該テーパ穴の底部に設けられた係合
   穴とを有し、取付状態において前記固定部材の端面とそ
   こがら突出した前記テーパ突起のテーパ面との双方に固
   く密着する工具保持体と、 前記固定部材と前記工具保持体のいずれが一方の前記テ
   ーパ突起およびテーパ穴の中心がら外れた位置に設けら
   れた凹部と、 前記固定部材と前記工具保持体のうち、前記凹部を有し
   ないものに設けられ、前記凹部に係合して前記工具保持
   体の前記固定部材に対する一方向への回転を一定位相位
   置において阻止する突出体と、 前記固定部材の第一ストレード穴に摺動可能に嵌合され
   、前記テーパ突起がら突出した端部に、一定相対回転位
   相においては前記工具保持体の保合穴に嵌入および離脱
   が可能であるが、嵌入後所定角度相対回転させられた状
   態では離脱不能となる形状を有する係合突部を備えると
   ともに、前記ストレート穴から突出する方向に予め定め
   られた量だけ移動させられた状態では前記工具保持体に
   当接可能なりランプシャフトと、 該クランプシャフトに該クランプシャフトの軸心方向に
   対して傾斜して設けられた突条および／または溝と、 該突条および／または溝と係合する溝および／または突
   条を有し、前記固定部材の第ニストレード穴に摺動可能
   に嵌合されて前記クランプシャフトにほは゛直角な方向
   に移動することによって、該クランプシャフトを楔作用
   により該クランプシャフトの軸心に沿って正逆両方向に
   強制的に移動させる移動部材と、 該移動部材と前記固定部材との間に設けられ、該移動部
   材を、前記クランプシャフトが前記工具保持体を前記固
   定部材の端面に密着させる引込位置と前記工具保持体に
   当接して前記テーパ突起と前記テーパ穴との嵌合を解く
   突出位置との間で移動する結果となる量だけ、正逆両方
   向に強制的に移動させる移動部材駆動機構と を含むことを特徴とする迅速交換可能な切削工具取付装
   置。