JPS5914118Y2 - 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、工具交換を迅速に行ない得るとともに切刃の
設定位置決め精度に優れ、しがも高速回転下においても
良好な回転バランスを保つことが可能な切削工具取付装
置を提供するものである。

自動化された切削加工機械においては切削工具の取付け
、取外し及びこれに伴なう切刃の位置設定に要する時間
を僅かでも短縮することにより、機械稼動率の向上を図
ることが要求される。

本出願人が先に実願昭５２−０６６０２６にて出願した
切削工具取付装置はこうした要求をほぼ満足するもので
あり、固定部材にストレート穴と角穴とをそれらの中心
線が喰い違うように設けるとともに、それぞれの穴に嵌
合されたクランプシャフトと移動部材とを凹凸条で互い
に噛合させ、移動部材を移動させクランプシャフトを引
き込むことにより工具保持体を端面とその端面に形成さ
れたテーパ穴内周面との両方において密着させて固定部
材に固定するものである。

ここの装置によれば切削工具が固定された工具保持体を
極めて簡単な操作によって着脱し得るとともに極めて高
精度に固定することが可能である。

しかしながらその後の研究により、更に加工精度を向上
させ得ることが明らかになった。

すなわち固定部材に軸心方向のストレート穴と軸心と直
角な方向のストレート穴とを両方の中心線が交差する状
態で設けるとともに、それぞれの穴に嵌合されたクラン
プシャフトと移動部材とを、クランプシャフトと移動部
材の軸心とを含む平面に対して対称となるように交叉さ
せ且つ装置全体をほぼ軸対称となるように配置すれば、
主軸がたとえ高速で回転させられた場合であっても回転
バランスが良好に保たれる結果、切削工具によるワーク
の加工を更に精度良く行ない得るのである。

本考案は、以上のような事情を背景として、切削工具が
固定された工具保持体を極めて簡単な操作によって着脱
し得るとともに切削工具の刃先位置の高い繰返し位置決
め精度が得られ、しかも、回転バランスのよい切削取付
装置を提供することを目的として為されたものであり、
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！／１５乃
至稀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゛直交する方向に中心線が第一ストレー
ド穴の中心線と交差する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、前記テーパ突起としまり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から突出
したテーパ突起のテーパ面との両方に固く密着する工具
保持体と、（Ｃ）前記固定部材または前記工具保持体の
いずれか一方の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凹部と、（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、その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部
と、（ｅ）前記固定部材の第一ストレート穴に摺動可能
に嵌合され、前記テーパ突起から突出した端部に、−重
相対回転位相においては前記工具保持体の係合穴に対し
て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可能となる形状の係合突部
を有するとともに、中間部には前記第一および第二スト
レーＩ・穴の中心線を含む平面に対して対称に且つ前記
第ニスＩ・レート穴の中心線に対して傾斜して形成され
た傾斜穴または一対の傾斜溝を有し、且つ、テーパ突起
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）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、前記クランプシャフトの傾斜穴または傾斜溝
と係合する傾斜部を有し、クランプシャツＩ・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、（ｇ）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
記クランプシャフトが前記工具保持体を固定部材の端面
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出方向にも
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
とかで゛き、工具保持体の繰返し取付精度および取付剛
性を向上させることか゛できる。

また、クランプシャフトと移動部材とは軸心が互いに交
差する状態で゛係合させられるものであるため回転バラ
ンスをとることか゛容易であり、この切削工具取付装置
が工作機械の主軸に固定されて高速回転させられる場合
でも回転バランス不良による振動の発生を防止すること
ができ、この振動に起因する切削精度の低下やびびりの
発生を回避することができる。

また、移動部材は１つの移動部材駆動機構によって正逆
両方向に移動させられ、クランプシャフトの引込みおよ
び突出しの両方を行うものであるため、クランプシャフ
トの突出しに際しては、まず移動部材とクランプシャフ
トとの傾斜面のクランプシャフト引込みのための係合が
解かれ、その後に突出しのために作用する傾斜面が楔作
用を為すこととなる。

そのため、クランプシャフトの弓込みと突出しとをそれ
ぞれ専用の駆動機構によって行う場合のように移動部材
の傾斜面の傾斜角を摩擦角以下としてクランプシャフト
によって移動部材を押し出し得るようにする必要がなく
、かつ、傾斜面の楔作用によって得られるクランプシャ
フト軸心方向の力のすべてをクランプシャフトの突出し
に利用することができる。

この事情はクランプシャフト心上引込みについても同様
で゛ある。

したがって、移動部材駆動機構に小さな操作力を加える
ことによってクランプシャフトに大きな突出し力および
引込み力を与えることができ、操作性のよい切削工具取
付装置が得られるのである。

さらに、移動部材および移動部材駆動機構が１つで済む
ため、クランプシャフトの引込みおよび゛突出しのため
にそれぞれ専用の機構を設ける場合に比較して装置の構
造が簡単となり、かつ、切削工具の脱着作業が簡単とな
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
ンプシャフトがテーパ穴の底面から突出させられる場合
に比較してテーパ突起の外径を小さくすることができ、
クランプシャフトの軸部および係合突部、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。

さら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、取外した状態の工具保
持体の姿勢を自由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
を確認することが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、さらには嵌合面を傷付けて装置の寿命を短
縮させてしまうことを防止し得る効果が得られるのであ
る。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び第４図において、１は固定部材であり機械の
主軸５０に固定される。

固定部材１は両端面にそれぞれ嵌合突起１ａ及び１ｂを
有し、一方の嵌合突起１ｂが主軸５０の嵌合穴５０ ａ
に嵌合されるとともに、第４図に示すボルト穴１Ｃを貫
通するボルトによって主軸５０に固定される。

また嵌合突起１ａは端面から垂直に突出した円形断面の
突起であり、名５乃至い程度のテーパで先端部が細くな
っている（以下テーパ突起と呼称する）。

テーパ突起１ａの中心にはストレート穴１ｄが軸心方向
にこの部材を貫通して設けられており、このストレート
穴１ｄ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１ａから突出した端部
に係合突部２ａを有し、この係合突部２ａは外周部に等
分に配置された四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の中央部には、第１図及び第２図よ
り明らかなように、この部分を軸心に対して斜めに貫通
する偏平な矩形断面の傾斜穴２ｂが形成されており、こ
の傾斜穴２ｂの開口部近傍には傾斜穴２ｂと斜交する切
り欠き２ｂ’が形成されている。

固定部材１には、前記スＩ・レート穴］ｄと直交する円
形断面のストレートな貫通穴１ｅがその中心線がストレ
ート穴１ｄの中心線と交差するように設けられている（
第２図参照）。

この貫通穴１ｅには、一端部が前記クランプシャフト２
の傾斜穴２ｂに係合する偏平な傾斜部３ａとされた移動
部材３が嵌合されており、クランプシャフト２とクラン
プシャフト２の軸心を含む平面に対して対称となるよう
に交叉している。

移動部材３は両端部に雌ネジ穴３ｂ及び３Ｃをそれぞれ
有しており、一方の雌ネジ穴３ｂには、右方向の雄ネジ
５ａと左方向の雄ネジ５ｂとが形成された締付ネジ５の
左ネジ５ｂが螺合されている。

締付ネジ５の右ネジ５ａは、貫通穴１ｅの開口部に螺合
されて軸方向に移動することができないナツト部材４ａ
の中央部に螺合されている。

締付ネジ５はまた中央部にスパナ掛は用の凹部５Ｃを有
しており、この四部に六角棒スパナを係合させて回動操
作することにより移動部材３を正逆両方向に強制的に移
動させることができるようになっている。

すなわち、本実施例においてはナツト部材４ａと締付ネ
ジ５とによって移動部材駆動機構が構成されているので
ある。

移動部材３の他方の雌ネジ穴３ｃには、内周面に案内さ
れてこの貫通穴１ｅ内を摺動する案内部材６を、移動部
材３の傾斜部３ａ先端に結合する平生ネジ７が螺合され
ている。

案内部材６は移動部材３の傾斜部３ａを除いた部分とほ
ぼ同形状を有する。

貫通穴１ｅの他方の開口部には前記ナツト部材４ａとほ
ぼ同形状のプラグ４ｂが螺合されている。

また前記ナツト部材４ａ及びこのプラグ４ｂは止めネジ
１０ ａ及び１０ ｂによってそれぞれ回転を阻止され
ているとともに、移動部材３及び案内部材６には切り欠
きがそれぞれ設けられており、各切り欠きと貫通穴１ｅ
との間に設けられたネジ付平行ピン１１ ａ及び１１
ｂによってそれぞれ回動を阻止されている。

固定部材１の前端面には、一端部にチップ（切削工具）
９が固定された工具保持体８が取り付けられている。

工具保持体８は端面に直角に形成された有底のテーパ穴
８ａとこれに連通した保合穴８ｂとを有するが、テーパ
穴８ａは固定部材１のテーパ突起１ａと同一のテーパを
有し、且つ直径がテーパ突起１ａより僅かに小さく形成
されて、テーパ突起１ａとしまり嵌合するようにされて
いる。

係合穴８ｂはクランプシャフト２の係合突部２ａと類似
した断面形状を有するスプライン状穴部８ｂ’とその奥
に形成された円形穴部８ｂ″とがら成り、特定の回転位
相においては係合突部２ａに対して嵌合、離脱するが、
嵌今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の前端面には第５図に示すようにストッパピ
ン１５が立設されており、一方工具保持体８の後端面に
は長穴状凹部８Ｃが形成されている。

ストッパピン１５は、工具保持体の保合穴８ｂ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凹部８
Ｃ内に嵌入し、工具保持体８が所定の角度だけ回転させ
られた時凹部８ｃの端部に当接して、工具保持体８がそ
れ以上回転することを阻止する。

このように構成された切削工具取付装置において工具保
持体８を交換するにあたっては、単に締付ネジ５を反時
計方向に回転させるのみにて取り外し得る。

すなわち締付ネジ５の凹部５ｃにスパナを掛けこのネジ
を反時計方向に回転させると、ナツト部材４ａとの螺合
は右ネジ、移動部材３との螺合は左ネジであるため、移
動部材３が第１図において上方に引き上げられ、移動部
材３の傾斜部３ａとこれに係合するクランプシャフト２
の傾斜穴２ｂ側面との間に生ずる楔作用により、クラン
プシャフト ２の先端が工具保持体８に当接する。

この状態から更に締付ネジ５を反時計方向に回転させる
と、工具保持体８はクランプシャツｌ− ２に突き出さ
れて固定部材１のテーパ突起１ａとのしまり嵌合を解か
れる。

この後工具保持体８を切削力の作用する方向とは逆の方
向に回転させ、工具保持体８のスプライン状穴部８ｂ’
とクランプシャフト２の係合突起２ａとが互いに通過を
許す相対位置とすることにより、工具保持体８を軸方向
に取り外し得るのである。

次に別の工具保持体８を固定部材１に取り付けるのであ
るが、この作業は上記した取外し作業とは逆の手順によ
って遠戚される。

すなわち工具保持体８を固定部材１のテーパ突起１ａに
軽く嵌合した後、凹部８Ｃの端部がストッパピン１５に
当接するまで切削力の作用する方向に回転させると、工
具保持体８の係合穴８ｂとクランプシャツ）・２の保合
突起２ａとは完全に係合するため、締付ネジ５を時計方
向に回転させて移動部材３を押し下げるとクランプシャ
ツｌ− ２が引き込まれ、工具保持体８は固定部材１に
強く引きつけられてテーパ穴８ａがテーパ突起１ａとし
まり嵌合するとともに、両者の端面が強く密着させられ
ることとなる。

また固定部材１に立設され工具保持体８の長穴状凹部８
Ｃ端部に当接するストッパピン］５によって回転方向に
ついても位置決めされており、工具保持体８は固定部材
１に極めて精度よく取り付けられるのである。

本実施例の切削工具取付装置は以上詳記したように、固
定部材１に軸心方向のストレート穴１ｄと軸心と直角な
方向の貫通孔１ｅとを両方の中心線を交差させて設け、
移動部材３の傾斜部３ａがクランプシャフト２の傾斜穴
２ｂを斜め方向に貫通するようにしたことにより、移動
部材３を貫通（Ｌｌｅ内において移動させるとクランプ
シャフトの傾斜穴２ｂの側面との間に楔作用が生ずるた
め、単に締付ネジ５を回転させるのみで工具保持体８を
迅速に交換できるのである。

また移動部材３に案内部材６を結合するとともに、更に
締付ネジ５が螺合されたナツト部材４ａとほぼ同形状の
プラグ４ｂを設け、第２図より明らかなように、固定部
材１に設けられた各部材を軸対称となるように配置した
ことにより、切削工具取付装置全体の重心（軸心）が主
軸５０の軸心とほは′一致することとなる。

このように取付装置の偏重心をなくしたことによｌフ、
主軸５０がたとえ高速で回転させられた場合であっても
取付装置の回転バランスが損なわれることがなくなる結
果、工具保持体８の端部に設けられたチップ９は真円度
に秀れた軌跡を描いて回転させられることとなり、ワー
ク２０の加工精度が一段と向上するのである。

さらに移動部材３に結合された案内部材６は、締付ネジ
５が回転させられ移動部材３が貫通穴１ｅ内を移動させ
られる時この移動を良好に案内するものであるが、固定
部材１の軸心と直角な方向の穴は貫通穴１ｅとしたこと
によりこの穴１ｅの加工は容易なものとなり、ストレー
ト穴１ｄと中心線を交差させて精度良く形成し得るもの
である。

上記例においては固定部材１の軸心と直角な方向のスト
レート穴を貫通穴１ｅとするとともに移動部材３がクラ
ンプシャフト２を貫通する構成としたが、本考案は移動
部材とクランプシャフトとを、移動部材がクランプシャ
フトの軸心を含む平面に対して対称となるように交叉さ
せることを主旨としてなされたものであり、上記例と同
様の目的は第６図及び第７図に示す別の実施例によって
も達成される。

本実施例においては固定部材２１の軸心と直角な方向の
ストレート穴２１ ａを行き止まり穴とするとともに開
口部近傍に段部２１ ｂ及び２１ Ｃを設け、一端が移
動部材２４に螺合された締付ネジ２５のフランジ部２５
ａを一方の段部２１ｂで支持する。

締付ネジ２５の他端は固定部材２１に螺合されたナツト
部材２３に遊嵌されているとともに、フランジ部２５
ａとナツト部材２３との間には間隙が設けられており、
締付ネジ２５を回転させることによって移動部材２４が
このストレート穴２１ ａ内を移動するようになってい
る。

移動部材２４とクランプシャフト２２とは、移動部材２
４の先端に傾斜させて設けられたヨーク状の突起２４
ａ及び２４ ｂがクランプシャフト２２の両側部に傾斜
させて形成された傾斜溝２２ ａ及び２２ ｂとそれぞ
れ係合することにより、クランプシャフト２２の軸心を
含む平面に対して対称となるように交叉している。

ストレート穴２１ ａの深さは工具保持体を取り付けた
状態において装置全体の重心が主軸の軸心と一致するよ
うに形成されており、このようにすれば、前記例におけ
る案内部材６、プラグ４ｂ等は不要となる。

【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（要部断面）図、
第２図は第１図におけるＩＩ −ＩＩ断面図、第３図は
工具保持体の後面図、第４図は固定部材の前面図、第５
図は固定部材の要部平面（要部断面）図である。 第６図は本考案の別の実施例を示す要部断面図、第７図
は第６図におけるＶＩＩ−Ｖｌｌ断面図である。 １．２１：固定部材、１ａ：テーパ突起、１ｄニストレ
ード穴、１ｅ：貫通穴、２．２２：クランプシャフト、
２ａ：係合突起、２ｂ：傾斜穴、３゜２４：移動部材、
３ａ：傾斜部、４ａ、２３：ナツト部材、４ｂニブラグ
、５ａ、５ｂ：雄ネジ部、５゜２５：締付ネジ、６：案
内部材、７：平生ネジ、８：工具保持体、８ａ：テーパ
穴、８ｂ：係合穴、８Ｃ：長穴状凹部、９：チップ（切
削工具）、１０ａ。 １０ｂ：止めネジ、１１ ａ、 １１ ｂ ：ネジ付平
行ピン、１５：ストッパピン、２０：ワーク、２２ａ、
２２ｂ：傾斜溝、２４ａ、２４ｂ：ヨーク状突起、５０
：主軸。

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Ｖｌ ５乃至シ５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Ｉ・レート穴とほ
   は゛直交する方向に中心線が該第−スＩ・レート穴の中
   心線と交差する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
   テーパ突起としまり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
   起のテーパ面との両方に固く密着する工具保持体と、 前記固定部材または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への回転を一定位相位置
   において阻止する突出部と、 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
   、前記テーパ突起から突出した端部に、−重相対回転位
   相においては前記工具保持体の保合穴に対して嵌入およ
   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
   た状態では離脱不可能となる形状の係合突部を有すると
   ともに、中間部には前記第一および第ニストレード穴の
   中心線を含む平面に対して対称に且つ前記第ニストレー
   ド穴の中心線に対して傾斜して形成された傾斜穴または
   一対の傾斜溝を有し、且つ、前記テーパ突起から突出す
   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、 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
   、前記クランプシャフトの傾斜穴または傾斜溝と係合す
   る傾斜部を有し、該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。