JP2001239406A - 工作機械における主軸の工具装着構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一面拘束用の通常の工具ホルダーを二面拘束
できるようにする。 【解決手段】 主軸に形成された貫通孔の前部にフラン
ジ部とその後方にテーパ部が形成された工具ホルダーの
テーパ部を挿入して取り付ける工作機械における主軸の
工具取付け構造において、貫通孔にばねで前方側に付勢
されて内周がテーパに形成されたスリーブをスライド可
能に挿設する他、テーパ部をスリーブに内嵌して後方に
引っ張ることで、スリーブを外方に張って主軸との摩擦
力を派生させるとともに、スリーブをばねに抗して後退
させ、フランジ部を主軸の前端面に接当させることを特
徴とする工作機械における主軸の工具取付け構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
工具を取り付けるための工具取付け構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンターやフライス盤或いは
中ぐり盤では、主軸に工具を取り付けてワークを加工す
る。主軸に工具を取り付けるには種々の方法があるが、
一般には、工具を保持する工具ホルダーの後部にテーパ
部を形成し、これを主軸に形成されたテーパ孔に挿入す
る方法をとっている。この場合、工具ホルダーは、ワー
クの切削抵抗に抗する力を持って主軸に固定されなけれ
ばならない。

【０００３】それには、キーや駒等による方法もある
が、このようなものだけに頼ると、工具ホルダーの取付
け精度が劣るとともに、その隙間分や逆転時に滑りが生
じたりする。このため、テーパ部を後方に強く引っ張っ
てテーパ孔に圧接し、そのくさび作用によって主軸に固
定する方法をとっている。従って、主軸と工具ホルダー
との接触は、テーパ部のみの、所謂、一面拘束であっ
た。このため、工具の、特に、軸方向の倒れに対する剛
性が低下し、加工精度の低下を招いたり、重切削のとき
に振動（びびり）が発生したりしていた。

【０００４】そこで、最近では、テーパ部以外の部分を
も主軸に接触させる、所謂、二面拘束の工具ホルダーが
出廻り始めている。即ち、最近の自動工具交換装置（Ａ
ＴＣ）で使用される工具ホルダーには、その交換爪によ
る把持を目的等としてテーパ部の前方にフランジ部を形
成しているものがあり、このフランジ部を主軸の前端面
に接当させて二面拘束としている。具体的には、テーパ
部を内周側の軸部に対して相対的にスライドできるよう
にし、軸部を主軸に装着して後方に引っ張ると、軸部の
みが後退してフランジ部が主軸の前端面に接当するよう
にしている。

【０００５】しかし、このようなものによると、工具ホ
ルダー自体が非常に複雑な構造となり、部品点数も増し
て価格が高くなる欠点がある。特に、ＡＴＣでは、工具
を工具ホルダーに保持させた状態で工具マガジンに収容
するため、数多くの工具ホルダーにこのような構造のも
のを採用しなければならず、工具コストを引き上げるこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、特開平１１
−１２９１０５号公報には、フランジ部を主軸の前端面
に接当させた後、主軸孔とテーパ部との間にくさび部材
を挿入して摩擦力を派生させるようにすることで、一面
拘束用の通常の工具ホルダーを二面拘束で取付けできる
ようにしたものが提案されている。しかし、この先行例
のものは、くさび部材を前後に強制駆動するための機構
を必要として価格が高くなるとともに、取付け、取外し
操作にテーパ部の引っ張りに加えてくさび部材の前後動
が必要となるから、工具交換時間が長くなるといった欠
点がある。本発明は、このような欠点を解消するもの
で、工具ホルダーの引っ張り操作のみによって一面拘束
用の工具ホルダーを二面拘束で取付けできるようにした
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題の下、本発明
は、主軸に形成された貫通孔の前部にフランジ部とその
後方にテーパ部が形成された工具ホルダーのテーパ部を
挿入して取り付ける工作機械における主軸の工具取付け
構造において、貫通孔にばねで前方側に付勢されて内周
がテーパに形成されたスリーブをスライド可能に挿設す
る他、テーパ部をスリーブに内嵌して後方に引っ張るこ
とで、スリーブを外方に張って主軸との摩擦力を派生さ
せるとともに、スリーブをばねに抗して後退させ、フラ
ンジ部を主軸の前端面に接当させることを特徴とする工
作機械における主軸の工具取付け構造を提供したもので
ある。

【０００８】このとき、切削抵抗に抗する工具ホルダー
の主軸に対する摩擦力は、工具ホルダーの後方への引っ
張り力によるスリーブの内外周がテーパ部と貫通孔とに
それぞれ強く圧接することで生ずる摩擦力で発生させる
ようにし、フランジ部と主軸の前端面との接当による摩
擦力には頼らないものにしておく。従って、この摩擦力
を出せるようにばねの力を調整しておく必要がある。こ
の場合、テーパ部とスリーブの内周との圧接力は、工具
ホルダーの引っ張り力がくさび作用を発揮して強力なも
のになるが、更に、この圧接力によってスリーブは外方
へ膨れ、ストレートな接触面であるスリーブの外周と貫
通孔の内周との摩擦力も切削抵抗に打ち勝つものとな
る。

【０００９】又、本発明は、以上の工具取付け構造にお
いて、テーパ部の後方にプルスタッドを延設し、貫通孔
に挿通されたドローバーを進退させてプルスタッドに係
脱することで、工具ホルダーの取付け、取外しを可能に
する手段を提供する。ドローバーの進退操作のみで、工
具ホルダーの取付け、取外しができるから、工具交換の
時間が短縮するとともに、自動化も容易になる。従っ
て、ＡＴＣ用の工具ホルダーに最適なものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す工作機
械の主軸廻りの縦断面図であるが、主軸１は、軸芯方向
に貫通孔２が形成されており、その外周がハウジング３
に対してベアリング４で回転自在に支持されている。貫
通孔２の前部はやや径大に形成され、ここに内周がテー
パに形成された（外周はストレート）スリーブ５が後部
に介装されたばね６によって前方へ付勢された状態でス
ライド可能に嵌装されている。尚、本例のばね６は二枚
の皿ばねによっているが、この他にコイルばねのような
ものであってもよい。

【００１１】工具ホルダー７は、前述したように、フラ
ンジ部８とその後方にテーパ部９が形成されたものであ
り、フランジ部８はＡＴＣの把持爪（図示省略）で把持
する部分、テーパ部９は貫通孔２に挿入する部分であ
る。本例のフランジ部８の外周には、後端に開放する溝
１０が形成されており、この溝１０に主軸１の前端面１
１に取り付けられる駒（図示省略）を挿入して廻り止め
としている。又、図示は省略するが、フランジ部８の前
方には工具を保持する保持部が形成されており、工具は
この保持部で保持される。

【００１２】工具ホルダー７を主軸１にクランプする
（取付け）には、そのテーパ部９を貫通孔２に挿入して
これを後方に強く引っ張ることで行う。このため、テー
パ部９の後部から後端に径大な尾部１２を有するプルス
タッド１３を延出し、この尾部１２を貫通孔２中に進退
可能に挿通されるドローバー１４で引っ張るようにして
いる。具体的には、プルスタッド１３が位置する貫通孔
２の部分を前方の径大部１５と後方の径小部１６とに形
成し、ドローバー１４を後退させてその先端を径小部１
６側に移動させるとクランプ状態となり、前進させて径
大部１５側に移動させると、アンクランプ状態になるよ
うにするのである。

【００１３】このため、ドローバー１４の先端にプルス
タッド１３の尾部１２を中に取り込むことのできるカッ
プ部１７を形成し、このカップ部１７に径方向に何個か
の孔１８を穿ってこの孔１８に鋼球１９を嵌め込んでお
く。そして、ドローバー１４を後退させてカップ部１７
を径小部１６側に移動させると、鋼球１９は径小部１６
の内周に案内されて径小方向に移動し、尾部１２の前面
に降りる（（イ）の位置）。この状態でドローバー１４
を更に後方に引っ張ると、工具ホルダー７のテーパ部９
も後方に引っ張られてスリーブ５をばね６の力に抗して
後方に移動させる（（ロ）の位置）。

【００１４】すると、フランジ部８の後端面２０は主軸
１の前端面１１に接当するが、このとき、スリーブ５が
テーパ部９の圧接によって外方に張られ、貫通孔２の内
周との間に切削抵抗に負けないだけの摩擦力が発生する
ようにばね６の力を設定してある。これにより、工具ホ
ルダー７は、テーパ部９とフランジ部８が共に主軸１に
よって拘束される二面拘束となる。このような二面拘束
による工具ホルダー７で保持された工具によって切削を
行うと、工具の軸方向の倒れが抑制され、加工精度の向
上、びびりといったものが解消する。

【００１５】一方、ドローバー１４を前進させて鋼球１
９が径大部１５にかかるようにすると（（ハ）の位
置）、スタッド１３を前方に引く抜くときには、鋼球１
９が径大部１５の内周まで上がり、その引抜きを許容し
て取外しが可能になる。尚、工具ホルダー７のクラン
プ、即ち、ドローバー１４の後退は、貫通孔２中に挿設
されて主軸１とドローバー１４との間に張りかけられる
スプリング２１で行われ、アンクランプ、即ち、ドロー
バー１４の前進は、ドローバー１４の後方に配設される
図外のエアシリンダで行われる。

【００１６】以上、本発明の基本的な実施の形態につい
て説明したが、本発明は、この他に種々改変された形態
をとることがある。例えば、スリーブの外周と貫通孔の
内周とにキーやスプラインを介設することもある。こう
すると、スリーブの外方膨れが不十分であっても、滑り
を起こさない。同様に、スリーブを分割することも考え
られる。こうすると、テーパ部の後方引っ張りによって
スリーブが貫通孔に押し付けられて強い摩擦力を発生さ
せる。

【００１７】

【発明の効果】以上、本発明に係る主軸の工具取付け構
造によれば、一面拘束用の通常の工具ホルダーを用いて
剛性の高い二面拘束用とすることができるから、工具コ
ストを安くできる。この場合において、工具ホルダーを
後方に引っ張る操作のみで二面拘束にできるから、構造
が簡単で、操作時間も短い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を示す工作機械の主軸廻りの断面
図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 貫通孔 ５ スリーブ ６ ばね ７ 工具ホルダー ８ フランジ部 ９ テーパ部 １３ プルスタッド １４ ドローバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に形成された貫通孔の前部にフラン
   ジ部とその後方にテーパ部が形成された工具ホルダーの
   テーパ部を挿入して取り付ける工作機械における主軸の
   工具取付け構造において、貫通孔にばねで前方側に付勢
   されて内周がテーパに形成されたスリーブをスライド可
   能に挿設する他、テーパ部をスリーブに内嵌して後方に
   引っ張ることで、スリーブを外方に張って主軸との摩擦
   力を派生させるとともに、スリーブをばねに抗して後退
   させ、フランジ部を主軸の前端面に接当させることを特
   徴とする工作機械における主軸の工具取付け構造。
2. 【請求項２】 テーパ部の後方にプルスタッドを延設
   し、貫通孔に挿通されたドローバーを進退させてプルス
   タッドに係脱することで、工具ホルダーの取付け、取外
   しを可能にする請求項１の工作機械における主軸の工具
   取付け構造。