JP2774161B2 - 工作機械主軸用工具アダプタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、たとえばDIN2079によるテーパ状受容穴
と、ばね力に抗して主軸内を軸方向に押しずらし可能
で、受容穴の内端部のところにコレット・チャック及び
押出しピンを備えたプルロッドとを有する工作機械の主
軸用工具アダプタであって、工具アダプタが、主軸のテ
ーパ状受容穴に適合するテーパ・シャンクと、このシャ
ンクと同軸的な、主軸端面のところに押付け可能な保持
体とを有し、かつまた、自動工具交換器及び工具受容部
の搬送装置用作用面と工具ロック部材とを備えている形
式のものに関する。

［従来の技術］ ボール盤、スライス盤、比較的大型のその他類似の工
作機械の場合、工作機械の主軸は、相応に適合させたテ
ーパ・シャンク、たとえばISO−60−ステイープ・テー
パを備えた工具を受容する出来るだけ大きな、テーパ状
受容穴を有している。いま、この工作機械の主軸内に、
比較的小さい、たとえばISO−50−ステイープ・テーパ
を備えた工具を取付けようとすれば、そのためのアダプ
タが必要となる。ところで、工作機械技術の分野では、
このところ、いわゆる加工センターにおいては、工具ヘ
ッドを自動的に交換することが普通となっているが、そ
の場合も、同じように、モジュラー工具を工作機械主軸
に受容するには、場合によっては工具アダプタを用いる
必要が生じる。そのさい必要となる掴みシステムは、原
則として現在の技術で公知のものである。たとえば1984
年度アーヘン工作機械コロキウム（1984年６月７日付及
び８日付、165ページ、図24の下図）に示されている工
具アダプタでは、主軸内に備えられた第１のコレット・
チャックが掴む第１の締付けボルトは、テーパ・シャン
クの先細の自由端部に備えられた支承ブッシュ内に、軸
方向に押しずらし可能に支承されている。この支承ブッ
シュ内には皿ばねセットが配置されている。保持体内に
備えられ、締付けボルトと結合された第２のコレット・
チャックとその押出しピンとが、その皿ばねセットによ
り、テーパ状工具受容穴に押付けられる。また、この皿
ばねセットは、一方では、第２のコレット・チャックを
開くのに役立ち、他方では、工具受容穴内に固定されて
いる工具テーパ・シャンクを解離するのに役立つ。この
アダプタは長さがきわめて長いため、たとえばDE−OS24
19896には、別のロック機構が提案されている。その場
合、主軸ヘッドのところには、複数のロック部材が相応
の縦みぞ内に半径方向及び軸方向に可動に支承されてい
る。各ロック部材は鉤状のヘッドをもち、ばね力により
半径方向に外方へ押され、ロック位置へ移る。

また、DE−PS3506901には、更に別の構成が提案され
ている。この場合は、アダプタの保持体のところに複数
のロック部材が備えられており、工具アダプタは、工具
交換器のジョー・グリッパにより主軸内へ挿入されるさ
い、ロック部材によって自動的に主軸ヘッドとロックさ
れる。この操作は次のようにして行われる。すなわち、
工具アダプタを掴むさい、ジョー・グリッパが、ばね力
に抗してロック部材をその解離位置へもたらし、テーパ
・シャンクが主軸の受容穴へ挿入されるさい、ロック部
材が主軸ヘッド内のロック用切欠きに入るのである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の根底をなす課題は、ステイープ・テーパを有
する出来るだけ短尺の構造形式の工具アダプタであっ
て、扱いが簡単で、工具交換のさい、たとえば工具スピ
ンドルの付け換えや取外しが避けられ、アダプタを取付
けるさいに、コレット・チャックの軸方向の利用可能の
全距離を利用できる形式のものを製作することである。

［課題を解決するための手段］ 冒頭に述べた形式の工具アダプタにおいて、この課題
は、次のようにすることによって解決された。すなわ
ち、工具アダプタが、チャック・ロッドと平行にテーパ
・シャンクから突出した少なくとも１つの、ばね弾性を
もつ舌状部を有し、この舌状部が主軸のコレット・チャ
ックの後方へ走入する結果、コレット・チャックが、ア
ダプタ挿入のさい、チャック・ロッドのヘッドにかぶさ
るかたちで閉じられるか、ないしはそのアダプタ位置で
閉じられたままに保たれるようにしたのである。本発明
は、したがって、次の新しい思想から出発している。す
なわち、コレット・チャックの、従来は利用不能の距離
を、付加的手段により利用可能にするという思想であ
り、しかも、そのためにアダプタの構造を大幅に改変す
る必要がない。ばね弾性をもつ舌状部、ないし、有利に
は直径方向で対向位置にある、ばね弾性をもつ複数舌状
部は、工作機械主軸のテーパ状受容穴へアダプタが挿入
されるさい、コレット・チャックの後方へ走入する。そ
のさい、この受容穴は、同時に、ばね弾性をもつ舌状部
の固定的な対応受けとして役立つ。

したがって、ばね弾性をもつ舌状部は、非負荷状態で
は、少なくとも、アダプタのテーパ・シャンクと結合さ
れた端部のところが、テーパシャンクによって規定され
るテーパ角度で、アダプタのテーパ・シャンクから出て
いるようにするのが有利である。このような構成によ
り、舌状部は、難なくテーパ状の受容穴内へ挿入でき
る。

舌状部のばね弾性作用は、その自由端部のところを、
前記テーパ角度から半径方向外方へそらせることによ
り、一層高められる。この舌状部の、コレット・チャッ
クへの押圧作用を更に最適化するには、舌状部自由端部
の、コレット・チャックに向いた側を、コレット・チャ
ックの外形相応に成形しておくのがよい。これにより、
掴み部材が解離されても、アダプタは舌状部により保持
され、これによって、ロックされたアダプタ・ユニット
を搬送ヘッドにより確実に取出ことができる。

本発明によれば、更に、ばね弾性をもつ舌状部は、ア
ダプタのテーパ・シャンクとの結合個所のみを弾性的に
し、他の部分は実質的に曲げこわさがあるように構成し
ておく。

アダプタないしアダプタ保持体を容易に搬送ヘッドと
ロックできるようにするため、アダプタ保持体は、軸方
向に押しずらし可能のロック・バーを有している。この
バーは、主軸回動時に、搬送ヘッドの偏心カムと協働す
る切欠きを備えている。アダプタは、アダプタに対して
搬送ヘッドが45゜回動することによりロックや解離が可
能であるようにするのが有利である。本発明の有利な実
施例においては、このロック・バーは、バーを半径方向
で外方へ押圧するばねにより、プリロードを与えられて
いる。

アダプタのチャック・ロッドは、半径方向穴をもつ同
軸的なスリーブ内を軸方向に押しずらし可能である。チ
ャック・ロッドが解離位置の場合ないしはロック位置に
ない場合は、この穴を通ってロック部材、有利には球
が、搬送ヘッドもしくは工具ヘッドの切欠きに入り込
み、それによってアダプタのテーパ・シャンクとの結合
が生じる。

ロック部材は、チャック・ロッドがロック位置の場合
には、チャック・ロッド及びスリーブの切欠き及び穴に
入るようにするのが有利である。ロック部材としては、
特に球又はピンが用いられる。簡単に操作可能の、テー
パ・シャンクとスリーブとの結合は、止めねじを介して
可能である。止めねじは相応の穴にねじ込まれる。

主軸ヘッドのところに保持体を結合するため、主軸ヘ
ッドは、主軸ヘッド端面にねじ止め用の軸方向穴ないし
ねじ穴を有している。

工作機械主軸とは反対側の、搬送ヘッド及び（又は）
工具ヘッド用の環状接触面を損傷から護るため、搬送ヘ
ッドの相応の対応面にはプラスチック・リングが配着さ
れている。

特に注意すべき点は、ヘッドを有し、テーパ・シャン
クの先細の端部から突出したチャック・ロッドが備えら
れている点である。このロッドは、ばね力に抗して工具
アダプタ内を軸方向に押しずらし可能である。

［実施例］ 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図と第３図に示した工具アダプタ16は、第２図に
示した工作機械主軸10、すなわち、方向環状端面をもつ
主軸ヘッドを備えた主軸内に挿入し、固定するのに適し
たものである。工作機械の主軸10は、テーパ状の受容穴
11を有しており、受容穴内へは、ばね力に抗して押しず
らし可能の、片側に押出しピン14を有するプルロッド12
が突入している。前記プルロッド12を介して、更に、現
在の技術により原理が公知のコレット・チャック13を操
作できる。この場合、チャックのアームの２つの可能な
位置が、第２図の左半分に示してある。環状の端側に主
軸ヘッドは、更に、ねじを受容するねじ穴を有してい
る。この穴を介して、そこに押付け可能のアダプタ保持
体を固定することができる。

工具アダプタ16は、第１図に詳しく示してあるが、主
として、テーパ・シャンク17と、これに軸方向に配置さ
れた環状保持体18とから成っている。この保持体18は、
挿入時には、主軸ヘッドの端面19と正面接触する。

アダプタは、チャック用に、スリーブ29内を軸方向に
可動のチャック・ロッド20を有している。ロッド20に
は、ばね21によりプリロードが与えられている。この場
合、第１図の右半部は、ロッド20及びばね21がチャック
位置にあるところを示し、左半部は解離位置にあるとこ
ろを示したものである。第２図、第３図の場合も、同様
である。

本発明によれば、テーパシャンク17の上端部には、直
径方向で対向位置にあるばね弾性をもつ複数舌状部22が
配置されている。これら舌状部22の自由端部は、次のよ
うに構成されている。すなわち、主軸10のテーパ状受容
穴11内へ挿入された状態では、舌状部自由端部が、コレ
ット・チャック13のアームの後方へ走入して、チャック
13を、その最大可能な軸方向距離にわたって内方へ押圧
するように構成されている。アダプタのテーパ・シャン
ク17は、この場合、円錐台形であり、ばね弾性をもつ舌
状部22は、テーパ・シャンクの端側から、次のように突
出ないし取付けられている。すなわち、舌状部22が、テ
ーパ・シャンク17ないし受容穴11のテーパ角度αに等し
い角度の延長線上に来るようにするのである。

アダプタ16の前記のチャック・ロッド20は、テーパ・
シャンク17の先細の端部から突出し、端側にヘッド23を
有している。このヘッド23は、チャックされた位置では
コレット・チャック13のアームに取囲まれるかたちにな
る。主軸10がアダプタ16を申し分なく掴めるかどうか
は、チャック13のアームが出来るだけ大きく半径方向に
旋回できるかどうかにかかっている。

舌状部がばね弾性を有するようにするために、舌状部
22の、テーパ・シャンク27の端側にある結合個所24を弾
性的に構成し、他の部分には曲げこわさを有するように
しておく。

アダプタ16は、更に、スリーブ29を有している。スリ
ーブ29は、テーパ・シャンク17の中央軸方向穴内に挿入
され、止めねじ33で固定される。止めねじ33は、テーパ
・シャンク17の、相応の半径方向のねじ穴にねじ込まれ
ている。スリーブ29によるチャック・ロッドの締付け
は、ロック部材30を介して行なうことができる。既述の
ように、第１図と第３図では、右半部が、それぞれチャ
ックされた位置を示している。チャック・ロッド20の切
欠き32内には、ロッド20が下降すると、球30がロック部
材として入り込む。ばね力によりロッド20が上方へ動く
と、球30は半径方向で外方へ押出され、スリーブ29の穴
31へ入る。

スリーブ29とテーパ・シャンク17のロックには、ロッ
ク・バー25を用いることができる。バー25は、ロックの
さい、半径方向で外方へ動き、連行体38の穴39に入る。
バー25は、スリーブ29の袋穴内に配置されたばね28によ
り、プリロードを与えられている。ばね28は半径方向で
外方へバー25を押出そうとする。更に、バー25は、搬送
ヘッド27の偏心カム26を介して案内可能である。搬送ヘ
ッド27の偏心カム26は、バー25を外方へ押出し、連行体
38の穴39内へ圧入し、そこに位置せしめる。

第３図には、工具アダプタ16の別の取付け形式が示し
てある。すなわち、アダプタ16は、ねじ35により固定さ
れる。ねじ35は、アダプタ保持体18の穴34と主軸ヘッド
10aのねじ穴15とにねじ込まれている。アダプタの環状
面を、主軸10が45゜回転運動をした場合に損傷から護る
ため、搬送ヘッド27にはプラスチック・リング36が備え
られている。リング36は、たとえば接着しておくことが
できる。更に、搬送ヘッド27は、現在の技術水準で公知
のグリッパ用みぞ37を有している。

本発明によるアダプタは、次のように使用できる： グリッパ（図示せず）を介してアダプタを工作機械主
軸10内へ組付けるさい、搬送ヘッド27が、ステイープ・
テーパ・アダプタ16内に挿入され、スリーブ29、チャッ
ク・ロッド20、ばね21、球30が既述のように協働するこ
とにより搬送ヘッド27がロックされる。アダプタ16は、
引き続き搬送ヘッド27と一緒に主軸10内へ挿入される。
チャック・ロッド20は、プルロッド12の押出しピン14に
対して押付けられ、搬送ヘッド27は解離される（第１図
の左側）。そのさい、アダプタは、まず、チャック13の
外側後方に走入される舌状部22により端部のところを軸
方向に保持される。チャック13の全軸方向距離は、その
さい、アダプタを掴むために利用できるようにされてい
る（第２図左側の破線で示した部分参照）。主軸を45゜
だけ回動させることにより、搬送ヘッド27の偏心カム26
を介してロック・バー25が、外方へ押されて連行体38の
穴39に入る。これにより搬送ヘッド27が取外され、工具
マガジンに入れられる。そして、今度は、加工のため、
マガジン内にある工具ヘッドを掴むことができる。工具
ヘッドを掴む場合は、主軸10のプル・ロッド12を介して
チャック・ロッド20により行なわれる。プル・ロッド12
のための締付け部材としては、図示されていない皿ばね
セットが役立っている。解離及び押出しの過程は、油圧
ピストンにより行なわれる。この油圧ピストンは、プル
・ロッド12を主軸10から前方へ動かし、アダプタ16のチ
ャック・ロッド20を介して工具ヘッドをテーパ状受容穴
11から押出す。それまでジョー・グリッパにより掴まれ
ていた工具ヘッドは、再びマガジンに戻される。

工作機械主軸10からのアダプタ16の取外しは、以上と
逆の順序で行なわれる。図示されていないグリッパによ
り、搬送ヘッド27がアダプタ16内へ走入せしめられる。
主軸10を左へ45゜回動させることで、ロック・バー25
が、搬送ヘッド27の偏心カム26を介して穴39から引出さ
れる。主軸10の押出しピン14は、搬送ヘッド27がばね2
1、チャック・ロッド20、球30を介してロックされるま
で、引き戻される。ロックされた搬送ヘッド27と一緒に
アダプタ16は取外される。そのさい舌状部22のばね力を
克服せねばならない。

第３図に示したステイープ・テーパ・アダプタ16は、
手で交換するのに適したもので、手により挿入し、ねじ
35で主軸ヘッド10aに固定することができる。この場合
も、アダプタ16は、工作機械のチャック13の全工程をア
ダプタ16のチャック距離として利用できるように、舌状
部22を有する構成にされている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、搬送ヘッドとロックされた工作機械アダプタ
の横断面図、 第２図は、コレット・チャックと押出しピンとを備えた
テーパ穴を有する工作機械主軸の横断面図、 第３図は、第１図に示したアダプタの別の実施例の横断
面図である。 10……工作機械主軸、11……主軸の受容穴、13……コレ
ット・チャック、14……押出しピン、15……ねじ穴、16
……アダプタ、17……テーパ・シャンク、18……保持
体、19……主軸ヘッドの端面、20……チャック・ロッ
ド、21……ばね、22……舌状部、23……ヘッド、24……
結合個所、25……ロック・バー、26……偏心カム、27…
…搬送ヘッド、28……ばね、29……スリーブ、30……ロ
ック部材、31……穴、32……切欠き、33……ねじピン、
34……アダプタ保持体の穴、35……ねじ、36……プラス
チック・リング、37……掴みみぞ、38……連行体、39…
…連行体の穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−103743（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−195940（ＪＰ，Ｕ) 国際公開88／5360（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 31/117 B23Q 3/12

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーパ状の受容穴（11）と該受容穴（11）
   内をばね力に抗して軸方向に移動可能なプルロッド（1
   2）とを有し、該プルロッド（12）が前記受容穴（11）
   の内端部に設けられたコレット・チャック（13）と押し
   出しピン（14）とを保持している工作機械の主軸（10）
   のための工具アダプタ（16）であって、工具アダプタ
   （16）が前記主軸（10）のテーパ状の受容穴（11）に適
   合するテーパシャンク（17）と、該テーパシャンク（1
   7）と同軸的でかつ前記主軸（10）の端面に押し付け可
   能な保持体（18）とを有し、前記工具アダプタ（16）が
   自動工具交換器の搬送装置（27）のための係合面と工具
   ヘッド受容部並びに工具ヘッドロック部材とを備えてい
   る形式のものにおいて、工具アダプタ（16）が該工具ア
   ダプタ（16）のチャックロッド（20）に対して平行にか
   つ前記テーパシャンク（17）を越えて突出する少なくと
   も１つのばね弾性の舌状部（22）を有し、該舌状部（2
   2）が前記主軸（10）の前記コレット・チャック（13）
   の後ろに係合して、工具アダプタ（16）が主軸（10）の
   テーパ状の受容穴（11）に挿入された場合に前記コレッ
   ト・チャック（13）を前記チャックロッド（20）のヘッ
   ド（23）を介して閉じるかもしくは工具アダプタ（16）
   がこの位置にある状態で前記コレット・チャック（13）
   を閉じた位置に保つことを特徴とする、工作機械の主軸
   のための工具アダプタ。
2. 【請求項２】ばね弾性を有する２つの舌状部（22）を備
   えている、請求項１記載の工具アダプタ。
3. 【請求項３】ばね弾性を有する舌状部（22）が、該舌状
   部（22）に負荷のかかっていない状態で少なくとも該舌
   状部（22）が工具アダプタ（16）のテーパシャンク（1
   7）と結合された端部のところで、前記テーパ・シャン
   ク（17）により規定される円錐角（α）で該テーパシャ
   ンク（17）から突出している、請求項１又は２記載の工
   具アダプタ。
4. 【請求項４】ばね弾性を有する舌状部（22）が、その自
   由端部のところで前記テーパ角（α）とは異なって半径
   方向外方へ拡げられている、請求項３記載の工具アダプ
   タ。
5. 【請求項５】ばね弾性を有する舌状部（22）の自由端部
   が、コレット・チャック（13）に向いた側で、コレット
   ・チャック（13）の外形に相応する形状に成形されてい
   る、請求項３又は４記載の工具アダプタ。
6. 【請求項６】弾性的な舌状部（22）が工具アダプタ（1
   6）のテーパシャンク（17）に対する結合個所だけで弾
   性的であり、かつその他の個所ではほぼ剛性である、請
   求項１から５までのいずれか１項記載の工具アダプタ。
7. 【請求項７】工具アダプタ（16）の前記保持体（18）が
   半径方向に移動可能な少なくとも１つのロックバー（2
   5）を有し、該ロックバー（25）が主軸回動に際して搬
   送ヘッド（27）の偏心突起（26）と協働する切欠きを有
   し、かつ半径方向で解離可能もしくはロック可能であ
   る、請求項１から６までのいずれか１項記載の工具アダ
   プタ。
8. 【請求項８】前記ロックバー（25）があらかじめばねで
   負荷されている、請求項７記載の工具アダプタ。
9. 【請求項９】前記チャックロッド（20）が同軸のスリー
   ブ（29）内を軸方向に移動可能であり、該スリーブ（2
   9）が半径方向の穴を有し、前記チャックロッド（20）
   が緊縮されていない解離された位置にある場合に、前記
   穴を通って単数又は複数のロック部材（30）が、搬送又
   は工具ヘッド（27）の切欠き内に侵入しかつ工具アダプ
   タ（16）と結合する、請求項１から８までのいずれか１
   項記載の工具アダプタ。
10. 【請求項１０】前記ロック部材（30）が、前記チャック
    ロッド（20）が緊縮された状態で、該チャックロッド
    （20）と前記スリーブ（29）との切欠き（31,32）内に
    位置している、請求項９記載の工具アダプタ。
11. 【請求項１１】前記ロック部材（30）が球又はピンであ
    る、請求項９又は10記載の工具アダプタ。
12. 【請求項１２】前記スリーブ（29）が少なくとも１つの
    ねじ山付きピン（33）で前記テーパシャンク（17）に結
    合されている、請求項９から11までのいずれか１項記載
    の工具アダプタ。
13. 【請求項１３】前記保持体（18）が主軸ヘッド端面（1
    9）にねじ固定するための軸方向の穴を有している、請
    求項１から６までのいずれか１項又は請求項９から12ま
    でのいずれか１項記載の工具アダプタ。
14. 【請求項１４】工作機械の主軸（10）とは反対側に前記
    支持体（18）に設けられた搬送及び又は工具ヘッド（2
    7）のためのリング及び接触面がプラスチックリング（3
    6）により形成されている、請求項１から13までのいず
    れか１項記載の工具アダプタ。
15. 【請求項１５】前記テーパシャンク（17）の先細の端部
    を越えて突出する、ヘッドを備えたチャックロッド（2
    0）を有し、該チャックロッド（20）がばね力に抗して
    工具アダプタ（16）において軸方向に移動可能である、
    請求項１から14までのいずれか１項記載の工具アダプ
    タ。