JPH08174315A - 工作機械の主軸における工具ホルダの仮保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具アンクランプ装置の駆動と自動工具交換
装置の動作とを連動させる必要がなく、主軸の内部構造
が簡素な工具ホルダの仮保持装置を得る。 【解決手段】 コレット２の他端側の内周面に形成され
たテーパ状の被係合部２ｃと、コレット２の他方側に設
けられ主軸軸線方向に進退移動自在であるとともに被係
合部２ｃと係合するテーパ状の係合部８ａを一端側の外
周面に有する係合部材８と、この係合部材８をコレット
２に当接させるように係合部材２ｃを介してコレット２
を常時一側に付勢する付勢手段９とから構成し、ドロー
バ５が工具アンクランプ装置により一側へ移動したと
き、係合部材８の付勢手段９による一側への付勢力で工
具ホルダＴを仮保持させるようにしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸の一端に形成
された工具挿着穴に挿入された工具ホルダを他端側に引
っ張ることによりクランプする工具クランプ・アンクラ
ンプ手段において、工具交換の際に、前記工具ホルダの
引っ張りを解除して工具ホルダを仮保持状態にし、主軸
からの工具ホルダの引き抜き動作で前記仮保持を解除し
て工具ホルダを取り外すことができるようにした工作機
械の主軸における工具ホルダの仮保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械において主軸に工具を取り付け
た工具ホルダを挿着するには、主軸の工具挿着部に工具
ホルダを挿入し、コレット等により工具ホルダに固定さ
れたプルスタッドと係合させ、ばねで付勢されたドロー
バにより工具ホルダを引っ張ってクランプすることによ
り行っている。また、工具交換の際には工具アンクラン
プ装置のドローバ押圧部材で前記ドローバを押すことに
より、工具ホルダの引っ張りを解除して工具ホルダをア
ンクランプ状態にしている。このような機構は、コレッ
ト式引っ張り機構やボール式引っ張り機構として公知で
ある。

【０００３】ところで、主軸と工具貯蔵マガジンとの間
で工具ホルダの工具交換を行う自動工具交換装置（ＡＴ
Ｃ）を有する工作機械においては、ＡＴＣのアームが主
軸の一端に挿着された工具ホルダを係合したときに工具
アンクランプ装置を駆動させて工具ホルダをアンクラン
プ状態にしている。そこで、従来より、工具アンクラン
プ装置の駆動とＡＴＣの動作をそれぞれ独立させ、ＡＴ
Ｃのアームが主軸側に移動して工具ホルダを把持し、主
軸より離れる方向に工具ホルダを引き抜く動作を行うま
での間に工具アンクランプ装置を駆動させてドローバに
よる工具ホルダの引っ張りを解除している。また、最近
の工作機械は重切削化，高速回転化の傾向にある。しか
し、このような工作機械においては、工具ホルダのテー
パ部とテーパ状の工具挿着穴とが強固に食い付き、工具
ホルダを前記工具挿着穴から離脱させるために大きな力
で工具ホルダを後方から押してやらねばならなかった。
そのため、工具のクランプ・アンクランプ動作とＡＴＣ
のアームの進退動作とを連動させて行う工具着脱装置に
関する技術が、特開昭６３−２６３９号公報や特開平３
−１４９１５０号公報などに開示されている。

【０００４】しかしながら、前記した特開昭６３−２６
３９号公報はカムの力を油圧力に変換して連動を行うも
のであり、また、特開平３−１４９１５０号公報はカム
の力を揺動杵によるメカニカルな機構で連動を行うもの
であるため、機構も複雑化するとともに経済的にも高価
なものになるという問題点を生じていた。また、特開昭
６３−１０５８５４号公報や実開昭６２−１３８５１３
号公報には、主軸軸線方向と直交する方向より仮保持力
を与える仮保持装置に関する技術が開示されている。し
かし、上記した従来の仮保持装置においては、仮保持力
が工具ホルダを後方より押圧するためのエネルギの一部
を吸収してしまい、さらに、工具ホルダを主軸内に保持
する力を必要とする。そのために、特開昭６３−１０５
８５４号公報，実開昭６２−１３８５１３号公報に記載
の技術では、大きな力で工具ホルダを後方より押圧する
と工具ホルダが主軸の工具挿着穴から飛び出すおそれが
あった。このような工具の飛び出しは、主軸軸線に直交
する方向から大きな力で工具ホルダを保持する保持機構
を設けることにより防止できるが、主軸内に前記したよ
うな保持機構を組み込むことは構造上非常に困難である
という問題がある。さらに、工具ホルダやプルスタッド
などを特殊な形状に加工しなければならず、汎用性にも
欠けるという不具合も生じた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたもので、第１に工具アンクランプ装置
の駆動と自動工具交換装置の動作とを連動させる必要が
ない、プルスタッドをコレットで引っ張った後にコレッ
トをロックさせる、いわゆるソリッドツールロック機構
方式のものに適用可能な工具ホルダの仮保持装置を提供
すること、第２に、前記保持機構が不要で主軸の構造を
簡素にすることができ、大きな力で工具ホルダを後方か
ら押しても工具ホルダが主軸から飛び出すことのない工
具ホルダの仮保持装置を提供すること、第３に工具ホル
ダやプルスタッドなどを特殊な形状に加工する必要がな
く、汎用性に優れた工具ホルダの仮保持装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の工作機械の主軸における工具ホルダの仮保持
装置は、主軸の貫通穴内に進退移動自在に設けられ、主
軸の一端に形成された工具挿着穴に挿入された工具ホル
ダのプルスタッドと係合する係合爪を一端側に有し、半
径方向に前記係合爪を開閉することにより前記プルスタ
ッドを係合または非係合する工具ホルダのコレットと、
主軸の貫通穴内に進退移動自在に設けられ、前記コレッ
トを介して前記プルスタッドを他側に引っ張ることによ
り前記工具ホルダをクランプするドローバと、このドロ
ーバを他側に付勢するドローバ付勢手段と、前記貫通穴
内に設けられ、前記コレットの進退移動により前記係合
爪を開閉させるカム部材と、前記ドローバの一端に設け
られ、前記コレットと係合するとともに前記コレットを
進退移動させて前記係合爪を前記カム部材に沿って開閉
させる開閉部材と、ドローバ押圧部材により他端側から
ドローバを押してドローバを一側に移動させ、前記工具
ホルダをアンクランプ状態にする工具アンクランプ装置
とからなる工具ホルダの仮保持装置であって、前記コレ
ットの他端側の内周面に形成されたテーパ状の被係合部
と、前記コレットの他方側に設けられ、主軸軸線方向に
進退移動自在であるとともに前記被係合部と係合するテ
ーパ状の係合部を一端側の外周面に有する係合部材と、
この係合部材を前記コレットに当接させるように前記係
合部材を介して前記コレットを常時一側に付勢する付勢
手段とからなり、前記ドローバが前記工具アンクランプ
装置により一側へ移動したとき、前記係合部材の付勢手
段による一側への付勢力で前記工具ホルダを仮保持させ
ることを特徴とする。

【０００７】また、前記工具アンクランプ装置は、前記
ドローバ付勢手段が前記ドローバを介して前記工具ホル
ダを他側に引っ張りクランプすること妨げない工具クラ
ンプ位置と、前記ドローバによる前記工具ホルダの引っ
張りを解除して前記工具ホルダを仮保持状態にする仮保
持位置と、前記ドローバを一側に移動させ前記プルスタ
ッドを強制的に押圧する工具アンクランプ位置の三位置
間で前記ドローバ押圧部材を移動できるように構成して
もよい。また、この工具アンクランプ装置は、シリンダ
本体内に進退移動自在に嵌入された第１ピストンおよび
第２ピストンと、この２個のピストンがシリンダ本体の
内部を仕切ることによって形成される第１シリンダ室，
第２シリンダ室および第３シリンダ室と、この第１ない
し第３シリンダ室の各々に設けられ、前記各ピストンを
押圧して移動させるための圧力流体が出入りする圧力流
体の出入口と、前記ピストンが所定ストローク移動した
ときに、各ピストンの移動を規制するストッパと、各ピ
ストンが前記所定ストローク移動することにより段階的
に進退移動するドローバ押圧部材と、前記各シリンダ室
に供給する所定圧力の圧力流体を発生する圧力流体発生
装置と、この圧力流体発生装置により発生された圧力流
体を所定の前記シリンダ室に分配する圧力流体の切換弁
とからなり、前記各シリンダ室において前記各ピストン
が前記圧力流体により押圧力を付与される部分の受圧面
積を一側から順にＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ とすると、前
記受圧面積はＡ₁ ＜Ａ ₂ ＜Ａ₃ ＜Ａ₄ なる関係にあり、
前記切換弁は、第１シリンダ室に常時圧力流体を供給し
た状態で、ポートの切換により、第３シリンダ室に圧力
流体を供給しながら第２シリンダ室からは排出流体を排
出する動作、第２および第３シリンダ室の双方から排出
流体を排出する動作、第２および第３シリンダ室の双方
に圧力流体を供給する動作を行うこととしてもよい。さ
らに、前記コレットの内周面に係合凸部を形成するとと
もに前記開閉部材の一端側に前記係合凸部と係合できる
被係合部を形成し、前記ドローバが前記仮保持位置から
前記工具アンクランプ位置に移動するときに、前記係合
凸部と前記被係合部とを係合させて前記ドローバの移動
とともに前記コレットが一側に移動できるように構成し
てもよい。

【０００８】また、前記コレットは、前記開閉部材の先
端および前記プルスタッドと当接可能な凸部を内周面に
有し、かつ、工具ホルダの引き抜き動作時においてコレ
ット内の中立位置で待機するドローバと干渉することな
くコレットが前記一側位置まで移動することができるよ
うに形成してもよい。

【０００９】

【作用】工具ホルダは主軸の一端に形成された工具挿着
穴に挿入される。ドローバはコイルばね等の付勢手段に
より他側に付勢されて主軸の貫通穴内を他側に移動する
が、このとき、ドローバの一端に設けられた開閉部材と
コレットが係合して前記コレットを他側に移動させる。
コレットはカム部材に沿って移動しながら係合爪を閉じ
るとともに、コレットの係合爪が工具ホルダのプルスタ
ッドを係合して工具ホルダを他側に引っ張り、工具ホル
ダをクランプする。

【００１０】工具を交換のために主軸を離脱させる場合
には、工具アンクランプ装置が駆動してドローバ押圧部
材でドローバを一側に移動させる。このことによりドロ
ーバによる工具ホルダの引っ張りを解除する。コレット
の被係合部には付勢手段により係合部材の係合部が押し
つけられているので、係合部のコレットは移動すること
ができず、すなわち、開閉動作を行うことができず、従
って工具ホルダを付勢手段の付勢力で仮保持する。ＡＴ
Ｃのアームなどで工具ホルダを係合して工具ホルダを工
具挿着穴から引き抜くと、テーパ状になっている前記被
係合部と係合部との間に滑りが生じ、係合部材が付勢手
段の付勢力に抗して他側に押し戻されるので、被係合部
と係合との係合が外れて工具ホルダの仮保持が解除され
る。また、工具ホルダが工具挿着穴から取り外された後
も、前記付勢手段により係合部材はコレットを一側に付
勢しているので、コレットは係合爪を開いたままの状態
で保持される。

【００１１】工具ホルダを主軸に挿入する場合には、工
具挿着穴に工具ホルダを挿入することにより工具ホルダ
に押されてドローバ，開閉部材およびコレットが他側に
移動することができるので、工具ホルダを工具挿着穴に
挿入する動作だけでコレットの被係合部と係合部材の係
合部とが係合し、工具ホルダを仮保持することができ
る。このように、仮保持状態ではＡＴＣ側が主軸側の工
具クランプ・アンクランプ装置との信号の授受を必要と
せず、ＡＴＣ自体のタイミングのみで工具交換動作を行
えるので、工具交換時間の短縮が図れる。また、工具ク
ランプ位置，仮保持位置，工具アンクランプ位置の三位
置間でドローバ押圧部材を移動できるようにしたもの
は、仮保持位置からもう一段階ドローバを一側に移動さ
せて開閉部材または工具ホルダを押すことにより、強制
的に工具ホルダを離脱させることができるので、特に仮
保持力が強い場合に有効である。

【００１２】なお、この工具アンクランプ装置を、二つ
のピストンがシリンダ内部を仕切ることによって形成さ
れる各シリンダ室において前記各ピストンが前記圧力流
体により押圧力を付与される部分の受圧面積Ａ₁ ，
Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ とし、これら受圧面積の関係をＡ₁ ＜
Ａ₂ ＜Ａ₃ ＜Ａ₄ となるようにし、かつ、シリンダ本体
の一側に位置する第１シリンダ室に常時圧力流体を供給
したまま、ポートの切換により、第３シリンダ室に圧力
流体を供給しながら第２シリンダ室からは排出流体を排
出する動作、第２および第３シリンダ室の双方から排出
流体を排出する動作、第２および第３シリンダ室の双方
に圧力流体を供給する動作を行う切換弁を設けることに
より、第３シリンダ室，第２シリンダ室の順で圧力流体
を供給することによりドローバ押圧部材は他側位置から
中立位置，一側位置へと段階的に移動し、反対に、第２
シリンダ室，第３シリンダ室の順で流体を排出すると、
ドローバ押圧部材は一側位置から中立位置，他側位置へ
と段階的にスムースに移動する。

【００１３】さらに、コレットの内周面に係合凸部を、
開閉部材の一端側に被係合部を設けたものは、主軸の一
端に工具ホルダが挿着されていない場合においても、ド
ローバが仮保持位置から工具アンクランプ位置へ移動す
れば両者が係合してコレットを一側へ移動させ、コレッ
トの係合爪を開放させて工具ホルダを受入れ可能な状態
にすることができる。

【００１４】また、コレットの内周面にプルスタッドお
よびコレット開閉部の両方に当接可能な凸部を形成し、
ドローバを中立位置で待機させたままでコレットが一側
位置へドローバと干渉することなく移動できるようにす
ることにより、工具ホルダを工具挿着穴に挿入するだけ
で前記凸部にプルスタッドが当接してコレットを後退さ
せ仮保持状態にするので、ドローバをいわゆるフリーの
状態にする必要がなくなり、工具アンクランプ装置や主
軸の構成を簡素なものにすることができる。なお、工具
アンクランプ装置を請求項５のように構成すれば、一側
位置から中立位置に移動する場合および他側位置から中
立位置に移動する場合のいずれにおいてもドローバ押圧
部材を確実かつ迅速に中立位置に位置決め停止させるこ
とができるようになり、工具ホルダのクランプ・アンク
ランプ動作や仮保持動作を安定的なものにすることがで
きる。また、工具アンクランプ装置の構成も簡素なもの
にすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施例を
図面に従って説明する。図１ないし図５は本発明の工具
ホルダの仮保持装置の一実施例にかかり、その構成およ
び作用の説明図である。各図において（イ）は主軸の先
端部分を、（ロ）は主軸の後端部分および工具アンクラ
ンプ装置を示している。なお、この実施例では、自動工
具交換装置を備えた工作機械を主軸軸線が水平になるよ
うに主軸を支持する横形工作機械として説明している
が、本発明は、主軸軸線が垂直になるように主軸を支持
する立形工作機械にも適用できることはいうまでもな
い。図示しない主軸頭に回転自在に支持された主軸１の
先端には、工具を取り付けた工具ホルダＴを挿着する工
具挿着穴１ｂが形成され、この工具挿着穴１ｂの後方に
は、工具ホルダＴの端部に突出して設けられたプルスタ
ッドＴａと係合して引っ張り、クランプして工具ホルダ
Ｔを工具挿着穴１ｂに挿着する工具クランプ・アンクラ
ンプ手段が設けられている。

【００１６】この工具クランプ・アンクランプ手段は、
主軸１の貫通穴１ａ内に進退移動自在に設けられ、半径
方向に開閉してプルスタッドＴａと係合できる係合爪２
ｄを先端に有するコレット２と、貫通穴１ａの内壁面に
凸出して形成され、コレット２の進退動作にともなって
コレット２の係合爪２ｄを開閉させるカム部材３と、貫
通穴１ａ内でドローバ支持部材６により進退移動自在に
支持されたドローバ５と、このドローバ５の先端に形成
されドローバ５とともに進退移動自在であるとともに、
外径減少部の外周面に形成された傾斜部４ｃがコレット
２の後端部の傾斜穴部２ｅと係合することによりコレッ
ト２を移動させるコレット開閉部４と、ドローバ支持部
材６とドローバ５の後端部に外嵌されたばね受け部材１
１との間の貫通穴１ａ内に設けられ、ばね受け部材１１
を介してドローバ５を後方側に付勢する皿ばねやコイル
ばね等のドローバ付勢手段１０とからなっている。ドロ
ーバ５の後端には規制部材としてのストッパ５ａが設け
られ、ばね受け部材１１はこのストッパ５ａに当接する
ことによりドローバ付勢手段１０の付勢力をドローバ５
に伝達している。ドローバ５がドローバ付勢手段１０の
付勢力により後方側に移動すると、コレット開閉部４の
傾斜部４ｃがコレット２の傾斜穴部２ｅと係合してコレ
ット２を引っ張り、後方側に移動させる。コレット２の
係合爪２ｄは、コレット２が後方側へ移動することによ
りカム部材３の形状に沿って閉じられるので、係合爪２
ｄがプルスタッドＴａと係合して工具ホルダＴを後方側
に引っ張ることにより、工具ホルダＴをクランプ状態に
する。

【００１７】なお、符号２ａはコレット２の内周面に突
設形成された係合凸部である。工具ホルダＴを主軸１に
挿着している場合には、プルスタッドＴａがコレット２
の係合爪２ｄと係合しているので、工具ホルダＴを引き
抜けばコレット２も工具ホルダＴに追随して係合爪２ｄ
を開きながら前進することができる。しかしながら、工
具ホルダＴを主軸１に挿着していない場合には、ドロー
バ５とともに後退した位置にあるコレット２を前進させ
て係合爪２ｄを開かせ、工具ホルダＴを受入れ可能な状
態にする必要がある。そこで、この実施例では、コレッ
ト２の内周面に係合凸部２ａを形成するとともに、この
係合凸部２ａと係合できる被係合部としての先端係合部
４ａをコレット開閉部４の先端側に設けている。そし
て、ドローバ５が前進したときに、係合凸部２ａに先端
係合部４ａが係合することにより、コレット２を前進さ
せることができるようになっている。また、符号３ｃは
カム部材３の前方側に設けられたカムで、コレット２の
先端がこのカム３ｃに係合することにより、強制的に係
合爪２ｄが開放されるようになっている。

【００１８】ドローバ５によるプルスタッドＴａの引っ
張りを解除し、工具ホルダＴを交換可能な状態するため
の工具アンクランプ装置１２は、主軸１の後方側に設け
られている。この工具アンクランプ装置１２は、工作機
械の主軸ヘッド後部に設けられたシリンダ本体１３と、
このシリンダ本体１３を挿通して設けられ、主軸軸線方
向に進退移動自在な摺動部材１４と、この摺動部材１４
の中心を挿通するように設けられたドローバ押圧部材と
しての第２押圧部材１６とからなっている。そして、工
具アンクランプ装置１２が駆動して第２押圧部材１６で
ドローバ５を押して前進させると、コレット開閉部４の
傾斜部４ｃと傾斜穴部２ｅとの係合が解除されるので、
ドローバ５による工具ホルダＴのクランプが解除され
る。

【００１９】次に、ドローバ５によるコレット２および
工具ホルダＴの引っ張りが解除されても、コレット２が
移動しないように規制して工具ホルダＴを保持するコレ
ット保持手段の構成を説明する。コレット保持手段７は
コレット２の後方側に設けられていて、コレット２の後
端側の内周面に形成されたテーパ状の被係合部２ｃと、
ドローバ支持部材６の先端部に形成された穴６ａ内に進
退移動自在に収納され、先端外周面が被係合部２ｃと係
脱可能なテーパ状の係合部８ａとして形成されたスリー
ブ８と、穴６ａに嵌装されスリーブ８を常時コレット２
側に付勢する付勢手段としてのばね９とからなってい
る。

【００２０】ドローバ付勢手段１０の付勢力によりコレ
ット開閉部４を介してコレット２が後方に引っ張られる
と、コレット２がカム部材３に沿って移動し工具ホルダ
ＴのプルスタッドＴａと係合して引っ張る。そして、コ
レット２の後端の傾斜穴部２ｅを傾斜部４ｃで押圧する
ことにより、コレット２の後端側の外周面に形成された
傾斜面２ｆをカム部材３の後端に形成された傾斜面３ａ
に押しつけ、この傾斜角による分力でコレットを固定
し、工具ホルダＴをクランプ状態にする。また、摺動部
材１４にはばね押圧部材としての第１押圧部材１５が設
けられている。そして、この第１押圧部材１５は、第２
押圧部材１６がドローバ５の後端に当接するよりも若干
早くばね受け部材１１に当接するようになっている。工
具交換の際に、工具アンクランプ装置１２が駆動して摺
動部材１４が前進すると、ばね受け部材１１はドローバ
５に進退移動自在に外嵌されているので、第１押圧部材
１５がばね受け部材１１を押してドローバ５に沿って前
進させ、ばね受け部材１１をストッパ５ａから離間させ
てドローバ５からドローバ付勢手段１０の付勢力を解除
する。

【００２１】すなわち、図１（ロ）において、ストッパ
５ａに当接しているばね受け部材１１の端面から摺動部
材１４とともに最後退状態にある第１押圧部材１５の先
端との距離Ｌ₁ と、ドローバ５の後端と第２押圧部材１
６の先端との距離Ｌ₂ との関係がＬ₁ ＜Ｌ₂ となるよう
になっている。そのため、工具アンクランプ装置１２が
駆動して摺動部材１４が前進すると、第２押圧部材１６
よりも先に第１押圧部材１５がばね受け部材１１に当接
してばね受け部材１１を押し、ばね受け部材１１をドロ
ーバ５に沿って前進させてドローバ付勢手段１０による
ドローバ５の付勢力を解除し、ドローバ５をいわゆるフ
リーの状態にする。また、ばね受け部材１１をドローバ
５に沿って前進させることにより、ストッパ５ａとばね
受け部材１１との間には隙間Ｓ（図２（ロ）参照）がで
きるので、この隙間Ｓ分だけドローバ５は僅かな力で前
進することができるようになるわけである。

【００２２】第１押圧部材１５にばね受け部材１１が、
第２押圧部材１６にドローバ５が押されてドローバ５が
前進し、コレット開閉部４の傾斜部４ｃが傾斜穴部２ｅ
と離れる（図２（イ）参照）。これにより、ドローバ５
によるプルスタッドＴａの引っ張りが解除される。しか
しながら、スリーブ８の係合部８ａがコレット２の被係
合部２ｃをばね９の付勢力で押しているので、コレット
２は前進することができない。従って、工具ホルダＴは
コレット２に係合されたまま仮保持されることになる。
なお、この仮保持力の大きさは、スリーブ８をコレット
２に押し付けるばね９の付勢力の大きさに影響される
が、重量の重い大型の工具を取り付けることのある主軸
１においては大きいばね定数のものを、重量の軽い比較
的小型の工具を取り付ける主軸１においては小さいばね
定数のものを用いればよい。

【００２３】係合部８ａと被係合部２ｃとが係合するこ
とによる工具ホルダＴの仮保持は、工具ホルダＴを前方
側に引っ張ることにより解除することができる。ＡＴＣ
のアーム２０（図３参照）などで工具ホルダＴの把持用
のＶ溝を把持して工具ホルダＴを前方側に引き抜くと、
プルスタッドＴａに係合爪２ｄが係合しているコレット
２が前進する。これにより、被係合部２ｃと係合部８ａ
との間に滑りが生じ、被係合部２ｃの斜面に沿ってスリ
ーブ８がばね９の付勢力に抗して後方側に押し戻され
る。また、コレット２の傾斜面２ｆとカム部材３の傾斜
面３ａとの係合が外れ、傾斜面２ｆはカム部材３の内径
部３ｂに位置することになる。すなわち、コレット２は
把持部２ｄ側を開いた状態となり、被係合部２ｃと係合
部８ａとの係合が解除されて工具ホルダＴの仮保持が解
除される。しかし、コレット２はスリーブ８を介してば
ね９により前方側に付勢されているので、工具ホルダＴ
が取り外された後もコレット２は後退することなく、係
合爪２ｄを開いたままの状態で保持される。なお、次の
工具ホルダＴを主軸１に挿着しない場合には、ドローバ
５を後退させればコレット２も後退して図１（イ）に示
す状態になる。

【００２４】このように、この実施例において仮保持装
置は、工具ホルダＴを工具挿着穴１ｂに挿入するだけで
工具ホルダＴを仮保持することができるようになってい
る。仮保持装置をこの実施例のように構成することによ
り、工具ホルダＴを主軸１から取り外すときのみなら
ず、主軸１に工具ホルダＴを挿着するために、工具挿着
穴１ｂに工具ホルダＴを挿入した際にも仮保持状態にす
ることができるので、工具の交換時間をさらに短縮でき
るという効果がある。また、コレット開閉部４の先端に
は、先端係合部４ａから前方側に伸びる当接部４ｂが形
成されている。この当接部４ｂは、工具挿着部１ｂに挿
着された工具ホルダＴのプルスタッドＴａと当接して、
工具ホルダＴを押すことにより工具ホルダＴの仮保持を
強制的に解除するものである。

【００２５】次に、工具アンクランプ装置１２の構成を
説明する。この実施例において工具アンクランプ装置１
２は、ドローバ５と当接しない位置、すなわち、ドロー
バ５がプルスタッドＴａをドローバ付勢手段１０の付勢
力で引っ張ってクランプする工具クランプ位置（後退位
置），ドローバ５による工具ホルダＴの引っ張りを解除
しばね９の付勢力でスリーブ８がコレット２を押して工
具ホルダＴを仮保持状態にする仮保持位置（中立位
置），およびドローバ５をもう一段階前進させて工具ホ
ルダＴのクランプを解除する工具アンクランプ位置（前
進位置）の三位置間で第１押圧部材１５および第２押圧
部材１６を移動させることができるようになっている。
勿論、ＡＴＣアームの引き抜き動作だけでコレット２の
仮保持を解除することができるものであれば、上記のよ
うな第２押圧部材１６を３位置間で移動させることので
きる工具アンクランプ装置１２は特に設ける必要はな
い。このような場合は、ドローバ５とともにコレット開
閉部４を前進させて傾斜部４ｃとコレット２の傾斜穴部
２ｅとを離間させることができる程度のストロークを有
する公知の工具アンクランプ装置であればよい。

【００２６】工具アンクランプ装置１２は、摺動部材１
４を段階的に移動させるための二つのピストン１４ａ，
１４ｂを有している。すなわち、シリンダ本体１３内の
主軸側に形成された第１シリンダ室１３ａ内の摺動部材
１４の後端側に形成された小径部には、第１ピストン１
４ａが摺動部材１４に沿って進退移動自在に外嵌され、
この第１ピストン１４ａよりも前方側には、摺動部材１
４の外周面を削成して第２ピストン１４ｂが形成されて
いる。第１ピストン１４ａの一側には、第１シリンダ室
１３ａ内で第１ピストン１４ａとともに進退移動する円
筒状の第３ピストン１７が設けられている。第３ピスト
ン１７の内径部には第２シリンダ室１７ａが形成されて
いる。第２ピストン１４ｂはこの第３ピストン１７内の
第２シリンダ室１７ａに進退移動自在に嵌入されてい
る。第１シリンダ室１３ａの後端側，中間部位，先端側
にはそれぞれ油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃが開設され、
この油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃから圧力流体としての
圧油を供給して、第１ピストン１４ａおよび第２ピスト
ン１４ｂを段階的に動かすことにより、第１押圧部材１
５および第２押圧部材１６を前記した三位置間で移動さ
せることができる。尚、符号１７ｂは第３ピストン１７
の内外径間を貫通するように形成された穴で、油路２１
ｂから供給された圧油が、この穴１７ｂを通って第１お
よび第２ピストン１４ａ，１４ｂの間に供給できるよう
になっている。

【００２７】また、図において符号２２ａ，２２ｂ，２
２ｃは、摺動部材１４が最前進位置，中立位置または最
後退位置のいずれにあるかを検出するためのリミットス
イッチである。リミットスイッチ２２ａ，２２ｂは、固
定部であるシリンダ本体１３に取り付けられたブラケッ
ト２３に主軸軸線と平行に前後に配置されている。リミ
ットスイッチ２２ａ，２２ｂを押してオン（またはオ
フ）状態にする操作桿２５は、リミットスイッチ２２
ａ，２２ｂの間に設けられ、摺動部材１４に取り付けら
れて摺動部材１４とともに進退移動できるようになって
いる。そして、摺動部材１４が最後退位置まで移動する
と操作桿２５が一方のリミットスイッチ２２ａを押して
オン（またはオフ）の状態にし、摺動部材１４が最前進
位置まで移動すると操作桿２５が他方のリミットスイッ
チ２２ｂを押してオン（またはオフ）の状態にする。

【００２８】一方、リミットスイッチ２２ｃは摺動部材
１４が中立位置まで移動したことを検出するもので、ブ
ラケット２３から下方に延びるブラケット２４に取り付
けられている。このリミットスイッチ２２ｃを押してオ
ン（またはオフ）の状態にする駒２６は、シリンダ本体
１３の後方から延出する第２押圧部材１６の他端側に取
り付けられている。摺動部材１４が最後退位置から中立
位置まで移動すると、駒２６がリミットスイッチ２２ｃ
を押してオン（またはオフ）の状態にする。なお、摺動
部材１４が最前進位置まで移動すると、リミットスイッ
チ２２ｂ，リミットスイッチ２２ｃを押すことになる。
リミットスイッチ２２ｃが押されてオン（またはオフ）
の状態になったときが中立位置（仮保持位置）であり、
リミットスイッチ２２ｃのみが押されて仮保持位置信号
を出力しているときには、ＡＴＣはＡＴＣ独自のタイミ
ングのみで工具交換を行うことができる。すなわち、仮
保持状態にあるときには、ＡＴＣはいつでも工具交換動
作を行うことができるわけである。

【００２９】次に上記構成の本発明の作用を図１ないし
図４に従って説明する。図１は工具ホルダＴをクランプ
した状態を示すものである。主軸挿着部１ｂに挿入され
た工具ホルダＴは、コレット２の係合爪２ｄがプルスタ
ッドＴａに係合し、ドローバ付勢手段１０の付勢力によ
りドローバ５およびコレット開閉部４を介して後方へ引
っ張られてクランプされている。このとき、摺動部材１
４は最後退位置にあって、操作桿２５はリミットスイッ
チ２２ａを押してオン（またはオフ）の状態にしてい
る。

【００３０】図２は、工具ホルダＴを仮保持した状態を
示す図である。工具交換を行う際には、主軸１を所定の
回転角度位置で停止させ、ＡＴＣの動作とは別個に工具
アンクランプ装置１２を駆動させる。第１シリンダ室１
３ａの一方の室に油路２１ａから圧油が供給されること
により、第１ピストン１４ａは第３ピストン１７の端面
が第１シリンダ室１３ａの先端面に当接するまで前進す
る。摺動部材１４は、第１ピストン１４ａに押されて中
立位置まで前進する。このとき、駒２６がリミットスイ
ッチ２２ｃを押してオン（またはオフ）の状態となる。
このリミットスイッチ２２Ｃより、仮保持状態であると
の信号が出力されているときには、ＡＴＣは独自のタイ
ミングのみで工具ホルダＴの引き抜き，挿入動作をいつ
でも行うことが可能となる。

【００３１】摺動部材１４が中立位置まで前進すると、
まず第１押圧部材１５がばね受け部材１１に当接してば
ね受け部材１１を押し、ドローバ５に沿って移動させ
る。ばね受け部材１１はドローバ５に沿って前進し、ス
トッパ５ａから離間するので、ドローバ付勢手段１０に
よるドローバ５の付勢力が解除されてドローバ５はフリ
ーの状態になる。一方、第２押圧部材１６は、第１押圧
部材１５よりも僅かに遅れてドローバ５の後端に当接
し、ドローバ５を押して前進させる。これから後は、ド
ローバ５とばね受け部材１１は一体になって前進する
が、この際のストッパ５ａとばね受け部材１１との間の
隙間Ｓの寸法は、Ｌ₁ −Ｌ₂ （Ｌ₁ ，Ｌ₂ については図
１参照）で維持されている。ドローバ５の前進により、
コレット開閉部４の傾斜部４ｃとコレット２の傾斜穴部
２ｅとの係合が解除される。これにより、コレット開閉
部４による引っ張り力は解除されるが、コレット２はコ
レット保持手段７のばね９によるスリーブ８の押圧によ
り移動することができないので、工具ホルダＴはコレッ
ト２に係合されたまま仮保持されることになる。

【００３２】図３は、工具ホルダＴの仮保持が解除され
工具ホルダＴが工具挿着穴１ｂより離脱する状態を示す
図である。ＡＴＣのアーム２０が主軸１の前方まで旋回
してきて把持溝で工具ホルダＴを係合し、工具ホルダＴ
を工具挿着穴１ｂから抜き取るべく前方側に引っ張る
と、被係合部２ｃと係合部８ａとの間に滑りが生じてス
リーブ８が後退し、コレット２の被係合部２ｃとスリー
ブ８の係合部８ａとの係合が外れて工具ホルダＴの仮保
持状態が解除される。コレット２は工具ホルダＴに引っ
張られて係合爪２ｄを開きながら前進する。ＡＴＣの前
方に工具ホルダＴを引き抜く動作と同時に油路２１ｂに
圧油を供給し、第２ピストン１４ｂを前進させる。ドロ
ーバ５が第２ピストン１４ｂにより前進させられ、プル
スタッドＴａを当接部４ｂが押し出す。ＡＴＣが工具ホ
ルダＴを離脱させ、次動作に移行したとき、油路２１ｂ
への圧油の供給を停止する。ドローバ付勢手段１０の付
勢力により、第１押圧部材１５，第２押圧部材１６は後
退し、ドローバ５と第２押圧部材１６との間には所定の
隙間が生じる。この状態で、次工具ホルダＴが工具挿入
部１ｂに挿入されるのを待つ。

【００３３】なお、コレット２とスリーブ８とが係合す
ることによる工具ホルダＴの仮保持力が大きいような場
合には、この実施例で示すように、油穴２１ｂから第１
ピストン１４ａと第２ピストン１４ｂの間に圧油を供給
することにより摺動部材１４を中立位置から最前進位置
まで移動させ、ドローバ５を前進させてコレット開閉部
４の当接部４ｂで工具ホルダＴを強制的に押し出すよう
にして仮保持を解除するようにすればよい。ＡＴＣのア
ーム２０が工具ホルダＴを離脱させ、次動作に移行した
とき、油路２１ｂへの圧油の供給を停止する。ドローバ
付勢手段１０の付勢力により、第１押圧部材１５，第２
押圧部材１６は後退し、ドローバ５と第２押圧部材１６
との間には所定の隙間が生じる。この状態で、次の工具
ホルダＴが工具挿入穴１ｂに挿入されるのを待つ。

【００３４】図４は、工具ホルダＴを主軸１から取り外
した状態を示す図である。この状態において摺動部材１
４は最前進位置から中立位置まで後退していて、ドロー
バ５の後端と第２押圧部材１６の先端との間には隙間
Ｓ′が生じている。この状態が挿入時の仮保持可能状態
であり、リミットスイッチ２４ｃのみが押されていて、
信号を出力していることで検知できる。ＡＴＣは、この
状態で、工具ホルダＴを工具挿着穴１ｂに挿入すると、
プルスタッドＴａの端面がコレット開閉部４の当接部４
ｂに当接してコレット開閉部４およびドローバ５を後方
に押す。すなわち、コレット開閉部４およびドローバ５
は、前記した隙間Ｓ′分だけ後退することが可能であ
る。コレット開閉部４およびドローバ５が後退すると、
コレット２が係合爪２ｄでプルスタッドＴａを係合しな
がら後退し、被係合部２ｃと係合部８ａとが係合して図
２に示す仮保持状態になる。ＡＴＣは、ＡＴＣ独自のタ
イミングで工具ホルダＴの係合を解除して次の動作に移
行する。

【００３５】工具ホルダＴを仮保持状態にした後は、油
路２１ａへの圧油の供給を停止し、油路２１ｃに圧油を
供給し、第２ピストン１４ｂを後退させる。このよう
に、工具アンクランプ装置１を駆動して摺動部材１４を
最後退位置まで移動させ、ドローバ５およびコレット開
閉部４で工具ホルダＴのプルスタッドＴａを引っ張って
図１に示すクランプ状態にする。図５は、主軸１に工具
ホルダＴを挿着しない場合における係合凸部２ａと先端
係合部４ａの作用を説明する図である。主軸２に工具ホ
ルダＴを挿着していない状態において、ドローバ５が仮
保持位置（図２で示す位置）から工具アンクランプ位置
（図４で示す位置）まで前進すると、係合凸部２ａに先
端係合部４ａが係合し、コレット開閉部４がコレット２
を押すので、コレット２が前進して係合爪２ｄを開放す
ることができるようになっている。

【００３６】次に、仮保持装置および工具アンクランプ
装置の他の実施例を図６ないし図１１に従って説明す
る。なお、上記の第１実施例と同一部位，同一部材には
同一の符号を付して詳しい説明は省略する。この実施例
においてコレット２′の係合爪２ｄ′と傾斜穴部２ｅ′
との間の内周面には、凸部２ａ′が形成されている。こ
の凸部２ａ′は、コレット２′が係合爪２ｄ′を開放状
態にして前進位置に位置している状態において、工具挿
着穴１ｂに挿入された工具ホルダＴのプルスタッドＴａ
と当接できるとともに、コレット２′が工具ホルダＴを
クランプするために後退位置に位置している状態におい
てプルスタッドＴａの先端が係合爪２ｄ′と凸部２ａ′
との間に位置するようになっている（図８および図６参
照）。また、この凸部２ａ′はドローバ５の先端に設け
られたコレット開閉部４の先端部４ａとも当接可能で、
ドローバ５が中立位置から前進位置まで移動する間にコ
レット開閉部４の先端部４ａが凸部２ａ′に当接してコ
レット２′を押すことにより、コレット開閉部４ととも
にコレット２′を前進位置に移動させることができるよ
うになっている。

【００３７】一方、凸部２ａ′と傾斜穴部２ｅ′との間
のコレット２′の内周面は、上記の第１実施例と異なり
平坦状に形成され、中立位置の前後でコレット開閉部４
とコレット２′とが干渉しないようになっている。すな
わち、中立位置で待機するコレット開閉部４と干渉する
ことなく、工具ホルダＴの引き抜き動作とともにコレッ
ト２′のみが前進位置へ移動することができ、かつ、工
具挿着穴１ｂへの工具ホルダＴの挿入動作によりコレッ
ト２′が後退して仮保持状態にすることができるように
なっている。コレット２′をこのように構成することに
より、ドローバ５を中立位置に位置させた状態で工具ホ
ルダＴを工具挿着穴１ｂから引き抜き、または工具挿着
穴１ｂに挿入する動作だけで工具ホルダＴを仮保持させ
ることができるので、工具アンクランプ装置や主軸の構
成を簡素なものにすることができるという特徴がある。

【００３８】符号３ｃ′は、上記の第１実施例の場合と
同様にカム３の前方に形成されたカムで、ドローバ５に
より強制的に前方側へ押し出されたコレット２′、ある
いは、工具ホルダＴの引き抜き動作により前進したコレ
ット２′の先端が、このカム３ｃ′に係合することによ
り、係合爪２ｄ′を開いた状態で保持できるようになっ
ている。なお、この実施例においてカム３ｃ′は、コレ
ット２′の先端部が挿入される入口近傍の傾斜角が上記
第１実施例のカム３ｃ（図１参照）よりも緩やかになる
ように形成されていて、カム３ｃ′とコレット２′の先
端部が係合することによる係合爪２ｄ′の開閉を比較的
軽い力で行うようにすることができるようになってい
る。そして、工具挿着穴１ｂに工具ホルダＴを挿入して
プルスタッドＴａで凸部２ａ′を押すことにより、コレ
ット２′とカム３ｃ′との間に滑りが生じて、係合爪２
ｄ′を閉じながらコレット２′が後退する。

【００３９】次に、この実施例における仮保持機構につ
いて説明する。この実施例における仮保持機構は、上記
の第１実施例とほぼ同じであるが、カム３とドローバ支
持部材６との間にスリーブ８′と係合するストッパ部８
ｂ′が設けられていて、スリーブ８′の前進位置が規制
されるようになっている点で異なる。上記の第１実施例
では、コレット２が最前進位置に位置したときにおいて
スリーブ８が後方から押すことによりコレット２の後退
を規制していたが、この実施例ではコレット２′の先端
と係合して係合爪２ｄ′を開放した状態で保持できるカ
ム３ｃ′を設けているので、コレット２′を常時後方側
から付勢している必要がない。このように構成すること
により、工具ホルダＴを手動で挿入する際にもばね９の
付勢力に抗してコレット２′を後方側に押す必要がない
ので、手動でも楽に工具ホルダＴを工具挿着穴１ｂに挿
入して仮保持させることができる。

【００４０】次に、この実施例における工具アンクラン
プ装置の構成を説明する。この実施例において工具アン
クランプ装置２９は、ピストンロッドである押圧部材３
２をドローバ５と当接しない位置、すなわち、ドローバ
５がプルスタッドＴａをドローバ付勢手段の付勢力によ
り引っ張ってクランプする工具クランプ位置（後退位
置），ドローバ５による工具ホルダＴの引っ張りを解除
しばね９の付勢力でスリーブ８′が工具ホルダＴを仮保
持状態にする仮保持位置（中立位置），およびドローバ
５をもう一段階前進させてコレット２′を強制的に前進
させ、カム３ｃ′とコレット２′の先端部とを係合させ
てコレット２′を開放状態に保持させる工具アンクラン
プ位置（前進位置）の三位置間で移動させることができ
る点で上記の第１実施例と同様である。

【００４１】工具アンクランプ装置２９は、押圧部材３
２を段階的に移動させるための二つのピストン３１ａ，
３１ｂを有している。図に示すように、第１ピストン３
１ａはシリンダ本体３０内に形成された大径穴部３５
に、第２ピストン３１ｂは小径穴部３７に摺動自在に嵌
入されている。そして、シリンダ本体３０の大径穴部３
５および小径穴部３７が第１ピストン３１ａおよび第２
ピストン３１ｂに仕切られて、主軸１側から順に第１シ
リンダ室３０ａ，第２シリンダ室３０ｂ，第３シリンダ
室３０ｃが形成されている。また、押圧部材３２の後端
部は小径部として形成され、この小径部に第１ピストン
３１ａが押圧部材３２に沿って進退移動自在に外嵌され
ている。この第１ピストン３１ａよりも前方側には、押
圧部材３２と一体的に第２ピストン３１ｂが形成されて
いる。第１シリンダ室３０ａ，第２シリンダ室３０ｂ，
第３シリンダ室３０ｃにはそれぞれ油路３３ａ，３３
ｂ，３３ｃが開設され、この油路３３ａ，３３ｂ，３３
ｃから圧油を供給して、第１ピストン３１ａおよび第２
ピストン３１ｂを段階的に動かすことにより、押圧部材
３２を前記した三位置間で移動させることができるよう
になっている。

【００４２】ところで、この実施例において工具アンク
ランプ装置２９は、第２ピストン３１ｂが第１シリンダ
室３０ａ内の圧油により押圧力を付与される部分の受圧
面積をＡ₁ ，第２ピストン３１ｂが第２シリンダ室３０
ｂ内の圧油により押圧力を付与される部分の受圧面積を
Ａ₂ ，第１ピストン３１ａが第２シリンダ室３０ｂ内の
圧油により押圧力を付与される部分の受圧面積をＡ₃ 第
１ピストン３１ａが第３シリンダ室３０ｃ内の圧油によ
り押圧力を付与される部分の受圧面積をＡ₄ とした場合
に、これら受圧面積Ａ₁ 〜Ａ₄ の関係がＡ₁ ＜Ａ₂ ＜Ａ
₃ ＜Ａ₄ と、シリンダ３０の後端に向かうにともなって
順次大きくなるようになっている。特に、第１ピストン
３１ａには、第２シリンダ室３０ｂで圧油により押圧力
を付与される部分の受圧面積Ａ₃ が第３シリンダ室３０
ｃにおける受圧面積Ａ₄ よりも小さくなるようにするた
めに穴３９が穿設され、この穴３９に第２ピストン３１
ｂの後方に形成された段付き部３６が嵌合している。そ
して、穴３９の内周面と段付き部３６との外周面との間
から圧油が穴３９内に浸入しないようにするために、押
圧部材３２と同心状の穴３９の内周面にはパッキン，Ｘ
リング，Ｏリング等のシール部材３９ａが嵌装されてい
る。なお、穴３９の深さは、第２ピストン３１ｂが中立
位置から前進位置に移動した際にも段付き部３６との嵌
合状態を保持できるように、中立位置から前進位置に移
動する第２ピストン３１ｂのストロークよりも大きいも
のでなければならない。

【００４３】このように構成することにより、各シリン
ダ室３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々に圧力ｐの圧油を供
給すると、上記Ａ₁ 〜Ａ₄ の値を如何に選択しても、圧
油により押圧力を付与される部分の受圧面積がＡ₁ ＜Ａ
₂ ＜Ａ₃ ＜Ａ₄ なる関係に有り限り、（ｐＡ₁ −ｐＡ₂
＋ｐＡ₃ ）＜ｐＡ₄ なる関係式が常に成立する（ｐＡ ₂
については力の作用方向が逆なので、符号がマイナスと
なる）。 従って、第１シリンダ室３０ａに圧力ｐの圧
油を常時供給した状態で、第３シリンダ室３０ｃのみに
圧力ｐの圧油を供給すると、第１ピストン３１ａが第２
ピストン３１ｂおよび押圧部材３２を押しながら中立位
置まで前進し、第２シリンダ室３０ｂ，第３シリンダ室
３０ｃの双方に圧油を供給すると、上記の関係式より第
１ピストン３１ａの位置が保持されたままで第２ピスト
ン３１ｂの前端が第１シリンダ室３０ａの内壁に当接す
るまで前進する。また、第１シリンダ室３０ａと第３シ
リンダ室３０ｃに圧油を供給したままで第２シリンダ室
３０ｂから圧油を排出すると、第２ピストン３１ｂは中
立位置まで後退し、第３シリンダ３０ｃに供給された圧
油により中立位置まで前進して停止している第１ピスト
ン３１ａに当接して停止する。

【００４４】なお、シリンダ本体３０の後方に突出する
第１ピストンロッド３１ａのピストンロッドの後端部に
はストッパ３４が設けられていて、第１ピストン３１ａ
はこのストッパ３４がシリンダ本体３０の端面に当接す
ることにより中立位置で停止されるようになっている。
勿論、このようなストッパ３４を設けず、シリンダ本体
３０の内壁に第１ピストン３１ａを当接させることによ
り前進位置を規制することもできるが、ストッパ３４を
前記ピストンロッドに螺入して前後位置調整可能にする
ことにより、第１ピストン３１ａのストロークを簡単に
調整できるようになるという特徴がある。ドローバ５の
後端部にはドローバ５とともに進退移動する円板体２８
が取り付けられ、工具アンクランプ装置２９の固定部に
はブラケット２７ａを介して近接スイッチや光電スイッ
チ等の検知手段２７が取り付けられている。この検知手
段２７は、工具挿着穴１ｂに工具ホルダＴが挿入されド
ローバ５に引っ張られてクランプされている状態におい
て円板体２８の外周面に対向するように配置されてい
て、工具ホルダＴをクランプしたときに前記外周面を検
知してクランプ状態確認信号を出力するようになってい
る。

【００４５】押圧部材３２を後退位置，中立位置，前進
位置の三位置間で段階的に進退移動させるためには、第
３シリンダ室３０ｃ，第２シリンダ室３０ｂの順で圧油
を供給し、また、第２シリンダ室３０ｂ，第３シリンダ
室３０ｃの順で圧油を排出することができるようにしな
ければならない。そのためには、油路３３ｂ，３３ｃの
それぞれに弁を設け、各弁を個別に開閉させて圧油の供
給または排出を行うようにしてもよいが、以下に説明す
るような切換弁を設けることにより、単一の切換弁で押
圧部材３２を上記三位置間で段階的に進退移動させるこ
とができるようになる。

【００４６】図１１は上記工具アンクランプ装置２９の
シリンダ本体３０に圧油を供給するための三位置切換弁
（以下、切換弁と記載）の概略説明図である。切換弁４
０は、ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２の励磁によりＡポ
ート，Ｂポートへの圧油の供給方向の切り換えを行える
ようになっている。この実施例において第１シリンダ室
３０ａは油圧供給源４１に油路３３ａを介して直接接続
されていて、常時一定圧力の圧油が供給されている。従
って、この三位置弁４０により第２シリンダ室３０ｂお
よび第３シリンダ室３０ｃに供給または排出される圧油
の切換動作が行われる。すなわち、ソレノイドＳＯＬ１
およびソレノイドＳＯＬ２が非作動状態では、Ａポー
ト，ＢポートがともにＴポートに接続された状態（図に
示す状態）になっていて、油路３３ａを介して第１シリ
ンダ室３０ａのみに圧油が供給されるようになってい
る。また、第２シリンダ室３０ｂおよび第３シリンダ室
３０ｃ内の排出油は、油路３３ｂ，３３ｃを経てタンク
４２側へ排出されるようになっているので、第１シリン
ダ室３０ａの圧油の押圧力により第１および第２ピスト
ン３１ａ，３１ｂが後退して押圧部材３２は後退状態に
なる。

【００４７】切換弁４０のソレノイドＳＯＬ１が励磁す
ると、ＡポートとＴポート，ＢポートとＰポートが接続
される。これにより、第２シリンダ室３０ｂの排出油が
タンク４２側へ排出されるとともに第３シリンダ室３０
ｃに圧油が供給される。第１シリンダ室３０ａの受圧面
積Ａ₁ より第３シリンダ室３０ｃの受圧面積Ａ₄ の方が
大きいので、第１ピストン３１ａが前進する。第１ピス
トン３１ａはストッパ３４がシリンダ本体３０の端面に
当接するまで前進するので、押圧部材３２は中立位置に
位置する。次に、ソレノイドＳＯＬ２が励磁してＡポー
ト，ＢポートにＰポートが接続される状態に切り換えら
れると、第１ないし第３シリンダ室３０ａ，３０ｂ，３
０ｃの全てに圧油が供給されることになる。第１シリン
ダ室３０ａ側の受圧面積Ａ ₁ よりも第２シリンダ室３０
ｂ側の受圧面積Ａ₂ の方が大きいので、第１ピストン３
１ａが中立位置に維持されたまま第２ピストン３１ａの
みが前進し、押圧部材３２が前進位置に移動することに
なる。

【００４８】次に、この実施例における仮保持機構およ
び工具アンクランプ装置２９の作用を、図６ないし図１
１に従って説明する。図７に示すように、工具交換を行
う際には、主軸１を所定の回転角度位置（主軸オリエン
テーション位置）で停止させ、ＡＴＣの動作とは別個に
工具アンクランプ装置２９を駆動させる。第１シリンダ
室３０ａに圧油を供給したままで切換弁４０のソレノイ
ドＳＯＬ１（図１１参照）を励磁させ、第３シリンダ室
３０ｃに圧油を供給すると、第１ピストン３１ａが第２
ピストン３１ｂを押しながらストッパ３４がシリンダカ
バーに当接するまで前進するので、押圧部材３２は中立
位置に移動して停止する。これにより、押圧部材３２の
先端部３２ａがドローバ５の後端に当接してドローバ５
を押し、ドローバ５が工具ホルダＴの引張を解除した仮
保持状態になるので、ＡＴＣは独自のタイミングのみで
工具ホルダＴの引き抜き，挿入動作をいつでも行うこと
が可能となる。なお、このときドローバ５の先端のコレ
ット開閉部４は、コレット２′の凸部２ａ′と傾斜穴部
２ｅ′の間に待機していて、コレット２′が仮保持位置
から前進位置まで移動してもコレット２′と干渉しない
ようになっている。

【００４９】図８は、工具ホルダＴの仮保持が解除され
工具ホルダＴが工具挿着穴１ｂより離脱するときの状態
を示す図である。図示しないＡＴＣのアームが主軸１の
前方まで旋回してきて把持溝で工具ホルダＴと係合し、
工具ホルダＴを工具挿着穴１ｂから抜き取るべく前方側
に引っ張ると、プルスタッドＴａによりコレット２が前
進するとともに、カム３ｃ′によって係合爪２ｄ側が拡
開される。そして、コレット２の被係合部２ｃとスリー
ブ８の係合部８ａとの係合が外れて工具ホルダＴの仮保
持状態が解除される。なお、ＡＴＣによる工具ホルダＴ
の引き抜き動作と同時にソレノイドＳＯＬ２を励磁させ
てＡポート，Ｂポートの双方に圧油を供給し、第２ピス
トン３１ｂを前進させてもよい。これにより、押圧部材
３２が前進位置に位置して中立位置にあるドローバ５を
押すので（図９参照）、コレット開閉部４が凸部２ａを
介してプルスタッドＴａを押し、工具ホルダＴを工具挿
着穴１ｂから強制的に押し出すことができる。ＡＴＣが
工具ホルダＴを離脱させ、次動作に移行したときに、第
２シリンダ室３０ｂへの圧油の供給を停止する。これに
より、押圧部材３２が第２ピストン３１ｂの後退動作と
ともに中立位置まで後退するので、ドローバ５もドロー
バ付勢手段１０の付勢力により中立位置まで後退する。
コレット２′は、その先端がカム３ｃ′と係合して係合
爪２ｄ′を開放した状態で保持される。この状態で、次
の工具ホルダＴが工具挿着穴１ｂに挿入されるのを待
つ。

【００５０】図１０は工具ホルダＴを主軸１から取り外
した状態を示す図である。この状態において押圧部材３
２およびドローバ５は中立位置まで後退していて、工具
ホルダＴの挿入動作だけで仮保持可能な状態である。Ａ
ＴＣは、この状態で、工具ホルダＴをいつでも工具挿着
穴１ｂに挿入することができ、この挿入動作によりプル
スタッドＴａの端面が凸部２ａに当接してコレット２を
後方側に押す。このとき、コレット開閉部４はコレット
２と干渉しない中立位置に位置しているので、コレット
２が仮保持状態になるまで後退しても、コレット２とコ
レット開閉部４が干渉することがない。コレット２が後
退すると、コレット２の係合爪２ｄがプルスタッドＴａ
に係合しながら後退し、被係合部２ｃと係合部８ａとが
係合して図７に示す仮保持状態になる。ＡＴＣは、ＡＴ
Ｃ独自のタイミングで工具ホルダＴの係合を解除して次
の動作に移行する。

【００５１】工具ホルダＴを仮保持状態にした後は、ソ
レノイドＳＯＬ１およびソレノイドＳＯＬ２を非励磁に
してＡポート，ＢポートをＴポートに接続し、第２シリ
ンダ室３０ｂ，第３シリンダ室３０ｃの排油をタンク４
２に排出する。第１シリンダ室３０ａへの圧油の供給に
より、第１ピストン３１ａおよび第２ピストン３１ｂを
中立位置から後退させる。このように、工具アンクラン
プ装置２９を駆動して押圧部材３２を後退位置まで移動
させ、ドローバ５およびコレット開閉部４で工具ホルダ
ＴのプルスタッドＴａを引っ張って図６に示すクランプ
状態にする。なお、主軸１に工具ホルダＴを挿着しない
場合においては、押圧部材３２は後退位置にあるので、
ドローバ５が付勢手段１０によりコレット２′を後方側
へ引っ張っている。手動動作により工具ホルダＴを主軸
１に挿着するには、手動操作で切換弁４０を動作させ
る。すなわち、まずソレノイドＳＯＬ２を励磁させ押圧
部材３２を前進位置に位置させ、ドローバ５によりコレ
ット２′を前進させて係合爪２ｄ′を開放させる。この
後、ソレノイドＳＯＬ１を励磁させてドローバ５を中立
位置まで後退させ待機させる（図１０で示す状態）。こ
の状態で工具挿着穴１ｂに工具ホルダＴを挿入すれば、
凸部２ａ′にプルスタッドＴａが当接してコレット２′
を後退させるので仮保持状態になる。この後、ソレノイ
ドＳＯＬ１，ＳＯＬ２を非励磁状態にすれば、ドローバ
５が後退して工具ホルダＴを引っ張りクランプする。

【００５２】この実施例にように、押圧部材を前進位
置，中立位置，後退位置の三位置間で前進方向，後退方
向のいずれの方向からでも押圧部材を位置決め停止させ
ることのできる三位置シリンダを使用するとともに、後
退方向へのシリンダ室に常時圧油を供給し、他のシリン
ダ室への圧油の供給を切換弁で行えば、ドローバを前進
位置から中立位置に移動させるだけで仮保持が可能な状
態になり、コレット，仮保持機構および制御手段を簡素
なものにすることができるという特徴がある。また、ド
ローバの進退動作をスムースかつ迅速なものにすること
ができるので、工具交換時間をより短縮することができ
るという特徴もある。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成されてい
るので、自動工具交換装置の動作と工具アンクランプ装
置の駆動とを連動される必要がない。すなわち、工具ホ
ルダを主軸から離脱させる際には、ＡＴＣのアームが工
具ホルダＴを把持するまでの間にドローバによる工具ホ
ルダの引っ張りを解除することができる。また、工具挿
着穴に工具ホルダを挿入して主軸に挿着するときには、
工具アンクランプ装置の作動を確認することなく工具ホ
ルダを仮保持させることができ、挿入後ただちにＡＴＣ
のアームを主軸側の工具交換位置から移動させることが
できるので、工具交換時間の短縮を図ることができる。
また、本発明の工具ホルダの仮保持装置は、ソリッドツ
ールロック機構方式のものにも適用することができ、工
具ホルダやプルスタッド等を特殊形状に加工する必要が
ないので、汎用性にも優れている。さらに、後方から大
きな力で工具ホルダを押しても工具ホルダが主軸から飛
び出すということがなく、工具ホルダの飛び出しを防止
するための保持機構も不要であるので、主軸の内部構造
を簡素にすることができる。

【００５４】コレットの内周面にプルスタッドおよびコ
レット開閉部の両方に当接可能な凸部を形成し、ドロー
バを中立位置で待機させたままでコレットが一側位置へ
ドローバと干渉することなく移動できるようにすること
により、工具ホルダを工具挿着穴に挿入するだけで前記
凸部にプルスタッドが当接してコレットを後退させ仮保
持状態にするので、仮保持機構や工具アンクランプ装置
の構成を簡素なものにすることができる。なお、工具ア
ンクランプ装置を請求項３のように構成することによ
り、一側位置から中立位置に移動する場合および他側位
置から中立位置に移動する場合のいずれにおいてもドロ
ーバ押圧部材を安定的に中立位置に位置決め停止させる
ことができるようになるので、工具ホルダのクランプ・
アンクランプ動作や仮保持動作を安定的なものにするこ
とができる。また、工具アンクランプ装置の構成も簡素
なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダをクランプした状態における主軸先端部の断面図、
（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置お
よび主軸後端部の断面図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダを仮保持した状態における主軸先端部の断面図、
（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置お
よび主軸後端部の断面図である。

【図３】本発明の第１実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダの仮保持を解除して工具ホルダを工具挿着穴から抜
脱する状態における主軸先端部の断面図、（ロ）は
（イ）の状態における工具アンクランプ装置および主軸
後端部の断面図である。

【図４】本発明の第１実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダを抜脱した状態における主軸先端部の断面図、
（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置お
よび主軸後端部の断面図である。

【図５】コレットの内周面に形成された係合凸部とコレ
ット開閉部に形成された先端係合部の作用を説明する図
である。

【図６】本発明の第２実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダをクランプした状態における主軸先端部の断面図、
（ロ）はドローバ押圧部材を後退位置に位置させた状態
を示す工具アンクランプ装置および主軸後端部の断面図
である。

【図７】本発明の第２実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダを仮保持した状態における主軸先端部の断面図、
（ロ）はドローバ押圧部材を中立位置に位置させた状態
を示す工具アンクランプ装置および主軸後端部の断面図
である。

【図８】本発明の第２実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダの仮保持を解除して工具ホルダを工具挿着穴から抜
脱する状態における主軸先端部の断面図、（ロ）は
（イ）の状態における工具アンクランプ装置および主軸
後端部の断面図である。

【図９】本発明の第２実施例にかかり、（イ）は工具ホ
ルダを抜脱してコレットを前進位置に位置させた状態を
示す主軸先端部の断面図、（ロ）はドローバ押圧部材を
中立位置から前進させてコレットを前進位置に移動させ
た状態を示す工具アンクランプ装置および主軸後端部の
断面図である。

【図１０】工具ホルダ抜脱後におけるコレットと、中立
位置で待機するコレット開閉部の状態を示す主軸先端部
の断面図である。

【図１１】第２実施例における工具アンクランプ装置に
かかり、切換弁の概略説明図である。

【符号の説明】

Ｔ 工具ホルダ Ｔａ プルスタッド １ 主軸 １ａ 貫通穴 １ｂ 工具挿着穴 ２ コレット ２ａ 係合凸部 ２ｃ 被係合部 ２ｄ 係合爪 ４ コレット開閉部 ４ａ 先端係合部（被係合部） ４ｂ 当接部 ５ ドローバ ５ａ ストッパ（規制部材） ７ コレット保持手段（保持手段） ８ スリーブ（係合部材） ８ａ 係合部 ９ ばね（付勢手段） １０ ドローバ付勢手段 １１ ばね受け部材 １２，２９ 工具アンクランプ装置 １４ 摺動部材 １４ａ，３１ａ 第１ピストン １４ｂ，３１ｂ 第２ピストン １５ 第１押圧部材（ばね押圧部材） １６ 第２押圧部材（ドローバ押圧部
材） １７ 第３ピストン １７ａ 第２シリンダ室 ２０ アーム ２２ａ，ｂ，ｃ リミットスイッチ ４０ 切換弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸（１）の貫通穴（１ａ）内に進退移
   動自在に設けられ、主軸の一端に形成された工具挿着穴
   （１ｂ）に挿入された工具ホルダ（Ｔ）のプルスタッド
   （Ｔａ）と係合する係合爪（２ｄ）を一端側に有し、半
   径方向に前記係合爪を開閉することにより前記プルスタ
   ッドを係合または非係合する工具ホルダのコレット
   （２）と、主軸の貫通穴内に進退移動自在に設けられ、
   前記コレットを介して前記プルスタッドを他側に引っ張
   ることにより前記工具ホルダをクランプするドローバ
   と、このドローバを他側に付勢するドローバ付勢手段
   （１０）と、前記貫通穴内に設けられ、前記コレットの
   進退移動により前記係合爪を開閉させるカム部材（３）
   と、前記ドローバの一端に設けられ、前記コレットと係
   合するとともに前記コレットを進退移動させて前記係合
   爪を前記カム部材に沿って開閉させる開閉部材（４）
   と、ドローバ押圧部材（１６）により他端側からドロー
   バを押してドローバを一側に移動させ、前記工具ホルダ
   をアンクランプ状態にする工具アンクランプ装置とから
   なる工具ホルダの仮保持装置であって、 前記コレットの他端側の内周面に形成されたテーパ状の
   被係合部（２ｃ）と、前記コレットの他方側に設けら
   れ、主軸軸線方向に進退移動自在であるとともに前記被
   係合部と係合するテーパ状の係合部（８ａ）を一端側の
   外周面に有する係合部材（８）と、 この係合部材を前記コレットに当接させるように前記係
   合部材を介して前記コレットを常時一側に付勢する付勢
   手段（９）とからなり、 前記ドローバが前記工具アンクランプ装置により一側へ
   移動したとき、前記係合部材の付勢手段による一側への
   付勢力で前記工具ホルダを仮保持させることを特徴とす
   る工作機械の主軸における工具ホルダの仮保持装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の工具ホルダの仮保持装
   置において、 前記工具アンクランプ装置（１２）は、前記ドローバ付
   勢手段が前記ドローバを介して前記工具ホルダを他側に
   引っ張りクランプすること妨げない工具クランプ位置
   と、前記ドローバによる前記工具ホルダの引っ張りを解
   除して前記工具ホルダを仮保持状態にする仮保持位置
   と、前記ドローバを一側に移動させ前記プルスタッドを
   強制的に押圧する工具アンクランプ位置の三位置間で前
   記ドローバ押圧部材を移動できるようにしたことを特徴
   とする工作機械の主軸における工具ホルダの仮保持装
   置。
3. 【請求項３】 前記工具アンクランプ装置（２９）は、
   シリンダ本体（３０）内に進退移動自在に嵌入された第
   １ピストン（３１ａ）および第２ピストン（３１ｂ）
   と、 この２個のピストンがシリンダ本体の内部を仕切ること
   によって形成される第１シリンダ室（３０ａ），第２シ
   リンダ室（３０ｂ）および第３シリンダ室（３０ｃ）
   と、 この第１ないし第３シリンダ室の各々に設けられ、前記
   各ピストンを押圧して移動させるための圧力流体が出入
   りする圧力流体の出入口と、 前記ピストンが所定ストローク移動したときに、各ピス
   トンの移動を規制するストッパと、 各ピストンが前記所定ストローク移動することにより段
   階的に進退移動するドローバ押圧部材（３２）と、 前記各シリンダ室に供給する所定圧力の圧力流体を発生
   する圧力流体発生装置（４１）と、 この圧力流体発生装置により発生された圧力流体を所定
   の前記シリンダ室に分配する圧力流体の切換弁（４０）
   とからなり、 前記各シリンダ室において前記各ピストンが前記圧力流
   体により押圧力を付与される部分の受圧面積を一側から
   順にＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ とした場合に、前記受圧面
   積はＡ₁ ＜Ａ₂ ＜Ａ₃ ＜Ａ₄ なる関係にあり、 前記切換弁は、第１シリンダ室に常時圧力流体を供給し
   た状態で、ポートの切換により、第３シリンダ室に圧力
   流体を供給しながら第２シリンダ室からは排出流体を排
   出する動作、第２および第３シリンダ室の双方から排出
   流体を排出する動作、第２および第３シリンダ室の双方
   に圧力流体を供給する動作を行うこと、 を特徴とする請求項２に記載の工具ホルダの仮保持装
   置。
4. 【請求項４】 前記コレット（２）の内周面に係合凸部
   （２ａ）を形成するとともに前記開閉部材（４）の一端
   側に前記係合凸部と係合できる被係合部（４ａ）を形成
   し、前記ドローバが前記仮保持位置から前記工具アンク
   ランプ位置に移動するときに、前記係合凸部と前記被係
   合部とを係合させて前記ドローバの移動とともに前記コ
   レットが一側に移動できるようにしたことを特徴とする
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の工作機械の
   主軸における工具ホルダの仮保持装置。
5. 【請求項５】 前記コレット（２′）は、前記開閉部材
   （４）の先端および前記プルスタッド（Ｔａ）と当接可
   能な凸部（２ａ′）を内周面に有し、かつ、工具ホルダ
   （Ｔ）の引き抜き動作時においてコレット（２′）内の
   中立位置で待機するドローバ（５）と干渉することなく
   前記コレットが前記一側位置まで移動することができる
   こと、 を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載
   の工作機械の主軸における工具ホルダの仮保持装置。