(57)【特許請求の範囲】
【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装着穴（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コレット（２）と、前記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（５）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（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に沿って開閉させる開閉部（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を有する工作機械の主軸におけ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コレットに対向して設けられ、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（２ｃ）と係合するテーパ状の係合部（８ｂ）を一端側に有するスリーブ（８）と、
このスリーブを前記コレット側に常時付勢する第１付勢手段（９）と、
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、前記仮保持位置と前記工具クランプ位置との間にあって前記工具ホルダを手動で装着することのできる手動工具装着位置の三位置間で前記ドローバを移動できるようにした工具アンクランプ装置（１２）と、
前記ドローバに進退移動自在に設けられ、前記ドローバの進退移動とともに前記スリーブに設けられた被係合部（８ａ）と係脱自在なばね受け部材と、
このばね受け部材を常時一側に付勢する第２付勢手段とからなり、
前記ばね受け部材は前記ドローバが前記工具仮保持位置と前記手動工具装着位置との間を進退移動するときに前記スリーブの前記被係合部（８ａ）に係脱し、
前記第１付勢手段は前記第２付勢手段よりも弱い付勢力で前記スリーブを付勢すること、
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。
【請求項２】
前記工具アンクランプ装置（１２）は、
本体（１３）内にそれぞれ進退移動自在に嵌入された第１ピストン（１４ａ）および第２ピストン（１４ｂ）を有し、かつ、前記２個のピストンが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（１３ａ），第２シリンダ室（１３ｂ）および第３シリンダ室（１３ｃ）における各ピストンの受圧面積が一側から順にがＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 なる関係に形成され、各前記シリンダ室に順次圧油を供給することによって押圧部材の段階的な移動を可能にしたものであって、
前記本体（１３）の外側に設けられ前記第１ピストンとともに進退移動するとともに、前記本体に当接することにより前記第１ピストンの一側の移動を規制する第１ストッパ（１８）と、
前記本体（１３）の外側に設けられ前記第２ピストンとともに進退移動するとともに、前記第１ストッパ（１８）に当接して前記第２ピストンの一側の移動を規制する第２ストッパ（２０）とを有し、
前記第１ストッパと前記第２ストッパとは、前記第１ピストンの最大移動距離Ｓ1 が前記第１ストッパと第２ストッパとの最大距離Ｓ2 より大きくなるように配置されていること、
を特徴とする請求項１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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸に設けられた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装着するには、主軸の工具装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】
そして、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（ＡＴＣ）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装着された工具ホルダと係合したときに、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。
ところで、本願出願人は、特願平６−２６０５９２号や特願平７−１７６３１９号で、工具交換の際に工具ホルダを仮保持させ、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て工具の交換を行え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を提案した。
この工具ホルダの仮保持装置は、コレットの後方に設けられたスリーブをばね等の付勢手段でコレットの後端部に押し付けるようにし、工具ホルダの引っ張りを解除した際にコレット後端部の縮径動作を前記スリーブの押し付けにより規制してコレットが前進しないようにしたものである。前記付勢手段は、工具ホルダの自重や振動等により工具ホルダの仮保持が容易に解除されることがない。
【０００４】
しかしながら、上述した仮保持装置においては、スリーブがコレットを押す力も強く、工具ホルダを装着する際に工具ホルダを主軸内に挿入する力も大きくなる。そのため、手動で工具ホルダを装着する際に工具が奥まで入りきらず、工具と主軸間の隙間が生じることがある。そして、この状態でクランプ操作をすると、工具ホルダが主軸側に引き込まれ、隙間量が変化するが、このとき、作業者の手の指が工具ホルダと主軸との間に挟まれて怪我をするおそれがあった。
【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、手動で工具ホルダを主軸に装着する際に、工具ホルダが主軸内へ強い力で引き込まれることがなく、作業者が手で主軸の最奥位置まで確実に工具ホルダを挿入することのできる工作機械の主軸のおける工具ホルダの仮保持装置を提供しようとするものである。
【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装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コレットと、前記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に沿って開閉させる開閉部と、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を有する工作機械の主軸におけ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コレットに対向して設けられ、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に有するスリーブと、このスリーブを前記コレット側に常時付勢する第１付勢手段と、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、前記仮保持位置と前記工具クランプ位置との間にあって前記工具ホルダを手動で装着することのできる手動工具装着位置の三位置間で前記ドローバを移動できるようにした工具アンクランプ装置と、前記ドローバに進退移動自在に設けられ、前記ドローバの進退移動とともに前記スリーブと係脱自在なばね受け部材と、このばね受け部材を常時一側に付勢する第２付勢手段とからなり、前記ばね受け部材は前記ドローバが前記工具仮保持位置と前記手動工具装着位置との間を進退移動するときに前記スリーブに係脱し、前記第１付勢手段は前記第２付勢手段よりも弱い付勢力で前記スリーブを付勢す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、本体内にそれぞれ進退移動自在に嵌入された第１ピストンおよび第２ピストンを有し、かつ、前記２個のピストンが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シリンダ室における各ピストンの受圧面積が一側から順にがＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 なる関係に形成され、各前記シリンダ室に順次圧油を供給することによって押圧部材の段階的な移動を可能にしたものであって、前記本体の外側に設けられ前記第１ピストンとともに進退移動するとともに、前記本体に当接することにより前記第１ピストンの一側の移動を規制する第１ストッパと、前記本体の外側に設けられ前記第２ピストンとともに進退移動するとともに、前記第１ストッパに当接して前記第２ピストンの一側の移動を規制する第２ストッパとを有し、前記第１ストッパと前記第２ストッパとは、前記第１ピストンの最大移動距離Ｓ1 が前記第１ストッパと第２ストッパとの最大距離Ｓ2 より大きくなるように配置されていることを特徴とするものとしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において「前」というときは図面の左側を、「後」というときは図面の右側を指すものとする。
図１（イ）は本発明の仮保持装置を備えた主軸の前端部分の断面図、図１（ロ）は主軸の後端部分および工具アンクランプ装置の断面図、図２ないし図５は本発明の作用の説明図で、各図において（イ）は主軸前側部分の要部の拡大断面図、（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置の作動状態を示す概略図である。
【０００９】
図示しない主軸頭に回転自在に支持された主軸１の中心には貫通穴１ａが形成され、この貫通穴１ａの一側である前側には、工具が取り付けられた工具ホルダＴを装着するテーパ状の内周面を有する工具装着穴１ｂが形成されている。この工具装着穴１ｂの他側である後側には、工具ホルダＴの後端面に突出して設けられたプルスタッドＴａを介して工具ホルダＴを引っ張り、クランプする工具クランプ・アンクランプ手段が設けられている。
【００１０】
［工具クランプ・アンクランプ手段の構成］
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と係脱できる係合爪２ｄを前端に有するコレット２と、貫通穴１ａの内周面に突出して形成され、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の前端に取り付けられ常時コレット２内に位置し、ドローバ５の進退移動とともにコレット２に係合してコレット２を移動させるコレット開閉部４と、貫通穴１ａ内に設けられドローバ５の後端部に外嵌されたばね受け部材１１と介してドローバ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。
また、係合爪２ｄの前端側の内周面は、工具ホルダＴを主軸１に挿入した際に、プルスタッドＴａが当接して工具ホルダＴの挿入動作とともに係合爪２ｄを拡開することができるように、テーパ状に形成されている。
コレット開閉部４は、ドローバ５とともに進退移動自在で、前端側から後端側に向かうに従って外径が減少するテーパ状の外径減少部４ｂを有し、この外径減少部４ｂがコレット２の後端部に形成された傾斜状の内周面を有する穴２ｅの前記内周面と係合することにより、コレット２を後退させることができるものである。
【００１１】
ドローバ５の後端にはストッパ用のナット５ａが螺着されている。ドローバ付勢手段１０の付勢力は、ばね受け部材１１がナット５ａに当接することによりドローバ５に伝達される。ドローバ付勢手段１０の付勢力によりドローバ５が後方側に移動すると、コレット開閉部４の外径減少部４ｂがコレット２の穴２ｅの内周面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３の形状に沿って閉じられるので、係合爪２ｄ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。
【００１２】
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。この係合凸部２ａはコレット開閉部４およびプルスタッドＴａと当接することができるようになっている。そして、ドローバ４の前進動作または工具ホルダＴの押し込み動作により、コレット開閉部４の前端部４ａまたはプルスタッドＴａを係合凸部２ａに当接させることにより、強制的にコレット２を前進または後退させることができるようになっている。また、穴２ｅと係合凸部２ａとの間のコレット２の内周面は、この間でコレット開閉部４が進退移動してもコレット２と干渉しないように平坦状に形成されている。
また、符号３ｃはカム部３の前方側に設けられた前カム部で、コレット２の前端がこの前カム部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。この前カム部３ｃの内側の傾斜角度を緩やかにすることにより、ドローバ５が工具ホルダＴを強制的に押し出した後に後述する第一中立位置まで後退しても、コレット２を前カム部３ｃに係合させて係合爪２ｄを拡開させた状態で保持させることができるようになる。
【００１３】
［工具アンクランプ装置の構成］
次に、ドローバ５を段階的に押してドローバ５を前進させ、付勢手段１０による工具ホルダＴ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について説明する。
工具アンクランプ装置１２の本体１３は、主軸１の後方で図示しない主軸頭の固定部に固定されている。この工具アンクランプ装置１２は、押圧部材１６がドローバ５と当接してドローバ５を段階的に移動させることができるように、二つのピストン１４ａ，１４ｂを有している。
図に示すように、本体１３内には前方側に小径穴部１７が、後方側には大径穴部１５が連通状に形成され、大径穴部１５には第１ピストン１４ａが、小径穴部１７には第２ピストン１４ｂが進退移動自在に嵌入されている。そして、本体１３の大径穴部１５および小径穴部１７が第１ピストン１４ａおよび第２ピストン１４ｂに仕切られて、前方側から順に第１シリンダ室１３ａ，第２シリンダ室１３ｂ，第３シリンダ室１３ｃが形成されている。
【００１４】
第２ピストン１４ｂは、押圧部材１６の外周面の一部を膨出させて押圧部材１６と一体的に形成され、第１ピストン１４ａは第２ピストン１４ｂの後方に形成された押圧部材１６の小径部１６ｂに進退移動自在に外嵌されている。
第１シリンダ室１３ａ，第２シリンダ室１３ｂ，第３シリンダ室１３ｃにはそれぞれ油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃが開設され、この油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介して第１シリンダ室１３ａ，第２シリンダ室１３ｂ，第３シリンダ室１３ｃに切換弁２１を介して適宜に圧油を供給し、第１ピストン１４ａおよび第２ピストン１４ｂを独立して移動させることにより、押圧部材１６を段階的に移動させることができるようになっている。
なお、各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃへの圧油の供給，排出は、各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃごとに切換弁を設けて行うものとしてもよいし、２つの切換弁の切換動作の組み合わせにより行うものとしてもよい。
【００１５】
［受圧面積Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ4 の関係］
この実施形態では、第２ピストン１４ｂが第１シリンダ室１３ａ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１４ｂが第２シリンダ室１３ｂ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１４ａが第２シリンダ室１３ｂ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１４ａが第３シリンダ室１３ｃ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 としたときに、これら受圧面積Ａ1 〜Ａ4 の関係がＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 と、本体１３の後端に向かうにともなって順次大きくなるように形成されている。また、第１ピストン１４ａには、第２シリンダ室１３ｂ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１３ｃにおける受圧面積Ａ4 よりも小さくなるように、前面に穴１９が穿設され、この穴１９に第２ピストン１４ｂの後方に形成された小径部１６ｂが嵌合するようになっている。そして、穴１９の内周面と小径部１６ｂの外周面との間から圧油が穴１９内に浸入しないように、押圧部材１６と穴１９の内周面との間にはパッキン，Ｘリング，Ｏリング等のシール部材１９ａが嵌装されている。穴１９の深さは、第１ピストン１４ａと第２ピストン１４ｂが離反する方向に移動しても、小径部１６ｂが穴１９に常時嵌合しているものでなければならない。
【００１６】
上記のように、受圧面積をＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 とすることにより、上記Ａ1 〜Ａ4 の値を如何に選択しても、各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃの各々に圧力ｐの圧油を供給した場合に、常に（ｐＡ1 −ｐＡ2 ＋ｐＡ3 ）＜ｐＡ4 なる関係式が成立する（ｐＡ2 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）。
また、本体１３の後方に突出する第１ピストン１４ａの後端部には第１ストッパ１８が設けられ、この第１ストッパ１８が本体１３に当接することにより、第１ピストン１４ａの移動が規制される。さらに、第２ピストン１４ｂの後端にも第２ストッパ２０が設けられていて、この第２ストッパ２０が第１ストッパ１８の後端面に当接することにより、第２ピストン１４ｂの移動が規制される。第１ストッパ１８と第２ストッパ２０とは、その最大距離Ｓ2 （図２（ロ）参照）が第１ピストン１４ａの最大ストローク（移動距離）Ｓ1 よりも小さくなるように配置されている。
【００１７】
上記の態様により、第１シリンダ室１３ａにのみ圧油を供給すると、第２ピストン１４ｂが第１ピストン１４ａを押して第１ピストン１４ａを大径部１５の後方側の内壁に押し付け、押圧部材１６を後退位置に位置させている。
第１シリンダ室１３ａに圧油を供給した状態で、第３シリンダ室１３ｃに圧油を供給すると、第１ピストン１４ａが第２ピストン１４ｂおよび押圧部材１６を押しながら第１ストッパ１８が本体１３に当接するまで前進する。この位置が第１中立位置である。
次に、第１シリンダ室１３ａおよび第３シリンダ室１３ｃに圧油を供給した状態で第２シリンダ室１３ｂに圧油を供給すると、第１ピストン１４ａが第１中立位置に保持されたままで第２ピストン１４ｂのみが第１シリンダ室１３ａの前方側の内壁に当接するまで前進する。
さらに、第１，２シリンダ室１３ａ，１３ｂに圧油を供給した状態で第３シリンダ室１３ｃから圧油を排出すると、まず、第１ピストン１４ａが後退するが、第１ピストン１４ａの後退により第１ストッパ１８が第２ストッパ２０に当接すると、第１ピストン１４ａが第１ストッパ１８および第２ストッパ２０を介して第２ピストン１４ｂを後方側に押す。そのため、第２ピストン１４ｂは第１ピストン１４ａとともに（Ｓ1 −Ｓ2 ）だけ第１中立位置から後退する。以下、この位置を第２中立位置という。
【００１８】
［切換弁の説明］
各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃへの圧油の供給，排出は、各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃごとに切換弁を設けて行うものとしてもよいし、２つの切換弁の切換動作の組み合わせにより行うものとしてもよい。
この実施形態においては、図６（イ）に示すような二つの切換弁２５，２６によって、各シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃへの圧油の供給，排出を可能にしている。なお、同図中符号２９は、油路２１ｄと油路２１ｅの間に設けられた逆止弁で、油路２１ｄ側から油路２１ｅ側へ圧油が流れないようにするものである。
図に示すように、ソレノイドＳＯＬ１が非励磁状態ではＣポートはＴポートに接続されているが、ソレノイドＳＯＬ１が励磁するとＣポートはＰポートに接続される。また、ソレノイドＳＯＬ２およびソレノイドＳＯＬ３の双方が非励磁状態では、ＡポートとＢポートはそれぞれＴポートに接続されているが、ソレノイドＳＯＬ２が励磁すると、ＡポートはＰポートに、ＢポートはＴポートに接続され、ソレノイドＳＯＬ３が励磁すると、ＡポートはＴポートに、ＢポートはＰポートに接続される。
図６（ロ）は、切換弁２５，２６の作動状態と押圧部材１６の位置との関係を示した一覧表で、表中の「ＯＮ」はソレノイドの励磁状態を、「ＯＦＦ」は非励磁状態を示している。
第１シリンダ室１３ａは油圧源２３に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。ソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ３のいずれもが非励磁状態にあるときは（図６（ロ）の表中▲１▼の状態）、Ａ，Ｂ，Ｃポートの全てがＴポートに接続されていて、第２シリンダ室１３ｂおよび第３シリンダ室１３ｃの圧油が油路２１ｂ，２１ｃを経てタンク２４に排出されるようになってる。この状態では、第１ピストン１４ａ，第２ピストン１４ｂの双方とも後退しているので、押圧部材１６は後退位置に位置している。
ソレノイドＳＯＬ３のみが励磁すると（同▲２▼の状態）、ＢポートがＰポートに接続され、ＡポートおよびＣポートがＴポートに接続されるので、油路２１ｃを経て第３シリンダ室１３ｃに圧油が供給される。この状態では、ストッパ１８がシリンダ本体１３に当接する第１ピストン１４ａおよび第２ピストン１４ｂが前進するので、押圧部材１６は第１中立位置に位置する。
ソレノイドＳＯＬ３が励磁状態のままでソレノイドＳＯＬ１が励磁すると（同▲３▼の状態）、ＣポートとＰポートが接続されて第１ないし第３シリンダ室１３ａ，１３ｂ，１３ｃの全てに圧油が供給される。この状態では、第２ピストン１４ｂのみが前進するので、押圧部材１６は前進位置に位置する。
さらに、ソレノイドＳＯＬ１が励磁状態のままでソレノイドＳＯＬ２が励磁し、ソレノイドＳＯＬ３が非励磁状態になると（▲４▼の状態）、ＡポートとＣポートがＰポートに接続され、ＢポートがＴポートに接続されるので、第３シリンダ室１３ｃ内の圧油のみが排出される。この状態で、第１ピストン１４ａが後退するとともに、ストッパ１８とストッパ２０とが係合して第２ピストン１４ｂも（Ｓ1 −Ｓ2 ）だけ後退するので、押圧部材１６は第２中立位置に位置する。
【００１９】
このように、工具アンクランプ装置１２は、後退位置，第１中立位置，前進位置および第２中立位置の四位置間で押圧部材１６を段階的に移動させ、ドローバ５により工具ホルダＴを引っ張りクランプした工具クランプ位置，工具ホルダＴの引っ張りを解除した後に工具ホルダＴを仮保持する工具仮保持位置，工具ホルダＴを強制的に主軸１から押し出す工具アンクランプ位置および工具ホルダＴを手動で主軸１に装着することのできる工具手動装着位置の四位置に位置させることができるものである。
なお、上記の工具アンクランプ装置１２において「前進位置」は、主軸に工具を装着しない状態で押圧部材１６を後退位置まで移動させ待機状態にした後に、コレット２を前進させて主軸１に工具ホルダＴを装着可能な状態にすることを考慮したものであり、本発明の目的を達成するには少なくとも「前進位置」を除く三位置間で押圧部材１６が移動できればよい。また、押圧部材１６を後退位置，第１中立位置、（前進位置）および第２中立位置の三位置（四位置）間で段階的に移動させることができるものであれば、上記の工具アンクランプ装置１２に限らず他の工具アンクランプ装置であってもよい。
【００２０】
なお、図１において符号２７は、工具アンクランプ装置１２の固定部にブラケット２７ａを介して取り付けられた近接スイッチや光電スイッチ等の検知手段、符号２８は、ドローバ５の後端部に取り付けられた円板状の被検知部材で、ドローバ５が後退して工具ホルダＴをクランプしたときに、検知手段２７に対向する位置まで後退してきた被検知部材２８を検知手段２７が検知して、クランプ状態確認信号を出力するようになっている。
【００２１】
［コレット保持手段の構成］
次に、工具クランプ・アンクランプ手段による工具ホルダＴの引っ張りが解除されても、コレット２の前進を規制して工具ホルダＴを仮保持状態にするコレット保持手段７の構成を説明する。
ドローバ支持部材６には、前端部から順に、ドローバ支持部材６を挿通するドローバ５と同心状の大径穴６ａおよび小径穴６ｂが形成されている。大径穴６ａ内にはドローバ５に外嵌されたスリーブ８が前後方向に進退移動自在に収納されているとともに、このスリーブ８を常時前方側に付勢する第１付勢手段としての圧縮コイルばね９ａ（以下、ばね９ａと記載）が内嵌されている。一方、小径穴６ｂには、仮保持時にスリーブ８を付勢する第２付勢手段としての圧縮コイルばね９ｂ（以下、ばね９ｂと記載）が内嵌されている。
【００２２】
ばね９ａとばね９ｂとは、ばね９ａがスリーブ８を付勢する付勢力（例えば３ｋｇ〜５ｋｇ程度）が、ばね９ｂがスリーブ８を付勢する付勢力（例えば４０ｋｇ程度）よりも弱くなるように選択されている。また、ばね９ａは、手動で工具ホルダＴを主軸１に装着したときに、工具ホルダＴが主軸１から脱落しない程度のものでなければならず、ばね９ｂは、工具ホルダＴの仮保持時に工具ホルダＴが主軸１から飛び出すことがなく、かつ、工具ホルダＴの自重や振動等によっては容易に仮保持が解除されることがない程度のものでなければならない。
なお、ばね９ａ，ばね９ｂは、主軸１に装着される工具ホルダＴの重量や、係合部８ｂおよび被係合部２ｃの傾斜角度によって実験的または計算的に求めることができる。
【００２３】
スリーブ８の先端外周部分は、穴２ｅに連続するテーパ状に形成されたコレット２の被係合部２ｃと係脱可能なテーパ状の係合部８ｂとして形成されている。カム部３のとドローバ支持部材６との間にはストッパ２２が設けられ、このストッパ２２がスリーブ８と係合してスリーブ８のドローバ支持部材６からの突出量を決定している。
また、ドローバ５の小径穴６ｂを挿通する部分には、前後二つのばね受け部材７ａ，７ｂがドローバ５に進退移動自在に外嵌されている。ばね９ｂの後端部は、後方側のばね受け部材７ｂに受け止められているとともに、このばね受け部材７ｂは、ドローバ支持部材６の貫通穴６ｃと小径部６ｂとの間の段付部に係合して後退移動が規制されている。
【００２４】
ばね９ｂの前端部は、前方側のばね受け部材７ａに受け止められている。スリーブ８を挿通するドローバ５の前端部分は、小径穴６ｂを挿通するドローバ５の途中部位よりも大径に形成されていて、ばね受け部材７ａは前記途中部位と前端部分との間の段付部５ｂに係合して前進移動を規制される。ばね受け部材７ａは、ドローバ５の前記前端部分よりも大径に形成されていて、周縁部分がドローバ５の外周面から突出し、前記周縁部分でスリーブ８の被係合部である肩部８ａと係合できるようになっている。そして、ドローバ５が所定位置よりも前進しているとき、すなわち、ドローバ５が工具仮保持位置（図２（イ）で示す位置）または工具アンクランプ位置（図３（イ）で示す位置）にあるときには、ばね受け部材７ａがスリーブ８の肩部８ａに係合して、スリーブ８にばね９ａおよびばね９ｂの双方の付勢力が作用し、ドローバ５が前記所定位置より後方にあるとき、すなわち、手動工具装着位置（図４（イ）で示す位置）および工具クランプ位置（図１（イ）で示す位置）にあるときには、ばね受け部材７ａとスリーブ８の肩部８ａとの係合が解除されて、スリーブ８には弱い方のばね９ａの付勢力のみが作用している。
上記したスリーブ８，コレット２の被係合部２ｃ，ばね９ａ，９ｂ，ばね受け部材７ａ，７ｂ等でコレット保持手段が構成されている。
【００２５】
上記のように構成されたコレット保持手段は、後退状態にあるコレット２の被係合部２ｃとスリーブ８の係合部８ｂとが係合することにより、ばね９ａ，９ｂがコレット２の後端を拡開する方向に付勢するので、ドローバ５が工具仮保持位置まで前進してもコレット２の前進が規制されて工具ホルダＴを仮保持することができる。
【００２６】
［作用の説明］
次に、この実施形態における工具ホルダの仮保持手段の作用を、図１ないし図５に従って説明する。
図１は工具ホルダをクランプした工具クランプ状態を示す図、図２は工具ホルダの仮保持状態を示す図、図３は工具装着穴１ｂに工具ホルダＴを装着しないでクランプ状態にした後、クランプ状態からアンクランプ状態にするときの状態を示す図、図４は工具ホルダを手動で装着する際の待機状態を示す図、図５は工具ホルダを手動で主軸に装着する手動工具装着状態を示す図である。
【００２７】
まず、図１に示す工具ホルダＴをクランプした状態について説明する。
工具ホルダＴをクランプした状態では、図１（ロ）に示すように、工具アンクランプ装置１２の第１ピストン１４ａおよび第２ピストン１４ｂは後退位置にあって、押圧部材１６の当接部１６ａはドローバ５の後端から離間して位置している。これにより、ドローバ５はドローバ付勢手段１０の付勢力により後方側に付勢され、コレット開閉部４がコレット２と係合してコレット２を後方側に引っ張る。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３に沿って移動し工具ホルダＴのプルスタッドＴａのつかみ部と係合して引っ張るが、このときコレット２の後端部の穴２ｅの内周面を外径減少部４ｂ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、この傾斜角による径方向の分力でコレット２を固定し、工具ホルダＴをクランプ状態にする。
【００２８】
工具交換を行う際には、図２に示すように、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１２を駆動させる。第１シリンダ室１３ａに圧油を供給したままで第３シリンダ室１３ｃに圧油を供給すると、第１ピストン１４ａが第２ピストン１４ｂを押しながら第１ストッパ１８が本体１３のシリンダカバーに当接するまで前進するので、押圧部材１６は第１中立位置に移動して停止する。これにより、押圧部材１６の前端部１６ａ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による工具ホルダＴの引っ張り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の前端のコレット開閉部４は、コレット２の凸部２ａと穴２ｅの間に待機していて、コレット２が仮保持位置から係合爪２ｄを開いた工具アンクランプ位置まで移動しても、コレット２の穴２ｅと係合しないようになっている。
また、ばね受け部材７ａはスリーブ８の肩部８ａに係合していて、スリーブ８を弱い方のばね９ａおよび強い方のばね９ｂの双方で付勢しているので、工具ホルダＴが重量物であっても工具ホルダＴの自重によって仮保持が容易に解除されることはない。
【００２９】
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のフランジ部と係合し、工具ホルダＴを工具装着穴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のつかみ部によりコレット２が前進するとともに、前カム部３ｃによって係合爪２ｄ側が拡開される。一方、コレット２の後端側では、コレット２の被係合部２ｃとスリーブ８の係合部８ｂ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。
【００３０】
すなわち、新工具の工具ホルダＴ１が装着されると、プルスタッドＴａのつかみ部によりコレット２が後退し、図２の仮保持状態に戻る。また、ＡＴＣは工具交換動作を終了して待機位置に戻る。工具クランプ装置１２は、仮保持状態から、第３シリンダ室１３ｃへの圧油の供給を停止し、第１ピストン１４ａを後退位置に移動させる。ドローバ５が、ドローバ付勢手段の付勢力により後退するので、コレット開閉部４も後退する。コレット開閉部４の外径減少部４ｂがコレット２の穴２ｅと係合してコレットを後退させ、新工具ホルダＴ１をクランプ状態（図１の状態）とする。
図３は工具装着穴１ｂに工具ホルダＴを装着しないでクランプ状態にした後、クランプ状態からアンクランプ状態にするときの状態を示す図である。
工具ホルダＴを装着しないでクランプ状態にした後、アンクランプ状態にするためには、プルスタッドＴａの代わりにコレット２を前進移動させる手段を設けることが必要となる。そのため、第２シリンダ室１３ｂ，第３シリンダ室１３ｃに圧油を供給し、押圧部材１６を前進位置に移動させる。これにより、ドローバ５が仮保持位置より距離Ｓ3 分前進し、コレット開閉部４の前端部４ａが、コレット２の係合凸部２ａと当接して前進させる。なお、図２で示す仮保持状態で次の工具ホルダＴが挿入されるまで待機するような場合には、このような動作は不要である。
【００３１】
次に、手動による工具ホルダＴの装着動作を図４に従って説明する。
図４は、工具ホルダＴを手動で装着するときの状態を示す図である。
第１シリンダ室１３ａのみに圧油を供給し、第２中立位置に押圧部材１６を位置させる。図２の仮保持位置より、押圧部材１６は（Ｓ1 −Ｓ2 ）分後退している。従って、ドローバ５も（Ｓ1 −Ｓ2 ）分後退することになり、ばね受け部材７ａとスリーブ８の肩部８ｂとの係合が解除されるので、スリーブ８には弱い方のばね９ａの付勢力のみが作用することになる。
このとき、図４（イ）で示すように、コレット２の後方側の支点Ｐ1 はカム部３の内周面３ａに位置しているとともに、前方側の支点Ｐ2 はカム部３と前カム部３ｃとの間に位置している。この状態が待機状態である。
【００３２】
図５は図４の待機状態において手動により工具ホルダＴを装着する状態を示す図である。
工具ホルダＴを工具装着穴１ｂに挿入して、プルスタッドＴａが係合爪２ｄのテーパ状の内周面に当接すると、係合爪２ｄにはプルスタッドＴａの挿入動作とともに拡開方向の力が付勢される。支点Ｐ2 は、図４に示すように、待機状態においてカム部３と前カム部３ｃとの間に位置しているので、係合爪２ｄはカム部３や前カム部３ｃに干渉することなく拡開することができ、プルスタッドＴａをコレット２内に進入させることができる。プルスタッドＴａが係合凸部２ａと係合爪２ｄとの間まで進入すると、係合爪２ｄが閉状態に復帰し、プルスタッドＴａの端面を凸部２ａに当接させて押すことにより、コレット２を後退させることができる。
【００３３】
この場合、コレット２の後端にスリーブ８が当接しているが、待機状態においては図４（イ）に示すようにスリーブ８には弱い方のばね９ａのみが作用しているので、工具ホルダＴの押し込み動作によりスリーブ８を後退させて支点Ｐ1 をカム部３の傾斜面３ｂまで移動させることができる。支点Ｐ1 が傾斜面３ｂまで移動すると、スリーブ８の付勢力によりコレット２の後端部は拡開されるが、コレット２の後端部の拡開とともに、工具ホルダＴには工具ホルダＴを主軸１内に引き込む力が付勢される。この場合、ばね９ａの付勢力が弱いために工具ホルダＴが強い力で急速に引き込まれるということもない。このように、手動で工具ホルダＴを主軸１に装着する際にも、工具ホルダＴを主軸１の最奥位置まで挿入することができる（工具ホルダＴが最奥位置まで挿入されたときのコレット２の位置を図５中二点鎖線で示す）ものである。
工具ホルダＴを主軸１に挿入した後に、第２シリンダ室１３ｂから圧油を排出すれば、第１ピストン１４ａ，第２ピストン１４ｂが後退位置まで後退して図１に示すクランプ状態に戻る。
【００３４】
本発明の好適な一実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、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たが、本発明は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。
【００３５】
【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、手動で工具ホルダを主軸に装着する場合における仮保持手段の付勢力が弱いため、手動で工具ホルダを装着する場合にも手で主軸の最奥位置まで工具ホルダを挿入することができるようになり、クランプ操作時に作業者が工具に手を添えていなくてもよく、工具ホルダと主軸との間に作業者の手が挟まれて怪我をするという事故の発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかり、（イ）は工具クランプ状態における主軸前端部の断面図、（ロ）は工具クランプ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）は工具ホルダの仮保持時における主軸前端部の断面図、（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置の作動状態を示す概略図である。
【図３】工具装着穴１ｂに工具ホルダＴを装着しないでクランプした後、クランプ状態からアンクランプ状態にするときの状態を示す図で、（イ）は工具アンクランプ時における主軸前端部の断面図、（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置の作動状態を示す概略図である。
【図４】工具ホルダを手動で装着するときの状態を示す図で、（イ）は工具ホルダ挿入前の主軸前端部の断面図、（ロ）は（イ）の状態における工具アンクランプ装置の作動状態を示す概略図である。
【図５】工具ホルダを手動で主軸に装着する状態を示す主軸前端部の断面図である。
【図６】図６（イ）は工具アンクランプ装置の各シリンダ室に圧油を供給する圧油供給機構の説明図、図６（ロ）は切換弁の作動状態と押圧部材の位置との関係を示した一覧表である。
【符号の説明】
Ｔ                    工具ホルダ
Ｔａ                  プルスタッド
Ｐ1 ，Ｐ2             支点
１                    主軸
１ａ                  貫通穴
１ｂ                  工具装着穴
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
４ｂ                  外径減少部
５                    ドローバ
５ａ                  ストッパ
７ａ，７ｂ            ばね受け部材
８                    スリーブ
８ａ                  肩部（被係合部）
８ｂ                  係合部
９ａ                  圧縮コイルばね（第１付勢手段）
９ｂ                  圧縮コイルばね（第２付勢手段）
１０                  ドローバ付勢手段
１１                  ばね受け部材
１２                  工具アンクランプ装置
１３ａ                第１シリンダ室
１３ｂ                第２シリンダ室
１３ｃ                第３シリンダ室
１４ａ                第１ピストン
１４ｂ                第２ピストン
１６                  押圧部材
１８                  第１ストッパ
２０                  第２ストッパ
【図１】
0003830108.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003830108.tif 000007