特開 2022-52172 工具取付け装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022052172

(43)【公開日】2022-04-04

(54)【発明の名称】工具取付け装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/107 20060101AFI20220328BHJP

   B23B 31/02 20060101ALI20220328BHJP

   B23Q 3/12 20060101ALI20220328BHJP

   B24B 45/00 20060101ALI20220328BHJP

【ＦＩ】

B23B31/107 D

B23B31/02 601A

B23B31/107 A

B23Q3/12 C

B24B45/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020158385

(22)【出願日】2020-09-23

(71)【出願人】

【識別番号】000167222

【氏名又は名称】光洋機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001645

【氏名又は名称】特許業務法人谷藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武地 満博

【テーマコード（参考）】

3C016

3C032

3C034

【Ｆターム（参考）】

3C016FA03

3C016FA21

3C032BB02

3C032BB08

3C034AA20

3C034BB52

3C034DD20

(57)【要約】

【課題】 砥石支持強度を低下させることなく、砥石交換作業を容易且つ迅速にできるようにする。
【解決手段】 砥石４を砥石フランジ８を介して主軸３の砥石取付け台１０に対して軸方向に着脱自在に取付けるに際し、主軸３の径方向に配置された締付け手段１２をその外側から操作して、主軸３の周りに略等配に配置された各固定手段１１を主軸３の径方向の内側へと締付ける。そして、この各固定手段１１の楔作用により、砥石４を支持する砥石フランジ８を主軸３の砥石取付け台１０側へと軸方向に締付けて固定する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に対して前記主軸の軸方向に着脱自在に取付けるようにした工具取付け装置において、
前記主軸の径方向の外側から操作して前記径方向の内側へと締付けたときに、楔作用により前記工具フランジを前記工具取付け台に対して前記軸方向に締付けて固定する固定手段を、前記主軸の周方向に略等配に複数備えた
ことを特徴とする工具取付け装置。

【請求項2】

工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に対して前記主軸の軸方向に着脱自在に取付けるようにした工具取付け装置において、
前記主軸の周方向に略等配に配置され且つ前記主軸の径方向の内側へと締付けたときに、楔作用により前記工具フランジを前記工具取付け台側へと前記軸方向に締付けて固定する複数の固定手段と、
前記主軸の径方向に配置され且つ前記径方向の外側から操作して前記固定手段を前記径方向の内側へと締付ける複数の締付け手段とを備えた
ことを特徴とする工具取付け装置。

【請求項3】

前記固定手段は、
前記工具取付け台と前記工具フランジとの一方側に設けられた楔体受け部と、
前記工具取付け台と前記工具フランジとの他方側に設けられた楔作用部と、
前記径方向の外側で前記楔体受け部と前記楔作用部との間に配置され且つ前記楔作用部
に対応して楔作用を発生する楔体とを備え、
前記径方向の外側から操作可能に前記径方向に配置され且つ前記楔体を前記径方向の内
側に締付ける締付けボルトを備えた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の工具取付け装置。

【請求項4】

前記各固定手段の前記楔体受け部と前記楔作用部は、前記周方向に交互に配置されており、
前記各固定手段の前記楔体は、前記楔体受け部と前記楔作用部との一方側から、この一方側の両側に配置された他方側に跨がって前記周方向に配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の工具取付け装置。

【請求項5】

前記工具取付け台は、前記径方向の外方に突出する第１突出部の外端側に、前記楔体受け部と前記楔作用部との一方側を備え、
前記工具フランジは、隣り合う前記第１突出部間で前記軸方向に突出する第２突出部の外端側に、前記楔体受け部と前記楔作用部との他方側を備えた
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の工具取付け装置。

【請求項6】

前記各固定手段に跨がって前記楔体の外周に配置された脱落阻止リングを備え、
該脱落阻止リングは、前記楔体に対応して前記楔体の脱落を阻止する脱落阻止位置と、前記楔体から外れて前記楔体の取外しを許容する取出し許容位置との間で前記主軸の軸方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項３～５の何れかに記載の工具取付け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砥石等の工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に着脱自在に取付ける工具取付け装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば総形研削加工を行う縦型研削盤においては、工作物の形状に合わせた各種形状の砥石を砥石フランジに組付けておき、段取替え時に工作物の形状に合わせた砥石を砥石フランジごと交換することがある。そのため研削盤、その他の加工機では、砥石、その他の工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に取付けるようになっている。

【0003】

この工具の取付け形態には、従来、主軸と平行に配置された周方向に複数のボルトを使用する複数ボルト式（特許文献１）と、主軸の中心に配置されたセンターナットを使用するセンターナット式（特許文献２）とがある。

【0004】

複数ボルト式は、主軸の下端側の工具取付け台と、工具が組付けられた工具フランジとを上下に重ねて、その外周側に主軸と平行に配置された周方向に複数のボルトにより、工具取付け台と工具フランジとを上下方向に締付けて工具を主軸に取付けるようになっている。

【0005】

またセンターナット式は、主軸の下端側の工具取付け台のねじ部の外周に、工具フランジの外周に装着されたナットを螺合して、そのナットを締付けて工具を主軸に取付けるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－１５２６０５号公報

【特許文献2】特開平６－２１０５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の工具の取付け形態では、複数ボルト式、センターナット式の何れの場合にも、工具支持剛性が低下し、また工具を交換する際の段取替えが煩雑で作業能率が低下する等の問題がある。

【0008】

すなわち、複数ボルト式は、工具取付け台の外周側に配置されたボルト孔に対して主軸の軸方向のボルトを上側から挿入して、そのボルトの頭部側にスパナ等の締付け工具を掛け直しながらボルトを締付けるため、複数のボルトの締付け作業に時間を要すると云う問題がある。

【0009】

特に工具取付け台の上側の隙間が小さい場合には、工具取付け台の通孔に上側からボルトを挿入した後、その工具取付け台から下方に工具フランジを離した状態で各ボルトの下端を工具フランジのねじ孔にねじ込みながら締付けなければならないので、ボルトのねじ込み量に合わせて主軸と工具との芯合わせを行う必要があり、ボルトの締付け作業に時間を要する上に、主軸と工具との芯合わせ作業が加わり作業能率が極端に低下すると云う問題がある。

【0010】

一方、工具取付け台の上側の隙間が大きい場合には、六角レンチによりボルトを締付けることが可能となるが、工具取付け台の上側に六角レンチを使用できるだけの隙間を確保する必要があり、それに伴って主軸の長さが大になるため、主軸の曲げ剛性が低くなり加工精度が低下すると云う欠点がある。

【0011】

センターナット式は、主軸の中心部の１個のナットにより工具フランジを主軸の工具取付け台に固定するため、工具が大きい砥石等の場合には、工具、工具フランジを下側から支えながらナットを締付ける必要から、工具等を下側から受ける工具交換台が大型化してしまい、機内に作業スペースを確保することが困難になると云う問題もある。

【0012】

更に複数ボルト式、センターナット式では、ボルト、ナットを締付ける際に、その操作力により主軸が連れ回りして回転するため、主軸の回転を確実に止めた状態でボルト、ナットを操作する必要があり、そのボルト、ナットの締付けが煩わしくなると云う欠点がある。

【0013】

本発明は、このような従来の課題に鑑み、工具支持強度を低下させることなく、工具交換作業を容易且つ迅速にできる工具取付け装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に対して前記主軸の軸方向に着脱自在に取付けるようにした工具取付け装置において、前記主軸の径方向の外側から操作して前記径方向の内側へと締付けたときに、楔作用により前記工具フランジを前記工具取付け台に対して前記軸方向に締付けて固定する固定手段を、前記主軸の周方向に略等配に複数備えたものである。

【0015】

また別の本発明は、工具を工具フランジを介して主軸の工具取付け台に対して前記主軸の軸方向に着脱自在に取付けるようにした工具取付け装置において、前記主軸の周方向に略等配に配置され且つ前記主軸の径方向の内側へと締付けたときに、楔作用により前記工具フランジを前記工具取付け台側へと前記軸方向に締付けて固定する複数の固定手段と、前記主軸の径方向に配置され且つ前記径方向の外側から操作して前記固定手段を前記径方向の内側へと締付ける複数の締付け手段とを備えたものである。

【0016】

前記固定手段は、前記工具取付け台と前記工具フランジとの一方側に設けられた楔体受け部と、前記工具取付け台と前記工具フランジとの他方側に設けられた楔作用部と、前記径方向の外側で前記楔体受け部と前記楔作用部との間に配置され且つ前記楔作用部に対応して楔作用を発生する楔体とを備え、前記径方向の外側から操作可能に前記径方向に配置され且つ前記楔体を前記径方向の内側に締付ける締付けボルトを備えたものでもよい。

【0017】

前記各固定手段の前記楔体受け部と前記楔作用部は、前記周方向に交互に配置されており、前記各固定手段の前記楔体は、前記楔体受け部と前記楔作用部との一方側から、この一方側の両側に配置された他方側に跨がって前記周方向に配置されていることもある。

【0018】

前記工具取付け台は、前記径方向の外方に突出する第１突出部の外端側に、前記楔体受け部と前記楔作用部との一方側を備え、前記工具フランジは、隣り合う前記第１突出部間で前記軸方向に突出する第２突出部の外端側に、前記楔体受け部と前記楔作用部との他方側を備えたものでもよい。

【0019】

前記各固定手段に跨がって前記楔体の外周に配置された脱落阻止リングを備え、該脱落阻止リングは、前記楔体に対応して前記楔体の脱落を阻止する脱落阻止位置と、前記楔体から外れて前記楔体の取外しを許容する取出し許容位置との間で前記主軸の軸方向に移動可能であることが望ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、主軸の周方向に略等配に配置された複数の固定手段を、主軸の径方向に配置された各締付け手段を径方向の外側から操作して径方向の内側へと締付けることにより、各固定手段の楔作用により工具フランジを工具取付け台側へと主軸の軸方向に締付けて固定するため、工具支持強度を低下させることなく、工具交換作業を容易且つ迅速にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態を示す縦型研削盤の砥石取付け装置の正面断面図である。

【図2】同砥石取付け装置の一部破断平面図である。

【図3】同砥石取付け装置の一部分解斜視図である。

【図4】同要部の拡大断面図である。

【図5】同砥石交換工程の説明図である。

【図6】同砥石交換工程の説明図である。

【図7】同砥石交換工程の説明図である。

【図8】同砥石交換工程の説明図である。

【図9】同砥石交換工程の説明図である。

【図10】同砥石交換工程の説明図である。

【図11】同砥石交換工程の説明図である。

【図12】同砥石交換工程の説明図である。

【図13】同砥石交換工程の説明図である。

【図14】本発明の第２の実施形態を示す砥石取付け装置の要部断面図である。

【図15】本発明の第３の実施形態を示す砥石取付け装置の要部断面図である。

【図16】本発明の第４の実施形態を示す砥石取付け装置の一部分解斜視図である。

【図17】同面取り部の説明図である。

【図18】同楔体の当接始めの説明図である。

【図19】同固定完了状態の説明図である。

【図20】同当接半径の説明図である。

【図21】本発明の第５の実施形態を示す砥石取付け装置の一部破断平面図である。

【図22】同楔作用部の説明図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0022】

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳述する。図１～図１３は縦型研削盤に適用した本発明の砥石取付け装置１の第１の実施形態を例示する。

【0023】

縦型研削盤は、図１～図３に示すように、主軸ケース２により縦方向の軸心回りに回転自在に支持された主軸３と、この主軸３の下端部に着脱自在に装着された砥石４とを備え、主軸３とともに回転する砥石４により、工作物（図示省略）の研削加工を行うようになっている。主軸ケース２は、機枠（図示省略）により主軸３の軸方向（以下、「主軸３の軸方向」を「前記軸方向」と云う）に昇降自在に支持されている。また主軸ケース２の下端部には、主軸ケース２の外周を覆う主軸カバー５と、砥石４を覆う砥石カバー６とが設けられている。

【0024】

砥石４は砥石取付け装置１を介して主軸３の下端側に着脱自在に取付けられている。なお、本発明は、砥石４を対象とする砥石取付け装置１に限定されるものではなく、砥石４を含む各種工具を対象とする工具取付け装置全般に適用可能であることは云うまでもない。砥石４は砥石フランジ８と押えフランジ９との間に略同心円状に組付けられ、また主軸３の下端側にはボルト４８により砥石取付け台１０が装着されている。

【0025】

砥石取付け装置１は、砥石フランジ８を介して砥石４を砥石取付け台１０に対して前記軸方向に着脱自在に取付けるためのものであり、その砥石フランジ８と砥石取付け台１０との間には、図１～図３に示すように、主軸３の径方向（以下、「主軸３の径方向」を「前記径方向」と云う）の内側へと締付けたときの楔作用により、砥石フランジ８を砥石取付け台１０側へと前記軸方向に締付けて所定の保持力で固定するための固定手段１１と、前記径方向の外側から操作して固定手段１１を前記径方向の内側へと締付けるための締付け手段１２とが主軸３の周方向（以下、「主軸３の周方向」を「前記周方向」と云う）に略等配に複数配置されている。なお、この実施形態では、固定手段１１と締付け手段１２とが前記周方向に略等配に６組配置されているが、固定手段１１、締付け手段１２は２組以上の複数であればよい。

【0026】

砥石フランジ８は砥石４の中心孔１３に挿通される円筒状の挿通部１４を同心状に備え、その挿通部１４の下端側に押えフランジ９が套嵌され、下側からボルト１５により固定されている。そのため段取替え等で砥石４を交換する際には、砥石フランジ８等に組付けた状態のままで、その砥石フランジ８を介して砥石４を砥石取付け台１０に着脱することになる。

【0027】

砥石取付け台１０は、下側が砥石フランジ８の取付け面１８となった円環部１９を同心状に備え、その円環部１９の内周側の芯出し孔２０に主軸３の下端側に同心状に形成された芯出し凸部２１が嵌合されている。したがって、砥石取付け台１０は、円環部１９の芯出し孔２０と芯出し凸部２１との嵌合により、主軸３に対して芯出しされている。

【0028】

円環部１９の芯出し孔２０には、芯出し凸部２１が所定の嵌め合い公差で嵌合されている。砥石フランジ８には砥石取付け台１０側に突出する芯出し凸部２２が同心状に設けられており、砥石フランジ８を砥石取付け台１０の取付け面１８に当接させて取付けるときに、この芯出し凸部２２が円環部１９の芯出し孔２０に所定の嵌め合い公差で嵌合されるようになっている。

【0029】

したがって、砥石フランジ８は、円環部１９と芯出し凸部２２との嵌合により砥石取付け台１０に対して芯出しされるので、砥石４を砥石フランジ８を介して砥石取付け台１０に取付けることにより、砥石４の中心を主軸３の中心に一致させて芯出しをすることが可能である。

【0030】

各固定手段１１は、砥石取付け台１０に設けられた楔体受け部２３と、砥石フランジ８に設けられた第１楔作用部２４と、楔体受け部２３及び第１楔作用部２４に対して前記径方向の外側で上下の楔体受け部２３及び第１楔作用部２４に対応して配置され且つ第１楔作用部２４との間で楔作用を発生させる楔体２５とを備えると共に、主軸３の中心回りに円弧状に構成されており、主軸３の中心回りの略同一円周上に配置されている。

【0031】

砥石取付け台１０には、各第１突出部２６を介して各固定手段１１の楔体受け部２３が主軸３に対して放射状に設けられている。第１突出部２６は円環部１９の外周から前記径方向の外方へと突出している。楔体受け部２３は偏平状であって、第１突出部２６の外周の前記軸方向の一端側である砥石フランジ８側の縁部から前記径方向の外方へと突出している。第１突出部２６、楔体受け部２３は、前記周方向に所定の間隔をおいて放射状に配置されている。砥石取付け台１０は、円環部１９、第１突出部２６、楔体受け部２３を含む下面側が砥石フランジ８用の取付け面１８となっており、この取付け面１８に砥石フランジ８の上面が当接している。

【0032】

砥石フランジ８の上面には、第２突出部２７を介して固定手段１１の第１楔作用部２４が設けられている。第２突出部２７は主軸３を中心とする平面視略円弧状であって、前記周方向に隣り合う第１突出部２６間で砥石フランジ８の上面に配置され、ボルト２９により砥石フランジ８に固定されている。第２突出部２７と第１突出部２６との間には所定の間隔があり、砥石４の交換時に第２突出部２７が第１突出部２６間に進入可能になっている。第２突出部２７は砥石フランジ８の上面から前記軸方向へと上向きに突出している。なお、第２突出部２７の突出高さは、砥石取付け台１０の円環部１９等と略同程度であるが、円環部１９等よりも若干高いか低くてもよい。

【0033】

第２突出部２７には、前記径方向の内側に三角形状の補強部３０が、前記径方向の外端側に第１楔作用部２４が夫々設けられている。補強部３０は楔体２５から第１楔作用部２４に加わる押圧力に十分に抗するように、ボルト２９よりも円環部１９側に離れた位置で砥石フランジ８の上面に当接している。なお、円環部１９には補強部３０との干渉を避けるように凹部３１が設けられている。

【0034】

第１楔作用部２４は前記周方向に円弧状であって、第２突出部２７の外周の前記軸方向の他端側である主軸３側の縁部から前記径方向の外方へと突出している。この第１楔作用部２４は、外周に向かって楔体受け部２３から離れるように傾斜する円錐面状のテーパ面により構成されている。なお、各第１楔作用部２４はその全体で主軸３を中心とする円錐状になり、外周側が楔体受け部２３から離れるように傾斜している。

【0035】

第１楔作用部２４は、各第２突出部２７を砥石フランジ８の同一円周上に固定した後、その状態で各第２突出部２７に跨がって一体的に円錐状のテーパ面に仕上げ加工されており、これによって第１楔作用部２４の個々のバラツキを防止することができる。そのため各固定手段１１において、略均等に楔作用を得ることが可能である。

【0036】

各固定手段１１の楔体受け部２３と第１楔作用部２４は、前記軸方向に所定の間隔をおいて配置され、また楔体受け部２３に対して前記周方向の両側に第１楔作用部２４が配置されている。一方、楔体２５は前記周方向に長い円弧状であって、図２、図３に示すように、中央部が第１突出部２６及び楔体受け部２３に対応し、両端部がその両側の第２突出部２７及び第１楔作用部２４の前記周方向の略半分に対応する長さを有し、楔体受け部２３及び第１楔作用部２４の外側で上下の楔体受け部２３と第１楔作用部２４との間に配置されている。

【0037】

この楔体２５には、図３、図４に示すように、楔体受け部２３上に当接する当接面３３が下側に、第１楔作用部２４と対応する第２楔作用部３４が上側に夫々設けられている。下側の当接面３３は前記軸方向に対して略直角の平坦面であり、また上側の第２楔作用部３４は第１楔作用部２４と面接触可能に略同一角度で傾斜する円錐面状のテーパ面により構成されている。したがって、当接面３３と第２楔作用部３４とを上下に有する楔体２５は、内周側の上下寸法が小さくなる楔状になっている。

【0038】

第２楔作用部３４は、図４に示すように、第１楔作用部２４と略同一角度のテーパ面であるため、楔体２５を前記径方向の内側へと締付けたときに、第１楔作用部２４との間で発生する楔作用により砥石フランジ８を砥石取付け台１０側に締付けることができる。なお、第１楔作用部２４、第２楔作用部３４は、両者間で楔作用が生じる組合せであればよく、異なる角度の傾斜面でもよいし、傾斜面と傾斜面以外の円弧面等との組合せでもよい。

【0039】

締付け手段１２は締付けボルト３５により構成されている。締付けボルト３５は前記径方向に配置されており、前記径方向の外端側に操作部３６を有する頭部３７が設けられ、ねじ部３８が楔体２５の円弧方向の略中央に形成された挿通孔３９を貫通して第１突出部２６のねじ孔４０に螺合され、頭部３７側の操作部３６を操作することにより、楔体２５を第１突出部２６側へと締付けるようになっている。操作部３６は六角レンチ等の締結工具４１を挿入可能な凹部であり、その締結工具４１で締付けボルト３５を正逆方向に操作するようになっている。

【0040】

楔体２５は楔体受け部２３上を前記径方向に平行に摺動自在であるため、その摺動により締付けボルト３５、楔体２５の挿通孔３９、砥石取付け台１０のねじ孔４０との位置関係が変化しないので、各固定手段１１に楔体２５を容易に組込むことができる。また締付けボルト３５は外側から前記径方向に挿脱するため、前記軸方向のスペースに影響されることなく組込むことができる。

【0041】

固定手段１１の外周側には、図１～図４に示すように、各固定手段１１に跨がって脱落阻止リング４２が設けられている。脱落阻止リング４２は砥石取付け台１０上の脱落阻止板４３の外周に主軸３と略同心状に設けられている。脱落阻止板４３は、外周側の脱落阻止リング４２を支持する環状支持部４４と、この環状支持部４４から内側に突出して砥石取付け台１０の第１突出部２６上にボルト４９により取付けられた取付け部４５とを有し、環状支持部４４の内側の各取付け部４５間に第２突出部２７に対応する切欠き部４６が設けられている。

【0042】

脱落阻止リング４２は、脱落阻止板４３の環状支持部４４により支持されており、楔体２５の脱落を阻止する脱落阻止位置Ａと、楔体２５の取出しを許容する取出し許容位置Ｂとの間で前記軸方向に沿って上下方向に移動可能である。脱落阻止位置Ａでは、脱落阻止リング４２が締付けボルト３５の頭部３７に上側から係合して楔体２５の外周側に対応する位置に保持され、また取出し許容位置Ｂでは、脱落阻止リング４２が楔体２５から上側に外れて楔体２５の取外しを許容するようになっている。

【0043】

脱落阻止リング４２には、図５に示すように回止め用の係合部４７が切欠き状に形成されている。この係合部４７は、脱落阻止リング４２が脱落阻止位置Ａにあるときに締付けボルト３５の頭部３７に上側から係合して、脱落阻止位置Ａの脱落阻止リング４２が主軸３回りに回転しないように保持している。

【0044】

脱落阻止リング４２は内周側の上下両側に断面円弧状、その他の摩擦保持部４２ａ，４２ｂを有し、脱落阻止位置Ａから取出し許容位置Ｂへと上昇したときには、下側の摩擦保持部４２ｂと脱落阻止板４３の環状支持部４４との間の摩擦力により、脱落阻止板４３に対してその取出し許容位置Ｂに保持できるようになっている。各ボルト１５，２９，４８、４９は、締付けボルト３５と同様に六角レンチ等の締結工具により操作するようになっている。

【0045】

砥石４を交換する際には、次のような手順により、砥石４を砥石フランジ８に組付けたままの状態で砥石フランジ８ごと交換する。先ず図５に示すように、機内に砥石交換台５０を設置する。次に図６に示すように、交換前の砥石４が取付けられた主軸３をａ矢示方向に下降させて、その砥石フランジ８を砥石交換台５０上に載せた後、締付けボルト３５の頭部３７側に締結工具４１をセットして、この締付けボルト３５を外側から順次操作して緩めて行く。そして、各締付けボルト３５を緩めた後、図７に示すように、脱落阻止リング４２を取外し許容位置Ｂへとｂ矢示方向に上昇させて、締付けボルト３５及び楔体２５をｃ矢示方向へと取外す。

【0046】

これによって固定手段１１の楔作用による砥石フランジ８の砥石取付け台１０側への締付け力を解除でき、固定手段１１が上下の砥石取付け台１０と砥石フランジ８とに分離可能になる。次に図８に示すように、主軸３をｄ矢示方向に上昇させると、砥石取付け台１０が主軸３と一体に上昇して、主軸３側の砥石取付け台１０から砥石交換台５０上の砥石フランジ８を取外すことができる。そして、砥石交換台５０上の砥石４を砥石フランジ８ごと新しいものと入替える。

【0047】

砥石交換台５０上の砥石４を入替えた後、主軸３側の砥石取付け台１０側の第１突出部２６及び楔体受け部２３が、砥石交換台５０上の砥石フランジ８の第２突出部２７及び第１楔作用部２４間に配置されるように、砥石交換台５０上の砥石フランジ８に対して主軸３側の砥石取付け台１０の相対位置を合わせながら、図９に示すように、主軸３をｅ矢示方向に下降させて行く。すると図１０に示すように、各固定手段１１の砥石取付け台１０側の第１突出部２６及び楔体受け部２３が、砥石交換台５０上の砥石フランジ８側の前記周方向に隣り合う第２突出部２７及び第１楔作用部２４間に進入するため、各固定手段１１の第１突出部２６及び楔体受け部２３と、第２突出部２７及び第１楔作用部２４とを前記周方向に交互に組合わすことができる。

【0048】

各固定手段１１ごとに砥石取付け台１０側の第１突出部２６及び楔体受け部２３と、砥石交換台５０上の砥石フランジ８の第２突出部２７及び第１楔作用部２４とを組合せた後、図１１に示すように、各固定手段１１ごとに楔体受け部２３と第１楔作用部２４に対して外側から楔体２５を当接させて、楔体２５の挿通孔３９に挿通された状態の締付けボルト３５を六角レンチ等の締結工具４１により外側から操作して、各固定手段１１ごとに締付けボルト３５を前記径方向の内側へとｆ矢示方向に締付けて行く。

【0049】

各固定手段１１では、締付けボルト３５の締付けにより、図１２に示すように、楔体２５が第１楔作用部２４と楔体受け部２３との間でｆ矢示方向に進入するため、第１楔作用部２４と楔体２５の第２楔作用部３４との間での楔作用により力ｆ１が発生する。この楔作用により発生する力ｆ１は、図１２に示すように前記軸方向の力（締付け力）ｆ２と、これに直角な方向の前記径方向の力ｆ３とに分けることができる。そして、各固定手段１１が締付け力ｆ２で砥石フランジ８を砥石取付け台１０に対して前記軸方向に締付けるので、各固定手段１１の締付け力ｆ２の総和分に相当する所定の保持力により、砥石フランジ８を砥石取付け台１０に固定することができる。

【0050】

すなわち、楔体２５が楔体受け部２３に沿って前記径方向の内側へと移動すれば、楔体２５の第２楔作用部３４から第１楔作用部２４にその傾斜面に対して垂直に力ｆ１が加わり、この楔体２５の第２楔作用部３４と第１楔作用部２４との間の楔作用により傾斜角度に応じた締付け力ｆ２が前記軸方向に発生する。

【0051】

この楔作用により発生する締付け力ｆ２は、楔体２５の第２楔作用部３４から第１楔作用部２４に対して前記軸方向の上向きに加わり、また楔体２５から楔体受け部２３に対して前記軸方向の下向きに加わる。

【0052】

したがって、各締付けボルト３５により各固定手段１１を均等に締付けて行けば、その締付け力ｆ２によって砥石フランジ８を砥石取付け台１０の取付け面１８に対して略均等に押付けて固定することができる。

【0053】

締付けボルト３５による各固定手段１１の締付けが完了すると、図１３に示すように、脱落阻止リング４２を脱落阻止位置Ａまで下げて、その脱落阻止リング４２により各固定手段１１の楔体２５を外周側から取囲む。このようにすれば、楔体２５の外側に脱落阻止リング４２があるため、締付けボルト３５の折損等があっても、その脱落阻止リング４２によって各楔体２５の脱落を阻止することができる。最後に主軸３を上昇させて、砥石交換台５０上の砥石４と一体に砥石フランジ８を持上げた後、砥石交換台５０を機外に取出せばよい。

【0054】

この実施形態に例示するように、砥石４を砥石フランジ８を介して主軸３の砥石取付け台１０に着脱自在に取付けるに際して、前記周方向に略等配に配置され且つ前記径方向の内側へと締付けたときに、楔作用により砥石フランジ８を砥石取付け台１０側へと前記軸方向に締付けて固定する複数の固定手段１１と、前記径方向の外側から操作して固定手段１１を前記径方向の内側へと締付ける複数の締付け手段１２とを備えることにより、砥石支持強度を低下させることなく、砥石４の交換作業を迅速にできる利点がある。

【0055】

すなわち、このような固定手段１１及び締付け手段１２を採用することにより、砥石取付け台１０から砥石フランジ８までの主軸３の長さを短くできるので、主軸３の曲げ剛性の低下、加工精度の低下を防止できると共に、締付け手段１２の操作が容易であり、砥石交換作業を迅速にできる。また固定手段１１は楔作用を利用して締付けるようになっているので、小さい締付けトルクで大きな保持力を確保できる。

【0056】

更に締付けボルト３５等の締付け手段１２は、前記径方向の外側から操作すればよいので、その締付け手段１２を少ない操作スペースで無理なく容易に操作できる。しかも締付け手段１２の操作方向が主軸３の回転方向と異なるため、作業時に主軸３が連れ回りにより回転するようなことがなく、作業を容易且つ迅速に行うことができる。

【0057】

また締結工具４１としてトルクレンチを用いて、締付けボルト３５のトルクを管理することもできる。更に脱落阻止リング４２を設けることにより、締付けボルト３５の損傷による楔体２５の脱落も防止できる。締付けボルト３５を六角レンチ等の締結工具４１で操作可能にすれば、締結工具４１を締付けボルト３５から外さずに作業ができ、交換作業の効率を更に改善することができる。

【0058】

図１４は本発明の第２の実施形態を例示する。この実施形態では、図１４に示すように、砥石取付け台１０の第１突出部２６の砥石フランジ８寄りの下端部に第１楔作用部２４が設けられ、砥石フランジ８に固定された第２突出部２７の第１楔作用部２４と反対の上端部に楔体受け部２３が設けられている。楔体２５は、上面が楔体受け部２３と平行であり、下側に第２楔作用部３４が設けられている。この実施形態では、固定手段１１が第１の実施形態と上下反対に構成されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0059】

このように砥石取付け台１０に第１楔作用部２４を設け、砥石フランジ８に楔体受け部２３を設けても、第１の実施形態と同様に砥石支持強度を低下させることなく、砥石４の交換作業を迅速にできる。

【0060】

図１５は本発明の第３の実施形態を例示する。この実施形態では、図１５に示すように、砥石取付け台１０の第１突出部２６の上端側と、砥石フランジ８に固定された第２突出部２７の下端側とに上下逆向きに第１楔作用部２４が設けられている。一方、楔体２５には上下両側に第２楔作用部３４が設けられている。この実施形態では、上下逆向きの第１楔作用部２４が楔作用として機能すると同時に楔体受け部として機能することになる。したがって、上下の第１楔作用部２４、第２楔作用部３４は締付けボルト３５を中心に上下対称に構成されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0061】

このように楔体２５の上下両側で砥石取付け台１０と砥石フランジ８とに上下に相対向するように第１楔作用部２４を設けておき、その上下の第１楔作用部２４間に楔体２５を配置しても、第１の実施形態と同様に砥石４の支持強度を低下させることなく、砥石４の交換作業を迅速にできる。

【0062】

図１６～図２０は本発明の第４の実施形態を例示する。この実施形態の楔体２５には、図１６、図１７に示すように、その内周側の円弧方向の両端部に面取り部５３が設けられている。この面取り部５３は、第１の実施形態の場合に第２楔作用部３４の円弧方向の両端側に形成されていた内周側両端角部５２を除去するもので、楔体２５の内周側両端部５５を前記軸方向の全体にわたって緩やかに面取りすることにより形成されている。なお、面取り部５３は第２楔作用部３４の少なくとも内周側両端角部５２を除去できるものであればよい。

【0063】

この面取り部５３は、例えば次のように形成すればよい。図１７に示すように、楔体２５の内周面５４と第１楔作用部２４の端面２４ａとの交差位置５４ａ又はその近傍を通る内周面５４の接線方向に楔体２５の内周側両端部５５を除去する。

【0064】

この結果、第２楔作用部３４には、楔体２５の円弧方向の中央側にテーパ方向の略全幅にわたる広幅部３４ａができ、この広幅部３４ａから楔体２５の円弧方向の端部側に近づくに連れて順次幅が狭くなる狭幅部３４ｂができる。これによって、第２楔作用部３４が第１楔作用部２４の下側に進入する際には、広幅部３４ａ及び狭幅部３４ｂの端縁側の全体が第１楔作用部２４に対して略同時に当接することになり、局部的な当接を防止することができる。

【0065】

楔体２５の内周面５４に対してその接線方向に面取り部５３を設けることにより、楔体２５の面取り時の機械加工を容易に行うことができる。しかし、この面取り部５３は内周面５４の接線方向である必要はないし、また接線方向に形成する場合でも、内周面５４の交差位置５４ａから円弧方向に離れた位置を基準に設けることも可能である。他の構成は各実施形態と同様である。

【0066】

このように楔体２５の内周側両端部５５に面取り部５３を設けることにより、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との損傷を防止できるとともに、両楔作用部２４，３４の面圧を略均等にして充分な締付け力を確保することができる。

【0067】

砥石フランジ８を主軸３に取付ける際には、砥石交換台５０上の砥石フランジ８の第２突出部２７間に主軸３の砥石取付け台１０の第１突出部２６が進入すべく、砥石フランジ８と砥石取付け台１０とを位置合わせしながら主軸３を下降させる。このとき砥石取付け台１０の下面と砥石フランジ８の上面との衝突を防止するため、図１８に示すように、砥石取付け台１０の下面と砥石フランジ８の上面との間に若干の隙間ｓができる状態で位置決めする。

【0068】

次に砥石取付け台１０側の楔体受け部２３上に楔体２５を配置して、その第２楔作用部３４を砥石フランジ８側の第１楔作用部２４と対向させた後、この楔体２５を締付けボルト３５により前記径方向へと締付けて、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との間で発生する楔作用により、砥石フランジ８を隙間ｓ分だけ持上げながら砥石フランジ８を砥石取付け台１０に固定する。固定の完了時点では、図１９に示すように第１楔作用部２４と第２楔作用部３４とが対応して、その両者間に発生する楔作用により砥石フランジ８を砥石取付け台１０に締付けて固定する。

【0069】

固定の完了時点での楔体２５の高さが図１９に示す位置であるとすれば、図１８に示すように、砥石取付け台１０と砥石フランジ８との間に隙間ｓがある状態では、楔体２５が固定完了時点に比較して隙間ｓ分だけ上側へとずれるため、楔体２５の第２楔作用部３４が砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に当接し始める当接開始位置５２ａも隙間ｓ分だけ上側へとずれた位置となる。

【0070】

なお、第２楔作用部３４の第１楔作用部２４に対する当接開始位置５２ａは隙間ｓの大小によってバラツキがあるが、その隙間ｓは第２楔作用部３４の内周側下端が第１楔作用部２４の外周側上端よりも下側であって、楔体２５の締付けにより第２楔作用部３４が第１楔作用部２４の下側に進入可能な範囲であればよい。当接開始位置５２ａは当接開始時に面当たりする場合には、その面当たりの範囲内であればよい。

【0071】

楔体受け部２３上の楔体２５の高さが隙間ｓ分だけ高くなった場合には、第１楔作用部２４に対して第２楔作用部３４が当接を開始する当接開始位置５２ａは、第１楔作用部２４の傾斜角度に従って隙間ｓ分だけ上昇する。そのため当接開始位置５２ａにおける第１楔作用部２４と第２楔作用部３４の主軸３に垂直な断面を考えると、図２０に示すように、第１楔作用部２４の当接位置半径ｒ１は、楔体２５の内周面５４側の当接位置半径ｒ２よりも大きくなる。

【0072】

これは、楔体２５を図１９に示す固定完了状態まで締付けたときに、楔体２５の第２楔作用部３４が砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に略全面で当接するように、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４とを略同一円錐状のテーパ面に設計しているためである。

【0073】

このように設計された第１楔作用部２４と第２楔作用部３４では、図１８に示すように、第２楔作用部３４の第１楔作用部２４に対する当接開始位置５２ａが上になるほど第１楔作用部２４の当接位置半径ｒ１が大きくなり、その当接位置半径ｒ１の大きい第１楔作用部２４に対して楔体２５側の当接位置半径ｒ２の小さい第２楔作用部３４が下側から当接する。

【0074】

そのため内周側両端角部５２を有する楔体２５を使用した場合には、図２０に示すように、楔体２５の第２楔作用部３４の内、その円弧方向の両端の内周側両端角部５２が当接開始位置５２ａとなって第１楔作用部２４の当接位置半径ｒ１の高さで最初に当接し、その後、楔体２５の締付けに伴って第２楔作用部３４が第１楔作用部２４の下側に進入しながら当接領域が広がって行く。

【0075】

したがって、内周側両端角部５２が第１楔作用部２４に当接した状態のままで楔体２５を締付けると、楔体２５の内周側両端角部５２に対応する部分での第１楔作用部２４と第２作用部３４との面圧が非常に高くなって、その面圧によって第１楔作用部２４が傷付いたり、楔体２５の内周側両端角部５２が変形したりする他、そのような状況が度々繰返されると、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４とが密着しなくなって充分な締付け力を確保できなくなるおそれがある。

【0076】

しかし、この実施形態に示すように楔体２５の内周側両端に、楔体２５の内周側両端角部５２を逃がすように緩やかな面取り部５３を設けることにより、その内周側両端角部５２による弊害を未然に防止することができる。

【0077】

何故ならば、楔体２５の内周側両端部５５に面取り部５３を設けることにより、砥石フランジ８の上面と砥石取付け台１０の下面との間に隙間ｓがある状態で楔体２５を締付けた場合でも、砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に対して楔体２５の第２楔作用部３４の略全面を均等に当接させることができる。そのため第１楔作用部２４の損傷、楔体２５の変形等を防止でき、また第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との密着により必要な締付け力を確保できる利点がある。

【0078】

更に楔体２５の内周側両端に面取り部５３があるので、楔体２５を着脱する際に、除去された内周側両端角部５２が他の部位に引っ掛かるなどの問題もなく、楔体２５を容易に着脱することもできる。また面取り部５３は楔体２５の内周側両端部５５に内周面５４の接線方向に形成しているので、楔体２５に対する面取り部５３の機械加工も容易にできる。

【0079】

図２１、図２２は本発明の第５の実施形態を例示する。この実施形態では、図２１、図２２（ａ）（ｂ）に示すように、砥石フランジ８側の第２突出部２７の第１楔作用部２４と、楔体２５の長手方向の両側の第２楔作用部３４は、平面視形状が略真っ直ぐに構成されている。第１楔作用部２４と第２楔作用部３４は、各固定手段１１ごとに平面視略くの字状を呈するように配置され、楔体２５を締付けボルト３５により前記径方向に締付けたときに、楔体２５側の第２楔作用部３４が前記径方向に平行に移動して砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に平行に当接するように構成されている。

【0080】

砥石フランジ８側の第２突出部２７には、平面視略くの字状に第１楔作用部２４が設けられ、また楔体２５には中間の締付けボルト３５を挟んで長手方向の両側に、第１楔作用部２４に対応する第２楔作用部３４が各第１楔作用部２４と略平行に設けられている。第１楔作用部２４及び第２楔作用部３４は略同一角度の傾斜面であり、楔体２５を締付けボルト３５により前記径方向に締付けたときに、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との間の楔作用により、砥石フランジ８を砥石取付け台１０側に締付けるようになっている。他の構成は各実施形態と同様である。

【0081】

この実施形態の場合にも、図１８に示す場合と同様に、砥石取付け台１０の下面と砥石フランジ８の上面との間に若干の隙間ｓがある状態で位置決めすれば、楔体２５の位置が隙間ｓ分だけ高くなる。そのため楔体２５を締付けボルト３５により前記径方向へと締付けたときに、楔体２５は高い位置を保ったままで楔体受け部２３上を前記径方向に移動して、その第２楔作用部３４が砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に対して下側から当接した後、楔体２５が略平行状態を保ちながら第１楔作用部２４の下側に進入する。そして、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との間で発生する楔作用によって砥石フランジ８を隙間ｓ分だけ持上げて、砥石フランジ８を砥石取付け台１０に固定する。

【0082】

楔体２５の第２楔作用部３４は砥石フランジ８側の第１楔作用部２４に近い側から当接してその下側に進入するが、楔体２４は前記径方向に平行移動するため、第２楔作用部３４は第１楔作用部２４に対して略平行状態を保ちながら下側へと進入して、砥石フランジ８を砥石取付け台１０に固定した時点では、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との対応領域が略均等な面圧で当接する。したがって、楔体２５の内周側両端角部５２の損傷、楔体２５の変形等もなく、第１楔作用部２４と第２楔作用部３４との間の楔作用によって充分な保持力を確保することができる。

【0083】

以上、本発明の実施形態として縦型研削盤における砥石４の交換作業を例示して詳述したが、本発明はこの実施形態に例示の砥石４の交換等に限定されるものではなく、砥石４の他に、各種形状、構造の工具フランジを使用する各種の加工工具の取付けにも応用可能であることは云うまでもない。

【0084】

また単に砥石４、その他の工具に採用可能であるだけでなく、機構的にも種々の変更が可能である。例えば、実施形態では、円弧状の固定手段１１を主軸３の中心周りに略同一円周上に６等配に配置しているが、固定手段１１の数は砥石フランジ８を砥石取付け台１０に固定するに必要な保持力により決定すればよく、２以上の固定手段１１を略等配に配置するものであれば十分である。

【0085】

その場合、各固定手段１１は主軸３の中心回りに略円弧状に構成する他、直線状に構成された固定手段１１を主軸３の周辺に三角形、四角形又は五角形に配置することも可能である。また主軸３は縦方向に配置するだけでなく、斜め方向に傾斜状に配置してもよいし、前後、左右等の水平方向に配置してもよい。楔体２５は円弧状の他、直線状であってもよい。

【0086】

実施形態の固定手段１１は、楔体受け部２３に対して前記周方向の両側に配置される第１楔作用部２４に跨がって楔体２５を配置するように構成しているが、固定手段１１ごとに楔体受け部２３と楔作用部２４と楔体２５とが独立して、その楔体受け部２３と楔作用部２４との間に楔体２５が配置されるように構成してもよい。

【0087】

脱落阻止リング４２は、実施形態に例示するように脱落阻止位置Ａでは締付けボルト３５の頭部３７により下側から支持し、取出し許容位置Ｂでは脱落阻止板４３の環状支持部４４との間の摩擦力により保持する他、適宜位置決め手段によって脱落阻止位置Ａと取出し許容位置Ｂとの何れかに位置決めするようにしてもよい。

【符号の説明】

【0088】

３ 主軸
４ 砥石（工具）
８ 砥石フランジ（工具フランジ）
１０ 砥石取付け台（工具取付け台）
１１ 固定手段
１２ 締付け手段
２３ 楔体受け部
２４ 第１楔作用部
２５ 楔体
２６ 第１突出部
２７ 第２突出部
３４ 第２楔作用部
３５ 締付けボルト
４２ 脱落阻止リング
Ａ 脱落阻止位置
Ｂ 取出し許容位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】