JP2003231034A - 工作機械のワーク把持工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸線方向長さが短く軽量なワーク把持工具を
提供することである。 【解決手段】 ケーシング６内に軸受１３を介して回転
可能に軸支した回転軸１４の細径部１９の先端部分にね
じ部２２を形成する。また、ケーシング６に回転軸１４
の軸線方向に移動可能で回転不能に開閉用部材２３を設
ける。開閉用部材２３に設けた環状の開閉用溝２６に把
持部材２８の嵌合突起部３０を嵌合する。この開閉用部
材２３のめねじ部２５と回転軸１４のおねじ部２２とを
螺合し、主軸４と一体に回転軸１４を回動し、開閉用部
材２３を軸線方向に移動して把持部材２８を開閉する。
おねじ部２２とめねじ部２５とを螺合することで回転軸
１４と開閉用部材２３とが軸線方向に重なりを有し、ワ
ーク把持工具１の全長を短かくでき軽量となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ツールマガジン
に刃具を備えた他の工具ホルダと共に収容され、自動工
具交換装置によってツールマガジンとの間で主軸に交換
可能に装着されてワークを把持可能な工作機械のワーク
把持工具に関し、特に主軸の駆動によりワークを把持可
能な工作機械のワーク把持工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から工作機械の主軸に着脱可能にワ
ーク把持工具を取付け、主軸の駆動を利用してワーク把
持工具により工作機械でのワークの取付け、取外しを行
えるようにし、専用のロボット等のローディング装置を
不要としたものがある。このようなものとして特開平９
−２９５７４号に開示のものがある。保持ケースにシャ
ンク（回転軸）の軸部を回転可能に支持し、保持ケース
から突出するシャンクのテーパ軸部を工作機械の主軸の
テーパ孔に装着するようになっている。保持ケースに
は、上下方向（軸線方向）に移動可能に作動軸を設けて
あり、その作動軸と前記シャンクの軸部とには上下方向
に山部と谷部とを形成したカム面が夫々対向するカム装
置を設けてある。作動軸の下端には、リンク機構を介し
て一対の挟持爪が相互に接離可能に連結してある。ま
た、作動軸は、リターンバネにより上方に付勢されてい
る。ワークの把握の際には、主軸と共にシャンクを回転
し、シャンク側のカム面の山部と作動軸側のカム面の山
部とを対面し、作動軸を下方移動してリンク機構により
挟持爪を開き、主軸ヘッドをワーク位置に移動した後、
再び主軸を回転してシャンク側のカム面の山部（谷部）
と作動軸側のカム面の谷部（山部）とを対面し、リター
ンバネのバネ力により挟持爪を閉じてワークを挟持し、
その状態でワークを所定位置まで移送する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のものでは、
自動工具交換装置によってツールマガジンと主軸との間
で、ワークの移送時には切削工具に換えてワーク把持工
具を装着し、ワークを搬送することでローディング装置
を不要としている。このワークの移送時において、ワー
クの把持の際には、カム装置により主軸の回転を軸線方
向動作に変換しているが、このカム装置は、対向するシ
ャンクの軸部の下端面と作動軸の上端面とに夫々山部と
谷部とを設けた端面カムであるために、ツール把持工具
の全長を長くする問題があった。そして、ツール把持工
具が長いため、その分重量が大きくなり、迅速な工具交
換を妨げる問題があった。本願の課題は、軸線方向長さ
が短く軽量なワーク把持工具を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題解決のため本願
発明では、自動工具交換装置により、主軸頭に軸支され
た主軸のテーパ孔に回転軸に形成したテーパ部が交換可
能に装着され、その回転軸を回転可能に軸支するケーシ
ングを該主軸頭に対し回転不能とし、主軸の回転によっ
て回転軸が回転し、その回転軸の回転によって把持部材
を開閉してワークを把持、開放可能な工作機械のワーク
把持工具において、該回転軸の先端部分にねじ部を設
け、ケーシングに回転軸の軸線方向に摺動可能に開閉用
部材を設け、その開閉用部材に設けられたねじ部と回転
軸のねじ部とを螺合し、ケーシングに揺動可能に設けた
把持部材の嵌合突起部を開閉用部材の開閉用溝に嵌合し
た（請求項１）。これによれば、回転軸と開閉用部材と
が夫々のねじ部の螺合によって重なり部分を有している
ので、その重なる分、ワーク把持工具の全長が短くな
り、重量も軽減することができる。また、工作機械の主
軸の回転により把握部材を開閉するので、把握部材を開
閉するための流体圧機構や電動機構等の他の駆動源を必
要としない。更に、専用のローディング装置も必要とし
なくなる。

【０００５】前記何れか１つの把持部材の嵌合突起部に
回り止め溝を設け、開閉用部材には、その外周に設けた
環状の開閉用溝に嵌合突起部を嵌合して上記回り止め溝
を開閉用溝内に位置させた状態で、回り止め溝を通り開
閉用溝の両側にまたがるように回り止めピンを設け、そ
の回り止めピンに対して回り止め溝を把握部材の開閉方
向へ摺動可能に嵌合したことを特徴とする（請求項
２）。

【０００６】

【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について図
１、図２に基づいて説明する。図１において、ワーク把
持工具１は、そのテーパ部２が図示しない周知の工作機
械のコラムに設けられた主軸頭３に回転可能に軸支され
た主軸４先端のテーパ孔５に、図示しない周知の自動工
具交換装置（ＡＴＣ）により工作機械のツールマガジン
との間で、交換可能に装着されると共に、ケーシング６
に設けた回り止め手段７が主軸頭３に一体に設置してあ
る回り止め部材８に嵌まり込むようになっている。

【０００７】ケーシング６は、主軸頭３側のケーシング
本体９と、ケーシング本体９に一体に取付けられた先端
側ケーシング１０とから成り、ケーシング本体９に形成
された収容孔１１に先端側ケーシング１０の嵌入軸部１
２が嵌入されている。また、収容孔１１には、前後1対
の軸受１３が内装されており、その軸受１３には、回転
軸１４の太径部１５を回転可能に軸支している。回転軸
１４は、ケーシング本体９の後端側（図１において上
方）から突出しており、その突出した部分は、図１に示
すように、ケーシング本体９側からＡＴＣの交換アーム
が把持する把持部１６と、主軸４の先端部に形成された
テーパ孔５に装着される前記テーパ部２と、主軸４に主
軸軸線方向に移動可能に挿通されたプルロッド１７によ
り保持され引き込まれるプルスタッド１８に形成されて
いる。また、回転軸１４の太径部１５より先端側（図１
において下方）の細径部１９は、先端側ケーシング１０
の摺動孔２０を通って先端面２１から突出し、その先端
部分の外周におねじ部２２が形成されている。

【０００８】先端側ケーシング１０の摺動孔２０には開
閉用部材２３の後端部の外周が回転軸１４の軸線方向に
摺動可能に嵌合されている。開閉用部材２３は、略円筒
形をしており、その貫通孔２４にはめねじ部２５が設け
られており、また、先端側の外周には、環状の開閉用溝
２６が形成されている。貫通孔２４には、前記回転軸１
４の細径部１９が挿入しており、めねじ部２５に回転軸
１４のおねじ部２２が螺合可能となっている。

【０００９】前記先端側ケーシング１０には、その先端
面２１から２対の把持部材支持部２７が一体に立設され
ている。各把持部材支持部２７には、把持部材２８が夫
々支持ピン２９により開閉方向（回転軸半径方向）に揺
動可能に軸支されている。把持部材２８には、開閉用部
材２３に向けて伸びる嵌合突起部３０が設けられてお
り、嵌合突起部３０の上下方向の外周面が円弧面に形成
された先端部分が開閉用溝２６に摺動可能に嵌合されて
いる。一方の把持部材２８の嵌合突起部３０には、回転
軸軸線方向に向く回り止め溝３１が形成されている。そ
の回り止め溝３１には、開閉用溝２６の両側にまたがる
ように設けた回り止めピン３２を把持部材２８の開閉方
向へ摺動可能に嵌合してあり、ケーシング６に対して、
開閉用部材２３が回り止めされている。

【００１０】前記ケーシング本体９の回り止め手段７
は、ケーシング本体９に一体に設けられた回り止め部３
３と回り止めピン３４と位置決めキー３５とから成る。
回り止め部３３には段付孔３６が穿設されており、その
段付孔３６に回り止めピン３４が摺動可能に挿入されて
いる。回り止めピン３４は、回り止めピン３４と段付孔
３６を塞ぐ塞ぎ部材３７間に介装された付勢バネ３８に
よって回転軸軸線方向後方（図１において上方）に付勢
されている。回り止めピン３４は、回り止め部３３から
突出する先端部分が主軸頭３に設置してある回り止め部
材８に嵌り込むようになっている。そして、回り止めピ
ン３４の略中間部には、回り止めピン３４と直交するよ
うに位置決めキー３５が嵌合してあり、図１の２点鎖線
で示す把持部１６に設けられた固定溝３９に嵌合する嵌
合位置と図１に実線で示す固定溝３９から逃げた逃げ位
置とに位置することが可能となっている。

【００１１】上記のように構成されたワーク把持工具１
は、工具マガジンに収納されているときには、付勢バネ
３８により回り止めピン３４が軸線方向後方に付勢され
位置決めキー３５が固定溝３９に係合し、ケーシング本
体９対して回転軸１４を回り止めしている。この状態
で、自動工具交換装置（ＡＴＣ）により、ワーク把持工
具１が主軸４に装着されると、回り止め部３３に設けら
れた回り止めピン３４が主軸頭３に設置してある回り止
め部材８に嵌り込んで軸線方向前方（回転軸先端方向）
に押され、位置決めキー３５が固定溝３９から逃げて係
合が解除され、回転軸１４がケーシング６に対して回転
可能状態となる。その状態で、ワーク把持工具１は、ワ
ークＷに向けて相対的に移動され、ワークＷを把持可能
なワーク把握位置（例えばワークＷを固定している治具
位置）となると主軸４が回転される。そして、主軸４と
一緒に回転軸１４が回転し、回転軸１４のおねじ部２２
と開閉用部材２３のめねじ部２５との噛み合いによって
開閉用部材２３が後端方向に向けて後退し、把持部材２
８が閉じてワークＷを把握する。ワークＷを把握した
後、ワーク把持工具１は、所定のワーク開放位置（例え
ば工作機械の外部にワークＷを搬出するためのシュート
位置）に移動され、前記と主軸４が反対方向に回転され
ると、回転軸１４のねじ部２２に送られて開閉用部材２
３が先端方向に前進し、把持部材２８が開いてワークＷ
を開放する。

【００１２】このワークＷの把握及び開放時の把持部材
２８の開閉動作は、例えば、工作機械の制御装置に主軸
４の回転数と対応して設定し、主軸４の回転を回転数検
出手段により検出して制御したり、主軸４が回転しワー
ク把持工具１がワークＷを把持した際に主軸４を回転す
るモータに作用するトルク変化を検出して制御する等、
適当な方法で行われる。尚、図３に示すようにケーシン
グ６に対する開閉用部材２３の回り止めとして、先端側
ケーシング１０に半径方向内側に向けて植設した回り止
めピン４０を開閉用部材２３の後端部分外周に設けたキ
ー溝４１に摺動可能に嵌合するようにしても良い。ま
た、図４に示すように開閉用部材２３に円周方向等間隔
に３個の把持部材２８を設ければ、ワークＷを精度良く
把握することができる。また、ワークＷを把握していな
い状態では、暴走により主軸４が回転しすぎた場合、回
転軸１４のねじ部２２と開閉用部材２３のねじ部２５の
螺合が外れるため、ワーク把持工具１を破損することが
無い。勿論、ワーク把持工具１はワークＷの内径把握も
可能である。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本願発明によれば、回転軸
のねじ部と開閉用部材のねじ部とを螺合し、回転軸に対
して開閉用部材を相対的に回動して把持部材を開閉する
ようにしたので、回転軸と開閉用部材とに重なり部分を
有し、そのためワーク把持工具の全長が短くなる。ま
た、全長が短くなることに伴いケーシング等も短くなる
ので重量も軽減される。また、主軸の回転によって把持
部材が開閉するので、圧流体供給源との接続や電動機構
など把持部材開閉のための特別な駆動機構が不要である
と共に、ローディング装置が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るワーク把持工具を主軸に装着し
た状態を示す断面図である。

【図２】図１のＩＩ視拡大図である。

【図３】ケーシングと開閉用部材の他の回り止め構造を
示す断面図である。

【図４】把持部材を３個とした下面図である。

【符号の説明】

１ ワーク把持工具 ２ テーパ部 ３ 主軸頭 ４ 主軸 ５ テーパ孔 ６ ケーシング １４ 回転軸 ２２ おねじ部 ２３ 開閉用部材 ２５ めねじ部 ２６ 開閉用溝 ２８ 把持部材 ３０ 嵌合突起部 ３１ 回り止め溝 ３２ 回り止めピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動工具交換装置により、主軸頭に軸支
   された主軸のテーパ孔に回転軸に形成したテーパ部が交
   換可能に装着され、その回転軸を回転可能に軸支するケ
   ーシングを該主軸頭に対し回転不能とし、主軸の回転に
   よって回転軸が回転し、その回転軸の回転によって把持
   部材を開閉してワークを把持、開放可能な工作機械のワ
   ーク把持工具において、該回転軸の先端部分にねじ部を
   設け、ケーシングに回転軸の軸線方向に摺動可能に開閉
   用部材を設け、その開閉用部材に設けられたねじ部と回
   転軸のねじ部とを螺合し、ケーシングに揺動可能に設け
   た把持部材の嵌合突起部を開閉用部材の開閉用溝に嵌合
   したことを特徴とする工作機械のワーク把持工具。
2. 【請求項２】 何れか１つの把持部材の嵌合突起部に回
   り止め溝を設け、開閉用部材には、その外周に設けた環
   状の開閉用溝に嵌合突起部を嵌合して上記回り止め溝を
   開閉用溝内に位置させた状態で、回り止め溝を通り開閉
   用溝の両側にまたがるように回り止めピンを設け、その
   回り止めピンに対して回り止め溝を把持部材の開閉方向
   へ摺動可能に嵌合したことを特徴とする請求項１記載の
   工作機械のワーク把持工具。