JP2005118889A - トルクレンチツール - Google Patents

Abstract

【課題】 旋盤系複合加工機と１台のロボットを組合わせて加工物の６面を自動で加工するシステムに使用するトルクレンチツールを提供する。
【解決手段】 旋盤系複合加工機の第１主軸に装備されたチャック５０に把持された加工物８０の端面８２０は機械加工されるとともに、ねじ穴８３０が形成される。治具プレート６０は、取付面６３０を有する本体６００と、逆テーパー部６１０を備える。治具プレート６０はボルト６２０を有し、トルクレンチツール７０により加工物８０に固定される。トルクレンチツール７０は、ラチェット機構を内蔵し、ボルトを一定トルクで締付けるとともに、ボルトを緩めるときには、工具主軸のトルクを直接にボルトに伝達する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トルクレンチツールに係り、特に旋盤系複合加工機あるいはマシニングセンターにおいて、加工物の６面全面を自動的に加工するシステムに適したトルクレンチツールに関する

加工物をとりつけたパレットを交換する機能を有する主軸と、加工テーブルを備えた専用機を用いて、加工物の全面を加工する方法は、下記の特許文献１に開示されている。
特開２００１−１２３４号公報

本発明の目的は、１台の汎用の旋盤系複合加工機と１台の汎用のロボットを備えて、鋳物素材等の異形物の全面を自動的に加工する自動６面加工システムに利用されるトルクレンチツールを提供するものである。

本発明のトルクレンチツールは、工作機械の工具主軸に係合するシャンク部と本体を有し、ラチェット機構を介して駆動されるレンチシャフトを備えるものである。

そして、ラチェット機構は、工具主軸の回転を伝達する駆動シャフトと、ベアリングを介して回転自在に支持されるレンチシャフトを備え、駆動シャフトとレンチシャフトはラチェット歯により噛合うものである。

また、駆動シャフトをレンチシャフトに向けて付勢する皿バネを備え、ラチェット機構は、レンチシャフトをボルトの締付け方向に一定のトルクで駆動し、ボルトの緩め方向には、工具主軸のトルクで駆動する機能を備えるものである。

本発明のトルクレンチツールは以上の構成を備えることにより、異形の加工物を取付けて、自動で加工することができるものである。

図１は、本発明を適用する自動６面加工システムの概要を示す平面図である。
全体を符号１で示す自動６面加工システムは、旋盤系複合加工機１０と１台のロボット３０を備える。そしてロボット３０の近傍には、段取りステーション４０が配設される。

旋盤系複合加工機１０はベース１２上に、第１主軸１１０と、第１主軸１１０に対向して装備される第２主軸１２０を有し、第１主軸１１０で加工された加工物を第２主軸１２０が受け渡されて、次工程を加工する機能を備える。

旋盤系複合加工機１０のベース１２上の第１主軸１１０と第２主軸１２０の間には、ミーリング主軸１５０が配設される。このミーリング主軸１５０は、旋削工具のほかに、ミーリング用の回転工具やトルクレンチ等の段取工具を装備することができる。

旋盤系複合加工機１０のベース１２上には、交換工具を収容する工具マガジン１６０と、自動工具交換装置１６５が配備されていて、ミーリング主軸１５０に必要な工具を供給する。

ロボット３０は、ロボット本体３００と、ロボットアーム３１０を有し、ロボットアーム３１０の先端にとりつけられたロボットハンド３２０で加工物や治具等を搬送する。
段取りステーション４０は、治具置場４１０や加工物パレット４２０、４３０を備え、ロボット３０により、必要な治具や加工物を旋盤系複合加工機１０に供給する。

図２、図３は、本発明の自動６面加工システムによる加工工程を示す説明図である。

旋盤系複合加工機１０の第１主軸１１０はフォームロックチャックと称される、把握範囲調整機能付自在チャック５０を装備して、加工物８０を把持する。

把握範囲調整機能付自在チャック５０は本体５００と、本体５００に対して、半径方向に摺動開閉する開閉部材５１０を有する。開閉部材５１０は、クランピング部材５２０を支持し、クランピング部材５２０の内側には、多数のトレースピン５３０がとりつけられている。自動６面加工の対象となる加工物８０は、例えば鋳物の素材であって、穴８２を有する。

加工物８０の外表面８００は鋳物表面のままであって、把持する基準面を有しない。把握範囲調整機能付自在チャック５０は、トレースピン５３０が一定の圧力で加工物８０の外表面８００に当接し、適当な圧力で加工物８０を把持する。
この様にロボットの位置決め精度で把持することが不適切な場合は、自在チャック内に当てブロック等を設けても良い。

この状態で、第１主軸１１０とミーリング主軸１５０を使用して、加工物８０の端部に例えば、外周面８１０と端面８２０の機械加工を施す。そしてこの端面８２０に治具プレート取付用のねじ穴８３０も加工する。

次に、ロボット３０を用いて、段取りステーション４０の治具置場４１０から、加工物に適した治具プレート６０を第１主軸１１０の近傍に搬送する。

治具プレート６０は本体６００と、本体６００の第２主軸１２０側に対向する、いわゆるバヨネット構造の逆テーパー部６１０を備える。

ロボットのハンドは、この治具プレート６０の端面６３０を加工物８０の加工済みの端面８２０に当接させる。

治具プレート６０は、取付ボルト６２０を有し、この取付ボルト６２０のセンターを加工物８０に加工した取付用のねじ穴８３０に合わせる。そして、ミーリング主軸に装備したトルクレンチ７０を作動させて、治具プレート６０を自動で加工物８０にとりつける。

次に図３に示すように、この治具プレート６０の取付けが完了した後に、第２主軸１２０は第１主軸側に前進して、チャック１２１のチャック爪１２２が加工物８０と一体となった治具プレート６０を把持する。

第２主軸１２０のチャック１２１にチャッキングした加工物８０の鋳物表面８００や穴部８２に対して、ミーリング主軸は各種の工具を活用して必要な加工を施す。

この工程において、第２主軸１２０のチャック１２１に把持された加工物８０の先端面８５０に対しても必要な加工が施される。

すなわち、加工物８０が６個の面で形成された形状を有するものであっても、第１主軸で把持された状態での加工と、第２主軸に移載されて把持された状態での加工により全自動で６面を加工することができる。

治具置場４１０上に用意される治具プレート６０は、共通する逆テーパー部６１０の寸法と構造を有し、本体６００の寸法と構造は，加工物に対応するように、異なるものが用意される。
ロボットは加工物８０に適した治具プレート６０を第１主軸で端面８３０が加工された加工物にとりつけることにより、第２主軸は段取り換えをする必要なく、異なる加工物に対して加工を施することができる。

図４は把握範囲調整機能付自在チャック５０のより詳細な構成を示す説明図である。

把握範囲調整機能付自在チャック５０は、本体５００に対して半径方向に開閉する開閉部材５１０を有する。開閉部材５１０に対して摺動自在にとりつけられるクランピング部材５２０は、開閉部材５１０に設けられた調整ボルト５６０を矢印Ｒ方向に回動することにより、矢印Ａ方向に移動する。

この調整によって、トレースピン５３０の初期開度を加工物８０の外径寸法に合わせて調整することができる。

図５は、治具プレート６０の詳細を示す説明図、図６は第２主軸の標準チャック１２１の説明図である

治具プレート６０は、本体６００と逆テーパー部６１０を有する。
本体６００には、４本のボルト穴６２４が設けられ、各ボルト穴６２４にボルト６２０が挿入される。ボルト穴６２４の開口部にはＣ字型の止め輪６２２が嵌装されてボルト６２０の脱落が防止される。

逆テーパー部６１０には、３個の切欠部６１４が設けられる。第２主軸１２０のチャック爪１２２は、この逆テーパー部６１０の切欠部６１４を通過する３本のチャック爪を有する。そこで、第２主軸１２０が第１主軸１１０側へ前進する際に、第２主軸のチャック１２１のチャック爪１２２が治具プレート６０の逆テーパー部６１０の切欠部６１４を通過する角度位置に第２主軸の回転位相を合わせる。

チャック爪１２２が切欠部６１４を通過した後に、第２主軸を６０度回転させてチャックキングを行うことにより、逆テーパー部６１０のテーパー面６１２が第２主軸のチャック爪１２２のテーパー面１２４と堅実に係合する。

異なる寸法、形状を有する加工物に適応するために、治具プレート６０の本体６００の寸法、形状を変えた治具プレートを用意し、逆テーパー部６１０の形状、寸法を共通化することによって、第２主軸の段取り換えを必要とせずに、種々の加工物に対応することが可能となる。

本体６００の加工物の取付面６３０の形状や、取付用のボルト６２０の配置等は、加工物の形状、寸法に応じて変更することができる。

図７は、トルクレンチツール７０の詳細な構造を示す説明図である。
トルクレンチツール７０は、トルクレンチツール本体７００と、工具主軸に挿入されるシャンク部７１０とを備えるシャンク部７１０の端部には、ドローバーの係合部７２０を有し、係合部７２０には、工具の種類を識別するＩＤチップ等が必要に応じて装備される。
シャンク部７１０と本体７００の間には自動工具交換装置のハンドが係合するフランジ７１２が設けられる。

本体７００内には、第１のラチェットヘッド７３０を有する駆動シャフト７３２が挿入される。駆動シャフト７３２は、例えば、６角柱形状を有し、本体７００内に形成した６角溝７３１内に挿入される。第１のラチェットヘッド７３０に対向して配設される第２のラチェットヘッド７４０は、トルクレンチシャフト７４２と一体の構造を有し、トルクレンチシャフト７４２の先端には、６角形状のレンチヘッド７４４が形成される。

トルクレンチシャフト７４２は、ベアリング７５０を介して工具本体７００に対して回転自在に支持される。また、トルクレンチシャフト７４２と本体７００との間には、シ−ル部材７６０を設けて、内部の潤滑油をシールする。
駆動シャフト７３２の外周部には、皿バネ７３４が挿入されている。駆動シャフト７３２をトルクレンチシャフト７４２側へ向けて常時付勢する構造を採用している。
このバネ力を受けて第１のラチェットヘッド７３０の歯７３０ａと第２のラチェットヘッド７４０の歯７４０ａは互いに噛み合う。

トルクレンチツール７０が工具主軸に装着されて、第１主軸に把持された加工物に治具プレートを取りつける際には、レンチヘッド７４４がボルトの６角穴に嵌合し、ボルトを締付け方向に回動させる。

ボルトが充分に締付けられると、レンチヘッド７４４の回転が阻止される。駆動シャフト７３２は回転を続けるが、第１のラチェットヘッド７３０の歯７３０ａと第２のラチェットヘッド７４０の歯７４０ａは皿バネ７３４のバネ力に抗して係合を離脱し、互いに滑動する。駆動シャフト７３２は空転し、ボルトの締付けは完了する。この構造により、常に一定のトルクでボルトを締付けることができる。

ボルトを緩めるときには、レンチヘッド７４４をボルトの６角穴に係合し、トルクレンチツール７０を逆回転させる。
第１のラチェットヘッド７３０の歯７３０ａと第２のラチェットヘッド７４０の歯７４０ａは、駆動シャフト７３２のトルクをそのままレンチシャフト７４２側へ伝達する形状を有する。そこで、レンチヘッド７４４は工具主軸の回転トルクを直接に受けて、充分なトルクで締付けられているボルトを緩めることができる。

本発明の自動６面加工システムの平面図。 本発明の自動６面加工システムの作用を示す説明図。 本発明の自動６面加工システムの作用を示す説明図。 把握範囲調整機能付自在チャックの説明図。 治具プレートの説明図。 第２の主軸のチャックの説明図。 トルクレンチツールの説明図。

符号の説明

１ 自動６面加工システム
１０ 旋盤系複合加工機
１２ ベース
３０ ロボット
４０ 段取りステーション
５０ 把握範囲調整機能付自在チャック
６０ 治具プレート
７０ トルクレンチツール
８０ 加工物
８２ 穴部
１１０ 第１主軸
１２０ 第２主軸
１２１ チャック本体
１２２ チャック（爪）
１２４ テーパー面
１５０ ミーリング主軸
１６０ 工具マガジン
１６５ 自動工具交換装置
３００ ロボット本体
３１０ ロボットアーム
３２０ ロボットハンド
４１０ 治具置場
４２０，４３０ 加工物パレット
５００ 把握範囲調整機能付自在チャック本体
５１０ 開閉部材
５２０ クランピング部材
５３０ トレースピン
５６０ 調整ボルト
６００ 治具プレート本体
６１０ 逆テーパー部
６１４ 切欠部
６２０ 取付ボルト
６２２ 止め輪
６２４ ボルト穴
６３０，８２０ 端面
７００ トルクレンチツール本体
７１０ シャンク部
７１２ フランジ
７２０ ドローバーの係合部
７３０ 第１のラチェットヘッド
７３０ａ 第１のラチェットヘッドの歯
７３１ ６角溝
７３２ 駆動シャフト
７３４ 皿バネ
７４０ 第２のラチェットヘッド
７４０ａ 第２のラチェットヘッドの歯
７４２ トルクレンチシャフト
７４４ レンチヘッド
７５０ ベアリング
７６０ シール部材
８００ 外表面
８１０ 外周面
８２０ 端面
８３０ ねじ穴
８５０ 先端面

Claims (4)

1. 工作機械の工具主軸に係合するシャンク部と本体を有し、ラチェット機構を介して駆動されるレンチシャフトを備えるトルクレンチツール。
2. ラチェット機構は、工具主軸の回転を伝達する駆動シャフトと、ベアリングを介して回転自在に支持されるレンチシャフトを備え、駆動シャフトとレンチシャフトはラチェット歯により噛合う請求項１記載のトルクレンチツール。
3. 駆動シャフトをレンチシャフトに向けて付勢する皿バネを備える請求項１又は２記載のトルクレンチツール。
4. ラチェット機構は、レンチシャフトをボルトの締付け方向に一定のトルクで駆動し、ボルトの緩め方向には、工具主軸のトルクで駆動する機能を備える請求項１乃至３のいずれかの１項に記載のトルクレンチツール。
   

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