JP2006116618A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ツールホルダーを強力に把持できるようにする。
【解決手段】 工具交換装置が、ツールホルダーをグリップするためのグリップ部を有するアームと、ツールホルダーをグリップ部に把持強化するための把持強化機構を有する。把持強化機構は、ツールホルダーに向けて移動可能な把持強化部材と、把持強化部材の後端に配置されて把持強化部材をツールホルダーに向けて押圧するための押圧部材を有する。その押圧部材が、把持強化部材の移動方向と垂直に移動可能に構成されていて、把持強化部材の移動方向に対して傾斜した押圧面を有する。この押圧面が把持強化部材の移動方向と垂直に移動することで把持強化部材を押圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械に用いられる工具交換装置に関する。

従来、工作機械において、種々のツールを取り付けたツールホルダーを指定された交換位置で交換するために、工具交換装置が用いられている。

工具交換装置を用いて工具を交換するとき、ＡＴＣアーム（自動工具交換装置のアーム）のグリップ部でツールホルダーを把持している。

本願出願人は、特許文献１において、シンプルな動作で迅速に工具交換を行うことができる自動工具交換用ツールマガジンを開示している。
特開平９−２４８７３１号公報

しかしながら、アームを移動させる時、アームの把持がゆるんだり、ツールホルダーの固定時にガタが生じたりすることがある。ゆるみやガタの発生は、ツールホルダーの重量、ツールホルダーグリップ部のフランジ径の誤差、アームの寸法誤差等のため、隙間に調整用の小片等を入れても回避できないことが多い。

そこで本発明は、ツールホルダーを強力に把持することができる工具交換装置を提供することを目的としている。

本発明の解決手段を例示すると、以下の通りである。

（１） 工作機械に使用される工具交換装置において、ツールホルダー（１６、３６）を把持するためのグリップ部（１４、３４）を有するアーム（１２、３２）と、ツールホルダー（１６、３６）に対するグリップ部（１４、３４）の把持を強化するための把持強化機構（２８、４８）を有し、その把持強化機構（２８、４８）が、ツールホルダー（１６、３６）に向けて移動可能な把持強化部材（２０、４０）と、その把持強化部材（２０、４０）の後端（２０ｂ、４０ｂ）に配置されて把持強化部材（２０、４０）をツールホルダー（１６、３６）に向けて押圧するための押圧部材（２４、４４）を有し、その押圧部材（２４、４４）が、把持強化部材（２０、４０）の移動方向と垂直に移動可能に構成されていて、把持強化部材（２０、４０）の移動方向に対して傾斜した押圧面（２４ａ、４４ａ）を有し、その押圧面（２４ａ、４４ａ）が把持強化部材（２０、４０）の移動方向と垂直に移動することで把持強化部材（２０、４０）を押圧する構成にしたことを特徴とする工具交換装置。

（２） 押圧部材（２４、４４）がクサビ状のロック用の爪（２４）を有し、把持強化部材（２０、４０）がロックバーとして構成され、そのロックバーの後部に転動部材（２０ｃ、４０ｃ）が配置され、転動部材（２０ｃ、４０ｃ）とクサビ状のロック用の爪（２４）の組合せによって把持力を強化することを特徴とする前述の工具交換装置。

（３） 把持強化部材（２０、４０）の側方に、その把持強化部材（２０、４０）の移動方向に実質的に沿った付勢手段（２２）が設けられていて、付勢手段（２２）が把持強化部材（２０、４０）をツールホルダー（１６、３６）に向けて付勢することを特徴とする前述の工具交換装置。

（４） 把持強化部材（２０、４０）の後端（２０ｂ、４０ｂ）に、押圧部材（２４、４４）と接触して転動する転動部材（２０ｃ、４０ｃ）が設けられていることを特徴とする前述の工具交換装置。

（５） 押圧部材の一端がクサビ状のロック用の爪（２４）を構成しており、押圧部材の押圧面（２４ａ）がロック用の爪（２４）の一端の外面に形成されていて、把持強化部材（２０）の移動方向に対して勾配を有していることを特徴とする前述の工具交換装置。

（６） 押圧部材がロックピン（４４）から成り、押圧部材の押圧面（４４ｂ）がロックピン（４４）の頭部（４４ａ）にテーパー状に形成されていることを特徴とする前述の工具交換装置。

（７） 転動部材（２０ｃ、４０ｃ）がローラーであることを特徴とする前述の工具交換装置。

本発明によれば、工具交換装置のアームがツールホルダーを把持（グリップ）する際にその把持が強化され、ツールホルダーを強力に把持することができる。すなわち、工具交換装置のアームの把持力が低下してツールホルダーを把持した時に、ゆるんだり、ガタが生じたりすることを防ぐことができる。

把持強化部材の側方に把持強化部材の移動方向に実質的に沿った付勢手段を設けて、付勢手段が把持強化部材をツールホルダーに向けて付勢する構成にすれば、付勢手段によりツールホルダーを付勢した状態で押圧部材がツールホルダーを押圧するため、ツールホルダーをより強力に把持強化することができる。

把持強化部材の後端に、押圧部材と接触するローラーを設ける構成にすれば、把持強化部材と押圧部材が相対的に移動してもローラーが転動するため、ガタが生じることを防止できる。

本発明の工具交換装置は、ツールホルダーをグリップするためのグリップ部を有するアームを改良したものである。とくに、ツールホルダーをグリップ部に把持強化するための把持強化機構を設ける。把持強化機構は、ツールホルダーに向けて移動可能な把持強化部材と、把持強化部材の後端に配置されて把持強化部材をツールホルダーに向けて押圧するための押圧部材を有する。押圧部材は、把持強化部材の移動方向と垂直に移動可能に構成されていて、把持強化部材の移動方向に対して傾斜した押圧面を有する。この押圧面は、把持強化部材の移動方向と垂直に移動することで、把持強化部材を押圧する。

把持強化部材の側方にロックバーの移動方向に沿った付勢手段が設けられていて、付勢手段が把持強化部材をツールホルダーに向けて付勢する構成が好ましい。以下に示す実施例のように、付勢手段としてバネを用いるのが好ましい。

把持強化部材の後端に、押圧部材と接触して転動する転動部材が設けられている構成が好ましい。以下に示す実施例のように、転動部材としてローラーを用いるのが好ましい。

押圧部材が、略Ｌ字状でその一端がクサビ状のロック用爪から成り、押圧面がロック用爪の一端の外面に形成されていて把持強化部材の移動方向に対して勾配を有している構成が好ましい。

押圧部材がロックピンから成り、押圧面がロックピンの頭部に形成されていてテーパー状に形成されている構成が好ましい。

以下、図面を参照して本発明の実施例１〜２を説明する。

図１は、本発明による工具交換装置に用いられるアームの典型例であるＡＴＣアームの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示すＡＴＣアームのＡ−Ａ断面図である。図３は、図１に示すＡＴＣアームの上面図である。

ＡＴＣアーム１２は、工具交換装置に組み込まれて用いられ、ツールホルダー１６をグリップ（把持）するためのグリップ部１４を有する。

ＡＴＣアーム１２は、軸心Ｘを中心に旋回可能に構成されていて、細長のアーム本体１８を有する。アーム本体１８の両端には弧状のグリップ部１４がそれぞれ設けられている。グリップ部１４はツールホルダー１６の側面をグリップ可能である。

グリップ部１４付近には、ツールホルダー１６に向けて移動可能なロックバー２０が設けられている。ロックバー２０は、把持強化部材の一例として構成されている。ロックバー２０は、軸心Ｘに関して放射方向に延在した棒状部材からなり、その前端に突起２０ａを有している。突起２０ａは、ツールホルダー１６の側面を押圧するようになっている。

ロックバー２０の側方には、ロックバー２０の移動方向に実質的に沿ったバネ２２が設けられている。バネ２２は、付勢手段の一例として構成されている。バネ２２の後端はアーム本体１８に固定され、バネ２２の前端はロックバー２０に固定されている。バネ２２はロックバー２０をツールホルダー１６に向けて付勢するようになっている。

ロックバー２０の後端２０ｂには、ロックバー２０の移動方向と垂直で、かつＡＴＣアーム１２の軸心Ｘ方向と垂直な軸心を中心に回転自在なローラー２０ｃが設けられている。ローラー２０ｃは、転動部材の一例として構成されている。

また、ロックバー２０の後端２０ｂには、押圧部材として機能するロック用爪２４が設けられている。ロック用爪２４は略Ｌ字状で、その一端がクサビ状に形成されていてロックバー２０の移動方向と垂直に上下に移動可能である。ロック用爪２４の一端の外面には、ロックバー２０の後端２０ｂを押圧するための押圧面２４ａが形成されている。押圧面２４ａは、ロックバー２０の移動方向に対して勾配を有している。ローラー２０ｃがロック用爪２４の押圧面２４ａと接触して転動することにより、ロックバー２０にガタが生じないようになっている。

ロック用爪２４には、バネ力を用いた引上手段（図示省略）が接続されている。図示例では、ロックバー２０、ロック用爪２４、引上手段が、把持強化機構２８を構成している。

ツールホルダー１６がグリップ部１４にグリップされたときに、バネ力により引上手段がロックバー２０の移動方向と垂直に矢印Ｂ方向に移動して、ロック用爪２４がロックバー２０の移動方向と垂直に矢印Ｂ方向に引き上げられる。ロック用爪２４の押圧面２４ａがローラー２０ｃを押圧することにより、ロックバー２０がツールホルダー１６に向けて押圧される。こうしてＡＴＣアーム２０の把持力が低下して、ゆるんだり、ツールホルダー１６の固定時にガタが生じたりすることがなく、ツールホルダー１６を強力に把持できるようになっている。

図４は、本発明による工具交換装置の別の例の主要部を示す部分断面図である。図４に示す実施例は、図１〜３に示す実施例とロックバーの部分が同じで、ロック用爪の部分が違う場合を示す。なお、図４において見やすくするためハッチングは省略されている。

ＡＴＣアーム３２は、工具交換装置３０に組み込まれて、グリップ部３４の作用でツールホルダー３６をグリップ（把持）するために用いられる。

ＡＴＣアーム３２は、軸心Ｘを中心に旋回可能に構成されていて、細長のアーム本体３８を有する。アーム本体３８の両端には弧状のグリップ部３４がそれぞれ設けられている。グリップ部３４はツールホルダー３６の側面をグリップ可能である。

グリップ部３４付近には、ツールホルダー３６に向けて移動可能なロックバー４０が設けられている。ロックバー４０は、把持強化部材の典型例として構成されている。ロックバー４０は、軸心Ｘに関して放射方向に延在した棒状部材からなり、その前端に突起４０ａを有している。突起４０ａは、ツールホルダー３６の側面を押圧するようになっている。

ロックバー４０の側方には、ロックバー４０の移動方向に実質的に沿ったバネ（図示省略）が設けられている。バネは、付勢手段の典型例として構成されている。バネの後端はアーム本体３８に固定され、バネの前端はロックバー４０に固定されている。バネはロックバー４０をツールホルダー３６に向けて付勢するようになっている。

ロックバー４０の後端４０ｂには、ロックバー４０の移動方向と垂直かつＡＴＣアーム３２の軸心Ｘ方向と垂直な軸心を中心に回転自在なローラー４０ｃが設けられている。ローラー４０ｃは、転動部材の一例として構成されている。

また、ロックバー４０の後端４０ｂには、押圧部材の一例であるロックピン４４が設けられている。ロックピン４４はロックバー４０の移動方向と垂直に上下に移動可能である。ロックピン４４の頭部４４ａには、ロックバー４０の後端４０ｂを押圧するための押圧面４４ｂが形成されている。押圧面４４ｂは、テーパー状に形成されている。ローラー４０ｃがロックピン４４の押圧面４４ａと接触して転動することにより、ロックバー４０にガタが生じないようになっている。

ロックピン４４の下側には、バネ４６が接続されている。ロックピン４４の上側には、ロック解除装置４７が設けられている。

図示例においては、ロックバー４０、ロックピン４４、バネ４６、ロック解除装置４７が把持強化機構４８を構成している。ロック解除装置４７はロック解除シリンダー４７ａを有していて、ロック解除シリンダー４７ａを駆動させることでロックピン４４を上下に移動可能である。

ツールホルダー３６がグリップ部３４にグリップされたときに、ロック解除シリンダー４７ａが上方に移動して、ロックピン４４がバネ４６のバネ力によりロックバー４０の移動方向と垂直に上方に押し上げられる。ロックピン４４の押圧面４４ａがローラー４０ｃを押圧することにより、ロックバー４０がツールホルダー３６に向けて押圧される。こうしてＡＴＣアーム４０の把持力がゆるんだり、ツールホルダー３６の固定時にガタが生じたりすることがなく、ツールホルダー３６を強力に把持できるようになっている。

なお、本発明は、前述の図示された実施例に限定されない。

本発明による工具交換装置に用いられるアームとしてのＡＴＣアームの一例を示す斜視図である。 図１のＡＴＣアームのＡ−Ａ断面図である。 図１のＡＴＣアームの上面図である。 本発明による工具交換装置の別の例の主要部を示す部分断面図である。

符号の説明

１２、３２ ＡＴＣアーム（アーム）
１４、３４ グリップ部
１６、３６ ツールホルダー
１８、３８ アーム本体
２０、４０ ロックバー（把持強化部材）
２０ａ、４０ａ 突起
２０ｂ、４０ｂ 後端
２０ｃ、４０ｃ ローラー（転動部材）
２２ バネ（付勢手段）
２４ ロック用爪（押圧部材）
２４ａ、４４ａ 押圧面
２８、４８ 把持強化機構
３０ 工具交換装置
４４ ロックピン（押圧部材）
４６ バネ
４７ ロック解除装置

Claims (7)

1. 工作機械に使用される工具交換装置において、ツールホルダー（１６、３６）を把持するためのグリップ部（１４、３４）を有するアーム（１２、３２）と、ツールホルダー（１６、３６）に対するグリップ部（１４、３４）の把持を強化するための把持強化機構（２８、４８）を有し、その把持強化機構（２８、４８）が、ツールホルダー（１６、３６）に向けて移動可能な把持強化部材（２０、４０）と、その把持強化部材（２０、４０）の後端（２０ｂ、４０ｂ）に配置されて把持強化部材（２０、４０）をツールホルダー（１６、３６）に向けて押圧するための押圧部材（２４、４４）を有し、その押圧部材（２４、４４）が、把持強化部材（２０、４０）の移動方向と垂直に移動可能に構成されていて、把持強化部材（２０、４０）の移動方向に対して傾斜した押圧面（２４ａ、４４ａ）を有し、その押圧面（２４ａ、４４ａ）が把持強化部材（２０、４０）の移動方向と垂直に移動することで把持強化部材（２０、４０）を押圧する構成にしたことを特徴とする工具交換装置。
2. 押圧部材（２４、４４）がクサビ状のロック用の爪（２４）を有し、把持強化部材（２０、４０）がロックバーとして構成され、そのロックバーの後部に転動部材（２０ｃ、４０ｃ）が配置され、転動部材（２０ｃ、４０ｃ）とクサビ状のロック用の爪（２４）の組合せによって把持力を強化することを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. 把持強化部材（２０、４０）の側方に、その把持強化部材（２０、４０）の移動方向に実質的に沿った付勢手段（２２）が設けられていて、付勢手段（２２）が把持強化部材（２０、４０）をツールホルダー（１６、３６）に向けて付勢することを特徴とする請求項１又は２に記載の工具交換装置。
4. 把持強化部材（２０、４０）の後端（２０ｂ、４０ｂ）に、押圧部材（２４、４４）と接触して転動する転動部材（２０ｃ、４０ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具交換装置。
5. 押圧部材の一端がクサビ状のロック用の爪（２４）を構成しており、押圧部材の押圧面（２４ａ）がロック用の爪（２４）の一端の外面に形成されていて、把持強化部材（２０）の移動方向に対して勾配を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具交換装置。
6. 押圧部材がロックピン（４４）から成り、押圧部材の押圧面（４４ｂ）がロックピン（４４）の頭部（４４ａ）にテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具交換装置。
7. 転動部材（２０ｃ、４０ｃ）がローラーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の工具交換装置。
   
   

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