JP2006224212A - マシニングセンタ用ツール着脱用具 - Google Patents

Abstract

【課題】 マシニングセンタの機種や種類を問わずに汎用的に使用でき、比較的弱い力で容易にマシニングセンタのツールマガジンにツールを装着でき、また、ツールマガジンの回動操作を伴わずに一度に多数のツールを着脱することのできるマシニングセンタ用ツール着脱用具を提供する。
【解決手段】 マシニングセンタのツールマガジンにツールを着脱するためのマシニングセンタ用ツール着脱用具２であって、ツールのＶ字形フランジ溝に係合する突条３が内周部に凸設され、一方に開口したＵ字形状又は円弧状のヘッド部材４と、該ヘッド部材４の外周両端部を所定角度の範囲内で回動自在に支持するＵ字形状又は円弧状のアーム部材６と、該アーム部材６の下端に直接的又は間接的に固設された長尺の把持棒１０とを備えるツール押込具、並びに、ツールマガジンの少なくとも一部に沿った外周部近傍に取り付けられる支点を形成するための支点形成アングルからなるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マシニングセンタのツールマガジンにツールを着脱するためのマシニングセンタ用ツール着脱用具に関する。

従来より、フライス削り、穴あけ、中ぐり、ねじ立てなどの種々の一連の作業を一度の工作物取り付けで完全にあるいはほぼ完全に自動的に行うことのできる工具の自動交換機能を備えた数値制御（ＮＣ）工作機械として、マシニングセンタ（Machining Centers）が知られている。

このマシニングセンタのツールマガジンにツール（工具）を着脱する補助的手段として、最も簡便で平易な手段は金属製のヘラ状レバーであり（特許文献１の第６図参照）、マガジンポケットの前面を支点として小さい力でツールを脱離せしめることができるようになっている。しかし、このヘラ状レバーはツールマガジンへのツールの装着の際には利用できないため、単純に人力によりツールを押し込むことになるが、ツールマガジンのプルスタッドの保持力は強力であるため相当な力を要するという問題がある。このような人力によるツールマガジンへのツールの装着作業は、特に、マシニングセンタの設置場所が高所であったり、狭い場所であったりすると非常に困難な作業となり、しかもツールの刃先は鋭利なものが多いため危険な作業ともなる。

そのため、ツールのＶ字形フランジ溝に係合するカムねじと、このカムねじを増速するギア機構と、このギア機構の操作手段とからなるツール着脱装置（特許文献１参照）や、ツールのＶ字形フランジ溝に係合するカムプレートと、このカムプレートの回転中心に結合された回転軸と、この回転軸の操作手段と、前記回転軸を回動可能に支持するため前記ツールマガジンの外周に固定された軸受部とで構成され、前記カムプレートが四分円の一方の辺に沿って円心から偏心した位置に前記回転中心を有する略四分円からなり、かつ前記回転軸が前記回転中心において前記カムプレートの垂直線に対して傾斜して結合され、前記略四分円の円周が前記フランジ溝との係合部としたツール着脱装置（特許文献２参照）等も提案されている。

しかし、上記従来のツール着脱装置はマシニングセンタ本体に一体的に取り付けられるものであるため、製造メーカがマシニングセンタの製造段階でツール着脱装置を取り付けておく必要があり、旧式のマシニングセンタにはツール着脱装置が取り付けられていなかったり、大型のマシニングセンタにはツール着脱装置が取り付けられていても中型や小型のマシニングセンタには取り付けらていなかったりする。また、ツール着脱装置が取り付けられていても、その取付位置は固定されているため、ツールを着脱する際にはツール着脱装置を使用できる位置までツールマガジンをそのつど回動させなければならず、一度に多数のツールを着脱したい場合等には非常に煩雑な作業となる。
実開平３−１３０３３９号公報 実開平５−６７４４０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、マシニングセンタの機種や種類を問わずに汎用的に使用でき、比較的弱い力で容易にマシニングセンタのツールマガジンにツールを装着でき、また、ツールマガジンの回動操作を伴わずに一度に多数のツールを着脱することのできるマシニングセンタ用ツール着脱用具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具は、マシニングセンタのツールマガジンにツールを着脱するためのマシニングセンタ用ツール着脱用具であって、ツールのＶ字形フランジ溝に係合する突条が内周部に凸設され、一方に開口したＵ字形状又は円弧状のヘッド部材と、該ヘッド部材の外周両端部を所定角度の範囲内で回動自在に支持するＵ字形状又は円弧状のアーム部材と、該アーム部材の下端に直接的又は間接的に固設された長尺の把持棒とを備えるツール着脱具、並びに、ツールマガジンの少なくとも一部に沿った外周部近傍に取り付けられる支点を形成するための支点形成アングルからなることを特徴とする。

前記把持棒は、梃子の支点となる部分に支点部材を備えるようにすれば、梃子が働きやすく、強度や安定性も増すので好ましい。

前記支点部材は、前記把持棒に対して摺動自在とされ且つ所定位置で固定自在とされてなるようにすれば、支点部材の位置をマシニングセンタの機種や支点形成アングルの取り付け位置等に合わせて調整でき、汎用性が向上するので好適である。

前記支点部材は、支点高さ調整手段を備えるようにすれば、支点部材の高さの微調整を行うことができ、汎用性が更に向上するので好ましい。

前記把持棒は、曲折された段部を備えるようにすれば、支点形成アングルの下端面（支点形成面）がツールのＶ字形フランジ溝よりも奥側方向（ツールマガジン側方向）に位置しているような場合でも、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具を利用できるので好適である。

本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具によれば、マシニングセンタの機種や種類を問わずに汎用的に使用でき、比較的弱い力で容易にマシニングセンタのツールマガジンにツールを装着でき、また、ツールマガジンの回動操作を伴わずに一度に多数のツールを着脱することのできるマシニングセンタ用ツール着脱用具を提供することができるという大きな効果を奏する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り、これらの実施の形態について種々の変更又は変形が可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具におけるツール着脱具の一例を示す斜視説明図である。図２は、図１の平面説明図である。図３は、図１の側面要部拡大説明図である。図４は、本発明におけるツール着脱具の他例を示す側面説明図である。図５は、本発明におけるツール着脱具の別例を示す側面説明図である。図６は、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具における支点形成アングルを示す斜視説明図である。図７は、支点形成アングルの固定治具を示す斜視説明図である。図８は、ツールを装着する場合のツールマガジンと支点形成アングルとの側方からみた位置関係を示す側面説明図である。図９は、ツールを脱離する場合のツールマガジンと支点形成アングルとの側方からみた位置関係を示す側面説明図である。図１０は、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具の使用状態を示す斜視説明図である。

図中、符号２はツール着脱具、符号２０は支点形成アングル、符号３０は支点形成アングルの固定治具、符号５０はツールマガジン、符号４０はツール、符号１００は本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具、符号Ｍはマシニングセンタである。

本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具１００は、大別すると、ツール着脱具２と支点形成アングル２０とからなり（図１０参照）、支点形成アングル２０によりツール着脱具２に支点を形成し、梃子の原理を利用して、ツールマガジンへのツールの装着を比較的弱い力で容易に行うことができるようにするものである。

図１〜図３は、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具１００におけるツール着脱具２の一例を示し、ツール着脱具２はヘッド部材４とアーム部材６と把持棒１０とを備え、また、把持棒１０の梃子の支点となる支点部材８を有するものである。

ヘッド部材４は、一方に開口したＵ字形状又は円弧形状をなしており、その内周部にはその略全周に亘って、後述するツール４０のＶ字形フランジ溝４３（図８参照）に係合する突条３が凸設されているものである。この突条３はヘッド部材４と一体形成することが強度や剛性の観点から望ましい。

アーム部材６は、ヘッド部材４を保持するものであり、ヘッド部材４と同様に一方に開口したＵ字形状又は円弧形状をなし、ヘッド部材４の外径よりも一回り大きい内径を有するものである。そして、ヘッド部材４の外周両端部をネジ５，５で螺着して支持する。このアーム部材６によるヘッド部材４の支持態様は、ヘッド部材４が所定角度の範囲内で回動自在となるような支持態様である（図３参照）。この所定角度としては５〜２０°程度、好ましくは８〜１５°程度である。このようにヘッド部材４を所定角度の範囲内で回動自在とするのは、ヘッド部材４は梃子の作用点となる部分であり、ツール４０をツールマガジン５０のマガジンポケット５２に押し込むためにツール着脱具２を傾けた場合等のようにツール着脱具２がツール４０のＶ字形フランジ溝４３に対して斜めに位置する場合でも、ツール４０のＶ字形フランジ溝４３に対してヘッド部材４が略直角に係合した状態を維持できるようにするためである。なお、ヘッド部材４はこのままであると回動可能な所定角度の範囲内では遊動状態にあるが、このようなヘッド部材４の遊動を規制したい場合は、適宜、アーム部材６とヘッド部材４の間に板バネを介在せしめる等して、ヘッド部材４が常時真っ直ぐな状態に付勢されるようにしておけばよい。

把持棒１０は、梃子の力点になる部分であり、アーム部材６の下端に固設された長尺の棒状部材である。固設態様は一体形成や螺着によるもの等の直接的なものでもよいし、後述する支点部材８を介在させる等の間接的なものでもよい。また、把持棒１０はその一部が梃子の支点も兼ねるので、強度や剛性の高い材質のものであることが望ましい。

支点部材８は、把持棒１０の支点となる部分に設けられる部材であり、後述する支点形成アングル２０に当接して梃子の支点となることができれば特に形状等に限定は無いが、例えば図示例の如く直方体状の部材である。また、図示例では、支点部材８を把持棒１０と別体に設けた例を示したが、把持棒１０の一部（支点となる部分）に直方体状の部分（支点部）を一体形成する等してもよい。なお、把持棒１０の一部を梃子の支点として利用すれば必要充分なのであれば、支点部材８は必ずしも必須ではない。

図４は、ツール着脱具の他例を示し、符号２ａはツール着脱具の他例である。ツール着脱具２ａは、支点部材８ａが異なる以外は上述したツール着脱具２と略同様であり、ヘッド部材４とアーム部材６と把持棒１０についての重複した説明は省略する。支点部材８ａは、把持棒１０に挿嵌されて上下に摺動自在とされており、ネジ１３により所定位置で固定自在とされると共に、支点高さ調整手段としてのボルト１４ａ，１４ｂが支点部材８ａの両面（支点形成アングル２０に当接する部分）に螺挿されている。これにより、支点部材８ａの把持棒１０上での位置をマシニングセンタＭの機種や支点形成アングル２０の取り付け位置等に合わせて調整でき、また、支点部材８ａの高さの微調整も行うことができるようになり、汎用性が高くなる。

図５は、ツール着脱具の別例を示し、符号２ｂはツール着脱具の別例である。ツール着脱具２ｂは、把持棒１０ａが異なる以外は上述したツール着脱具２と略同様であり、ヘッド部材４とアーム部材６と支点部材８についての重複した説明は省略する。把持棒１０ａは、その一部に曲折された段部１１を備えるものである。このような段部１１を備えることにより、支点形成アングル２０の下端面（支点形成面）がツール４０のＶ字形フランジ溝４３よりも奥側方向（ツールマガジン側方向）に位置しているような場合でも、本発明用具を利用できるようになる。

次に、図６及び図７は、支点形成アングル２０及びその固定治具３０を示し、支点形成アングル２０は、ツール着脱具２に支点を形成するための部材であり、ツールマガジン５０の少なくとも一部に沿った外周部近傍に取り付けられるものである（図１０参照）。支点形成アングル２０は、ツールマガジン５０の形状に沿って設ける必要があるので、ツールマガジン５０が円形であれば、支点形成アングル２０は図示例の如く弧状乃至弓状に形成し、ツールマガジン５０が楕円形で（特許文献１の第２図参照）、ツールマガジン５０の略直線状の部分に沿って取り付けるのであれば、支点形成アングル２０も略直線状に形成すればよい。

図示例では支点形成アングル２０を基板２２と側板２４からなる断面Ｌ字形の部材で構成した例を示しているが、断面コ字形の部材でもよいし、撓みが少なく強度や剛性が必要充分なのであれば単に板状の部材であってもよいし、ツール着脱具２に支点を形成できれば棒状や柱状の部材であってもよい。

また、固定治具３０は、支点形成アングル２０をマシニングセンタＭのフレームＦに取り付けるための治具であり、円柱状の治具本体３２には一端側にネジ部３４が凸設され、他端側にネジ孔３６が凹設され、スパナ等の工具で締め付けやすいように凹部３３が形成されている。そして、マシニングセンタＭのフレームＦに固定治具３０のネジ部３４を螺着し、固定治具３０のネジ孔３６と支点形成アングル２０の基板２２に穿孔されている貫通孔２６ａ〜２６ｃとを適宜ネジで螺着するようにして、支点形成アングル２０をツールマガジン５０の少なくとも一部に沿った外周部近傍に取り付ければよい（図１０参照）。

図８は、ツール４０を装着する場合のツールマガジン５０と支点形成アングル２０との側方からみた位置関係を示している。図中、符号Ａはフランジ４２の上端ラインであり、符号Ｂはフランジ４２の下端ラインである。なお、フランジ４２の上端ラインＡとフランジ４２の下端ラインＢとの間の距離Ｄ２（フランジの厚み）は例えば３ｃｍ程度である。

マシニングセンタＭのツールマガジン５０は多数のマガジンポケット５２が円形や楕円形に並設されてなるものである（図１０及び特許文献１の第２図参照）。ツール４０は、その先端に各種の工具４１が取り付けられており、フランジ４２にはＶ字形フランジ溝４３が凹設され、その下方には円錐部４４が設けられ、プルスタッド４６が下端に設けられている。また、マガジンポケット５２は、ポケット部５３が凹設され、その奥部には係止ボール５６とこの係止ボール５６を内方に付勢するスプリング５８を備え、ツール４０の円錐部４４の下端に設けられたプルスタッド４６を押し込むことにより、ツール４０がマガジンポケット５２に固定されるようになっている。

そして、ツールマガジン５０と支点形成アングル２０との側方からみた位置関係は、原則的には、支点形成アングル２０がフランジ４２の上端ラインＡよりも手前方向（ツールマガジン側と逆方向）に位置するようにし、支点形成アングル２０の下端面（支点形成面）とフランジ４２の上端ラインＡとの間に距離Ｄ１の分の間隔を開けるようにする。この距離Ｄ１としては、支点となる部分の遠近にもよるが、例えば０〜３ｃｍ程度である。なお、支点形成アングル２０の下端面（支点形成面）がフランジ４２の上端ラインＡと同じライン上にある場合（即ち距離Ｄ１が０ｃｍの場合）、ツール着脱具２がツール４０のＶ字形フランジ溝４３に対して斜めに位置させる必要があるが、前述したように、ヘッド部材４は所定角度の範囲内で回動自在となっているため、ツール４０のＶ字形フランジ溝４３に対してヘッド部材４を略直角に係合させることができる。

また、ツール４０がオイルスルーやタッチセンサー用位置決めアームを備えるような特殊なツールである場合は、支点形成アングル２０をツールのフランジ４２の上端（符号Ａのライン）よりも手前方向（ツールマガジン側と逆方向）に位置すると邪魔になるため、フランジ４２の上端（図８の符号Ａのライン）よりも奥側方向（ツールマガジン側方向）に位置（即ち距離Ｄ１をマイナスに位置）させる必要があるが、その場合は、前述したツール着脱具２ｂ（図５参照）を用いるようにすればよい。

図９は、ツール４０を脱離する場合のツールマガジン５０と支点形成アングル２０との側方からみた位置関係を示している。ツールマガジン５０からツール４０を脱離せしめるには、簡便で平易なヘラ状レバーがあるので、これをそのまま利用して従来と同様に、マガジンポケット５２とフランジ４２の間の間隙Ｇの部分（図８及び図９参照）にヘラ状レバーを差し込み、マガジンポケット５２の前面を梃子の支点にして取り外すようにしてもよいが、ツール４０の着脱に２種類の道具（ツール着脱具２とヘラ状レバー）を用意するのは不経済であるし、持ち替えたりするのが面倒な場合もあり得る。

その場合は、ツール４０の装着の場合（図８参照）とは逆の要領で、原則として支点形成アングル２０をフランジ４２の下端ラインＢよりも奥側方向（ツールマガジン側方向）に位置するようにして、ツール着脱具２を用いてツール４０の脱離を行うようにすればよい。支点形成アングル２０の上端面（支点形成面）とフランジ４２の下端ラインＢとの間の距離Ｄ３については、前述した距離Ｄ２の場合と同様であるので重複した説明は省略する。

なお、支点形成アングル２０は、ツール４０の装着用（図８参照）と脱離用（図９参照）とを別々に用意してもよいが、装着と脱離を兼用できるように、支点形成アングル２０を奥側方向（ツールマガジン側方向）と手前方向（ツールマガジン側と逆方向）との両方に並べたものを用意してもよい。

図１０は、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具１００の使用状態を示している。ツール４０を装着する場合（図８参照）は、マシニングセンタＭのフレームＦの適宜な場所に、固定治具３０を螺着して支点形成アングル２０をツールマガジン５０の外周部近傍に取り付け、ツール着脱具２を支点形成アングル２０の内側（ツールマガジン側）から、ツール着脱具２のヘッド部材４とツール４０のＶ字形フランジ溝４３とが係合するようにして差し入れ、ツール着脱具２の把持棒１０を手前方向（ツールマガジン側と逆方向）に引くことにより、支点部材８と支点形成アングル２０とが当接し梃子の支点となって、ツール４０はマガジンポケット５２に容易に押し込まれることとなる。

また、ツール４０を脱離する場合（図９参照）は図示していないが、上記と逆の要領で、ツール着脱具２を支点形成アングル２０の外側（ツールマガジンの逆側）から、ツール着脱具２のヘッド部材４とツール４０のＶ字形フランジ溝４３とが係合するようにして差し入れ、ツール着脱具２の把持棒１０を奥側方向（ツールマガジン方向）に押すことにより、支点部材８と支点形成アングル２０とが当接し梃子の支点となって、ツール４０はマガジンポケット５２に容易に取り外されることとなる。

支点形成アングル２０が届く範囲内のマガジンポケット５２であれば、同様の要領でツール着脱具２によりツール４０をマガジンポケット５２に着脱できるので、ツールマガジン５０の回動操作を伴わずに一度に多数のツールを着脱することができる。

以上述べた如く、本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具１００によれば、マシニングセンタＭの機種や種類を問わずに汎用的に使用でき、比較的弱い力で容易にマシニングセンタＭのツールマガジン５０にツール４０を装着でき、また、ツールマガジン５０の回動操作を伴わずに一度に多数のツール４０を着脱することのできるようになる。

本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具におけるツール着脱具の一例を示す斜視説明図である。 図１の平面説明図である。 図１の側面要部拡大説明図である。 本発明におけるツール着脱具の他例を示す側面説明図である。 本発明におけるツール着脱具の別例を示す側面説明図である。 本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具における支点形成アングルを示す斜視説明図である。 支点形成アングルの固定治具を示す斜視説明図である。 ツールを装着する場合のツールマガジンと支点形成アングルとの側方からみた位置関係を示す側面説明図である。 ツールを脱離する場合のツールマガジンと支点形成アングルとの側方からみた位置関係を示す側面説明図である。 本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具の使用状態を示す斜視説明図である。

符号の説明

２，２ａ，２ｂ：ツール着脱具、３：突条、４：ヘッド部材、５：ネジ、６：アーム部材、８，８ａ：支点部材、１０，１０ａ：把持棒、１１：段部、１３：ネジ、１４ａ，１４ｂ：ボルト、２０：支点形成アングル、２２：基板、２４：側板、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ：貫通孔、３０：固定治具、３２：治具本体、３３：凹部、３４：ネジ部、３６：ネジ孔、４０：ツール、４１：工具、４２：フランジ、４３：Ｖ字形フランジ溝、４４：円錐部、４６：プルスタッド、５０：ツールマガジン、５２：マガジンポケット、５３：ポケット部、５６：係止ボール、５８：スプリング、１００：本発明のマシニングセンタ用ツール着脱用具、Ａ：フランジの上端ライン、Ｂ：フランジの下端ライン、Ｆ：フレーム、Ｇ：間隙、Ｍ：マシニングセンタ。

Claims (5)

1. マシニングセンタのツールマガジンにツールを着脱するためのマシニングセンタ用ツール着脱用具であって、ツールのＶ字形フランジ溝に係合する突条が内周部に凸設され、一方に開口したＵ字形状又は円弧状のヘッド部材と、該ヘッド部材の外周両端部を所定角度の範囲内で回動自在に支持するＵ字形状又は円弧状のアーム部材と、該アーム部材の下端に直接的又は間接的に固設された長尺の把持棒とを備えるツール着脱具、並びに、ツールマガジンの少なくとも一部に沿った外周部近傍に取り付けられる支点を形成するための支点形成アングルからなることを特徴とするマシニングセンタ用ツール着脱用具。
2. 前記把持棒は、梃子の支点となる部分に支点部材を備えることを特徴とする請求項１記載のマシニングセンタ用ツール着脱用具。
3. 前記支点部材は、前記把持棒に対して摺動自在とされ且つ所定位置で固定自在とされてなることを特徴とする請求項２記載のマシニングセンタ用ツール着脱用具。
4. 前記支持部材は、支点高さ調整手段を備えることを特徴とする請求項２又は３記載のマシニングセンタ用ツール着脱用具。
5. 前記把持棒は、曲折された段部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のマシニングセンタ用ツール着脱用具。

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