JP2007245287A - 工具ポット - Google Patents

Abstract

【課題】工具の保持とロックを同一部材で行うことにより、工具を精度良く安定に保持しするとともに、工具の落下を防止できる工具ポットを提供すること。
【解決手段】円筒状の工具ポット本体１１０内に固定され、複数のボール１３０を半径方向に夫々遊嵌保持するボール保持体１２０と、ボール保持体１２０に軸方向に摺動自在に挿入され、バネ１６０により後退付勢されるスライドピン１４０と、スライドピン１４０の先端部に設けられ、スライドピン１４０の後退によりボール１３０を工具のシャンク部Ｓの内周面に形成したボール係合溝Ｖに係合させるとともに、スライドピン１４０を挟持固定するように、テーパ部１４３ａと平坦部１４３ｂから構成されたカム１４３と、スライドピン１４０の前進によりボール１３０をボール係合溝Ｖから離脱させる遊隙部１５０とを備えた工具ポット１００。
【選択図】図５

Description

本発明は、マシニングセンタ等において、工具マガジンに装着され、工具を着脱可能に保持する工具ポットに関し、特に、ロック機能を付与して工具の落下を防止した工具ポットに関する。

マシニングセンタ等の工作機械においては、工具マガジンと自動工具交換装置を有し、工具マガジンは工具を保持する工具ポットを備えている。
このような工具ポットとしては、円筒状の工具ポット本体内に固定され、複数のボールを半径方向に夫々遊動保持するボール保持体と、前記ボール保持体に軸方向に摺動自在に挿入され、バネの付勢力により後退し、外力により前進するスライドピンと、該スライドピンの先端部に設けられ、スライドピンの後退により前記ボールを工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合させるカムと、前記スライドピンの前進により前記ボールを前記ボール係合溝から離脱させる遊隙部とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、円筒状の工具ポット本体の内部に固定され、工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係脱する複数のボールを半径方向に夫々遊動保持するボール保持体と、前記ボール保持体に軸方向に摺動自在に挿入され、バネにより前進付勢されているスライドピン（ボールプッシャ）と、工具ポット本体の内部に軸と直交する方向に、ピストンロッドにより前進し、バネにより後退するピンを設け、スライドピンに配置したボールまたはピンの端部に設けたテーパ部を、ピンの後退によりスライドピンの後端部に押し付けて、工具を保持位置にロックし、ピストンロッドにより前進させてロックを解除するようにした工具ポットものもある（例えば、特許文献２参照）。
特許第２９８３１５４号公報 実公平４−３７６９５号公報

ところが、上述した特許第２９８３１５４号公報に記載の工具ポットは、バネの付勢力によるスライドピンの後退により、テーパ状のカムがボールを遊嵌部から外方に移動させ、工具のシャンク部に設けたボール係合溝に係合させて工具を保持しているので、近年の工具の重量化や高速化しているマシニングセンタでは、バネ力のみでは保持力に限界があるため、工具が落下する恐れがあり信頼性に欠けるという問題がある。

また、実公平４−３７６９５号公報に記載の工具ポットは、ロック機構が工具ポットの後部に独立して設けているので、工具ポットの構造が複雑で組付加工も手間がかかりコストが高くなるという問題がある。また、スライドピン（ボールプッシャ）の下端位置とピンの挿通位置の相対的位置関係が正確でないと、スライドピンの進退動距離が不正確になり、ロック保持が不安定になって工具のクランプの確実性が低下して工具落下の恐れがあるという問題もある。さらに、ロックの解除は、工具ポットの側方から、ピンをピストンロッドで押圧するため、工具ポットが回動してしまうとピストンロッドとの位置がずれ、ロックを解除できないという問題もある。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、工具の保持とロックを同一部材で行うことにより、工具を精度良く安定に保持するとともに、工具の落下を防止でき、さらに、ロック解除を確実に行うことができる工具ポットを提供することである。

本請求項１に係る発明は、円筒状の工具ポット本体内に固定され、複数のボールを半径方向に夫々遊嵌保持するボール保持体と、前記ボール保持体に軸方向に摺動自在に挿入され、バネにより後退付勢されるスライドピンと、該スライドピンの先端部に設けられ、スライドピンの後退により前記ボールを工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合させるカムと、前記スライドピンの前進により前記ボールを前記ボール係合溝から離脱させる遊隙部とを備えた工具ポットにおいて、前記カムは、後方に縮径したテーパ部と該テーパ部に連接された平坦部とを備え、前記スライドピンの後退により、前記ボールが前記テーパ部に位置して前記ボール係合溝に係合するとともに、前記テーパ部を半径方向に押圧して前記スライドピンを挟持固定することにより工具を保持し、工具が工具ポットから脱けようとすると、前記ボールが前記スライドピンのテーパ部から平坦部に移行し、前記ボール係合溝に係合するとともに、前記平坦部を押圧して前記スライドピンを挟持固定することで工具の落下を防止することにより、前記課題を解決したものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記スライドピンは、前記カムを設けた先端部材と該先端部材に連結されたスライドピン本体とから構成され、前記スライドピン本体は、前記カムの平坦部よりも小径として、前記スライドピン本体の前部外周面と前記ボール保持体の内周面との隙間を遊隙部としたことにより、前記課題を解決したものである。

本請求項１に係る発明は、スライドピン先端に設けたカムが、後方に縮径したテーパ部と該テーパ部に連接された平坦部とを備え、前記スライドピンの後退により、ボールが前記テーパ部に位置して工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合するとともに、前記テーパ部を半径方向に押圧して前記スライドピンを挟持固定するので、カムとボールが、工具を保持する機能とともに、機械の振動等により、バネによる後退付勢力よりも大きな力が工具に負荷され、工具が工具ポットから脱けようとすると、前記ボールが前記スライドピンのテーパ部から平坦部に移行するため、前記スライドピンは前進して、前記ボールは、前記ボール係合溝に係合するとともに、前記平坦部を押圧してスライドピンを挟持固定することで、工具を保持位置にロックするロック機能を発揮する。そのため、工具を精度良く安定して保持できるとともに、ロック機構がシンプルとなって確実性が増し、工具の落下を確実に防止することができる。
また、別体のロック機構を必要としないので、ロック機能を備えた工具ポットを低コストで得ることができる。
しかも、ロック解除は、ピストンロッド等の外力がスライドピンの後端面を軸方向に押すので、工具ポットが回動しても、ピストンロッド等の押圧手段とのずれはなく、回り止め等の工具ポットの回動阻止手段を必要としないので、工具ポットの低コスト化と相まってマガジンのコストの低減を図ることができる。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明が奏する効果に加え、前記スライドピンは、前記カムを設けた先端部材と該先端部材に連結されたスライドピン本体とから構成され、前記スライドピン本体は、前記カムの平坦部よりも小径として、スライドピン本体の前部外周面を前記ボール保持体の内周面との隙間を遊隙部としているので、別途遊隙部を設ける必要がなく、一層のコストの低減を図ることができる。

本発明の工具ポットは、円筒状の工具ポット本体内に固定され、複数のボールを半径方向に夫々遊嵌保持するボール保持体と、ボール保持体に軸方向に摺動自在に挿入され、バネにより後退付勢されるスライドピンと、スライドピンの先端部に設けられ、スライドピンの後退によりボールを工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合させるカムと、スライドピンの前進によりボールをボール係合溝から離脱させる遊隙部とを備え、カムは、後方に縮径したテーパ部とテーパ部に連接された平坦部とから構成され、スライドピンの後退により、ボールがテーパ部に位置してボール係合溝に係合するとともに、テーパ部を押圧してスライドピンを挟持固定することにより、工具を精度良く安定に保持し、工具が工具ポットより脱けようとすると、ボールがスライドピンのテーパ部から平坦部に移行するため、スライドピンは前進して、ボールは、ボール係合溝に係合するとともに、平坦部を押圧してスライドピンを挟持固定することで、工具の落下を防止するとともに、ロック解除を確実に行うことができれば、その具体的な形態は如何なるものであっても構わない。

本発明の実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。ここで、図１は本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図であり、図２は、本実施例の工具ポット本体を一部断面で示す斜視図であり、図３は、本実施例のボール保持体を一部断面で示す斜視図であり、図４は、本実施例のスライドピンを一部断面で示す斜視図であり、図５は、本実施例の工具ポットを用いたマガジンの要部を一部断面で示す側面図であり、図６は、工具をロック状態とした本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図であり、図７は、工具をアンロック状態とした本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図である。
なお、図１、図５乃至図７では、ボールは１つのみ図示し、他のボールは省略している。

本実施例の工具ポット１００は、図１に示すように、円筒状の工具ポット本体１１０と、工具ポット本体１１０内に固定され、複数のボール１３０を半径方向に夫々遊嵌保持するボール保持体１２０と、ボール保持体１２０に軸方向から摺動自在の挿入され、バネ１６０により後退付勢されるスライドピン１４０と、スライドピン１４０の先端部に設けられ、スライドピン１４０の後退により、ボール１３０を工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合させるカム１４３と、スライドピン１４０の前進により、ボール１３０をボール係合溝から離脱させる遊隙部１５０とを備え、カム１４３は、後方に縮径したテーパ部１４３ａとテーパ部１４３ａに連接した平坦部１４３ｂとから構成されている。

円筒状の工具ポット本体１１０は、図２に示すように、ボール保持体１２０を内部に固定するように、内周面１１１の前側に、ボール保持体１２０の前部を受け止める鍔部１１１ａが形成され、後側に、ボール保持体１２０の後部を係止する止め輪１１３を装着する内周溝１１１ｂが形成されている。また、外周面１１２の両側には、外リンクプレート及び内リンクプレートを装着する段部１１２ａ、１１２ａが形成され、段部１１２ａ、１１２ａの端部には、装着したリンクプレートの抜けを防止する止め輪を装着する外周溝１１２ｂ、１１２ｂが形成されている。また、前端開口部には、工具のシャンク部基端を支持する樹脂製のテーパスリーブ１１４が取り付けられている。

ボール保持体１２０は、図３に示すように、工具ポット本体１１０の内径とほぼ同じ外径を有する大径の円筒部１２１と、この円筒部１２１の前端に設けられた小径の円筒部１２２とから構成され、中心部には、スライドピン１４０を摺動自在に装着するように前後方向に貫通した挿通孔１２３が設けられている。また、挿通孔１２３は、後半部を大径に形成し、バネ１６０の装着部１２３ａとしている。

小径の円筒部１２２は、外周面１２２ａを工具のシャンク部の案内面とするとともに、内部にスライドピン１４０の先端部が前後方向に移動自在な開口部１２２ｂが挿通孔１２３に連通して設けられている。また、前側には、複数のボール１３０をそれぞれ遊嵌保持する複数のボール保持穴１２２ｃが等間隔で設けられ、ボール保持穴１２２ｃは、開口部１２２ｂから外周面１２２ａに貫通している。各ボール保持穴１２２ｃは、各ボール１３０が円筒部１２２の外周面１２２ａから飛び出して落下するのを防止するとともに、ボール１３０の上部が外周面１２２ａから突出できるように、各ボール保持穴１２２ｃの外側の穴径をボール１３０の直径よりわずかに小さく形成している。

スライドピン１４０は、図４に示すように、スライドピン本体１４１と先端部材１４２とから構成され、先端部材１４２には、ボール１３０を工具のシャンク部内面に形成したボール係合溝に係合させるカム１４３が設けられ、カム１４３は、後方に向かって縮径した円錐状のテーパ部１４３ａとテーパ部１４３ａに連接された円板状の平坦部１４３ｂから構成されている。また、スライドピン本体１４１は、平坦部１４３ｂよりも小径の円柱体であって、装着したバネ１６０の後端部を受け止めるように、後側には外方に突出した鍔部１４１ｂが設けられ、先端部材１４２をボルト１４４により連結している。
そして、スライドピン１４１の前部１４１ａの外周面とボール保持体１２０の小径の円筒部１２２に設けた開口部１２２ｂの内周面との隙間を遊隙部１５０としている。
なお、遊隙部１５０は、先端部材１４２に、平坦部１４３ａよりも小径の平坦部を設けて、この平坦部外周面と開口部１２２ｂの内周面との隙間を遊隙部１５０としても良い。

このように構成された、工具ポット本体１１０、ボール保持体１２０およびスライドピン１４０は、例えば、次のように組み立てられる。
まず、工具ポット本体１００内にボール保持体１２０を挿入して、ボール保持体１２０の大径の円筒部１２１の前端面を工具ポット本体１１０の内面１１１に設けた鍔部１１１ａに当接させた後、後部に設けた円周溝１１１ｂに止め輪１１３を嵌め込んでボール保持体１２０の後端部を係止して工具ポット本体１１０内に固定する。次いで、ボール保持体１２０のバネ保持部１２３ａにバネ１６０を配置して挿通孔１２３の後部からスライドピン本体１４１を挿入すると、バネ１６０の先端部がバネ保持部１２３ａの前端部に当接するとともに、後端部がスライドピン本体１４１に設けた鍔部１４１ｂに当接する。その後、ボール１３０をボール保持体１２０に設けた保持孔１２２ｃに配置して、先端部材１４２をボルト１４３でスライドピン本体１４１に螺着することにより、図１の示す工具ポット１００が組み立てられる。

また、組み立てられた工具ポット１００は、図５に示すように、チェーンの外リンクプレートＬ１及び内リンクプレートＬ２を工具ポット本体１１０の外周面１１２に設けた段部１１２ａ、１１２ａに嵌着し、両端部に形成した外周溝１１２ｂ、１１２ｂに止め輪Ｒを嵌め込むことにより、本実施例の工具ポット１００を備えたチェーンからなる工具マガジンＭとなる。

次に、上記のように構成した本発明の実施例の工具ポット１００の作用について、図５乃至図７に基づいて説明する。なお、図５乃至図７では、工具はシャンク部Ｓのみ図示している。
図５に示す状態から、工具を工具ポット１００に装着するには、ピストンロッド（図示せず）によりスライドピン１４０の端面を軸方向に押動前進させると、バネ１６０の付勢力によりテーパ部１４３ａを介してボール保持穴１２２ｃの内面に押し付けられているボール１３０は、ボール保持穴１２２ｃにより前後方向の動きは規制されるので、スライドピン１４０の前進によって、平坦部１４３ｂ上に移行し、さらに、平坦部１４３ｂ上からスライドピン本体１４１の前部１４１ａ上、すなわち、遊隙部１５０に移行して、図７に示すように、ボール１３０の上面はボール保持穴１２２ｃ内に没した状態となる。
そこで、ボール保持体１２０の小径の円筒部１２２の外周面１２２ａをガイドとして、工具のシャンク部Ｓを工具ポット１００に差し込み、シャンク部ＳのフランジＦの端面がテーパスリーブ１１４に当接するまで挿入する。

次いで、ピストンロッドを後退させると、バネ１６０の付勢力によりスライドピン１４０が後退し、スライドピン本体１４１の前部１４１ａ上で遊隙部１５０に位置するボール１３０は、ボール保持体１２０の保持穴１２２ｃに遊嵌され、上動自在になっているので、図６に示すように、カム１４３の平坦部１４３ｂは、ボール１３０を押し上げて後退し、ボール１３０をテーパ部１４３ａに移行させる。テーパ部１４３ａに位置したボールは、その上部を円筒部１２２の外周面１２２ａから突出させてシャンク部Ｓに設けたボール係合溝Ｖに係合し、バネによる後退付勢力によりボール係合溝Ｖの後端部Ｖ１を押圧して工具を保持するとともに、テーパ部１４３ａを押圧して、スライドピン１４０を挟持固定する。また、機械の振動等により、バネによる後退付勢力よりも大きな力が工具に負荷され、工具が工具ポット１００より脱け出そうとすると、その力は、ボール１３０を押し下げるように作用するので、ボール１３０は、ボール係合溝Ｖに係合しながら、テーパ部１４３ａから平坦部１４３ｂへ移行し、平坦部１４３ｂを半径方向下向きに押圧してスライドピン１４０を挟持固定し、保持された工具をロックするので、脱け出しによる工具の落下を確実に防止できる。

次に、工具交換時に、工具を工具ポット１００から取り出す場合について説明する。
図７に示すように、ピストンロッドＰによりスライドピン１４０を押動前進させると、テーパ部１４３ａで工具を保持しているボール１３０は、ボール保持体１２０のボール保持穴１２２ｃによって前後方向の動きは規制されるので、平坦部１４３ｂを経てスライドピン本体１４１の前部１４１ａ上の遊嵌部１５０に移行し、ボール１３０の上面はボール保持穴１２２ｃ内に没して、アンロック状態となるので、工具は簡単に工具ポット１００から取り出される。

工具が工具ポット１００から取り出され、ピストンロッドＰが後退すると、スライドピン１４０がバネ１６０の付勢力により後退し、スライドピン本体１４１の前部１４１ａ上の遊隙部１５０に位置しているボール１３０は、図５に示すように、テーパ部１４３ａに移行し、ボール１３０の上部が小径の円筒部１２２の外周面１２２ａから突出するとともに、ボール保持穴１２２ｃの内面に押し付けられるので、スライドピン１４０の後退が停止する。

なお、前述した実施例では、工具ポット１００を一対の外リンクプレートＬ１と一対の内リンクプレートＬ２との連結ピンとしマガジンＭとしているが、外リンクプレートと一対の内リンクプレートを中空連結ピンで連結したチェーンの中空連結ピン内に装着しても良く、リンクプレートに直接またはアタッチメントを介して取り付けても良い。

以上、詳述したように、本発明の工具ポットは、スライドピンの先端部に設けたカムが、後方に縮径したテーパ部とテーパ部に連接された平坦部とから構成され、スライドピンの後退により、ボールがテーパ部または平坦部に位置して工具のシャンク部に設けたボール係合溝に係合するとともに、テーパ部または平坦部を半径方向に押圧してスライドピンを挟持固定するようにしているので、工具の保持とロックをボールとカムで行うことができるため、工具を精度良く安定に保持するとともに、ロック機構がシンプルとなって確実性を増し、工具の落下を確実に防止でき、さらに、ロック解除は、ピストンロッド等の外力がスライドピンの後端部を軸方向に押圧するので、ロック解除を確実に行うことができるという、顕著な効果を奏するものである。

本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図。 本実施例の工具ポット本体を一部断面で示す斜視図。 本実施例のボール保持体を一部断面で示す斜視図。 本実施例のスライドピンを一部断面で示す斜視図。 本実施例の工具ポットを用いたマガジンの要部を一部断面で示す側面図。 工具をロック状態とした本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図。 工具をアンロック状態した本実施例の工具ポットを一部断面で示す側面図。

符号の説明

１００ ・・・ 工具ポット
１１０ ・・・ 円筒状の工具ポット本体
１１１ ・・・ 内周面
１１１ａ・・・ 鍔部
１１１ｂ・・・ 内周溝
１１２ ・・・ 外周面
１１２ａ・・・ 段部
１１２ｂ・・・ 外周溝
１１３ ・・・ 止め輪
１１４ ・・・ テーパスリーブ
１２０ ・・・ ボール保持体
１２１ ・・・ 大径の円筒部
１２２ ・・・ 小径の円筒部
１２２ａ・・・ 外周面
１２２ｂ・・・ 開口部
１２２ｃ・・・ ボール保持穴
１２３ ・・・ 挿通孔
１２３ａ・・・ バネ装着部
１３０ ・・・ ボール
１４０ ・・・ スライドピン
１４１ ・・・ スライドピン本体
１４１ａ・・・ 前部
１４１ｂ・・・ 鍔部
１４２ ・・・ 先端部材
１４３ ・・・ カム
１４３ａ・・・ テーパ部
１４３ｂ・・・ 平坦部
１４４ ・・・ ボルト
１５０ ・・・ 遊隙部
１６０ ・・・ バネ
Ｍ ・・・ 工具マガジン
Ｌ１・・・ 外リンクプレート
Ｌ２・・・ 内リンクプレート
Ｒ ・・・ 止め輪

Claims (2)

1. 円筒状の工具ポット本体内に固定され、複数のボールを半径方向に夫々遊嵌保持するボール保持体と、前記ボール保持体に軸方向に摺動自在に挿入され、バネにより後退付勢されるスライドピンと、該スライドピンの先端部に設けられ、スライドピンの後退により前記ボールを工具のシャンク部内周面に形成したボール係合溝に係合させるカムと、前記スライドピンの前進により前記ボールを前記ボール係合溝から離脱させる遊隙部とを備えた工具ポットにおいて、
   前記カムは、後方に縮径したテーパ部と該テーパ部に連接された平坦部とから構成され、前記スライドピンの後退により、前記ボールが前記テーパ部に位置して前記ボール係合溝に係合するとともに、前記テーパ部を押圧して前記スライドピンを挟持固定することにより工具を保持し、工具が工具ポットから脱けようとすると、前記ボールが前記スライドピンのテーパ部から平坦部に移行し、前記ボール係合溝に係合するとともに、前記平坦部を押圧して前記スライドピンを挟持固定することで、工具の落下を防止することを特徴とする工具ポット。
2. 前記スライドピンは、前記カムを設けた先端部材と該先端部材に連結されたスライドピン本体とから構成され、前記スライドピン本体は、前記カムの平坦部よりも小径として、前記スライドピン本体の前部外周面と前記ボール保持体の内周面との隙間を遊隙部としたことを特徴とする請求項１に記載の工具ポット。

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