JP2011230237A - 工具ポット - Google Patents

Abstract

【課題】工具交換の受け渡しを行う工具ポットにおいて、脱着時に振動が無く、確実に脱着が出来るとともに、駆動源が切れた場合でも工具の脱着が出来る工具ポットを提供する。
【解決手段】シャンク部及びプルスタッドを有する工具を脱着可能に保持する工具ポットにおいて、シャンク部の形状に係合するガイド部を形成した工具ポット本体と、工具ポット本体に設けたシリンダと、シリンダ内を進退可能に設けたピストン及びピストンロッドと、ピストンロッドを工具と離間させる方向に配した弾性部材と、ピストンロッドに設けた係合部と一端が係合し、他端がプルスタッドと契合する複数のクランプアームと、クランプアームに設けた支点穴を中心にピストンロッドの動きに連動して回転可能に係合するクランプアームよりなる工具ポットを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マトリクスマガジンなどに収納されている工具を、マシニングセンタなどの工作機で使用する工具に交換するために受け渡しを行う工具ポットに関する。

従来、マシニングセンタなどの工作機では複数の工具を使用するため、工作機本体に多数のマガジンを設け、自動交換を行っている。しかし、加工工程の多いワークを加工する場合には工作機本体に収納できる工具の数では足りず、マトリクスマガジンやロータリーストッカーなどの工具をストックするストッカーを工作機とは別に用意しなければならない場合がある。
その場合、工作機本体とストッカーの間で工具の受け渡しを行わなければならないので、受け渡し用の工具ポットが使われる。

工具ポットも多く考案されており、特許文献１ 特開２００２−３５５７２９号公報のように工具ポットに弾性部材によって進退なボールプランジャを設け、工具ポットを工具のテーパシャンク部に設けたプルスタッドに押し込むことによりボールプランジャがプルスタッドに押し戻されてプルスタッドを乗り越え、テーパシャンク部とプルスタッドを工具ポットのガイド部とボールプランジャの弾性力により保持される構成のものがある。
工具ポットから工具を分離させる場合には、工具を工具ポットから引き抜くことにより、ボールプランジャプルスタッドに押し戻されてプルスタッドを乗り越え、工具と工具ポットを分離する。

しかし、この構成の工具ポットは、プルスタッドをボールプランジャが乗り越えるだけの押し込み力及び引き込み力を発生させなければならず、自動交換装置で自動交換を行う場合、ツールポットだけではなく工具をストックしているストッカーもこの押し込み力及び引き込み力に打ち勝つだけの強度が必要になり、また、ボールプランジャの弾性力に打ち勝ってプルスタッドをボールプランジャが乗り越えて開放される場合、一気に力のバランスが変わり、各部が衝突する衝撃が発生する。この衝撃は、衝撃音ばかりでなく振動の発生を誘発させる場合があり、精密加工を行う工作機への自動交換には適していない。

他の方法として、特許文献２ 特開２００９−２９１９２８号公報のような考案がなされている。工具ポット本体に進退可能な軸部をシリンダに連結し、軸部には前進及び後退位置でプルスタッドを開放及び把持する把持部を構成し、把持部には工具を開放させる方向に弾性部材を設けてシリンダによる前進及び後退により工具を把持又は開放させる構成の発明が提案されている。この方法を用いれば、シリンダによるボールプランジャの方式のように自動交換を行っても工具ポットの脱着による衝撃を抑えることが出来る。

しかしながら、上記のようにシリンダを使用した工具ポットでは圧縮空気などの駆動源が機能している状態では問題ないが、停電などの不測の事態では、電気及び駆動源の圧縮空気などが切れてしまい、工具ポットへの工具の脱着が出来ない。停電などの不測の事態では、現在の状況とプログラムの工程が一致していないことがあるため、現在の状況とプログラムの工程を確認し、復旧させるために工具を工具ポットから取り外さなければならない場合がある。このとき、工具を付けたまま電源及び圧縮空気などの駆動源が入ると、想定位置以外の場所や方向に駆動した場合には、工具ポットに装着されている工具が周辺の機械や人にあたるなどの問題が発生する場合があるため大変危険である。

特開２００２−３５５７２９号公報

特開２００９−２９１９２８号公報

工具交換の受け渡しを行う工具ポットにおいて、脱着時に振動が無く、確実に脱着が出来るとともに、駆動源が切れた場合でも工具の脱着が出来る工具ポットを提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、シャンク部及びプルスタットを有する工具を脱着可能に保持する工具ポットにおいて、シャンク部の形状に係合するガイド部を形成した工具ポット本体と、工具ポット本体に設けたシリンダと、シリンダ内を進退可能に設けたピストン及びピストンロッドと、ピストンロッドを工具と離間させる方向に配した弾性部材と、ピストンロットに設けた係合部と一端が係合し、他端がプルスタッドと契合する複数のクランプアームと、クランプアームに設けた支点穴を中心にピストンロッドの動きに連動して回転可能に係合するクランプアームよりなる工具ポットを構成する。

また、工具ポットの開放状態のピストンロッドの位置が、工具を把持した状態のプルスタッドの位置よりもわずかに押し出す位置にする。

さらに、駆動源の圧縮空気が入っていない状態の工具ポットで、弾性部材により閉じた状態のクランプアームの一端は、プルスタッド先端部と斜面で形成されたクランプアーム導入部で接触し、工具ポットと工具の距離を接近させて押し込むことによりクランプアームが回動し、プルスタッドを乗り越えてクランプアーム把持部でクランプするとともに、プルスタッド保持部と斜面で形成されたクランプアーム把持部で接触し、工具ポットと工具の距離を離間させて引き離すことによりクランプアームが回動し、プルスタッドを乗り越えて工具と工具ポットが分離する構成とする。

工具を脱着可能に保持する工具ポットにおいて、工具ポット本体のガイド部と工具のシャンク部が係合して位置を決め、複数のクランプアームが回転駆動してプルスタッドの保持部をシリンダの方向に引き上げて工具を把持する構成であるため確実に工具をクランプすることが出来、シリンダ駆動でクランプするためボールプランジャのような衝撃が無いばかりでなく、周囲の機械に過大な負荷をかける事無くクランプすることが出来る。

また、工具ポットから工具を分離するときに、ピストンロットでプルスタッドの先端部をわずかに押し出すことにより、工具と工具ポットの結合部が油などの粘着物により分離しにくい状態になるのを防止し、確実に分離することが出来る。

さらに、駆動源の圧縮空気が入っていない状態の工具ポットで、弾性部材により閉じた状態のクランプアームの一端は、プルスタッド先端部と斜面で形成されたクランプアーム導入部で接触し、工具ポットと工具の距離を接近させて押し込むことによりクランプアームが回動し、プルスタッドを乗り越えてクランプアーム把持部でクランプするとともに、プルスタッド保持部と斜面で形成されたクランプアーム把持部で接触し、工具ポットと工具の距離を離間させて引き離すことによりクランプアームが回動し、プルスタッドを乗り越えて工具と工具ポットが分離する構成とすることで、ボールプランジャ方式のように駆動源の圧縮空気が無い状態でも工具の脱着が可能なため、不測の事態だけではなく、段取り替えなどの頻繁に工具の抜き差しを行いたい場合でも対応することが出来る。

工具ポットの開き位置の状態を示した説明図である。 工具ポットのクランプ位置に接近した状態を示した説明図である。 工具ポットのクランプした状態を示した説明図である。 圧縮空気を供給しない状態を示した説明図である。 プルスタッドをクランプアームが乗り越える状態を示した説明図である。

本発明の工具ポット１は、図１に示すように工具２を工具ポット本体３で把持してストッカーと工作機の間を受け渡しする装置である。

工具２は、テーパシャンク４とプルスタッド５と工具ホルダ６及び図示しない刃物より構成されており、工具ホルダ６はストッカーや工作機との受け渡し時に工具ホルダ６の溝部を保持してストックしている。

工具ポット１は、工具ポット本体３とシリンダ７とピストン８と、弾性部材１０とクランプアーム１１より構成される。工具ポット本体の一端は、テーパシャンク４の形状に合わせて開口しており、プルスタッド５とともにテーパシャンク４が係合される。

工具ポット本体３の他端にはシリンダ７が形成され、ピストン８が納められている。ピストン８の工具側には弾性部材１０が挿入されており、ピストンロッド９が係合部１３を形成してクランプアーム１１の一端と契合している。プルスタッド５の先端部には凸部が形成されており、先端側の傾斜部をプルスタッド導入部１５及びプルスタッド保持部１４と仮に名前を付け、クランプアームの図示する箇所をクランプアーム導入部１６及びクランプアーム保持部１７と仮に名前を付けて動作を説明する。

始めに圧縮空気を使用して脱着を行う動作について説明する。
ピストン８及びピストンロッド９はスプリングなどの弾性部材１０により、駆動源の圧縮空気が入っていない状態では図面右側に移動しようとするが、図１はシリンダ８の図面右側の圧力室に圧縮空気が入った図であるため圧縮空気により図面右側の圧力室に圧力がかかっているため、ピストン８及びピストンロッド９は目面左側に移動している。クランプアーム１１の一端はピストンロッド９に設けられた係合部１３と契合しており、クランプアームの支点穴に挿入された支点軸１２により回転可能に軸支されているため、クランプアーム１１はピストンロッド９の動きに対応して支点軸１２の回りを回転しようとする。

図１の状態から工具２が工具ポット１に接近してくると、プルスタッド５の先端部がピストンロッド９の端面部に接触する位置まで接近する。このとき工具２のテーパシャンク４と工具ポット本体３はわずかなスキマを設けて係合した状態となる。次に右の圧力室の圧縮空気を切り換えて止めると弾性部材１０の力がピストンを図面右方向に移動させて図３の様にクランプアーム１１が回転し、プルスタッド保持部１４とクランプアーム保持部１７が接触し、さらに弾性部材１０の力により工具を引き込むことでテーパシャンク４が後部ポット本体３に押しつけられ、工具の把持は完了する。
このとき弾性部材１０による弾性力だけでも良いが、左側圧力室に圧縮空気を供給しても良い。

工具ポットを分離する場合は、右側圧力室に圧縮空気を入れることで上述の動作とは逆の動きを行う。図３の状態から右側圧力室に圧力をかけると弾性部材１０の力に打ち勝ってピストンロット９が左に移動し、それに伴いクランプアーム１１が回転して図２の様にピストンロッド９とプルスタッド５の端面が接触して工具２をわずかに押し出す事で分離を確実なものにしている。

次に、駆動源である圧縮空気が無い場合の脱着について説明する。
停電などで圧縮空気が供給されていない場合でも、図３に示すように弾性部材１０の弾性力によりクランプアーム１１は常にプルスタッド５を引き込む方向に力が働いており、工具２を把持した状態では工具２を落とすことはない。工具２を工具ポット１から分離させる場合には、工具２を手で持ち、工具ポットと離間する方向に力をかける事で、プルスタッド保持部１４とクランプアーム保持部１７が接触しながらそれぞれの斜面部を摺動しながら移動することでクランプアーム１１を押し広げ、プルスタッド５の凸部を乗り越えて分離する。

工具２を工具ポット１に圧縮空気が入っていない状態で装着するには、図４の様に弾性部材１０の力によりクランプアーム１１は閉じた状態にあるため、クランプアーム１１導入部１６とプルスタッド導入部１５が接触する位置まで接近し、さらに接近させる事によりそれぞれの傾斜面を摺動しながら移動することでクランプアーム１１を押し広げ、プルスタッド５の凸部を乗り越えて結合する。このとき、クランプアーム１１には弾性部材１０の弾性力によりクランプアーム１１は常にプルスタッド５を引き込む方向に力が働いており、工具２を落とすことはない。

本発明は、工具交換用の工具ポットに関するものであるが、マトリクスマガジンなどのストッカーや工作機の周辺機器などの工具を搬送及び保管するための装置に転用することも出来る。

１ 工具ポット
２ 工具
３ 工具ポット本体
４ テーパシャンク
５ プルスタッド
６ 工具ホルダ
７ シリンダ
８ ピストン
９ ピストンロッド
１０ 弾性部材
１１ クランプアーム
１２ 支点軸
１３ 係合部
１４ プルスタッド保持部
１５ プルスタッド導入部
１６ クランプアーム導入部
１７ クランプアーム保持部

Claims (3)

1. シャンク部及びプルスタットを有する工具を脱着可能に保持する工具ポットにおいて、シャンク部の形状に係合するガイド部を形成した工具ポット本体と、工具ポット本体に設けたシリンダと、シリンダ内を進退可能に設けたピストン及びピストンロッドと、ピストンロッドを工具と離間させる方向に配した弾性部材と、ピストンロットに設けた係合部と一端が係合し、他端がプルスタッドと契合するクランプアーム保持部を設けた複数のクランプアームと、クランプアームに設けた支点穴を中心にピストンロッドの動きに連動して回転可能に係合するクランプアームより構成される工具ポット。
2. 工具ポットの開放状態のピストンロッドの位置が、工具を把持した状態のプルスタッドの位置よりもわずかに押し出す位置にしたことを特徴とする請求項１の工具ポット。
3. クランプアームの支点穴を中心にピストンロッドの動きに連動して回転可能に係合するクランプアームの先端が、プルスタッドの保持部と対向する位置に形成したクランプアーム保持部をプルスタッド保持部の傾斜面と対向する傾斜面に設け、プルスタッドの導入部と対向する位置に形成したクランプアーム導入部をプルスタッド導入部の傾斜面と対向する傾斜面に設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２の工具ポット。