JP2012245600A

JP2012245600A - 工具ホルダにおけるテーパシャンクの切粉除去方法及び工具保持台

Info

Publication number: JP2012245600A
Application number: JP2011121599A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ono; 毅小野; Kenji Takahashi; 建次高橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】ＮＣ工作機械において、ツールマガジン以外の工具保持台に予めセットされている工具ホルダを、前記ＮＣ工作機械における主軸の工具装置孔に装着するとき、前記工具ホルダのテーパシャンクに付着している切粉を除去する方法及び上記方法に使用する工具保持台を提供する。
【解決手段】工具ホルダにおけるテーパシャンクの切粉除去方法であって、工作機械に備えた主軸９のテーパ孔２９と前記テーパシャンク２５とが近接した状態にあるときに、前記テーパシャンク２５の基端部側から先端部側へ圧縮空気を噴出して、前記テーパシャンク２５の周面に付着した切粉を吹き飛し除去する切粉除去方法及び工具保持台である。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばマシニングセンタ等のごとく、主軸に対する工具交換を自動的に行う自動工具交換装置を備えたＮＣ工作機械において、前記主軸に対して装着される工具ホルダにおけるテーパシャンクに付着した切粉を除去する切粉除去方法及び上記切粉除法方法に使用する工具保持台に関する。

ＮＣ工作機械の１例としてのマシニングセンタは、被加工物（ワーク）を保持するためのワーク保持台（ワークテーブル）に保持されたワークの切削加工を行うために、切削工具を着脱交換自在な主軸を回転自在に備えている。上記主軸に対して着脱交換される切削工具は、テーパシャンクを備えた工具ホルダに保持されているのが一般的である。そして、各種の切削工具を保持したそれぞれの工具ホルダは、ツールマガジンに備えた複数のツールポット（工具保持台）にそれぞれ着脱可能に保持されている。そして、前記主軸と前記ツールマガジンとの間における工具交換は自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと称す）によって自動的に行われているのが一般的である。

前述のごとく、工作機械における主軸に対して、ＡＴＣによって自動的に工具交換を行うとき、主軸に備えたクーラント噴出孔から工具ホルダのテーパシャンクへ向けてクーラントを噴出して、上記テーパシャンクに付着した切粉を除去することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の構成においては、工作機械における主軸にクーラント噴出孔を備えた構成でなければならず、主軸の構成が複雑になるという問題がある。

上記に対し、主軸の構成に拘らず工具ホルダにおけるテーパシャンクに付着した切粉を除去する構成も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−１７５７８６号公報特開２００９−２９１９１２号公報

前記特許文献２に記載の構成は、下部側が互に離反する末広り形状のブラシ固定部材の内側にブラシ、エアーノズル及びクーラントノズルを備えた構成であって、ＡＴＣによって工具交換を行うときに、ＡＴＣの交換アームによって保持された工具ホルダのテーパシャンクを前記ブラシ固定部材内に位置決めする。そして、前記ブラシ固定部材を回転すると共にエアーノズル、クーラントノズルからそれぞれエアー、クーラントを噴射して、前記テーパシャンクの洗浄を行う構成である。

したがって、工作機械における主軸の構成に拘わりなく、工具ホルダのテーパシャンクに付着している切粉の除去を行うことができるものの、前記ブラシ固定部材を回転自在に備えた構成の洗浄装置を、前記主軸から離れた位置に新たに備える必要があるという問題がある。

また、マシニングセンタ等においては、ツールマガジンに収納できないツール（余剰工具）を使用したいような場合、マシニングセンタにおける例えばテーブル上に、余剰工具を保持するための工具保持台（ツールポット）を設けることがある。そして、この工具保持台に余剰工具を保持した状態において別個の切削工具によってワークの切削加工を行うことがある。この場合、ＡＴＣによって、マシニングセンタの主軸から前記別個の切削工具を取り外した後に、前記余剰工具を主軸に対応した位置へ相対的に位置決めし、この余剰工具に対して主軸が相対的に下降することにより、余剰工具を主軸に対して装着することがある。この場合、余剰工具には切削中に発生した切粉が付着しており、除去する必要がある。

そこで、前記特許文献２に記載の洗浄装置を採用することも可能であるが、前述したように、主軸から離れた位置に洗浄装置を新たに設ける必要があると共に、余剰工具を上記洗浄装置の位置まで移動する時間が必要であり、能率向上を図る上において問題がある。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、工具ホルダにおけるテーパシャンクの切粉除去方法であって、工作機械に備えた主軸のテーパ孔と前記テーパシャンクとが近接した状態にあるときに、前記テーパシャンクの基端部側から先端部側へ圧縮空気を噴出して、前記テーパシャンクの周面に付着した切粉を吹き飛し除去することを特徴とするものである。

また、工作機械に備えた主軸に対して着脱可能な工具ホルダを保持するための工具保持台であって、前記工具保持台は、前記主軸に対して接近離反する方向へ相対的に移動可能な保持ベースに備えられており、かつ工具保持台は、工具ホルダにおけるテーパシャンクを前記主軸側へ突出した状態に保持自在であり、保持した工具ホルダの前記テーパシャンクの周面に沿って前記テーパシャンクの先端部側へ圧縮空気を噴出するエアー噴出口を備えていることを特徴とするものである。

また、前記工具保持台において、前記工具ホルダを収納保持するためのホルダ保持穴を工具保持台に備え、このホルダ保持穴の周囲に複数のエアー噴出口を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、工作機械に備えた主軸の構成に拘わりなく、工具ホルダにおけるテーパシャンクに付着している切粉を容易に除去することができる。また、工具ホルダを主軸に装着しようとするとき、ＡＴＣによって工具ホルダを移動する必要がなく、前記テーパシャンクからの切粉の除去及び主軸に対する工具ホルダの装着を能率よく行うことができる。

工具保持台（ツールポット）の構成及びツールポットと工具ホルダとの関係を示す斜視説明図である。工具保持台に収納保持された工具ホルダのテーパシャンクに沿ってエアーを噴出する構成を示した説明図である。主軸における工具装置孔に対して工具ホルダを装着する際の斜視説明図である。主軸における工具装着孔に対して工具ホルダのテーパシャンクが途中まで入り込んだ状態を示す説明図である。ＮＣ工作機械の１例としてのマシニングセンタの全体的構成を概念的、概略的に示した説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、理解を容易にするために、本発明の実施形態に係る工具ホルダが適用されるＮＣ工作機械の全体的構成について概略的に説明する。なお、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えたＮＣ工作機械としてはマシニングセンタがよく知られているので、立形マシニングセンタの場合について概念的、概略的に示すことにする。

図５に概念的、概略的に示すように、ＮＣ工作機械の１例としてよく知られているマシニングセンタ１は、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の３方向へ移動位置決め自在の主軸ヘッド３を備えており、この主軸ヘッド３には、主軸９が回転自在に備えられている。この主軸９には、例えばエンドミルなどの切削工具５を着脱交換自在に備えた工具ホルダ７が着脱交換自在に備えられている。また、マシニングセンタ１には、前記切削工具５によって切削加工されるワークＷを支持する例えばインデックステーブルなどのごときワーク支持台１１が備えられており、このワーク支持台１１は、前記主軸９に対して相対的に接近離反する方向であるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の適宜方向へ移動可能な保持ベース（移動テーブル）に備えられている。

さらに、マシニングセンタ１には、前記主軸９に対して着脱交換する多数の工具ホルダ７を収納した適宜のツールマガジン１５が備えられている。そして、前記主軸９とツールマガジン１５との間において切削工具５の交換を自動的に行う自動交換装置（ＡＴＣ）１７が備えられている。

よく知られているように、前記構成のごときマシニングセンタ１においては、ＡＴＣ１７によって主軸９に対する切削工具５の着脱交換を自動的に行って、ワークＷに対して各種の切削加工を自動的に行うものである。なお、マシニングセンタ１の構成は公知であるから、マシニングセンタ１の構成についてのより詳細な説明及び動作の説明は省略する。

ところで、マシニングセンタ１においては、前記ツールマガジン１５に収納（格納）できないツール（余剰工具）を使用したい場合がある。この場合、例えば前記保持ベース１３の適宜位置に適数のツールポットなどのごとき工具保持台１９を設け、この工具保持台１９に、切削工具５を備えた工具ホルダ７を余剰工具７Ａとして予めセットして置くことがある。

この構成においては、主軸９に装着してある切削工具５を、ＡＴＣ１７によってツールマガジン１５へ格納した後、前記主軸９に対応した位置へ前記工具保持台１９を相対的に位置決めし、工具保持台１９にセットしてある余剰工具７Ａを主軸９へ直接装着することがある。

この場合、余剰工具７ＡにはワークＷの切削加工時に発生した切粉が付着しているので、前記主軸９に対して装着する前に、余剰工具７Ａに付着している切粉を除去する必要がある。そこで、本実施形態においては、前記工具保持台（ツールポット）１９に、次のごとき手段が講じられている。

すなわち、図１に示すように、前記工具保持台１９には、切削工具５を備えた工具ホルダ（余剰工具）７Ａを収納保持可能なホルダ保持穴２１が備えられている。そして、このホルダ保持穴２１の周囲であって、前記工具保持台１９の上面（端面）２３には、工具ホルダ７Ａをホルダ保持穴２１に収納保持したときに、前記主軸９側へ突出した状態にある工具ホルダ７Ａのテーパシャンク２５の周面に沿ってテーパシャンク２５の基端部側から先端部側へ、図２，４に示す矢印Ａのように、圧縮空気を噴出する複数のエアー噴出口２７が等間隔に備えられている。なお、前記エアー噴出口２７からの圧縮空気の噴出は、テーパシャンク２５のテーパ角と等しく噴出することが望ましいが、±１０°の範囲で噴出角度を変更することも可能である。

以上のごとき構成において、図１（Ｂ）に示すように、工具保持台１９におけるホルダ保持穴２１に予め余剰工具（工具ホルダ）７Ａを収納保持した状態にセットした状態において、主軸９に装着してある切削工具５によってワークＷの切削加工を行った後、上記主軸９に装着してある切削工具５をＡＴＣ１７によって取り外す。そして、主軸９に対応した位置へ工具保持台１９を相対的に移動位置決めし、主軸９に備えたテーパ孔（工具装着孔）２９へ工具ホルダ７Ａのテーパシャンク２５を嵌合装着するに際して、前記エアー噴出口２７からテーパシャンク２５の外周面に沿って基端部側から先端部側へエアーを噴出することにより、テーパシャンク２５の周面に付着している切粉は吹き飛ばされて除去されることになる。

前述のごとく、主軸９の工具装着孔２９に対して工具ホルダ７のテーパシャンク２５を相対的に嵌入すると、前記工具装着孔２９の内周面と前記テーパシャンク２５の外周面との間の間隔（隙間）が次第に狭くなる。このように、工具装着孔２９の内周面とテーパシャンク２５の外周面との間の隙間が次第に狭くなると、前記エアー噴出口２７から噴出されたエアーの流れはより高速流となる。したがって、前記テーパシャンク２５の外周面に付着している切粉が効果的に吹き飛ばされると共に、工具装着孔２９の内周面も清掃されることになる。

したがって、前記工具装着孔２９の内周面とテーパシャンク２５の外周面とが嵌合接触するときには、テーパシャンク２５の外周面及び工具装着孔２９の内周面の両周面は切粉等が無い状態に清掃された状態にある。よって、主軸９の工具装着孔２９と工具ホルダ７のテーパシャンク２５は精度良く嵌合することになる。

既に理解されるように、本実施形態によれば、ＡＴＣ１７によって主軸９から切削工具５を取り外すと、直ちに主軸９と工具保持台１９とが対応するように相対的に移動位置決め可能であり、かつ工具保持台１９に予めセットしてある余剰工具７Ａを主軸９に装着する際には、余剰工具７Ａにおけるテーパシャンク２５の外周面及び主軸９における工具装着孔２９の内周面を清掃した状態でもって装着することができるものである。したがって、主軸９に対する余剰工具７Ａの装着を迅速にかつ精度よく装着できるものである。よって、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

ところで、前記工具保持台１９のホルダ保持穴２１に対して余剰工具７Ａを予め収納保持してセットするには、作業者が手動的にセットしてもよく、またＡＴＣ１７によって自動的に予め収納保持してもよいものである。また、余剰工具７Ａのテーパシャンク２５の外周面の清掃を行うときに、エアー噴出口２７から噴出したエアーが主軸９の工具装着孔２９内に入り込むことになるが、主軸９内に備えたドローバー（図示省略）を例えばパイプ状に構成するなど、エアーが抜け得る構成とすることが可能であり、何等の問題もないものである。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態で行うことも可能である。例えば、前記工具保持台１９に備えたエアー噴出口２７からエアー噴出を常時行って、余剰工具７Ａにおけるテーパシャンク２５の周囲にエアーカーテンを形成する構成とすることも可能である。この構成によれば、ワークＷの切削加工時に発生し飛散して前記テーパシャンク２５に付着する傾向にある切粉を吹き飛して、切粉がテーパシャンク２５に付着することを効果的に阻止することができるものである。

また、余剰工具７Ａのテーパシャンク２５と主軸９の工具装着孔２９とが予め設定してある近接状態に近接したことを、例えば工具保持台１９に備えた近接センサによって検出したとき、又は主軸９に対する工具保持台１９の相対的な移動指令値（ＮＣ制御による指令値）が所望の指令値に達したときに、前記エアー噴出口２７からエアーを噴出する構成とすることも可能である。すなわち、エアー噴出口２７からエアーの噴出時期を任意に設定可能である。

さらに、前記エアー噴出口２７からエアーの噴出は、連続的に噴射することも可能性である。しかし、エアー噴出口２７からのエアー噴出は、エアー噴出のＯＮ、ＯＦＦを行ってパルス的にエアーを噴出することが望ましいものである。この場合、余剰工具７Ａにおけるテーパシャンク２５の外周面に沿って衝撃的なエアーの流動が行われることとなり、テーパシャンク２５の外周面に付着した切粉の除去を効果的に行うことができるものである。

また、主軸９に吸引手段を備えて、工具保持台１９におけるエアー噴出口２７からのエアーの噴出と前記吸引手段によるエアーの吸引との協働によって、前記テーパシャンク２５の外周面及び工具装着孔２９の内周面の清掃を同時に行うことも可能である。

５切削工具
７工具ホルダ
７Ａ余剰工具
９主軸
１３保持ベース（移動テーブル）
１５ツールマガジン
１７自動工具交換装置（ＡＴＣ）
１９工具保持台（ツールポット）
２１ホルダ保持穴
２５テーパシャンク
２７エアー噴出口
２９工具装着孔（テーパ孔）

Claims

工具ホルダにおけるテーパシャンクの切粉除去方法であって、工作機械に備えた主軸のテーパ孔と前記テーパシャンクとが近接した状態にあるときに、前記テーパシャンクの基端部側から先端部側へ圧縮空気を噴出して、前記テーパシャンクの周面に付着した切粉を吹き飛し除去することを特徴とする工具ホルダにおけるテーパシャンクの切粉除去方法。
工作機械に備えた主軸に対して着脱可能な工具ホルダを保持するための工具保持台であって、前記工具保持台は、前記主軸に対して接近離反する方向へ相対的に移動可能な保持ベースに備えられており、かつ工具保持台は、工具ホルダにおけるテーパシャンクを前記主軸側へ突出した状態に保持自在であり、保持した工具ホルダの前記テーパシャンクの周面に沿って前記テーパシャンクの先端部側へ圧縮空気を噴出するエアー噴出口を備えていることを特徴とする工具保持台。
請求項２に記載の工具保持台において、前記工具ホルダを収納保持するためのホルダ保持穴を工具保持台に備え、このホルダ保持穴の周囲に複数のエアー噴出口を備えていることを特徴とする工具保持台。