JP2013220523A

JP2013220523A - 工具着脱装置

Info

Publication number: JP2013220523A
Application number: JP2012095782A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Koga; 晋介古賀
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: JP5921308B2

Abstract

【課題】簡単な機構でもって、着脱操作を容易に行う。
【解決手段】グリッパユニット24は、グリッパ53が固定されかつマガジンフレーム11に工具13の押し・引き方向およびこれに直交する方向に移動自在に支持されているグリッパボディ51と、グリッパボディ51の定位置に保持されかつ工具の押し・引き方向と直交する方向にのびた軸線を有している連結ピン64と、連結ピン64にその軸線周りに回転自在に支持されている押し・引き部材54とを備えている。押し・引き部材54は、その回転軸線から互いに反対方向にのびている当接アーム72および操作アーム73を有している。拘束部材27によって、当接アーム72の先端部の移動を拘束した状態で、操作アーム73の先端部を、手動操作によって、押し・引き部材54の回転方向に押動させることによって、グリッパボディ51が工具13の押し・引き方向に移動させられるようになされている。
【選択図】図９

Description

この発明は、例えば、工作機械の工具マガジンのホルダに工具を着脱する工具着脱装置に関する。

工具マガジンのホルダに対して工具は、バネ力によって保持されている。そのため、工具の着脱に際しては、そのバネ力に打ち勝つ力を工具に作用させることが必要であった。そのため、手動操作による人力のみでは着脱作業を容易に行うことができず、倍力機構を備えた工具着脱装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記の工具着脱装置は、フィンガタイプの工具マガジンである。このような工具マガジンでは、工具の着脱に際し、工具のシャンクをグリッパでグリップする。工具取付の場合、工具をグリップしたグリッパは、工具マガジンにその半径方向から接近し、シャンク大径部に隣接する係合溝を工具マガジンに係合させて工具マガジンに工具を取り付ける。工具マガジンに工具を取り付けた後は、グリッパを工具シャンクから離隔させるようにシャンクの長さ分だけ、グリッパをシャンクの軸方向に移動させ、これにより、工具マガジンおよびグリッパの干渉が避けられるようになる。

工具マガジンとしては、フィンガタイプものばかりではなく、ポットタイプのものがある。ポットタイプの工具マガジンの場合、工具の着脱に際し、係合溝をグリッパでグリップする。工具取付の場合、工具をグリップしたグリッパは、工具マガジンにその軸方向から接近し、工具マガジンの保持孔にシャンクを挿入して工具を保持する。工具マガジンおよびグリッパの干渉を避けるためには、グリッパを工具から半径方向に遠ざけて、係合溝からグリッパを離脱させた後、グリッパを工具の軸線と平行して工具側および工具から半径方向に離脱させる分以上に移動させて工具から遠ざけることになる。この場合、工具マガジンに保持される工具の形状は大小様々であるため、グリッパの移動ストロークは大きくなりがちである。

特開２００７−５４９２０号公報

この発明の目的は、ポットタイプの工具マガジンに対して、グリッパの移動ストロークを大きく設定することが可能であり、しかも、工具の着脱の際に必要とする力を、簡単な機構でもって、補助可能とし、着脱操作を容易に行うことができ、しかも、工具着脱装置を提供することにある。

この発明による工具着脱装置は、工具マガジンのホルダに対する工具の押し・引き方向の工具軸方向移動によって、ホルダに工具が保持・保持解除されるようになされており、グリッパユニットのグリッパが、工具をその軸方向の移動を拘束するようにグリップしており、グリッパユニットは、グリッパが固定されかつマガジンフレームに工具の押し・引き方向およびこれに直交する方向に移動自在に支持されているグリッパボディと、グリッパボディの定位置に保持されかつ工具の押し・引き方向と直交する方向にのびた軸線を有している連結ピンと、連結ピンの軸線周りに回転自在に支持されている押し・引き部材とを備えており、押し・引き部材は、その回転軸線から互いに反対方向にのびている当接アームおよび操作アームを有しており、当接アームの先端部の移動が拘束部材によって拘束可能であり、拘束部材によって、当接アームの先端部の移動を拘束した状態で、操作アームの先端部を、手動操作によって、押し・引き部材の回転方向に押動させることによって、グリッパボディが工具の押し・引き方向に移動させられるようになされているものである。

この発明による工具着脱装置では、ホルダに対する工具の着脱に際し、拘束部材によって、押し・引き部材の当接アームの先端部の移動を拘束した状態で、操作アームの先端部を押し・引き部材の回転方向に押動させると、グリッパボディが工具の押し方向の移動によって、ホルダに工具が保持され、グリッパボディが工具の引き方向の移動によって、ホルダに工具が保持解除される。したがって、押し・引き部材の操作アームの先端部を押動させるだけの簡単な操作によって、ホルダに工具を着脱させることができる。さらに、拘束部材により拘束された当接アームの先端部を支点にして操作アームを旋回させるため、工具着脱の際に必要な力が補助されている。

一方、拘束部材による押し・引き部材の当接アームの先端部の拘束を解除すれば、グリッパボディの移動は自由となるため、グリッパボディの移動ストロークを大きく設定することが可能となる。

さらに、ホルダは、工具のテーパーシャンクに対応するテーパー孔を有しており、テーパー孔の周面に係合部材が備えられており、係合部材は、その一部をテーパー孔に突出させるようにバネ力によって付勢されており、工具のプルスタッドが係合部材の手前側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダに工具が保持されるとともに、工具のプルスタッドが係合部材の奥側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダから工具が保持解除されるようになされており、押し・引き部材は、連結ピンの軸線方向に移動自在に支持されており、拘束部材に、当接アームの先端部を出入りさせうる拘束溝が形成されており、拘束溝の開放縁部に、合体して先拡がりのテーパー状をなす引き方向案内面および押し方向案内面がそれぞれ連なっており、工具のプルスタッドを係合部材にその手前側から係合させかつ当接アームの先端部を引き方向案内面に当接させた状態で、当接アームの拘束溝に向かう移動にともなって、当接アームが押し方向に、操作アームが引き方向にそれぞれ回転させられるとともに、工具のプルスタッドを係合部材にその奥側から係合させかつ当接アームの先端部を押し方向案内面に当接させた状態で、当接アームの拘束溝に向かう移動にともなって、当接アームが引き方向に、操作アームが押し方向にそれぞれ回転させられるようになされていることが好ましい。

押し・引き部材の操作アームの先端部を押動させるに際し、工具のプルスタッドが係合部材にその手前側から係合しかつ当接アームの先端部を引き方向案内面に当接させた状態で、当接アームを拘束溝に向かう方向に移動させると、操作アームが引き方向に回転させられるため、引き方向とは逆の押し方向に操作アームを回転させると、グリッパボディとともに工具が押し方向に移動させられて、工具のプルスタッドが係合部材の手前側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダに工具が保持される。

上記の工具の保持動作とは逆に、工具のプルスタッドが係合部材にその奥側から係合しかつ当接アームの先端部を押し方向案内面に当接させた状態で、当接アームを拘束溝に向かう方向に移動させると、操作アームが押し方向に回転させられるため、押し方向とは逆の引き方向に操作アームを回転させると、グリッパボディとともに工具が引き方向に移動させられて、工具のプルスタッドが係合部材の奥側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダに対して工具が保持解除される。

また、グリッパボディに、工具の押し・引き方向と直交する方向にのびかつ連結ピンを水平に渡した両端壁を有する上下貫通状スリットが形成されており、押し・引き部材は、スリット一端壁に当接させられるようにばねによって付勢されており、操作アームは、連結ピンから上向きにのびてスリット上方に突出させられており、押し・引き部材がスリットの一端壁に当接させられた状態で、押し・引き部材の回転がスリットの相対する側壁によって拘束されて、操作アームが直立状態に保持されるようになされており、押し・引き部材がスリットの一端壁から離隔させられた状態で、引き方向に回転させられる操作アームの進入を許容する引き方向案内溝がスリットの相対する側壁の一方に、押し方向に回転させられる操作アームの進入を許容する押し方向案内溝がスリットの相対する側壁の他方に形成されていると、操作アームが押し・引き方向の回転を、作業者は確実に視認することができるため、工具の着脱に際し、作業者が操作アームを、押し・引き方向のいずれの方向に回転させれば良いかが一目瞭然となる。

この発明によれば、大きなストロークが必要な場合においても簡単な機構で、着脱操作を容易に行うことができ、操作アームを回転させて工具の着脱をすることで工具の着脱に必要な力を補助可能な工具着脱装置が提供される。

この発明による工具着脱装置を備えた工具交換装置の正面図である。同工具着脱装置による工具着脱動作説明図である。図１の一部を拡大して示す工具着脱装置の正面図である。同工具着脱装置の平面図である。図４のV−V線にそう断面図である。同工具着脱装置の連結ブロックの詳細図である。同工具着脱装置の拘束部材の詳細図である。工具取外動作を順を追って平面から見た説明図である。工具取外動作を順を追って側面から見た説明図である。工具取付動作を順を追って平面から見た説明図である。工具取付動作を順を追って側面から見た説明図である。

以下の説明において、前後とは、図１に矢印Aで示す側（図１の紙面と直交して手前側）を前、これと反対側を後といい、左右とは、前方から見て、その左右の側を左右というものとする。

図１を参照すると、マガジンフレーム11に、垂直面内を循環させられるエンドレス・チェーン12が装備されている。チェーン12には、工具13を保持するための複数のポットタイプ・ホルダ14が一定間隔で前向きに取付られている。

マガジンフレーム11の左側面から水平アーム状固定フレーム21が左向きに突出させられている。固定フレーム21の前側面から、チェーン12の左方を横切ってのびた水平アーム状可動フレーム22が前向きに突出させられている。可動フレーム22は、左右方向リニアガイド23にガイドされて、固定フレーム21の長さ方向にそって左右動自在である。可動フレーム22にはグリッパユニット24が装備されている。グリッパユニット24は、前後方向リニアガイド25にガイドされて、可動フレーム22の長さ方向にそって前後動自在である。

固定フレーム21の上面長さの中程には、可動フレーム22の移動経路より上方レベルに前向き突出水平板状ブラケット26が固定されている。ブラケット26の上面には直方体ブロック状拘束部材27が固定されている。

作業者の手動によって、可動フレーム22を左右動させるとともに、グリッパユニット24を前後動させることによって、それぞれの移動ストローク範囲において、グリッパユニット24を、左右および前後の任意の位置にセットすることが可能である。

図２(a)は工具保持解除の状態を、図2(b)は工具保持の状態をそれぞれ示すものである。

工具13は、工具本体31と、工具本体31背面から一方向に突出させられたテーパーシャンク32とよりなる。工具本体31背面およびテーパーシャンク32大径部間には環状係合溝33が形成されている。テーパーシャンク32小径部側の端面からプルスタッド34が突出させられている。プルスタッド34は、先端係合突起35を有している。

ホルダ14は、テーパーシャンク32に対応するテーパー孔41を有している。テーパー孔41の奥まったところには、ボールよりなる係合部材42が備えられている。係合部材42は、テーパー孔41周壁の半径方向孔43に移動自在に収容されている。係合部材42は、その内端をテーパー孔41に突出させるように、バネ44によって内向きに付勢されている。

図２(a)では、係合部材42に先端係合突起35が前側、つまり、ホルダ14手前側から当接させられている。この状態から、工具13を後向きに押すと、バネ44に抗して、係合部材42がテーパー孔41から退去させられて、係合部材42が先端係合突起35を後向きに乗り越える。そうすると、バネ44によって係合部材42の内端がテーパー孔41に突出させられる。図２(b)に示すように、今度は、係合部材42に先端係合突起35が後側、つまり、ホルダ14奥側から当接させられる。これにより、バネ44によってホルダ14に工具13が保持される。工具13の保持を解除するには、上記の手順とは逆に、工具13を前向きに引くと、係合部材42が先端係合突起35を前向きに乗り越えて、図２(a)に示す状態に復帰させられる。

グリッパユニット24は、図３〜図５に詳細に示すように、前後方向リニアガイド25のレールと摺接させられているグリッパボディ51と、グリッパボディ51に右方突出状に固定されかつ係合溝33にはめ入れられてこれをグリップ解除自在にグリップしている半円弧状先端グリップ凹部52を有している垂直帯板状グリッパ53と、グリッパボディ51に取付られている押し・引き部材54と、グリッパ53の基部左方に固定状に配置されかつグリッパボディ51および押し・引き部材54を連結している連結ブロック55と、グリッパボディ51に備えられている手動操作ハンドル56とを備えている。

連結ブロック55は、図６(a)および(b)に詳しく示すように、平面視方形厚板状のものである。連結ブロック55の中央部には左右方向スリット61が形成されている。スリット61は、連結ブロック55の中央部を上下に貫通しかつ左右両端を閉鎖している。スリット61上面の前縁部中央に引き方向案内溝62が、その後縁部中央に押し方向案内溝63がともに切欠状にそれぞれ形成されている。スリット61の左右両端壁には、左右方向にのびた水平状連結ピン64が渡されている。連結ピン64は、右大径部65および左小径部66よりなる。

押し・引き部材54は、小径部66に回転自在にはめ被せられているボス71と、ボス71から下向きに突出させられかつ下部をスリット61の下方に突出させている当接アーム72と、ボス71部から上向きに突出させられかつ基部幅をスリット61幅より僅かだけ小とする操作アーム73とよりなる。

スリット61の右端壁左側面およびボス71の右側面間には、連結ピン64にはめ被せられた圧縮コイルバネ74が介在させられている。

定常時は、圧縮コイルバネ74の力によって、ボス71はスリット61の左端部に位置させられて、ボス71の左側面は、スリット61の端壁右側面に押圧されている。スリット61の左端部は、引き方向および押し方向案内溝62、63の無い部分であり、この状態で、操作アーム73はスリット61の前後両側面で挟まれるようになっている。これにより、操作アーム73が直立状態に保持される。

図７(a)および(b)に拘束部材27が詳しく示されている。拘束部材27には、当接アーム72の下端部を出入りさせうる横断面Ｕ字状輪郭をなす側面を有する左方開放拘束溝81が形成されている。拘束溝81の側面開放前縁部には引き方向案内面82が、その後縁部には押し方向案内面83がそれぞれ連なっている。両案内面82、83は、互いに合体させられて、先拡がりのテーパー状をなす。

図７(a)に示すように、引き方向案内面82に当接アーム72を当接させ、グリッパ53が工具13をグリップした状態で、圧縮コイルバネ74の力に抗して、操作アーム73を作業者の手で掴んで、押し・引き部材54を右動させると、当接アーム72は、引き方向案内面82に案内されながら拘束溝81まで導かれる。この場合、当接アーム72は押し方向に回転させられ、操作アーム73は、その基部を引き方向案内溝62に進入させながら、引き方向に回転させられる。一方、図７(b)に示すように、押し方向案内面83に当接アーム72を当接させ、ホルダ14が工具13を保持した状態で、同じように、押し・引き部材54を右動させると、当接アーム72は、押し方向案内面83に案内されながら拘束溝81まで導かれる。この場合、当接アーム72は引き方向に回転させられ、操作アーム73は、その基部を押し方向案内溝63に進入させながら、押し方向に回転させられる。

操作アーム73が引き方向および押し方向のいずれに回転させられた状態においても、その状態で、操作アーム73から手を放すと、圧縮コイルバネ74の力によって、押し・引き部材54が左動させられる。押し・引き部材54のボス71がスリット61の左端部まで戻されると、操作アーム73は、引き方向および押し方向案内溝63のいずれかの底面に案内されながら直立状態に起立させられる。

まず、ホルダ14に工具13を保持させる手順を説明する。

図８(a)および図９(a)を参照すると、グリッパ53にグリップされた工具13が、図２（a)に示すホルダ14への保持前の状態に位置させられている。この状態で、当接アーム72が引き方向案内面82を左方から臨みうるように押し・引き部材54に対する拘束部材27の位置が設定されている。図８(a)および図９(a)に示す状態から、押し・引き部材54を右動させると、当接アーム72が押し方向に回転させられながら拘束溝81に進入し、図８(b)および図９(b)に示すように、操作アーム73が引き方向に回転させられる。当接アーム72を拘束溝81に進入させた状態で、引き方向に回転させられた操作アーム73を、手動操作によって、図８(c)および図９(c)に示すように、引き方向とは逆の押し方向に回転させると、当接アーム72および拘束溝81相互の接触点を支点として、押し・引き部材54全体が押し方向に回転させられる。その結果、押し・引き部材54のボス71とともに連結ピン64が後向きに押動させられ、連結ピン64とともにグリッパ53ユニット24全体が後向きに移動させられる。これにより、グリッパ53にグリップされた工具13が後向きに押されて、ホルダ14に工具13が保持される。ホルダ14に工具13が保持されると、操作アーム73から手を放す。そうすると、図８(d)および図９(d)に示すように、操作アーム73が直立姿勢となる。最後に、可動フレーム22を左動させると、工具13からグリッパ53が引き離される。

つぎに、ホルダ14に対して、工具13を保持解除させる手順を説明する。図１０(a）および図１１(a)に示すように、ホルダ14に保持された工具13に対し、グリッパユニット24を前後動させて位置決しかつその状態で、可動フレーム22を右動させることによって、工具13をグリッパ53にグリップさせる。この状態で、当接アーム72が押し方向案内面83を左方から臨みうるように押し・引き部材54が位置させられている。図１０(a)および図１１(a)に示す状態から、押し・引き部材54を右動させると、当接アーム72が引き方向に回転させられながら拘束溝81に進入し、図１０(b)および図１１(b)に示すように、操作アーム73が押し方向に回転させられる。当接アーム72を拘束溝81に進入させた状態で、押し方向に回転させられた操作アーム73を、図１０(c)および図１１(c)に示すように、押し方向とは逆の引き方向に回転させると、当接アーム72および拘束溝81相互の接触点を支点として、押し・引き部材54全体が引き方向に回転させられる。その結果、押し・引き部材54のボス71とともに連結ピン64が前向きに押動させられ、連結ピン64とともにグリッパユニット24全体が前向きに移動させられる。これにより、グリッパ53にグリップされた工具13が前向きに引かれて、ホルダ14に対する工具13の保持が解除される。工具13の保持が解除されると、操作アーム73から手を放す。そうすると、図１０(d)および図１１(d)に示すように、操作アーム73が直立姿勢となる。最終的に、図１０(e)および図１１(e)に示すように、グリッパユニット24を前進させるとともに、可動フレーム22を右動させると、ホルダ14から工具13がグリッパ53とともに分離される。

この発明による工具着脱装置は、工作機械の工具マガジンのホルダに工具を着脱することを達成するのに適している。

11 マガジンフレーム
13 工具
27 拘束部材
51 グリッパボディ
54 押し・引き部材
64 連結ピン
72 当接アーム
73 操作アーム

Claims

工具マガジンのホルダに対する工具の押し・引き方向の工具軸方向移動によって、ホルダに工具が保持・保持解除されるようになされており、グリッパユニットのグリッパが、工具をその軸方向の移動を拘束するようにグリップしており、グリッパユニットは、グリッパが固定されかつマガジンフレームに工具の押し・引き方向およびこれに直交する方向に移動自在に支持されているグリッパボディと、グリッパボディの定位置に保持されかつ工具の押し・引き方向と直交する方向にのびた軸線を有している連結ピンと、連結ピンの軸線周りに回転自在に支持されている押し・引き部材とを備えており、押し・引き部材は、その回転軸線から互いに反対方向にのびている当接アームおよび操作アームを有しており、当接アームの先端部の移動が拘束部材によって拘束可能であり、拘束部材によって、当接アームの先端部の移動を拘束した状態で、操作アームの先端部を、手動操作によって、押し・引き部材の回転方向に押動させることによって、グリッパボディが工具の押し・引き方向に移動させられるようになされている工具着脱装置。
ホルダは、工具のテーパーシャンクに対応するテーパー孔を有しており、テーパー孔の周面に係合部材が備えられており、係合部材は、その一部をテーパー孔に突出させるようにバネ力によって付勢されており、工具のプルスタッドが係合部材の手前側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダに工具が保持されるとともに、工具のプルスタッドが係合部材の奥側から係合してこれを乗り越えることによって、ホルダから工具が保持解除されるようになされており、押し・引き部材は、連結ピンの軸線方向に移動自在に支持されており、拘束部材に、当接アームの先端部を出入りさせうる拘束溝が形成されており、拘束溝の開放縁部に、合体して先拡がりのテーパー状をなす引き方向案内面および押し方向案内面がそれぞれ連なっており、工具のプルスタッドを係合部材にその手前側から係合させかつ当接アームの先端部を引き方向案内面に当接させた状態で、当接アームの拘束溝に向かう移動にともなって、当接アームが押し方向に、操作アームが引き方向にそれぞれ回転させられるとともに、工具のプルスタッドを係合部材にその奥側から係合させかつ当接アームの先端部を押し方向案内面に当接させた状態で、当接アームの拘束溝に向かう移動にともなって、当接アームが引き方向に、操作アームが押し方向にそれぞれ回転させられるようになされている請求項１に記載の工具着脱装置。
グリッパボディに、工具の押し・引き方向と直交する方向にのびかつ連結ピンを水平に渡した両端壁を有する上下貫通状スリットが形成されており、押し・引き部材は、スリット一端壁に当接させられるようにばねによって付勢されており、操作アームは、連結ピンから上向きにのびてスリット上方に突出させられており、押し・引き部材がスリットの一端壁に当接させられた状態で、押し・引き部材の回転がスリットの相対する側壁によって拘束されて、操作アームが直立状態に保持されるようになされており、押し・引き部材がスリットの一端壁から離隔させられた状態で、引き方向に回転させられる操作アームの進入を許容する引き方向案内溝がスリットの相対する側壁の一方に、押し方向に回転させられる操作アームの進入を許容する押し方向案内溝がスリットの相対する側壁の他方に形成されている請求項２に記載の工具着脱装置。