JP2017121684A - 工具着脱装置および工作機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】工具ホルダを確実に保持しつつ、工具ホルダの着脱を簡易かつ迅速に行なうことのできる工作機械を提供すること。【解決手段】工具ホルダ134に設けられた少なくとも2つの貫通孔202を貫通したピン203を挿入するための少なくとも2つのクランプ孔211と、少なくとも2つのクランプ孔211のそれぞれに嵌入され、可撓胴部321を有する少なくとも2つの筒状のクランプスリーブ302と、流体を封入するための流体封入室と、流体封入室から可撓胴部の外周面まで延設された流路と、流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、ピン203に対してクランプ締付力を作用させる。【選択図】 図3
Description
本発明は、工具着脱装置および工作機械に関する。
上記技術分野において、特許文献1、2には、工具ホルダに工具を取り付け、タレットの工具台に工具ホルダを取り付けて、機械加工を行なう工作機械が開示されている。
しかしながら、上記文献に記載の技術では、4隅に設けられた工具ボルト18を締め付けたり、ゆるめたりすることによって工具ホルダを着脱しているため、工具ホルダを繰り返し着脱する際の手間が大きかった。一方で、一個所のみで工具ホルダを締結すると、工具に作用する力を一個所で受けることによる、バランスの悪さなど、不具合が多い。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
工具ホルダに設けられた少なくとも2つの貫通孔を貫通したピンを挿入するための少なくとも2つのクランプ孔と、
前記少なくとも2つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部を有する少なくとも2つの筒状のクランプスリーブと、
流体を封入するための流体封入室と、
前記流体封入室から前記可撓胴部の外周面まで延設された流路と、
前記流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、
を備え、
前記流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、前記ピンに対してクランプ締付力を作用させる工具着脱装置である。
工具ホルダに設けられた少なくとも2つの貫通孔を貫通したピンを挿入するための少なくとも2つのクランプ孔と、
前記少なくとも2つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部を有する少なくとも2つの筒状のクランプスリーブと、
流体を封入するための流体封入室と、
前記流体封入室から前記可撓胴部の外周面まで延設された流路と、
前記流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、
を備え、
前記流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、前記ピンに対してクランプ締付力を作用させる工具着脱装置である。
本発明によれば、工具ホルダを確実に保持しつつ、工具ホルダの着脱を簡易かつ迅速に行なうことのできる工作機械を提供できる。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態にかかる工具着脱装置を適用可能な工作機械について図1を用いて説明する。図1は、工作機械の一例としての旋盤100を示す外観斜視図である。旋盤100は、機械正面から見て、左右方向に延びるスラント型ベッド101と、ベッド101の左側に設けられた主軸台102と、ベッド101の右奥側に配設された刃物台103とを備えている。
本発明の第1実施形態にかかる工具着脱装置を適用可能な工作機械について図1を用いて説明する。図1は、工作機械の一例としての旋盤100を示す外観斜視図である。旋盤100は、機械正面から見て、左右方向に延びるスラント型ベッド101と、ベッド101の左側に設けられた主軸台102と、ベッド101の右奥側に配設された刃物台103とを備えている。
ベッド101は、手前側と奥側にガイドレール111、112を備えており、主軸台102は、ガイドレール111に沿って、左右(主軸台102の軸心方向、Z軸方向)にスライド可能である。
ガイドレール112には、Z軸可動ベース131がZ軸方向に移動自在に支持されており、Z軸可動ベース131上には、Y軸可動ベース132がZ軸方向と直交するY軸方向に移動可能に支持されている。
Y軸可動ベース132上に刃物台103が搭載されており、これにより刃物台103は、Y軸およびZ軸方向に移動可能となっている。
刃物台103は、工具133を保持する工具ホルダ134と、複数の工具ホルダ134が着脱可能に取り付けられたタレット135と、工具133が所定の加工位置に位置するようにタレット135を回転させて位置決めを行なう回転機構136とを備えている。
図2は、タレット135を正面(主軸台側)からみた外観図である。タレット135の外周面には、平坦面をなす複数のホルダ取付面201が所定角度ごとに形成されている。工具ホルダ134は、ホルダ取付面201に着脱可能に固定される。
工具ホルダ134の四隅には、平行な貫通孔202が形成され、貫通孔202を貫通した4本のピン203がホルダ取付面201に設けられた4つのクランプ孔211に挿入される。4つのピン203がクランプ孔211に挿入された後、レンチ210を用いてボルト204を締め付けることにより、4つのピン203に対するクランプ締付力が作用し、工具ホルダ134がタレット135に固定される。
図3は、工具ホルダ134およびタレット135のホルダ取り付け面201付近を切り出した部分断面図であり、図4は、タレット135のホルダ取り付け面201下部に設けられた流路構成を説明するための横断面図である。図3は、図4のA−A断面図であり、ここでは、説明のため一本のピン203のみが挿入された状態を示している。図3に示すように、工具着脱装置としてのタレット135は、4つのクランプ孔211とクランプスリーブ302とを備えている。クランプ孔211には、工具ホルダ134に設けられた少なくとも2つの貫通孔202を貫通したピン203が挿入される。クランプスリーブ302は、筒状であり、クランプ孔211のそれぞれに嵌入され、外側からの圧力を受けて内側へ変形する可撓胴部321を有する。
図4において、ボルト204の中心軸を通り、ホルダ取り付け面201と平行な平面で切断した図である。流路構成としては、流体封入室401と、流路402と、圧力調整部403とを含む。流体封入室401は、タレット135の内部に流体を封入するための空間である。流路402は、流体封入室401とクランプ孔211とを連通させ、流体圧力を可撓胴部321に作用させる。圧力調整部403は、流体封入室401内の流体の圧力を調整し、流体封入室401の流体圧力の上昇または下降に連動して、可撓胴部321の内径を小さくさせたり大きくさせたりする。具体的には、圧力調整部403は、流体封入室401に向けて挿入されたプランジャ431と、プランジャ431の位置を変更する位置変更部としてのボルト204と、を含む。流体封入室401の流体圧力を上昇させることにより、クランプスリーブ302はピン203に対してクランプ締付力を作用させる。図4に示すとおり、クランプ孔211およびクランプスリーブ302が、タレット135のホルダ取り付け面201の四隅に一対づつ、計4対設けられ、流体封入室401から、4つの可撓胴部321の外周面まで流体を連通させる。
図5は、クランプスリーブ302の詳しい構成を説明するための部分断面斜視図である。クランプスリーブ302は、可撓胴部321以外に、可撓胴部321の内壁に接するスリット付きの円筒部501と、可撓胴部321の外周面に圧力を加える流体を上方でシールするためのシール部材502とを含む。
円筒部501は、内周面に凸部511を備えており、可撓胴部321の内側への変形に応じて、円筒部501の上端側が内側へ撓むと、凸部511がピン203の外周面を押圧する。スリット512が設けられていることにより、弱い力でも十分に円筒部501の上端部が内側に撓む。
図6は、クランプスリーブ302のさらに詳しい構成を説明するための図である。図6においては、ピン203がクランプスリーブ302内に挿入された状態を示している。ピン203の外周面には、帯状の凹部601が設けられており、その凹部601が円筒部501の内周面の凸部511とかみ合うことにより、円筒部501から加えられた内向きの力F1がピン203を下向きに押す力F2に変換される。その結果、ピン203は、抜けにくくなり、工具ホルダ134がタレット135のホルダ取り付け面201に強固に固定される。
図7は、円筒部501のみを取りだした斜視図である。スリット512は、上側壁面の2個所に設けられている。
以上のように本実施形態の構成によれば、流体の圧力を利用して、複数のピンに対して同時に締付け力を作用させることができ、簡易かつ確実に工具ホルダをタレットに固定することが可能となる。
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係る工具着脱装置について、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。図8に示すとおり、流路802、803の断面積を異なるものとすることにより、締結力に差をつけることができる。図8のように、工具側の2本のピンに対する締結力が大きくなるように流路径を調整すれば、加工時に工具に作用する力を強く受ける加工室側の2本のピンに重点的に流体圧を配分することができる。
次に本発明の第2実施形態に係る工具着脱装置について、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。図8に示すとおり、流路802、803の断面積を異なるものとすることにより、締結力に差をつけることができる。図8のように、工具側の2本のピンに対する締結力が大きくなるように流路径を調整すれば、加工時に工具に作用する力を強く受ける加工室側の2本のピンに重点的に流体圧を配分することができる。
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係る工具着脱装置について、図9を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。本実施形態では、対角にあるクランプ孔911の内径をクランプ孔211に比べて大きくし、そのクランプ孔911に対応するクランプスリーブ902の外径を、クランプスリーブ302の外径よりも径大としている。クランプスリーブ302、902は、内径は、共に、ピン203の外径に合わせた寸法になっている。これにより、締め付けタイミングに差をつけることができる。具体的には、クランプスリーブ902は、クランプスリーブ302よりも一テンポ遅れて締結が行なわれる。その他の構成および動作は、第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第3実施形態に係る工具着脱装置について、図9を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。本実施形態では、対角にあるクランプ孔911の内径をクランプ孔211に比べて大きくし、そのクランプ孔911に対応するクランプスリーブ902の外径を、クランプスリーブ302の外径よりも径大としている。クランプスリーブ302、902は、内径は、共に、ピン203の外径に合わせた寸法になっている。これにより、締め付けタイミングに差をつけることができる。具体的には、クランプスリーブ902は、クランプスリーブ302よりも一テンポ遅れて締結が行なわれる。その他の構成および動作は、第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
図9のように、締め付けタイミングを対角締めできるように設計すれば、締結時の残留応力を緩和できる。
[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態に係る工具着脱装置について、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。図10に示すとおり、本実施形態では、クランプ孔211は2つであり、そこに挿入されるピンも2本となる。そのため、流体封入部1001からは2つのクランプ孔211に対して2本の流路1002が延設される。その他の構成および動作は、第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第4実施形態に係る工具着脱装置について、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。図10に示すとおり、本実施形態では、クランプ孔211は2つであり、そこに挿入されるピンも2本となる。そのため、流体封入部1001からは2つのクランプ孔211に対して2本の流路1002が延設される。その他の構成および動作は、第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
このように設計すれば、簡易な構成で、工具ホルダ134をタレット135のホルダ取り付け面201に固定することができる。
[第5実施形態]
次に本発明の第5実施形態に係る工具着脱装置について、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。
次に本発明の第5実施形態に係る工具着脱装置について、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。
ネジ1104を回してA方向に移動させると、ネジ1104に連結固定されたプランジャ1132もA方向に移動する。すると、流体加圧部としてのピストン1131が付勢部としてのバネ1101によって付勢されて流体封入室401の流体を加圧する。
バネ1101が伸びきった状態でのピストン1131の先端面(図中右端面)の位置とネジ1104をめいっぱい締め付けた状態でのプランジャ1132の後端面(図中左端面)との間には隙間1133が生じるように設計されている。このため、多少ネジ1104がゆるんで左方向に移動しても、ピストン1131による加圧が保持される。つまり、ネジ1104をゆるめない限り、流体封入室401の流体圧力は高く保たれ、クランプスリーブ302は、ピン203に対して、常に締結力を作用させることができる。
一方、ネジ1104を回してB方向に移動させると、プランジャ1132がB方向に移動するが、隙間1133が無くなって、ピストン1131もB方向に移動すると、流体の加圧が徐々に解除される。
このように設計すれば、ネジ1104が多少ゆるんでも、クランプスリーブ302の締結力は弱くならない。つまり、工具ホルダ134をタレット135のホルダ取り付け面201に確実かつ安定的に固定することができると共に、一つのネジ1104をB方向に移動させることで容易に、工具ホルダ134を取り外すことができる。
[その他の実施形態]
上記実施形態では、図4、8、9、11に示すようなX形状の流路について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。H形状や□形状など、他の形状の流路を形成させてもよい。
上記実施形態では、図4、8、9、11に示すようなX形状の流路について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。H形状や□形状など、他の形状の流路を形成させてもよい。
Claims (6)
- 工具ホルダに設けられた少なくとも2つの貫通孔を貫通したピンを挿入するための少なくとも2つのクランプ孔と、
前記少なくとも2つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部を有する少なくとも2つの筒状のクランプスリーブと、
流体を封入するための流体封入室と、
前記流体封入室から前記可撓胴部の外周面まで延設された流路と、
前記流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、
を備え、
前記流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、前記ピンに対してクランプ締付力を作用させる工具着脱装置。 - 前記圧力調整部は、
前記流体封入室に向けて挿入されたプランジャと、
前記プランジャの位置を変更する位置変更部と、
を備えた請求項1に記載の工具着脱装置。 - 前記クランプ孔および前記クランプスリーブが、前記工具着脱装置の四隅に一セットずつ、計4セット設けられ、前記流体封入室から、4つの前記クランプスリーブの外周面まで前記流体を連通させる請求項1または2に記載の工具着脱装置。
- 前記圧力調整部は、
前記工具着脱装置の2つのクランプ孔内のクランプスリーブに対して第1のタイミングで同時に圧力を加え、
前記工具着脱装置の残りの2つのクランプ孔内のクランプスリーブに対して第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで同時に圧力を加える請求項3に記載の工具着脱装置。 - 前記圧力調整部は、
前記流体封入室に向けて挿入された流体加圧部と、
前記流体加圧部を前記流体封入室に向けて付勢する付勢部と、
前記流体加圧部の位置を変更する位置変更部と、
を備えた請求項1に記載の工具着脱装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の工具着脱装置を備えた工作機械。
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