JP2023030652A - ホルダユニットおよび工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用的なタレットおよびハンド機構を用いて、工具を自動交換できるホルダユニットを提供する。【解決手段】ホルダユニット６０は、タレット１８の工具取付部２８に着脱可能な中継ブロック６２と、工具４０を保持するとともに、中継ブロック６２に着脱可能なツールホルダ６４と、を備え、前記中継ブロック６２は、前記ツールホルダ６４の一部が挿入される挿入穴７４を有し、前記ツールホルダ６４は、前記挿入穴７４の一部と係合するクランプ状態と、前記挿入穴７４内において進退可能なアンクランプ状態と、に変化する連結部８６と、把持圧力を受けた際に前記連結部８６をアンクランプ状態に変化させる把持部９４と、を備える。【選択図】図２

Description

本明細書は、タレットに着脱可能なホルダユニットと、当該ホルダユニットを有する工作機械を開示する。

従来から、タレットを有した旋盤、いわゆるターニングセンタが知られている。タレットは、周方向に間隔を開けて複数の工具を保持する。そして、タレットが、所定の割り出し軸回りに回転することで、切削加工に用いる工具を切り替えることができる。ただし、一つのタレットで保持できる工具の数は、限りがあるため、加工内容によっては、途中で、タレットに取り付ける工具を交換する必要がある。

ここで、工作機械では、さらなる自動化、省人化が求められており、タレットに取り付ける工具の交換についても自動的に行うことが求められている。しかし、タレットに取り付ける工具を自動で交換するためには、専用のタレットが必要であり、タレットの大型化や価格の上昇といった問題を招く。

そこで、一部では、ロボットを用いて、汎用的なタレットに、工具を自動で着脱する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、六軸関節ロボットと、ロボット工具交換ハンドと、を備えたロボットを用いて工具交換を行う技術が開示されている。また、タレットには、回転工具を回転させるための回転工具用モータが内蔵されている。特許文献２には、ロボットを用いて工具を交換する際に、この回転工具用モータの動力を利用して、工具をタレットにクランプまたはアンクランプする技術が開示されている。

特開２０１６－１４４８５３号公報 特開平５－２８５７６６号公報

しかし、特許文献１では、工具のクランプ／アンクランプの切り替えを可能にするために、工具交換ハンドに、工具を把持するグリッパや、六角レンチ、これらを動かすアクチュエータ等を設けている。換言すれば、特許文献１では、工具交換のために専用の構造を有したハンドを用意しなければならず、ロボットの大型化を招くとともに、ロボットの汎用性が低下する。また、特許文献２では、汎用的なロボットを用いて工具交換できるが、回転工具用モータの動力を用いて、クランプ／アンクランプの切り替えを行っている。そのため、特許文献２の技術では、回転工具を利用できない。つまり、従来、汎用的なタレットおよびハンド機構を用いて、工具を自動交換することは難しかった。

そこで、本明細書では、汎用的なタレットおよびハンド機構を用いて、工具を自動交換できるホルダユニットおよび工作機械を開示する。

本明細書で開示するホルダユニットは、タレットの工具取付部に着脱可能な中継ブロックと、工具を保持するとともに、中継ブロックに着脱可能なツールホルダと、を備え、前記中継ブロックは、前記ツールホルダの一部が挿入される挿入穴を有し、前記ツールホルダは、前記挿入穴に挿入可能であり、前記挿入穴の一部と係合するクランプ状態と、前記挿入穴内において進退可能なアンクランプ状態と、に変化する連結部と、前記連結部が前記挿入穴内に挿入された状態で外部に露出する位置に設けられた把持部であって、把持圧力を受けた際に前記連結部をアンクランプ状態に変化させる把持部と、を備えることを特徴とする。

この場合、前記ツールホルダは、さらに、一対の揺動レバーであって、少なくとも一部が前記挿入穴に挿入されて、前記連結部として機能する、一対の揺動レバーと、前記一対の揺動レバーの前記連結部を互いに離れる方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記連結部は、前記挿入穴の内周面に向かって突出し、前記挿入穴の内周面に形成された係合凹部に係合する係合突起を有し、前記把持部は、前記揺動レバーに機械的に繋がり、外部空間に突出する突起であって、押圧されることで前記挿入部を互いに近づく方向に揺動させる突起であってもよい。

また、前記挿入穴の内周面は、奥側に進むにつれて穴が拡大するような勾配面を有し、前記揺動レバーを前記挿入穴の内周面に押し付ける前記付勢部材の付勢力の一部が、前記揺動レバーを奥側に引き込む引き込み力に変換されてもよい。

また、前記中継ブロックは、前記タレットに対して固定の固定部と、前記タレットに内蔵された回転工具用モータの回転力を受けて、前記固定部に対して回転する回転部と、を有し、前記ツールホルダは、前記回転部と回転方向に係合する回転伝達部を有し、前記回転部とともに回転してもよい。

この場合、前記ツールホルダは、前記回転部の回転軸の周囲に設けられた複数の錘取付部を有し、前記錘取付部には、前記ツールホルダの重量バランスを調整するための調整錘が選択的に取り付けられてもよい。

また、前記中継ブロックは、前記タレットの取付部に、螺合締結されてもよい。

本明細書で開示する工作機械は、複数の工具取付部を有するタレットと、複数の工具取付部の一つに着脱可能であるとともに、挿入穴が形成された中継ブロックと、工具待機部で保管される複数のツールホルダであって、それぞれが、工具を保持するとともに中継ブロックに着脱可能な、複数のツールホルダと、前記ツールホルダを把持するハンド機構と、前記ハンド機構を移動させる移動機構と、前記ハンド機構および前記移動機構の駆動を制御するコントローラと、を備え、前記ツールホルダは、前記挿入穴に挿入可能であり、前記挿入穴の一部と係合するクランプ状態と、前記挿入穴内において進退可能なアンクランプ状態と、に変化する連結部と、前記連結部が前記挿入穴内に挿入された状態で外部に露出する位置に設けられた把持部であって、把持圧力を受けた際に前記連結部をアンクランプ状態に変化させる把持部と、を備え、前記コントローラは、前記工具を交換するために、前記ハンド機構に対して前記把持部の把持を指示するとともに、前記移動機構に対して、前記ハンド機構ごと前記ツールホルダを、前記中継ブロックと前記工具待機部との間で移動させることを指示する、ことを特徴とする。

本明細書で開示する技術によれば、汎用的なタレットおよびハンド機構を用いて、タレットに取り付ける工具を自動的に交換できる。

工作機械の概略構成図である。 ホルダユニット周辺の分解拡大図である。 ホルダユニット周辺の拡大図である。 中継ブロックの断面図である。 ツールホルダの断面図である。 把持部がハンド機構によって把持された状態を示す図である。 ツールホルダの横断面図である。

以下、図面を参照して工作機械１０の構成について説明する。図１は、工作機械１０の概略構成図である。なお、以下の説明では、ワーク４２の回転軸Ｒｗと平行な方向をＺ軸、刃物台１６のＺ軸と直交する移動方向と平行な方向をＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と呼ぶ。

この工作機械１０は、主軸台１４によって保持されたワーク４２を、刃物台１６によって保持された工具４０で切削加工する金属加工機である。より具体的には、工作機械１０は、ＮＣ制御されるとともに、複数の工具４０を保持するタレット１８を備えたターニングセンタである。また、後に詳説するように、刃物台１６の内部には、回転工具を回転させる回転工具用モータ４４が内蔵されている。そのため、工作機械１０は、回転するワーク４２に工具４０を押し当てて切削する旋削加工と、ワーク４２に回転する工具４０を押し当てて切削する転削加工と、の双方を行うことができる。また、後に詳説するように、一部の工具４０は、ホルダユニット６０を介してタレット１８に保持されている。

工作機械１０は、カバー（図示せず）で覆われた加工室１２を有している。この加工室１２には、主軸２４と、心押台（図示せず）と、刃物台１６と、ロボット２０と、工具待機部３８と、が設置されている。主軸２４は、主軸台１４の一部であり、ワーク４２を取り付けるための部材、例えば、チャック２６やコレット等が設けられている。主軸台１４には、この主軸２４をワーク４２とともに回転させる主軸モータ（図示せず）が内蔵されている。主軸モータが駆動することで、ワーク４２は、Ｚ軸方向に延びるワーク回転軸Ｒｗを中心として回転する。

心押台は、Ｚ軸方向に、チャック２６と対向して配置されており、チャック２６で保持されたワーク４２の他端を支える。心押台は、ワーク４２に対して接離できるように、Ｚ軸方向に移動可能となっている。なお、心押台に替えて、または、加えて、対向主軸を設けてもよい。対向主軸は、主軸台１４とＺ軸方向に対向して配置される主軸装置で、別のワーク４２を回転可能に保持する主軸装置である。

刃物台１６は、工具４０を保持する。ここで保持される工具４０は、バイト等の旋削工具でもよいし、エンドミル等の回転工具でもよい。刃物台１６は、その全体が、Ｚ軸方向、すなわち、ワーク４２の軸と平行な方向に移動可能となっている。また、刃物台１６は、その全体がＸ軸方向、すなわち、ワーク４２の径方向にも進退できるようになっている。なお、Ｘ軸は、工作機械１０の正面からみて、奥側に進むにつれ上方に進むように、水平方向に対して傾いている。刃物台１６が、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に移動することで、タレット１８で保持された工具４０が移動し、これにより、切り込み量や切り込み位置が調整される。

刃物台１６のＺ軸方向の一端には、複数の工具４０を保持可能なタレット１８が設けられている。タレット１８は、Ｚ軸方向視で多角形をしており、Ｚ軸に平行な割り出し軸Ｒｄを中心として旋回可能となっている。タレット１８には、複数の工具取付部２８が、周方向に等間隔に配置されている。工具取付部２８は、工具を取り付ける部位である。かかる工具取付部２８は、例えば、タレット１８のＺ軸方向端面または周面に形成され、工具ホルダの一部が挿入される穴または溝を有する。タレット１８は、割り出し軸Ｒｄを中心として旋回することで、各工具４０のワーク４２に対する姿勢を切り替え、ひいては、切削に用いる工具４０を切り替える。

本例では、一部の工具４０は、ホルダユニット６０を介してタレット１８に装着される。図２は、ホルダユニット６０周辺の分解拡大図である。ホルダユニット６０は、図２に示すように、工具取付部２８に取り付けられる中継ブロック６２と、工具４０を保持するツールホルダ６４と、に大別されるが、これについては、後に詳説する。

再び、図１を参照し、工作機械１０の構成を説明する。加工室１２には、さらに、ロボット２０が設けられている。本例において、ロボット２０は、複数のリンク３０が、関節３２を介して一列に連結されたシリアルマニピュレータ、または、多関節ロボットである。図１の例では、このロボット２０を加工室１２の壁面に設置しているが、ロボット２０は、中継ブロック６２および工具待機部３８の双方にアクセスできるのであれば、その設置場所や構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、ロボット２０は、加工室１２の天面や、刃物台１６、主軸台１４、心押台等に取り付けられてもよい。

ロボット２０の末端には、対象物に対して所定の作業を実行するエンドエフェクタ３４が取り付けられている。このエンドエフェクタ３４は、ロボット２０に固着されていてもよいし、状況に応じて交換できるように、ロボット２０に対して着脱可能であってもよい。本例では、ロボット２０は、エンドエフェクタ３４として、物品を把持するハンド機構３６を有している。このハンド機構３６は、互いに接近または離間する方向に移動する一対のアームを有した汎用的なハンド機構である。工具４０を交換する際には、当該ハンド機構３６でツールホルダ６４を把持し、ツールホルダ６４ごと工具４０を移動させる。ロボット２０は、このハンド機構３６、ひいては、ハンド機構３６で把持されたツールホルダ６４の位置および姿勢を変更する移動機構として機能する。

工具待機部３８は、１以上の工具４０が保管される部位である。工具４０は、ツールホルダ６４に取り付けられた状態で保管されている。また、工具待機部３８には、後述する挿入穴７４と同様の構成の穴が形成されており、この穴にツールホルダ６４が挿し込まれている。図１の例では、工具待機部３８は、加工室１２の壁面に設定されているが、工具待機部３８は、ロボット２０がアクセス可能な位置であれば、その場所は限定されない。したがって、工具待機部３８は、加工室１２の内部に替えて、または、加えて、加工室１２の外部に設けられてもよい。また、工具待機部３８で保管可能な工具４０の数も、適宜、変更されてもよい。

コントローラ２２は、工作機械１０の各部の駆動を制御する。コントローラ２２は、物理的には、各種演算を実行するプロセッサ２２ａと、プログラムおよびデータを記憶するメモリ２２ｂと、を有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラーも含まれる。また、コントローラ２２は、数値制御装置として機能するコンピュータでもよい。数値制御装置は、加工プログラムを解析して、工作機械１０を操作するために、工作物に対する工具経路、加工に必要な作業の工程などを、数値と符号で構成した数値情報で指令する。こうしたコントローラ２２は、ワーク４２の加工のために、主軸台１４や、刃物台１６、タレット１８等の駆動を制御する。また、後に詳説するように、コントローラ２２は、工具４０を自動で交換するために、ロボット２０およびハンド機構３６の駆動も制御するが、これについて後述する。

次に、ホルダユニット６０の構成について図２～図４を参照して詳説する。図２は、ホルダユニット６０周辺の分解拡大図であり、図３は、ホルダユニット６０周辺の拡大図である。また、図４は、中継ブロック６２の断面図であり、図５は、ツールホルダ６４の断面図である。

ホルダユニット６０は、工具４０をタレット１８に取り付けるための部材であり、汎用的なハンド機構３６を利用した自動工具交換を可能にするための部材である。ここで、工作機械１０では、ワーク４２の加工状況やワーク４２の種類に応じて、切削に用いる工具４０を交換する必要がある。省人化のためには、こうした工具４０の交換を自動で行うことが望まれる。既述した通り、ターニングセンタでは、タレット１８を回転させることで、切削に用いる工具４０を変更することができる。しかし、一つのタレット１８に取り付け可能な工具４０の数は、限られている。また、回転工具は、複数の工具取付部２８のうち特定の工具取付部２８にしか装着できない。その結果、従来の工作機械１０では、自動で切り替え可能な工具の数、特に、回転工具の数が不十分な場合が多い。

そこで、一部では、ロボットおよびハンド機構を用いて工具４０を自動交換する技術が提案されている。しかし、従来技術では、この工具４０の自動交換を実現するために、タレット１８やハンド機構を、特別な構成にする必要があった。本例では、汎用的なタレットおよびハンド機構３６を用いて、工具４０の自動交換を可能にするために、ホルダユニット６０を設けている。

ホルダユニット６０は、上述した通り、また、図２、図３に示す通り、タレット１８に取り付けられる中継ブロック６２と、中継ブロック６２に取り付けられるツールホルダ６４と、に大別される。

中継ブロック６２は、タレット１８に設けられた汎用的な機構を用いて、タレット１８に取り付けられる。すなわち、通常、タレット１８の工具取付部２８には、工具４０を取り付けるために穴や溝、ネジ穴等が形成されており、従来、工具４０は、こうした汎用的な穴や溝、ネジ穴を利用して、タレット１８に取り付けられる。本例の場合、工具取付部２８には、工具ホルダの一部が挿し込まれる連結穴２８ａと、工具ホルダを螺合締結するためのネジ穴２８ｂが形成されている。中継ブロック６２は、その一部が、連結穴２８ａに挿入された状態で、工具取付部２８にボルト２８ｃにより螺合締結される。この中継ブロック６２の取り付け作業は、ワーク４２の切削加工の開始前に、オペレータの手作業により行われる。

中継ブロック６２の端面には、挿入穴７４が形成されている。挿入穴７４は、ツールホルダ６４の一部が挿し込まれる穴である。この挿入穴７４の内周面は、奥側に進むにつれて穴の長径が拡大するように勾配が付けられている。また、挿入穴７４の内周面には、後述する係合突起９０が係合する係合凹部７６（図４参照）が形成されている。さらに、中継ブロック６２の端面には、後述する回転伝達ピン９２が挿入されるピン穴７８が形成されている。このピン穴７８は、挿入穴７４と平行な方向に延びている。

さらに、本例の中継ブロック６２は、さらに、回転工具用モータ４４の動力を、ツールホルダ６４に伝達するための伝達機構を有している。すなわち、刃物台１６には、回転工具を回転させるための回転工具用モータ４４が内蔵されている。一方、回転工具用の工具取付部２８には、伝達軸４６が設けられており、回転工具用モータ４４の動力が、ベベルギア４８を介してこの伝達軸４６に伝達される。

中継ブロック６２には、タレット１８の内部の伝達軸４６に、機械的に連結される伝達軸７０が設けられている。タレット１８内部の伝達軸４６の末端、および、中継ブロック６２内部の伝達軸７０の基端、の一方には、キー突起５１ａが、他方には、当該キー突起５１ａが嵌まり込むキー溝５１ｂが形成されている。そして、キー突起５１ａがキー溝５１ｂに嵌まり込むことで、伝達軸４６の回転が、伝達軸７０に伝達される。

伝達軸７０の回転は、ベベルギア７１により、その回転方向を９０度変換して、回転軸７２に伝達される。つまり、本例の場合、中継ブロック６２のうち、伝達軸７０および回転軸７２が、タレット１８に対して回転可能な回転部６８として機能し、その他の部分がタレット１８に対して固定の固定部６６として機能する。回転軸７２の先端面には、上述した挿入穴７４およびピン穴７８が形成されており、回転軸７２が回転することで、挿入穴７４、ひいては、挿入穴７４に挿入されたツールホルダ６４も回転する。

ツールホルダ６４は、工具４０を保持する部材である。このツールホルダ６４は、中継ブロック６２に対して着脱可能となっている。具体的に説明すると、ツールホルダ６４は、略円筒形のホルダ本体８０と、ホルダ本体８０に対して揺動可能な一対の揺動アーム８２と、を有している。ホルダ本体８０の一端には、工具４０が固定される。

二つの揺動アーム８２は、ホルダ本体８０の径方向に間隔を開けて、対向配置されている。各揺動アーム８２は、ホルダ本体８０に固着された揺動軸８４を中心として揺動可能となっている。一対の揺動アーム８２は、揺動することで、互いに接近または離間する。また、揺動アーム８２の一部は、ホルダ本体８０の外側に突出している。この突出部分は、中継ブロック６２の挿入穴７４に挿入される連結部８６として機能する。

ここで、連結部８６が挿入穴７４に挿入された状態で、一対の揺動アーム８２が互いに離れる方向に揺動することで、揺動アーム８２は、挿入穴７４と係合し、連結部８６の挿入穴７４からの離脱が防止される。一対の揺動アーム８２が互いに近づく方向に揺動すると、揺動アーム８２と挿入穴７４との係合が解除され、連結部８６の挿入穴７４からの離脱が可能となる。以下では、一対の揺動アーム８２が互いに離れる方向に揺動した状態を「クランプ状態」と呼び、互いに近づく方向に揺動した状態を「アンクランプ状態」と呼ぶ。また、以下の説明では、一方の揺動アーム８２が、他方の揺動アーム８２に近づく方向を「揺動方向内側Ｓｉ」と呼び、一方の揺動アーム８２が、他方の揺動アーム８２から離れる方向を「揺動方向外側Ｓｏ」と呼ぶ。

クランプ状態において、揺動アーム８２の揺動方向外側Ｓｏ端面は、挿入穴７４の内周面に沿う勾配面となっている。また、揺動アーム８２の先端（ホルダ本体８０と反対側の端部）には、揺動方向外側Ｓｏに突出する係合突起９０（図６参照）が設けられている。クランプ状態において、この係合突起９０は、挿入穴７４の係合凹部７６に嵌まり込んで係合する。さらに、二つの揺動アーム８２には、スプリング８８が掛け渡されている。このスプリング８８は、二つの揺動アーム８２を互いに離れる方向（すなわち揺動方向外側Ｓｏ）に付勢し、一対の揺動アーム８２をクランプ状態に維持する。

ツールホルダ６４には、更に、一対の把持部９４も設けられている。把持部９４は、ハンド機構３６によって把持される部位であり、揺動アーム８２に機械的に連結された部位である。図６は、把持部９４がハンド機構３６によって把持された状態を示す図である。この把持部９４は、連結部８６を挿入穴７４に挿入した場合でも外部に露出する位置に設けられている。本例において、把持部９４は、揺動アーム８２から揺動方向外側Ｓｏに突出する突起であり、ホルダ本体８０の壁面を貫通して、ツールホルダ６４の外部空間に露出する突起である。把持部９４に把持圧力が印加されると、揺動アーム８２は、スプリング８８の付勢力に抗して揺動方向内側Ｓｉに揺動し、アンクランプ状態になる。

次に、こうしたホルダユニット６０を利用した工具４０の自動交換の流れについて説明する。上述した通り、ホルダユニット６０のうち、中継ブロック６２は、予め、オペレータの手作業により、タレット１８に螺合締結されている。また、複数の工具４０それぞれは、ツールホルダ６４に固定されており、複数のツールホルダ６４は、工具待機部３８または中継ブロック６２に取り付けられている。

中継ブロック６２から工具４０を取り外す場合、コントローラ２２は、ロボット２０およびハンド機構３６を駆動して、中継ブロック６２に取り付けられたツールホルダ６４をハンド機構３６で把持する。このとき、ハンド機構３６が、ツールホルダ６４の把持部９４を挟持できるように、コントローラ２２は、ロボット２０の姿勢を調整する。把持部９４に把持圧力が付与されることで、揺動アーム８２が、揺動方向内側Ｓｉに揺動し、アンクランプ状態に変化する。これにより、ツールホルダ６４の連結部８６と、中継ブロック６２の挿入穴７４と、の係合関係が解除される。この状態になれば、コントローラ２２は、ハンド機構３６を、挿入穴７４から離れる方向に移動させ、連結部８６を挿入穴７４から離脱させる。そして、これにより、ツールホルダ６４、ひいては、当該ツールホルダ６４に固定された工具４０が、中継ブロック６２から取り外される。取り外されたツールホルダ６４は、工具待機部３８に搬送され、当該工具待機部３８に保管される。

次に、工具待機部３８に保管された工具４０を、中継ブロック６２に取り付ける場合の流れについて説明する。この場合、コントローラ２２は、ロボット２０を駆動して、ハンド機構３６を工具待機部３８の近傍まで移動させ、工具待機部３８で保管されているツールホルダ６４をハンド機構３６で把持する。このとき、ハンド機構３６が、ツールホルダ６４の把持部９４を挟持できるように、コントローラ２２は、ロボット２０の姿勢を調整する。これにより、ツールホルダ６４はアンクランプ状態となる。コントローラ２２は、ロボット２０を駆動し、アンクランプ状態のツールホルダ６４の連結部８６を挿入穴７４に挿入する。このとき、ツールホルダ６４に設けられた回転伝達ピン９２が、中継ブロック６２に形成されたピン穴７８に挿し込まれるように、ツールホルダ６４の傾きを調整する。連結部８６のほぼ全てが挿入穴７４に受け入れられれば、コントローラ２２は、ハンド機構３６によるツールホルダ６４の把持を解除する。これにより、一対の揺動アーム８２は、スプリング８８の付勢力により、互いに離れる方向に揺動し、揺動アーム８２が挿入穴７４の内周面に当接する。ここで、挿入穴７４の内周面には、末広がりの勾配が設けられているため、スプリング８８の付勢力により、揺動アーム８２が挿入穴７４の内周面に押し付けられると、当該押し付け力の一部は、軸方向奥側の力に変換される。その結果、揺動アーム８２ひいてはツールホルダ６４は、挿入穴７４の奥側に自然と引き込まれていく。そして、最終的に、揺動アーム８２の先端に設けられた係合突起９０が、係合凹部７６に嵌まり込むことで、ツールホルダ６４の挿入穴７４からの離脱が防止される。また、回転伝達ピン９２がピン穴７８に挿し込まれていることで、伝達軸７０（すなわち回転部６８）の回転がツールホルダ６４ひいては工具４０にも伝達される。この状態になれば、ツールホルダ６４の中継ブロック６２への取り付け、ひいては、工具４０の交換作業が完了となる。

以上の説明で明らかな通り、本例では、汎用的なタレット１８に、特別な構成の中継ブロック６２を取り付け、さらに、汎用的な工具４０を、特別な構成のツールホルダ６４に取り付けておくことで、汎用的なハンド機構３６を用いて、工具４０を自動で交換できる。なお、これまで説明した構成は一例であり、中継ブロック６２は、ツールホルダ６４の一部が挿入される挿入穴７４を有し、ツールホルダ６４は、挿入穴７４に挿入可能でクランプ状態／アンクランプ状態に切り替わる連結部８６、および、把持圧力を受けた際に連結部８６をアンクランプ状態に変化させる把持部９４を有するのであれば、その他の構成は適宜変更されてもよい。

例えば、上述の説明では、回転軸７２の回転を工具４０に伝達するために、ツールホルダ６４に回転伝達ピン９２を設けているが、中継ブロック６２の回転部６８と回転方向に係合できるのであれば、回転伝達ピン９２に替えて、または、加えて、別の係合部を設けてもよい。例えば、図７に示すように、挿入穴７４の断面形状を、非円形とし、揺動アーム８２の回転方向寸法を、挿入穴７４の回転方向寸法とほぼ同じにしてもよい。この場合、揺動アーム８２が、回転部６８の回転をツールホルダ６４に伝達する回転伝達部材として機能する。

また、ツールホルダ６４は、当該ツールホルダ６４の重量バランスを調整するための調整錘を、選択的に取り付け可能な複数の錘取付部９６を備えてもよい。錘取付部の構成は、特に限定されないが、例えば、図５、図６に示すように、錘取付部９６は、工具４０の周囲に形成された複数のネジ穴でもよい。この場合、ネジ穴に螺合されるボルトが調整錘９８として、機能する。また、専用の錘取付部を設けるのではなく、錘を粘着テープ等で貼り付けて重量バランスを調整してもよい。

また、本例では、回転工具を取り扱い可能とするために、中継ブロック６２に回転部６８を設けているが、中継ブロック６２は、少なくとも挿入穴７４を有するのであれば、回転部６８を有さなくてもよい。さらに、本例では、多関節アーム型のロボット２０を用いて、ハンド機構３６を移動させているが、ハンド機構３６を移動させることができるのであれば、ロボット２０の構成は、適宜、変更されてもよい。また、ロボット２０に替えて、直動ローダ等を用いてハンド機構３６を移動させてもよい。また、ハンド機構３６を移動させず、タレット１８および工具待機部３８を移動させる構成としてもよい。

１０ 工作機械、１２ 加工室、１４ 主軸台、１６ 刃物台、１８ タレット、２０ ロボット、２２ コントローラ、２４ 主軸、２６ チャック、２８ 工具取付部、２８ａ 連結穴、２８ｂ ネジ穴、２８ｃ ボルト、３０ リンク、３２ 関節、３４ エンドエフェクタ、３６ ハンド機構、３８ 工具待機部、４０ 工具、４２ ワーク、４４ 回転工具用モータ、４６，７０ 伝達軸、４８，７１ ベベルギア、６０ ホルダユニット、６２ 中継ブロック、６４ ツールホルダ、６６ 固定部、６８ 回転部、７２ 回転軸、７４ 挿入穴、７６ 係合凹部、７８ ピン穴、８０ ホルダ本体、８２ 揺動アーム、８４ 揺動軸、８６ 連結部、８８ スプリング、９０ 係合突起、９２ 回転伝達ピン、９４ 把持部、９６ 錘取付部、９８ 調整錘、Ｒｄ 割り出し軸、Ｒｗ ワーク回転軸。

Claims (7)

1. タレットの工具取付部に着脱可能な中継ブロックと、
   工具を保持するとともに、中継ブロックに着脱可能なツールホルダと、
   を備え、前記中継ブロックは、前記ツールホルダの一部が挿入される挿入穴を有し、
   前記ツールホルダは、
   前記挿入穴に挿入可能であり、前記挿入穴の一部と係合するクランプ状態と、前記挿入穴内において進退可能なアンクランプ状態と、に変化する連結部と、
   前記連結部が前記挿入穴内に挿入された状態で外部に露出する位置に設けられた把持部であって、把持圧力を受けた際に前記連結部をアンクランプ状態に変化させる把持部と、
   を備えることを特徴とするホルダユニット。
2. 請求項１に記載のホルダユニットであって、
   前記ツールホルダは、さらに、
   一対の揺動レバーであって、少なくとも一部が前記挿入穴に挿入されて、前記連結部として機能する、一対の揺動レバーと、
   前記一対の揺動レバーの前記連結部を互いに離れる方向に付勢する付勢部材と、
   を備え、前記連結部は、前記挿入穴の内周面に向かって突出し、前記挿入穴の内周面に形成された係合凹部に係合する係合突起を有し、
   前記把持部は、前記揺動レバーに機械的に繋がり、外部空間に突出する突起であって、押圧されることで前記挿入部を互いに近づく方向に揺動させる突起である、
   ことを特徴とするホルダユニット。
3. 請求項２に記載のホルダユニットであって、
   前記挿入穴の内周面は、奥側に進むにつれて穴が拡大するような勾配面を有し、
   前記揺動レバーを前記挿入穴の内周面に押し付ける前記付勢部材の付勢力の一部が、前記揺動レバーを奥側に引き込む引き込み力に変換される、
   ことを特徴とするホルダユニット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のホルダユニットであって、
   前記中継ブロックは、
   前記タレットに対して固定の固定部と、
   前記タレットに内蔵された回転工具用モータの回転力を受けて、前記固定部に対して回転する回転部と、
   を有し、前記ツールホルダは、前記回転部と回転方向に係合する回転伝達部を有し、前記回転部とともに回転する、
   ことを特徴とするホルダユニット。
5. 請求項４に記載のホルダユニットであって、
   前記ツールホルダは、前記回転部の回転軸の周囲に設けられた複数の錘取付部を有し、
   前記錘取付部には、前記ツールホルダの重量バランスを調整するための調整錘が選択的に取り付けられる、
   ことを特徴とするホルダユニット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のホルダユニットであって、
   前記中継ブロックは、前記タレットの取付部に、螺合締結される、ことを特徴とするホルダユニット。
7. 複数の工具取付部を有するタレットと、
   複数の工具取付部の一つに着脱可能であるとともに、挿入穴が形成された中継ブロックと、
   工具待機部で保管される複数のツールホルダであって、それぞれが、工具を保持するとともに中継ブロックに着脱可能な、複数のツールホルダと、
   前記ツールホルダを把持するハンド機構と、
   前記ハンド機構を移動させる移動機構と、
   前記ハンド機構および前記移動機構の駆動を制御するコントローラと、
   を備え、前記ツールホルダは、
   前記挿入穴に挿入可能であり、前記挿入穴の一部と係合するクランプ状態と、前記挿入穴内において進退可能なアンクランプ状態と、に変化する連結部と、
   前記連結部が前記挿入穴内に挿入された状態で外部に露出する位置に設けられた把持部であって、把持圧力を受けた際に前記連結部をアンクランプ状態に変化させる把持部と、
   を備え、前記コントローラは、前記工具を交換するために、前記ハンド機構に対して前記把持部の把持を指示するとともに、前記移動機構に対して、前記ハンド機構ごと前記ツールホルダを、前記中継ブロックと前記工具待機部との間で移動させることを指示する、
   ことを特徴とする工作機械。
   

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