JP2023122822A

JP2023122822A - 切削装置

Info

Publication number: JP2023122822A
Application number: JP2022026559A
Authority: JP
Inventors: 信一幸丸; Shinichi Komaru
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2023-09-05

Abstract

【課題】切削工具の外周にカバーが設けられている切削装置において、切削工具を自動工具交換装置によって交換可能な技術を提供する。【解決手段】切削装置は、被加工物に加工を行う切削工具が装着される主軸と、主軸を軸線回りに回転可能に保持する主軸頭と、主軸頭に基端部が固定された筒状の固定カバーと、切削工具の外周に配置され、固定カバーに対して脱着可能に取り付けられる脱着式カバーと、固定カバーに設けられ、切削加工時に発生する切屑を吸引するための吸引口と、を備える。切削工具は、その外周に環状の溝部を有し、固定カバーの先端は、主軸の軸線方向において、主軸と溝部との間に位置する。【選択図】図１

Description

本開示は、切削装置に関する。

例えば、特許文献１には、軸線回りに回転される切削工具に、この工具本体の外周を覆うカバーが設けられ、カバーを通じて切削加工時に発生した切屑を吸引する、切屑吸引式切削工具が開示されている。

特開２０１７－１７７３１６号公報

しかし、上記の切削工具では、工具とカバーが一体とされているため、工具を自動工具交換装置によって交換することが難しいという問題があった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、切削装置が提供される。この切削装置は、被加工物に加工を行う切削工具が装着される主軸と、前記主軸を軸線回りに回転可能に保持する主軸頭と、前記主軸頭に基端部が固定された筒状の固定カバーと、前記切削工具の外周に配置され、前記固定カバーに対して脱着可能に取り付けられる脱着式カバーと、前記固定カバーに設けられ、切削加工時に発生する切屑を吸引するための吸引口と、を備える。前記切削工具は、その外周に環状の溝部を有し、前記固定カバーの先端は、前記主軸の軸線方向において、前記主軸と前記溝部との間に位置する。
この形態の切削装置によれば、切削工具の外周に配置された脱着式カバーは、固定カバーに対して脱着可能に取り付けられている。切削装置から脱着式カバーを取り外した状態では、切削工具の溝部の外周には固定カバーが配置されていないため、自動工具交換装置の工具交換アームによって切削工具の溝部を把持することができる。したがって、切削工具を自動工具交換装置によって交換することができる。

第１実施形態における切削装置の概略構成を示す説明図である。切削工具を交換する方法を示す工程図である。切削装置から脱着式カバーを取り外した状態を示す説明図である。自動工具交換装置による切削工具の交換動作を説明する側面図である。自動工具交換装置による切削工具の交換動作を説明する底面図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における切削装置１００の概略構成を示す説明図である。切削装置１００は、主軸頭２０と、主軸２１と、固定カバー３０と、脱着式カバー４０と、を備える。切削装置１００には、切削工具１０が装着される。

主軸頭２０は、主軸２１をその軸線ＡＸ回りに回転可能なように保持している。主軸２１には、切削工具１０がその軸線回りに回転可能なように装着されている。切削工具１０の軸線は、主軸２１の軸線ＡＸと一致する。

切削工具１０は、その軸線回りに回転されることによって被加工物に切削加工を行う。切削工具１０は、超硬合金や高速度工具鋼等の硬質材料から形成されている。切削工具１０は、切刃部１１と、基部１２とを備える。切刃部１１は、切削工具１０の先端に設けられており、基部１２は、切刃部１１の後端側に設けられている。本明細書では、「先端」とは切削工具１０に切刃部１１が設けられた側、「後端」とは切削工具１０に切刃部１１が設けられていない側を意味する。切刃部１１の外径は、基部１２の外径よりも小さい。切刃部１１には、被加工物に切削加工を行うための刃が設けられている。基部１２は、溝部１３を備える。溝部１３は、基部１２の外周に設けられた環状の溝である。溝部１３は、自動工具交換装置によって切削工具１０を交換する場合に、自動工具交換装置の工具交換アームによって把持される部分である。切削工具１０は、自動工具交換装置による切削工具１０の交換が可能となるように、溝部１３よりも後端側の部分が主軸２１に装着されている。

固定カバー３０は、その基端部３４が主軸頭２０の先端面に固定されている。固定カバー３０の先端３３は、主軸２１の軸線ＡＸ方向において主軸２１と溝部１３との間に位置している。本実施形態では、固定カバー３０の形状は略円筒形状である。固定カバー３０は、例えばステンレス等の金属から形成されていることが好ましい。固定カバー３０は、吸引口３１を備える。吸引口３１は、切削工具１０による被加工物への切削加工によって発生した切屑を切削装置１００の外部へ排出するための開口である。吸引口３１は、固定カバー３０の側面に設けられており、図示しない吸引装置に接続された吸引ホース５０が接続されている。吸引ホース５０は、樹脂から形成されていても、金属から形成されていてもよい。また、本実施形態では、固定カバー３０はエアーグリッパー３２を備える。エアーグリッパー３２は、固定カバー３０の先端３３の内面に環状に設けられている。なお、固定カバー３０は、その基端部３４が主軸頭２０の先端面に固定されているのではなく、固定カバー３０が主軸頭２０の外周の一部を覆うように、その基端部３４が主軸頭２０に固定されていてもよい。

脱着式カバー４０は、切削工具１０の先端を除いた外周に配置され、固定カバー３０との間に隙間が生じないように、エアーグリッパー３２によって固定カバー３０に対して脱着可能に把持されている。脱着式カバー４０の形状は、切削工具１０の外形に沿うような同心の多段円筒形状である。具体的には、脱着式カバー４０は、切削工具１０の基部１２に対応する部分よりも、切削工具１０の切刃部１１に対応する部分が縮径された筒状の形状を有する。脱着式カバー４０は、例えばステンレス等の金属から形成されていることが好ましい。なお、脱着式カバー４０は、主軸２１に装着された切削工具１０の形状によって、異なる形状のものを使用してもよい。

以上で説明した切削装置１００では、切削加工時に発生した切屑は、切削工具１０と脱着式カバー４０の隙間と、切削工具１０と固定カバー３０の隙間とを通過して、吸引口３１から吸引され、切削装置１００の外部に排出される。

図２は、切削工具１０を交換する方法を示す工程図である。まず、ステップＳ１０において、切削装置１００から脱着式カバー４０が取り外される。

図３は、切削装置１００から脱着式カバー４０を取り外した状態を示す説明図である。切削装置１００から取り外された脱着式カバー４０は、脱着式カバー受け６０によって保持される。脱着式カバー受け６０の形状は、脱着式カバー４０の外径の最大値よりも小さく、かつ、脱着式カバー４０の外径の最小値よりも大きい内径を有する円筒形状である。なお、脱着式カバー受け６０の形状は、脱着式カバー４０を保持できる形状であればよく、円筒形状でなくてもよい。

ステップＳ１０の詳細な手順を説明する。まず、切削装置１００を移動させて脱着式カバー受け６０の穴に脱着式カバー４０の下部を挿入する。次に、エアーグリッパー３２の内部の空気を排出することにより、エアーグリッパー３２による脱着式カバー４０の把持を解放する。最後に、切削装置１００を移動させて切削工具１０を脱着式カバー４０から抜き取ることにより、切削装置１００から脱着式カバー４０が取り外される。なお、ステップＳ１０では、切削装置１００ではなく脱着式カバー受け６０を移動させてもよい。

次に、図２のステップＳ２０において、切削工具１０が自動工具交換装置２００によって交換される。図４および図５は、それぞれ、自動工具交換装置２００による切削工具１０の交換動作を説明する側面図および底面図である。なお、図４および図５に示す自動工具交換装置２００は一例であり、自動工具交換装置２００は、切削装置１００の主軸２１に装着された切削工具１０を自動交換可能な構成であればよい。

自動工具交換装置２００は、工具マガジン２１０と、次工具把持部２２０と、回転軸２３０と、工具交換アーム２４０と、を備える。

工具マガジン２１０は、異なる種類の切削工具１０を保持する複数のホルダ２１１を備える。

次工具把持部２２０は、切削装置１００の主軸２１に装着されている切削工具１０と交換される別の切削工具１０ａを把持する。切削工具１０ａは、図示しない移送機構によって工具マガジン２１０のホルダ２１１から抜き取られ、次工具把持部２２０に移送される。次工具把持部２２０は、次工具把持部２２０に把持された切削工具１０ａの軸線と、切削装置１００の主軸２１の軸線ＡＸとが平行になるように、切削工具１０ａを把持する。

回転軸２３０は、次工具把持部２２０に把持された切削工具１０ａの軸線、および、切削装置１００の主軸２１の軸線ＡＸと、平行な軸線ＢＸを有し、軸線ＢＸ回りに回転可能に設けられている。また、回転軸２３０は、鉛直方向に伸縮可能に設けられている。

工具交換アーム２４０は、細長い板形状であり、その長手方向が回転軸２３０の軸線ＢＸと直交するように、回転軸２３０の下端に固定されている。工具交換アーム２４０は、一方の端部に第１工具把持部２４１を、もう一方の端部に第２工具把持部２４２を備える。第１工具把持部２４１および第２工具把持部２４２には、切削工具１０の溝部１３を把持可能な切欠きが設けられている。工具交換アーム２４０は、回転軸２３０の回転および伸縮に伴って水平方向に回転および鉛直方向に移動し、切削装置１００の主軸２１に装着されている切削工具１０と、自動工具交換装置２００の次工具把持部２２０に把持されている切削工具１０ａを交換する。

ステップＳ２０の詳細な手順を説明する。まず、新しい切削工具１０ａがホルダ２１１から次工具把持部２２０に移送され、次工具把持部２２０に把持される。次に、回転軸２３０がその軸線ＢＸ回りに回転することで工具交換アーム２４０が回転し、第１工具把持部２４１が切削装置１００の主軸２１に装着された切削工具１０を把持し、第２工具把持部２４２が自動工具交換装置２００の次工具把持部２２０に把持された切削工具１０ａを把持する。次に、工具交換アーム２４０が鉛直下方に移動し、切削工具１０が主軸２１から抜き取られると同時に、切削工具１０ａが次工具把持部２２０から抜き取られる。次に、回転軸２３０がその軸線ＢＸを中心として１８０°回転することにより、工具交換アーム２４０が回転し、切削工具１０と切削工具１０ａの位置が入れ替わる。最後に、工具交換アーム２４０が鉛直上方に移動し、切削工具１０ａが主軸２１に装着されると同時に、切削工具１０が次工具把持部２２０に把持される。以上で説明した手順によって、主軸２１に装着された切削工具１０が切削工具１０ａに交換される。

最後に、図２のステップＳ３０において、脱着式カバー４０が切削装置１００に取り付けられる。ステップＳ３０では、まず、エアーグリッパー３２による脱着式カバー４０の把持が可能な位置に、切削装置１００が移動する。次に、エアーグリッパー３２に空気を注入することにより、エアーグリッパー３２によって脱着式カバー４０が把持される。最後に、切削装置１００を移動して脱着式カバー４０を脱着式カバー受け６０から抜き取ることで、切削装置１００への脱着式カバー４０の取り付けが完了する。なお、ステップＳ３０で切削装置１００に取り付けられる脱着式カバー４０は、ステップＳ１０で取り外したものでもよいし、別のものでもよい。また、ステップＳ３０では、切削装置１００ではなく脱着式カバー受け６０を移動させてもよい。以上で説明した一連の工程により、自動工具交換装置２００による切削工具１０の交換が完了する。

以上で説明した本実施形態における切削装置１００によれば、脱着式カバー４０は、固定カバー３０に対して脱着可能となるようにエアーグリッパー３２に把持されているため、切削装置１００からの脱着式カバー４０の取り外し、および、切削装置１００への脱着式カバー４０の取付けができる。切削装置１００から脱着式カバー４０を取り外した状態では、切削工具１０の溝部１３の外周は固定カバー３０に覆われていないため、自動工具交換装置２００の工具交換アーム２４０によって切削工具１０の溝部１３を把持することができる。したがって、自動工具交換装置２００による切削工具１０の交換ができる。

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ－１）上記実施形態では、脱着式カバー４０は、エアーグリッパー３２に把持されることによって、固定カバー３０に対して脱着可能に取り付けられている。これに対して、脱着式カバー４０は、上記以外の方法で固定カバー３０に対して脱着可能に取り付けられてもよい。例えば、クランプ機構を備えた固定カバー３０が脱着式カバー４０をクランプすることにより、脱着式カバー４０を固定カバー３０に対して脱着可能に取り付けてもよい。また、内面の先端にねじ溝が形成された固定カバー３０に、外面の後端にねじ山が形成された脱着式カバー４０をねじ込むことにより、脱着式カバー４０を固定カバー３０に対して脱着可能に取り付けてもよい。

（Ｂ－２）上記実施形態では、脱着式カバー４０を切削装置１００から取り外す際は、脱着式カバー受け６０によって脱着式カバー４０を保持している。これに対して、脱着式カバー４０を切削装置１００から取り外す際は、ロボットのアームによって脱着式カバー４０を把持してもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…切削工具、１１…切刃部、１２…基部、１３…溝部、２０…主軸頭、２１…主軸、３０…固定カバー、３１…吸引口、３２…エアーグリッパー、３３…固定カバーの先端、３４…基端部、４０…脱着式カバー、５０…吸引ホース、６０…脱着式カバー受け、１００…切削装置、２００…自動工具交換装置、２１０…工具マガジン、２１１…ホルダ、２２０…次工具把持部、２３０…回転軸、２４０…工具交換アーム、２４１…第１工具把持部、２４２…第２工具把持部、ＡＸ…主軸の軸線、ＢＸ…回転軸の軸線

Claims

切削装置であって、
被加工物に加工を行う切削工具が装着される主軸と、
前記主軸を軸線回りに回転可能に保持する主軸頭と、
前記主軸頭に基端部が固定された筒状の固定カバーと、
前記切削工具の外周に配置され、前記固定カバーに対して脱着可能に取り付けられる脱着式カバーと、
前記固定カバーに設けられ、切削加工時に発生する切屑を吸引するための吸引口と、
を備え、
前記切削工具は、その外周に環状の溝部を有し、
前記固定カバーの先端は、前記主軸の軸線方向において、前記主軸と前記溝部との間に位置する、
切削装置。