JP2527863Y2 - 自動工具交換装置用工具保持部材の組立構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、マシニングセンタな
どのＮＣ工作機械において、単一の主軸内に複数ないし
複数種類の工具を軸方向に移動可能に収容して所要の工
具を任意に使用状態にセッティングする自動工具交換装
置に用いられる工具保持部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動工具交換装置では、例えば
特開平１ー２６４７３４号公報所載のもののように、回
転駆動される中空の主軸内に軸方向に貫通する複数の収
容孔が形成された丸棒状の工具保持部材が主軸との同期
回転を回避する状態に嵌入されており、工具保持部材に
は各収容孔を介して複数の工具が軸方向に移動可能に収
容されている。主軸の先端側には工具を把持するチャッ
ク部材が設けられ、主軸の後端側には工具を軸方向に強
制移動させる工具駆動部材が設けられた構成となってい
る。

【０００３】工具は、チャック部材で把持されるビット
と、工具駆動部材に連結されるロッドとから概略構成さ
れ、ビットとロッドは、ビットを工具保持部材の太径の
後端側から細径の先端部に支障なく案内するためにワイ
ヤ等の可撓性部材で連結されている。また、ビットはロ
ッドに対して自由回転できるようになっており、使用選
定されて工具駆動部材で押し出された工具は、ビットの
みがチャック部材で把持されて回転駆動される。

【０００４】各工具には工具駆動部材が一対一の対応で
設置されており、各工具駆動部材の制御で所要工具の割
り出しがなされるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところで、工具保持部
材を所定角度回転させて所要の工具を単一の工具駆動部
材に対応させる工具割り出し機構を設け、工具保持部材
を、工具を収容する保持部材本体と、この保持部材本体
を工具割り出し機構に接続する割り出し用ジョイント部
材とで構成することが考えられる。

【０００６】そして、上述の割り出し用ジョイント部材
を備えた構造のものでは、保持部材本体に割り出し用ジ
ョイント部材を嵌合する構造が考えられるが、この場
合、保持部材本体に対する割り出し用ジョイント部材の
嵌合位置が一定でないと、工具割り出し機構に対する保
持部材本体の芯出しが狂って工具の移動が良好になされ
ない場合が生ずるとともに、組立て作業の能率低下を来
すことになる。

【０００７】そこで、この考案は、保持部材本体と割り
出し用ジョイント部材とを所定位置に容易に嵌合でき、
よって、工具割り出し機構に対する保持部材本体の芯出
し精度を一定に維持できるとともに組立作業の能率向上
を図れる自動工具交換装置用工具保持部材の組立構造の
提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この考案は、上記目的を
達成すべく創案されたもので、その特徴は、保持部材本
体と割り出し用ジョイント部材のいずれか一方には嵌合
位置を規制するとともに嵌合を案内する嵌合凸部が形成
され、他方には上記嵌合凸部に係合する嵌合凹部が形成
されている構成にある。

【０００９】

【作用】この考案によれば、保持部材本体に対する割り
出し用ジョイント部材の組立時、嵌合凸部と嵌合凹部と
を係合して嵌合がなされる。嵌合凸部と嵌合凹部の係合
によって、保持部材本体に対する割り出し用ジョイント
部材の位置決めがなされるとともに、工具割り出し機構
に対する保持部材本体の芯出し精度が確保され、また、
組立作業が容易となる。

【００１０】

【実施例】図１乃至図１５はこの考案の一実施例を示
す。マシニングセンタ等の工作機械に設置される装置本
体２には、中空状の主軸４が取り付けられており、この
主軸４は図示しない駆動源で回転駆動されるようになっ
ている。主軸４には、ドリルやタップ等の複数又は複数
種類の工具５、６、７、８、９を軸方向に移動可能に収
容する工具保持部材１２が軸受等の手段を介して主軸４
との同期回転を回避する状態に嵌入、装着されている。
また、主軸４の先端には、使用選択された工具を把持す
るチャック部材１４が設けられている。符号１１は工具
５、６、７、８、９を移動させるシリンダ等の工具駆動
部材を示す。

【００１１】工具保持部材１２は、工具５、６、７、
８、９を収容する保持部材本体１３と、この保持部材本
体１３に嵌合して取り付けられる割り出し用ジョイント
部材１５とから概略構成されている。装置本体２には、
主軸４の回転動作を利用して工具保持部材１２を所定角
度回転させ、所要の工具を工具駆動部材１１に対応させ
る工具割り出し機構１７が設けられており、保持部材本
体１３は割り出し用ジョイント部材１５を介して工具割
り出し機構１７に接続されている。保持部材本体１３は
その先端部に、例えば使用選択された一つの工具５をチ
ャック部材１４に案内して位置付けるためのガイドキャ
ップ１６を有している。

【００１２】また、この例では、工具保持部材１２にお
ける割り出し用ジョイント部材１５の後方には、選択さ
れた工具のみの移動を許容するゲート部材２０が連設さ
れており、工具保持部材１２の後端部には、選択された
工具を強制移動させる工具駆動部材１１の一要素として
のフック部材２２が設けられている。符号２４は工具保
持部材１２の後端に取り付けられるエアー源へのジョイ
ント部材を示す。なお、工具保持部材１２とこれらの付
属品は一体に組付けられており、いわゆる工具一式交換
のカセット体ないしカートリッジ体２６を構成するもの
である。

【００１３】保持部材本体１３は、図４に示すように、
５種類の工具を収容保持できる態様に形成されており、
主軸４に嵌入して設定可能な大きさを有する筒部材２８
と、この筒部材２８に嵌入されるコア部材３０とから構
成されており、この例では筒部材２８とコア部材３０は
共にアルミニウム材の押し出し加工によって形成されて
いる。

【００１４】筒部材２８の内面３２には周方向への５等
分位置をもって、軸方向に延びる断面略半円形の収容溝
３６が形成されており、各収容溝３６の境界部位には、
コア部材３０に対する回り止めを行う回り止め用凹部３
８が軸方向全体に亘って形成されている。これら収容溝
３６及び回り止め用凹部３８は押し出し加工によって同
時に形成されるものである。さらにまた、筒部材２８の
先端面には、ガイドキャップ１６を固定するためのねじ
孔４２が形成されている。

【００１５】コア部材３０の外面４４には周方向への５
等分位置をもって、軸方向に延びるとともに収容溝３６
に対向して工具収容孔４６を構成する他方の収容溝４８
が形成されている。各収容溝４８の境界部位には、筒部
材２８の回り止め用凹部３８に係合する回り止め用凸部
５０が軸方向全体に亘って形成されている。また、コア
部材３０の中心部には、軸方向に貫通するエア通路５２
が形成されている。これら収容溝４８、回り止め用凸部
５０及びエア通路５２は、筒部材２８と同様に押し出し
加工で同時に形成される。

【００１６】コア部材３０は筒部材２８の長さＬ₁ に対
して１．５倍程度の長さＬ₂ を有しており、嵌入して装
着した状態において筒部材２８の後端からＬ₁ ／２程度
はみ出すように設定されている。このコア部材３０のは
み出し部分がフック部材２２の移動距離、すなわち、工
具５、６、７、８、９の移動ストローク域となる。この
ように、コア部材３０のはみ出し部分を工具の移動スト
ローク域とすることによって、フック部材２２の移動に
よる駆動形態が可能となり、従来の工具保持部材１２の
後端側にシリンダ部材を直列に配置して駆動する構成に
比べ、シリンダ等の駆動源の配置を逆向きにできるな
ど、装置本体の構成のコンパクト化を成し得るメリット
を有する。この場合、筒部材２８とコア部材３０の一体
成形も可能であるが、筒部材２８とコア部材３０とを個
別に成形して組み合わせる構成とすることにより、別工
程によるストローク域の切削加工による修正が不要とな
る利点がある。

【００１７】工具５は、工具収容孔４６を移動するベー
スとしてのロッド５４と、このロッド５４の先端に軸方
向をもって連結される可撓性部材としてのテープ状のジ
ョイント５６と、ジョイント５６の先端に取り付けられ
る工具支持部材５８と、この工具支持部材５８に回転可
能に連結される工具本体としてのビット６０とから構成
されている。ロッド５４には、ゲート部材２０に係合す
る係合凹部６２と、フック部材２２に係合する係合凹部
６４が形成されている。工具６、７、８、９においても
同様の構成である。なお、この例ではロッド５４とジョ
イント５６をジュラコンで形成し、特にジョイント５６
はガラス入りとした。また、この例では、割り出し用ジ
ョイント部材１５、ガイドキャップ１６、ゲート部材２
０、フック部材２２をＭＣナイロンで形成した。

【００１８】割り出し用ジョイント部材１５は、図２及
び図５に示すように、筒部材２８に対する嵌合孔６６
と、この嵌合孔６６に段差面６７を介して連通する径小
の挿通孔６８とを有する筒状に形成されており、筒部材
２８の後端面が段差面６７に当接することによって筒部
材２８への嵌合量が規制される。また、嵌合孔６６の部
位における内周面６９には、筒部材２８への嵌合位置を
規制するとともに嵌合を案内する嵌合凸部７０，７０が
形成されており、これに対応して筒部材２８の外周面に
は、嵌合凸部７０に係合する嵌合凹部４０が軸方向全体
に亘って形成されている。嵌合凹部４０，４０は、収容
溝３６及び回り止め用凹部３８と共に押し出し加工によ
って同時に形成されるものである。なお、この例では割
り出し用ジョイント部材１５は合成樹脂で形成されてい
る。

【００１９】保持部材本体１３に割り出し用ジョイント
部材１５を組付ける場合には、筒部材２８の嵌合凹部４
０に嵌合凸部７０を係合してスライドさせる。これによ
って、保持部材本体１３に対する割り出し用ジョイント
部材１５の位置決めがなされるとともに、組立が容易と
なり作業性の能率向上がなされる。また、保持部材本体
１３に対する。割り出し用ジョイント部材１５の位置決
めが一定しているので、工具割り出し機構１７に対する
保持部材本体１３の芯出し精度が一定に維持され、工具
移動が良好になされる。

【００２０】割り出し用ジョイント部材１５は筒部材２
８への嵌合後、ねじ孔７２を介して止めねじで固定され
る。なお、この例では筒部材２８に嵌合凹部４０を形成
するとともに、割り出し用ジョイント部材１５に嵌合凸
部７０を形成する構成としたが、無論、逆態様としても
よい。

【００２１】また、割り出し用ジョイント部材１５の外
周面には、先端面から軸方向に延びて周方向に屈曲した
後、軸方向に後退する形状の係合溝７４が形成されてい
る。この係合溝７４に工具割り出し機構１７の割り出し
ピン（図示しない）が係合し、主軸４の回転動作を利用
して、所要の工具が移動可能な位置になるように工具保
持部材１２を所定角度回転させるものである。また、割
り出し用ジョイント部材１５の後端部には、ゲート部材
２０を連結するための径小の連結部７６が形成されてい
る。

【００２２】ゲート部材２０は、図５及び図９に示すよ
うに、割り出し用ジョイント部材１５に対する連結部７
８と、工具５、６、７、８、９の各係合凹部６２によっ
て構成される環状溝に入り込んで各工具５、６、７、
８、９の移動を阻止する移動規制部８０とから構成さ
れ、且つ、上下に分割可能な二つ割り構造に形成されて
いる。連結部７８はベアリング８２を介して割り出し用
ジョイント部材１５の連結部７６に連結される。符号８
４はベアリング８２の離脱を阻止する抜止めリングを示
す。

【００２３】下半部の移動規制部８０には、一つの工具
の移動を許容する開放凹部８５が形成されているととも
に、径方向に突出して取付アーム８６が形成されてい
る。取付アーム８６は装置本体に固定されるもので、こ
れによって工具保持部材１２の割り出し回転に拘らず定
位置を保つ。

【００２４】フック部材２２は、図６乃至図８に示すよ
うに、コア部材３０と工具５、６、７、８、９との一体
物が挿通されるフック本体部８８と、このフック本体部
８８の下面に嵌合されるキー部材９０とから構成されて
いる。フック本体部８８には挿通孔９２が形成されてい
るとともに、下面には挿通孔９２に交差するキー嵌合溝
９４が形成されている。キー部材９０は、細幅部９６と
広幅部９８とからなる断面凸形に形成されており、フッ
ク本体部８８への嵌合状態において、細幅部９６が挿通
孔９２内に突出して一つの工具の係合凹部６４に係合す
るようになっている。なお、工具割り出し時の工具保持
部材１２の回転によってコア部材３０の回り止め用凸部
５０がキー部材９０の細幅部９６に当たるが、これを回
避するためにコア部材３０におけるフック部材２２の取
付部位には、面取りによる径小部５３が形成されてい
る。

【００２５】キー部材９０にはねじ孔１００が形成され
ており、止めねじ１０２でフック本体部８８へ固定され
るようになっている。また、フック本体部８８には、工
具駆動部材１１の本体部に接続するための接続アーム１
０４が連設されており、接続アーム１０４には挿通孔１
０５を介して接続ピン１０６が取付けられている。接続
ピン１０６の頭部１０７が本体部に接続されるもので、
接続アーム１０４と接続ピン１０６との間には、駆動時
の衝撃を緩和するばね部材１０８が設けられている。

【００２６】ガイドキャップ１６は、図２に示すよう
に、筒部材２８の先端に接続される接続部１１０と、直
線部１１２とら構成されており、接続部１１０の内面に
は、図１５に示すように、工具５、６、７、８、９を案
内するテーパ状のガイド溝１１４が形成されている。ま
た接続部１１０の外面には、筒部材２８のねじ孔４２に
対する止めねじの挿通孔１１６が形成されており、後端
面には筒部材２８の嵌合凹部４０に係合する係合凸部１
１８が形成されている。

【００２７】接続部１１０は、各工具５、６、７、８、
９のビット６０が進路を強制的に変更される部位である
ために、ビット６０の摺動による摩耗を来すことになる
が、むしろビット６０自体の摩耗を回避するためにもガ
イドキャップ１６はビット６０より軟質の素材で形成さ
れるのが望ましい。この例では合成樹脂で形成してい
る。このため、ガイドキャップ１６は消耗品としてなる
が、交換時の筒部材２８に対する位置決めが係合凸部１
１８によって容易になされるものである。また、ジョイ
ント５６は合成樹脂で形成されているので、金属製のも
のに比べて繰り返し変形による疲労損傷を来さず、長期
使用に耐え得る。

【００２８】次にカートリッジ体２６による工具交換動
作を説明する。図４は全ての工具５、６、７、８、９が
待機位置にある状態を示しており、この状態で工具選定
の割り出しがなされる。主軸４に連設された工具割り出
し機構１７の割り出しピンが割り出し用ジョイント部材
１５の係合溝７４に係合し、工具保持部材１２を単位角
度（この例では７２°）を基準にして所要の工具が移動
可能となる状態に回転させる。

【００２９】工具の割り出しがなされると（この例では
工具７を選定）、工具駆動部材１１によってフック部材
２２が移動させられる。この場合、フック部材２２のキ
ー部材９０は、図６に示すように、工具７の係合凹部６
４に位置するのでフック部材２２の移動で工具７が移動
させられる。また、図９に示すように、ゲート部材２０
の開放凹部８５は工具７に対応するので、工具７の移動
は許容される。

【００３０】フック部材２２が移動ストローク分移動し
てゲート部材２０に当接すると、図１０に示すように、
工具７のビット６０がガイドキャップ１６の先端から突
出してチャック部材１４に把持される。チャック部材１
４による把持がなされると、主軸４が回転駆動され、工
具７によるワークへの加工がなされる。加工終了後はフ
ック部材２２の後退動作によって工具７は待機位置に戻
される。

【００３１】また、ワーク加工中は、ジョイント部材２
４を介してコア部材３０のエア通路５２に圧搾空気が供
給され、ガイドキャップ１６の先端から吹き出される。
これによって、ビット６０の冷却がなされるとともに、
切屑のガイドキャップ１６内への侵入が阻止される。

【００３２】

【考案の効果】この考案によれば、保持部材本体に対す
る割り出し用ジョイント部材の位置決めが容易であると
ともに嵌合操作が容易となるので、工具割り出し機構に
対する保持部材本体の芯出し維持によって工具移動を正
確に行うことができるとともに、組立作業の能率向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る工具保持部材の組立構造の一実
施例を示す使用状態の一部省略の斜視図である。

【図２】要部分解斜視図である。

【図３】保持部材本体の一部省略の分解斜視図である。

【図４】使用状態において全ての工具が待機位置にある
概要側面図である。

【図５】割り出し用ジョイント部材周辺の概要断面図で
ある。

【図６】フック部材の概要側面図である。

【図７】フック部材の分解斜視図である。

【図８】フック部材の図７におけるＸ₈ ーＸ₈ 線での概
要断面図である。

【図９】ゲート部材の概要側面図である。

【図１０】図４の状態から一つの工具を突出させた状態
の概要断面図である。

【図１１】筒部材の図３におけるＸ₁₁ーＸ₁₁線での断面
図である。

【図１２】コア部材の図３におけるＸ₁₂ーＸ₁₂線での断
面図である。

【図１３】筒部材とコア部材を組み込んだ状態の断面図
である。

【図１４】コア部材の図３におけるＸ₁₄ーＸ₁₄線での断
面図である。

【図１５】ガイドキャップの背面図である。

【符号の説明】

２ 装置本体 ４ 主軸 ５，６，７，８，９ 工具 １１ 工具駆動部材 １２ 工具保持部材 １３ 保持部材本体 １５ 割り出し用ジョイント部材 １７ 工具割り出し機構 ４０ 嵌合凹部 ７０ 嵌合凸部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】装置本体に支持されて回転駆動される中空
   の主軸内に嵌入され複数の工具が周方向に間隔をおいて
   軸方向に移動可能に収容された筒状の保持部材本体と、
   この保持部材本体を回転させて上記各工具の中の所要の
   一つを工具駆動部材に対応させる工具割り出し機構に係
   合される割り出し用ジョイント部材とが備えられ、上記
   保持部材本体に割り出し用ジョイント部材が嵌合して取
   り付けられる自動工具交換装置用工具保持部材の組立構
   造において、上記保持部材本体と割り出し用ジョイント
   部材のいずれか一方には嵌合位置を規制するとともに嵌
   合を案内する嵌合凸部が形成され、他方には上記嵌合凸
   部に係合する嵌合凹部が形成されていることを特徴とす
   る自動工具交換装置用工具保持部材の組立構造。