JP2860413B2 - 自動チップ交換バイト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チップを無人で交換して、長時間にわたる
切削が可能な自動チップ交換バイトに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来のバイトとしては、例えばスローアウエイチップ
（以下、チップと略称する）を備えたものの場合、通
常、手作業でチップを交換するものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ このため、従来のバイトにおいては、チップを無人で
交換することができず、したがってチップを交換しなが
ら旋削を続けなければならないような長時間にわたる旋
削加工ができないという欠点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、チ
ップを交換しながら旋削をしなければならないような長
時間にわたる旋削加工が可能な自動チップ交換バイトを
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するため、 切刃を有するチップが取り付けられたチップホルダ
と、 先端側に前記チップホルダを取り付ける取付座が形成
され、この取付座の基端側に該取付座に連続して前記チ
ップホルダを前記取付座に供給する供給面が形成された
バイトホルダと、 前記チップホルダを前記取付座に押し付けて固定する
クランプ部材と、 前記チップホルダを前記供給面に複数重ねて収納する
マガジンと、 このマガジンに収納された前記チップホルダのうち供
給面に位置するものを前記クランプ部材と前記取付座と
の間に押し出すチップホルダ交換機構とを備えてなるも
のである。

［作用］ 本発明においては、チップホルダへのクランプ部材に
よる押付力を解いた状態で、供給面上のチップホルダを
チップホルダ交換機構で押し出すと、該チップホルダが
クランプ部材と取付座との間に移動する。これにより、
マガジン内のチップホルダが取付座上に設置される。

また、すでに、取付座上に古いチップホルダが存在し
ている場合には、古いチップホルダを押し退けて、これ
に代わって新たなチップホルダが設置されていることに
なる。

そして、新たに設置されたチップホルダをクランプ部
材で取付座に押し付けることによって、該新たなチップ
ホルダがバイトホルダに固定されることになる。

また、チップホルダ交換機構をもとの位置に戻すと、
マガジン内に重ねられていたチップホルダ全体が供給面
側に移動し、そのうち最下位値に存するチップホルダが
供給面上に位置することになる。

以上により、新たなチップを取付座上に順次設置する
ことが可能になり、チップを交換しながらの無人による
長時間の旋削加工ができるようになる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第11図を参照して本発明の一実施
例を説明する。

第１図ないし第４図において、１はバイトホルダであ
り、２はバイトホルダ１の先端に自動的に取り付けられ
る後述するチップを有するカートリッジである。

バイトホルダ１には、その先端に前記カートリッジ２
を取り付けるための取付座1aが形成され、この取付座1a
の基端側には該取付座1aに連続して形成され該取付座1a
にカートリッジ２を供給するための供給面1bが形成され
ている。

取付座1aおよび供給面1bは、カートリッジ２の先端の
左側方（第２図において右側）をＬ字状に切り欠くこと
によって形成されたものであり、基端側から先端に向け
て断面Ｖ字状の溝が連続して形成されている。

また、取付座1aからは、そのＶ字溝の中央から下方に
向けて２つのねじ穴が貫通されており、このねじ穴に
は、それぞれ取付座1a上にボールを露出させたボールプ
ランジャ３が螺合されている。

このボールプランジャ３は、供給面1bから取付座1aに
移動するカートリッジ２に、ボールを介して上方へ付勢
するばね力を与え、このばね力によって該カートリッジ
２に制動力を加えるものである。

また、バイトホルダ１には、取付座1aの右側（第２図
において左側）に、カートリッジ２を該取付座1aに固定
するためのクランプ装置４の基端部が接続されており、
供給面1bの位置に、該供給面1bにカートリッジ２を供給
するためのマガジン５が設けられている。

カートリッジ２は、第５図ないし第７図に示すよう
に、Ｌ字状のレバー６によって、スローアウエイチップ
（以下、チップと略称する）７をチップホルダ８に固定
するものである。

チップホルダ８には、その上面先端側に前記チップ７
を取り付ける座面8aが形成され、その上面中央部に先後
方向に直交して伸びる断面台形状のクランプ溝8bが形成
されている。

また、チップホルダ８の下面には、前記バイトホルダ
１の取付座1a、供給面1bに合致する断面Ｖ字状の山形に
形成されている。

チップ７は、シート９を介して座面8aに載置され、ク
ランプねじ10を締め込むことによってレバー６でチップ
ホルダ８に固定されるようになっている。

クランプ装置４は、第１図ないし第４図に示すよう
に、カートリッジ２すなわちチップホルダ８にクランプ
力を直接加えて該チップホルダ８を取付座1aに固定する
クランプ部材11と、このクランプ部材11に前記クランプ
力を供給するクランプ力発生装置12とを備えたものであ
る。

クランプ部材11は、バイトホルダ１の取付座1aの右側
（第２図において左側）の第１の壁部13と、凹部14を隔
てて右端に形成された第２の壁部15とに渡されたピン16
を中心にして回動するようになっている。そして、この
クランプ部材11には、その左端部（第２図において右
端）に、先端下方側に湾曲して延び、その先端面が前記
カートリッジ２のクランプ溝8aに合致するように形成さ
れたクランプ爪11aが形成されている。

また、上記クランプ部材11は、ピン16より先端側に位
置する凹部14上に設けられたコイルスプリング17によっ
て、該ピン16を中心にして先端側が上方に持ち上げられ
るように付勢されている。

さらに、クランプ部材11には、ピン16より基端側に下
面にボルト18が螺合されている。

ボルト18は、その頭部の頂面が平滑に形成されたもの
であり、この頂面を介してクランプ力発生装置12からの
クランプ力をクランプ部材11に伝えるようになってい
る。そして、このクランプ力によって、クランプ部材11
は、ピン16を中心にして先端側が下方に移動するように
回転する。

クランプ力発生装置12は、第４図に示すように、バイ
トホルダ１の凹部14の下側に、その軸線をバイトホルダ
１の先後方向に向けて形成された第１のシリンダ穴19
と、この第１のシリンダ穴19に挿入されたカム軸20と、
前記第１のシリンダ穴19の基端側に連続して形成され、
該第１のシリンダ穴19より大径の第２のシリンダ穴21
と、この第２のシリンダ穴21に挿入され、前記カム軸20
を基端側に付勢する付勢機構22とを備えたものである。

カム軸20は、円柱部材の側面に、先端側から漸次深く
なるように傾斜された傾斜面20aを形成してなるもので
あり、この傾斜面20aに当接する鋼球23を介して前記ボ
ルト18の頂面にクランプ力を与えるようになっている。

付勢機構22は、カム軸20に同軸に螺子結合によって連
結されたロッド24と、このロッド24の先端側に軸方向に
摺動自在に嵌合され、第２のシリンダ穴21の先端段部21
aに接して設けられた第１のリング25と、ロッド24の基
端側に嵌合された第２のリング26と、ロッド24の基端側
に螺合され、第２のリング26がロッド24の基端側へ抜け
落ちるのを防止するためのナット27、27と、第１のリン
グ25および第２のリング26に挟まれて圧縮された状態で
ロッド24に嵌合された複数の皿ばね28とを備えたもので
ある。

また、バイトホルダ１の基端面には、筒状のアダプタ
29を介して第１の油圧シリンダ30が取り付けられてい
る。

第１の油圧シリンダ30は、そのピストンロッド31の先
端面を、前記ロッド24の基端面に対向させて設けられて
おり、前記皿ばね28のばね力に逆らってロッド24を先端
側に移動することが可能になっている。

また、符号32、33は、第１の油圧シリンダ30のピスト
ン（図示せず）の位置を検知して、前記ピストンロッド
31の突き出しストロークを調整するためのセンサであ
る。

マガジン５は、バイトホルダ１の供給面1bの左側方に
ボルトで固定され、上方に延びる長方形状の支柱34と、
この支柱34の左右の側部に合致する形状の溝35a（第３
図参照）を有する断面コ字状のマガジン本体35とを備え
たものである。

マガジン本体35には、カートリッジ２を複数重ねて収
納する収納空間35bが形成されているとともに、この収
納空間35bに収納されたカートリッジ２を下方に付勢す
る付勢板36が設けられている。また、付勢板36は、コイ
ルスプリング37によって下方に付勢されている。

また、符号38は、マガジン本体35を支柱34に固定する
ための止めねじである。

また、バイトホルダ１には、マガジン５の基端側に、
バイトホルダ１の側方に沿ってカートリッジ２の押し出
し用の第２の油圧シリンダ（チップホルダ交換機構）39
が設けられている。

この第２の油圧シリンダ39は、そのピストンロッド39
aの先端面が、マガジン５に収納され供給面1b上に位置
するカートリッジ２の基端面に対向するように設けられ
ており、ピストンロッド39aを延ばすことによって、該
供給面ｂ上のカートリッジ２をマガジン本体５内から取
付図1a側に押し出すようになっている。

また、第１図において、符号40、41は、第２の油圧シ
リンダ39のピストン（図せず）の位置を検出して、ピス
トンロッド39aの突き出しストロークを制御するための
センサである。

さらに、バイトホルダ１には、マガジン５の先端側で
あって供給面1bの上方に、カートリッジ２のバイトホル
ダ１からの落下防止のための落下防止板42が設けられて
いる。

この落下防止板42は、供給面1b上を通過するカートリ
ッジ２のチップホルダ８の上面に当接して、該カートリ
ッジ２が供給面1bから落下するのを防止するものであ
る。

また、落下防止板42は、凹部14の基端側であってクラ
ンプ部材11の基端側の位置でバイトホルダ１にボルトで
固定されており、その内部には、供給面1bに対して斜め
先端側に向けて空気を噴出する噴出口を有し、バイトホ
ルダ１の凹部14側へ延びる空気流通孔42aが形成されて
いる。

この空気流通孔42aは、バイトホルダ１内に形成され
た空気供給孔1cに接続されている。

なお、第４図において、符号43は、第１のシリンダ穴
19の先端面を閉塞して、切屑等の浸入を防止するシール
キャップである。

上記のように構成された自動チップ交換バイトにおい
ては、カートリッジ２をバイトホルダ１に装着する場
合、マガジン本体35内にカートリッジ２を収納した状態
で、該マガジン本体35を支柱34に取り付ける。この際、
マガジン本体35の溝35aを支柱34の両側部に合わせて、
上方からスライドさせる。これにより、カートリッジ２
を収納したマガジン本体35が支柱34に簡単に取り付けら
れる。その後、止めねじ38を締め込んでマガジン本体35
を支柱34に固定することによって、バイトホルダ１への
カートリッジ２の装着が完了する。

また、第１の油圧シリンダ30や第２の油圧シリンダ39
を作動させる状態である自由状態においては、皿ばね28
のばね力によって、ロッド24が基端側に付勢されてい
る。このため、自由状態においては、鋼球23がカム軸20
の傾斜面20aを上方に移動して、ボルト18を上方に押し
あげ、この上方へ押しあげる力によって、クランプ部材
11がピン16を中心にして先端が下方に下がるように回転
する。したがって、もし取付座1aの正規の位置にカート
リッジ２があれば、該クランプ部材11のクランプ爪11a
がカートリッジ２のクランプ溝8aに嵌まって、その位置
にカートリッジ２を固定することになる。この際、クラ
ンプ爪11aによって、カートリッジ２の正確な位置決め
がなされている。

第１の油圧シリンダ30のピストンロッド31を伸ばす
と、該ピストンロッド31によって、ロッド24が皿ばね28
の付勢力に逆らって先端側に移動する。そうすると、カ
ム軸20が先端側に移動して、鋼球23が傾斜面20aに沿っ
て下方に移動する。このため、鋼球23によってボルト18
を上方に押しあげる力が解除され、こんどはコイルスプ
リング17によって、クランプ部材11はピン16を中心にし
て先端側が上方に持ち上がるように回転する。したがっ
て、もし、カートリッジ２を取付座1a上で固定していた
ならば、クランプ部材11のクランプ爪11aがカートリッ
ジ２のクランプ溝8aから外れて、該カートリッジ２が自
由状態になる。したがって、取付座1a上のカートリッジ
２を交換する際には、第１の油圧シリンダ30のピストン
ロッド31を伸ばして、カートリッジ２を自由状態、すな
わちアンクランプ状態にしておく。

このように、アンクランプにした状態で、第２の油圧
シリンダ39のピストンロッド39aを伸ばすと、マガジン
本体35内にあって供給面1b上に位置するカートリッジ２
がピストンロッド39aに押されて取付座1b側に移動す
る。

マガジン本体35を出た直後のカートリッジ２は、ボー
ルプランジャ３によって、上方に付勢され、チップホル
ダ８の上面が落下防止板42に押し付けられながら、取付
座1a側に移動することになる。したがって、バイトホル
ダ１の先端が例えば垂下する方向に向けられて取り付け
られているような場合でも、カートリッジ２が自由落下
することなく、第２の油圧シリンダ39に制御された状態
で移動することになる。

そして、取付座1a上の正規の位置までカートリッジ２
が移動したら、第１の油圧シリンダ30のピストンロッド
31を縮め、これによって皿ばね28の付勢力をカム軸20、
鋼球23、ボルト18を介してクランプ部材11に伝える。

そうすると、クランプ部材11のクランプ爪11aによっ
てチップホルダ８のクランプ溝8aが下方に押し付けら
れ、カートリッジ２が取付座1a上に固定される。

この際、すでに取付座1a上にカートリッジ２が存在し
ている場合には、そのすでにあった古いカートリッジを
押し出した新しいカートリッジ２が固定されることにな
る。

したがって、第１の油圧シリンダ30および第２の油圧
シリンダ39を自動制御することにより、カートリッジ２
の自動交換がなされる。

また、カートリッジ２の交換時には、落下防止板42に
形成された空気流通孔42aの噴出口から、空気を噴出さ
せることによって、取付座1aや供給面、その付近に存す
る切屑等を吹き飛ばし、これにより取付座1aや供給面1b
等の部分が洗浄される。

さらに、第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39a
を縮めると、マガジン本体35内のカートリッジ２の全体
が付勢板36によって下方に移動し、最下位置のカートリ
ッジ２が供給面1b上に載置される。

ただし、カートリッジ２の交換時には、刃物台をホー
ムポジションに移動し、このホームポジションには、使
用済みのカートリッジ２を受けるための用意をしておく
ことが好ましい。そして、カートリッジ２の交換後に、
再び切削のための正規の位置に刃物台を移動することが
望ましい。

したがって、カートリッジ２交換の好ましい順序の一
例を示すと、 カートリッジ２入りのマガジン本体35をバイトホルダ
１にセットする。

第１の油圧シリンダ30のピストンロッド31を伸ばして
アンクランプ状態にする。

第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39aを伸ばし
てカートリッジ２を送り出す。

第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39を縮める。

第１の油圧シリンダ30のピストンロッド31を縮めて、
皿ばね28のクランプ力によってカートリッジ２を固定す
る。

切削作業を行なう（一定時間）。

所定の位置（ホームポジション）へ刃物台を移動す
る。

第１の油圧シリンダ30のピストンロッド31を伸ばし
て、アンクランプ状態にする。

空気供給孔1cに圧縮空気を供給して、空気流通孔42a
の噴出口から空気を噴出し、供給面1b等を洗浄する。

第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39aを伸ばし
て、新しいカートリッジ２を送り出し、これにより使用
済みのカートリッジ２をホームポジションに位置する容
器内に落とす。

第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39aを縮め
る。

第１の油圧シリンダ30のピストンロッド31を縮めて、
皿ばね28によって新たなカートリッジ２を取付座1a上に
固定する。

切削作業を行なう（一定時間）。

上記〜を繰り返す。

上記のように構成された自動チップ交換バイトによれ
ば、バイトホルダ１に設けられた支柱34に、マガジン本
体35の溝35aを合わせてスライドさせるだけで、該バイ
トホルダ１にマガジン本体35を取り付けることができる
から、カートリッジ２のバイトホルダ１への装着を極め
て簡単に行なうことができる。

さらに、第２の油圧シリンダ39のピストンロッド39a
を伸縮するだけで、カートリッジ２の取付座1aへの移動
や交換を行なうことができるから、極めて短時間でカー
トリッジ２の交換等を行なうことができる。

さらにまた、マガジン本体35から押し出されたカート
リッジ２を、落下防止板42とボールプランジャ３とによ
って、供給面1bあるいは取付座1a上に保持することがで
きるから、たとえば、バイトホルダ１をその先端を下方
に向けて取り付けるような場合でも、該カートリッジ２
が交換中に落下することを防止することができる。

また、落下防止板42には、供給面1bの斜め前方に噴き
出す噴出口を有する空気流通孔42aが形成されているか
ら、該供給面1bおよび取付座1a上およびその付近の切屑
等を奇麗に洗浄することができる。したがって、切屑に
よってカートリッジ２が斜めに取り付けられたり、カー
トリッジ２が供給面1b等の上を摺動する際に切屑によっ
てかじりを生じ、該カートリッジ２の移動が停止してし
まったりするような不具合等を防止することができる。

さらに、皿ばね28の付勢力によってカートリッジ２を
取付座1a上に固定するものであって、油圧等の力で固定
するものではないから、カートリッジ２を取付座1a上に
安定的に固定することができるという利点がある。

さらにまた、カム軸20の傾斜面20aに沿って移動する
鋼球23によってボルト18を上方に押しあげ、この押上力
を利用しているから、該傾斜面20aによるクサビの利用
によって、皿ばね28による付勢力を増幅して、前記ボル
ト18に伝えることができる。したがって、カートリッジ
２を取付座1a上に強固に固定することができるという効
果を奏する。

また、上記構成の自動チップ交換バイトでは、チップ
７を取り付けたチップホルダ８すなわちカートリッジ２
を、マガジン５に収納し、第２の油圧シリンダ（チップ
ホルダ交換機構）39により供給面1bから取付座1aに押し
出し、さらにクランプ部材11によって取付座1aに固定す
るものであるから、チップホルダ８の外形形状や寸法が
統一されていれば、チップ７自体の形状や寸法に関わら
ずに自動交換を行なうことができる。このため、例えば
マガジン５に異種のチップを有するカートリッジ２を収
納することにより、複数種類の切削作業のプログラム運
転が可能になる。したがって、例えば外形切削をした
後、溝入れ切削を行なう等、タレット旋盤の代用とする
ことができる。

なお、上記実施例においては、取付座1aおよび供給面
1bを断面Ｖ字状に形成し、これに合致するように、チッ
プホルダ８の下面もＶ字状の山形に形成したが、第８図
のように、断面矩形状のに形成してもよく、また、第９
図に示すように、第１の壁部13側の部分が垂直に切り欠
かかれたような断面Ｖ字状に形成してもよい。

また、チップホルダ８に形成されたクランプ溝8aとし
ては、第10図に示すように、球面状の凹部51のように形
成してもよく、また第11図に示すように、互いに直交す
るクランプ溝52、53のように形成してもよい。ただし、
クランプ爪11aの方も、球面状の凹部51やクランプ溝5
2、53を合致する形状に形成する必要があることはいう
までもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、切刃を有する
チップが取り付けられたチップホルダと、 先端側に前記チップホルダを取り付ける取付座が形成
され、この取付座の基端側に該取付座に連続して前記チ
ップホルダを前記取付座に供給する供給面が形成された
バイトホルダと、 前記チップホルダを前記取付座に押し付けて固定する
クランプ部材と、 前記チップホルダを前記供給面に複数重ねて収納する
マガジンと、 このマガジンに収納された前記チップホルダのうち供
給面に位置するものを前記クランプ部材と前記取付座と
の間に押し出すチップホルダ交換機構とを備えてなるも
のであるから、 マガジン内のバイトホルダを順次取付座上に送り出す
ことによって、使用済みのチップを有するチップホルダ
を排出して、新たなチップを有するチップホルダに自動
的に置き換えることができる。

したがって、チップを交換しながらでなければできな
いような長時間の旋削加工を無人で行なうことができる
という顕著な作用効果を奏する。

また、チップホルダの形状や寸法が統一されていれ
ば、チップの形状や寸法に関わらずにチップの自動交換
を行なうことができるので、例えばマガジンに異種のチ
ップを取り付けたチップホルダを収納しておくことによ
り、外形切削をした後に溝入れ切削を行なうなど、一つ
のバイトによって複数種類の切削作業を連続して行なう
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第11図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は自動チップ交換バイトの側面図、第２図は
第１図のII矢視図、第３図は自動チップ交換バイトの平
面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う断面図、第５図
はカートリッジの平面図、第６図は第５図のVI矢視図、
第７図は第５図のVII−VII線に沿う断面図、第８図は取
付座および供給面の他の例を示す断面図、第９図は取付
座および供給面のさらに他の例を示す断面図、第10図は
チップホルダのクランプ溝の他の例として示した球状の
凹部を示す断面図、第11図はチップホルダのクランプの
さらに他の例を示す平面図である。 １……バイトホルダ、1a……取付座、1b……供給面、５
……マガジン、７……チップ（スローアウエイチッ
プ）、８……チップホルダ、11……クランプ部材、31…
…第１の油圧シリンダ、39……第２の油圧シリンダ（チ
ップホルダ交換機構）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 剛士 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−100846（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 29/04 B23Q 3/155

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切刃を有するチップが取り付けられたチッ
   プホルダと、 先端側に前記チップホルダを取り付ける取付座が形成さ
   れ、この取付座の基端側に該取付座に連続して前記チッ
   プホルダを前記取付座に供給する供給面が形成されたバ
   イトホルダと、 前記チップホルダを前記取付座に押し付けて固定するク
   ランプ部材と、 前記チップホルダを前記供給面に複数重ねて収納するマ
   ガジンと、 このマガジンに収納された前記チップホルダのうち供給
   面に位置するものを前記クランプ部材と前記取付座との
   間に押し出すチップホルダ交換機構とを備えてなること
   を特徴とする自動チップ交換バイト。