JP3184019U - 工作機械の工具ホルダ着脱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】工具ホルダの着脱を容易確実に行うことができる工作機械の工具ホルダ着脱構造を提供する。
【解決手段】複数の刃具Ｔを有する工具ホルダ５をベース部材８に着脱可能に装着す場合に、前記工具ホルダ５を環状で内周に凹部５ａ，凸部５ｂを有するものとし、該工具ホルダ５の凹凸部５ａ，５ｂを前記ベース部材８に対して回転可能に装着された回転部材９の外周に形成された凹部９ａ，凸部９ｂに一致させることにより該工具ホルダ５を前記ベース部材８に装着又は取り外し可能とし、前記ベース部材８の着座面に前記工具ホルダ５を押圧することにより該工具ホルダ５を前記ベース部材８にクランプする。
【選択図】図１１

Description

本考案は、複数の刃具を備えた工具ホルダを、回転割り出し軸等のベース部材に着脱可能に装着する工作機械の工具ホルダ着脱構造に関する。

外周に複数の刃具を取り付けた工具ホルダを備えた工作機械がある（例えば特許文献１参照）。

この種の工作機械では、前記刃具の交換あるいは補修等のために工具ホルダを機械のベース部材から取り外し可能とする必要がある。このような工具ホルダの着脱を可能とする構造として、工具ホルダをベース部材にボルトにより締め付け固定する構造が考えられる。この構造の場合、工具ホルダの着脱作業では、作業者が工具ホルダをベース部材の装着面に位置決め支持した状態で固定用ボルトを締め付け又は緩めることとなる。

特表２０１０−５２１３２８号公報

ところで前記工具ホルダは多数の刃具を備えていることから相当の重量があり、従って前記のように作業者が工具ホルダを支えながら固定ボルトの締め付け等を行うのは相当な負担であり、工具ホルダを容易確実に着脱できる着脱構造が要請されている。

本考案は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、工具ホルダの着脱作業を容易確実に行うことができる工作機械の工具ホルダ着脱構造を提供することを課題としている。

請求項１の考案は、複数の刃具を有する工具ホルダをベース部材に着脱可能に装着する工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記工具ホルダを環状で内周に凹凸部を有するものとし、該工具ホルダの凹凸部を前記ベース部材に対して回転可能に装着された回転部材の外周に形成された凹凸部に一致させることにより該工具ホルダを前記ベース部材に装着又は取り外し可能とし、前記ベース部材の着座面に前記工具ホルダを押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプすることを特徴としている。

請求項２の考案は、請求項１に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記ベース部材に装着された環状のクランプ部材をさらに有し、該クランプ部材で前記工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプすることを特徴としている。

請求項３の考案は、請求項２に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記回転部材を前記凹凸部の凸部が前記工具ホルダの凸部と少なくとも互いの一部が重なるよう回転させた状態で、前記クランプ部材で前記工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプする
ことを特徴としている。

請求項４の考案は、請求項３に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記クランプ部材は、前記ベース部材に回転可能に装着され、かつ外周に凹凸部を有し、前記回転部材及びクランプ部材の凹部は前記着座面から離れるほど連続して幅広となるテーパ溝となっていることを特徴としている。

請求項５の考案は、請求項１ないし４の何れかに記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記工具ホルダと前記着座面との間に加圧供給した空気の圧力が所定値以上のとき、前記工具ホルダが前記着座面に正常に着座したことを検知する着座検知センサを設け、該着座検知センサの着座検知信号に基づいて前記クランプ部材によるクランプを実行することを特徴としている。

請求項６の考案は、請求項３ないし５の何れかに記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
前記回転部材の凸部と工具ホルダの凸部が所定の位置関係となったことを検出する凸部検知センサを設け、該凸部検知センサによる凸部検知信号に基づいて前記クランプ部材によるクランプを実行することを特徴としている。

請求項１の考案によれば、工具ホルダの凹凸部を回転部材の凹凸部に一致させるだけの簡単な作業で工具ホルダをベース部材に容易確実に装着でき、またこの状態で工具ホルダをベース部材の着座面に押圧するだけでクランプでき、工具ホルダのベース部材への装着が容易であり、作業の手間を省くことができる。

請求項２の考案では、ベース部材に装着されたクランプ部材で前記工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダをベース部材にクランプするようにしたので、工具ホルダをボルト締めによりベース部材に固定する場合に比較して工具ホルダのベース部材へのクランプ作業が容易であり、作業の手間を削減できる。

請求項３の考案では、回転部材の凸部と工具ホルダの凸部とを少なくともその一部を一致させた状態で、クランプ部材で工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダをクランプするようにしたので、回転部材が工具ホルダを比較的広い面積でもって押圧することとなり、該工具ホルダを着座面に安定した状態で確実にクランプできる。

請求項４の考案では、回転部材及びクランプ部材の凹部を着座面から離れるほど連続して幅広となるテーパ溝としたので、工具ホルダの凸部を回転部材の幅広の凹部に合せるのが容易であり、かつ工具ホルダをそのまま着座面に当接させるだけで工具ホルダをベース部材の着座面に正常に着座させることができ、この点からも工具ホルダのベース部材への装着作業を容易確実に行うことができる。

請求項５の考案では、工具ホルダと着座面との間に加圧供給した空気の圧力により工具ホルダが正常に着座していることを検知する着座検知センサを設けたので、例えば工具ホルダと着座面との間に切屑等が噛み込んだ場合は前記空気圧力が所定値以上に上昇しないため、工具ホルダが着座面に正常に着座していないことを容易確実に検知でき、着座が正常でないままクランプするのを防止できる。

請求項６の考案では、回転部材の凸部と工具ホルダの凸部が一致したことを検出する凸部検知ンセサを設けたので、回転部材の凸部が工具ホルダの凸部に正常に重なっていない状態でクランプするのを防止できる。

本考案の実施例１に係る工具ホルダ着脱構造を備えた工作機械の正面模式図である。 前記工作機械の刃物台の正面斜視図である。 前記着脱構造の断面平面図（図２のIII-III線断面図）である。 前記着脱構造のシリンダ機構回りの拡大平面図である。 前記着脱構造の着座検知機構を示す断面平面図である。 前記着座構造の回転部材及びクランプ部材を工具ホルダ側から見た斜視図である。 前記着脱構造の回転角度規制機構の斜視図である。 前記回転角度規制機構の断面平面図である。 前記回転角度規制機構のアンクランプ状態の要部拡大図である。 前記回転角度規制機構のクランプ状態の要部拡大図である。 前記着脱構造の着脱工程を示す斜視図である。

以下、本考案の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし及び図１１は本考案の実施例１に係る工作機械の工具ホルダ着脱構造を説明するための図である。

図において、１は、本実施例の工具ホルダ着脱構造を備えた工作機械である。この工作機械１は、図示しないベッド上に配設された主軸台２と、該主軸台２と同軸をなし、かつその軸線（Ｚ軸）方向に移動可能に配設された心押し台３と、前記Ｚ軸の両側に、該Ｚ軸方向及び該Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能に配設された刃物台４，４とを備えている。

前記工作機械１では、主軸台２の主軸２ａに装着されたチャック２ｂによりクランクシャフト等のワークＷの一端を把持し、他端を前記心押し台３で支持するとともに、前記主軸２ａでワークＷを回転させつつ、前記刃物台４，４の工具ホルダ５に固定された刃具Ｔの刃先を前記ワークＷの例えば被加工部Ｗ１に切り込ませることで旋削加工が行われる。

前記刃物台４は、前記ベッドに前記Ｚ軸及びＸ軸方向に移動可能に支持されたハウジング部６と、該ハウジング部６に形成された支持軸部６ａによりその被支持筒部８ｄが軸受７を介在させて回転可能に支持されたベース部材８と、該ベース部材８の第１支持部８ａに着脱可能に支持された前記工具ホルダ５と、前記ベース部材８の第２支持部８ｂに回転可能に支持された回転部材９と、前記ベース部材８の第３支持部８ｃに支持されたクランプ部材１０とを備えている。

なお前記クランプ部材１０の前面には円板状のクランプカバー１８が装着され、また前記回転部材９及びクランプ部材１０の外周部分は、前記工具ホルダ５の前面に着脱可能に装着された環状の着脱カバー１９により覆われている。

前記ハウジング６内には割出し軸１１が回転可能に挿入配置されている。この割出し軸１１の、先端部は前記クランプ部材１０の中心部に結合されており、後半部と前記ハウジング６との間には割出しモータ１２が装着されている。

また前記割出し軸１１内にはアンクランプ用油圧供給路１１ａ及びクランプ用油圧供給路１１ｂが形成され、該割出し軸１１の後端部１１ｃｂには前記油圧供給路１１ａ，１１ｂに油圧を供給する回転継手１３が装着されている。

前記ベース部材８は、前記工具ホルダ５の内周面を支持する前記第１支持部８ａが形成され、また前記工具ホルダ５の背面５ｃが当接する着座面８ｅを有する。なお、前記第１支持部８ａの着座面８ｅ側部分は雄テーパ状に形成されている。

前記工具ホルダ５は、厚板から切り出された環状体であり、その外周面に多数の前記刃具Ｔがボルト締め固定されている。また該工具ホルダ５の内周面には凹部５ａ，凸部５ｂが所定ピッチをなすように形成されている。該工具ホルダ５の前記各凸部５ｂの全体として内周面をなす先端面５ｂ′は前記ベース部材８の前記第１支持面８ａに嵌合可能に形成されており、また該工具ホルダ５の背面５ｃは前記ベース部材８の着座面８ｅに密着可能となっている。

また前記工具ホルダ５の背面５ｃには位置決め凹部５ｄが凹設されており、該位置決め凹部５ｄには、前記ベース部材８の着座面８ｅにボルト１７ａで固定された位置決めキー１７が嵌合しており、これにより前記工具ホルダ５は、その周方向の角度位置が規定され、ベース部材８に対して周方向に相対移動不能となっている。

また前記回転部材９は、厚板から切り出された環状体であり、その内周面は前記ベース部材８の第２支持部８ｂに回転可能に支持され、その外周面には凹部９ａ，凸部９ｂが前記工具ホルダ５の凹部５ａ，凸部５ｂと同じピッチをなすように形成されている。

さらにまた前記クランプ部材１０は、厚板からなる円盤状をなしており、その外周面には凹部１０ａ，凸部１０ｂが前記回転部材９の凹部９ａ，凸部９ｂと同じピッチをなすように形成されている。またこのクランプ部材１０の軸方向内側に位置する背面には、前記凹部１０ａより小径をなすように被支持面１０ｃが凹設されており、該被支持面１０ｃは前記ベース部材８の第３支持面８ｃにより回転可能に支持されている。

ここで前記回転部材９の凹部９ａとクランプ部材１０の凹部１０ａとは、両者を一致させたとき、前記ベース部材８の着座面８ｅから離れるほど幅が広くなり、かつ互いに連続するテーパ溝をなすように形成されている。一方、前記工具ホルダ５の凸部５ｂは、前記クランプ部材１０，回転部材９の凹部１０ａ，９ａのテーパ溝を通過可能の幅寸法に設定されている。

前記ベース部材８と前記クランプ部材１０との間には、前記割り出し軸１１ひいてはクランプ部材１０の回転をベース部材８に伝達するとともに、該クランプ部材１０をクランプ方向（図３右方向）又はアンクランプ方向（同図左方向）に駆動するシリンダ機構１４が形成されている。

このシリンダ機構１４は、ベース部材８に環状をなすように形成されたシリンダ穴１４ａ内に環状のピストン１４ｂを配設し、該ピストン１４ｂに係止する複数の連結ロッド１４ｃを固定部材１４ｄを介して前記クランプ部材１０に連結した構造を有する。なお、１４ｅはピストン１４ｂの移動を規制するストッパである。

前記クランプ用油圧供給路１１ｂは前記シリンダ機構１４のクランプ油室ｂに連通接続されており、また前記アンクランプ用油圧供給路１１ａは前記シリンダ機構１４のアンクランプ油室ａに連通接続されている。

前記クランプ油室ｂに油圧が供給されると、前記ピストン１４ｂが連結ロッド１４ｃを介して前記クランプ部材１０を図３，４で右方に駆動し、該クランプ部材１０が前記回転部材９を介して前記工具ホルダ５を押圧し、該工具ホルダ５の背面５ｃがベース部材８の着座面８ｅに圧接し、該工具ホルダ５はベース部材８にクランプされる。

一方前記アンクランプ室ａに油圧が供給されると、前記ピストン１４ａと共に前記連結ロッド１４ｃが図３，４で左方に駆動され、これにより前記工具ホルダ５のベース部材８へのクランプが解除される。

ここで前記工具ホルダ５の背面５ｃとベース部材８の着座面８ｅとの間に切屑等が挟まった状態で前記クランプ油室ｂに油圧を供給した場合、クランプが正常に行われない。本実施例では、工具ホルダ５の前記着座面８ｅへの着座を確実にすると共に、該着座が正常に完了したことを検出する着座検知機構１５を備えている。

前記着座検知機構１５では、前記着座面８ｅに空気孔１５ａが開口するよう形成されるとともに、該空気孔１５ａに圧縮空気供給通路１５ｂを介して圧縮空気源が接続されている。さらに図示していないが、前記圧縮空気供給通路１５ｂには、該通路１５ｂひいては前記空気孔１５ａの着座面８ｅへの開口部分の空気圧を検出し、該空気圧が所定値以上のとき着座完了信号を出力する着座検知センサが接続されている。

また本実施例では、回転部材９の凸部９ｂと工具ホルダ５の凸部５ｂとが所定の角度位置関係、具体的には両凸部９ｂ，５ｂが軸方向に見たとき互いに重なるように回転部材９の回転角度を規制する回転角度規制機構１６を備えている。この回転角度規制機構１６では、前記ベース部材８内に前記回転部材９側に向けて開口するガイド孔１６ａが形成され、該ガイド孔１６ａ内に規制ピン１６ｂが前記開口から突出するように、かつばね１６ｃで突出方向に付勢して配置されている。また前記ガイド孔１６ａには圧縮空気供給通路１６ｅを介して圧縮空気源が接続されている。

そして前記回転部材９の前記ベース部材８側の面（背面）に凹溝１６ｄが凹設されており、該凹溝１６ｄ内に前記規制ピン１６ｂの先端部が挿入され、周方向に摺動可能となっている。この凹溝１６ｄは前記回転部材９の回転角度に対応した周長、具体的には該回転部材９の凹部９ａの周長より少し長く、かつ該凹部９ａと一致する角度位置に形成されている。また前記凹溝１６ｄは、その一端１６ｄ′から他端１６ｄ′′に向けて徐々に浅くなっている。さらにまた前記規制ピン１６ｂには係止段部１６ｂ′が形成されており、該係止段部１６ｂ′がベース部材８の前記第２支持部８ｂのコーナ部８ｂ′に係止することにより、該規制ピン１６ｂの前記凹溝１６ｄ内の最大挿入深さが規制されている。

ここで前記回転部材９を回転させると、前記規制ピン１６ｂが凹溝１６ｄの一端１６ｄ′から他端１６ｄ′′に相対移動する。前記回転部材９は、規制ピン１６ｂが凹溝１６ｄの一端１６ｄ′に位置しているときアンロック状態にあり、他端１６ｄ′′に位置しているとき、該回転部材９の凸部９ｂが工具ホルダ５の凸部５ｂと重なるロック状態（図７の状態）にある。

なお、図示していないが、前記規制ピン１６ｂが凹溝１６ｄの他端１６ｄ′′に相対移動したこと、つまり回転部材９の凸部９ｂが工具ホルダ５の凸部５ｂと重なるクランプ位置にあることを検出する凸部検知センサをさらに備え、該凸部検知センサからの検知信号があったときに前記シリンダ機構１４にクランプ用油圧を供給するようにしても良い。

本実施例における工具ホルダ５の着脱作業について説明する。

まず、前記シリンダ機構１４にアンクランプ油圧を供給することによりクランプ部材１０による工具ホルダ５のクランプを解除し、回転部材９，及びクランプ部材１０の外周を覆っている着脱カバー１９を工具ホルダ５の前面から取り外す（図１１（ａ））。するとクランプ部材１０及び回転部材９の凹部１０ａ，９ａ、凸部１０ｂ，９ｂが露出する。このとき回転部材９は、これの凸部９ｂが工具ホルダ５の凸部５ｂと重なった位置で、かつクランプ部材１０の凹部１０ａと重なった位置にある（同図（ｂ））。即ち、回転部材９はクランプ位置にあり、また前記回転角度規制機構１６の規制ピン１６ｂは、図７に示すように、凹溝１６ｄの他端１６ｄ′′に位置している。

続いて前記回転部材９を、図１１（ｂ）の矢印ａ方向に、前記回転角度規制機構１６における規制ピン１６ｂが凹溝１６ｄ内を相対移動して他端１６ｄ′に位置するまで回転させる。すると、前記回転部材９の凹部９ａ，凸部９ｂが、クランプ部材１０の凹部１０ａ，凸部１０ｂ及び工具ホルダ５の凸部５ｂ，凹部５ａと一致する（同図（ｃ））。これにより前記工具ホルダ５を前方に引き抜くことができる（同図（ｄ））。

なお、工具ホルダ５をベース部材８に装着する場合は、前記と逆に作業することは言うまでもない。

本実施例によれば、工具ホルダ５の凸部５ｂ，凹部５ａを回転部材９の凹部９ａ，凸部９ｂに一致させるだけの簡単な作業で工具ホルダ５をベース部材８に容易確実に装着でき、またこの状態でシリンダ機構１４にクランプ用油圧を供給するだけで工具ホルダ５をベース部材８の着座面８ｅに押圧しクランプすることができ、工具ホルダ５のベース部材８への装着が容易であり、工具ホルダをベース部材にボルト締め固定する従来構造に比べて着脱作業が容易であり、かつ作業の手間を大幅省くことができる。

また回転部材９の凸部９ｂと工具ホルダ５の凸部５ｂとを一致させた状態で、クランプ部材１０により回転部材９を介して工具ホルダ５をベース部材８の着座面８ｅに押圧することで該工具ホルダ５をクランプするようにしたので、回転部材９が工具ホルダ５を比較的広い面積でもって押圧することとなり、該工具ホルダ５を着座面８ｅに安定した状態で確実にクランプできる。

また、回転部材９及びクランプ部材１０の凹部９ａ，１０ａを着座面８ｅから離れるほど連続して幅広となるテーパ溝としたので、工具ホルダ５の凸部５ｂをクランプ部材１０，回転部材９の幅広の凹部に合せるのが容易であり、かつ工具ホルダ５をそのまま着座面８ｅに当接させるだけで工具ホルダ５をベース部材８の着座面８ｅに正常に着座させることができ、この点からも工具ホルダ５のベース部材８への装着作業を容易確実に行うことができる。

また、本実施例では、工具ホルダ５と着座面８ｅとの間に加圧供給した空気の圧力により工具ホルダ５が正常に着座していることを検知する着座検知機構１５を設けたので、例えば工具ホルダ５の背面５ｃと着座面８ｅとの間に切屑等が噛み込んだ場合は前記空気圧力が所定値以上に上昇しないため、工具ホルダ５が着座面８ｅに正常に着座していないことを容易確実に検知できる。そして前記着座検知信号が入力されるまでは前記クランプ用油圧供給路１１ｂに油圧が供給されることはなく、従って切屑等が挟まっている状態で前記工具ホルダ５がクランプされるのを防止できる。

また、前記着座検知機構１５において、空気孔１５ａからの圧縮空気により工具ホルダ５の背面５ｃと着座面８ｅと間に残存する切屑等を吹き飛ばすこともできる。

また、回転部材９の回転角度を規制する回転角度規制機構１６を設けたので、回転部材９を、規制ピン１６ｂが凹溝１６ｄの一端１６ｄ′又は他端１６ｄ′′に位置するまで回転させることにより、回転部材９をアンクランプ位置又はクランプ位置に容易確実に回転させることができ、この点からも工具ホルダ５の着脱作業を容易確実におこなうことができる。

また回転部材９の凸部９ｂがクランプ位置にあることを検出する凸部検知センサを設け、凸部検知信号によりシリンダ機構１４へのクランプ油圧の供給を行うようにした場合は、回転部材９の凸部９ｂが工具ホルダ５の凸部５ｂに正常に重なっていない状態でクランプするのを防止できる。

１ 工作機械
５ 工具ホルダ
５ａ，９ａ，１０ａ 凹部
５ｂ，９ｂ，１０ｂ 凸部
８ ベース部材
８ｅ 着座面
９ 回転部材
１０ クランプ部材
１５ 着座検知機構
１６ 回転角度規制機構
Ｔ 刃具

Claims (6)

1. 複数の刃具を有する工具ホルダをベース部材に着脱可能に装着する工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記工具ホルダを環状で内周に凹凸部を有するものとし、
   該工具ホルダの凹部，凸部を前記ベース部材に対して回転可能に装着された回転部材の外周に形成された凸部，凹部に一致させることにより該工具ホルダを前記ベース部材に装着又は取り外し可能とし、
   前記ベース部材の着座面に前記工具ホルダを押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプする
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。
2. 請求項１に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記ベース部材に装着された環状のクランプ部材をさらに有し、
   該クランプ部材で前記工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプする
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。
3. 請求項２に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記回転部材を前記凹凸部の凸部が前記工具ホルダの凸部と少なくとも互いの一部が重なるよう回転させた状態で、前記クランプ部材で前記工具ホルダを前記着座面に押圧することにより該工具ホルダを前記ベース部材にクランプする
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。
4. 請求項３に記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記クランプ部材は、前記ベース部材に回転可能に装着され、かつ外周に凹凸部を有し、
   前記回転部材及びクランプ部材の凹部は前記着座面から離れるほど連続して幅広となるテーパ溝となっている
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記工具ホルダと前記着座面との間に加圧供給した空気の圧力が所定値以上のとき、前記工具ホルダが前記着座面に正常に着座したことを検知する着座検知機構を設け、
   該着座検知機構の着座検知信号に基づいて前記クランプ部材によるクランプを実行する
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。
6. 請求項３ないし５の何れかに記載の工作機械の工具ホルダ着脱構造において、
   前記回転部材の凸部と工具ホルダの凸部が所定の位置関係となったことを検出する凸部検知センサを設け、
   該凸部検知センサによる凸部検知信号に基づいて前記クランプ部材によるクランプを実行する
   ことを特徴とする工作機械の工具ホルダ着脱構造。

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