JP3244762U - ツール脱着機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成とし、部品点数を少なくして軽量化することができるツール脱着機構を提供する。【解決手段】ツール脱着機構３０は、作業機に、押圧部５１と、保持部５２と、が配設され、ツール１００には、プラグと、被保持部と、が配設され、ツールホルダ７０には、ソケットが配設され、ツール１００は、保持部５２に保持されることで待機状態とされる。待機状態において、移動機構４０により、ツールホルダ７０を移動させて、押圧部５１でプラグを押圧させて、ツール１００とツールホルダ７０とをロックすることで、一体化状態とされる。一体化状態において、移動機構４０により、ツールホルダ７０を移動させて、押圧部５１でプラグを押圧させて、ツール１００とツールホルダ７０とをロック解除することで、待機状態とされる。【選択図】図２

Description

本考案は、作業機の作業用のツールを、ツールホルダに脱着可能なツール脱着機構に関するものである。

従来の、３Ｄプリンタに例示される作業機における、ツール脱着機構では、図１３～１５に示すように、ツール脱着機構２３０は、ツールホルダ２７０側に、モータ２７１、駆動ギア２７２、従動ギア２７３、二つのプーリ２７４、タイミングベルト２７５、シャフト２７６、が配設され、プーリ２７４とそれぞれ連結されたシャフト２７６の先端は、二つの係止突部２７７を有していた。

また、ツール３００側には、ツール位置決め板が配設され、ツール位置決め板３０１には、鍵孔３０２が設けられていた。当該鍵孔３０２にシャフト２７６を差し込み、モータ２７１を回転させることにより、鍵孔３０２周辺と係止突部２７７とを、係止、係止解除することで、ロック、ロック解除して、作業用のツール３００をツールホルダ２７０から脱着させていた。

しかし、上記のツール脱着機構では、機構が複雑で、部品点数が多く重量が増加する傾向にあった。

本考案は、上記事情に鑑み、簡易な構成とし、部品点数を少なくして軽量化することができるツール脱着機構を提供することを目的とする。

請求項１記載の考案では、複数の作業用のツールと、前記ツールを保持するツールホルダと、前記ツールホルダを移動可能とする移動機構と、を備える作業機に用いられ、
前記ツールが、前記作業機に保持される待機状態と、前記ツールホルダと一体化して作業可能な一体化状態と、を取り得ることとされ、
前記ツールと前記ツールホルダとを、ロック及びロック解除するために、プラグと、ソケットと、を備えたカムロックファスナが用いられ、
前記作業機には、前記プラグを押圧可能な押圧部と、前記ツールを保持可能な保持部と、が配設され、
前記ツールには、前記押圧部に押圧される前記プラグと、前記保持部に保持される被保持部と、が配設され、
前記ツールホルダには、前記ソケットが配設され、
前記ツールは、前記被保持部において前記保持部に保持されることで待機状態とされ、
前記待機状態において、前記移動機構により、前記ツールホルダを移動させて、前記プラグと前記ソケットとを嵌合させた状態で、前記押圧部で前記プラグを押圧させて、前記ツールと前記ツールホルダとをロックすることで、前記一体化状態とされ、
前記一体化状態において、前記移動機構により、前記ツールホルダを移動させて、前記プラグと前記ソケットとを嵌合させた状態で、前記押圧部で前記プラグを押圧させて、前記ツールと前記ツールホルダとをロック解除することで、前記待機状態とされ、
前記ツールホルダに前記ツールを脱着可能とされている。

これによれば、簡易な構成とすることで、部品点数を少なくして軽量化することができる。

本考案の一実施形態としてのツール脱着機構を備えた３Ｄプリンタの斜視図である。 ツール脱着機構の斜視図である。 カムロックファスナの斜視図である。 ツールホルダの斜視図である。 ツールホルダの分解斜視図である。 ツールの斜視図である。 ツールの分解斜視図である。 ツールの待機状態における斜視図である。 ツールとツールホルダを一体化状態にするときの説明図である。 ツールとツールホルダを一体化状態にさせたときの説明図である。 ツールをツールホルダに取り付けるときの概略説明図である。 ツールをツールホルダから取り外すときの概略説明図である。 従来のツール脱着機構の待機状態の説明図である。 従来のツール脱着機構のツールとツールホルダを一体化状態にさせたときの、ツール側はツール位置決め板のみを現した説明図である。 従来のツール脱着機構のツールホルダの説明図である。

本考案のツール脱着機構の一実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明において、各図面において矢印が付される場合には、Ｆを前、Ｂを後ろ、Ｒを右、Ｌを左、Ｕを上、Ｄを下、とする。

作業機としての既存の３Ｄプリンタに用いられる場合を説明する。３Ｄプリンタ１０は、概略的には、図１、２等に示すように、下部に配される材料供給ユニット１１と、図示しない枠状の本体フレームと、図示しない庫内ヒーターユニットと、ツール脱着機構３０と、図示しない制御装置と、を備え、ＦＤＭ方式で、熱で溶かした樹脂を、ツール１００に取り付けられた材料ヒータ＆ノズル１２６から押し出し、積み上げてモデルを造形するものである。

ツール脱着機構３０は、図１～１２に示すように、移動機構４０と、待機用フレーム５０と、カムロックファスナ６０と、ツールホルダ７０と、ツール１００と、を備えて構成される。

移動機構４０は、図２等に示すように、既存のＸＹヘッド可動ユニット４１と、既存のＺテーブル昇降ユニット４２と、を組み合わされて構成されている。ＸＹヘッド可動ユニット４１は、前後左右方向、Ｚテーブル昇降ユニット４２は、上下方向、の移動を担当する。

ＸＹヘッド可動ユニット４１と、Ｚテーブル昇降ユニット４２は、図示しない制御装置と接続され、プログラムで指定された通りに動作する。

待機用フレーム５０は、移動機構４０を構成する、ＸＹヘッド可動ユニット４１の上側後部に配設されている。

待機用フレーム５０は、金属製で、図８等に示すように、板状の部材を略コの字状に折り曲げて構成され、前面において、上下方向に間隔を設けて配置された円柱状の押圧部５１と、左右方向において間隔を設けて配置された円柱状の保持部５２と、を有している。本実施形態では、押圧部５１、保持部５２とも八本ずつ配設されている。

カムロックファスナ６０は、金属製で、図３等に示すように、プラグ６１と、ソケット６２と、を備えた、既存のものが用いられている。ソケット６２にプラグ６１を嵌入した状態で、プラグ６１側を押圧することで、ロック、ロック解除可能とされている。

ツールホルダ７０は、図４、５等に示すように、ベースブロック７１と、ベースプレート７２と、サポートプレート７６と、ブリッジスペーサ８０と、テーブル検知センサ８１と、脱着監視センサ８２と、を備えている。

ベースブロック７１は、金属製で、直方体状に形成され、ＸＹヘッド可動ユニット４１のリニアガイド４１ａのスライダ４１ｂの上面に、取り付けられる。

ベースプレート７２は、金属製で、平板状に形成され、前後方向において貫通してカムロックファスナ６０のソケット６２が配されるソケット孔７３が、上下二か所配設されている。ソケット６２が、ソケット孔７３に取り付けられている。

また、ベースプレート７２には、球状の位置決めボール７４が配されるボール用孔７５が、三角形状に三か所配設されている。位置決めボール７４が、ボール用孔７５に取り付けられている。

ベースプレート７２は、前面が、ベースブロック７１の後面と対向するように配置され、ねじ止め等されて、ベースブロック７１に取り付けられている。

サポートプレート７６は、板状の部材が折り曲げられ、前垂直部７７と、後垂直部７８と、前垂直部７７と後垂直部７８とを連結する水平部７９とを有する略コ字状に形成されている。

サポートプレート７６は、後垂直部７８において、ベースプレート７２の前面に取り付けられている。

ブリッジスペーサ８０は、金属製で、多角柱状に形成され、サポートプレート７６の前垂直部７７の後面と、ベースプレート７２の前面とに架け渡され、ねじ止め等されて取り付けられている。

二本のブリッジスペーサ８０の間にテーブル検知センサ８１が配置される。

脱着監視センサ８２は、ベースプレート７２の後面上部に取り付けられている。

ツール１００は、図６、７等に示すように、位置決めプレート１０１と、マウントベース１０５と、材料押出モータ１２５と、材料ヒータ＆ノズル１２６と、材料ヒータファン１２７と、造形物冷却ファン１２８と、カムロックファスナ６０のプラグ６１と、を備えている。

位置決めプレート１０１は、金属製で、平板状に形成され、前後方向において貫通してカムロックファスナ６０のプラグ６１が配されるプラグ孔１０２が、上下二か所配設されている。プラグ６１が、プラグ孔１０２に取り付けられている。

また、位置決めプレート１０１には、ツールホルダ７０のベースプレート７２に配される位置決めボール７４を受容可能な抜き窓１０３が、三角形状となる位置に三か所配設されている。位置決めボール７４と抜き窓１０３により、ツール１００の脱着時の位置決めが確実になされる。

位置決めプレート１０１は、後面が、マウントベース１０５の前面と対向するように配置され、ねじ止め等されて、マウントベース１０５に取り付けられている。

マウントベース１０５は、合成樹脂製で、左右方向からみて、上壁１０７と、前壁１０８と、下壁１０９と、を有して略コの字状に形成された中央部１０６と、傾斜壁１１３と、前壁１１４と、右壁１１５と、を有して、中央部１０６から下側に延設された下部１１２と、前壁１２１を有して、中央部１０６から上側に延設された上部１２０と、を有している。

中央部１０６の上壁１０７には、保持部５２が挿通可能な孔として形成された被保持部１１０が配設されている。被保持部１１０は、保持部５２に保持されて、ツール１００を３Ｄプリンタ１０に保持して、待機している待機状態を保持するものである。

下部１１２は、位置決めプレート１０１の下部に後方に突出するように取り付けられたプラグ６１が干渉しない空間として形成された下プラグ配置部１１６を有している。

下部１１２の前壁１１４には、下プラグ配置部１１６と連通するとともに、位置決めプレート１０１に配されたプラグ６１を、押圧部５１で押圧可能な貫通孔として形成された下押し孔１１７が配設されている。

上部１２０は、位置決めプレート１０１の上部に後方に突出するように取り付けられたプラグ６１が干渉しない空間として形成された上プラグ配置部１２２を有している。

上部１２０の前壁１２１には、上プラグ配置部１２２と連通するとともに、位置決めプレート１０１に配されたプラグ６１を、押圧部５１で押圧可能な貫通孔として形成された上押し孔１２３が配設されている。

中央部１０６には、材料押出モータ１２５が取り付けられている。下部１１２の右壁１１５に、材料ヒータ＆ノズル１２６と、材料ヒータファン１２７と、が取り付けられている。下部１１２の傾斜壁１１３には、造形物冷却ファン１２８が取り付けられている。

本実施形態では、ツール１００は四つ備えられている。

ツール脱着機構３０の使用態様を説明する。図２に示すように、ツール１００は、ツールホルダ７０とは、分離した状態で、被保持部１１０において、保持部５２（作業機）に保持される待機状態にある。このとき、押圧部５１は、プラグ６１を押圧していない。一方、ツールホルダ７０は、ツール１００とは離れた位置にある。

この状態から、移動機構４０を動作させ、図９に示すように、ツールホルダ７０を、プログラムにより指定されたツール１００に向かって移動させる。

そして、図１１（ａ）に示すように、下押し孔１１７、上押し孔１２３に押圧部５１を進入させ、プラグ６１をソケット６２に嵌合させ、ツールホルダ７０がさらに後方に移動することで、押圧部５１がプラグ６１を押圧して、カムロックファスナ６０がロック状態となることにより、ツール１００とツールホルダ７０とがロックして一体化状態（これを、一体化ユニット１３０とする）となる。そして、図１０、図１１（ｂ）に示すように、移動機構４０により一体化ユニット１３０を移動させて所定の作業を行う。

所定の作業が終了したら、図１０、図１１（ｂ）の状態から図１２（ａ）に示すように、移動機構４０を動作させ、一体化ユニット１３０をプログラムにより指定された保持部５２に向けて移動させ、被保持１１０部内に保持部５２を進入させるとともに、下押し孔１１７、上押し孔１２３に押圧部５１を進入させ、さらに、一体化ユニット１３０が後側に移動することで、プラグ６１とソケット６２とが嵌合した状態で、押圧部５１がプラグ６１を押圧して、カムロックファスナ６０がロック解除状態となることにより、ツール１００とツールホルダ７０とがロック解除して、ツール１００は待機状態となる。

そして、ツール脱着機構３０は、図２、図１２（ｂ）、に示すように、移動機構４０により、ツールホルダ７０をツール１００と分離して離れた位置まで移動させ、必要に応じて他のツール１００を着脱する。

本考案のツール脱着機構３０は、複数の作業用のツール１００と、ツール１００を保持するツールホルダ７０と、ツールホルダ７０を移動可能とする移動機構４０と、を備える作業機としての３Ｄプリンタ１０に用いられ、
ツール１００が、作業機に保持される待機状態と、ツールホルダ７０と一体化して作業可能な一体化状態と、を取り得ることとされ、
ツール１００とツールホルダ７０とを、ロック及びロック解除するために、プラグ６１と、ソケット６２と、を備えたカムロックファスナ６０が用いられ、
作業機には、プラグ６１を押圧可能な押圧部５１と、ツール１００を保持可能な保持部５２と、が配設され、
ツール１００には、押圧部５１に押圧されるプラグ６１と、保持部５２に保持される被保持部１１０と、が配設され、
ツールホルダ７０には、ソケット６２が配設され、
ツール１００は、被保持部１１０において保持部５２に保持されることで待機状態とされ、
待機状態において、移動機構４０により、ツールホルダ７０を移動させて、プラグ６１とソケット６２とを嵌合させた状態で、押圧部５１でプラグ６１を押圧させて、ツール１００とツールホルダ７０とをロックすることで、一体化状態とされ、
一体化状態において、移動機構４０により、ツールホルダ７０を移動させて、プラグ６１とソケット６２とを嵌合させた状態で、押圧部５１でプラグ６１を押圧させて、ツール１００とツールホルダ７０とをロック解除することで、待機状態とされ、
ツールホルダ７０にツール１００を脱着可能とされている。

これによれば、簡易な構成とすることで、部品点数を少なくして軽量化することができる。

本考案のツール脱着機構は上記構成に限定されるものではない。即ち、本考案の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。以下に、変形した態様を例示する。

例えば、カムロックファスナは、ロック、ロック解除できるのであれば、他のカムロックファスナを用いることができる。

また、上記実施形態では、３Ｄプリンタに用いる場合であったが、接着剤塗布機、自動描画機、食品自動加工機等の作業機に用いることも可能である。

また、保持部、被保持部、押圧部は、使用態様に応じて適宜変更することができる。

１０ ３Ｄプリンタ
３０ ツール脱着機構
４０ 移動機構
５０ 待機用フレーム
５１ 押圧部
５２ 保持部
６０ カムロックファスナ
６１ プラグ
６２ ソケット
７０ ツールホルダ
１００ ツール
１１０ 被保持部

Claims (1)

1. 複数の作業用のツールと、前記ツールを保持するツールホルダと、前記ツールホルダを移動可能とする移動機構と、を備える作業機に用いられ、
   前記ツールが、前記作業機に保持される待機状態と、前記ツールホルダと一体化して作業可能な一体化状態と、を取り得ることとされ、
   前記ツールと前記ツールホルダとを、ロック及びロック解除するために、プラグと、ソケットと、を備えたカムロックファスナが用いられ、
   前記作業機には、前記プラグを押圧可能な押圧部と、前記ツールを保持可能な保持部と、が配設され、
   前記ツールには、前記押圧部に押圧される前記プラグと、前記保持部に保持される被保持部と、が配設され、
   前記ツールホルダには、前記ソケットが配設され、
   前記ツールは、前記被保持部において前記保持部に保持されることで待機状態とされ、
   前記待機状態において、前記移動機構により、前記ツールホルダを移動させて、前記プラグと前記ソケットとを嵌合させた状態で、前記押圧部で前記プラグを押圧させて、前記ツールと前記ツールホルダとをロックすることで、前記一体化状態とされ、
   前記一体化状態において、前記移動機構により、前記ツールホルダを移動させて、前記プラグと前記ソケットとを嵌合させた状態で、前記押圧部で前記プラグを押圧させて、前記ツールと前記ツールホルダとをロック解除することで、前記待機状態とされ、
   前記ツールホルダに前記ツールを脱着可能とされていることを特徴とするツール脱着機構。

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