JP3954564B2 - ツールポット - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の工具マガジンに装着されるツールポットに関し、特に、工具装着孔の周壁を構成可能に、それぞれ、合成樹脂製として、工具装着孔の少なくとも開口端側の内周に位置する内周部と、内周部の周囲に配置される外周部と、を備えて構成される二層タイプの合成樹脂製のツールポットに関する。

従来、合成樹脂製のツールポットとしては、工具装着孔を備えた内周部と内周部の周囲に配置される外周部とを備えた二層タイプとして、内周部をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂製とし、外周部をガラス繊維等の補強性充填材を混入させたＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂製とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、外周部だけでなく、内周部も含めた全体を、ガラス繊維等の補強性充填材を混入させたＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂材料から成形する一層タイプのツールポットもあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２７３６３３公報 特開２００１−３４７４３４公報

しかし、従来の二層タイプのツールポットでは、内周部が熱硬化性樹脂から形成されていることから、熱可塑性樹脂製の外周部とともに溶融させて、リサイクルすることができなかった。

また、熱可塑性樹脂製の一層タイプでは、剛性を有した状態で工具装着孔の内周側も形成されることから、工具装着孔に挿入させる工具が、工具装着孔への挿入当初に、その軸方向等が少しでもずれていれば、不必要に接触して、傷付けられてしまう場合が生ずる。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、工具への傷付けを防止して、リサイクルも容易に行なえるツールポットを提供することを目的とする。

本発明に係るツールポットは、工具装着孔の周壁を構成可能に、それぞれ、合成樹脂製として、工具装着孔の少なくとも開口端側の内周に位置する内周部と、内周部の周囲に配置される外周部と、を備えて構成されるツールポットにおいて、
内周部と外周部とが、同一の熱可塑性樹脂材料から形成されるとともに、外周部が、内周部に比べて、補強性充填剤の含有量を多くして、成形されていることを特徴とする。

本発明に係るツールポットでは、内周部は、外周部より、補強性充填材の含有量が少なく、剛性を低下させて、強度や硬度を低下させているため、工具と干渉しても、工具を傷付けない。一方、外周部は、内周部に比べて、補強性充填材を多く含有しているため、剛性を向上させており、内周部の変形を防止できて、耐久性を有して工具を保持することが可能となる。

そして、内・外周部は、ともに、熱可塑性樹脂材料から形成されているため、溶融させて、再利用することが可能となる。

したがって、本発明に係るツールポットは、工具への傷付けを防止でき、容易にリサイクルすることができる。

なお、熱可塑性樹脂材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート等が例示でき、補強性充填材料としては、ガラス繊維、炭素繊維、雲母、炭酸カルシウム等が例示できる。

そして、内周部は、補強性充填剤の含有量を５重量％未満とし、外周部は、補強性充填剤の含有量を５〜６０重量％とすることが望ましい。このような組成では、内周部による工具への傷付けを確実に防止でき、かつ、外周部の十分な強度を確保することができて、さらに、このような内・外周部の熱可塑性樹脂材料は、それら自体、リサイクル品として、容易に入手可能であって、ツールポットの製造コストを１／４〜１／５に著しく低減することが可能となる。特に、外周部の補強充填材の含有量を、１５〜６０重量％とする場合には、軽量かつ小型とし、さらに、十分な強度を確保できて、実用的なツールポットとすることができる。

さらに、内周部と外周部とが、同じ熱可塑性樹脂材料から形成されていれば、本発明のツールポットを溶融させてリサイクル品の熱可塑性樹脂材料として利用する際、内周部と外周部とが異なった熱可塑性材料としている場合に比べて、同一種の材料として表記できて、その表記が容易になるとともに、溶融するように熱処理する際、その溶融温度を等しくできて、容易にリサイクル処理をすることができる。

さらにまた、外周部を、外周面側を略円柱状とし、内周面側に複数の補強用のリブを設けて、構成してもよい。

このような構成のツールポットでは、外周部の外周面側に補強用のリブを設けずに、外周部の外周面側を、断面外形を円形とするように、略円柱状にできることから、工具の取り出す等の際、ツールポットを精度よく位置決めして停止させるために、外周部の外周面に対して、位置決め停止具に設けた外周部の外周面に対応させた弧状の位置決め面を、押し付ければ、リブに邪魔されずに、位置決め面の中心側に芯合せするようにツールポットを移動させることができる。すなわち、外周部の略円柱状の外周面を利用して、ツールポットを、所定の停止位置に、簡便に、精度良く配置させることができる。さらに、ツールポットがチェーン等のポット保持機構に搬送される構成として、位置決め停止具の位置決め面の押し付け方向が、種々、制限されても、ツールポットの外周面が、略円柱状であって、ツールポットの軸周り方向のどの方向からも位置決め面を、ツールポットの外周面に押し付け可能であることから、容易に対処することができる。そして勿論、リブによって、軽量で強度を確保したツールポットを形成できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１〜４に示す実施形態のツールポット１は、工具マガジンにおけるポット保持機構としてのチェーン１１に、多数保持されて配設されている。

このチェーン１１は、相互に対向する外プレート１２・１２相互と内プレート１４・１４相互とが、カラー１７を外装したピン１６によって、所定距離、離隔されて、連結されている。そして、ツールポット１は、対向するプレート１２・１２やプレート１４・１４を、それぞれ、貫通し、かつ、外周部５における外周面の段差５ａと凹溝５ｂに嵌合された止め輪２０とを利用して、保持されている。なお、内プレート１４・１４間では、ツールポット１は、スペーサ１５を併用して、保持されている。また、ピン１６は、止め輪２０を利用して止められた両端のカラー１９によって、プレート１２・１２間やプレート１４・１４間に固定されている。符号１８の部材は、各プレート１２・１４とピン１６との間に配設されたブッシュである。

さらに、このチェーン１１には、各プレート１２・１４におけるピン１６の並設方向と直交する方向の両端側に、それぞれ、工具マガジンの図示しない駆動・従動スプロケットと係合するように、ベアリングで支持されたローラ２１が、配設されており、駆動スプロケットの駆動によって、循環駆動するように構成されている。

ツールポット１は、工具Ｔのシャンク部Ｓとプルスタッド部Ｐとを挿入可能な工具装着孔２を備えて構成され、工具装着孔２の周囲の周壁３が略円筒状に形成されている。工具装着孔２は、周壁３の開口端３ａ側を、工具Ｔのシャンク部Ｓと対応する外広がりのテーパ状のテーパ部２ａとして、その奥側を、テーパ部２ａより緩やかなテーパ状のテーパ部２ｂとしている。

そして、周壁３は、先端側のテーパ部２ａの内周に位置する内周部４と、内周部４の外周側と奥側のテーパ部２ｂの周囲とを構成する外周部５と、を備えて構成され、工具装着孔２の底部の部位には、プルスタッド部Ｐを係止して工具Ｔを保持するための工具保持機構９が、配設されている。なお、実施形態のツールポット１では、工具Ｔが保持された際、開口端３ａ側の内周面（テーパ部）２ａには、シャンク部Ｓが当接するものの、外周部５の内周面（テーパ部）２ｂには、シャンク部Ｓは当接しないように、構成されている。

工具保持機構９は、金属製ブロック９ａ内に、それぞれ、コイルばね９ｄによって、装着孔２の中心側方向へ付勢されたボール９ｃを、４個配設させて構成され、装着孔２を侵入してきた工具Ｔのプルスタッド部Ｐを、ボール９ｃによって係止することにより、内周部４の内周面（テーパ部）２ａにソケット部Ｓを当接させて支持させつつ、工具Ｔを保持することとなる。なお、符号９ｂの部材は、コイルばね９ｄの端部を支持する止めリングである。

そして、周壁３の内周部４と外周部５とは、共に、熱可塑性樹脂から射出成形によって形成されており、外周部５が、内周部４に比べて、補強性充填剤の含有量を多くして、成形されている。実施形態の場合、外周部５は、補強性充填剤としてのガラス繊維を３０重量％含有したポリアミド（さらに詳しくはナイロン６６）から形成され、内周部４は、補強性充填材を含有させていないポリアミド（ナイロン６６）から形成されている。また、外周部５には、外周面側に、剛性を高めるための多数のリブ５ｃが突設されている。

実施形態のツールポット１の製造は、予め射出成形により形成しておいた内周部４と工具保持機構９とを、インサートとして、外周部５を成形する成形型に、セットし、型締め後、外周部５を射出成形により形成すれば、製造することができる。

そして、実施形態のツールポット１では、内周部４が、外周部５より、補強性充填材の含有量を少なくして、剛性を低下させ、強度や硬度を低下させているため、工具Ｔと干渉しても、工具Ｔを傷付けない。一方、外周部５は、内周部４に比べて、補強性充填材を多く含有しているため、剛性を向上させており、内周部４の変形を防止できて、耐久性を有して工具Ｔを保持することが可能となる。

そして、内周部４と外周部５は、ともに、熱可塑性樹脂材料から形成されているため、溶融させて、再利用することが可能となる。

したがって、実施形態のツールポット１は、工具Ｔへの傷付けを防止でき、容易にリサイクルすることができる。

そして、実施形態の場合、内周部４が、補強性充填剤としてのガラス繊維の含有量を５重量％未満とした０重量％、外周部５が、補強性充填剤としてのガラス繊維の含有量を５〜６０重量％の範囲内の３０重量％としている。このような組成では、内周部４による工具Ｔへの傷付けを確実に防止でき、かつ、外周部５の十分な強度を確保することができ、さらに、このような内周部４・外周部５の熱可塑性樹脂材料は、それ自体、リサイクル品として、容易に入手可能であって、ツールポット１の製造コストを１／４〜１／５に著しく低減することが可能となる。

さらに、実施形態の場合、内周部４と外周部５とが、同一の熱可塑性樹脂材料のポリアミドから形成されており、このツールポット１をリサイクル品として利用する際、内周部と外周部とが異なった熱可塑性材料としている場合に比べて、同一種の材料として表記できて、その表記が容易になるとともに、溶融するように熱処理する際、その溶融温度を等しくできて、容易にリサイクル処理をすることができる。

なお、上記の観点を考慮しなければ、内周部４と外周部５とを異なった熱可塑性樹脂材料から形成してもよい。この場合、相互の融点が略等しければ、溶融温度を等しくできて、容易にリサイクル処理をすることができるが、勿論、融点が異なっていてもよい。さらに、使用する熱可塑性樹脂材料は、実施形態のポリアミドに限らず、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリカーボネート等が例示できる。

また、実施形態では、内周部４が、ガラス繊維等の補強性充填材の含有量を無しとしたものを例示したが、ガラス繊維等の補強性充填材は、５重量％未満であれば、工具Ｔへの傷付きを防止できるため、内周部４の熱可塑性材料には、５重量％未満の含有量の範囲で、補強性充填材を含有させてもよい。勿論、使用できる補強性充填材は、実施形態のガラス繊維に限らず、炭素繊維、雲母、炭酸カルシウム等が例示できる。

さらに、実施形態では、外周部５が、ガラス繊維等の補強性充填材の含有量を３０重量％としたが、５〜６０重量％（好ましくは１５〜６０重量％）の範囲としてもよい。５重量％未満では、内周部４の変形を防止できる強度を確保できず、６０重量％を超える含有量では、外周部５を成形し難くなってしまう。そして特に、
さらにまた、実施形態では、内周部４を周壁３の開口端３ａ側の内周側だけに配設した場合を示したが、周壁３の内周面の略全域に内周部４を配設させてもよい。

さらに、実施形態では、外周部５の外周面にリブ５ｃを設けたツールポット１を示したが、図５〜９に示すツールポット３１のように、外周部３２の内周側にリブ３７を設けてもよい。この外周部３２は、周壁３の開口端３ａ側だけに配置されている内周部４の外周と工具装着孔２の内周における内周部４の奥側とを構成するように配置されている。そして、外周部３２は、外周面側を略円柱状とし、内周面側に、外周部３２の軸方向に沿って配設される複数（図例では、１２個）の補強用のリブ３７を設けて、構成されている。そして、工具装着孔２における内周部４によって形成されるテーパ部２ａの奥側のテーパ部２ｂが、各リブ３７の突出した先端面３７ｂによって、形成されている。なお、各リブ３７の開口端３ａ側は、開口端３ａ側に向かって内径と外径とを広げたテーパ管状の内周部４を固着させる収納凹部３７ａとしている。

また、これらのリブ３７は、開口端３ａ側となる先端側を、外周部３２の外周面に設けた略円筒状の鍔部３３に連ならせるようにし、かつ、開口端３ａから離れる元部側を、円筒状の底部３８に連ならせるように、構成され、リブ３７における外周部３２の軸方向に沿う両端が、外周部３２の周方向で連結されている。

なお、このツールポット３１は、内周部４は、補強性充填材を含有させていないポリアミド（ナイロン６６）から形成され、外周部３２は、補強性充填剤としてのガラス繊維を３０重量％含有したポリアミド（さらに詳しくはナイロン６６）から形成され、ツールポット１と同様としている。さらに、工具装着孔２の底部、すなわち、円筒状底部３８には、ツールポット１と同様な工具保持機構９が配設されている。このツールポット３１の製造は、内周部４と外周部３２とを別々に形成して、接着剤や振動溶着等を利用し、両者を接合させて、製造されている。また、このツールポット３１の工具Ｔの収納保持は、内周部４の内周面２ａによってシャンク部Ｓを当接支持するとともに、工具保持機構９のボール９ｃによってプルスタッド部Ｐを係止することにより、行なう。

さらに、外周部３２は、鍔部３３の部位と凹溝３６とを除いた外周面を、断面外形を円形とするように、円筒状の外周面３４としている。この円筒状外周面３４は、その中心Ｃ（図５・６・８参照）を、ツールポット３１に収納した工具Ｔのシャンク部Ｓの中心と一致させるように、設定されている。

外周部３２の外周面における鍔部３２の部位は、円筒状外周面３４から段差３５を設けて大径とし、さらに、キー６を設けるように、平坦面３３ａが形成されている。

円筒状外周面３４の元部側に設けられた凹溝３６は、段差３５とともに、ツールポット３１を、ポット保持機構としてのチェーン４１に取り付けるためのものである。すなわち、このツールポット３１は、スプロケット４０と噛合するチェーン４１のローラ４４の両端から対向するように延びる外プレート４２の一方に対して段差３５を当て、他方の外プレート４２に対して凹溝３６に嵌めた止め輪３９を当てて、チェーン４１に取り付けられている。

なお、図例のチェーン４１は、対向するように配置された２枚の外プレート４２・４２間を、スプロケット４０に噛合する２本のローラ４４と、２本のタイロッド４５とによって、連結し、さらに、ローラ４４の軸方向と直交方向で隣接する外プレート４２・４２を、内プレート４３で連結させて、構成されている。

また、ロボットのアームＡがツールポット３１を取り出したり、使用したツールポット３１を収納させるために、チェーン４１の循環駆動によって搬送されるツールポット３１の移動軌跡の下方には、図７・８に示すように、位置決め停止具５０が、配設されている。この位置決め停止具５０は、上下方向に往復移動可能なピストンロッド５５に連結保持されており、上面側には、位置決めブロック５１を固定させている。位置決めブロック５１には、ツールポット３１の外周部３２における円筒状外周面３４の略１／４の外形に対応した１／４円弧状の凹面とした位置決め面５１ａが、形成されている。

なお、最上昇位置の位置決め面５１ａの曲率半径の中心位置Ｏ（図７・８や図９のＢ参照）が、ロボットのアームＡの工具Ｔを交換する基準位置Ｏとしており、その中心位置Ｏに、ツールポット３１の中心Ｃ（この中心Ｃはツールポット３１が保持した工具Ｔのシャンク部Ｓの中心とも一致する）を、合せて、工具Ｔの取り出しと収納とを行なうこととなる。また、位置決め面５１ａの最降下位置は、位置決めブロック５１が、チェーン４１で搬送されるツールポット３１と干渉しない位置としている。

そして、このツールポット３１では、工具Ｔの取出しなどの交換位置に配置されて、チェーン４１の駆動が停止された際、その当初の停止位置の中心Ｃが、交換基準位置Ｏとずれていても、位置決め停止具５０の位置決めブロック５１が最上昇位置まで上昇する際、まず、図９のＡに示すように、位置決め面５１ａに、ツールポット３１の外周部３２における円筒状外周面３４の一部が当接し、さらに、位置決め面５１ａの上昇に伴って、図９のＢに示すように、位置決め面５１ａに案内されるように、ツールポット３１がずれ移動し、中心Ｃを基準位置Ｏと一致させることとなる。なお、中心Ｃと基準位置Ｏとのずれは、駆動用や従動用のスプロケット４０とチェーン４１との遊び等によって、生ずる。

そして、ツールポット３１の中心Ｃと基準位置Ｏとを一致させれば、ロボットのアームＡが、工具Ｔをツールポット３１から取り出したり、あるいは、使用後の工具Ｔをツールポット３１に収納することとなる。

したがって、このツールポット３１では、外周部３２の外周面側に補強用のリブを設けずに、外周部３２の外周面３４側を略円柱状に形成している。そして、工具Ｔの取り出す等の際、ツールポット３１を精度よく位置決めして停止させるために、位置決め停止具５０に設けた外周部３２の円筒状外周面３４に対応させた弧状の位置決め面５１ａを、ツールポット３１に押し付ければ、リブに邪魔されずに、位置決め面５１ａの中心Ｏ側に芯合せするようにツールポット３１を移動させることができる。ちなみに、外周部３２の外周面に、ツールポット１の外周部５のように、リブ５ｃが設けられていれば、位置決めブロック５１の端部５１ｂ（図９のＡ参照）に、そのリブ５ｃが引っ掛って、ツールポットは、所定の停止位置Ｏに配置させることができなくなってしまう。

そのため、外周部３２の略円柱状の外周面３４を利用して、ツールポット３１を、所定の停止位置Ｏに、簡便に、精度良く配置させることができる。さらに、ツールポット３１がチェーン４１等のポット保持機構４１に搬送される構成として、位置決め停止具５０の位置決め面５１ａの押し付け方向が、種々、制限されても、ツールポット３２の円柱状外周面３４が、略円柱状であって、ツールポット３１の軸周り方向のどの方向からも位置決め面５１ａを外周面３４に対して押し付け可能であることから、容易に対処することができる。そして勿論、ツールポット３１は、リブ３７によって、軽量として、容易に、強度を確保することができる。

また、実施形態のツールポット１・３１では、シャンク部Ｓを支持するテーパ部２ａを設けた内周部４と、シャンク部Ｓを直接支持しない外周部５・３１と、の二層構造であり、外周部５・３１を共用して、内周部４を、収納する工具Ｔに対応させて、変更して使用することも可能であり、そしてその場合には、収納する工具Ｔに対応させて、内周部４だけを交換すれば、極めて簡便に対処することができる。

勿論、上記の作用効果を考慮しなければ、ツールポット３１の内周部４を、工具装着孔２の全長に配置させてもよい。

また、ツールポット３１では、外周部３２に設けたリブ３７が、外周部３２の軸方向に沿っており、スライドコア等を使用することなく、容易に、リブ３７を成形することができる。

本発明の一実施形態のツールポットにおける縦断面図である。 実施形態のツールポットの縦断面図であり、図１のII−II部位に対応する。 実施形態のツールポットが保持機構に保持されている状態を示す断面図である。 実施形態のツールポットが保持機構に保持されている状態を示す側面図である。 実施形態の変形例のツールポットを示す縦断面図であり、図６のＶ−Ｖ部位に対応する。 図５に示すツールポットの側面図である。 図５に示すツールポットが、保持機構に保持され、さらに、位置決め停止具によって停止された状態を示す概略側面図である。 図５に示すツールポットが、保持機構に保持され、さらに、位置決め停止具によって停止された状態を示す概略縦断面図である。 図５に示すツールポットが、位置決め停止具によって、位置合せされる状態を順に示す説明図である。

符号の説明

１・３１…ツールポット、
２…工具装着孔、
３…周壁、
３ａ…開口端、
４…内周部、
５・３２…外周部、
３４…円筒状外周面、
３７…リブ。

Claims (3)

1. 工具装着孔の周壁を構成可能に、それぞれ、合成樹脂製として、前記工具装着孔の少なくとも開口端側の内周に位置する内周部と、該内周部の周囲に配置される外周部と、を備えて構成されるツールポットにおいて、
   前記内周部と前記外周部とが、同一の熱可塑性樹脂材料から形成されるとともに、前記外周部が、前記内周部に比べて、補強性充填剤の含有量を多くして、成形されていることを特徴とするツールポット。
2. 前記内周部が、補強性充填剤の含有量を５重量％未満とし、前記外周部が、補強性充填剤の含有量を５〜６０重量％としていることを特徴とする請求項１に記載のツールポット。
3. 前記外周部が、外周面側を略円柱状とし、内周面側に複数の補強用のリブを設けて、構成されていることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のツールポット。

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