JP4233183B2 - Machining unit with spindle member attachment / detachment function - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル加工あるいはタップ加工などを行う際に使用する加工ユニットに関するもので、特に、ドリルやタップ等の工具ホルダを取り付けて工具に回転と切削送りを与えるマスタスクリュアッシー等の主軸部材をユニット本体に容易に取り付けたりはずしたりできる即時交換(クイックチェンジ)型着脱機能付き加工ユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ドリル加工、タップ加工を自動的に行う加工ユニットは多種多様に開発されている。例えば、駆動部の回転力を主軸部にスプライン機構を介して伝達する回転伝達機能を備え、さらに、工具の送りを早送りと切削送りの2段階送りにする各種変速機能とを備えた加工ユニットが多数公知である。その中でも早送りをエアーによるピストン/シリンダ機構とし、切削送りを精度の良い送りネジ機構とした加工ユニットが、小型でしかも簡易構造でありながら、精度や作業性が良いため広く活用されている。
【0003】
図4に従来の加工ユニット49におけるマスタスクリュアッシー部の拡大断面図を示す。この図面は、タップ(工具)48をチャッキングしたツールホルダ46をスピンドル41の先端部に取り付けた状態を表している。マスタスクリュアッシーは、スピンドル41とナット部材42及びスクリュキャップ45とで構成され、スピンドル後端部にはスプライン機構43を設けて駆動部(図示せず)からの回転運動をツールホルダ46に伝達している。また、ナット部材42はラム47先端部に挿着され回り止め機能により回転不能とし、スクリュキャップ45でラム47に固着されており、その内部でスピンドル41と送りネジ機構44により係合している。送りネジ機構44は、タップ(工具)48のピッチにあわせて、駆動部からの回転運動を直線運動に変換しているため、タップ仕様が変更になった場合にマスタスクリュアッシーを変換しなければならない。その交換手順は、ツールホルダー46をスピンドル41から離脱させ、スクリュキャップ45を緩めてスピンドル41とナット部材42をラム47から取りはずし、新しいスピンドルとナット部材をラム47の回り止め溝にナット部材に設けたピンを合わせながらラム47に挿入し、スクリュキャップ45をラム47にねじ込むことで固着させてから新しいツールホルダを取り付けていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、この種の加工ユニットは、主軸の回転運動を軸方向の切削送り用直線運動へ変換する送りネジ機構を備えたマスタスクリュアッシー等の主軸部材のみの交換で、種々工具サイズに対応できる構造としているため、1機種で多数の仕様に対応できる構成である反面、仕様変更による段取り換えごとに、主軸部材を加工ユニットから分解して新しいものを組み込むといった分解組立て作業が必要であった。
【0005】
仕様変更ごとに、主軸部材の分解組立て作業は作業性が非常に悪く、また、作業者の熟練度にも作業効率がかなり影響されるといった問題があった。
【0006】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、熟練者または新人のどんなレベルの作業者でも簡単にワンタッチで主軸部材の着脱が可能なまでに作業性を向上した主軸部材のクイックチェンジ式着脱機能付き加工ユニットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明の主軸部材の着脱機能付き加工ユニットは、工具ホルダを装着するスピンドルと該スピンドルにドライブシャフトからの回転を伝達する伝達手段及び該伝達手段によって伝えられた回転運動を直線運動に変換して前記スピンドルを軸方向に進退移動させる変換手段とで構成した主軸部材と、該主軸部材全体を軸方向に進退移動する送り機構部と、前記ドライブシャフトに回転を与える回転駆動部とを備えた加工ユニットであって、前記送り機構部の先端に装着され、前記主軸部材をユニット本体から着脱自在に係止及び解除する係合手段をさらに備え、 前記係合手段が前記変換手段を挿嵌する主軸部材ホルダと、該主軸部材ホルダと摺動可能に嵌装し、内部先端部に環状の開口凹溝部と、該凹溝部深部から加工ユニット先端部から離れる方向に縮径するテーパ面とを設けた外周段付きカラーと、該外周段付きカラーの小径外周に装着したスプリングと、前記主軸部材ホルダに設けた抜き孔に配設して前記外周段付きカラー内面と係止し、前記外周段付きカラーの摺動により前記変換手段の外周部に設けた前記凹溝部に出没自在に移動する移動体とからなることを特徴とする。
【0008】
また、前記移動体を複数の球体とすることができる。
【0009】
【作用】
請求項1の発明によれば工具サイズ等仕様変更ごとに専用機に組み込まれた加工ユニットをいちいち取りはずしてからマスタスクリュアッシー等の主軸部材の分解及び組み立て作業を行う必要がなく、加工ユニットの先端部に設けた即時交換(クイックチェンジ)型係合手段のワンタッチ操作により、送りネジ機構を備えたマスタスクリュアッシー等の主軸部材を工具及び工具ホルダを取り付けたままの状態で交換が可能となり、しかも、加工ユニットを専用機に組み込んだままの状態で仕様変更が可能となるため段取り換え作業が短時間でできるようになった。
【0010】
また、クイックチェンジ型係合手段としては、変換手段の外周部に凹溝部を設け、その溝部に主軸部材ホルダに設けた抜き孔に配設してカラー内面と係止させた移動体としての複数の球体を、スプリングによって常時加工ユニットの前方に付勢されているカラーの摺動によりはめたりはずしたりすることで、ワンタッチで主軸部材を着脱するカップリング方式の構成としたものが効果的である。
【0011】
削除
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明による即時交換(クイックチェンジ)型着脱機能付き加工ユニットの一例を示す部分断面平面図である。また、図2は、ネジ送り機構及びスプライン機構を備えたマスタスクリュアッシーの拡大図である。
【0013】
この加工ユニット10は、ラム7の略中央外周部に設けたピストン7aとユニット外筒9でエアーシリンダ機構を構成しており、ツールホルダ6に保持させた工具8の先端部を被加工物のちょっと手前まで移動させる早送りをエアーで行っている。早送り後の切削送りは、主軸の回転運動を軸方向の直線運動へ変換する送りネジ機構部の変換手段で行っている。具体的には、スピンドル1の部分的外周部に設けたオスネジ部と、そのスピンドル1に嵌装され前記オスネジ部と噛み合うメスネジ部を部分的内面に設けたナット部材2とで一体的に構成したマスタスクリュアッシー20で切削送りを行っているため、精度の良い切削加工が効率良く可能である。
【0014】
また、スピンドル1の後端部にスプライン機構部3を設けてスピンドル1と加工ユニット10の駆動部に連結されたドライブシャフト11とをドライブスリーブ12を介して主軸回転を伝達させているため、マスタスクリュアッシー20として、加工ユニット10から一体的に取りはずしたり、または、加工ユニット10に一体的に取り付けても、スプライン機構部3の凹凸条で簡単にスピンドル1とドライブスリーブ12を係合でき、回転動作及び切削送り動作になんら問題はない。
【0015】
以上のように一体的に組み込んだマスタスクリュアッシー20は、そのままラム7の先端部に装着されたクイックチェンジ式係合手段30にワンタッチで簡単に着脱できる構成となっている。
【0016】
ここで、さらにマスタスクリュアッシーと前記係合手段との係止及び解除状態につき詳細に図3を用いて説明する。
【0017】
図3(a)に本実施例の係合手段にマスタスクリュアッシーを装着させた係止状態の拡大平面断面図と、図3(b)に本実施例の係合手段に装着したマスタスクリュアッシー係止解除状態の拡大平面断面図を示す。
【0018】
本実施例によるマスタスクリュアッシー20は、スピンドル1と該スピンドルと送りネジ機構部により螺合させたナット部材2とで一体的に構成しており、そのナット部材2は、係合手段を構成する主軸部材ホルダ13にそのまま挿入させるため、その挿入部の外径は主軸部材ホルダ13の内径とほぼ同じサイズとしており、また、挿入基部は挿入部よりも大外径とした段付き部を形成して挿入時のストッパ的役割りと交換時の把持部の役割りを持たせている。
【0019】
また、本実施例による前記係合手段30は、ラム7の先端部に螺合された主軸部材ホルダ13と、該ホルダに摺動可能に嵌装された外周段付きカラー14と、該カラーの段付き部と環状スペーサ16の間の小径外周部に嵌装され常に前記カラー14を加工ユニット前方に付勢するスプリング15と、前記主軸部材ホルダ13の開口側周側面に設けられた複数の抜き孔に遊嵌した移動体である鋼球5とで構成されている。外周段付きカラー14の内周面形状は、内部先端部に設けた環状の開口凹溝部と、該凹溝の段付き深部からユニット後端部に向かって縮径する前記鋼球5の直径幅よりやや長めのテーパ面部と主軸部材ホルダ外径に摺動する円筒内面部とで形成されており、前記テーパ面での前記鋼球を押圧したりはずしたりすることで前記鋼球5を前記マスタスクリュアッシーのナット部材2の外周に設けた凹溝部に出没させることで本係合手段にマスタスクリュアッシーを係止したり解除したりできる構造としている。
【0020】
ツールホルダ6を取り付けたマスタスクリュアッシー20のナット部材2をその外径とほぼ同じサイズの内径を持つ主軸部材ホルダ13の奥部まで挿入させると、主軸部材ホルダ13の円周方向に間隔をあけて配設された複数の抜き孔21に遊嵌した鋼球5がナット部材2の外周部に加工された凹溝部22に落ち込んで、ナット部材2と主軸部材ホルダ13とが係合する。鋼球5の落ち込みにより、スプリング15によって常にユニット前方へ付勢されている外周段付きカラー14が矢印イ側へ移動し、外周段付きカラー14のテーパ面23により鋼球5を押圧しナット部材2と主軸部材ホルダ13を離脱不能に係止する。なお、ナット部材2には回り止め部(図示なし)を設けてマスタスクリュアッシー全体の回転動作を阻止している。また、凹溝部22の後端部(加工ユニット後方側)は、後方に拡径するテーパ面22aを形成している。
【0021】
マスタスクリュアッシー20を交換する場合は、外周段付きカラー14を矢印ロの方向のユニット側に移動させ、鋼球5に与えていたテーパ面23の押圧力を解除する。ナット部材2の把持部24をつかみ、マスタスクリュアッシー20を引き抜こうとすると、ナット部材2の外周部の凹溝部22に突出していた鋼球5が凹溝部後部に設けたテーパ面22aに沿って外側のカラー14の開口凹溝部25へ押されて鋼球5とナット部材2の係合を解除し、ツールホルダ6を取り付けたままマスタスクリュアッシー20を係合手段30から抜去することができる。
【0022】
以上のように、本発明のクイックチェンジ式着脱機能を加工ユニットに備えれば、工具サイズ等仕様変更が必要な場合には切削送りを制御するマスタスクリュアッシーのみを加工ユニットから簡単に交換できる構成としているが、その係合手段には、加工ユニットの作動中におけるマスタスクリュアッシーの離脱防止についても考慮している。そこで、実際に本発明のマスタスクリュアッシーを係合手段に挿着した加工ユニットの作動状態について説明する。
【0023】
外周段付きカラー14の内面に形成したテーパ面23は、加工ユニット後端部に向かって縮径する形状としている。加工ユニットのラム7をエアシリンダ機構の作用で早送りにて前進させ、被加工物の手前で急停止をかけた場合、外周段付きカラー14が慣性により前進方向へ移動しようとするためテーパ面23の縮径形状でくさび効果を増大して鋼球5をより頑強にナット部材2の外周に設けた凹溝部へ押圧するためマスタスクリュアッシー20が主軸部材ホルダ13から離脱することを防止する構造としている。
【0024】
なお、ラム7が加工ユニット本体側へ早戻り後急停止する時に発生する慣性力は、マスタスクリュアッシー20を加工ユニット側に押し込む方向に作用し、しかも外周段付きカラー14はスプリング15によって常にユニット前方へ付勢され、テーパ面23の縮径形状により鋼球5が内側軸方向に押圧されているため、マスタスクリュアッシー20の離脱を防止できる。
【0025】
【発明の効果】
本発明による即時交換(クイックチェンジ)型着脱機能付き加工ユニットによれば、マスタスクリュアッシー等の主軸部材の交換が、加工ユニットの専用機への据え付け状態のままワンタッチ操作で可能となったため、従来の加工ユニットのような分解及び組み立て作業を不要とし、しかも、従来のネジ送り機構による精度の良い切削加工機能を維持しながら、仕様変更に対しての段取り換え作業を簡単にして時間短縮を実現できた。
【0026】
具体的には、スプリングによって常時加工ユニットの前方に付勢されているカラーをスプリングに対抗する方向に移動させ、マスタスクリュアッシーのナット部材の外周溝に突出していた鋼球の逃げ空間を作りだし、マスタスクリュアッシーのみを引き抜くだけで、ナット部材の外周溝後部に設けたテーパ面で鋼球を外側に押し出してマスタスクリュアッシーの係止が解除でき、逆に、マスタスクリュアッシーを主軸部材ホルダに挿入押し込むだけでナット部材の外周溝に鋼球が落ち込み係止できるワンタッチカップリング方式としているため、簡単な構成で、しかも確実に係止及び解除が短時間で可能となった。
【0027】
また、カラー内面に形成したテーパ面を加工ユニットの後方側に縮径する形状としているため、加工ユニットの早送り移動時に発生する慣性力を利用して、より頑強にマスタスクリュアッシーを係合手段に係止し、加工ユニット作動中の離脱を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施形態の即時交換型着脱機能付き加工ユニットの部分断面平面図である。
【図2】ネジ送り機構を備えたマスタスクリュアッシーの拡大図である。
【図3】(a)及び(b)は、本実施例の係合手段にマスタスクリュアッシーを装着させた係止状態及び解除状態の拡大断面平面図である。
【図4】従来の加工ユニットにおけるマスタスクリュアッシー部係合状態を表す拡大断面平面図である。
【符号の説明】
1,41 スピンドル
2,42 ナット部材
3,43 スプライン機構部
4,44 送りネジ機構部
5 鋼球
7,47 ラム
9 ユニット外筒
10,49 加工ユニット
13 主軸部材ホルダ
14 外周段付きカラー
15 スプリング
16 スペーサ
20 マスタスクリュアッシー
21 抜き孔
22 ナット部材の外周凹溝部
22a 上記凹溝部の後部テーパ面
23 カラーの内部テーパ面
24 把持部
25 カラーの開口凹溝部
30 係合手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a machining unit used when performing drilling or tapping, and in particular, a spindle member such as a mass task screw assembly that attaches a tool holder such as a drill or a tap to rotate and feed a tool. The present invention relates to a processing unit with a quick change type attachment / detachment function that can be easily attached to or detached from the unit body.
[0002]
[Prior art]
A variety of machining units that automatically perform drilling and tapping have been developed. For example, a machining unit having a rotation transmission function for transmitting the rotational force of the drive unit to the main shaft part via a spline mechanism, and further having various speed change functions for making the feed of the tool into two stages of rapid feed and cutting feed. Many are known. Among them, a machining unit in which fast feed is a piston / cylinder mechanism by air and cutting feed is an accurate feed screw mechanism is widely used because it has a small size and a simple structure, but has good accuracy and workability.
[0003]
FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the mass task screw assembly portion in the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In other words, this type of processing unit has a structure that can handle various tool sizes by replacing only the main shaft member such as mass task screw assembly equipped with a feed screw mechanism that converts the rotational motion of the main shaft into a linear motion for cutting feed in the axial direction. Therefore, one model can handle a large number of specifications, but every time the setup is changed due to the specification change, a disassembly and assembling work such as disassembling the spindle member from the machining unit and incorporating a new one is necessary.
[0005]
Each time the specification is changed, the work of disassembling and assembling the spindle member is very poor in workability, and the work efficiency is significantly affected by the skill level of the worker.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a quick change of a spindle member that has improved workability so that a skilled or new level of worker can easily attach and detach the spindle member with one touch. It aims at providing the processing unit with a type attachment / detachment function.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The machining unit with a function of attaching and detaching the spindle member of the present invention that achieves the above-described object comprises a spindle on which a tool holder is mounted, a transmission means for transmitting rotation from the drive shaft to the spindle, and a rotational motion transmitted by the transmission means. A main shaft member comprising conversion means for converting the spindle into a linear motion and moving the spindle back and forth in the axial direction, a feed mechanism section for moving the whole main shaft member back and forth in the axial direction, and a rotational drive for rotating the drive shaft A processing unit, further comprising an engagement means that is attached to the tip of the feed mechanism, and that detachably locks and releases the main shaft member from the unit body , The main shaft member holder into which the engaging means is inserted into the converting means, the main shaft member holder is slidably fitted to the main shaft member holder, an annular opening groove at the inner front end, and the processing unit front end from the deep groove An outer peripheral stepped collar provided with a tapered surface that is reduced in diameter in a direction away from the outer peripheral step; a spring attached to the outer periphery of the outer peripheral stepped collar; and a punch hole provided in the spindle member holder; And a movable body that engages with the inner surface of the collar and moves freely in and out of the concave groove provided in the outer circumferential portion of the conversion means by sliding of the collar with the outer circumferential step .
[0008]
Further, the moving body can be a plurality of spheres.
[0009]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, it is not necessary to disassemble and assemble the spindle member such as the mass task screw assembly after removing the machining unit incorporated in the dedicated machine every time the specification such as the tool size is changed. With the one-touch operation of the quick change type engagement means provided in the section, the spindle member such as the mass task screw assembly equipped with the feed screw mechanism can be replaced with the tool and tool holder attached. Because the specifications can be changed while the processing unit is still installed in the dedicated machine, the setup change work can be done in a short time.
[0010]
Further, as the quick change type engaging means , a plurality of movable bodies as a moving body in which a concave groove portion is provided in the outer peripheral portion of the converting means and the groove portion is provided in a punched hole provided in the spindle member holder and locked to the inner surface of the collar. It is effective to use a coupling-type configuration in which the spindle member is attached and detached by one-touch by sliding the collar of the collar by sliding the collar that is always urged forward by the spring. .
[0011]
Delete [0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional plan view showing an example of a processing unit with an immediate replacement (quick change) type attaching / detaching function according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a mass task screw assembly provided with a screw feed mechanism and a spline mechanism.
[0013]
In this
[0014]
In addition, since the
[0015]
The mass
[0016]
Here, the locking and releasing states of the mass task screw assembly and the engaging means will be described in detail with reference to FIG.
[0017]
FIG. 3 (a) is an enlarged plan sectional view of a locked state in which a mass task screw assembly is mounted on the engaging means of the present embodiment, and FIG. 3 (b) is a mass task screw assembly mounted on the engaging means of the present embodiment. The expanded plane sectional view of a lock release state is shown.
[0018]
The mass
[0019]
Further, the engaging means 30 according to the present embodiment includes a main
[0020]
When the
[0021]
When replacing the mass
[0022]
As described above, if the machining unit is equipped with the quick change type attaching / detaching function of the present invention, when the specification change such as the tool size is required, only the mass task screw assembly for controlling the cutting feed can be easily replaced from the machining unit. However, the engagement means also considers the prevention of detachment of the mass task screw assembly during operation of the machining unit. Therefore, the operation state of the machining unit in which the mass task screw assembly of the present invention is actually inserted into the engaging means will be described.
[0023]
The tapered
[0024]
The inertia force generated when the
[0025]
【The invention's effect】
According to the machining unit with the quick change type attaching / detaching function according to the present invention, the spindle member such as the mass task screw assembly can be exchanged by one-touch operation while the machining unit is installed in the dedicated machine. This eliminates the need for disassembling and assembling work, unlike the conventional machining unit, while maintaining the precision cutting function of the conventional screw feed mechanism and simplifying the setup change work for changing specifications and reducing time. did it.
[0026]
Specifically, the collar that is constantly urged forward of the machining unit by the spring is moved in a direction that opposes the spring, creating a clearance space for the steel ball that protrudes into the outer peripheral groove of the nut member of the mass task screw assembly, By simply pulling out the mass task screw assembly, the steel ball can be pushed outward by the tapered surface provided at the rear part of the outer peripheral groove of the nut member, and the lock of the mass task screw assembly can be released. Conversely, the mass task screw assembly is inserted into the spindle member holder. A one-touch coupling system that allows a steel ball to fall into and lock into the outer peripheral groove of the nut member simply by pushing it in is possible with a simple structure and in a short time.
[0027]
In addition, since the tapered surface formed on the inner surface of the collar is reduced in diameter toward the rear side of the machining unit, the mass task screw assembly can be used as an engagement means more robustly by utilizing the inertial force generated when the machining unit moves fast forward. It is possible to lock and prevent separation while the processing unit is operating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional plan view of a processing unit with an immediate exchange type attaching / detaching function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a mass task screw assembly provided with a screw feed mechanism.
FIGS. 3A and 3B are enlarged sectional plan views in a locked state and a released state in which a mass task screw assembly is attached to the engaging means of the present embodiment.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional plan view showing an engaged state of a mass task screw assembly in a conventional processing unit.
[Explanation of symbols]
1, 41
Claims (2)
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