JP4535545B2 - 穴明け加工機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削工具を加工位置に合致させるためのガイドブッシュを使用する穴明け加工機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からガンドリルやガンリーマ等を用いる穴明け加工機械においては、切削工具の回転時のブレを無くすと共にワークの加工箇所に切削工具の先端を合致させるためのガイドブッシュを使用するものが知られている。ここで、従来のガイドブッシュと切削工具の関係の一例を図１０に示す。切削工具７０を保持した工具保持具７２は、回転手段７４の主軸７６に着脱自在に取り付けられる。主軸７６への工具保持具７２の着脱は、加工機械に備えられる工具自動交換装置７８によって行われる。一方、回転手段７４から離れた位置に備えられるブッシュホルダー８０には、空間８２の内径が異なるガイドブッシュ８４が多数取り付けられている。このブッシュホルダー８０は、切削工具７０の軸中心とは直角方向に移動可能に備えられている。
【０００３】
図１０に示した例において、切削工具７０を交換する場合には、工具自動交換装置７８によって工具保持具７２を主軸７６から取り外し、次に工具保持具７２から切削工具７０を外し、その後、新しい切削工具７０を工具保持具７２に取り付け、切削工具７０を取り付けた工具保持具７２を工具自動交換装置７８によって再び主軸７６に固定する。
切削工具７０を交換した場合は、新たな切削工具７０の直径に合った内径のガイドブッシュ８４を切削工具７０の軸方向に位置するように、ブッシュホルダー８０を移動させる。このように、切削工具７０がガイドブッシュ８４とは離れた状態で交換されるものにおいては、切削工具７０の交換の度に、ブッシュホルダー８０に取り付けた多数のガイドブッシュ８４の中から、交換した切削工具７０に合うブッシュホルダー８０を探さなければならなかった。しかも、切削工具７０の軸中心とガイドブッシュ８４の空間８２の軸中心とを合致させる作業を、交換の度に行わなければならないという欠点があった。
なお、ブッシュホルダー８０には、１個のガイドブッシュ８４だけを取り付けるようにしたものがあるが、この場合は切削工具７０の交換に伴って、ブッシュホルダー８０に取り付けたガイドブッシュ８４を交換する。この場合においても前述と同様、切削工具７０の軸中心とガイドブッシュ８４の空間８２の軸中心とを合致させる作業を、交換の度に行わなければならないという欠点がある。
【０００４】
この欠点を克服するものとして、切削工具７０にガイドブッシュ８４を組み合わせた状態で、切削工具７０を着脱するようにしたものが従来から提案されている。この従来例を図１１に示す。工具保持具７２の外周には溝８６（図１０で示した工具保持具７２にも設けられている）が設けられ、ガイドブッシュ８４の外周にも溝８８が形成されている。切削工具７０をガイドブッシュ８４の空間８２に挿入して、切削工具７０とガイドブッシュ８４とを組み合わせた状態とする。加工機械に備えられる工具自動交換装置９０は、工具保持具７２の外周の溝８６と嵌合し、工具保持具７２を保持するための第一保持機構９２を有している。この工具自動交換装置９０はまた、ガイドブッシュ８４の外周の溝８８と嵌合するための第二保持機構９４を有している。この工具自動交換装置９０は、図１１で矢印方向に往復移動可能であり、この工具自動交換装置９０の移動方向は、回転手段７４の主軸７６の回転中心軸と平行に設定する。
ブッシュホルダー８０には、複数の大きさのガイドブッシュ８４を嵌合するための複数の穴９６が形成されている。このブッシュホルダー８０は、切削工具７０の軸中心とは直角方向に移動可能に備えられている。
【０００５】
図１１において、切削工具７０を工具保持具７２に取り付け、ガイドブッシュ８４をブッシュホルダー８０に取り付ける場合について説明する。先ず、切削工具７０とガイドブッシュ８４とを一体に組み合わせた状態にしておき、工具自動交換装置９０の第一保持機構９２で工具保持具７２を保持すると共に、ガイドブッシュ８４を第二保持機構９４で保持する。そして、工具保持具７２を回転手段７４の主軸７６に取り付ける。その後、第一保持機構９２を工具保持具７２から外し、第二保持機構９４でガイドブッシュ８４を保持したまま工具自動交換装置９０を図１１で下方に移動させる。それによって、ガイドブッシュ８４はブッシュホルダー８０の穴９６に嵌合する。この場合、ガイドブッシュ８４が嵌合する穴９６は、ブッシュホルダー８０に設けた多数の穴９６の中から適宜に選定しておく。工具自動交換装置９０の下方への移動の途中で、ガイドブッシュ８４は切削工具７０から外れる。
切削工具７０とガイドブッシュ８４とを取り外す場合には、前述の逆の操作を行い、切削工具７０とガイドブッシュ８４とを組み合わせた状態にして、両者を一緒に外す。
このように、切削工具７０とガイドブッシュ８４とを一体に組み合わせて着脱することによって、切削工具７０とガイドブッシュ８４との軸中心を合わせる作業を省略することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示した工具自動交換装置９０には、第一保持機構９２と第二保持機構９４から成る２個の保持機構を備えているため、工具自動交換装置９０は構造が複雑となり、大きな体積を占めしかもコストが高くなるという欠点があった。更に、ブッシュホルダー８０の近くに、ガイドブッシュ８４を保持するための第二保持機構９４が接近する位置に移動してくるため、第二保持機構９４とブッシュホルダー８０とが接触しないように工夫しなければならなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、切削工具とガイドブッシュとの軸合わせを行う必要がなく、切削工具とガイドブッシュとの交換が簡単で、小型で安価な穴明け加工機械を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本願発明は、回転手段と、その回転手段に対して着脱自在な工具保持具と、その工具保持具に対して着脱自在な切削工具と、その切削工具と嵌合するガイドブッシュとを有する穴明け加工機械において、同一軸方向に沿って共に移動可能な第一移動装置と第二移動装置とを有し、前記第一移動装置に前記回転手段を固定し、前記第二移動装置に前記ガイドブッシュを保持するための保持手段を備え、前記工具保持具に第一係合手段を備え、前記ガイドブッシュに第二係合手段を備え、それらの第一係合手段と第二係合手段とが係合した状態を保つためのスプリングを前記工具保持具または前記ガイドブッシュに備え、前記工具保持具に前記切削工具を取り付けた状態でしかも前記切削工具に前記ガイドブッシュを嵌合した状態で、前記工具保持具の第一係合手段と前記ガイドブッシュの第二係合手段とを係合係脱させ、一方の係合手段が爪であり、他方の係合手段が前記爪と係合した状態で前記工具保持具と前記ガイドブッシュとの相対的回転を可能とする空間と前記空間の一端と連絡して形成されるものであって前記爪を前記空間内に受け入れ可能な切欠と前記空間の他端と連絡して形成されるものであって前記スプリングの押圧力によって前記爪と係合して前記工具保持具と前記ガイドブッシュとの相対的回転を止めるための溝とから成ることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る穴明け加工機械の一実施形態を示す部分断面正面図、図２は図１に使用する工具保持具とガイドブッシュとの組み合わせ状態を示す構成図である。
本発明に係る穴明け加工機械は、２本の平行なガイドレール１０と、その２本の平行なガイドレール１０に沿って移動自在な第一移動装置１２と第二移動装置１４とを備えている。第一移動装置１２には、主軸１６を有する回転手段１８が固定されており、その主軸１６の先端には切削工具２０を保持する工具保持具２２が着脱自在に取り付けられている。第二移動装置１４には、ガイドブッシュ２４を保持するための保持手段としてのチャック２６が取り付けられている。
【００１０】
図２並びに図３に示すように、工具保持具２２は筒状のボディ２８を有し、そのボディ２８の側面の軸方向の中心位置には切削工具２０を嵌合させるための穴３０が形成されている。筒状のボディ２８の穴３０が開口している側面には、ボディ２８の直径より径小の嵌合突出部３２が形成されている。筒状のボディ２８において、嵌合突出部３２に近い先端位置の外壁には外側に突出する係合手段としての複数個の爪３４が形成されている。筒状のボディ２８において、嵌合突出部３２とは遠い位置の外壁に、円周にわたる外周溝３６とその外周溝３６を横断して配置される位置決め溝３８とが形成されている。穴明け加工機械には更に、図１及び図２に示すように、工具保持具２２の外周溝３６及び位置決め溝３８と嵌合する保持機構４０を有する工具自動交換装置４２が備えられている。本発明では工具自動交換装置４２は、切削工具２０の中心軸と同軸方向に移動させる必要はない。保持機構４０が外周溝３６及び位置決め溝３８と嵌合する構造や、工具自動交換装置４２が工具保持具２２を回転させる機構は従来から既知であるので、ここではその説明を省略する。
【００１１】
ガイドブッシュ２４の断面を図２に示す。ガイドブッシュ２４は、筒状部４４の一端にフランジ部４６を一体に形成した本体部材４８と、フランジ部４６と接合するための環状の覆い部材５０とから成る。本体部材４８と環状の覆い部材５０とから成るガイドブッシュ２４には、切削工具２０が嵌合挿通できるように軸方向に貫通穴５２が形成されている。貫通穴５２の途中のフランジ部４６に該当する位置には、前記嵌合突出部３２と嵌合するための凹部５４が形成されている。
フランジ部４６における覆い部材５０に対向する面に、同一半径上に複数個の穴５６が形成され、各穴５６には保留手段としてのスプリング５８が備えられている。本体部材４８のフランジ部４６に覆い部材５０を接合させて、それらフランジ部４６と覆い部材５０とを接合固定させるが、その際にフランジ部４６と覆い部材５０との間に平板環状のカラー６０を装着し、そのカラー６０はスプリング５８によって覆い部材５０側に押圧される。
【００１２】
図４はガイドブッシュ２４の覆い部材５０の図２のＱ方向からの側面図であり、図５は図４のガイドブッシュ２４に工具保持具２２を嵌合させた状態を示す要部構成図である。覆い部材５０は、図４に示すように中空円盤形状であり、その内側縁には半径方向に伸びる複数個の切欠６２が形成されている。切削工具２０をガイドブッシュ２４に対して覆い部材５０側から貫通穴５２に挿入して（ガイドブッシュ２４を工具保持具２２に接近させ）、工具保持具２２の爪３４が覆い部材５０の切欠６２を挿通するようにする（図５）。
【００１３】
ここで、覆い部材５０の切欠６２に工具保持具２２の爪３４が挿入する前の状態の断面図を図６に示し、図６の状態から工具保持具２２の爪３４を覆い部材５０の切欠６２を挿通した後の状態の断面図を図７に示す。図６及び図７に示すように、覆い部材５０において、フランジ部４６に対向する側の面には前記カラー６０のストッパとしての第一段部６４が形成される。一方、フランジ部４６において、覆い部材５０に対向する側にカラー６０のストッパとしての段部６６が形成される。
図６に示すように、覆い部材５０の切欠６２に工具保持具２２の爪３４が挿入される前の状態においては、スプリング５８によって覆い部材５０側に付勢されるカラー６０は、覆い部材５０の第一段部６４に接触させられている。
【００１４】
図６の状態から、工具保持具２２の爪３４が覆い部材５０の切欠６２を経てガイドブッシュ２４の内部に挿入されると、爪３４がスプリング５８に抗してカラー６０を押して図７の状態となる。カラー６０が段部６６に接触する位置が、爪３４（工具保持具２２）がガイドブッシュ２４内に最大に挿入できる位置である。図６と図７は、図５においてＯ−Ａ線の位置、即ち覆い部材５０の切欠６２と工具保持具２２の爪３４とが同一軸方向に一致した場合にのみ、工具保持具２２の爪３４がガイドブッシュ２４の内部と外部との間を出し入れすることができる。
【００１５】
図５におけるＯ−Ａ線の位置でしかも図７の状態から、ガイドブッシュ２４と工具保持具２２とを、図５のＯ点を中心として相対的に回転させ、図５におけるＯ−Ｂ線上に爪３４がある位置を経て、図５におけるＯ−Ｃ線上に爪３４がある位置まで回転させる。図５におけるＯ−Ａ線の位置からは、一方の方向には回転するが、他方の方向には回転しないように設定されている。
図５のＯ−Ｂ線の位置の要部断面図を図８に示す。図８では、覆い部材５０におけるフランジ部４６に対向する側の面には、前記爪３４がスプリング５８によってガイドブッシュ２４の外側に押し出されないためのストッパとしての第二段部６８（図４，図５及び図８）が形成される。この第二段部６８の位置は、前記第一段部６４の位置と比べて、やや小さな半径方向位置でしかもフランジ部４６からの距離がやや離れた位置に形成される。
【００１６】
図７の状態（図５のＯ−Ａ線の位置）から、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを相対的に回転させ、図５におけるＯ−Ｃ線上に爪３４がある位置まで回転させる。図５のＯ−Ｃ線の位置の断面図を図９に示す。図５のＯ−Ｃ線の位置では、それ以上回転しないように設定されている。
図９では、覆い部材５０におけるフランジ部４６に対向する側の面には、前記爪３４が係合するための係合手段としての溝６９が形成されている。この溝６９の位置は、前記第二段部６８と比べて、半径方向の位置は同じであるが、フランジ部４６からの距離はやや離れた位置に形成される。カラー６０を介在させたスプリング５８の押圧力によって、工具保持具２２の爪３４は覆い部材５０の溝６９に係合する。工具保持具２２の爪３４が覆い部材５０の溝６９に係合した状態では、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを相対的に回転させようとしても、工具保持具２２の爪３４が覆い部材５０の溝６９から外れないので、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とは相対的に回転することはない。
このように、爪３４を溝６９に係合させ、しかもカラー６０を介在させたスプリング５８の押圧力によって、切削工具２０を固定した工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを固定状態（図９の状態）に保つことができる。これによって、切削工具２０と工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを一体に結合することができる。この結合した状態のものを穴明け切削機械に着脱することができる。
【００１７】
次に、図９の状態から工具保持具２２とガイドブッシュ２４との固定状態を外す場合には、図１に示す第二移動装置１４を第一移動装置１２に近づけて、チャック２６でガイドブッシュ２４を保持する。その後、図９での状態から爪３４が溝６９から抜け出る長さだけ、第二移動装置１４を第一移動装置１２に近付ける（工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを互いに近付ける）。なお、第一移動装置１２も第二移動装置１４も、工具保持具２２に取り付けられた切削工具２０の軸中心と平行に移動するように設定されている。第二移動装置１４を第一移動装置１２に近付けると、工具保持具２２の爪３４がスプリング５８に抗してカラー６０を押し、爪３４が覆い部材５０の溝６９から係脱し、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とは相対的に回転可能な状態となる。その後、工具保持具２２を主軸１６の割出し機構によって回転させ、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とを前回と反対方向に相対的に回転させる。これによって、図８の状態（図５のＯ−Ｂ線の位置）を経て、図７の状態（図５のＯ−Ａ線の位置）となる。
【００１８】
図７の状態（図５のＯ−Ａ線の位置）になると、覆い部材５０の切欠６２を通して、工具保持具２２の爪３４がガイドブッシュ２４の外側に出ることが可能となる。その後、第二移動装置１４を第一移動装置１２から離れる方向に移動させることによって、工具保持具２２とガイドブッシュ２４とが離れる。その後更に、第二移動装置１４が第一移動装置１２から離れると、ガイドブッシュ２４は切削工具２０から外れて、所定の位置まで移動させられる。切削工具２０とガイドブッシュ２４とは離れるまでは嵌合状態にあり、しかも切削工具２０の軸中心と貫通穴５２の軸中心とは同一軸上にあるので、切削工具２０とガイドブッシュ２４とは離れても軸合わせを行う必要がない。
【００１９】
なお、前記説明では工具保持具２２に爪３４を設け、ガイドブッシュ２４に切欠６２やスプリング５８やカラー６０や溝６９を設けたが、ガイドブッシュ２４に爪３４を設け、工具保持具２２に切欠６２やスプリング５８やカラー６０や溝６９を設けるようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本願発明に係る穴明け加工機械によれば、切削工具とガイドブッシュとの従来の軸合わせを行う必要がないという利点を有する。本願発明では、切削工具と嵌合するガイドブッシュを切削工具を保持した工具保持具に対して着脱させるので、工具自動交換装置には１個の保持機構を備えるだけで良く、しかも切削工具の移動方向に対して直角方向に移動するブッシュホルダーを省略することができる。よって、従来のものと比べて構造が簡単になって、小型化と低コストが可能になる。本願発明では更に、ガイドブッシュを保持機構で保持しなくても済み、しかもブッシュホルダーを省略することができるため、ガイドブッシュの所定の設定位置に空間ができ、ブッシュホルダーに代えてガイドブッシュを保持するチャックを用いることができる。この結果、多数のブッシュホルダーの穴の中からガイドブッシュの外径に合致する穴を探さなければならないという従来の作業を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る穴明け加工機械の一実施形態を示す部分断面正面図である。
【図２】図１に使用する工具保持具とガイドブッシュとの組み合わせ状態を示す構成図である。
【図３】図２のＰ方向からの工具保持具の側面図である。
【図４】図２のＱ方向からのガイドブッシュの側面図である。
【図５】工具保持具とガイドブッシュとを嵌合させた状態の要部構成図である。
【図６】ガイドブッシュの切欠に工具保持具の爪を挿入する前の状態を示す断面図である。
【図７】ガイドブッシュの切欠に工具保持具の爪を挿入した状態であって図５のＯ−Ａ線の位置に爪がある状態を示す要部断面図である。
【図８】図５においてＯ−Ｂ線の位置を爪が通過する状態を示す要部断面図である。
【図９】図５においてＯ−Ｃ線の位置に爪がある状態を示す要部断面図である。
【図１０】従来のガイドブッシュと切削工具の関係の一例を示す構成図である。
【図１１】従来のガイドブッシュと切削工具の関係のその他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ ガイドレール
１２ 第一移動装置
１４ 第二移動装置
１８ 回転手段
２０ 切削工具
２２ 工具保持具
２４ ガイドブッシュ
２６ チャック
３４ 爪
４８ 本体部材
５０ 覆い部材
５８ スプリング
６２ 切欠
６８ 第二段部
６９ 溝

Claims (4)

1. 回転手段と、その回転手段に対して着脱自在な工具保持具と、その工具保持具に対して着脱自在な切削工具と、その切削工具と嵌合するガイドブッシュとを有する穴明け加工機械において、同一軸方向に沿って共に移動可能な第一移動装置と第二移動装置とを有し、前記第一移動装置に前記回転手段を固定し、前記第二移動装置に前記ガイドブッシュを保持するための保持手段を備え、前記工具保持具に第一係合手段を備え、前記ガイドブッシュに第二係合手段を備え、それら第一係合手段と第二係合手段とが係合した状態を保つためのスプリングを前記工具保持具または前記ガイドブッシュに備え、前記工具保持具に前記切削工具を取り付けた状態でしかも前記切削工具に前記ガイドブッシュを嵌合した状態で、前記工具保持具の第一係合手段と前記ガイドブッシュの第二係合手段とを係合係脱させ、一方の係合手段が爪であり、他方の係合手段が前記爪と係合した状態で前記工具保持具と前記ガイドブッシュとの相対的回転を可能とする空間と前記空間の一端と連絡して形成されるものであって前記爪を前記空間内に受け入れ可能な切欠と前記空間の他端と連絡して形成されるものであって前記スプリングの押圧力によって前記爪と係合して前記工具保持具と前記ガイドブッシュとの相対的回転を止めるための溝とから成ることを特徴とする穴明け加工機械。
2. 前記ガイドブッシュが筒状の本体部材と環状の覆い部材とから成り、その覆い部材に前記爪が挿通する切欠と前記溝とを形成し、前記本体部材と前記覆い部材との接合位置において前記爪を本体部材の反対側に押圧するためのスプリングを備えたことを特徴とする請求項１記載の穴明け加工機械。
3. 前記筒状の本体部材の一端にフランジ部を形成し、前記覆い部材における前記フランジ部に対向する側の面に前記溝と連絡するものであって前記爪が前記スプリングによって前記ガイドブッシュの外側に押し出されないための第二段部を形成し、前記溝を前記第二段部と比べて前記フランジ部からの距離を離れた位置とすることを特徴とする請求項２記載の穴明け加工機械。
4. 前記第一移動装置も前記第二移動装置も２本の平行なガイドレールに沿って移動自在としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の穴明け加工機械。

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