JP5385432B2 - 工具授受システム - Google Patents
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Description
ブがスプリングの付勢力に抗して移動させられ(前進させられ)、その後、工具と工具保持軸とが所定角度相対回転させられることにより、クランプスリーブが作用位置(後退位置)へ移動させられ、工具保持軸のフランジがホルダ本体のフランジと係合部材の係合突起とによりクランプされて、工具が工具保持軸に強固に保持された状態となる。同様に、工具が工具保持軸から工具収納装置に戻される際にも、工具保持軸の工具収納装置に対する接近離間運動と回転運動が与えられる。
本発明は、上記の事情を背景として為されたものであり、工具授受の制御が簡単であり、工具の構成を簡易にすることができる工具授受システムの提供を課題とする。
第2工具保持装置は、さらに、前記増速レバーの増速作用により前記作用位置から前記退避位置へ移動させられた前記可動係合部材に係合し、その可動係合部材を前記第3付勢装置の付勢力に抗して前記退避位置に維持する一方、前記第1工具保持部材の第2工具保持部材からの設定距離以上の離間に伴って前記可動係合部材への係合が外れ、前記可動係合部材の前記第3付勢装置の付勢力に基づく前記作用位置への復帰を許容する退避位置維持装置を含むものとすることが望ましい。
第1,第2工具保持装置はいずれも工具を保持する装置であればよく、例えば、第1工具保持装置がスピンドルを備えた回転加工装置に設けられ、第2工具保持装置が工具を収納する工具収納装置に設けられてもよく、あるいは第1工具保持装置と第2工具保持装置との一方が、スピンドルと工具収納装置との間で工具の交換を行う工具交換装置に設けられ、他方が、スピンドルと工具収納装置との少なくとも一方に設けられてもよい。第1工具保持装置は、工作機械に限らず、スピンドルを備えたロボットに設けられてもよい。
また、第2工具保持装置により保持された工具を第1工具保持装置に保持させる場合には、工具と第1受容穴とが同軸に対向する状態で、第1,第2工具保持部材が軸方向において互いに接近させられ、工具の第2受容穴に受容されている側とは反対側の部分が第1受容穴に受容される。この接近に伴って、当初はクランプスリーブ制御装置がクランプスリーブに作用し、クランプスリーブが第1工具保持部材に対して相対的に後退させられ、クランプ機構が工具の第1受容穴への十分な進入を許容する。続いて、第2工具保持部材が第2工具保持装置本体に対して後退させられ、その後退運動が運動変換機構により可動係合部材の作用位置から退避位置への退避運動に変換される。運動変換機構は増速レバーを含んでいるため、可動係合部材の退避位置への退避運動量が第2工具保持部材の後退運動量より大きく、ついには可動係合部材がクランプスリーブから離れ、第1受容穴に受容された工具がクランプ機構によりクランプされ、第1工具保持装置に保持された状態となる。
第2工具保持装置が、可動係合部材を第3付勢装置の付勢力に抗して退避位置に維持する退避位置維持装置を含む望ましい態様においては、上記のように退避位置へ退避させられた可動係合部材が、退避位置維持装置により確実に退避位置に維持されるため、第1工具保持保持装置がクランプ機構によりクランプした工具を保持して第2工具保持装置から離間させられる際、クランプスリーブが可動係合部材により後退させられることはなく、第1工具保持装置は工具を確実にクランプして保持した状態で第2工具保持装置から離間する。
このように、本発明に係る工具授受システムにおいては、工具を第1,第2のいずれの工具保持装置に保持させる場合にも、第1,第2工具保持装置を軸方向において相対的に接近,離間させればよく、軸線まわりの相対回転が不要であり、工具の授受を自動で行うための制御を簡単に行うことができる。また、回転が不要であるため、工具の授受に要する時間が短縮され、特に、多軸の加工システムにおいて複数の工具を1つずつ、第1,第2工具保持装置の間で授受させる場合に授受時間の短縮効果が大きい。さらに、工具にクランプ機構を設けなくてよく、工具の構成を簡単にすることができ、第1,第2工具保持装置により保持される種々の工具の各々にクランプ機構を設ける場合に比較して装置コストの低減を図ることができる。
前記第1工具保持装置が、
第1工具保持部材と、
その第1工具保持部材に設けられ、(a)円筒状の周壁と、その周壁の内周面により画定
された第1受容穴とを有する工具保持部と、(b)その工具保持部の外周側に軸方向に摺動
可能に嵌合されたクランプスリーブと、(c)そのクランプスリーブを前記工具保持部に対
して相対的に前進させる前進方向に付勢する第1付勢装置とを含み、前記クランプスリーブの前進に伴って前記第1受容穴に受容された工具をクランプするクランプ状態となり、クランプスリーブの後退に伴ってクランプ解除状態となるクランプ機構と
を含み、
前記第2工具保持装置が、
第2工具保持装置本体と、
その第2工具保持装置本体に対して前記軸方向に相対移動可能であり、前記第1受容穴と同軸に対向する状態で、前記工具の第1受容穴に受容されている側とは反対側の部分を受容する第2受容穴を備えた第2工具保持部材と、
その第2工具保持部材を前記第2工具保持装置本体に対して前記第1工具保持装置に向かう前進方向に付勢する第2付勢装置と、
前記第2工具保持部材が前進位置にある状態で当該第2工具保持装置と前記第1工具保持装置とが前記軸方向に互いに接近させられるのに伴って、前記クランプスリーブに作用し、そのクランプスリーブを前記第1付勢装置の付勢力に抗して前記第1工具保持部材に対して相対的に後退させ、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して前記第2工具保持装置本体に対して後退させられる運動に基づいて、前記クランプスリーブの前記第1工具保持部材に対する相対的な前進を許容するクランプスリーブ制御装置と
を含む工具授受システム。
(2)前記第1工具保持装置と前記第2工具保持装置とが互いに対向した状態での軸方向の相対移動のみにより工具の授受を行う(1)項に記載の工具授受システム。
本項の工具授受システムにおいては、第1工具保持装置により保持された工具を第2工具保持装置に保持させる場合に、工具が第2受容穴と同軸に対向する状態で、第1,第2工具保持部材が軸方向において互いに接近する方向に相対移動させられることにより、工具の第1受容穴に受容されている側とは反対側の部分が第2受容穴に受容され、クランプ機構による工具のクランプが解除される。
また、第2工具保持装置により保持された工具を第1工具保持装置に保持させる場合には、第1,第2工具保持部材が軸方向において互いに接近する方向に相対移動させられることにより、工具が第1受容穴に受容され、クランプ機構によりクランプされた後、第1,第2工具保持装置が軸方向において互いに離間する向きに相対移動させられることによ
り、工具が第2受容穴から抜け出させられる。
本項の工具授受システムによれば、第1,第2工具保持装置の軸方向において互いに接近,離間する方向の移動のみにより工具の授受を行うことができ、授受がより簡単である。
(3)前記第2工具保持部材が、前記軸方向に平行に延びるとともに、前記第2受容穴を囲む周壁の外側面から第2受容穴まで達する開口を有し、その開口を通っての工具の前記第2受容穴に対する進入,離脱と、前記第1工具保持装置と前記第2工具保持装置との前記互いに対向した状態での軸方向の相対移動とにより工具の授受を行う(1)項または(2)項に記載の工具授受システム。
第1工具保持装置により保持された工具を第2工具保持装置に保持させる場合に、工具の第1受容穴に受容されている側とは反対側の部分が、軸方向において第2受容穴と同じ位置に位置する状態で、第1,第2工具保持装置が第2受容穴の半径方向において互いに接近する方向に相対移動させられ、工具が開口を通って第2受容穴内に入れられ、第2受容穴により同軸状に受容される。その状態で第1,第2工具保持装置が軸方向において互いに接近する方向に相対移動させられ、クランプ機構による工具のクランプが解除される一方、第2工具保持装置により工具が保持され、第1,第2工具保持装置が互いに軸方向に離間する向きに相対移動させられることにより、工具が第1受容穴から抜け出させられる。
また、第2工具保持装置により保持された工具を第1工具保持装置に保持させる場合には、工具と第1受容穴とが同軸に対向する状態で、第1,第2工具保持装置が軸方向において互いに接近させられ、工具の第2受容穴に受容されている側とは反対側の部分が第1受容穴に受容される。この接近に伴って工具がクランプ機構によりクランプされる。そして、第1,第2工具保持装置が、第2受容穴の半径方向において互いに離間する方向に相対移動させられ、工具が第2保持部材に設けられた開口を通って第2受容穴の外へ抜け出させられる。
本項の授受システムによれば、例えば、端面加工用ブラシのように、加工部がシャンクより大形の工具を、第1,第2工具保持装置の相対移動により、それらの間で授受させることができる。
開口は、次項に記載の工具授受システムにおけるように、第2工具保持部材の軸方向における全長にわたって形成されてもよく、あるいは一部に形成され、第2工具保持部材の軸方向においては、一方の端面のみに開口させられ、行き止まり状の開口としてもよい。(4)前記開口が、前記第2工具保持部材の前記軸方向における全長にわたって形成された(3)項に記載の工具授受システム。
開口は、第2工具保持部材を軸方向に貫通して設けられることとなり、形成が容易である。
(5)前記第2工具保持装置本体が、前記工具が前記第2受容穴の半径方向に移動することを許容する開口を有し、前記第2工具保持装置全体が前記工具の前記第2受容穴の半径方向の移動を許容する構成とされた(4)項に記載の工具授受システム。
第2工具保持装置本体の開口は、第2工具保持部材の軸方向に平行な方向における全長にわたって形成されてもよく、一部に形成され、第2工具保持装置本体の軸方向において一方の端面にのみ開口させられた行き止まり状の開口とされてもよい。
本項に記載の工具授受システムによれば、例えば、シャンクより大きい加工部を有する工具を、第2工具保持装置本体との干渉を回避しつつ、第1,第2工具保持装置との間において授受させることができる。
(6)前記クランプスリーブ制御装置が、
前記クランプスリーブと係合可能な作用位置と、その作用位置から退避した退避位置とに移動可能な可動係合部材と、
その可動係合部材を、常には前記作用位置に維持し、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して後退させられるのに伴って前記作用位置から前記退避位置へ退避させる可動係合部材制御装置と
を含む(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の工具授受システム。
可動係合部材の退避位置への退避により、第1付勢装置により前進方向に付勢されているクランプスリーブの第1工具保持部材に対する相対的な前進が許容され、工具がクランプされる。
(7)前記可動係合部材制御装置が、
前記可動係合部材を前記作用位置へ付勢する第3付勢装置と、
前記第2工具保持装置本体に対する前記第2工具保持部材の後退運動を、前記可動係合部材の前記第3付勢装置の付勢力に抗した前記作用位置から前記退避位置への退避運動に変換する運動変換機構と
を含む(6)項に記載の工具授受システム。
(8)前記運動変換機構が、前記第2工具保持装置本体に対する前記第2工具保持部材の後退運動を前記可動係合部材の半径方向成分を有する方向への運動に変換する機構である(7)項に記載の工具授受システム。
(9)前記運動変換機構が、前記第2工具保持装置本体に設けられた作用部と、前記可動係合部材に設けられた被作用部とを含み、それら作用部と被作用部との少なくとも一方が、前記軸方向に対して傾斜したカム面を有する(8)項に記載の工具授受システム。
(10)前記可動係合部材が、前記軸方向に直角な回動軸線のまわりに回動可能であり、その回動軸線から互いに異なる方向に延び出した2つのアーム部の一方に前記クランプスリーブと係合する係合部を備え、それら2つのアーム部の他方に前記被作用部を備えた回動型係合部材である(9)に記載の工具授受システム。
可動係合部材は、半径方向のみの移動により、退避位置と作用位置とに位置させられる平行移動型係合部材としてもよい。しかし、回動型係合部材とすれば、簡単な構造で可動係合部材を退避位置と作用位置とに移動させることができる。
(11)前記クランプスリーブ制御装置が、
前記クランプスリーブと係合可能な作用位置と、その作用位置から退避した退避位置とに移動可能な可動係合部材と、
その可動係合部材を前記作用位置へ付勢する第3付勢装置と、前記第2工具保持装置本体に対する前記第2工具保持部材の後退運動を、前記可動係合部材の前記第3付勢装置の付勢力に抗した前記作用位置から前記退避位置への退避運動に変換する運動変換機構とを含み、前記可動係合部材を、常には前記作用位置に維持し、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して後退させられるのに伴って前記作用位置から前記退避位置へ退避させる可動係合部材制御装置と
を含み、前記運動変換機構が、前記第2工具保持装置本体に対する前記第2工具保持部材の後退運動を前記可動係合部材の前記軸方向における前記第2工具保持部材に対する相対的な後退運動に変換する機構である(2)項に記載の工具授受システム。
(12)前記運動変換機構が、前記第2工具保持装置本体に回動支点のまわりに回動可能に支持され、力点において前記第2工具保持部材と係合し、作用点において前記可動係合部材と係合し、前記回動支点から前記力点までの距離が、前記回動支点から前記作用点までの距離より小さい増速レバーを含む(11)項に記載の工具授受システム。
増速レバーの増速により、可動係合部材が第2工具保持部材より大きく後退させられて退避位置へ移動させられ、クランプスリーブの前進を許容する。
(13)前記工具保持部が前記周壁を半径方向に貫通したボール保持穴を有し、そのボール保持穴に、前記周壁の厚さより大きい直径を有するボールが前記半径方向に移動可能に保持され、前記クランプスリーブが内周面に前記軸方向に対して傾斜した傾斜面を有し、前記クランプ機構が、前記クランプスリーブが前記第1付勢装置の付勢力に基づいて前記傾斜面により前記ボールを内周側へ押し、前記第1受容穴に受容された工具をクランプするボールクランプ機構である(1)項ないし(12)項のいずれかに記載の工具授受システム。
ボールクランプ機構によれば、工具を、その心出しを精度良く行いつつ、強固に保持することができる。
(14)前記第1工具保持装置が、前記第1工具保持部材の前記第1受容穴内に軸方向に
移動可能に設けられ、第4付勢装置により、前記第1受容穴に受容された工具に押し付けられることによりその工具を前記第1受容穴から押し出すとともに、前記ボール保持穴に対応する位置において、前記ボールが前記内周面より内周側へ設定突出量以上突出することを防止する押出部材を含む(13)項に記載の工具授受システム。
上記設定突出量は、0でもよく、正の値でもよい。
第1工具保持装置と第2工具保持装置との接近により、クランプスリーブが後退させられてボールによる工具のクランプが解除されると、第4付勢装置の付勢力に基づいて、押出部材により工具が第1受容穴から押し出され、工具の傾斜面によりボールが半径方向外向きに押し出される。それに伴って押出部材がボール保持穴に対応する位置まで前進し、ボールが設定突出量以上第1受容穴内部へ突出することを防止する状態となる。設定突出量を比較的大きく設定すれば、押出部材により、ボールがボール保持穴から第1受容穴内に脱落することが防止され、もっと小さく設定すれば、接近に続く第1工具保持装置と第2工具保持装置との離間により、クランプスリーブの前進が許容されても、クランプスリーブはボールを第1受容穴内部へ押し込むことができず、クランプ位置(前進端)までは前進できない。押出部材により、ボールクランプ機構が解除状態に保持されるのである。ボールの上記設定突出量が正の値である場合、ボールクランプ機構の解除状態の保持を目的とする場合は、少なくとも、工具の第1受容穴への受容を妨げる突出量より小さい大きさに設定されることが必要である。ボールの脱落防止を目的とする場合は、突出量は、ボールクランプ機構の解除状態の保持を目的とする場合より大きく設定することができる。
ボールクランプ機構が解除状態に保持されるのであれば、後の、第2工具保持装置から第1工具保持装置への工具の授受に際して、工具が第1受容穴に受容されることをボールおよびクランプスリーブが妨げることがなく、工具が押出部材を第4付勢装置の付勢力に抗して押し戻し、工具の傾斜面がボール保持穴に対応する位置に到ってはじめてボールの第1受容穴内部への移動が許容され、ボールにより工具がクランプされる。設定突出量の設定によりボールクランプ機構が解除状態に保持される場合にも勿論、押出部材によりボールのボール保持穴から第1受容穴内への脱落が防止される。
このように、1つの押出部材により、工具の押出しとボールの脱落阻止とを行うことができ、突出量の設定によりボールクランプ機構の解除状態の保持も行うことができ、第1工具保持装置の構成を簡易にすることができる。
本項の特徴は前記(1)項ないし(13)項の各々に記載の特徴とは切り離して採用すること
も可能である。
(15)前記第2工具保持部材に、前記工具の少なくとも前記第2受容穴からの離脱に対して、設定された大きさの離脱防止力を付与する離脱防止力付与装置が設けられた(1)項
ないし(14)項のいずれかに記載の工具授受システム。
ここにおいて「少なくとも」は、離脱防止力付与装置が、工具に第2受容穴への受容時には離脱防止力を付与せず、第2受容穴からの離脱に対してのみ離脱防止力を付与する装置とされてもよく、離脱に加えて、工具の第2受容穴への受容時にも離脱防止力を付与する装置とされてもよいことを意味する。
上記離脱防止力は、第1工具保持装置においてボールクランプ機構が工具をクランプしていない状態で第1,第2工具保持装置が互いに離間させられる場合は、工具の第2受容穴からの離脱を防止し、ボールクランプ機構が工具をクランプしている状態で第1,第2工具保持装置が互いに離間させられる場合は、工具の第2受容穴からの離脱を許容する大きさに設定される。
離脱防止力付与装置は、例えば、付勢装置の付勢力に基づく等により工具の外周面に摩擦係合し、その摩擦に基づく離脱防止力を付与する摩擦型離脱防止力付与装置とすることも可能である。しかし、次項におけるように、付勢装置の付勢力に基づく凸部と凹部との係合により離脱防止力を付与する凹凸型離脱防止力付与装置とする方が、離脱防止力を所望の大きさに設定することが容易である。
(16)前記離脱防止力付与装置が、
前記軸方向に直角な方向である半径方向に凸の凸部と半径方向に凹の凹部との一方を有
して半径方向に移動可能かつ軸方向に移動不能に設けられ、前記工具に設けられた前記凸部と前記凹部との他方と係合する係合部と、
その係合部を半径方向内向きに付勢する第5付勢装置と
を含む(15)項に記載の工具授受システム。
(17)前記第1工具保持部材と前記第2工具保持部材との少なくとも一方が、回転軸線まわりに回転自在な状態を取り得るものとされるとともに、その一方の外周面が、前記回転軸線を中心とする円筒面に、その回転軸線に平行な一平面状を成す被位相決め面が少なくとも1つ形成された形状を成し、当該工具授受システムが、
(i)治具本体と、(ii)前記被位相決め面と係合可能な位相決め面を備え、前記治具本体
に、位相決め面と直交する方向に移動可能に保持された位相決め部材と、(iii)その位相
決め部材を治具本体から突出する方向に付勢する第6付勢装置とを含む位相決め治具と、
前記第1工具保持部材と前記第2工具保持部材との前記少なくとも一方と前記位相決め治具とを、前記位相決め面に直角な方向と、位相決め面に平行かつ工具保持部材の軸線に直角な方向とに相対移動させる相対移動装置と
を含む(1)項ないし(16)項のいずれかに記載の工具授受システム。
第1,第2工具保持部材の少なくとも一方と位相決め治具とが、位相決め面に直角な方向から互いに接近させられ、位相決め部材が第6付勢装置の付勢力に抗して移動させられた状態で、両者が位相決め面に平行かつ工具保持部材の軸線に直角な方向に相対移動させられれば、工具保持部材は、円筒面と位相決め面との間の摩擦力により軸線まわりに回転させられる。そして、工具保持部材の位相が、被位相決め面が位相決め面に密着する位相になれば、工具保持部材の回転が止まり、工具保持部材の位相が予め定められた一定の位相に決められる。
本項に記載の工具授受システムによれば、第1,第2工具保持部材の位相を機械的に合わせることができる。例えば、第1工具保持装置が回転加工装置に設けられ、第1工具保持部材が回転駆動装置により回転させられる場合、工具授受時に必要であれば、第1工具保持部材の回転停止位置の制御により、第1工具保持部材の位相を予め設定された位相とすることができるが、回転停止位置制御機能が必要であるのに対し、本項の位相決め治具を用いれば、工具保持部材の位相を機械的に決めることができ、回転停止位置制御機能のない回転加工装置であっても、設定された位相において工具の授受を行うことが可能となる。
本項の特徴は、前記(1)項ないし(16)項の各々に記載の特徴とは切り離して採用するこ
とも可能である。
(18)前記被位相決め面が、前記外周面に互いに平行に2面設けられた(17)項に記載の工具授受システム。
工具保持部材の位相が、2つの被位相決め面のいずれか一方が位相決め面に係合することにより決められるため、位相決め時における工具保持部材の回転量が少なくて済み、迅速に位相が決められる。本項の特徴は、第1工具保持装置と第2工具保持装置とが、半回転ずつ回転した相対位相において工具の授受を行い得るものである場合に有効である。
(19)(1)第1工具保持部材と、(2)その第1工具保持部材に設けられ、(a)円筒状の周
壁と、その周壁の内周面により画定された第1受容穴とを有する工具保持部と、(b)その
工具保持部の外周側に軸方向に摺動可能に嵌合されたクランプスリーブと、(c)そのクラ
ンプスリーブを前記工具保持部に対して相対的に前進させる前進方向に付勢する第1付勢装置とを含み、前記クランプスリーブの前進に伴って前記第1受容穴に受容された工具をクランプするクランプ状態となり、クランプスリーブの後退に伴ってクランプ解除状態となるクランプ機構とを含む第1工具保持装置と相対移動させられることにより、その第1工具保持装置との間で工具の授受を行う第2工具保持装置であって、
第2工具保持装置本体と、
その第2工具保持装置本体に対して前記軸方向に相対移動可能であり、前記第1受容穴と同軸に対向する状態で、前記工具の第1受容穴に受容されている側とは反対側の部分を受容する第2受容穴を備えた第2工具保持部材と、
その第2工具保持部材を前記第2工具保持装置本体に対して前記第1工具保持装置に向かう前進方向に付勢する第2付勢装置と、
前記第2工具保持部材が前進位置にある状態で当該第2工具保持装置と前記第1工具保持装置とが前記軸方向に互いに接近させられるのに伴って、前記クランプスリーブに作用し、そのクランプスリーブを前記第1付勢装置の付勢力に抗して前記第1工具保持部材に対して相対的に後退させ、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して前記第2工具保持装置本体に対して後退させられる運動に基づいて、前記クランプスリーブの前記第1工具保持部材に対する相対的な前進を許容するクランプスリーブ制御装置とを含む第2工具保持装置。
前記 (4)項ないし(18)項の各々に記載の特徴は本項の第2工具保持装置にも適用可能である。
(20)前記第1工具保持装置と互いに対向した状態での軸方向の相対移動のみにより第1工具保持装置との間で工具の授受を行う(19)項に記載の第2工具保持装置。
(21)前記第2工具保持部材が、前記軸方向に平行に延びるとともに、前記第2受容穴を囲む周壁の外側面から第2受容穴まで達する開口を有し、その開口を通っての工具の前記第2受容穴に対する進入,離脱と、前記第1工具保持装置と前記第2工具保持装置との前記互いに対向した状態での軸方向の相対移動とにより工具の授受を行う(19)項または(20)項に記載の第2工具保持装置。
転可能に保持され、加工台14に設けられた回転駆動装置44により自身の水平な軸線まわりに回転させられる。回転駆動装置44は、複数のスピンドル40の各々について設けられてもよく、あるいは共通に設けられ、クラッチ装置等により回転が個別に伝達されるようにしてもよい。回転駆動装置44は、本実施例においては、例えば、エンコーダ付サーボモータを駆動源とし、スピンドル40の回転停止位置制御機能を備えた装置とされている。
アないし作業エリアへ離脱させられた位置であって、例えば作業者により工具保持装置192について工具の交換が行われる工具交換位置である手動工具交換位置ないし作業位置とに移動させられる。
工具保持装置192は、図7に示すように、第2工具保持装置本体としての工具保持装置本体200を有する。工具保持装置本体200は、収納装置本体190に着脱可能に固定され、軸方向、ここではX軸方向に貫通して形成された横断面形状が円形の嵌合穴202が形成され、第2工具保持部材としての工具保持部材210が軸方向に移動可能かつ相対回転不能に嵌合されている。工具保持部材210は、円筒状の嵌合部212と、嵌合部212の前部に設けられ、嵌合部212より大形の保持部214とを備え、嵌合部212において工具保持装置本体200にX軸方向に移動可能に嵌合されている。工具保持部材210の工具保持装置本体200に対する回転は、図8に示すように、嵌合部212の周壁を半径方向に貫通し、軸方向に延びる状態で形成された長穴216に、工具保持装置本体200の内周面から嵌合穴202内に突出して設けられた係合突部218が嵌合されることにより阻止される。これら長穴216および係合突部218が相対回転阻止装置を構成している。係合突部218は長穴216に対して、工具保持部材210の軸方向には相対移動可能である。
出させられ、係合位置に位置する。ボール246が係合部たる半径方向に凸の凸部を構成する。本実施例では、ボール246およびスプリング248が離脱防止力付与装置の一種である凹凸型離脱防止力付与装置であって、工具保持具たるボールプランジャ249を構成し、2組設けられている。ボールプランジャ249は3組以上、設けてもよい。
定され、常には、係合レバー260の前側のアーム部262が工具保持部材210の軸線と平行に延び、係合部266が工具保持部材210の軸線に対して直角となり、前記クランプスリーブ74と係合可能な作用位置に位置させられる。後述するように、工具保持部材210の後退に伴ってカム面270,292の作用により、係合レバー260はスプリング274の付勢力に抗して係合部266が工具保持部材210の軸線から離
れる方向に回動させられ、作用位置から退避した退避位置へ回動させられる。本実施例においては、それぞれカム面270,292を有する被作用部272,作用部294が運動変換機構を構成し、工具保持部材210の工具保持装置本体200に対する後退運動を、係合レバー260の回動であって、半径方向成分および軸方向成分を有する方向への運動に変換し、スプリング274と共に回動型係合部材制御装置を構成し、係合レバー260と共にクランプスリーブ制御装置を構成している。
本加工システムにおいて、回転加工装置10の6つのスピンドルユニット30は、例えば、それらのうちの3つが、直径が異なる3種類の下穴を加工する下穴加工ドリルを保持し、残りの3つが、3種類の下穴にそれぞれ対応する直径のタップを保持し、下穴加工および雌ねじ加工を行う。これらドリルおよびタップはそれぞれ、図10にドリル310を代表的に示すように、工具ホルダ100により保持されてスピンドル40に取り付けられる。ドリル310はコレットチャック104によって工具ホルダ100により保持され、工具ホルダ100は、図10に示すように、ホルダ本体102においてスピンドル40の第1受容穴54に嵌合され、一対のキー118がそれぞれ、スピンドル40の切欠62に嵌合され、回転が伝達されるとともに、ボールクランプ機構によってクランプされている。
回転駆動装置44によるスピンドル40の回転により回転させられ、被加工物に下穴加工を施す。加工台14は、X軸方向において被加工物側へ予め設定された位置まで移動させられ、被加工物に所定の下穴が形成される。この加工時における加工台14のX軸方向における前進位置であって、ドリル310の加工終了位置は、加工台移動装置16の数値制御により決められる。加工が終了すれば、加工台14の後退によりドリル310が被加工物から離間させられるとともに、スピンドル移動装置34によりスピンドルユニット30が後退させられる。
要であり、工具は、工具保持装置192に予め設定された位相で収納される。本実施例では、それぞれ横断面形状が小判形を成す工具ホルダ100のフランジ部114がフランジ部嵌合穴部236に嵌合され、一対の平面部116とフランジ部嵌合穴部236の一部を画定するばね受け276,278との係合により、工具ホルダ100の工具保持装置192に対する回転が阻止され、工具が予め設定された位相で収納されるのであり、スピンドル40は、保持した工具を工具保持装置192に保持させる場合にも、工具保持装置192から工具を受け取る場合にも、予め設定された同じ位相とされる。スピンドル40は、一対の切欠62が、フランジ部嵌合穴部236のばね受け276,278によって画定される部分と対応する状態となる位相であって、工具が収納された状態においては工具ホルダ100の一対のキー118と対応する状態となる位相とされるのであり、それにより、スピンドル40が保持した工具を工具保持装置192に保持させる場合には、工具ホルダ100のフランジ部114の位相がフランジ部嵌合穴部236の位相と一致させられ、工具を設定された位相で工具保持装置192に保持させることができ、工具保持装置192から工具を受け取る際には、一対の切欠62と一対のキー118との位相が一致させられ、両者が嵌合させられる。ここでは、スピンドル40が保持した工具の工具保持装置192への収納であり、制御装置300により回転駆動装置44が制御され、スピンドル40が回転させられるとともに、予め設定された位相が得られる位置において停止させられることにより、フランジ部114の位相が第2受容穴230のフランジ部嵌合穴部236の位相と一致させられる。なお、工具ホルダ100のフランジ部114がフランジ部嵌合穴部236に収納された状態では、フランジ部114の一対のキー118が設けられていない円筒状の部分が、一対のボールプランジャ249に対応する状態となる。
持装置192に対する接近位置ないし前進位置は予め設定され、例えば、スピンドルユニット30側に設けられたドグおよび加工台14側に設けられたセンサを含むスピンドル位置検出装置により検出され、その検出に基づいてスピンドル40の前進が止められる。このドグは、被加工物にタップによって雌ねじを形成する場合にスピンドル40の前進位置を検出するためのドグとは別のドグであり、センサは同じものであり、共用である。
れ、図13に示すように、フランジ部114が当接面238に当接させられる。その状態では、一対のボールプランジャ249の各ボール246がフランジ部嵌合穴部236内に突出させられて、フランジ部114に設けられたテーパ部122に係合し、工具ホルダ100が使用済み工具保持装置192により離脱を防止された状態で保持される。フランジ部114のテーパ部122であって、凸部を構成するボール246と係合する部分は、ボール246の片側にしかないが、半径方向に凹の凹部として機能し、係合部と係合する被係合部を構成する。また、スピンドル40においては、押出部材90が、その小径部92がボール保持穴56に対応する位置まで前進し、ボール58が、小径部92と工具保持部48の内周面52との間の隙間以上、第1受容穴54内に突出することが防止される。
たれ、工具ホルダ100はボール58に妨げられることなく、第1受容穴54に嵌合される。スピンドル40の前進に伴って押出部材90が工具ホルダ100に当接して前進を止められ、スピンドル40がスプリング94を圧縮しつつ前進してクランプスリーブ74が一対の係合レバー260の係合部266に当接し、前進を止められる。クランプスリーブ74は、その先端のテーパ面79において一対の係合レバー260の各係合部266の傾斜面268に当接させられる。押出部材90の工具ホルダ100への当接より先にクランプスリーブ74が係合レバー260に当接するようにしてもよい。
の効果により、ボール58の溝側面136への押付力が増大し、工具ホルダ100がスピンドル40により強固に保持される。
なお、工具の授受は工具の消耗時の他に、例えば、被加工物の種類の変更により加工の種類が変わる際に工具を変更するために行われる。
本実施例の位相決め治具350は、図19に概略的に示すように、治具本体352と、治具本体352にY軸方向(図19においては左右方向)に移動可能に設けられた位相決め部材354とを有する。位相決め部材354は、治具本体352に保持される保持部356と、保持部356の治具本体352からの突出端部に設けられて位相決め部を構成する位相決めプレート358とを備えている。位相決めプレート358は、位相決め部材354の移動方向と直交する一平面状の位相決め面360を備え、位相決め部材354は治具本体352との間に配設された付勢装置の一種である弾性部材としての圧縮コイルスプリング362により、治具本体352から突出する向きに付勢されている。このスプリング362が第6付勢装置を構成し、その付勢による位相決め部材354の前進限度は、図示を省略する前進限度規定装置により規定される。本実施例において位相決め治具350
は、位相決め面360が鉛直となる状態で設けられている。
本実施例の工具授受システムは、第2工具保持装置のクランプスリーブ制御装置の可動係合部材を、軸方向に平行な方向に直線移動する直線移動型係合部材としたものである。なお、第1工具保持装置は前記実施例と同様に構成されており、図示および説明を省略する。
係合することにより前進限度が規定され、工具保持部材394が前進位置に位置させられる。また、前進限度規定装置は相対回転阻止装置でもあり、工具保持部材394と工具保持装置本体392との相対回転を阻止する。
貫通させられ、装置本体392から後方へ突出させられるとともに、その突出端部に増速レバー432が係合させられている。
ールプランジャが一対設けられ、工具ホルダを保持するようにされている。
リーブ420がスプリング424の付勢力に抗して後退させられる。
スリーブ74のスピンドル40に対する前進が許容され、緩傾斜面84がボール58を、ボール保持穴56内を第1受容穴54側へ移動させて工具ホルダ100の溝側面136に押し付け、工具ホルダ100がクランプされる。
本実施例においては、増速レバー432が運動変換機構を構成し、スプリング424とともに可動係合部材制御装置を構成し、係合スリーブ420と共にクランプスリーブ制御装置を構成している。
本実施例の工具授受システムは、前記実施例の工具授受システムと同様に加工システムに設けられ、回転加工装置と工具収納装置との間において工具の授受を行うシステムであるが、第2工具保持装置の第2工具保持部材および第2工具保持装置本体にそれぞれ、開口が設けられている。回転加工装置は、前記回転加工装置10と同様に構成されており、
詳細な図示および説明を省略するが、必要に応じて、回転加工装置10についての説明を使用する。
部114が嵌合されるフランジ部嵌合穴部538とを含む。これらナット嵌合穴部536とフランジ部嵌合穴部538との間には、工具保持部材520の軸線と直交し、前向きで環状の当接面540が形成され、力受け面を構成している。
れ、工具保持部材520の軸方向における全長にわたって形成されている。この開口602の幅(工具保持部材520の軸線に直角な方向であって、複数の工具保持装置502が並ぶ方向と平行な方向の寸法)は、第2受容穴534のナット嵌合穴部536の直径より小さく、後述する回転加工工具のシャンクの直径より大きくされている。また、開口502の一対の側面の、第2受容穴534側とは反対側の開口縁部には、第2受容穴534から遠ざかるほど、互いに離れる向きに傾斜させられた傾斜面が形成されて案内面603が設けられ、案内部を構成している。
また、本加工システムにおいて回転加工装置および工具収納装置490等は、コンピュータを主体とする制御装置610(図27参照)により制御される。
本加工システムにおいて、回転加工装置10の6つのスピンドルユニット30は、例えば、ドリル,リーマ,タップ,エンドミル,端面加工用ブラシ,あり溝加工用フライス,座ぐりカッタ等、被加工物に施す加工に応じた種々の工具を保持させられる。これらスピンドルユニット30が保持する工具の種類は、同じであることもあれば、異なることもある。スピンドルユニット30が図29に示す端面加工用ブラシ620を保持し、加工を行う場合を例に取って説明する。
がX軸,Y軸,Z軸方向に移動させられるとともに回転させられ、被加工物に加工を施し、例えば、ばり取りを行う。
ット30は、ブラシ620が工具保持装置502より下方に位置する位置へ移動させられたならば、下降を停止させられ、矢印Bで示すように、前進のみさせられて、図29に示すように、ブラシ部624が工具保持装置本体510から後方へ外れ、収納装置本体500の下方に位置し、工具ホルダ100のクランプナット110が工具保持部材520よりやや前方の位置において工具保持部材520よりやや下方に位置する受容開始位置へ移動させられて停止させられる。これらスピンドルユニット30の下降停止および前進停止は、例えば、移動開始からの経過時間に基づいて制御され、あるいは複数のドグとそれらドグを検出するリミットスイッチ等の検知スイッチとの利用により制御される。
内に位置し、開口606により、ブラシ部624の第2受容穴534の半径方向における移動であって、上方への移動が許容され、シャンク622の第2受容穴534からの抜出しが許容される。その後、スピンドル40は、矢印eで示すように後退させられ、ブラシ620が、ブラシ部624が工具保持装置502の前方に位置する位置へ移動させられた後、さらに矢印fで示すように、スピンドル40が後退させられつつ下方へ移動させられ
、第2受容穴534と同軸に対向する状態とされる。開口606が設けられてブラシ620の第2受容穴534の半径方向における移動を許容する工具収納装置本体500も第2工具保持装置本体を構成すると考えることもできる。また、スピンドル移動装置34は、工具授受時に第1工具保持装置と第2工具保持装置とを軸方向に相対移動させる相対移動装置でもあり、加工台移動装置16は、第2工具保持装置502(第2受容穴534)と第1工具保持装置(第1工具保持装置により保持された工具)とを、第2受容穴534の半径方向に相対移動させる相対移動装置でもある。
を受容可能な形状,寸法を有するものとされ、工具保持部材650に第2受容穴652の半径方向における工具654の移動を許容する形状,寸法を有する開口660が形成されてもよいのである。
部嵌合穴部708との間には当接面709が設けられている。
本実施例の工具授受システムは、ばり取りシステムに設けられている。本ばり取りシステムでは、ほぼ直方体状の被加工物800についてばり取りが行われ、複数、例えば、2台のロボット802,804,複数、例えば2つの工具収納装置806,808および被加工物保持装置810を含む。被加工物保持装置810は、被加工物800が載置されるテーブル812と、テーブル812を一軸線、例えば、鉛直軸線まわりに回転させるテーブル回転装置814とを含む。テーブル812には被加工物800を保持,解放する保持具(図示省略)が設けられている。テーブル回転装置814は、例えば、サーボモータを駆動源として構成され、テーブル812を正逆両方向に任意の角度、回転させる。
定して設けられている。これら工具収納装置806,808は同様に構成され、それぞれ、収納装置本体820と、収納装置本体820に設けられた複数の第2工具保持装置としての工具保持装置822とを備えている(図39には1つのみ図示されている)。これら収納装置本体820および工具保持装置822は、工具ホルダ823により保持されたばり取り工具の一種であるブラシ824が、その軸線が鉛直となる姿勢で収納されることを除いて、前記収納装置本体500および工具保持装置502と同様に構成されている。本工具授受システムにおいて軸方向は、鉛直方向に平行な方向である。また、工具ホルダ823は、前記工具ホルダ100と同様に構成されている。
54,856,858,スピンドル(図示省略)および工具保持装置840を有し、移動装置860により、工具収納装置808および被加工物保持装置810が並ぶ方向と直角で水平な方向において任意の位置へ移動させられる。
れる。
よい。
また、工具収納装置は、複数の工具保持装置が1列に設けられ、一部が使用済みの工具の保持に使用され、一部が未使用の工具の保持に使用されてもよい。
また、第2工具保持部材を開口を有さないものとする場合にも、図27〜図34に示す実施例の第2工具保持部材520と同様に、第2工具保持部材に設けられたガイドロッドにおいて第2工具保持装置本体に軸方向に相対移動可能に嵌合され、移動が案内されるようにしてもよい。
50:周壁 52:内周面 54:第1受容穴 56:ボール保持穴 58:ボール 64:外周面 74:クランプスリーブ 76:圧縮コイルスプリング
84:緩傾斜面 90:押出部材 94:圧縮コイルスプリング 100:工具ホルダ 114:フランジ部 136:溝側面 192:工具保持装置 200:工具保持装置本体 210:工具保持部材 220:圧縮コイルスプリング 230:第2受容穴 260:係合レバー 262,264:アーム部 266:係合部 268:傾斜面 270:カム面 272:被作用部 274:圧縮コイルスプリング 290:作用部材 292:カム面 294:作用部 300:制御装置 310:ドリル 350:位相決め治具 354:位相決め部材 360:位相決め面 362:圧縮コイルスプリング 390:工具保持装置 392:工具保持装置本体 394:工具保持部材 396:第2受容穴 412:圧縮コイルスプリング 420:係合スリーブ 424:圧縮コイルスプリング 428:係合部 432:増速レバー 450:退避位置維持装置 490:工具収納装置 502:工具保持装置 510:工具保持装置本体 520:工具保持部材 524:圧縮コイルスプリング 534:第2受容穴 560:係合レバー
564:圧縮コイルスプリング 570:作用部材 600:外側面 602,604,606:開口 610:制御装置 650:工具保持部材 652:第2受容穴 660:開口 674:外側面 700:工具保持部材 702:第2受容穴 710:開口 802,804:ロボット 806,808:工具収納装置 822:工具保持装置 823:工具ホルダ
Claims (9)
- 第1工具保持装置と第2工具保持装置とを含み、それら両工具保持装置が相対移動させられることにより工具の授受を行う工具授受システムであって、
前記第1工具保持装置が、
第1工具保持部材と、
その第1工具保持部材に設けられ、(a)円筒状の周壁と、その周壁の内周面により画定された第1受容穴とを有する工具保持部と、(b)その工具保持部の外周側に軸方向に摺動可能に嵌合されたクランプスリーブと、(c)そのクランプスリーブを前記工具保持部に対して相対的に前進させる前進方向に付勢する第1付勢装置とを含み、前記クランプスリーブの前進に伴って前記第1受容穴に受容された工具をクランプするクランプ状態となり、クランプスリーブの後退に伴ってクランプ解除状態となるクランプ機構と
を含み、
前記第2工具保持装置が、
第2工具保持装置本体と、
その第2工具保持装置本体に対して前記軸方向に相対移動可能であり、前記第1受容穴と同軸に対向する状態で、前記工具の第1受容穴に受容されている側とは反対側の部分を受容する第2受容穴を備えた第2工具保持部材と、
その第2工具保持部材を前記第2工具保持装置本体に対して前記第1工具保持装置に向かう前進方向に付勢する第2付勢装置と、
前記第2工具保持装置と前記第1工具保持装置とが同軸に対向し、かつ、前記第2工具保持部材が前進位置にある状態で、前記第2工具保持装置と前記第1工具保持装置とが軸方向に互いに接近させられるのに伴って、前記第2工具保持部材が前進位置にある状態で当該第2工具保持装置と前記第1工具保持装置とが前記軸方向に互いに接近させられるのに伴って、前記クランプスリーブに作用し、そのクランプスリーブを前記第1付勢装置の付勢力に抗して前記第1工具保持部材に対して相対的に後退させ、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して前記第2工具保持装置本体に対して後退させられる運動に基づいて、前記クランプスリーブの前記第1工具保持部材に対する相対的な前進を許容するクランプスリーブ制御装置と
を含み、かつ、
前記クランプスリーブ制御装置が、
前記クランプスリーブと係合可能な作用位置と、その作用位置から退避した退避位置とに移動可能な可動係合部材と、
その可動係合部材を前記作用位置へ付勢する第3付勢装置と、前記第2工具保持装置本体に対する前記第2工具保持部材の後退運動を、前記可動係合部材の前記第3付勢装置の付勢力に抗した前記作用位置から前記退避位置への第2工具保持部材に対する軸方向の退避運動に変換する運動変換機構とを含み、前記可動係合部材を、常には前記作用位置に維持し、前記第2工具保持部材が前記第2付勢装置の付勢力に抗して後退させられるのに伴って前記作用位置から前記退避位置へ退避させる可動係合部材制御装置と
を含むとともに、前記運動変換機構が、前記第2工具保持装置本体に回動支点のまわりに回動可能に支持され、力点において前記第2工具保持部材と係合し、作用点において前記可動係合部材と係合し、前記回動支点から前記力点までの距離が、前記回動支点から前記作用点までの距離より小さく、前記可動係合部材を前記第2工具保持部材より大きく後退させる増速レバーを含むことを特徴とする工具授受システム。 - 前記第2工具保持装置が、前記第2工具保持部材に設けられ、前記増速レバーの増速作用により前記作用位置から前記退避位置へ移動させられた前記可動係合部材に係合し、その可動係合部材を前記第3付勢装置の付勢力に抗して前記退避位置に維持する一方、前記第1工具保持部材の第2工具保持部材からの設定距離以上の離間に伴って前記可動係合部材への係合が外れ、前記可動係合部材の前記第3付勢装置の付勢力に基づく前記作用位置への復帰を許容する退避位置維持装置を含む請求項1に記載の工具授受システム。
- 前記退避位置維持装置が、
前記第2工具保持部材に回動軸線まわりに回動可能に取り付けられ、作用部を備えた第1レバーと、
その第1レバーと前記第2工具保持部材との間に設けられ、第1レバーの前記作用部が前記第2受容穴の内周面より内側に突出する向きに、第1レバーを付勢する第4付勢装置と、
その第4付勢装置の付勢力に基づく前記第1レバーの回動限度を規定する第1ストッパと、
前記第2工具保持部材に前記第1レバーと共通の回動軸線まわりに回動可能に取り付けられ、前記可動係合部材の被係合部に係合する係合部を備えた第2レバーと、
その第2レバーと前記第1レバーとの間に設けられ、第2レバーの前記係合部が前記可動係合部材の前記被係合部に向かう向きに第2レバーを付勢する第5付勢装置と、
その第5付勢装置の付勢力に基づく前記第2レバーの前記第1レバーに対する回動限度を規定する第2ストッパと
を含む請求項2に記載の工具授受システム。 - 前記第1レバーの前記作用部が、前記第2受容穴に受容される工具と係合して、作用部を第2受容穴の外部へ移動させるカム面を備えた請求項3に記載の工具授受システム。
- 前記可動係合部材が前記被係合部として係合穴を備え、前記第2レバーの前記係合部がその係合穴と係合する係合突部を備えた請求項3または4に記載の工具授受システム。
- さらに、
前記可動係合部材から軸方向に延び出して前記第2工具保持装置本体を貫通する作用部材を含み、
前記増速レバーが前記第2工具保持装置本体の後方に設けられ、その増速レバーの前記作用点としての係合部が、前記作用部材の前記第2工具保持装置本体を貫通してその第2工具保持装置本体の後方へ突出した部分に係合させられた請求項1ないし5のいずれかに記載の工具授受システム。 - 前記増速レバーが、前記回動支点,前記力点および作用点が直線的に並んで直線状を成すものである請求項1ないし6のいずれかに記載の工具授受システム。
- 前記第1工具保持装置が、前記第1工具保持部材の前記第1受容穴内に軸方向に移動可能に設けられ、第6付勢装置により、前記第1受容穴に受容された工具に押し付けられることにより、その工具の前記クランプ機構によるクランプの解除に伴って、その工具を前記第1受容穴から押し出す押出部材を含む請求項1ないし7のいずれかに記載の工具授受システム。
- 前記工具保持部が前記周壁を半径方向に貫通したボール保持穴を有し、そのボール保持穴に、前記周壁の厚さより大きい直径を有するボールが前記半径方向に移動可能に保持され、前記クランプスリーブが内周面に前記軸方向に対して傾斜した傾斜面を有し、前記クランプ機構が、前記クランプスリーブが前記第1付勢装置の付勢力に基づいて前記傾斜面により前記ボールを内周側へ押し、前記第1受容穴に受容された工具をクランプするボールクランプ機構であり、かつ、前記押出部材が、前記ボール保持穴に対応する位置において、前記ボールが前記内周面より内周側へ設定突出量以上突出することを防止する請求項8に記載の工具授受システム。
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