JP5711697B2 - 工具保持部材 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械用の工具マガジンで用いられる工具保持部材に関するものである。

マシニングセンタのように、切削や研削などにより金属等の３次元形状の加工を行う工作機械においては、各種の加工のために多くの種類の先端工具が必要となる。従って、このような工作機械は各種の先端工具を保持し、これらを必要に応じて搬送するための工具マガジンを具備していることが多い。

このような工具マガジンの例として、チェーンとスプロケットを具備し、チェーンに複数の保持金具を設け、この保持金具に工具を保持する工具保持部材を脱着可能に設けたものがある。工作機械側の制御装置が、工具マガジン側に対して特定の工具を送るように指示すると、工具マガジン側はスプロケットを回転駆動させて必要な工具を工具保持部材ごと所定の位置まで移動させる。

そして、アーム等が工具保持部材を保持金具から抜き出し、さらに工具保持部材から工具を抜き出して工作機械側に搬送する。

特許４８２７６３０号

ところで、上記の工具保持部材としては、一般的にＢＴタイプと呼ばれるものと、２面拘束タイプと呼ばれるものがある。

ＢＴタイプの工具保持部材は、工具を挿入する穴部の底部付近に鋼球を設けるとともに、穴部の先端側にホルダを設け、穴部に挿入した工具を鋼球により外側から保持するとともに、ホルダの内周面を工具と密着させるものである。

一方、２面拘束タイプの工具保持部材の例を図９（ａ）に示す。図に示す工具保持部材１００は、穴部１０１に工具２を挿入して保持するものであり、本体１１、インサート１２、スライドピン１３、ばね１４、ホルダ１５、キー１６、鋼球１８等から構成される。

本体１１は、有底筒状の部材である。本体１１の内部にはインサート１２とホルダ１５が設けられる。
インサート１２は筒状の部材であり、先端部が穴部１０１に突出する。この先端部の側面には孔１２１が設けられる。孔１２１には、工具２を保持するための保持部である鋼球１８が配置される。
また、インサート１２の内部にはスライドピン１３とばね１４が収納される。スライドピン１３は後方のばね１４により付勢され、斜面１３１により、孔１２１に配置された鋼球１８を外側に押し上げる。

ホルダ１５は、工具２が挿入される側（以下、工具保持部材についてはこれを「挿入側」という）の本体１１端部の内周面に沿って穴部１０１に配置された筒状の樹脂製部材である。ホルダ１５の内周面１５１は、穴部１０１の底部側に向けて窄まるテーパ状に形成される。
なお、キー１６は工具２の周方向の位置決めを行うためのものであり、穴部１０１に突出するように設けられる。

工具２は、先端工具２０、フランジ部２１、挿入部２２、および先端工具取付部２３等からなる。

挿入部２２は、工具保持部材１００の穴部１０１に挿入される筒状の部分であり、外周面２２１が、穴部１０１へ挿入する側（以下、工具２についてはこれを「挿入側」という）に向かって窄まるテーパ状に形成されている。外周面２２１の挿入側の端部には嵌合溝２２２が設けられ、内周面２２３の挿入側の端部には嵌合穴２２４が設けられる。

フランジ部２１は、挿入部２２において、挿入側の逆側に設けられる。フランジ部２１には先端工具取付部２３が設けられる。先端工具取付部２３には先端工具２０が取り付けられる。

工具２を工具保持部材１００で保持させるには、図９（ａ）の矢印に示すように、工具２の挿入部２２を工具保持部材１００の穴１０１に挿入する。図９（ｂ）は、工具２を工具保持部材１００で保持させた状態を示す図である。

この状態では、工具保持部材１００の鋼球１８が挿入部２２の嵌合穴２２４に嵌り込み、スライドピン１３とばね１４による鋼球１８の押し上げにより挿入部２２の位置が固定され、所定の力以上で引き抜かない限り抜けないように保持される。

また、挿入部２２の外周面２２１がホルダ１５の内周面１５１と密着するとともに、フランジ部２１の挿入側の端面２１１がホルダ１５の端面１５３と密着する。これにより工具２が２面で拘束される。
なお、挿入部２２を挿入した際には、キー１６が前記の嵌合溝２２２に嵌り込み、工具２の周方向の位置決めもなされる。

このように、２面拘束タイプの工具保持部材１００では、工具２がホルダ１５の内周面１５１と端面１５３の２面と密着し、拘束される。これにより、搬送時の工具２のばたつきを抑えるなどの利点がある。

一方で、この工具保持部材１００の欠点として、工具２が垂れやすいことがある。
すなわち、工具保持部材１００には、図９（ｂ）のＭで示す工具モーメントが工具２から加わる。この工具モーメントＭは、ホルダ１５と鋼球１８による挿入部２２の保持により支えられる。しかし、一般的な２面拘束タイプの工具保持部材１００では、これらの支持箇所の工具保持部材１００の軸方向に沿った距離Ｌ（ホルダ１５中間部と鋼球１８の距離）が比較的短く、工具モーメントＭに対する抵抗力が小さい。従って、工具モーメントＭによる工具２の垂れが生じやすくなっていた。

工具２が垂れたりすると、工具保持部材１００や工具２を取り出す際にアーム等で正しく掴めなかったりするなどのミスが生じやすくなるので問題である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は工具モーメントに対する抵抗力に優れた２面拘束タイプの工具保持部材を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明は、工作機械用の工具マガジンに脱着可能に設けられ、筒状の挿入部と前記挿入部において挿入側の逆側に設けられるフランジ部とを含む工具を脱着可能に保持する工具保持部材であって、工具の前記挿入部が挿入可能な穴部を有し、前記穴部に、前記工具を前記挿入部の内周面から保持するための第１の保持部と、端面が前記工具の前記フランジ部に接触可能で、内周面が前記工具の前記挿入部と接触可能な筒状のホルダと、が配置され、前記ホルダの前記内周面に、前記工具を前記挿入部の外周面から押さえて保持するための第２の保持部が設けられたことを特徴とする工具保持部材である。

本発明の工具保持部材に工具を挿入すると、ホルダの内周面と端面が工具と密着するとともに、工具が、２箇所の保持部で内外から保持される。従って、工具がより確実に保持され、工具モーメントに対する抵抗力が高まり、工具の垂れ等を防ぐことができる。

前記第２の保持部が、前記ホルダの前記内周面の周方向に等間隔で複数配置されることが望ましい。
工具保持部材を工具マガジンで搬送する際、工具保持部材の姿勢が変わることがある。この時工具モーメントの作用する方向が変わるが、上記のように第２の保持部を複数等間隔で設けることにより、様々な方向の工具モーメントに対応できるようになる。

前記第２の保持部は、弾性体で付勢された鋼球であることが望ましい。
第２の保持部では、工具に鋼球を押し当てて、工具を適切に保持できる。また、接触部分の形状を工具の外面形状に一致させる必要もない。

前記第２の保持部は、取り外し可能な構成とすることもできる。
これにより、第２の保持部のメンテナンスが容易になる。また、工具保持部材の必要な一部の箇所にだけ第２の保持部を設けたり、あるいは必要に応じて適当な箇所に付け替えたりすることができるようになる。

本発明によれば、工具モーメントに対する抵抗力に優れた２面拘束タイプの工具保持部材を提供することができる。

工具マガジン３を示す図 保持金具３７を示す図 工具保持部材１を示す図 工具保持部材１による工具２の保持を示す図 工具保持部材１ａを示す図 プランジャ４１ａを示す図 止めネジ４４ａ等を示す図 鋼球４３等の取り付けを示す図 工具保持部材１００を示す図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（工具マガジン３）
まず、本発明の第１の実施形態の工具保持部材１が設けられた工具マガジン３について説明する。図１は工具マガジン３を示す立面図である。

図１に示すように、工具マガジン３は外枠３９の内部に複数の連結されたチェーン３５を有している。なお、外枠３９の一部は開口しており、搬入口３１が設けられている。

この工具マガジン３はポット脱着型と呼ばれるものであり、チェーン３５の側面に保持金具３７が設けられている。この保持金具３７には、工具が装着された工具保持部材１が脱着可能に取付けられる。

図２は保持金具３７を示す図である。図に示すように、保持金具３７は、把持爪３７１により工具保持部材１の側面を把持する。工具保持部材１において、把持爪３７１で把持される位置には、溝部１９が設けられている。なお、図２では工具の図示は省略した。

工具マガジン３では、チェーン３５に接触するようにスプロケット３０が回転可能に設けられ、スプロケット３０に設けられた図示しない歯車とチェーン３５とが噛み合っている。スプロケット３０が回転することにより、チェーン３５が移動し、工具保持部材１が搬送される。

この工具マガジン３の動作について簡単に説明すると、図示しない工作機械等から、工具マガジン３内の特定の工具を送るように指示があると、スプロケット３０が回転し、チェーン３５を移動させる。これにより工具保持部材１が搬送され、特定の工具が保持された工具保持部材１が搬入口３１まで移動すると、スプロケット３０の回転は停止する。

続いて、図示しないアーム等が工具保持部材１を保持金具３７から抜き出した後、工具保持部材１から工具を引き抜いて、工作機械へ搬入する。

（工具保持部材１）
次に、工具保持部材１について図３を用いて説明する。図３（ａ）は工具保持部材１を示す図であり、図３（ｂ）に示す線Ａ−Ａに沿った軸方向断面図である。図３（ｂ）は、挿入側から見た工具保持部材１の正面図である。なお、図９で説明したものと同様の構成については同じ符号を付すなどして説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の工具保持部材１は、図９で説明した工具保持部材１００と同様の２面拘束タイプのものであるが、挿入側の端部に、工具押さえ部４０をさらに設けた点が異なる。

工具押さえ部４０は、スリーブ４１、ばね４２、鋼球４３、蓋体４４により構成される。

スリーブ４１は、本体１１の側面とホルダ１５を貫通するように設けられる筒状の部材であり、内部にばね４２と鋼球４３を収容する。工具２の保持部である鋼球４３はホルダ１５の内周面１５１から若干突出しており、ばね４２により弾性支持されている。また、工具保持部材１の外面側のスリーブ４１の端部には蓋体４４が設けられる。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、ホルダ１５の内周面１５１の内周形状が正三角形の各辺を円弧状としたトライローブ形状を有し、３つの鋼球４３が、このホルダ１５の内周面１５１に周方向に等間隔で配置される。隣り合う鋼球４３同士は、工具保持部材１の径方向断面の中心を基準として１２０°の離間角度をなしている。

また、工具保持部材１では、鋼球１８も１２０°の離間角度でインサート１２の周方向に３つ配置されており、３つの鋼球４３は、これら３つの鋼球１８から、上記の離間角度の半分の６０°ずれた位置関係にある。これは、工具２を周方向にバランスよく保持する効果がある。

図４は、この工具保持部材１の穴部１０に工具２を挿入して保持した状態を示す図である。
図９に示した工具保持部材１００と同様、工具保持部材１の穴部１０に工具２を挿入すると、工具２の挿入部２２の外周面２２１と、工具２のフランジ部２１の端面２１１が、それぞれ、ホルダ１５の内周面１５１、端面１５３に密着する。また、鋼球１８が挿入部２２の内周面２２３の嵌合穴２２４に嵌り込む。

そして、本実施形態では、これに加え、挿入部２２の外周面２２１のフランジ部２１側の部分に、図の矢印に示すようにばね４２により付勢された鋼球４３が押し当てられて保持される。

これにより、工具２は、内側から鋼球１８で保持されるともに、外側から鋼球４３で押されてしっかりと保持される。従って工具モーメントに対する抵抗力が増加し、工具２の垂れを防ぐことができるようになる。

以上説明したように、本実施形態の工具保持部材１によれば、ホルダ１５の内周面１５１と端面１５３が工具２と密着するとともに、工具２が、鋼球１８と鋼球４３による２箇所の保持部で内外から保持される。従って、工具２がより確実に保持され、工具モーメントに対する抵抗力が高く、工具２の垂れ等を防ぐことができる。

また、鋼球４３を複数等間隔で設けているので、工具マガジン３で搬送される際、工具保持部材１の姿勢が変わり、工具モーメントの作用する方向が変っても、これに対応できる。本実施形態では、３つの鋼球４３を等間隔に設けているが、鋼球４３を設ける数はこれに限らず、例えば４つの鋼球を等間隔に設けてもよい。

さらに、本実施形態では、鋼球４３を工具２の挿入部２２に押し当てることにより、工具２を適切に保持している。鋼球４３に代えて板材等で挿入部２２の外面を抑えて保持することも可能であるが、この場合、接触部分の形状を工具２の外面形状に一致させる必要がある。一方、鋼球４３を用いる場合ではそのような必要がない。なお、ばね４２は工具２の保持のため適度な弾性を有する弾性体であればこれに替えることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の工具保持部材１ａについて、図５〜図８を参照して説明する。第２の実施形態の工具保持部材１ａは、工具押さえ部４０ａの鋼球４３等の取り付け、取り外しを容易とした例である。なお、第２の実施形態では、先に説明したものと同様の構成について同じ符号を付すなどして説明を省略する。

図５は、鋼球４３等を取り付けた状態の工具保持部材１ａを示す図である。図に示すように、本実施形態では、工具押さえ部４０ａが、プランジャ（スリーブ）４１ａ、ばね４２、鋼球４３、止めネジ（蓋体）４４ａからなる。

プランジャ４１ａは、本体１１の側面とホルダ１５を貫通するように設けられる。なお、本実施形態では、プランジャ４１ａを配置する本体１１の挿入側の端部をやや肉厚としている。

図６はこのプランジャ４１ａについて示す図である。図６（ａ）は、図６（ｂ）の線Ｃ−Ｃによるプランジャ４１ａの断面図であり、図６（ｂ）は、プランジャ４１ａを、図６（ａ）の矢印Ｂで示す方向から見た図である。この方向は、図５において、工具保持部材１ａの外面側から見た方向に対応する。

図に示すように、プランジャ４１ａは内部に孔４１１を有する筒体である。また、工具保持部材１ａの穴部１０側（図の上側）の端部の内周面４１１ａは、先端に向けて窄まるようにテーパ状に形成される。さらに、工具保持部材１ａの外面側（図の下側）の端部の内周面４１１ｂには、雌ネジ（不図示）が切られている。

一方、止めネジ４４ａには鋼球４３とばね４２が取り付けられる。図７はこの止めネジ４４ａ等について示す図であり、図７（ａ）はその側面を示す図、図７（ｂ）は止めネジ４４ａを図７（ａ）の矢印Ｄで示す方向から見た図である。この方向は、図５において、工具保持部材１ａの外面側から見た方向に対応する。

図に示すように、止めネジ４４ａにおいて、鋼球４３等が設けられる側と逆の、工具保持部材１ａの外面側（図の下側）の面には、六角穴４４１が設けられる。また、止めネジ４４ａの外周面には雄ネジ（不図示）が切られている。

図８（ａ）に示す取り付け前の状態から、鋼球４３等を工具保持部材１ａに取り付ける際には、図８（ｂ）に示すように、鋼球４３やばね４２をプランジャ４１ａの孔４１１に挿入しつつ、止めネジ４４ａの外周面の雄ネジと、プランジャ４１ａの内周面４１１ｂの雌ネジとを螺合させ、図８（ｃ）に示すように、止めネジ４４ａをプランジャ４１ａに固定する。なお、螺合の際には止めネジ４４ａの六角穴４４１を用いて六角レンチにより止めネジ４４ａを回転させればよい。

こうして、図５に示すように、鋼球４３やばね４２がプランジャ４１ａの内側に収容された状態となる。前記と同様、鋼球４３はばね４２により弾性支持されてホルダ１５の内周面１５１から若干突出している。なお、鋼球４３等を取り外す際は、前記の止めネジ４４ａを取り付け時とは逆方向に回転させればよい。

以上説明した第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２の実施形態では、鋼球４３等が取り外し可能に設けられており、その取り付け、取り外しが容易である。従って、ばね４２や鋼球４３の交換等のメンテナンスも容易である。また、工具保持部材１ａに複数のプランジャ４１ａを設けておき、必要な一部の箇所にだけ鋼球４３等を設けたり、あるいは必要に応じて適当な箇所に付け替えたりすることも容易になる。

なお、本発明の工具保持部材は以上の実施形態で説明したものに限ることはない。例えば、鋼球４３は複数等間隔で設けるものに限ることもなく、必要に応じてその数や間隔を定めることができる。また、工具保持部材１、１ａは、ポット脱着型の工具マガジン３だけでなく、その他のタイプ、例えばチェーン３５に対し工具保持部材１を転回させた後これを取り出すような転回式のものや、工具保持部材１、１ａを取り付けたドラムの回転により工具保持部材１、１ａを搬送するものなどにも適用できる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１００：工具保持部材
２：工具
３：工具マガジン
１１：本体
１２：インサート
１５：ホルダ
１８、４３：鋼球
４０：工具押さえ部
４１：スリーブ
４１ａ：プランジャ
４２：ばね
４４：蓋体
４４ａ：止めネジ

Claims (4)

1. 工作機械用の工具マガジンに脱着可能に設けられ、筒状の挿入部と前記挿入部において挿入側の逆側に設けられるフランジ部とを含む工具を脱着可能に保持する工具保持部材であって、
   工具の前記挿入部が挿入可能な穴部を有し、
   前記穴部に、
   前記工具を前記挿入部の内周面から保持するための第１の保持部と、
   端面が前記工具の前記フランジ部に接触可能で、内周面が前記工具の前記挿入部と接触可能な筒状のホルダと、
   が配置され、
   前記ホルダの前記内周面に、前記工具を前記挿入部の外周面から押さえて保持するための第２の保持部が設けられたことを特徴とする工具保持部材。
2. 前記第２の保持部が、前記ホルダの前記内周面の周方向に等間隔で複数配置されたことを特徴とする請求項１に記載の工具保持部材。
3. 前記第２の保持部は、弾性体で付勢された鋼球であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工具保持部材。
4. 前記第２の保持部が、取り外し可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の工具保持部材。

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