JPH0295504A

JPH0295504A - 工具ヘッドのクランプ装置

Info

Publication number: JPH0295504A
Application number: JP24841288A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Tanaka; 克典田中
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-06
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2738847B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ヘッド本体に対し回転割出し自在に設けたタ
レットヘッドに、工具ヘッドをクランプするクランプ装
置に関する。

［従来の技術］従来、例えば金属加工機等のタレットヘッドに対する工
具ヘッドの取付け、取外しは、作業者の手作業によって
ボルト締め等の煩雑な作業によって行なわれていた。

しかし、近年この種の加工においては例えば自動車車種
の多様化により自動車用エンジンのシリンダ等に関して
も種類が増え、多品種少量生産になって来ている。これ
により、加工種類の増加とともに、タレットヘッドへの
工具ヘッドの取替え作業の頻度も多くなり、従来のよう
に手作業で交換していたのでは、交換時間がかかって加
工機の８’ａ率を低下させるとともに大重量の工具ヘッ
ドの取扱い上の危険性等にも問題があった。

このため、工具ヘッドの交換を人手によらず工具ヘッド
の搬送とクランプ装置との組み合わせにより、完全に自
動化することが要請されている。

そこで、本発明は工具ヘッドのタレットヘッドへのクラ
ンプ、アンクランプを自動的に行わせる機構を提供し、
上記問題点を解決しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、工具ヘッドに複数の切欠きを有する係合フラ
ンジを設けるとともに、タレットヘッド側に上記係合フ
ランジに切欠きを介して通過可能でかつ回動によって締
付は係合する締付リングな回動自在に設け、この締付リ
ングを２つのシリンダによってラック・ビニオンを介し
て正逆回転動作させるとともに、同時に締め付は解除動
作させるようにし、しかも、調整リングによって締付面
の摩耗に対しても常に適正なりランプ圧を調整できるよ
うにすることにより、ボルト締め等の煩雑な手作業が要
らず、工具ヘッドのクランプ・アンクランプを自動的に
行うことができ、作業上の安全性も高く、工具ヘッドの
取替え時間を大幅に短縮でき、よって加工機の稼働率を
向上できるようにしたものである。

すなわち、本発明は、工具ヘッド側の装着面には複数箇
所に切欠きを形成した環状の係合フランジを固定し、タ
レットヘッド側の各装着面には上記係合フランジに対応
して上記各切欠きを通過しかつ回動によって上記係合フ
ランジに係合する複数の係合爪を有する締付リングな回
動自在に設け、この締付リングは外周面に外接ギヤを形
成しているとともに内周面にねじ部を形成し、上記外接
ギヤに両側にて噛合する２本のラック軸をタレットヘッ
ドに進退自在に設け、工具ヘッド取替え位置に対応して
上記ヘッド本体側に２つのシリンダをそれぞれのピスト
ンロッドな上記各ラック軸に対向させて設け、さらにタ
レットヘッド側の各装着面には、上記締付リングのねじ
部に螺合するねじを外周に形成した調整リングを回り止
め状態で設けるとともに、この調整リングの内側面を凸
状の円弧面に形成し、この円弧面に接して上記調整リン
グに内嵌するリング押えをタレットヘッドに固定し、上
記一方のシリンダによって一方のラック軸を前進させる
ことで締付リングを回動させ回動と同時に締付リングを
軸方向に引き込みその係合爪で係合フランジを締め付け
てクランプし、他方のシリンダによって他方のラック軸
を前進させることで締付リンクを反対方向に回動させて
その係合爪を係合フランジの切欠きに対応させ回動と同
時に締付リングを軸方向に戻して締め付けを解除するよ
うに構成したものである。

［作用］工具ヘッドの取替え時には、タレットヘッド上の該当す
る工具ヘッドを例えば上方のヘッド取替え位置に割出す
。

この位置では２つのシリンダのピストンロッドが工具ヘ
ッドの各ラック軸に対向され、クランプ状態で後退され
ている他方のラック軸を他方のシリンダが押す、これに
よりラックと外接ギヤを介して締付リングが回動され、
一方のラック軸も従動してアンクランプ方向に後退され
る。

締付リングの回動とともに調整リングとの間のねじを介
して締付リングが上昇され、係合７ランジに対する締付
力が解除される。他方のシリンダの前進限によって締付
リンクの回転は定位置に停止する。この位置で締付リン
グの各係合爪は係合フランジの各切欠きに対応し、例え
ばマニブレー夕等で工具ヘッドを引っ掛けて上方へ持ち
上げることにより工具ヘッドをタレットヘッドから取り
外す。

次に、新しい工具ヘッドをタレットヘッドに装着する。

マニプレータ等で新しい工具ヘッドを搬入しタレットヘ
ッドの装着面に対し上方より下ろすことにより、ロケー
トピンで工具ヘッドを位置決めし、同時にタレットヘッ
ド側の回転伝達軸と係合される。係合フランジはその切
欠き位置で締付リングの係合爪を貫通し、係合爪は係合
フランジのクランプ面より上方へ位置される。

工具ヘッドはタレットヘッド側の当り面に載置され、次
に上記他方のシリンダはそのピストンロッドを後退し他
方のラック軸への押圧を解除すると同時に、一方のシリ
ンダがそのピストンロッドで一方のラック軸を押して前
進させ、これにより、ラックと外接ギヤを介して締付リ
ングがアンクランプ時とは反対方向に回動され、他方の
ラック軸も従動してクランプ方向に後退される。

締付リングの回動とともに調整リングとの間のねじを介
して締付リングが下降され、係合フランジを締付ける。

この締付力にて締付リングが固定される。これにより、
係合フランジはタレットヘッド側の当り面と締付リング
とで挟まれた状態で締着固定される。これでクランプ終
了となる。

クランプ終了後は、上記一方のシリンダのピストンロッ
ドを後退させ、一方のラック軸への押圧を解除する。こ
れで両シリンダはタレットヘッドから切離された状態と
なる。

［実施例］次に、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明のクランプ装置を備えたタレットヘッド
を示す側面図、第２図は工具ヘッドの搬送手段も含む加
工装置全体を示す側面図、第３図はタレットヘッド側の
工具ヘッドの装着面を示す平面図、第４図は同上矢印六
方向から見た側面図、第５図は工具ヘッド側の装着面を
示す平面図、第６国はタレットヘッドへの工具ヘッド装
着時のクランプ状態を示す第３図におけるＢ−Ｂ矢視断
面図、第７図は係合フランジと締付リングとの係合関係
を示すクランプ時の要部拡大平面図、第８図は同上アン
クランプ時の要部拡大平面図、第９図は第８図のＣ−Ｃ
断面図、第１０図は調整リシグの作用を説明するための
要部の断面図、第１１図はマニプレータによる工具ヘッ
ド把持構造を示す要部の拡大図である。

まず、第１図において、タレットヘッド１は中心軸２を
中心に例えば４等配位置に４つの工具ヘッド装着面３を
形成し、ヘッド本体４の傾斜取付面５に上記中心軸２を
中心に回転割出し可能に取付けられている。

ヘッド本体４には、図示しないがタレットヘッド１の回
転割出し機構およびクランプアンクランプ機構が内蔵さ
れているとともに、スピンドル駆動用モータ６が設けら
れ、割出されたタレットヘッド１側の回転伝達軸７に対
し回転力を伝達するようになっている。

タレットヘッド１の各装着面３にはそれぞれ１本または
複数本の工具Ｔを保持した工具ヘッドとしてのギヤング
ヘッド８がそれぞれ着脱自在に装着されている。

第２図において、上記ヘッド本体４は加工送りユニット
９のサドル１０上に搭載され、送りモータ１１によりワ
ークＷに向かって進退自在に設けられている。そして、
サドル１０の後退端位置がギヤングヘッド８の取替えの
ための位置であり、この位置でタレットヘッド１の上方
に位置される装着面３に対しギヤングヘッド８の取替え
が行えるようにしている。

ギヤングヘッド８の搬送手段として支持フレーム１２の
上部に水平に支持された案内レール１３に沿って、マニ
プレータ１４が往復移動自在に吊支されている。

このマニプレータ１３はシリンダ等で昇降動自在のりフ
タ−１５を有し、このリフター１５の先端に設けた把持
アーム１６によってギヤングヘッド７を把持し、持ち上
げることによりギャングヘツド８をタレットヘッド１よ
り取外すようになっている。そして、取外したギヤング
ヘッド８を案内レール１３に沿って後方の工具ヘッドマ
ガジン（図示せず）等へ搬送し、次に装着すべきギヤン
グヘッド８を工具ヘッドマガジンからタレットヘッド１
へ移送するものである。

把持アーム１５によるギヤングヘッド８の把持構造は例
えば第１１図で示すように、ギヤングヘッド８の両側面
に耳部１７をそれぞれ設け、この耳部１７にビン穴１７
ａを形成し、把持アーム１６に突設したビン１６ａを上
記ビン穴１７ａに下方より挿入し耳部１７に引っ掛けて
ギヤングヘッド８を持ち上げる構造となっている。

次に、第３図ないし第９図により、タレットヘッド１側
の装着面３．とギヤングヘッド８側の装着面１８の構造
を対比的に説明する。

タレットヘッド１側の装着面３は第３図および第４図に
示すように、中心に回転伝動軸７と一体のスプライン７
ａが、両側位置にロケートピン１９．１９が突設され、
上記スプライン７ａと同心的に環状の当接座２０が固定
されている。

これに対応し、ギヤングヘッド８側の装着面１８は第５
図で示すように、中心に上記回転伝動軸７のスプライン
７ａに結合されるスピンドル２１と一体のスプライン２
１ａが、両側位置に上記ロケートピン１９．１９と嵌合
する位置決め用のブツシュ２２．２２が取付けられてい
る。また、上記スプライン２１ａと同心的に環状の係合
フランジ２３が固定され、ている。

この係合フランジ２３には上記当接座２０の当り面２０
ａに当接可能な接合部２４および中心に向かって突設し
た７ランジ部２５がそれぞれ全周に一体に突出形成され
ている。このフランジ部２５には例えば等記憶層４箇所
にそれぞれ内側に開放した切欠き２６が形成されている
。

この係合フランジ２３に対応してタレットヘッド１側に
は、この係合フランジ２３の内側に嵌合可能な環状の締
付リング２７が軸７と同心的に回動自在に取付けられて
いる。

この締付リング２７の上部には外側に向かって等記憶層
４箇所に係合爪２８が一体に突出形成され、この係合爪
２８が上記係合フランジ２３の各切欠き２６より通過し
、締付リング２７の回動によりフランジ部２５の内側端
面に係合されるようになっている。また、締付リング２
７の下部外周面には外接ギヤ２９が形成され、中間部内
周面にはねじ部３０が形成されている。

また、タレットヘッド１側には上記外接ギヤ２９の両側
において噛合するたがいに平行な２本のラック軸３１．
３２がそれぞれ進退自在に設けられている。この各ラッ
ク軸３１．３２は、ブツシュ４６によりそれぞれ摺動自
在に案内支持され、各基端は、タレットヘッド１の各装
着面３の一側面に開口された開口部３３．３４にそれぞ
れ対応している。

そして、タレットヘッド取替え位置に対応するヘッド本
体４側に、ブラケット３５を介して２つのシリンダ３６
．３７が固定され、この２つのシリンダ３６．３７の各
ピストンロッド３６ａ、３７ａがＬ記２本のラック軸３
１．３２に対向されている。ここでは、一方のシリンダ
３６がクランプ作動用に、他方のシリンダ３７がアンク
ランプ作動用に用いられる。

さらに、他方のラック軸３２には上記開口部３４内部の
段部との間に縮設されたスプリング３８が介装され、こ
のスプリング３８は常時ラック軸３２を後退方向にすな
わちクランプ作動方向に付勢している。

また、タレットヘッド１側には上記締付リング２７のね
じ部３０に内接される調整リング３９が回り止め状態で
設けられている。この調整リング３９は外周に上記ねじ
部３０と螺合するねじ４０が形成され、また、内周やや
土寄りに凸状の円弧面４１が内周全周に形成されている
。そして、この調整リング３９はタレットヘッド１に複
数のポルト４５によって固定されたリング押え４２の傾
斜状の支持面４２ａに対し上下左右方向に微動可能に収
納されている。上記ボルト４５は調整リング３９に形成
した凹部３９ａにもその一側部を係合させ、調整リング
３９の回り止めの作用もなしている。

なお、４３は接合部２４に対し切粉やごみが入らないよ
うにするためのカバーで、当接部２０には吹きだめ４４
が形成されている。

以上の構成により、タレットヘッド１の取替え位置に割
出された装着面３に対し、ギヤングヘッド８の取替え動
作を説明する。

ギヤングヘッド８の取外しは、第３図で示すギヤングヘ
ッドクランプ収態の後退位置に保持されている他方のラ
ック軸３２に向がって、アンクランプ用のシリンダ３’
１作動し、そのピストンロッド３７ａによってラック軸
３２を押す。このラック軸３２はスプリング３８に抗し
て前進される。

このラック軸３２の前進によって外接ギヤ２９を介し締
付リング２７が第３図の矢印方向に回転され、これに従
動して一方のラック軸３１が外方向に後退される。締付
リング２７が回転されると、第７図から第８図で示すよ
うに、各係合爪２８は係合フランジ２３の各切欠き２６
の位置に近づき、同時にねじ部３０を介して締付リング
２７が上方へ移動し、係合爪２８のフランジ部２３に対
する締付力２８が解かれる。

上記シリンダ３７の前進限で各係合爪２８は第８図のよ
うに完全に各切欠き２６と一致し、がっ係合爪２８の係
合面とフランジ部２５の上面との間に隙間が形成される
ため、ギヤングヘッド８を容易に取出し可能な状態とな
り、すなわちアンクランプ状態となる。

マニプレータ１４はリフター１５を下降させた状態でギ
ヤングヘッド８の耳部１７の下方へ横移動により把持ア
ーム１６を挿入し、ビン１６ａが耳部１７のビン孔１７
ａに対応する位置で停止される（第１１図の状態）、そ
して、リフター１５を上昇させることで、ビン１６ａが
ビン穴１７ａに係合し、耳部１７を引っ掛けてギヤング
ヘッド８を持ち上げ、タレットヘッド１より取外す。

マニプレータ１４はギヤングヘッド８を把持したまま案
内レール１３に沿って図示しない工具ヘッドマガジンへ
運び、このマガジンへ受は渡すと、マガジンから次に割
り出されたギヤングヘッド８を把持して再びタレットヘ
ッド１の装着面３の上方位置に運び込む。

ここで、装着面３の締付リング２７を上記のようにアン
クランプ位置に維持した状態で、マニプレータ１４のリ
フター１５を下降させ、ギヤングヘッド８を装着面３に
おろす、ロケートピン１９．１９とブツシュ２２．２２
および、スプライン７ａと２１ａがそれぞれ係合し、切
欠き２６を介してフランジ部２５が係合爪２８を通過し
、当り面２０ａに係合フランジ２３の当接部２４が密着
することによりギヤングヘッド８は装着面８に確実に位
置決めされる。

次に、アンクランプ用のシリンダ３７のピストンロッド
３７ａを後退復帰させ、ラック軸３２への押圧を解くと
同時に、クランプ用のシリンダ８６を作動し、そのピス
トンロッド３６ａによって一方のラック軸３１を押して
前進させる。

このラック軸３１の前進によって外接ギヤ２９を介し締
付リング２７が第８図の状態から矢印方向に回転され、
これに従動して他方のラック軸３２が後退される。締付
リング２７が回転されると、係合爪２８は第７図の状態
のように係合フランジ２３のフランジ部２５に重なり、
同時にねじ部３０を介して締付リング２７が下方へ移動
し、係合爪２８がフランジ部２３の上面を押圧する。こ
のようにして、タレットヘッド１側の当り面２０ａと係
合爪２８との間で係合フランジ２３を挟み込むようにし
て締付は固定する。

この位置で締付リング２７の回転が完全に停止し、タレ
ットヘッド１と締付リング２７とギヤングヘッド８とが
王者一体に固く結合され、クランプ完了となる。

クランプ完了後は、クランプ用のシリンダ３６のピスト
ンロッド３６ａを後退復帰させ、ラック軸３１から離し
、両シリンダ３６．３７を完全にタレットヘッド１がら
切離す。

そして、タレットヘッド１はヘッド本体４に対しアンク
ランプされ、回転により所望のギヤングヘッド８を加工
位置へ割出すことにより、次の加工が開始される。

なお、係合フランジ２３側や締付リング２７側の締付面
に摩耗や傷等が生じ、その減りが偏っている場合には、
第１０図で示すように、調整リング３９の円弧面４１が
、リング押え４２に線接触を保ちながら偏りに応じて例
えば２点鎖線で示すように姿勢を変えることができるた
め、係合爪２８は係合フランジ２３の全周を均一な締付
力でクランプする。

なお、タレットヘッド１の回転酸は加工時において、振
動や衝撃等で締付リング２７を締付方向とは反対方向に
回転させようとする力が作用した場合に、他方のラック
軸３２に介装されているスプリング３８がその力を打ち
消し、締付リング２７の戻り回転を防止している。

［発明の効果Ｊ本発明によれば、ボルト締め等の煩雑な手作業が要らず
、工具ヘッドのクランプ・アンクランプを自動的に行う
ことができ、作業上の安全性も高く、工具ヘッドの取替
え時間を大幅に短縮でき、よって加工機の稼働率を向上
できる。

工具ヘッドのタレットヘッドへのクランプ・アンクラン
プ動作をシリンダ制御によって自動的に行えるために、
これに例えばマニプレータの動きや工具ヘッドマガジン
等へのヘッド交換装置をシーケンス的に連動させること
により、作業者の手作業を介さずにタイミングよく効率
的なヘッド交換が行える。

また、締付リンクは、回動動作によって同時に締付動作
も行なうので、係合フランジに対し、その締付面に応じ
て常に適正な締付力がかかり、確実なりランプがなされ
る。

さらに、調整リングにより、その内周の円弧面とリング
押えとの当接部分でその支点が容易に変更できるので、
締付リングは上下左右方向に微動可能であり、締付は時
の係合爪に係る締付は力の移動に対しても締付リング全
周に柔軟性を有し締め付けを完璧に行えるとともに、例
えば締付リングと係合フランジとの間の締付面の摩耗等
によってその減りが偏っていた場合に、クランプ動作に
よってその偏りに応じて調整リングの姿勢が変化し、係
合フランジの全周を常に均一な締付力でクランプするこ
とができ、クランプ状態での工具ヘッドのがたつきが防
止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクランプ装置を備えたタレットヘッド
を示す側面図、第２図は工具ヘッドの搬送手段も含む加
工装置全体を示す側面図、第３図はタレットヘッド側の
工具ヘッドの装着面を示す平面図、第４図は同上矢印入
方向から見た側面図、第５図は工具ヘッド側の装着面を
示す平面図、第６図はタレットヘッドへの工具ヘッド装
着時のクランプ状態を示す第３図におけるＢ−Ｂ矢視断
面図、第７図は係合フランジと締付リングとの係合関係
を示すクランプ時の要部拡大平面図、第８図は同上アン
クランプ時の要部拡大平面図、第９図は第８図のＣ−Ｃ
断面図、第１０図は調整リンクの作用を説明するための
要部の断面図、第１１図はマニプレータによる工具ヘッ
ド把持構造を示す要部の拡大図である。１・・・タレットヘッド、３・・・装着面、４・・・ヘ
ッド本体、８・・・工具ヘッドとしてのギヤングヘッド
、１８・・・装着面、２３・・・係合フランジ、２６・
・・切欠き、２７・・・締付リング、２８・・・係合爪
、２９・・・外接ギヤ、３０・・・ねじ部、８１・・・
一方のラック軸、３２・・・他方のラック軸、３６・・
・一方のシリンダ、３６ａ・・・ピストンロッド、３７
・・・他方のシリンダ、３７ａ・・・ピストンロッド、
３８・・・スプリング、３９・・・調整リング、４０・
・・ねじ、４１・・・円弧面、４２・・・リング押え。特　許　出　願　人　　株式会社　日平トヤマ第図第図第７図第８図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヘッド本体に対し回転割出し可能に設けたタレッ
トヘッドに、工具ヘッドをクランプする装置において、
工具ヘッド側の装着面には複数箇所に切欠きを形成した
環状の係合フランジを固定し、タレットヘッド側の各装
着面には上記係合フランジに対応して上記各切欠きを通
過しかつ回動によつて上記係合フランジに係合する複数
の係合爪を有する締付リングを回動自在に設けてなるこ
とを特徴とする工具ヘッドのクランプ装置。
（２）請求項１記載の工具ヘッドのクランプ装置におい
て、上記締付リングは外周面に外接ギヤを形成している
とともに内周面にねじ部を形成し、上記外接ギヤに両側
にて噛合する２本のラック軸をタレットヘッドに進退自
在に設け、工具ヘッド取替え位置に対応して上記ヘッド
本体側に２つのシリンダをそれぞれのピストンロッドを
上記各ラック軸に対向させて設け、さらにタレットヘッ
ド側の各装着面には、上記締付リングのねじ部に螺合す
るねじを外周に形成した調整リングを回り止め状態で設
けるとともに、この調整リングの内側面を凸状の円弧面
に形成し、この円弧面に接して上記調整リングに内嵌す
るリング押えをタレットヘッドに固定し、上記一方のシ
リンダによつて一方のラック軸を前進させることで締付
リングを回動させ回動と同時に締付リングを軸方向に引
き込みその係合爪で係合フランジを締め付けてクランプ
し、他方のシリンダによって他方のラック軸を前進させ
ることで締付リングを反対方向に回動させてその係合爪
を係合フランジの切欠きに対応させ回動と同時に締付リ
ングを軸方向に戻して締め付けを解除することを特徴と
する工具ヘッドのクランプ装置。