JPH04136642U - 自動工具交換装置用工具保持部材の組立構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具割り出し機構に対する工具保持部材の芯
出しが容易且つ正確に行えるようにし、工具交換動作の
精度向上と組立作業の能率化を図る。 【構成】 複数の工具を収容する保持部材本体１３の先
端側には選択された工具をチャック部材に位置付けるた
めのガイドキャップ１６が設けられており、後端側には
工具割り出し機構へ連結するための割り出し用ジョイン
ト部材１５が嵌合されている。保持部材本体１３の外周
面には、嵌合凹部４０が形成されており、割り出し用ジ
ョイント部材１５の内面には嵌合凹部４０に嵌合する嵌
合凸部７０が形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、マシニングセンタなどのＮＣ工作機械において、単一の主軸内に 複数ないし複数種類の工具を軸方向に移動可能に収容して所要の工具を任意に使 用状態にセッティングする自動工具交換装置に用いられる工具保持部材に関する ものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の自動工具交換装置では、例えば特開平１ー２６４７３４号公報所載の もののように、回転駆動される中空の主軸内に軸方向に貫通する複数の収容孔が 形成された丸棒状の工具保持部材が主軸との同期回転を回避する状態に嵌入され ており、工具保持部材には各収容孔を介して複数の工具が軸方向に移動可能に収 容されている。主軸の先端側には工具を把持するチャック部材が設けられ、主軸 の後端側には工具を軸方向に強制移動させる工具駆動部材が設けられた構成とな っている。

【０００３】 工具は、チャック部材で把持されるビットと、工具駆動部材に連結されるロッ ドとから概略構成され、ビットとロッドは、ビットを工具保持部材の太径の後端 側から細径の先端部に支障なく案内するためにワイヤ等の可撓性部材で連結され ている。また、ビットはロッドに対して自由回転できるようになっており、使用 選定されて工具駆動部材で押し出された工具は、ビットのみがチャック部材で把 持されて回転駆動される。

【０００４】 各工具には工具駆動部材が一対一の対応で設置されており、各工具駆動部材の 制御で所要工具の割り出しがなされるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、工具保持部材を所定角度回転させて所要の工具を単一の工具駆動部 材に対応させる工具割り出し機構を設け、工具保持部材を、工具を収容する保持 部材本体と、この保持部材本体を工具割り出し機構に接続する割り出し用ジョイ ント部材とで構成することが考えられる。

【０００６】 そして、上述の割り出し用ジョイント部材を備えた構造のものでは、保持部材 本体に割り出し用ジョイント部材を嵌合する構造が考えられるが、この場合、保 持部材本体に対する割り出し用ジョイント部材の嵌合位置が一定でないと、工具 割り出し機構に対する保持部材本体の芯出しが狂って工具の移動が良好になされ ない場合が生ずるとともに、組立て作業の能率低下を来すことになる。

【０００７】 そこで、この考案は、保持部材本体と割り出し用ジョイント部材とを所定位置 に容易に嵌合でき、よって、工具割り出し機構に対する保持部材本体の芯出し精 度を一定に維持できるとともに組立作業の能率向上を図れる自動工具交換装置用 工具保持部材の組立構造の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記目的を達成すべく創案されたもので、その特徴は、保持部材 本体と割り出し用ジョイント部材のいずれか一方には嵌合位置を規制するととも に嵌合を案内する嵌合凸部が形成され、他方には上記嵌合凸部に係合する嵌合凹 部が形成されている構成にある。

【０００９】

【作用】

この考案によれば、保持部材本体に対する割り出し用ジョイント部材の組立時 、嵌合凸部と嵌合凹部とを係合して嵌合がなされる。嵌合凸部と嵌合凹部の係合 によって、保持部材本体に対する割り出し用ジョイント部材の位置決めがなされ るとともに、工具割り出し機構に対する保持部材本体の芯出し精度が確保され、 また、組立作業が容易となる。

【００１０】

【実施例】 図１乃至図１５はこの考案の一実施例を示す。マシニングセンタ等の工作機械 に設置される装置本体２には、中空状の主軸４が取り付けられており、この主軸 ４は図示しない駆動源で回転駆動されるようになっている。主軸４には、ドリル やタップ等の複数又は複数種類の工具５、６、７、８、９を軸方向に移動可能に 収容する工具保持部材１２が軸受等の手段を介して主軸４との同期回転を回避す る状態に嵌入、装着されている。また、主軸４の先端には、使用選択された工具 を把持するチャック部材１４が設けられている。符号１１は工具５、６、７、８ 、９を移動させるシリンダ等の工具駆動部材を示す。

【００１１】 工具保持部材１２は、工具５、６、７、８、９を収容する保持部材本体１３と 、この保持部材本体１３に嵌合して取り付けられる割り出し用ジョイント部材１ ５とから概略構成されている。装置本体２には、主軸４の回転動作を利用して工 具保持部材１２を所定角度回転させ、所要の工具を工具駆動部材１１に対応させ る工具割り出し機構１７が設けられており、保持部材本体１３は割り出し用ジョ イント部材１５を介して工具割り出し機構１７に接続されている。保持部材本体 １３はその先端部に、例えば使用選択された一つの工具５をチャック部材１４に 案内して位置付けるためのガイドキャップ１６を有している。

【００１２】 また、この例では、工具保持部材１２における割り出し用ジョイント部材１５ の後方には、選択された工具のみの移動を許容するゲート部材２０が連設されて おり、工具保持部材１２の後端部には、選択された工具を強制移動させる工具駆 動部材１１の一要素としてのフック部材２２が設けられている。符号２４は工具 保持部材１２の後端に取り付けられるエアー源へのジョイント部材を示す。なお 、工具保持部材１２とこれらの付属品は一体に組付けられており、いわゆる工具 一式交換のカセット体ないしカートリッジ体２６を構成するものである。

【００１３】 保持部材本体１３は、図４に示すように、５種類の工具を収容保持できる態様 に形成されており、主軸４に嵌入して設定可能な大きさを有する筒部材２８と、 この筒部材２８に嵌入されるコア部材３０とから構成されており、この例では筒 部材２８とコア部材３０は共にアルミニウム材の押し出し加工によって形成され ている。

【００１４】 筒部材２８の内面３２には周方向への５等分位置をもって、軸方向に延びる断 面略半円形の収容溝３６が形成されており、各収容溝３６の境界部位には、コア 部材３０に対する回り止めを行う回り止め用凹部３８が軸方向全体に亘って形成 されている。これら収容溝３６及び回り止め用凹部３８は押し出し加工によって 同時に形成されるものである。さらにまた、筒部材２８の先端面には、ガイドキ ャップ１６を固定するためのねじ孔４２が形成されている。

【００１５】 コア部材３０の外面４４には周方向への５等分位置をもって、軸方向に延びる とともに収容溝３６に対向して工具収容孔４６を構成する他方の収容溝４８が形 成されている。各収容溝４８の境界部位には、筒部材２８の回り止め用凹部３８ に係合する回り止め用凸部５０が軸方向全体に亘って形成されている。また、コ ア部材３０の中心部には、軸方向に貫通するエア通路５２が形成されている。こ れら収容溝４８、回り止め用凸部５０及びエア通路５２は、筒部材２８と同様に 押し出し加工で同時に形成される。

【００１６】 コア部材３０は筒部材２８の長さＬ₁ に対して１．５倍程度の長さＬ₂ を有し ており、嵌入して装着した状態において筒部材２８の後端からＬ₁ ／２程度はみ 出すように設定されている。このコア部材３０のはみ出し部分がフック部材２２ の移動距離、すなわち、工具５、６、７、８、９の移動ストローク域となる。 このように、コア部材３０のはみ出し部分を工具の移動ストローク域とするこ とによって、フック部材２２の移動による駆動形態が可能となり、従来の工具保 持部材１２の後端側にシリンダ部材を直列に配置して駆動する構成に比べ、シリ ンダ等の駆動源の配置を逆向きにできるなど、装置本体の構成のコンパクト化を 成し得るメリットを有する。この場合、筒部材２８とコア部材３０の一体成形も 可能であるが、筒部材２８とコア部材３０とを個別に成形して組み合わせる構成 とすることにより、別工程によるストローク域の切削加工による修正が不要とな る利点がある。

【００１７】 工具５は、工具収容孔４６を移動するベースとしてのロッド５４と、このロッ ド５４の先端に軸方向をもって連結される可撓性部材としてのテープ状のジョイ ント５６と、ジョイント５６の先端に取り付けられる工具支持部材５８と、この 工具支持部材５８に回転可能に連結される工具本体としてのビット６０とから構 成されている。ロッド５４には、ゲート部材２０に係合する係合凹部６２と、フ ック部材２２に係合する係合凹部６４が形成されている。工具６、７、８、９に おいても同様の構成である。なお、この例ではロッド５４とジョイント５６をジ ュラコンで形成し、特にジョイント５６はガラス入りとした。また、この例では 、割り出し用ジョイント部材１５、ガイドキャップ１６、ゲート部材２０、フッ ク部材２２をＭＣナイロンで形成した。

【００１８】 割り出し用ジョイント部材１５は、図２及び図５に示すように、筒部材２８に 対する嵌合孔６６と、この嵌合孔６６に段差面６７を介して連通する径小の挿通 孔６８とを有する筒状に形成されており、筒部材２８の後端面が段差面６７に当 接することによって筒部材２８への嵌合量が規制される。また、嵌合孔６６の部 位における内周面６９には、筒部材２８への嵌合位置を規制するとともに嵌合を 案内する嵌合凸部７０，７０が形成されており、これに対応して筒部材２８の外 周面には、嵌合凸部７０に係合する嵌合凹部４０が軸方向全体に亘って形成され ている。嵌合凹部４０，４０は、収容溝３６及び回り止め用凹部３８と共に押し 出し加工によって同時に形成されるものである。なお、この例では割り出し用ジ ョイント部材１５は合成樹脂で形成されている。

【００１９】 保持部材本体１３に割り出し用ジョイント部材１５を組付ける場合には、筒部 材２８の嵌合凹部４０に嵌合凸部７０を係合してスライドさせる。これによって 、保持部材本体１３に対する割り出し用ジョイント部材１５の位置決めがなされ るとともに、組立が容易となり作業性の能率向上がなされる。また、保持部材本 体１３に対する。割り出し用ジョイント部材１５の位置決めが一定しているので 、工具割り出し機構１７に対する保持部材本体１３の芯出し精度が一定に維持さ れ、工具移動が良好になされる。

【００２０】 割り出し用ジョイント部材１５は筒部材２８への嵌合後、ねじ孔７２を介して 止めねじで固定される。なお、この例では筒部材２８に嵌合凹部４０を形成する とともに、割り出し用ジョイント部材１５に嵌合凸部７０を形成する構成とした が、無論、逆態様としてもよい。

【００２１】 また、割り出し用ジョイント部材１５の外周面には、先端面から軸方向に延び て周方向に屈曲した後、軸方向に後退する形状の係合溝７４が形成されている。 この係合溝７４に工具割り出し機構１７の割り出しピン（図示しない）が係合し 、主軸４の回転動作を利用して、所要の工具が移動可能な位置になるように工具 保持部材１２を所定角度回転させるものである。また、割り出し用ジョイント部 材１５の後端部には、ゲート部材２０を連結するための径小の連結部７６が形成 されている。

【００２２】 ゲート部材２０は、図５及び図９に示すように、割り出し用ジョイント部材１ ５に対する連結部７８と、工具５、６、７、８、９の各係合凹部６２によって構 成される環状溝に入り込んで各工具５、６、７、８、９の移動を阻止する移動規 制部８０とから構成され、且つ、上下に分割可能な二つ割り構造に形成されてい る。連結部７８はベアリング８２を介して割り出し用ジョイント部材１５の連結 部７６に連結される。符号８４はベアリング８２の離脱を阻止する抜止めリング を示す。

【００２３】 下半部の移動規制部８０には、一つの工具の移動を許容する開放凹部８５が形 成されているとともに、径方向に突出して取付アーム８６が形成されている。取 付アーム８６は装置本体に固定されるもので、これによって工具保持部材１２の 割り出し回転に拘らず定位置を保つ。

【００２４】 フック部材２２は、図６乃至図８に示すように、コア部材３０と工具５、６、 ７、８、９との一体物が挿通されるフック本体部８８と、このフック本体部８８ の下面に嵌合されるキー部材９０とから構成されている。フック本体部８８には 挿通孔９２が形成されているとともに、下面には挿通孔９２に交差するキー嵌合 溝９４が形成されている。キー部材９０は、細幅部９６と広幅部９８とからなる 断面凸形に形成されており、フック本体部８８への嵌合状態において、細幅部９ ６が挿通孔９２内に突出して一つの工具の係合凹部６４に係合するようになって いる。なお、工具割り出し時の工具保持部材１２の回転によってコア部材３０の 回り止め用凸部５０がキー部材９０の細幅部９６に当たるが、これを回避するた めにコア部材３０におけるフック部材２２の取付部位には、面取りによる径小部 ５３が形成されている。

【００２５】 キー部材９０にはねじ孔１００が形成されており、止めねじ１０２でフック本 体部８８へ固定されるようになっている。また、フック本体部８８には、工具駆 動部材１１の本体部に接続するための接続アーム１０４が連設されており、接続 アーム１０４には挿通孔１０５を介して接続ピン１０６が取付けられている。接 続ピン１０６の頭部１０７が本体部に接続されるもので、接続アーム１０４と接 続ピン１０６との間には、駆動時の衝撃を緩和するばね部材１０８が設けられて いる。

【００２６】 ガイドキャップ１６は、図２に示すように、筒部材２８の先端に接続される接 続部１１０と、直線部１１２とら構成されており、接続部１１０の内面には、図 １５に示すように、工具５、６、７、８、９を案内するテーパ状のガイド溝１１ ４が形成されている。また接続部１１０の外面には、筒部材２８のねじ孔４２に 対する止めねじの挿通孔１１６が形成されており、後端面には筒部材２８の嵌合 凹部４０に係合する係合凸部１１８が形成されている。

【００２７】 接続部１１０は、各工具５、６、７、８、９のビット６０が進路を強制的に変 更される部位であるために、ビット６０の摺動による摩耗を来すことになるが、 むしろビット６０自体の摩耗を回避するためにもガイドキャップ１６はビット６ ０より軟質の素材で形成されるのが望ましい。この例では合成樹脂で形成してい る。このため、ガイドキャップ１６は消耗品としてなるが、交換時の筒部材２８ に対する位置決めが係合凸部１１８によって容易になされるものである。また、 ジョイント５６は合成樹脂で形成されているので、金属製のものに比べて繰り返 し変形による疲労損傷を来さず、長期使用に耐え得る。

【００２８】 次にカートリッジ体２６による工具交換動作を説明する。図４は全ての工具５ 、６、７、８、９が待機位置にある状態を示しており、この状態で工具選定の割 り出しがなされる。主軸４に連設された工具割り出し機構１７の割り出しピンが 割り出し用ジョイント部材１５の係合溝７４に係合し、工具保持部材１２を単位 角度（この例では７２°）を基準にして所要の工具が移動可能となる状態に回転 させる。

【００２９】 工具の割り出しがなされると（この例では工具７を選定）、工具駆動部材１１ によってフック部材２２が移動させられる。この場合、フック部材２２のキー部 材９０は、図６に示すように、工具７の係合凹部６４に位置するのでフック部材 ２２の移動で工具７が移動させられる。また、図９に示すように、ゲート部材２ ０の開放凹部８５は工具７に対応するので、工具７の移動は許容される。

【００３０】 フック部材２２が移動ストローク分移動してゲート部材２０に当接すると、図 １０に示すように、工具７のビット６０がガイドキャップ１６の先端から突出し てチャック部材１４に把持される。チャック部材１４による把持がなされると、 主軸４が回転駆動され、工具７によるワークへの加工がなされる。加工終了後は フック部材２２の後退動作によって工具７は待機位置に戻される。

【００３１】 また、ワーク加工中は、ジョイント部材２４を介してコア部材３０のエア通路 ５２に圧搾空気が供給され、ガイドキャップ１６の先端から吹き出される。これ によって、ビット６０の冷却がなされるとともに、切屑のガイドキャップ１６内 への侵入が阻止される。

【００３２】

【考案の効果】

この考案によれば、保持部材本体に対する割り出し用ジョイント部材の位置決 めが容易であるとともに嵌合操作が容易となるので、工具割り出し機構に対する 保持部材本体の芯出し維持によって工具移動を正確に行うことができるとともに 、組立作業の能率向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る工具保持部材の組立構造の一実
施例を示す使用状態の一部省略の斜視図である。

【図２】要部分解斜視図である。

【図３】保持部材本体の一部省略の分解斜視図である。

【図４】使用状態において全ての工具が待機位置にある
概要側面図である。

【図５】割り出し用ジョイント部材周辺の概要断面図で
ある。

【図６】フック部材の概要側面図である。

【図７】フック部材の分解斜視図である。

【図８】フック部材の図７におけるＸ₈ ーＸ₈ 線での概
要断面図である。

【図９】ゲート部材の概要側面図である。

【図１０】図４の状態から一つの工具を突出させた状態
の概要断面図である。

【図１１】筒部材の図３におけるＸ₁₁ーＸ₁₁線での断面
図である。

【図１２】コア部材の図３におけるＸ₁₂ーＸ₁₂線での断
面図である。

【図１３】筒部材とコア部材を組み込んだ状態の断面図
である。

【図１４】コア部材の図３におけるＸ₁₄ーＸ₁₄線での断
面図である。

【図１５】ガイドキャップの背面図である。

【符号の説明】

２ 装置本体 ４ 主軸 ５，６，７，８，９ 工具 １１ 工具駆動部材 １２ 工具保持部材 １３ 保持部材本体 １５ 割り出し用ジョイント部材 １７ 工具割り出し機構 ４０ 嵌合凹部 ７０ 嵌合凸部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】装置本体に支持されて回転駆動される中空
   の主軸内に嵌入され複数の工具が周方向に間隔をおいて
   軸方向に移動可能に収容された筒状の保持部材本体と、
   この保持部材本体を回転させて上記各工具の中の所要の
   一つを工具駆動部材に対応させる工具割り出し機構に係
   合される割り出し用ジョイント部材とが備えられ、上記
   保持部材本体に割り出し用ジョイント部材が嵌合して取
   り付けられる自動工具交換装置用工具保持部材の組立構
   造において、上記保持部材本体と割り出し用ジョイント
   部材のいずれか一方には嵌合位置を規制するとともに嵌
   合を案内する嵌合凸部が形成され、他方には上記嵌合凸
   部に係合する嵌合凹部が形成されていることを特徴とす
   る自動工具交換装置用工具保持部材の組立構造。