JPH0487708A - ツールシャンク用アダプタ自動着脱装置 - Google Patents

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〕 本発明はツールシャンク用アダプタ、特にその着脱装置
の改良に係り、中ぐり盤プラノミラー等主軸を有する工
作機械等に利用できる。

〔背景技術〕

主軸を有する中ぐり盤プラノミラー等の工作機械におい
て、主軸先端には通常、自動工具交換装置 （ＡＴＣ）によってツールシャンクが着脱自在に取付け
られる。

このツールシャンクは、各種規格により外径、全長、テ
ーパ部形状等が決められている。

同一規格内のツールシャンクを使用する場合、一般には
大径用ツールシャンクを主軸先端に装着できるようにし
である。そして、小径用ツールシャンクを使用する場合
、この大径用ツールシャンり用テーパ孔に装着できるよ
うなアダプタを準備しておいて、このアダプタ内に小径
用ツールシャンクを装着して使用している。

この大・小のツールシャンク交換に先立って行なわれる
ツールシャンク用アダプタの着脱は、アダプタのフラン
ジ部を主軸にボルト等で締付けあるいは取外すことによ
る手作業で行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の着脱方法によれば、アダプタ
を交換するたびに作業者が手作業で、例えば６カ所とか
８カ所とかのボルト位置にボルトを挿し込み、締付けた
り、逆に取外したりしなければならなかった。これは、
面倒で時間の掛かる作業であり、段取り効率の低下を招
くものであった。

また、アダプタの交換のたびに作業者が、アダプタ保管
場所から該当するアダプータを持ってきたり、あるいは
取外したアダプタを保管場所へ持って行ったりしなけれ
ばならず、この点でも作業性が悪かった。しかも、持運
びの途中で誤ってアダプタを落とす恐れがあり、危険性
があった。

さらに、アダプタと、このアダプタを締付けるためのボ
ルトや六角レンチ等締付具の一括管理は、ボルト等がば
らばらになりやすく、紛失しやすいため、面倒であった
。

本発明の目的は、主軸等に使用されるツールシャンク用
アダプタを、自動的に着脱することができるツールシャ
ンク用アダプタ自動着脱装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するために、自動工具交換装
置（ＡＴＣ）により工作機械の主軸先端に着脱自在に設
けられるツールシャンク用アダプタと、主軸内に軸方向
移動可能に設けられると°ともにツールシャンク用アダ
プタを把持・開放するコレットを有するドローバーと、
主軸内に回転自在に設けられるとともに主軸との相対回
転により前記ツールシャンク用アダプタと係合離脱可能
であり、かつ、係合時にアダプタをクランプするアダプ
タ拘束部材と、主軸内後方に設けられアダプタ拘束部材
とツールシャンク用アダプタとの係合状態を維持する係
合維持機構と、主軸後方に設けられ前記アダプタとアダ
プタ拘束部材との係合離脱に際し、主軸あるいはアダプ
タ拘束部材を相対回転させてアダプタ拘束部材の割出し
を行う割出し機構とを備えてツールシャンク用アダプタ
自動着脱装置を構成したものである。

〔作用〕

このような本発明では、ＡＴＣの把持アームによってツ
ールシャンク用アダプタが主軸内に装着される。アダプ
タが主軸内に装着されたら、割出し機構によってアダプ
タ拘束部材あるいは主軸を所定角度回転させ、アダプタ
とアダプタ拘束部材とを係合状態にさせる。両者が係合
したら、係合維持機構によりドローバ−を介してアダプ
タが主軸内に引込まれ、係合状態が維持されて加工が開
始される。

取外しは、装着時の逆の操作により行なわれる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本実施例に係るツールシャンク用アダプタ自
動着脱装置の全体断面図、第２図にはアダプタ１１とア
ダプタ拘束部材１５の係合状態が示されている。

主軸である主軸１０先端には、大径サイズ（以下６０番
タイプという）用のツールシャンク外径に対応させた、
テーパ孔１０Ａが明けられている。

このテーパ孔１０Ａには６０番タイプのツールシャンク
１００（第１図参照）が装着される外、小径サイズ（以
下５０番タイプという）のツールシャンク用アダプタ１
１（第２図参照）も装着される。

すなわち、このアダプタ１１内には、５０番タイプ用の
ツールシャンク１０１が装着されるような、テーパ孔１
１Ａが明けられている。また、アダプタＩＩのフランジ
部１１Ｂには、ＡＴＣの把持アーム１０２て把持てきる
ような把持溝１１Ｃか形成されている。

なお、１２は主軸１０側に設けられているキーであり、
アダプタｌｌ側のキー溝１１Ｄと係合して、アダプタ１
１の位置決めとなっている。

主軸ｌＯ内には、アダプタ拘束部材１５が回転自在に設
けられている。このアダプタ拘束部材１５は、主軸１０
先端のテーパ孔１０Ａ近傍から主軸１０後方に延設され
ており、前方（アダプタ側、第１図中左方）の板厚が厚
く、後方が薄い中空材で形成されている。

アダプタ拘束部材１５は、図中左端に係合部１８を備え
、アダプタ１１が主軸１０に挿着された時、係合部１８
がこのアダプタ１１後端の係合部１６と係合するように
構成されている。

アダプタ１１とアダプタ拘束部材１５との係合状態が第
３図に示されている。

同図によれば、アダプタ１１後端部に設けられた係合部
１６は、軸線方向に切られた溝１６Ａと、この溝１６Ａ
の後端側において外径方向に突出した突出部１６Ｂとで
構成されている。

今、溝１６Ａの底面を構成する小径の基円１７に対し、
突出部１６Ｂ外周は、基円１７より一回り大きな円周と
なっている。この外周の一部を削り落として、２力所対
称位置に略扇形に残されたものか突出部１６Ｂとされて
いる。

一方、アダプタ拘束部材１５の係合部１８は、内接部１
８Ａと切欠溝１８Ｂとで構成されている。

クランプ部材１５側の係合部１８は、アダプタ１１側の
係合部１６と逆の構造である。すなわち、アダプタ１１
の基円１７よりわずかに大きな内接部１８Ａを残して、
アダプタ１１の突出部１６Ｂよりわずかに大きな外周と
なるように、内接部１８Ａの両投を削り落として構成さ
れる。つまり、アダプタ１１の突出部１６Ｂがクランプ
部材１５の切欠溝１８Ｂに、アダプタ１１の基円Ｉ７か
クランプ部材１５の内接部１８Ａに、それぞれ挿入され
うるように構成される。

第１図において、アダプタ拘束部材１５は、主軸１０の
後方で、連結軸２０の一端に、回転伝達キー２１を介し
て連結されている。この連結軸２０の内部からアダプタ
拘束部材１５の後方にわたって、皿ばねガイド２２かね
し込み等により設けられている。

皿ばねカイト２２外周とアダプタ拘束部材１５との隙間
には、皿ばね２３か設けられている。皿ばね２３は、主
軸１０内に挿着された６０番タイプのツールシャンク１
００及びアダプタ１１を、すり割りタイプのコレット２
７によってクランプするための駆動源である。なお、２
４はばね受けである。

この皿ばねガイド２２先端に、ねじ込み等によりドロー
バ２５が取付けられている。ドローバ２５は、６０番タ
イプのツールシャンク１００及びアダプタ１１を抜きと
る際に、ツールシャンク１００のプルスタッド１００Ａ
後端を押圧するものである。

ドローバ２５には、ドローバ２５先端よりテーパ孔１１
Ａ側へ延設されるとともに、軸線方向移動可能なスプー
ル２６か設けられている。

また、ドローバ２５外周にはすり割り形コレット２７か
設けられている。このコレット２７は、コレット先端部
がクランプ部材Ｉ５内のブツシュＩ９に出没することで
、ツールシャンク１００のプルスタッド１００Ａ及びア
ダプタ１１の可動プルスタット３２と係合離脱すること
になる。

第２図において、５０番タイプのツールシャンク用のア
ダプタ１１には、このアダプタ１１専用の内蔵コレット
機構３０が設けられている。この内蔵コレット機構３０
は、アダプタ１１内に挿入された５０番タイプのツール
シャンク１０１を引張って、クランプするためのもので
ある。

５０番タイプのツールシャンク１０１のプルスタッド１
０１Ａに係合、離脱するすり割り形内蔵コレット３１の
リング部３１Ａが、可動プルスタッド３２にねじ結合さ
れている。このコレット３１のリング部３１Ａ外径が、
アダプタ１１先端の内径に嵌合、かつ、キ一連結され、
両者は一体的に結合されている。

可動プルスタッド３２の他方の外径は、６０番タイプの
プルスタッド１００　’Ａと同一形状に形成されている
。また、内部にはばね３３を介して軸線方向に移動可能
な第２スプール３４と、第３スプール３５とが収納され
ている。

これら、可動プルスタッド３２、内蔵コレット３１、ば
ね３３、第２スプール３４、第３スプール３５等で内蔵
コレット機構３０が構成されている。なお、３６は、内
蔵コレット３１が係脱され、コレット先端が出没するブ
ツシュである。

前記連結軸２０の他方には、工具押出しスリーブ４０が
連結されている。このスリーブ４０は、前記アダプタ拘
束部材１５と同一外径のパイプからなり、主軸ｌＯ後方
まで延設されている。

また、連結軸２０内部に設けられた皿ばねガイド２２の
他端側には、カッティングオイルパイプ４１、カッティ
ングオイルシャフト４２が連結されている。このカッテ
ィングオイルシャフト４２等は、主軸１０後方のシリン
ダからなるアンクランプ機構６０に連結されている。

工具押出しスリーブ４０後方には、スリーブ４０から主
軸ｌＯにわたって、割出し機構４５と、係合維持機構５
１とが設けられる。

工具押出しスリーブ４０後方外径には固定外筒４６が設
けられ、この固定外筒４６の一部にシリンダ４７が取付
られている。このシリンダ４７は、主軸ＩＯ軸軸線水平
面で直交する方向、かつ上方に取付けられるとともに、
ロッドに直結させたラック４８をシリンダ下方に有して
いる。

ラック４８は、ピニオン４９と噛合される。このピニオ
ン４９は、固定外筒４６内に嵌入され、この固定外筒４
６内で軸線方向に移動可能なピストン５０に設けられて
いる。なお、４６Ａ、４６Ｂは、シリンダ室５０Ａ、５
０Ｂに圧油を供給し、ピストン５０を移動させる油圧供
給口である。これらシリンダ４７、ラック４８、ピニオ
ン４９及びピストン５０等で・割出し機構４５が構成さ
れる。

前記ピストン５０の一部内径と、工具押出しスリーブ４
０外径との間には、ピストン５０に連結されて係合片５
２が設けられている。この係合片５２は、軸直交断面に
おいて、所定幅の円弧状、例えば、半円弧状に形成され
るとともに、内径部にセグメント内歯歯車５２Ａが形成
されている。

この内歯歯車５２Ａのピッチ円の主軸軸芯からの距離は
、軸心からピニオン４９のピッチ円までの距離と等しく
形成されている。

また、係合片５２は、ガイドパイプ５３に設けられたば
ね５４により、ピストン５０側に付勢されている。

一方、工具押出しスリーブ４０の外周の一部には、係合
片５２の内歯歯車５２Ａに噛合する歯車５５が設けられ
る。この歯車５５は、係合片５２がピストン５０ととも
に所定距離移動した時、内歯歯車５２Ａとの噛合が解放
されると同時に、ピニオン４９と噛合されるように形成
されている。

これらピストン５０と係合片５２、歯車５５等で係合維
持機構５１が構成される。

次に、本実施例の作用を説明する。

主軸ｌＯに挿着された６０番タイプのツールシャンク１
００による所定の加工が終了し、次に５０番タイプのツ
ールシャンク１０１による加工を開始する場合、まず、
６０番タイプのツールシャンク１００を抜取る。この抜
取り作業は、次のようにする。

ツールシャンク１００にＡＴＣの把持アーム１０２の一
端を係合させた状態で、アンクランプ機構６０により工
具押出スリーブ４０、連結軸２０、皿ばねガイド２２等
を押し、ドローバ２５、コレット２７を皿ばね２３の付
勢力に抗して前進させる。

コレット２７と６０番タイプのツールシャンク１００の
プルスタッド１００Ａとの係合が解除され、引続き、ド
ローバ２５によってプルスタッド１００Ａの後端部が押
され、ツールシャンク１００のテーパ部と主軸１０のテ
ーパ孔１０Ａとの嵌着状態が解除される。

ＡＴＣの把持アーム１０２の一端によってツールシャン
ク１００が抜出され、次いで、把持アーム１０２が旋回
されて把持アーム１０２の他端に把持された５０番タイ
プのツールシャンク用アダブタ１１が主軸１０に対向さ
れる。一方、一端側のツールシャンク１００は、図示し
ない搬送手段等により工具マガンン内に収納される。

この時点で、コレット２７はコレットブツシュ１９から
飛出た状態であり、６０番タイプのプルスタット１００
Ａに該当する可動プルスタット３２が挿入されうる状態
である。また、アダプタ拘束部材１５の先端係合部１８
の切欠溝１８Ｂは、アダプタ１１側の係合部１６の突出
部１６Ｂが挿入されうるように、割出し機構４５により
割出されている。

アダプタ１１を把持したアーム１．０２の軸線方向の前
進移動により、アダプタ１１か主軸１０のテーパ孔１０
Ａ内に挿入される。

アダプタ１１に内蔵された内蔵コレット機構３０の可動
プルスタッド３２が、コレット２７先端に挿入されると
同時に、アダプタ１１の係合部１６がアダプタ拘束部材
１５の係合部１８と係合可能な状態となる。すなわち、
アダプタ１１の突出部１６Ｂがクランプ部材１５の切欠
溝１８Ｂ内に、アダプタｌＯの基円１７がクランプ部材
１５の内接部１８Ａ内にそれぞれ挿通される。

次に、割出し機構４５の油圧供給口４６Ｂに圧油を供給
し、ピストン５０を移動させ、ピニオン４９を歯車５５
に噛合させる。そして、シリンダ４７を駆動させると、
シリンダ４７側のラック４８と、ピニオン４９との動き
により、工具押出しスリーブ４０が回転する。

工具押出しスリーブ４０の回転は、連結軸２０及び回転
伝達キー２１を介してアダプタ拘束部材１５の回転とな
り、アダプタ拘束部材１５か所定角度（例えは９０°）
回転する。

アダプタ拘束部材１５の回転により、クランプ部材１５
の内接部１８Ａが、アダプタ１１の突出部１６Ｂと重な
って、クランプ部材１５とアダプタ１１とが係合される
。

クランプ部材１５とアダプタ１１とが係合されたら、油
圧供給口４６Ａに圧油を供給し、ピストン５０を初期の
位置に戻す。ピストン５０の初期位置への移動により、
まずピニオン４９と歯車５５との噛合か解除され、次い
で係合片５２の内歯歯車５２Ａと歯車５５とが噛合され
、アダプタｌｌとアダプタ拘束部材１５との係合状態が
、係合片５２等からなる係合維持機構５１により維持さ
れる。

次いで、アダプタ１１には、本図にはない別設置の５０
番用ＡＴＣの把持アームによって５０番タイプのツール
シャンク１０１か挿入される。ツールシャンク１０１の
プルスタッド１０１Ａが内蔵コレット３１に挿入される
とともに、可動プルスタッド３２もドローバ２５側のコ
レット２７内に挿入される。

この状態で、アンクランプ機構６０を駆動させ、アンク
ランプ状態を解除させると、皿ばね２３の付勢力によっ
て皿ばねガイド２２、ドローバ２５等が右方へ後退する
。ドローバ２５等の後退によって、コレット２７が可動
プルスタッド３２と係合し、そのままコレット２７はコ
レットブツシュ１９内に引張り込まれて、クランプされ
る。同時に内蔵コレット機構３０の内蔵コレット３１に
よって、５０番タイプの゛ンールシャンク１０１は弓張
り込まれて、クランプされる。

そして、５０番タイプのツールシャンク１０１に取付け
られたツールによって加工が行われる。

以後同様の動作あるいは逆の動作を繰返し、アダプタ１
１を使用したり、使用しなかったりして各種加工が行わ
れる。

前述のような本実施例によれば、次のような効果がある
。

すなわち、ツールシャンク用アダプタ１１を交換する場
合、ＡＴＣの把持アーム１０２により自動交換している
。従って、搬送時間、取付け・取外し時間等が大幅に短
縮され、段取り効率が向上し、かつ、交換作業が安全に
行われるようになった。

また、アダプタ１１を取付けるボルト等が不要となった
上に、アダプタ１１も通常のツールシャンクと同様に工
具貯蔵マガジン内に収納すれば良い。このようにアダプ
タ１１等の管理が楽になった。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、次に示すような変形などを含むものである。

すなわち、前記実施例ではアダプタ拘束部材１５を割出
すには、拘束部材１５に連結された工具押出しスリーブ
４０の外部に割出し機構４５を設けておいて、この割出
し機構４５によって行なっていたが、外部に割出し機構
４５を設けなくても良く、例え、ば、主軸ＩＯ自身の有
するインデックス機構を利用して割出ししても良い。す
なわち、主軸１０にアタッチメント等を取付ける場合、
このアタッチメントの向きを変更する目的で主軸ｌＯは
回転方向に割出せるよう構成されるが、この割出し機構
を利用するものである。この場合、割出しを行なうには
、拘束部材１５側を固定外商４６に係合し、主軸１０を
回転させるものである。

要するに、本発明では、主軸１０に対して拘束部材１５
が相対的に回ればよい。

また、アダプタ１１とアダプタ拘束部材１５との係合は
、アダプタＩＩに設けた２ケ所の突出部１６Ｂと、クラ
ンプ部材１５に設けた２ケ所の内接部１８Ａとの係合に
よって行っていたが、均等に設けた３ケ所以上の係合部
でも良い。

さらに、前記実施例では、主軸ｌＯにアダプタ１１を取
付けてから５０番タイプのツールシャンク１０１を取付
けるようにしたか、アダプタ１１の内蔵コレット機構３
０内に内蔵コレット３１をブツシュ３６内に引込む方向
のばね等を組込み、このばねの付勢力によって５０番タ
イプのツールシャンク１０１を予めアダプタ１１に取付
け、この状態でアダプタ１１を主軸１０に取付けるよう
にしてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は
、本発明の目的を達成できる範囲であれば、他の構造等
でも良い。

〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明のツールシャンク用アダ
プタ自動着脱装置によれば、主軸に使用されるツールシ
ャンク用アダプタを自動的に着脱することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るツールシャンク用アダプタ自動着
脱装置の一実施例を示す全体側面断面図、第２図はアダ
プタ係合状態を示す要部断面図、第３図は第２図におけ
る■−■線断面図である。 １０・・・主軸、ＩＩ・・・アダプタ、１５・・・アダ
プタ拘束部材、１６・・・係合部（アダプタ側）、１８
・・・係合部（アダプタ拘束部材側）、２３・・・皿ば
ね、２５・・・ドローバ、２７・・・すり割り形コレッ
ト、３０・・・内蔵コレット機構、３１・・・内蔵コレ
ット、４０・・・工具押出しスリーブ、４５・・・割出
し機構、５０・・・ピストン、５１・・・係合維持機構
、６０・・・アンクランプ機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動工具交換装置（ＡＴＣ）により工作機械の主
   軸先端に着脱自在に設けられるツールシャンク用アダプ
   タと、主軸内に軸方向移動可能に設けられるとともにツ
   ールシャンク用アダプタを把持・開放するコレットを有
   するドローバーと、主軸内に回転自在に設けられるとと
   もに主軸との相対回転により前記ツールシャンク用アダ
   プタと係合離脱可能であり、かつ、係合時にアダプタを
   拘束するアダプタ拘束部材と、主軸内後方に設けられア
   ダプタ拘束部材とツールシャンク用アダプタとの係合状
   態を維持する係合維持機構と、主軸後方に設けられ前記
   アダプタとアダプタ拘束部材との係合離脱に際し、主軸
   あるいはアダプタ拘束部材を相対回転させてアダプタ拘
   束部材の割出しを行う割出し機構とを備えたことを特徴
   とするツールシャンク用アダプタ自動着脱装置。