JPH06170623A - マシニングセンタの工具ホルダ把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具ホルダの落下を防止するとともに、工具
ホルダの着脱時の昇降軸の昇降と自動工具交換装置の工
具交換用アームの移動との正確なタイミングの調整を不
要とする。 【構成】 工具ホルダ１の把持部４をチャック15で把持
し、昇降筒25が昇降軸28により上昇させられている状態
から、昇降軸28を下降させても、昇降筒25はばね26によ
り上向きに付勢されているので、この時点では下降せ
ず、チャック15は工具ホルダ１を把持した状態を維持す
るので、工具ホルダ１が落下することはない。その後
に、工具ホルダ１を上記ばね26の付勢力に抗して引き下
げると、昇降筒25及びチャック15が下降し、チャック15
が開放位置に達すると、チャック15は開いて、工具ホル
ダ１は離脱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具を装着した工具ホ
ルダを確実かつ容易に交換しうるマシニングセンタの工
具ホルダ把持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４と図５は、予め設定したプログラム
に従い、自動的に工具を装着した工具ホルダを交換し
て、ワークに単数又は複数の加工を施すマシニングセン
タの従来の工具ホルダ把持装置の一例を示すものであ
る。

【０００３】(１)は工具(図示省略)を装着した工具ホル
ダで、上部の上向テーパ部(２)の上端中央に立設した短
寸の軸杆(３)の上端には、テーパ部(２)の上端より小径
かつ軸杆(３)より大径で、上下両面がテーパ状に傾斜す
る把持部(４)が固設されている。

【０００４】(５)は、モータ(図示省略)により回転する
上下方向を向く円筒状のスピンドルで、下端には工具ホ
ルダ(１)のテーパ部(２)が弛みなく嵌合しうるテーパ孔
(６)が切設されている。

【０００５】スピンドル(５)内におけるテーパ孔(６)よ
り上方には、ほぼ円筒状の内筒(７)が固嵌され、内面中
央部の若干下端寄りの個所には、環状突条(８)が突設さ
れ、内面下端には、内筒(７)の内径より大径の拡径孔
(９)が切設されている。

【０００６】内筒(７)内には、昇降軸(10)の大径部(10
a)が昇降自在に嵌合され、大径部(10a)の上面中央に立
設した長寸の小径部(10b)は、内筒(７)の上端を閉塞す
る上壁(7a)を貫通して、多数の皿ばね(11)により上方に
向けて付勢され、上端は、例えば油圧シリンダ等よりな
る昇降手段(図示省略)に連結されている。

【０００７】大径部(10a)の下面には、内筒(７)の環状
突条(８)の内側方に位置する係合軸(12)が連設され、係
合軸(12)には環状溝(13)が切設されている。

【０００８】内筒(７)の内下部には、上下方向を向いて
中央部が若干外側方に湾曲し、かつ放射状に分割された
複数のチャック片(14)よりなるチャック(15)が上下方向
に摺動自在に嵌合されている。

【０００９】各チャック片(14)の内面上部に形成した内
方に突出する係合部(14a)は、常時環状溝(13)に係合
し、チャック(15)が昇降軸(10)とともに図４に示す把持
位置まで上昇すると、内筒(７)に当接する各チャック片
(14)の外面上端に形成した第１突条(14b)が、環状突条
(８)より上方に位置し、かつ第２突条(14c)が拡径孔
(９)より上方に位置して、各チャック片(14)の上端部が
内筒(７)の内面により求心方向にすぼめられ、各チャッ
ク片(14)の下端部内面により形成される抱持部(14d)に
より、工具ホルダ(１)の把持部(４)を把持し、チャック
(15)が昇降軸(10)とともに図５に示す開放位置まで下降
すると、各チャック片(14)の第２突条(14c)が拡径孔
(９)の上端より下方に位置するとともに、第１突条(14
b)が環状突条(８)に当接して、チャック(15)の下端部が
拡開し、工具ホルダ(１)の把持部(４)を開放する。

【００１０】したがって、昇降軸(10)を昇降させること
により、チャック(15)を閉じて工具ホルダ(１)を把持し
たり、チャック(15)を開いて工具ホルダ(１)を離したり
することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の従来の把
持装置は、工具ホルダ(１)を取外す際、昇降軸(10)が下
降してチャック(15)の下部が拡径すると、密着している
テーパ部(２)とテーパ孔(６)が、工具ホルダ(１)の自重
と振動等により剥れて、工具ホルダ(１)が脱落すること
があるので、工具ホルダ(１)を自動工具交換装置のアー
ム(図示略)により迅速に把持する必要がある。

【００１２】また次の工具ホルダ(１)を装置する際、チ
ャック(15)は工具ホルダ(１)の把持部(４)が挿入される
までは拡径し、挿入されたら直ちに収径する必要があ
り、把持部(４)の挿入が遅れたり、チャック(15)の縮径
が早過ぎると工具ホル(１)の装着が不能となり、その逆
の場合は工具ホルダ(１)が落下するので、工具ホルダ
(１)の着脱を自動化する場合、そのタイミングの調整が
甚だ難しかった。

【００１３】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、工具ホルダをスピンドルから離脱する
際、昇降軸が下降するだけではチャックは開かず、工具
ホルダを仮保持した状態を維持することができ、工具ホ
ルダを引き下げることにより、チャックが開いて工具ホ
ルダを離脱しるようにすることにより、工具ホルダの落
下を防止しうるとともに、工具ホルダの着脱時の昇降軸
の昇降と自動工具交換装置の工具交換用アームの移動と
の正確なタイミングの調整を不要としたマシニングセン
タの工具ホルダ把持装置を提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、上方に向かって縮径するテーパ部の上面
に軸杆を立設して、その上端に軸杆より大径の把持部を
設けた工具ホルダを自動的に着脱するマシニングセンタ
の工具ホルダ把持装置であって、上下方向を向いて、下
端に工具ホルダのテーパ部が嵌合しうるテーパ孔を設け
た円筒状のスピンドルと、円筒状をなしてスピンドル内
における上記テーパ孔の上方に固嵌され、内面要所には
環状突条が、また内面下端に拡径孔が形成された内筒
と、円筒状をなし、内筒内に上下方向に摺動自在に嵌合
され、内筒との間に設けたばねにより上方に向けて付勢
され、上部内面に上下方向に長い係合溝が、また下部外
周面に環状溝が形成された昇降筒と、外面の上部と下部
に第１突条と第２突条とを有し、内面上部に設けた内向
き突出する係合部が昇降筒の環状溝に係合し、昇降筒と
ともに、第２突条が内筒の拡径孔より上方に位置し、か
つ内面下部により工具ホルダの把持部を把持する把持位
置と、第２突条が内筒の拡径孔の上端より下方に位置す
るとともに、第１突条が内筒の環状突条に当接して、下
端が開放させられる開放位置とに移動可能として内筒内
に摺動自在に配設された放射状に分割された複数のチャ
ック片よりなるチャックと、上端部がスピンドルの上方
に設けられた昇降手段に連係されるとともに、下端部に
形成された拡径部が、昇降筒の係合溝内に上下方向に所
要の遊びをもって係合し、昇降手段により、チャックを
把持位置に保持しうる引上げ位置から、少なくともチャ
ックの把持位置から開放位置までの移動量に相当する移
動量だけ下降しうるようにしてスピンドル内に配設され
た昇降軸とを備えることを特徴としている。

【００１５】

【作用】工具ホルダの把持部をチャックで把持し、昇降
筒が昇降軸により上昇させられている状態から、昇降軸
を下降させても、昇降筒はばねにより上向きに付勢され
ているので、この時点では下降せず、チャックは工具ホ
ルダを把持した状態を維持するので、工具ホルダが落下
することはない。その後に、工具ホルダを上記ばねの付
勢力に抗して引き下げると、昇降筒及びチャックが下降
し、チャックが開放位置に達すると、チャックは開い
て、工具ホルダは離脱する。

【００１６】

【実施例】図１〜図３は、本発明の一実施例を示すもの
で、図面中の工具ホルダ(１)とスピンドル(５)と皿ばね
(11)とチャック(15)は、上述の実施例におけると同様に
つき、同一の符号を付して説明は省略する。

【００１７】スピンドル(５)に固嵌した、上記(７)に相
当する内筒(21)は、内径が上記内筒(７)と等径の下部の
小径部(21a)とそれより大径の上部の大径部(21b)とより
なり、中央の段部上にはカラー(22)が嵌合されている。

【００１８】小径部(21a)の内面上部と下部には、従来
例と同様の環状突条(23)と拡径孔(24)が形成され、内部
にはチャック(15)が上下方向に摺動可能として嵌合され
ている。

【００１９】大径部(21b)には、昇降筒(25)の上部の摺
動部(25a)が上下方向に摺動自在に嵌合され、それとカ
ラー(22)との間に設けた第１コイルばね(26)により上方
に向けて付勢されて、上端は内筒(21)の内上面に近接
し、摺動部(25a)の下部に螺着した従動部(25b)の下端に
は垂下筒(25c)が連設されている。

【００２０】垂下筒(25c)の外周面には、上記(13)と同
様の環状溝(27)が切設されて、そこにチャック(15)の各
チャック片(14)の係合部(14a)が係合している。

【００２１】上記(10)に相当する昇降軸(28)は、内筒(2
1)と昇降筒(25)の上端を挿通して、従来例と同様に、第
２コイルばねである皿ばね(11)により上方に向けて付勢
され、上端は、油圧シリンダ等よりなる昇降手段(図示
略)に連結され、下端に設けた拡径部(28a)が昇降筒(25)
における摺動部(25a)と従動部(25b)との間に形成された
環状の係合溝(25d)に、上下方向に所要の遊びをもって
係合している。

【００２２】昇降筒(25)の下端の垂下筒(25c)を下方よ
り摺動自在に挿通するガイドロッド(29)は、下端に工具
ホルダ(１)の把持部(４)とほぼ等径の拡径頭部(30)を備
えるとともに、昇降筒(25)の従動部(25b)と摺動部(25a)
の中央を遊通し、上端は昇降軸(28)下端の中央に穿設し
た支持孔(28b)に遊嵌されている。ガイドロッド(29)の
中位部に固嵌したばね座金(31)と昇降軸(28)の下端との
間には、第３コイルばね(32)が縮設され、これによりガ
イドロッド(29)は下方に向けて付勢されている。

【００２３】図１は上述の本発明装置が、工具ホルダ
(１)を把持している状態を示すもので、昇降軸(28)と昇
降筒(25)はともに上限まで上昇し、チャック(15)は、各
チャック片(14)の第１突条(14b)が、内筒(21)における
環状突条(23)より上方に位置し、かつ第２突条(14c)が
拡径孔(24)より上方の小径部(21a)の内面に当接して、
チャック(15)の下端部が縮径し、各チャック片(14)の下
端部内面により形成される抱持部(14d)により、工具ホ
ルダ(１)の把持部(４)を把持する把持位置に位置してい
る。また、昇降軸(28)の拡径部(28a)は、昇降筒(25)の
係合溝(25d)の上端に当接している。

【００２４】この状態から、図２に示すように、昇降軸
(28)を、昇降手段により、チャック(15)の把持位置から
開放位置までの移動量に相当する距離だけ下降させる
と、この時点では、拡径部(28a)が係合溝(25d)内を遊動
し、係合溝(25d)の上部に間隙(33)が生ずるだけで、昇
降筒(25)は第１コイルばね(26)の上向付勢により下降せ
ず、従ってチャック(15)は拡径せず、工具ホルダ(１)
は、チャック(15)に把持されたままの状態を維持し、脱
落することはない。

【００２５】ついで図３に示すように、工具ホルダ(１)
を工具交換用アームに把持して第１コイルばね(26)に抗
して引き下げれば、昇降筒(25)とともにチャック(15)が
間隙(33)だけ下降し、図３に示す開放位置に達すると、
従来例と同様にチャック(15)が拡径して工具ホルダ(１)
は引き抜かれ、同時にガイドロッド(29)の拡径頭部(30)
(30)も、第３コイルばね(32)の付勢により、チャック(1
5)の抱持部(14d)まで下降して、チャック(15)の縮径を
阻止する。

【００２６】この状態のチャック(15)に、工具交換用ア
ームに把持した新しい工具ホルダ(１)の把持部(４)を押
し入れれば、拡径頭部(30)は第３コイルばね(32)を圧縮
しつつ上昇して、昇降筒(25)とともにチャック(15)を押
し上げ、チャック(15)が把持位置に達すると、従来例と
同様にチャック(15)が縮径して、工具ホルダ(１)を把持
する。

【００２７】

【発明の効果】本発明の装置は、上述のように、工具ホ
ルダを離脱させるため、昇降軸を押し下げても、その時
点では、昇降筒とチャックはばねの付勢力により押し上
げられていて下降せず、チャックは拡開しないので、こ
の状態で工具ホルダが脱落する恐れはない。

【００２８】この状態から、工具ホルダを工具交換用ア
ーム等により所要量引き下げるだけで、チャックを下降
させて拡開させ、工具ホルダをスピンドルから簡単に離
脱させることができる。

【００２９】したがって、昇降軸の昇降と、工具交換用
アームの移動とのタイミング調整を正確に行なう必要が
なく、かつ工具ホルダの落下を防止することができる。
また請求項２記載の発明のように、チャックを開いた状
態で阻止しうる拡径頭部を有するガイドロッドを設ける
ことにより、工具ホルダをこの拡径頭部に当接させて押
し上げるだけで、仮保持状態とすることができ、装着作
業を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したマシニングセンタの要部の、
工具ホルダを把持した時の中央縦断正面図である。

【図２】同じく工具ホルダを仮把持した時の中央縦断正
面図である。

【図３】同じく工具ホルダを引抜いた時の中央縦断正面
図である。

【図４】従来のマシニングセンタの要部の、工具ホルダ
を把持した時の中央縦断正面図である。

【図５】同じく工具ホルダを離脱させた時の中央縦断正
面図である。

【符号の説明】

(１)工具ホルダ (２)テーパ部 (３)軸杆 (４)把持部 (５)スピンドル (６)テーパ孔 (７)内筒 (7a)上壁 (８)環状突条 (９)拡径孔 (10)昇降軸 (10a)大径部 (10b)小径部 (11)皿ばね (12)係合溝 (13)環状溝 (14)チャック片 (14a)係合部 (14b)第１突条 (14c)第２突
条 (14d)抱持部 (15)チャック (21)内筒 (21a)小径部 (21b)大径部 (22)カラー (23)環状突条 (24)拡径孔 (25)昇降筒 (25a)摺動部 (25b)従動部 (25c)垂下筒 (25d)係合溝 (26)第１コイ
ルばね (27)環状溝 (28)昇降軸 (28a)拡径部 (28b)支持孔 (29)ガイドロッド (30)拡径頭部 (31)ばね座金 (32)第３コイ
ルばね (33)間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方に向かって縮径するテーパ部の上面
   に軸杆を立設して、その上端に軸杆より大径の把持部を
   設けた工具ホルダを自動的に着脱するマシニングセンタ
   の工具ホルダ把持装置であって、 上下方向を向いて、下端に工具ホルダのテーパ部が嵌合
   しうるテーパ孔を設けた円筒状のスピンドルと、 円筒状をなしてスピンドル内における上記テーパ孔の上
   方に固嵌され、内面要所には環状突条が、また内面下端
   に拡径孔が形成された内筒と、 円筒状をなし、内筒内に上下方向に摺動自在に嵌合さ
   れ、内筒との間に設けたばねにより上方に向けて付勢さ
   れ、上部内面に上下方向に長い係合溝が、また下部外周
   面に環状溝が形成された昇降筒と、 外面の上部と下部に第１突条と第２突条とを有し、内面
   上部に設けた内向き突出する係合部が昇降筒の環状溝に
   係合し、昇降筒とともに、第２突条が内筒の拡径孔より
   上方に位置し、かつ内面下部により工具ホルダの把持部
   を把持する把持位置と、第２突条が内筒の拡径孔の上端
   より下方に位置するとともに、第１突条が内筒の環状突
   条に当接して、下端が開放させられる開放位置とに移動
   可能として内筒内に摺動自在に配設された放射状に分割
   された複数のチャック片よりなるチャックと、 上端部がスピンドルの上方に設けられた昇降手段に連係
   されるとともに、下端部に形成された拡径部が、昇降筒
   の係合溝内に上下方向に所要の遊びをもって係合し、昇
   降手段により、チャックを把持位置に保持しうる引上げ
   位置から、少なくともチャックの把持位置から開放位置
   までの移動量に相当する移動量だけ下降しうるようにし
   てスピンドル内に配設された昇降軸とを備えることを特
   徴とするマシニングセンタの工具ホルダ把持装置。
2. 【請求項２】 昇降筒の下端より下方に向かって進退自
   在に嵌挿したガイドロッドの下端に、工具ホルダの把持
   部の上端に当接しうるとともに、拡開したチャックの内
   面下部に進入することにより、チャックを開いた状態で
   保持しうる拡径頭部を設け、かつ昇降筒内に、ガイドロ
   ッドを下向きに付勢するばねを設けたことを特徴とする
   請求項１記載のマシニングセンタの工具ホルダ把持装
   置。