JPH0636738U - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マシニングセンタにおける工具交換時間（ツ
ール・ツー・ツール）を短縮する自動工具交換装置を提
供する。 【構成】 主軸１０の軸線に沿って滑動できる工具固定
棒２０の中空部に挿入される工具のシャンク１２のプル
スタッド１３を工具固定棒の中空部の外周壁に配したボ
ール２８によって固定する装置において、ボール２８の
間を貫通し、ばね５６によって放射内方に押される工具
保持ピン５０を設け、工具のシャンク１２のプルスタッ
ド１３がボール２８から解放されても、工具保持ピン５
０によってこれを保持する。

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の自動工具交換装置に関する。

【０００２】

【考案の背景】

マシニングセンタによる工作物の加工時間を短縮するためには、専ら主軸の回 転速度を高速化すること、工具の工作物に対する相対速度を高速化すること、す なわち早送り、切削送りの高速化が生産性向上のために重要な因子となっている が、最近では、とくに自動工具交換に要する時間を短縮することが注目されてい る。

【０００３】 この工具交換時間には「ツール・ツー・ツール」（ｔｏｏｌ ｔｏ ｔｏｏｌ ）と「チップ・ツー・チップ」（ｃｈｉｐ ｔｏ ｃｈｉｐ）の２種類（日本工 作機械工業会規格・規格番号：ＭＡＳ ０１１−１９８７）がある。

【０００４】 ところで、工具交換時間（ツール・ツー・ツール）とは、マシニングセンタに おいて、工具を交換するために必要な軸移動や、主軸の回転の停止、そしてこれ に続く主軸の定角度位置停止（ｓｐｉｎｄｌｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）、さ らに工具を駆動するための主軸のキーと工具のシャンクのキー溝との角度位置を 一致させる動作をおこない、次いで主軸または工具交換装置を工具交換に適する 位置に移動する工具交換前の準備動作を終了してから、工具交換を完了するまで の工具交換後の動作に至る間の純然たる、加工ずみ工具と次の加工のための新工 具との交換に要する時間のことである。

【０００５】 この工具交換時間中の動作は次の通りである。

【０００６】 （ａ）工具交換装置（旋回または直動旋回型：多数の工具を収納する工具マガ ジンの工具保持部が交換装置を兼ねる方式もある）の交換アームが旋回または直 動してその把持部で工具のシャンクをつかむ。

【０００７】 （ｂ）主軸内にある工具固定機構を解放する。

【０００８】 （ｃ）工具交換アームが主軸から工具を抜き出す。

【０００９】 （ｄ）工具交換アームが旋回して次の工具（通常、前記（ａ）項の動作によっ てつかんだ工具の反対側にある）と入れかえる。

【００１０】 （ｅ）次の工具を主軸に挿入する。

【００１１】 （ｆ）工具固定機構が工具を主軸に固定する。

【００１２】 （ｇ）工具交換アームの工具把持部が工具から離れる。

【００１３】 以上に述べた工具交換時間（ツール・ツー・ツール）の動作のうちで、（ａ） ，（ｃ），（ｄ），（ｅ）および（ｇ）の動作の速度を早くすることは、設計的 な問題として解決することが比較的に容易で、そうした手段によってマシニング センタが開発された当時では、工具交換時間（ツール・ツー・ツール）が数秒で あったものが、最近では２秒以下に短縮した。

【００１４】 しかし、工具交換における前記（ｂ）の動作、すなわち、主軸内にある工具固 定機構を解放する動作は、交換アームの把持部がその工具のシャンクをつかむ（ ａ）の動作の完了後に開始しなければ、工具がゆるんで抜け出し、立形マシニン グセンタでは落下する危険がある。

【００１５】 また、前記（ｂ）の動作が完了した後でなければ、（ｃ）の動作をはじめるこ とができず、（ｆ）の動作が終わらなければ、（ｇ）の動作を開始することがで きないし、工具を正しく主軸に固定することができないのである。

【００１６】 このような理由から、従来の自動工具交換装置においては、前記（ａ）〜（ｇ ）の動作を、順序正しく実行しているわけである。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】

従来の技術として、最近では工具交換時間（ツール・ツー・ツール）が２秒以 下に短縮したものの、これをさらに短縮することが、現在の課題である。

【００１８】 この考案は、このような問題点を考慮して、工具交換時間（ツール・ツー・ツ ール）について、０．１秒を争う技術において、前記動作（ｅ）と（ｆ）の時間 をゼロにすることのできる自動工具交換装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

以上に述べた目的を達成するために、この考案の工具交換装置は、主軸内にあ る工具を、その工具固定機構が工具を解放するような状態にされても、なおその 工具を保持し、工具の引き抜きや、挿入などには何ら差支えのない力、すなわち 立形マシニングセンタを例にとれば、工具の重量を支えるだけの力で、該当工具 を保持することのできる機構を具備する自動工具交換装置を提供することにある

【００２０】 。

【従来装置の説明】

この考案の自動工具交換装置の好ましい実施態様を図面について説明するのに 先立って、最新の典型的な自動工具交換装置の該当する要部として、一例として 立形マシニングセンタの主軸の部分を図４について説明する。

【００２１】 図４は主軸１０に工具のシャンク１２が把持されている状態を示めす略縦断面 図である。主軸１０はその長手中心軸線に沿って伸長し下端に工具のシャンク１ ２のテーパー部を嵌装する開口１４を備え、主軸１０の上方には工具固定用のば ね１６の収容部１８が形成してある。工具固定棒２０は、それ自体公知の機構に よって下方に押されるようにしてある。

【００２２】 工具固定棒２０の下端は中空にしてあって、工具をこれに保持するために、そ の中空部の内径は工具のシャンク１２の上端のプルスタッド１３の外径より大き なヘッド２２を嵌装することができるサイズにしてある。

【００２３】 工具を主軸１０内の工具固定棒２０の中空部内に固定するために、ヘッド２２ の下端と工具のプルスタッド１３とを接続する肩部２４において、工具固定棒２ ０の円筒状の外周壁には、複数個の放射方向に伸長する横溝２６が形成してあっ て、これらの横溝２６のそれぞれに、ボール２８が収容してある（図４，図５お よび図６参照）。

【００２４】 図３に示す主軸１０に工具を固定している位置から、工具を解放するために、 工具のプルスタッド１３のヘッド２２を保持している部位から僅か下方において 、主軸１０の開口１４の内径が広くしてあって、工具固定棒２０が押下げられる と、図６に示すように、横溝２６内のボール２８が放射外方に移動して、工具の プルスタッド１３のヘッド２２を通過することができるようになる。

【００２５】 以上に説明した従来の自動工具交換装置によれば、工具交換アーム（図に示し てない）が工具のシャンク１２をつかんだ後でなければ、工具固定棒２０を押し 下げることができないし、工具交換アームが次の加工のための工具を主軸１０の 開口１４に挿入し、この際に下方に押し下げられたままの工具固定棒２０の中空 部に次の工具のプルスタッド１３のヘッド２２が挿入されて、工具固定棒２０を 上方に移動して、主軸１０の開口１４の内壁と肩部２４の外側にボール２８が入 りこまなければ、工具交換アームから工具を離すことができない。

【００２６】

【実施例の説明】

この考案の自動工具交換装置は、これまでに述べた従来装置の改良に係るもの で、その説明を簡易化するとともに、理解を容易にするために、従来装置と同一 または類似の構成部分には、従来装置について用いた図の参照符号数字を適用す る。

【００２７】 図１より図３に示すように、この考案の自動工具交換装置においては、工具固 定棒２０の円筒形の外周壁に設けた複数個の放射方向に伸長する横溝２６に収容 されているボール２８の隣接する１対のボールの中間に、１本以上の工具保持ピ ン５０を主軸１０の長手軸線に対して直角方向に設けたピン通路５２と工具固定 棒２０の中空部の外周壁に設けた通路５４を滑動できるように配設してある。ピ ン５０は、常に工具保持ピン用ばね５６で放射内方に押されて、工具固定棒２０ の中空部内に挿入されている工具のプルスタッド１３の肩部２４に近接するよう にしてある。また、工具固定棒２０の中空部の外周壁に設けたピン通路５４は、 工具固定棒２０の上下方向の移動に支障のない広さにしてある。なお、この工具 保持ピン用ばね５２が工具のプルスタッド１３に対して押圧する力は、工具の重 量をピン５０で支える程度の弱いものとしてある。したがって、主軸１０につい て工具を固定して工作を実行するためには、ボール２８の確実な固定が適用され る。

【００２８】 そこで、主軸１０に工具を固定している位置から、工具を解放するために工具 固定棒２０が押下げられると、図３に示すように、横溝２６内のボール２８が放 射外方に移動され、工具は１対の工具保持ピン５０によって、いわば一時的に保 持するものであって、たとえ工具交換アーム（図に示してない）に工具のシャン ク１２がつかまれていなくても、工具が主軸１０から抜け出すおそれがない。

【００２９】 また、次の工具を主軸１０に取付ける場合においても、工具交換アームによっ て主軸１０の軸線上に移動された次の工具のプルスタッド１３のヘッド２２が、 図３に示すように、ボール２８が工具を固定できない状態にある位置で、保持ピ ン５０を突き抜けた位置を占めれば、工具のシャンク１２はボール２８で保持で きなくても、保持ピン５０で保持されるから、工具交換アームは工具を離して、 ボール２８で最終的に固定する間を利用して、主軸１０を次の動作に移行させる ことができる。

【００３０】

【考案の効果】

この考案の自動工具交換装置は、これまでに述べた通りの構成と作動とによっ て、工具交換時間（ツール・ツー・ツール）を殆んどゼロ秒で達成することがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の自動工具交換装置の主軸の要部を説
明する略断面図である。

【図２】図１の線II−IIに沿い矢印方向に見た略断面図
である。

【図３】この考案の自動工具交換装置の工具固定棒が押
下げられて工具を解放する位置に移動した状態を説明す
るために、図１を図２の線 III−III に沿って切断し矢
印方向に見た拡大立断面図である。

【図４】従来の典型的な自動工具交換装置の主軸の要部
を説明する図１に該当する略断面図である。

【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿い矢印方向に見た略断面図
である。

【図６】従来装置の工具固定棒が押し下げられて工具を
解放する位置に移動した状態を説明する拡大部分略図で
ある。

【符号の説明】

１０ 主軸 １２ 工具のシャンク １３ プルスタッド １４ 主軸の開口 １６ 工具固定用ばね １８ 工具固定用ばねの収容部 ２０ 工具固定棒 ２２ 工具のシャンクのヘッド ２４ シャンクの肩部 ２６ 横溝 ２８ ボール ５０ 工具保持ピン ５２ 主軸の工具保持ピン通路 ５４ 工具固定棒の工具保持ピン通路 ５６ 工具保持ピン用ばね

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタの主軸（１０）を長手
   方向に伸長する開口内に滑動することができるように取
   付けた工具固定棒（２０）の工具のシャンク（１２）を
   挿入する中空円筒状の外周壁に設けた複数個の横溝（２
   ６）にボール（２８）を収容し、これらボール（２８）
   を前記工具固定棒（２０）の移動によって前記横溝（２
   ６）内において工具のシャンク（１２）を固定する位置
   から、これを解放する主軸の開口を拡大した位置に移動
   できるようにして成る自動工具交換装置において、前記
   横溝（２６）内のボール（２８）によって工具を保持す
   る位置に前記主軸（１０）の軸線に対して直角方向で、
   前記工具固定棒（２０）の円筒状の外周壁において前記
   ボール（２８）の間を貫通する１本以上の対向するピン
   通路（５２）を設け、前記ピン通路（５２）に工具保持
   ピン用ばね（５６）により常時放射内方に押されるよう
   に工具保持ピン（５０）を配設したことを特徴とする自
   動工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記工具保持ピン用ばね（５６）で前記
   工具保持ピン（５０）を押圧する力を前記工具保持用ピ
   ン（５０）で工具の脱出を阻止できる程度のものとする
   請求項１に記載の自動工具交換装置。