JPH0751224Y2 - 切削工具取付ユニット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、工作機械に取付けて使
用される切削工具取付ユニットに関するもので、マシニ
ングセンタの自動工具交換装置で交換可能な切削工具取
付ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の切削工具取付ユニットは、
一端部を工作機械の主軸に装着されるシャンク部とし且
つ他端部をチャック装置との接続部とした回転軸と、こ
の回転軸を回転のみ可能に支承するユニットケースと、
このユニットケースの一側部に設けられたピン保持部
と、このピン保持部に前記回転軸と平行に設けたピン嵌
挿穴に軸方向摺動可能に且つばねによってピン先端部が
常時外方に突出するように嵌挿されたユニットケース固
定用ピンとを備えてなるもので、回転軸のシャンク部を
工作機械の主軸に装着する時に、ユニットケース固定用
ピンを前記ばねの付勢力に抗し後退させた状態で当該ピ
ンの先端部を工作機械の固定部に設けたピン嵌合孔に押
圧嵌合させて、ユニットケースを固定するようにしてい
る。尚、前記チャック装置は、例えば、前記回転軸に対
し直角を成してこれと連動連結される被動軸を有するア
ングルヘッドからなるもので、このヘッドのチャック部
にドリル等の切削工具が取付けられる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の切削
工具取付ユニットにおいて、ユニットケース固定用ピン
は、ピン保持部のピン嵌挿穴に直接嵌挿されていること
から、このピンの外周面とピン嵌挿穴の内周面との間に
は、微小ではあるが当該ピンが摺動し得るための遊動間
隙が形成されている。しかして、切削加工時にチャック
装置を介してユニットケースにかかる切削負荷等によ
り、ユニットケースがガタを生じ易く、加工精度に微妙
な影響を及ぼし、またこのユニットの繰り返し使用によ
ってピンの外周面あるいはピン嵌挿穴の内周面が磨耗
し、このため上記遊動間隙が拡大してユニットケースの
ガタが一層大きくなり、加工精度を著しく低下させる、
と言う問題があった。

【０００４】本考案は、上述したような遊動間隙による
ユニットケースのガタつきを全く無くするようにしたこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の請求項１は、一端部を工作機械の主軸１
に装着されるシャンク部１０とし且つ他端部をチャック
装置１１との接続部とした回転軸１３と、この回転軸１
３を回転のみ可能に支承するユニットケース１５と、こ
のユニットケース１５の一側部に設けられたピン保持部
１６と、このピン保持部１６にばね１７によってピン先
端部が常時外方に突出するように内装されたユニットケ
ース固定用ピン１８とを備え、前記主軸１への回転軸１
３の装着時に、前記ピン１８が前記ばね１７の付勢力に
抗して後退した状態でピン先端部１８ｂが、工作機械の
固定部２に設けられたピン嵌合孔７に嵌合する切削工具
取付ユニット９において、ユニットケース固定用ピン１
８を、ピン保持部１６に回転軸１３と平行に設けたピン
嵌挿孔２２に、直線作動軸受２３を介して嵌挿したこと
を特徴とするものである。

【０００６】請求項２においては、ユニットケース固定
用ピン１８に、回転軸１３側に設けられた被係合部２８
と係合して回転軸１３の回転を阻止する係合部２９を有
する位置決め用カラー３０を摺動可能に外嵌すると共
に、このカラー３０に、ユニットケース１５側に前記ピ
ン１８と平行に突設されたカラー位置規制用ピン３２を
摺動可能に貫通させ、位置決め用カラー３０とユニット
ケース１５との間には、このカラー３０を前記被係合部
２８との係合位置に保持するばね３３を介装したことを
特徴とする。

【０００７】請求項３においては、ユニットケース固定
用ピン１８の先端部１８ｂをテーパに形成すると共に、
このテーパ端部１８ｂが嵌合するピン嵌合孔７をテーパ
に形成したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項４においては、ユニットケー
ス固定用ピン１８をピン嵌挿孔２２の外方へ突出するよ
うに付勢するばね１７は、位置決め用カラー３０をその
係合部２９と前記被係合部２８との係合位置に保持する
ばね３３よりも弾発力の強いものからなることを特徴と
する。

【０００９】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１及び図２において１は、マシニングセンタ本体の固
定部２に軸受３を介して回転自在に支承された主軸で、
この主軸１の先端にテーパ穴４が開口している。５は、
前記固定部２の先端所要部にボルト６で取着された取付
台で、この取付台５には、前記主軸１と平行な軸線を有
するテーパ状のピン嵌合孔７と、これに隣接して取付台
５の先端面に開口する径大のガイド孔８とが同軸状に連
設されている。９は切削工具取付ユニットである。

【００１０】切削工具取付ユニット９は、一端部がマシ
ニングセンタの主軸１に装着されるテーパ状シャンク部
１０を形成し且つ他端部がアングルヘッド１１（チャッ
ク装置）の被動軸１２に連動連結される回転軸１３と、
この回転軸１３に軸受１４を介し外嵌されて当該回転軸
１３を回転のみ可能に支承するユニットケース１５と、
このユニットケース１５の一側部に一体に形成されたピ
ン保持部１６と、このピン保持部１６に弾発力の大きい
第１ばね１７によってピン先端部が常時外方に突出する
ように内装されたユニットケース固定用ピン１８とを含
んで構成される。前記回転軸１３における前記ユニット
ケース１５で支承された軸部分と前記テーパ状シャンク
部１０との間には径大軸部１９が形成され、この径大軸
部１９にはマニピュレータ用の嵌合周溝部２０及び係合
凹部２１が形成してある。

【００１１】図２に示すように、ユニットケース１５の
ピン保持部１６には、回転軸１３と平行な軸線に沿って
延びるピン嵌挿孔２２が設けられ、このピン嵌挿孔２２
に、前記ユニットケース固定用ピン１８が、リニア軸受
からなる直線作動軸受２３を介して軸方向移動可能に嵌
挿されている。

【００１２】上記ユニットケース固定用ピン１８の取付
構造について図２により詳細に説明すると、ユニットケ
ース固定用ピン１８は、中空状に形成されていると共
に、先端側が後端側より径大に形成され、この径大ピン
部１８ａの先端部１８ｂが前記固定部５のテーパ状ピン
嵌合孔７に対応するテーパに形成されている。そして、
ピン保持部１６のピン嵌挿孔２２には、耐磨耗性に優れ
た金属材料からなる円筒状ブッシュ２４が嵌合固定さ
れ、このブッシュ２４の内周面と、ユニットケース固定
用ピン１８における後端側径小ピン部１８ｃの外周面と
の間に前記直線作動軸受２３が介装される。

【００１３】この直線作動軸受２３は、前記ブッシュ２
４側に保持された多数の鋼球２３ａがユニットケース固
定用ピン１８の外周面との間で転がり方向に相対直線運
動するリニア軸受からなるものであって、各鋼球２３ａ
がユニットケース固定用ピン１８の外周面に対しそれぞ
れ点接触状態で転動可能であるから、この直線作動軸受
２３の内周面とユニットケース固定用ピン１８の外周面
との間の遊動間隙は、理論上零である。

【００１４】また、ユニットケース固定用ピン１８の中
空部にはストッパ杆２５が当該ピン１８の先端側から挿
通され、このストッパ杆２５の後端ねじ部２５ａが、ピ
ン保持部１６の後端にボルト２６で固定された蓋部２７
に螺着され、そして前記第１ばね１７がストッパ杆２５
に外嵌された状態で前記蓋部２７とユニットケース固定
用ピン１８との間に介設され、それにより前記ピン１８
が外方へ突出付勢される。このピン１８の突出長さは、
ストッパ杆２５の頭部２５ｂによって所定長さｈ１に制
限され、ストッパ杆２５を適宜廻すことによって、その
突出長さを調整することができる。

【００１５】一方、前記ユニットケース固定用ピン１８
の先端側径大ピン部１８ａには、回転軸１３側に設けら
れた被係合部２８と係合して回転軸１３の回転を阻止す
る係合部２９を備えた位置決め用カラー３０が軸方向摺
動可能に外嵌されている。このカラー３０には所定位置
にピン孔３１が設けてあって、このピン孔３１に、ユニ
ットケース１５側にユニットケース固定用ピン１８と平
行に突設されたカラー位置規制用ピン３２を貫通させて
いる。また、位置決め用カラー３０とユニットケース１
５との間には、このカラー３０の係合部２９を回転軸１
３側の被係合部２８との係合位置に保持するためにこの
カラー３０を常時先方側へ付勢する第２ばね３３が介装
されている。尚、この第２ばね３３は、前記第１ばね１
７よりも弾発力の小さいコイルばねである。

【００１６】また、前記アングルヘッド１１は、図１に
示すように、前記ユニットケース１５と一体的に連結さ
れたケーシング３４と、このケーシング３４内に前記回
転軸１３に対し直角に配置されて軸受３５，３６により
軸支された被動軸１２と、この被動軸１２の先端部に設
けられたチャック部３７とからなり、被動軸１２は傘歯
車３８，３９を介して回転軸１３と連動連結している。

【００１７】次に、上述のような構成を有する切削工具
取付ユニット９の作用について説明すると、この取付ユ
ニット９は、マシニングセンタ本体に付属のマガジン内
に収納され、この収納状態において、ユニットケース固
定用ピン１８及び位置決め用カラー３０は、それぞれ第
１ばね１７及び第２ばね３３の付勢力によって、図２の
仮想線図示のような突出姿勢にある。即ち、ユニットケ
ース固定用ピン１８は及び位置決め用カラー３０は、同
図の実線図示位置からそれぞれ先方へｈ１、ｈ２だけ突
出している。従って、カラー３０側の係合部２９が回転
軸１３側の被係合部２８に係合することにより、ユニッ
トケース１５と回転軸１３との相対回転が阻止される。

【００１８】斯かる状態からマニュピレータがこのユニ
ット９を把持してマガジンから取り出し、主軸１側に搬
送する。この搬送中においても、カラー３０側の係合部
２９が回転軸１３側の被係合部２８に係合保持されてい
るので、ユニットケース１５と回転軸１３とが相対回転
を生じることはない。それから、回転軸１３のテーパ状
シャンク部１０を主軸１のテーパ穴４に突入嵌合させ
る。このシャンク部１０がテーパ穴４に完全に嵌合し且
つ係合凹部２１（図１参照）が主軸１側に設けてある係
合凸部（図示省略）に係合した状態で、ユニットケース
固定用ピン１８のテーパ端部１８ｂが取付台５のテーパ
状ピン嵌合孔７に嵌合するわけであるが、このときユニ
ットケース固定用ピン１８は、第１ばね１７の付勢力に
抗して当初の突出位置（図２の仮想線図示位置）からｈ
１だけ後退し、従ってそのテーパ端部１８ｂは第１ばね
１７の弾発力によってテーパ状ピン嵌合孔７に対し押圧
された状態で嵌合する。

【００１９】またこのとき、位置決め用カラー３０は、
その先端面３０ａが取付台５の対向端面５ａに衝当する
ことによって当初の突出位置からｈ２だけ後退し、それ
により係合部２９が被係合部２８から離脱して、回転軸
１３を回転自在の状態とする。こうして主軸１への切削
工具取付ユニット９の装着を終えた後、主軸１を回転駆
動することにより、主軸１の回転は、回転軸１３を介し
アングルヘッド１１の被動軸１２に伝達されて、チャッ
ク本体３７を回転させる。また、このユニット９をマニ
ピュレーターにより主軸１から引き出すと、この作動に
伴ってっユニットケース固定用ピン１８が第１ばね１７
の弾発力で当初の突出位置まで突出し、同時に位置決め
用カラー３０は、第２ばね３３の弾発力により当初位置
に突出して、係合部２９と被係合部２８との係合位置を
確保し、ユニットケース１５と主軸１との相対回転を阻
止する。

【００２０】そして特に、この切削工具取付ユニット９
においては、ユニットケース固定用ピン１８が、ピン保
持部１６のピン嵌挿孔２２に嵌合固定されたブッシュ２
４に、リニア軸受からなる直線作動軸受２３を介して軸
方向移動可能に嵌挿されており、この直線作動軸受２３
は、前記ブッシュ２４側に保持された各鋼球２３ａがユ
ニットケース固定用ピン１８の外周面に対しそれぞれ点
接触状態で回転しながら相対直線移動するものであるか
ら、この直線作動軸受２３とユニットケース固定用ピン
１８の外周面との間に遊動間隙の形成される余地がな
く、その遊動間隙は理論上零であって、実際上も限り無
く零に近づけることが可能となる。従って、切削加工時
にアングルヘッド１１を介してユニットケース１５にか
かる切削負荷等によって、このユニットケース１５がガ
タつくことはない。また、このユニット９の繰り返し使
用によっても、上記のような遊動間隙が生ずるおそれは
なく、従って長期にわたってきわめて高精度の切削加工
を行うことが可能となる。

【００２１】更に、この切削工具取付ユニット９におい
ては、ユニットケース固定用ピン１８をばね圧の小さい
第１ばね１７により、また位置決め用カラー３０をばね
圧の大きい第２ばね３３により作動させるように構成し
ているので、位置決め用カラー３０側の係合部２９と回
転軸１３側の被係合部２８との係合時における衝撃を緩
和できて、これら係合部２９及び被係合部２８の損傷を
防止でき、また第２ばね３３よりもばね圧の強い第１ば
ね１７によって、ユニットケース固定用ピン１８を固定
部２側のピン嵌合孔７に押圧嵌合し、強力な楔作用にに
よってユニットケース１５をガタつくことなく定位置に
強固に保持することができ、それにより切削加工精度を
より一層向上させることができる。

【００２２】この実施例では、ピン保持部１６のピン嵌
挿孔２２に、耐磨耗性に優れた金属材料からなるブッシ
ュ２４を嵌合固定し、このブッシュ２４と、ユニットケ
ース固定用ピン１８との間に直線作動軸受２３を介装し
ているが、このブッシュ２４は、ピン保持部１６がアル
ミニウム等のように比較的軟質の金属材料で形成されて
いる場合にピン嵌挿孔２２が磨耗し易いことから、その
ピン嵌挿孔２２内に嵌装されるものである。従って、こ
のピン保持部１６自体が耐磨耗性の良好な材料からなる
ものであれば、このブッシュ２４を省略して、ユニット
ケース固定用ピン１８の外周面とピン嵌挿孔２２の内周
面の間に直線作動軸受２３を介装することができる。も
ちろん、回転軸１３は耐磨耗性の良好な材料で形成され
る。

【００２３】

【考案の作用及び効果】本考案の請求項１に係る切削工
具取付ユニットによれば、ユニットケース固定用ピン
が、ユニットケースに設けられたピン保持部のピン嵌挿
穴に、直線作動軸受を介して嵌挿されることによって、
この直線作動軸受とユニットケース固定用ピンとの間に
遊動間隙の形成される余地はなく、その遊動間隙は理論
上零であって、実際上も限り無く零に近づけることが可
能となる。

【００２４】従って、このユニットの使用による切削加
工時に、切削負荷等によってユニットケースがそのピン
保持部のピン嵌挿孔とユニットケース固定用ピンとの間
でガタつきを生ずることが全くなくなり、それより切削
加工精度を著しく向上させることができると共に、この
ユニットの繰り返し使用によっても上記のような遊動間
隙の生ずるおそれがないから、長期にわたって高精度の
切削加工を行うことができる。

【００２５】請求項２に係る切削工具取付ユニットによ
れば、このユニットを主軸に装着していない状態では、
位置決め用カラー側の係合部と回転軸側の被係合部との
係合作用により、ユニットケースと回転軸との相対回転
を阻止して、主軸に対する当該ユニットの装着作業を迅
速かつ正確に行うことができる。また、このユニットの
装着時には、位置決め用カラーの先端面を、ばねの付勢
力に抗して固定部の対向端面に当接させることによっ
て、位置決め用カラー側の係合部と回転軸側の被係合部
との係合を解除して、回転軸を回転可能な状態とするこ
とができる。

【００２６】また、ユニットケース固定用ピンと位置決
め用カラーとを、２つのばねによってそれぞれ個別に作
動させるようにしているので、これらピン及びカラーに
必要な作動量に応じてそれぞれ適当なばねを選ぶことが
でき、そのためユニットケース固定用ピンの作動量を最
小限に設定できて、ピン保持部をコンパクトな構造とす
ることができる。

【００２７】請求項３に係る切削工具取付ユニットによ
れば、ユニットケース固定用ピンの先端部をテーパに形
成すると共に、このテーパ端部が嵌合するピン嵌合孔を
テーパに形成しているので、ユニットケース固定用ピン
がこれを作動するばね（第１ばね）に付勢されて、先端
のテーパ端部がテーパ状のピン嵌合孔に楔作用で押圧嵌
合し、それによりユニットケースを工作機械の固定部に
対し確実強固に連結することができる。

【００２８】請求項４に係る切削工具取付ユニットによ
れば、ユニットケース固定用ピンを作動させるばね（第
１ばね）が、位置決め用カラーを作動させるばね（第２
ばね）よりも弾発力の強いばねからなるため、位置決め
用カラー側の係合部と回転軸側の被係合部との係合時に
おける衝撃を緩和することができ、また前記第１ばねに
よってユニットケース固定用ピンをテーパ状ピン嵌合孔
に押圧嵌合し、強力な楔作用によってユニットケースを
ガタつくことなく定位置に強固に保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による切削工具取付ユニット
の一部断面側面図である。

【図２】図１に示す切削工具取付ユニットの一部拡大詳
細断面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械の主軸 ２ 工作機械の固定部 ５ 取付台 ７ ピン嵌合孔 ９ 切削工具取付ユニット １０ テーパ状シャンク部 １１ アングルヘッド（チャック装置） １２ 被動軸 １３ 回転軸 １５ ユニットケース １６ ピン保持部 １７ 第１ばね １８ ユニットケース固定用ピン １８ｂ テーパ端部 ２２ ピン嵌挿孔 ２３ 直線作動軸受 ２８ 被係合部 ２９ 係合部 ３０ 位置決め用カラー ３１ ピン孔 ３２ カラー位置規制用ピン ３３ 第２ばね

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部を工作機械の主軸に装着されるシャ
   ンク部とし且つ他端部をチャック装置との接続部とした
   回転軸と、この回転軸を回転のみ可能に支承するユニッ
   トケースと、このユニットケースの一側部に設けられた
   ピン保持部と、このピン保持部にばねによってピン先端
   部が常時外方に突出するように内装されたユニットケー
   ス固定用ピンとを備え、前記主軸への回転軸の装着時
   に、前記ピンが前記ばねの付勢力に抗して後退した状態
   でピン先端部が、工作機械の固定部に設けられたピン嵌
   合孔に嵌合する切削工具取付ユニットにおいて、ユニッ
   トケース固定用ピンは、ピン保持部に回転軸と平行に設
   けられたピン嵌挿穴に、直線作動軸受を介して嵌挿され
   ていることを特徴とする切削工具取付ユニット。
2. 【請求項２】ユニットケース固定用ピンに、回転軸側に
   設けられた被係合部と係合して回転軸の回転を阻止する
   係合部を有する位置決め用カラーを摺動可能に外嵌する
   と共に、このカラーに、ユニットケース側にユニットケ
   ース固定用ピンと平行に突設されたカラー位置規制用ピ
   ンを摺動可能に貫通させ、位置決め用カラーとユニット
   ケースとの間には、位置決め用カラーをその係合部と前
   記被係合部との係合位置に保持するばねを介装してなる
   請求項１に記載の切削工具取付ユニット。
3. 【請求項３】ユニットケース固定用ピンの先端部をテー
   パに形成すると共に、このテーパ端部が嵌合するピン嵌
   合孔をテーパに形成してなる請求項１または２に記載の
   切削工具取付ユニット。
4. 【請求項４】ユニットケース固定用ピンをピン嵌挿穴の
   外方へ突出するように付勢するばねは、位置決め用カラ
   ーをその係合部と前記被係合部との係合位置に保持する
   ばねよりも弾発力の強いばねからなる請求項１、２また
   は３に記載の切削工具取付ユニット。