JPH09512754A - 心出しおよび締付けのための手段と工具との結合 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、たとえば機械加工のような材料を処理するための工具の固定機構に関する。固定機構は、工具（１）、そのフレーム（２）および機械工具のフレーム内の工具保持部材（３）の組合わせを含んで成る。工具フレーム（２）中、および機械工具のフレームのうち工具保持部材（３）中の少なくとも１つの接続面（ｒ，７）は、主に装着方向に延び、曲面として形成される。工具フレーム（２）と工具保持部材（３）との間で機械力を伝達するために、工具フレーム（２）に連接する第１接触面（６）および工具保持部材（３）中の第２接触面（８）は、実質的に装着方向に垂直な方向に、固定機構の操作位置で互いに接するように位置されるように調整される。

Description

【発明の詳細な説明】 心出しおよび締付けのための手段と工具との結合 本発明は、たとえば機械加工のような材料の処理用工具のための固定機構に関 し、該固定機構は工具、そのフレームおよび機械工具のフレーム内の工具保持部 材の組合わせを含んで成る。 本発明の固定機構は、機械加工の材料として木材、プラスチック、金属等の、 たとえばフライス削り、リーマ通し、穴あけ、丸削りのようなチッピングによる 機械加工を含む広範囲の技術に応用できる。固定機構は、様々な種類の製造のた めのロボット技術に、または部品の移送および処理のための器具のようなその他 の自動装置で、さらに空気圧縮工具でのつかみ部材等の交換に用いることができ る。異なった種類の操作に要する前記の工具の交換は、様々な操作を実行するた めに必要である。 加えて、上記工具の固定機構は、切断、押抜き、成型および成形工作に、特に いわゆる板機械加工センターにおける金属板の機械加工に使用するのに利点があ る。この種の機械加工において、工具の固定の方向は、機械加工刃端または成形 刃端が機械加工力を金属板に向けるように線形運動方向、通常金属板の主方向に 垂直な方向であり、金属板が工具とその相手部材、すなわちクッションとの間に 配置される。本発明の固定機構は、実際の機械工具および相手部材、すなわちク ッションの両方を機械工具のフレーム内の工具保持部材に固定するのに用いるこ とができる。 従来技術では、工具を固定するのに、いわゆるコニックフィット（円錐すり合 わせ）、すなわちモースコニックフィットを用いるのが一般的であり、それによ って工具フレームと工具保持部材がそれぞれの軸方向で固定運動によって互いに 連結され、脱着も軸方向に対応する様式で達成される。特に、コニックフィット は、接続面が軸方向の力のもと、お互いに容易に締付けられすぎる傾向にあると いう欠点がある。このため、現在用いられている多くのシステムは、締付けられ たコニック面を工具の交換に際して、開放するための特別の脱着機構を含む。そ の結果、工具据え付けに要求される固定機構の費用が増加するとともに、固定機 構が比較的複雑となり、そのため実際の機械加工操作の間、特に工具の交換の間 に、障害が起こりやすい。 従来技術について、さらに完全な曲面とのインタフェイスを用いる工具固定機 構を開示するＤＥ−４２１８１４２，ＥＰ−２２７９６およびＤＥ−４２２３１ ５８を参照されたい。 本発明の目的は、改善された工具固定機構を提供することであり、広い範囲の 応用分野で従来技術を改善することでもある。これらの目的を達成するために本 発明の工具固定機構は、工具フレームと工具保持部材との間の機械加工力を伝え るために、工具フレーム中、および機械加工工具のフレーム内の工具保持部材中 の接続面の少なくとも１つが、主に装着方向に延び、曲面として形成され、そし て工具フレームに連接する第１接触面と工具保持部材中の第２接触面が固定機構 の操作位置でお互いに接触して配置されるよう調整されていることを主に特徴と する。上記解決法を用いて、非常に簡便で確実な固定機構が達成される。工具と そのフレームとは、曲面で定義される非常に簡単な移動によって工具保持部材に 位置され、そこで接続面が実質的にお互いに接触して位置し、そして接触面は装 着方向に実質的に垂直な方向に延び、最終装着段階で、工具と工具フレームおよ び工具保持部材間で装着方向に機械加工力を伝え、そして／または装着方向に実 質的に垂直な方向に摩擦接触によって機械加工力を伝える。 本発明の固定機構の幾つかの有利な実施の形態が添付された従属項に提示され ている。 下記の記載において、本発明は添付された図面に示され、本発明の固定機構の 幾つかの有利な実施の形態を例示する一連の図を参照して開示される。 図１ａは、第１の実施の形態に従う工具の部品を別々に工具を固定する初期の 段階において装着方向から見た断面図である。 図１ｂは、工具とそのフレームを機械工具のフレーム内の工具保持部材に連接 して装着する段階を示す、装着方向での断面図である。 図１ｃは、固定機構の機能位置における工具、工具フレームおよび機械工具の フレーム内の工具保持部材の装着方向での断面図である。 図１ｄは、工具および工具フレームを上記断面図中、脱着する段階を示す。 図２ａ−ｄは、図１−ｄに示される段階に対応する固定機構の別の実施の形態 を示す。 図３ａ−ｃは、本発明の第３の実施の形態に従う図１−ｄに示される重要な段 階を示す。 図１を参照して、固定機構は、主要部分として、工具１、工具１を固定する工 具フレーム２、ブッシュ様の工具保持部材３および締付金具３ａとから成る。こ の実施の形態では、工具１は切断、穴あけ、成型または成形等の刃のための相手 部材として用いるクッションまたはそれに類するものである。 工具フレーム２中の接続要素４は、円筒形状を有するインレイである。前記要 素４は、実質的に装着方向へ延び、装着方向（矢印Ａ）で直線をなす第１接続面 ５と、さらに第１接続面と続き装着方向に対して実質的に垂直である第１接触面 ６（すなわち底面）とから成る。本実施の形態では、第１接触面６は、第１接続 面５の接続要素４の底部に面する一端から固定機構の中心線Ｋに向けて延びる環 状様のフランジ部分であり、図３に示されるように、工具フレーム２および保持 部材３の両方の中央開口部ＫＲ２およびＫＲ３は、寸法が等しく同心状であるた め、保持部材３の内部で付加的な部品の装着方向でのいかなる移動も可能となる 。 図１に例示された第１の実施の形態では、曲線接続面（特に球面）は、工具保 持部材３と連接する接続面７であり、環状様の第２接触面（すなわち表側の表面 ）から装着方向（Ａ）に垂直な方向に延び、好ましくは装着方向での工具保持部 材３の外側表面の一部を形成する。図３を特に参照して、工具フレーム２は、第 ２接続面７を工具保持部材３の端部で取り囲むように配置され、第１接触面６お よび第２接触面８は互いに接触している。 本発明によれば、曲線面すなわち第２接続面７を、曲線面の曲率半径ｒと工具 保持部材３の装着方向での中心線Ｋ上に位置する中心Ｋと、接触面（すなわち本 実施の形態では第２接触面８）との距離が次式を満たすように設計することには 利点がある。 ｒ²＝Ｄ²＋ｄ² 式中、ｒは曲率半径、Ｄは装着方向Ａに垂直な第２接触面８の半径、ｄは装着 方向Ａでの曲率半径の中心と第２接触面との間の距離を表す。 その結果、曲線第２接続面７が装着方向Ａで第２接触面８の外側端から、第２ 接触面から距離ｅで延び、ｅは実質的にｅ＝２＊ｄである。式中、ｄは装着方向 での曲率半径の中心と、第２の接触面８との間の距離を表す。 固定機構を適合性よく機能させるためには、接続要素４のインレイの直径Ｈは 実質的にＨ＝２＊ｒであり、好ましくはＨ＝２＊ｒ＋△（式中、△は用いられる 嵌め合わせであり、ｒは前記曲率半径である）である。 少なくとも第２接続面７による工具保持部材３の断面形状と、工具フレーム２ 内の接続要素４の断面形状との両方は、装着方向Ａに対して垂直な方向で、円形 状である。用いられる嵌め合わせ△は、工具の用途に従って、動きばめ、締りば めまたはピンチばめであり得る。 図１ｂは、工具１およびフレーム２の工具保持部材３への装着を示し、工具フ レーム２は装着方向Ａに関して傾いた位置に移動される。すなわち、工具保持部 材３の一端が第２接続面７を通り、工具フレーム２をフレーム２と固定された締 付金具３ａ（たとえばグルーブノーズジョイント１０ａ，１０ｂ）で工具保持部 材３の方へよせる。棒状締付金具３ａは、このようにして、グルーブノーズジョ イント１０ａ，１０ｂを固定するために接触面８を通るようにされる。工具フレ ーム２は、球曲面を形成する接続面７のまわりを図１ｃに示す位置まで回転させ ることができ、そこで装着方向への力を受けるべく第１接触面６および第２接触 面８は、互いに接触し向き合う。締付金具３ａは、接触面６および８間に圧力を かけ、装着方向に垂直な方向の負荷（たとえば、ねじれ）を摩擦接触によって伝 えることができる。すなわち、 Ｆ_R＝μ＊Ｆｋ （式中、Ｆ_Rは半径方向の力、μは接触面６および接触面８間に有効に働く摩 擦係数、そしてＦｋは締付金具３ａの張力を表す。） 図１ｄに示すように、工具フレーム２は、締付金具３ａの推進力Ｆｋによって 逆に脱着される。本実施の形態では、接続要素４のインレイの装着方向での深さ Ｓ（すなわち、第１接触面６と工具フレーム２の環状様端面９との間の距離）は 実質的に２＊ｄであることに注目すべきである。ここで、ｄは装着方向での曲率 半径ｒの中心Ｋと第２接触面８との間の距離である。 締付金具３ａは、工具フレーム、２の外周を囲む２つ以上の金具であり、それ らの端部に設けられ工具フレーム２に向かって半径方向に延びるノーズ１０ｂを 含む。溝１０ａが工具１３のフレーム２の外表面に設けられ、フレーム２を取り 囲み、装着要素として機能し、２つの半径方向面１１ａおよび１１ｂを有し、各 々は工具の装着の間、固定されたとき（図１ａ−ｃ中、１１ａおよび１２ａ）、 脱着の間（図１ｄ中、１１ｂおよび１２ｂ）、各ノーズ１０ｂの対応する半径方 向面１２ａおよび１２ｂと協働する。 代わりに、図２を参照して、本発明の固定機構は、装着方向に垂直な方向から 見て、曲線面が工具フレーム２の外表面に形成され、それは実質的に装着方向に 関して、球面であり、そこでは工具保持部材中の接続要素４は、対応するインレ イである。当然のことながら、両方の接続面を少なくとも部分的に曲線状にする ことも可能である。 図２の実施の形態では、工具フレーム２は工具固定要素２ａと、それの第１面 に固定された工具１とから成る。板様固定要素２ａの第２面は、部分的に第１接 触面６を形成し、それに対して接続面要素２ｂが固定され、かつその装着方向の 表面は曲線状の接続面７を形成する。接続面要素２ｂは、第１接触面６に関して 中央に配置され、接続面要素２ｂは第１接触面によって環状様に取り囲まれてい る。装着方向に装着要素１３は接続面要素から延びて、実質的に装着方向にある 中央アーム１３ａとその自由端にある継ぎ要素１３ｂとから成る。 工具保持部材３には、その一端に端面が第２接触面８を形成するフランジ様の 継ぎ部材が設けられる。工具保持部材３は、ブッシュのようであり、装着方向に おいてブッシィング穴内で移動自在に締付金具３ａが配置され、工具保持部材３ のブッシィング形状の内部穴から案内効果を受ける。締付金具３ａの自由端は、 開口溝システム１４を備え、図２ａに示されるように装着要素１３のアーム１３ ａを収容するために開口部１４ａが装着方向に配置される。そこで締付金具３ａ は外側の位置にあり、開口溝システム１４の一端は、装着方向で第２接触面８の 外側に突出し、フレーム２の装着要素１３は、継ぎ要素１３ｂが溝要素１４ｂの 内部に位置されるように、開口溝システム１４に関してたとえば、側方から装着 することができる。溝要素１４ｂは、装着方向に垂直に、端部で半径方向面１２ ａ，１２ｂを含む。このようにして、図２ｂによれば、工具１はフレーム２とと もに工具保持部材３に引き付けられ、接続面要素２ｂが保持部材３のブッシィン グ形状部の内部に配置され、保持体の端部近傍の内面がそのようにして第２接続 面５を形成する。継ぎ要素１３ｂの第１半径方向面１１ａは、装着段階で溝要素 １４の第１半径方向面１２ａと接触状態にある。装着は、工具１に関して提示さ れた様式で行われ、図２ｃに示すような状況となり、そこでは示された固定にお いて、締付金具３ａは上方に向けての力Ｆｋによって動かされ、接触面６および ８は互いに接する。工具１は、図２ｄに示す様式で保持部材から脱着され、要素 １３の第２半径方向面１１ｂおよび要素１４の第２半径方向面１２ｂが互いに接 し、そして装着方向に有効な締付金具３ａの力が実質的に装着方向Ａで締付金具 ３ａのブッシィング形状部から接触面要素２を開放する。 図３を参照して、フレーム２は、締付金具３ａにある一連の開口部３ｂ内部で 半径方向に配置されたボール機構１５等によって、締付金具３ａに固定される。 開始段階および開放段階では、図３ａおよび図３ｃに示すように、ボール（１５ ａ）類は、保持部材のブッシィング穴の中のインレイ１６に位置することができ 、半径方向外方に移動して装着要素１３の継ぎ要素１３ｂが装着方向でボール１ ５ａを通過することを可能にする。保持部材３のブッシィング穴では、締付金具 ３ａを形成するブッシィング状管が装着方向に移動自在に配置される。フレーム ２の装着は、図３ａに従えばアーム要素１３ａおよび継ぎ要素１３ｂを含めて装 着要素１３を装着方向Ａで締付金具３ａの管形状体内部に挿入することによって 開始される。ここでボール１５ａはインレイ１６と連接しており、管形状体の内 面の平面で最外部の位置にある。締付金具３ａが保持部材３に対して、図３ｂに 示 すように、上方に移動するとき、図１および図２に関して前記で説明した様式に 対応するようにフレーム２をロックしそして力Ｆｋを与えるためにボール１５ａ は、装着方向に垂直な方向において内部に位置され、保持部材３の内部穴の表面 によって継ぎ要素１３ｂの半径方向面１１ａと強制的に連接される。図３ｃに示 すように、締付金具３ａの表側面３ｃ（図２では半径方向面１２ｂに対応する） を用いて、第２半径方向面１１ｂを形成する接続面要素２ｂの接触面６を押して 、フレーム２は脱着される。保持部材３内の接続面５は、締付金具が自在に移動 する保持部材３のブッシィング穴を超える直径を有する接続要素４中に形成され る。その結果、図３に示す実施の形態では、開口溝システム１４（図２）に対応 する構造は、図２の固定構造の代わりに、締付金具３ａの移動に従って半径方向 で調整されるように形成される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年８月６日 【補正内容】 請求の範囲 １．機械加工のような材料を処理するための工具の固定機構であって、工具（ １）と、そのフレーム（２）と、機械工具のフレーム内の工具保持部材（３）と の組合わせを含んで成り、工具フレーム（２）および工具保持部材（３）は、主 に装着方向に延びる接続面（５，７）を含み、そして工具フレーム（２）は、第 １接触面（６）を含み、工具保持部材（３）は第２接触面（８）を含み、工具フ レーム（２）と工具保持部材（３）との間の機械力を伝達するために、該第１接 触面（６）および第２接触面（８）は実質的に装着方向に垂直な方向に配向され 、固定機構の操作位置でお互いに接するように位置する固定機構において、前記 接続面（５，７）の少なくとも１つは、球面として形成されることを特徴とする 固定機構。 ２．前記接続面（５，７）および接触面（６，８）は、工具フレーム（２）中 および工具保持部材（３）中の両者において、実質的にそれらの端部で続いてい ることを特徴とする請求項１記載の固定機構。 ３．球面（７）は、工具保持部材（３）の外側表面に形成され、第２接触面（ ８）の外端から延び、そして工具フレーム（２）中の接続要素（４）は、凹部で あることを特徴とする請求項１記載の固定機構。 ４．球面（７）は、工具フレーム（２）の外側表面に形成され、そして工具保 持部材（３）中の接続要素（４）は、凹部であることを特徴とする請求項１記載 の固定機構。 ５．第１に、球面（７）の曲率半径の長さ、第２に該曲率半径の中心（Ｋ）と 接触面との間の距離は次式を満たす： ｒ²＝Ｄ²＋ｄ² （式中、ｒは曲率半径であり、Ｄは装着方向（Ａ）に垂直な接触面（６，８） の半径であり、そしてｄは装着方向（Ａ）での曲率半径の中心と接触面（６，８ ）との間の距離である） ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固定機構。 ６．接触部（４）のインレイの直径（Ｈ）は、実質的に２＊ｒ、好ましくは（ Ｈ）＝２＊ｒ＋△（式中、ｒは前記曲率半径であり、そして△は、たとえば動き ばめ、締りばめまたピンチばめのような、使用する嵌め合わせである）であるこ とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固定機構。 ７．球面（７）は、装着方向（Ａ）で第１接触面（６）から実質的に（ｅ）の 心から表側の表面までの距離である）であることを特徴とする請求項１〜５のい ずれかに記載の固定機構。 ８．前記接続要素（４）は、円筒状等形状を備える凹部であり、装着方向（Ａ ）での第２接続面（８）からの深さが実質的に２＊ｄである（式中、ｄは、装着 方向（Ａ）での曲率半径（ｒ）の中心（Ｋ）と第２接触面（８）との間の距離で ある）ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固定機構。 ９．前記工具フレーム（２）は、工具が固定される固定要素（２ａ）と、工具 （１）の固定位置に対して固定要素（２ａ）の反対側に位置し、球形接続面（５ ，７）を有する接続面要素（２ｂ）であり、接触面（６，８）が該接続面要素（ ２ｂ）を取り囲むように固定要素中に位置されるものと、保持部材（３）内に位 置し、保持部材（３）に対して移動自在である固定手段（３ａ）等の開口溝配置 （１４）と協働して配置される装着要素（１３）とを含むことを特徴とする請求 項１〜８のいずれかに記載の固定機構。 10．前記装着要素（１３）は、接続面要素（２ｂ）から突出し、そしてアーム 要素（１３ａ）および継ぎ要素（１３ｂ）を含むことを特徴とする請求項１〜９ のいずれかに記載の固定機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械加工のような材料を処理するための工具の固定機構であり、工具（１ ）と、そのフレーム（２）と、機械工具のフレーム内の工具保持部材（３）との 組合わせを含んで成る固定機構において、工具フレーム（２）と工具保持部材（ ３）との間で機械力を伝達するために、工具フレーム（２）中および機械工具の フレーム内の工具保持部材（３）中の接続表面（５，６）の少なくとも１つが主 に装着方向に延び、曲面として形成され、そして工具フレーム（２）と連接する 第１接触面（６）および工具保持部材（３）内の第２接触面（８）が実質的に装 着方向に垂直な方向になるように、そして固定機構の操作位置において互いに接 触して位置するように調整されることを特徴とする固定機構。 ２．前記接続面（５，７）および接触面（６，８）は、工具フレーム（２）内 および工具保持部材（３）内の両者において、実質的にそれらの端部で続いてい ることを特徴とする請求項１記載の固定機構。 ３．前記曲面（７）は、装着方向に垂直な方向（矢印Ａ）から見て球形状を有 する工具保持部材（３）の外側表面に形成され、第２接触面（８）の外端から延 び、そして工具フレーム（２）中の接続要素（４）は、インレイであることを特 徴とする請求項１記載の固定機構。 ４．前記曲面（７）は、装着方向に垂直な方向（Ａ）から見て球形状を有する 工具フレーム（２）の外側表面に形成され、そして工具保持部材（３）中の接続 要素（４）は、インレイであることを特徴とする請求項１記載の固定機構。 ５．第１に、前記曲線面（７）の曲率半径の長さ、第２に該曲率半径の中心（ Ｋ）と接触面との間の距離は次式を満たす： ｒ²＝Ｄ²＋ｄ² （式中、ｒは曲率半径であり、Ｄは装着方向（Ａ）に垂直な接触面（６，８） の半径であり、そしてｄは装着方向（Ａ）での曲率半径の中心と接触面（６，８ ）との間の距離である） ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固定機構。 ６．接触部（４）のインレイの直径（Ｈ）は、実質的に２＊ｒ、好ましくは（ Ｈ）＝２＊ｒ＋△（式中、ｒは前記曲率半径であり、そして△は、たとえば動き ばめ、締りばめまたピンチばめのような、使用する嵌め合わせである）であるこ とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固定機構。 ７．前記曲面（７）は、装着方向（Ａ）で第１接触面（６）から実質的に（ｅ の中心から表側面までの距離である）であることを特徴とする請求項１〜５のい ずれかに記載の固定機構。 ８．前記接続要素（４）は、円筒状等形状を備えるインレイであり、装着方向 （Ａ）での第２接続面（８）からの深さが実質的に２＊ｄである（式中、ｄは、 装着方向（Ａ）での曲率半径（ｒ）の中心（Ｋ）と第２接触面（８）との間の距 離である）ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固定機構。 ９．前記工具フレーム（２）は、工具が固定される固定要素（２ａ）と、工具 （１）の固定位置に対して固定要素（２ａ）の反対側に位置し、接続面（５，７ ）を有する接続面要素（２ｂ）であり、接触面（６，８）が該接続面要素（２ｂ ）を囲むように固定要素中に位置されるものと、保持部材（３）内に位置し、保 持部材（３）に対して移動自在である固定手段（３ａ）等の開口溝配置（１４） と協働して配置される装着要素（１３）とを含むことを特徴とする請求項１〜８ のいずれかに記載の固定機構。 10．前記装着要素（１３）は、接続面要素（２ｂ）から突出し、そしてアーム 要素（１３ａ）および継ぎ要素（１３ｂ）を含むことを特徴とする請求項１〜９ のいずれかに記載の固定機構。