JPS60228050A - 工作機械の工具変更装置 - 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】 この発明は、工作機械の工具変更装置に関し、この装置
は工作機械に設けられたツールホルダ支承部材と、ツー
ルホルダ支承部材に嵌装されて工具を担持するツールホ
ルダと、工具変更作業の場合にツールホルダを係合する
変更アームと、ツールホルダをツールホルダ支承部材に
結合する締付部材を作動する自動作動部材とを有し、ツ
ールホルダは変更アームの保合用円筒形部分をもってい
て、円筒形部分の軸方向を向いてツールホルダ支承部材
に嵌装される。

この種の形式の１工具変更装置（ドイツ公開特許明細書
（ＤＥ−Ａｓ　）第１６５２６９９号）においては、共
通の回転軸に対して直径上で対向関係をもって２つの変
更アームが設けられる。

各変更アームはその一端に半球形支持殻体をもち、その
内径は円筒形部分の外径に＃１は対応する。変更アーム
の縦方向に移動可能な固定棒部材が支持殻体と向合って
変更アームに配設される。工具変更のためには、変更ア
ームがツールホルダ支承部材の区域内において回転され
、半円筒形殻体をもって変更される工具の円筒形部分を
抱く。この状態において、固定棒部材がばねの力に抗し
て引込まれて、半円筒形殻体が円筒形部分に当接すると
、半円筒形殻体に対して対向関係の一位置において円筒
形部分と押接する。しかしこの形式の保持装置は、変更
される工具が、ツールホルダがツールホルダ支承部材に
極めて緊密に嵌装される場合には十分な精度がえられな
い。

さらに変更アームは、半円筒形殻体の区域では比較的大
きい構造となっているので、工具は工具が変更アームに
よって移送収容される工具マガジン内で互いにかカシ隔
てて配置されなければならない。従って工具マガジンは
比較的大きい寸法をもつ。よって変更されるツールホル
ダはその軸方向に変更アームに対して所定の位置を占め
、変更作業中に工具アームに対して無意識に変位される
ことがなく、また軸方向に円筒形部分の前方及び後方に
一肩部を設けることが必要で、この場合肩部の直径は円
筒形部分の直径よシも小さく定められる。従って、半円
筒形殻体の両側に変更アームは半円筒形殻体の直径より
も幾分小さい部分をもつ。肩部はツールホルダの断面部
分を弱くさせ、または断面部分を弱くすることを避ける
ためには、半円筒形部分はそれに応じて大きい直径で造
らなければならず、従ってツールホルダを、工具マガジ
ン内で互いに大きい間隔をもって配置することが必要と
なる。

工具変更装置の最も普通形式のものは、それぞれ変更ア
ームの末端に設けられた舌状の把持具をもって作用する
。ツールホルダはフランジをもち、それに台形断面の溝
が形成される。把持具の舌状部材がこの溝と係合する。

この構造においても把持舌状部材とツールホルダとの間
の結合は、比較的に精度が悪い。さらに舌状部材及び必
要とされるフランジは、既述の不利点、すなわちツール
ホルダは工具マガジン内で互いに比較的大きい間隔で配
置されなければならないという不利点が避けられない。

ゆえにこの発明は、この明細書において当初に述べた種
類の工作機械用工具変更装置を提供する問題を基とし、
同時に上記の不利点を避けてツールホルダと変更アーム
との間の結合を極めて高い精度の位置関係をもって構成
し、しかも構造が簡単で、特に変更ヘッドの区域でもそ
の寸法が小さく、ツールホルダは変更アームの保合のた
めに拡大直径部分を設ける必要がなく、それによってツ
ールホルダは工具マガジン内で互いに最小の間隔をもっ
て配置できる。

この発明によれば、この問題はつぎのようにして解決さ
れる。すなわち、この発明の装置は、円筒形部分は半径
方向に延びるねじ孔を備え、′変更アームの自由端に円
筒形部分の軸線に対して半径方向に移動可能で、かつツ
ールホルダに向いた他端にプリズム形心合せ凹部をもつ
変更ヘッドが設けられ、変更ヘッドに結合ビンが設けら
れ、この結合ビンは変更ヘッドの運動の半径方向を向い
た心合せ凹部の中心に延び、２つの相反する回転方向に
モータによって駆動され、変更ヘッド内を軸方向に沿っ
て限定された距離だけ移動可能であシ、自由端にねじ孔
に螺合する雄ねじ部を有する。

この発明による工具変更装置は、ツールホルダと変更ヘ
ッドとの連結を工具変更作用中に結合ビンによってねじ
係合により固定される２つの構成要素に対して極めて高
い精度の関係位置を与える。この点について２つの構成
要素間の関係位置の精度が、変更ヘッドのプリズム形凹
部によって確実に保証される。

また他の利点は、ツールホルダは円筒形部分のみをもち
、他の部分すなわち円筒形部分の直径を超して突出する
部分や、円筒部分より小径の部分を、変更アームと係合
するために有していない。さらに変更ヘッドはツールホ
ルダと一方の側からのみ係合するので、ツールホルダを
工具マガジン内に、またはツールホルダ支承部材に嵌合
する場合に、ツールホルダと並んで横方向に変更アーム
または部品のだめの余地を設ける必要がない。従ってツ
ールホルダはマガジン内で互いに極めて小さい場所を占
めることができ、マガジンのピッチや仕切シは、円筒形
部分よシもわずかに大きくとるのみでよい。

そのうえツールホルダは溝や肩部によって弱められない
ので、極めて大きい強度をもつ。高い精度の関係位置金
もつ変更ヘッドとツールホルダとの結合のため、ツール
ホルダ支承部材内に極めてしつくシ嵌められるツールホ
ルダを変更することが容易にできる。さらにこの工具変
更装置は、ツールホルダとツールホルダ支承部材との結
合を行うすべてのシステムに用いることができる。

図面を参照しつつこの発明の１実施例について以下に詳
細に説明する。

ツールホルダとツールホルダ支承部材との連結について
、ツールホルダ支承部材を形成する工作機械スピンドル
１について述べる。

工作機械スピンドルｌはヘッドストック２に回転可能に
取付けられる。スピンドル１は前方自由端にツールホル
ダ４ｔ−支承するツールホルダ支承部材をもっている。

ツールホルダ４は自由端（図示されないが第１図の左方
に位置する）に、例えばドリルヘッド、中ぐシ工具、ミ
ーリング工具、リーマなどのような工具を担持し、これ
らの工具はツールホルダに固定または交換可能に中間部
材を介し、または介しないで結合される。ツールホルダ
４はツールホルダ支承部材３内に、極めて少量の遊び（
最終的には遊びなしに）で嵌合する円筒形軸部分６をも
っている。円錐形孔７が軸部分６に設けられる。ツール
ホルダ支承部材３は半径方向に延びるねじ孔８をもち、
このねじ孔に締付ねじ９が螺合される。締付ねじ９は円
錐形部分１０によって軸部分６の円錐形孔７に係合する
。締付ねじ９と孔７の軸線は、締付ねじ９が緊締された
とき、ツールホルダ４を右方へ変位して、その環状端面
がスピンドル１の環状端面と圧接するように離れている
。

工具を変更するには、締付ねじ９を弛め、それから緊締
することとなる。その作業が自動的に行われるために、
スピンドルｌは締付ねじ９が常に同一位置となるように
停止されなければならない。締付ねじ９０作動部材とし
て提供されるものはねじ回し１３でｓｂ、このねじ回し
は締付ねじの軸線方向にハウジング１４内を移動可能で
ある。ハウジング１４は、取付部材１４ａによってヘッ
ドストック２に結合される。

ねじ回し１３は自由端に締付ねじ９に嵌合する差込部分
１５をもっている。さらにねじ回し１３はその軸線のま
わシに電動機（不図示）によって２つの相反する方向に
駆動される。

さらにツールホルダ４には円筒形部分４ａが設けられ、
これは円筒形部分４ａの軸線Ｓに対して半径方向に延び
るねじ孔１６をもっている。

円筒形部分４１Ｌの軸線Ｓに対して、半径方向Ｖ方向に
移動可能な変更アーム（不図示）の自由端に変更ヘッド
１７が配置され、この変更ヘッドは末端にプリズム形心
合わせ凹部１８をもち、これはツールホルダ４に向けら
れる。凹部１８の頂部の線１８ｍは軸線Ｓと平行に延び
ている。

心合わせ凹部１８の中心、すなわち線１８ａの区域内に
は結合ビン１９が設けられ、この−ン１９は変更ヘッド
１７０半径方向Ｖ方向に延びる。結合ビン１９は、円筒
形部分４ａに対して半径方向に制限された量だけ移動す
るように、変更ヘッド１７の内孔２０内に取付けられる
。

図示の実施例において、ソケットヘッドねじ形状の結合
−ン１９は、頭部１９ａに形成された肩部２１をもって
いる。内孔２０に環状段部２２が接続し、これは心合わ
せ凹部１８に向う結合ビン１９の移動量を制限する。

結合ビン１９は自由端に円筒形の突出案内部分１９ｂを
もち、案内部分１９ｂはねじ孔１６の内径よシもやや小
さい直径をもっている。結合ビン１９のねじ部１９ｃが
ねじ孔１６に螺合する。

変更ヘッド１７内に結合ビン１９に対して同軸にねじ回
しの軸部２３が挿入され、ねじ回しはモータによって２
つの反対方向に駆動される。

軸部２３は差込部２４によって結合ビン１９のヘッド１
９ｍに係合する。軸部２３はまたカラー２５をもち、こ
れに圧縮ばね２６が当接する。

圧縮ばね２６は軸部２３、従って結合ビン１９を変更ヘ
ッド１７の外端に向けて押圧し、軸部２３及び結合ビン
１９はばね２６の作用に抗して変更ヘッド１７内を移動
可能である。

結合ビン１９と軸部２３は一体に形成することもでき、
その場合ばね２６は適切な場所に配設される。

工具変更作業を行うには、スピンドルｌは、締付ねじ９
が差込部材１５に向合うように停止される。変更ヘッド
１７は、■方向に軸線Ｓに対して半径方向へ変更アーム
によって移動され、結合ビン１９の自由端はばね２６の
作用を受けて心合わせ凹部１８を越えて突出する。心合
わせ凹部１８は円筒形部分４ａと当接きれ、この場合、
最初には結合ビン１９の円筒形部分１９ｂのみがねじ孔
１６内に通る。さらに結合ぎ７１９社ばね２６の力に抗
して変更ヘッドに押入れられる。この時点でねじ回しの
軸部２３が時計方向に駆動されると、結合−ン１９はそ
の肩部２１が環状段部２２と当接状態になるまでねじ孔
１６内にそのねじ部１９ｅが螺入される。

ツールホルダ４及び変更ヘッド１７は、次に精密な位置
に結合−ン１９によって結合される。

ねじ回しの軸部１３は差込部１５が圧縮空気によって締
付ねじ９内に移動し、次に反時計方向に駆動される。そ
れによって締付ねじ９は半径方向外方へねじ回され、ツ
ールホルダ４とツールホルダ支承部材３との結合が解除
される。

ツールホルダ４を結合した変更ヘッド１７は、次に円筒
形軸部分６が受入孔５がら完全に抜出るまで入方向に移
動される。変更されたツールホルダ４は、この時点で■
方向と反対方向に変更ヘッド１７を移動し、次いで回転
させてスピンドル区域から動かされる。その間に同一の
形態でかつ図示された変更ヘッドに対し直径上で向合う
ように配置された変更ヘッド１７は、工具マガジンの区
域内で別のツールホルダに結合され、このツールホルダ
はスピンドルｌの区域内に回転されかつＶ方向へ半径方
向に移動される。軸部分６の軸線が受入孔５の軸線と整
合すると直ちに、変更ヘッド１７は矢印Ａと反対方向に
移動され、これによシ軸部分６は受入孔５に嵌入する。

次いで締付ねじ９がねじ回し１３によって再緊締され、
結合ビン１９がねじ孔１６からねじ戻される。変更作業
は矢印Ｖによって示された方向と反対方向に、変更ヘッ
ド１７が引込まれた後に完成される。

この新規な工具変更装置は、ツールホルダと工具受入部
材とを結合させる他の任意のシステムに用いることがで
き、この場合唯一つの重要な配慮事項は、ツールホルダ
支承部材に係合する部分に隣接し王、ツールホルダはプ
リズム形心合わせ凹部と変更ヘッドの結合ビンと係合さ
れる円筒形部分とをもたなければならないことである。

よって例えばツールホルダ支承部材に嵌入される円筒形
軸部分も別の締付ねじによって結合される。またツール
ホルダ支承部材に係合するツールホルダの部分を円錐形
またはテーパ付き形態とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の縦断正面図、第２図は、
第１図の線■−Ｈに沿った横断面図である。 ｌ・・・スピンドル　２・・・ヘッドストック３・・・
ツールホルダ支承部材　４・・・ツールホルダ４ａ・・
・円筒形部分　５・・・受入孔６・・・軸部分　１６・
・・ねじ孔 １７・・・変更ヘッド　１８・・・心合わせ凹部１８ａ
・・・線　１９・・・結合ビン １９ａ・・・頭部　１９ｂ・・・案内部分１９ｅ・・・
ねじ部　２ｏ・・・内孔 ２１・・・肩部　２２・・・環状段部 ２３・・・ねじ回しの軸部　２４・・・差込部２５・・
・カ　ラ　−　２６・・・圧縮ばねにシュレンクテル　
ハフッング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工作機械に配設されるツールホルダ支承部材と、ツ
   ールホルダ支承部材に嵌装されて工具を担持するツール
   ホルダと、工具交換作業時にツールホルダと係合する変
   更アームと、ツールホルダをツールホルダ支承部材に結
   合する締付部材を作動する自動作動部材とを有し、ツー
   ルホルダが変更アーム保合用円筒形部分をもっていて、
   円筒形部分の軸線方向を向いてツールホルダ支承部材に
   嵌合され、円筒形部分（４ａ）が半径方向に延びるねじ
   孔（１６）を有し、変更アームの末端に変更ヘッド（１
   ７）が設けられ、該変更ヘッドが円筒形部分（４ａ）の
   軸線（８）に対して半径方向に移動可能であってツール
   ホルダ（４）に向いた外端に心合わせ凹部（１８）？具
   備し、変更ヘッド（１７）に結合ビン（１９）が設けら
   れ、該結合ビンは変更ヘッド（１７）の運動方向（Ｖ）
   を向いた心合わせ凹部（１８）の中心に延び、２つの相
   反する回転方向にモータによって駆動され、変更ヘッド
   （１７）内を軸方向に沿って制限された距離だけ移動可
   能であシ、自由端　ゝ・にねじ孔（１６）に螺合する雄
   ねじ部（１９ｃ）を有することを特徴とする工作機械の
   工具変更装置。 ２、結合ビン（１９）が肩部（２■）をもち、変更ヘッ
   ド（１７）が心合わせ凹部（１８）に向う方向へ結合ビ
   ン（１９）の移動を制限する環状段部（２２）を具備し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工
   作機械の工具変更装置。 ３、結合ビン（１９）が、ねじ孔（１６）の内径よシも
   幾分小さい直径をもつ円筒形突出案内部（１９ｂ）を自
   由端に有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の工作機械の工具変更装置。 ４、結合ビン（１９）かばね（２６）のカに抗して変更
   ヘッド（１７）内を移動可能であるこζを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の工作機・械の工具変更装置。 ５、　ねじ回しの軸（２３）が結合ビンに対して同軸的
   に変更ヘッド（１７）内に配設され、該ねじ回しは２つ
   の相反する方向へ回転運動をするようにモータによって
   駆動されて、結合ビン（１９）に向いた末端に差込部（
   ２４）を有し、該差込部は結合ビン（１９）に設けられ
   たソケットヘッドねじのヘッド（１９ａ）に係合するよ
   うになっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の工作機械の工具変更装置。 ６、ねじ回しの軸（２３）は、ばね（２６）の力に抗し
   て変更ヘッド（１７）内を移動可能となっていることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の工作機械の工具
   変更装置。