JPS61279407A - 孔加工装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ドリルやリーマなどの孔加工用ツールを取付
けた状態で工作機械の主軸に着脱交換するようにした孔
加工装置に関する。

（従来技術） 従来、工作機械の主軸にドリルやリーマなどの孔加工用
ツールを取付けて孔加工する場合において、特に比較的
長い孔加工用ツールで加工する場合には、孔加工開始時
ツールの弾性変形により芯ズレが生じ易く所定位置に高
精度に孔加工することが出来ないという問題がある。

そこで、従来では工作機械の主軸に取付けた孔加工ツー
ルの前方に、同じく工作機械側からガイドブツシュをシ
リンダ等により進退自在に位置させ、加工のタイミング
により進退させるものは公知である。

しかしながら、上記装置を利用してマシニングセンタな
どツールを取りつけたツールホルダを主軸に着脱交換す
る場合、ツールに応じたガイドブツシュをツール交換の
都度交換する必要があり、手間のかかる作業となる。

また、この他にツールの先端部分を案内するガイドブツ
シュを各ワーク取付治具の該当個所に夫々取付け、これ
ら各ガイドブツシュでツールを案内することより芯ズレ
を防止するようにしていた。

この場合、各ワークの答礼に対応するガイドブツシュを
ワークの変更に応じて各ワーク取付治具に逐一取付けな
ければならないので、多数のガイドブツシュを準備する
必要があること、それらの着脱に多大の労力と手間がか
かること、ガイドブツシュの取付は誤差要因となること
、など様々の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記の諸問題を解消するためになされたもの
で、孔加工用ツールが取付けられるツールホルダにツー
ルを進退させる機構及びツールをロック及びロック解除
する機構及びツールを案内するガイドブツシュを組んだ
ような孔加工装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明に係る孔加工装置は、工作機械の主軸に着脱交換
するようにしたツールホルダ内にこのツールホルダに回
転拘束されたピストンを有するシリンダを設け、上記ツ
ールホルダの先端部にガイドブツシュを設け、上記ガイ
ドブツシュに挿通させてツールホルダ内へ挿入した孔加
工用ツールの基端部を上記ピストンに連結し、上記ピス
トンにはツールの基端部をロックするロック機構を設け
るとともにピストンの後退位置に対応するツールホルダ
部分には上記ロック機構のロックを解除するロック解除
機構を設け、上記主軸側の流路接続部に着脱自在に接続
される流路接続部を上記ツールホルダに設けて上記シリ
ンダへ加圧流体を供給可能にしたものである。

（発明の効果） 本発明の孔加工装置は以上のように構成されるから、孔
加工用ツールが取付けられたツールホルダを工作機械の
主軸に装着し、ホルダ側の流路接続部を主軸側の流路接
続部に接続し、シリンダのピストンを後退させることに
よりツールを進入させてツールの突出量を短くし、ガイ
ドブツシュで案内しながら孔加工を開始し、その後必要
に応じてシリンダによりツールを進出させながら所定の
深さの孔加工を行うことができる。

このように、ツールホルダにシリンダ及びガイドブツシ
ュを設けてツールを案内しながら進出させることが出来
るようにしたので、各ワーク取付治具側にガイドブツシ
ュを取付ける必要がなく、これら多数のガイドブツシュ
を省略でき、それらを着脱する労力を省くことが出来る
うえ、これらガイドブツシュの取付誤差による誤差要因
を解消して高精度に孔加工することができる。

また、ツールホルダ内へはそのデッドスペースを活用し
てシリンダを組み込むことが出来るので、ツールホルダ
は殆ど大形化することもない。

しかも、ピストンにはツールの基端部をロックするロッ
ク機構を設けるとともにピストンの後退位置に対応する
ツールホルダ部分にはロック機構のロックを解除するロ
ック解除機構を設けたので、ツールホルダに対するツー
ルの着脱を確実且つ簡単に行うことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例の孔加工装置は、マシニングセンタ（図示時）
の主軸Ｍに着脱自在に装着するようにしたツールホルダ
１　（以下ホルダという）と、ホルダ１に装着される比
較的長いドリルやリーマなどの孔加工用ツール２と、ホ
ルダ１内に設けられた複動油圧シリンダ３と、上記シリ
ンダ３のピストン３ａにツール２の基端部を口・ツクす
るロック機構と、このロック機構のロックを解除するロ
ック解除機構と、上記ホルダ１の油圧シリンダ３へ油圧
を供給するためホルダ１に設けられた油路接続機構であ
ってマシニングセンタ側の油圧供給系統Ｈに着脱自在に
接続される油路接続機構とから構成され、浅い孔は勿論
のこと比較的深い孔を加工するのに適したものである。

上記ホルダ１は、ホルダ本体ＩＡとその先端部に固着さ
れるガイドプロッタＩＢとからなり、符号１ａは主軸Ｍ
側のクランプ機構にクランプされる係合部、符号１ｂは
主軸Ｍ側の嵌合孔４に嵌合される嵌合部、符号ＩＣはマ
シニングセンタのツールマガジンと主軸Ｍとに互って移
送する際に工具交換アームで把む把持部である。

上記ガイドブロックＩＢは油圧シリンダ３のロンド側の
カバ一部材を兼ねるもので、ホルダ本体ＩＡの先端面に
６本のボルト５でホルダ本体ＩＡと同軸状に固着され、
その先端部にはツール２を案内するガイドブツシュ６が
圧入などにより固着され、このガイドブツシュ６とガイ
ドブロックＩＢとに互るツール挿通孔７に挿通させて油
圧シリンダ３内へ導入されたツール２の基端部がロック
機構を介してピストン３ａに固定されている。

次に、上記油圧シリンダ３の構造について説明すると、
ホルダ本体ＩＡの先端側部分の内部にはシリンダ孔３ｂ
がホルダ本体ＩＡと同心状に凹設され、このシリンダ孔
３ｂにピストン３ａが装着サレ、このピストン３ａのホ
ルダ本体ＩＡに対スる相対回転を拘束するため３本のガ
イドロッド３Ｃが設けられている。

上記各ガイドロッド３Ｃは、円周３等分位置でピストン
３ａのロンド孔に油密摺動自在に挿通され、その先端部
がガイドプロッタＩＢＯ係止穴８ｂにまたその基端部が
シリンダ孔３ｂの基端側でホルダ本体ＩＡの係止穴８ａ
に嵌入されている。

尚、符号９ｂはピストン３ａの前進位置を規制するスト
ッパであり、円周３等分位置でガイドブロックＩＢに螺
着されており、符号９ａはピストン３ａの後退位置を規
制するストッパであり、円周３等分位置でホルダ本体Ｉ
Ａに螺着されている。

次に、上記ロック機構及びロック解除機構について説明
する。

上記ピストン３ａの中央部には隅部に丸味をつけた軸孔
が透設され、この軸孔にロック軸３０の先端側部分が油
密摺動自在に装着され、ロック軸３０の基端側部分がピ
ストン３ａの基端面外へ突出され、ロック軸３０の鍔部
３０ａとピストン３ａ間においてロック軸３０に外装さ
れた圧縮バネ３１でロック軸３０が基端側へ付勢されて
いる。

上記ロック軸３０の先端側部分には偏平なツール装着穴
３２が先端面から凹設され、このツール装着穴３２にツ
ール２の基端部の偏平な嵌合部２ａが嵌入され、ピスト
ン３ａには半径方向に向けてビン３３が装着され、この
ビン３３の内端部が軸孔内へ僅かに突出されてロック軸
３０の細長の規制溝３４に嵌入され、上記ビン３３と規
制溝３４とでロック軸３０のピストン３ａに対する前進
位置と後退位置（第１図実線図示位置）とが規制される
ようになっている。

上記ツール２の嵌合部２ａの両側の平面部分の略中央部
には夫々部分球面状の係止穴２ｂ（第３図・第４図参照
）が凹設されていて、ロック軸３０が後退位置にあると
き係止穴２ｂに対向するロック軸３０の各壁部にはポー
ル収容孔が貫設され、各ボール収容孔には上記壁部の厚
さよりも大径の鋼球３５が装着され、またロック軸３０
が前進位置にあるときに上記両鋼球３５に対向する軸孔
の各内壁部には部分球面状の係止解除穴３６が凹設され
ている。

上記ロック軸３０がバネ力により後退位置にあるときに
は、鋼球３５が係止穴２ｂに嵌まりツール２がロック軸
３０にロックされるようになっている。

尚、上記バネ３１は、少なくともシリンダ３のヘッド側
油室１７からロック軸３０に作用する油圧力に抗し得る
だけの大きさのバネ力を備えていることが望ましい。

上記ピストン３ａを後退位置（第１図に仮想線で図示の
位置）にして、ツール２を交換することが出来るように
、上記油圧シリンダ３の基端側においてホルダ本体ＩＡ
には操作ロッド３７が半径方向に向けて装着され、この
操作ロッド３７の内端の偏心している操作部３７ａがロ
ック軸３０の基端面に臨み、操作ロフト３７を回動させ
ることにより操作部３７ａでロック軸３０を先端方向へ
押動させて前進位置に切換え、鋼球３５を係止解除穴３
６へ嵌め、これによりツール２をロック解除するように
なっている。

尚、この場合ロッド側油室１６にもヘッド側油室１７に
も非圧縮性の油が充満しているので、ピストン３ａの移
動が拘束されロック解除可能である。

上記の構造の場合、孔加工時におけるホルダ本体ＩＡか
らのトルクはガイドロッド３ｃｓピストン３ａ及びロッ
ク軸３０を介してツール２へ伝達される。

もっとも、上記ピン３３を介してピストン３ａからロッ
ク軸３０ヘトルク伝達するようにも構成できるが、この
場合にはロック軸３０を円形断面のものにすることが出
来る。

次に、上記油路接続機構について第１図・第２図により
説明する。

上記ホルダ本体ＩＡの把持部１ｃよりも先端側部分には
、リング部材１０がベアリング１）を介して相対回転自
在に外嵌され、把持部ＩＣの環状先端面とガイドブロッ
クＩＢの環状基端面とで軸方向に移動しないように規制
されている。このリング部材ｌＯＯ軸方向略中央部にお
いて、その内周面には２本の第１及び第２環状油路１２
ａ・１２ｂが凹設され、またこのリング部材１０には第
２図に示すように相互に約６０°開角の位置関係となる
厚肉の第１及び第２取付部１０ａ・１０ｂが設けられて
いて、第１取付部１０ａ内において第１環状油路１２ａ
から第１取付部１０ａの基端面へ油路１３ａが透設され
てこの油路１３ａの基端部には第１雄型継手１４ａが螺
着され、第１取付部１０ａの基端面外へホルダ本体ＩＡ
と平行軸状に突設されるとともに、第２取付部ｔｏｂ内
において第２ＩＷ状油路１２ｂから第２取付部１０ｂの
基端面へ油路１３ｂが透設されてこの油路１３ｂの基端
部には第２雄型継手１４ｂが螺着され、第２取付部１０
ｂの基端面外へホルダ本体ＩＡと平行軸状に突設される
。

そして、上記第１環状油路１２ａはホルダ本体ＩＡ内に
透設された油路１５ａによりロッド側油室工６へ連通連
結される一方、第２環状油路１２ｂはホルダ本体ＩＡ内
に透設された油路１５ｂによりヘッド側油室１７へ連通
連結されている。

上記マシニングセンタ側の油圧供給系統Ｈについて説明
すると、上記ホルダ本体ＩＡを主軸Ｍに装着したときに
上記第１及び第２雄型継手１４ａ・１４ｂが夫々嵌入し
て自動的に接続される第１及び第２雌型継手１８ａ・１
８ｂが主軸Ｍ側の静止部材Ｓに設けられ、これら第１及
び第２雌型継手１８ａ−１８ｂは油路１９ａ・１９ｂ及
び！磁方向切換弁２０を介して油圧供給源２１に接続さ
れる。

また、第２図と第５図に示すように、上記リング部材１
０の回転を拘束するとともに、雄型継手１４ａ・１４ｂ
を雌型継手１８ａ−１８ｂに接続する際に位置決めする
ための回転拘束機構５０として、第１及び第２雄型継手
１４ａ・１４ｂの中間位置においてリング部材１０の基
端面にはピン部材５１が螺着にて突設されるとともに、
このピン部材５１に対応するように第１及び第２雌型継
手１８ａ・１８ｂの中間位置において静止部材Ｓの先端
面には半径方向の凹溝を有するロック部材５２が２本の
ボルト５２ａで螺着されており、上記ピン部材５１の嵌
合ピン部が上記凹溝に嵌合するようになっている。

次に、上記の孔加工装置を用いて孔加工する場合の作動
について説明する。

マシニングセンタの自動工具交換機構で上記孔加工装置
を主軸Ｍに装着するとともに、第１及び第２雄型継手１
４ａ・１４ｂを夫々第１及び第２雌型継手１８ａ・１８
ｂに接続して、ロンド側油室１６へ油圧を供給してピス
トン３ａを後退位置にし、ツール２の先端部をガイドブ
ツシュ６の先端外へ僅かに突出させた状態において、主
軸Ｍでホルダ１を回転させることによりワークへの孔加
工が開始されるが、このときリング部材１０は回転拘束
機構５０を介して拘束されるので静止状態に保持される
。

孔加工開始と同時にヘッド側油室１７へ油圧を定流量ず
つ供給していくことによりピストン３ａとツール２とを
略定速度で前進させ、ガイドブツシュ６でツール２を案
内しながら孔加工がなされる。

このように、孔加工開始時にはツール２の突出量が非常
に小さくツール２は長いガイドブツシュ６で案内されて
いるので、ツール２０弾、性変形で芯ズレすることもな
く高精度に孔加工することが出来るし、芯ズレによって
ツール２が折損することもない。

孔加工完了後には、主軸Ｍを後退させることにより若し
くはピストン３ａを後退させることによりツール２を孔
から引き抜けばよいが、何れにしても孔加工装置を主軸
Ｍから取外すのに先立ってピストン３Ａを後退位置へ復
帰させておくのが望ましい。

尚、孔加工装置を主軸Ｍから取外すときには、雄型継手
１４ａ・１４ｂは雌型継手１８ａ・１８ｂから自動的に
外れて油路１３ａ・１３ｂを閉じるようになっているの
が望ましい。

上記のように、この孔加工装置は比較的長い孔加工用ツ
ール２によって比較的深い孔を加工するるに適したもの
であるが、浅い孔を加工するのにも何ら支障はなく、油
圧シリンダ３のストロークはツール２の長さに応じて適
宜設定される。

次に、上記ロック機構とロック解除機構とをつぎのよう
に構成してもよい。

第６図に示すように、ロック軸３０の基端部に円錐部３
０ｂが設けられ、ホルダ本体ＩＡに螺合された操作ロッ
ド３７の内端部には円錐台状の操作部３７ｂが設けられ
ており、操作ロッド３７を内方（ホルダ本体ＩＡの軸心
方向）へ螺進させることにより、操作部３７ｂでロック
軸３０の円錐部３０ｂを押してロック解除するようにな
っている。

第７図に示すように、軸孔の先端側にはツール２の円柱
部が嵌る円孔がもうけられて封止具３８で封止される一
方、ロック軸３０の軸方向移動範囲を規制するために鍔
部３０ａが大径化され、この鍔部３０ａがピストン３ａ
の基端側に設けられた環状規制溝３９に遊嵌される。尚
、符号４０はロック軸３０に油圧力が作用しないように
する為の油圧導入孔である。この場合、シールする必要
がないので軸孔の断面は角付きの矩形でよい。

第８図に示すように、軸孔の先端側部分がテーバ状に形
成され、ロック軸３０とテーバ状軸孔との間に１対の楔
部４１が装着され、ロック軸３０の先端のフランジ部３
０ｃを介してバネ３１で楔゛゛具４１を締め付けること
によってツール２の嵌合部２ａをロックするようになっ
ている。

第９図に示すように、ピストン３ａに偏平なツール装着
穴３２Ａが先端面から凹設され、このツール装着穴３２
Ａにツール２の嵌合部２ａが装着される。

また、上記ツール装着穴３２Ａの略中央部に臨むピン穴
にピン状の係止具４２が装着され、圧縮バネ４３でピス
トン３ａの中心側へ付勢され、係止具４２の端部の半球
状係止部が嵌合部２ａの係止穴２ｂへ嵌められてツール
２がピストン３ａにロックされている。

上記係止具４２によるロックを解除するためのロッド４
４が上記係止具４２に直交状にピストン３ａに装着され
、その先端の楔部４４ａが係止具４２の三角穴４５に突
入され、上記ロッド４４は長孔４６に挿通させた規制ピ
ン４７により軸方向への移動範囲が規制されるとともに
、圧縮バネ４８で付勢されている。

、上記ロッド４４を操作ロッド３７で操作しないときに
は、ロッド４４の楔部４４ａの先端のみが三角穴４５に
係入して係止具４２が抜は止めされ、ツール２は係止具
４２でロックされた状態となる。

これに対して、ロック解除するときには、操作ロフト３
７によりロッド４４を先端側へ押動させると、楔部４４
ａが三角穴４５に係入していくので係止具４２がビン穴
内へ退太しロック解除されるようになっている。

更に、前記実施例におけるリング部材１０を省略し、ホ
ルダ本体ＩＡ内の２本の油路１５ａ・１５ｂを把持部Ｉ
Ｃの近傍部の周面や基端面２６に開端し、そこに主軸Ｍ
側の静止部材Ｓに連結されるリング部材を摺接させるこ
とにより油路１５ａ・１５ｂを油圧供給系統Ｈに接続す
ることも出来る。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第９図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は孔加工装置の縦断面図、第２図は第１図ｎ
−ｎ線断面図、第３図はツールの基端部の縦断面図、第
４図は第３図■−ＩＶ線断面図、第５図は第２図Ｖ−Ｖ
線断面図、第６図〜第９図は各々変形例に係るロック機
構とロック解除機構を示す要部縦断面図である。 Ｍ・・主軸、　１・・ツールホルダ、　ＩＡ・・ホルダ
本体、　　ＩＢ・・ガイドブロック、　　２・・孔加工
用ツール、　２ａ・・嵌合部、　２ｂ・・係止穴、　３
・・油圧シリンダ、　３ａ・・ピストン、　　３ｂ・・
シリンダ孔、　　６・・ガイドブツシュ、　Ｌ４ａ・１
４ｂ・・第１・第２雄型継手、　１８ａ・１８ｂ・・第
１・第２雌型継手、３０・・ロック軸、　　３１・・バ
ネ、　　３５・・鋼球、　３６・・係止解除穴、　３７
・・操作ロンド、　３７ａ・・偏心状操作部、　３７ｂ
・・円錐台状操作部、　４工・・棟部、　４２・・係止
具、　４３・・バネ、　４４・・ロンド。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第５図 １Ａ　　　　　　Ｍ Ａ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の主軸に着脱交換するようにしたツール
   ホルダ内にこのツールホルダに回転拘束されたピストン
   を有するシリンダを設け、上記ツールホルダの先端部に
   ガイドブッシュを設け、上記ガイドブッシュに挿通させ
   てツールホルダ内へ挿入した孔加工用ツールの基端部を
   上記ピストンに連結し、上記ピストンにはツールの基端
   部をロックするロック機構を設けるとともにピストンの
   後退位置に対応するツールホルダ部分には上記ロック機
   構のロックを解除するロック解除機構を設け、上記主軸
   側の流路接続部に着脱自在に接続される流路接続部を上
   記ツールホルダに設けて上記シリンダへ加圧流体を供給
   可能にしたことを特徴とする孔加工装置。