JPS62193712A - 工具着脱装置 - Google Patents

工具着脱装置

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JPS62193712A
JPS62193712A JP3421086A JP3421086A JPS62193712A JP S62193712 A JPS62193712 A JP S62193712A JP 3421086 A JP3421086 A JP 3421086A JP 3421086 A JP3421086 A JP 3421086A JP S62193712 A JPS62193712 A JP S62193712A
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JP
Japan
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tool
main shaft
holding member
tightening nut
main spindle
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JP3421086A
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English (en)
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JPH034324B2 (ja
Inventor
Akinori Hiramatsu
平松 顯範
Yasuhiro Hisatomi
久富 靖弘
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HIRAMATSU KIKI SEISAKUSHO KK
Kuroda Precision Industries Ltd
Original Assignee
HIRAMATSU KIKI SEISAKUSHO KK
Kuroda Precision Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62193712A publication Critical patent/JPS62193712A/ja
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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1 本発明は、自動工具交換装置を有するマシニングセンタ
に利用して有効な工具着脱装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、この種の工具着脱装置として一般的に用いられて
いるプルスタッド方式では、工具を引き込むための機構
を必要とするため、構造的に複雑化し、また工具保持が
テーパ部のみで保持されるため、工具把持剛性が低いと
いう欠点を有している。更に、このような方式では、工
作機械の主軸の軸線方向に比較的長い構造となるため、
高速回転での加工時には芯ぶれを発生するなど、性能の
低下をもたらす原因にもなっている。しかも、工具保持
部が長く大型であるため、工具交換時においては工具保
持部材が主軸の端部から完全に露出するまでの寸法も長
くなり、それだけ自動工具交換装置のアーム寸法を充分
に長くする必要がある。従って、自動工具交換に要する
時間も長くかかって能率を悪くする原因の−っになって
いる。
また従来においては、例えば実公昭60−29386号
公報に見られるように、正面中ぐり盤のような面板式の
工作機械においては、工具又は工具ホルダを面板に取り
付けるようにした所謂面板方式の工具着脱装置も提案さ
れている。しかし、この方式のものは正面中ぐり盤のよ
うな比較的低速回転の工作機械では優れた機能を発揮で
きるが、一般的な自動工具交換装置、所謂ATC装置を
備え、かつ主軸端構造を持ったマシニングセンタ等に利
用する場合には、次のような問題を生ずる。
(1)工具装着部の側部に、工具着脱のための操作部材
を二体的に取り付けであるため、回転時に大きな偏荷重
を受けることになり、高速回転での加工が不可能である
(2)同時に構造も複雑化するため、装置が高価になる
(3)工具交換時の制御装置も、機械自体の制御系とは
別個にATC装置専用のものが必要になるので、全体と
しても複雑化及び高価格化を免かれ得ない。
[発明の目的] 本発明の目的は、上述のような従来装置の問題点を改善
し、自動工具交換時間を短縮すると共に、工具把持剛性
を高めて高速回転で加工できるようにすることにより加
工能率や生産性を高め、更に工具取付部の構造及び工具
交換制御系を簡易化できる低コストの工具着脱装置を提
供することにある。
[発明の概要] 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、シャンク
挿入孔・端面から突出する回転力伝達用キ一番外周面に
設けた締付用雄ねじを有する主軸と、前記シャンク挿入
孔に挿入するシャンク部・前記回転力伝達用キーと係合
する凹部を有する工具保持部材と、内面に前記主軸の締
付用雄ねじと螺合する雌ねじを有し前記工具保持部材を
前記主軸端に押圧するための締付用ナツトと、固定部に
取り付けて工具着脱時に前記締付用ナツトを前記主軸に
対して回転方向に固定するロック手段とを備え、該ロッ
ク手段により前記締付用ナツトをロックした状態で前記
主軸を所定角度だけ低速回転させることにより、前記工
具保持部材を前記主軸に対して着脱するように構成した
ことを特徴とする工具着脱装置である。
[発明の実施例] 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図はマシニングセンタの主軸に例えば工具としてボ
ーリングバーを取り付けた状態を例示したものである。
主軸lの端部には、工具保持部材のシャン外部を嵌合す
るためのテーパ状のシャンク挿入孔2と、後述する締付
用ナツトを螺合するための締付用雄ねじ3が設けられ、
かつ主軸lの端面には第2図に示すように、2個又は適
当数のキー溝4がシャンク挿入孔2の周りに等間隔に設
けられている。各キー溝4の底面にはねじ穴5が設けら
れ、ここに取付用ビス6が回転力伝達用キー7を介して
ねじ込まれ、キー7は主軸1の先端面よりも下方に突出
した状態でキー溝4内に取り付けられている。この主軸
lの端部に装着される工具保持部材8は、先端に工具T
を装着した円柱状部に続いて、自動工具交換時に交換マ
ンピュレータのアームによって把持されるV型グリップ
部9と更に大径のフランジ10を有し、その端部にシャ
ンク挿入孔2内に挿入されるテーパ状のシャンク部11
が形成され、フランジ10の周囲には主軸lのキー溝4
に対応する切欠部12が設けられている。ただし、本実
施例の場合には荷重は主としてフラン910部分で受け
るため、シャンク部11は、主にシャンク挿入孔2へ係
合する時のガイドとして使用されるものであり、その長
さは従来装置の約3分の2程度の長さとされている。
また、第3図、第4図に示すように、フランジlOの各
切欠部12の上面側、つまり主軸1側に四部13が形成
され、工具保持部材8をシャンク挿入孔2へ挿入したと
き、回転力伝達用キー7がこれらの四部13に係合して
工具保持部材8を回転方向に固定するようになっている
。工具保持部材8の主軸lへの着脱は締付用ナツト14
を操作して行われ、この締付用ナツト14は第2図に示
すように、概略的には円環状になっており、その内面上
方には主軸lの締付用雄ねじ3と螺合する雌ねじ15を
、また下方にはフランジ10の外径より僅かに大きい内
径を有する内周面16を有し、この内周面16から中心
方向に向けて、工具保持部材8のフランジ10を主軸1
の端部に押圧する凸部17が、工具保持部材8の切欠部
12に対応して突出して設けられている。
このような締付用ナラ)14を主軸lに螺合して装着し
ておき、凸部17の位置に工具保持部材8の切欠部12
を合わせて挿入することにより、シャンク挿入孔2へ工
具保持部材8のシャンク部11を嵌合することができる
。締付用ナラ)14の外周には、テーパ状のロック孔1
8が設けられ、このロック孔18から軸線方向に若干離
れた位置には検知用突起19が設けられている。ロック
孔18は通常では第5図に示すように、主軸1の一方の
キー溝4に対して所定角度αだけ隔てられた位置に配置
されている。
また第1図に示すように、工作機械の固定部つまりフレ
ーム20にロック手段21が取り付けられており、その
ロックピン22の先端がロック孔18に係合できるよう
になっている。本実施例の場合は、ロック手段21には
流体シリンダ機構が用いられ、そのピストンロッドがロ
ックピン22として使用され、流体圧力がないときは内
蔵のスプリング23によってロックピン22を引き込ま
せるようにされている。第1図の電磁弁24はこのロッ
ク手段21へ流体を供給又は排出する三方弁から成る電
磁弁を示している。ロック手段21の近傍には、締付用
ナラ)14の検知用突起19が近付いたとき、これを検
知する例えば近接スイッチから成る検知スイッチ25が
設けられており、第6図に示すように締付用ナラ)14
の検知用突起19と対向したときに、信号を電磁弁24
の図示しない駆動装置に入力するようになっている。
次に、上述の実施例における工具交換時の工具着脱動作
を説明する。先ず、主軸lの回転力伝達用キー7の位置
と、締付用ナツト14のロック孔18との位置関係は、
工具取付状態において軸心に対し角度αだけ離れた状態
にあり、この位置関係は不変である。
(1)この状態で主軸lが回転して加工が行われ、加工
が終了すれば主軸lが停止する。
(2)次いで、NC装置から工具交換信号が’A T 
C装置へ送信される。
(3)ATC装置の図示しない交換アームが移動して、
第1図に示す工具保持部材8のV型グリップ部9を把持
する。
(4)次に、主軸1が低速で回動を始め、締付用ナラ)
14の検知用突起19が検知スイッチ25に接近すると
、検知スイッチ25からの信号によって主軸lの回動を
停止すると共に、電磁弁24を切換えてロック手段21
のロックピン22を前進させ、ロー、クピン22の先端
部をロック孔18に係合して、締付用チー2ト14を主
軸1の回転方向に固定する。
(5)続いて、主軸lを逆方向の第7図の矢印り方向に
角度αだけ回動し、回転力伝達用キー7の位置とロック
孔18の位置とを合致させる。それにより、工具保持部
材8の切欠部12と締付用ナツト14の凸部17の位置
が第8図に示すように合致する。
(6)ここで、ATC装置の交換アームを下降させれば
、工具保持部材8は自重によって共に下降し主軸1から
取り出される。
以上の手順によって、使用済みの工具保持部材8を取り
外した後に、別の新しい工具保持部材8を主軸lに装着
する。この場合に、第7図、第8図の状態にある締付用
ナツト14を介して主軸1内へ挿入した後に、主軸lを
第7図の矢印りと反対方向に角度αだけ回動させれば、
締付用ナツト14の凸部17がフランジ10を押圧して
取り付けが完了する。この際に、主軸1の角度αの回動
量は、工作機械のオリエンテーション機能を用いるもの
であり、またクランプ完了は例えばタイマ等によって実
施することができる。
このように、実施例では工具の着脱操作を主軸1の回転
を利用して行うため、従来のものよりも制御が簡単にな
る。なお、締付用ナツト」4に設けたロック孔18は、
軸線方向に長くしだ長孔とするか或いは長溝にするのが
望ましい。その理由は、工具保持部材8の着脱動作によ
って締付用ナツト14が軸線方向に移動するため、その
分の余裕を要するからである。
第9図、第10図は他の実施例を示し、先の実施例にお
いては締付用ナツト14に内側を向く凸部17を形成し
、工具保持部材8のフランジ10に切欠部12を設ける
ようにしたが、これらを逆にして締付用ナツト14に切
欠部26を有するフランジ27が設けられ、工具保持部
材8のフランジ10を除去して切欠部26に嵌合する凸
部28が設けられている。そして、凸部28上には回転
力伝達用キー7が嵌入する凹部29が設けられている。
更に上述の実施例では、締付用雄ねじ3を主軸1と一体
に設けた場合を示したが、これを第11図、第12図に
例示するような別体構造にしてもよい。即ち、外周に雄
ねじ3aを有するスリーブ部材30を主軸1aの端部に
嵌合し、主軸1aのキー溝4aとスリーブ部材30に設
けたキー溝4bとを合致させて形成されたキー溝に、回
転力伝達用キー7aを嵌め込んで取付用ビス6aにより
締付ければ、主軸1aにスリーブ部材30と回転力伝達
用キー7aとを同時に取り付けることができる。この場
合も、回転力伝達用キー7aは主・軸1aの端部から突
出した状態に取り付けられるから、第1図の場合と同様
にトルク伝達機能を果すことができるが、スリーブ部材
30が交換可能であるため、雄ねじ3aの寿命に関係な
く主軸1の寿命を長くできるし、また主軸lに雄ねじを
加工しなくてもよいという利点がある。
第1図の実施例では、位置決め固定手段として空圧シリ
ンダ機構のロック手段21を用いた例を示したが、これ
はその他の手段を代替してもよいし、また位置決め固定
手段への信号、つまり解放位置きたときの信号の取り出
しは、従来から周知の種々の方法を採用することができ
る。
更に、工具保持方式は実施例のような所謂りイックチェ
ンジ方式のものが望ましく、また工具締付部のねじは三
角ねじ1台形ねじ、或いはポールねじやローラねじ等を
採用することが可能ではあるが、締付は時の摩耗の点か
ら考慮すれば台形ねじのような形状のものが好ましい。
[発明の効果] 以上説明したように本発明に係る工具着脱装置は、次に
列挙するような長所を有している。
(1)従来のプルスタッド方式のものに比較して、工具
保持部材を工具先端に近い側で保持できるため、工具把
持剛性が高くなる。
(2)主軸の回転機能を工具の着脱に利用するため、工
具取付部の構造が簡単になる。
(3)その結果、工具保持部の重量を従来よりも軽くで
きるため、高速回転での加工が可能になり、生産性を大
幅に向上することができる。
(4)また、工具保持部を軸方向に短かくできるため、
自動工具交換用アームの移動距離つまり工具着脱時の抜
き出し方向の距離が短かくなり、工具交換時間を短縮す
ることができる。
(5)制御面において、工作機械の主軸のオリエンテー
ション機能を工具交換に活用するため、工具交換のため
の制御装置を簡易化することができ、全体として安価で
かつ操作がし易くなる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る工具着脱装置の実施例を示すもので
あり、第1図は第1の実施例を示す断面図、第2図は各
部材を分解した状態の斜視図、第3図は第5図のC−C
線に沿った要部の断面図、第4図は工具保持部材のフラ
ンジの一部の斜視図、第5図は第1図のA−A線に沿っ
た断面図。 第6図は同様にB−B線に沿った断面図、第7図、第8
図は主軸とその位置決め固定手段の作用を説明するため
の断面図、第9図、第10図は他の実施例の斜視図、第
11図は更に他の実施例の主軸端部の分解斜視図、第1
2図は第11図の部材を組立てた状態の断面図である。 1.1aは主軸、2はシャンク挿入孔、3.3aは締付
用雄ねじ、4はキー溝、7.7aは回転力伝達用キー、
8は工具保持部材、9はV型グリップ部、10.27は
フランジ、11はシャンク部、12.26は切欠部、1
3.29は凹部、14は締付用ナツト、15は雌ねじ、
16は内周面、17.28は凸部、18はロック孔、1
9は検知用突起、20はフレーム、21はロック手段、
22はロックピン、24は電磁弁、25は検知スイッチ
、30はスリーブ部材である。 特許出願人  株式会社平松機器製作所同   黒田精
工株式会社 第3図 第5図 第11図 第12図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、シャンク挿入孔・端面から突出する回転力伝達用キ
    ー・外周面に設けた締付用雄ねじを有する主軸と、前記
    シャンク挿入孔に挿入するシャンク部・前記回転力伝達
    用キーと係合する凹部を有する工具保持部材と、内面に
    前記主軸の締付用雄ねじと螺合する雌ねじを有し前記工
    具保持部材を前記主軸端に押圧するための締付用ナット
    と、固定部に取り付けて工具着脱時に前記締付用ナット
    を前記主軸に対して回転方向に固定するロック手段とを
    備え、該ロック手段により前記締付用ナットをロックし
    た状態で前記主軸を所定角度だけ低速回転させることに
    より、前記工具保持部材を前記主軸に対して着脱するよ
    うに構成したことを特徴とする工具着脱装置。 2、前記工具保持部材は前記締付用ナットを所定の回転
    位置においてのみ通過し得るようにした特許請求の範囲
    第1項に記載の工具着脱装置。 3、前記ロック手段は前記締付用ナットの外周面に設け
    たロック用孔と、該孔に係合するロックピンとから成る
    特許請求の範囲第1項に記載の工具着脱装置。 4、前記ロックピンは流体シリンダ機構により駆動する
    ようにした特許請求の範囲3第項に記載の工具着脱装置
    。 5、前記締付用ナットはその回転方向位置を検知手段に
    より検知するようにした特許請求の範囲第1項に記載の
    工具着脱装置。 6、前記主軸の締付用雄ねじは前記主軸の端部に取り付
    けたスリーブ部材の外周面に設けるようにした特許請求
    の範囲第1項に記載の工具着脱装置。
JP3421086A 1986-02-18 1986-02-18 工具着脱装置 Granted JPS62193712A (ja)

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