JPS63212438A - 自動工具交換装置 - 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】 産業上皇且里丘夏 本考案は複合化数値制御工作機械であるマシニングセン
タの自動工具交換装置に於て、ツールホルダを着脱自在
に把持する主軸の構造に関するものである。

ｌ米■肢玉 一般に、マシニングセンタの自動工具交換装置では、多
数個の工具ポットを配した工具収納用マガジンから適宜
選択されたツールホルダーを工具交換アームのフィンガ
ーによって把持して取り出し主軸に装着したり、使用済
の工具を主軸から離脱させて空のポット内に収納してい
る。上記ツールホルダの主軸への装着時には、圧力空気
を主軸内からツールホルダのシャンク部に向って吹出さ
せて、ツールホルダのシャンク部に付着している塵埃類
を取り除（様にしているものが公知である。また、主軸
に工具を装着した状態での工作物への加工作業時には、
刃具〔ツール〕へ切削油を外部ノズルから供給すること
により、切削抵抗を軽減させ、切削熱を低減させると共
に、切削時に生じる切削屑を排除して作業能率の向上を
計っている。

（シよ゛と　るユ　占 ところで、上述するような切削油の外部ノズルからの供
給では、ステップフィード等により加工時間が長くなっ
て作業性が悪いといった問題点があり、特に深穴加工や
難削材の加工では、切削油は刃具の先端にまで到達し難
いから、切削熱等が充分に除去されない、従って、作業
効率が低下して、刃具自体の耐久性が悪化する等の問題
点が発生していた。

占　　　′　　　　　　　の 本発明は、回転自在に支持した主軸内に設けられたツー
ルホルダ用把持機構をシリンダ機構によって主軸軸線方
向に移動させてツールホルダの着脱を行うものであって
、ツールホルダのプルスタッドに気密的に嵌挿するノズ
ルを上記把持機構に設けると共に、給気及び給油用回転
スリーブに回転自在に支持させ、且つ、上記シリンダ機
構のピストンに回転並びに摺動自在に支承させた供給シ
ャフト内部に切削油用給油通路と圧力空気用給気通路を
形成し、前記給油通路を上記ノズルにドローパイプを介
して連通させたことを特徴とする自動工具交換装置を提
供することにより上記問題点を解決するものである。

皿 上記技術的手段によれば、主軸内に切削油用給油通路と
圧力空気用給気道路を形成し、ツールホルダを装着する
際には、圧力空気用給気通路を開いてツールホルダのシ
ャンク部に向って圧力空気を吹出させ、一方、工作物へ
の加工作業時には、切削油用給油通路を開いてノズルか
らツールホルダを介して刃先に切削油を供給することが
可能となる。

ｌ施凱 本発明に係る実施例を第１図及び第２図を参照して以下
説明する。同図に於て、（１）は先端に取付穴（１ａ）
を形成しである筒状の主軸で、後端はボックス（２）に
軸受（３）（３）を介して回転自在に支持される。（４
）は主軸の取付穴（１ａ）に着脱自在に取付けられたツ
ールホルダで、軸芯給油に対応した給油通路（４ａ）を
形成しである。（５）はツールホルダ（４）にガスケア
）を介して気密的に螺着されたプルスタッドで、給油通
路（５ａ）と挿通穴（５ｂ）を形成しである。（６）は
主軸（１）内に設けられたツールホルダ用把持機構で、
後述する（７）〜（１１）で構成される。（７）はプル
スタンド（５）を把持するコレットで、ブロー用圧力空
気を通す切割りを形成しである。（８）は主軸（１）内
に螺着された案内金具で、コレット（７）の開閉の案内
とコレ７ト（７）を支持する機能を存し、一部に圧力空
気の通路穴（８ａ）（８ａ）を穿設しである。（９）は
プルスタッド（５）の挿通穴（５ｂ）に嵌挿する給油用
のノズルで、給油通路（９ａ）を形成し、空気の混入を
防止するためのチェック弁（１０）が組込まれている。

　　（１１）は上記コレット（７）に螺着され、回り止
めピンにより固定された第１の継手で、給油通路（ｌｌ
ａ）を形成し、先端にノズル（９）がガスケットを介し
て気密的に螺着される。　　（１２）は上記案内金具（
８）の外周に、隙間を形成した状態で挿入した座金で、
圧力空気の通路穴（１２ａ）を穿設しである。　　（１
３）は皿バネ（１４）　　（１４）・・・用の第１の座
金、（１５）は第１の継手（１１）の後端に０リングを
介して気密的に螺着した筒状のドローパイプ、（１６）
はドローパイプ（１５）の後端に０リングを介して気密
的に螺着した第２の継手で、後端から前端に沿って軸心
から等距離の位置に給油通路０６ａ）及び給気通路（１
６ｂ　）を形成し、給油通路（１６ａ）は先−の軸芯に
形成しである給油通路（１６ａ’）に連通し、給気道路
（１６ｂ　）は先端近くで軸芯と垂直な方向に９０°折
曲して外周面に貫かれている。　　（１７）は第２の継
手（１６）の外周に嵌入し回り止めビンにより固定され
た皿バネ（１４）（１４）・・・用の第２の座金で、先
端に給気穴（１７ａ）を穿設し、この給気穴（１７ａ）
と第１の継手（１６）の給気道路（１８ｂ　）とを連通
しである。

（１８）は主軸（１）の後端に圧入されたブツシユで、
Ｏリングを介して第２の座金（１７）を支持する。　　
（１９）はリング（２０）及びリング（２１）（２２）
を介して軸受を締付は固定するナツト、（２３）は前部
のフランジがナツト（１９）にボルトを介して固着され
たコネクティングフランジ、（２４）はコネクティング
フランジ（２３）に螺着されたストッパナツトで、第２
の座金（１７）の後退位置を規制している。（２５）は
ボックス（２）に取付けられたシリンダ機構で、（２６
）〜（３０）で構成される。　　（２６）はボックス（
２）に摺動可能に嵌合されたシリンダ本体、（２７）は
シリンダ本体（２６）内に摺動自在に嵌入されたピスト
ン、（２８）はピストン復帰用の圧縮バネ、、　　（２
９）はシリンダ本体（２６）の後端を塞ぐシリンダキャ
ップで、給油穴（２９ａ）を穿設しである。　　（３０
）はピストン（２７）の軸芯に、ニードルベアリング（
３１）　　（３１）を介して回転自在に、且つ、主軸軸
線方向に摺動自在に支持された供給シャフトで、内部に
軸心から等距離の位置に給油用通路（３０ａ）と給気用
通路（３０ｂ）を形成し、給油用通路（３０ａ）及び給
気用通路（３０ｂ　）は後端近くで軸芯と垂直な方向に
９０゜折曲して外周面に貫かれている。

上記第２の継手（１６）と供給シャツ）　（３０）とは
、第２図に示すように、ピン（３２）によって夫々の通
路（１６ａ）（１６ｂ）と（３０ａ　）　　（３０ｂ　
）とが正確に一致するように位置決めされる。

（３３）はシリンダ本体（２６）の回り止めボルト、（
３４）はピストン（２７）とシリンダキャップ（２９）
との回り止めビン、（３５）は第２の継手（１６）の後
端に螺着した袋ナツトで、切欠きを形成してあり、供給
シャフト（３０）前端の鍔に係合させることによって両
者（１６）　　（３０）間に０リングを介して気密的に
一体化している。

（３６）はシリンダ本体（２６）の前端に固着されたフ
ックリングで、コネッティングフランジ（２３）の後部
のフランジを隙間（３６ａ）（３８ｂ）を形成した状態
で抱持している。　　（３７）はフックリング（３６）
に取付けられた引張バネで、シリンダ本体（２６）を主
軸前端側に付勢している、　　（３Ｂ）は供給シャフト
（３０）の後端に嵌入された、給油及び給気用の回転ス
リーブ本体で、軸受（３９）　　（３９）を介して供給
シャフト（３０）を回転自在に支持し、供給シャフト（
３０）の給油用通路（３０ａ）、給気用通路（３０ｂ　
）に対応した給油穴（３８ａ）と給気穴（３８ｂ）を形
成しである。また、回転スリーブ本体（３８）と供給シ
ャツ）　（３０）との間は隙間を小さくして、漏れ出す
切削油及び空気の量を抑制しているが、漏れ出た切削油
はドレンボート（３８ｃ　）から回収し、一方、漏れ出
た空気は放出穴（３８ｄ　）から外部へ逃すようにして
いる。　　（４０）はピストン（２７）に取付けられた
金具、（４１）は金具（４０）に螺着されたボルト、（
４２）はボルト（４１）に螺着されたＬＳ用ドッグであ
り、ピストン（２７）の作動位置を検出する。

次に、上記構成の自動工具交換装置（４３）の動作例を
以下説明する。ツールホルダ（４）を取り外す時には、
工具交換アーム〔図示せず〕を待期位置からキャリッジ
を駆動させてツールホルダ（４）のグリップ部分を把持
させ、シリンダキャップ（２９）の給油穴（２９ａ）か
らシリンダ本体（２６）の後部側の室に圧油を供給し、
引張バネ（３７）及び復帰用バネ（２８）に対抗させて
シリンダ本体（２６）を後退〔図中二点鎖線（Ａ）〕さ
せ、コネクティングフランジ（２３）の後部フランジの
前面側にフックリング（３Ｂ）を突き当てて、隙間（３
６ａ　）を塞ぐ、更に、ピストン（２７）の端面（２７
ａ）と袋ナツト（３５）の端面（３５ａ）とを当接させ
た状態でピストン（２７）を前進〔図中二点鎖線（Ｂ）
〕させて、第２の継手（１６）　、ドローパイプ（１５
）　、第１の継手（１１）を介してコレット（７）及び
ノズル（９）を前進（図中二点鎖線（Ｃ）〕させる、す
ると、ココレット７）は前進に伴って拡開すると共に、
ノズル（９）がプルスタンド（５）の挿通穴（５ｂ）に
嵌入してプルスタンド（５）を押し出すことによって、
ツールホルダ（４）を主軸（１）から突き出す、そして
、工具交換アームを主軸（１）から遠ざかる方向に移動
させてツールホルダ（４）を主軸（１）から抜き出す。

次いで、工具交換アームを１８０°旋回させて工具収納
用マガジンから取り出した新しいツールホルダの軸芯と
主軸（１）の軸芯との位置合せを行った後、工具交換ア
ームを主軸（１）に近づける方向に動かしてツールホル
ダ（４）を主軸（１）に取付けと同時に、シリンダ本体
（２６）に供給していた圧油を断って、シリンダ本体（
２６）を引張バネ（３７）及び復帰用バネ（２８）の復
元力によって前進させ、コネクテイングフランジ（２３
）の後部フランジの両面側に隙間（３６ａ＞（３６ｂ）
を形成する。第１の継手（１１）　、ドローパイプ（１
５）　、第２の継手（１６）、供給シャフト（３０）を
皿バネ（１４）　　（１４）・・・の復元力によって元
の位置に後退させて、ツールホルダ（４）のプルスタン
ド（５）をコレット（７）により把持させる。一方、取
り出さ九たツールホルダは上述するような新しいツール
ホルダのクランプ終了後、キャリッジを駆動させて工具
ポットに戻す様にしている。

圧力空気は、工具交換アームにツールホルダ（４）のグ
リップ部分を把持させてからグリップ部分を外す迄の間
供給する。この間には、回転スリーブ（３８）の給気穴
（３８ｂ）から供給シャツ）　（３０）の給気通路（３
０ｂ　）に圧力空気を供給する。供給された圧力空気は
図中鎖線（ｇ）で示すように、供給シャツ）　（３０）
の給気通路（３０ｂ　）から第２継手（１６）の給気通
路（１６ｂ　）を通って第２の座金（１７）の給気穴（
１７ａ）を通り、更に皿バネ（１４）　　（１４）・・
・の外周等を通り第１の座金（１２）の給気穴（１２ａ
）を前進して案内金具（８）の給気穴（８ａ）を通すコ
レフト（７）の切削等を通って主軸（１）先端からツー
ルホルダのシャンク部に向って吹出する。

一方、高圧切削油は、ツールホルダの交換動作が終了し
て加工位置に刃具が来てから供給し、加工終了後に供給
を断つ。この間には、回転スリーブ（３８）の給油穴（
３８ａ　’）から供給シャツ）　＜３０）の給油通路（
３８ｂ　）に高圧切削油を供給する。供給された高圧切
削油は図中実線（０）で示すように、供給シャツ）　（
３０）の給油通路（３０ａ）から第２の継手（１６）の
給油通路（１６ａ）を通ってドローパイプ（１５）の内
部を通り、更に第１の継手（１１）の給油通路（１１１
を通ってチェック弁（１０）を押し開けて前進し、ノズ
ル（９）の給油通路（９ａ）　、プルスタッド（５）の
給油通路＜５ａ）　、ツールホルダ（４）の給油通路（
４ａ）を通って刃先の先端に供給される。

次に、ツール交換機能を有する主軸頭の一例を第３図を
参照して以下説明する。同図に示す主軸頭＜４３）に於
て、（１）は主軸で、ツールホルダ（４）を把持してい
る。（４４）はツールホルダ（４）に把持されたツール
で、取付部から先端に亘うて給油通路を形成しである。

（２）はボックスで主軸送りナツト（４５）を固定しで
ある。　　（４６）は主軸送り駆動源で送りネジ（４７
）を介して主軸（１）の繰出し作動を行う。一方、主軸
（１）には長いキー溝が形成され、キー（４８）を介し
て摺動自在にスリーブ（４９）に保持されている。　　
（５０）はスリーブ（４９）を回転自在に支持する主軸
ボックスである。　　（５１）は主軸ボックス（５０）
に取付けられた主軸駆動モー）　−夕で、プーリー（５
２）　　（５３）及びベルト（５４）を介してギヤ（５
５）又はギヤ（５６）を回転させ、キー（５７）　　（
５７）を介してスリーブ（４９）及び主軸（１）を回転
させる。

１皿立炊果 本発明によれば、ツールホルダ装着時には圧力空気用給
気通路からツールホルダのシャンク部に向つて圧力空気
を吹付け、一方、工作物への加工作業時には切削油用給
油通路からツールホルダを介して刃先に切削油を供給で
きる。従って、加工時間が短縮されて作業性が向上する
と共に、切削熱や切屑等が効率的に除去されるので、作
業効率が向上し、刃具自体の耐久性も向上することにな
る。

【図面の簡単な説明】

第ｉＦＩ！Ｊは本発明に係る自動工具交換装置の一実施
例を示す正面断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図
、第３図は主軸ヘッドの具体例を示す概略図である。 （１）・・−主軸、　　　　　（４”）　−・ツールホ
ルダ、（５）　−プルスタッド、 （６）　−ツールホルダ用把持機構、 （９）　−ツズル、　　　　（１５）・−ドローパイプ
、（２５）　−・−シリンダ機構、（２７）・・−ピス
トン、（３０）・−供給シャフト、 （３０ａ）・−・切削油用給油通路、 （３０ｂ）−・・圧力空気用給気通路、（４３）　−・
自動工具交換装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転自在に支持した主軸内に設けられたツールホ
   ルダ用把持機構をシリンダ機構によって主軸軸線方向に
   移動させてツールホルダの着脱を行うものであって、ツ
   ールホルダのプルスタッドに気密的に嵌挿するノズルを
   上記把持機構に設けると共に、給気及び給油用回転スリ
   ーブに回転自在に支持させ、且つ、上記シリンダ機構の
   ピストンに回転並びに摺動自在に支承させた供給シャフ
   ト内部に切削油用給油通路と圧力空気用給気通路を形成
   し、前記給油通路を上記ノズルにドローパイプを介して
   連通させたことを特徴とする自動工具交換装置。