WO2017119156A1

WO2017119156A1 - 工具着脱装置および工作機械

Info

Publication number: WO2017119156A1
Application number: PCT/JP2016/075958
Authority: WO
Inventors: 幸司藤本; 龍彦栗谷
Original assignee: Dmg森精機株式会社
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-07-13
Also published as: US20190015905A1; CN108472742A; US10307835B2; JP6049918B1; CN108472742B; JP2017121684A; DE112016006194T5

Abstract

工具ホルダを確実に保持しつつ、工具ホルダの着脱を簡易かつ迅速に行なうことのできる工作機械であって、工具ホルダ（１３４）に設けられた少なくとも２つの貫通孔（２０２）を貫通したピン（２０３）を挿入するための少なくとも２つのクランプ孔（２１１）と、少なくとも２つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部（３２１）を有する少なくとも２つの筒状のクランプスリーブ（３０２）と、流体を封入するための流体封入室（４０１）と、流体封入室から可撓胴部の外周面まで延設された流路（４０２）と、流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部（４０３）と、を備え、流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、ピン（２０３）に対してクランプ締付力を作用させる。

Description

工具着脱装置および工作機械

　本発明は、工具着脱装置および工作機械に関する。

　上記技術分野において、特許文献１、２には、工具ホルダに工具を取り付け、タレットの工具台に工具ホルダを取り付けて、機械加工を行なう工作機械が開示されている。

特許第５３０８８９３号公報ＷＯ９１／１８６９９公報

　しかしながら、上記文献に記載の技術では、４隅に設けられた工具ボルト１８を締め付けたり、ゆるめたりすることによって工具ホルダを着脱しているため、工具ホルダを繰り返し着脱する際の手間が大きかった。一方で、一個所のみで工具ホルダを締結すると、工具に作用する力を一個所で受けることによる、バランスの悪さなど、不具合が多い。

　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
　工具ホルダに設けられた少なくとも２つの貫通孔を貫通したピンを挿入するための少なくとも２つのクランプ孔と、
　前記少なくとも２つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部を有する少なくとも２つの筒状のクランプスリーブと、
　流体を封入するための流体封入室と、
　前記流体封入室から前記可撓胴部の外周面まで延設された流路と、
　前記流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、
　を備え、
　前記流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、前記ピンに対してクランプ締付力を作用させる工具着脱装置である。

　本発明によれば、工具ホルダを確実に保持しつつ、工具ホルダの着脱を簡易かつ迅速に行なうことのできる工作機械を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る工作機械の構成を示す外観斜視図である。本発明の第１実施形態に係るタレットおよび工具ホルダの構成を示す外観斜視図である。本発明の第１実施形態に係るタレットおよび工具ホルダの内部構成を示す部分断面斜視図である。本発明の第１実施形態に係るタレット内部の流路構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係るクランプスリーブの構成を示す部分断面斜視図である。本発明の第１実施形態に係るクランプスリーブの構成を示す部分断面拡大図である。本発明の第１実施形態に係るクランプスリーブに含まれる円筒部５０１の形状を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係るタレット内部の流路構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係るタレット内部の流路構成を示す断面図である。本発明の第４実施形態に係るタレット内部の流路構成を示す断面図である。本発明の第５実施形態に係るタレット内部の流路構成を示す断面図である。

　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態にかかる工具着脱装置を適用可能な工作機械について図１を用いて説明する。図１は、工作機械の一例としての旋盤１００を示す外観斜視図である。旋盤１００は、機械正面から見て、左右方向に延びるスラント型ベッド１０１と、ベッド１０１の左側に設けられた主軸台１０２と、ベッド１０１の右奥側に配設された刃物台１０３とを備えている。

　ベッド１０１は、手前側と奥側にガイドレール１１１、１１２を備えており、主軸台１０２は、ガイドレール１１１に沿って、左右（主軸台１０２の軸心方向、Ｚ軸方向）にスライド可能である。

　ガイドレール１１２には、Ｚ軸可動ベース１３１がＺ軸方向に移動自在に支持されており、Ｚ軸可動ベース１３１上には、Ｙ軸可動ベース１３２がＺ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能に支持されている。

　Ｙ軸可動ベース１３２上に刃物台１０３が搭載されており、これにより刃物台１０３は、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能となっている。

　刃物台１０３は、工具１３３を保持する工具ホルダ１３４と、複数の工具ホルダ１３４が着脱可能に取り付けられたタレット１３５と、工具１３３が所定の加工位置に位置するようにタレット１３５を回転させて位置決めを行なう回転機構１３６とを備えている。

　図２は、タレット１３５を正面（主軸台側）からみた外観図である。タレット１３５の外周面には、平坦面をなす複数のホルダ取付面２０１が所定角度ごとに形成されている。工具ホルダ１３４は、ホルダ取付面２０１に着脱可能に固定される。

　工具ホルダ１３４の四隅には、平行な貫通孔２０２が形成され、貫通孔２０２を貫通した４本のピン２０３がホルダ取付面２０１に設けられた４つのクランプ孔２１１に挿入される。４つのピン２０３がクランプ孔２１１に挿入された後、レンチ２１０を用いてボルト２０４を締め付けることにより、４つのピン２０３に対するクランプ締付力が作用し、工具ホルダ１３４がタレット１３５に固定される。

　図３は、工具ホルダ１３４およびタレット１３５のホルダ取り付け面２０１付近を切り出した部分断面図であり、図４は、タレット１３５のホルダ取り付け面２０１下部に設けられた流路構成を説明するための横断面図である。図３は、図４のＡ－Ａ断面図であり、ここでは、説明のため一本のピン２０３のみが挿入された状態を示している。図３に示すように、工具着脱装置としてのタレット１３５は、４つのクランプ孔２１１とクランプスリーブ３０２とを備えている。クランプ孔２１１には、工具ホルダ１３４に設けられた少なくとも２つの貫通孔２０２を貫通したピン２０３が挿入される。クランプスリーブ３０２は、筒状であり、クランプ孔２１１のそれぞれに嵌入され、外側からの圧力を受けて内側へ変形する可撓胴部３２１を有する。

　図４において、ボルト２０４の中心軸を通り、ホルダ取り付け面２０１と平行な平面で切断した図である。流路構成としては、流体封入室４０１と、流路４０２と、圧力調整部４０３とを含む。流体封入室４０１は、タレット１３５の内部に流体を封入するための空間である。流路４０２は、流体封入室４０１とクランプ孔２１１とを連通させ、流体圧力を可撓胴部３２１に作用させる。圧力調整部４０３は、流体封入室４０１内の流体の圧力を調整し、流体封入室４０１の流体圧力の上昇または下降に連動して、可撓胴部３２１の内径を小さくさせたり大きくさせたりする。具体的には、圧力調整部４０３は、流体封入室４０１に向けて挿入されたプランジャ４３１と、プランジャ４３１の位置を変更する位置変更部としてのボルト２０４と、を含む。流体封入室４０１の流体圧力を上昇させることにより、クランプスリーブ３０２はピン２０３に対してクランプ締付力を作用させる。図４に示すとおり、クランプ孔２１１およびクランプスリーブ３０２が、タレット１３５のホルダ取り付け面２０１の四隅に一対づつ、計４対設けられ、流体封入室４０１から、４つの可撓胴部３２１の外周面まで流体を連通させる。

　図５は、クランプスリーブ３０２の詳しい構成を説明するための部分断面斜視図である。クランプスリーブ３０２は、可撓胴部３２１以外に、可撓胴部３２１の内壁に接するスリット付きの円筒部５０１と、可撓胴部３２１の外周面に圧力を加える流体を上方でシールするためのシール部材５０２とを含む。

　円筒部５０１は、内周面に凸部５１１を備えており、可撓胴部３２１の内側への変形に応じて、円筒部５０１の上端側が内側へ撓むと、凸部５１１がピン２０３の外周面を押圧する。スリット５１２が設けられていることにより、弱い力でも十分に円筒部５０１の上端部が内側に撓む。

　図６は、クランプスリーブ３０２のさらに詳しい構成を説明するための図である。図６においては、ピン２０３がクランプスリーブ３０２内に挿入された状態を示している。ピン２０３の外周面には、帯状の凹部６０１が設けられており、その凹部６０１が円筒部５０１の内周面の凸部５１１とかみ合うことにより、円筒部５０１から加えられた内向きの力Ｆ１がピン２０３を下向きに押す力Ｆ２に変換される。その結果、ピン２０３は、抜けにくくなり、工具ホルダ１３４がタレット１３５のホルダ取り付け面２０１に強固に固定される。

　図７は、円筒部５０１のみを取りだした斜視図である。スリット５１２は、上側壁面の２個所に設けられている。

　以上のように本実施形態の構成によれば、流体の圧力を利用して、複数のピンに対して同時に締付け力を作用させることができ、簡易かつ確実に工具ホルダをタレットに固定することが可能となる。

　［第２実施形態］
　次に本発明の第２実施形態に係る工具着脱装置について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。本実施形態では、第１実施形態と比べると、図８に示すとおり、流路８０２、８０３の断面積を異なるものとすることにより、締結力に差をつけている。図８のように、工具側の２本のピンに対する締結力が大きくなるように流路径を調整すれば、加工時に工具に作用する力を強く受ける加工室側の２本のピンに重点的に流体圧を配分することができる。

　［第３実施形態］
　次に本発明の第３実施形態に係る工具着脱装置について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。本実施形態では、対角にあるクランプ孔９１１の内径をクランプ孔２１１に比べて大きくし、そのクランプ孔９１１に対応するクランプスリーブ９０２の外径を、クランプスリーブ３０２の外径よりも径大としている。クランプスリーブ３０２、９０２は、内径は、共に、ピン２０３の外径に合わせた寸法になっている。これにより、締め付けタイミングに差をつけることができる。具体的には、クランプスリーブ９０２は、クランプスリーブ３０２よりも一テンポ遅れて締結が行なわれる。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

　図９のように、締め付けタイミングを対角締めできるように設計すれば、締結時の残留応力を緩和できる。

　［第４実施形態］
　次に本発明の第４実施形態に係る工具着脱装置について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。図１０に示すとおり、本実施形態では、クランプ孔２１１は２つであり、そこに挿入されるピンも２本となる。そのため、流体封入部１００１からは２つのクランプ孔２１１に対して２本の流路１００２が延設される。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

　このように設計すれば、簡易な構成で、工具ホルダ１３４をタレット１３５のホルダ取り付け面２０１に固定することができる。

　［第５実施形態］
　次に本発明の第５実施形態に係る工具着脱装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る工具着脱装置の流路構成を説明するための図である。

　ネジ１１０４を回してＡ方向に移動させると、ネジ１１０４に連結固定されたプランジャ１１３２もＡ方向に移動する。すると、流体加圧部としてのピストン１１３１が付勢部としてのバネ１１０１によって付勢されて流体封入室４０１の流体を加圧する。

　バネ１１０１が伸びきった状態でのピストン１１３１の先端面（図中右端面）の位置とネジ１１０４をめいっぱい締め付けた状態でのプランジャ１１３２の後端面（図中左端面）との間には隙間１１３３が生じるように設計されている。このため、多少ネジ１１０４がゆるんで左方向に移動しても、ピストン１１３１による加圧が保持される。つまり、ネジ１１０４をゆるめない限り、流体封入室４０１の流体圧力は高く保たれ、クランプスリーブ３０２は、ピン２０３に対して、常に締結力を作用させることができる。

　一方、ネジ１１０４を回してＢ方向に移動させると、プランジャ１１３２がＢ方向に移動するが、隙間１１３３が無くなって、ピストン１１３１もＢ方向に移動すると、流体の加圧が徐々に解除される。

　このように設計すれば、ネジ１１０４が多少ゆるんでも、クランプスリーブ３０２の締結力は弱くならない。つまり、工具ホルダ１３４をタレット１３５のホルダ取り付け面２０１に確実かつ安定的に固定することができると共に、一つのネジ１１０４をＢ方向に移動させることで容易に、工具ホルダ１３４を取り外すことができる。

　［その他の実施形態］
　上記実施形態では、図４、８、９、１１に示すようなＸ形状の流路について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。Ｈ形状や□形状など、他の形状の流路を形成させてもよい。

　この出願は、２０１６年１月７日に出願された日本出願特願２０１６－００１７０５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

　工具ホルダに設けられた少なくとも２つの貫通孔を貫通したピンを挿入するための少なくとも２つのクランプ孔と、
　前記少なくとも２つのクランプ孔のそれぞれに嵌入され、可撓胴部を有する少なくとも２つの筒状のクランプスリーブと、
　流体を封入するための流体封入室と、
　前記流体封入室から前記可撓胴部の外周面まで延設された流路と、
　前記流体封入室内の流体の圧力を調整する圧力調整部と、
　を備え、
　前記流体封入室の流体圧力の上昇または下降に連動して、前記ピンに対してクランプ締付力を作用させる工具着脱装置。
　前記圧力調整部は、
　前記流体封入室に向けて挿入されたプランジャと、
　前記プランジャの位置を変更する位置変更部と、
　を備えた請求項１に記載の工具着脱装置。
　前記クランプ孔および前記クランプスリーブが、前記工具着脱装置の四隅に一セットずつ、計４セット設けられ、前記流体封入室から、４つの前記クランプスリーブの外周面まで前記流体を連通させる請求項１または２に記載の工具着脱装置。
　前記圧力調整部は、
　前記工具着脱装置の２つのクランプ孔内のクランプスリーブに対して第１のタイミングで同時に圧力を加え、
　前記工具着脱装置の残りの２つのクランプ孔内のクランプスリーブに対して第１のタイミングとは異なる第２のタイミングで同時に圧力を加える請求項３に記載の工具着脱装置。
　前記圧力調整部は、
　前記流体封入室に向けて挿入された流体加圧部と、
　前記流体加圧部を前記流体封入室に向けて付勢する付勢部と、
　前記流体加圧部の位置を変更する位置変更部と、
　を備えた請求項１に記載の工具着脱装置。
　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の工具着脱装置を備えた工作機械。