JP2004106081A - マシニングセンター用ツールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】デファレンシャルケースの軸孔の内面加工をマシニングセンターにより容易に加工できるツールユニットを提供する。
【解決手段】ハウジング２にツールホルダ３を回転のみ自在に設け、該ツールホルダ３の後部に主軸１６に着脱可能に連結されるシャンク４を、前部にカッター１１と係脱可能のアーバー５とを設け、ハウジング２に半径方向外方に突出固定したアーム７にアーバー５と平行するガイド８を前方に向けて突出固定し、該ガイド８にアーム７と平行するカッターサポート１０を前後摺動可能に設けるとともに、該カッターサポート１０を前方に向けて移動付勢する弾性体１３を設け、カッターサポート１０の端部にアーバー５の前方にてこれと同軸に対面するカッター１１を回転自在に設ける。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンター、即ち、自動工具交換装置を備えた数値制御工作機に関し、特にそのツールユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のツールユニットは、ハウジングにツールホルダを回転自在に取り付け、該ツールホルダの後部側にマシニングセンターの主軸に着脱可能に連結されるシャンクを取り付け、前部側に所定のカッターを一体的に取り付けてなるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、カッターが常時ツールホルダに一体的に取り付けられていたため、デファレンシャルケースのように、内部に大径のギア室を有し、前後壁にギア室と連通する軸孔を上部に該ギヤ室と連通する窓孔を有するものにあっては、上記軸孔の内端面を加工することができなかった。このため、従来は、スピンドルに連結されて前後の軸孔に挿通されるアーバーと、カッターを上部の窓孔からギア室に挿入して上記アーバーに嵌合係止させるカッター供給装置とを有する専用機を設け、該専用機により上記軸孔の内端面を加工するようにしていた。本発明は、上記のような対象物をマシニングセンターにより加工できるようにしたマシニングセンター用ツールユニットを得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１にかかる発明は、ハウジングにツールホルダを回転のみ自在に設け、該ツールホルダの後部にマシニングセンターの主軸に着脱可能に連結されるシャンクを、前部にカッターと係脱可能のアーバーをそれぞれ設け、前記ハウジングに半径方向外方に突出するアームを設け、該アームに前記アーバーと平行するガイドを前方に向けて突出固定し、該ガイドに前記アームと平行するカッターサポートを前後摺動可能に設けるとともに、該カッターサポートを前方に向けて移動付勢する弾性体を設け、前記カッターサポートの端部に前記アーバーの前方にてこれと同軸に対面するカッターを回転自在に設ける構成にしたものである。
また、請求項２に係る発明は、上記アーバーに半径方向に出没可能の係合体を設け、前記アーバーの軸心部に軸方向に移動して前記係合体を半径方向に移動させるクラッチ装置を設けるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明の第１実施例を示す要部断面側面図、図２は図１の平面図、図３は図１の左側面図、図４は本発明によるツールユニットのセット状態を示す一部断面側面図、図５は加工状態を示す要部断面側面図、図６は本発明の第２実施例を示すカッター取付け状態の断面側面図、図７は本発明の第３実施例を示す加工状態の要部断面側面図である。
【０００６】
図１において、１はツールユニット、２はそのハウジングである。このハウジング２にツールホルダ３を前後（図１において左右）軸線を中心として回転自在に取り付ける。該ツールホルダ３は、ベアリング（テーパーローラベアリング）６を介して前後動不能にかつ回転自在に取り付け、その後端は後方（図１において右方）に突出させるとともに、該突出部を後方に向かってテーパー状に縮小するシャンク４とする。このシャンク４はマシニングセンター本機１５の主軸１６（図４）に着脱可能に嵌合係止するようになっている。上記ツールホルダ３の前部にアーバー５を同軸に取り付ける。該アーバー５はハウジング２から前方に突出し、その前部にカッター１１と係脱可能なドライブ軸（スプライン軸）５ａを有する。
【０００７】
上記ハウジング２は、半径方向上方に突出するアーム７を一体に有し、該アーム７の上端部に上記アーバー５と平行する軸状のガイドバー（ガイド）８を前方に向けて突出固定する。該ガイドバー８は、図２に示すように、左右一対からなり、該ガイドバー８にガイドブッシュ９を介してカッターサポート１０を前後摺動可能にかつ回転不能に取り付ける。なお、上記ガイドバー８は一本のリニアガイドとしてもよい。上記カッターサポート１０はアーム７と平行する下方に延出させ、その下端部に形成した保持孔１０ａによりカッター１１を回転可能に支持する。該カッター１１は軸心部にアーバー５のドライブ軸５ａと係脱可能なドライブ孔（スプライン孔）１１ａを有する筒状に形成され、前端側に切削用の刃物（図示省略）を有する。上記カッター１１の外周に小径の保持溝１１ｂを形成し、該保持溝１１ｂを上記カッターサポート１０の保持孔１０ａに回転可能に嵌合させるとともに、該カッター１１を上記アーバー５の前方にてこれと同軸に対面させる。
【０００８】
上記各ガイドバー８にリターンスプリング（弾性体）１３を予圧縮して遊嵌させ、その前後端を上記ガイドブッシュ９とアーム７とに圧接させ、該リターンスプリング１３の反力で上記カッターサポート１０をガイドバー８の前部側に移動付勢する。これにより、初期時にはカッターサポート１０に取り付けたカッター１１がアーバー５の前端に対して所定の間隙（ア）を保持するようにする。なお、図１において、１２はアーム７の後面側に取り付けた回り止めピン、１４はガイドバー８の前端に取り付けてガイドブッシュ９の抜けを阻止するストッパーである。
【０００９】
次に上記実施例の使用態様について説明する。まず、前述したツールユニット１をマシニングセンターの自動工具交換装置（図示省略）に取り付けておく。この状態で、図４に示すように、マシニングセンター本機１５のワーク取付け治具１７にデファレンシャルケース（加工品）２０を、そのフランジ部２０ｂを介して取り付け、上記自動工具交換装置を作動させて上記ツールユニット１をマシニングセンター本機１５の主軸１６に取り付ける。即ち、ツールユニット１に支持されたカッター１１がガイドバー８の前端部に移動された状態を前後方向の基準位置、つまりデファレンシャルケース２０のギヤ収容室２０ａの左右中心位置となる基準位置とし、この状態で図４の仮想線位置から降下させ、同図の実線で示すように上記カッター１１をデファレンシャルケース２０の上部軸孔２０ｅからギヤ収容室２０ａに嵌合させるとともに、該カッター１１を主軸１６と同軸位置に位置決めする。
【００１０】
この場合、ツールユニット１のアーバー５は上記カッター１１に対して後方に位置して両者間に間隙（ア）が存在しているため、該アーバー５は上記カッター１１と共に下方に移動して上記主軸１６と同軸位置に位置することになる。この状態で、主軸１６を前進させると、図５に示すように、該主軸１６がツールユニット１のシャンク４に嵌合係止するとともに、該主軸１６を支持するクイル１８の前端に形成した止め孔がツールユニット１の回り止めピン１２に嵌合し、該ツールユニット１を回り止めする。
【００１１】
この状態で上記主軸１６がさらに前進すると、図５に示すように、ツールユニット１が前進され、そのアーバー５がデファレンシャルケース２０の前後の軸孔２０ｃ，２０ｄに嵌合するとともに、上記カッター１１にスプライン嵌合することになる。この場合、カッター１１がデファレンシャルケース２０の前部の軸孔２０ｃに衝突し、該カッター１１及びツールユニット１のカッターサポート１０はその前進が阻止され、リターンスプリング１３は圧縮されることになる。
【００１２】
この状態で主軸１６を回転させると、上記カッター１１がアーバー５を介して回転され、上記前部の軸孔２０ｃの内端を切削加工することになる。この場合、上記リターンスプリング１３による圧縮力は弱く設定されており、上記カッター１１の前方への切込み送りは主軸１６の前進量によって行われるようになっている。
【００１３】
上記前部の軸孔２０ｃの内端の加工が完了すると、上記主軸１６の回転が停止されるとともに後方の初期位置に移動される。これにより、図４の実線で示すように、上記ツールユニット１が主軸１６から離脱されるとともに、上記リターンスプリング１３の反力でツールユニット１のハウジング２がカッターサポート１０に対して後方に移動されて該ツールユニット１が初期状態となる。そして、前述した自動工具交換装置によって上記ツールユニット１を図４の仮想線で示すように、上方に移動させてデファレンシャルケース２０から離脱させる。
【００１４】
次いで上記デファレンシャルケース２０を前後反転させ、上記自動工具交換装置及び主軸１６を前述と同様に動作させて該デファレンシャルケース２０の後部側の軸孔２０ｄの内端を加工する。
【００１５】
図６は本発明の第２実施例を示す。このものは、前述したツールユニットにカッターと係脱するクラッチ装置を設けたものである。図６において、１はツールユニット、３はそのツールホルダ、２２は該ツールホルダ３に設けたクラッチ装置（ボールクラッチ装置）である。このクラッチ装置２２は以下の如くなっている。即ち、ツールホルダ３の軸心部に後部から前部に向かって段状に小径にかつ一体に形成したピストン２３、第１ロッド２４、及び第２ロッド２５を前後摺動可能に嵌合させる。
【００１６】
上記第２ロッド２５の前部外周に環状かつ断面円弧状のカム溝（カム面）２６を前後に所定の間隔をおいて２個形成し、また、アーバー５の前部外周に上記各カム溝２６に対面する窓孔（符号省略）を円周方向に複数個形成し、各窓孔にボール（係合体）２７を半径方向移動可能に収容する。また、カッター１１の内周の前後端部に上記各カム溝２６と対応する浅い係合溝（符号省略）を形成する。なお、上記第２ロッド２５の外周に形成するカム溝２６、及びカッター１１の内周に形成する係合溝は、半球状あるいは円錐状の凹部とし、該凹部を円周方向に所定ピッチで形成するようにしてもよい。上記第１ロッド２４を収容するロッド室の外周にクラッチばね２８を収容し、該クラッチばね２８の反力によって上記ピストン２３、従って第２ロッド２５を後方に押圧付勢する。
【００１７】
この場合、上記クラッチばね２８によって第２ロッド２５が後方（図６において右方）に押圧移動された際には、図６で示すようにカム溝２６がボール２７に対して右方に移動し、該ボール２７をアーバー５の外周から突出させる、即ちクラッチ装置２２がオン作動するようにする。これにより、アーバー５がカッター１１に嵌合した際に該カッター１１をアーバー５に一体的に係合させるようにする。
【００１８】
また、シャンク４の軸心部に油路３０を形成する。該油路３０は、前端を上記ピストン２３を収容するシリンダ室２９の後部側に連通させ、後端をシャンク４の後面に開口させる。上記油路３０は、前述した主軸１６の軸心部に形成した供給油路（図示省略）に接続されるようになっており、該供給油路は切換弁を介して油圧ポンプ（共に図示省略）に接続される。これにより、油圧ポンプからシャンク４側の油路に油が供給された際には、その油圧によって上記ピストン２３をクラッチばね２８の弾性力に抗して前方に移動させ、第２ロッド２５のカム溝２６をボール２７位置と合致させ、該ボール２７がカム溝２６に嵌合できるようにしてクラッチ装置２２をオフ作動させる。
【００１９】
上記ツールホルダ３及び第２ロッド２５に検出用の第１エア通路３１、第２エア通路３２を形成する。第１エア通路３１は、その中間部３１ａがツールホルダ３の外周を軸方向に延び、その後部３１ｂがシャンク４の外周部を通過して該シャンク４のテーパー面に開口し、前部３１ｃが径方向に延びてその先端がツールホルダ３外周面から外部に開口する。また、上記第２ロッド２５側の第２エア通路３２は径方向に貫通させる。
【００２０】
上記第２エア通路３２の前後の位置は、第２ロッド２５の前進、即ちクラッチ装置２２のオフ時に上記第１エア通路３１の前部３１ｃの軸心部と合致し、該第１エア通路３１のエアの流通を許容し、第２ロッド２５の後進、即ちクラッチ装置２２のオン時に上記前部３１ｃの軸心部に対して前進（図６の状態）し、上記第１エア通路３１を遮断する位置とする。これにより、クラッチ装置２２のオン・オフを検知するようにする。なお、その他は前述した第１実施例と略同様の構造となっている。
【００２１】
上記第２実施例によれば、クラッチ装置２２により、アーバー５に嵌合したカッター１１を該アーバー５に一体的に結合するようにしたので、デファレンシャルケース２０の前部の軸孔２０ｃの加工、及び後部の軸孔２０ｄの加工を主軸１６を前後に移動制御することによって行うことができ、デファレンシャルケース２０の向きを換える必要がなくなり、前後の軸孔内面の加工が短時間で行えることになる。
【００２２】
図７は第３実施例を示す。図７において、５はアーバーであり、該アーバー５は、カッター１１の幅よりも若干短くするとともに、その基部（後部）にコーン状のカッター受け部５ｂを形成する。一方、マシニングセンター本機１５側の主軸１６の前方にシリンダによって前後方向に移動される押しロッド３５を配置し、該押しロッド３５の後端部にコーン状のカッター押し部３５ａを形成する。また、カッター１１の嵌合孔の前後端部をテーパー孔にする。
【００２３】
そして、上記アーバー５がカッター１１に嵌合した時点で上記押しロッド３５を後方（図において右方）に移動させてそのカッター押し部３５ａをカッター１１の前端部のテーパー孔に嵌合させて該カッター１１を所定の力で後方に押圧付勢し、カッター押し部３５ａと上記カッター受け部５ｂとでカッター１１を挟圧保持する。この状態で主軸１６を回転させるとともに、前後方向に移動制御してデファレンシャルケース２０の前部の軸孔２０ｃの加工、及び後部の軸孔２０ｄの加工を行う。その他は前述した第１実施例と略同様の構造となっている。
【００２４】
上記上記第３実施例によれば、押しロッド３５により、アーバー５に嵌合したカッター１１を該アーバー５に一体的に結合させるようにしたので、第２実施例と同様にデファレンシャルケース２０の向きを換えることなく前後の軸孔内面の加工を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明の請求項１に係る発明は、初期時にカッターをアーバーに対して軸方向に離間付勢し、この状態でマシニングセンターの主軸に取付け、その後該主軸の軸方向移動によって上記カッターをアーバーと連結させるようにしたので、デファレンシャルケースのように、軸孔がＴ形に交叉してギア室に連通する軸孔の内面加工をマシニングセンターにより容易に加工することができ、マシニングセンターによる加工対象物の範囲を拡大することができる。
また、請求項２に係る発明は、上記主軸の軸方向移動によってカッターとアーバーとを互いに嵌合させた後、両者をクラッチ装置によって一体的に結合するようにしたので、ワークの向きを換えることなく軸方向に対面する軸孔の内面加工を行うことができ、該加工が短時間で行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す要部断面側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の左側面図である。
【図４】本発明によるツールユニットのセット状態を示す一部断面側面図である。
【図５】加工状態を示す要部断面側面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示すカッター取付け状態の断面側面図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す加工状態の要部断面側面図である。
【符号の説明】
１　　ツールユニット
２　　ハウジング
３　　ツールホルダ
４　　シャンク
５　　アーバー
５ａ　ドライブ軸
５ｂ　カッター受け部
６　　テーパーローラベアリング
７　　アーム
８　　ガイドバー（ガイド）
９　　ガイドブッシュ
１０　　カッターサポート
１０ａ　保持孔
１１　　カッター
１１ａ　ドライブ孔
１１ｂ　保持溝
１２　　回り止めピン
１３　　リターンスプリング（弾性体）
１４　　ストッパー
１５　　マシニングセンター
１６　　主軸
１７　　ワーク取付け治具
１８　　クイル
２０　　デファレンシャルケース
２０ａ　ギヤ室
２０ｂ　フランジ部
２０ｃ　前部軸孔
２０ｄ　後部軸孔
２０ｅ　上部軸孔
２２　　クラッチ装置
２３　　ピストン
２４　　第１ロッド
２５　　第２ロッド
２６　　カム溝（カム面）
２７　　ボール（係合体）
２８　　クラッチばね
２９　　シリンダ室
３０　　油路
３１　　第１エア通路
３１ａ　中間部
３１ｂ　後部
３１ｃ　前部
３２　　第２エア通路
３５　　押しロッド
３５ａ　カッター押し部

Claims (2)

1. ハウジング（２）にツールホルダ（３）を回転のみ自在に設け、該ツールホルダ（３）の後部にマシニングセンター（１５）の主軸（１６）に着脱可能に連結されるシャンク（４）を、前部にカッター（１１）と係脱可能のアーバー（５）をそれぞれ設け、前記ハウジング（２）に半径方向外方に突出するアーム（７）を設け、該アーム（７）に前記アーバー（５）と平行するガイド（８）を前方に向けて突出固定し、該ガイド（８）に前記アーム（７）と平行するカッターサポート（１０）を前後摺動可能に設けるとともに、該カッターサポート（１０）を前方に向けて移動付勢する弾性体（１３）を設け、カッターサポート（１０）の端部に前記アーバー（５）の前方にてこれと同軸に対面するカッター（１１）を回転自在に設けたことを特徴とするマシニングセンター用ツールユニット。
2. アーバー（５）に半径方向に出没可能の係合体（２７）を設け、前記アーバー（５）の軸心部に軸方向に移動して前記係合体を半径方向に移動させるクラッチ装置（２２）を設けたことを特徴とする請求項１記載のマシニングセンター用ツールユニット。

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