JP2022140031A - 工具ポット - Google Patents

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Abstract

Figure 2022140031000001

【課題】工具ポットに付着した汚れが工具の接触面に移るという問題を解消した工具ポットを提供する。
【解決手段】プルスタッド部保持部13は、工具の軸線に直交する方向に移動することによって先端部に設けられたテーパ面23aでプルスタッド部3に設けられたテーパ面6aを工具の軸線方向に押す押し部材23と、ベース部材12に設けられてプルスタッド部3の端面を受けるプルスタッド部受け21aとによって、プルスタッド部3の工具の軸線方向移動および回転を防止する。フランジ部保持部15は、フランジ部4に設けられたキー溝4bに嵌まり合うキー27によって、フランジ部4の回転を防止する。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動工具交換機能を有するマシニングセンタなどの工作機械において工具を保持する工具ポットに関する。
この明細書において、「工具」という用語は、工具単体を意味する場合と、工具ホルダおよびこれに取り付けられた工具単体を合わせて意味する場合とがある。
たとえば、マシニングセンタの自動工具交換装置において、工具マガジンと工具交換アームとの間で工具を搬送するためのレディステーションに用いられる工具ポットや、工具マガジンに用いられる工具ポットとしては、従来、工具に設けられたテーパシャンク部のテーパ形状に対応するテーパ形状孔に工具を収めて、工具のプルスタッド部を引っ張ることで工具を保持するものが知られている。
このような工具ポットにおいて、テーパシャンク部とプルスタット部とを工具の軸線方向に抜き差しすることにより工具交換する場合には、テーパシャンク部＋プルスタッド部の長さよりも長い抜き差しストロークが必要であり、必要なスペースが大きくなったり、工具交換時間が長くなったりするなどの問題がある。この問題を解決するために、特許文献１には、プルスタッド部の工具の軸線方向への移動の後、側方へ抜けるようにしてストロークを短くしている工具ポットが開示されている。
特許第３８３７６２９号公報
テーパシャンク部とプルスタット部とを工具の軸線方向に抜き差しすることにより工具交換する従来の工具ポットによると、テーパシャンクまたはフランジ部が工具ポットと接触する構造のため、工具ポットに付着した汚れが工具の接触面に移り、主軸に工具を装着した際に加工不良を起こすおそれがあるという問題があった。特許文献１においては、ガイド部材と称されている断面円弧状の部分が４つ設けられて、それぞれがフランジ部の外周部に面接触するようになされており、工具ポットに付着した汚れが工具の接触面に移ることによる加工不良の問題は解消されていない。
この発明の目的は、工具ポットに付着した汚れが工具のテーパ面とフランジ端面の接触面に移るという問題を解消した工具ポットを提供することにある。
この発明の他の目的は、工具の着脱のためのストロークを短くすることが可能であり、しかも、工具ポットに付着した汚れが工具の接触面に移るという問題を解消した工具ポットを提供することにある。
この発明による工具ポットは、工具のプルスタッド部を保持するプルスタッド部保持部と、工具のフランジ部を保持するフランジ部保持部とを備えており、自動工具交換機能を有する工作機械において工具を保持する工具ポットであって、プルスタッド部保持部は、工具の軸線に直交する方向に移動することによって先端部に設けられた当接部でプルスタッド部に設けられたテーパ面を工具の軸線方向に押す押し部材と、ベース部材に設けられてプルスタッド部の端面を受けるプルスタッド部受けとによって、プルスタッド部の工具の軸線方向移動および回転を防止するものであり、フランジ部保持部は、工具のフランジ部に設けられたキー溝に嵌まり合うキーによって、フランジ部保持部の回転を防止するものであることを特徴とするものである。
この発明の工具ポットに工具を装着するには、まず、押し部材を後退位置に位置させた状態で、工具ポットを工具側に移動させる。これにより、工具のフランジ部に設けられたキー溝にキーが嵌まり合うことにより、工具ポットの回転が防止される。次いで、押し部材を前進位置に移動させる。押し部材は、その当接部をプルスタッド部のテーパ面に当接させた状態で工具の軸線に直交する方向に移動し、押し部材の当接部とプルスタッド部のテーパ面との押し合いによってプルスタッド部をベース部材のプルスタッド部受けに近づく方向に移動させる。これにより、プルスタッド部の端面がプルスタッド部受けに当接し、工具の軸線方向の移動が防止される。
なお、押し部材の当接部は、例えば、プルスタッド部のテーパ面と同じテーパ角度のテーパ面とされるが、これに限定されるものではない。
工具を取り外す際には、押し部材を後退位置に移動させることにより、工具が軸線方向に移動可能となるので、キー溝からキーが外れる位置まで工具ポットを移動させることにより、工具が回転可能（工具の軸線方向にも移動可能）になる。工具の軸線に直交する方向への移動の妨げになるものがない位置まで工具ポットを工具の軸線方向に移動させ、工具を工具の軸線に直交する方向に移動させることで、工具の工具ポットからの取り外しが完了する。
この発明の工具ポットによると、プルスタッド部保持部によってプルスタッド部の工具の軸線方向移動が防止されるとともに、フランジ部保持部のキーによって、フランジ部保持部の回転が防止されるので、工具のテーパシャンクまたはフランジ端面部を面接触で保持することが不要となり、工具ポットに付着した汚れが工具のテーパシャンクの外周面およびフランジ部の外周面や端面に付着することがなく、主軸に工具を装着した際の汚れによる加工不良をなくすことができる。
フランジ部保持部は、キーに加えて、キーから時計方向および反時計方向に９０°以上離れた位置でフランジ部の外周部に対向する１対の支持部材を備えていることが好ましい。１対の支持部材は、例えばピン状の部材とされて、広い範囲で面接触しない形状とされ、フランジ部保持部は、これらの１対の支持部材とキーとによってフランジ部を外径側から３点で保持するものとされる。このようにすることで、フランジ部を確実に保持することができる。
フランジ部保持部のキーおよび支持部材は、プルスタッド部受けが設けられたベースに対向する対向部材に設けられており、対向部材に、工具のテーパシャンク部を挿入する円形の貫通孔が設けられ、貫通孔に、工具の軸線に直交する方向に開口する開口部が設けられていることが好ましい。
このようにすると、工具のテーパシャンク部を対向部材の貫通孔に設けられた開口部を通過させることで、工具の軸線に直交する方向への移動が可能となるので、工具着脱に際しての工具に対する工具ポットの直線移動のストロークを短くでき、工具着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具の着脱に要する時間を短縮することができる。
この発明の工具ポットによると、工具ポットに付着した汚れが工具のテーパ面とフランジ端面の接触面に移るという問題を解消することができる。
図１は、この発明による工具ポットの実施形態を示す斜視図である。 図２は、同じく工具を保持する前の状態を示す一部切り欠き垂直断面図である。 図３は、同じく工具を保持した状態を示す一部切り欠き垂直断面図である。 図４は、同じく要部の横断面図である。 図５（ａ）は、同じく工具を保持する直前の状態を示す拡大一部切り欠き垂直断面図である。図５（ｂ）は、同じく工具を保持した状態を示す拡大一部切り欠き垂直断面図である。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の説明において、図２の右側を前、同左側を後といい、また、同図の上側を左、下側を右というものとする。
図１には、工具ポット(11)のみを示し、図２および図３には、工具ポット(11)を工具(1)とともに示している。工具ポット(11)は、例えば、マシニングセンタの自動工具交換装置において、工具マガジンと工具交換アームとの間で工具(1)を受け渡しする際に用いられる。
工具(1)は、外周面がテーパ面とされたテーパシャンク部(2)と、テーパシャンク部(2)の小径側端部に設けられたプルスタッド部(3)と、テーパシャンク部(2)の大径側端部に設けられたフランジ部(4)とを有している。
プルスタッド部(3)は、テーパシャンク部(2)の先端部に連なる小径部(5)と、小径部(5)に連なる大径部(6)とからなり、大径部(6)は、小径部(5)に連なる小径側テーパ部(6a)と、小径側テーパ部(6a)に連なる円柱部(6b)と、円柱部(6b)に連なる端面側テーパ部(6c)とからなる。端面側テーパ部(6c)は、工具の軸線方向に直交している端面(6d)を有している。
フランジ部(4)には、断面がＶ字状の環状のＶ溝(4a)と、１対のキー溝(4b)とが設けられている。１対のキー溝(4b)は、互いに１８０°離れた位置に軸線に平行となるように設けられている。
工具ポット(11)は、基端側（後側）に位置するベース部材(12)と、ベース部材(12)に設けられたプルスタッド部保持部(13)と、ベース部材(12)に対向し先端側（前側）に位置する対向部材(14)と、対向部材(14)に設けられたフランジ部保持部(15)と、ベース部材(12)と対向部材(14)とを連結する連結部材(16)とを備えている。
ベース部材(12)は、直方体のブロック状とされており、前面（対向部材(14)に対向している面）には、プルスタッド部(3)を収める凹所(21)が前方に開口するように設けられている。
プルスタッド部保持部(13)は、ベース部材(12)の左側面に配置されたエアシリンダ(22)と、エアシリンダ(22)のロッド(22a)の先端に設けられてプルスタッド部(3)を押す押し部材(23)とを備えている。エアシリンダ(22)のロッド(22a)は、左右方向に前進後退可能とされており、ベース部材(12)の左側面には、押し部材(23)を進退可能とする左方に開口した凹所(24)が設けられている。
押し部材(23)は、プルスタッド部(3)の小径側テーパ部(6a)に当接する当接部としてのテーパ面(23a)を有している。
対向部材(14)は、板状とされており、テーパシャンク部(2)を挿入するための円形の貫通孔(25)が設けられている。貫通孔(25)には、左方に開口する開口部(26)が設けられている。
フランジ部保持部(15)は、開口部(26)に対向する位置にあって工具(1)の１対のキー溝(4b)の一方（右側のキー溝(4b)）に嵌まり合うキー(27)と、開口部(26)を挟むように配置された１対の支持部材(28)とを備えている。
１対の支持部材(28)は、キー(27)から時計方向および反時計方向に９０°以上（例えば１３５°程度）離れた位置でフランジ部(4)の外周部に対向するように設けられている。各支持部材(28)は、ピン状の部材とされており、広い範囲で面接触しない形状とされている。
フランジ部保持部(15)は、キー(27)と１対の支持部材(28)とによってフランジ部(4)を外径側から３点で保持するものとされている。
連結部材(16)は、ベース部材(12)を挟むように配された１対の板状部材(16a)からなり、各板状部材(16a)の後部がベース部材(12)にそれぞれ固定されており、対向部材(14)は、各板状部材(16a)の前面に固定されている。
プルスタッド部(3)を収める凹所(21)は、底面側の小径部、開口側の大径部および小径部と大径部との間の中間径部からなる段付き状に形成されており、プルスタッド部(3)の大径部(6)の後面を凹所(21)の底面(21a)で受けるようになされている。
工具(1)のプルスタッド部(3)の小径側テーパ部(6a)、円柱部(6b)および端面側テーパ部(6c)は、全て工具(1)の軸線を中心とするように形成されているのに対し、押し部材(23)のテーパ面(23a)は、工具(1)の軸線に直交する軸線を中心とするように形成されている。
上記実施形態の工具ポット(11)によると、次のようにして工具(1)の着脱が行われる。すなわち、まず、押し部材(23)を図２に示す後退位置に位置させた状態で、工具ポット(11)を前方（図の右方で、工具(1)に近づく方向）に移動させる。これにより、図３に示すように、工具(1)のフランジ部(4)においては、フランジ部(4)のキー溝(4b)にキー(27)が嵌まり合い、この嵌まり合いによって、工具ポット(11)の回転が防止される。これと同時に、図４に示すように、１対の支持部材(28)がフランジ部(4)の外周部に外径側から対向する。こうして、工具(1)のフランジ部(4)は、キー(27)によって回転を防止した状態で、キー(27)および１対の支持部材(28)の３点で外径側から保持される。
このとき、工具(1)のフランジ部(4)においては、図５（ａ）に示すように、プルスタッド部(3)の端面(6d)が凹所(21)の底面(21a)にわずかな隙間(G)を介して対向する。
図５（ａ）に示した状態において、エアシリンダ(22)を駆動することにより、押し部材(23)は右方（前進位置）に移動させられる。押し部材(23)は、そのテーパ面(23a)をプルスタッド部(3)の小径側テーパ面(6a)に当接させた状態で右方（工具(1)の軸線に直交する方向）に移動し、テーパ面(23a)(6a)同士の押し合いによってプルスタッド部(3)を後方（凹所(21)の底面(21a)に当接する方向）に移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、プルスタッド部(3)の先端面(6d)と凹所(21)の底面(21a)との間の隙間(G)が無くなって（凹所(21)の底面(21a)がプルスタッド部受けとなって）、押し部材(23)がプルスタッド部(3)の先端面(6d)を強くプルスタッド部受け(21a)に押し付ける。これにより、工具ポット(11)に対する工具(1)の工具の軸線方向の移動が防止されるとともに、キー溝(4b)とキー(27)との嵌まり合いによる回転防止を補助する形で、工具ポット(11)に対する工具(1)の回転についても防止される。これで、工具(1)の工具ポット(11)への装着が完了する。
工具ポット(11)から工具(1)を取り外す場合には、まず、押し部材(23)を図２に示した後退位置に移動させる。これにより、工具ポット(11)は、工具(1)から離れる方向に移動可能となるので、工具ポット(11)をキー溝(4d)からキー(27)が外れる位置まで移動させることにより、工具ポット(11)と工具(1)とは相対回転可能となる。図２に示す位置まで工具ポット(11)を移動させると、プルスタッド部(3)が凹所(21)から出てベース部材(12)に干渉しない位置となり、工具(1)を工具の軸線に直交する方向に移動させて、そのテーパシャンク部(2)を対向部材(14)に設けられた貫通孔(25)の開口部(26)を通過させることで、工具(1)を工具ポット(11)から取り外すことができる。
上記実施形態の工具ポット(11)によると、主軸に工具(1)をクランプさせる際に拘束面として使用されるテーパシャンク部(2)の外周面およびフランジ部(4)の外周面に対しては、支持部材(28)の２点接触だけであるので、工具ポット(11)が工具(1)のテーパシャンク部(2)の外周面およびフランジ部(4)の外周面や端面に面接触することがなく、工具ポット(11)が汚れている場合であっても、主軸に工具(1)を装着した際の汚れによる加工不良をなくすことができる。したがって、例えば、テーパシャンク部(2)のテーパ面全面およびフランジ部(4)の後端面の二面に密着するクランプタイプの工作機械で、特にその効果を発揮することができる。
上記実施形態の工具ポット(11)によると、さらに、図２の状態において、工具(1)のテーパシャンク部(2)を対向部材(14)に設けられた貫通孔(25)の開口部(26)を通過させることで、図２の状態から工具ポット(1)の対向部材(14)の前面を工具(1)のプルスタッド部(3)の後面よりも後方（図２の左方）に位置させなくても）、工具(1)の軸線に直交する方向への移動が可能となるので、工具着脱に際しての工具(1)に対する工具ポット(11)の直線移動のストロークを短くでき、工具着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具(1)の着脱に要する時間を短縮することができる。
なお、上記において、押し部材(23)に設けられているプルスタッド部(3)の小径側テーパ部(6a)に当接する当接部として、プルスタッド部(3)の小径側テーパ面(6a)に対応するテーパ面(23a)が採用されているが、押し部材(23)の当接部は、この他、球形状や断面円弧状とされてもよく、押し部材(23)の当接部とプルスタッド部(3)のテーパ面との押し合いによってプルスタッド部(3)をベース部材(12)のプルスタッド部受け(21a)に近づく方向に移動させることができる形状であれば、種々の形状とすることができる。
(1)：工具
(2)：テーパシャンク部
(3)：プルスタッド部
(4)：フランジ部
(4b)：キー溝
(6a)：テーパ面
(11)：工具ポット
(12)：ベース部材
(13)：プルスタッド部保持部
(14)：対向部材
(15)：フランジ部保持部
(23)：押し部材
(23a)：テーパ面（当接部）
(21a)：凹所(21)の底面（プルスタッド部受け）
(26)：開口部
(27)：キー
(28)：支持部材
プルスタッド部(3)を収める凹所(21)は、底面側の小径部、開口側の大径部および小径部と大径部との間の中間径部からなる段付き状に形成されており、プルスタッド部(3)の大径部(6)の後面(6d)を凹所(21)の底面(21a)で受けるようになされている。
上記実施形態の工具ポット(11)によると、次のようにして工具(1)の着脱が行われる。すなわち、まず、押し部材(23)を図２に示す後退位置に位置させた状態で、工具ポット(11)を前方（図の右方で、工具(1)に近づく方向）に移動させる。これにより、図３に示すように、工具(1)のフランジ部(4)においては、フランジ部(4)のキー溝(4b)にキー(27)が嵌まり合い、この嵌まり合いによって、工具ポット(11)および工具(1)の相対回転が防止される。これと同時に、図４に示すように、１対の支持部材(28)がフランジ部(4)の外周部に外径側から対向する。こうして、工具(1)のフランジ部(4)は、キー(27)によって回転を防止した状態で、キー(27)および１対の支持部材(28)の３点で外径側から保持される。
工具ポット(11)から工具(1)を取り外す場合には、まず、押し部材(23)を図２に示した後退位置に移動させる。これにより、工具ポット(11)は、工具(1)から離れる方向に移動可能となるので、工具ポット(11)をキー溝(4b)からキー(27)が外れる位置まで移動させることにより、工具ポット(11)と工具(1)とは相対回転可能となる。図２に示す位置まで工具ポット(11)を移動させると、プルスタッド部(3)が凹所(21)から出てベース部材(12)に干渉しない位置となり、工具(1)を工具の軸線に直交する方向に移動させて、そのテーパシャンク部(2)を対向部材(14)に設けられた貫通孔(25)の開口部(26)を通過させることで、工具(1)を工具ポット(11)から取り外すことができる。
上記実施形態の工具ポット(11)によると、主軸に工具(1)をクランプさせる際に拘束面として使用されるテーパシャンク部(2)の外周面およびフランジ部(4)の外周面に対しては、支持部材(28)の２点接触だけであるので、工具ポット(11)が工具(1)のテーパシャンク部(2)の外周面およびフランジ部(4)の端面に面接触することがなく、工具ポット(11)が汚れている場合であっても、主軸に工具(1)を装着した際の汚れによる加工不良をなくすことができる。

Claims (3)

  1. 工具のプルスタッド部を保持するプルスタッド部保持部と、工具のフランジ部を保持するフランジ部保持部とを備えており、自動工具交換機能を有する工作機械において工具を保持する工具ポットであって、
    プルスタッド部保持部は、工具の軸線に直交する方向に移動することによって先端部に設けられた当接部でプルスタッド部に設けられたテーパ面を工具の軸線方向に押す押し部材と、ベース部材に設けられてプルスタッド部の端面を受けるプルスタッド部受けとによって、プルスタッド部の工具の軸線方向移動および回転を防止するものであり、
    フランジ部保持部は、工具のフランジ部に設けられたキー溝に嵌まり合うキーによって、フランジ部保持部の回転を防止するものであることを特徴とする工具ポット。
  2. フランジ部保持部は、キーとキーから時計方向および反時計方向に９０°以上離れた位置でフランジ部の外周部に対向する１対の支持部材とによって、フランジ部を外径側から３点で保持するものである、請求項１の工具ポット。
  3. フランジ部保持部のキーおよび支持部材は、プルスタッド部受けが設けられたベースに対向する対向部材に設けられており、対向部材に、工具のテーパシャンク部を挿入する円形の貫通孔が設けられ、貫通孔に、工具の軸線に直交する方向に開口する開口部が設けられている、請求項１または２の工具ポット。
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