JP4081743B2 - 工作機械のワーク把持工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ツールマガジンに刃具を備えた他の工具ホルダと共に収容され、自動工具交換装置によってツールマガジンとの間で主軸に交換可能に装着されてワークを把持可能な工作機械のワーク把持工具に関し、特に主軸の駆動によりワークを把持可能な工作機械のワーク把持工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から工作機械の主軸に着脱可能にワーク把持工具を取付け、主軸の駆動を利用してワーク把持工具により工作機械でのワークの取付け、取外しを行えるようにし、専用のロボット等のローディング装置を不要としたものがある。このようなものとして特開平9−29574号に開示のものがある。保持ケースにシャンク(回転軸)の軸部を回転可能に支持し、保持ケースから突出するシャンクのテーパ軸部を工作機械の主軸のテーパ孔に装着するようになっている。保持ケースには、上下方向(軸線方向)に移動可能に作動軸を設けてあり、その作動軸と前記軸部とには上下方向に山部と谷部とを形成したカム面が夫々対向するカム装置を設けてある。作動軸の下端には、リンク機構を介して一対の挟持爪が相互に接離可能に連結してある。また、作動軸は、リターンバネにより上方に付勢されている。ワークの把握の際には、主軸と共にシャンクを回転し、シャンク側のカム面の山部と作動軸側のカム面の山部とを対面し、作動軸を下方移動してリンク機構により挟持爪を開き、主軸ヘッドをワーク位置に移動した後、再び主軸を回転してシャンク側のカム面の山部(谷部)と作動軸側のカム面の谷部(山部)とを対面し、リターンバネのバネ力により挟持爪を閉じてワークを挟持し、その状態でワークを所定位置まで移送する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、自動工具交換装置によってツールマガジンと主軸との間で、ワークの移送時には切削工具に換えてワーク把持工具を装着し、ワークを搬送することでローディング装置を不要としている。しかしながら、ワークの挟持の際には、主軸の回転をカム装置により軸線方向動作に変換し、更にリンク機構を介して挟持爪を開閉方向に作動しているため、回転動作を軸線方向動作に変換するための機構と、軸線方向動作を爪の開閉方向動作に変換する機構とを備えることとなり、挟持動作のために複数の動作変換機構を必要とする問題があった。このためにワーク把持工具を複雑な構造とし、それらの機構を備えるために、ワーク把持工具を大きく重いものとしてしまい、小型の工作機械には採用しかねると共に、迅速な工具交換を妨げる恐れがあった。また、高価になる問題があった。
本願の課題は、回転動作を軸線方向動作に変更することなく把握部材を開閉でき、構造が簡単で小型軽量であり安価なワーク把持工具を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のため本願発明では、ケーシングに把持部材を開閉するための回転軸が回転可能に軸支され、その回転軸がケーシングの後端部から突出され、その突出した部分に主軸頭に軸支された主軸のテーパ孔に装着可能なテーパ部と自動工具交換装置の交換アームによって把持可能な把持部が形成され、ケーシングに主軸頭の回り止め部材に嵌り込み可能な回り止めピンが設けられ、自動工具交換装置により、回転軸のテーパ部が主軸のテーパ孔に装着され、回り止めピンが主軸頭の回り止め部材に嵌り込んでケーシングを主軸頭に対して回転不能とし、主軸の回転による回転軸の回転によって把持部材を開閉してワークを把持、開放可能にしてある工作機械のワーク把持工具において、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたことを特徴とする(請求項1)。これによれば、主軸の回転をラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換しているので、構造が簡単で安価となる。また、工作機械の主軸の回転により把握部材を開閉するので、把握部材を開閉するための流体圧機構や電動機構等の他の駆動源を必要としない。また、回転軸を軸支する前後の軸受間にピニオンとラック部材を設けているので、ワーク把持工具を主軸軸線方向に対して短くでき、小型、軽量にできる。
【0005】
前記把持部材は、主軸軸線方向、または、主軸軸線方向と直交方向で、ワークを内径及び外径把持可能であることを特徴とする(請求項2)。これによれば、把持部材はワークを軸線方向、直交方向から内径及び外径把握できるので好適である。
【0006】
前記ケーシングに回り止めケーシングが一体的に設けられ、回り止めケーシングに設けた段付孔に回り止めピンが摺動可能に挿入され、回り止めピンと段付孔を塞ぐ塞ぎ部材間に付勢バネが介装されて回り止めピンが軸線方向後方へ付勢され、把持部に固定溝を設け、回り止めピンには把持部の固定溝に嵌合して回転軸を回り止めする位置決めキーをケーシングの前後方向の溝を通して設け、回り止めピンが回り止め部材に嵌り込んで軸線方向前方へ押されると位置決めキーが把持部の固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となるようにしたことを特徴とする(請求項3)。これによれば、回り止めピンが軸線方向後方へ移動されて位置決めキーが後方へ移動されると、回り止めピンが把持部の固定溝に係合して回転軸を回り止めし、回り止めピンが軸線方向前方に押されると、位置決めキーが固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となる。
【0007】
また、一方のラック部材の把持部材は、他方のラック部材の把持部材を設けていない端部が貫通する貫通孔を備えていることを特徴とする(請求項4)。一方のラック部材と他方のラック部材の把持部材とが干渉しない。
【0008】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1において、ワーク把持工具1は、そのテーパ部2が図示しない周知の工作機械のコラムに設けられた主軸頭3に回転可能に軸支された主軸4先端のテーパ孔5に、図示しない周知の自動工具交換装置(ATC)により工作機械のツールマガジンとの間で、交換可能に装着されると共に、ケーシング6に設けた回り止め手段7が主軸頭3に設置してある回り止め部材8に嵌まり込むようになっている。
【0009】
このワーク把持工具1のケーシング6に形成された収容孔9内には、軸線方向に距離をおいて内装された前後1対の軸受10により回転可能に回転軸11の細径部12が軸支されている。その細径部12には、ピニオン13がキー連結されている。このピニオン13は前記1対の軸受10間に位置している。回転軸11は、ケーシング6の後端側から突出しており、その突出した部分は、図1、図3に示すように、ケーシング6側からATCの交換アームが把持する把持部14と、主軸4の先端部に形成されたテーパ孔5に装着されるテーパ部2と、主軸4に主軸軸線方向に移動可能に挿通されたプルロッド16により保持され引き込まれるプルスタッド17に形成されている。ケーシング6の先端は蓋18により塞がれている。
【0010】
また、ケーシング6には、軸受10間に位置し、回転軸11の軸線方向に直交し、回転軸11を挟んで平行に1対のラック部材19,20が設けられている。夫々のラック部材19,20は、図2に示すようにケーシング6に嵌着されたブッシュ21により摺動可能に支持されている。ラック部材19,20は、軸受10間で、その歯がピニオン13の歯と噛み合っており、これによってワーク把持工具1を軸線方向に対し短くし、ワーク把持工具1を小型、軽量としている。各ラック部材19,20は、その延びる方向で夫々反対側となるケーシング6から外部に突出する一方の突出端19a,20aに夫々把持部材22が設けられている。各把持部材22には、図2、図3に示すように、ラック部材19,20の把持部材22が取付けられていない他方の突出端19b,20bが貫通する貫通孔23が夫々穿設されている。この貫通孔23とラック部材19,20との係合によって、ラック部材19,20と把持部材22とが干渉しない。
【0011】
また、ケーシング6には、回り止め手段7が設けられている。回り止め手段7は、ケーシング6に一体的に設けられた回り止めケーシング24と回り止めピン25と位置決めキー26とから成る。回り止めケーシング24の段付孔27には、回り止めピン25が摺動可能に挿入されており、回り止めピン25は、回り止めピン25と段付孔27を塞ぐ塞ぎ部材28間に介装された付勢バネ29によって主軸軸線方向後方(図1において上方)に付勢されている。回り止めピン25は、回り止めケーシング24から突出する先端部分が主軸頭3に設置してある回り止め部材8に嵌り込むようになっている。そして、回り止めピン25の略中間部には、回り止めピン25と直交するように位置決めキー26が嵌合してあり、把持部14に設けられた固定溝30に嵌合する嵌合位置と図1に示す固定溝30から逃げた逃げ位置とに位置することが可能となっている。
【0012】
上記のように構成されたワーク把持工具1は、工具マガジンに収納されているときには、付勢バネ29により回り止めピン25が軸線方向後方に付勢され位置決めキー26が固定溝30に係合し、ケーシング6に対して回転軸11を回り止めしている。この状態で、自動工具交換装置(ATC)により、ワーク把持工具1が主軸4に装着されると、回り止めケーシング24に設けられた回り止めピン25が主軸頭3に設置してある回り止め部材8に嵌り込んで軸線方向前方に押され、位置決めキー26が固定溝30から逃げて係合が解除され、回転軸11がケーシング6に対して回転可能状態となる。その状態で、ワーク把持工具1は、ワークWに向けて相対的に移動され、ワークWを把持可能なワーク把握位置(例えばワークWを固定している治具位置)となると主軸4が回転され、ピニオン13とラック部材19,20との噛み合いによりラック部材19の把持部材22とラック部材20の把持部材22が相互に接近し、ワークWを外径把握する。ワークWを把握した後、ワーク把持工具1は、所定のワーク開放位置(例えば工作機械の外部にワークWを搬出するためのシュート位置)に移動され、前記と主軸4が反対方向に回転され相互に把持部材22が離間し、ワークWを開放する。
【0013】
このワークWの把握及び開放時の把持部材22の開閉動作は、例えば、工作機械の制御装置に主軸4の回転数と対応して設定し、主軸4の回転を回転数検出手段により検出して制御したり、主軸4が回転しワーク把持工具1がワークWを把持した際に主軸4を回転するモータに作用するトルク変化を検出して制御する等、適当な方法で行われる。勿論、ワーク把持工具1はワークWの内径把握も可能である。
【0014】
図4は前記実施の形態において把持部材の形状を変えたものであり、主軸軸線方向の直交方向に延びる把持部材22Aを設けて、軸線方向の直交方向でワークWを把持、開放可能としたものである。このようにワーク把持工具1は、把握部材の形状を換えることにより、同一の構成で主軸軸線方向と主軸軸線方向の直交方向とで、ワークWを把握できる。
【0015】
【発明の効果】
以上のように本願発明によれば、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたので、主軸の回転が直ちに把持部材の把持、開放移動動作に変換されることとなり、従来のように主軸回転を把持動作に変換するために複数の動作変換機構が不要であり、構造が簡単で安価となる。また、主軸の回転によって把持部材が開閉するので、圧流体供給源との接続や電動機構など把持部材開閉用のための特別な駆動機構が不要であると共に、ローディング装置が不要である。また、ピニオンと一対のラック部材は、回転軸を軸支する軸受間に設けられているので、ワーク把持工具を主軸軸線方向に対して短くでき、小型、軽量にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るワーク把持工具を主軸に装着した状態を示す断面図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】ワーク把持工具の正面図である。
【図4】他の実施の形態である。
【符号の説明】
1 ワーク把持工具
2 テーパ部
3 主軸頭
4 主軸
5 テーパ孔
6 ケーシング
10 軸受
11 回転軸
13 ピニオン
19,20 ラック部材
22 把持部材
23 貫通孔
W ワーク
Claims (4)
- ケーシングに把持部材を開閉するための回転軸が回転可能に軸支され、その回転軸がケーシングの後端部から突出され、その突出した部分に主軸頭に軸支された主軸のテーパ孔に装着可能なテーパ部と自動工具交換装置の交換アームによって把持可能な把持部が形成され、ケーシングに主軸頭の回り止め部材に嵌り込み可能な回り止めピンが設けられ、自動工具交換装置により、回転軸のテーパ部が主軸のテーパ孔に装着され、回り止めピンが主軸頭の回り止め部材に嵌り込んでケーシングを主軸頭に対して回転不能とし、主軸の回転による回転軸の回転によって把持部材を開閉してワークを把持、開放可能にしてある工作機械のワーク把持工具において、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたことを特徴とする工作機械のワーク把持工具。
- 把持部材は、主軸軸線方向、または、主軸軸線方向と直交方向で、ワークを内径及び外径把持可能であることを特徴とする請求項1記載の工作機械のワーク把持工具。
- ケーシングに回り止めケーシングが一体的に設けられ、回り止めケーシングに設けた段付孔に回り止めピンが摺動可能に挿入され、回り止めピンと段付孔を塞ぐ塞ぎ部材間に付勢バネが介装されて回り止めピンが軸線方向後方へ付勢され、把持部に固定溝を設け、回り止めピンには把持部の固定溝に嵌合して回転軸を回り止めする位置決めキーをケーシングの前後方向の溝を通して設け、回り止めピンが回り止め部材に嵌り込んで軸線方向前方へ押されると位置決めキーが把持部の固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となるようにしたことを特徴とする請求項1または2記載の工作機械のワーク把持工具。
- 一方のラック部材の把持部材は、他方のラック部材の把持部材を設けていない端部が貫通する貫通孔を備えていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の工作機械のワーク把持工具。
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