JP4565199B1 - ５面加工用アタッチメントユニット - Google Patents
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Abstract
立形マシニングセンタの主軸ヘッドに装備してアングルツールホルダを把持して５面加工を可能にするアタッチメントを提供する。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ヘッドの下部に固定されるリング型シリンダ部材１１０と、シリンダ部材の内部のピストンに直結されるクランプユニット１３０を備える。クランプユニット１３０は４基のコレットチャック１４０を備え、主軸に装着されたアングルツールホルダ２００のアーム２５０にとりつけたプルスタッドボルト２７０を把持してアングルツール２２０を駆動する。
【選択図】図６
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ヘッドの下部に固定されるリング型シリンダ部材１１０と、シリンダ部材の内部のピストンに直結されるクランプユニット１３０を備える。クランプユニット１３０は４基のコレットチャック１４０を備え、主軸に装着されたアングルツールホルダ２００のアーム２５０にとりつけたプルスタッドボルト２７０を把持してアングルツール２２０を駆動する。
【選択図】図６
Description
本発明は、立形のマシニングセンタに付設して５面加工を可能とする５面加工用アタッチメントユニットに関する。
下記の特許文献１、２は、工作機械の主軸に対して着脱自在に取付けられて、主軸の軸線に直交する軸線まわりに工具を回転させるアングルツールホルダを開示している。
特許文献１に記載されたものは、油圧ピストンを用いてアングルツールホルダの回動を規制している。また特許文献２に記載されたものは、アングルツールホルダに設けられたスライド部材をスルークーラントの液圧を利用して操作してブロック側との係合を外す機構を開示している。
上述した特許文献１、２に示されたクランプ機構は、いずれも剛性の低いものであって、アングルツールによる重切削に耐える能力は小さい。
本発明の目的は、立形マシニングセンタに付設して強力な５面加工を達成することができる５面加工アタッチメントユニットを提供するものである。
上述した特許文献１、２に示されたクランプ機構は、いずれも剛性の低いものであって、アングルツールによる重切削に耐える能力は小さい。
本発明の目的は、立形マシニングセンタに付設して強力な５面加工を達成することができる５面加工アタッチメントユニットを提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明の立形マシニングセンタの主軸ヘッドに装着される５面加工用アタッチメントユニットは、主軸ヘッドの下端部に突出して主軸を支持する主軸ハウジングの外周部に嵌装されて主軸ヘッドに固定されるリング型シリンダ部材と、リング型シリンダ部材内のリング型ピストンに直結されて昇降動するクランプユニットと、クランプユニットの下面の円周上に等間隔に設けられる４基のコレットチャックを備え、４基のコレットチャックの１基は、主軸に装備されて割り出されるアングルツールホルダのアームに設けられたプルスタッドボルトを把持するものである。
そして、４基のコレットチャックは、油圧ピストンにより開閉する爪を有し、クランプユニットが上昇した位置にあっては、爪を閉じ、クランプユニットが下降してアングルツールホルダのスタッドボルトを把持した後に再度爪を閉じる。４基のコレットチャックは、クランプユニットの動作に連動して開閉するシャッター装置を備えて、異物の混入を防止するが、更に４基のコレットチャックはエアブロー装置により内圧を高めている。
そして、４基のコレットチャックは、油圧ピストンにより開閉する爪を有し、クランプユニットが上昇した位置にあっては、爪を閉じ、クランプユニットが下降してアングルツールホルダのスタッドボルトを把持した後に再度爪を閉じる。４基のコレットチャックは、クランプユニットの動作に連動して開閉するシャッター装置を備えて、異物の混入を防止するが、更に４基のコレットチャックはエアブロー装置により内圧を高めている。
本発明の５面加工アタッチメントユニットは、立形マシニングセンタに追加して装備することにより、アングルツールホルダを利用して加工能力を簡単に向上することができる。
図１は、本発明の５面加工アタッチメントユニットを装備した立形マシニングセンタの機械構成を示す斜視図である。
全体を符号１で示す立形マシニングセンタは、ベース１０上にＸ軸方向に移動するテーブル２０を有する。
ベース１０上には門形のコラム３０が立設され、門形のコラム３０の前面に設けられたガイドレールに支持されたサドル４０がＹ軸方向に移動する。
全体を符号１で示す立形マシニングセンタは、ベース１０上にＸ軸方向に移動するテーブル２０を有する。
ベース１０上には門形のコラム３０が立設され、門形のコラム３０の前面に設けられたガイドレールに支持されたサドル４０がＹ軸方向に移動する。
サドル４０の前面には主軸ヘッド５０が装備され、主軸７０をＺ軸方向へ駆動する。
ベース１０上には、ブラケット４１０がとりつけられ、ツールマガジン４００が装備される。ツールマガジン４００には、各種の交換工具Ｔ１が格納されていて、ＡＴＣアーム４２０は、主軸７０に対して必要な工具を交換自在に供給する。
ベース１０上には、ブラケット４１０がとりつけられ、ツールマガジン４００が装備される。ツールマガジン４００には、各種の交換工具Ｔ１が格納されていて、ＡＴＣアーム４２０は、主軸７０に対して必要な工具を交換自在に供給する。
本発明の５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸７０を支持する円筒形状の主軸ハウジングの外周部に固定される。アングルツールホルダ２００は、この５面加工アタッチメントユニット１００を利用して主軸ヘッド５０に取付けられる。
図２、３、４は、本発明の５面加工アタッチメントユニット１００を装備した主軸ヘッド５０の組立図と主要な構成要素の分解図である。
主軸ヘッド５０の下端部には円筒形状の主軸ハウジング６０が突出しており、主軸７０を回転自在に支持している。
主軸ヘッド５０の下端部には円筒形状の主軸ハウジング６０が突出しており、主軸７０を回転自在に支持している。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ハウジング６０の外周部に挿入される内径部を有し、その上部はボルト等で主軸ヘッド５０の下端部５２に取付けられる。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ハウジング６０に嵌装されて主軸ヘッド５０の下端部に固定されるリング型シリンダ部材１１０を有し、クランプユニット１３０はリング型シリンダ部材１１０内のリング型ピストン１２０に直結されて昇降動する。
クランプユニット１３０の下面には円周上に４基のコレットチャック１４０が装備される。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ハウジング６０に嵌装されて主軸ヘッド５０の下端部に固定されるリング型シリンダ部材１１０を有し、クランプユニット１３０はリング型シリンダ部材１１０内のリング型ピストン１２０に直結されて昇降動する。
クランプユニット１３０の下面には円周上に４基のコレットチャック１４０が装備される。
アングルツールホルダ２００は、主軸７０のテーパー穴に挿入されるシャンク２１０と、シャンク２１０の回転力により駆動されるアングルカッタ２２０を備える。ハウジング２４０内には、動力伝達機構や軸受等が装備される。アーム２５０は、プルスタッドボルト２７０を備える。
後述する態様によって、プルスタッドボルト２７０がクランプユニット１３０のコレットチャック１４０にクランプされたときには、アングルツールホルダ２００の回転を規制して切削抵抗を受ける。プルスタッドボルト２７０がアンクランプ時には、アーム２５０はシャンク２１０とともに旋回動して４個のコレットチャック１４０の位置に割り出される。
後述する態様によって、プルスタッドボルト２７０がクランプユニット１３０のコレットチャック１４０にクランプされたときには、アングルツールホルダ２００の回転を規制して切削抵抗を受ける。プルスタッドボルト２７０がアンクランプ時には、アーム２５０はシャンク２１０とともに旋回動して４個のコレットチャック１４０の位置に割り出される。
図５は５面加工アタッチメントユニット１００の正面図（ａ）、下面図（ｂ）を示し、５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０が下降して４個のうちの１個のコレットチャック１４０がアングルツールホルダ２００のアーム２５０のプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
この状態では、アングルカッタ２２０は加工可能な状態となる。
この状態では、アングルカッタ２２０は加工可能な状態となる。
図６（ａ）、（ｂ）はアングルツールホルダ２００を５面加工アタッチメントユニット１００の４個のコレットチャック１４０のうちのいずれかのコレットチャック１４０に割り出す状態を示す。この状態では５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０は引き上げられた位置にある。
図７（ａ）、（ｂ）は、割り出しが完了したアングルツールホルダ２００に対して５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０を降下させてコレットチャック１４０によりプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
図８から図１１は、本発明の５面加工アタッチメントユニット１００の構造の詳細と作用を示す図５（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
５面加工アタッチメントユニット１００は、リング型シリンダ部材１１０を有し、リング型シリンダ部材１１０はボルト１１２により主軸ヘッド側に固定される。リング型シリンダ部材１１０内には油圧室１１４が設けられ、リング形状のピストン１２０が摺動自在に嵌装される。油圧室１１４にはピストン１２０を作動するための油圧ポート１１６ａ、１１６ｂが連通される。
５面加工アタッチメントユニット１００は、リング型シリンダ部材１１０を有し、リング型シリンダ部材１１０はボルト１１２により主軸ヘッド側に固定される。リング型シリンダ部材１１０内には油圧室１１４が設けられ、リング形状のピストン１２０が摺動自在に嵌装される。油圧室１１４にはピストン１２０を作動するための油圧ポート１１６ａ、１１６ｂが連通される。
ピストン１２０の下端部はリング形のクランプユニット１３０に連結される。クランプユニット１３０の外周部の４個所にコレットチャック１４０が設けられる。
コレットチャック１４０は本体１５０内に油圧室１５２を有し、油圧室１５２内にピストン１４２が摺動自在に挿入される。
ピストン１４２は爪１４４を開閉操作する。油圧室１５２に連通するポート１５４ａ、１５４ｂが形成される。
コレットチャック１４０は本体１５０内に油圧室１５２を有し、油圧室１５２内にピストン１４２が摺動自在に挿入される。
ピストン１４２は爪１４４を開閉操作する。油圧室１５２に連通するポート１５４ａ、１５４ｂが形成される。
アングルツールホルダ２００は、シャンク２１０を有し、主軸側のシャンク穴に挿入保持される。シャンク２１０と一体のシャフト２１２の外周部には切欠部を有し、レバー２６０の内端部２６２が係合される。ハウジング２４０にはアーム２５０が連結され、プルスタッドボルト２７０はアーム２５０に取付けられて、レバー２６０を貫通してコレットチャック１４０側に対向する。
図８は、主軸側に交換されたアングルツールホルダ２００を４個のコレットチャック１４０の１つに割り出す作用を示す。シャンク２１０と一体のシャフト２１２が割り出しのために低速で回転すると、シャフト２１２に係合されたレバー２６０は、アーム２５０と一体のハウジング２４０を旋回動させて、プルスタッドボルト２７０を所定のコレットチャック１４０の位置に割り出す。
この作動中には、ピストン１４２は上方へ付勢されていて、爪１４４は閉じている。
この作動中には、ピストン１４２は上方へ付勢されていて、爪１４４は閉じている。
図９は、アングルツールホルダ２００の割り出しが完了した状態を示す。
プルスタッドボルト２７０に対向するコレットチャック１４０のピストン１４２は油圧により下方へ付勢され、爪１４４を開く。
プルスタッドボルト２７０に対向するコレットチャック１４０のピストン１４２は油圧により下方へ付勢され、爪１４４を開く。
図１０は、リング型シリンダ部材１１０の油圧室１１４にボート１１６ａから作動油を供給してピストン１２０を下方へ駆動してクランプユニット１３０を降下させた状態を示す。
コレットチャック１４０はアーム２５０のプルスタッドボルト２７０を受け入れる。
レバー２６０の端部２６２は、シャフト２１２の切欠部との係合を解く。
コレットチャック１４０はアーム２５０のプルスタッドボルト２７０を受け入れる。
レバー２６０の端部２６２は、シャフト２１２の切欠部との係合を解く。
図１１は、クランプユニット１３０の本体１５０の油圧室１５２に対してポート１５４ｂから作動油を供給してピストン１４２を上昇させ、爪１４４がプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
この状態では、アングルツールホルダ２００のアーム２５０は５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０に確実に把持される。
シャンク２１０と一体のシャフト２１２は、主軸側から伝達される動力によりアングルカッタ２２０を駆動して、ワークに５面加工を施す。
レバー２６０は、シャフト２１２と切り離されており、干渉を生ずることは防止される。
この状態では、アングルツールホルダ２００のアーム２５０は５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０に確実に把持される。
シャンク２１０と一体のシャフト２１２は、主軸側から伝達される動力によりアングルカッタ２２０を駆動して、ワークに５面加工を施す。
レバー２６０は、シャフト２１２と切り離されており、干渉を生ずることは防止される。
図１２は、アーム２５０とレバー２６０の構成を示す断面図である。
アーム２５０の有底の穴２５４には、シャフト２８０が挿入され、ボルト２８２により固定されている。シャフト２８０の上端にはプルスタッドボルト２７０がねじ部２７２を利用して立設される。
レバー２６０は、シャフト２８０の外周部に嵌合される内径部２６４を有し、シャフト２８０に摺動自在に支持される。レバー２６０の内端部２６２の近傍には穴が設けられ、アーム２５０に立設された突起２５２に差し込まれる。
レバー２６０はスプリング２６６により、アーム２５０から離れる方向に付勢され、レバー２６０の端部２６２はシャフト２１２の切欠部に係合されて割り出しが行なわれる。
アーム２５０の有底の穴２５４には、シャフト２８０が挿入され、ボルト２８２により固定されている。シャフト２８０の上端にはプルスタッドボルト２７０がねじ部２７２を利用して立設される。
レバー２６０は、シャフト２８０の外周部に嵌合される内径部２６４を有し、シャフト２８０に摺動自在に支持される。レバー２６０の内端部２６２の近傍には穴が設けられ、アーム２５０に立設された突起２５２に差し込まれる。
レバー２６０はスプリング２６６により、アーム２５０から離れる方向に付勢され、レバー２６０の端部２６２はシャフト２１２の切欠部に係合されて割り出しが行なわれる。
本発明の５面加工用アタッチメントユニットは、以上のように、立形マシニングセンタに追加して装備でき、加工能力を簡単に拡大することができる。
また、４基のコレットチャックのうち、アングルツールの把持に関与しない３基のコレットチャックはその爪を閉じた状態に保つ。
５面加工アタッチメントユニット１００は主軸に装備されるために、加工時に切削液や切粉等が噴霧する厳しい環境に露出される。
そこで使用されない３基のコレットチャック１４０の開口部からの異物の浸入を防止する装置を備えることが望ましい。
また、４基のコレットチャックのうち、アングルツールの把持に関与しない３基のコレットチャックはその爪を閉じた状態に保つ。
５面加工アタッチメントユニット１００は主軸に装備されるために、加工時に切削液や切粉等が噴霧する厳しい環境に露出される。
そこで使用されない３基のコレットチャック１４０の開口部からの異物の浸入を防止する装置を備えることが望ましい。
図１３は、機械的な装置によりコレットチャック１４０の開口部を開閉する実施例を示す。
５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０の下端面には４基のコレットチャック１４０が設けられ、各コレットチャック１４０の周囲はシャッター装置３００のハウジング３０５で覆われる。
ハウジング３０５の下面にはコレットチャック１４０の開口部を挟んで対向する１対のブレードが設けられる。
第１のブレード３１０は第１のブレードの回動軸３２０に支持され、第１のブレードの駆動機構はハウジング３０５内に装備される。
第１のブレード３１０に対向する第２のブレード３３０は第２のブレードの回動軸３４０に支持され、第２のブレードの駆動機構はハウジング３０５内に装備される。
５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０の下端面には４基のコレットチャック１４０が設けられ、各コレットチャック１４０の周囲はシャッター装置３００のハウジング３０５で覆われる。
ハウジング３０５の下面にはコレットチャック１４０の開口部を挟んで対向する１対のブレードが設けられる。
第１のブレード３１０は第１のブレードの回動軸３２０に支持され、第１のブレードの駆動機構はハウジング３０５内に装備される。
第１のブレード３１０に対向する第２のブレード３３０は第２のブレードの回動軸３４０に支持され、第２のブレードの駆動機構はハウジング３０５内に装備される。
図１３は対向する第１のブレード３１０、第２のブレード３３０が開いている状態を示す。
この状態から、対向する第１のブレード３１０、第２のブレード３３０は回動軸３２０、３４０を中心に旋回し、互いに閉じて接触してコレットチャック１４０の開口部を封止する。
この状態から、対向する第１のブレード３１０、第２のブレード３３０は回動軸３２０、３４０を中心に旋回し、互いに閉じて接触してコレットチャック１４０の開口部を封止する。
図１４、図１５は、シャッター装置３００の詳細を示す説明図である。
シャッター装置３００は、ハウジング３５２内に形成される油圧室３５４を有し、ピストン３５０が挿入される。油圧室３５４には、ピストン３５０を挟んでポート３６２、３６４が設けられる。このポート３６２、３６４にはコレットチャックを操作するピストン１４２の油圧室１５２に対して供給される作動油が同時に供給される。
ピストン３５０の下端部にはコロ３５６がとりつけてあり、コロ３５６は第１のリンク３７０の長穴３７１に係合して第１のリンク３７０を回動させる。第１のリンク３７０はコイルスプリング３７２を介して第２のリンク３７４を回動させる。
シャッター装置３００は、ハウジング３５２内に形成される油圧室３５４を有し、ピストン３５０が挿入される。油圧室３５４には、ピストン３５０を挟んでポート３６２、３６４が設けられる。このポート３６２、３６４にはコレットチャックを操作するピストン１４２の油圧室１５２に対して供給される作動油が同時に供給される。
ピストン３５０の下端部にはコロ３５６がとりつけてあり、コロ３５６は第１のリンク３７０の長穴３７１に係合して第１のリンク３７０を回動させる。第１のリンク３７０はコイルスプリング３７２を介して第２のリンク３７４を回動させる。
第２のリンク３７４はリング部材３８０の外周部のピン３８２に係合し、リング部材３８０を回動させる。リング部材３８０は、軸方向に突出する１対の突起３８４、３８６を有し、それぞれの突起３８４、３８６は、第１のブレード３１０と第２のブレード３３０に設けた長穴３１２、３３２に係合する。
上述した構成により、ピストン３５０の上下動によりリング部材３８０が回動すると、１対のブレード３１０、３３０は回動軸３２０、３４０を中心に旋回動する。
上述した構成により、ピストン３５０の上下動によりリング部材３８０が回動すると、１対のブレード３１０、３３０は回動軸３２０、３４０を中心に旋回動する。
図１４は、ピストン３５０が油圧室３５４の上部にあって、シャッター装置３００のブレード３１０、３３０が閉じた状態を示す。
図１５はピストン３５０が下降してリング部材３８０を回動してブレード３１０、３３０が開いた状態を示す。ブレード３１０、３３０は互いに閉じる方向にリターンスプリング等で付勢されており、ピストン３５０の作動によって開く方向に付勢される。
本発明のシャッター装置３００は、以上のように、アングルツールホルダのアームを把持するコレットチャックを操作するピストンと同期してブレードを開閉するので、アングルツールホルダのアームの把持に参加しないコレットチャックの開口部を封止して異物の浸入を防止する。
また、シャッター装置３００の内部にエアーを導入して内圧を外部より高く保つことにより、異物の浸入をより確実に防止することができるものである。
本発明のシャッター装置３００は、以上のように、アングルツールホルダのアームを把持するコレットチャックを操作するピストンと同期してブレードを開閉するので、アングルツールホルダのアームの把持に参加しないコレットチャックの開口部を封止して異物の浸入を防止する。
また、シャッター装置３００の内部にエアーを導入して内圧を外部より高く保つことにより、異物の浸入をより確実に防止することができるものである。
５０ 主軸ヘッド
６０ 主軸ハウジング
７０ 主軸
１００ ５面加工アタッチメントユニット
１１０ リング型シリンダ部材
１１４ 油圧室
１１６ａ、１１６ｂ ポート
１２０ リング型ピストン
１３０ クランプユニット
１４０ コレットチャック
１４２ ピストン
１４４ 爪
１５０ 本体
１５２ 油圧室
１５４ａ、１５４ｂ ポート
２００ アングルツールホルダ
２１０ シャンク
２１２ シャフト
２２０ アングルカッタ
２４０ ハウジング
２５０ アーム
２６０ レバー
２７０ プルスタッドボルト
３００ シャッター装置
３０５ ハウジング
３１０ 第１のブレード
３２０ 第１のブレードの回動軸
３３０ 第２のブレード
３４０ 第２のブレードの回動軸
３５０ ピストン
３８０ リング部材
６０ 主軸ハウジング
７０ 主軸
１００ ５面加工アタッチメントユニット
１１０ リング型シリンダ部材
１１４ 油圧室
１１６ａ、１１６ｂ ポート
１２０ リング型ピストン
１３０ クランプユニット
１４０ コレットチャック
１４２ ピストン
１４４ 爪
１５０ 本体
１５２ 油圧室
１５４ａ、１５４ｂ ポート
２００ アングルツールホルダ
２１０ シャンク
２１２ シャフト
２２０ アングルカッタ
２４０ ハウジング
２５０ アーム
２６０ レバー
２７０ プルスタッドボルト
３００ シャッター装置
３０５ ハウジング
３１０ 第１のブレード
３２０ 第１のブレードの回動軸
３３０ 第２のブレード
３４０ 第２のブレードの回動軸
３５０ ピストン
３８０ リング部材
Claims (4)
- 立形マシニングセンタの主軸ヘッドに装着される５面加工用アタッチメントユニットであって、
５面加工用アタッチメントユニットは、主軸ヘッドの下端部に突出して主軸を支持する主軸ハウジングの外周部に嵌装されて主軸ヘッドに固定されるリング型シリンダ部材と、
リング型シリンダ部材内のリング型ピストンに直結されて昇降動するクランプユニットと、
クランプユニットの下面の円周上に等間隔に設けられる４基のコレットチャックを備え、
４基のコレットチャックは、主軸に装備されて割り出されるアングルツールホルダのアームに設けられたプルスタッドボルトを把持する５面加工用アタッチメントユニット。 - ４基のコレットチャックは、油圧ピストンにより開閉する爪を有し、クランプユニットが上昇した位置にあっては、爪を閉じ、クランプユニットが下降してアングルツールホルダのアームのプルスタッドボルトを把持した後に再度爪を閉じる請求項１記載の５面加工用アタッチメントユニット。
- ４其のコレットチャックは、開口部を開閉するシャッター装置を備え、
シャッター装置は、開口部を挟んで対向する１対のブレードと、各ブレードを回動させる手段を備える請求項１又は２記載の５面加工用アタッチメントユニット。 - シャッター装置は、コレットチャックを動作する油圧ピストンと連動するシャッター駆動用の油圧ピストンと、シャッター駆動用の油圧ピストンの直線運動を旋回運動に変換してリング部材を作動するリンク機構と、リング部材の旋回運動に連動してブレードを回動させる手段を備える請求項３記載の５面加工用アタッチメントユニット。
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