JP4751616B2 - 工具取付け装置におけるクリーニング方法及びその装置 - Google Patents

Description

この発明は、工具取付け装置におけるクリーニング方法及びその装置に係わり、更に詳しくは主軸の前端面をホルダー本体に設けたクリーニングブレード機構によりクリーニングする工具取付け装置におけるクリーニング方法及びその装置に関するものである。

従来、工作機械の工具取付け装置においては、切削工具（ツール）を着脱可能に取付けるホルダー本体の取付け方法として、主軸のテーパ穴にホルダー本体のテーパ軸部を嵌合させて当接させる所謂、一面拘束方法が行われている。

また近年では、重切削等に対応させるため切削工具側の剛性を高める手段として、主軸のテーパ穴にホルダー本体のテーパ軸部を嵌合させると共に、ホルダー本体の端面と主軸前端面とを当接させて拘束する所謂、二面拘束方法を取り入れられてきている。

上記の主軸のテーパ穴にホルダー本体のテーパ軸部を嵌合させて当接させる一面拘束方法では、テーパ嵌合部分に切削粉等のゴミが付着すると、芯ブレ等の加工精度に影響を与えるため、工作機械メーカーでは、切削工具の脱着時に主軸内面より圧縮流体（液体または空気）を噴出させて切削粉等のゴミを吹き飛ばす等、種々の対策が施されている。

一方、上記の二面拘束方法では、テーパ嵌合部分の洗浄に加えて、ホルダー本体の端面と主軸前端面との洗浄作業を行う必要があり、この洗浄装置として種々の発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

然しながら、主軸前端面側の切削粉等のゴミに対しては、液体や圧縮空気の吐出のみでは、加工中に付着する切削液等の影響でゴミや切粉を確実に除去することは難しく、切削粉等の噛み込みが起きて加工トラブルを起こしているのが現状であった。
特開２００３−３１１５７７号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、特に二面拘束方法において、主軸前端面側に付着する切削粉等のゴミを接触式のクリーニングブレード機構により確実に除去し、切削粉等の噛み込みによる加工トラブルを有効に防止する工具取付け装置におけるクリーニング方法及びその装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、この発明の工具取付け装置における第１のクリーニング方法は、回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)に、シャンク(3) 及び引き込みクランプ機構(4) を介して円筒状のホルダー本体(1) を着脱可能に連結し、前記主軸(5) の回転駆動及びこれに追従するホルダー本体(1) の回転差を利用して、主軸(5) の前端面(5a)にクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)を接触させながらクリーニングするクリーニング方法であって、前記主軸(5) とウエイト(11)を備えたホルダー本体(1) とをクラッチ機構(2) を介して連結した静止状態で、主軸(5) 側を急激に回転駆動させ、その際、主軸(5) の回転から遅れて回転するホルダー本体(1) の後端面に設けた前記クリーニングブレード機構(8) のブレード(10)により、主軸(5) の回転速度とホルダー本体(1) の回転速度とが同期回転するまでの時間、前記ブレード(10)が主軸(5) の前端面(5a)に接触しながらクリーニングすることを要旨とするものである。

ここで、前記主軸とホルダー本体とが同期して回転駆動している状態から主軸側の回転を急停止させ、クラッチ機構がホルダー本体の遠心力により連結状態が切れてホルダー本体が慣性力により回転している時に、前記ブレードが主軸の前端面に接触しながらクリーニングすることも可能である。

また、この発明の他の工具取付け装置におけるクリーニング方法は、回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)にシャンク(3) 及び引き込みクランプ機構(4) を介して円筒状のホルダー本体(1) を着脱可能に連結し、前記主軸(5) の回転駆動及びこれに追従するホルダー本体(1) の回転を利用して、主軸(5) の前端面(5a)にクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)を接触させながらクリーニングするクリーニング方法であって、前記主軸(5) の回転駆動によりウエイト(11)を備えたクラッチ機構(2) を介してホルダー本体(1) を回転させ、クラッチ機構(2) がホルダー本体(1) の遠心力により連結状態が切れた時、前記主軸(5) の回転駆動を急停止させ、その際、ホルダー本体(1) が慣性力により回転している時間に、ホルダー本体(1) の後端面に設けたクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)が主軸(5) の前端面(5a)に接触しながらその前端面(5a)をクリーニングすることを要旨とするものである。

また、この発明の工具取付け装置におけるクリーニング装置は、回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)に、クラッチ機構(2),シャンク(3) を備えた円筒状のホルダー本体(1) を前記主軸(5) 側に設けた引き込みクランプ機構(4) を介して着脱可能に連結し、前記ホルダー本体(1) の主軸側端面(5a)に、弾性部材(6) 及びピン(7) を介して常時、主軸(5) の前端面(5a)側に附勢されたブレード(10)を備えた着脱可能なクリーニングブレード機構(8) を設け、このクリーニングブレード機構(8) は、前記主軸(5) を中心として周方向に所定の間隔で螺旋状または放射状に配設した複数枚のブレードリング(9) と、このブレードリング(9) の主軸前端面(5a)に周方向に所定の間隔を隔て突出させたゴム状弾性材から成るブレード(10)とで構成し、前記複数枚のブレードリング(9) は、弾性部材(6) , ピン(7) を介して前記ホルダー本体(1) の主軸側端面(5a)側に伸縮可能に支持したことを要旨とするものである。

ここで、前記クリーニングブレード機構(8) の主軸(5) を中心として周方向に所定の間隔で螺旋状または放射状に配設した複数枚のブレードリング(9) に突出させたブレード(10)は、ブレードリング(9) の先端側が前記主軸(5) の回転方向または非回転方向に位置するように配設して、このブレードリング(9) の表面の周方向に設けるものである。

このように構成することで、特に二面拘束方法において、主軸前端面側に付着する切削粉等のゴミを接触式のクリーニングブレード機構により確実に除去することが出来、切削粉等の噛み込みによる加工トラブルを有効に防止することが出来る。

この発明は、上記のように構成したので、特に二面拘束方法において、主軸前端面側に付着する切削粉等のゴミを接触式のクリーニングブレード機構により確実に除去することが出来、切削粉等の噛み込みによる加工トラブルを有効に防止して生産性の向上を図ることが出来る効果がある。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。

図１〜図４は、この発明の第１のクリーニング方法を実施するためのクリーニング装置であって、図１はクリーニング装置の縦断正面図、図２はクリーニングブレード機構のブレードリングの正面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視平面図、図４は図１のＢ−Ｂ矢視底面図を示している。

図１において、クリーニング装置は、着脱可能な円筒状のホルダー本体１と、このホルダー本体１と、クラッチ機構２，シャンク３とで構成され、ドローバー等の引き込みクランプ機構４を介して回転駆動可能な主軸５に着脱可能に連結されている。前記ホルダー本体１の主軸側端面側の複数箇所（この実施形態では１２０°間隔で３箇所に設けてあるが、数には限定されない）には、弾性部材６及びピン７を介して常時、主軸５の前端面５ａ側に附勢されたクリーニングブレード機構８が着脱可能に取り付けてある。

前記クリーニングブレード機構８は、図２及び図３に示すように、ホルダー本体１の主軸側端面５ａ側に弾性部材６及びピン７を介して伸縮可能に支持されたブレードリング９と、このブレードリング９の主軸前端面５ａに周方向に所定の間隔を隔て突出させたゴム，樹脂またはこれらの混合物から成るゴム状弾性材から成る複数枚のブレード１０とで構成されている。

前記複数枚のブレード１０は、ブレードリング９の表面の周方向の３箇所（この実施形態では１２０°間隔で３か所に設けてあるが、数には限定されない）にスパイラル状に突出させて形成してあり、このブレード１０の螺旋方向は、主軸５またはホルダー本体１の回転方向に対応できるように、時計方向または反時計方向に形成したものを準備しておくことが望ましい。主軸５の回転方向によりブレード１０の形状を変更しないと内側にクリーニングカスが***されるためである。

前記円筒状のホルダー本体１の先端側外周面には、所定重量のウエイト１１がビスやネジ１２等で取り付けられ、またホルダー本体１の内部には、筒状部材１３が収容され、更に筒状部材１３の内部には、複数の軸受け部材１４ａ，１４ｂを介して前記シャンク３が回転自在に収容されている。このシャンク３とホルダー本体１とは、クラッチ機構２を介して連結または分離されるように構成されており、この第１実施形態のクラッチ機構２は、シャンク３の外周面に形成された円弧状の凹部２ａと、筒状部材１３に形成した貫通穴１３ａと、この貫通穴１３ａに弾性部材１３ｂを介して常時凹部２ａ側に附勢されたロック部材２ｂとで構成されている。

また、ホルダー本体１の後端側外周面には、図示しない工具自動交換装置等によりクランプするためのＶ溝を備えたグリップ部１４が形成され、このグリップ部１４の内側に前記クリーニングブレード機構８の弾性部材６とピン７とが埋設されている。

また、前記シャンク３の後端側は、主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合するテーパ軸部３ａが形成してあり、このテーパ軸部３ａの端面には、図示しない工具自動交換装置により交換する際に位置決めを容易にするための一対の深さが異なる溝等で構成された位置決め手段１５が形成してある。

なお、このテーパ軸部３ａには、従来と同様なドローバーやクランプシリンダー等で構成される引き込みクランプ機構を嵌合させて軸方向に引っ張ることで主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合固定するものである。

また、前記ホルダー本体１の前側端面には、クリーニングブレード機構８の交換時等に位置決めを容易にするための位置決めピン１６と固定ボルト１７とが設けてあり、ホルダー本体１を筒状部材１３から取り外すことが出来ると共に、位置決めも出来るように構成してある。

次に、上記のクリーニング装置によるクリーニング方法について説明する。

この発明の第１実施形態におけるクリーニング方法は、先ず、図示しない工具自動交換装置により前記ホルダー本体１のＶ溝を備えたグリップ部１４を使用して保持すると共に、このホルダー本体１のシャンク３のテーパ軸部３ａを位置決めした状態で主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合し、更にドローバーやクランプシリンダー等で構成される図示しない引き込みクランプ機構により軸方向に引っ張ることで主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合固定する。

この時、ホルダー本体１に設けたクリーニングブレード機構８のブレードリング９に設けたブレード１０は、弾性部材６とピン７を介して常時主軸５の前端面５ａ側に附勢されて接触した状態にある。

そしてこのような状態で、クラッチ機構２を介して連結したウエイト１１を取付けたホルダー本体１と主軸５との静止状態から、主軸５側を一定方向（例えば、時計方向）に急激に回転駆動させると、主軸５の回転から所定時間慣性遅れでウエイト１１を備えたホルダー本体１が回転する。この際、ホルダー本体１の後端面に設けたクリーニングブレード機構８のブレード１０により、主軸５の回転速度とホルダー本体１の回転速度とが同期回転するまでの時間、前記主軸５の前端面５ａに接触しながらクリーニングするものである。

即ち、複数枚の螺旋状のブレード１０が主軸５の前端面５ａに接触して、前端面５ａに付着しているゴミや切削油、切粉等を掻き取りながら回転し、掻き取られたゴミや切削油、切粉はブレード１０の先端から外部に排出されることになる。

なお、この実施形態の場合には、ホルダー本体１が主軸５の回転から所定時間慣性遅れで回転しながらブレード１０により、主軸５の前端面５ａをクリーニングするので、ブレード１０の螺旋状の向きは、図２に示すように、主軸５の回転方向とは逆向きとなって切粉を外側に掻き出すことになる。

なお、第１実施形態のクリーニング方法は、上記の実施形態に限定されず、前記主軸５とホルダー本体１とが同期して回転駆動している状態から主軸５側の回転をブレーキ装置３２等により急停止させ、クラッチ機構２がホルダー本体１の遠心力により連結状態が切れてホルダー本体１が慣性力により回転している時に、前記ブレード１０が主軸５の前端面５ａに接触しながらクリーニングすることも可能である。

次に、図５〜図８は、この発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同様な構成要素及び作用は、同一符号を付して説明は省略する。

この第２実施形態は、第１実施形態のクラッチ機構２を第１実施形態の機構と若干構成を変えたもので、クリーニング装置によるクリーニング方法も第１実施形態とは若干異なるものである。

即ち、この第２実施形態のクラッチ機構２は、図５及び図８に示すように、ホルダー本体１の先端側に形成された凹部１ａとシャンク３の先端外周面との間に配置され、シャンク３の先端外周面には、軸方向に位相をずらせた円弧状の凹部２ｃ，２ｄを形成すると共に、シャンク３の先端外周面には、ピン１９に支持された二本の弾性部材１９ａ，１９ｂにより連結された二枚の半円弧状に形成されたバランスウエイトの機能を備えたフライホィール部材２０ａ，２０ｂが挟持するように取り付けられている。

そして、このフライホィール部材２０ａ，２０ｂの一端側は、支点となるピン２１ａ，２１ｂにより旋回可能に支持され、またフライホィール部材２０ａ，２０ｂの他端側は、前記二本の弾性部材１９ａ，１９ｂの弾性力により常にシャンク３の先端外周面を挟持するように附勢されている。

また、フライホィール部材２０ａ，２０ｂには、前記シャンク３の先端外周面に形成した円弧状の凹部２ｃ，２ｄに嵌合するロック部材２２ａ，２２ｂを収容した穴２３が形成され、ロックネジ２３ａ等により常に凹部２ｃ，２ｄ側に附勢されている。 また、前記円筒状のホルダー本体１の先端側外周面には、所定重量のウエイト１１ａがビスやネジ１２ａ等で取り付けられ、またホルダー本体１の先端には、前記クラッチ機構２を封入するキャップ部材２４がネジ２５等で取り付けられている。

なお、その他の構成は上記第１実施形態と同様なので説明は省略する。

この発明の第２実施形態におけるクリーニング方法は、先ず、図示しない工具自動交換装置により前記ホルダー本体１のＶ溝を備えたグリップ部１４を使用して保持すると共に、このホルダー本体１のシャンク３のテーパ軸部３ａを位置決めした状態で主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合し、更にドローバーやクランプシリンダー等で構成される図示しない引き込みクランプ機構により軸方向に引っ張ることで主軸５のテーパ穴５ｂに嵌合固定する。

この時、ホルダー本体１に設けたクリーニングブレード機構８のブレードリング９に設けたブレード１０は、第１実施形態のブレード１０の旋回方向が逆向き（図６において反時計方向）であり、弾性部材６とピン７を介して常時主軸５の前端面５ａ側に附勢されて接触した状態にある。

また、シャンク３の先端外周面には、フライホィール部材２０ａ，２０ｂが二本の弾性部材１９ａ，１９ｂにより挟持された状態で円弧状の凹部２ｂ，２ｃにはロック部材２２ａ，２２ｂが嵌合した状態になっている。

そしてこのような状態で、クラッチ機構２を介して連結したウエイト１１を取付けたホルダー本体１と主軸５との静止状態から、主軸５側を一定方向（例えば、時計方向）に回転駆動させると、主軸５、シャンク３及びクラッチ機構２を介して連結したウエイト１１を取付けたホルダー本体１が同時に回転を開始し、ホルダー本体１が主軸５と同期回転を開始すると、バランスウエイトの機能を備えたフライホィール部材２０ａ，２０ｂの他端側が回転方向の慣性力によりピン２１ａ，２１ｂを支点として弾性部材１９ａ，１９ｂの弾性力により抗して放射方向に旋回し、フライホィール部材２０ａ，２０ｂの他端側に設けたロック部材２２ａ，２２ｂがシャンク３の先端外周面に形成した円弧状の凹部２ｃ，２ｄから外れてクラッチ機構が切れた状態になる。

しかし、ホルダー本体１は回転慣性力により回転した状態になっており、この時、主軸５の外周面に設けた公知のブレーキ装置３２により主軸５にブレーキを掛けて停止させると、回転慣性力で回転しているホルダー本体１の後端面に設けたクリーニングブレード機構８のブレード１０により、ホルダー本体１の回転が停止するまでの時間、前記主軸５の前端面５ａに接触しながらクリーニングするものである。

即ち、複数枚の螺旋状のブレード１０が主軸５の前端面５ａに接触して、前端面５ａに付着しているゴミや切削油、切粉等を掻き取りながら回転し、掻き取られたゴミや切削油、切粉はブレード１０の先端から外部に排出されることになる。

そして、ホルダー本体１の回転速度が低下してフライホィール部材２０ａ，２０ｂが弾性部材１９ａ，１９ｂの弾性力によりシャンク３を挟持する方向に旋回し、更にロック部材２２ａ，２２ｂがシャンク３の先端外周面に形成した円弧状の凹部２ｃ，２ｄに嵌合すると、ホルダー本体１の回転が停止してクリーニング作業が終了する。

また図９及び図１０は、この発明のクリーニング装置を、従来から使用されている機械的位置決め装置に実施したものであって、工具自動交換装置によりホルダー本体１を自動交換する場合の位置決め装置として、位置決めブロック２６に位置決めピン２７を挿入して、この位置決めピン２７の先端に、スプリング２８及びスライドブロック２９を介して直交する向きに取り付けられた係合ピン３０を設ける。

係合ピン３０の先端は、シャンク３の先端に形成された係合溝３１に係合可能になっており、係合ピン３０とシャンク３の先端に形成された係合溝３１とが係合状態の時には、ホルダー本体１が位置決めされた状態にあることを示すものである。

なお、クリーニングの作業時は、上記の位置決め状態が外れ、第１実施形態と同様の作用により複数枚の螺旋状のブレード１０が主軸５の前端面５ａに接触して、前端面５ａに付着しているゴミや切削油、切粉等を掻き取りながら回転し、掻き取られたゴミや切削油、切粉はブレード１０の先端から外部に排出されることになる。

以上のように、特に二面拘束方法において、主軸５の前端面側に付着する切削粉等のゴミを接触式のクリーニングブレード機構により確実に除去することが出来、切削粉等の噛み込みによる加工トラブルを有効に防止して生産性の向上を図ることが出来る。

この発明の第１のクリーニング方法を実施するためのクリーニング装置の縦断正面図である。 クリーニングブレード機構のブレードリングの正面図である。 図１のＡ−Ａ矢視平面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視底面図である。 この発明の第２のクリーニング方法を実施するためのクリーニング装置の縦断正面図である。 図５のクリーニングブレード機構のブレードリングの正面図である。 図５のＣ−Ｃ矢視平面図である。 図５のＤ−Ｄ矢視底面図である。 この発明の第３のクリーニング方法を実施するためのクリーニング装置の縦断正面図である。 図９のＥ−Ｅ矢視底面図である。

符号の説明

１ ホルダー本体 １ａ 凹部
２ クラッチ機構
２ａ 凹部 ２ｂ ロック部材
２ｃ，２ｄ 凹部
３ シャンク ４ 引き込みクランプ機構
３ａ テーパ軸部 ５ 主軸
５ａ 前端面 ５ｂ テーパ穴
６ 弾性部材 ７ ピン ８ クリーニングブレード機構 ９ ブレードリング
１０ ブレード １１ ウエイト
１２ ネジ １３ 筒状部材
１４ グリップ
１４ａ，１４ｂ 軸受け部材 １３ａ 貫通穴
１３ｂ 弾性部材 １５ 位置決め手段
１６ 位置決めピン １７ 固定ボルト
１９ ピン １９ａ，１９ｂ 弾性部材
２０ａ，２０ｂ フライホィール部材
２１ａ，２１ｂ ピン
２２ａ，２２ｂ ロック部材 ２３ 穴
２３ａ 弾性部材 ２４ キャップ部材
２５ ネジ ２６ 位置決めブロック
２７ 位置決めピン ２８ スプリング
２９ スライドブロック ３０ 係合ピン
３１ 係合溝 ３２ ブレーキ装置

Claims (6)

1. 回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)に、シャンク(3) 及び引き込みクランプ機構(4) を介して円筒状のホルダー本体(1) を着脱可能に連結し、前記主軸(5) の回転駆動及びこれに追従するホルダー本体(1) の回転差を利用して、主軸(5) の前端面(5a)にクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)を接触させながらクリーニングするクリーニング方法であって、
   前記主軸(5) とウエイト(11)を備えたホルダー本体(1) とをクラッチ機構(2) を介して連結した静止状態で、主軸(5) 側を急激に回転駆動させ、その際、主軸(5) の回転から遅れて回転するホルダー本体(1) の後端面に設けた前記クリーニングブレード機構(8) のブレード(10)により、主軸(5) の回転速度とホルダー本体(1) の回転速度とが同期回転するまでの時間、前記ブレード(10)が主軸(5) の前端面(5a)に接触しながらクリーニングする工具取付け装置におけるクリーニング方法。
2. 前記主軸(5) とホルダー本体(1) とが同期して回転駆動している状態から主軸(5) 側の回転を急停止させ、クラッチ機構(2) がホルダー本体(1) の遠心力により連結状態が切れてホルダー本体(1) が慣性力により回転している時に、前記ブレード(10)が主軸(5) の前端面(5a)に接触しながらクリーニングする請求項１に記載の工具取付け装置におけるクリーニング方法。
3. 回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)にシャンク(3) 及び引き込みクランプ機構(4) を介して円筒状のホルダー本体(1) を着脱可能に連結し、前記主軸(5) の回転駆動及びこれに追従するホルダー本体(1) の回転を利用して、主軸(5) の前端面(5a)にクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)を接触させながらクリーニングするクリーニング方法であって、
   前記主軸(5) の回転駆動によりウエイト(11)を備えたクラッチ機構(2) を介してホルダー本体(1) を回転させ、クラッチ機構(2) がホルダー本体(1) の遠心力により連結状態が切れた時、前記主軸(5) の回転駆動を急停止させ、その際、ホルダー本体(1) が慣性力により回転している時間に、ホルダー本体(1) の後端面に設けたクリーニングブレード機構(8) のブレード(10)が主軸(5) の前端面(5a)に接触しながらその前端面(5a)をクリーニングする工具取付け装置におけるクリーニング方法。
4. 前記ブレード(10)は、前記クリーニングブレード機構(8) の複数枚のブレードリング(9) の主軸側端面(5a)に周方向に所定の間隔で突出させた請求項１，２または３に記載の工具取付け装置におけるクリーニング方法。
5. 回転駆動可能な主軸(5) に設けたテーパ穴(5b)に、クラッチ機構(2),シャンク(3) を備えた円筒状のホルダー本体(1) を前記主軸(5) 側に設けた引き込みクランプ機構(4) を介して着脱可能に連結し、前記ホルダー本体(1) の主軸側端面(5a)に、弾性部材(6) 及びピン(7) を介して常時、主軸(5) の前端面(5a)側に附勢されたブレード(10)を備えた着脱可能なクリーニングブレード機構(8) を設け、このクリーニングブレード機構(8) は、前記主軸(5) を中心として周方向に所定の間隔で螺旋状または放射状に配設した複数枚のブレードリング(9) と、このブレードリング(9) の主軸前端面(5a)に周方向に所定の間隔を隔て突出させたゴム状弾性材から成るブレード(10)とで構成し、前記複数枚のブレードリング(9) は、弾性部材(6) , ピン(7) を介して前記ホルダー本体(1) の主軸側端面(5a)側に伸縮可能に支持したことを特徴とする工具取付け装置におけるクリーニング装置。
6. 前記クリーニングブレード機構(8) の主軸(5) を中心として周方向に所定の間隔で螺旋状または放射状に配設した複数枚のブレードリング(9) に突出させたブレード(10)は、ブレードリング(9) の先端側が前記主軸(5) の回転方向または非回転方向に位置するように配設して、このブレードリング(9) の表面の周方向に設けた請求項５に記載の工具取付け装置におけるクリーニング装置。

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