JP4766439B2

JP4766439B2 - 工具ホルダの傾倒装置

Info

Publication number: JP4766439B2
Application number: JP2000355980A
Authority: JP
Inventors: 義郎広瀬; 秋利佐藤
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002160137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工具ホルダの移動により、押し広げられて工具ホルダのホルダ把持溝と係脱するようになっているホルダ把持部材を備えた工具マガジンと、そのホルダ把持部材に把持された状態の工具ホルダ軸線と交差する軸線を有する主軸との間に配置される工具ホルダの傾倒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工具マガジンに待機している工具を備えた工具ホルダの工具軸線方向と、主軸軸線とが交差する位置関係にあるとき、工具マガジンと主軸との間に、工具マガジンから取り出した工具ホルダを、主軸軸線と平行とするために傾倒装置が配設される。例えば、特公昭４６−２８９５３号には、工具マガジンの、外周方向に突出する一対の突子（ホルダ把持部材）で把持溝を保持されている工具ホルダのシャンク部を開閉式のグリッパで把持し、そのグリッパ全体を９０度旋回させて、工具ホルダを工具マガジンに保持された上向き状態から、主軸軸線と平行となる工具交換位置に取り出すようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、グリッパ全体が円弧運動のみで移動しているので、工具マガジンの突子に保持されている工具ホルダを取り出すとき、あるいは、反対に突子に装着するとき、工具ホルダの把持溝が円弧軌跡を描いて突子と係脱する。円弧軌跡で突子と工具ホルダの把持溝とを係脱させるために、突子と把持溝との間に、円弧軌跡を描いて係脱することが容易となるような工具軸線方向の遊びが設けてある。ところが、このような遊びがあることにより、工具ホルダをマガジンの突子に保持させるときに工具ホルダがその姿勢を正しく保って保持されないおそれがあり、工具交換動作に支障をきたす問題がある。この発明の課題は、工具ホルダの把持溝と工具マガジンの把持部材との間に、軸線方向の遊びを殆ど不要とする工具ホルダの傾倒装置を提供することにある。
【０００４】
また、特公昭４６−２８９５３号では、工具マガジンに保持されている工具ホルダのシャンク部は、絶えずむき出しとなっており、加工中に生じる微塵などが油分などと混ざり合って、シャンク部に付着するおそれが大きく、そのような微塵を付着した工具ホルダは、主軸の嵌合孔に正確に嵌め込まれず、その結果、加工精度が低下することになる。本願発明の他の課題は、そうした防塵を目的としたキャップを、シャンク部に嵌め込んでいる場合において、工具マガジンから工具ホルダとキャップとを円滑に取り出し、また、装着することのできる工具ホルダの傾倒装置を提供することにある。
さらに本願では、加工中に工具ホルダを介して、工具からクーラント液を加工部位に供給するものにおいて、使用済みの工具に残るクーラント液が、ポット内部に溜まらない様にする前記傾倒装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願の工具ホルダの傾倒装置は、工具ホルダの移動により押し広げられて工具ホルダのホルダ把持溝と係脱するようになっているホルダ把持部材を備えた工具マガジンと、そのホルダ把持部材に把持された状態の工具ホルダ軸線と交差する方向の軸線を有する主軸との間に配置される工具ホルダの傾倒装置であって、工具ホルダを抜き差し可能に受け入れるクランプ機構を有するポットと、そのポットを工具マガジンの所定の割り出し位置に対応する第１の授受位置と、ポットに保持された工具ホルダの軸線が主軸と平行となり、主軸側とで工具ホルダをやり取りする第２の授受位置との間で所定軌跡に沿って移動させるポット傾倒機構とを備え、ポット傾倒機構の前記所定軌跡は、円弧軌跡部分とその円弧軌跡部分に接続する直線軌跡を含む移動軌跡であり、工具マガジンの所定の割り出し位置にあるホルダ把持部材と前記第２の授受位置との間で工具ホルダをやり取りするときに、ポットが工具ホルダ軸線と直交する直線軌跡を描くように設定され、ポット傾倒機構は、一つの駆動源によりポットを、前記直線軌跡を含む所定軌跡に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする（請求項１）。
これによれば、工具ホルダを工具マガジンのホルダ把持部材とやり取りするときは、工具ホルダがホルダ軸線と直交する方向に移動されるので、従来のように円弧運動の終端部でやりとりするものと比べて、工具ホルダのホルダ把持溝とホルダ把持部材との間に軸線方向の遊びが殆ど不要となり、確実に工具ホルダを把持でき、１つの駆動源で直線軌跡を含む所定軌跡に沿ってポットを移動させるので、構成が簡易である。
【０００６】
具体的には、ポットを前記所定軌跡に沿って案内するポット案内手段と、一つの駆動源からの駆動力を、ポットに伝達してポットを前記案内手段に沿って移動させる駆動伝達装置とを備えている（請求項２）。更に具体的には、ポットを挟んで一側に設けられるポット案内手段は、円弧案内部とその一端に連続する所定長さの直線案内部とを有し、その直線案内部は第１の授受位置に向かって、および第１の授受位置から、ポットを直線部に沿って工具ホルダ軸線と直交する方向に移動させ、直線案内部を含む案内部全体の両端に第１、第２の授受位置を設けてあり、ポットを挟んで他側に設けられる駆動伝達装置は、第１、第２の授受位置夫々を揺動端とし、２つの揺動端の間を揺動する揺動腕と、その揺動腕に揺動腕の長手方向に進退可能に取り付けた支持部材とを備えてなり、ポットは、前記支持部材に回動可能に軸支されると共に、前記ポット案内手段に被案内部を案内されており、前記揺動腕を１つの駆動源により前記２つの揺動端の間で揺動させるようになっている（請求項３）。
【０００７】
直線案内部を、円弧案内部の一端と連続する連続位置と、ポットから工具ホルダを抜き出し得る離間位置との間で昇降するように設けてある（請求項４）。これによれば、ポットのみの昇降で工具ホルダを抜き差しできる。
第１の授受位置と第２の授受位置間でポットが移動する間、前記クランプ機構の動作をロックするロック機構を備えていると好ましい（請求項５）。これによれば、ポットに保持された工具ホルダに、ポットの移動、例えば円弧移動することにより、工具ホルダに、工具ホルダを抜き取る方向の外力が作用しても、その外力に対向して工具ホルダが抜けないから、ポット移動中にポットから工具ホルダが脱落しない。
【０００８】
クランプ機構は、ポット本体に備えらえ、工具ホルダ軸線方向に進退可能な操作部材と、その操作部材がクランプ方向に移動すると工具ホルダのシャンク部と係合する係止部材と、操作部材を前記クランプ方向へ常時付勢するばね部材とを含み、さらに、前記操作部材を前記クランプ方向に加勢する流体圧力付与構造を備えている（請求項６）。これによれば、ばね部材と流体圧とにより、操作部材がクランプ方向に付勢されるので、係止部材が工具を係合するクランプ力が大きく好ましい。
【０００９】
工具ホルダのシャンク部外周を保護する保護キャップを各工具ホルダ毎に設け、工具マガジンは、ホルダ把持部材の鉛直下側に保護キャップ外周の把持溝に対応してキャップ把持部材を備えており、ホルダ把持部材に把持された工具ホルダのシャンク部に抜き差し可能に嵌め込まれる保護キャップを、工具ホルダの軸線と直交する方向からの移動で着脱可能に把持するように構成され、ポットは、保護キャップごと工具ホルダのシャンク部を抜き差し可能に受け入れるように構成され、第２の授受位置には、保護キャップを保持するキャップ保持手段を備えたことを特徴とする（請求項７）。これによれば、工具ホルダは保護キャップでシャンク部が覆われるので、工具マガジンで待機中、及び、第１、第２の授受位置での移送途中でも微塵などが付着しない。
【００１０】
また、本願は、工具ホルダの移動により押し広げられて工具ホルダのホルダ把持溝と係脱するようになっているホルダ把持部材を備えた工具マガジンと、そのホルダ把持部材に把持された状態の工具ホルダ軸線と直交する方向の軸線を有する主軸との間に配置される工具ホルダの傾倒装置であって、工具ホルダを抜き差し可能に受け入れるクランプ機構を有するポットと、そのポットを工具マガジンの所定の割り出し位置に対応する第１の授受位置と、ポットに保持された工具ホルダの軸線が主軸と平行となり、主軸側とで工具ホルダをやり取りする第２の授受位置との間で所定軌跡に沿って移動させるポット傾倒機構とを備え、ポット傾倒機構の前記所定軌跡は、第１の授受位置に向かって、および第１の授受位置から、ポットが直線部に沿って移動する第１の直線軌跡部分と、第２の授受位置に向かって、および第２の授受位置から、ポットが直線部に沿って移動する第２の直線軌跡部分と、これらの直線軌跡部分をつなぐ円弧軌跡部分とから成り、工具マガジンの割り出し位置のホルダ把持部材、第２の授受位置に設けた受け取り部材に対して、ポットに保持された工具ホルダが、その軸線と直交する方向から移動するようにし、１／４円弧案内部とその両端に連続する所定長さの直線案内部とを有するポット案内手段を、各直線案内部に第１、第２の授受位置を配置するようにポットを挟んだ一側に設け、第１、第２の授受位置夫々を揺動端とし、２つの揺動端の間を揺動する揺動腕と、その揺動腕に揺動腕の長手方向に進退可能に取り付けた支持部材とを備えた駆動伝達装置をポットを挟んで他側に設け、ポットを前記支持部材に回動可能に軸支すると共に、ポットに設けた被案内部を前記ポット案内手段に案内し、前記揺動腕を１つの駆動源により前記２つの揺動端の間で揺動させるようになっていることを特徴とする（請求項８）。
これによれば、工具マガジンとのやり取りの際に、工具マガジンのホルダ把持部材に対して直交する方向から出し入れできる他、第２の授受位置に設けた受け取り部材に対しても、工具ホルダ軸線と直交する方向の移動となり、第２の授受位置に配置する工具ホルダ受け取り部材を、工具ホルダの軸線と直交する方向から係脱する簡易な形状のものにできる。また、駆動源１つで駆動でき、構成が簡易である。
【００１２】
工具マガジンは、ホルダ把持部材に対応してキャップ把持部材を備えており、ホルダ把持部材に把持された工具ホルダのシャンク部に抜き差し可能に嵌め込まれる保護キャップ外周の把持溝を、工具ホルダの軸線と直交する方向からの移動で着脱可能に把持するように構成され、ポットを、保護キャップごと工具ホルダのシャンク部を抜き差し可能に受け入れるように構成し、第２の授受位置に備えられる受け取り部材を、保護キャップが第２の授受位置へ工具ホルダの軸線と直交する方向に移動することで保護キャップ外周の把持溝と係脱するキャップ係止部材とした（請求項９）。これによれば、保護キャップで工具ホルダのシャンク部が保護されて好ましい。また、第２の授受位置においては、工具ホルダがその軸線と直交して移動するので、保護キャップ外周の把持溝が受け取り部材としてのキャップ係止部材に確実に嵌まり込む。
【００１３】
ポットには、クランプ、アンクランプ方向に進退可能な操作部材と、その操作部材のクランプ方向への移動で工具ホルダのシャンク部と係合する方向に移動する係止部材と、操作部材をクランプ方向へ常時付勢するばね部材とを含むクランプ機構を備え、ポット背面側には、第１の授受位置と第２の授受位置間でポットが移動するとき、前記操作部材の後端と摺接して、操作部材がアンクランプ方向に移動しないように保持する抜け止め案内部材を配置した（請求項１０）。これによれば、ポット移動中に、操作部材がアンクランプ方向に移動することを阻止でき、工具ホルダのポットからの脱落を阻止できる。
【００１４】
操作部材はピストン部材であってその軸線後端がポット本体より後方へ突出しており、操作部材の中心にはクーラント排出孔が設けてあり、クーラント排出孔の先端に、工具ホルダの中心に形成されているクーラント供給筒が嵌合して、工具ホルダがポットに受け入れられたとき、工具ホルダに残存するクーラント液を、前記クーラント排出孔を介して、ポット外部に排出するようになっている（請求項１１）。これによれば、工具ホルダに残っていたクーラント液が、工具ホルダのクーラント供給筒からクーラント排出孔を経て外部に排出される。
ピストン部材には、前記ばね部材による付勢方向と同じ方向に流体圧が作用するように構成されている（請求項１２）。これによれば、クランプ力が増す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示すマシニングセンタにおいて、図示しないベッドから立ち上げた支柱１の上に、ベースプレート２が一体に設けてある。ベースプレート２の下方空間には、前後方向の軸線を持つ主軸３が前後、上下、左右方向に移動自在に配置してある。ベースプレート２の下面には両端に工具把持部４を備えた工具交換アーム５が設けてある。この工具交換アーム５は、水平な待機位置から９０度旋回して、後述の傾倒装置における第２の授受位置Ｐ２（工具移送位置）に後述のポット３１に保持されて位置している次工具ホルダＴと、所定の工具交換位置Ｐ３に位置した主軸３先端の使用済み工具ホルダＴとを把持し、前後軸線方向前方に移動して両者を夫々ポット３１、主軸３先端から抜き取り、１８０度旋回して両工具ホルダＴ、Ｔの位置を入れ替え、その後、軸線方向に後退して、使用済み工具ホルダＴを第２の授受位置Ｐ２のポット３１に、次工具Ｔを主軸３先端に夫々装着するものである。
【００１６】
ベースプレート２上には、夫々工具を備えた多数の工具ホルダＴを保持し、所定の割り出し位置Ｐ０に割り出す工具マガジン１０が設けてある。工具マガジン１０において、回転プレート１１は、垂直（上下方向）軸線回りに、図示しない割り出し機構により割り出し回転される。回転プレート１１の周囲には、工具ホルダＴを受け入れるための円弧状切欠部１２が円周方向所定間隔で形成されている。図４に示すように、各切欠部１２を挟んで両側には、それぞれ左右一対のグリッパアーム１３の中間部が支持軸１４により揺動自在に軸支されてグリッパアーム１３の半径方向内端部、先端部が開閉するようになっている。半径方向内端の対向部１３ａ間には、圧縮ばね１５が介在されており、先端部を絶えず閉じる方向に付勢している。その閉じ量は、各グリッパアーム１３の内端外面に当接するストッパ１６により規制されている。図３に示すように、各グリッパアーム１３の先端には、工具ホルダＴ外周のホルダ把持溝１１０に係脱する把握片（ホルダ把持部材）１７ａが一体に形成してある。把握片１７ａの鉛直下側には、円盤状の把握部材１８ａが取り付けてある。この把握部材１８ａは、保護キャップ９０外周の把持溝９５に係脱するキャップ把持部材である。
切欠部１２には、半円弧状の固定側係止部材２０が設けてある。固定側係止部材２０には、前記把握片１７ａ、把握部材１８ａと高さ方向を同じくして夫々、工具ホルダＴのホルダ把持溝１１０、保護キャップ９０の把持溝９５の、切欠部１２に向く側のおよそ１／２の部分と係止する円弧状係止部１７ｂ，１８ｂが形成されている。従って、工具ホルダＴのホルダ把持溝１００は、把握片１７ａと円弧状係止部１７ｂとの間に挟まれた形で係止して工具マガジン１０に保持され、また、保護キャップ９０の把持溝９５は、把握部材１８ａと円弧状係止部１８ｂとの間に挟まれた形で係止して工具マガジン１０に保持される。２１はキーである。
【００１７】
ベースプレート２上には、工具マガジン１０の前記所定の割出位置Ｐ０の下方に、ホルダ傾倒装置３０が配置される。ホルダ傾倒装置３０は、工具マガジン１０の工具割出位置Ｐ０の鉛直下方に対応する第１の授受位置Ｐ１と、前記主軸３との間で工具ホルダＴをやり取りする前記第２の授受位置Ｐ２との間で工具ホルダＴを受け入れるポット３１を傾倒させるものである。この工具ホルダ傾倒装置３０において、ポット３１を挟んだ一方側に、ポット３１を所定の移動軌跡に沿って移動させるためのポット案内手段３２が設けてある。所定の移動軌跡は、水平な第１の直線軌跡部分Ｔ１、垂直な第２の直線軌跡部分Ｔ３、これらを接続する円弧軌跡部分Ｔ２とから成る。ポット案内手段３２は、図５に示すように、円弧の１／４部分となる円弧溝３３から成る１／４円弧案内部３４とその両端に連続する所定長さの直線溝３５から成る直線案内部３６、３７とを有している。各直線案内部３６、３７は、第１、第２の授受位置Ｐ１、Ｐ２に対応するように配置されている。１／４円弧案内部３４と、その垂直端部に連続している垂直方向の直線案内部３６及び、水平端部に連続する水平方向の直線案内部３７の一部３７ａは、一つのガイド部材３８に形成されており、垂直板３９のポット３１に向く面に固着されている。垂直板３９は取付板４０に溶着されている。取付板４０は、ベースプレート２上に固着される傾倒装置のベース板４１上に固着されている。
【００１８】
水平方向の直線案内部３７は、前記垂直板３９に固定される一部３７ａに連続する、上下方向（工具マガジン１０に保持された工具ホルダＴの軸線方向）に可動の直線案内部３７ｂを有する。この可動の水平方向の直線案内部３７ｂは、昇降ガイド部材４２に形成された前記直線溝３５の一部を成す案内溝３５ｂである。昇降ガイド部材４２の背面には周知の直線転動案内（リニアガイド）の案内子４３が設けてあり、前記と別の垂直板４４に上下方向に取り付けた案内レール４５に上下方向移動自在に案内されている。垂直板４４は取付板４６と一体溶着され、ベース４１上に固定されている。この昇降ガイド部材４２の背面にはさらにＬ字状のブラケット４７が固着されている。そのブラケット４７は、前記垂直板４４の背面に取り付けた上下方向のシリンダ４８のピストンロッド４９の先端に連結されている。
【００１９】
そして、前記ピストンロッド４９が上昇端に位置すると、昇降ガイド部材４２の直線案内部３７ｂが、前記固定側の水平方向の直線案内部３７の一部３７ａと連続して円弧案内部３４に連続する連続位置Ｓ１（図７）に上昇し、ピストンロッド４９が下降端に引き込まれると、工具ホルダＴのシャンク部１１１、保護キャップ９０が完全にポット３１から抜け出て、工具マガジン１０の割り出し回転を許容する離間位置Ｓ２（図１０）に下降するようになっている。
【００２０】
ポット３１を挟んで他方側には、ポット３１を傾動させる駆動源５０として、モータ５１とそのモータ５１に接続された減速装置５２とが設けてある。駆動源５０とポット３１との間に、駆動伝達装置５５が介在される。駆動伝達装置５５において、減速装置５２の回転出力部材５３が断面ほぼコ字状の揺動腕５６の下端部に一体固着され、第１、第２の授受位置Ｐ１、Ｐ２に対応する２つの揺動端の間を揺動するようになっている。揺動腕５６のポット３１に向く部分には、揺動腕５６の長手方向に沿って案内レール５７が取り付けてある。この案内レール５７に案内される案内子５８を支持部材５９の背面に固着してある。支持部材５９の先端には、支持軸部材６０が回動可能に軸支されている。
【００２１】
次にポット３１を説明する。図７，８において、ポット本体６５には、前記ポット案内手段３２に向く側に、一対のガイドローラ（被案内部材）６６が回転自在に設けてある。これらのガイドローラ６６は、前記ポット案内手段３２の円弧溝３３、直線溝３５，３５ｂに沿って転動可能に案内されている。ポット本体６５のガイドローラ６６と反対側には、前記支持軸部材６０のフランジ部分６０ａが一体連結されている。ポット本体６５は、ボディ６７と中空スリーブ６８とから成り、ボディ６７の中心孔に、後端部から前方に向けてスリーブ６８が固着され、工具ホルダＴのシャンク部１１１を保護キャップ９０と共にクランプするクランプ機構７５を備えている。ボディ６７の内側面は、保護キャップ９０外周を受け入れるテーパ嵌合面６９に形成されている。図８に示すように、ボディ６７には、中空スリーブ６８外周に達する半径方向のキー部材７０が固着されている。このキー部材７０は保護キャップ９０に形成された切欠９３、工具ホルダＴのシャンク部１１１に形成された切り欠き１１３と係止して保護キャップ９０のポット本体６５に対する円周方向位置を定めている。
【００２２】
クランプ機構７５において、中空スリーブ６８のシリンダ孔７１には、操作部材としてのピストン部材７２が軸線方向前後（クランプ、アンクランプ方向）に進退移動するように嵌め込んである。ピストン部材７２の軸線先端部には、テーパ面７３が形成されている。中空スリーブ６８には、先端部分に円周方向所定間隔で複数（ここでは３つ）の係止ボール（係止部材）７４が半径方向に移動可能に備えてある。この係止ボール７４は前記ピストン部材７２のテーパ面７３がクランプ方向へ移動することにより工具ホルダＴのシャンク部１１１内側に形成されている係合テーパ面１１２と係合する方向に移動するものである。ピストン部材７２と中空スリーブ６８のシリンダ孔７１底壁との間には、前記ピストン部材７２をクランプ方向へ常時付勢するばね部材７７が介在されている。スリーブ６８には、圧空を供給する為の配管孔７６が形成され、この配管孔７６には、工具ホルダＴがポット３１に嵌め込まれると、図示しない圧空源からの圧空がシリンダ孔７１に作用して、ピストン部材７２を前記ばね部材７７による付勢方向と同じ方向に加勢する流体圧力付与構造を構成している。
【００２３】
ピストン部材７２の中心にはクーラント排出孔８０が設けてある。ピストン部材７２の後端はキャップ７２ａで塞がれてスリーブ６８後方へ突出しており、キャップ７２ａにはクーラント排出孔８０と連通する流出孔８１が設けてある。クーラント排出孔８０の先端は、工具ホルダＴを工具ポット３１に受け入れた状態で、工具ホルダＴの中心に設けてあるクーラント供給筒８２が嵌合する。クーラント供給筒８２は、主軸に装着されたときに，主軸側の図示しないクーラント供給管に連通するもので、供給されたクーラント液は、クーラント供給筒８２を介して工具ホルダに装着した工具先端から工作物の加工部位に放出される。従って，工具ホルダＴがポット３１に受け入れられたとき、工具ホルダＴに残存するクーラント液は、前記クーラント供給筒８２、クーラント排出孔８０、流出孔８１を介して、ポット３１外部に排出されるようになっている。
【００２４】
次に、工具ホルダＴのシャンク部１１１外周を保護する保護キャップ９０を説明する。保護キャップ９０は、外周面が前記ポット３１のテーパ嵌合面６９に適合したテーパ部９１となっている。内面は、工具ホルダＴのテーパ状のシャンク部１１１を受け入れるテーパ状のシャンク受け入れ孔９２となっている。保護キャップ９０には、前記ポット３１のキー部材７０に嵌め込まれる切欠９３と丁度反対側に、キー部材９４を備えている。このキー部材９４は、工具ホルダＴのシャンク部１１１に形成されている前記切り欠き１１３と別の切り欠き１１４と係合して、工具ホルダＴと保護キャップ９０との円周方向の位相決めをしている。この保護キャップ９０は、工具ホルダＴのシャンク部１１１外周に、工具ホルダＴの軸線方向から抜き差し自在に嵌め込まれるのみで、工具ホルダＴとの間で、軸線方向の連結機構を有していない。保護キャップ９０のフランジ部分外周には把持溝９５が形成され、前記工具マガジン１０の把握部材１８ａや、後述の第２の授受位置Ｐ２に配置されるキャップ係止部材１０１と係脱する。
【００２５】
次に、ポット３１を傾倒動作させるときに、工具ホルダＴが傾動動作に伴って垂直状態と水平状態との間で軸線方向を変化させるとき、ポット３１から工具ホルダＴが軸線前方に抜け落ちないように、クランプ機構７５をクランプ状態にロックするロック機構を説明する。ポット３１背面側には、第１の授受位置Ｐ１と第２の授受位置Ｐ２間でポット３１が移動するとき、前記ピストン部材７２のキャップ７２ａ後端と摺接して、ピストン部材７２がアンクランプ方向（軸線方向後方）に移動しないように保持する抜け止め案内部材９８が配置されている。抜け止め案内部材９８は、ポット３１が描く移動軌跡のうち、第１の授受位置近傍での水平な第１の直線軌跡部分、１／４円弧案内部による円弧軌跡部分、第２の授受位置近傍で描く垂直な第２の直線軌跡部分のうち、特に抜け落ちの発生しやすい、水平移動の終端から円弧移動中及び、垂直移動部分に対応して設けてある。抜け止め案内部材９８は、取付板４０に溶着されたＬ字の保持ブラケット９９に一体固着してある。水平移動中は、工具ホルダＴの自重が下方に向いているから抜け落ちはない。
【００２６】
第２の授受位置Ｐ２には、傾倒装置により軸線方向を垂直から水平に変化させて移動してきたポット３１の下側となる周面を受け止めるポットストッパ１００が設けてある。そのポットストッパ１００の前方には、ポットストッパ１００で位置決めされたポット３１に保持されて工具ホルダＴと共に移動してきた保護キャップ９０の把持溝９５と係脱する上向きＵ字状のキャップ係止部材（受け取り部材あるいはキャップ保持手段として示す）１０１が設けてある（図９）。
【００２７】
次に作用を説明する。図９において、第２の授受位置Ｐ２に位置しているポット３１に使用済み工具Ｔが戻される状態から説明する。この時、工具マガジン１０の１組のグリッパアーム１３は工具ホルダＴを把持していない「空き」の状態であり、その「空き」のグリッパアーム１３は、工具マガジン１０の所定の割り出し位置Ｐ０に位置している。第２の授受位置Ｐ２で使用済み工具ホルダＴがポット３１前方から保護キャップ９０に押し込まれると、シャンク部１１１が係止ボール７４を半径方向内方に押し込み、ばね力によるピストン部材７２のクランプ方向力に抗してピストン部材７２をアンクランプ方向に押し戻し、保護キャップ９０に完全に嵌め込まれると、前記ばね力の力でピストン部材７２が旧に復して係止ボール７４を半径方向外側に押し出して、工具ホルダＴの係合テーパ面１１２と係止し、ポット３１に戻された工具ホルダＴを保護キャップ９０ごとポット３１にクランプする。また、工具ホルダＴのクーラント供給筒８２がクーラント排出孔８０に嵌まり込む。同時に、圧空が配管孔７６を介してピストン部材７２に作用して、工具ホルダＴは、ばね及び圧空により強力にクランプされる。
【００２８】
次いで、駆動源の回転で揺動腕５６が水平位置（図６の二点鎖線位置）から垂直位置に揺動開始する。ポット３１は、そのガイドローラ６６が垂直な直線案内部３６に案内されて、第２の授受位置Ｐ２でポット３１に保持した工具ホルダＴの軸線に対して直交する方向（垂直方向）に所定距離移動する。この垂直移動により、保護キャップ９０の把持溝９５がキャップ係止部材１０１から垂直方向に抜き上げられる。引き続き揺動腕５６が円弧移動することで、ポット３１のガイドローラ６６が円弧案内部３４に案内されて、ポット３１に保持された工具ホルダＴは軸線方向を徐々に上方に向けて移動する。水平な直線案内部３７に至ると、ポット３１にクランプされた工具ホルダＴの軸線は鉛直方向（上下方向）となり、その軸線と直交する前後方向に移動して第１の授受位置Ｐ１に至る。第１の授受位置Ｐ１の近傍でポット３１がこのような水平な直線軌跡を描くことにより、ポット３１にクランプされていた工具ホルダＴと保護キャップ９０とは、割り出し位置Ｐ０の夫々対応する把握片１７ａ、把握部材１８ａに対して、水平方向から真っ直ぐ入り込み、グリッパアーム１３を圧縮ばね１５のばね力に抗して外側に押し開き、その後、切欠部１２まで入り込むと、グリッパアーム１３はばね力で閉じ、工具ホルダＴと保護キャップ９０とは、夫々把握片１７ａと円弧状係止部１７ｂ、把握部材１８ａと円弧状係止部１８ｂとの間に挟まれた形で係止して工具マガジン１０に保持される。このように第１の授受位置Ｐ１近傍でポット３１に水平直線軌跡を辿らせて、工具ホルダＴをその軸線と直交する方向に移動させるため、円弧軌跡でグリッパアーム１３を押し開いていた従来に比べて、工具ホルダＴや保護キャップ９０外周の把持溝１１０，９５と把握片１７ａ，把握部材１８ａとの間に軸線方向の遊びを必要とせず、これらの部材はグリッパアーム１３に確実に保持される。また、揺動腕５６が９０度旋回するとき、その揺動腕５６に対して、支持部材５９が軸線方向に移動するため、ポット３１が垂直直線案内部３６、円弧案内部３４、水平直線案内部３７に案内されても、これらの案内部に沿ってポット３１を円滑に移動させることができる。
【００２９】
また、第２の授受位置Ｐ２から第１の授受位置Ｐ１へ移動する途中、水平な直線案内部３６で案内される直前位置までの間は、ポット３１のピストン部材７２のキャップ７２ａ後端が、抜け止め案内部材９８の摺接面９８ａを摺接して、軸方向後方（アンクランプ方向）に移動できないので、仮に、移動中に工具ホルダＴに軸線前方への過大な外力が作用したとしても、ピストン部材７２はクランプ位置から後退できないから、工具ホルダＴが軸線前方へ抜け落ちることはない。それゆえ、工具ホルダＴ（工具も含めて）の重量が極めて大きな場合（たとえば２０ｋｇ程度）であっても、傾倒動作中にポット３１から抜け落ちることがない。また、工具ホルダＴが水平状態から垂直に向けて軸線方向を変化させていくとき、工具ホルダＴに残存していたクーラント液は、ピストン部材７２のクーラント排出孔８０を経て、流出孔８１からポット３１外部に排出されるので、クーラント液がポット３１の内部に漏れ出るおそれがなくなり、ポット３１内側に溜まって保護キャップ９０や工具ホルダＴのシャンク部１１１が入り込めなくなることを防止できる。クーラント液は、ベース上に滴下した後、オイルパンに回収されるようになっている。
【００３０】
こうして、使用済み工具ホルダＴとそのシャンク部１１１に嵌まっている保護キャップ９０が工具マガジン１０の割り出し位置Ｐ０にあるグリッパアーム１３に保持されると、ピストン部材７２に対する圧空供給が止められ、昇降シリンダ４８が動作して、上昇端にあったピストンロッド４９を下降端に下降する。これにより、昇降ガイド部材４２が上昇端から下降端に下降する。工具ポット３１は、そのガイドローラ６６が昇降ガイド部材４２の案内溝３５ｂに嵌まり込んでおり、また、揺動腕５６に長手方向に案内されているから、工具ポット３１は、昇降ガイド部材４２の下降によりこれと共に下降する。工具ホルダＴと保護キャップ９０とは、工具マガジン１０のグリッパアーム１３に保持されているから、ポット３１は、これらから下方に抜き取られ、工具マガジン１０に保持されている工具ホルダＴ、保護キャップ９０の下端より下方に位置する（図１０）。
【００３１】
次いで、工具マガジン１０が割り出し回転し、次に使用する工具を有する工具ホルダＴを工具マガジン１０の所定の割り出し位置Ｐ０に割り出す。次に昇降シリンダ４８のピストンロッド４９が上昇し、昇降ガイド部材４２の直線案内部３７ｂが固定側の直線案内部３７ａと連続する連続位置Ｓ１まで上昇し、この上昇で、下降位置にあったポット３１は、第１の授受位置Ｐ１に上昇して、新たに割り出された工具ホルダＴのシャンク部１１１を保護キャップ９０ごとそのテーパ孔６９に嵌入し、係止ボール７４を半径方向に出入りさせて工具ホルダＴを保護キャップ９０と共にポット３１にクランプする。その後、圧空力がピストン部材７２に作用し、ここにおけるクランプ状態も、ばねと圧空による強力なものとなる。
【００３２】
そして、揺動腕５６を前回とは反対方向に９０度旋回させ、ポット３１を第１の授受位置Ｐ１から水平直線部３７に沿って工具ホルダ軸線と直交する方向に移動させることで、工具ホルダＴと保護キャップ９０を、工具マガジン１０のグリッパアーム１３を押し開いて工具マガジン１０の半径方向外方へ抜き出し、次いで、円弧軌跡を描かせて、ポット３１に保持されている工具ホルダＴの軸線を徐々に水平にし、最後は、垂直な直線案内部３６に沿って、ポット３１を工具軸線と直交する方向に移動させて、第２の授受位置Ｐ２にあるキャップ係止部材１０１に、保護キャップ９０の把持溝９５を嵌め込む。これと同時にピストン部材７２に対する圧空供給が止められる。保護キャップ９０の把持溝９５をキャップ係止部材１０１に嵌め込むとき、工具ホルダＴの軸線と直交する方向の直線移動で嵌め込むから、円弧移動のみで嵌め込む場合より、円滑に嵌め込みできる。円弧移動するときに、ピストン部材７２の後端が抜け止め案内面９５ａを摺接し、ピストン部材７２がアンクランプ方向に移動しないようになっていることも前記した通りである。その後、工具交換アーム５により、第２の授受位置にあるポット３１に保持されている工具ホルダＴが軸線前方に抜き出されるが、この時、防塵キャップ９０は軸線方向移動がキャップ係止部材１０１で阻止されるので、工具ホルダＴのみが抜き出され、主軸側の工具ホルダＴと入れ替えられる。
【００３３】
工具マガジン１０で待機している各工具ホルダＴは、割り出し動作中も、そうでないときでも、夫々保護キャップ９０でシャンク部１１１が保護されているので、加工に伴う微塵が油と混じってシャンク部１１１に付着することがない。また、保護キャップ９０は、工具マガジン１０から工具ホルダＴと一緒に外されて、マガジン１０の外にある第２の授受位置Ｐ２に至り、そこで始めて工具ホルダＴのシャンク部１１１と切り離されるものであるので、シャンク部１１１が外部にさらされるのは、工具交換アーム５で抜き取られて旋回する間の、極めて短い間だけとなり、保護機能が極めて高い。また、このような保護キャップ９０は、各工具ホルダＴ毎に設けてある為、直線的な配置で多数の工具ホルダＴを保持するような工具マガジン１０にしたいという場合でも、把握片１７ａとキャップ把持部材の配置を変更するのみで対応でき、キャップ自体は何ら変更を要せず、工具マガジン１０の工具ホルダＴの保持態様にフレキシブルに対応できる。
【００３４】
なお、本実施形態では、工具ポット３１と共に、シャンク部１１１をカバーする保護キャップ９０を工具マガジン１０から第２の授受位置Ｐ２に傾倒するようにしたので、第２の授受位置Ｐ２に配置したキャップ係止部材と保護キャップ９０との係脱が一層円滑に行われるものであるが、保護キャップ９０を工具ホルダＴに被せず、単に工具ホルダＴを工具マガジン１０から取り出して、第２の授受位置Ｐ２まで傾倒させるようにする場合には、工具マガジン１０のグリッパアームには、工具ホルダＴを把持する把握片のみ設け、そのグリッパアームとのやり取りに際して、工具ホルダＴの軸線と直交する方向に直線移動させるようにすればよく、この場合、第１の授受位置Ｐ１近傍でポット３１を水平直線移動させて、工具ホルダＴを、その軸線と直交する方向に移動するようになっていればよい。
【００３５】
また、本実施形態では、ポット３１のクランプ機構によるホルダクランプ力を高めるために、ばねと流体圧を併用したが、ばね力を大きくできるのであれば、流体圧は特に必要ではない。また、ピストン部材がアンクランプ方向に移動しないロック機構についても、工具を有する工具ホルダＴの重量が比較的軽い場合には、クランプ機構によるクランプ力のみで抜け出ることもないので、省略してもよい。なお、本発明において、工具ホルダのシャンク部形状は、本実施形態のものに限られず、テーパシャンク部の後端にプルスタッドを備えている周知のＢＴシャンクなど、他の形式のシャンク形状であっても、適宜の設計変更により実施可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本願発明では、ホルダ傾倒装置において、工具マガジンのホルダ把持部材に対して、工具ホルダをその軸線と直交する方向から出し入れするようにしたので、ホルダ把持部材にがたつきなく確実に把持される。また、１つの駆動源で、ポットを直線軌跡を含む移動軌跡に沿って移動させるようにしたので、複数駆動源を使用する場合に比べて、安価に実施できる。
また、本願では、第１、第２の授受位置間で移動するときに、ポットに保持されている工具ホルダがアンクランプされないようにロックする機構を備えたので、ポットの傾倒動作中に、工具ホルダがポットから脱落することが無く、重量の大きな工具であっても、高速で傾倒することができる。また、本願では、ポットを工具ホルダにクランプするクランプ手段を、ばねと流体圧によるものとしたので、クランプ力が大きい。
【００３７】
また、本願では、工具ホルダ軸線が主軸と平行となる第２の授受位置においても、工具ホルダ軸線と直交する方向に直線移動するようにしたので、第２の授受位置に配置した受け取り部材に確実に嵌め込むことができる。また、本願では、工具ホルダのシャンク部に嵌脱する保護キャップを工具ホルダ毎に個別に設けたので、工具マガジンに待機中のホルダシャンク部に微塵が付着しない。さらに、本願では、工具ホルダに残ったクーラント液をポットの操作部材を介して排出するので、残存クーラント液の回収が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具交換部分の正面図である。
【図２】一部を破断して示す図１の平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１の右側面図であり、主に揺動腕を示す図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】ポットが第２の授受位置にある状態を示す図である。
【図１０】動作説明図である。
【符号の説明】
３主軸
１０工具マガジン
１７ａ把持片（ホルダ把持部材）
１８ａ把握部材（キャップ把持部材）
３０ホルダ傾倒装置
３１ポット
３２ポット案内手段
３４１／４円弧案内部
３６，３７直線案内部
５０駆動源
５５駆動伝達装置
５６揺動腕
５９支持部材
６５ポット本体
６６案内ローラ（被案内部）
７２ピストン部材（操作部材）
７４係止ボール（係止部材）
７５クランプ機構
７７ばね部材
８０クーラント排出孔
８２クーラント供給筒
９０保護キャップ
９５把持溝
９８抜け止め案内部材
１１０ホルダ把持溝
１０１キャップ係止部材（受け取り部材）
１１１シャンク部
Ｓ１連続位置
Ｓ２離間位置
Ｔ工具ホルダ
Ｐ０工具マガジンの所定の割り出し位置
Ｐ１第１の授受位置
Ｐ２第２の授受位置
Ｔ１第１の直線軌跡部分
Ｔ２円弧軌跡部分
Ｔ３第２の直線軌跡部分

Claims

工具ホルダの移動により押し広げられて工具ホルダのホルダ把持溝と係脱するようになっているホルダ把持部材を備えた工具マガジンと、そのホルダ把持部材に把持された状態の工具ホルダ軸線と交差する方向の軸線を有する主軸との間に配置される工具ホルダの傾倒装置であって、工具ホルダを抜き差し可能に受け入れるクランプ機構を有するポットと、そのポットを工具マガジンの所定の割り出し位置に対応する第１の授受位置と、ポットに保持された工具ホルダの軸線が主軸と平行となり、主軸側とで工具ホルダをやり取りする第２の授受位置との間で所定軌跡に沿って移動させるポット傾倒機構とを備え、ポット傾倒機構の前記所定軌跡は、円弧軌跡部分とその円弧軌跡部分に接続する直線軌跡を含む移動軌跡であり、工具マガジンの所定の割り出し位置にあるホルダ把持部材と前記第２の授受位置との間で工具ホルダをやり取りするときに、ポットが工具ホルダ軸線と直交する直線軌跡を描くように設定され、ポット傾倒機構は、一つの駆動源によりポットを、前記直線軌跡を含む所定軌跡に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする工具ホルダの傾倒装置。
ポットを前記所定軌跡に沿って案内するポット案内手段と、一つの駆動源からの駆動力を、ポットに伝達してポットを前記案内手段に沿って移動させる駆動伝達装置とを備えていることを特徴とする請求項１記載の工具ホルダの傾倒装置。
ポットを挟んで一側に設けられるポット案内手段は、円弧案内部とその一端に連続する所定長さの直線案内部とを有し、その直線案内部は第１の授受位置に向かって、および第１の授受位置から、ポットを直線部に沿って工具ホルダ軸線と直交する方向に移動させ、直線案内部を含む案内部全体の両端に第１、第２の授受位置を設けてあり、ポットを挟んで他側に設けられる駆動伝達装置は、第１、第２の授受位置夫々を揺動端とし、２つの揺動端の間を揺動する揺動腕と、その揺動腕に揺動腕の長手方向に進退可能に取り付けた支持部材とを備えてなり、ポットは、前記支持部材に回動可能に軸支されると共に、前記ポット案内手段に被案内部を案内されており、前記揺動腕を１つの駆動源により前記２つの揺動端の間で揺動させるようになっていることを特徴とする請求項２記載の工具ホルダの傾倒装置。
直線案内部を、円弧案内部の一端と連続する連続位置と、ポットから工具ホルダを抜き出し得る離間位置との間で昇降するように設けてあることを特徴とする請求項３に記載の工具ホルダの傾倒装置。
第１の授受位置と第２の授受位置間でポットが移動する間、前記クランプ機構の動作をロックするロック機構を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の工具ホルダの傾倒装置。
クランプ機構は、ポット本体に備えらえ、工具ホルダ軸線方向に進退可能な操作部材と、その操作部材がクランプ方向に移動すると工具ホルダのシャンク部と係合する係止部材と、操作部材を前記クランプ方向へ常時付勢するばね部材とを含み、さらに、前記操作部材を前記クランプ方向に加勢する流体圧力付与構造を備えている請求項１〜５の何れかに記載の工具ホルダの傾倒装置。
工具ホルダのシャンク部外周を保護する保護キャップを各工具ホルダ毎に設け、工具マガジンは、ホルダ把持部材の鉛直下側に保護キャップ外周の把持溝に対応してキャップ把持部材を備えており、ホルダ把持部材に把持された工具ホルダのシャンク部に抜き差し可能に嵌め込まれる保護キャップを、工具ホルダの軸線と直交する方向からの移動で着脱可能に把持するように構成され、ポットは、保護キャップごと工具ホルダのシャンク部を抜き差し可能に受け入れるように構成され、第２の授受位置には、保護キャップを保持するキャップ保持手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の工具ホルダの傾倒装置。
工具ホルダの移動により押し広げられて工具ホルダのホルダ把持溝と係脱するようになっているホルダ把持部材を備えた工具マガジンと、そのホルダ把持部材に把持された状態の工具ホルダ軸線と直交する方向の軸線を有する主軸との間に配置される工具ホルダの傾倒装置であって、工具ホルダを抜き差し可能に受け入れるクランプ機構を有するポットと、そのポットを工具マガジンの所定の割り出し位置に対応する第１の授受位置と、ポットに保持された工具ホルダの軸線が主軸と平行となり、主軸側とで工具ホルダをやり取りする第２の授受位置との間で所定軌跡に沿って移動させるポット傾倒機構とを備え、ポット傾倒機構の前記所定軌跡は、第１の授受位置に向かって、および第１の授受位置から、ポットが直線部に沿って移動する第１の直線軌跡部分と、第２の授受位置に向かって、および第２の授受位置から、ポットが直線部に沿って移動する第２の直線軌跡部分と、これらの直線軌跡部分をつなぐ円弧軌跡部分とから成り、工具マガジンの割り出し位置のホルダ把持部材、第２の授受位置に設けた受け取り部材に対して、ポットに保持された工具ホルダが、その軸線と直交する方向から移動するようにし、１／４円弧案内部とその両端に連続する所定長さの直線案内部とを有するポット案内手段を、各直線案内部に第１、第２の授受位置を配置するようにポットを挟んだ一側に設け、第１、第２の授受位置夫々を揺動端とし、２つの揺動端の間を揺動する揺動腕と、その揺動腕に揺動腕の長手方向に進退可能に取り付けた支持部材とを備えた駆動伝達装置をポットを挟んで他側に設け、ポットを前記支持部材に回動可能に軸支すると共に、ポットに設けた被案内部を前記ポット案内手段に案内し、前記揺動腕を１つの駆動源により前記２つの揺動端の間で揺動させるようになっていることを特徴とする工具ホルダの傾倒装置。
工具マガジンは、ホルダ把持部材に対応してキャップ把持部材を備えており、ホルダ把持部材に把持された工具ホルダのシャンク部に抜き差し可能に嵌め込まれる保護キャップ外周の把持溝を、工具ホルダの軸線と直交する方向からの移動で着脱可能に把持するように構成され、ポットを、保護キャップごと工具ホルダのシャンク部を抜き差し可能に受け入れるように構成し、第２の授受位置に備えられる受け取り部材を、保護キャップが第２の授受位置へ工具ホルダの軸線と直交する方向に移動することで保護キャップ外周の把持溝と係脱するキャップ係止部材としたことを特徴とする請求項８記載の工具ホルダの傾倒装置。
ポットには、クランプ、アンクランプ方向に進退可能な操作部材と、その操作部材のクランプ方向への移動で工具ホルダのシャンク部と係合する方向に移動する係止部材と、操作部材をクランプ方向へ常時付勢するばね部材とを含むクランプ機構を備え、ポット背面側には、第１の授受位置と第２の授受位置間でポットが移動するとき、前記操作部材の後端と摺接して、操作部材がアンクランプ方向に移動しないように保持する抜け止め案内部材を配置したことを特徴とする請求項９記載の工具ホルダの傾倒装置。
操作部材はピストン部材であってその軸線後端がポット本体より後方へ突出しており、操作部材の中心にはクーラント排出孔が設けてあり、クーラント排出孔の先端に、工具ホルダの中心に形成されているクーラント供給筒が嵌合して、工具ホルダがポットに受け入れられたとき、工具ホルダに残存するクーラント液を、前記クーラント排出孔を介して、ポット外部に排出するようになっている請求項１０記載の工具ホルダの傾倒装置。
ピストン部材には、前記ばね部材による付勢方向と同じ方向に流体圧が作用するように構成されている請求項１１記載の工具ホルダの傾倒装置。