JP7253836B2 - ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置に関し、特に、ツールホルダを手動で抜き差ししやすいツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置に関する。

一般的に、ツールマガジンは複数のツールホルダ又はツーリングを収納するためのものであり、ツールホルダ又はツーリングはそれぞれ切削工具を挿設するために用いられる。加工機は、ツールマガジンから必要なツールホルダを取り出して加工箇所まで移動させ、切削工具で加工を行う。

切削工具をしっかりと担持し、且つ加工時の力を受け止るために、通常、ツールホルダは非常に堅固な材料で製造されており、かなりの重量を有する。よって、ツールマガジンに収納する際には、ツールホルダが緩んで落下しないよう、十分な力を有する位置決め手段で位置決めせねばならない。

最も一般的な位置決め手段は、ツールスリーブの側壁に収容孔を設け、収容孔内に弾性部材と位置決めスチールボールを設置するものである。そして、位置決めスチールボールをツールホルダのボールヘッドの後端位置に当止することで、ツールホルダの外部への移動を回避する。しかし、ツールホルダは非常に重いため、弾性部材がかなり大きな弾性力を有していなければ、ツールホルダが極めて容易に弾性部材の弾性力に抗して抜け出すとの事態は回避できない。また、このことから、ツールホルダを取り出したい場合や差し込みたい場合には、機械的に大きな動力を加えてツールホルダを押動しなければ、弾性部材の弾性力に抗して位置決めスチールボールを内側に押し込むことはできない。

特許文献１は、類似の構造を開示している。当該構造では、弾性部材を水平に設置することでスライドスリーブを弾性的に設置している。スライドスリーブにはスチールボールを没入させる空間が設けられている。弾性部材の弾性力を利用して、スチールボールを没入させる空間をスチールボールとずらすことで、スチールボールはツールホルダに向かって突出を維持する。一方、ツールホルダを取り出したい場合、或いはツールホルダをツールスリーブに差し込みたい場合には、スライドスリーブ外側のフックを利用して弾性部材の弾性力に抗し、スチールボールを没入させる空間をスチールボールまで移動させる。すると、スチールボールが没入し、ツールホルダを自由に抜き差しできるようになる。

しかし、上記の構造でも同様に、重量が非常に重いツールホルダを適切に位置決めするためには、弾性部材として弾性力の極めて大きなものを選択せねばならない。このことから、やはり大きな動力をフックに接続する必要があり、手動で操作することはできない。また、部材の構造が極めて複雑となり、コストが増大するだけでなく、故障の確率も上昇する。

台湾実用新案第Ｍ６０６４９６号公報

本発明の目的の１つは、位置決め部材を解除しやすく、ツールホルダの挿設及び位置決め又は抜き出しが容易なツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、ツールマガジンに設置されてツールホルダを収容及び位置決めするためのツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置を提供する。当該ツールホルダの対向する両端には、切削工具収容部と位置決め部がそれぞれ備わっている。当該位置決め部は柄部及び大径部を含む。当該大径部は、当該柄部における当該切削工具収容部から遠い側の一端に位置する。且つ当該大径部の外径は当該柄部の外径よりも大きい。また、当該ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置は、本体、少なくとも１つの弾性部材、少なくとも１つの位置決め部材、ストッパ及び移動手段を含む。

当該本体は、軸方向を定義し、且つ当該軸方向に沿って収容空間が開設されている。当該本体には、当該収容空間の内壁から径方向に外側へ向かって少なくとも１つの収容孔が形成されている。当該少なくとも１つの収容孔は当該収容空間と連通している。当該本体の収容空間の当該軸方向において対向する両端を、それぞれ第１端及び第２端と定義する。当該少なくとも１つの収容孔は、当該第１端と当該第２端の間に位置している。当該収容空間の第１端には、当該ツールホルダが位置決め部において挿入される。当該少なくとも１つの弾性部材と少なくとも１つの位置決め部材は、当該少なくとも１つの収容孔に収容される。当該少なくとも１つの弾性部材の一端は当該少なくとも１つの位置決め部材に弾性的に当接して、当該少なくとも１つの位置決め部材を当該収容空間に向かって押動する。当該少なくとも１つの位置決め部材は、当該少なくとも１つの弾性部材からの弾性力を受けて、常態下では一部が当該収容空間内に位置している。当該ストッパは、当該収容空間内に設けられて、当該軸方向に沿って位置決め位置と解除位置の間で摺動可能である。当該ストッパは、当該ツールホルダの位置決め部と当接する。当該ストッパが当該位置決め位置にある場合、当該ストッパは当該少なくとも１つの収容孔と当該第２端の間に位置する。また、当該少なくとも１つの位置決め部材が、部分的に当該収容空間内に位置することで、当該第１端方向に向かって当該ツールホルダの大径部が抜け出さないよう防止する。当該ストッパが当該解除位置にある場合、当該ストッパは径方向において当該少なくとも１つの収容孔と少なくとも部分的に重なり合うことで、当該少なくとも１つの位置決め部材を当該少なくとも１つの弾性部材に向かって押し付ける。当該移動手段は、当該ストッパを当該位置決め位置から当該解除位置に移動させるよう駆動するために用いられる。

このように、本発明では、ストッパを利用して位置決め部材を収容孔内に押し込むことで、ツールホルダを位置決め部材の拘束から解除して抜き出せるようにする。このとき、ストッパは位置決め部材部分に停止する。また、ツールホルダを再び挿設したい場合には、ツールホルダを直接利用してストッパを押動すれば、位置決め部材によってツールホルダを再び係止できる。切削工具の解除、位置決めの過程では、ストッパがツールホルダに代わって位置決め部材を退避させるため、切削工具の抜き差しがいっそう容易となり、省力化される。

図１は、本発明の斜視図である。 図２は、本発明の分解斜視図である。 図３は、本発明の断面図であり、Ａは一部の拡大図である。 図４は、本発明の使用時を示す図である。 図５は、本発明の使用時を示す図である。

図１～図５及び図３Ａを参照する。本発明は、ツールマガジンに設置されてツールホルダ６０を収容及び位置決めするためのツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置を提供する。当該ツールホルダ６０の対向する両端には、切削工具収容部６１と位置決め部６２がそれぞれ備わっている。当該切削工具収容部６１には切削工具が収容される。当該位置決め部６２は柄部６２１と大径部６２２を含む。当該大径部６２２は、当該柄部６２１における当該切削工具収容部６１から遠い側の一端に位置している。且つ、当該大径部６２２は、外径が当該柄部６２１の外径よりも大きく、ボールヘッド状をなしている。また、当該ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置は、本体１０、少なくとも１つの弾性部材２０、少なくとも１つの位置決め部材３０、ストッパ４０及び移動手段を含む。

当該本体１０は、軸方向を定義し、且つ当該軸方向に沿って収容空間１１が開設されている。当該本体１０には、当該収容空間１１の内壁から径方向に外側へ向かって少なくとも１つの収容孔１２が形成されている。当該少なくとも１つの収容孔１２は当該収容空間１１と連通している。当該本体１０の収容空間１１の当該軸方向において対向する両端を、それぞれ第１端及び第２端と定義する。当該少なくとも１つの収容孔１２は、当該第１端と当該第２端の間に位置している。当該収容空間１１の第１端には、当該ツールホルダ６０が位置決め部６２において挿入される。具体的には、当該収容空間１１は大径区間１１１と小径区間１１２を含む。当該大径区間１１１は当該第１端寄りであり、当該小径区間１１２は当該第２端寄りである。当該少なくとも１つの収容孔１２は当該小径区間１１２と連通している。また、当該大径区間１１１と当該小径区間１１２の間にはテーパー区間１１３が更に接続されている。当該テーパー区間１１３の内径は、当該大径区間１１１寄りの一端から当該小径区間１１２寄りの一端に向かって徐々に縮小している。当該大径区間１１１、当該小径区間１１２及び当該テーパー区間１１３の長さと内径は、収容するツールホルダの規格に応じて設定すればよい。

当該少なくとも１つの弾性部材２０と少なくとも１つの位置決め部材３０は、当該少なくとも１つの収容孔１２に収容される。当該少なくとも１つの弾性部材２０の一端は当該少なくとも１つの位置決め部材３０に弾性的に当接して、当該少なくとも１つの位置決め部材３０を当該収容空間１１に向かって押動する。当該少なくとも１つの位置決め部材３０は、当該少なくとも１つの弾性部材２０からの弾性力を受けて、常態下では一部が当該収容空間１１内に位置している。例えば、当該少なくとも１つの弾性部材２０をバネとし、当該少なくとも１つの位置決め部材３０をボールとすればよい。ただし、これに限らない。また、好ましくは、当該少なくとも１つの収容孔１２における当該収容空間１１寄りの一端の内径は徐々に縮小している。これにより、当該少なくとも１つの位置決め部材３０が当該少なくとも１つの収容孔１２から完全に抜け出すとの事態が回避される。且つ、加工の便宜上、当該本体の収容空間内には更に嵌合リングを嵌設してもよい。当該少なくとも１つの収容孔部分は当該本体に形成されており、一部が当該嵌合リングを貫通する。且つ、当該少なくとも１つの収容孔の内径のうち徐々に縮小する側の一端が当該嵌合リングに位置する。

当該ストッパ４０は、当該収容空間１１内に設けられて、当該軸方向に沿って位置決め位置と解除位置の間で摺動可能である。当該ストッパ４０は、当該ツールホルダ６０の位置決め部６２と当接する。当該ストッパ４０が当該位置決め位置にある場合、当該ストッパ４０は当該少なくとも１つの収容孔１２と当該第２端の間に位置する（即ち、当該小径区間１１２内に位置する）。また、当該少なくとも１つの位置決め部材３０が、部分的に当該収容空間１１内に位置することで、当該第１端方向に向かって当該ツールホルダ６０の大径部６２２が抜け出さないよう防止する。反対に、当該ストッパ４０が当該解除位置にある場合、当該ストッパ４０は径方向において当該少なくとも１つの収容孔１２と少なくとも部分的に重なり合うことで、当該少なくとも１つの位置決め部材３０を当該少なくとも１つの弾性部材２０に向かって押し付ける。このとき、当該ストッパ４０は、当該弾性部材２０からの弾性力を受けて当該位置決め部材３０により径方向に位置決めされるため、当該軸方向における自由な移動は困難となる。好ましくは、当該ストッパ４０の外周壁には少なくとも１つの位置決め凹部４２が凹設されている。当該少なくとも１つの位置決め凹部４２は、当該少なくとも１つの位置決め部材３０に対応している。当該ストッパ４０が当該解除位置にある場合、当該少なくとも１つの位置決め部材３０は、当該少なくとも１つの位置決め凹部４２に部分的に嵌め込まれて当接する。これにより、当該ストッパ４０がほぼ位置決めされるため、ストッパ４０が位置決め部材３０の位置に正対していないときに、ストッパ４０が弾性部材２０から強い弾性力を受けて位置ずれし、位置決め部材３０を押し開ける効果が失われるとの事態が回避される。このほか、本実施例では、当該収容空間１１の小径区間１１２における大径区間１１１から遠い側の一端の内径が内側に収縮することで遮断部１１２１が形成されている。これにより、当該ストッパ４０が当該収容空間１１の第２端から軸方向に抜け出すとの事態が防止される。また、当該移動手段は、当該ストッパ４０を当該位置決め位置から当該解除位置に移動させるよう駆動するために用いられる。例えば、当該移動手段はエアシリンダ５０又は油圧シリンダであり、当該本体１０の第２端の外側に設置されている。当該移動手段は、当該ストッパ４０における当該第２端に面する端面に選択的に当接することで、当該ストッパ４０を当該解除位置へと押し込む。当該ストッパ４０が当該解除位置にある場合、当該エアシリンダ５０は後方へ収縮することが可能である。よって、次の切削工具の挿入動作時に、当該ストッパ４０は当該ツールホルダ６０からの押動力を受けて後方へ押され、当該位置決め位置に復帰する。

本実施例において、当該少なくとも１つの収容孔１２は少なくとも４つの当該収容孔１２を含む。これらの収容孔１２は互いに間隔を置いて設置される。また、当該少なくとも１つの弾性部材２０と当該少なくとも１つの位置決め部材３０は、少なくとも４つの当該弾性部材２０と少なくとも４つの当該位置決め部材３０を含む。これにより、当該ツールホルダ６０の位置決め効果が強化される。また、均一に分布させた位置決め部材３０と弾性部材２０によって、ツールホルダ６０にかかる力のムラが回避される。ただし、当該収容孔、当該弾性部材及び当該位置決め部材の数は必要に応じて調整すればよい。

このほか、当該ツールホルダ６０における大径部６２２の大部分は、末端がやや収縮したボールヘッド状構造を有している。そこで、この構造と連携するため、及び位置決め部材３０の押し開けに有利となるよう、本実施例では、当該ストッパ４０における当該第１端と面する側の一端の周縁を突出させることでフランジ４１を形成している。当該フランジ４１の径方向の幅は、自由端に向かって徐々に縮小している。これにより、当該フランジ４１の内表面には外側に広がる錐面が形成されており、当該ツールホルダ６０の大径部６２２の外表面と係合する。よって、当該フランジ４１は、当該ツールホルダ６０の大径部６２２と当該収容空間１１の内壁との間に同一形状をなして挿設されるため、位置決め部材３０の押し開けにいっそう有利となり、引っ掛かりが回避される。

実際に使用する際には、図４及び図５を参照して、当該ツールホルダ６０がこれらの位置決め部材３０によって位置決めされる場合、当該ストッパ４０は当該位置決め位置に配置されて当該小径区間１１２に位置する。当該エアシリンダ５０が当該ストッパ４０を当該ツールホルダ６０の大径部６２２に向かって押し込むと、当該ストッパ４０は、当該大径部６２２がこれらの位置決め部材３０を押し開けたあと、当該大径部６２２に代わって位置決め部材３０を引き続き収容孔１１２内に押し込むことができる。続いて、ツールホルダ６０を当該収容空間１１内に再び挿設して位置決めしたい場合には、大径部６２２が当該ストッパ４０に当接して、当該ストッパ４０を当該第２端に向かって押し込むことができる。ストッパ４０が位置決め部材３０から離れる際には、当該大径部６２２も当該位置決め部材３０の近傍を通過しているため、更に押し込むことで、位置決め部材３０を柄部６２１に当止させることができる。これにより、大径部６２２は、径方向において弾性部材２０の弾性力に抗して位置決め部材３０を押し開けなくても、円滑に挿設されるとともに位置決めされる。よって、非常に便利である。

このように、本発明のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置は、ストッパで補助しながら弾性部材の弾性力に抗するため、ツールホルダの抜き差しに有利である。よって、使用者は、手動又は小動力の手段によりストッパを押動することで切削工具の挿入操作を完了させられる。切削工具の挿入操作を容易に完了させることは、業界関係者が切望するところである。ただし、以上の実施例は本発明の技術内容を説明及び詳述したものにすぎず、本件の権利範囲は後述の特許請求の範囲に準じるものとする。

１０ 本体
１１ 収容空間
１１１ 大径区間
１１２ 小径区間
１１２１ 遮断部
１１３ テーパー区間
１２ 収容孔
２０ 弾性部材
３０ 位置決め部材
４０ ストッパ
４１ フランジ
４２ 位置決め凹部
５０ エアシリンダ
６０ ツールホルダ
６１ 切削工具収容部
６２ 位置決め部
６２１ 柄部
６２２ 大径部

Claims (10)

1. ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置であって、ツールマガジンに設置されてツールホルダを収容及び位置決めし、前記ツールホルダの対向する両端には、切削工具収容部と位置決め部がそれぞれ備わっており、前記位置決め部は柄部及び大径部を含み、前記大径部は、前記柄部における前記切削工具収容部から遠い側の一端に位置し、且つ前記大径部の外径は前記柄部の外径よりも大きく、
   前記ツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置は、
   軸方向を定義し、且つ前記軸方向に沿って収容空間が開設されている本体であって、前記収容空間の内壁から径方向に外側へ向かって少なくとも１つの収容孔が形成されており、前記少なくとも１つの収容孔は前記収容空間と連通しており、前記本体の収容空間の前記軸方向において対向する両端はそれぞれ第１端及び第２端と定義され、前記少なくとも１つの収容孔は前記第１端と前記第２端の間に位置しており、前記収容空間の第１端に前記ツールホルダが位置決め部において挿入される本体と、
   前記少なくとも１つの収容孔に収容される少なくとも１つの弾性部材及び少なくとも１つの位置決め部材であって、前記少なくとも１つの弾性部材の一端は前記少なくとも１つの位置決め部材に弾性的に当接して、前記少なくとも１つの位置決め部材を前記収容空間に向かって押動し、前記少なくとも１つの位置決め部材は、前記少なくとも１つの弾性部材からの弾性力を受けて、常態下では一部が前記収容空間内に位置する少なくとも１つの弾性部材及び少なくとも１つの位置決め部材と、
   前記収容空間内に設けられて、前記軸方向に沿って位置決め位置と解除位置の間で摺動可能であり、前記ツールホルダの位置決め部と当接するストッパであって、前記ストッパが前記位置決め位置にある場合、前記ストッパは前記少なくとも１つの収容孔と前記第２端の間に位置し、前記少なくとも１つの位置決め部材が、部分的に前記収容空間内に位置することで、前記第１端方向に向かって前記ツールホルダの大径部が抜け出さないよう防止し、前記ストッパが前記解除位置にある場合、前記ストッパは径方向において前記少なくとも１つの収容孔と少なくとも部分的に重なり合うことで、前記少なくとも１つの位置決め部材を前記少なくとも１つの弾性部材に向かって押し付けるストッパと、
   前記ストッパを前記位置決め位置から前記解除位置に移動させるよう駆動する移動手段、を含むツールホルダ保持装置。
2. 前記収容空間は大径区間と小径区間を含み、前記大径区間は前記第１端寄りであり、前記小径区間は前記第２端寄りであり、前記少なくとも１つの収容孔は前記小径区間と連通しており、前記位置決め位置も前記小径区間内に位置している請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
3. 前記大径区間と前記小径区間の間にはテーパー区間が更に接続されており、前記テーパー区間の内径は、前記大径区間寄りの一端から前記小径区間寄りの一端に向かって徐々に縮小している請求項２に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
4. 前記少なくとも１つの位置決め部材が前記少なくとも１つの収容孔から完全に抜け出すとの事態を回避するよう、前記少なくとも１つの収容孔における前記収容空間寄りの一端の内径は徐々に縮小している請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
5. 前記位置決め部材はボールであり、前記弾性部材はバネである請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
6. 前記ストッパにおける前記第１端と面する側の一端の周縁を突出させることでフランジを形成しており、前記フランジの径方向の幅を自由端に向かって徐々に縮小させることで、前記フランジの内表面に外側に広がる錐面を形成している請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
7. 前記移動手段は、エアシリンダ又は油圧シリンダであって、前記本体の第２端の外側に設置されており、前記ストッパにおける前記第２端に面する一端に選択的に当接する請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
8. 前記少なくとも１つの収容孔は少なくとも４つの収容孔であり、これらの収容孔は互いに間隔を置いて設置され、前記少なくとも１つの弾性部材及び前記少なくとも１つの位置決め部材は少なくとも４つの前記弾性部材及び少なくとも４つの前記位置決め部材を含む請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
9. 前記ストッパの外周壁には少なくとも１つの位置決め凹部が凹設されており、前記少なくとも１つの位置決め凹部は前記少なくとも１つの位置決め部材に対応しており、前記ストッパが前記解除位置にある場合、前記少なくとも１つの位置決め部材は、前記少なくとも１つの位置決め凹部に部分的に嵌め込まれて当接する請求項１に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。
10. 前記ストッパが前記収容空間の第２端から軸方向に抜け出すとの事態を防止するよう、前記小径区間における前記大径区間から遠い側の一端の内径を内側に収縮させることで遮断部を形成している請求項２に記載のツールマガジンにおけるツールホルダ保持装置。

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