JPH048410A - 工具の自動取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、刃物台に工具を自動的に取付けるための構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、刃物台における工具の交換やその取付は、手作業
で行われるのが一般的となっている。

第９図は、その−例として、従来の輪盤用工具９０の取
付構造を示したものである。この構造では、工具９０が
刃物台９１に前方から挿入され、さらにその上から複数
の工具クランプ用ボルト９２で締付けられるとともに、
横からも工具クランプ用ボルト９３で締付けられるよう
になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように手作業で工具９０の取付を行う構造では、
工具の取付や交換に多大な労力や時間を要し、生産コス
トの低減は難しい。さらに、近年は工作機械における工
具交換等の自動化が活発であるが、上記手作業で行う構
造はいわゆるＡ　Ｔ　Ｃ（自動工具交換装置〉の導入の
大きな妨げとなっている。

また、この構造において、実際にワーク９４を回転させ
てその切削を行うと、第９図に示されるようにワーク９
４から切屑９６が発生するが、この切屑９６がワーク９
４の上方に位置する刃物台９２上部に支えるために、切
屑９６の排出が良好に行われず、この切屑９６によって
ワーク９４の表面を傷めたり、工具チップを破損したり
し易い。

特に、最近のワーク材料の品質向上は目覚ましく、耐摩
耗性および靭性の＾い材料が提供される傾向にあり、こ
のような材料をワークとして用いた場合には「折れにく
い切屑」が発生するため、上記不都合はより深刻なもの
と化し、商品の品質低下や生産性向上の大きな要因とな
っている。

さらに、工具９０を十分な強度で刃物台９１に固定する
には、上記工具クランプ用ボルト９２゜９３が多数必要
であるとともに、工具シャンクも大型のものを用いなけ
ればならず、これが装置のコンパクト化の妨げとなって
いる。例えば第９図の構造の実際の仕様では、上下方向
の工具クランプ用ボルト９２としてＭ２Ｏのものが３〜
４本、横方向の工具クランプ用ボルト９３としてＭ２Ｏ
のものが２〜４本必要であるとともに、工具９０として
１ｍが２０〜５５都程度のものを用いなければならず、
装置の小型化および軽量化は到底望めないのが現状であ
る。また、重量の大きい工具はその取扱いが容易でなく
、これもまた工具交換時間の短縮や労力削減の妨げとな
る。

本発明は、このような事情に鑑み、コンパクトな構造で
工具を自動的に刃物台へ取付けることができ、また切屑
の排出が円滑に行われる工具自動取付構造を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、刃物台に工具を自動的に取付けるための構造
であって、上記刃物台に、工具の幅方向の変位を規制す
る規制部を有しかつ前方および上方に開放された工具装
着部を設けるとともに、前端に第１の工具係止部を有し
、この工具係止部が上記工具装着部に臨む状態で前後方
向に移動可能に刃物台に取付けられた工具引込み部材と
、この工具引込み部材を前後方向に駆動する引込み駆動
、手段と、上端に第２の工具係止部を有し、この工具係
止部が上記工具装着部に臨む状態で上下方向に移動可能
に刃物台に取付けられた工具引下げ部材と、この工具引
下げ部材を上下方向に駆動する引下げ駆動手段とを備え
、上記工具に、この工具が上記工具装着部に載置された
状態で上記工具引込み部材の第１の工具係止部に係合さ
れる第１の被係止部と、下方に開口し、工具が上記工具
装着部に載置された状態で上記工具引下げ部材の第２の
工具係止部が挿入される挿入穴と、この挿入穴の上部に
位置し、この挿入穴に上記第２の工具係止部が挿入され
かつ工具が工具引込み部材により後方へ引込まれた状態
で上記第２の工具係止部に係合し、さらにこの係合状態
で工具引下げ部材が下部することにより上記第２の工具
係止部によって下方へ引下げられる形状をもつ第２の被
係止部とを設けたものである（請求項１）。

また本発明は、刃物台に自動的に取付られる工具であっ
て、その後部に下方に開口する穴形状をもつ第１の被係
止部を有し、この第１の被係止部よりも前方の位置に下
方に開口する挿入穴を有し、この挿入穴の上部に同挿入
穴の下部の前壁よりも前方へ食い込む形状に形成された
第２の被係止部を有するものである（請求項２）。

また本発明は、工具が自動的に取付られる刃物台であっ
て、工具の幅方向の変位を用制する規制部を有しかつ前
方および上方に開放された工具装置部と、この工具装着
部に工具が載置された状態でこの工具と係合される第１
の工具係止部を前端に有し、この工具係止部が上記工具
ｖＲ肴部に臨む状態で前後方向に移動可能に刃物台本体
に取付けられた工具引込み部材と、この工具引込み部材
を前後方向に駆動する引込み駆動手段と、上記工具装着
部に工具が載置されかつこの工具が上記引込み部材によ
り後方へ引込まれた状態でこの工具に係合される第２の
工具係止部を上端に有し、この第２の工具係止部が上記
工具装着部に臨む状態で上下方向に移動可能に刃物台本
体に取付けられた工具引下げ部材と、この工具引下げ部
材を上下方向に駆動する引下げ駆動手段とを備えたもの
である（ＩＩ請求項〉。

〔作　用〕

上記構成において、まず、工具が刃物台の工具装着部上
に載置されることにより、この工具の第１の被係止部と
工具引込み部材の第１の工具係止部とが係合されるとと
もに、工具の挿入穴内に工具引下げ部材の第２の工具係
止部が挿入される。

次いで、上記工具引込み部材が引込み駆動手段により後
方へ駆動されることにより、この工具引込み部材と係合
されている工具が後方へ引込まれるとともに、挿入穴内
にある工具引下げ部材の第２の工具係止部と工具側の第
２の被係止部とが係合される。さらに、この状態から工
具引下げ部材が下方へ駆動されることにより、この工具
引下げ部材と係合されている工具が引下げられ、刃物台
に完全固定される。

また、この状態から上記と逆の動作が行われることによ
り、刃物台への工具の固定が自動的に解除される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第７図に基づいて説明する
。

第１図〜第４図は本発明における刃物台１０を、第５図
はこの刃物台１０に取付けられる工具１２をそれぞれ示
したものである。

上記刃物台１０は、工具１２と同等の幅ｄをもつハウジ
ング１４を有している。このハウジング１４は、その前
面から内部へ向けて洞窟状に掘込まれており、これによ
って前方（第１図では左方）にのみ開口する洞窟型の収
納空間１６が形成され、この開口部がカバー１８で塞が
れている。また、このハウジング１４の前部上端の位置
には、工具１２が装着される工具装着部２０＜後記第６
図参照）が設けられている。

上記収納空間１６内には、下から順に、受は部材２２、
昇降部材２４、水平移動部材２６、およびガイド部０２
８が収納され、これら全ての部材とハウジング１４の上
部とを上下方向に貫通する位置に工具引下げ軸（工具引
下げ部材）３０が配設されている。

受は部材２２およびガイド部材２８はハウジング１４側
に固定されており、それぞれ工具引下げ軸３０が挿通さ
れる貫通穴を有している。昇降部材２４は、ハウジング
１４に対して昇降可能に取付けられるとともに、下肥工
具引下げ軸３０が挿通される貫通穴を有し、この貫通穴
にはめねじが刻まれている。この昇降部材２４と受は部
材２２との間、および昇降部材２４とハウジング１４と
の間には各々圧縮ばね３１，３２が介設され、これらの
圧縮ばね３１．３２によって昇降部材２４は上方に付勢
されている。

この昇降部材２４の上面は、前方に向かうほど低くなる
斜面とされ、ガイド部材２８の下面は水平面とされてい
る。そして、これらの面に合致する形状すなわち横形状
に水平移動部材２６が形成されている。従って、この水
平移動部材２６が後方へ移動するのに伴い、この水平移
動部材２６の下面と接触している昇降部材２４が圧縮ば
ね３１゜３２の弾発力に抗して押し下げられ、下降する
ようになっている。

また、この水平移動部材２６には前後方向に延びる長穴
２６１が貫設され、この長穴２６１に工具引下げ軸３０
が挿通されている。

上記工具装着部２０は、ハウジング１４の前部上面に固
定されたセレーション部材〈規制部）３４と、ハウジン
グ１４の上部前面に固定された工具クランプ部材３６と
により形成されており、前方および上方に開放されてい
る。上記セレーション部材３４の上面には、第２図に示
されるようなセレーション３４１が形成され、上記工具
クランプ部材３６の上端には前方に突出する工具クラン
プ部３６１か形成されている。この工具クランプ部３６
１の下面は、前方に向かうにつれて高くなる斜面とされ
ている。

また、ハウジング１４の前部には軸受３８が設けられ、
この軸受３８によって、水平に延びる工具引込み軸（工
具引込み部材＞４０が前後方向に移動可能に支持されて
いる。

この工具引込み軸４０は、ハウジング１４を責通し、そ
の前端には他の部分よりも大径の係止部（第１の工具係
止部）４０１が形成されている。

そして、この係止部４０１が工具クランプ部材３６の前
面から前方へ突出する状態く第６図参照）から係止部４
０１が上記工具クランプ部材３６の内部に完全に嵌まり
込むまで引込む範囲で工具弓込み軸４０が前後動可能と
なっている。

この工具引込み軸４０の後端は、第４図に示されるよう
な油圧シリンダ（引込み駆動手段）４２に連結されてい
る。この油圧シリンダ４２は、ハウジング１４の後方に
設置され、前後方向に作動するロッド４２１を有してお
り、このロッド４２１の前端に上記工具引込み軸４０の
後端が連結されている。従って、この油圧シリンダ４２
の作動によって、工具引込み軸４０は前後動する。また
、油圧シリンダ４２の後方には、上記ロッド４２１の位
置を検出する複数のリミットスイッチ４４〜４６が配設
されている。

これに対し、上記工具引下げ軸３０は、セレーション部
材３４に設けられた軸受４８によって刃物台１０側に軸
方向（上下方向）に移動可能に支持されている。その中
腹部には、上記昇降部材２４に設けられたねし穴と螺合
されるねじ部３０１が設けられ、両者の螺合により、昇
降部材２４と工具引下げ軸３０とが一体に昇降するよう
に連結されている。

この工具引下げ軸３０の上端には、他の部分よりも大径
の係止部〈第２の工具係止部〉３０２が形成されている
。そして、この係止部３０２が常にセレーション部材３
４の上面から上方へ突出する範囲で工具引下げ軸３０が
昇降可能となっている。

一方、上記水平移動部材２６の後端には、前後方向に延
びる移動軸５０の前端が連結され、この移動軸５０は、
ハウジング１４内に設けられた軸受５２によって軸方向
（すなわち前後方向）に移動可能に支持されている。

この移動軸５０の後端は、第４図に示されるような油圧
シリンダ５４に連結されている。この油圧シリンダ５４
は、前後方向に作動するロッド５４１を有しており、こ
のロッド５４１に移動軸５０が連結されている。従って
、この油圧シリンダ５４の作動により、移動軸５０およ
び水平移動部材２６が一体に前後動じ、これに伴って昇
降部材２４および工具引下げ軸３０が昇降する。また、
油圧シリンダ５４の後方には、上記ロッド５４１の位置
を検出するための複数のリミットスイッチ５６〜５８が
配設されている。

一方、この刃物台１０に装着される工具１２は、第５図
に示される構造を有している。すなわち、この工具１２
の後端部には、下方に開口する穴形状の被係止部（第１
の被係止部）６１が形成されており、この被係止部６１
は、上記工具引込み軸４０における係止部４０１以外の
小径部分が嵌合される小径部６１１と、上記係止部４０
１が嵌合される大径部６１２とからなっている。

また、この被係止部６１よりも前方の位置には、下方に
開口する挿入穴６２が形成されている。この挿入穴６２
は、前後方向に延び、上記被係止部６１と上記係止部４
０１とが嵌合した状態で工具引下げ軸３０の係止部３０
２が挿入可能な位置に設けられている。ざらに、この挿
入穴６２の上部からその下部の前壁６２１よりも前方に
食い込むようにして被係止部（第２の被係止部）６３が
形成されており、この被係止部６３は、上記係止部３０
２よりも大きな高さ寸法を有している。

さらに、この工具１２の下面全域には、第２図に示され
るように、上記セレーション部材３４のセレーション３
４１と嵌合されるセレーション１２１が設けられている
。また、この工具１２の後端上部には、上記工具クラン
プ部材３６の工具クランプ部３６１と合致する傾斜面で
ある被クランプ面１２２が形成されている。

一方、上記リミットスイッチ４４〜４６およびリミット
スイッチ５６〜５８の検出信号は、マイクロコンピュー
タ等からなる閃絡の１ｌｌＩＩＩＩＩ装置に入力され、
この制御装置により、各油圧シリンダ４２．５４の作動
制御、すなわち工具引込み軸４０および工具引下げ軸３
０の駆動制御が行われるようになっている。

次に、この構造において行われる工具１２の取付動作を
第６図および第７図も併せて参照しながら説明する。

まず、工具１２が刃物台１０に取付けられる前の待機状
態では、第６図に示されるように、工具引込み軸４０が
第４図の油圧シリンダ４２により前方へ押出されている
。また移動軸５０および水平移動部材２６も油圧シリン
ダ５４により前方へ押出されており、このため昇降部材
２４および工具引下げ軸３０は圧縮ばね３１，３２の弾
発力によって一体に上方へ押出されている。すなわち、
工具引込み軸４０の係止部４０１および工具引下げ軸３
０の係止部３０２は工具装着部２０に大きく突出した状
態にある。

この状態で、第４図の矢印Ａに示されるように工具１２
を工具＠着部２０へ載置することにより、工具１２の被
係止部６１が工具引込み軸４０の係止部４０１に嵌合さ
れるとともに、■具１２の挿入穴６２内に工具引下げ軸
３０の係止部３０２が挿入され、第６図の状態となる。

このとき、工具１２１％のセレーション１２１とセレー
ション部材３４側のセレーション３４１とが嵌合される
ことにより、工具１２の幅方向（第２図の左右方向）の
変位が規制される。

次いで、油圧シリンダ４２が作動し、工具引込み軸４０
が後方へ引張られることにより、この工具引込み軸４０
の係止部４０１と係合されている工具１２も第４図の矢
印Ｂに示されるようにセレーション１２１．３４１の長
手方向（すなわち前後方向）に沿って後方へ引込まれる
。この引込みにより、工具クランプ部３６１と工具１２
の被クランプ面１２２とが当接し、これによって工具１
２の後端の固定が行われるとともに、挿入穴６２内にお
いて、工具引下げ軸３０の係止部３０２が挿入穴６２前
方の被係止部６３内に嵌入され、第７図の状態となる。

さらに、この状態から油圧シリンダ５４が作動し、移動
軸５０および水平移動部材２６が一体に後方へ引込まれ
る。この引込まれた水平移動部材２６によって昇降部材
２４が圧縮ばね３１．３２の弾発力に抗して押し下げら
れ、この昇降部材２４と一体に工具引下げ軸３０も引下
げられる（第４図矢印Ｃ）。この引下げにより、工具引
下げ軸３０の係止部３０２の下面が、第２の被係止部６
３を形成する工具の上面に圧接し、これによって工具１
２は下方に大きな力で引下げられ、第１図に示されるよ
うに完全固定状態となる。

また、この状態から上記と逆の動作を行うことにより、
工具１２の固定が自動的に解除される。

以上のように、この＠置によれば、工具装着部２０の所
定位装置に工具１２を装着する操作を行うだけで、後は
油圧シリンダ４２．５４の作動によって工具１２を自動
的に刃物台１０に固定することができる。従って、ロボ
ット等により工具１２を操作するいわゆるＡＴ’Ｃの導
入も容易となり、これによって工具交換時間の短縮、ひ
いては生産コストの大幅な低減を図ることができる。

しかも、第１図に示されるように工具１２が完全固定さ
れた状態で、各係止部３０２．４０１は工具１２内に納
まっており、工具１２は前方および上方に開放されてい
るので、第９図に示される従来構造に比べ、切屑の排出
が容易であり、この切屑によりワークを傷めることも極
めて少ない。

また、各固定手段を刃物台１０に内蔵することにより、
装置全体をコンパクトな構造にまとめることができ、小
型化、軽量化に寄与することができるとともに、工具１
２についても大幅に小型化することかできる効果がある
。

さらに、このような効果に加え、この実施例装置によれ
ば次のような効果も得ることができる。

（ａｌ　　この装置では、小幅のハウジング１４を前方
から洞窟状に掘り込み、これによって形成された収納空
間１６内に各部材を組込むようにしているので、より一
層のコンパクト化を図ることができるとともに、刃物台
１０の強度や剛性の面でもその向上が期待される。特に
、第２図に示されるように工具１２とハウジング１４の
幅寸法ｄを同一にし、側面を路面−にすることにより、
ウークの突切り加工や溝加工の際に刃物台１０が干渉の
対象にならず、機能性も向上する。

（ｂ）　　上記装置では、梗形状の水平移動部材２６を
介して油圧シリンダ５４の引込み力を工具引下げ軸３０
の引下げ力に変換しているので、簡単な構造で大きなり
ランプ力を得ることができる。これによって、切削負荷
の変動が激しい断続切削等も良好に行うことが可能にな
る。

ｆｃ）　　上記装置では、工具１２の引込みの際にこの
工具１２をクランプする工具クランプ部３６１を設けて
いるので、工具１２の後端についても安定な固定を行う
ことができる。なお、この工具クランプ部３６１および
工具１２の被クランプ面１２２の傾斜角度としては、■
安定した工具１２の位置決め精度が得られ、■切削反力
によって工具１２を前方へ押出すことがなく、■さらに
工具引込み力によって工具１２が食い込むことのない角
度に設定することが望ましい。

なお、本発明では、工具の幅方向の変位を規制するため
の具体的な手段を問わず、上記セレーション１２２，３
４１の他、例えば第８図に示されるように刃物台１０の
上面左右に規制部７０を突設し、これら規制部７０の間
に嵌合される被規制部１２３を工具１２の下面中央に突
設するようにしてもよい。

また本発明は、旋盤用の工具に限らず、種々の工作機械
における工具の取付について適用が可能なものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、工具装着部に工具が載置された
状態で工具引込み部材および工具引下げ部材の駆動によ
り工具の固定を行うようにしたものであるので、手作業
を行わずに、工具を刃物台に自動的に取付けることがで
きる。これによって、工具交換時間の大幅な短縮を図る
ことができるとともに、ＡＴＣの導入等、工具操作の自
動化も容易となり、生産コストの低減を図ることができ
る効果がある。

しかも、ボルト等を用いずに工具の安定した取付が行え
、また完全固定状態で工具引込み部材および工具引下げ
部材の各係止部を工具内に納めることができるので、工
具および刃物台の小型軽量化を図ることができる。

また、完全固定状態で工具は前方および上方に開放され
た状態にあるので、ワークから発生する切屑の排出を円
滑にすることができ、この切屑によってワークを１ｌｉ
ｌするといった不都合を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における工具の自動取付構造
の要部を示す断面側面図、第２図は同構造を示す正面図
、第３図は同構造を示す平面図、第４図は同構造を示す
側面図、第５図は上記工具の断面側面図、第６図は上記
構造において工具装着部に工具が載置された状態を示す
断面側面図、第７図は同工具が後方に引込まれた状態を
示す断面側面図、第８図は他の実施例における要部を示
す正面図、第９図は従来の工具の取付構造の一例を示す
断面側面図である。 １０・・・刃物台、１２・・・工具、１２１・・・セレ
ーション、１４・・・ハウジング、２０・・・工具装着
部、２４・・・昇降部材、２６・・・水平移動部材、３
０・・・工具引下げ軸（工具引下げ部材）、３０２・・
・係止部（第２の工具係止部）、３４・・・セレーショ
ン部材（Ｍ制部）、３６・・・工具クランプ部材、４０
・・・工具引込み軸（工具引込み部材）、４０１・・・
係止部（第１の工具係止部）、４２・・・油圧シリンダ
（引込み駆動手段）、５４・・・油圧シリンダ（引下げ
駆動手段）、６１・・・被係止部（第１の被係止部）、
６２・・・挿入穴、６３・・・被係止部（第２の被係止
部）７０・・・環制部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、刃物台に工具を自動的に取付けるための構造であつ
   て、上記刃物台に、工具の幅方向の変位を規制する規制
   部を有しかつ前方および上方に開放された工具装着部を
   設けるとともに、前端に第１の工具係止部を有し、この
   工具係止部が上記工具装着部に臨む状態で前後方向に移
   動可能に刃物台に取付けられた工具引込み部材と、この
   工具引込み部材を前後方向に駆動する引込み駆動手段と
   、上端に第２の工具係止部を有し、この工具係止部が上
   記工具装着部に臨む状態で上下方向に移動可能に刃物台
   に取付けられた工具引下げ部材と、この工具引下げ部材
   を上下方向に駆動する引下げ駆動手段とを備え、上記工
   具に、この工具が上記工具装着部に載置された状態で上
   記工具引込み部材の第１の工具係止部に係合される第１
   の被係止部と、下方に開口し、工具が上記工具装着部に
   載置された状態で上記工具引下げ部材の第２の工具係止
   部が挿入される挿入穴と、この挿入穴の上部に位置し、
   この挿入穴に上記第２の工具係止部が挿入されかつ工具
   が工具引込み部材により後方へ引込まれた状態で上記第
   ２の工具係止部に係合し、さらにこの係合状態で工具引
   下げ部材が下降することにより上記第２の工具係止部に
   よつて下方へ引下げられる形状をもつ第２の被係止部と
   を設けたことを特徴とする工具の自動取付構造。 ２、刃物台に自動的に取付られる工具であって、その後
   部に下方に開口する穴形状をもつ第１の被係止部を有し
   、この第１の被係止部よりも前方の位置に下方に開口す
   る挿入穴を有し、この挿入穴の上部に同挿入穴の下部の
   前壁よりも前方へ食い込む形状に形成された第２の被係
   止部を有することを特徴とする工具。 ３、工具が自動的に取付られる刃物台であって、工具の
   幅方向の変位を規制する規制部を有しかつ前方および上
   方に開放された工具装着部と、この工具装着部に工具が
   載置された状態でこの工具と係合される第１の工具係止
   部を前端に有し、この工具係止部が上記工具装着部に臨
   む状態で前後方向に移動可能に刃物台本体に取付けられ
   た工具引込み部材と、この工具引込み部材を前後方向に
   駆動する引込み駆動手段と、上記工具装着部に工具が載
   置されかつこの工具が上記引込み部材により後方へ引込
   まれた状態でこの工具に係合される第２の工具係止部を
   上端に有し、この第２の工具係止部が上記工具装着部に
   臨む状態で上下方向に移動可能に刃物台本体に取付けら
   れた工具引下げ部材と、この工具引下げ部材を上下方向
   に駆動する引下げ駆動手段とを備えたことを特徴とする
   刃物台。