JPH0593735U - 工作機械における工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具のスピンドルへの着脱、交換を、安価な
コストで無人により自動的に行なえるようにする。 【構成】 消耗した工具１３が装着されたスピンドル１
１を、取外し治具２８の側方よりスリット３２内に嵌合
し、次いで軸方向に移動させることにより、工具１３
は、取外し治具２８に係止され、スピンドル１１の先端
部から離脱させられる。工具ホルダ２９に保持されてい
る工具１３のうち、いずれか１つの新たな工具の凹孔１
７に、スピンドル１１の拡大頭部１２を押し込んで、側
方に移動させると、工具１３は、スピンドル１１の先端
部に簡単に装着され、かつ工具ホルダ２９から離脱す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動研磨機等の工作機械のように、工具をスピンドルの先端 部に着脱させて使用するように構成された工作機械に適用される工具交換装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば樹脂成型用の金型等の表面を研磨する従来の自動研磨機においては、砥 石やサンドペーパ等の研磨工具を装着したスピンドルを、エアモータにより回転 させ、かつ、回転する研磨工具を、金型の表面に圧接しつつ、左右方向であるＸ 方向、前後方向であるＹ方向、及び上下方向であるＺ方向に、予め定めたプログ ラムに従って数値制御により移動させることによって、金型の表面を自動的に研 磨していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述のような従来の自動研磨機等の工作機械においては、本来の研磨 作業自体は、工具寿命がなければ自動制御により最後まで無人で行なえうるにも かかわらず、現実には、多くの場合工具が消耗して寿命に至る前に機械を停止し 、作業者が介入して手作業で工具を新しいものと交換しなければならなかった。 従って、無人による自動制御が可能な時間は工具寿命に左右され、せっかくの自 動制御機能を有効に利用できず、連続しての無人運転時間を長くできないという 問題点があった。

【０００４】 本考案は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、スピンドルへの工 具の着脱及び交換を容易かつ安価なコストで、無人により自動的に行なえるよう にした工作機械における工具交換装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため、本考案は、スピンドルの先端部に設けた拡大頭部を 、工具に設けた凹孔内に圧嵌することにより、スピンドルの先端部に工具を取付 け、前記スピンドルとともに工具を回転させつつ、工具をワークに対して移動さ せることにより、ワークを加工するようにした工作機械における工具交換装置で あって、前記スピンドルの移動範囲内における工作機械の適所に設けた支持体に 、工具の長さ以上の間隔をもって固定され、かつ一側縁部に工具の外径より小さ くかつスピンドルの拡大頭部の外径より大きい幅のスリットが切設された取外し 治具と、複数の工具を支持体の面と平行に移動させることにより離脱しうるよう に保持する工具ホルダとを設けたことを特徴としている。

【０００６】 なお、支持体は、永久磁石により、工作機械の所望の位置に容易に着脱しうる ようにするのがよい。

【０００７】

【作用】

スピンドルの先端部に装着された工具が支持体と取外し治具との間に位置する ようにして、スピンドルを取外し治具の側方よりスリット内に嵌合し、次いでス ピンドルを取外し治具から離れるように軸方向上向きに移動させることにより、 スピンドルの先端部の拡大頭部は工具の凹孔から強制的に引き抜かれ、工具は、 取外し治具に係止され、スピンドルの先端部から離脱させられる。

【０００８】 次に、工具ホルダにより保持されたいずれかの工具の凹孔にスピンドルを移動 させ、該スピンドルの拡大頭部を上方から押し込んで嵌合させた後、スピンドル を支持体の面と平行に移動させると、工具は、スピンドルの先端部に簡単に装着 され、かつ工具ホルダから離脱する。

【０００９】 このときのスピンドルの動きを、予め制御装置にティーチングして記憶させて おくことにより、工具交換を自動的に行なうことができる。

【００１０】

【実施例】 以下、本考案の一実施例を、図１ないし図８を参照して説明する。

【００１１】 図３及び図４において、１はベース、２は、ベース１上に立設された門型のコ ラム、３は、ベース１上に前後方向に移動可能として装着されたワークテーブル 、４は加工ヘッドである。

【００１２】 加工ヘッド４は、コラム２の上端右側部に設けられたＸ軸サーボモータ５と、 コラム２の上部に前後移動可能として装着された摺動体６の前左側部に設けられ たＹ軸サーボモータ７と、摺動体６の前部に上下動可能として装着された昇降体 ８の上部に設けられたＺ軸サーボモータ９とにより、左右方向であるＸ軸方向と 、前後方向であるＹ軸方向と、上下方向であるＺ軸方向とに移動可能である。

【００１３】 加工ヘッド４には、エアモータ１０により回転させられるようにした下方を向 くスピンドル１１が装着されている。

【００１４】 図５ないし図８に示すように、スピンドル１１の下端には、先端より見て正六 角形をなし、かつ、側方より見てほぼ円形をなす、近似球面体状の拡大頭部１２ が設けられている。

【００１５】 図示の装置に装着された工具１３は、型表面を研磨する研磨工具であって、円 筒形の基体１４の先端に、ウレタンパッド１５を介して、円板状の砥石(又はサ ンドペーパー)１６を取付けてある。基体１４の基端(図６の上端)には、開口部 が拡開し、かつ断面形状を拡大頭部１２と補形をなす正六角形とした凹孔１７が 設けられている。

【００１６】 基体１４における凹孔１７の開口近くには、球面状にした先端部１８ａで拡大 頭部１２を凹孔１７より抜け止めする３個のホールドピン１８が、正六角形をな す凹孔１７の内面の１個おきの辺と直交する放射状をなすようにして配設されて いる。

【００１７】 基体１４の外側面より突出する各ホールドピン１８の外端部には、水平なすり 割り１８ｂが形成され、このすり割り１８ｂに、基体１４に外嵌した０リング１ ９を係合させることにより、各ホールドピン１８は、０リング１９の収縮力によ り互いに内方、すなわち求心方向に付勢され、拡大頭部１２を凹孔１７より抜け 止めすることができる。

【００１８】 そして、研磨工具１３は、スピンドル１１の回転停止時の向き(軸芯まわりの 位相)に関係なく、スピンドル１１の拡大頭部１２に向かって押しつけるだけで 、簡単にスピンドル１１の先端部に装着され、ホールドピン１８によりスピンド ル１１から抜け止めされるとともに、拡大頭部１２の角部１２ａが凹孔１７の角 部１７ａに嵌合することにより、スピンドル１１に対して回り止めされる。

【００１９】 すなわち、研磨工具１３の凹孔１７に、拡大頭部１２が嵌合される際、拡大頭 部１２の角部１２ａと凹孔１７の角部１７ａとが完全に一致しているときは、拡 大頭部１２は凹孔１７にスムーズに嵌合される。また、拡大頭部１２の角部１２ ａと凹孔１７の角部１７ａとが完全に一致しておらず、しかも、スピンドル１１ と研磨工具１３とが若干偏心していたとしても、拡大頭部１２のいずれかの角部 １２ａの稜線が、凹孔１７の開口のいずれかの辺の途中に当接し、拡大頭部１２ が凹孔１７内に進入するのにしたがって、上記稜線は、凹孔１７の開口の各辺に 沿って案内され、両角部１２ａ、１７ａが互いに強制的に一致させられるととも に、拡大頭部１２と凹孔１７とが自動的に位置決めされるので、この場合にも、 拡大頭部１２は凹孔１７にスムーズに嵌合される。

【００２０】 拡大頭部１２の角部１２ａが凹孔１７の開口の各辺の中央に当接したときは、 拡大頭部１２は凹孔１７にそれ以上嵌合されなくなるが、このような事態が生じ る確率はきわめて小さい。このような場合には、拡大頭部１２を研磨工具１３か ら一旦離し、エアモータ１０を瞬間的に作動させた後、スピンドル１１が完全に 停止してから、又はスピンドル１１が余力により回転している間に、再度拡大頭 部１２を凹孔１７に嵌合し直せばよい。

【００２１】 拡大頭部１２が凹孔１７内に一旦嵌合されると、拡大頭部１２の角部１２ａが 凹孔１７の角部１７ａに嵌合することにより、研磨工具１３はスピンドル１１に 対して回り止めされ、スピンドル１１の回転力を確実に研磨工具１３に伝達させ ることができるとともに、ホールドピン１８により、研磨工具１３はスピンドル １１から外れ止めされ、作業途中で研磨工具１３がスピンドル１１から妄りに外 れることはない。

【００２２】 研磨工具１３を上述のようにしてスピンドル１１に装着した状態で、スピンド ル１１をエアモータ１０により回転させ、かつサーボモータ５、７、９を数値制 御して、回転する研磨工具１３を、ワークテーブル３上に保持したワーク２０の 表面に圧接させつつ移動することにより、ワーク２０の表面を研磨することがで きる。

【００２３】 本考案は、このような自動研磨機に、図１及び図２に示すような工具交換装置 ２１を設けたことを特徴としている。

【００２４】 工具交換装置２１は、ほぼ水平な支持体２２と、この支持体２２の両側部下面 に、絶縁板２３、２４及び絶縁筒２５により絶縁して、ボルト２６をもって固着 した永久磁石２７と、支持体２２の上面右半部に設けた取外し治具２８と、支持 体２２の上面左半部に設けた工具ホルダ２９とからなっている。

【００２５】 取外し治具２８は、支持体２２の上面より起立する支板３０により、支持体２ ２の上面から研磨工具１３の長さ以上の間隔を設けて支持体２２と平行に支持し た係止板３１を備えている。この係止板３１の前縁より中央に向かって、研磨工 具１３の基体１４の外径より小さく、かつスピンドル１１の拡大頭部１２の外径 より大きい幅のスリット３２が切設されている。

【００２６】 スリット３２の後端部真下に位置する支持体２２には、研磨工具１３の砥石１ ６の外径より大径とした孔３３が穿設されている。

【００２７】 工具ホルダ２９は、この実施例においては、スペーサ３４により支持体２２の 上面から適宜の間隔を置くようにして、左方のボルト２６をもって支持体２２上 に固着するか、又は適度の抵抗力をもって回動しうるように枢着した円板３５の 外周縁に、ほぼＵ字状の複数の工具保持溝３６を円周方向に等間隔で設け、該工 具保持溝３６で研磨工具１３の位置決めをするようにしたものである。あるいは 、若干弾性変形可能な合成樹脂製の円板３５として、各工具保持溝３６に研磨工 具１３を適度の抵抗力をもって側方より着脱しうるようにしてもよい。

【００２８】 この工具交換装置２１は、例えば図４に示すように、スピンドル１１の移動範 囲内におけるベース１(又はワークテーブル３、もしくはコラム２等)上に、永久 磁石２７の磁力により吸着して取り付けられ、スピンドル１１に装着された研磨 工具１３が消耗したときは、次のようにして、研磨工具１３を新しいものと交換 する。

【００２９】 すなわち、スピンドル１１の先端部に装着された消耗した研磨工具１３が支持 体２２と取外し治具２８の係止板３１との間に位置するようにして、スピンドル １１を係止板３１の前方より後方に向かってスリット３２内に嵌合し、次いでス ピンドル１１を係止板３１から離れるように軸方向、すなわち上方に移動させる 。すると、研磨工具１３は、係止板３１により係止されているので、スピンドル １１の先端部の拡大頭部１２は研磨工具１３の凹孔１７から強制的に引き抜かれ 、研磨工具１３は、スピンドルの先端部から離脱させられるのと同時に、支持体 ２２の孔３３を通ってベース１上に落下する。

【００３０】 次に、工具ホルダ２９により保持され位置決めされたいずれかの新たな研磨工 具１３の凹孔１７上にスピンドル１１を移動させ、該スピンドル１１の拡大頭部 １２を上方から押し込んだ後、スピンドル１１を支持体２２の面と平行に移動さ せると、研磨工具１３は、スピンドル１１の先端部に簡単に装着され、かつ工具 ホルダ２９から側方に離脱する。

【００３１】 このときのスピンドル１１の移動を、予め制御装置(図示略)にティーチングし て記憶させておくと共に、交換工具を所定の位置に配設しておくことにより、工 具交換を所定の手順にしたがって自動的に行なうことができる。

【００３２】 なお、本考案の工具交換装置は、上記実施例のみに限定されるものではなく、 幾多の変化変形が可能であり、例えば、スピンドルと工具（研磨工具に限定され ることはない）との結合構造は、工具に対してスピンドルを押し付けるだけで結 合可能なものであれば、どのような構成のものにも適用できる。

【００３３】

【考案の効果】

以上から明らかなように、本考案によると、予め設定しておいたプログラムに 従って、スピンドルを自動的に移動させることができるようにした既存の工作機 械に、取外し治具及び工具ホルダを設けた簡単な構造の支持体を取付けるだけで 、工具交換を容易かつ安価なコストで自動的に行なうことができるようになり、 便利であると共に、本来の工作作業の自動化と合わせて、無人による長時間の全 自動制御運転を可能にする。従って、工作機械の有効利用に大きな効果を奏する ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の工具交換装置の一実施例の縦断正面図
である。

【図２】同じく平面図である。

【図３】本考案の工具交換装置を取り付けた自動研磨機
の概略正面図である。

【図４】同じく概略側面図である。

【図５】同じく工具取付け部分の一部切欠拡大正面図で
ある。

【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図７】スピンドルのみを図５のＢ−Ｂ線より見た側面
図である。

【図８】図７の下方より見た底面図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ コラム １１ スピンドル １２ 拡大頭部 １３ 研磨工具(工具) １７ 凹孔 １８ ホールドピン ２０ ワーク ２１ 工具交換装置 ２２ 支持体 ２７ 永久磁石 ２８ 取外し治具 ２９ 工具ホルダ ３１ 係止板 ３２ スリット ３５ 円板 ３６ 工具保持溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドルの先端部に設けた拡大頭部を、
   工具に設けた凹孔内に圧嵌することにより、スピンドル
   の先端部に工具を取付け、前記スピンドルとともに工具
   を回転させつつ、工具をワークに対して移動させること
   により、ワークを加工するようにした工作機械における
   工具交換装置であって、前記スピンドルの移動範囲内に
   おける工作機械の適所に設けた支持体に、工具の長さ以
   上の間隔をもって固定され、かつ一側縁部に工具の外径
   より小さくかつスピンドルの拡大頭部の外径より大きい
   幅のスリットが切設された取外し治具と、複数の工具を
   支持体の面と平行に移動させることにより離脱しうるよ
   うに保持する工具ホルダとを設けたことを特徴とする工
   作機械における工具交換装置。