JPH0627316Y2 - Ｕ軸ツール伝達機構の係合状態確認装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はクラッチ噛合確認装置に関し、特に、マシニン
グセンタ等工作機械でＵ軸ツールを使用する際に、クラ
ッチが確実に噛合っているか否かを確認するＵ軸ツール
伝達機構の係合状態確認装置に関する。

〔従来の技術〕

いわゆるＵ軸ツールは、マシニングセンタ等工作機械用
の回転工具であって、工作機械の主軸に装着し主軸回転
中に、この主軸回転とは無関係にＵ軸（主軸の径方向）
の送り（スライド）を与えツール先端の刃物を主軸軸線
に直角な方向に移動できるようになっているものであ
る。そのために、「特開昭５７−１３２９０５」のごと
く主軸ヘッド部の主軸近傍にＵ軸制御用モータを内蔵し
た駆動ユニットが設けられており、Ｕ軸ツール本体には
差動ギヤ装置等移動機構が内蔵されている。そして、前
記駆動ユニットとＵ軸ツールとは、クラッチ機構によっ
てＵ軸本体内の差動ギヤと連結されている。

以上のようなＵ軸ツール装置のクラッチ機構の作動につ
いては、従来、クラッチを噛合せる操作をするのみであ
って、実際にクラッチが確実に噛合っているか否かの確
認はされないまま切削加工を行っていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のようにクラッチの噛合いが確認され
ないまま運転された場合、運転上の安全性や加工精度等
の面から問題点があった。すなわち、クラッチの間に切
屑等をはさんだりしてクラッチの噛合いが異常の場合、
Ｕ軸制御用モータを移動量分回転させても刃先位置は所
望の位置に達せず加工寸法が不良となる問題点があっ
た。また、Ｕ軸ツールのＵ軸ツール本体，刃具がプログ
ラムで指示させた位置以外に移動していると、Ｘ，Ｙ，
Ｚ軸方向の軸移動時や自動工具交換（ＡＴＣ）時などに
Ｕ軸ツールとワークや取付け具との干渉が発生し安全性
の面からも問題点があった。

本考案は、上記問題点を解決するために提案されたもの
であって、その目的は、ＡＴＣ動作でＵ軸ツールが主軸
に装着された際クラッチが確実に噛合っているか否かを
確認することができ、その結果加工精度や安全性の面で
問題を生ぜず、無人加工用の工作機械に適したＵ軸ツー
ル伝達機構の係合状態確認装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記問題点を解決するために次のような手段
を採った。すなわち、工作機械の主軸に装着される回転
工具であるとともに刃具を半径方向に移動自在なＵ軸ツ
ール本体と、前記主軸を支承している固定部に設けられ
前記Ｕ軸ツール本体の刃具移動を制御する駆動ユニット
とからなるＵ軸ツールにおいて、このＵ軸ツール本体を
前記主軸に挿着したとき、このＵ軸ツール本体と前記駆
動ユニットの駆動力を伝達する伝達機構との係合状態を
確認する装置であって、前記伝達機構に進退自在に設け
られ前記Ｕ軸ツール本体と係合して駆動力を伝達するク
ラッチ部材と、該クラッチ部材を前記Ｕ軸ツール本体側
に押圧する押圧手段と、前記伝達機構内に貫通して設け
られ前記クラッチ部材の動作に追随し且つ常にクラッチ
部材に押圧される軸体と、該軸体と所定距離をおいて前
記クラッチ部材と反対側に固定して設けられ前記軸体の
移動状態を検知する検知手段とからなり、前記クラッチ
部材と前記Ｕ軸ツール本体との係合不良が生じたときク
ラッチ部材を押圧し前記軸体を介して前記検知手段を作
動させ、係合不良状態を確認することを特徴とするＵ軸
ツール伝達機構の係合状態確認装置としたものである。

〔作用〕

ＡＴＣ動作によりＵ軸ツールが主軸に装着され、Ｕ軸ツ
ール本体と駆動ユニットとが連結部のクラッチ部材で連
結すると、Ｕ軸ツール本体側のクラッチに押されて駆動
ユニットのクラッチの押圧手段が摺動する。さらに、こ
の押圧手段の摺動が所定量より多い場合押圧手段と検知
手段とが係合し、検知手段はこの係合により両クラッチ
の連結部の異常を検知する。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、Ｕ軸ツールの全体の概略を第１図を参照して述べ
る。

いわゆるＵ軸ツール１００は、刃具１０５が回転して、
被加工物に対して切削加工を行う工具であって、マシニ
ングセンタ等の工作機械Ｍの主軸に装着された状態で、
この主軸１０１の回転とは別にＵ軸（主軸の径方向）方
向への移動，位置決めをすることができるようになって
いるものである。そのために、Ｕ軸用制御モータ１０２
を内蔵したドライブユニット１０３が工作機械Ｍの主軸
１０１近傍の固定部に設けられている。一方、Ｕ軸ツー
ル本体１０４は工作機械Ｍの主軸１０１内に挿着されて
いて、刃具１０５は主軸回転により回転自在となってい
る。このＵ軸ツール本体１０４には図略の差動ギヤ装置
が内蔵されていて、さらに前記ドライブユニット１０３
との連結部となるクラッチ部材によって連結されてい
る。Ｕ軸ツール本体１０４とドライブユニット１０３と
がクラッチ部材１０６によって連結されると、主軸１０
１側の回転とは無関係にＵ軸制御モータ１０２により独
自に刃具１０５のＵ軸方向の移動が可能となる。

本考案のＵ軸ツール伝達機構の係合状態確認装置１（以
下、確認装置という）は、Ｕ軸ツール本体１０４とドラ
イブユニット１０３との連結部のクラッチ機構１０６を
改良したものである。そして、第２図ないし第４図にこ
の確認位置１を示す。同図によれば、確認装置１は、ド
ライブユニット１０３内のＵ軸制御モータ１０２からＵ
軸ツール本体１０４内の図略の差動ギヤ装置へＵ軸制御
モータ１０２の回転を伝達するかさ歯車１０７，１０８
の交わる空間部１０９に設けられる。そしてこの確認装
置１は、Ｕ軸ツール本体１０４側のかさ歯車１０８に装
着された押圧手段２と、２個のかさ歯車１０７，１０８
が噛合う後方に設けられている検知手段４とで構成され
ている。

まず押圧手段２から述べると、押圧手段２は、クラッチ
２０，ストッパ２６，押圧棒２３，キャップ２９，ばね
２５等で構成される。かさ歯車１０８をキー２１によっ
て取付けてある中心軸２２内を貫通して押圧棒２３が摺
動自在に挿入されている。この押圧棒先端（Ｕ軸ツール
本体１０４側，第２図中左方）は、中心軸２２先端にキ
ー２４を介して取付けられているクラッチ２０の内径孔
部２０ａの端面２０ｂに当接された状態となっている。
このクラッチ２０は、Ｕ軸ツール本体１０４側のクラッ
チ１１０と係合するものであり、さらにＵ軸ツール本体
１０４がＡＴＣ等によって主軸１０１に挿入される時、
Ｕ軸ツール本体１０４側のクラッチ１１０の進入を受け
てクラッチ２０のみクラッチ１１０の進入方向に摺動で
きるようになっている。すなわち、クラッチ２０と中心
軸２２とを固着しているキー２４に対して、クラッチ２
０側のキー溝２０ｃの長さをクラッチ２０が摺動するス
トローク分だけ長くしておき、一方、クラッチ２０の外
径部にばね２５を巻装して、通常時クラッチ２０がＵ軸
ツール本体１０４側のクラッチ１１０側に付勢されるよ
うな状態にしておく。２６はばね２５を固定するストッ
パであり、２７はストッパ２６の抜止め防止用の止め輪
である。そして、このクラッチ２０はＵ軸ツール本体１
０４側のクラッチ１１０と確実に噛合った状態の時に、
クラッチ２０がばね２５の付勢力に抗して最大限後退し
た位置にくるように構成されている。

前記ドライブユニット１０３のハウジング１１１内に固
定された中心軸２２の貫通孔内には、前述したように押
圧棒２３が貫通して挿入されている。この押圧棒２３
は、前述したように先端をクラッチ２０内に当接し、後
端がかさ歯車１０８の外方にまで突出して設けられてい
る。押圧棒２３後端部にはつば部２３ａが形成されてい
て、最終端は検知手段４側と接触するために半球状に形
成されている。この押圧棒２３後方のつば部２３ａは、
押圧棒２３後方に巻装されたばね２８のストッパであ
る。このばね２８は、一端を押圧棒２３のつば部２３ａ
で係止されるとともに、他端は中心軸２２端部のねじ部
に螺合されたキャップ２９によって係止されている。そ
して、このばね２８は押圧棒２３を通常時クラッチ２０
側へ付勢しているものである。なお、３０はかさ歯車１
０８の抜止め用のナットである。

したがって、押圧手段２はＵ軸ツール本体１０４側のク
ラッチ１１０と、ドライブユニット１０３側のクラッチ
２０とが係合した時、ドライブユニット１０３側のクラ
ッチ２０が押されて後退し、このクラッチ２０の摺動で
押圧棒２３を検知手段４側へ押すものである。

次に検知手段について述べる。

検知手段４は、前述した押圧手段２の作動によりＵ軸ツ
ール本体１０４側のクラッチ１１０と、ドライブユニッ
ト１０３側のクラッチ２０との噛合が不確実である場
合、これを検知して、信号を制御装置に送る機構であ
る。この検知手段４は、接触部材４６，ロッド４２，ブ
ラケット４０，近接スイッチ４５，ストッパ４３等を主
要素として構成されている。そして前述したように、ド
ライブモータ１０２側のかさ歯車１０７とクラッチ２０
側のかさ歯車１０８とが噛合う近傍の空間部１０９に設
けられる。側面視で屈曲部を有する形状に形成されたブ
ラケット４０が、このブラケット４０の一端をボルト４
１によってドライブユニット１０３のハウジング１１１
に取付けられていて、このブラケット４０の他端にロッ
ド４２，ストッパ４３，サポート４４，近接スイッチ４
５等が装着されている。すなわち、まず、クラッチの噛
合が不確実な場合に前記押圧手段２の押圧棒２３と接触
する接触ブロック４６が、ブラケット４０の両側に立設
されたサポート４４，４４に、このサポート４４，４４
間に架け渡されたたピン４７を介して、揺動自在に設け
られている。この接触ブロック４６は、前記押圧手段２
の押圧棒２３後端とわずかに離れた位置に設けられ、さ
らに接触ブロック４６表面には、押圧棒２３後端の半球
部が係合されるように丸みをおびた凹部４６ａが形成さ
れている。そして、押圧棒２３がこの凹部４６ａに挿入
されると、接触ブロック４６は第４図中に２点鎖線で示
すように、ピン４７を支点にして揺動する。

接触ブロック４６の凹部４６ａが形成されている面と反
対側の面には、ロッド４２の一端が当接している。この
ロッド４２は、ブラケット４０の一端を貫通する太径部
４２ａと、ばね４８が巻装される細径部４２ｂとに形成
されていて、細径部４２ｂは、ブラケット４０に固定さ
れた支持板４９を貫通して設けられている。そして、こ
の支持板４９はばね４８のストッパとなっている。した
がって、ロッド４２は通常ばね４８に付勢されて、ロッ
ド４２の太径部４２ａが接触ブロック４６の底面に当接
しており、接触ブロック４６の揺動に伴いばね４８の付
勢力に抗して後退することになる。

前記ブラケット４０の一端でロッド４２に隣設した位置
には、接触ブロック４６を正常な位置に位置決めをする
ストッパ４３がねじ込まれている。このように、接触ブ
ロック４６は、ばね４８に付勢されたロッド４２により
ストッパ４３に当接させられている。

ストッパ４３に隣設ししかもブラケット４０端部には、
近接スイッチ４５が取付けられている。この近接スイッ
チ４５先端は、前記接触ブロック４６の一端の接近，離
間を検知するために、接触ブロック４６の一端と最適の
隙間を保った状態に設置される。近接スイッチ４５の配
線は、ドライブユニット１０３に組込んだり、あるいは
別の場所に設置された図略の制御装置に連結されてい
る。

次に、本実施例のＵ軸ツール伝達機構の係合状態確認装
置の作用を述べる。

Ｕ軸ツール本体１０４をＡＴＣ（自動工具交換装置）等
によって工具交換し、工作機械Ｍの主軸１０１に挿着す
る。Ｕ軸ツール本体１０４のシャンク部１１２が主軸１
０１に挿着されると同時に、Ｕ軸ツール本体１０４側と
ドライブユニット１０３側との連結部のクラッチ同士１
１０，２０も係合する。正規の係合位置よりわずかに突
出して設けられているクラッチ２０は、Ｕ軸ツール本体
１０４側のクラッチ１１０の進入によって係合しながら
主軸１０１側に後退する。クラッチ２０の後退によって
押圧棒２３も押されるが、正常なクラッチ噛合いの場合
には接触ブロック４６の凹部４６ａと若干量の隙間をも
って後退を停止する。すなわち、接触ブロックは揺動し
ないので近接スイッチ４５の信号はON状態を維持し、正
常なクラッチ噛合いであることが検知される。しかし、
正常でないクラッチ噛合いの場合には、Ｕ軸ツール本体
１０４側のクラッチ１１０がクラッチ２０を正規の位置
より押込むことになり、それに伴い押圧棒２３も正規の
移動量より多く移動し、この押圧棒２３は接触ブロック
４６の凹部４６ａを押して接触ブロック４６を揺動させ
る。そして、近接スイッチ４５と接近している接触ブロ
ック４６の非検知部４６ａを、近接スイッチ４５先端か
ら離間させる。そうすると、近接スイッチ４５の信号が
OFFになり、Ｕ軸ツール本体１０４側とドライブユニッ
ト１０３側との不確実な連結が制御装置へ伝達され、Ｕ
軸ツール１００の主軸１０１への装着不良が検知され
る。

〔考案の効果〕

本考案のＵ軸ツール伝達機構の係合状態確認装置は、以
上説明したとおりに構成されているので次のような効果
を期待できる。

すなわち、Ｕ軸ツール本体がＡＴＣ等によって工具交換
されて工作機械の主軸に挿入されると、Ｕ軸ツール本体
とドライブユニットとが連結部のクラッチ部材で連結さ
れる。本考案では、切屑などをクラッチ間にはさんでク
ラッチ部材の噛合いが不確実な場合押圧手段が揺動し検
知手段に接触して、クラッチの噛合い異常を検知してＵ
軸ツールが始動を開始するようになっている。したがっ
て、クラッチが正常に噛合っているか否かを確認するこ
とができ、Ｕ軸ツールの刃具が所望の位置に制御できる
ため加工精度や安全性の面での問題を解消することがで
き、無人加工用の工作機械に適するものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本考案のＵ軸ツール伝達機構の
係合状態確認装置の一実施例をそれぞれ示し、第１図は
Ｕ軸ツール全体図、第２図はＵ軸ツール伝達機構の係合
状態確認装置の側面断面図、第３図は第２図におけるＩ
矢視図、第４図は第２図におけるII−II線断面図を示
す。 図において、 １…Ｕ軸ツール伝達機構の係合状態確認装置、 ２…押圧手段、４…検知手段、 ２０…クラッチ、２３…押圧棒、 ２５，２８…ばね、４０…ブラケット、 ４２…ロッド、４５…近接スイッチ、 ４６…接触ブロック、４７…ピン、 １００…Ｕ軸ツール、 １０３…ドライブユニット、 １０４…Ｕ軸ツール本体、 １０６…クラッチ部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の主軸に装着される回転工具であ
   るとともに刃具を半径方向に移動自在なＵ軸ツール本体
   と、前記主軸を支承している固定部に設けられ前記Ｕ軸
   ツール本体の刃具移動を制御する駆動ユニットとからな
   るＵ軸ツールにおいて、前記Ｕ軸ツール本体を前記主軸
   に挿着したとき、このＵ軸ツール本体と前記駆動ユニッ
   トの駆動力を伝達する伝達機構との係合状態を確認する
   装置であって、前記伝達機構に進退自在に設けられ前記
   Ｕ軸ツール本体と係合して駆動力を伝達するクラッチ部
   材と、該クラッチ部材を前記Ｕ軸ツール本体側に押圧す
   る押圧手段と、前記伝達機構内に貫通して設けられ前記
   クラッチ部材の動作に追随し且つ常にクラッチ部材に押
   圧される軸体と、該軸体と所定距離をおいて前記クラッ
   チ部材と反対側に固定して設けられ前記軸体の移動状態
   を検知する検知手段とからなり、前記クラッチ部材と前
   記Ｕ軸ツール本体との係合不良が生じたときクラッチ部
   材を押圧し前記軸体を介して前記検知手段を作動させ、
   係合不良状態を確認することを特徴とするＵ軸ツール伝
   達機構の係合状態確認装置。