WO1993018884A1 - Pince pour porte-outil - Google Patents

Description

明細書 工具ホルダー把持装置 技術分野

本発明は、 工具ホルダー把持装置に関する。 特に、 本発明は、 自 動工具交換装置 （以下 A T C装置と記載する） を備えたマシニング センタ一等の自動工作機械 （以下マシニングセンターと記載する） の工具マガジンと協働する工具ホルダー把持装置に関する。 該工具 ホルダ一把持装置は、 切削工具等の種々の工具が装着された工具ホ ルダーを必要に応じて手操作により抜き差し自在に把持し、 かつ、 工具マガジンの割り出し動作により選定された工具を保持する工具 ホルダーを、 マシニングセンターの動作を利用してマシニングセン 夕一の主軸に円滑に受渡し可能とすると共に、 使用済み工具を保持 する工具ホルダーを、 主軸から工具マガジンへ返還可能とする。 背景技術

近時、 工作機械の分野では T A C装置付きの工作機械、 特に、 所 謂マシニングセンターが広く利用されている。 典型的なマンニング センターは、 図 3に示すように、 複数の工具ホルダー把持装置が円 周上に等間隔で配設された工具マガシン 1 3を具備している。 そし て、 加工行程で使用される工具が、 工具ホルダーに保持されて工具 マガジン 1 3 に収納される。

上記マシニングセンターに使用される工具 2 0 は、 図 4 に明示す るように、 工具ホルダー 1 5の先端から装着され、 該工具ホルダ一 1 5に保持される。 工具ホルダ一 1 5 は、 工具 2 0を保持するホル ダーヘッ ド 1 6 と、 工具ホルダー把持装置の把持部に係合し、 該ェ 具ホルダー把持装置に把持される V溝形状に形成された把持溝 1 7 と、 主軸 1 4内のテーパ穴に相補的に揷着されるテ一パシャ ンク 1 8 と、 該テ一パシャ ンク 1 8を主軸内部への引上げるためのプル スタッ ド 1 9 とを具備している。

加工過程に先立って、 加工プログラムに従って所望の工具が予め 選定される。 選定された各工具は、 次いで、 作業者により工具ホル ダー 1 5 に装塡される。 該工具ホルダ一 1 5は、 その把持溝 1 7を 工具ホルダーの把持部に係合させて、 工具ホルダ一把持装置に手操 作により装着される。 そして、 工作機械の加工過程では、 加工プロ グラムに従った所定の工具を使用するために、 工具交換指令に応じ て自動工具交換が、 工具マガジンと主軸との間で以下に説明するよ うに逐次実行される。 先ず、 工具マガジン 1 3のスィ ング動作によ り、 該工具ホルダー把持装置が、 マシニングセン夕一の主軸 1 4に 接近動作して、 揷着された工具ホルダー 1 5の把持溝 1 7 と係合し、 該工具ホルダー 1 5を把持する。 次いで、 主軸 1 4の上動々作によ り、 工具ホルダ一 1 5は、 工具ホルダー把持装置により把持された まま主軸 1 4から抜去される。 これにより、 使用済み工具が回収さ れる。 次いで、 マガジン 1 3の割り出し動作により、 所定の工具 2 0が選定される。 マガジン 1 3のスイング動作により、 工具 2 0 を保持する工具ホルダ一 1 5が主軸 1 4の直下に移動する。 そして. 主軸 1 4の下動々作により、 工具ホルダー 1 5のテーパーシャンク 1 8が主軸 1 4に篏合される。 これにより工具交換が終了する。 図 5 に従来技術による工具ホルダー把持装置を略示する。

工具ホルダー把持装置は、 一方の側に略 U字形の工具ホルダー把 持部 2 6を有する略平板形状のグリ ップ 2 1 を具備している。 該グ リ ップ 2 1の把持部 2 6の一対の技部材の先端には、 各々穴部が形 成されており、 該穴部内に一対のフイ ンガー 2 3 と、 付勢パネ 2 4 が揷入される。 該フィ ンガー 2 3 と付勢バネ 2 4は、 キャ ップ 2 5 により後方より固定される。 これにより、 フィ ンガー 2 3は、 付勢 バネ 2 4 により対向する方向、 つまりニ点鎮線で示される工具ホル ダー 1 5の把持溝 （図示せず） の方向に付勢される。 こう した構成 により、 工具ホルダー 1 5を手操作により着脱する際、 フィ ンガー 2 3は、 工具ホルダー 1 5の把持溝と係合しながら、 矢印 Cで示さ れる方向に移動して、 工具ホルダー 1 5の矢印 Aで示される方向の 移動を許容する。 そして工具ホルダー 1 5が、 そのキ一溝を工具ホ ルダ一把持装置の位置決めキー 2 2に合致させて、 二点鎖線で示さ れる工具ホルダー把持位置まで押し込まれると、 フィ ンガー 2 3が. 付勢パネ 2 4の付勢作用により相互に接近し、 工具ホルダ一 1 5 の 把持溝 1 Ίにおいて工具ホルダ一 1 5を把持する。 発明の開示

上述した従来技術による工具ホルダー把持装置は、 構成が比較的 簡単であることから汎用されている。 然しながら以下に記述する欠 点を有している。

従来の工具ホルダ一把持装置は、 図 5から明らかなように、 フ ィ ンガー 2 3および付勢バネ 2 4のためのスペースが限定されている, 従って、 これらの要素の大きさも限定され、 相当の重量物であるェ 具および工具ホルダーに対して充分な把持力を確保することが困難 である。 これにより、 工具マガジン 1 3による割り出し工具交換の 際に、 工具の落下等の不具合が発生し、 工具交換動作に対するマ シ 二ングセンターの信頼性を低下させる。

また、 従来の工具ホルダー把持装置では、 工具ホルダーを着脱す る際、 フィ ンガー 2 3がその穴部内において、 着脱される工具ホル ダ一の動作により矢印 Aの方向に押接され、 つまり Dで示される部 分に押接されながら矢印 Cの方向に動作する。 従って、 部分 Dにお いてフイ ンガー 2 3およびグリ ップ 2 1 の穴部が摩耗する。 それと 同時にフィ ンガー 2 3 と、 工具ホルダー 1 5 との接触部 Eにおいて も、 両者の摩擦による摩耗が生じる。 こう した摩耗は装置の寿命を 短く し、 長期間に渡るマシニングセンターの信頼性を阻害する。

本発明の目的は、 従来の工具ホルダー把持装置と比較して、 作業 者の手操作による工具ホルダーの着脱作業が容易でありながら、 高 い把持力を発揮する工具ホルダー把持装置を提供するこ とにある。 更に、 本発明の目的は、 工具ホルダー把持装置と工具ホルダ一との 間の摩擦を低減させ、 延いては両者の接触部における摩滅を充分に 低減させ得る工具ホルダー把持装置を提供することにある。

本発明の特徴によれば、 工具を装着した工具ホルダーを着脱自在 に把持する工具ホルダ一把持装置は、 略平板形状のホルダーベース 手段と、 前記ホルダ一ベース手段のなす平面に対して略垂直に設け られた枢軸回りに回動自在に取着されると共に、 前記ホルダーベー ス手段の両側面において該側面沿いの長手方向に延設された一対の 腕手段と、 前記各腕手段の先端に回転自在に取着されると共に、 前 記工具ホルダーに形成された把持溝に係合して挟持動作する一対の 転動手段と、 前記ホルダーベース手段の後部に設けられると共に、 前記一対の腕手段の先端を栢互に接近方向に付勢する付勢手段とを 具備し、 前記ホルダーベース手段の前端と前記一対の転動手段とに より、 前記工具ホルダ一を着脱 S在に把持する。

本発明の好ましい実施例において前記付勢手段は、 前記一対の腕 手段の各後端に形成された第 1 のヘッ ドと、 前記ホルダ一ベース手 段の後端において前記第 1 のへッ ドと対向する位置に形成された第 2のへッ ドとの間に挟持されている。

更に、 前記付勢手段は一対のコィルバネにより構成される。 本発明の他の実施例において、 前記付勢手段は、 前記ホルダーべ ースの後部に形成された貫通孔に揷入され、 一対の前記腕手段の後 端を相互に離隔する方向に付勢するコィルバネである。

更に、 本発明の好ま しい実施例において、 前記一対の転動手段は. 前記一対の腕手段の各先端に形成された穴部に篏着された一対のピ ンの回りに回転き在に取着され、 工具ホルダ一の把持溝の形状に対 応して面取りされたローラ一により構成される。

更に、 本発明の好ま しい実施例では、 前記ホルダーベースは、 更 に取付手段を具備しており、 工具ホルダー把持装置は、 前記取付手 段により自動工具交換装置の工具マガジンに配設、 固定される。

好ましく は、 前記取付手段は、 前記ホルダ一ベースと一体的に形 成されている。 図面の簡単な説明

添付図に示した好ま しい実施例に基づいて本発明を更に詳細に説 明するが、 添付図において、

図 1 Aは、 本発明の好ま しい実施例による工具ホルダー把持装置 の略示平面図であり、 図 2の矢印 I の方向にみた平面図である。

図 1 Bは、 図 1 Aのホルダ一ベースの付勢手段取付部の変形実施 例の部分図である。

図 2は、 図 1 において矢印 I I の方向にみた、 本発明による工具 ホルダー把持装置の略示立面図である。

図 3は、 マシニングセンターの略示立面図である。

図 4 は、 マシニングセンタ一に使用される工具ホルダーの略示側 面図である。

図 5 は、 従来技術による工具ホルダー把持装置の略示平面図であ 0 発明を実施する最良の態様

図 1 A、 2を参照すると、 本発明の工具ホルダー把持装置は、 従 来技術による工具ホルダー把持装置と同様に、 略 U字形をした把持 部を有している。 二点鎖線で示される工具ホルダー 1 5力 、 上記把 持部に、 矢印 Aで示される方向に手操作により着脱可能に把持され る。 すなわち、 本発明による工具ホルダ一把持装置は、 位置決めキ' 1 1を有する略平板形状のホルダーベース 1 を具備しており、 工具 ホルダ一 1 5は、 その把持溝 1 7に形成されたキー溝 （図示せず） を、 位置決めキー 1 1 に合致させて、 その中心軸がホルダーベース 1 の平面に対して略垂直方向となるように、 工具ホルダー把持装置 に把持される。

ホルダ一ベース 1 は、 工具ホルダー把持装置を工具マガジン 1 3 に取着するための取付部材 1 2を具備しており、 工具ホルダ一把持 装置は、 図 3に示すように、 取付部材 1 2により、 周知の方法でェ 具マガジン 1 3の夕レツ トベースに配設、 固定される。 そして取付 部材 1 2は、 マガジン 1 3の割り出し動作により所定の工具が選定 され、 該工具および工具ホルダー 1 5が主軸の直下に配置されたと きに、 該工具および工具ホルダー 1 5の中心軸が、 マシニングセン ターの主軸の軸線と合致するように、 ホルダーベース 1 と一体的に 成形される。

ホルダ一ベース 1 の両側の対称位置に、 一対の穴部 2力 ホルダ ベース 1 のなす平面に対して略垂直方向に形成される。 各々の穴部 2内に固定ピン 3が周知の方法により篏着される。 ホルダーベース 1 の長手方向に延設された一対の腕部材 4が、 ホルダーベース 1 の 両側面において、 各固定ピン 3の回りに矢印 Bで示す方向に回動自 在に取着される。 一対の腕部材 4は周知の方法で固定ピン 3に取着 される。 単に、 腕部材 4に固定ピン 3に対応する穴部を形成し （図 示せず） 、 該穴部に固定ピン 3を揷入して腕部材 4を固定ピン 3 に 取着したり、 或いは固定ピン 3 と一対の腕部材 4 との摩擦を低減す るために、 適宜に該穴部内にスリーブを挿入してもよい。

一対の腕部材 4の工具ホルダーを把持する側の先端部 （図 1 にお いて右側） には、 一対の転動部材 7が回転き在に取着されている。 該転動部材 7は、 従来技術によるフィ ンガ 2 3 と同様に、 工具ホル ダー 1 5 の把持溝 1 7 と係合して実質的に工具ホルダー 1 5 を把持 する機能を有している。 一対の転動部材 7は、 本発明の最も好ま し い実施例として、 工具ホルダー 1 5 の把持溝 1 7 (図 4参照） の形 状に対応して、 外周縁部が面取りされたローラー部材により構成さ れている。 然しながら、 該転動部材 7は、 工具ホルダー 1 5 の把持 溝 1 7の形状によっては、 球形部材 （図示せず） 、 或いは図示する 転動部材 7 より も細長い円筒形状のローラー部材 （図示せず） によ り構成してもよい。 各転動部材 1 7は、 腕部材 4の先端に形成され た一対の穴部 5内に、 周知の方法により篏着された固定ピン 6の回 りに回転自在に取着されている。 更に、 固定ピン 6 と、 ローラ一部 材 7 との間の摩擦を低減するために、 適宜にスリーブを使用しても よい。

各腕部材 4 のローラー部材 7が取着されている端部とは反対側の 端部 （図 1 において左側） に、 付勢手段 8を着座させるために、 一 対の第 1 のヘッ ド 9が形成される。 そして、 ホルダ一ベース 1 の各 側面において、 第 1 のヘッ ド 9 と対面する位置に、 弾性付勢部材 8 を着座させるために、 一対の第 2のヘッ ド 1 0が形成される。 第 1 と第 2のへッ ド 9、 1 0の間に、 一対の付勢手段 8が各々介挿、 挟 持される。 各付勢手段 8 は、 各一対の腕部材 4を、 その先端部が相 互に接近する方向に、 つま り一対のローラー部材 7が相互に接近し 工具ホルダー 1 5を押接、 把持する方向に付勢する。 本発明の最も 好ましい実施例として、 第 1 のへッ ド 9は、 第 2のへッ ド 1 0 と協 働して付勢手段 8を強固に挟持する形状に、 ロス トヮッ クス法等の 周知の成形技術により、 各腕部材 4 と一体的に形成される。 また、 図 1 において一対の第 2のヘッ ド 1 0は、 ホルダーベース 1 の側面 から僅かに突出するように形成されている。 然しながら、 この突出 する第 2のへッ ド 1 ◦に代えて、 ホルダ一ベース 1 の第 1 のへッ ド 9 と対面する側面位置に、 一対の凹部 （図示せず） を形成してもよ い。 更に、 ホルダーベース 1 の上記位置に、 付勢手段 8の形状に対 応して適宜に貫通する穴部 2 6を形成し、 該穴部 2 6内に 1 本の付 勢手段 8の一部を挿入して付勢手段 8を保持してもよい （図 1 B参 照） 。

—対の付勢手段 8 は、 上述のように、 各々の第 1 のへッ ド 9を、 ホルダ一ベース 1 の側面から離隔する方向、 つまり一対の口一ラー 部材 7がてこの原理により相互に接近する方向に付勢する。 これに より、 腕部材 4の先端に取着された一対のローラー部材 7力^ 工具 ホルダー 1 5の把持溝 1 7内に押接され、 工具ホルダー 1 5が把持 される。 図 1 において、 一対の付勢手段 8は、 本発明の最も好まし い実施例では、 コイルバネにより構成されているが、 同様の作用を 有する、 例えば板バネ （図示せず） 、 或いは空気バネ （図示せず） 等の付勢手段により置換してもよい。

工具ホルダー 1 5を工具ホルダー把持装置に装着するとき、 腕部 材 4の各ローラ一部材 7が相互に離隔して、 一対の口一ラー部材 7 の間に工具ホルダーが導入される。 工具ホルダー 1 5が、 図 1 の二 点鎖線で示されるように位置決めキー 1 1 と合致するまで、 工具ホ ルダ一把持装置に押し込まれると、 各口一ラー部材 7は、 付勢バネ 8により、 工具ホルダー 1 5の把持溝 1 7に押接され、 腕部材 4の てこの原理とあいまって工具ホルダー 1 5を強固に把持する。 また 工具ホルダー 1 5を取り外す際には、 一対のローラー部材 7が相互 に離隔する方向に回動し、 工具ホルダ一把持装置の把持部が開いて 工具ホルダ一 1 5が取り外される。

本発明の工具ホルダー把持装置は、 その把持部に、 主として口一 ラ部材から成る一対の転動部材が組み込まれており、 加工工程の準 備段階において、 作業者により工具ホルダ一を着脱する際、 上記一 対の転動部材が回転して、 手操作によっても工具ホルダーの着脱操 作が容易である。 然しながら、 本発明の工具ホルダー把持装置は、 付勢手段の弾性付勢力を適正把持カレベルに設定することで、 付勢 パネの付勢作用と、 一対の腕部材 4のてこの原理により、 本発明に よる工具ホルダー把持装置は、 非常に大きな把持力を以て工具ホル ダー 1 5を把持する。 これにより、 工具マガジンによる割り出しェ 具交換の際に、 工具の落下が防止され、 マシニングセンターの自動 工具交換動作の信頼性の向上を図ることが可能となる。

更に、 本発明の工具ホルダー把持装置は、 工具ホルダー把持装置 と工具ホルダーとの間の着脱性能を高レベルに維持しつつ、 転動部 材の回転により、 機械的摩耗が著しく低減され、 両者の接触部にお ける摩耗もまた著しく低減される。 従って、 長期間に渡って A T C 装置を備えたマシニングセンターにおける工具交換機能の高信頼性 を維持可能である。

本発明による工具ホルダー把持装置は、 前述したように対称形状 をしているために、 製造する部品点数が少なく安価に製造すること が可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 工具を装着した工具ホルダーを、 着脱自在に把持する工具ホル ダー把持装置が、

略平板形状のホルダーベース手段と、

前記ホルダーベース手段の両側面に、 該側面沿いの長手方向に延 設されると共に、 前記ホルダーベース手段のなす平面に対して略垂 直に設けられた枢軸回りに回動自在に取着された一対の腕手段と、 前記各腕手段の先端に回転自在に取着され、 前記工具ホルダーに 形成された把持溝に係合して挟持動作する一対の転動手段と、 前記ホルダーベース手段の後部に設けられ、 前記一対の腕手段の 先端を相互に接近方向に付勢する付勢手段とを具備し、

前記ホルダーベース手段の前端と前記一対の転動手段とにより、 前記工具ホルダーを着脱自在に把持することを特徵とする工具ホル ダー把持装置。

2 . 請求項第 1項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記付 勢手段は、 前記一対の腕手段の各後端に形成された、 一対の第 1 の へッ ドと、 前記ホルダーベース手段の後端において前記第 1 のへッ ドと対向する位置に形成された第 2のへッ ドとの間に挟持されてい る o

3 . 請求項第 2項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記付 勢手段は、 一対のコイルバネである。

4 . 請求項第 1項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記付 勢手段は、 前記ホルダーベースの後部に形成された貫通孔に揷入さ れ、 一対の前記腕手段の後端を相互に離隔する方向に付勢するコィ ルバネである。

5 . 請求項第 1項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記一 対の転動手段は、 前記一対の腕手段の各先端に形成された穴部に篏 着された一対のピンの回りに回転自在に取着され、 工具ホルダ一の 把持溝の形状に対応して面取りされたローラ一である。

6 . 請求項第 1項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記ホ ルダーベースは、 更に取付手段を具備しており、 工具ホルダ一把持 装置は、 前記取付手段により自動工具交換装置の工具マガジンに配 設、 固定される。

7 . 請求項第 6項に記載の工具ホルダー把持装置において、 前記取 付手段は、 前記ホルダーベースと一体的に形成されている。