(57)【要約】【課題】工具ホルダの着脱作業を良好な作業性で行う。【解決手段】チャック２に、工具ホルダ着脱用治具１０の連結部１１を連結し、工具ホルダ着脱用治具１０の保持部１２に、工具ホルダ４０をシャンク部４５がタレット３側へ向く姿勢で保持させて、チャック２の回転及び／又はタレット３の水平移動によってインロウ孔５とシャンク部４５との芯位置を合わせた後、タレット３を工具ホルダ４０側へ移動させてインロウ孔５にシャンク部４５を挿入させるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、工具ホルダから突出したシャンク部が挿入可能なインロウ孔を周面又は端面に有するタレットとを備え、前記主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、前記タレットに対して前記工具ホルダの着脱を行うために用いる治具であって、
前記チャックに連結可能な連結部と、その連結部に連設され、前記工具ホルダを前記シャンク部が前記タレット側へ向く姿勢で保持可能な保持部とを備えたことを特徴とする工具ホルダ着脱用治具。
【請求項２】
前記保持部に、前記工具ホルダを上下方向で弾性支持する第１弾性手段と、前記シャンク部の挿入方向で弾性支持する第２弾性手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ着脱用治具。
【請求項３】
前記連結部に対する前記保持部の角度をＸ軸回りに調整可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の工具ホルダ着脱用治具。
【請求項４】
ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、工具ホルダから突出したシャンク部が挿入可能なインロウ孔を周面又は端面に有するタレットとを備え、前記主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、前記タレットのインロウ孔に前記工具ホルダのシャンク部を挿入させて前記タレットに前記工具ホルダを装着する方法であって、
前記チャックに、請求項１乃至３の何れかに記載の工具ホルダ着脱用治具の連結部を連結し、前記工具ホルダ着脱用治具の保持部に、前記工具ホルダを前記シャンク部が前記タレット側へ向く姿勢で保持させて、前記チャックの回転及び／又は前記主軸若しくは前記タレットの移動によって前記インロウ孔とシャンク部との芯位置を合わせた後、前記主軸又は前記タレットを前記工具ホルダが前記タレットに接近する方向へ移動させて前記インロウ孔に前記シャンク部を挿入させることを特徴とする工具ホルダの装着方法。
【請求項５】
ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、周面又は端面に設けたインロウ孔に工具ホルダのシャンク部を挿入させて前記工具ホルダを装着したタレットとを備え、前記主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、前記タレットから前記工具ホルダを取り外す方法であって、
前記チャックに、請求項１乃至３の何れかに記載の工具ホルダ着脱用治具の連結部を連結し、前記タレットを前記工具ホルダ着脱用治具側へ移動させて前記工具ホルダを前記保持部にセットし、前記工具ホルダとタレットとの連結を解除した後、前記主軸又は前記タレットを前記工具ホルダ着脱用治具が前記タレットから離れる方向へ移動させて、前記工具ホルダを前記保持部に残して前記インロウ孔から前記シャンク部を抜き取ることを特徴とする工具ホルダの取り外し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タレットの外周に複数の工具ホルダを装着する工作機械において工具ホルダの着脱に用いる工具ホルダ着脱用治具と、その治具を用いた工具ホルダの着脱方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＮＣ旋盤（ターニングセンター）においては、刃物台のタレットの外周に、旋削工具や回転工具を保持する複数の工具ホルダが装着され、タレットの回転による工具の選択によって、隣接した主軸のチャックに把持されたワークに対する複合加工が可能となっている（タレット及び工具ホルダの例として特許文献１参照）。
このうち回転工具については、工具ホルダの装着状態で、タレット内に設けた回転工具駆動軸と、工具ホルダ内に設けた従動軸とが同軸で結合されてトルク伝達がなされる。よって、工具ホルダはタレットの装着部に対して正確に芯出しして装着する必要がある。この装着構造としては、工具ホルダに従動軸の周囲で同軸に突設されたシャンク部と、タレットに設けた取付孔とをテーパ同士で嵌合させてシャンク部を抜け止め保持するか、シャンク部と取付孔とをストレートインロウとして差し込み嵌合させて、工具ホルダとタレットとの端面同士をボルト結合するか、の２タイプがよく用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８２２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者のテーパマウント式は、挿入性が良好で、いわゆるＡＴＣ(自動工具交換装置）にも容易に適用できる利点があるが、製作コストが掛かる上、テーパ面のみで切削力を受けることで剛性が低いという問題がある。
一方、後者のストレートインロウ式は、製作コストが安く、剛性が高くなる利点があるが、工具ホルダのシャンク部とタレットのインロウ孔とのクリアランスが小さいため、ＡＴＣには不向きで、人手によっても挿入時にこじれが生じやすく、着脱がしにくいという問題がある。
コストや剛性を考慮するとストレートインロウ式が望ましいが、例えばワーク変更等に伴う段取り替えの際には、図６に示すように、作業者が十数キロの工具ホルダ５０を手で持ちながらタレット５２のインロウ孔５３に対してシャンク部５１を挿脱させる作業を繰り返す必要があり、多大な負担となる。特に、挿入時のこじれが頻繁になると、インロウ孔５３の内面やシャンク部５１に傷が付き、剛性や加工精度の低下に繋がることになる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記ストレートインロウ式において、コストや剛性での利点を活かしつつ、工具ホルダの着脱作業を良好な作業性で効率良く行うことができる工具ホルダ着脱用治具を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、工具ホルダから突出したシャンク部が挿入可能なインロウ孔を周面又は端面に有するタレットとを備え、主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、タレットに対して工具ホルダの着脱を行うために用いる治具であって、チャックに連結可能な連結部と、その連結部に連設され、工具ホルダをシャンク部がタレット側へ向く姿勢で保持可能な保持部とを備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、シャンク部の挿入時のこじれによるモータへの過負荷を効果的に防止するために、保持部に、工具ホルダを上下方向で弾性支持する第１弾性手段と、シャンク部の挿入方向で弾性支持する第２弾性手段とを設けたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、インロウ孔とシャンク部との芯位置合わせをより簡単且つ精度よく行うために、連結部に対する保持部の角度をＸ軸回りに調整可能としたことを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、工具ホルダから突出したシャンク部が挿入可能なインロウ孔を周面又は端面に有するタレットとを備え、主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、タレットのインロウ孔に工具ホルダのシャンク部を挿入させてタレットに工具ホルダを装着する方法であって、チャックに、請求項１乃至３の何れかに記載の工具ホルダ着脱用治具の連結部を連結し、工具ホルダ着脱用治具の保持部に、工具ホルダをシャンク部がタレット側へ向く姿勢で保持させて、チャックの回転及び／又は主軸若しくはタレットの移動によってインロウ孔とシャンク部との芯位置を合わせた後、主軸又はタレットを工具ホルダがタレットに接近する方向へ移動させてインロウ孔にシャンク部を挿入させることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、ワークを把持するチャックを備えて回転可能な主軸と、周面又は端面に設けたインロウ孔に工具ホルダのシャンク部を挿入させて工具ホルダを装着したタレットとを備え、主軸又はタレットがＸ軸及びＺ軸方向に移動可能な工作機械において、タレットから工具ホルダを取り外す方法であって、チャックに、請求項１乃至３の何れかに記載の工具ホルダ着脱用治具の連結部を連結し、タレットを工具ホルダ着脱用治具側へ移動させて工具ホルダを保持部にセットし、工具ホルダとタレットとの連結を解除した後、主軸又はタレットを工具ホルダ着脱用治具がタレットから離れる方向へ移動させて、工具ホルダを保持部に残してインロウ孔からシャンク部を抜き取ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１及び４に記載の発明によれば、ストレートインロウ式において、コストや剛性での利点を活かしつつ、工具ホルダの着脱作業を良好な作業性で効率良く行うことができる。また、シャンク部の挿入時にこじれが生じにくいため、インロウ孔の内面やシャンク部に傷が付くおそれが低減され、剛性や加工精度の低下も好適に防止される。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、シャンク部の挿入時にこじれが生じても治具側でこれを吸収でき、モータへの過負荷が効果的に防止可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、インロウ孔とシャンク部との芯位置合わせをより簡単且つ精度よく実施することができる。
請求項５に記載の発明によれば、上記効果に加えて、複数の工具ホルダを連続して取り外す際の作業も楽に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の一例であるＮＣ旋盤の主要部を示す斜視図で、ＮＣ旋盤には、Ｃ軸回りで回転し、ワークを把持するチャック２を備えた主軸１と、軸線が主軸１と平行となるように配置され、Ｘ軸及びＺ軸方向へ移動可能なタレット３とが設けられている。このタレット３の周面には、複数の平坦な装着面４，４・・が形成され、各装着面４に、後述する工具ホルダ４０のシャンク部４５が挿脱可能なストレートのインロウ孔５が、タレット３の半径方向に軸線を合わせて形成されると共に、その周囲に工具ホルダ４０のボルト４６をねじ込み可能な複数のタップ孔６，６・・が形成されている。タレット３内には、図３に示すように、タレット３の中心に設けた回転軸７の回転に伴って回転する駆動軸８が、所定のインロウ孔５と同軸で配置されている。
【００１０】
そして、１０は工具ホルダ着脱用治具（以下単に「治具」という。）で、この治具１０は、図２，３にも示すように、チャック２に連結可能な連結部１１と、その連結部１１に連設され、工具ホルダ４０をシャンク部４５がタレット３側へ向く姿勢で保持可能な保持部１２とを備えている。
まず連結部１１は、固定板１３と、位置決めピン１４と、取付ボルト１５，１５とからなり、固定板１３をチャック２の端面に対して位置決めピン１４によってチャック爪と干渉しない所定位置に位置決めし、取付ボルト１５，１５によってチャック２の端面に固定可能となっている。
【００１１】
次に、保持部１２は、下台１６と、その下台１６上にあって工具ホルダ４０がセットされる上台１７とを備える。下台１６は、矩形状の板体で、チャック２側の端部に、上下方向の取付板１８をＴ字状に連設しており、その取付板１８の上部両端に設けた取付部１９，１９と、固定板１３の上端に突設した突設部２０とを、水平な軸２１によって連結することで、下台１６は、固定板１３に対して上下方向へ回転可能となる。但し、自重により下台１６は、取付板１８の下端が固定板１３に当接する位置で停止し、チャック２の端面から突出する。ここで、取付板１８の下方中央には、調整ボルト２２が螺合されてその先端を固定板１３に当接させているため、調整ボルト２２のねじ込み量の変更により、固定板１３に対する下台１６の角度がＸ軸回りに調整可能となる。
【００１２】
また、下台１６における突出側の端部は、上方に向けてＬ字状に折曲され、その内側で平行に立設した規制板２３との間に、上台１７が収容されている。上台１７は、上面に工具ホルダ４０の下面が嵌合してＸ軸方向へスライド可能な凹部２４を形成した板状体で、各コーナー部において、上端にフランジ２６を有し、下端にナット２７が螺合される４本のガイドピン２５，２５・・を、上台１７及び下台１６に貫通させている。よって、上台１７は、フランジ２６とナット２７とで規定されるストロークで上下方向へ移動可能に下台１６に連結される。さらに、上台１７と下台１６との間で各ガイドピン２５には、第１コイルバネ２８が夫々外装されて、常態では上台１７を、下台１６と平行となるストロークの上限位置に付勢している。このガイドピン２５と第１コイルバネ２８とが本発明の第１弾性手段となる。
【００１３】
一方、下台１６において、タレット３と反対側の端部には、Ｌ字状のストッパ板２９が連結されている。このストッパ板２９の上端には、一対のストッパピン３０，３０が、Ｘ軸方向へスライド可能に遊挿されると共に、タレット３側の頭部３１とストッパ板２９との間に外装した第２コイルバネ３３によって、端部に螺合したナット３２がストッパ板２９に当接する突出位置に付勢されている。このストッパピン３０と第２コイルバネ３３とが本発明の第２弾性手段となる。３４は、ストッパピン３０，３０の間でストッパ板２９の上端からＵ字状に形成された切欠きである。
【００１４】
工具ホルダ４０は、図５に示すように、箱状の本体４１の内部に、入力軸４２と、その入力軸４２からベベルギヤ４３，４３を介して直交状に回転伝達される出力軸４４とを軸支してなり、本体４１におけるタレット３への装着側となる側面には、入力軸４２の端部を突出させると共に、タレット３のインロウ孔５に嵌合する円筒状のシャンク部４５が同軸で突設されている。また、当該側面には、タレット３の装着面４に設けたタップ孔６に螺合可能なボルト４６，４６・・が突出している。一方、当該側面と隣接するチャック２側の側面には、出力軸４４の端部を突出させて、ドリルやエンドミル等の工具Ｔを着脱可能なチャック部４７を設けている。
【００１５】
以上の如く構成された治具１０を用いた工具ホルダ４０の着脱方法を説明する。
まず、工具ホルダ４０をタレット３に装着する場合、チャック２を回り止めした状態で、固定板１３を位置決めピン１４で位置決めして取付ボルト１５によって固定し、下台１６をチャック２の端面へ水平に取り付ける。そして、上台１７に工具ホルダ４０を、シャンク部４５がタレット３側を向くようにセットして、側面がストッパピン３０に当接するまでスライドさせる。
次に、タレット３をＸ軸及びＺ軸方向へ移動させて、工具ホルダ４０を装着する装着面４のインロウ孔５と、工具ホルダ４０のシャンク部４５との芯位置を合わせる。このとき、Ｙ軸方向へは、主軸１を微小回転させたり、調整ボルト２２によって下台１６の角度を変えたりすることで調整すればよい。
【００１６】
こうしてインロウ孔５とシャンク部４５との芯位置合わせが完了したら、タレット３を工具ホルダ４０側（Ｘ軸の−側）に移動させて、インロウ孔５にシャンク部４５を挿入させる。このときＹ軸方向にこじれが生じても、上台１７が第１コイルバネ２８の付勢に抗してガイドピン２５に沿って下降して過負荷を吸収できる。同様に、Ｘ軸方向にこじれが生じても、工具ホルダ４０が第２コイルバネ３３の付勢に抗してストッパピン３０を押し込んでスライドするため、過負荷を吸収できる。但し、Ｘ軸モータのトルクを監視して、第１、第２弾性手段で吸収できない所定値以上のトルクが発生すれば、挿入不良としてタレット３の移動を停止させ、芯位置合わせから再び行う。この方法としては、Ｘ軸を手動で操作させながらＸ軸モータのトルクをモニタで確認し、所定値以上のトルクが生じた場合に停止させる方法と、これらを自動で制御して行う方法とがある。
【００１７】
そして、シャンク部４５がインロウ孔５内に進入して工具ホルダ４０のボルト４６がタップ孔６に当接したら、シャンク部４５内の入力軸４２とタレット３内の駆動軸８との位相を合わせて、ボルト４６をタップ孔６にねじ込む。すると、工具ホルダ４０は、本体４１が装着面４に当接すると共に、入力軸４２が駆動軸８と結合する位置まで移動し、タレット３への装着が完了する。
なお、続いて他の装着面４に別の工具ホルダ４０を装着する場合は、タレット３を治具１０から離間させて回転させ、新たな装着面４を治具１０側へ向ければ、芯位置合わせを行う必要なく次の工具ホルダ４０の装着が行える。また、装着時のタレット３の位置及び主軸１の回転位置を記憶させておけば、後にツールレイアウトを変更する際には記憶させた位置にタレット３及び主軸１を位置決めすれば、工具ホルダ４０のセッティングのみで芯位置を合わせることができる。
【００１８】
逆に、工具ホルダ４０をタレット３から取り外す場合は、ボルト４６を緩めてそのまま手で引き抜いてもよいが、ここでも治具１０をチャック２に取り付けて、タレット３を治具１０側へ移動させて工具ホルダ４０を治具１０の上台１７上にセットし、この状態でボルト４６を緩めてタレット３との連結を解除する。そして、本体４１におけるストッパ板２９側の側面に、ストッパ板２９の外側からボルト４８を、切欠き３４を貫通させた状態で螺合させて、タレット３をＸ軸の＋側へ移動させれば、ボルト４８の頭部がストッパ板２９に係止する位置で工具ホルダ４０のスライドが規制されるため、工具ホルダ４０を治具１０上に残してタレット３のみが移動し、インロウ孔５からシャンク部４５が引き抜かれて工具ホルダ４０が取り外される。このようにすれば、治具１０を利用して複数の工具ホルダ４０を連続して取り外す際の作業も楽に行える。
【００１９】
このように、上記形態の治具１０及び着脱方法によれば、チャック２に連結可能な連結部１１と、その連結部１１に連設され、工具ホルダ４０をシャンク部４５がタレット３側へ向く姿勢で保持可能な保持部１２とを備えたことで、ストレートインロウ式において、コストや剛性での利点を活かしつつ、工具ホルダ４０の着脱作業を良好な作業性で効率良く行うことができる。また、シャンク部４５の挿入時にこじれが生じにくいため、インロウ孔５の内面やシャンク部４５に傷が付くおそれが低減され、剛性や加工精度の低下も好適に防止される。
【００２０】
特に、保持部１２に、工具ホルダ４０を上下方向で弾性支持する第１弾性手段と、シャンク部４５の挿入方向で弾性支持する第２弾性手段とを設けたことで、シャンク部４５の挿入時にこじれが生じても治具１０側でこれを吸収でき、モータへの過負荷が効果的に防止可能となる。
また、保持部１２を、連結部１１に連設される下台１６と、その下台１６上にあって工具ホルダ４０がセットされる上台１７とから構成し、第１弾性手段を、下台１６上で上台１７を上下動可能に連結するガイドピン２５と、下台１６と上台１７との間に設けられ、上台１６を上限位置へ付勢する第１コイルバネ２８とから構成したことで、第１弾性手段が簡単に得られるようになっている。
【００２１】
さらに、下台１６におけるタレット３と反対側の端部に、上台１７上の工具ホルダ４０の側面に近接するストッパ板２９を連設し、第２弾性手段を、ストッパ板２９に設けられて工具ホルダ４０の側面側へ水平移動可能に設けられるストッパピン３０と、そのストッパピン３０を工具ホルダ４０の側面側への突出方向へ付勢する第２コイルバネ３３とから構成したことで、第２弾性手段が簡単に得られるようになっている。
そして、連結部１１に対する下台１６の角度がＸ軸回りに調整可能となっているので、インロウ孔５とシャンク部４５との芯位置合わせをより簡単且つ精度よく実施することができる。
【００２２】
なお、治具における保持部は上記形態に限らず、工具ホルダを上下板で挟むように保持させたり、工具ホルダの稜線部分を支持するフレーム状としたり等、適宜形状変更可能である。
また、第１弾性手段も、上記形態ではガイドピンの増減は勿論、第１コイルバネをガイドピンと別の位置に設けたり、コイルバネに代えて板バネやゴム等の他の弾性体を用いたりして差し支えない。このような変更は第２弾性手段においても同様で、ストッパピンの先端同士を工具ホルダに当接する当接部材で連結したり、ストッパピンをなくしてストッパ板全体を下台に対してスライド可能且つ工具ホルダ側へ付勢して設け、ストッパ板を工具ホルダに弾性的に当接させたりすることも考えられる。勿論第１、第２弾性手段の省略も可能である。
【００２３】
一方、連結部においては、下台の角度調整をなくして固定板に下台を直接連結したり、下台を固定板に対してＣ軸と平行な軸回りで回転可能に連結したりしてもよい。
また、上記形態での連結部は、固定板を位置決めピン及び取付ボルトによってチャックに連結する構造となっているが、固定板と取付ボルトのみでもよいし、これらの構造に代えて、チャックが直接把持可能な六角軸部や円柱部とすることもできる。このようにチャックを利用すれば、治具自体の着脱作業が簡略でき、着脱に係る作業性の一層の向上に繋がる。
さらに、Ｘ軸は例えば３０°傾いた方向でもよく、移動するのは主軸でもよい。加えて、タレットの回転方向はＸ軸回りとすることもできる。
その他、本発明は、横旋盤に限らず、立旋盤等の他の工作機械にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】治具を設けたＮＣ旋盤の主要部の斜視図である。
【図２】治具を設けた主軸及びタレットの正面図である。
【図３】治具を設けた主軸及びタレットの平面図である。
【図４】治具を設けた主軸及びタレットの右側面図である。
【図５】工具ホルダの平面図である。
【図６】従来のＮＣ旋盤における工具ホルダの着脱方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・主軸、２・・チャック、３・・タレット、４・・装着面、５・・インロウ孔、１０・・工具ホルダ着脱用治具、１１・・連結部、１２・・保持部、１３・・固定板、１４・・位置決めピン、１５・・取付ボルト、１６・・下台、１７・・上台、２２・・調整ボルト、２５・・ガイドピン、２８・・第１コイルバネ、２９・・ストッパ板、３０・・ストッパピン、３３・・第２コイルバネ、４０・・工具ホルダ、４１・・本体、４５・・シャンク部、４６・・ボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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