(57)【要約】【課題】その使用環境により経年変化を起こしにくいと共に、その製造コストを著しく低減させることができる工具保持部材を提供する。【解決手段】工作機械中の可動支持部材４に着脱可能に支持され、工作機械の作業時に使う工具８を交換可能に保持する工具保持孔５８を有し、熱硬化性樹脂の材料を射出成形することにより形成された工具保持部材５０。【効果】熱硬化性樹脂を用いているので、その使用環境により経年変化を起こしにくい。また、熱硬化性樹脂を用いて圧縮成形する方法により製造される工具保持部材に比べて、製造時間を短縮することができるので、工具保持部材の製造コストを著しく低減させることができる。【選択図】　　　図４
2004009246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械中の可動支持部材に着脱可能に支持され、
工作機械の作業時に使う工具を交換可能に保持する工具保持孔を有し、
熱硬化性樹脂の材料を射出成形することにより形成された
ことを特徴とする工具保持部材。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂の材料にフェノール樹脂を用いるようにした請求項１に記載の工具保持部材。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂の材料にガラス繊維を混入させて形成するようにした請求項１又は請求項２に記載の工具保持部材。
【請求項４】
前記工具保持孔と同一の軸線上に配置された環状の金属部材を肉厚内に埋設させて形成するようにした請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の工具保持部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、円盤状や鎖状の工具マガジンにその移動方向に間隔をおいて複数設けられ、工具を交換可能に保持する工具保持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、工作機械のマシニングセンター等に回転自在に設けられる円盤状の工具マガジンは、図５に示すように、複数のツールポット２（工具保持部材）が、割り出し回転されるマガジン円盤４の円周部の複数の支持溝４ａの各々に、その中心軸がマガジン円盤４の回転軸と平行となるように支持され、各ツールポット２の工具保持孔６には各種の工具８が交換可能に保持されるようになっている。
【０００３】
なお、マガジン円盤４に支持されるよう図示されたツールポット２の、両隣りの支持溝４ａにも同様のツールポット２が支持されるが、図を見易くする便宜上それらの図示は省略するものとする。
【０００４】
工作機械の主軸１４の工具８を交換するときには、次に使用される工具８を保持するツールポット２が、マガジン円盤４の所定の割り出し位置（図５中におけるＡの位置）において、マガジン円盤４の軸線方向から半径方向に向けて９０度旋回することにより、マガジン円盤４の支持溝４ａから取り出されて、図５中におけるＢの位置に変位し、ツールポット２の軸線方向が工作機械の主軸１４の軸線方向と平行となる。
【０００５】
このような状態で、ツールポット２に保持されている工具８と、主軸１４に固定されている異なる種類の工具８は、図示してない工具交換装置により、互いに交換されるようになっている。
【０００６】
上記ツールポット２の旋回時は、工具８の挿入側の端部とは反対側の端部から突出するように設けられた、金属板のインサート１０のピン挿入用孔１２に嵌合した、図示してないピンの軸を支点にして旋回するようになっている。
【０００７】
上記のようなツールポット２は、従来においては鉄鋼材等の金属を切削加工することにより形成されていたが、工具８と同様に消耗品であるため、いかにその製造コストを低減させるかが問題となっていた。
【０００８】
そこでツールポット２としての耐久性等の条件を満足しつつ、製造時間を短くすることで製造コストの低減を図るために、成形性の良い合成樹脂材、例えば熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂材を圧縮成形することにより、ツールポット２を製造することが行われていた。このようなツールポット２を圧縮成形して製造する方法としては、図６に示すようなものがある。
【０００９】
すなわち、図６（ａ）ないし（ｃ）において簡略化して示される圧縮成形装置２０は、凸形状部２２が設けられている上型２４と、凹形状部２６が形成されている下型２８から主として構成されている。
【００１０】
そして、同図中において上下方向に可動する上型２４が下降することにより、下型２８の凹形状部２６が密閉されるようになっており、上型２４と下型２８により密閉されることにより形成される密閉空間が、ツールポット２と同一の形状となるようになっている。
【００１１】
ツールポット２の製造工程としては、まず図６（ａ）に示すように、圧縮成形装置２０の上型２４が下型２８から離れて上方に退避している状態のときに、ツールポット２の原料となる所定量のフェノール樹脂材３２が１００℃前後に予熱されて、下型２８の凹形状部２６の底部に配置される。
【００１２】
次に図６（ｂ）に示すように、上型２４の凸形状部２２が下降して下型２８の凹形状部２６の内部に、ツールポット２と同一形状の密閉空間を形成しながら加圧することで、下型２８の凹形状部２６の内部にあるフェノール樹脂材３２は、上型２４と下型２８で密閉される空間を充填するようにしてツールポット２の形状に成形される。このときフェノール樹脂材３２はツールポット２の形状に成形されると同時に、１６０℃位の温度迄加熱されることによりその形状で硬化する。
【００１３】
次に図６（ｃ）に示すように、一定時間経過してから再び上型２４を上方に退避させることにより、成形されて硬化したツールポット２を下型２８の凹形状部２６内から取り出すようになっている。
【００１４】
ツールポット２は上記のように、フェノール樹脂材３２を圧縮成形して製造されることにより、鉄鋼材等の金属を切削加工する場合よりも製造時間を短縮することができ、そのためにその製造コストを低減させることができる。
【００１５】
一方、特開２００１−３４７４３４号公報には、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂（ナイロン６６等）を用いてツールポットを製造することについて掲載されている。一般に熱可塑性樹脂を成形する場合には射出成形による方法が採用されるが、この方法によれば圧縮成形の方法よりも更に製造時間を短縮してツールポットを製造することができるので、その製造コストを著しく低減させることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂は、熱硬化性樹脂のフェノール樹脂と比べて熱変形を起こし易く、膨張係数や吸水率が高いという性質を有するため、ツールポットの使用環境によっては経年変化を起こし易いという問題があった。
【００１７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、その使用環境により経年変化を起こしにくいと共に、その製造コストを著しく低減させることができる工具保持部材を提供することを課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による工具保持部材は、
工作機械中の可動支持部材に着脱可能に支持され、
工作機械の作業時に使う工具を交換可能に保持する工具保持孔を有し、
熱硬化性樹脂の材料を射出成形することにより形成されたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１ないし図４は、本発明に係る工具保持部材の一実施の形態について説明するために参照する図である。従来の工作機械の説明における部品や場所と同じ部品や場所には同じ符号を用いて説明する。
【００２０】
図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係るツールポット５０（工具保持部材）を示す図である。ツールポット５０の本体部分５２は、熱硬化性樹脂のフェノール樹脂材により形成され、後述する成形方法により形成されて硬化させたものである。
【００２１】
またツールポット５０の本体部分５２には、その軸線部に工具保持孔５８が形成されており、この工具保持孔５８の一方の端部には工具８を挿入及び支持しやすいように、テ−パ形状の工具挿入口６０が形成されている。
【００２２】
またツールポット５０の本体部分５２の、工具挿入口６０と反対側の端部には、金属製のインサート５６の一方の端部が埋設されて一体化されている。このインサート５６の他方の端部には、工具８（図５参照）の使用時において、マガジン円盤４（図５参照）等の工具マガジンから９０度旋回して工具８を取り出す際に、旋回中心となるピンに嵌合するピン挿入用孔５４が形成されている。
【００２３】
このツールポット５０の、工具保持孔５８の長さ中央部の肉厚部には、金属リング６２（環状の金属部材）が埋設されるようになっている。この金属リング６２には、ツールポット５０に挿入される工具８を保持するための機構が、ツールポット５０の外周からの機械加工により設けられるが、その機構は本発明とは直接関係がないので詳細な説明は省略する。
【００２４】
図３及び図４は、本実施の形態に係るツールポット５０をフェノール樹脂を用いて射出成形法により形成するための、射出成形装置６８を概略的に示す図である。この射出成形装置６８は、ツールポット５０を同時に２個づつ成形することができるようになっている。
【００２５】
ホッパ７０から供給されるフェノール樹脂材７２のチップが搬送される管状の流路７４の内部には、回転駆動することによりフェノール樹脂材７２を押し進めるためのスクリューフィーダ７６が設けられており、流路７４は固定型７８の流入口８０に連通されている。
【００２６】
固定型７８の流入口８０と反対側の端面８２には、成形品を取り出せるように後述するような凹形状部８６が開放されており、その凹形状部８６は、図中において左右方向に往復移動する可動型８４が端面８２に密接することにより、凹形状部８６は密閉可能となっている。
【００２７】
すなわち固定型７８と可動型８４で形成される密閉空間が、本発明に係るツールポット５０と同一の形状となるように、固定型７８の内部には所定の凹形状部８６が形成されており、その可動型８４には段部８８を有する所定の凸形状部９０が設けられている。
【００２８】
また固定型７８にはインサート用穴部９２が形成されていて、インサート５６の一方の端部をそのインサート用穴部９２に緩く挿入することにより、インサート５６の他方の端部が上記密閉空間（凹形状部８６）内に突出するようになっている。
【００２９】
また上記のような射出成形装置６８においては、図３に示すように、可動型８４の凸形状部９０に、金属リング６２が段部８８に突当たるように緩く嵌合されて、ツールポット５０の工具保持孔５８の長さ中央部の肉厚内にその金属リング６２が埋設されるようになっている。
【００３０】
そして、固定型７８の端面８２に可動型８４が密接した状態で、固定型７８と可動型８４の間に形成される上記密閉空間に、フェノール樹脂材７２が流路７４から流入口８０を通って流し込まれるようになっている。
【００３１】
ホッパ７０から供給される所定量のフェノール樹脂材７２のチップは、流路７４の内部をスクリューフィーダ７６によって固定型７８の流入口８０に向かって押し進められていく際に、予熱を与えられることで流動化する。
【００３２】
そして、流入口８０を経て固定型７８と可動型８４の間の密閉空間にフェノール樹脂材７２が充填して加熱され、硬化するようになっている。このとき、流路７４から流入口８０へと断面積が急激に縮小するように変化するために摩擦熱が発生し、フェノール樹脂材７２がこの摩擦熱により加熱されることから、硬化時間が短縮されることになる。
【００３３】
図４に示すように、フェノール樹脂材７２が硬化して成形されたツールポット５０は、固定型７８の端面８２に密接させていた可動型８４を後退させることにより、固定型７８の開放された凹形状部８６から取り出すことができる。
【００３４】
このとき金属リング６２は可動型８４の凸形状部９０から抜けて、ツールポット５０の工具保持孔５８の長さ中央部の肉厚内に残ることとなる。またインサート５６は、成形されたツールポット５０を凹形状部８６から取り出すときに、インサート用穴部９２から抜け出るようになっている。
【００３５】
このようにして成形されたツールポット５０は、その線膨張係数が１．５￣２．０であり、従来の熱硬化性樹脂のフェノール樹脂材を圧縮成形したものの線膨張係数が４．０￣５．０であるのと比較すると、線膨張係数がそれより小さくなっていることが分かる。
【００３６】
また上記のようにして成形されたツールポット５０は、その吸水率が０．１％以下であり、従来のフェノール樹脂材を圧縮成形したものの吸水率が０．１９％であるのと比較すると、吸水率もそれより小さくなっていることが分かる。
【００３７】
また、従来の熱可塑性樹脂にガラス繊維を混入したものを、射出成形した場合は、その吸水率は２．５％であるので、上記のようにして成形されたツールポット５０の吸水率（０．１％以下）の方が小さくなっていることが分かる。
このため、上記のようにして成形されたツールポット５０は膨張係数や吸水率が低いため、その使用環境により経年変化を起こしにくい。
【００３８】
また上記のようにして成形されたツールポット５０は、熱硬化性樹脂を用いて圧縮成形する方法により製造されるツールポットに比べて、製造時間を、熱可塑性樹脂を用いて射出成形する場合と同等に短縮することができるので、ツールポット５０の製造コストを著しく低減させることができる。
【００３９】
なお上記実施の形態においては、金属リング６２がツールポット５０の所定位置の肉厚内に埋設されるようにするため、金属リング６２を可動型８４に設けられている凸形状部９０の段部８８に突当てるようにしたが、金属リング６２がツールポット５０の所定の位置に埋設されるようにするためには、金属リング６２を段部８８に突当てる手段に限定する必要はなく、その他のどのような手段を用いてもよい。
【００４０】
また上記実施の形態においては、ツールポット５０の本体部分５２はフェノール樹脂材７２のみから成形されたものである場合について説明したが、強度を向上させるために、フェノール樹脂材７２にガラス繊維を混入させるようにしてもよい。
【００４１】
また上記実施の形態においては、ツールポット５０の本体部分５２はフェノール樹脂材７２により成形されたものである場合について説明したが、フェノール樹脂材７２に限定する必要はなく、ツールポット５０にはフェノール樹脂材７２以外の熱硬化性樹脂を用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工具保持部材によれば、熱硬化性樹脂を用いているので熱変形を起こしにくく、膨張係数や吸水率が低いためその使用環境により経年変化を起こしにくい。
【００４３】
また、熱硬化性樹脂を用いて圧縮成形する方法により製造される工具保持部材に比べて、製造時間を短縮することができるので、工具保持部材の製造コストを著しく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るツールポット５０を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるツールポット５０をその左端側から見た正面図である。
【図３】射出成形装置６８の射出成形による樹脂材充填工程を示す側面断面図である。
【図４】射出成形装置６８の成形品取り出し工程を示す側面断面図である。
【図５】マガジン円盤４及びツールポット２等の概略斜視図である。
【図６】圧縮成形装置２０による圧縮成形方法の各工程を示す概略図であり、図６（ａ）は樹脂材投入工程を示す図、図６（ｂ）は圧縮成形工程を示す図、図６（ｃ）は成形品取り出し工程を示す図である。
【符号の説明】
２　ツールポット
４　マガジン円盤
４ａ　支持溝
６　工具保持孔
８　工具
１０　インサート
１２　ピン挿入用孔
１４　主軸
２０　圧縮成形装置
２２　凸形状部
２４　上型
２６　凹形状部
２８　下型
３２　フェノール樹脂材
５０　ツールポット
５２　本体部分
５４　ピン挿入用孔
５６　インサート
５８　工具保持孔
６０　工具挿入口
６２　金属リング
６８　射出成形装置
７０　ホッパ
７２　フェノール樹脂材
７４　流路
７６　スクリューフィーダ
７８　固定型
８０　流入口
８２　端面
８４　可動型
８６　凹形状部
８８　段部
９０　凸形状部
９２　インサート用穴部
【図１】
2004009246.tif 000003
【図２】
2004009246.tif 000004
【図３】
2004009246.tif 000005
【図４】
2004009246.tif 000006
【図５】
2004009246.tif 000007
【図６】
2004009246.tif 000008