(57)【要約】　　　（修正有）【課題】異物のゴミが付着した二面拘束工具の工具基準端面を工具マガジンにおいて清浄にする工具自動清掃装置の提供。【解決手段】工具ポット１の工具挿入側の口元に回転可能に外装し円筒外周面に回転受動部を形成した回転リング５と、二面拘束工具の工具基準端面と対向する前記回転リングの端面に取着した清掃部材４と、前記回転受動部と接触し工具ポットの移動時に回転リングを回転させるべくマガジンチエンに沿ってマガジンフレーム１１に固設した回転付与部材１２とを含めて構設し、工具マガジンにおいて、工具ポットの移動中に二面拘束工具の工具基準端面を清掃する。【選択図】　　図３
2004001155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二面拘束工具が使用できる工作機械の工具マガジンにおいて、工具ポットの工具挿入側の口元に回転可能に外装され円筒外周面に回転受動部が形成される回転リングと、前記二面拘束工具の工具基準端面に対向する前記回転リングの端面に取着される清掃部材と、前記回転受動部と接触し前記工具ポットの移動時に前記回転リングを回転させるべくマガジンチエンに沿ってマガジンフレームに固設された回転付与部材とを含んでなり、二面拘束工具の工具基準端面を工具マガジンにおいて工具ポットの移動中に清掃することを特徴とする工具自動清掃装置。
【請求項２】
二面拘束工具が使用できる工作機械の工具マガジンにおいて、チエンリンクにより連結され移動位置決めされる工具ポットの口元端面と該工具ポットに収納される工具の工具基準端面とで形成する隙間に挿入可能且つ前記工具ポットの口元半径以上の毛あしの長さを有するブラシと、前記工具ポットの移動方向と交差するように配置され且つ前記隙間に挿入可能に前記ブラシが取着されてマガジンフレームに固設されるブラシ支えとを含んでなり、工具ポットが移動する際に工具基準端面周辺をブラシで擦過することにより異物を除去することを特徴とする工具自動清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は工作機械の工具マガジンにおける二面拘束工具の工具自動清掃装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主軸に装着された二面拘束工具を取り外し、次工具に交換する場合、加工作業完了直後の工具周辺には汚れた切削油と微細な切粉が付着している。工具の取り外し前に周辺から工具に向けてエアブローされるので、大半の微細な切粉や異物は工具周辺から殆ど取り除かれる。二面拘束工具が主軸に装着される場合は、工具が主軸のテーパ穴と主軸軸端の端面の二面で当接し両端面は密着しているので異物が浸入していることは考えられない。
しかし、工具周辺をエアブローして交換アームで工具を主軸から取り外し工具マガジンに格納する時に、主軸頭と工具マガジンの位置関係から工具を何度か交換アームで持ち替えて移送する間に異物が付着する可能性がある。
【０００３】
工具マカジン側で工具端面に異物が付着しないように工具ポットに設けられた従来の工具端部防塵構造説明図を図７に示している。
図７において、工具ポット１０１は、チエンリンク１０２の穴に嵌装されている。工具ポット１０１は工具挿入側の端面を揃え、かつ同じ工具ポット１０１を使用するために、リンクの厚さ分を調整するスペーサ１０６を２リンクごとに組み込んで工具ポットの軸方向位置を定め、止め輪１０３でチエンリンク１０２の各々に装備され連結ピン１０７で連結しマガジンチエン１１０が構成されている。工具Ｔは工具ポット１０１のテーパ穴に図示しない交換アームにより装着され工具マガジンへの格納を終了する。
【０００４】
工具ポット１０１の工具Ｔを挿入する側の口元の端面には、工具基準端面Ｔａと、変形して当接する多孔質弾性体例えば耐油性のスポンジ等のリング状の防塵部材１０４が取着されている。防塵部材１０４は工具Ｔの工具ポット１０１のテーパ穴に嵌着する際に障害とならず、かつ工具基準端面Ｔａと当接して工具Ｔが工具ポット１０１に装着された状態では工具端面部にゴミ等の異物が付着できない構造となっている。従って工具マガジンに格納中は新たな異物が工具基準端面Ｔａに付着することはないので、工具Ｔを抜き取った時も工具Ｔのテーパ面に異物付着を防ぐ点で効果がある。
【０００５】
二面拘束工具でない場合、工具側のテーパシャンク部分が清浄であれば次工具として主軸に装着する場合に問題はないが、二面拘束形の工具の場合は主軸の基準端面と当接する工具側端面、すなわち工具基準端面が清浄でない場合は工具が主軸テーパ穴に確実に装着できず、軸方向の位置が不確実かつ不安定になる。エンドミル工具等の二面拘束工具は金型等の立体的な型彫りに使用され三次元の形状・寸法を正確に切削するために不可欠である。
【０００６】
従来の防塵部材１０４は工具Ｔを工具ポット１０１に装着時、工具基準端面Ｔａを防塵部材１０４で覆い、マガジンチエン１０２に格納中は異物の付着を防ぐ点で効果がある。しかし、工具基準端面Ｔａに異物が付着したまま工具ポット１０１に格納された場合は、防塵部材１０４に当接させても異物は当接する二面間に挟持されたままである。従って、工具Ｔを交換アームで抜き取って主軸へ搬送する際、異物が付着したまま主軸に装着され工具の取着が不安定となり工具位置の取付精度が維持されない。防塵部材１０４は工具基準端面Ｔａと当接するだけで相手面を拭って清浄にする機能を有しないからである。
【０００７】
従って、二面拘束工具を主軸に装着する場合や工具マガジンの工具ポットに格納して準備する場合には丹念にエアブローし、糸くずの分離しない特製のクロスで工具基準端面を拭って清浄にしていた。
しかし、加工作業の自動化，無人化を行って作業の高能率化が求められている現在、前述のように人手を介して工具の清掃等の管理を行うのは時代の要請にそぐわなくなっている。また、二面拘束工具の工具基準端面を効果的に清掃する手段が見つかっていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べた二面拘束工具は、加工作業終了後、主軸から交換アームで取り外し工具マガジンの工具ポットに収納する間に、工具に付着した異物をエアブロー等で除去しても、一旦工具マガジンに格納して再び取り出して主軸に装着する際に、主軸基準端面に当接する工具基準端面とその周辺に完全に異物が付着していないとの保証がなく清浄性を維持することができないという問題があった。
この結果、工具の装着が不安定な場合が生じ、工具自動交換を前提とする加工自動化の推進ができないという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的は二面拘束工具を使用する工作機械の工具マガジンにおいて、主軸に装着する前に、主軸基準端面に付着する異物を排除して工具の緊定を確実にするものである。そのために、工具マガジンにおいて工具ポットの割出し移動中に、ブラシ付の回転リングを同期回転させることにより、若しくは毛あしの長いブラシをマガジンフレーム上に適宜配設することにより前記二面拘束工具の工具基準端面を、工具を格納した工具マガジンにおいて移動中に清掃する自動工具清掃装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の工具自動清掃装置は、二面拘束工具が使用できる工作機械の工具マガジンにおいて、工具ポットの工具挿入側の口元に回転可能に外装され円筒外周面に回転受動部が形成される回転リングと、前記二面拘束工具の工具基準端面に対向する前記回転リングの端面に取着される清掃部材と、前記回転受動部と接触し前記工具ポットの移動時に前記回転リングを回転させるべくマガジンチエンに沿ってマガジンフレームに固設された回転付与部材とを含んでなり、二面拘束工具の工具基準端面を工具マガジンにおいて工具ポットの移動中に清掃するものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、二面拘束工具として型彫り用のエンドミルを例示することができる。三次元の形状を形成するため工具軸（Ｚ軸）方向も位置決め制御する必要がある。そのため、工具は主軸軸端の主軸基準端面と当接する二面拘束工具が不可欠である。また、正確なＺ軸方向の工具先端の位置決めのためには主軸基準端面とこれに当接する工具側の工具基準端のいずれの面にも異物が付着することのないようにする必要がある。主軸のテーパ穴とこれに続く端面の清掃は使用する工具のいかに係わらず、主軸周辺にエアブローすることにより清浄にされている。
【００１２】
二面拘束工具側のテーパ部は、テーパ面に向けてエアブローすることにより異物を排除することができる。主軸基準端面と当接していた工具基準端面はテーパ部と共にエアブローされるが、テーパ軸と直交する面であり不十分なエアブローとなる場合がある。そこで、工具マガジン側で工具ポットが割り出し指令により移動する際に、工具ポットの口元に回転可能に外装され端面に清掃部材を取着した回転リングを、マガジンフレーム本体に固設したラック歯車と係合させて回転するように設け、清掃部材の端面と当接する二面拘束工具の工具基準端面の清掃を行うことにより当接平面間に異物を挟持することがないようにしたものである。
【００１３】
請求項２に記載の工具自動清掃装置は、二面拘束工具が使用できる工作機械の工具マガジンにおいて、チエンリンクにより連結され移動位置決めされる工具ポットの口元端面と該工具ポットに収納される工具の工具基準端面とで形成する隙間に挿入可能且つ前記工具ポットの口元半径以上の毛あしの長さを有するブラシと、前記工具ポットの移動方向と交差するように配置され且つ前記隙間に挿入可能に前記ブラシが取着されてマガジンフレームに固設されるブラシ支えとを含んでなり、工具ポットが移動する際に工具基準端面周辺をブラシで擦過することにより異物を除去するものである。
【００１４】
請求項２の発明によれば、工具ポットの口元端面と工具基準端面との隙間に入った異物をマガジンフレームに固定したブラシ支えに設けたブラシで工具ポットの工具格納と次工具割出しの進退移動を利用することにより外部へ放出することにより清浄にするものである。毛あしの長いブラシを、毛先が接触するように対向させて配置し、この毛先の接触する部分を横断するように工具ポットを進退移動させるのが清浄化にすぐれた効果を発揮する。
なお、ブラシは前述の配置にこだわらない。マガジンフレーム上でより良い清浄効果を発揮できるブラシの配置を任意に選択することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
〔実施例１〕
図１はチエンリンク上の回転リング付工具ポットの断面図、図２は回転リングとこれに接触して回転させる回転付与部材の配置図、第３は回転リングの歯車と回転付与部材のラック歯車との係合状態図、図４は図３におけるＡＡ断面視図である。
【００１６】
マガジンチエンを構成するチエンリンク，工具ポット，スペーサ，止め輪及び連結ピンの関係は従来技術で説明したものと略共通である。
図１において、工具ポット１はチエンリンク２に嵌装され、止め輪３により工具ポット１の軸方向が位置決めされている。回転力を授受可能に外周に歯形等の回転受動部５ａが形成され、工具ポット１の工具Ｔの挿入側の端面に清掃部材４が取着された回転リング５が、工具ポット１の工具挿入側である口元に回転可能に外装されている。回転リング５は工具ポット１の前記口元の鍔の端面１ａとチエンリンク２の端面２ａ若しくはスペーサ６の端面間で案内されている。スペーサ６はチエンリンク２を連結ピン７で連結するために１リンクおきに使用されマガジンチエン１０を構成している。清掃部材４は、工具Ｔのテーパシャンクの大径側フランジ端面である工具基準端面Ｔａと接する。
【００１７】
チエンリンク２上で工具Ｔは止め金８（図３，図４参照）で回転が規制されている。従って工具基準端面Ｔａは回転しない。後述するように、回転する清掃部材４には、切断され遊離しにくいブラシ９が用いられる。フエルト状に形成して清掃部材に使用する場合にはフエルト片が分離して工具基準端面Ｔａに付着することがないようにフエルトを選定する。回転受動部５ａの形状は歯車，シンクロベルト車，Ｖベルト車，タイヤ車等から選定することができる。
【００１８】
図２において、マガジンフレーム１１（図３参照）に装備されたマガジンチエン１０のチエンリンク２が使用済工具の格納または次工具搬出のために、回転リング５が外装された工具ポット１は、進退移動して所定の位置に割り出され位置決めされる。本実施例ではマガジンチエン１０に平行して１以上の回転リング５の回転受動部５ａと接触する回転付与部材１２としてラック歯車１３がマガジンチエン１０に沿ってマガジンフレーム１１に固設されている。従って、マガジンチエン１０の割り出し移動中は、工具ポット１に外装されている回転リング５には回転付与部材１２から回転力が付与される。
【００１９】
図３，図４において、マガジンチエン１０のチエンリンク２は工具ポット１の外周のローラ面で案内されて、図示しない一対の鎖車間で張力が付加され紙面の表裏方向に割り出し駆動される。工具Ｔはチエンリンク２に固設された止め金８により常に一定方向を保持するように工具ポット１に嵌着されている。回転リング５の回転受動部５ａの歯車は、マガジンフレーム１１に固設したラック歯車１３と係合し回転リング５のみが回転する。この回転により回転リング５の端面に取着した清掃部材４が工具基準端面Ｔａを清掃する。回転付与部材１２は、ラック歯車１３のほか回転受動部５ａの形状に対応してチエン，シンクロベルト，Ｖベルト，Ｖベルト溝を使用して回転リング５を回転させることができる。
【００２０】
次に前記のとおり構成した工具自動清掃装置の作用について説明する。
次工具を把持して待機する工具交換アームの作動により、使用済工具は工具マガジンの工具ポット１に格納される。図１には工具格納前（下図）と工具格納後（上図）の工具ポット１と回転リング５の状態が示されている。格納時には工具基準端面Ｔａはブラシ９と圧接され、工具自体はテーパシャンク面Ｔｂで工具ポット１に保持されている。
【００２１】
従って、ブラシ９は圧接された時変形可能な程度の毛あしの長さと太さを保有している必要がある。毛あしが長過ぎるとテーパシャンク部の格納に障害となり、短過ぎると清掃効果が低下する。
毛あしが太過ぎると格納時テーパシャンク部の嵌着に抵抗となり、工具ポットでの確実な把持の点が問題となる。また、毛あしが細過ぎると繰り返し使用に対し耐久性が低下する。
【００２２】
すべての工具ポット１に回転リング５を外装することも可能である。また特定の工具ポットにのみ回転リング５を設けて二面拘束工具の格納用に使用することも可能である。回転リング５の円筒外周面に形成した回転受動部５ａと接触し工具ポット１を回転させるための回転付与部材１２がマガジンチエン１０に沿ってマガジンフレーム１１に固設されている。従って、図２に示すように回転付与部材１２がラック歯車１３のように複数の工具ポット１の回転受動部５ａと係合する場合には、回転リング５が係合して通過する全域で回転が付与される。マガジンチエン１０が進退移動する場合は回転リング５はこれに対応して正逆に回転する。
【００２３】
回転リング５の回転受動部５ａと回転付与部材１２の形状はすでに実施例の構成で説明した通りで、歯車とラック歯車，鎖車とチエン，ベルトとこれに対応するホイール（Ｖベルト，タイミングベルト等）タイヤとこれに対応する案内溝の組み合わせの中から選定することが可能である。なお、工具を格納しない回転リング付工具ポットが生じた時は、これを検知してその工具ポットを工具マガジンの特定位置に位置決めしてブラシ９と工具ポットのテーパ穴１ｂをエアブローすることにより工具マガジンから送り出す次工具の清浄性向上に有効である。回転リング５は回転付与部材１２と接触により回転力が伝えられて回転すれば良い、必ずしも同期して回転する必要はない。従って噛み合わせによらないでＶ形の溝による摩擦伝導によって回転リング５を回転させる手段は経済性の点で有利である。
【００２４】
〔実施例２〕
図５は、工具ポット口元端面と工具基準端面との隙間を清浄にするブラシとブラシ支えの正面図、図５のＢＢ断面視図である。
図５，図６において、工具マガジンのマガジンフレーム１１の基盤上で、連結ピン２６で上下一組のチエンリンク２２Ａ，２２Ｂがその移動方向に連結されている。チエンリンク２２Ａ，２２Ｂの中央に工具ポット１を嵌着し止め輪３により工具ポット１の軸方向の位置決めがされている。
【００２５】
隣接するチエンリンクはその板厚分のスペーサ２４が用いられ、図示しない溝付ホイールによりピンローラ２５を介し駆動され移動位置決めされる。工具Ｔは工具ポット１の中心の穿孔されたテーパ穴１ｂに挿着される。工具Ｔがテーパ穴１ｂに挿着されたとき工具ポット１の口元端面１ａと工具側の工具基準端面Ｔａとの間には若干の隙間Ｓが存在する。この隙間Ｓに挿入可能な程度にブラシ２１の厚さを形成し、毛あしの長さＬを工具ポット１の口元半径の寸法より長くしてブラシ２１を構成する。
【００２６】
ブラシ２１は、工具ポット１の口元端面１ａとほぼ同一高さで水平にブラシ支え２３の上面に取着され、下部はマガジンフレーム１１に固着されている。ブラシ２１の毛あしは工具ポット１の移動軸線と交差する方向に固着されるが交差角は適宜変更可能である。隙間Ｓはほぼ一定であるが若干の寸法差を生ずることもある。隙間Ｓのばらつきに対応して厚さの異なるブラシを準備し隣接して設置することにより除塵効果の万全が計れる。
【００２７】
実施例２において、ブラシ２１とブラシ支え２３とからなるブラシユニットのマガジンフレーム１１上での固定位置は任意であり自由である。また、ブラシユニットを対向させて配置しても良い。ブラシ２１の配置を千鳥形や対峙形など任意に選定して清浄効果を高めることができる。
また、ブラシ２１の毛あしを曲げに耐えられるよう長くすることが必要である。例えば、工具ポット１の毛あしを押し曲げて移動するには、毛あし長さが工具ポット口元半径より必ず大でなければならず、毛あしの復元性，耐久性も考えると毛あしの長さは前記口元半径の２倍以上が望ましい。ブラシ２１は弾力性があり繰り返される逆方向の曲げに対しても十分な疲労強度を必要とする。
【００２８】
次にブラシ２１による清浄作用について考察する。
ブラシ２１は、当初毛先が工具基準端面に近い大径テーパ部の外径面に接し、次第に大きく曲げられるので毛あしに過大な曲げを与えないためにも毛あしは長いほうが望ましいが、ブラシの毛あしと接触しブラシ側に移行した異物はブラシの毛あしの中間部分に挟持されるよりも先端部分に付着させたほうが、あとでブラシの反発により異物を跳ね飛ばす際に毛先からの分離が容易である。
【００２９】
そのために、短い毛あしから長い毛あしに順次接触して曲げられて行くように斜めにカットしても良い。また、ブラシ２１は連続植毛でなく断続的な部分植毛にすると異物の分離に効果がある。工具ポットの移動方向とブラシの清浄効果との関係については、ブラシが固定されているため、工具ポットはブラシを中心に往復移動させるほうが清浄効果が向上することが予想できる。従って、次工具の割出しを終了するまでに、ブラシ２１を中心に工具ポットが進退移動できるようブラシの取り付け位置及び次工具の割り出し法について配慮することにより、より良い清浄効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の工具自動清掃装置は上述のように構成されているので次に記載する効果を奏する。
請求項１に記載された発明を実施することにより、
（１）次工具を主軸に装着する前に、主軸基準端面と当接する二面拘束工具の工具基準端面を清浄にする手作業が不必要となった。
（２）二面拘束工具を使用する加工工程の完全な自動作業化が可能となった。
（３）加工機の本機側に清掃する装置を設けず工具マガジン側で清掃化作業が自動的に行われるので従来設備の大幅な変更を要しない。
（４）工具ポットの口元に回転リングを外装し、これを工具ポットの移動に連動して固定の回転付与部材と係合させて回転させて工具側基準端面を清掃することができるので追加する費用は少なく清掃の効果は大きい。
【００３１】
請求項２に記載された発明は、工具ポットの口元端面と工具の工具基準端面との間に入れる防塵部材に替えて、異物付着面とブラシとを移動接触させることにより異物の侵入を防ぐとともに工具基準端面を積極的に拭って清浄化できるという効果を有する。
毛あしの長いブラシを対向して配設する位置は、工具収納本数や工具ポットの形状に左右されることなく任意の場所に任意個数の設置が可能であり清浄効果を高めることができるという効果を有する。
ブラシによる清浄作用は、工具の格納および次工具取り出しのため割り出し駆動時の進退移動動作と連動して工具ポットが固定ブラシを通過する毎に行われるので清浄効果を一層向上できるという効果を有する。
ブラシの毛あしの弾性変形を利用して異物をブラシ側に移行させ，変形回復時の弾性により異物をブラシから排除するのでブラシが清浄に保たれ工具基準端面からの異物排除能力が維持できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】チエンリンク上の回転リング付工具ポットの断面図である。
【図２】回転リングとこれに接触して回転させる回転付与部材の配置図である。
【図３】回転リングの歯車と回転付与部材のラック歯車との係合状態図である。
【図４】図３におけるＡＡ断面視図である。
【図５】工具ポットの口元端面と工具基準端面との隙間を清浄にするブラシとブラシ支えの正面図である。
【図６】図５のＢＢ断面視図である。
【図７】従来の工具端面部防塵構造説明図である。
【符号の説明】
１　工具ポット　　　　　２　チエンリンク
３　止め輪　　　　　　　４　清掃部材
５　回転リング　　　　　６　スペーサ
７　連結ピン　　　　　　８　止め金
９　ブラシ　　　　　　　１０　マガジンチエン
１１　マガジンフレーム　１２　回転付与部材
１３　ラック歯車　　　　２１　ブラシ
２２Ａ，２２Ｂ　チエンリンク
２３　ブラシ支え　　　　２４　スペーサ
２５　ピンローラ　　　　２６　連結ピン
【図１】
2004001155.tif 000003
【図２】
2004001155.tif 000004
【図３】
2004001155.tif 000005
【図４】
2004001155.tif 000006
【図５】
2004001155.tif 000007
【図６】
2004001155.tif 000008
【図７】
2004001155.tif 000009