(57)【要約】【課題】位置決めブロックの摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工する。【解決手段】工具ホルダ１８は、主軸ヘッド本体１４の方向に突出し、先端部３６が円錐台形の位置決めピン２０を備える。位置決めブロック２２は、位置決めピン２０の方向の対抗面４４において一方向に延在する溝４６を備える。該溝４６の一部は位置決めピン２０の先端部３６が嵌合する円錐面５０を備えるピン支持部５２となっている。工具ホルダ１８のシャンク部２６を主軸ヘッド本体１４のシャンク挿入部２８に挿入したとき、先端部３６は円錐面５０に対して面接触する。【選択図】図１
2005022061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、
一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、
前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出し、先端部が円錐台形の位置決めピンと、
前記主軸ヘッド本体に設けられ、前記位置決めピンを支持する位置決めブロックと、
を有するマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置において、
前記位置決めブロックは、前記位置決めピンと対抗する側において一方向に連通するように延在する溝を備え、
前記溝の一部は前記位置決めピンの先端部が嵌合して面接触する円錐面からなるピン支持部となっていることを特徴とするマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置。
【請求項２】
マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、
一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、
前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出し、先端部が円錐台形の位置決めピンと、
を有するマシニングセンタに用いられ、前記位置決めピンを支持するための位置決めブロックにおいて、
前記主軸ヘッド本体に設けられ、
前記位置決めピンと対抗する側において一方向に連通する溝を備え、
前記溝の一部は前記位置決めピンの先端が嵌合する円錐面からなるピン支持部となっていることを特徴とする位置決めブロック。
【請求項３】
マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、
一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、
前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出する位置決めピンと、
前記主軸ヘッド本体に設けられ、前記位置決めピンを支持する位置決めブロックと、
を有するマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置において、
前記位置決めブロックは、前記位置決めピンと対抗する側において前記主軸の中心軸からみて径方向に連通するように延在するテーパ溝を備え、
前記位置決めピンの先端部は、前記テーパ溝と面接触する断面台形であることを特徴とするマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタの工具ホルダに設けられた位置決めピンを位置決めブロックで支持するマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置及び位置決めブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタは、数値制御手段と自動工具交換手段とを備える工作装置であり、一度工作物をテーブルに取り付けると工具を順次自動交換して複合的な加工を連続して行うことができる。従って、工作物を付け換える手数と時間が省略されるとともに精度や経済性にも優れるという特徴を有することから、広汎に利用されている。マシニングセンタで用いる工具は工具ホルダに取り付けられており、該工具ホルダを交換することにより種々の工具を選択的に使用することができる。
【０００３】
図８に示すように、従来技術に係る工具ホルダ位置決め装置５００では、工具ホルダ５０２には位置決めピン５０４が設けられており、該位置決めピン５０４が主軸ヘッド本体５０６に設けられた位置決めブロック５０８に挿入される。これにより、位置決めピン５０４は位置決めブロック５０８によって支持され、角度の位置決めがなされる。
【０００４】
位置決めブロック５０８において、位置決めピン５０４が挿入される箇所を、位置決めピン５０４の先端部５１０のテーパに適合した傾斜した溝５１２とする技術が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この技術によれば、先端部５１０と溝５１２とは線接触して工具ホルダ５０２の角度が位置決めされる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９３６２４号公報（段落［００２１］）
【特許文献２】実開平５−３１８号公報（段落［０００５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記の特許文献１及び特許文献２で開示されている技術では、位置決めピン５０４の先端部５１０と溝５１２とは線接触することから接触部にかかる荷重が大きく、位置決めピン及び溝の双方が摩耗しやすい。特に、工具ホルダを交換する頻度が高いときには溝の摩耗量が大きい。従って、工作物を高精度に加工するためには摩耗した位置決めブロックを頻繁に交換する必要がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、位置決めピン及び溝の摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工することを可能にするマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置及び位置決めブロックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置は、マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出し、先端部が円錐台形の位置決めピンと、前記主軸ヘッド本体に設けられ、前記位置決めピンを支持する位置決めブロックと、を有するマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置において、前記位置決めブロックは、前記位置決めピンと対抗する側において一方向に連通するように延在する溝を備え、前記溝の一部は前記位置決めピンの先端部が嵌合して面接触する円錐面からなるピン支持部となっていることを特徴とする。
【０００９】
このように、位置決めピンの先端部と位置決めブロックのピン支持部が面接触するように構成することにより、位置決めピン及び溝の摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工することができる。また、溝は位置決めブロックの両端面を連通していることから、切り屑等が溝から排出されやすく、円錐面に残留しにくい。従って、工具ホルダを高精度に位置決め可能である。
【００１０】
また、本発明に係る位置決めブロックは、マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出し、先端部が円錐台形の位置決めピンと、を有するマシニングセンタに用いられ、前記位置決めピンを支持するための位置決めブロックにおいて、前記主軸ヘッド本体に設けられ、前記位置決めピンと対抗する側において一方向に連通する溝を備え、前記溝の一部は前記位置決めピンの先端が嵌合する円錐面からなるピン支持部となっていることを特徴とする。
【００１１】
このように、位置決めピンの先端部と位置決めブロックのピン支持部が面接触するように構成することにより、溝の摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置は、マシニングセンタの主軸を備える主軸ヘッド本体と、一端が前記主軸ヘッド本体に装着され、前記主軸から回転力を受けて他端に取り付けられる工具を回転させる工具ホルダと、前記工具ホルダに設けられ、前記主軸ヘッド本体の方向に突出する位置決めピンと、前記主軸ヘッド本体に設けられ、前記位置決めピンを支持する位置決めブロックと、を有するマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置において、前記位置決めブロックは、前記位置決めピンと対抗する側において前記主軸の中心軸からみて径方向に連通するように延在するテーパ溝を備え、前記位置決めピンの先端部は、前記テーパ溝と面接触する断面台形であることを特徴とする。
【００１３】
このように、位置決めピンの先端部と位置決めブロックのテーパ溝が面接触するように構成することにより、テーパ溝の摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、位置決めピンの先端部と位置決めブロックのピン支持部が面接触するように構成されており、又は、位置決めピンの断面台形型の先端部と位置決めブロックのテーパ溝が面接触するように構成されている。従って、位置決めピン、溝及びテーパ溝の摩耗を低減し、工具ホルダを頻繁に交換する場合においても工作物を高精度に加工するという効果を達成することができる。
【００１５】
また、溝及びテーパ溝は位置決めブロックの両端面を連通するように横断していることから、切り屑等は溝から排出されやすく、工具ホルダを高精度に位置決め可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置及び位置決めブロックについて好適な第１及び第２の実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０は、マシニングセンタの主軸１２を備える主軸ヘッド本体１４と、一端が主軸ヘッド本体１４に装着され、主軸１２から回転力を受けて他端に取り付けられる工具１６を回転させる工具ホルダ１８と、該工具ホルダ１８に設けられた位置決めピン２０を支持する位置決めブロック２２とを有する。位置決めブロック２２は、ボルト２４によって主軸ヘッド本体１４に固定されている。ボルト２４は、六角穴付きボルトを用いると、位置決めピン２０に対抗する側の対抗面４４から頭部が突出せず、ボルト２４と位置決めピン２０が干渉することがない。
【００１８】
図１及び図２に示すように、工具ホルダ１８のシャンク部２６は、主軸ヘッド本体１４のシャンク挿入部２８に挿入される。主軸１２とシャンク部２６の中心は一致した中心軸Ｃとなり、シャンク部２６の先端のプルスタッド３０が主軸１２に係合して回転される。プルスタッド３０の回転は他端のギアボックス３２に伝達され、回転速度が調整されるとともに回転方向が９０°変換されて工具１６を回転することとなる。
【００１９】
位置決めピン２０は、工具ホルダ１８の側方膨出部３４から、中心軸Ｃと平行で主軸ヘッド本体１４の方向に突出するように設けられている。位置決めピン２０の先端部３６は、先端に向かって縮径する円錐台形となっている。位置決めピン２０は、側方膨出部３４の内部に設けられたばね（図示せず）によって矢印Ａ１方向（中心軸Ｃと平行で位置決めピン２０の先端に向かう方向）に押し出されており、逆方向の矢印Ａ２方向の力を受けることによってばねを圧縮して微少量縮退可能である。位置決めピン２０は、矢印Ａ２方向に縮退するとき、位置決めピン２０に設けられた位置決めアーム３８と共に変位する。
【００２０】
位置決めアーム３８はシャンク部２６の方向に延在しており、位置決めピン２０に外力が作用しないとき、位置決めアーム３８の先端部がシャンク部２６に設けられた位置決めリング４０の凹部４２に係合し、プルスタッド３０の回転をロックする。位置決めアーム３８に矢印Ａ２方向の力が作用すると、位置決めアーム３８の先端が凹部４２から離間してロックが解除され、プルスタッド３０が回転可能になる。
【００２１】
図１及び図３に示すように、位置決めブロック２２は、位置決めピン２０に対抗する側の対抗面４４において、中心軸Ｃからみて径方向に延在する溝４６を備える。該溝４６は位置決めブロック２２の両端面を連通するように横断していることから、溝４６には切り屑等が残留しにくい。溝４６の両側面４８の一部は、位置決めピン２０の先端部３６が嵌合する円錐面５０となっており、２つの円錐面５０によってピン支持部５２を構成している。つまり、工具ホルダ１８のシャンク部２６がシャンク挿入部２８に挿入されたとき、位置決めピン２０の先端部３６はピン支持部５２に嵌合して面接触する。このとき、位置決めピン２０及び位置決めアーム３８（図２参照）は矢印Ａ２方向の力を受けて側方膨出部３４内に縮退し、位置決めアーム３８の先端が凹部４２から離間してロックが解除される。また、位置決めピン２０の先端部３６は、溝４６の底面５４に接触することがなく、先端部３６の側面と円錐面５０が確実に面接触するように設定されている（図４参照）。
【００２２】
前記の通り、切り屑等が排出されやすいように、溝４６は位置決めブロック２２の両端面を連通するように延在していることから、溝４６の一部である円錐面５０に切り屑等が残留しにくい。従って、先端部３６は、円錐面５０に確実に面接触することができ、工具ホルダ１８を高精度に位置決め可能である。
【００２３】
円錐面５０は、高精度に加工が施され滑らかに形成されており、先端部３６はより確実に円錐面５０に面接触することができる。
【００２４】
円錐面５０以外の両側面４８は底面５４に対して直角に設定され、特に高精度に加工する必要はなく、比較的粗い面となっている。従って、溝４６は簡便に形成可能であり、制作費の低減を図ることができる。
【００２５】
底面５４におけるピン支持部５２の中央部には、流体供給口５８と連通する流体噴出孔６０が設けられている。流体供給口５８には流体供給チューブ６２が接続され、図示しないバルブの操作によって流体噴出孔６０に高圧流体（例えば、圧縮空気）を供給することができる。流体噴出孔６０に供給された高圧流体は、ピン支持部５２の円錐面５０に吹き付けられ、該円錐面５０に付着する切り屑等を吹き散らして清掃することができる。このとき、溝４６は位置決めブロック２２の両端面を連通するように横断していることから、高圧流体によって吹き散らされた切り屑等は溝４６から容易に排出される。
【００２６】
位置決めブロック２２には、前記ボルト２４が挿入される２つのボルト取付穴６４が設けられている。ボルト取付穴６４には、ボルト２４の頭部が没入可能なざぐり部が設けられている。
【００２７】
このように構成されるマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０及び位置決めブロック２２によれば、工具ホルダ１８のシャンク部２６をシャンク挿入部２８に挿入したとき、位置決めピン２０の先端部３６が位置決めブロック２２のピン支持部５２に嵌合して面接触することにより、工具ホルダ１８の角度が位置決めされる。
【００２８】
また、先端部３６と円錐面５０は面接触することから、位置決めピン２０にかかる荷重が接触面全体に分散されることになり、所定の箇所に集中的な荷重がかかることがない。従って、工具ホルダ１８を頻繁に交換するような使用方法であっても先端部３６及び円錐面５０の摩耗が少なく、工具ホルダ１８の位置決め精度の低下が極めて小さい。
【００２９】
さらに、図４に示すように、先端部３６は溝４６の底面５４と離間するように設定されていることから、先端部３６と円錐面５０は確実に面接触することができる。
【００３０】
なお、位置決めブロック２２は、図５に示す位置決めブロック８０で置き換えてもよい。位置決めブロック８０の溝４６には、２つのピン支持部８２及び８４が設けられている。これらのピン支持部８２及び８４は、前記ピン支持部５２に相当するものであり、中心軸Ｃからみて径方向に並んで配置されている。このように、複数のピン支持部８２及び８４を設けることにより、中心軸Ｃと位置決めピン２０とのピッチが異なる複数の工具ホルダが適用可能となる。この場合、高圧流体を噴出する流体噴出孔６０は、ピン支持部８２及び８４のそれぞれの箇所に設けるとよい。なお、位置決めブロック８０において、前記位置決めブロック２２と同じ箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
次に、第２の実施の形態に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１００について図６及び図７を参照しながら説明する。マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１００は、前記マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０における位置決めブロック２２が位置決めブロック１０２で置き換えられ、工具ホルダ１８の先端部３６が先端部１０４で置き換えられている。これら以外の箇所でマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０と同じ箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図６及び図７に示すように、工具ホルダ位置決め装置１００で用いられる位置決めブロック１０２は、対抗面４４において、中心軸Ｃからみて径方向に延在するテーパ溝１０６を備える。該テーパ溝１０６は位置決めブロック１０２の両端面を連通するように横断している。テーパ溝１０６の両側面１０８は、位置決めピン２０の方向に向かって拡がる傾斜面となっている。両側面１０８は高精度に加工され滑らかに形成されている。高圧流体を噴出する流体噴出孔６０は、テーパ溝１０６の底面１１０において適当な間隔で複数設けられている。実際上、位置決めブロック１０２には、従来技術で用いられている位置決めブロック５０８（図８参照）を用いてもよい。
【００３３】
工具ホルダ位置決め装置１００で用いられる位置決めピン２０の先端部１１２は、テーパ溝１０６の両側面１０８に面接触する断面台形となっている。つまり、先端に向かって狭くなるような傾斜面を有し、両側面１０８に確実に面接触することができる。
【００３４】
従って、マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１００によれば、先端部１１２と両側面１０８は面接触することから、位置決めピン２０にかかる荷重が接触面全体に分散されることになり、所定の箇所に集中的な荷重がかかることがない。よって、マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１００は前記マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０と同様の効果を奏する。
【００３５】
また、マシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１００では、位置決めブロック１０２のテーパ溝１０６が位置決めブロック１０２の両端面を連通するように横断しており、全面が均一に形成されていることから、先端部１１２はテーパ溝１０６のうちの任意の箇所に挿入されうる。従って、中心軸Ｃと位置決めピン２０とのピッチが異なる複数の工具ホルダが適用可能となる。
【００３６】
なお、工具ホルダ１８は、工具１６が主軸１２に対して直角に設定された、いわゆる、アングル型として説明したが、これに限らず種々の工具ホルダがマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０及び１００に適用可能であることはもちろんである。例えば、工具１６と主軸１２との角度が９０°以外の角度（０°や４５°等）のものや、複数の工具１６を備える工具ホルダがマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置１０及び１００に適用可能である。
【００３７】
本発明に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置及び位置決めブロックは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施の形態に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態における工具ホルダの斜視図である。
【図３】第１の実施の形態における位置決めブロックの斜視図である。
【図４】位置決めブロックのピン支持部に位置決めピンの先端部が嵌合した状態を示す一部断面側面図である。
【図５】第１の実施の形態における位置決めブロックの変形例の斜視図である。
【図６】第２の実施の形態に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置を示す斜視図である。
【図７】第２の実施の形態における位置決めブロックの斜視図である。
【図８】従来技術に係るマシニングセンタの工具ホルダ位置決め装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、１００…工具ホルダ位置決め装置  １２…主軸
１４…主軸ヘッド本体                  １６…工具
１８…工具ホルダ                      ２０…位置決めピン
２２、８０、１０２…位置決めブロック  ３４…側方膨出部
３６、１０４、１１２…先端部          ４４…対抗面
４６…溝                              ４８、１０８…側面
５０…円錐面                          ５２、８２、８４…ピン支持部
５４、１１０…底面                    ５８…流体供給口
６０…流体噴出孔
【図１】
2005022061.tif 000003
【図２】
2005022061.tif 000004
【図３】
2005022061.tif 000005
【図４】
2005022061.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005022061.tif 000008
【図７】
2005022061.tif 000009
【図８】
2005022061.tif 000010