(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具のシャンク部を垂直に立てたまま進退自在に挿入する孔を有するガイド部材と、該ガイド部材の底側から前記工具の後端に当接し前記孔の方向に進退させることで前記工具の前記孔内の位置を調整する調整ネジ部材と、前記工具の刃先位置と前記ガイド部材の上端面位置との距離を計測する高さ測定器と、前記距離が所望距離になったとき前記シャンク部外周に装着固定されるプリセットリング部材とを備えることを特徴とする工具取付位置調整装置。
【請求項２】
工具刃先位置から所望距離だけ離れた位置の工具シャンク部に着脱自在に装着される工具取付位置プリセットリングにおいて、
上記プリセットリングは、中央に上記工具シャンク部よりも大径の孔が形成されてリング状になっていると共に、上記プリセットリングの内周面と外周面との間の一部には、工具シャンク部を側方から孔に向けての挿入抜出しを可能に工具シャンク部の径よりも大きい幅の切欠が設けられて、孔の軸心方向から見た形状がＣ字状に形成してあり、
更に、上記プリセットリングの内周面と外周面との間の一部には、工具シャンク部が孔内に位置する状態で、雄ネジ部材を締め付けることにより、雄ネジ部材の先端で工具シャンク部を押して、工具シャンク部の外周面を上記プリセットリングの内周面に押し付けて、上記プリセットリングと工具シャンク部との固定を可能に、半径方向に螺入する雄ネジ部材が進退自在に取り付けられており、
更に、上記プリセットリングの反刃先側端面は、上記工具シャンク部の外周面を上記プリセットリングの内周面に押し付けて両者が固定された状態では工具シャンク部の軸心方向の外周面に対して直角になるように設定してあることを特徴とする工具取付位置プリセットリング。
【請求項３】
工具刃先位置から所望距離だけ離れた位置の工具シャンク部に着脱自在に装着される工具取付位置プリセットリングにおいて、
上記プリセットリングは、中央に上記工具シャンク部を存置可能に孔が形成されていて、孔の軸心方向から見た形状はリング状になっていると共に、
上記プリセットリングは、シャンク部の外周面に対して側方からプリセットリングの内周面を当て付け状態で装着可能に、中空のリングを２分割した状態の各半月状に形成した２部材を、１個のリング状態となるように合体させ、かつ、両者の合着部分は、夫々着脱自在にネジで連結してあり、
更に、上記プリセットリングの内周面と外周面との間の一部には、工具シャンク部が孔内に位置する状態で、雄ネジ部材を締め付けることにより、雄ネジ部材の先端で工具シャンク部を押して、工具シャンク部の外周面を上記プリセットリングの内周面に押し付けて、上記プリセットリングと工具シャンク部との固定を可能に、半径方向に螺入する雄ネジ部材が進退自在に取り付けられており、
更に、上記プリセットリングの反刃先側端面は、上記工具シャンク部の外周面を上記プリセットリングの内周面に押し付けて両者が固定された状態では工具シャンク部の軸心方向の外周面に対して直角になるように設定してあることを特徴とする工具取付位置プリセットリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工具取付位置調整装置と工具取付位置プリセットリングに係り、特に、簡単且つ高精度に工具取付位置を調整可能な工具取付位置調整装置と工具取付位置プリセットリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機、例えばＮＣ加工機等にドリル等の工具（刃具とも称される）を取り付ける場合、ＮＣ加工機に工具を直接取り付けるのではなく、各種工具を夫々の工具保持具に予め取り付けておき、該当する工具が取り付けられた工具保持具を、ロボット等がＮＣ加工機の主軸に取り付ける様にしている。
【０００３】
ＮＣ加工機等で被加工物の加工を行う場合、工具刃先の位置が僅かでもずれていると、高精度の加工ができなくなってしまう。そこで、実開平２―１９４１２号公報記載の従来技術では、工具保持具の工具取付孔の後端からネジ式の工具取付位置調整具を挿入し、工具保持具の先端からこの工具取付孔に挿入した工具の後端位置をこの工具取付位置調整具で調整し、工具保持具の先端部の外周に設けられたチャックを該先端部に締着することで、工具を工具保持具に固定するようにしている。
【０００４】
また、実公平２―２３９１０号公報記載の従来技術では、工具保持具の内部に歯車機構を設け、この歯車機構を外周部から操作することで該歯車機構に連設された受具を工具保持具内で進退させ、工具保持具先端から工具取付孔内に挿入された工具の後端を受具に当接させ、この受具の位置を調整することにより工具取付位置を調整し、工具保持具先端部のチャックを締着することで、工具を工具保持具に固定するようにしている。
【０００５】
更に、特開平１１―２３５６０８号公報記載の従来技術では、工具保持具の工具取付孔内の底部に進退自在の工具取付位置調整部材を設け、工具取付孔内に挿入された工具の後端をこの工具取付位置調整部材に当接させることで、工具の取付位置つまり刃先位置を決めるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した実開平２―１９４１２号公報記載の従来技術では、工具保持具の全長や、工具取付位置調整具の挿入長さ、工具の全長などを精密に測定しておき、これらの差を計算して求め、工具刃先位置を工具取付位置調整具で調整することになるが、その計算にミスがあったり、測定にミスがあると高精度の位置決めができないという問題がある。また、それらの測定や計算が面倒であるという問題もある。
【０００７】
上述した実公平２―２３９１０号公報記載の従来技術では、工具保持具内に歯車機構を設ける必要があるため、工具保持具のコストが嵩んでしまうという問題がある。また、工具を仮止めした工具保持具全体を計測器に載せて工具保持具の所定位置と刃先までの距離を精密に測定しながら歯車機構を調整することになるが、工具保持具自体が金属の固まりでかなりの重量物であり、しかも、測定器も大きなものではないため、狭い場所での作業となり、簡単に工具取付位置の高精度の調整ができないという問題もある。
【０００８】
更に、上述した実開平２―１９４１２号，実公平２―２３９１０号公報記載の従来技術は、いずれも、工具を工具保持具先端部にチャックにより固定する構成となっているが、例えば特開平１１―２３５６０８号公報記載の様に、工具保持具を加熱することで工具取付孔を拡径し、この工具取付孔に工具を挿入した後に冷却して工具取付孔を収縮させることで工具を工具保持具に強固に一体に固定する形式のものに対しては、上述した従来技術を適用することができないという問題もある。つまり、この形式のものは、簡単に工具を固定したり外したりできないため、工具取付位置の高精度の調整が困難である。
【０００９】
上述した特開平１１―２３５６０８号公報記載の従来技術は、工具保持具内部に設けた工具取付位置調整部材に工具後端を当接させることで、刃先位置を位置決めするものであるが、工具保持具内で実際に当接しているか否かを確かめるすべがないため、工具を取り付けた後に刃先位置を精密に測定する必要がある。この測定の結果、位置決めが間違っていた場合には、工具を引き抜いて再度位置決めする必要があるが、外部チャックにて工具を締着固定する形式でないため、その再度の位置決めが難しい。
【００１０】
本発明の目的は、低コストでしかも簡単に精密な工具取付位置の調整が可能な工具取付位置調整装置と工具取付位置プリセットリングを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の工具取付位置調整装置は、工具のシャンク部を垂直に立てたまま進退自在に挿入する孔を有するガイド部材と、該ガイド部材の底側から前記工具の後端に当接し前記孔の方向に進退させることで前記工具の前記孔内の位置を調整する調整ネジ部材と、前記工具の刃先位置と前記ガイド部材の上端面位置との距離を計測する高さ測定器と、前記距離が所望距離になったとき前記シャンク部外周に装着固定されるプリセットリング部材とを備えるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る工具取付位置プリセットリングを装着した工具を先端部に取り付けた工具保持具の断面図である。
【００１３】
周知の構成で成る工具保持具１の略中央には、大径部２が形成されている。図示しないロボット等はこの大径部２中の溝２ａ部分を掴持することで、この工具保持具１を加工機に取り付けることができる。工具保持具１の背部にはテーパ状のシャンク部３が突設されており、このシャンク部３が、図示しないＮＣ加工機の主軸１０内に引き込まれ固定されるようになっている。
【００１４】
工具保持具１の中心には、軸に沿った貫通孔４が設けられており、工具保持具１の先端部５側の貫通孔４に工具（図示の場合はドリル）１１のシャンク部１１ａが挿入される。工具１１のシャンク部１１ａは、特開昭６３−２２９２０５号公報で知られているように、チャック等を用いて工具保持具１の先端部５に締め付け固定することでもよいが、本実施形態では、先端部５を加熱し熱膨張させて工具取付孔（貫通孔４の先端部５側）を拡径させ、この工具取付孔４に工具シャンク部１１ａを挿入して冷却することで、工具１１を先端部５に強固に一体に固定する方式を採用している。
【００１５】
工具１１を工具保持具１に取り付ける際には、図３に示すように、詳細は後述するようにして工具取付位置部材、この実施形態ではプリセットリング１５が工具１１に装着されている。そして、工具１１の工具保持具１への取付時には、この工具取付位置プリセットリング１５が工具保持具１の先端部５の先端面５ａに当接するまで工具シャンク部１１ａを貫通孔４内に挿入し、先端部５の先端面５ａに工具取付位置プリセットリング１５が当接した位置で、先端部５を冷却して工具取付孔を熱収縮させ、工具１１を工具保持具１に固定する。その後、工具取付位置プリセットリング１５は、被加工物の加工前に、工具１１から取り外される。
【００１６】
図２は、図１のII-II線断面図であり、工具取付位置プリセットリング１５の工具シャンク部１１ａへの取付状態を示している。この工具取付位置プリセットリング１５はリング状を成し、中央には工具シャンク部１１ａよりも大径の楕円状の孔１５ａが形成されると共に、この孔１５ａに連続して工具シャンク部１１ａの径よりも若干大きい切欠１５ｂが設けられている。つまり、このプリセットリング１５は、断面Ｃ字状に形成されている。これにより、本実施形態のプリセットリング１５は、工具シャンク部１１ａの側部から装着したり外したりすることが可能となる。この構成は、工具刃先の径１１ｂが工具シャンク部１１ａの径より大きい場合工具側方から着脱するのに便利である。
【００１７】
そして、工具取付位置プリセットリング１５には、半径方向に螺入する雄ネジ部材１６が取り付けられており、このネジ１６を締め付けることでネジ１６先端で工具シャンク部１１ａをリング１５の内周面に押し付け、図３から明らかなようにプリセットリング１５を工具シャンク部１１ａに固定するようになっている。
この工具シャンク部１１ａの外周面にリング１５の内周面を図３の如く固定した状態においては、図１、図３及び後述の説明から明らかなようにプリセットリング１５の反刃先側の端面１５ｆは、工具シャンク部１１ａの軸心方向の外周面に対して直角になるものであるから、工具シャンク部１１ａの外周面に対して、図示のごとく密着状態（平行状態）になっているプリセットリング１５の軸心方向の内周面は、当然図示のごとく、プリセットリング１５の反刃先側の端面１５ｆに対して直角になっている。
【００１８】
プリセットリング１５の孔１５ａを工具シャンク部１１ａより大径の楕円状としたのは、ネジ１６を締め付けたとき、ネジ１６に対向する箇所のリング１５内周面と工具シャンク部１１ａとの間に空隙１５ｅが形成され、工具シャンク部１１ａを、ネジ１６と、空隙１５ｅの両脇の接点１５ｃ，１５ｄの３点で固定するためである。従って、上記楕円を真円にしてもよいが、その場合接点として１５ｃ、１５ｄを突出させておくと一層よい。３点固定により、プリセットリング１５は安定に工具シャンク部１１ａに固定される共に、プリセットリング１５の端面１５ｆは工具シャンク部１１ａに対して直角となる。
【００１９】
ＮＣ加工機では、図１に示す様に、主軸１０の先端面１０ａから工具刃先１１ｃまでの正確な距離Ｌ１のデータが与えられていれば、この工具を用いて精密加工が可能となる。主軸１０の先端面と、工具保持具１の先端面との距離Ｌ２は、その工具保持具１固有の値であり固定値であるため、結局、工具保持具１の先端面と刃先までの距離Ｌ３（即ち、工具刃先の工具保持具先端面からの突出距離）が高精度に調整されていれば、距離データＬ１が高精度に調整されたことになる。
【００２０】
つまり、工具保持具１の先端面に当接するプリセットリング１５の反刃先側端面１５ｆの位置が刃先から所要の距離Ｌ３となるように高精度にプリセットリング１５を工具１１に取り付けることができれば、刃先の高精度の位置決めができたことになる。
【００２１】
図４は、工具シャンク部１１ａに工具取付位置プリセットリング１５を高精度に位置決めしながら簡単に取り付けることのできる工具取付位置調整装置の構成図である。この工具取付位置調整装置は１９、調整具２０と、刃先位置の高さを計測する高さ測定器２１とからなる。調整具２０は、ベース台２２と、ベース台２２の上面部に着脱自在に取り付けられた筒状のサポート部材２３と、サポート部材２３の中心孔内に進退自在に挿入され、その挿入距離が微調整可能に雌ネジ部２３ａに螺合させた調整ネジ２４とを備える。
【００２２】
サポート部材２３の上面側の開口端には、ガイドブッシュ２５が嵌合される。このガイドブッシュ２５には、中心軸に沿って工具シャンク部１１ａを挿入する孔２５ａが貫設されており、この孔２５ａ内に挿入された工具シャンク部１１ａの後端に、前述した調整ネジ２４の先端が当接し、調整ネジ２４をつまみ２４ａを回転させ進退させることで、工具１１の刃先の位置を上下調整するようになっている。高さ測定器２１は、刃先位置１１ｃと、ガイドブッシュ２５の上端面位置２５ｃとの距離Ｌ３を計測する。
【００２３】
工具１１のシャンク部１１ａの径は、工具によって異なるため、このガイドブッシュ２５は、工具シャンク部１１ａの径毎に用意され、該当する径の工具１１が挿入できるガイドブッシュ２５を選んで、このガイドブッシュ２５をサポート部材２３に嵌合固定するようになっている。その場合でも、ガイドブッシュ２５の上端面位置がどのガイドブッシュでも同じ高さとなるようにそのフランジ部２５ｂの厚さは一定となっている。
【００２４】
次に、上述した構成の工具取付位置調整装置を用い、工具保持具に取り付ける工具の位置決めを行う手順について説明する。
まず、使用する工具１１のシャンク部１１ａの径に合うガイドブッシュ２５を選択する。そして、そのガイドブッシュ２５をサポート部材２３に嵌合固定し、該当する工具１１のシャンク部１１ａを、その孔２５ａ内に挿入する。この孔２５ａの径は工具シャンク部１１ａの径に整合するため、この工具１１は、ガイドブッシュ２５の上端面に対し垂直に立設される。
【００２５】
その後、調整員は、つまみ２４ａを回転させながら調整ネジ２４を上下方向に進退させ工具１１の上下位置を調整しながら、かつ上下調節手段２１ｂも利用して高さ測定器２１のハイトゲージ２１ａの先端を工具１１の刃先先端に当て、刃先位置の精密な測定を行う。そして、ガイドブッシュ２５の上端面位置から刃先位置までの距離がＬ３に調整できたとき、つまみ２４ａによる調整ネジ２４の進退を止める。
【００２６】
次に、図２に示す工具取付位置プリセットリング１５をガイドブッシュ２５の上端面に置きスライドさせながら（即ち、プリセットリング１５の端面が工具１１に対して垂直となる状態を維持したまま）工具１１のシャンク部１１ａに外嵌させ、ネジ１６を締めることで、プリセットリング１５を工具１１に固定する。
【００２７】
工具１１をガイドブッシュ２５から引き抜くと、図３の状態となる。これを、工具保持具１に取り付けるのであるが、本実施形態では、工具保持具１の先端部５を加熱して工具取付孔（貫通孔）４を熱膨張により拡径し、この工具取付孔４に工具１１のシャンク部１１ａをプリセットリング１５の反刃先側端面が工具保持具１の先端面に当接するまで挿入し、その状態で先端部５を冷却して工具取付孔４を熱収縮させる。これにより、工具１１は工具保持具１に強固に固定され、この状態になったら、ネジ１６を緩めてプリセットリング１５を工具１１から取り外す。
【００２８】
以上述べた様にプリセットリング１５を用いて工具取付位置を調整するので、工具刃先位置と工具保持具１の先端面との距離はＬ３となり、このため、主軸１０の先端面と工具刃先位置との距離はＬ１に調整され、高精度の加工が可能となる。尚、工具保持具を加熱し工具取付孔を熱膨張させて工具を取り付ける実施形態について説明したが、勿論、機械式のチャックにより工具を取り付ける方式の工具保持具に対しても、上述した実施形態を適用することができることはいうまでもない。
【００２９】
図５（ａ），（ｂ）は、夫々、工具取付位置プリセットリングの別の実施形態に係る断面図である。図５（ａ）のプリセットリング３０は、工具シャンク部１１ａよりも大径の中心孔３０ａが穿設されており、工具１１の刃先部分１１ｂの径がシャンク部１１ａより大径であっても、刃先からプリセットリング３０を挿入できる構成になっている。この中心孔３０ａは真円ではなく、楕円状となっており、長径部分に設けられたネジ３０ｂを締め付けてネジ３０ｂの先端でシャンク部１１ａをリング内周面側に押し付けたとき、図２と同様にネジ３０ｂと、凸状の接点３０ｃ，３０ｄの３点（３点以上の凸部があってもよい）で固定するためである。
【００３０】
図５（ｂ）のプリセットリング３１は、リングを２分割した半月状部分３１ａ，３１ｂからなり、両者をネジ３１ｃ，３１ｄで連結することで、１個のリングとなるよう構成される。このプリセットリング３１の中心に形成される孔３１ｅの内径は大小自在であり、工具シャンク部１１ａの外周にピッタリ嵌合する大きさにできる。しかも、２分割構成のため、シャンク部１１ａの側面からこのプリセットリング３１を装着することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストでしかも簡単に精密な工具取付位置の調整が可能になる。
また、プリセットリング15，31における孔15a、31eには、工具シャンク部11aを側方から孔15a、31eに向けての挿入抜出しを可能に切欠15bが設けられ、又は２分割31a、31bされて割れ目が設けられているので、図１の装着状態において、工具刃先の径１１ｂが工具シャンク部１１ａの径より大きくて、或は、工具刃先の部分に邪魔ものがあって、工具の刃先部分１１ｂの方向にプリセットリング15，31を抜き難い事情がある場合でも、本発明の場合は、工具シャンク部11aからプリセットリング15，31を側方に向けて着脱する事のできるという操作上、すこぶる便利な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る工具取付位置プリセットリングを装着した工具を取り付けた工具保持具の断面図である。
【図２】  図１のII-II線で切断した工具取付位置プリセットリングの断面図である。
【図３】  工具取付位置プリセットリングを装着した工具の側面図である。
【図４】  工具取付位置調整装置の構成図である。
【図５】  工具取付位置プリセットリングの別の２種類（ａ）（ｂ）の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１…工具保持具、４…貫通孔（工具取付孔）、５…先端部、１１…工具、１１ａ…工具シャンク部、１５，３０，３１…工具取付位置プリセットリング、１６，３０ｂ，３１ｃ，３１ｄ…ネジ、１９…工具取付位置調整装置、２０…調整具、２１…高さ測定器、２１ａ…ゲージ、２４…調整ネジ、２５…ガイドブッシュ、２５ａ…孔。
【図１】
0004421031.tif 000002
【図２】
0004421031.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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