(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに把持部材を開閉するための回転軸が回転可能に軸支され、その回転軸がケーシングの後端部から突出され、その突出した部分に主軸頭に軸支された主軸のテーパ孔に装着可能なテーパ部と自動工具交換装置の交換アームによって把持可能な把持部が形成され、ケーシングに主軸頭の回り止め部材に嵌り込み可能な回り止めピンが設けられ、自動工具交換装置により、回転軸のテーパ部が主軸のテーパ孔に装着され、回り止めピンが主軸頭の回り止め部材に嵌り込んでケーシングを主軸頭に対して回転不能とし、主軸の回転による回転軸の回転によって把持部材を開閉してワークを把持、開放可能にしてある工作機械のワーク把持工具において、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたことを特徴とする工作機械のワーク把持工具。
【請求項２】
把持部材は、主軸軸線方向、または、主軸軸線方向と直交方向で、ワークを内径及び外径把持可能であることを特徴とする請求項１記載の工作機械のワーク把持工具。
【請求項３】
ケーシングに回り止めケーシングが一体的に設けられ、回り止めケーシングに設けた段付孔に回り止めピンが摺動可能に挿入され、回り止めピンと段付孔を塞ぐ塞ぎ部材間に付勢バネが介装されて回り止めピンが軸線方向後方へ付勢され、把持部に固定溝を設け、回り止めピンには把持部の固定溝に嵌合して回転軸を回り止めする位置決めキーをケーシングの前後方向の溝を通して設け、回り止めピンが回り止め部材に嵌り込んで軸線方向前方へ押されると位置決めキーが把持部の固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の工作機械のワーク把持工具。
【請求項４】
一方のラック部材の把持部材は、他方のラック部材の把持部材を設けていない端部が貫通する貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の工作機械のワーク把持工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ツールマガジンに刃具を備えた他の工具ホルダと共に収容され、自動工具交換装置によってツールマガジンとの間で主軸に交換可能に装着されてワークを把持可能な工作機械のワーク把持工具に関し、特に主軸の駆動によりワークを把持可能な工作機械のワーク把持工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から工作機械の主軸に着脱可能にワーク把持工具を取付け、主軸の駆動を利用してワーク把持工具により工作機械でのワークの取付け、取外しを行えるようにし、専用のロボット等のローディング装置を不要としたものがある。このようなものとして特開平９−２９５７４号に開示のものがある。保持ケースにシャンク（回転軸）の軸部を回転可能に支持し、保持ケースから突出するシャンクのテーパ軸部を工作機械の主軸のテーパ孔に装着するようになっている。保持ケースには、上下方向（軸線方向）に移動可能に作動軸を設けてあり、その作動軸と前記軸部とには上下方向に山部と谷部とを形成したカム面が夫々対向するカム装置を設けてある。作動軸の下端には、リンク機構を介して一対の挟持爪が相互に接離可能に連結してある。また、作動軸は、リターンバネにより上方に付勢されている。ワークの把握の際には、主軸と共にシャンクを回転し、シャンク側のカム面の山部と作動軸側のカム面の山部とを対面し、作動軸を下方移動してリンク機構により挟持爪を開き、主軸ヘッドをワーク位置に移動した後、再び主軸を回転してシャンク側のカム面の山部（谷部）と作動軸側のカム面の谷部（山部）とを対面し、リターンバネのバネ力により挟持爪を閉じてワークを挟持し、その状態でワークを所定位置まで移送する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、自動工具交換装置によってツールマガジンと主軸との間で、ワークの移送時には切削工具に換えてワーク把持工具を装着し、ワークを搬送することでローディング装置を不要としている。しかしながら、ワークの挟持の際には、主軸の回転をカム装置により軸線方向動作に変換し、更にリンク機構を介して挟持爪を開閉方向に作動しているため、回転動作を軸線方向動作に変換するための機構と、軸線方向動作を爪の開閉方向動作に変換する機構とを備えることとなり、挟持動作のために複数の動作変換機構を必要とする問題があった。このためにワーク把持工具を複雑な構造とし、それらの機構を備えるために、ワーク把持工具を大きく重いものとしてしまい、小型の工作機械には採用しかねると共に、迅速な工具交換を妨げる恐れがあった。また、高価になる問題があった。
本願の課題は、回転動作を軸線方向動作に変更することなく把握部材を開閉でき、構造が簡単で小型軽量であり安価なワーク把持工具を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のため本願発明では、ケーシングに把持部材を開閉するための回転軸が回転可能に軸支され、その回転軸がケーシングの後端部から突出され、その突出した部分に主軸頭に軸支された主軸のテーパ孔に装着可能なテーパ部と自動工具交換装置の交換アームによって把持可能な把持部が形成され、ケーシングに主軸頭の回り止め部材に嵌り込み可能な回り止めピンが設けられ、自動工具交換装置により、回転軸のテーパ部が主軸のテーパ孔に装着され、回り止めピンが主軸頭の回り止め部材に嵌り込んでケーシングを主軸頭に対して回転不能とし、主軸の回転による回転軸の回転によって把持部材を開閉してワークを把持、開放可能にしてある工作機械のワーク把持工具において、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたことを特徴とする（請求項１）。これによれば、主軸の回転をラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換しているので、構造が簡単で安価となる。また、工作機械の主軸の回転により把握部材を開閉するので、把握部材を開閉するための流体圧機構や電動機構等の他の駆動源を必要としない。また、回転軸を軸支する前後の軸受間にピニオンとラック部材を設けているので、ワーク把持工具を主軸軸線方向に対して短くでき、小型、軽量にできる。
【０００５】
前記把持部材は、主軸軸線方向、または、主軸軸線方向と直交方向で、ワークを内径及び外径把持可能であることを特徴とする（請求項２）。これによれば、把持部材はワークを軸線方向、直交方向から内径及び外径把握できるので好適である。
【０００６】
前記ケーシングに回り止めケーシングが一体的に設けられ、回り止めケーシングに設けた段付孔に回り止めピンが摺動可能に挿入され、回り止めピンと段付孔を塞ぐ塞ぎ部材間に付勢バネが介装されて回り止めピンが軸線方向後方へ付勢され、把持部に固定溝を設け、回り止めピンには把持部の固定溝に嵌合して回転軸を回り止めする位置決めキーをケーシングの前後方向の溝を通して設け、回り止めピンが回り止め部材に嵌り込んで軸線方向前方へ押されると位置決めキーが把持部の固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となるようにしたことを特徴とする（請求項３）。これによれば、回り止めピンが軸線方向後方へ移動されて位置決めキーが後方へ移動されると、回り止めピンが把持部の固定溝に係合して回転軸を回り止めし、回り止めピンが軸線方向前方に押されると、位置決めキーが固定溝から逃げて回転軸が回転可能状態となる。
【０００７】
また、一方のラック部材の把持部材は、他方のラック部材の把持部材を設けていない端部が貫通する貫通孔を備えていることを特徴とする（請求項４）。一方のラック部材と他方のラック部材の把持部材とが干渉しない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１において、ワーク把持工具１は、そのテーパ部２が図示しない周知の工作機械のコラムに設けられた主軸頭３に回転可能に軸支された主軸４先端のテーパ孔５に、図示しない周知の自動工具交換装置（ＡＴＣ）により工作機械のツールマガジンとの間で、交換可能に装着されると共に、ケーシング６に設けた回り止め手段７が主軸頭３に設置してある回り止め部材８に嵌まり込むようになっている。
【０００９】
このワーク把持工具１のケーシング６に形成された収容孔９内には、軸線方向に距離をおいて内装された前後1対の軸受１０により回転可能に回転軸１１の細径部１２が軸支されている。その細径部１２には、ピニオン１３がキー連結されている。このピニオン１３は前記１対の軸受１０間に位置している。回転軸１１は、ケーシング６の後端側から突出しており、その突出した部分は、図１、図３に示すように、ケーシング６側からＡＴＣの交換アームが把持する把持部１４と、主軸４の先端部に形成されたテーパ孔５に装着されるテーパ部２と、主軸４に主軸軸線方向に移動可能に挿通されたプルロッド１６により保持され引き込まれるプルスタッド１７に形成されている。ケーシング６の先端は蓋１８により塞がれている。
【００１０】
また、ケーシング６には、軸受１０間に位置し、回転軸１１の軸線方向に直交し、回転軸１１を挟んで平行に１対のラック部材１９，２０が設けられている。夫々のラック部材１９，２０は、図２に示すようにケーシング６に嵌着されたブッシュ２１により摺動可能に支持されている。ラック部材１９，２０は、軸受１０間で、その歯がピニオン１３の歯と噛み合っており、これによってワーク把持工具１を軸線方向に対し短くし、ワーク把持工具１を小型、軽量としている。各ラック部材１９，２０は、その延びる方向で夫々反対側となるケーシング６から外部に突出する一方の突出端１９ａ，２０ａに夫々把持部材２２が設けられている。各把持部材２２には、図２、図３に示すように、ラック部材１９，２０の把持部材２２が取付けられていない他方の突出端１９ｂ，２０ｂが貫通する貫通孔２３が夫々穿設されている。この貫通孔２３とラック部材１９，２０との係合によって、ラック部材１９，２０と把持部材２２とが干渉しない。
【００１１】
また、ケーシング６には、回り止め手段７が設けられている。回り止め手段７は、ケーシング６に一体的に設けられた回り止めケーシング２４と回り止めピン２５と位置決めキー２６とから成る。回り止めケーシング２４の段付孔２７には、回り止めピン２５が摺動可能に挿入されており、回り止めピン２５は、回り止めピン２５と段付孔２７を塞ぐ塞ぎ部材２８間に介装された付勢バネ２９によって主軸軸線方向後方（図１において上方）に付勢されている。回り止めピン２５は、回り止めケーシング２４から突出する先端部分が主軸頭３に設置してある回り止め部材８に嵌り込むようになっている。そして、回り止めピン２５の略中間部には、回り止めピン２５と直交するように位置決めキー２６が嵌合してあり、把持部１４に設けられた固定溝３０に嵌合する嵌合位置と図１に示す固定溝３０から逃げた逃げ位置とに位置することが可能となっている。
【００１２】
上記のように構成されたワーク把持工具１は、工具マガジンに収納されているときには、付勢バネ２９により回り止めピン２５が軸線方向後方に付勢され位置決めキー２６が固定溝３０に係合し、ケーシング６に対して回転軸１１を回り止めしている。この状態で、自動工具交換装置（ＡＴＣ）により、ワーク把持工具１が主軸４に装着されると、回り止めケーシング２４に設けられた回り止めピン２５が主軸頭３に設置してある回り止め部材８に嵌り込んで軸線方向前方に押され、位置決めキー２６が固定溝３０から逃げて係合が解除され、回転軸１１がケーシング６に対して回転可能状態となる。その状態で、ワーク把持工具１は、ワークＷに向けて相対的に移動され、ワークＷを把持可能なワーク把握位置（例えばワークＷを固定している治具位置）となると主軸４が回転され、ピニオン１３とラック部材１９，２０との噛み合いによりラック部材１９の把持部材２２とラック部材２０の把持部材２２が相互に接近し、ワークＷを外径把握する。ワークＷを把握した後、ワーク把持工具１は、所定のワーク開放位置（例えば工作機械の外部にワークＷを搬出するためのシュート位置）に移動され、前記と主軸４が反対方向に回転され相互に把持部材２２が離間し、ワークＷを開放する。
【００１３】
このワークＷの把握及び開放時の把持部材２２の開閉動作は、例えば、工作機械の制御装置に主軸４の回転数と対応して設定し、主軸４の回転を回転数検出手段により検出して制御したり、主軸４が回転しワーク把持工具１がワークＷを把持した際に主軸４を回転するモータに作用するトルク変化を検出して制御する等、適当な方法で行われる。勿論、ワーク把持工具１はワークＷの内径把握も可能である。
【００１４】
図４は前記実施の形態において把持部材の形状を変えたものであり、主軸軸線方向の直交方向に延びる把持部材２２Ａを設けて、軸線方向の直交方向でワークＷを把持、開放可能としたものである。このようにワーク把持工具１は、把握部材の形状を換えることにより、同一の構成で主軸軸線方向と主軸軸線方向の直交方向とで、ワークＷを把握できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本願発明によれば、前記回転軸をケーシングに軸線方向に距離をおいて内装された前後一対の軸受により回転可能に軸支し、その軸受間の回転軸にピニオンを設け、前記ケーシングに、軸受間に位置し、回転軸の軸線方向に対して直交し、かつ、ピニオンを挟んでピニオンと噛み合っている一対の平行なラック部材を摺動可能に設け、各ラック部材の延びる方向で互いに反対側となるケーシングからの突出端に夫々把持部材を設け、主軸の回転を前後一対の軸受間のラックとピニオンによって把持部材の開閉動作に変換するようにしたので、主軸の回転が直ちに把持部材の把持、開放移動動作に変換されることとなり、従来のように主軸回転を把持動作に変換するために複数の動作変換機構が不要であり、構造が簡単で安価となる。また、主軸の回転によって把持部材が開閉するので、圧流体供給源との接続や電動機構など把持部材開閉用のための特別な駆動機構が不要であると共に、ローディング装置が不要である。また、ピニオンと一対のラック部材は、回転軸を軸支する軸受間に設けられているので、ワーク把持工具を主軸軸線方向に対して短くでき、小型、軽量にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るワーク把持工具を主軸に装着した状態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】ワーク把持工具の正面図である。
【図４】他の実施の形態である。
【符号の説明】
１  ワーク把持工具
２  テーパ部
３  主軸頭
４  主軸
５  テーパ孔
６  ケーシング
１０  軸受
１１  回転軸
１３  ピニオン
１９，２０  ラック部材
２２  把持部材
２３  貫通孔
Ｗ  ワーク
【図１】
0004081743.tif 000002
【図２】
0004081743.tif 000003
【図３】
0004081743.tif 000004
【図４】
0004081743.tif 000005