(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動工具交換機能を有する工作機械において工具を保持する工具ポットであって、工具の基端部を保持する基部と、保持される工具の軸心を中心として対称になるように、基部に前方に突出して設けられ、かつ先端部において工具の長さの中間部の被支持部を支持する１対の支持アームとを備えており、基部に、工具の基端部と係合する係合部材が設けられ、係合部材が、基部の工具に対する前方への直線的移動により工具基端部に係合するとともに、同後方への直線的移動により工具基端部への係合を解除するようになされ、両支持アーム間の間隔が、工具における被支持部よりも基端部側の部分が入るような大きさとなされている工具ポット。
【請求項２】
基部に、工具の基端部が挿入される差込穴が形成され、差込穴の内周面から差込穴と直交する方向に伸びる複数の穴が形成され、各穴内に、一部が差込穴に突出して工具の基端部と係合する係合部材が、穴の長さ方向に移動するとともに穴から脱落しないように入れられ、さらに各穴内に、係合部材を差込穴側に付勢するばねが入れられている請求項１の工具ポット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動工具交換機能を有するマシニングセンタなどの工作機械において工具を保持する工具ポットに関する。
【０００２】
この明細書において、「工具」という用語は、工具単体を意味する場合と、工具ホルダおよびこれに取り付けられた工具単体を合わせて意味する場合とがある。また、この明細書において、図３の左側を前、同右側を後というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば、マシニングセンタの自動工具交換装置において、工具マガジンと工具交換アームとの間で工具を搬送するためのレディステーションに用いられる工具ポットや、工具マガジンに用いられる工具ポットとしては、従来、開閉自在な１対の工具把持フィンガを有するものや、工具のテーパシャンクを挿入するテーパ穴を有する有底円筒状であり、かつ底壁部に工具の基端部と係合する係合手段が設けられたものなどが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１対の工具把持フィンガを有する工具ポットの場合、工具フィンガの開閉機構が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。また、テーパ穴を有するとともに、底壁部に係合手段が設けられた有底円筒状工具ポットの場合、工具の工具ポットへの着脱のさいの工具および工具ポットの相対的直線移動のストロークを、工具ポットの全長よりも大きくしなければならないので、必要とするスペースが比較的大きくなるとともに、工具の着脱に要する時間が比較的長くなるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、構造が簡単でコストが安くなるとともに、工具着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具の着脱に要する時間を短縮することができる工具ポットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による工具ポットは、自動工具交換機能を有する工作機械において工具を保持する工具ポットであって、工具の基端部を保持する基部と、保持される工具の軸心を中心として対称になるように、基部に前方に突出して設けられ、かつ先端部において工具の長さの中間部の被支持部を支持する１対の支持アームとを備えており、基部に、工具の基端部と係合する係合部材が設けられ、係合部材が、基部の工具に対する前方への直線的移動により工具基端部に係合するとともに、同後方への直線的移動により工具基端部への係合を解除するようになされ、両支持アーム間の間隔が、工具における被支持部よりも基端部側の部分が入るような大きさとなされているものである。
【０００７】
請求項１の発明の工具ポットによれば、次のようにして工具の着脱が行われる。すなわち、工具ポットに工具を取り付ける場合には、まず工具における被支持部よりも基端部側の部分を、側方から両支持アーム間に入れた後、工具ポットの基部を工具に対して接近する方向、すなわち前方に直線移動させて、係合部材を工具基端部に係合させる。こうして、工具ポットに工具が取り付けられる。
【０００８】
工具ポットから工具を取り外す場合には、工具ポットの基部を工具に対して離隔する方向、すなわち後方に直線移動させて、係合部材の工具基端部への係合を解除させた後、工具における被支持部よりも基端部側の部分を、両支持アーム間から側方に移動させる。こうして、工具が工具ポットから取り外される。
【０００９】
そして、工具の着脱を、基部の工具に対する前後方向の直線移動により行うことができるので、工具ポットの構成が簡単になるとともにコストが安くなる。また、工具を工具ポットに取り付けるまでの、基部の工具に対する直線移動のストローク、ならびに工具を工具ポットから取り外すまでの、基部の工具に対する直線移動のストロークが、工具基端部と係合部材との係合および係合解除に要する分だけでよいので、工具着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具の着脱に要する時間を短縮することができる。また、工具が工具ポットに保持された状態では、支持アームの先端部が工具の被支持部を支持するので、工具の傾きが防止される。
【００１０】
請求項２の発明による工具ポットは、請求項１の発明において、基部に、工具の基端部が挿入される差込穴が形成され、差込穴の内周面から差込穴と直交する方向に伸びる複数の穴が形成され、各穴内に、一部が差込穴に突出して工具の基端部と係合する係合部材が、穴の長さ方向に移動するとともに穴から脱落しないように入れられ、さらに各穴内に、係合部材を差込穴側に付勢するばねが入れられているものである。
【００１１】
この場合、工具の基端部を工具ポットの基部の差込穴内に挿入すると、工具基端の大径部に押されることにより、係合部材がばねの付勢力に抗して穴の奥の方に移動し、大径部が穴の部分を通り過ぎると、ばねの付勢力により係合部材が差込穴側に移動させられてその一部が差込穴内に突出し、この突出した部分が大径部に係合することにより、工具が保持される。また、工具の基端部を工具ポットの基部の差込穴から引き抜くと、工具基端の大径部に押されることにより、係合部材がばねの付勢力に抗して穴の奥の方に移動し、係合部材の大径部への係合が解除される。
【００１２】
したがって、工具ポットの構成が簡単になるとともにコストが安くなる。また、工具を工具ポットに取り付けるまでの、基部の工具に対する直線移動のストローク、ならびに工具を工具ポットから取り外すまでの、基部の工具に対する直線移動のストロークが、工具基端部を差込穴内への挿入および差込穴からの引抜に要する分だけでよいので、工具着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具の着脱に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１はマシニングセンタの自動工具交換装置の概略を示し、図２〜図５はこの発明による工具ポットを示す。
【００１５】
図１に示すように、マシニングセンタの自動工具交換装置においては、主軸頭(1)に回転自在に支持された主軸(2)と、その上方に配された工具マガジン(3)との間に工具交換アーム(4)が配されており、工具マガジン(3)と工具交換アーム(4)との間においてレディステーション(5)により工具(T)が受け渡されるようになっている。そして、レディステーション(5)にこの発明による工具ポット(10)が用いられている。
【００１６】
図２〜図５に示すように、工具ポット(10)は、側方から見て前方に開口した略Ｕ字形であり、工具(T)のプルスタッド部(T1)（基端部）を保持する基部(11)と、保持される工具(T)の軸心を中心として上下対称となるように基部(11)の上下両端にそれぞれ前方に突出して設けられ、かつ先端部において工具(T)の長さの中間部に設けられたフランジ(T2)（被支持部）を支持する上下１対の支持アーム(12)とを備えている。基部(11)と両支持アーム(12)とは左右のＵ字形連結部材(13)により連結固定されている。なお、この実施形態においては、工具(T)は工具ホルダとこれに取り付けられた工具単体とよりなる。
【００１７】
基部(11)の中央部には、前後方向に伸びかつ工具(T)のプルスタッド部(T1)が挿入される円形の差込穴(14)が貫通状に形成されている。差込穴(14)の内周面における上下両側部分に、それぞれ差込穴(14)の径方向に伸びる２つの貫通穴(15)が周方向に間隔をおいて形成されている。各貫通穴(15)内に工具(T)のプルスタッド部(T1)後端の大径部(T3)と係合するボール(16)（係合部材）が、貫通穴(15)の長さ方向に移動するとともに貫通穴(15)から差込穴(14)内に脱落しないように入れられている。また、貫通穴(15)の外端部内にはプラグ(17)がねじはめられ、ボール(16)とプラグ(17)との間に、ボール(16)を差込穴(14)側に付勢する圧縮コイルばね(18)が配置されている。そして、通常は、ボール(16)はその一部が差込穴(14)内に突出している。
【００１８】
各支持アーム(12)の先端面には、工具(T)のフランジ(T2)外周面を案内する円弧状ガイド(19)が、前方突出状に一体に形成されている。そして、各支持アーム(12)は、その先端面において、フランジ(T2)の後面を支持するようになっている。また、上側の支持アーム(12)の先端部における上下方向内面には、工具(T)のフランジ(T2)に形成された溝(T4)にはまりかつ工具(T)の回り止めを行うキー(20)が固定されている。
【００１９】
上記構成において、工具交換アーム(4)に把持されていた工具は、次のようにして、工具マガジン(3)に移送される。すなわち、工具交換アーム(4)の工具(T)を把持しているグリッパが工具交換位置に来ると、レディステーション(5)が下降を開始し、工具ポット(10)の両支持アーム(12)間に、その側方（図３紙面裏側）から工具(T)におけるフランジ(T2)よりもプルスタッド部(T1)側の部分が入れられる（図３参照）。ついで、レディステーション(5)、すなわち工具ポット(10)が工具(T)に対して前方に直線的に移動し、プルスタッド部(T1)が差込穴(14)内に差し込まれる。すると、プルスタッド部(T1)の大径部(T3)の後側面取り部により全てのボール(16)が差込穴(14)の径方向外方に押されて貫通穴(15)内を移動し、大径部(T3)が貫通穴(15)の部分を通り過ぎると、ばね(18)の付勢力によりボール(16)が差込穴(14)側に移動させられてその一部が差込穴(14)内に突出し、この部分が大径部(T3)に係合する。また、大径部(T3)の後側面取り部がボール(16)に当たる直前から、フランジ(T2)の外周面がガイド(19)により案内されるとともに溝(T4)にキー(20)が入り、ボール(16)が大径部(T3)と係合すると同時に、フランジ(T2)後面が両支持アーム(12)の先端面に接触する（図４参照）。こうして、工具(T)が工具ポット(10)に保持される。
【００２０】
工具ポット(10)により工具(T)を保持した後、レディステーション(5)が上昇し、工具(T)のフランジ(T2)外周面の環状溝を利用して、工具マガジン(3)の工具把持部により工具(T)が把持される。ついで、レディステーション(5)、すなわち工具ポット(10)が工具(T)に対して後方に直線的に移動し、プルスタッド部(T1)が差込穴(14)から前方に引き抜かれる。すると、プルスタッド部(T1)の大径部(T3)の前側面取り部により全てのボール(16)が差込穴(14)の径方向外方に押されて貫通穴(15)内を移動し、大径部(T3)が貫通穴(15)の部分を通り過ぎると、ばね(18)の付勢力によりボール(16)が差込穴(14)側に移動させられて、その一部が差込穴(14)内に突出した通常の状態に戻る。こうして、工具(T)が工具マガジンに保持される。
【００２１】
上記において、工具ポット(10)への工具(T)の着脱時における両者の直線的移動のストロークは、図３にＳで示すだけであって比較的短くなり、その結果工具(T)の着脱のために要するスペースが比較的小さくなり、しかも工具(T)の着脱に要する時間を短縮することができる。
【００２２】
上記実施形態は、この発明による工具ポットを自動工具交換装置のレディステーションに用いた場合であるが、これに限定されるものではなく、自動工具交換装置に用いられる工具を保持する他の部分、たとえば工具マガジンにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による工具ポットを備えたマシニングセンタの自動工具交換装置を示す概略図である。
【図２】  この発明による工具ポットの実施形態を示す斜視図である。
【図３】  同じく工具を保持する前の状態を示す一部切り欠き垂直断面図である。
【図４】  同じく工具を保持した状態を示す一部切り欠き垂直断面図である。
【図５】  同じく正面図である。
【符号の説明】
(10)：工具ポット
(11)：基部
(12)：支持アーム
(14)：差込穴
(15)：貫通穴
(16)：ボール（係合部材）
(18)：圧縮コイルばね
(T)：工具
(T1)：プルスタッド部（基端部）
(T2)：フランジ（被支持部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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