図面 (/)

技術 工作機械の工具アンクランプ装置と工具アンクランプ方法

出願人 株式会社ニイガタマシンテクノ
発明者 池田直弘
出願日 2016年6月30日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2016-130335
公開日 2018年1月11日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2018-001323
状態 特許登録済
技術分野 工作機械における自動工具交換 主軸への把持 工作機械の補助装置
主要キーワード 拡径溝 拡径穴 バネリテーナ ルブリケータ 補助エア ポート通路 前軸受 クランプバネ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

工具交換における工具アンクランプに要する時間を短縮させた。

解決手段

工具アンクランプ装置3は、工具13を装着した主軸6と、主軸内軸方向移動して工具のクランプとアンクランプを行うコレット15を連結したプッシュロッド16と、プッシュロッド16をクランプ方向付勢する付勢部材23と、油圧室27内でプッシュロッド16をアンクランプ方向に押すアンクランプ用ピストン28とを備えた。油圧室27に低圧油を供給する低圧油供給回路37と、高圧油を供給する高圧油供給回路36と、両者を切り換え切換弁38とを備えた。工具交換の前段階で油圧室27に低圧油を供給してプッシュロッド16を押圧して付勢部材23を圧縮準備させ、空間部18にミスト状潤滑油を含むエアを充満させる。工具交換段階で油圧室27に高圧油を供給して工具をアンクランプさせ、空間部18のエアを工具とテーパ穴噴出させる。

概要

背景

工作機械自動工具交換装置において、工具交換工具把持する主軸を備えた主軸ユニットと工具交換するチェンジャユニットとによって行われる。このような自動工具交換装置として例えば特許文献1,2に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された自動工具交換装置は、工具を交換する旋回アームと主軸の内部において軸線方向へスライドすることで工具をクランプまたはアンクランプするドローバの動作とのタイミングを調整する方法に関するものである。

また、特許文献2に記載のドローバ位置検出機構は、ドローバのクランプ方向及びアンクランプ方向の移動により、ドローバをアンクランプ方向に押圧する押圧部材に対して移動するドローバ移動検知部分の移動を検知する変位センサを設けている。変位センサによってドローバの位置を検出することで、工具が主軸に正しくクランプされていることを確認できるようにしている。

概要

工具交換における工具のアンクランプに要する時間を短縮させた。工具アンクランプ装置3は、工具13を装着した主軸6と、主軸内軸方向移動して工具のクランプとアンクランプを行うコレット15を連結したプッシュロッド16と、プッシュロッド16をクランプ方向に付勢する付勢部材23と、油圧室27内でプッシュロッド16をアンクランプ方向に押すアンクランプ用ピストン28とを備えた。油圧室27に低圧油を供給する低圧油供給回路37と、高圧油を供給する高圧油供給回路36と、両者を切り換え切換弁38とを備えた。工具交換の前段階で油圧室27に低圧油を供給してプッシュロッド16を押圧して付勢部材23を圧縮準備させ、空間部18にミスト状潤滑油を含むエアを充満させる。工具交換段階で油圧室27に高圧油を供給して工具をアンクランプさせ、空間部18のエアを工具とテーパ穴噴出させる。

目的

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、工具交換における工具のアンクランプに要する時間を短縮するようにした工作機械の工具アンクランプ装置とアンクランプ方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

先端に工具が取り付けられる中空状の主軸と、前記主軸内中心軸線方向に移動可能に配置されていて中心軸線方向の移動によって前記工具のクランプアンクランプを選択的に行う工具把持部材と、前記工具把持部材を工具のクランプ方向付勢する付勢部材と、前記工具把持部材をアンクランプ方向に移動させるアンクランプ用作動部材と、前記アンクランプ用作動部材に設けられていて油圧の供給によって前記工具把持部材をアンクランプ方向に押圧する油圧室とを備えた工作機械工具アンクランプ装置において、前記油圧室に低圧油を供給して前記アンクランプ用作動部材によって前記工具把持部材及び前記付勢部材をアンクランプ方向に押圧する低圧油供給回路と、前記油圧室に低圧油より高圧高圧油を供給して前記アンクランプ用作動部材によって前記工具把持部材を押動させて工具のアンクランプを行う高圧油供給回路と、前記低圧油と高圧油を切り換えて前記油圧室に供給する切換部材とを備え、工具交換前段階で前記油圧室に低圧油を供給して前記アンクランプ用作動部材を介して前記工具把持部材を低圧で押圧して前記付勢部材を圧縮準備させ、工具交換段階で前記油圧室に高圧油を供給して前記アンクランプ用作動部材を介して前記工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにしたことを特徴とする工作機械の工具アンクランプ装置。

請求項2

前記主軸に設けられていて前記主軸の工具保持部の後側の空間部にエアまたは潤滑油を含むエアを供給する主軸エアブロー流路を備え、前記工具交換の前段階で、前記主軸エアブロー流路を通して前記エアを前記空間部に充満させるようにした請求項1に記載された工作機械の工具アンクランプ装置。

請求項3

前記アンクランプ用作動部材に設けられていて前記主軸エアブロー流路に接続可能な補助エアブロー流路を更に備え、前記工具交換の前段階で、前記アンクランプ用作動部材を押動して前記補助エアブロー流路を前記主軸エアブロー流路に接続させて、前記エアを前記空間部に充満させるようにした請求項2に記載された工作機械の工具アンクランプ装置。

請求項4

前記主軸に取り付けられた工具を自動交換のために把持するチェンジャアームが設けられており、前記チェンジャアームで工具を把持するときの衝撃で工具に対する主軸の食い付きを解除するようにした請求項1から3のいずれか1項に記載された工作機械の工具アンクランプ装置。

請求項5

先端に工具が取り付けられる中空状の主軸と、前記主軸内に中心軸線方向に移動可能に配置されていて中心軸線方向の移動によって前記工具のクランプとアンクランプを選択的に行う工具把持部材と、前記工具把持部材をクランプ方向に付勢する付勢部材と、前記工具把持部材をアンクランプ方向に移動させるアンクランプ用作動部材と、前記アンクランプ用作動部材に設けられていて油圧の供給によって前記工具把持部材をアンクランプ方向に押圧する油圧室とを備えた工作機械の工具アンクランプ方法において、工具交換の前段階で低圧油を前記油圧室に供給することで前記アンクランプ用作動部材を介して前記工具把持部材を低圧で押圧して前記付勢部材を圧縮させる準備動作を終了させ、工具交換段階で前記油圧室に供給する低圧油を高圧油に切り換えて前記工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにしたことを特徴とする工作機械の工具アンクランプ方法。

請求項6

工具交換の前段階で、低圧油を前記油圧室に供給して前記アンクランプ用作動部材を前記工具把持部材に低圧で押圧させると共に、エアまたは潤滑油を混合したエアを前記主軸における工具保持部の空間部に供給して充満させる工程と、工具交換段階で、チェンジャアームによって工具を主軸から引き抜くことで前記空間部のエアを工具と工具保持部に噴出させるようにした請求項5に記載された工作機械の工具アンクランプ方法。

請求項7

前記チェンジャアームで前記主軸に装着された工具を把持した後で、前記油圧室に供給する低圧油を高圧油に切り換えて前記アンクランプ用作動部材を介して前記工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにした請求項6に記載された工作機械の工具アンクランプ方法。

技術分野

0001

本発明は、工作機械自動工具交換装置ATC)における工具交換時間の短縮を行えるようにした工作機械の工具アンクランプ装置アンクランプ方法に関する。

背景技術

0002

工作機械の自動工具交換装置において、工具交換工具把持する主軸を備えた主軸ユニットと工具交換するチェンジャユニットとによって行われる。このような自動工具交換装置として例えば特許文献1,2に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された自動工具交換装置は、工具を交換する旋回アームと主軸の内部において軸線方向へスライドすることで工具をクランプまたはアンクランプするドローバの動作とのタイミングを調整する方法に関するものである。

0003

また、特許文献2に記載のドローバ位置検出機構は、ドローバのクランプ方向及びアンクランプ方向の移動により、ドローバをアンクランプ方向に押圧する押圧部材に対して移動するドローバ移動検知部分の移動を検知する変位センサを設けている。変位センサによってドローバの位置を検出することで、工具が主軸に正しくクランプされていることを確認できるようにしている。

先行技術

0004

特許第5621368号公報
特許第4232017号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1や2に記載されたような工作機械の自動工具交換装置における工具アンクランプ装置では、工具のアンクランプとクランプは主軸内油圧ピストンの動作によって行われている。特に工具クランプ状態にあるドローバをアンクランプ状態にするには、ドローバを工具のクランプ方向に付勢する皿ばね等のクランプバネ圧縮させるために油圧ピストンに大きな推力を必要とし、工具交換の支持後にドローバをアンクランプ位置切り換えるためには長時間を要していた。そのため、工具交換に要する時間が長くなるという欠点があった。

0006

また、主軸の先端のテーパ穴に工具のテーパシャンクを装着した状態で、工具と主軸とのテーパ穴での潤滑不足したり、切削加工のために高速回転で主軸が加温されたり遠心力で主軸のテーパ穴が膨らんだ状態で大きな切削力が働くと、工具が主軸のテーパ穴の奥に押し込まれると工具が主軸のテーパ穴に食い付くことになる。その後、主軸の回転を停止させて温度が低下すると工具が更に主軸に食い付いてしまうことになる。
このような工具の食い付き状態から工具交換すると工具の抜き取りが困難になることがあった。そのため、この点でも、工具のテーパ穴内への食い付き状態から工具を交換することに長時間を要するという問題があった。

0007

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、工具交換における工具のアンクランプに要する時間を短縮するようにした工作機械の工具アンクランプ装置とアンクランプ方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、主軸への工具の食い付きを軽減させて容易に引き抜きできるようした工作機械の工具アンクランプ装置とアンクランプ方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る工作機械の工具アンクランプ装置は、先端に工具が取り付けられる中空状の主軸と、主軸内に中心軸線方向に移動可能に配置されていて中心軸線方向の移動によって前記工具のクランプとアンクランプを選択的に行う工具把持部材と、工具把持部材を工具のクランプ方向に付勢する付勢部材と、工具把持部材をアンクランプ方向に移動させるアンクランプ用作動部材と、アンクランプ用作動部材に設けられていて油圧の供給によって工具把持部材をアンクランプ方向に押圧する油圧室とを備えた工作機械の工具アンクランプ装置において、油圧室に低圧油を供給してアンクランプ用作動部材によって工具把持部材及び付勢部材をアンクランプ方向に押圧する低圧油供給回路と、油圧室に低圧油より高圧高圧油を供給してアンクランプ用作動部材によって付勢部材に抗して工具把持部材を押動させて工具のアンクランプを行う高圧油供給回路と、低圧油と高圧油を切り換えて油圧室に供給する切換部材とを備え、工具交換の前段階で油圧室に低圧油を供給してアンクランプ用作動部材を介して工具把持部材を低圧で押圧して付勢部材を圧縮準備させ、工具交換段階で油圧室に高圧油を供給してアンクランプ用作動部材を介して工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにしたことを特徴とする。
主軸の工具保持部に装着した工具を交換する際、工具交換の前段階で油圧室に低圧油を供給してアンクランプ用作動部材を作動させて工具把持部材を低圧で押圧すると共に付勢部材の圧縮準備を終了させておき、次の工具交換段階で油圧室に低圧油に代えて高圧油を供給してアンクランプ用作動部材を更に大きな荷重で作動させ、しかも工具交換段階で既に付勢部材の圧縮準備が終了しているために、工具把持部材を迅速に押し込んで工具を主軸から引き抜くことのできるアンクランプ状態にさせることができる。

0009

また、主軸に設けられていて主軸の工具保持部の後側の空間部にエアまたは潤滑油を含むエアを供給する主軸エアブロー流路を備え、工具交換の前段階で、主軸エアブロー流路を通してエアを空間部に充満させることが好ましい。
工具交換前に空間部にエアを充満しておくため、工具交換の際に高速で工具の抜き取りが行われたとしても即応してエアを工具や主軸の工具保持部に噴出させることができるため、ごみ等の付着を阻止できる。しかも、エアにミスト状の潤滑油を混合させておくことで、迅速に工具や主軸の工具保持部を潤滑させることができて工具の食い付きを抑制できる。

0010

また、アンクランプ用作動部材に設けられていて主軸エアブロー流路に接続可能な補助エアブロー流路を更に備え、工具交換の前段階で、アンクランプ用作動部材を押動して補助エアブロー流路を主軸エアブロー流路に接続させて、エアを空間部に充満させるようにしてもよい。
主軸エアブロー流路を備えた工具把持部材に補助エアブロー流路を備えたアンクランプ用作動部材を当接させることで、補助エアブロー流路からエアを空間部に送り込むことができる。

0011

また、主軸に取り付けられた工具を自動交換のために把持するチェンジャアームが設けられており、チェンジャアームで工具を把持するときの衝撃で工具に対する主軸の食い付きを解除するようにしてもよい。
主軸の工具保持部に工具が食い付いたとしても、工具交換時にチェンジャアームが工具を把持する際の衝撃で食い付きを解除することができる。

0012

本発明による工作機械の工具アンクランプ方法は、先端に工具が取り付けられる中空状の主軸と、主軸内に軸方向に移動可能に配置されていて中心軸線方向の移動によって工具のクランプとアンクランプを選択的に行う工具把持部材と、工具把持部材をクランプ方向に付勢する付勢部材と、工具把持部材をアンクランプ方向に移動させるアンクランプ用作動部材と、アンクランプ用作動部材に設けられていて油圧の供給によって工具把持部材をアンクランプ方向に押圧する油圧室とを備えた工作機械の工具アンクランプ方法において、工具交換の前段階で低圧油を油圧室に供給することでアンクランプ用作動部材を介して工具把持部材を低圧で押圧して付勢部材を圧縮させる準備動作を終了させ、工具交換段階で油圧室に供給する低圧油を高圧油に切り換えて工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにしたことを特徴とする。
本発明による工作機械の工具アンクランプ方法によれば、主軸の工具保持部に装着した工具を交換する際、工具交換の前段階で油圧室に低圧油を供給してアンクランプ用作動部材を作動させて工具把持部材を低圧で押圧して付勢部材の圧縮準備を終了させておき、次の工具交換段階で油圧室に低圧油に代えて高圧油を供給してアンクランプ用作動部材を更に大きな荷重で作動させると、既に付勢部材が圧縮される準備動作が終了しているため、工具把持部材を迅速に押し込んで工具を主軸から引き抜くことのできるアンクランプ状態にできるため、工具交換をより迅速に行える。

0013

工具交換の前段階で、低圧油を油圧室に供給してアンクランプ用作動部材を工具把持部材に低圧で押圧させると共に、エアまたは潤滑油を混合したエアを主軸における工具保持部後側の空間部に供給して充満させる工程と、工具交換段階で、チェンジャアームによって工具を主軸から引き抜くことで空間部のエアを工具と工具保持部に噴出させるようにしてもよい。
工具を引き抜く際に、迅速にエアを空間部から噴出できるため、工具や工具保持部への潤滑油等の付着とゴミ等の除去を確実に行えて、工具交換をより迅速に行える。

0014

また、チェンジャアームで主軸に装着された工具を把持した後で、油圧室に供給する低圧油を高圧油に切り換えてアンクランプ用作動部材を介して工具把持部材を押し込んで工具をアンクランプさせるようにしてもよい。
工具交換時に、チェンジャアームで工具を把持するときの衝撃で工具の食い付きを解除できると共に、高圧油で工具把持部材を押し込んで迅速に工具のアンクランプ状態にできる。

発明の効果

0015

本発明に係る工作機械の工具アンクランプ装置とアンクランプ方法によれば、工具交換の前段階において低圧でアンクランプ用作動部材によって工具を保持する工具把持部材をアンクランプ方向に押圧させることで付勢部材の圧縮準備を終了させておき、次の工具交換段階において高圧油でアンクランプ用作動部材を介して工具把持部材をアンクランプ方向に押動することで、工具のアンクランプを短時間でスムーズに行うことができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施形態による自動工具交換装置の主軸ユニットにおける工具アンクランプ装置の要部構成を示す断面図である。
図1に示す主軸ユニットのプッシュロッドコレットの拡大断面図である。
図1に示す主軸ユニットにおける主軸エアブロー流路と補助エアブロー流路を示す部分断面図である。
図1に示す工具アンクランプ装置の油圧室に設けたアンクランプ用ピストンの拡大断面図である。
自動工具交換装置におけるチェンジャアームによる工具交換位置を示す要部説明図である。
工具アンクランプ装置における低圧油供給回路と高圧油供給回路を示す油圧回路図である。
実施形態における工具アンクランプ方法を示す通常モードのフローチャートである。
工具食い付き防止対策を施した工具アンクランプ方法を示す変形例によるフローチャートである。

実施例

0017

以下、本発明の実施形態による工作機械の自動工具交換装置における工具アンクランプ装置について図1乃至図7に基づいて説明する。
図1乃至図4は実施形態による自動工具交換装置1の主軸ユニット2に設けた工具アンクランプ装置3を示すものである。図1に示す主軸ユニット2において、マシニングセンタ等の主軸頭(図示せず)に固定された略筒状のハウジング本体5と、その内部に軸受周りに回転可能に設けた中空状の主軸6と、主軸6の後部に進退可能に配設されたアンクランプ機構7とを備えている。なお、本明細書において、図1の主軸ユニット2の工具13側を前側、前方とし、アンクランプ機構7側を後側、後方というものとする。
主軸6の前部は前軸受9を介してハウジング本体5に保持され、後部は後軸受10を介してハウジング本体5に保持されている。ハウジング本体5内には、その前軸受9と後軸受10の間に主軸6を中心軸線O回りに回転させるための電動モータM1として、内側にモータロータ11が設置され、その外側にモータステータ12が設置されている。

0018

主軸6の前端部には、工具13のテーパシャンク13aを嵌め込むテーパ穴6aが工具保持部として形成され、工具13のテーパシャンク13aの後端部にはプルスタッド13bが設けられている。工具13のテーパシャンク13aに続く先端側の外周面には後述するチェンジャアーム53で把持するためのVフランジ13cが形成されている。
主軸6のテーパ穴6aに連通していて中心軸線O方向に延びる略筒状の穴部6bが形成され、穴部6b内の前側にはプルスタッド13bを把持可能で中心軸線Oの前後方向に移動可能なコレット15が設置されている。コレット15の後部にはプッシュロッド16が連結され、プッシュロッド16はその後端部が主軸6の後端から突出している。そのため、プッシュロッド16の前後動によってコレット15が前後動することになる。コレット15の先端部には工具13のプルスタッド13bを把持するための爪部15aが形成されている。

0019

主軸6の穴部6bの先端にはテーパ穴6aとの連通部に拡径された空間部18が形成されている。コレット15が穴部6b内を前方に移動した場合には爪部15aが空間部18内に進入し拡径して回動することでプルスタッド13bを離し、コレット15が後方に移動した場合には爪部15aが穴部6b内に納められて縮径しプルスタッド13bを把持することになる。
図2において、主軸6の穴部6bの中心軸線O方向には前側段部6cを介して拡径穴部6dが形成され、プッシュロッド16には前側段部6cに係止可能な前部バネリテーナ21とその後方に設けていてプッシュロッド16に固定された後部バネリテーナ22とが所定の間隔を開けて設置されている。前部バネリテーナ21と後部バネリテーナ22は拡径穴部6d内に設置されている。前部バネリテーナ21と後部バネリテーナ22の間には、例えば皿ばね等からなる付勢部材23が圧縮状態で取り付けられている。

0020

そのため、プッシュロッド16は付勢部材23の付勢力によって後部バネリテーナ22を介して後方(クランプ方向)に付勢されて穴部6b内に引き込まれ、これによってコレット15を後方に引き込んで工具13のプルスタッド13bをクランプする。付勢部材23はプッシュロッド16と共に後部バネリテーナ22を拡径穴部6d内で押動させる。また、後述するアンクランプ用ピストン28でプッシュロッド16が前方(アンクランプ方向)に押されると後部バネリテーナ22が前側段部6cで係止された前部バネリテーナ21との間で付勢部材23を圧縮させる。
図3において、穴部6bの拡径穴部6d内には、主軸6の後端部分から、プッシュロッド16の穴通路、後部バネリテーナ22の穴通路、付勢部材23、前部バネリテーナ21の穴通路を介して空間部18にまで延びる管状の主軸エアブロー流路25が形成されている。この主軸エアブロー流路25を通して、後述するエアポート41から流入するエアを空間部18内に吹出すようになっている。

0021

また図4に示すように、主軸6の後方には、アンクランプ機構7のシリンダ26内に略円筒状の油圧室27が中心軸線O回りに形成されている。油圧室27の外周側には前後方向に拡径する拡径溝27a、27bが形成されており、その中心軸線O側の面が拡径溝27a、27bよりも縮径した縮径部27cを形成する。プッシュロッド16は主軸6の後端部に段部16aを有しており、段部16aの後方の軸部16bは油圧室27内を貫通してハウジング本体5の後方から外側に突出している。
この油圧室27内にはアンクランプ用ピストン28がプッシュロッド16の軸部16bに沿って進退可能に設置されており、アンクランプ用ピストン28は本体部28aが油圧室27と同軸に略円筒状に形成されている。アンクランプ用ピストン28の後端部はハウジング本体5の後端面から外側に突出しており、ナット31が螺合されている。このナット31はアンクランプ用ピストン28が前方に移動する際にハウジング本体5の後端面に当接することでストップし、アンクランプ用ピストン28のアンクランプ方向の摺動範囲規制する。

0022

アンクランプ用ピストン28の外周面には油圧室27内の内周面に向けて本体部28aから拡径する略円板状の作動翼28bが形成されている。油圧室27の内周面に摺動可能に当接する作動翼28bの外周面には油圧室27の内周面との間をシールするシール部材29が全周に亘って埋め込まれている。
また、油圧室27の前側の拡径溝27aにはハウジング本体5の外周面からクランプ用油圧ポート33が連通して形成されていて、高圧油が供給される。クランプ用油圧ポート33から油圧室27内に高圧油が供給されると作動翼28bを後方に押動させてアンクランプ用ピストン28を主軸6の後端から離間させる。そして、付勢部材23の付勢力でプッシュロッド16を後方に移動させてコレット15を引き込むことで、爪部15aで工具13のプルスタッド13bをクランプする。

0023

また、油圧室27の後側の拡径溝27bにはハウジング本体5の外周面からアンクランプ用油圧ポート34が連通して形成されている。このアンクランプ用油圧ポート34には、高圧油を供給する高圧油供給回路36と低圧油を供給する低圧油供給回路37とが接続されており、電磁弁等の切換弁38によって選択的に回路を切り換えてアンクランプ用油圧ポート34に高圧油と低圧油のいずれかを供給することができる。
なお、図6が高圧油供給回路36及び低圧油供給回路37を示す油圧回路図であり、切換弁38で高圧油と低圧油を切り換え制御し、切換弁39はクランプとアンクランプを切り換え制御する。なお、図6に示す油圧回路図の状態で切換弁38はOFFであり、圧力制御弁42の働きで設定した低圧(低圧油)になる。切換弁38をONにすると高圧(高圧油)になる。圧力制御弁42はAポート通路のC点の圧力を設定以下に制御するので、図6に示す状態で油が流れて圧力が発生し低圧に下げる。切換弁38がONするとC点はTポート(ドレンタンクへ戻る)になり、圧力は0になるため設定圧力より小さくなる。そのため、圧力制御弁42は圧力を下げることをやめて元圧の高圧(高圧油)になり、切換弁39に高圧油が送られる。

0024

シリンダ26内のアンクランプ用ピストン28において、その前側部分には、プッシュロッド16の周囲に補助エアブロー流路40が形成されている。しかも、ハウジング本体5の外周面には補助エアブロー流路40に連通するエアポート41が形成されている。補助エアブロー流路40は前端開口がプッシュロッド16の段部16aに形成した主軸エアブロー流路25の後端開口に対向している。しかも、図4に示すように、工具13のクランプ状態でプッシュロッド16の段部16aはアンクランプ用ピストン28の前面と隙間Kを介して対向している。

0025

図4において、エアポート41に外部からエアを供給するエアブロー流路43にはルブリケータ44が設置されており、ルブリケータ44によってエア内に潤滑油をミスト状にして混合させることができる。このエアブロー流路43に設けた電磁弁45をONすることでミスト状の潤滑油を混合したエアをエアポート41を介して補助エアブロー流路40に供給し、主軸エアブロー流路25を介して空間部18に充満させてテーパ穴6aに固定された工具13のテーパシャンク13aに供給することができる。
なお、工具交換の際、後述するチェンジャアーム53で工具13を主軸6のテーパ穴6aから引き抜いたタイミングで、エアポート41から主軸エアブロー流路25を介して空間部18やテーパ穴6a及び工具13のテーパシャンク13aにミスト状潤滑油を含むエアを噴出させると、エアの流れに時間を要するため工具交換に時間がかかる欠点がある。しかし、本実施形態において、工具交換の前段階で空間部18内にエアを予め充満させておくことで、工具13の抜き取り時に即応してエアを吹き付けることができる。

0026

そして、アンクランプ用油圧ポート34を通して油圧室27に低圧油を供給した場合には、油圧によってアンクランプ用ピストン28が押されて前方に移動し、プッシュロッド16の段部16aを比較的弱い力で押圧して付勢部材23を圧縮させる準備を終了させることができる。
一方、アンクランプ用油圧ポート34を通して油圧室27に高圧油を供給した場合には、油圧によってアンクランプ用ピストン28が押されて前方に移動し、プッシュロッド16の段部16aを強い力で押動させ、コレット15を前進させて爪部15aが開くアンクランプ位置に移動させる。
なお、図1に示すハウジング本体5の後端面には、工具13のクランプ状態とアンクランプ状態を検知する検出器46が設置されており、プッシュロッド16の軸部16bの後端に連結された被検体47の進退位置を検出してクランプ状態とアンクランプ状態を判別することができる。

0027

図5は自動工具交換装置1のチェンジャアームユニット50を示すものである。図5において、主軸ユニット2の主軸6のテーパ穴6aに装着した工具13に隣接してチェンジャアームユニット50が設置されている。チェンジャアームユニット50に対して主軸ユニット2とは反対側に工具マガジンマガジンポット51が設置されている。なお、マガジンポット51は複数配列されているが、図5では1つを除いて省略されている。

0028

チェンジャアームユニット50において、回転可能なチェンジャアーム53を支持するカムユニット54にはチェンジャアーム53の駆動モータM2が設置されている。チェンジャアーム53の両端部には工具13のVフランジ13cを把持するためのグリッパ55が設けられている。
そして、チェンジャアーム53を回転させることで、一方のグリッパ55でマガジンポット51内の新たな工具13を把持し、他方のグリッパ55で主軸6のテーパ穴6aに嵌合された使用済み工具13を把持して引き抜くことができる。チェンジャアーム53を180度回転させることで工具13を交換して新たな工具13を主軸6のテーパ穴6aに嵌合できる。

0029

本実施形態による自動工具交換装置1の工具アンクランプ装置3は上述した構成を備えており、次にアンクランプ方法について図7に示すフローチャートに沿って説明する。
最初に工具13のクランプ動作について説明すると、主軸6のテーパ穴6aに工具13のテーパシャンク13aを挿入した状態で、図6に示す切換弁39を切換操作することで、図4に示すアンクランプ用油圧ポート34を開放し、クランプ用油圧ポート33に高圧油を投入して前側の拡径溝27aから油圧室27へ供給する。
すると、油圧室27内の油圧によってアンクランプ用ピストン28は油圧室27内で後退し、後端側の縮径部27cに当接して止まる。これにより、プッシュロッド16の段部16aとアンクランプ用ピストン28との間に隙間Kが生じる。プッシュロッド16は図1及び図2に示すように付勢部材23の付勢力で後方に移動するため、コレット15が穴部6b内に引き込まれて爪部15aで工具13のプルスタッド13bを引き込んでテーパシャンク13aがテーパ穴6a内に嵌合保持される。
この状態で、電動モータM1を駆動することで工具13と主軸6を一体回転させて図示しないワークを切削加工できる。

0030

次に切削加工終了後に自動工具交換(ATC)を行う。
図7において、工具交換の前段階として、主軸6や自動工具交換装置1のチェンジャアーム53や各送り軸等を自動工具交換できる位置に設定する(オリエンテーションという)。主軸ユニット2のシリンダ26において、切換弁38、39を切り換え操作することで、クランプ用油圧ポート33を開放し、低圧油供給回路37からアンクランプ用油圧ポート34に低圧油を投入して後側の拡径溝27bから油圧室27へ供給する。
この低圧油の油圧によりアンクランプ用ピストン28を油圧室27内で前進させて隙間Kが小さくなり、更にアンクランプ用ピストン28がプッシュロッド16の段部16aに当接して止まる(S101)。しかも、アンクランプ用ピストン28とプッシュロッド16の当接により、アンクランプ用ピストン28の補助エアブロー流路40とプッシュロッド16の段部16aに設けた主軸エアブロー流路25とが接続される。

0031

次に、エアブロー流路43からミスト状の潤滑油を含むエアをエアポート41を通して補助エアブロー流路40に供給する(S102)。このエアは、アンクランプ用ピストン28の補助エアブロー流路40からプッシュロッド16内の主軸エアブロー流路25に送り込まれて主軸6の前方に送られて空間部18内に吐出され、空間部18内をミスト状の潤滑油を含むエアで充満させてエア圧を高めておく。
一方、図5に示す自動工具交換装置1のチェンジャアーム53は、マガジンポット51の次に使用する新たな工具13と主軸ユニット2の主軸6に装着された使用済みの工具13の中間に上下方向の向きに位置する。

0032

そして、主軸6の空間部18へのエアブロー動作(S102)とほぼ同時にまたは前後して、自動工具交換装置1のチェンジャアーム53が90度反時計回り旋回して(S103)、主軸6に嵌合保持された使用済みの工具13のVフランジ13cを一方のグリッパ55で把持する(S104)。このときの衝撃で、主軸6のテーパ穴6aに嵌合されていた工具13は食い付きが緩和される。また、チェンジャアーム53の他方のグリッパ55でマガジンポット51に収納された次に使用する工具13のVフランジ13cを把持する。

0033

次に、工具交換段階において、切換弁38によって低圧油供給回路37から高圧油供給回路36に切り換えて、高圧油をアンクランプ用油圧ポート34を通して油圧室27に投入する(S105)。すると、アンクランプ用ピストン28を高圧で更に前進させて段部16aでプッシュロッド16を押し込む。これによって、付勢部材23が圧縮されてプッシュロッド16を前進させる。アンクランプ用ピストン28はナット31がハウジング本体5の後端面に当接することで停止する。

0034

プッシュロッド16の前進によってコレット15が押されるため爪部15aが空間部18内で開き、プルスタッド13bを解放する。プッシュロッド16及びコレット15で押された工具13は主軸6のテーパ穴6aとの嵌合を解除されてアンクランプされる。
更に工具13の後部に設けた空間部18内に潤滑油を含むエアが充満しているために、工具13の食い付き解放に寄与する。

0035

そして、主軸6のテーパ穴6aに把持された工具13はチェンジャアーム53で引き抜かれ、マガジンポット51に収納された新たな工具13も同時に引き抜かれる(S106)。このとき空間部18に充満された潤滑油を含むエアは主軸6のテーパ穴6aと工具13のテーパシャンク13aに吹き付けられてミスト状の潤滑油を付与すると共に、付着したゴミ等を吹き飛ばす。しかも、エアは工具交換の前段階で空間部18内に充満しておくために、工具13の引き抜きと同時に主軸6のテーパ穴6aと工具13のテーパシャンク13aにミスト状潤滑油を含むエアを吹き付けることができ、迅速な工具交換動作遅れを取らない。
次に、チェンジャアーム53を更に180度旋回させて引き戻すことで(S107)、マガジンポット51から抜き出した新たな工具13を主軸6のテーパ穴6a内に差し込むことができる(S108)。新たな工具13の差し込み時にも主軸エアブロー流路25からミスト状の潤滑油を含むエアが噴射されており、テーパシャンク13aとテーパ穴6aに吹き付けられる。これによって、工具13のテーパ穴6a内への食い込みを抑制できる。工具13のテーパ穴6aへの差し込み終了後にエアポート41へのエアの供給が終了する(S109)。

0036

次に、アンクランプ用油圧ポート34を開放し、クランプ用油圧ポート33に高圧油を投入して前側の拡径溝27aから油圧室27へ供給する(S110)。これによって、アンクランプ用ピストン28が後退してプッシュロッド16から離れる。プッシュロッド16は付勢部材23の付勢力でクランプ位置に後退し、同様に後退するコレット15の爪部15aによって新たな工具13のプルスタッド13bをクランプする。
そして、チェンジャアーム53を90度逆方向に旋回戻りさせて(S111)、工具自動交換サイクルを終了する。

0037

上述したように本実施形態による自動工具交換装置1の工具アンクランプ装置3によれば、工具交換の前段階において、予め低圧油によってアンクランプ用ピストン28でプッシュロッド16を押圧して付勢部材23の圧縮準備を終了させておくことで、工具交換段階でのプッシュロッド16のアンクランプ位置への押し込み動作及びコレット15による工具13の開放とチェンジャアーム53による工具13の引き抜きを迅速に行うことができて、工具交換をより高速に行うことができる。
しかも、低圧油によるアンクランプ用ピストン28を介したプッシュロッド16の押圧、チェンジャアーム53で工具13を把持する時の衝撃等によって、工具13の主軸6のテーパ穴6aへの食い込みを解除することができるので、この点でも工具交換を迅速に行うことができる。

0038

また、工具交換の前段階で、主軸6のテーパ穴6aに嵌合した工具13の後ろ側の空間部18内にミスト状潤滑油を含むエアを予め充満させておくことで、チェンジャアーム53による工具交換が短時間で瞬時に行われる場合でも、工具13の抜き取りに即応してミスト状潤滑油を含むエアを空間部18から噴射させ、テーパ穴6aや工具13に潤滑油を与えると共にゴミ等を吹き飛ばすことができる。しかも、噴射されるミスト状の潤滑油によって新たな工具13のテーパ穴6aへの食い込みを低減できる。

0039

なお、本発明による自動工具交換装置1の工具アンクランプ装置と工具アンクランプ方法は、上述した実施形態によるものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態による自動工具交換装置1の工具アンクランプ装置3及び工具アンクランプ方法と同一または同様な部材、部品には同一の符号を用いて説明する。

0040

図8は上述した実施形態による自動工具交換装置1の工具アンクランプ装置及び工具アンクランプ方法の変形例を示すものである。
本変形例では、シリンダ26で低圧油を油圧室27に供給してアンクランプ用ピストン28を前進させてプッシュロッド16の後端を押圧し、補助エアブロー流路40から主軸エアブロー流路25を通して空間部18内にミスト状潤滑油を含むエアを充満させたことを図8のフローチャートにおけるS112の工程で確認してから、チェンジャアーム53を90度回転させて工具13を把持するようにした。
空間部18内へのエアの充満を確認する手段として、例えばタイマー等でエアブローの吐出開始から充満するまでの所定時間の経過を確認してもよいし、空間部18内のエア圧を検知するセンサ等を設置してもよい。
これによって、チェンジャアーム53による工具13の交換と空間部18からのエアの噴射とを確実にリンクさせることができる。

0041

また、本実施形態において、工具交換前の段階で、ミスト状潤滑油を含むエアを空間部18に充填するに際し、アンクランプ用ピストン28に設けられた補助エアブロー流路40からプッシュロッド16の主軸エアブロー流路25を介して主軸6のテーパ穴6aとその後部の穴部6bとの間の空間部18に送って充満させるようにしたが、本発明はこのような構成に限定されない。
例えば、アンクランプ用ピストン28に補助エアブロー流路40を設けることなく、主軸エアブロー流路25に接続するエアポート41をハウジング本体5の外周面に設けて、エアブロー流路43からミスト状の潤滑油を含むエアを供給するようにしてもよい。この場合でも、工具交換の前段階でエアを空間部18に充満することができる。なお、噴射させるエアに潤滑油を含まなくてもよい。
なお、本発明において、プッシュロッド16とコレット15は工具把持部材に含まれ、アンクランプ用ピストン28はアンクランプ用作動部材に含まれ、切換弁38,39は切換部材に含まれる。

0042

1自動工具交換装置
2主軸ユニット
3工具アンクランプ装置
5ハウジング本体
6主軸
6aテーパ穴
13工具
13aテーパシャンク
13bプルスタッド
15コレット
16プッシュロッド
18 空間部
23付勢部材
25 主軸エアブロー流路
27油圧室
28アンクランプ用ピストン
33クランプ用油圧ポート
34 アンクランプ用油圧ポート
36高圧油供給回路
37低圧油供給回路
38切換弁
40補助エアブロー流路
41エアポート
51マガジンポット
53チェンジャアーム
K 隙間

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ