JP2586861B2 - ツールホルダの把持装置およびカセット型ツールマガジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ツールマガジンを備え
たマシニングセンタ等の工作機械に設置されるツールホ
ルダの把持装置およびその把持装置を備えたカセット型
ツールマガジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マシニングセンタ等において、ツ
ールホルダを保持しておくツールマガジンの把持装置に
は各種の方式がある。その一例として図１７に示すもの
がある。これはツールホルダ５のＶ溝または外周面を１
対の板バネ３０ではさみ、板バネ３０の弾性力により保
持する。また、他の例として図１８に示すものがある。
これは開閉する１対のフィンガ３１によりツールホルダ
５のＶ溝をはさみ込むことにより保持する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者は
板バネ３０のバネ力だけで保持しているため、ツールホ
ルダ５を常に確実に把持できるとは限らず、板バネ３０
の把持力以上の外力が加えられると脱落してしまうおそ
れがあり、さらには、着脱の際に板バネ３０の把持力以
上の力を加える必要があり着脱が容易でないという問題
がある。また、後者には、フィンガ３１を開閉させる機
構部の支点の位置がホルダ中心からずれているため装置
全体が大型になる等の不具合がある。

【０００４】さらに、これら従来の把持装置には、単に
回り止めキーでツールホルダの回転位置を保持すること
はできても、ツールホルダを把持した状態で把持機構を
ロックすることができない。またさらに、これら従来の
把持装置を組み合わせて構成したツールマガジンも大型
となり、使い勝手が悪いという問題がある。本発明は上
記問題点を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、着脱および回り止めが簡単で確実にロッ
クできるとともに小型化が容易なツールホルダの把持装
置とそれにより構成されるカセット型ツールマガジンを
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで上記目的を達成す
るために、第１の発明に係るツールホルダの把持装置
は、係合部の長さがツールホルダのＶ溝の周長のほぼ４
分の１であって、ツールホルダのＶ溝に当接・係合可能
な形状をした１対のフィンガと、ツールホルダ把持位置
中心を通る同一直線上の対称位置で本体に支持され、閉
状態で把持したツールホルダのＶ溝に両フィンガを当接
させるとともに両フィンガの外側端間隔をＶ溝外径より
も狭め、開状態でフィンガ外側端間隔をＶ溝外径と同一
またはより広くする位置で両フィンガをそれぞれ開閉自
在に軸支する１対のピンと、両フィンガを常時開方向に
付勢するバネと、両フィンガの内側端の間の位置におい
てツールホルダ把持位置中心に対して出没自在に支持さ
れ、フィンガの閉状態で両フィンガの内側端に当接して
フィンガの開動作を制止するとともに把持されたツール
ホルダの回り止めキー溝に係合し、ツールホルダ把持位
置中心から遠ざかる方向に後退させられるとフィンガの
内側端との係合を解除しフィンガの開動作を可能にする
ロック片と、先端にロック片を一体的に支持するととも
に把持されたツールホルダのプルスタッド側で基端部が
本体に支持されかつツールホルダ寄りに当接部が形成さ
れてロック片をツールホルダ把持位置中心側に付勢する
スプリング板とを備えたことを特徴とする。

【０００６】第２の発明に係るカセット型ツールマガジ
ンは、着脱方向を水平にした第１発明のツールホルダの
把持装置を垂直方向に適間隔で配設するとともに上端に
昇降用フックを設置した複数のマガジンユニットを昇降
自在に収納したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】第１の発明に係るツールホルダの把持装置にお
いては、係合部の長さがツールホルダのＶ溝の周長のほ
ぼ４分の１であって、ツールホルダのＶ溝に当接・係合
可能な形状をした１対のフィンガが、それぞれ本体に支
持された１対のピンにより開閉自在に軸支されるととも
に、バネにより開方向に付勢される。 ツールホルダが把
持されていない状態では、フィンガはバネにより開方向
に回 動されて、その両外側端の間隔がＶ溝外径と同一ま
たはより広く保持される。また、フィンガの内側端は、
互いに近接した状態で背面をロック片により前方に押圧
されて、フィンガの開状態を保持している。 この状態か
ら、ツールポットを把持させるために、キー溝をロック
片の位置に合わせてツールポットに保持されたツールホ
ルダをフィンガ間に進入させると、先ず、ツールポット
が、ロック片を支持しているスプリング板の当接部に当
接してスプリング板を後退させる。それにより、ロック
片もフィンガの内側端から後退して、フィンガの閉動作
を可能にする。次いで、ツールポットのＶ溝が、フィン
ガの外側端を通過するとともにフィンガの内側端に当接
して内側端を後退させることにより、フィンガ全体がツ
ールポットのＶ溝に当接する。このときフィンガの外側
端の間隔はＶ溝外径よりも狭まり、ツールポットのＶ溝
に完全に係合されて、ツールポットは把持される。 ここ
で、ツールポットが抜き取られると、スプリング板が元
の位置に復帰し、それにつれてロック片もフィンガの内
側端の間を前進して、ツールポットのキー溝に嵌合す
る。それにより、ツールホルダの回転位置が保持され
る。この把持状態で、ツールホルダのＶ溝に両フィンガ
が当接するとともにフィンガ外側端の間隔がＶ溝外径よ
りも狭くなることによりツールホルダがフィンガから抜
けることなく把持される。この状態で、ツールホルダを
装着した方向の反対方向に引き抜こうとする外力がツー
ルホルダに加えられると、フィンガの外側端がＶ溝によ
り拡げられようとし、その結果、ピンに軸支されている
フィンガの内側端が狭められようとするが、フィンガの
内側端の間にはロック片があるためフィンガは回動でき
ない。すなわち、フィンガの把持状態がロックされてい
ることになる。 次に、把持されたツールホルダを外そう
とする場合は、ツールポットをツールホルダのプルスタ
ッド側から挿入して、ロック片を支持しているスプリン
グ板の当接部を押圧してロック片をフィンガの内側端か
ら外方向に後退させる。すると、フィンガのロックが解
除されてフィンガは開方向への回動が自由となる。この
状態で、ツールホルダをフィンガの開口方向へ移動させ
ると、ツールホルダのＶ溝の移動に追随しながらバネに
より両フィンガが開方向に回動し、フィンガの外側端が
Ｖ溝外径まで拡がりながら、ツールホルダが通過する。
ツールホルダの通 過後は、バネによりフィンガの外側端
が拡げられた状態に、内側端は互いに近接した状態に保
持される。また、ツールホルダの通過とともに、ツール
ポットも移動するため、スプリング板が元の位置に復帰
することによりロック片が前進して、互いに近接した状
態のフィンガの内側端の背面を前方に押圧してフィンガ
の開状態を保持する。

【０００８】第２の発明に係るカセット型ツールマガジ
ンにおいては、複数のマガジンユニットの中から指定し
たマガジンユニットをその上端に設置された昇降用フッ
クを用いて上昇させ、指定された位置の把持装置に対し
て水平方向からツールホルダの着脱を行った後、マガジ
ンユニットを下降させて元の位置に戻す。それにより、
一定の空間内に効率よくツールホルダが収納保管され
る。

【０００９】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は第１の発明のツールホルダ把持装置を示す図
であり、図２は図１の側面図である。図３はツールホル
ダの外観図である。図において、１０はツールホルダ把
持装置である。把持装置１０は、一方の端部を半円状に
切り込んだ薄板材からなるツールマガジン１上に構成さ
れ、ピン２に軸支された上下一対のフィンガ３とロック
スプリング４とからなる。フィンガ３の内側の形状はツ
ールホルダ５のＶ溝５ａの周面の円弧とほぼ同じく形成
されるとともにその長さはＶ溝５ａの周長のほぼ４分の
１である。両フィンガ３の回転中心とツールホルダ５の
軸芯とは垂直方向の一直線上に位置するように配置され
ている。また、フィンガ３はそれぞれ支軸２８により支
持されているネジリバネ６により、閉じ方向へ付勢され
ている。

【００１０】ロックスプリング４は板バネにより形成さ
れており、フィンガ３の先端が互いに当接する位置から
ツールホルダ５の軸芯と平行にツールホルダ５のプルス
タッド方向へ配設され、プルスタッド側で、本体である
ツールマガジン１に固定されている。なお、ここでのツ
ールホルダ５とは、フィンガ３に正規に把持されている
位置でのツールホルダ５である。また、図中の１４はプ
ラスチックローラであり、ツールホルダ５の着脱操作を
する際、およびツールマガジン１の移動の際にコロおよ
びダンパの役目をする。同様に、１５はガイド部であ
り、ツールホルダ５を手作業により着脱する際の操作を
容易にする。ここで図１，図２中のツールポット７は、
そのテーパ穴にツールホルダ５を嵌合保持し、水平姿勢
を保ちながら水平面内を前後左右に移動して把持装置と
の着脱をおこなう。

【００１１】次にツールホルダ５の着脱の動作について
説明する。図４〜図９は着脱動作の説明図である。図４
はツールホルダ５が把持されていない状態のツールホル
ダ把持装置１０の要部を示す。ツールホルダ５が把持さ
れていない状態で、フィンガ３はネジリバネ６の付勢力
により内側端部が閉じ方向へ回動している。それによ
り、フィンガ３の外側端は開き、右方向からのツールホ
ルダ５の挿入が容易になる。このように、ピン２により
支持されたフィンガ３は、一方の側が長く他方が短いた
め、ツールホルダ５の把持および開放動作を効果的に行
える。またこのとき、ロックスプリング４は互いに近接
しているフィンガ３の内側端部の背面に当接して、フィ
ンガ３を前方へ押圧している。

【００１２】図５は、ツールポット７を上方から見た断
面図である。図において、ツールホルダ５が嵌合してい
る側のツールポット７の端部、すなわち嵌合用テーパ面
側の端部には回り止めキー８が突設されている。このキ
ー８は、ツールホルダ５の回り止めキー溝９と係合する
ためのものである。また、キー８の対称位置になるツー
ルポット７の端部、すなわち把持状態でロックスプリン
グ４と当接する位置を切り欠いて段部１１が形成されて
いる。なお、この段部１１は、ツールホルダ５の残りの
回り止めキー溝１２の位置に一致する。

【００１３】図６、図７は、ツールホルダ５がツールホ
ルダ把持装置１０に挿入された直後の状態をそれぞれ示
す。図において、ツールホルダ５が水平方向に移動して
フィンガ３の内側へ進入すると、ツールホルダ５のＶ溝
５ａ部と係合したフィンガ３はその内側が押圧されて後
退し、フィンガ３の全長がＶ溝５ａと合致した、フィン
ガ３の中心位置で、ツールホルダ５は停止する。このと
き、ロックスプリング４も、その途中に形成され当接部
であるところの突出部１３がツールポット７の側面に押
圧されて後退し、先端部１６がフィンガ３の内側端の背
面に位置している。

【００１４】図８、図９は、次にツールポット７を抜き
取り、ツールホルダ把持装置１０によりツールホルダ５
が把持されている状態を示す。図９に示すようにツール
ホルダ５からツールポット７を抜き去り右後方へ移動さ
せると、ロックスプリング４の突出部１３を押し込んで
いたツールポット７の側面の段部１１も後退して、ロッ
クスプリング４が元の位置に復帰する。それにより、ロ
ックスプリング４の先端部１６がツールホルダ５側へ前
進してキー溝１２と係合して、以後の把持状態でツール
ホルダ５の回転位置を保持する。つまり、ツールホルダ
把持装置１０側に必要なツールホルダ５に対する回り止
めキーの作用をロックスプリング４により行う。 また同
時に、ロックスプリング４の先端部１６がフィンガ３の
内側端部の間に保持されることにより、フィンガ３がそ
の内側端部を狭める方向に回動することを阻止する。つ
まり、フィンガ３の把持状態がロックされるため、把持
されたツールポット５が、フィンガ３から外れる方向に
外力を受けても、フィンガ３から離脱することはない。

【００１５】また、ツールホルダ５をツールホルダ把持
装置１０から取り外す場合は、上述した操作を逆の順番
で行う。具体的には、ツールポット７をツールホルダ５
の後方から嵌合させることにより、ロックスプリング４
の突出部１３の傾斜面が段部１１に押し上げられて、キ
ー溝１２とロックスプリング４の先端部１６との係合が
外れるとともに、フィンガ３の内側端部の間からも先端
部１６が抜け出て後退 するため、フィンガ３のロック状
態が解除されて、フィンガ３はその内側端部をさらに狭
める方向に回動することが可能になる。次いで、ツール
ポット７を横方向へ移動させると、フィンガ３の外側部
がＶ溝５ａにより拡げられながらツールホルダ５が取り
外される。以上、図４〜図９で説明したツールホルダ把
持装置１０に対するツールホルダ５の着脱は、ツールホ
ルダ把持装置１０の後部側にツールポット７の出入りが
可能な空間を確保しておき、図示しない駆動機構により
ツールポット７を水平面内で前後左右に移動させて自動
的に行う。

【００１６】次に、ツールホルダ５の着脱をツールポッ
ト７を用いることなく手動により行う場合について、図
１０〜図１４により説明する。ツールホルダを把持させ
る場合は、ツールポット７の代わりに作業者の手により
ツールホルダ５のテーパ部またはツール先端を支持しな
がら水平に保ち、ツールホルダ５のＶ溝５ａがフィンガ
３に係合するようにガイド部１５上をスライドさせる。
ツールホルダ５がフィンガ３内に押し込まれると、フィ
ンガ３の背面がロックスプリング４を押圧しながら拡が
り、フィンガ３の先端の間隔がロックスプリング４の幅
よりも大きくなったところで、その間をロックスプリン
グ４が前進して元の位置に戻る。このときロックスプリ
ング４の先端部１６は、フィンガ３に把持されているツ
ールホルダ５のキー溝１２へ勢い良く進入し打撃音を発
する。この音により作業者は、ツールホルダ５が完全に
把持されてロックされたことを確認できる。

【００１７】把持されているツールホルダ５を外す場合
は、図１０，図１１に示す取り外し工具１８を用いる。
この工具１８は、丸棒を用いて把手１９と円弧部２１を
形成したものである。なお、この円弧部２１の曲率はツ
ールホルダ５のテーパ部の大径部外径とほぼ同一として
いる。この工具１８の円弧部２１を、図１２、図１３の
説明図に示すように、把持されているツールホルダ５の
背後に押し当てて手前側に引き寄せると、円弧部２１が
テーパ面に案内されて移動し、ツールホルダ５とツール
ホルダ５に沿って配設されているロックスプリング４と
の間に食い込み、ロックスプリング４を外方へ押し退け
る。

【００１８】その結果、図１４の説明図に示すようにロ
ックスプリング４の先端部１６は、ツールホルダ５のキ
ー溝１２から抜け出して、さらにフィンガ３の内側端部
の間からも抜け出て後退するため、フィンガ３のロック
状態が解除されて、フィンガ３はその内側端部を狭める
方向に回動することが可能になる。その結果、フィンガ
３からツールホルダ５を自由に取り出せるようになる。
あとは、作業者が手によりツールホルダ５のテーパ部ま
たはツール先端を支持し水平に保ちながら、フィンガ３
からツールホルダ５を抜きとるようにしてガイド部１５
上をスライドさせて取り外す。このようにして、実施例
のツールホルダ把持装置１０およびツールポット７につ
いては、自動の場合はツールポット７を用いて自動的に
ツールホルダ５の取り付け取り外しが可能になる。また
手動あるいは単にツールホルダ５を取り付け、取り外す
場合は、作業者が手により支えながら取り付け、さらに
は取り外し工具１８によりロックを解除して取り外すこ
とができる。

【００１９】図１５、図１６は、以上説明したツールホ
ルダの把持装置１０を用いて、第２の発明にかかるカセ
ット型ツールマガジンを示す図である。図１６に示すよ
うに、断面が逆Ｔ字状をした支持台２３上に、背面をガ
イドさせながら縦長のマガジンユニット２４を着脱自在
に載置する。支持台２３とマガジンユニット２４との位
置決めは、支持台２３上に植設した位置決めピン２５
に、マガジンユニット２４の底面に形成した孔を嵌合さ
せることで行う。

【００２０】また、図１５に示すように、マガジンユニ
ット２４の一方の側面には、同一ピッチで上述した把持
装置１０が着脱方向を水平にして形成され、上端には昇
降用のフック２６が設置されている。このフック２６を
図示しない昇降機構を用いて、交換するツールホルダ５
に応じ段階的に所定レベルまで上昇させることにより、
ツールホルダ５の交換が可能になる。また、マガジンユ
ニット２４をフック２６により吊り上げて、前後左右に
移動させてツールホルダ５を着脱することも可能であ
る。図示例では、支持台２３上に横方向等間隔に１２個
のマガジンユニット２４が載置されている。

【００２１】さらに、その左側には、右側のそれよりも
広い間隔で２個のマガジンユニット２４が載置されてい
る。左側の２個のマガジンユニット２４は、大型のツー
ルを把持するためのものであり、水平方向の間隔を拡げ
たことにより、水平方向に隣接するツールとの干渉を防
止できる。また、縦方向についても１個置きにツールホ
ルダを把持するようにして干渉を防ぐことができる。

【００２２】なお、ツールホルダ５のツールがオーバー
ハングして軸方向に重なる場合でも、図１６に示すよう
に縦に並んでいれば、横方向からツールホルダ５を着脱
することは可能である。このように載置されたマガジン
ユニット２４は、それぞれが同一のレベルにツールホル
ダ５を把持していることにより、同様に扱ってツールホ
ルダ５の着脱が可能となり、カセット型ツールマガジン
が構成される。

【００２３】以上のように構成した各実施例からは以下
のような効果が得られる。 （１）作業者によるツールの取り付けでは、ロックの際
に発する音により把持されたことが確認されるため、作
業性、安全性が良くなる。 （２）作業者によるツールの取り付け、取り外しの際、
ツールホルダを支える作業者への荷重負担が軽くなり作
業性が良くなる。 （３）ツールホルダのロック部の構成部品がコンパクト
になり、その分、ツールマガジンを小型に構成すること
ができる。 （４）把持装置、その他の構成部品が少なくなることに
より、全体の軽量化が可能になる。

【００２４】（５）ツールマガジンを横方向に並べて載
置したことにより、占有スペースが大幅に小さくなる。 （６）ツールの取り付け取り外しがツールマガジン単位
に行えるため、操作性が良くなる。 （７）カセット式による、ツールの自動交換が可能にな
る。 （８）ツールマガジンがカセット式であるため、容易に
増設することができ、ツールの収納本数の選択範囲が増
す。

【００２５】（９）大径のツールについては、その周囲
の把持装置を空にすることで通常のツールホルダと同様
に収納することができる。 （１０）また、ツールマガジンの一方の側面から取り付
け取り外しをおこなうので、隣接するツールと高さ方向
の干渉がなければ、通常のツールと同等に自動取り出し
が可能であり、その場合は隣接するツールホルダを取り
外しておく必要がなくなる。 （１１）さらに、ツールマガジンを工具の収納棚として
利用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明に係るツー
ルホルダの把持装置によれば、回動自在に軸支された１
対のフィンガの内側端部の間に、出没自在のロック片を
スプリング板により前方に付勢しながら保持しておくこ
とにより、フィンガがツールホルダのＶ溝に係合した把
持状態で、フィンガが解除方向に回動しないようにロッ
クすることができる。また、ツールホルダを取り外す際
は、ツールポットをツールホルダに嵌合させる一連の取
り外し動作により、スプリング板が押圧されてロック片
がフィンガの内側端部の間から離脱することにより、ロ
ックが自動的に解除される。すなわち、把持装置へのツ
ールホルダ装着および解除を自動搬送装置により実施す
る場合も、ロックの動作に関してはなんら考慮する必要
がなくなった。

【００２７】第２の発明に係るカセット型ツールマガジ
ンによれば、マガジンユニットに第１の発明に係る把持
装置を複数段設置して水平方向からツールホルダの着脱
を可 能にしたことにより、複数のマガジンユニットの中
から指定したマガジンユニットをその上端に設置された
昇降用フックを用いて上昇させ、指定された位置の把持
装置に対して水平方向からツールホルダの着脱を行った
後、マガジンユニットを下降させて元の位置に戻すこと
が可能となり、一定の空間内に効率よくツールホルダを
収納保管することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係るツールホルダ把持装置を示す
説明図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１に把持されるツールホルダの外観図であ
る。

【図４】着脱動作の説明図である。

【図５】着脱動作の説明図である。

【図６】着脱動作の説明図である。

【図７】着脱動作の説明図である。

【図８】着脱動作の説明図である。

【図９】着脱動作の説明図である。

【図１０】取り外し工具の外観図である。

【図１１】図１０の側面図である。

【図１２】取り外しの説明図である。

【図１３】取り外しの説明図である。

【図１４】取り外しの説明図である。

【図１５】第２の発明に係るカセット型ツールマガジン
の外観図である。

【図１６】図１５の縦断面図である。

【図１７】従来例を示す図である。

【図１８】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ ツールマガジン ２ ピン ３ フィンガ ４ ロックスプリング ５ ツールホルダ ５ａ Ｖ溝 ６ ネジリバネ ７ ツールポット ８ 回り止めキー ９ 回り止めキー溝 １０ ツールホルダ把持装置 １１ 段部 １２ 回り止めキー溝 １３ 突出部 １６ 先端部 ２３ 支持台 ２４ マガジンユニット ２５ 位置決めピン ２６ フック ２８ 支軸

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 係合部の長さがツールホルダのＶ溝の周
   長のほぼ４分の１であって、ツールホルダのＶ溝に当接
   ・係合可能な形状をした１対のフィンガと、 ツールホルダ把持位置中心を通る同一直線上の対称位置
   で本体に支持され、閉状態で把持したツールホルダのＶ
   溝に両フィンガを当接させるとともに両フィンガの外側
   端間隔をＶ溝外径よりも狭め、開状態でフィンガ外側端
   間隔をＶ溝外径と同一またはより広くする位置で両フィ
   ンガをそれぞれ開閉自在に軸支する１対のピンと、 両フィンガを常時開方向に付勢するバネと、 両フィンガの内側端の間の位置においてツールホルダ把
   持位置中心に対して出没自在に支持され、フィンガの閉
   状態で両フィンガの内側端に当接してフィンガの開動作
   を制止するとともに把持されたツールホルダの回り止め
   キー溝に係合し、ツールホルダ把持位置中心から遠ざか
   る方向に後退させられるとフィンガの内側端との係合を
   解除しフィンガの開動作を可能にするロック片と、 先端にロック片を一体的に支持するとともに把持された
   ツールホルダのプルスタッド側で基端部が本体に支持さ
   れかつツールホルダ寄りに当接部が形成されてロック片
   をツールホルダ把持位置中心側に付勢するスプリング板
   と、 を備えたことを特徴とするツールホルダの把持装置。
2. 【請求項２】 着脱方向を水平にした請求項１記載のツ
   ールホルダの把持装置を垂直方向に適間隔で配設すると
   ともに上端に昇降用フックを設置した複数のマガジンユ
   ニットを昇降自在に収納したことを特徴とするカセット
   型ツールマガジン。