JP6735211B2 - センタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合加工機等に設けられるツールホルダと回転センタとを結合及び分離するセンタチェンジャを備えたセンタ装置に関する。

従来より、回転する軸物ワークの外径を加工する場合、その振れ防止のために一端を回転センタで支持することが知られている。特に複合加工機では、ワーククランプ用のチャックに回転センタを取り付けるので、回転センタは精密な芯出しが必要であり、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を用いた自動交換が困難であった。このため、回転センタの脱着は、機械停止を伴う手動交換となり、連続運転の妨げとなっている。

そこで、例えば、特許文献１及び２のように、回転センタを自動で脱着できるようにするセンタ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３０７２０７号公報 特開２００４−１６０５８９号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、ピンでセンタの一側面を抑えるだけであるので、ＡＴＣを用いた回転センタの交換時に回転センタのずれを十分に防ぐことができない。また特許文献２のものでは、複数の剛球でセンタの外周を押圧するようにしているが、一度センタが傾いてしまうと、そのまま傾きが残ってしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＡＴＣを用いて回転センタを傾けることなく取付及び交換できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、回転センタを軸方向に押圧する押圧部材と半径方向内側に押圧する複数のボール部材とで支持するようにした。

具体的には、第１の発明では、チャックに着脱可能に取り付けられる回転センタと、
ツールマガジンに着脱可能に取り付けられるツールホルダと、
上記ツールホルダと上記回転センタとを結合及び分離するセンタチェンジャとを備えたセンタ装置を対象とする。

そして、上記センタチェンジャは、
上記ツールホルダの中心凹部に挿入されるチェンジャ先端部と、
上記チェンジャ先端部に連続する円板部と、
上記円板部に連続し、上記回転センタの最大外径よりも大きい内径を有し、該回転センタを収容可能な円筒部と、
上記チェンジャ先端部の貫通孔に挿入されて第１付勢部材によって上記回転センタ側に付勢される押圧部材と、
上記円筒部の複数箇所に設けられた貫通孔に挿入され、上記回転センタの外周に当接するボール部材を付勢する第２付勢部材とを備えている。

上記の構成によると、回転センタをセンタチェンジャの円筒部に挿入する際に複数のボール部材が回転センタの外周を押圧するので、回転センタが傾きにくい上に、第１付勢部材によって押された押圧部材が回転センタをチャック側に押圧するので、回転センタが安定する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記回転センタは、円錐状先端部と、該円錐状先端部の最大外径部底面に連続する円柱部とを備え、上記ボール部材は、上記回転センタが上記センタチェンジャに挿入された状態で、上記最大外径部底面に当接する位置に設けられている。

上記の構成によると、回転センタをセンタチェンジャに挿入するときに、挿入中には、円錐状先端部が複数のボール部材に半径方向内側に押圧されるので、回転センタが傾きにくい。円錐状先端部が通過して回転センタの先端が押圧部材に当接すると、最大外径部底面がボール部材に当接するので、回転センタの動きが規制されると共に、自重で回転センタが落下することを防止できる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記ボール部材は、上記センタチェンジャの同一円周上に等間隔に複数個設けられている。

上記の構成によると、ボール部材が回転センタの外周を均等に半径方向内側に向かって押圧するので、回転センタの傾きを効果的に防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、回転センタをセンタチェンジャ内に押圧部材と複数のボール部材とで押圧した状態で収容するようにしたことにより、ＡＴＣを用いて回転センタを傾けることなく取付及び交換できるので、連続運転の妨げとならず、より長く無人化運転を実施できる。

チャックに把持された回転センタが、ツールホルダが取り付けられたセンタチェンジャに挿入された状態のセンタ装置を示す断面図である。 センタ装置を含む複合加工機の一部を示す概略図である。 センタチェンジャを示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の実施形態のセンタ装置１を示し、このセンタ装置１は、例えば複合加工機２０に設けられる。詳しくは図示しないが、複合加工機２０には、各種ツールが取り付けられる工具軸２１が設けられると共に、ワークを把持するための一対の対向するチャック２２，２３が軸心Ｘ上に設けられている。また、複合加工機２０は、複数の各種ツールを格納するツールマガジン２４を備えている。

そして、センタ装置１は、一方のチャック２２に着脱可能に取り付けられる回転センタ３と、ツールマガジン２４に着脱可能に取り付けられるツールホルダ４とを備えている。ツールホルダ４は、ツールマガジン２４との間で工具を交換する公知の工具交換装置５を用いてハンドリング可能となっている。さらに、センタ装置１は、ツールホルダ４と回転センタ３とを結合及び分離可能なセンタチェンジャ１０を備えている。

そして、センタチェンジャ１０は、図３にも示すように、ツールホルダ４の中心凹部４ａに挿入される円柱状のチェンジャ先端部１１を備えている。チェンジャ先端部１１は、側面が一部面取りされ、中心には断面円形の貫通孔１１ａが形成されている。またセンタチェンジャ１０は、チェンジャ先端部１１に連続し、ツールホルダ４の中心凹部４ａ周縁に当接可能な円板部１２を備えている。さらにセンタチェンジャ１０は、円板部１２に連続し、回転センタ３の最大外径よりも大きい内径を有し、回転センタ３を収容可能な円筒部１３を備えている。円筒部１３の内径は、回転センタ３の最大外径よりも若干大きく、例えば、０．０５ｍｍの差が設けられている。

チェンジャ先端部１１の貫通孔１１ａには、内径の小さいバネ受部１１ｂが形成されている。この貫通孔１１ａには、第１付勢部材としての第１コイルバネ１４に回転センタ３側に付勢されるピン状の押圧部材１５が軸方向に移動可能に挿入されている。第１コイルバネ１４は、押圧部材１５の円柱状本体の外周に嵌め込まれ、円板状頭部１５ａと、円板状抜止部１５ｂとの間に配置されている。これにより、第１コイルバネ１４は、バネ受部１１ｂに一端が当接し、他端が押圧部材１５に当接することで、押圧部材１５を適切な力で回転センタ３側へ付勢するようになっている。

円筒部１３の中間部には、例えば軸方向に長い長円形の複数の肉抜き１３ａが円周方向に等間隔に配置されている。この肉抜き１３ａよりも回転センタ３側には、例えば、６箇所に周方向に均等にボール用貫通孔１３ｂが設けられている。この肉抜き１３ａは、軽量化目的であり、なくてもよい。各ボール用貫通孔１３ｂは、センタチェンジャ１０の径方向に延びる断面円形の貫通孔であり、その径方向内側には、回転センタ３の外周に当接するボール部材１６が設けられている。ボール用貫通孔１３ｂには、ボール部材１６を付勢する第２付勢部材としての第２コイルバネ１７が内蔵されている。この第２コイルバネ１７は、受け座金１８を介してボール部材１６に当接し、ボール用貫通孔１３ｂは、埋込ネジ１９で塞がれている。そして、ボール用貫通孔１３ｂの半径方向内側端部は、ボール部材１６の外径よりも小径となってボール部材１６が飛び出さないようになっている。このように、ボール部材１６は、センタチェンジャ１０の同一円周上に等間隔に６個設けられ、それぞれが半径方向内側に付勢されている。ボール部材１６は、例えば直径４．５ｍｍの超硬金属よりなり、半径方向内側から力がかからない状態で、ボール用貫通孔１３ｂから例えば、１．４ｍｍ飛び出している。

回転センタ３は、円錐状先端部３ａと、この円錐状先端部３ａの最大外径部底面３ｃに連続する円柱部３ｂとを備えている。ボール部材１６は、回転センタ３が上記センタチェンジャ１０に挿入された状態で、最大外径部底面３ｃに当接する位置に設けられている。なお、回転センタ３の形状はこれに限定されないが、センタチェンジャ１０の形状は、回転センタ３の形状に合わせて設定すればよい。

次に、本実施形態に係るセンタ装置１の作動について説明する。具体的には、ワークの加工後の回転センタ３の取り外し作業について説明する。

まず、ツールホルダ４に取り付けられたセンタチェンジャ１０を有する工具交換装置５をツールマガジン２４から呼び出す。

次いで、図２に示すように、工具交換装置５を工具軸方向に旋回させる。

次いで、工具交換装置５を工具軸の位置まで下げ、チャック２２に掴まれた回転センタ３の位置まで近付ける。

次いで、ボール部材１６が当接するまで回転センタ３に向けてセンタチェンジャ１０を押し込む。

次いで、６つのボール部材１６が全て回転センタ３の最大外径部を通過し、その最大外径部底面３ｃに当接する。これにより、回転センタ３がセンタチェンジャ１０に確実に固定される。

次いで、チャック２２をアンクランプすることで、回転センタ３がセンタチェンジャ１０側に残る。このとき、回転センタ３は、６つのボール部材１６に均等に押されてセンタチェンジャ１０の中心に保持される。

次いで、工具交換装置５がチャック２２から離れ、ツールマガジン２４の位置へ移動する。

次いで、回転センタ３を掴んだまま工具交換装置５が旋回する。このとき、最大外径部底面が６つのボール部材１６に当接しているので、自重で回転センタ３が落下することを防止できる。

次いで、工具交換装置５がツールマガジン２４に回転センタ３ごとセンタチェンジャ１０及びツールホルダ４を嵌め込む。

一方、回転センタ３を工具交換装置５が掴んでチャック２２に取り付ける場合は、上記と逆の手順を行えばよい。回転センタ３をチャック２２に残すときには、６つのボール部材１６を第２コイルバネ１７の付勢力に抗して押し戻すようにセンタチェンジャ１０をチャック２２と反対側に移動させて回転センタ３の最大外径部を通過させて離脱させればよい。

このように、本実施形態では、回転センタ３をセンタチェンジャ１０の円筒部１３に挿入する際には、複数のボール部材１６が回転センタ３の外周を押圧すると共に、第１コイルバネ１４に押された押圧部材１５が回転センタ３をチャック２２側に押圧するので、回転センタ３が傾きにくく、安定した状態で保持される。周方向に均等に配置された６つのボール部材１６が、最大外径部の通過後に回転センタ３の最大外径部底面３ｃを均等な力で押さえると共に、押圧部材１５が軸方向に回転センタ３を押圧するので、回転センタ３が軸心Ｘ上に確実に取り付けられて傾かない。

すなわち、本実施形態では、回転センタ３をセンタチェンジャ１０に挿入するときに、挿入中には、円錐状先端部３ａが複数のボール部材１６によって半径方向内側に押圧されるので、回転センタ３が傾きにくい。そして、円錐状先端部３ａが通過して回転センタ３の先端が押圧部材１５に当接すると、最大外径部底面３ｃがボール部材１６に当接するので、回転センタ３の動きが規制されると共に、自重で回転センタ３が落下することを防止できる。しかも、本実施形態では、ボール部材１６が回転センタ３の外周を均等に半径方向内側に向かって押圧するので、回転センタ３が傾きにくい。

したがって、本実施形態に係るセンタ装置１によると、回転センタ３をセンタチェンジャ１０内に押圧部材１５と複数のボール部材１６とで押圧した状態で収容するようにしたことにより、ＡＴＣを用いて回転センタ３を傾けることなく取付及び交換できるので、連続運転の妨げとならず、より長く無人化運転を実施できる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、ボール部材１６は、センタチェンジャ１０の同一円周上に等間隔に６個設けているが、その個数は特に限定されず、４個以上あればよい。ただし外径の大きな回転センタは動きの規制を高めるために個数を多くした方がよい。

また、上記実施形態では、球形のボール部材１６で回転センタ３の外周を押すようにしているが、先端が半球状のピン部材で回転センタ３を押圧するようにしてもよい。しかし、球形のボール部材１６だとそれ自体も回転するので、回転センタ３の脱着がさらに容易となる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ センタ装置
３ 回転センタ
３ａ 円錐状先端部
３ｂ 円柱部
３ｃ 最大外径部底面
４ ツールホルダ
４ａ 中心凹部
５ 工具交換装置
１０ センタチェンジャ
１１ チェンジャ先端部
１１ａ 貫通孔
１１ｂ バネ受部
１２ 円板部
１３ 円筒部
１３ａ 肉抜き
１３ｂ ボール用貫通孔
１４ 第１コイルバネ
１５ 押圧部材
１５ａ 円板状頭部
１５ｂ 円板状抜止部
１６ ボール部材
１７ 第２コイルバネ
１８ 受け座金
１９ 埋込ネジ
２０ 複合加工機
２１ 工具軸
２２，２３ チャック
２４ ツールマガジン

Claims (3)

1. チャックに着脱可能に取り付けられる回転センタと、
   ツールマガジンに着脱可能に取り付けられるツールホルダと、
   上記ツールホルダと上記回転センタとを結合及び分離するセンタチェンジャとを備えたセンタ装置であって、
   上記センタチェンジャは、
   上記ツールホルダの中心凹部に挿入されるチェンジャ先端部と、
   上記チェンジャ先端部に連続する円板部と、
   上記円板部に連続し、上記回転センタの最大外径よりも大きい内径を有し、該回転センタを収容可能な円筒部と、
   上記チェンジャ先端部の貫通孔に挿入されて第１付勢部材によって上記回転センタ側に付勢される押圧部材と、
   上記円筒部の複数箇所に設けられた貫通孔に挿入され、上記回転センタの外周に当接するボール部材を付勢する第２付勢部材とを備えている
   ことを特徴とするセンタ装置。
2. 請求項１に記載のセンタ装置において、
   上記回転センタは、円錐状先端部と、該円錐状先端部の最大外径部底面に連続する円柱部とを備え、上記ボール部材は、上記回転センタが上記センタチェンジャに挿入された状態で、上記最大外径部底面に当接する位置に設けられている
   ことを特徴とするセンタ装置。
3. 請求項１又は２に記載のセンタ装置において、
   上記ボール部材は、上記センタチェンジャの同一円周上に等間隔に複数個設けられている
   ことを特徴とするセンタ装置。

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