特許 7596986 交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】交換装置

(51)【国際特許分類】

   B23C 9/00 20060101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

B23C9/00 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021143207

(22)【出願日】2021-09-02

(65)【公開番号】P2023036258

(43)【公開日】2023-03-14

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】古田 則人

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１５５６２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ ９／００

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

Ｂ２５Ｈ １／００

Ｆ１６Ｍ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フライス刃具の交換装置であって、
一方の面側にボールキャスターを有する板状の受け台と、
前記ボールキャスターが載置されるスペーサーを有し、前記受け台を、前記受け台の面に平行方向に移動自在に支持するカバーと、
前記カバーを支持する支持部と、
前記支持部と、前記カバーと、に接続され、前記支持部と前記カバーの相対的な動作をガイドするガイド機構と、
前記受け台の下面と、前記支持部の上面と、を連結し、引っ張り力を発生させる引っ張りバネと、を備える、
交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フライス刃具の交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フライス刃具を搭載する受け台の下面に、緩衝器付きのガイドバーを設け、ガイドバーを固定する可動プレートにベアリングを設けてベースプレート上に載置することで、可動プレートがベースプレート上で水平面上の移動と回転動作を自在に行う交換装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０９－１５５６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された交換装置では、可動プレートは、ベースプレートに締結された規制片を用いて脱落を規制している。しかしながら、交換治具をフライス刃具の下に設置する際には、可動プレートは所定方向に可動し、規制片により規制された状態で設置された状態となる。すなわち交換装置では、所定の可動方向について可動プレートの可動範囲が不足する場合があり、この可動範囲が不足した方向に可動プレートを動作させたい場合には、交換装置の置き直しが必要となる虞がある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、フライス刃具を載置する受け台の可動範囲が確保された交換装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる交換装置は、フライス刃具の交換装置であって、一方の面側にボールキャスターを有する板状の受け台と、前記ボールキャスターが載置されるスペーサーを有し、前記受け台を、前記受け台の面に平行方向に移動自在に支持するカバーと、前記カバーを支持する支持部と、前記支持部と、前記カバーの前記スペーサーと、に接続され、前記支持部と前記カバーの相対的な動作をガイドするガイド機構と、前記受け台の下面と、前記支持部の上面と、を連結し、引っ張り力を発生させる引っ張りバネと、を備える。
これにより、力が加えられた場合に、ボールキャスターとガイド機構により受け面が面と平行方向に自由移動できることを確保しつつ、力が加わっていない場合の受け台の位置を、引っ張りバネにより調整できる。

【発明の効果】

【0007】

これにより、フライス刃具を載置する受け台の可動範囲を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】交換装置の外観を示した側面図である。

【図2】交換装置の内部の断面を示した斜視断面図である。

【図3】交換装置の内部の断面を側面方向から示した側断面図である。

【図4】受け台の位置がＸＹ方向にずれた状態の交換装置の断面の一例を示す側断面図である。

【図5】カバー１３が支持部１２に対して相対的に下方に動作した状態を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るフライス刃具の交換装置について説明する。図１は、交換装置１の外観を示した側面図である。さらに、図２は、交換装置１の内部の断面を示した断面斜視図であり、図３は、交換装置１の内部の断面を側面方向から示した断面図である。

【0010】

以下では、フライス刃具とは、ホルダーに保持されるカッターであるものとして説明する。また、図１に記載されたカッター及びホルダーは、それぞれ一方に設けられたキーと、他方に設けられたキー溝に合致させて、相対的に回転させることで、互いに固定されるとものとする。さらに、交換装置１において、上下方向を、Ｚ方向として説明するとともに、後述する受け台１４の板面の延在方向である水平方向を、ＸＹ方向として説明することがある。

【0011】

図２及び図３に示すように、交換装置１は、ベース部１１と、ベース部１１上に設けられた支持部１２と、支持部１２の上部付近に配され、支持部１２より外径が広い外径で形成されたカバー１３と、カバー１３の上方に配された受け台１４と、カバー１３の内部に配されるガイド機構１５と、カバー１３の内部に配される引っ張りバネ１６と、を備える。ここで図２及び図３は、カバー１３の下端と支持部１２の上端がＺ方向に揃っている状態を示している。以下ではこの状態を、初期状態として説明する。

【0012】

ベース部１１は、下面が接地する板状である。ベース部１１は、支持部１２に比べて広径で形成されている。また、ベース部１１の上面には、支持部１２が載置された状態で連結されている。また、ベース部１１のＸＹ方向の径は、後述する支持部１２のベース本体部２１及び平板部２２に比べて長く形成されている。

【0013】

支持部１２は、カバー１３を上下動可能である状態で支持している。支持部１２は、円筒状のベース本体部２１と、ベース本体部２１の上部において、ＸＹ方向に広がるように形成された平板部２２と、を有する。

【0014】

ベース本体部２１は、上下方向に貫通する中空部２１ａが形成された筒状である。なお中空部２１ａを形成する壁面を壁部２１ｂとする。中空部２１ａ内には、Ｚ方向に薄く形成された板状の蓋部２３が配されている。なお、蓋部２３はＸＹ方向に径を有する円板状である。

【0015】

中空部２１ａは、Ｚ方向からの両視点においてそれぞれ円形状に形成されているとともに、上部側の内径に比べて、下部側に配される内径が広径であるように形成されている。ここで上部側の短い内径の箇所を小内径部２１ｃ、下部側の長い内径の箇所を大内径部２１ｄとする。また、小内径部２１ｃの下部と、大内径部２１ｄの上部の接続する部分に、段が形成されている。

【0016】

平板部２２は、ベース本体部２１の壁部２１ｂの上端部から、ベース本体部２１の径方向に広がるフランジ状である。

【0017】

蓋部２３は、中空部２１ａ内の大内径部２１ｄに配置されている。ここで蓋部２３は、径方向であるＸＹ方向の長さが大内径部２１ｄの径より僅かに短く、かつ、小内径部２１ｃの径より僅かに長く形成されている。

【0018】

蓋部２３は、中空部２１ａ内のうち大内径部２１ｄである下部領域において、上下方向に移動可能である。なお、図２及び図３に示す初期状態において、蓋部２３は上方向に動作した状態である。このとき蓋部２３は、小内径部２１ｃと大内径部２１ｄとの間に形成された段にかかることによって、上死点まで動作した状態となる。

【0019】

また、蓋部２３は、後述する受け台保持部３２に対して連結されている。典型的には、蓋部２３を面の下方からボルトが貫通しているとともに、このボルトの先端部が受け台保持部３２に挿入されて固定されることにより、蓋部２３と受け台保持部３２が固定される。

【0020】

蓋部２３のＸＹ方向における中央部には、上方に延びる第１のフック２４が配されている。この第１のフック２４は、蓋部２３に対し、Ｚ方向に相対的に動作しないように支持されている。一方で、第１のフック２４の上方に延びる延在部は、後述するカバー１３の受け台保持部３２に対して、ベアリングを介してＸＹ方向から支持されている。したがって、第１のフック２４は、蓋部２３が上下動した場合に連動して上下動を行うとともに、Ｚ軸周りには回動可能に支持されている。

【0021】

ここで、ベース本体部２１の壁部２１ｂには、上下方向に貫通する複数の孔部２１ｅが形成されている。孔部２１ｅには、カバー１３の内部に配され上下方向に延在するガイド機構１５の下部が、上方から挿入されている。より具体的には、孔部２１ｅには、後述するガイド機構１５のロッド１５ａの下部が、上下動自在な状態で配されている。

【0022】

なお典型的には、壁部２１ｂには２つの孔部２１ｅが、交換装置１の中心軸を挟んで対向するように配されており、夫々にガイド機構１５が挿入されるが、孔部２１ｅやガイド機構１５の個数や配置はこれに限られない。

【0023】

カバー１３は、円筒状であるカバー本体部３１と、カバー本体部３１内に配される受け台保持部３２と、を有する。

【0024】

カバー本体部３１は、上下方向に貫通する中空部３１ａと、中空部３１ａを形成している壁部３１ｂと、を備える。中空部３１ａは、Ｚ方向からの両視点においてそれぞれ円形状に形成されているとともに、中空部３１ａにおける上部側の内径に比べて、下部側の内径が長く形成されている。ここで、上部側の短い内径の箇所を小内径部３１ｃ、下部側の長い内径の箇所を大内径部３１ｄとする。

【0025】

ここで、下部の大内径部３１ｄの径の長さは、支持部１２のベース本体部２１に形成された平板部２２より僅かに長く形成されている。したがって、カバー１３に下降する力が加えられた場合には、カバー１３は、大内径部３１ｄ内の下方から支持部１２が挿入される状態で、下降することができる。

【0026】

小内径部３１ｃには、円板状のスペーサー３３が配されている。このスペーサー３３の板面上には、後述する受け台１４のボールキャスター４３が載置される。また、スペーサー３３の中央部には上下方向に貫通する、所定の径を有する孔が形成されている。また、スペーサー３３は、受け台保持部３２の上部に載置される。

【0027】

また、壁部３１ｂには、上下方向に貫通する複数の孔が形成されている。この孔には、カバー本体部３１と、受け台保持部３２とを固定するためのボルトが挿入される。

【0028】

受け台保持部３２は、上下方向に長く形成された円筒状の受け台保持本体部３２ａと、受け台保持本体部３２ａの上部からＸＹ方向の外側に延びたフランジ状の平板部３２ｂと、を備える。ここで、受け台保持本体部３２ａでは、壁部３２ｄが外周を形成することによって、中空部３２ｃが形成されている。

【0029】

受け台保持本体部３２ａの外径の長さは、支持部１２の中空部２１ａの小内径部２１ｃの径より僅かに短く形成されている。そして、受け台保持本体部３２ａの下部は、この支持部１２の中空部２１ａの小内径部２１ｃ内に、上方から挿入された状態で配される。

【0030】

ここで、受け台保持本体部３２ａの壁部３２ｄの下端部は、支持部１２の中空部２１ａにおいて、蓋部２３の上面に当接する。また、受け台保持本体部３２ａの壁部３２ｄの下端部は、蓋部２３とボルト止めにより固定されている。

【0031】

さらに、受け台保持本体部３２ａの下端近傍の壁部３２ｄの内壁側には、複数のベアリング３４が配されている。第１のフック２４は、このベアリング３４を介して、Ｚ軸周りに回動可能に支持される。

【0032】

平板部３２ｂには、カバー本体部３１の壁部３１ｂに設けられた孔を貫通するボルトの先端部が上方から挿入され、固定される。これにより、受け台保持部３２は、カバー本体部３１に対して固定されている。

【0033】

ここで、ガイド機構１５は、上下に延びるロッド１５ａと、ロッド１５ａの上部近傍に設けられたフランジ状の平板部１５ｂと、平板部１５ｂの下方において、ロッド１５ａを中心としてロッド１５ａを巻くように配されているバネ１５ｃと、を有する。なお、ロッド１５ａの上端部は、平板部１５ｂより上方に突出している。

【0034】

受け台保持本体部３２ａの平板部３２ｂには、ガイド機構１５のロッド１５ａの上端部が下方から挿入されている。さらに、平板部３２ｂの下面は、ガイド機構１５の平板部１５ｂの上面に当接している。

【0035】

また、バネ１５ｃの上端部は平板部１５ｂの下面に接続されており、バネ１５ｃの下端部は、支持部１２の孔部２１ｅの挿入口近傍に接続されている。

【0036】

カバー１３のカバー本体部３１に下降する力が加わった場合には、カバー本体部３１に固定されている受け台保持部３２も同時に下降する。このとき、受け台保持部３２は、ロッド１５ａにより、ＸＹ方向のズレが発生しないようにガイドされながら下降することから、カバー１３全体として、ＸＹ方向のズレが発生しないように下降することができる。

【0037】

受け台１４は、円板状の第１の受け台４１と、第１の受け台４１とカバー１３との間に配されている第２の受け台４２と、第２の受け台４２の下方に突出して設けられているボールキャスター４３と、を有する。

【0038】

第１の受け台４１は、例えばゴム製であり、フライス刃具が接触することによる傷防止のクッションとして働く。典型的には、第１の受け台４１の下面には、第２の受け台４２の上面が接着されている。そのため、第１の受け台４１と第２の受け台４２は、一体の受け台として扱うことができる。

【0039】

第２の受け台４２は、下面側にボールキャスター４３を有する板である。第２の受け台４２は、例えばアルミ製であり、フライス刃具の荷重を受けて回転を行う。また、第２の受け台４２には、ＸＹ方向における中央部を中心として、所定の径で下方に突出した厚肉部４２ａが形成されている。なお、第２の受け台４２において、厚肉部４２ａより薄く形成された箇所を薄肉部４２ｂとする。

【0040】

この薄肉部４２ｂの下面の一部と、カバー１３におけるカバー本体部３１の壁部３１ｂの上端が対向した状態である。また、薄肉部４２ｂと、壁部３１ｂの上端との隙間の長さは十分に短く、作業者の指が入らない距離とする。

【0041】

また、第２の受け台４２のＸＹ方向における中央部には、下方に突出する第２のフック４４が設けられている。

【0042】

ボールキャスター４３は、下部に設けられたボールがスペーサー３３の上部に載置され、第２の受け台４２をＸＹ方向に移動自在に支持する。典型的には、３つのボールキャスター４３が、第２の受け台４２の厚肉部４２ａから下方に突出して設けられている。

【0043】

なお、このように３つのボールキャスター４３が、受け台１４の下面を３点で支持することにより、受け台１４を安定して支持することができる。これにより初期状態において受け台１４は、上面が略水平の状態で支持される。これにより、受け台１４は、カバー１３に設けられたスペーサー３３とボールキャスター４３を介して、受け台１４の上面に平行方向に、移動自在に支持されている。

【0044】

なお典型的には、第２の受け台４２のＸＹ方向の動作は、厚肉部４２ａのＸＹ方向の端部が、カバー１３の小内径部３１ｃの内壁面に当接することで規制される。これにより、ボールキャスター４３は、スペーサー３３の中央部に設けられた孔以外の平板の箇所で、スペーサー３３に載置された状態を維持する。

【0045】

引っ張りバネ１６は、所定の方向に延びる延在部１６ａを有し、延在部１６ａの両端がフックに引っかけられて引っ張り力を発生させるバネである。初期状態では、引っ張りバネ１６の延在部１６ａは、上下方向に延在している。

【0046】

より具体的には、引っ張りバネ１６の延在部１６ａは、受け台保持本体部３２ａの中空部３２ｃ内に配されているとともに、延在部１６ａの上部近傍が、スペーサー３３のＸＹ方向における中央部に設けられた孔を貫通するように配されている。また、引っ張りバネ１６の下端は、支持部１２の蓋部２３に設けられた第１のフック２４に引っかけられている。さらに、引っ張りバネ１６の上端は、受け台１４に連結された第２のフック４４に引っかけられている。これにより、引っ張りバネ１６は、受け台１４の下面と支持部１２の上面とを連結して、引っ張り力を発生させる。

【0047】

ここで、引っ張りバネ１６は、受け台１４の下面のＸＹ方向における中心部と、支持部１２の上面のＸＹ方向における中心部と、を連結している。そのため、引っ張りバネ１６は、受け台１４がＸＹ方向にずれた場合に、支持部１２の中心部と受け台１４の中心部のＸＹ方向の位置が揃うように、引っ張り力を発生させる。

【0048】

次に、交換装置１の動作及び作用について説明する。最初に、ホルダーに対して、受け台１４に載置されたカッターの位置を合わせる動作について説明する。

【0049】

図１に示すように、ホルダーにカッターを取り付ける際には、交換装置１の受け台１４にカッターを載置するとともに、ホルダーを下降させる。ここで、ホルダーの位置に合わせてカッターの位置合わせが必要となる。

【0050】

ここで、カッターが載置されている受け台１４は、ＸＹ方向に移動自在である。例えば図４は、受け台１４の位置がＸＹ方向にずれた状態の交換装置１の断面の一例を示す側断面図である。

【0051】

さらに、第１のフック２４がＺ軸周りに回動可能であることから引っ張りバネ１６も回動可能であり、第２のフック４４を介して引っ張りバネ１６が接続されている受け台１４も、Ｚ軸周りにおいて回転自在である。

【0052】

これにより、受け台１４に載置されたカッターと、ホルダーとの位置合わせや、キー溝の位置合わせは、受け台１４のＸＹ方向の位置やＺ軸周りの回転により、容易に実行できる。

【0053】

なお典型的には、引っ張りバネ１６は、このように受け台１４をＸＹ方向に動作させた場合であっても、延在部１６ａは受け台保持本体部３２ａの壁部３２ｄや、スペーサー３３には当接しないように配されている。

【0054】

ここで次に、交換装置１において、受け台１４のＸＹ方向における移動方向の可動範囲を確保する作用について説明する。

【0055】

受け台１４にカッターを載置させていない状態である初期状態では、受け台１４は、引っ張りバネ１６のバネ力により、交換装置１のＸＹ方向における中心に引き寄せられる。そのため例えば、交換装置１の移動を行う際に交換装置１の傾きが生じた場合であっても、受け台１４のＸＹ方向における位置は、端に寄った状態とはならず、引っ張りバネ１６のバネ力により中心に引き寄せられる。

【0056】

そのため交換装置１の移動後に利用環境内に設置し、受け台１４にカッターを載置してホルダーとの軸合わせをする際には、受け台１４の位置はＸＹ方向において、いずれの方向にも移動可能であるように配された状態となる。言い換えると、交換装置１では、受け台１４における可動範囲の不足を防ぐことができ、カッターとホルダーの軸ずれ方向によらずに、位置合わせを行うことができる。

【0057】

次に、カッターをホルダーに組み付ける際に、さらに受け台１４に対して下降する力が加わった場合の交換装置１の動作について説明する。

【0058】

受け台１４に載置されたカッターに対してホルダーを下降させて組付けを行う際に、カッターとホルダーが完全に組み付けられるとともに、受け台１４には、下向きの力が加わる状態となる。

【0059】

ここでカバー１３は、受け台１４を介して下向き力が加わることにより下降動作を行う。ここで図５は、図２及び図３に示したカバー１３の下端部と支持部１２の上端がＺ方向に揃った初期状態から、カバー１３が支持部１２に対して相対的に下方に動作した状態を示す側断面図である。具体的には、ガイド機構１５のロッド１５ａの下端部は、支持部１２の孔部２１ｅにおいて、さらに下降するように動作する。なお、蓋部２３は、受け台保持部３２の下降に応じて、大内径部２１ｄ内を下降する。

【0060】

言い換えると、ガイド機構１５は、支持部１２と、カバー１３のスペーサー３３と、に接続され、支持部１２とカバー１３の相対的な動作をガイドする。

【0061】

さらに、ガイド機構１５のバネ１５ｃは、カバー１３の下降動作と同時にＺ方向に撓んだ状態となる。すなわち、撓んだバネ１５ｃは、受け台保持部３２ごとカバー１３を上昇させる方向の反力を発生させる。

【0062】

これにより交換装置１では、ガイド機構１５のバネ１５ｃの反力により、過度な動作を抑制するとともに、過度な力がかかることが抑制される。

【0063】

次に、交換装置１において、作業者の指が挟まれることが防止される作用について説明する。

【0064】

交換装置１は、受け台１４に下向きの力が加わることによって、カバー１３が下死点まで動作した場合であっても、カバー本体部３１の壁部３１ｂの下端部と、ベース部１１の上面との間に２０ｍｍ程度の隙間が生じる構成とすることができる。

【0065】

これにより、交換装置１を移動させる際に誤って受け台１４に下向きの力が加わり、かつ、カバー本体部３１の壁部３１ｂの下端部とベース部１１の上面との間に作業者の指が配されていた場合であっても、作業者の指が挟まれることを防止できる。

【0066】

さらに、受け台１４では、第１の受け台４１と第２の受け台４２が接着されていることにより、これらの間に作業者の指が入ることは無い。また、第２の受け台４２の薄肉部４２ｂと、カバー本体部３１の壁部３１ｂの上端部の間にも作業者の指が入ることは無い。

【0067】

したがって、交換装置１では、全ての可動箇所において、作業者の指が挟まることが防止される。

【0068】

なお上記では、交換装置１を用いて、受け台１４に設置したカッターに対してホルダーを取り付けることについて説明したが、カッターが取り付けられたホルダーから、カッターを取り外す際にも、交換装置１を用いることが可能である。

【0069】

具体的には、交換装置１の受け台１４に向けて、組付け時と同様にカッターが取り付けられたホルダーを下降させ、カッターを受け台１４に着地させる。その後、ガイド機構１５のバネ１５ｃが十分に撓んだ状態となるまで、受け台１４ごとカバー１３を下降動作させる。これにより、カッターが受け台１４に対して、十分に嵌った状態となる。

【0070】

その後、ホルダーを回転動作させることにより、カッターとの固定が緩み、カッターのみを交換装置１に残した状態として、ホルダーからカッターを取り外すことができる。

【0071】

したがって、交換装置１では、受け台１４に載置されるカッターの可動範囲を確保しつつ、過度な動作を防止し、作業者の安全をはかることができる。

【0072】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

【符号の説明】

【0073】

１ 交換装置
１１ ベース部
１２ 支持部
１３ カバー
１４ 受け台
１５ ガイド機構
１５ａ ロッド
１５ｂ 平板部
１５ｃ バネ
１６ 引っ張りバネ
１６ａ 延在部
２１ ベース本体部
２１ａ 中空部
２１ｂ 壁部
２１ｃ 小内径部
２１ｄ 大内径部
２１ｅ 孔部
２２ 平板部
２３ 蓋部
２４ 第１のフック
３１ カバー本体部
３１ａ 中空部
３１ｂ 壁部
３１ｃ 小内径部
３１ｄ 大内径部
３２ 受け台保持部
３２ａ 受け台保持本体部
３２ｂ 平板部
３２ｃ 中空部
３２ｄ 壁部
３３ スペーサー
３４ ベアリング
４１ 第１の受け台
４２ 第２の受け台
４２ａ 厚肉部
４２ｂ 薄肉部
４３ ボールキャスター
４４ 第２のフック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】