JP2000005962A - Automatic tool exchanger - Google Patents

Automatic tool exchanger

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JP2000005962A
JP2000005962A JP18072398A JP18072398A JP2000005962A JP 2000005962 A JP2000005962 A JP 2000005962A JP 18072398 A JP18072398 A JP 18072398A JP 18072398 A JP18072398 A JP 18072398A JP 2000005962 A JP2000005962 A JP 2000005962A
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JP
Japan
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tool
spindle
cam
changing arm
tool changing
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JP18072398A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Nakajima
弘登 中島
Hirobumi Kanbara
博文 神原
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Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease or eliminate overload to a tool exchanging arm when clamping or unclamping a tool, while enabling high-speed action for keeping the tool clamped or unclamped. SOLUTION: In an automatic tool exchanger 50 in which either a tool holder 2 chucked by a tool exchanging arm 45 is unclamped by a spindle and pushed out by a cylinder provided inside the spindle, or the tool holder 2 is clamped against the spindle and exchanged by the tool exchanging arm 45, a cam surface 52 operating at a speed about equal to the speed at which the cylinder provided inside the spindle 4 pushes out the tool holder 2 is formed in a cam 51 for moving the tool exchanging arm 45.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動工具交換装置
に関する。更に詳述すると、本発明は、工具交換時にお
ける、スピンドルから工具ホルダをアンクランプ又は工
具ホルダをスピンドルにクランプさせるときの機構の改
良に関する。
[0001] The present invention relates to an automatic tool changer. More specifically, the present invention relates to an improvement in a mechanism for unclamping a tool holder from a spindle or clamping a tool holder to a spindle during tool change.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動工具交換装置101は、図10に示
すように、ツールストッカ102とスピンドル103と
の間で工具104の交換を行うように設けられるもので
ある。工具交換を行う際には、まず工具交換用アーム1
05でチャッキングされた工具ホルダ106をスピンド
ル103からアンクランプし、スピンドル103の内部
に設けられたシリンダにより前方へ押し出した後、工具
交換用アーム105の動作により完全に引き抜いて入れ
替えをしている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 10, an automatic tool changer 101 is provided to exchange a tool 104 between a tool stocker 102 and a spindle 103. When performing tool change, first, the tool change arm 1
The tool holder 106 chucked at 05 is unclamped from the spindle 103, pushed forward by a cylinder provided inside the spindle 103, and then completely pulled out and replaced by the operation of the tool changing arm 105. .

【0003】このような前方への押し出し機構として、
例えば図11に示すようなスピンドル駆動装置111で
は、スピンドル103が工具ホルダ106を保持するク
ランプ位置及び工具ホルダ106の保持を解除するアン
クランプ位置に移動するロッド107と、ロッド107
の位置をクランプ位置またはアンクランプ位置に変更す
るピストン部材109と、油等の圧力媒体を圧力室10
8に注入してピストン部材109の位置をクランプ位置
またはアンクランプ位置に変更する圧力付与手段(図示
せず)と、ロッド107をクランプ位置側に付勢する皿
ばね110とが設けられている。
[0003] As such a forward pushing mechanism,
For example, in a spindle driving device 111 as shown in FIG. 11, a rod 107 in which the spindle 103 moves to a clamp position for holding the tool holder 106 and an unclamping position for releasing the holding of the tool holder 106, and a rod 107
Member 109 for changing the position of the pressure chamber to the clamping position or the unclamping position, and a pressure medium such as oil
8 is provided with pressure applying means (not shown) for changing the position of the piston member 109 to a clamp position or an unclamping position by injecting the piston 107 into the clamp position, and a disc spring 110 for urging the rod 107 toward the clamp position.

【0004】そして、このスピンドル駆動装置111に
装着した工具ホルダ106を高速で交換するため、圧力
媒体を圧力室108に注入してピストン部材109の位
置をクランプ位置またはアンクランプ位置に変更する圧
力付与手段(ここでは図示省略)を設け、さらに、ピス
トン部材109をアンクランプ位置側に付勢するばね手
段(図示省略)を設けるようにしたものがある。
In order to exchange the tool holder 106 mounted on the spindle driving device 111 at high speed, a pressure medium is injected into the pressure chamber 108 to change the position of the piston member 109 to the clamp position or the unclamping position. In some cases, means (not shown) is provided, and further, spring means (not shown) for urging the piston member 109 toward the unclamping position is provided.

【0005】このようなスピンドル駆動装置111で
は、工具104を交換するためにロッド107をクラン
プ位置からアンクランプ位置に変更する際は、ロッド1
07はピストン部材109に作用する圧力媒体による圧
力とばね手段の付勢力との合力により皿ばね110の抗
力を受けながら移動する。よって、ロッド107をアン
クランプ位置に移動させる際にばね手段による付勢力を
加えることができるので、アンクランプ力を増大してロ
ッド107のアンクランプ位置への移動を高速化するこ
とができる。
In such a spindle driving device 111, when changing the rod 107 from the clamp position to the unclamping position in order to exchange the tool 104, the rod 1
Reference numeral 07 moves while receiving the reaction force of the disc spring 110 by the combined force of the pressure of the pressure medium acting on the piston member 109 and the urging force of the spring means. Therefore, when the rod 107 is moved to the unclamping position, the urging force by the spring means can be applied, so that the unclamping force can be increased and the movement of the rod 107 to the unclamping position can be accelerated.

【0006】また、ピストン部材109をクランプ位置
からアンクランプ位置に移動させるために圧力媒体の切
り換えを行うときに、ばね手段がピストン部材109を
アンクランプ位置側に付勢して移動させる。このため、
圧力媒体の切り換えでの初期応答遅れによるタイムラグ
の間にピストン部材109が移動できるので、ロッド1
07のアンクランプ位置への移動の立ち上がり時間を短
縮して高速化することができる。
Further, when the pressure medium is switched to move the piston member 109 from the clamp position to the unclamping position, the spring means urges the piston member 109 toward the unclamping position and moves it. For this reason,
Since the piston member 109 can move during the time lag due to the initial response delay in switching the pressure medium, the rod 1
07 can be shortened and the speed can be increased by moving to the unclamping position.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに空圧または油圧駆動である内部シリンダで工具ホル
ダ106が実際に押されるときの速度は、カム駆動とし
た場合の工具交換用アーム105の引き抜き動作速度に
対して約20倍にも達する場合がある。この場合、例え
ば図10に示す自動工具交換装置101で、工具交換用
アーム105で工具ホルダ106をクランプした状態の
まま工具ホルダ106のみに前方への押し出し力が加わ
れば、工具交換用アーム105の中心軸112にはその
ような力が加わっていないのだから、工具交換用アーム
105に曲げ応力などの負荷がかかってしまう。このよ
うな速度差により工具交換用アーム105に負荷がかか
り続けると、何回もの繰り返し動作により過大な力が加
わることにもなり、騒音の発生、異常摩耗や破損につな
がるおそれがある。
However, the speed at which the tool holder 106 is actually pushed by the pneumatically or hydraulically driven internal cylinder depends on the pulling out of the tool changing arm 105 when the cam is driven. It can reach about 20 times the operating speed. In this case, for example, in the automatic tool changing apparatus 101 shown in FIG. 10, if a forward pushing force is applied only to the tool holder 106 while the tool holder 106 is clamped by the tool changing arm 105, the tool changing arm 105 Since such a force is not applied to the center shaft 112, a load such as bending stress is applied to the tool changing arm 105. When a load is continuously applied to the tool changing arm 105 due to such a speed difference, an excessive force is applied by a number of repetitive operations, which may cause noise, abnormal wear or breakage.

【0008】そこで、本発明は、工具をクランプ又はア
ンクランプ状態にする高速動作を可能としたまま、この
クランプ時又はアンクランプ時における工具交換用アー
ムへの過負荷を減少し、あるいはなくすことができる自
動工具交換装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention is to reduce or eliminate the overload on the tool changing arm at the time of clamping or unclamping while enabling the high-speed operation of setting the tool to the clamped or unclamped state. It is an object of the present invention to provide an automatic tool changer capable of performing the above operations.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明では、工具交換用アームでチャ
ッキングされた工具ホルダをスピンドルよりアンクラン
プしてスピンドル内部に設けられたシリンダにより押し
出し、又は工具ホルダをスピンドルにクランプして工具
交換用アームにより工具ホルダを交換するようにした自
動工具交換装置において、工具交換用アームを移動させ
るためのカムに、スピンドル内部に設けられたシリンダ
により工具ホルダを押し出す時にシリンダの押し出し速
度にほぼ等しい速度で動作するカム面を形成している。
According to the first aspect of the present invention, a tool holder chucked by a tool changing arm is unclamped from a spindle by a cylinder provided inside the spindle. In an automatic tool changer that extrudes or clamps a tool holder to a spindle and changes the tool holder with a tool changing arm, a cam provided for moving the tool changing arm uses a cylinder provided inside the spindle. When the tool holder is pushed out, a cam surface which operates at a speed substantially equal to the pushing speed of the cylinder is formed.

【0010】したがって、工具ホルダが前方へ押し出さ
れるのに合わせて、この工具ホルダを把持している工具
交換アームをも前方へ押し出して移動させることができ
る。この場合、カム面の形状およびこのカム面によって
動かされる各レバーやリンクなどの形状を適宜設定する
ことにより、工具交換アームの移動速度や移動幅を工具
ホルダの移動速度や移動幅に合わせることができる。こ
のように工具ホルダとこれを把持する工具交換用アーム
が同時に同量だけ移動することとなれば、このアームに
不要な過負荷がかからなくなる。
Therefore, as the tool holder is pushed forward, the tool exchange arm holding the tool holder can also be pushed forward and moved. In this case, by appropriately setting the shape of the cam surface and the shape of each lever and link moved by the cam surface, the moving speed and the moving width of the tool changing arm can be adjusted to the moving speed and the moving width of the tool holder. it can. If the tool holder and the tool changing arm holding the tool holder are simultaneously moved by the same amount, unnecessary overload is not applied to this arm.

【0011】請求項2記載の発明の自動工具交換装置に
おいては、カム面は、工具交換用アームを、シリンダの
押し出し速度に同調して押し出す段階と、本来の前後動
をさせるために押し出す段階の2段階で前後動させるよ
うに形成されたものであり、かつ両段階での前後動速度
を異ならせるようにしている。したがって、一方の段階
で工具交換時に工具交換用アームをこれまでと同様に前
後動させ得ることに加え、他方の段階において、工具交
換用アームを工具ホルダに同調させて移動させることが
できる。
In the automatic tool changer according to the second aspect of the present invention, the cam surface includes a step of pushing the tool changing arm in synchronization with the pushing speed of the cylinder, and a step of pushing the tool changing arm in order to make it move back and forth. It is formed so as to be moved back and forth in two steps, and the front and rear movement speeds in both steps are made different. Therefore, in one stage, the tool changing arm can be moved back and forth at the time of tool changing as before, and in the other stage, the tool changing arm can be moved in synchronization with the tool holder.

【0012】請求項3記載の発明の自動工具交換装置に
おいては、カムと、該カムと同軸に設けられるローラギ
ヤカムと、該ローラギヤと噛合するように工具交換用ア
ームの中心軸上に設けられるカムフォロアとによって、
工具交換アームを前後動及び旋回させるようにしてい
る。したがってこの場合、カムとローラギヤカムとを一
体的に回転運動させることによって、工具交換アームに
対して所定の前後動および旋回運動させて工具交換を行
うことができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an automatic tool changing apparatus, comprising: a cam; a roller gear cam provided coaxially with the cam; and a cam follower provided on a center axis of a tool changing arm so as to mesh with the roller gear. By
The tool change arm is moved back and forth and turned. Therefore, in this case, by rotating the cam and the roller gear cam integrally, the tool can be changed by a predetermined forward and backward movement and a turning movement with respect to the tool changing arm.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.

【0014】図1〜図9に、本発明の自動工具交換装置
の一実施形態を示す。この自動工具交換装置50は、図
10にも示したように、工具交換用アーム45を用いて
ツールストッカとスピンドルとの間で工具5の交換を行
うものである。この工具交換用アーム45で工具交換を
行う際には、スピンドル4の内部に設けられたシリンダ
によりこの工具ホルダ2を押し出してからスピンドル4
より抜き出してアンクランプし、又は工具ホルダ2をス
ピンドル4にクランプしている。
1 to 9 show an embodiment of the automatic tool changer according to the present invention. As shown in FIG. 10, the automatic tool changer 50 changes the tool 5 between the tool stocker and the spindle by using the tool changing arm 45. When performing a tool change with the tool changing arm 45, the tool holder 2 is pushed out by a cylinder provided inside the spindle 4 and then the spindle 4 is moved.
The tool holder 2 is extracted and unclamped, or the tool holder 2 is clamped to the spindle 4.

【0015】そして本発明では、この工具交換用アーム
45を移動させるためのカム51に、シリンダによる工
具ホルダ2の押し出し速度にほぼ等しい速度で動作する
カム面52を形成し、工具交換用アーム45への曲げ応
力がかからないようにして過負荷を軽減させることとし
ている。
In the present invention, the cam 51 for moving the tool changing arm 45 is formed with a cam surface 52 which operates at a speed substantially equal to the pushing speed of the tool holder 2 by the cylinder. The overload is reduced by preventing bending stress from being applied.

【0016】このように、本発明はスピンドル4におい
て工具ホルダ2を前方に押し出すための機構を備えてい
ることを前提としたものであり、以下では、まずこのス
ピンドル駆動装置1から説明することとする。なお、本
明細書中で単にシリンダというときはピストン部材7や
シリンダ周壁32、圧力室6、流体などから構成され
る、ロッド3を前後動させるための一連の油空圧アクチ
ュエータをいうものとする。
As described above, the present invention is based on the premise that the spindle 4 has a mechanism for pushing the tool holder 2 forward. Hereinafter, the spindle driving device 1 will be described first. I do. In this specification, the term “cylinder” simply refers to a series of hydraulic / pneumatic actuators configured to move the rod 3 back and forth, including the piston member 7, the cylinder peripheral wall 32, the pressure chamber 6, and a fluid. .

【0017】図7〜図9に示すように、本実施形態のス
ピンドル駆動装置1は、モータ(図示せず)の回転駆動
力で回転されるスピンドル4により、工具ホルダ2に保
持される工具5を回転駆動するものである。本実施形態
中でスピンドル駆動装置1の先端側Tとは工具ホルダ2
を装着する側を意味し、基端側Bとはロッド3の長手方
向に関して先端側Tの反対側を意味する。そして、本実
施形態では、スピンドル駆動装置1をマシニングセンタ
の加工ヘッドの中に組み込んで使用している。
As shown in FIGS. 7 to 9, a spindle driving device 1 of the present embodiment comprises a tool 5 held on a tool holder 2 by a spindle 4 rotated by a rotational driving force of a motor (not shown). Is driven to rotate. In this embodiment, the tip side T of the spindle driving device 1 is a tool holder 2
And the proximal end B means the side opposite to the distal end T in the longitudinal direction of the rod 3. In the present embodiment, the spindle driving device 1 is used by being incorporated in a machining head of a machining center.

【0018】このスピンドル駆動装置1は、スピンドル
4が工具ホルダ2を保持するクランプ位置(図8に示す
ように基端側Bの位置)及び工具ホルダ2の保持を解除
するアンクランプ位置(図7に示すように先端側Tの位
置)に移動するロッド3と、圧力室6に収容されると共
にロッド3の位置をクランプ位置またはアンクランプ位
置に変更するピストン部材7と、圧力媒体を圧力室6に
注入してピストン部材7の位置をクランプ位置またはア
ンクランプ位置に変更する圧力付与手段(図示せず)
と、ロッド3をクランプ位置側に付勢する第1ばね手段
8と、ピストン部材7をアンクランプ位置側に付勢する
第2ばね手段9とを有している。
The spindle driving device 1 has a clamping position (a position on the base end B as shown in FIG. 8) where the spindle 4 holds the tool holder 2 and an unclamping position (FIG. 7) where the holding of the tool holder 2 is released. , A piston member 7 that is accommodated in the pressure chamber 6 and changes the position of the rod 3 to a clamp position or an unclamping position, and a pressure medium that moves the pressure medium to the pressure chamber 6. Pressure applying means (not shown) for changing the position of the piston member 7 to the clamp position or the unclamping position by injecting the piston member 7
And a first spring means 8 for urging the rod 3 toward the clamp position, and a second spring means 9 for urging the piston member 7 toward the unclamping position.

【0019】また、このスピンドル駆動装置1は、最も
先端側Tに配置されて工具ホルダ2を保持するチャック
部10と、スピンドル4を回転させる回転駆動部(図示
せず)と、ロッド3を先端側Tと基端側Bとに移動させ
るクランプ動作部11と、最も基端側Bに配置されてロ
ッド3及び工具ホルダ2を介して工具5にクーラントを
供給するクーラント供給部(図示せず)とを備えてい
る。
The spindle driving device 1 includes a chuck unit 10 disposed at the most distal end T for holding the tool holder 2, a rotation driving unit (not shown) for rotating the spindle 4, and a rod A clamp operation section 11 for moving the base side B and the base end side B, and a coolant supply section (not shown) arranged at the base end side B and supplying coolant to the tool 5 via the rod 3 and the tool holder 2 And

【0020】回転駆動部は、モータと、該モータとスピ
ンドル4とを連結するプーリ及びベルト(図示せず)と
を備えている。
The rotation drive unit includes a motor, and a pulley and a belt (not shown) for connecting the motor to the spindle 4.

【0021】ロッド3は、チャック部10からクーラン
ト供給部まで連通している。ロッド3の中心部には、ク
ーラント供給部からのクーラントを工具ホルダ2に流通
させる貫通孔から成るクーラント流通孔12が形成され
ている。ロッド3は、円管形状のスピンドル4の内部に
摺動可能に収容されている。スピンドル4は、チャック
部10からピストン部材7の手前まで連通すると共に、
ケーシング13に対して回転可能に軸受14により支持
されている。
The rod 3 communicates from the chuck section 10 to the coolant supply section. At the center of the rod 3, a coolant circulation hole 12 formed of a through-hole for allowing the coolant from the coolant supply unit to flow through the tool holder 2 is formed. The rod 3 is slidably accommodated inside a cylindrical spindle 4. The spindle 4 communicates from the chuck portion 10 to a position just before the piston member 7,
The casing 13 is rotatably supported by a bearing 14.

【0022】ロッド3とスピンドル4との間には第1ば
ね手段8が嵌合されている。第1ばね手段8は、本実施
形態では多数の皿ばねから成るものとしている。図9に
示すように、第1ばね手段8の先端側Tは、カラー15
を介してスピンドル4の内周の係止段部16に当接され
ている。図7及び図8に示すように、第1ばね手段8の
基端側Bはカラー17を介してロッド3の拡径部18に
当接されている。この拡径部18は、スピンドル4の内
径より僅かに小さい外径を有するよう形成されている。
First spring means 8 is fitted between rod 3 and spindle 4. The first spring means 8 comprises a large number of disc springs in this embodiment. As shown in FIG. 9, the distal end side T of the first spring means 8 is
And is in contact with the locking step 16 on the inner periphery of the spindle 4 via the. As shown in FIGS. 7 and 8, the proximal end B of the first spring means 8 is in contact with the enlarged diameter portion 18 of the rod 3 via the collar 17. The enlarged diameter portion 18 is formed to have an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the spindle 4.

【0023】そして、ロッド3にピストン部材7による
外力が作用していない場合は第1ばね手段8は工具ホル
ダ2を引き込んでいる。ピストン部材7によりロッド3
が先端側Tに移動した場合は第1ばね手段8の全体の長
さが圧縮されて畜勢される。このとき、第1ばね手段8
はロッド3を基端側B、即ちクランプ位置側に付勢して
いる。また、第1ばね手段8がロッド3及びスピンドル
4の周方向に摩擦を有するようにしている。このため、
スピンドル4の回転によりロッド3も同時に回転する。
When no external force is exerted on the rod 3 by the piston member 7, the first spring means 8 retracts the tool holder 2. Rod 3 by piston member 7
Moves to the tip end side T, the entire length of the first spring means 8 is compressed and urged. At this time, the first spring means 8
Urges the rod 3 toward the base end B, that is, toward the clamp position. Further, the first spring means 8 has friction in the circumferential direction of the rod 3 and the spindle 4. For this reason,
The rod 3 rotates simultaneously with the rotation of the spindle 4.

【0024】また、拡径部18の基端側Bには、ロッド
3に対して摺動可能なスリーブ19と、ロッド3に対し
て相対回転及び摺動可能なピストン部材7とが設けられ
ている。スリーブ19の周囲には固定スリーブ20が設
けられている。この固定スリーブ20の周囲にはストッ
パ21が取り付けられている。ストッパ21はスピンド
ル4の基端側Bの端部にねじ止めされている。固定スリ
ーブ20はストッパ21によりスピンドル4に固定され
ている。固定スリーブ20の内周面にはOリング22が
装着されて、スリーブ19の軸方向への摺動を制動して
いる。このため、拡径部18が勢い良く基端側Bに移動
してから停止するとスリーブ19も直ぐ停止するので、
スリーブ19がピストン部材7に当接することを防止で
きる。
A sleeve 19 slidable with respect to the rod 3 and a piston member 7 slidable and slidable relative to the rod 3 are provided on the base end side B of the enlarged diameter portion 18. I have. A fixed sleeve 20 is provided around the sleeve 19. A stopper 21 is attached around the fixed sleeve 20. The stopper 21 is screwed to the end on the base end side B of the spindle 4. The fixed sleeve 20 is fixed to the spindle 4 by a stopper 21. An O-ring 22 is mounted on the inner peripheral surface of the fixed sleeve 20 to brake the sliding of the sleeve 19 in the axial direction. For this reason, if the enlarged diameter portion 18 moves to the base end side B vigorously and then stops, the sleeve 19 also stops immediately, so that
The sleeve 19 can be prevented from contacting the piston member 7.

【0025】クランプ動作部11は、先端側Tと基端側
Bとに移動可能なピストン部材7と、ピストン部材7の
先端側Tに先端側圧力室23を形成する先端側壁24
と、ピストン部材7の基端側Bに基端側圧力室25を形
成する基端側壁26と、先端側壁24に形成されて先端
側圧力室23とスピンドル駆動装置1の外部とを連通す
る先端側連通孔27と、基端側壁26に形成されて基端
側圧力室25とスピンドル駆動装置1の外部とを連通す
る基端側連通孔28と、先端側壁24及び基端側壁26
を固定するケーシング13と、第2ばね手段9の付勢力
を受けてピストン部材7を先端側Tに付勢する付勢部材
29とを備えている。
The clamp operating portion 11 includes a piston member 7 movable to a distal end side T and a proximal end side B, and a distal end side wall 24 forming a distal end side pressure chamber 23 at the distal end side T of the piston member 7.
A proximal side wall 26 forming a proximal pressure chamber 25 on the proximal side B of the piston member 7; and a distal end formed on the distal side wall 24 for communicating the distal pressure chamber 23 with the outside of the spindle driving device 1. A side communication hole 27, a base side communication hole 28 formed in the base side wall 26 and communicating the base side pressure chamber 25 with the outside of the spindle driving device 1, a front side wall 24 and a base side wall 26.
And a biasing member 29 that biases the piston member 7 toward the distal end T by receiving the biasing force of the second spring means 9.

【0026】ピストン部材7はスピンドル4の内部のシ
リンダを構成する部材であり、工具交換用アーム45で
チャッキングされた工具ホルダ2を前方へ押し出し、工
具交換用アーム45による抜き出し、交換動作を容易に
するためのものである。このピストン部材7は、ロッド
3の外周に設けられた円管形状のボス部30と円盤形状
のピストン部31とを有している。ボス部30とロッド
3との間には僅かな隙間S3がある。このため、ロッド
3が回転してもピストン部材7との間で摩擦を生ずるこ
とがない。
The piston member 7 is a member constituting a cylinder inside the spindle 4. The piston member 7 pushes the tool holder 2 chucked by the tool changing arm 45 forward, thereby facilitating extraction and changing operations by the tool changing arm 45. It is to make. The piston member 7 has a tubular boss 30 and a disc-shaped piston 31 provided on the outer periphery of the rod 3. There is a slight gap S3 between the boss 30 and the rod 3. Therefore, even if the rod 3 rotates, no friction occurs between the rod 3 and the piston member 7.

【0027】そして、ピストン部31が先端側T、即ち
アンクランプ位置側に移動することにより、図7に示す
ようにボス部30の先端側Tがスリーブ19を介してロ
ッド3の拡径部18を押圧し、第1ばね手段8の抗力に
反してロッド3を先端側Tに移動させる。また、ピスト
ン部31が基端側B、即ちクランプ位置側に移動するこ
とにより、図8に示すようにボス部30とスリーブ19
とが離隔して隙間S6を形成する。このため、クランプ
時にスピンドル4が回転しても、回転しないボス部30
との間で摩擦を生ずることを防止できる。
When the piston portion 31 moves to the distal end T, that is, to the unclamping position, the distal end T of the boss portion 30 moves through the sleeve 19 to the enlarged portion 18 of the rod 3 as shown in FIG. To move the rod 3 toward the distal end T against the reaction force of the first spring means 8. Further, when the piston portion 31 moves to the base end side B, that is, the clamp position side, as shown in FIG.
Are separated from each other to form a gap S6. For this reason, even if the spindle 4 rotates during clamping, the boss 30 that does not rotate
It is possible to prevent friction from occurring between them.

【0028】ピストン部31の外周には、シリンダ周壁
32が取り付けられている。このシリンダ周壁32の先
端側Tに先端側壁24が配置されると共に基端側Bに基
端側壁26が配置されている。そして、これら基端側壁
26とシリンダ周壁32と先端側壁24とがボルト33
により一体化されてケーシング13に対して摺動可能と
されている。さらに、これらシリンダ周壁32と先端側
壁24と基端側壁26とが、ピストン部31を収容する
圧力室6を形成している。これらシリンダ周壁32と先
端側壁24と基端側壁26との接合部分には各々Oリン
グ34,34が利用されていると共に、ボス部30と各
側壁24,26の摺接部分にもOリング35が用いられ
ているので、圧力室6は高い気密性を有している。さら
に、ピストン部31の外周面には、シールリング36が
装着されている。このため、圧力室6はピストン部31
により二分されて、各圧力室23,25で気密性が保た
れている。
A cylinder peripheral wall 32 is attached to the outer periphery of the piston portion 31. The distal side wall 24 is disposed on the distal side T of the cylinder peripheral wall 32 and the proximal side wall 26 is disposed on the proximal side B. The base side wall 26, the cylinder peripheral wall 32, and the front end side wall 24 are
And can slide with respect to the casing 13. Further, the cylinder peripheral wall 32, the distal side wall 24, and the proximal side wall 26 form a pressure chamber 6 that accommodates the piston portion 31. O-rings 34, 34 are used at the joining portions between the cylinder peripheral wall 32, the distal side wall 24, and the proximal side wall 26, respectively. Is used, the pressure chamber 6 has high airtightness. Further, a seal ring 36 is mounted on the outer peripheral surface of the piston portion 31. For this reason, the pressure chamber 6 is
The airtightness is maintained in each of the pressure chambers 23 and 25.

【0029】第2ばね手段9は、断面矩形状のワイヤを
巻回した角形の圧縮コイルばねから成るものとしてい
る。このため、容積の小さい割に強力なばねとすること
ができる。但し、角形の圧縮コイルばねに限られないの
は勿論である。ここで、第2ばね手段9のばね力は第1
ばね手段8のばね力よりも小さく設定してる。このた
め、第2ばね手段9と第1ばね手段8とが付勢部材29
とピストン部材7とスリーブ19とロッド3とを介して
押し合った場合は、ロッド3は基端側B(クランプ位
置)に位置する。
The second spring means 9 comprises a rectangular compression coil spring wound with a wire having a rectangular cross section. Therefore, a strong spring can be provided for a small volume. However, it is needless to say that the compression spring is not limited to a rectangular compression coil spring. Here, the spring force of the second spring means 9 is the first spring means.
It is set smaller than the spring force of the spring means 8. For this reason, the second spring means 9 and the first spring means 8 are
When the piston 3 and the piston member 7, the sleeve 19, and the rod 3 are pressed against each other, the rod 3 is located at the base end side B (clamp position).

【0030】また、これら第1ばね手段8及び第2ばね
手段9のばね力は、第1ばね手段8によるロッド3のク
ランプ位置側への移動時間と、ピストン部材7及び第2
ばね手段9によるロッド3のアンクランプ位置側への移
動時間とが同等となるように設定することが好ましい。
これにより、ロッド3のアンクランプ位置側への移動時
間をクランプ位置側への移動時間と同等に高速化するこ
とができる。
The spring force of the first spring means 8 and the second spring means 9 is determined by the time required for the first spring means 8 to move the rod 3 toward the clamp position, the piston member 7 and the second
It is preferable to set the movement time of the rod 3 to the unclamping position side by the spring means 9 to be equal.
Thereby, the moving time of the rod 3 to the unclamping position side can be shortened to the same speed as the moving time to the clamp position side.

【0031】そして、各連通孔27,28には、圧力付
与手段である高圧空気噴出ノズル(図示せず)が取り付
けられている。また、ピストン部31の各連通孔27,
28に向き合う部分には円環形状の溝31aが形成され
ている。このため、ピストン部31が基端側B(クラン
プ位置)にあるときに基端側連通孔28に高圧空気を吹
き込むと、高圧空気がピストン部31の基端側Bの溝3
1aの全体に回り込むのでピストン部31を先端側Tに
容易に移動させることができる。このとき、第2ばね手
段9が付勢部材29を介してピストン部31を先端側T
に押圧するので、ピストン部31のアンクランプ位置へ
の移動速度を高速化することができる。一方、ピストン
部31が先端側T(アンクランプ位置)にあるときに先
端側連通孔27に高圧空気を吹き込むと、高圧空気がピ
ストン部31の先端側Tの溝31aの全体に回り込むの
でピストン部31を基端側Bに容易に移動させることが
できる。
Each of the communication holes 27 and 28 is provided with a high-pressure air jet nozzle (not shown) as pressure applying means. Further, each communication hole 27 of the piston portion 31,
An annular groove 31a is formed in a portion facing 28. For this reason, when high pressure air is blown into the base end communication hole 28 when the piston portion 31 is at the base end B (clamp position), the high pressure air is blown into the groove 3 on the base end B of the piston portion 31.
Since the piston portion 31 goes around the entirety of 1a, the piston portion 31 can be easily moved to the distal end side T. At this time, the second spring means 9 moves the piston portion 31 via the urging member 29 to the tip side T.
, The moving speed of the piston portion 31 to the unclamping position can be increased. On the other hand, when high-pressure air is blown into the front-end side communication hole 27 when the piston portion 31 is at the front-end side T (unclamping position), the high-pressure air flows around the entire front-end side T groove 31a of the piston portion 31. 31 can be easily moved to the base end side B.

【0032】さらに、先端側壁24の先端側Tにはフッ
ク部材37がボルト38により固定されている。このフ
ック部材37は、ストッパ21の外周に対して僅かな隙
間S4を有して設置され、ストッパ21に対して相対摺
動及び相対回転可能とされている。ここで、フック部材
37とストッパ21との係合部分では、フック部材37
が内周側に突出し、その基端側Bでストッパ21のフラ
ンジ部21aが外周側に突出している。さらに、ストッ
パ21のフランジ部21aは、先端側壁24の円形状の
凹部に径方向の隙間S8を有して収容されている。
Further, a hook member 37 is fixed to the tip side T of the tip side wall 24 by a bolt 38. The hook member 37 is provided with a small gap S4 with respect to the outer periphery of the stopper 21, and is relatively slidable and rotatable with respect to the stopper 21. Here, at the engagement portion between the hook member 37 and the stopper 21, the hook member 37
Protrudes to the inner peripheral side, and the flange portion 21a of the stopper 21 protrudes to the outer peripheral side at the base end side B. Further, the flange portion 21a of the stopper 21 is accommodated in the circular concave portion of the distal end side wall 24 with a radial gap S8.

【0033】このため、ストッパ21とフック部材37
及び先端側壁24とは軸方向の位置に拘わらず径方向に
は常に隙間S4,S8を有している。また、スピンドル
4及びストッパ21が先端側Tへ付勢されて先端側壁2
4及びフック部材37が基端側Bへ付勢される場合は、
ストッパ21のフランジ部21aとフック部材37とが
軸方向に当接して軸方向の隙間S5が無くなって相対移
動が制限される。
For this reason, the stopper 21 and the hook member 37
In addition, there are always gaps S4 and S8 in the radial direction with respect to the tip side wall 24 regardless of the position in the axial direction. Further, the spindle 4 and the stopper 21 are urged toward the distal end side T, and the distal end side wall 2 is
When the hook 4 and the hook member 37 are urged toward the base end side B,
The flange portion 21a of the stopper 21 and the hook member 37 abut in the axial direction, eliminating the axial gap S5, thereby restricting the relative movement.

【0034】一方、クランプ時(図8に示す)には、第
2ばね手段9によりピストン部材7と先端側壁24とフ
ック部材37とが先端側Tに付勢されるので、ストッパ
21のフランジ部21aとフック部材37との間に軸方
向の隙間S5を生ずると共にストッパ21と先端側壁2
4との間に軸方向の隙間S7を生ずる。このため、隙間
S4,S5,S7,S8があるので、スピンドル4が回
転しても回転部材と非回転部材との間で接触することを
防止できる。
On the other hand, at the time of clamping (shown in FIG. 8), the piston member 7, the tip side wall 24 and the hook member 37 are urged toward the tip side T by the second spring means 9, so that the flange portion of the stopper 21 is formed. A gap S5 in the axial direction is formed between the hook 21 and the hook member 37, and the stopper 21 and the tip side wall 2 are formed.
4, a gap S7 in the axial direction is generated. For this reason, since there are the gaps S4, S5, S7, and S8, it is possible to prevent contact between the rotating member and the non-rotating member even when the spindle 4 rotates.

【0035】また、スピンドル4の回転停止時に基端側
連通孔28に高圧空気を吹き込むと、ピストン部31が
基端側壁26から離隔するように先端側Tへ付勢され
る。このため、ボス部30とスリーブ19とロッド3と
第1ばね手段8とスピンドル4とストッパ21とに、先
端側Tへの付勢力が作用する。これと同時に、基端側連
通孔28に高圧空気を吹き込むことにより、基端側壁2
6とシリンダ周壁32と先端側壁24とフック部材37
には、基端側Bへの反力が作用する。そして、これら逆
方向への付勢力は、ストッパ21とフック部材37との
引っ張り合いにより相殺される。
When high-pressure air is blown into the proximal communication hole 28 when the rotation of the spindle 4 is stopped, the piston 31 is urged toward the distal end T so as to be separated from the proximal side wall 26. For this reason, the urging force to the tip side T acts on the boss portion 30, the sleeve 19, the rod 3, the first spring means 8, the spindle 4, and the stopper 21. At the same time, high-pressure air is blown into the proximal communication hole 28 so that the proximal side wall 2 is formed.
6, cylinder peripheral wall 32, tip side wall 24, and hook member 37
, A reaction force toward the base end side B acts. These biasing forces in the opposite directions are offset by the tension between the stopper 21 and the hook member 37.

【0036】一方、図9に示すように、スピンドル4の
先端側Tの端部には、工具ホルダ2のテーパシャンク2
aが着脱可能とされている。工具ホルダ2の先端側Tに
は工具5が装着されている。工具ホルダ2の回転中心部
には貫通孔39が形成されてロッド3のクーラント流通
孔12に連通している。このため、クーラント供給部か
らのクーラントを工具5に供給することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, a tapered shank 2 of the tool holder 2 is
a is detachable. A tool 5 is mounted on the tip side T of the tool holder 2. A through hole 39 is formed in the center of rotation of the tool holder 2 and communicates with the coolant circulation hole 12 of the rod 3. Therefore, the coolant from the coolant supply unit can be supplied to the tool 5.

【0037】そして、スピンドル4の工具ホルダ2のす
ぐ基端側Bには、装着された工具ホルダ2のプルスタッ
ド2bが占位する空間40が形成されている。また、こ
の空間40とスピンドル駆動装置1の外部とを連通する
連通孔41が形成されている。連通孔41が外部に露出
した部分42には、高圧空気噴出ノズル(図示せず)が
接続されている。また、プルスタッド2bが占位する空
間40の基端側Bには、プルスタッド2bを保持するコ
レット43が取り付けられている。コレット43は、ロ
ッド3の先端側Tの端部に取り付けられている。このた
め、ロッド3がクランプ位置にあるときはコレット43
はロッド3により基端側Bに付勢されているので、装着
された工具ホルダ2のプルスタッド2bを挟み込んで基
端側Bに引っ張る。これにより、工具ホルダ2は、スピ
ンドル4に対して圧接保持される。
A space 40 occupied by the pull stud 2b of the mounted tool holder 2 is formed immediately proximal to the tool holder 2 of the spindle 4 on the base end side B thereof. In addition, a communication hole 41 that communicates the space 40 with the outside of the spindle driving device 1 is formed. A high-pressure air ejection nozzle (not shown) is connected to a portion 42 where the communication hole 41 is exposed to the outside. A collet 43 for holding the pull stud 2b is attached to the base end B of the space 40 occupied by the pull stud 2b. The collet 43 is attached to the end of the rod 3 on the distal end side T. Therefore, when the rod 3 is in the clamp position, the collet 43
Is urged toward the base end B by the rod 3, so that the pull stud 2b of the mounted tool holder 2 is sandwiched and pulled toward the base end B. Thus, the tool holder 2 is pressed and held against the spindle 4.

【0038】ここまでスピンドル駆動装置1の構成に関
する説明をしたが、次に、以下において本発明の自動工
具交換装置50に関して説明をする。
The configuration of the spindle driving device 1 has been described so far. Next, the automatic tool changing device 50 of the present invention will be described below.

【0039】図1〜図3に示す本発明の自動工具交換装
置50は、カム51、第1レバー53、リンク54そし
て第2レバー55の動きによって工具交換用アーム45
を中心軸46ごと前後動させ、さらにローラギヤカム5
6とカムフォロア57の動きによってこの工具交換用ア
ーム45を中心軸46ごと旋回させ得るように設けられ
ている。
The automatic tool changer 50 of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 is provided with a tool changing arm 45 by movement of a cam 51, a first lever 53, a link 54 and a second lever 55.
Of the roller gear cam 5
The tool change arm 45 is provided so as to be able to turn together with the center axis 46 by the movement of the cam follower 6 and the cam follower 57.

【0040】工具交換用アーム45は、フレーム58に
設けられた軸受59および内部に設けられた軸受60に
よって、その回転中心である中心軸46がその軸方向へ
の摺動が可能な状態で回転可能に支持されている。工具
交換用アーム46の前後への摺動幅は、第2レバー55
の揺動幅によって適宜設定される。
The tool changing arm 45 is rotated by a bearing 59 provided on a frame 58 and a bearing 60 provided therein so that a center shaft 46 as a center of rotation can slide in the axial direction. Supported as possible. The sliding width of the tool changing arm 46 back and forth is the second lever 55
Is set as appropriate depending on the swing width of.

【0041】カム51は工具交換用アーム45の前後動
のタイミングを形成するものであり、図1および図4に
示すような形状の溝からなるカム面52が設けられてい
る。このカム面52には第1レバー53の一方の先端に
設けられた突起61が係合しており、カム51の回転に
応じてカム51の中心62からの距離を変化させてい
る。よって、このカム51が回転すると突起61が揺動
運動をし、第1レバー53を揺動中心63の周りに揺動
させる。
The cam 51 forms the timing of the forward and backward movement of the tool changing arm 45, and is provided with a cam surface 52 having a groove having a shape as shown in FIGS. A projection 61 provided at one end of the first lever 53 is engaged with the cam surface 52, and the distance from the center 62 of the cam 51 is changed according to the rotation of the cam 51. Therefore, when the cam 51 rotates, the projection 61 swings and swings the first lever 53 around the swing center 63.

【0042】第1レバー53は、図1および図2に示す
ようにフレーム58に設けられた揺動中心63に、また
第2レバー55は揺動中心64にそれぞれ回転可能に取
り付けられている。第1レバー53の端部の支点65と
第2レバー55の端部の支点66の間にはリンク54が
回転可能な状態で設けられ、第1レバー53の揺動運動
を第2レバー55に伝達している。この場合、第1レバ
ー53、第2レバー55の形状はそれぞれ揺動中心6
3,64の両端で長さが異なる形状とされ、最終的に第
2レバー55の先端部分において大きな揺動幅を得られ
るように形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first lever 53 is rotatably attached to a swing center 63 provided on a frame 58, and the second lever 55 is rotatably attached to a swing center 64. A link 54 is rotatably provided between a fulcrum 65 at an end of the first lever 53 and a fulcrum 66 at an end of the second lever 55, and the swinging motion of the first lever 53 is applied to the second lever 55. Has communicated. In this case, the shapes of the first lever 53 and the second lever 55 are
The ends of the second and third levers 55 are formed so that a large swing width can be finally obtained.

【0043】第2レバー55の先端部分は、図1および
図2に示すように中心軸46に対して回転可能な状態で
係合している。本実施形態では、図示するように中心軸
46に固定して取り付けられたカムフォロア67に対し
て第2レバー55の先端部分の円柱状突起68が係合し
ている。この場合、特に図示していないが、突起68を
第2レバー55の長手方向に移動可能としたり、あるい
はこの突起68がカムフォロア67に係合する部分を長
孔形状とするなどにより、第2レバー55の揺動に伴う
揺動中心64からカムフォロア67までの距離の変化を
吸収することができる。
The distal end portion of the second lever 55 is engaged with the center shaft 46 so as to be rotatable as shown in FIGS. In the present embodiment, as shown in the drawing, a columnar projection 68 at the distal end of the second lever 55 is engaged with a cam follower 67 fixedly attached to the center shaft 46. In this case, although not particularly shown, the protrusion 68 can be moved in the longitudinal direction of the second lever 55, or the portion where the protrusion 68 is engaged with the cam follower 67 is formed in a long hole shape. The change in the distance from the swing center 64 to the cam follower 67 due to the swing of the shaft 55 can be absorbed.

【0044】なお、このカムフォロア67は中心軸46
の前後への摺動幅を規制するものでもあり、例えば本実
施形態では、カムフォロア67は図1に示すようにフレ
ーム58の内面あるいは軸受60の段部に当接するとこ
ろまで移動可能である。
The cam follower 67 is connected to the center shaft 46.
For example, in the present embodiment, the cam follower 67 can move to a position where it comes into contact with the inner surface of the frame 58 or the step portion of the bearing 60 as shown in FIG.

【0045】また、この自動工具交換装置50の内部に
は、上述したカム51などが取付けられる回転軸69が
設けられている。この回転軸69は、図1に示すように
紙面と垂直方向に設けられ、その長手方向が中心軸46
の長手方向とは異なる方向を向いている。なお、図2に
おいては回転軸69をその中心線69cのみで表してい
る。また、特にその形状までは図示していないが、図2
や図3において符号70で示す部位の内部には、この回
転軸69を回転させるための駆動源が設けられている。
A rotary shaft 69 to which the above-described cam 51 and the like are attached is provided inside the automatic tool changer 50. The rotating shaft 69 is provided in a direction perpendicular to the paper surface as shown in FIG.
Are oriented in a direction different from the longitudinal direction. In FIG. 2, the rotation shaft 69 is represented only by its center line 69c. In addition, although not particularly shown in the figure, FIG.
A drive source for rotating the rotation shaft 69 is provided inside a portion indicated by reference numeral 70 in FIG.

【0046】そしてローラギヤカム56が、この回転軸
69に取り付けられている。ローラギヤカム56は、図
3に示すように、カム51の背面側に、このカム51と
同軸上に設けられる。この図3からもわかるように、ロ
ーラギヤカム56は中心軸46の直上となる位置に設け
られ、この中心軸46を中心として設けられているカム
フォロア57と図5に示すように係合している。なお、
本実施形態ではこのローラギヤカム56をカム51とは
別個のものとして設けているが、これらを例えば図5に
示すように複合カムとして一体的に設けても良いのはい
うまでもない。このローラギヤカム56の周囲には、カ
ムフォロア57の円柱状突起71,…,71と係合する
溝72が斜めに形成されている。
The roller gear cam 56 is attached to the rotating shaft 69. The roller gear cam 56 is provided on the rear side of the cam 51 and coaxially with the cam 51, as shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the roller gear cam 56 is provided at a position immediately above the central shaft 46, and engages with a cam follower 57 provided about the central shaft 46 as shown in FIG. In addition,
In the present embodiment, the roller gear cam 56 is provided separately from the cam 51. However, it goes without saying that these may be provided integrally as a composite cam, for example, as shown in FIG. Around the roller gear cam 56, a groove 72 for engaging with the columnar projections 71,..., 71 of the cam follower 57 is formed obliquely.

【0047】カムフォロア57は回転軸69の回転を中
心軸46に伝達するものであり、図3に示すようにこの
中心軸46に対して固定的に設けられている。本実施形
態におけるカムフォロア57は、その周囲に図示するよ
うな6個の円柱状突起71,…,71が設けられたもの
であるが、この数は適宜変更可能である。また本実施形
態における円柱状突起71は、図示するような2段形状
に形成されたものであり、さらにその外部を回転可能な
円環として溝72との滑らかな係合を実現することも可
能であるが、この形状などは特にこのようなものに限定
されることはない。
The cam follower 57 transmits the rotation of the rotating shaft 69 to the center shaft 46, and is fixed to the center shaft 46 as shown in FIG. The cam follower 57 in the present embodiment is provided with six cylindrical projections 71,..., 71 as shown in the figure, but the number can be changed as appropriate. Further, the columnar projection 71 in the present embodiment is formed in a two-step shape as shown in the figure, and it is also possible to realize a smooth engagement with the groove 72 by making the outside thereof a rotatable ring. However, the shape and the like are not particularly limited to such.

【0048】次に、カム面52の形状と工具交換用アー
ム45の動きとの関係について説明する。
Next, the relationship between the shape of the cam surface 52 and the movement of the tool changing arm 45 will be described.

【0049】本実施形態におけるカム51は、スピンド
ル駆動装置1のシリンダによって工具ホルダ2を押し出
すときの速度とほぼ等しい速度で工具交換用アーム45
を前方移動させる機構を備えたものであり、さらには、
この工具交換用アーム45を、シリンダの押し出し速度
に同調して押し出す段階と、本来の前後動をさせるため
に押し出す段階の2段階で前後動させるようにしてい
る。
The cam 51 in this embodiment is provided with a tool changing arm 45 at a speed substantially equal to the speed at which the tool holder 2 is pushed out by the cylinder of the spindle driving device 1.
Is provided with a mechanism for moving the
The tool changing arm 45 is moved back and forth in two steps, a step of pushing out in synchronization with the pushing speed of the cylinder, and a step of pushing out for the original forward and backward movement.

【0050】このような2段階での前後動を実現するた
め、本実施形態でのカム面52は図4に示すような形状
に形成されている。このような形状のカム51が時計回
りに1回転したときの工具交換用アーム45の前後動の
様子を、図6に示す実施形態を用いて以下に説明する。
ここでは、図4に実線で示す状態を回転角0°としてい
る。
In order to realize such a two-step longitudinal movement, the cam surface 52 in the present embodiment is formed in a shape as shown in FIG. The state of the forward / backward movement of the tool changing arm 45 when the cam 51 having such a shape makes one clockwise rotation will be described below with reference to the embodiment shown in FIG.
Here, the state shown by the solid line in FIG. 4 is the rotation angle of 0 °.

【0051】まず図4中のR1の範囲では、カム面52
の溝は円弧状である。したがってこのS1の範囲でカム
51が回転しても第1レバーの突起61は移動せず、工
具交換用アーム45は動かない(図6中のR1に対
応)。工具交換アーム45はこのように前後動はしない
が、回転角10°から65°にかけて時計回りに旋回し
ている。
First, in the range of R1 in FIG.
Is an arc shape. Therefore, even if the cam 51 rotates in the range of S1, the projection 61 of the first lever does not move, and the tool changing arm 45 does not move (corresponding to R1 in FIG. 6). The tool change arm 45 does not move back and forth in this manner, but pivots clockwise from a rotation angle of 10 ° to 65 °.

【0052】カム51がさらに回転すると、突起61は
カム面52のR2の範囲に差しかかる。このR2におけ
るカム面52は、僅かに中心62からの径を増加させる
形状であり、図6に示すように回転角65°から72.
5°まで突起61を移動させ、工具交換用アーム45を
滑らかに摺動させるように形成されている。このときの
速度はシリンダによる工具ホルダ2の押し出し速度と同
じ程度であり、その摺動幅もシリンダによる工具ホルダ
2の押し出し幅と同程度とされている。そして回転角7
2.5°から80°までのカム面52は再び円弧状とさ
れているから、図6に示すように、工具交換用アーム4
5はR3の範囲で再び摺動を停止する。よって、工具交
換用アーム45の摺動に伴う慣性をなくすことが可能で
ある。
When the cam 51 further rotates, the projection 61 reaches the area R2 of the cam surface 52. The cam surface 52 at this R2 has a shape that slightly increases the diameter from the center 62, and as shown in FIG.
The projection 61 is moved to 5 ° so that the tool changing arm 45 slides smoothly. The speed at this time is about the same as the pushing speed of the tool holder 2 by the cylinder, and the sliding width is also about the same as the pushing width of the tool holder 2 by the cylinder. And rotation angle 7
Since the cam surface 52 from 2.5 ° to 80 ° is again formed in an arc shape, as shown in FIG.
5 stops sliding again in the range of R3. Therefore, it is possible to eliminate the inertia accompanying the sliding of the tool changing arm 45.

【0053】回転角80°から150°まではR4の範
囲であり、ここでは突起61が移動し、これに伴い第1
レバー53も大きく揺動する。したがって、工具交換用
アーム45も大きく前方へ摺動し、装置50から突出す
ることとなる(図4中R4)。またこの途中において、
工具交換用アーム45は再び時計回りへ旋回し始める。
そして円弧形状のR5で突起61の移動が止まるので、
工具交換用アーム45はその状態のまま止まる。
The rotation angle is in the range of R4 from 80 ° to 150 °, in which the projection 61 moves, and the first
The lever 53 also swings greatly. Therefore, the tool changing arm 45 also slides largely forward and projects from the device 50 (R4 in FIG. 4). Also on the way,
The tool changing arm 45 starts to rotate clockwise again.
And since the movement of the projection 61 stops at the arc-shaped R5,
The tool changing arm 45 stops in that state.

【0054】旋回角210°から280°までのR6で
は、カム面52の径がだんだん小さくなる。したがって
突起61はこれまでと逆の動きをし、工具交換用アーム
45を後方へ摺動させ始める。工具交換用アーム45の
時計回りの旋回は、この後方への摺動の途中で止められ
ている。そしてR7において、R3と同様に一旦その摺
動が停止し、R8の範囲で再び後方へ摺動する。このR
8における摺動の速度は、R2におけると同様の速度と
されている。さらにカム51が回転すると、再びR1の
状態に戻る。
In the case of R6 from a turning angle of 210 ° to 280 °, the diameter of the cam surface 52 gradually decreases. Therefore, the projection 61 moves in the opposite direction to the above, and starts sliding the tool changing arm 45 backward. The clockwise turning of the tool changing arm 45 is stopped during the backward sliding. Then, in R7, the sliding stops once, similarly to R3, and slides backward again in the range of R8. This R
The sliding speed at 8 is the same as that at R2. When the cam 51 further rotates, it returns to the state of R1 again.

【0055】以上、カム面52を図4のように形成した
本実施形態では、前方への摺動の際はR2とR4、後方
摺動の際はR6とR8というように、工具交換用アーム
45の前方への摺動、および後方への摺動の速度を2段
階に分けるようにしている。この結果、R2の範囲つま
り第1の移動段階において、この摺動速度を工具ホルダ
2の押し出し速度に同調させることができるようにな
る。
As described above, in the present embodiment in which the cam surface 52 is formed as shown in FIG. 4, a tool changing arm such as R2 and R4 when sliding forward and R6 and R8 when sliding backward. The speed of the forward sliding and the backward sliding of the 45 is divided into two stages. As a result, in the range of R2, that is, in the first moving stage, the sliding speed can be synchronized with the pushing speed of the tool holder 2.

【0056】ここで、スピンドル駆動装置1が動作した
場合における本発明の自動工具交換装置50の動作を、
工具ホルダ2をアンクランプする場面について述べる。
Here, the operation of the automatic tool changer 50 of the present invention when the spindle driving device 1 operates will be described.
A situation where the tool holder 2 is unclamped will be described.

【0057】スピンドル駆動装置1の工具ホルダ2を交
換するには、まず工具5の回転を停止させてから、先端
側連通孔27への高圧空気の供給を停止する。これによ
り、第2ばね手段9が付勢部材29を介してピストン部
31を先端側Tに押圧して移動させる。このため、基端
側圧力室25に次に吹き込まれる高圧空気を引き込むこ
とができると共に、ボス部30が隙間S6を詰めてスリ
ーブ19及び拡径部18を押圧することができる。
In order to replace the tool holder 2 of the spindle driving device 1, first, the rotation of the tool 5 is stopped, and then the supply of high-pressure air to the distal end communication hole 27 is stopped. As a result, the second spring means 9 presses and moves the piston portion 31 to the distal end side T via the urging member 29. For this reason, the high-pressure air blown next into the proximal pressure chamber 25 can be drawn in, and the boss portion 30 can fill the gap S6 and press the sleeve 19 and the enlarged diameter portion 18.

【0058】また、先端側連通孔27への高圧空気の供
給を停止すると同時に、基端側連通孔28に高圧空気を
供給するように切り換える。ここで、高圧空気の供給対
象の切り換えに当たり初期応答遅れによるタイムラグが
発生するが、その間に第2ばね手段9がピストン部材7
を先端側Tに移動させるので時間の無駄が無く立ち上が
り時間を短縮してロッド3の先端側Tへの移動の高速化
を図ることができる。また、ロッド3を先端側Tのアン
クランプ位置に移動する際は、ロッド3はピストン部材
7に作用する空気圧と第2ばね手段9の付勢力との合力
により移動される。このため、従来のようにロッド3を
ピストン部材7に作用する空気圧のみにより移動するよ
りもアンクランプ力を大きくできるので、ロッド3の先
端側Tへの移動の高速化が図られる。
At the same time, the supply of the high-pressure air to the distal communication hole 27 is stopped, and at the same time, the supply is switched to supply the high-pressure air to the proximal communication hole 28. Here, a time lag occurs due to an initial response delay when switching the supply target of the high-pressure air.
Is moved to the distal end T, so that the rising time can be reduced without wasting time, and the speed of movement of the rod 3 toward the distal end T can be increased. When the rod 3 is moved to the unclamping position on the tip side T, the rod 3 is moved by the combined force of the air pressure acting on the piston member 7 and the urging force of the second spring means 9. For this reason, the unclamping force can be increased as compared with the conventional case in which the rod 3 is moved only by the air pressure acting on the piston member 7, so that the speed of the movement of the rod 3 toward the distal end T can be increased.

【0059】このように先端側Tへ高速移動するロッド
3および工具5に対し、自動工具交換装置50では、こ
のロッド3などの動きに同調するように、工具交換用ア
ーム45を前方へ移動させることができる。このときの
前方への摺動幅はレバー53,55やリンク54の機構
的相対関係、およびカム面52の形状によって定めら
れ、ならびにこのときの前方への摺動速度はカム51の
回転速度という要素も含めて定められるものであるが、
これら各要素を適宜決めることにより、工具5の押し出
しと、工具交換用アーム45の押し出しとを同時に、同
量だけ行うことが可能である。
The automatic tool changer 50 moves the tool changing arm 45 forward with respect to the rod 3 and the tool 5 moving at a high speed toward the distal end side T so as to synchronize with the movement of the rod 3 and the like. be able to. The forward sliding width at this time is determined by the mechanical relationship between the levers 53 and 55 and the link 54 and the shape of the cam surface 52, and the forward sliding speed at this time is referred to as the rotational speed of the cam 51. Although it is determined including elements,
By appropriately determining these elements, it is possible to simultaneously push the tool 5 and the tool changing arm 45 by the same amount.

【0060】したがって、工具5をアンクランプして前
方へ押し出す際に、工具交換アーム45に不要な曲げ応
力をはじめとする過負荷をかけることがなくなるから、
装置自体の寿命を伸ばすことができる。また、このよう
なスピンドル駆動装置1などの装置50の高速化を図る
にあたっても、装置全体として騒音を減少させることも
可能である。
Therefore, when the tool 5 is unclamped and pushed forward, an excessive load such as an unnecessary bending stress is not applied to the tool changing arm 45.
The life of the device itself can be extended. Also, in order to increase the speed of the device 50 such as the spindle drive device 1, it is possible to reduce noise as a whole.

【0061】また本発明では、上述したR8の範囲の後
方摺動時においても工具交換用アーム45の摺動速度を
変化させるようにしている。したがって、工具ホルダ5
を挿入するときにスピンドル4の端面に減速密着させる
ことができるから、スピンドル4の端面の保護、さらに
は騒音の減少効果を奏させることができる。
Further, in the present invention, the sliding speed of the tool changing arm 45 is changed even in the backward sliding operation in the range of R8 described above. Therefore, the tool holder 5
Can be brought into close contact with the end surface of the spindle 4 at the time of insertion, so that the end surface of the spindle 4 can be protected and the effect of reducing noise can be exhibited.

【0062】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれ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において種々変形実施可能で
ある。例えば本実施形態において図6を用いて説明した
工具交換用アーム45の前後動および旋回のタイミング
は一例に過ぎず、機器に応じて適宜設定可能である。
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the timing of the forward and backward movement and turning of the tool changing arm 45 described with reference to FIG. 6 in the present embodiment is merely an example, and can be appropriately set according to the device.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の発明の自動工具交換装置によれば、工具ホルダ
が前方へ押し出されるのに合わせてこの工具ホルダを把
持している工具交換アームをも前方へ押し出して移動さ
せることができるから、工具交換用アームにかかる過負
荷を減少できる。さらにこの場合、カム面の形状などを
適宜設定することにより工具交換アームの移動速度や移
動幅を工具ホルダの移動速度や移動幅に合わせることが
できるから、過負荷を無くすようにすることもできる。
したがって、機器の高速化に対して騒音が小さくなると
ともに、動作の速度差による過負荷がなくなるため装置
の寿命が伸びる。
As is apparent from the above description, according to the automatic tool changer according to the first aspect of the present invention, a tool changer which holds the tool holder in accordance with the tool holder being pushed forward. Since the arm can also be pushed forward and moved, the overload on the tool changing arm can be reduced. Further, in this case, the moving speed and the moving width of the tool changing arm can be adjusted to the moving speed and the moving width of the tool holder by appropriately setting the shape of the cam surface and the like, so that the overload can be eliminated. .
Therefore, the noise is reduced with the increase in the speed of the device, and the life of the device is extended since the overload due to the difference in operation speed is eliminated.

【0064】また請求項2記載の発明の自動工具交換装
置では、カム面は2段階に形成され、工具交換用アーム
を本来の前後動をさせるために押し出す段階に加え、シ
リンダの押し出し速度に同調して押し出させる段階を備
えているから、工具交換用アームにかかる過負荷を減少
させることができる。しかも、工具交換用アームの後退
時も2段階とすることにより、ホルダ挿入時にスピンド
ル端面へ減速密着させてスピンドル端面を保護し、かつ
騒音を減少させることができる。
In the automatic tool changer according to the second aspect of the present invention, the cam surface is formed in two stages, and in addition to the step of extruding the tool exchanging arm for the original forward and backward movement, the cam surface is tuned to the extrusion speed of the cylinder. Since the step for pushing out is provided, the overload on the tool changing arm can be reduced. In addition, since the tool changing arm is also retracted in two stages, it can be brought into close contact with the spindle end face at reduced speed when the holder is inserted, thereby protecting the spindle end face and reducing noise.

【0065】さらに請求項3記載の発明の自動工具交換
装置においては、カムと、ローラギヤカムと、カムフォ
ロアとによって工具交換アームを前後動及び旋回させる
ようにしており、カムとローラギヤカムとを一体的に回
転運動させることによって工具交換アームに対して所定
の前後動および旋回運動させて工具交換を行うことが可
能である。
Further, in the automatic tool changer according to the third aspect of the present invention, the cam, the roller gear cam, and the cam follower are used to move the tool change arm back and forth and to rotate, so that the cam and the roller gear cam rotate integrally. By performing the movement, it is possible to perform a tool change by performing a predetermined forward and backward movement and a turning movement with respect to the tool changing arm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の自動工具交換装置の内部構成を示す正
面からの縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view from the front showing an internal configuration of an automatic tool changer of the present invention.

【図2】図1の自動工具交換装置の横断面を示す平面図
である。
FIG. 2 is a plan view showing a cross section of the automatic tool changer of FIG.

【図3】図1のIII−III線における右側面からの縦断面
図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view taken along a line III-III in FIG. 1 from the right side.

【図4】カムのカム面と、各レバー、リンク、カムフォ
ロアの動きを示す簡略図である。
FIG. 4 is a simplified view showing a cam surface of a cam and movements of each lever, link, and cam follower.

【図5】カムとローラギヤカムからなる複合カムの一例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a composite cam including a cam and a roller gear cam.

【図6】工具交換用アームの前後動および旋回のタイミ
ングの一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of timing of forward and backward movement and turning of a tool changing arm.

【図7】スピンドル駆動装置がアンクランプ状態にある
ときの主要部を示す側面図である。
FIG. 7 is a side view showing a main part when the spindle drive device is in an unclamped state.

【図8】スピンドル駆動装置がクランプ状態にあるとき
の主要部を示す側面図である。
FIG. 8 is a side view showing a main part when the spindle driving device is in a clamped state.

【図9】スピンドル駆動装置がクランプ状態にあるとき
のチャック部を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing the chuck portion when the spindle driving device is in a clamped state.

【図10】従来の自動工具交換装置の全体を示す概略図
である。
FIG. 10 is a schematic view showing the entirety of a conventional automatic tool changer.

【図11】従来のスピンドル駆動装置を示す縦断面図で
ある。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a conventional spindle drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 工具ホルダ 4 スピンドル 45 工具交換用アーム 46 中心軸 50 自動工具交換装置 51 カム 52 カム面 56 ローラギヤカム 57 カムフォロア 2 Tool Holder 4 Spindle 45 Tool Change Arm 46 Center Axis 50 Automatic Tool Changer 51 Cam 52 Cam Surface 56 Roller Gear Cam 57 Cam Follower

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具交換用アームでチャッキングされた
工具ホルダをスピンドルよりアンクランプして前記スピ
ンドル内部に設けられたシリンダにより押し出し、又は
前記工具ホルダを前記スピンドルにクランプして前記工
具交換用アームにより前記工具ホルダを交換するように
した自動工具交換装置において、前記工具交換用アーム
を移動させるためのカムに、前記スピンドル内部に設け
られたシリンダにより前記工具ホルダを押し出す時に前
記シリンダの押し出し速度にほぼ等しい速度で動作する
カム面を形成したことを特徴とする自動工具交換装置。
1. A tool holder chucked by a tool changing arm is unclamped from a spindle and pushed out by a cylinder provided inside the spindle, or the tool holder is clamped to the spindle and the tool changing arm is clamped to the spindle. In the automatic tool changer that is configured to change the tool holder, a cam for moving the tool changing arm, a cylinder provided inside the spindle, when the tool holder is extruded by the cylinder, the pushing speed of the cylinder is reduced. An automatic tool changer wherein a cam surface which operates at substantially the same speed is formed.
【請求項2】 前記カム面は、前記工具交換用アーム
を、前記シリンダの押し出し速度に同調して押し出す段
階と、本来の前後動をさせるために押し出す段階の2段
階で前後動させるように形成されたものであり、かつ両
段階での前後動速度を異ならせていることを特徴とする
請求項1記載の自動工具交換装置。
2. The cam surface is formed so as to move the tool changing arm back and forth in two steps, a step of pushing the tool changing arm in synchronization with a pushing speed of the cylinder, and a step of pushing the tool changing arm to perform an original longitudinal movement. 2. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the front and rear movement speeds in the two stages are different.
【請求項3】 前記カムと、該カムと同軸に設けられる
ローラギヤカムと、該ローラギヤと噛合するように前記
工具交換用アームの中心軸上に設けられるカムフォロア
とによって、前記工具交換アームを前後動及び旋回させ
ていることを特徴とする請求項1または2記載の自動工
具交換装置。
3. The tool changing arm is moved forward and backward by the cam, a roller gear cam provided coaxially with the cam, and a cam follower provided on a center axis of the tool changing arm so as to mesh with the roller gear. 3. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the automatic tool changer is turned.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100436468B1 (en) * 2001-10-10 2004-06-22 가부시끼가이샤 산쿄 세이사쿠쇼 Housing Oscillating Type Cam Apparatus And Work Shifter Using Such Apparatus
US7198187B2 (en) 2003-07-28 2007-04-03 Shinko Machinery Co., Ltd. Spring manufacturing machine
CN102528508A (en) * 2012-01-11 2012-07-04 湖北汽车工业学院 Automatic tool changing device of high-speed machining center

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