JP2000084777A - Automatic tool exchanger - Google Patents

Automatic tool exchanger

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JP2000084777A
JP2000084777A JP10258889A JP25888998A JP2000084777A JP 2000084777 A JP2000084777 A JP 2000084777A JP 10258889 A JP10258889 A JP 10258889A JP 25888998 A JP25888998 A JP 25888998A JP 2000084777 A JP2000084777 A JP 2000084777A
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JP
Japan
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tool
arm
cam
force
fastening
Prior art date
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JP10258889A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tsuchiya
利夫 土屋
Yoshihisa Ikeda
佳久 池田
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the tool exchange time and to surely exchange a tool. SOLUTION: This automatic tool exchanger comprises a tool exchange arm 203; an arm driving mechanism part 201 holding the tool exchange arm 203 and executing the specific tool exchanging operation comprising the revolving motion and the linear motion; a driving motor 210 for driving the arm driving mechanism part 201; a fastening and releasing mechanism part 51 for fastening a tool 301 to a spindle by the fastening force by the elastic force of an elastic means, and releasing the engagement with the tool 301 by the action of the releasing force against the fastening force; a cam mechanism part 151 generating the releasing force to the fastening and releasing mechanism part 51 linked with the tool exchanging motion of the tool exchange arm 203, from the torque of the driving motor 210; and a releasing force transmitting mechanism part for transmitting the releasing force supplied from a cam mechanism part to the fastening and releasing mechanism part 51 through a specific transmission passage.

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、たとえば、マシニ
ングセンタ等の工作機械の主軸に装着された工具を交換
する自動工具交換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tool changer for changing a tool mounted on a main shaft of a machine tool such as a machining center.

【0002】[0002]

【従来の技術】マシニングセンタ等の工作機械に内蔵ま
たは付設される自動工具交換装置は、たとえば、複数の
工具を収容する工具マガジンと、両端部に工具を把持す
る把持部が形成され工作機械の主軸と工具マガジンとの
間で工具を交換するための工具交換アームとを有する。
工具交換アームによる工具交換は、たとえば、工具マガ
ジンの所定の待機位置に移動された工具と工具交換アー
ムに対して所定の工具交換位置に位置決めされた主軸と
の間で工具交換アームが旋回して待機位置にある工具お
よび主軸に装着された工具を把持し、工具交換アームが
直動して主軸に装着された工具を抜き取り、再び工具交
換アームが旋回および直動することにより、待機位置に
あった新たな工具が主軸に装着されることにより行われ
る。
2. Description of the Related Art An automatic tool changer built in or attached to a machine tool such as a machining center includes, for example, a tool magazine for accommodating a plurality of tools, and a gripper for gripping a tool at both ends formed with a spindle of the machine tool. And a tool change arm for changing a tool between the tool changer and the tool magazine.
The tool change by the tool change arm is performed, for example, by turning the tool change arm between the tool moved to the predetermined standby position of the tool magazine and the main spindle positioned at the predetermined tool change position with respect to the tool change arm. The tool in the standby position and the tool mounted on the spindle are gripped, the tool change arm moves linearly, removes the tool mounted on the spindle, and the tool change arm pivots and linearly moves again, so that it is in the standby position. The new tool is mounted on the spindle.

【0003】上記ような構成の自動工具交換装置では、
主軸に装着された工具は、主軸内に設けられたクランプ
装置によってクランプされている。このクランプ装置
は、たとえば、主軸の軸方向に形成された工具を装着す
る装着孔内に設けられており、工具の端部に係合する開
閉可能なチャック爪と主軸内に移動自在に設けられチャ
ック爪を開閉させるための押しロッドと、押しロッドを
軸方向に付勢するスプリングを有しており、スプリング
の弾性力によって押しロッドが所定の方向に付勢される
ことにより、チャック爪が主軸に装着された工具の一端
部に係合して工具をクランプする。クランプ装置によっ
てクランプされた工具のアンクランプは、スプリングの
弾性力に抗する力を押しロッドの軸方向に与えて、チャ
ック爪を開くことにより行う。
[0003] In the automatic tool changer having the above configuration,
The tool mounted on the spindle is clamped by a clamp device provided in the spindle. The clamp device is provided, for example, in a mounting hole for mounting a tool formed in the axial direction of the main shaft, and is provided movably in the main shaft with an openable / closable chuck claw engaging with an end of the tool. It has a push rod for opening and closing the chuck jaws, and a spring for urging the push rods in the axial direction. The elastic force of the spring urges the push rods in a predetermined direction, so that the chuck jaws move the main shaft. The tool is engaged with one end of the tool mounted on the to clamp the tool. The tool clamped by the clamp device is unclamped by applying a force against the elastic force of the spring in the axial direction of the push rod to open the chuck jaws.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来においては、クラ
ンプ装置のアンクランプのための押しロッドの駆動に
は、たとえば、油圧シリンダ装置を押しロッドの軸方向
に設けることにより行っていた。しかしながら、油圧シ
リンダ装置による工具のアンクランプ動作では、油圧シ
リンダ装置の応答性が比較的悪い等の理由から、工具が
アンクランプ状態になるのに要する時間が一定でなく、
所定の時間内に工具のアンクランプが完了しないことが
多い。主軸に装着された工具のアンクランプが完了しな
いと、工具交換アームは主軸に装着された工具のアンク
ランプが完了するまで主軸に装着された工具を抜き取る
ことができず、この待機時間によって工具交換時間が長
くなるという不利益が存在した。また、主軸に装着され
た工具のアンクランプが完了するのに要する時間が一定
でないと、工具交換時間を短縮するために工具交換アー
ムの旋回および直動動作と主軸に装着された工具のアン
クランプ動作とを重複させた場合に、工具交換アームが
主軸から工具を確実に抜き取ることができないこともあ
る。
In the prior art, the drive of the push rod for unclamping of the clamp device has been performed by, for example, providing a hydraulic cylinder device in the axial direction of the push rod. However, in the unclamping operation of the tool by the hydraulic cylinder device, the time required for the tool to be in the unclamped state is not constant because the response of the hydraulic cylinder device is relatively poor, and the like.
In many cases, tool unclamping is not completed within a predetermined time. If the unclamping of the tool mounted on the spindle is not completed, the tool change arm cannot remove the tool mounted on the spindle until the unclamping of the tool mounted on the spindle is completed. There was the disadvantage of longer time. In addition, if the time required to complete the unclamping of the tool mounted on the spindle is not constant, the turning and linear movement of the tool changing arm and the unclamping of the tool mounted on the spindle are required to shorten the tool changing time. When the operation is duplicated, the tool change arm may not be able to reliably remove the tool from the spindle.

【0005】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであって、工具の交換時間を短縮でき、かつ、工具交
換動作を確実に行うことのできる自動工具交換装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an automatic tool changer capable of shortening a tool change time and reliably performing a tool change operation. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、両端部に工具
を把持する把持部を有する工具交換アームと、前記工具
交換アームを保持し、当該工具交換アームに所定の回転
軸を中心とする旋回動作および当該回転軸方向の直動動
作からなる所定の工具交換動作を行わせるアーム駆動機
構部と、前記アーム駆動機構部に設けられ、当該アーム
駆動機構部を駆動する駆動モータと、前記工具交換アー
ムに対して所定の工具把持位置に移動可能に設けられた
主軸に内蔵され、弾性手段の弾性力による締結力によっ
て前記工具に係合して当該工具を主軸に締結し、前記締
結力に抗する解放力の作用によって当該工具との係合を
解放する締結解放機構部と、前記駆動モータの回転力か
ら前記工具交換アームの所定の工具交換動作に連携した
前記締結解放機構部に対する解放力を発生させるカム機
構部と、前記カム機構部から供給される解放力を前記締
結解放機構部に所定の伝達経路で伝達する解放力伝達機
構部とを有する。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a tool changing arm having grips at both ends for holding a tool, the tool changing arm being held, and the tool changing arm having a predetermined rotation axis as a center. An arm drive mechanism for performing a predetermined tool change operation including a turning operation and a linear motion in the direction of the rotation axis; a drive motor provided in the arm drive mechanism for driving the arm drive mechanism; and the tool It is built into a main shaft movably provided to a predetermined tool gripping position with respect to the exchange arm, and engages with the tool by a fastening force due to elastic force of elastic means, fastens the tool to the main shaft, and reduces the fastening force. A fastening release mechanism for releasing engagement with the tool by the action of a resisting release force, and the fastening release mechanism cooperating with a predetermined tool changing operation of the tool changing arm from a rotational force of the drive motor. Has a cam mechanism for generating a release force, and a release force transmitting mechanism for transmitting a predetermined transmission path to said fastening releasing mechanism release force supplied from the cam mechanism portion for.

【0007】本発明では、工具交換アームの所定の工具
交換動作を行わせるアーム駆動機構部を駆動する駆動モ
ータからカム機構部に回転力が供給され、カム機構部に
おいて締結解放機構部に必要な工具交換アームの所定の
工具交換動作に連携した解放力が発生される。この解放
力は、カム機構部から解放力伝達機構部を通じて締結解
放機構部に伝達される。この結果、工具交換アームの所
定の工具交換動作と締結解放機構部における解放動作と
は確実に連携して行われ、カム機構部から出力される解
放力は応答性良く締結解放機構部に伝達され、締結解放
機構部による工具の解放に要する時間が常に一定とな
り、工具交換アームは待機することなく工具の抜き取り
をスムーズに行うことができるとともに、工具交換作業
が確実に行われる。
In the present invention, a rotational force is supplied to the cam mechanism from a drive motor that drives an arm drive mechanism for performing a predetermined tool changing operation of the tool changing arm. A release force is generated in association with a predetermined tool change operation of the tool change arm. This release force is transmitted from the cam mechanism to the fastening release mechanism through the release force transmission mechanism. As a result, the predetermined tool exchanging operation of the tool exchanging arm and the releasing operation of the fastening and releasing mechanism are reliably performed in cooperation with each other, and the releasing force output from the cam mechanism is transmitted to the fastening and releasing mechanism with good responsiveness. The time required for the release of the tool by the fastening and releasing mechanism is always constant, so that the tool exchange arm can smoothly extract the tool without waiting, and reliably perform the tool exchange operation.

【0008】前記アーム駆動機構部は、前記工具交換ア
ームの旋回動作および直動動作からなる所定の工具交換
動作を規定するカム機構を有する。
The arm drive mechanism has a cam mechanism for defining a predetermined tool changing operation including a turning operation and a linear moving operation of the tool changing arm.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1および図2は、本発明
が適用されるマシニングセンタの構成の一例を示す図で
あって、図1は側面図であり、図2は正面図である。マ
シニングセンタ1は、ベッド2上に立設されたコラム3
に直交するX,Y,Z軸の各方向に移動自在に設けられ
た主軸装置11と、主軸装置11の上方の所定の位置に
設けられたアーム駆動機構部201と、アーム駆動機構
部201の上方に設けられた複数の工具を収容する工具
マガジン部101とを有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing an example of the configuration of a machining center to which the present invention is applied. FIG. 1 is a side view, and FIG. 2 is a front view. The machining center 1 is a column 3 erected on a bed 2
A spindle device 11 provided movably in each of X, Y, and Z axes perpendicular to the axis; an arm drive mechanism 201 provided at a predetermined position above the spindle device 11; And a tool magazine section 101 provided above to accommodate a plurality of tools.

【0010】主軸装置11は、先端から工具301が装
着され、内部に後述する工具301をクランプするため
の締結解放機構部が設けられている。また、主軸装置1
1は、工具301を回転駆動させるとともに、X,Y,
Z軸の各方向の任意の位置にマシニングセンタ1に内蔵
された図示しない送り機構によって位置決め可能となっ
ており、工具301の交換の際には、図中の工具交換位
置Pcに移動位置決めされる。
[0010] The spindle device 11 has a tool 301 mounted from the front end thereof, and a fastening release mechanism for clamping the tool 301 described later is provided inside. Also, the spindle device 1
1 drives the tool 301 to rotate, and X, Y,
It can be positioned at an arbitrary position in each direction of the Z-axis by a feed mechanism (not shown) built in the machining center 1, and when the tool 301 is replaced, the tool 301 is moved and positioned at a tool replacement position Pc in the figure.

【0011】工具マガジン部101は、同一円周上に配
列された工具を保持するための複数の工具ポット102
を有しており、これら工具ポット102は所定の回転軸
を中心に回動する円板103に設けられている。工具ポ
ット102が設けられた円板103は、図示しない駆動
モータによって駆動され、所望の工具301を保持した
工具ポット102を工具交換アーム203によって把持
するために所定の位置に移動する。工具マガジン部10
1には、たとえば、所定の位置に移動された工具を工具
ポット102が配列された円周の外周に位置する待機位
置PH に移動させる図示しない移動機構が設けられてい
る。
The tool magazine 101 has a plurality of tool pots 102 for holding tools arranged on the same circumference.
These tool pots 102 are provided on a disk 103 that rotates about a predetermined rotation axis. The disk 103 provided with the tool pot 102 is driven by a drive motor (not shown), and moves to a predetermined position in order to hold the tool pot 102 holding a desired tool 301 with the tool changing arm 203. Tool magazine part 10
For example, a moving mechanism (not shown) for moving the tool moved to a predetermined position to a standby position PH located on the outer circumference of the circumference on which the tool pots 102 are arranged is provided at 1.

【0012】アーム駆動機構部201は、工具交換アー
ム203を保持するアーム保持軸202と、このアーム
保持軸202を所定の工具交換動作にしたがって回転お
よび直動させる駆動機構を有している。なお、アーム駆
動機構部201の詳細については後述する。工具交換ア
ーム203は、両端部に、工具をそれぞれ把持する把持
部203aおよび203bが設けられている。
The arm driving mechanism 201 has an arm holding shaft 202 for holding a tool changing arm 203, and a driving mechanism for rotating and linearly moving the arm holding shaft 202 in accordance with a predetermined tool changing operation. The details of the arm drive mechanism 201 will be described later. The tool exchanging arm 203 is provided at both ends with gripping portions 203a and 203b for gripping a tool, respectively.

【0013】図3は、マシニングセンタ1の主軸装置1
1の構成例を示す断面図である。図3において、主軸装
置11は、主軸本体12と、モータ部31と、締結解放
機構部51とを有する。主軸本体12は、軸受15,1
6および17を介して円筒状のケース部材13およびケ
ース部材13の後端に固定された後部保持部材14によ
って回転自在に保持されている。また、主軸本体12
は、部材13の先端に固着された軸受15の抜け止め用
部材18と、後部保持部材14の後端部に固着された軸
受17の抜け止め用部材20と、主軸本体12の後端部
に螺合された軸受17の抜け止め用部材19とによって
軸方向の移動が規制されている。また、主軸本体12に
は、先端に中心軸に沿ってテーパ状の工具装着孔12a
が形成されており、この工具装着孔12aに工具301
のテーパシャンク301bが嵌合装着される。
FIG. 3 shows a spindle device 1 of the machining center 1.
1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of FIG. In FIG. 3, the spindle device 11 has a spindle main body 12, a motor unit 31, and a fastening release mechanism unit 51. The main spindle body 12 includes bearings 15, 1
It is rotatably held by a cylindrical case member 13 via 6 and 17 and a rear holding member 14 fixed to the rear end of the case member 13. In addition, the spindle body 12
Are a member 18 for retaining the bearing 15 fixed to the tip of the member 13, a member 20 for retaining the bearing 17 fixed to the rear end of the rear holding member 14, and a rear end of the main spindle body 12. The axial movement is restricted by the retaining member 19 of the screwed bearing 17. The main spindle body 12 has a tapered tool mounting hole 12a at its tip along the central axis.
Are formed in the tool mounting hole 12a.
Is fitted and mounted.

【0014】モータ部31は、ロータ32と、ステータ
33と、ステータ保持部材35とを有している。ロータ
32は、主軸本体12の軸部に嵌合固着されており、た
とえば、永久磁石または界磁巻線からなる。ステータ3
3は、たとえば、電機子鉄心に3層の電機子巻線34が
巻回されており、ロータ32との間に所定のギャップを
もつようにステータ保持部材35の内周に嵌合固着され
ている。ステータ保持部材35は、ケース部材13の内
周に嵌合固着されており、ケース部材13の内周面との
間に、オイルまたは空気が通過するための流路35aを
形成している。この流路35aに図示しない流体供給部
から冷却用媒体が供給されることにより、ステータ33
を冷却できる構造となっている。
The motor section 31 has a rotor 32, a stator 33, and a stator holding member 35. The rotor 32 is fitted and fixed to the shaft portion of the main spindle body 12, and is made of, for example, a permanent magnet or a field winding. Stator 3
Reference numeral 3 denotes, for example, a three-layer armature winding 34 wound around an armature core, which is fitted and fixed to the inner periphery of a stator holding member 35 so as to have a predetermined gap with the rotor 32. I have. The stator holding member 35 is fitted and fixed to the inner periphery of the case member 13, and forms a flow passage 35 a through which oil or air passes between the stator holding member 35 and the inner peripheral surface of the case member 13. By supplying a cooling medium from a fluid supply unit (not shown) to the flow path 35a, the stator 33
It can be cooled.

【0015】締結解放機構部51は、主に、工具301
を締結するための締結機構部と締結機構部による工具3
01の締結を解放するための解放力を付与するための解
放機構部とに分けられ、締結機構部は主軸本体12の中
心軸に沿って形成された貫通孔12b内に設けられた係
合爪53と、貫通孔12b内に移動自在に設けられたロ
ッド55と、ロッド55に挿入された皿バネ56とを有
する。
The fastening release mechanism 51 mainly includes a tool 301
Mechanism for fastening the tool and the tool 3 by the fastening mechanism
And a release mechanism for applying a release force to release the fastening of the main body 01. The engagement mechanism includes an engagement claw provided in a through hole 12b formed along the center axis of the main spindle body 12. 53, a rod 55 movably provided in the through hole 12b, and a disc spring 56 inserted into the rod 55.

【0016】主軸本体12に形成された貫通孔12b
は、工具装着孔12aと連通しており工具装着孔12a
との境界領域の内周径が拡大されている。係合爪53
は、先端部に工具301の後端部に形成された把持部3
01bに係合可能な爪部を有しており、後端部がロッド
55の先端の係合部55aにリングバネ54によって係
止されている。係合爪53は、ロッド55の先端の係合
部55aの周囲に複数個が係止されており、これら複数
の係合爪53はロッド55が軸方向に移動することによ
って、同時に開閉する。すなわち、係合爪53はロッド
55が軸方向後方に移動すると、主軸本体12に形成さ
れた貫通孔12bの内周面に押圧されて閉じ、主軸本体
12の工具装着孔12aに挿入された工具301の被係
合部301bに係合する。また、係合爪53は、ロッド
55が軸方向前方に移動すると、主軸本体12に形成さ
れた貫通孔12bの拡大部に沿って移動することにより
開き、係合した工具301の被係合部301bを解放す
る。
A through hole 12b formed in the main spindle body 12
Communicates with the tool mounting hole 12a and
The inner peripheral diameter of the boundary region with is enlarged. Engaging claw 53
Is a gripping portion 3 formed at the rear end of the tool 301 at the front end.
The hook 55 has a claw portion that can be engaged with the rod 01b, and the rear end portion is locked by an engagement portion 55a at the distal end of the rod 55 by a ring spring 54. A plurality of engaging claws 53 are locked around the engaging portion 55a at the tip of the rod 55, and the plurality of engaging claws 53 open and close at the same time as the rod 55 moves in the axial direction. That is, when the rod 55 moves rearward in the axial direction, the engaging claw 53 is pressed by the inner peripheral surface of the through hole 12 b formed in the main spindle body 12 and closed, and the tool inserted into the tool mounting hole 12 a of the main spindle body 12. It is engaged with the engaged portion 301b of 301. Further, when the rod 55 moves forward in the axial direction, the engaging claw 53 opens by moving along the enlarged portion of the through hole 12b formed in the main spindle body 12, and the engaged portion of the engaged tool 301 is engaged. Release 301b.

【0017】ロッド55は、先端部に上記の係合爪53
が係止され、軸部に皿バネ56が挿入され、軸端部にス
トッパ部材57が嵌合固着されている。また、ロッド5
5の後端部は、主軸本体12の後端部に螺合された抜け
止め用部材19の貫通孔19aを通じて外部に突出して
いる。皿バネ56は、主軸本体12の貫通孔12bに連
通して形成された皿バネ収容部12c内にロッド55に
挿入された状態で収容され、皿バネ収容部12cの一端
に嵌合固着された規制部材58とロッド55の軸端部の
ストッパ部材57とにそれぞれ両端部が当接している。
ストッパ部材57は、皿バネ収容部12c内に嵌合挿入
されており、主軸本体12の後端部に螺合された抜け止
め用部材19によって皿バネ収容部12cからの抜け落
ちが防止されている。皿バネ56は、ストッパ部材57
を軸方向後方に付勢しており、これによって、ロッド5
5が軸方向後方に付勢され、係止爪53は通常は閉じた
状態にある。
The rod 55 has an engaging claw 53 at its tip.
, The disc spring 56 is inserted into the shaft portion, and the stopper member 57 is fitted and fixed to the shaft end portion. In addition, rod 5
The rear end portion 5 projects outside through a through hole 19 a of a retaining member 19 screwed to the rear end portion of the main spindle body 12. The disc spring 56 is accommodated in the disc spring accommodating portion 12c formed in communication with the through hole 12b of the spindle main body 12 while being inserted into the rod 55, and is fitted and fixed to one end of the disc spring accommodating portion 12c. Both ends of the regulating member 58 and the stopper member 57 at the shaft end of the rod 55 are in contact with each other.
The stopper member 57 is fitted and inserted into the disc spring accommodating portion 12c, and is prevented from falling out of the disc spring accommodating portion 12c by the retaining member 19 screwed to the rear end portion of the main spindle body 12. . The disc spring 56 has a stopper member 57.
To the rear in the axial direction, whereby the rod 5
5 is urged rearward in the axial direction, and the locking claw 53 is normally in a closed state.

【0018】締結解放機構部51の解放機構部は、レバ
ー部材63と、ロッド部材66と、回動部材69とを有
している。レバー部材63は、後部保持部材14に固定
された保持部材61に固定されたベース部材61に回転
軸64を中心に回動自在に保持されている。レバー部材
63の軸部の途中には、上記したロッド55の軸端と当
接する凸状の当接部63aが形成されており、先端部に
は球状の連結部63bが形成されている。
The release mechanism of the fastening release mechanism 51 has a lever member 63, a rod member 66, and a rotating member 69. The lever member 63 is rotatably held around a rotation shaft 64 by a base member 61 fixed to a holding member 61 fixed to the rear holding member 14. In the middle of the shaft portion of the lever member 63, a convex contact portion 63a that contacts the shaft end of the rod 55 is formed, and a spherical connecting portion 63b is formed at the distal end portion.

【0019】ロッド部材66は、ベース部材62上に固
定された軸支持部材68によって主軸本体12の軸方向
と並行な方向に移動自在に支持されており、一端部にレ
バー部材63の連結部63bが嵌合する連結孔66aが
形成され、他端部には、コイルバネ67が係止する係止
部66bが形成され、中途に回動部材69の連結部69
aが嵌合する連結孔66cが形成されている。ロッド部
材66には、コイルバネ67が挿入されており、コイル
バネ67は両端部が軸支持部材68の一端とロッド部材
66の係止部66bにそれぞれ係止されている。コイル
バネ67は、ロッド部材66を軸方向後方に付勢してい
る。
The rod member 66 is supported by a shaft support member 68 fixed on the base member 62 so as to be movable in a direction parallel to the axial direction of the main spindle body 12, and has a connecting portion 63b of the lever member 63 at one end. Is formed at the other end, and a locking portion 66b for locking the coil spring 67 is formed at the other end.
A connection hole 66c into which a is fitted is formed. A coil spring 67 is inserted into the rod member 66, and both ends of the coil spring 67 are locked to one end of the shaft support member 68 and a locking portion 66 b of the rod member 66, respectively. The coil spring 67 urges the rod member 66 rearward in the axial direction.

【0020】回動部材69は、後部保持部材14の端部
に固着された保持プレート72の下面に固着されたブロ
ック部材73に保持された回転軸70を中心に回動自在
に保持されており、回転軸70の中心から略等しい半径
位置で互いに略直交する方向に先端が球状の連結部69
aおよび当接部69bが形成されている。回動部材69
の連結部69aは、上記のロッド部材66の連結孔66
cに嵌合しており、当接部69bは矢印A1およびA2
方向に直動される後述する直動ロッド91の軸端部に当
接する。また、回動部材69の近傍の保持プレート72
上には、回動部材69の一部に当接し回動部材69の回
動を規制するためにボルト部材71が設けられている。
The rotating member 69 is rotatably held about a rotating shaft 70 held by a block member 73 fixed to the lower surface of a holding plate 72 fixed to an end of the rear holding member 14. A connecting portion 69 having a spherical tip in a direction substantially orthogonal to each other at a substantially equal radius position from the center of the rotating shaft 70.
a and the contact portion 69b are formed. Rotating member 69
The connection portion 69a of the rod member 66 is connected to the connection hole 66 of the rod member 66 described above.
c, and the contact portions 69b are indicated by arrows A1 and A2.
Abuts on an axial end of a linear motion rod 91 described later that is linearly moved in the direction. Also, the holding plate 72 near the rotating member 69
On the upper side, a bolt member 71 is provided to abut on a part of the rotating member 69 to restrict the rotation of the rotating member 69.

【0021】上記構成の締結解放機構部51の解放機構
部は、通常は、コイルバネ67の付勢力によってロッド
部材66が軸方向後方に付勢されており、ロッド部材6
6に連結されたレバー部材63の当接部63aはロッド
55の軸端部に当接していない状態にある。この状態か
ら、直動ロッド91が矢印A2方向に下降すると、直動
ロッド91の軸端部が回動部材69の当接部69bに当
接しながら、回動部材69を矢印B2方向に回動させ
る。回動部材69が矢印B2方向に回動すると、回動部
材69の連結部69aによって連結されたロッド部材6
6が矢印C2の方向にコイルバネ67の付勢力に抗して
直動される。ロッド部材66が矢印C2の方向に移動す
ると、ロッド部材66に連結されたレバー部材63が矢
印D2の方向に旋回し、レバー部材63の当接部63a
がロッド55の軸端部に当接し、ロッド55を軸方向前
方に押圧する。ロッド55は皿バネ56の付勢力に抗し
て軸方向前方に移動し、このロッド55の軸方向前方の
移動によって、ロッド55の先端の係合爪53は開き、
締結していた工具301の被係合部301bを解放す
る。
In the release mechanism of the fastening release mechanism 51 having the above structure, the rod member 66 is normally urged rearward in the axial direction by the urging force of the coil spring 67, and the rod member 6
The contact portion 63 a of the lever member 63 connected to 6 is not in contact with the shaft end of the rod 55. From this state, when the linear motion rod 91 descends in the direction of arrow A2, the rotating member 69 is rotated in the direction of arrow B2 while the shaft end of the linear motion rod 91 contacts the contact portion 69b of the rotating member 69. Let it. When the rotating member 69 rotates in the direction of arrow B2, the rod member 6 connected by the connecting portion 69a of the rotating member 69
6 is linearly moved in the direction of arrow C2 against the urging force of the coil spring 67. When the rod member 66 moves in the direction of arrow C2, the lever member 63 connected to the rod member 66 pivots in the direction of arrow D2, and the contact portion 63a of the lever member 63
Abuts against the shaft end of the rod 55 and presses the rod 55 forward in the axial direction. The rod 55 moves forward in the axial direction against the urging force of the disc spring 56, and the forward movement in the axial direction of the rod 55 causes the engaging claw 53 at the tip of the rod 55 to open.
The engaged portion 301b of the tool 301 that has been fastened is released.

【0022】図4は、主軸装置11の軸方向からアーム
駆動機構部201を見た断面図である。アーム駆動機構
部201は、駆動モータ210と、工具交換アーム20
3を所定の工具交換動作にしたがって駆動するアーム駆
動カム機構部204と、上記の締結解放機構部51の工
具301の解放に要する解放力を駆動モータ210の回
転駆動力から工具交換アーム203の工具交換動作に連
携して発生させる解放力発生カム機構部151とから主
に構成される。
FIG. 4 is a sectional view of the arm drive mechanism 201 as viewed from the axial direction of the spindle device 11. The arm drive mechanism 201 includes a drive motor 210 and the tool change arm 20.
And an arm drive cam mechanism 204 for driving the tool 3 in accordance with a predetermined tool change operation, and a release force required for releasing the tool 301 of the fastening release mechanism 51 from the rotational driving force of the drive motor 210. It mainly comprises a release force generating cam mechanism 151 that is generated in cooperation with the replacement operation.

【0023】図4において、アーム駆動カム機構部20
4は主にフレームFL2に囲まれる空間内において構成
されており、駆動モータ210の回転駆動力が伝達され
る伝達軸212と、工具交換アーム203の直動動作を
規定するカムが形成された溝カム部材220と、工具交
換アーム203の旋回動作を規定するカムが形成された
ローラギヤカム部材221と、溝カム部材220および
ローラギヤカム部材221を保持するカム保持軸216
と、溝カム部材220に従動する従動レバー231と、
ローラギヤカム部材221に形成されたカムに従動する
従動ローラ部材272と、工具交換アーム203を保持
するアーム保持軸202とを有する。
In FIG. 4, the arm drive cam mechanism 20
Reference numeral 4 is mainly formed in a space surrounded by the frame FL2, and includes a transmission shaft 212 to which the rotational driving force of the driving motor 210 is transmitted, and a groove in which a cam for defining the linear motion of the tool changing arm 203 is formed. A cam member 220, a roller gear cam member 221 having a cam for defining a turning operation of the tool changing arm 203, and a cam holding shaft 216 holding the groove cam member 220 and the roller gear cam member 221.
A driven lever 231 driven by the groove cam member 220;
It has a driven roller member 272 that follows a cam formed on the roller gear cam member 221, and an arm holding shaft 202 that holds the tool changing arm 203.

【0024】伝達軸212は、一端がカップリング21
2によって駆動モータ210の出力軸211と連結され
ており、軸部が軸受BR1およびBR2を介してフレー
ムFL1に固定された保持部材214によって回転自在
に保持されており、他端部が軸受BR3を介してフレー
ムFL2によって回転自在に保持されている。伝達軸2
12の軸部には歯車215が嵌合固着されている。
The transmission shaft 212 has one end connected to the coupling 21.
2, the shaft portion is rotatably held by a holding member 214 fixed to the frame FL1 via bearings BR1 and BR2, and the other end is connected to the bearing BR3. It is rotatably held by the frame FL2 via the frame FL2. Transmission shaft 2
A gear 215 is fitted and fixed to the shaft portion 12.

【0025】カム保持軸216は、一端がフレームFL
1上に固定された保持部材216aに軸受BR7を介し
て回転自在に保持され、軸部がフレームFL1に軸受B
R5を介して回転自在に保持され、他端がフレームFL
2に軸受BR4を介して回転自在に保持されている。カ
ム保持軸216には、溝カム部材220およびローラギ
ヤカム部材221がが嵌合固着されているとともに、従
動レバー231が軸受BR6を介して回動自在に保持さ
れている。
One end of the cam holding shaft 216 has a frame FL.
1 is rotatably held via a bearing BR7 by a holding member 216a fixed on the shaft FL.
It is held rotatably via R5 and the other end is a frame FL
2 is rotatably held via a bearing BR4. A groove cam member 220 and a roller gear cam member 221 are fitted and fixed to the cam holding shaft 216, and a driven lever 231 is rotatably held via a bearing BR6.

【0026】溝カム部材220は、外周に歯車215と
噛合する歯車220bが形成されているとともに、側面
部には、従動レバー231の下端に設けられた従動ロー
ラ231aが嵌合するカム溝220aが形成されてい
る。カム溝220aは、工具交換アーム203の直動動
作を規定するカム曲線となっている。
The groove cam member 220 has a gear 220b meshed with the gear 215 on the outer periphery, and a cam groove 220a on a side surface of which a driven roller 231a provided at a lower end of the driven lever 231 is fitted. Is formed. The cam groove 220a has a cam curve that defines the linear motion of the tool changing arm 203.

【0027】従動レバー231は、溝カム部材220の
カム溝220aに嵌合する従動ローラ231aが設けら
れているとともに、下方に屈曲された先端部にローラ2
32が回転自在に保持されている。
The driven lever 231 has a driven roller 231a fitted in the cam groove 220a of the grooved cam member 220, and has a roller 2 at the tip bent downward.
32 are rotatably held.

【0028】ローラギヤカム部材221は、従動ローラ
部材272の外周に保持された複数のローラ273が噛
合する溝カムが外周に形成されており、この溝カムは工
具交換アーム203の旋回動作を規定するカムとなって
いる。
The roller gear cam member 221 is formed on its outer periphery with a groove cam meshing with a plurality of rollers 273 held on the outer periphery of a driven roller member 272, and this groove cam defines a turning operation of the tool changing arm 203. It has become.

【0029】従動ローラ部材272は、カム保持軸21
6に直交する方向に回転自在に保持された回転軸271
に固定されており、ローラギヤカム部材221の回転に
よって回転軸271が回転する。回転軸271には、従
動ローラ部材272とともに、歯車274が固定されて
おり、回転軸271によって歯車274が回転される。
The driven roller member 272 is connected to the cam holding shaft 21.
Rotation shaft 271 held rotatably in a direction orthogonal to 6
, And the rotation of the roller gear cam member 221 causes the rotation shaft 271 to rotate. A gear 274 is fixed to the rotating shaft 271 together with the driven roller member 272, and the gear 274 is rotated by the rotating shaft 271.

【0030】アーム保持軸202は、フレームFL2に
回転自在に保持されているとともに、軸方向に移動自在
に保持されている。アーム保持軸202は、工具交換ア
ーム203の中央部を先端で保持しているとともに、上
記した歯車274に噛合する歯車275を保持してい
る。また、アーム保持軸202は、上記した従動レバー
231の先端に設けられたローラ232に軸方向におい
て係合しており、従動レバー231が溝カム部材220
のカム溝1220aに従動して旋回すると、ローラ23
2とアーム保持軸202との軸方向の係合によって、ア
ーム保持軸202は直動する。
The arm holding shaft 202 is rotatably held by the frame FL2 and is held movably in the axial direction. The arm holding shaft 202 holds the center of the tool change arm 203 at the tip, and also holds a gear 275 that meshes with the gear 274 described above. The arm holding shaft 202 is axially engaged with a roller 232 provided at the tip of the driven lever 231 described above, and the driven lever 231 is
When the roller 23 turns following the cam groove 1220a of
The arm holding shaft 202 is directly moved by the axial engagement between the arm holding shaft 202 and the arm holding shaft 202.

【0031】解放力発生カム機構部151は、駆動モー
タ210の回転駆動力から工具交換アーム203の工具
交換動作に連携して発生させるカムが外周に形成された
板カム部材152と、板カム部材152に形成されたカ
ムに従動する従動ロッド159と、回動レバー163
と、連結軸162とを有する。
The release force generating cam mechanism 151 includes a plate cam member 152 having a cam formed on the outer periphery formed by the rotation driving force of the drive motor 210 in cooperation with the tool changing operation of the tool changing arm 203, and a plate cam member. A driven rod 159 that is driven by a cam formed at 152;
And a connection shaft 162.

【0032】板カム部材152は、上記の溝カム部材2
20およびローラギヤカム部材221を保持するカム保
持軸216の上端部に嵌合固着されている。従動ロッド
159は、フレームFL1上に固定されたカバー部材1
58および支持部材160によって軸方向に移動自在に
保持されている。従動ロッド159の一端には、軸15
3を保持する保持部材155が固着され、保持部材15
5には、板カム部材152のカム面152aに当接する
従動ローラ154が回転自在に保持されている。また、
従動ロッド159の他端には連結凹部159aが形成さ
れている。
The plate cam member 152 is formed by the groove cam member 2 described above.
20 and a cam holding shaft 216 for holding the roller gear cam member 221. The driven rod 159 is connected to the cover member 1 fixed on the frame FL1.
58 and the supporting member 160 are movably held in the axial direction. One end of the driven rod 159 has a shaft 15
3 is fixed, and the holding member 155 is fixed.
5, a driven roller 154 that is in contact with the cam surface 152a of the plate cam member 152 is rotatably held. Also,
At the other end of the driven rod 159, a connection recess 159a is formed.

【0033】連結軸162は、従動ロッド159と直交
する方向(主軸装置11の軸方向に平行な方向)に設け
られ、フレームFL3に固定された保持部材161に回
動自在に保持されている。回動レバー163は、連結軸
162に固定保持され、先端部に従動ロッド159の連
結凹部159aに嵌合する球状の連結部163aが形成
されている。
The connecting shaft 162 is provided in a direction perpendicular to the driven rod 159 (a direction parallel to the axial direction of the spindle device 11), and is rotatably held by a holding member 161 fixed to the frame FL3. The rotating lever 163 is fixed and held on the connecting shaft 162, and has a spherical connecting portion 163a that fits into the connecting concave portion 159a of the driven rod 159 at the distal end.

【0034】図5は、解放力発生カム機構部151を上
方から見た図であり、溝カム部材220およびローラギ
ヤカム部材221を保持するカム保持軸216が回転す
ると、従動ローラ154は板カム部材152の外周のカ
ム面152aに従動し、従動ロッド159は矢印E1お
よびE2方向に直動する。従動ロッド159の矢印E1
およびE2方向の動きによって、回動レバー163は、
矢印F1およびF2の向きに回動され、これにともなっ
て、連結軸162が回動する。
FIG. 5 is a top view of the release force generating cam mechanism section 151. When the cam holding shaft 216 holding the groove cam member 220 and the roller gear cam member 221 rotates, the driven roller 154 causes the plate cam member 152 to rotate. Is driven by the cam surface 152a on the outer periphery, and the driven rod 159 moves linearly in the directions of arrows E1 and E2. Arrow E1 of the driven rod 159
And the movement in the E2 direction, the rotation lever 163
The connection shaft 162 is rotated in the directions of the arrows F1 and F2.

【0035】図6は、解放力発生カム機構部151から
発生された解放力を上記した連結軸162から直動ロッ
ド91へ伝達するための伝達機構部の構成を示す断面図
である。フレームFL3に固定された保持部材161に
回動自在に保持された連結軸162には、上記した回動
レバー163よりも長い回動レバー94がさらに固定さ
れており、先端に球状の連結部163aが形成されてい
る。直動ロッド91は、フレームFL4およびフレーム
FL5に固定された保持部材92に形成された貫通孔9
2aに挿通されており、直動ロッド91の上端部には、
回動レバー94の連結部が嵌合する連結凹部91bが形
成されている。保持部材92の貫通孔92aの段付部9
2bには、直動ロッド91が挿通された状態のコイルス
プリング93の一端が係止保持されており、コイルスプ
リング93の他端は直動ロッド91の段付部91cに当
接している。コイルスプリング93は、直動ロッド91
を保持部材92に対して矢印A1の方向に押し上げる方
向に付勢している。上記構成の伝達機構部では、連結軸
162の回動にともなって、回動レバー94が矢印G1
およびG2の向きに回動し、回動レバー94の回動によ
って直動ロッド91が矢印A1およびA2の向きに直動
する。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a transmission mechanism for transmitting the release force generated from the release force generating cam mechanism 151 from the connecting shaft 162 to the linear motion rod 91. A rotation lever 94 longer than the above-described rotation lever 163 is further fixed to a connection shaft 162 rotatably held by a holding member 161 fixed to the frame FL3, and a spherical connection portion 163a is provided at a tip end. Are formed. The linear motion rod 91 has a through hole 9 formed in a holding member 92 fixed to the frame FL4 and the frame FL5.
2a, and at the upper end of the linear motion rod 91,
A connecting recess 91b into which the connecting portion of the rotating lever 94 is fitted is formed. Stepped portion 9 of through hole 92a of holding member 92
One end of a coil spring 93 in a state where the linear motion rod 91 is inserted is locked and held in 2b, and the other end of the coil spring 93 is in contact with a stepped portion 91c of the linear motion rod 91. The coil spring 93 includes a linear motion rod 91
In the direction of pushing up the holding member 92 in the direction of arrow A1. In the transmission mechanism having the above-described configuration, the rotation lever 94 is turned by the arrow G1 with the rotation of the connection shaft 162.
And the direction of G2, and the rotation of the rotation lever 94 causes the linear motion rod 91 to linearly move in the directions of arrows A1 and A2.

【0036】次に、本実施形態に係る自動工具交換装置
の動作例について図7に示すカム線図を参照して説明す
る。図7(a)は板カム部材152(カム保持軸21
6)の回転角に応じた締結解放機構部51のクランプ動
作およびアンクランプ動作(従動ロッド159の移動
量)を示す図であり、図7(b)はローラギヤカム部材
221(カム保持軸216)の回転角に応じた工具交換
アーム203の旋回角を示す図であり、図7(c)は溝
カム部材220(カム保持軸216)の回転角に応じた
工具交換アーム203のストローク量(移動量)を示す
図である。
Next, an operation example of the automatic tool changer according to the present embodiment will be described with reference to a cam diagram shown in FIG. FIG. 7A shows the plate cam member 152 (the cam holding shaft 21).
FIG. 7B is a diagram illustrating the clamping operation and the unclamping operation (movement amount of the driven rod 159) of the fastening release mechanism unit 51 according to the rotation angle of 6), and FIG. 7B illustrates the roller gear cam member 221 (cam holding shaft 216). FIG. 7C is a diagram illustrating the turning angle of the tool changing arm 203 according to the rotation angle, and FIG. 7C illustrates the stroke amount (movement amount) of the tool changing arm 203 according to the rotation angle of the grooved cam member 220 (cam holding shaft 216). FIG.

【0037】工具交換動作は、工具マガジン部101に
収容された工具301を待機位置PH に移動するととも
に、主軸装置11を工具交換位置Pcに移動し、工具マ
ガジン部101に収容された工具301および主軸装置
101に装着された工具301の各々を工具交換アーム
203の把持部203aおよび203bによって把持可
能な位置に移動する。このとき、工具交換アーム203
は所定の基準位置、たとえば、待機位置PH と工具交換
位置Pcとを結ぶ直線に対して75度傾斜した位置に位
置決めされている。
In the tool changing operation, the tool 301 accommodated in the tool magazine 101 is moved to the standby position PH, the spindle device 11 is moved to the tool changing position Pc, and the tool 301 accommodated in the tool magazine 101 is Each of the tools 301 mounted on the spindle device 101 is moved to a position where it can be gripped by the grippers 203a and 203b of the tool change arm 203. At this time, the tool change arm 203
Is positioned at a predetermined reference position, for example, a position inclined by 75 degrees with respect to a straight line connecting the standby position PH and the tool change position Pc.

【0038】次いで、アーム駆動機構部201の駆動モ
ータ210が駆動され、カム保持軸216が所定の方向
に回転駆動される。図7(b)に示すように、カム保持
軸216が10度回転された時点で、工具交換アーム2
03が旋回を開始する。図7(a)に示すように、カム
保持軸216が50度回転された時点で、工具交換アー
ム203の旋回動作と重複して板カム部材152によっ
て従動ロッド159が移動を開始する。従動ロッド15
9の移動によって、回動レバー163が矢印F2の向き
に回動し、連結軸162を介して回動レバー94が矢印
G2の向きに回動し、直動ロッド91が矢印A2の向き
に下降し、回動部材69が矢印B2の向きに回動し、ロ
ッド部材66が矢印C2の向きに直動し、レバー部材6
3が矢印D2の向きに回動する。ロッド55はレバー部
材63の当接部63aによって軸方向前方に押され、ロ
ッド55の先端の係合爪53が開き始めることによって
工具301のアンクランプ動作が開始する。
Next, the drive motor 210 of the arm drive mechanism 201 is driven to rotate the cam holding shaft 216 in a predetermined direction. As shown in FIG. 7B, when the cam holding shaft 216 is rotated by 10 degrees, the tool change arm 2
03 starts turning. As shown in FIG. 7A, when the cam holding shaft 216 is rotated by 50 degrees, the plate cam member 152 starts the movement of the driven rod 159 by overlapping with the turning operation of the tool changing arm 203. Driven rod 15
9, the rotation lever 163 rotates in the direction of arrow F2, the rotation lever 94 rotates in the direction of arrow G2 via the connecting shaft 162, and the linear motion rod 91 descends in the direction of arrow A2. Then, the turning member 69 turns in the direction of arrow B2, and the rod member 66 moves directly in the direction of arrow C2, and the lever member 6
3 rotates in the direction of arrow D2. The rod 55 is pushed forward in the axial direction by the contact portion 63a of the lever member 63, and the unclamping operation of the tool 301 starts when the engaging claw 53 at the tip of the rod 55 starts to open.

【0039】図7(b)に示すように、工具交換アーム
203の旋回動作は、カム保持軸216が75度回転さ
れた時点で停止され、待機位置PH および工具交換位置
Pcに位置する各工具301は工具交換アーム203の
把持部203aおよび203bによってそれぞれ把持さ
れる。図7(c)に示すように、カム保持軸216が9
0度回転された時点で、工具301のアンクランプ動作
と重複して、工具交換アーム203の直動動作(工具3
01の抜き取り動作)が開始される。
As shown in FIG. 7B, the turning operation of the tool change arm 203 is stopped when the cam holding shaft 216 is rotated by 75 degrees, and the respective tools located at the standby position PH and the tool change position Pc are stopped. 301 is gripped by gripping portions 203a and 203b of the tool changing arm 203, respectively. As shown in FIG. 7C, the cam holding shaft 216
At the time of the rotation by 0 degree, the linear movement operation of the tool changing arm 203 (tool 3) overlaps with the unclamping operation of the tool 301.
01 sampling operation) is started.

【0040】図7(a)に示すように、カム保持軸21
6が95度回転された時点で工具301のアンクランプ
動作が完了し、ロッド55の先端の係合爪53が完全に
開き、工具301が主軸本体12から完全に解放された
状態となる。図7(b)に示すように、カム保持軸21
6が130度回転された時点で、工具交換アーム203
の旋回動作が再度開始され、主軸本体12に装着された
工具301は工具交換アーム203によって抜き取られ
ながら旋回される。
As shown in FIG. 7A, the cam holding shaft 21
The unclamping operation of the tool 301 is completed when the 6 is rotated 95 degrees, the engaging claw 53 at the tip of the rod 55 is completely opened, and the tool 301 is completely released from the main spindle body 12. As shown in FIG. 7B, the cam holding shaft 21
6 is rotated 130 degrees, the tool change arm 203
Is started again, and the tool 301 mounted on the spindle main body 12 is turned while being extracted by the tool exchange arm 203.

【0041】図7(c)に示すように、カム保持軸21
6が150度回転された時点で、工具交換アーム203
による主軸本体12に装着された工具301の抜き取り
動作が完了し、カム保持軸216が220度回転された
時点で、工具交換アーム203に把持された待機位置P
H にあった新たな工具301の主軸本体12への挿入動
作が開始される。待機位置PH にあった新たな工具30
1は、カム保持軸216が240度回転された時点で、
主軸本体12の軸線上に移動する。
As shown in FIG. 7C, the cam holding shaft 21
6 is rotated 150 degrees, the tool change arm 203
Is completed, and when the cam holding shaft 216 is rotated 220 degrees, the standby position P gripped by the tool changing arm 203 is completed.
The operation of inserting the new tool 301 in H into the main spindle body 12 is started. New tool 30 at standby position PH
1 is when the cam holding shaft 216 is rotated 240 degrees,
It moves on the axis of the main spindle body 12.

【0042】図7(a)に示すように、カム保持軸21
6が275度回転された時点で、工具交換アーム203
による待機位置PH にあった新たな工具301の主軸本
体12への挿入動作に重複して、工具301のクランプ
動作が開始される。工具301のクランプ動作は、従動
ロッド159が矢印E1方向に移動することにより、直
動ロッド91はコイルスプリング93の付勢力によって
矢印A1の向きに上昇し、ロッド部材66がコイルスプ
リング67の付勢力によって矢印C1の向きに直動し、
レバー部材63が矢印D1の向きに回動し、レバー部材
63の当接部63aがロッド55の軸端を押圧しなくな
ることにより行われる。
As shown in FIG. 7A, the cam holding shaft 21
6 is rotated 275 degrees, the tool change arm 203
The clamping operation of the tool 301 is started simultaneously with the operation of inserting the new tool 301 into the main spindle body 12 at the standby position PH. The clamp operation of the tool 301 is performed by moving the driven rod 159 in the direction of the arrow E1 so that the linear motion rod 91 is raised in the direction of the arrow A1 by the urging force of the coil spring 93, and the rod member 66 is pressed by the urging force of the coil spring 67. Moves directly in the direction of arrow C1,
This is performed when the lever member 63 rotates in the direction of the arrow D1 and the contact portion 63a of the lever member 63 does not press the shaft end of the rod 55.

【0043】図7(c)に示すように、カム保持軸21
6が280度回転された時点で、工具交換アーム203
による主軸本体12への工具301の挿入動作は完了
し、図7(b)に示すように、カム保持軸216が29
5度回転された時点で、工具交換アーム203は上記と
は逆向きに所定角度回転する。図7(a)に示すよう
に、カム保持軸216が315度回転された時点で、工
具301の主軸12本体へのクランプ動作が完了し、待
機位置PH および主軸本体12にそれぞれあった工具3
01の交換動作が完了する。
As shown in FIG. 7C, the cam holding shaft 21
6 is rotated 280 degrees, the tool change arm 203
7B, the operation of inserting the tool 301 into the main spindle body 12 is completed, and as shown in FIG.
At the time when the tool change arm 203 is rotated by 5 degrees, the tool change arm 203 rotates by a predetermined angle in a direction opposite to the above. As shown in FIG. 7A, when the cam holding shaft 216 is rotated by 315 degrees, the clamping operation of the tool 301 to the main spindle 12 body is completed, and the tool 3 which is located at the standby position PH and the main spindle body 12 respectively.
01 exchange operation is completed.

【0044】以上のように、本実施形態によれば、主軸
本体12の締結解放機構部51にクランプされた工具3
01のアンクランプするための解放力を、工具交換アー
ム203に所定の工具交換動作をさせるためのカム機構
部204のカム保持軸216に板カム部材152を設け
て発生させ、この解放力を従動ロッド159、回動レバ
ー163、連結軸162、回動レバー94、直動ロッド
91、回動部材69、ロッド部材66およびレバー部材
63からなる伝達機構を介して、先端に工具をクランプ
するための係合爪53が設けられたロッド55に伝達す
る構成としている。このため、たとえば、図7に示した
カム線図に忠実に追従した締結、解放動作を行うことが
でき、工具交換アーム203が工具301の挿入、抜き
取りの際に待機する時間を省略することができ、工具交
換に要する時間を短縮することができる。また、本実施
形態によれば、工具交換アーム203の旋回動作および
直動動作を規定するローラギヤカム部材221、溝カム
部材220と工具301の締結解放動作を規定する板カ
ム部材152とがカム保持軸216に保持されているた
め、工具301の締結解放動作と工具交換アーム203
の旋回動作および直動動作との連携が確実であり、確実
な工具交換を行うことができる。また、本実施形態によ
れば、工具交換アーム203の旋回動作および直動動作
と工具301の締結解放動作とを最大限重複させること
が可能となり、工具交換に要する時間を大幅に短縮する
ことができる。また、本実施形態によれば、板カム部材
152とロッド55との間に設けられた解放力伝達機の
各構成要素の寸法や位置関係を調整することにより、工
具301をアンクランプするための解放力を任意に調整
したり、ロッド55を移動するためのストローク量を任
意に調整することができる。
As described above, according to this embodiment, the tool 3 clamped by the fastening release mechanism 51 of the spindle body 12
01 is generated by providing a plate cam member 152 on the cam holding shaft 216 of the cam mechanism 204 for causing the tool change arm 203 to perform a predetermined tool change operation. A tool for clamping a tool to the distal end via a transmission mechanism including a rod 159, a rotating lever 163, a connecting shaft 162, a rotating lever 94, a linear motion rod 91, a rotating member 69, a rod member 66, and a lever member 63. The transmission is performed to the rod 55 provided with the engagement claw 53. For this reason, for example, the fastening and releasing operations can be performed in accordance with the cam diagram shown in FIG. 7, and the time for the tool changing arm 203 to wait for insertion and removal of the tool 301 can be omitted. Thus, the time required for tool change can be reduced. Further, according to the present embodiment, the roller gear cam member 221 for defining the turning operation and the linear movement operation of the tool changing arm 203, and the plate cam member 152 for defining the fastening and releasing operation of the groove cam member 220 and the tool 301 are formed by the cam holding shaft. 216, the fastening release operation of the tool 301 and the tool changing arm 203
The coordination with the turning operation and the linear motion of the tool is reliable, and the tool can be reliably changed. Further, according to the present embodiment, the turning operation and the linear movement operation of the tool changing arm 203 and the fastening and releasing operation of the tool 301 can be overlapped at the maximum, and the time required for tool changing can be greatly reduced. it can. Further, according to the present embodiment, the size and the positional relationship of each component of the release force transmitting device provided between the plate cam member 152 and the rod 55 are adjusted, so that the tool 301 is unclamped. The release force can be arbitrarily adjusted, and the stroke amount for moving the rod 55 can be arbitrarily adjusted.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、工具の交換時間を短縮
でき、かつ、工具交換動作を確実に行うことができる。
According to the present invention, the tool change time can be shortened, and the tool changing operation can be reliably performed.

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

【図1】本発明が適用されるマシニングセンタの構成の
一例を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an example of a configuration of a machining center to which the present invention is applied.

【図2】図1のマシニングセンタの正面図である。FIG. 2 is a front view of the machining center of FIG.

【図3】本発明が適用されるマシニングセンタの主軸装
置の構成例を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration example of a spindle device of a machining center to which the present invention is applied.

【図4】主軸装置の軸方向からアーム駆動機構部を見た
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the arm drive mechanism as viewed from the axial direction of the spindle device.

【図5】解放力発生カム機構部を上方から見た図であ
る。
FIG. 5 is a view of the release force generating cam mechanism as viewed from above.

【図6】解放力発生カム機構部から発生された解放力を
連結軸から直動ロッドへ伝達するための伝達機構部の構
成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a transmission mechanism for transmitting a releasing force generated from a releasing force generating cam mechanism from a connecting shaft to a linear motion rod.

【図7】カム保持軸の回転角に応じた、締結解放機構部
のクランプ動作およびアンクランプ動作と工具交換アー
ムの旋回角、ストローク量を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a clamping operation and an unclamping operation of a fastening release mechanism, a turning angle of a tool changing arm, and a stroke amount according to a rotation angle of a cam holding shaft.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…主軸装置 12…主軸本体 51…締結解放機構部 151…解放力発生カム機構部 152…板カム部材 101…工具マガジン部 201…アーム駆動機構部 203…工具交換アーム 216…カム保持軸 220…溝カム部材 221…ローラギヤカム部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Spindle device 12 ... Spindle main body 51 ... Fastening / releasing mechanism part 151 ... Release force generation cam mechanism part 152 ... Plate cam member 101 ... Tool magazine part 201 ... Arm drive mechanism part 203 ... Tool exchange arm 216 ... Cam holding shaft 220 ... Groove cam member 221: roller gear cam member

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】両端部に工具を把持する把持部を有する工
具交換アームと、 前記工具交換アームを保持し、当該工具交換アームに所
定の回転軸を中心とする旋回動作および当該回転軸方向
の直動動作からなる所定の工具交換動作を行わせるアー
ム駆動機構部と、 前記アーム駆動機構部に設けられ、当該アーム駆動機構
部を駆動する駆動モータと、 前記工具交換アームに対して所定の工具把持位置に移動
可能に設けられた主軸に内蔵され、弾性手段の弾性力に
よる締結力によって前記工具に係合して当該工具を主軸
に締結し、前記締結力に抗する解放力の作用によって当
該工具との係合を解放する締結解放機構部と、 前記駆動モータの回転力から前記工具交換アームの所定
の工具交換動作に連携した前記締結解放機構部に対する
解放力を発生させるカム機構部と、 前記カム機構部から供給される解放力を前記締結解放機
構部に所定の伝達経路で伝達する解放力伝達機構部とを
有する自動工具交換装置。
1. A tool change arm having gripping portions for gripping a tool at both ends, holding the tool change arm, and turning the tool change arm around a predetermined rotation axis and in the direction of the rotation axis. An arm drive mechanism for performing a predetermined tool change operation including a linear motion; a drive motor provided in the arm drive mechanism for driving the arm drive mechanism; and a predetermined tool for the tool change arm The tool is built in a main shaft movably provided at a gripping position, engages with the tool by a fastening force by an elastic force of elastic means, fastens the tool to the main shaft, and releases the tool by a release force against the fastening force. A fastening release mechanism for releasing engagement with a tool, and a release force for the fastening release mechanism in association with a predetermined tool changing operation of the tool changing arm is generated from a rotational force of the drive motor. An automatic tool changer comprising: a cam mechanism that causes the cam mechanism to release a release force supplied from the cam mechanism; and a release force transmission mechanism that transmits a release force to the fastening release mechanism via a predetermined transmission path.
【請求項2】前記アーム駆動機構部は、前記工具交換ア
ームの旋回動作および直動動作からなる所定の工具交換
動作を規定するカム機構を有する請求項1に記載の自動
工具交換装置。
2. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the arm drive mechanism has a cam mechanism that defines a predetermined tool change operation including a turning operation and a linear operation of the tool change arm.
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