JP2003080430A - シャッター駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構成でありながら、短いサイクルタイ
ムでの工具交換動作とシャッター開閉動作とを確実に同
期させることができ、シャッターの開閉動作を含めた工
具交換動作全体の高速運転を確保することができるシャ
ッター駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置を提供
する。 【解決手段】 ハウジング２内部に、入力回転軸３で駆
動されるローラギアカムおよびリフト用溝カムを備え、
これらカムから出力される回転運動とリフト運動により
ハウジング２外部に備えた工具交換用アーム５を駆動し
て工具交換動作を行わせるようにするとともに、ハウジ
ング２外部に備えられるシャッター７を工具交換用アー
ム５の工具交換動作に応じて開閉動作させるために、ハ
ウジング７内部に、入力回転軸３によって回転駆動され
てシャッター開閉用揺動運動を出力する開閉用溝カムを
設け、開閉用溝カムのシャッター開閉用揺動運動をハウ
ジング２内部から外部へ出力するシャッター駆動用回転
軸１１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、簡単な構成であり
ながら、短いサイクルタイムでの工具交換動作とシャッ
ター開閉動作とを確実に同期させることができ、シャッ
ターの開閉動作を含めた工具交換動作全体の高速運転を
確保することができるシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動工具交換装置としては、０．
５〜１秒という高速度のサイクルタイムで工具交換を実
行することができ、またその交換動作の運動精度や安定
性がきわめて高いカム式の自動工具交換装置が多く採用
されている。そしてこの自動工具交換装置と、実際に加
工を行う工作機械の加工スペースとの間には、加工スペ
ースで発生する切削くずや油などが自動工具交換装置の
方へ飛散することを防止する目的で、シャッターが設け
られている。

【０００３】このシャッターは、加工スペースでの加工
作業中は当該加工スペースと自動工具交換装置との間を
仕切るために閉じられるとともに、工具交換の際には自
動工具交換装置の工具交換用アームを加工スペース内に
挿入することができるように開かれる。シャッターを開
閉するには、当該シャッターを相当のストロークで移動
させる必要があることから、従来シャッターの駆動に
は、大きなストロークを簡単に得ることができるシリン
ダー形式の駆動装置が用いられており、特に駆動源とし
て周辺を汚損するおそれのない空気を利用したエアシリ
ンダーが採用されている。またこの種のシリンダー形式
では、開閉ストロークの始点・終点をリミットスイッチ
などのセンサで検出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カム式自動
工具交換装置がモータ駆動であるのに対し、シャッター
は上述のエアシリンダー駆動であって、このように両者
に対して別々の駆動源を利用していたため、高速度のサ
イクルタイムにおいて、シャッターの開閉作動と工具交
換用アームの工具交換動作の同期をとることはきわめて
難しかった。また、自動工具交換装置は高速動作可能で
あるにもかかわらず、エアシリンダー駆動のシャッター
では上記センサによる開閉ストロークの確認、特に「開
放」の確認を待たなければ、工具交換用アームによる工
具交換動作を開始することができず、このために工具交
換動作全体としての高速化を達成することが困難であっ
た。

【０００５】シャッターの開閉動作を工具交換動作と簡
単に同期させるために、シャッターを、自動工具交換装
置のカムを駆動する回転駆動軸で駆動することが考えら
れる。しかしながら、ストローク動作を行うシリンダー
とは異なり、回転駆動軸の回転動作からシャッターの開
閉に必要なストロークを創り出すためには、複雑な機構
を組み込む必要がある。例えば、回転駆動軸とシャッタ
ーとの間にラックアンドピニオン方式などの機構を挿入
することが想定されるが、このような構成にあってもシ
ャッターの開閉に必要な相当のストロークを得るには、
さらに相当のギア比の正逆転可能な減速機を組み込む必
要がある。

【０００６】結局、自動工具交換装置のカムを駆動する
回転駆動軸を共用してシャッターを開閉作動させる機構
は、エアシリンダー方式に比べて、きわめて複雑なもの
になってしまうという課題があった。

【０００７】本発明はかかる従来の課題に鑑みて創案さ
れたもので、簡単な構成でありながら、短いサイクルタ
イムでの工具交換動作とシャッター開閉動作とを確実に
同期させることができ、シャッターの開閉動作を含めた
工具交換動作全体の高速運転を確保することができるシ
ャッター駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるシャッタ
ー駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置は、ハウジ
ング内部に、単一の入力回転軸によって回転駆動されて
それぞれ回転運動およびリフト運動を出力する回転運動
変換用カムおよびリフト運動生成用カムを備え、これら
カムから出力される各運動によって該ハウジング外部に
備えた工具交換用アームを駆動して工具交換動作を行わ
せるようにしたカム式自動工具交換装置において、上記
ハウジング外部に備えられるシャッターを上記工具交換
用アームの工具交換動作に応じて開閉動作させるため
に、該ハウジング内部に、上記単一の入力回転軸によっ
て回転駆動されてシャッター開閉用揺動運動を出力する
開閉運動生成用カムを設けるとともに、該開閉運動生成
用カムのシャッター開閉用揺動運動を該ハウジング内部
から外部へ出力するシャッター駆動用回転軸を設けたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、前記開閉運動生成用カムのシャッタ
ー開閉用揺動運動を前記シャッター駆動用回転軸に伝達
するために、前記ハウジングに揺動自在に支持され、該
開閉運動生成用カムに係合されるカムフォロワを一端に
有し、他端にセクターギアを有する揺動アームと、該シ
ャッター駆動用回転軸に設けられ、該セクターギアに噛
合される従動ギアとを備えることを特徴とする。

【００１０】また、前記シャッター駆動用回転軸の回転
角度範囲を前記揺動アームの揺動角度範囲よりも大きく
するために、前記セクターギアの回転半径が前記従動ギ
アの回転半径よりも大きく形成されていることを特徴と
する。

【００１１】また、前記シャッターは、スライドガイド
にスライド自在に設けられるとともに、クランク機構を
介して前記シャッター駆動用回転軸に連結されて、スラ
イダクランク機構を構成することを特徴とする。

【００１２】また、前記シャッターの開閉動作期間中に
前記工具交換用アームの工具交換動作を並行して実行さ
せるために、前記回転運動変換用カムおよび前記リフト
運動生成用カムと前記開閉運動生成用カムとは、工具交
換動作タイミングと開閉動作タイミングとがオーバーラ
ップするカムプロフィールで形成されていることを特徴
とする。

【００１３】さらに、前記回転運動変換用カム、前記リ
フト運動生成用カム、並びに前記開閉運動生成用カム
が、前記単一の入力回転軸に設けられた単一のカムボデ
ィに備えられていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるシャッタ
ー駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置の好適な一
実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１
および図２に示すように、カム式自動工具交換装置１の
ハウジング２には、図示しないモータ等の駆動源によっ
て回転駆動される入力回転軸３と、工具を把持するグリ
ップ４を両端に有して工具交換動作を行う、ハウジング
２の外部に備えられた工具交換用アーム５を駆動する出
力軸６と、ハウジング２外部に備えられたシャッター７
に連結されたストロークロッド８と旋回アーム９とを結
合して構成された、シャッター７の開閉動作を行うクラ
ンク機構１０の旋回アーム９を駆動するシャッター駆動
用回転軸１１とが設けられ、入力回転軸３を回転駆動す
ることにより、工具交換動作とシャッター７の開閉動作
とが同時に行われるようになっている。

【００１５】図３および図４には主に、工具交換動作を
創り出す機構部分が示されている。潤滑油が溜められる
ハウジング２内部には主に、軸受１２によってその両端
が回転自在に支持された単一の入力回転軸３と、この入
力回転軸３に設けられ、これと一体に回転されて入力回
転軸３の軸回転を工具交換動作に必要な回転運動（オシ
レートインデックス運動）に変換して出力するローラギ
アカム１３と、ハウジング２に取り付けられた筒状部材
１４内に軸受１５を介して回転自在に支持され、回転用
カムフォロワ１６を介してローラギアカム１３に係合さ
れた円筒体状のターレット１７と、筒状部材１４に取り
付けられた円筒状ガイド部材１８内に先端側６ａが回転
自在かつスライド自在に挿入されるとともに、ターレッ
ト１７内に挿入された基端側６ｂが当該ターレット１７
と回転方向には係合しかつ軸方向にはスライド自在にス
プライン嵌合された出力軸６と、ローラギアカム１３の
一方の端面に形成され、入力回転軸３の軸回転から工具
交換動作に必要なリフト運動を出力するリフト用溝カム
１９と、ハウジング２に支持ピン２０を介して揺動自在
に支持され、第１リフト用カムフォロワ２１を介してリ
フト用溝カム１９に係合されるとともに、第２リフト用
カムフォロワ２２が出力軸６に形成された環状係合部２
３に係合されたリフト用アーム２４とが備えられる。

【００１６】図示例にあっては、ターレット１７には、
その回転方向に沿って間隔を隔てて４つの回転用カムフ
ォロワ１６が回転自在に取り付けられ、このターレット
１７と出力軸６の基端側６ｂとのスプライン嵌合は、こ
れらターレット１７の内周面および出力軸６の基端側６
ｂの外周面の輪郭形状が四角形状とされて構成され、ま
た第１および第２リフト用カムフォロワ２１，２２はリ
フト用アーム２４に回転自在に取り付けられ、さらに出
力軸６の環状係合部２３は、第２リフト用カムフォロワ
２２を両側から挟む一対のフランジ２５から構成されて
いる。そして、回転自在なターレット１７に回転用カム
フォロワ１６を介して係合されるローラギアカム１３が
回転運動変換用カムとして機能し、揺動自在なリフト用
アーム２４に第１リフト用カムフォロワ２１を介して係
合されるリフト用溝カム１９がリフト運動生成用カムと
して機能する。

【００１７】ローラギアカム１３で回転されるターレッ
ト１７は、スプライン嵌合された出力軸６を回転させ
て、出力軸６に取り付けられた工具交換用アーム５を回
転駆動する。またリフト用溝カム１９で揺動されるリフ
ト用アーム２４は、ターレット１７に対してスプライン
嵌合された出力軸６を当該ターレット１７およびガイド
部材１８に対してスライドさせて、出力軸６に取り付け
られた工具交換用アーム５をリフト駆動する。回転され
る出力軸６に対して揺動のみを行うリフト用アーム２４
の第２リフト用カムフォロワ２２とを連係させる環状係
合部２３は、第２リフト用カムフォロワ２２を挟んだ状
態で出力軸６とともに回転でき、これにより出力軸６の
回転を妨げることなく、出力軸６をリフト用アーム２４
でスライドさせることができる。

【００１８】そして、出力軸６に取り付けられた工具交
換用アーム５は、入力回転軸３の軸回転で回転駆動され
るローラギアカム１３およびリフト用溝カム１９によっ
て当該出力軸６が回転運動およびリフト運動されること
により、工具交換動作を行うことになる。

【００１９】また、図３および図５〜図７には主に、シ
ャッター７の開閉動作を創り出す機構部分が示されてい
る。この機構は、リフト用溝カム１９が形成された端面
とは反対側のローラギアカム１３の端面に形成され、入
力回転軸３の軸回転からシャッター７の開閉動作に必要
なシャッター開閉用揺動運動を出力する開閉用溝カム２
６と、ハウジング２に支持ピン２７を介して揺動自在に
支持され、その一端には開閉用溝カム２６に係合される
開閉用カムフォロワ２８が回転自在に設けられ、揺動さ
れる他端にはセクターギア２９が形成された開閉用揺動
アーム３０と、軸受３１によってその両端がハウジング
２に回転自在に支持され、当該ハウジング２内外を貫通
する上記シャッター駆動用回転軸１１と、シャッター駆
動用回転軸１１に設けられ、当該シャッター駆動用回転
軸１１を回転駆動すべくセクターギア２９に噛合される
従動ギア３２とから構成される。

【００２０】従って本実施形態にあっては、ローラギア
カム１３、リフト用溝カム１９および開閉用溝カム２６
が、単一の入力回転軸３に設けられた単一のカムボディ
３３に備えられている。これにより、機構部品を内蔵す
るハウジング２を小さくすることができて装置１全体を
コンパクト化できるとともに、運動精度および運転安定
性を高く確保することができる。しかしながら、これら
カム１３，１９，２６を別々のカムボディに個別に形成
した上で、これらを単一の入力回転軸３に設けるように
してもよいことはもちろんである。

【００２１】そして、揺動自在な開閉用揺動アーム３０
に開閉用カムフォロワ２８を介して係合される開閉用溝
カム２６が、シャッター開閉用揺動運動を出力する開閉
運動生成用カムとして機能し、この開閉用溝カム２６
は、開閉用揺動アーム３０を往復揺動運動させてセクタ
ーギア２９を上下に振り動かし、このセクターギア２９
の往復揺動運動によって従動ギア３２が正逆方向に回さ
れ、この従動ギア３２の正逆回転がシャッター駆動用回
転軸１１に伝達されて、シャッター駆動用回転軸１１
は、シャッター開閉用揺動運動を正逆回転運動としてハ
ウジング２の内部から外部へと出力する。

【００２２】クランク機構１０を介してシャッター７に
連結されたシャッター駆動用回転軸１１は、工具交換用
アーム５の工具交換動作を創り出すローラギアカム１３
およびリフト用溝カム１９とともに回転駆動される開閉
用溝カム２６から出力されるシャッター開閉用揺動運動
によって、当該工具交換動作に応じてシャッター７を開
閉動作させるようになっている。

【００２３】特に、セクターギア２９を揺動運動させる
開閉用溝カム２６のカムプロフィールの設定は、セクタ
ーギア２９と従動ギア３２とのギア比も考慮して、図６
および図７に示すようにシャッター７の１回の開閉動作
を、クランク機構１０の旋回アーム９の最大限１８０°
範囲での往復旋回動作、すなわち最大限クランク機構１
０の上死点および下死点間の往復旋回動作によって創り
出すために、従動ギア３２、ひいてはシャッター駆動用
回転軸１１を１８０°の範囲（図中、ＸとＹの範囲で示
す）で正逆回転させるようになされる。

【００２４】また殊に、セクターギア２９の回転半径Ｒ
は従動ギア３２の回転半径ｒよりも大きく形成され、こ
れによりセクターギア２９の小さな角度範囲での揺動運
動で、従動ギア３２を大きな回転角度範囲にわたって回
転させることができ、シャッター駆動用回転軸１１の回
転角度範囲を開閉用揺動アーム３０の揺動角度範囲より
も大きくすることができる。従って、シャッター駆動用
回転軸１１には回転角度範囲の大きな回転を出力させつ
つ、揺動運動する開閉用揺動アーム３０を内蔵するハウ
ジング２を小型化することができる。

【００２５】そしてさらに、図１のシャッター駆動用回
転軸１１にクランク機構１０のストロークロッド８を介
して連結されたシャッター７は図８に示すように、その
両端がスライドガイド３４にスライド自在に支持され、
これによりシャッター７はクランク機構１０とともにス
ライダクランク機構３５を構成する。このスライダクラ
ンク機構（ピストンシリンダ機構）３５は簡単な構成で
ありながら、例えば自動車用エンジンにおいて２０ｒｐ
ｓ程度の高速動作の実績がある機構であり、本実施形態
のカム式自動工具交換装置１における０．５〜１秒とい
う高速な工具交換動作に十分応じることが可能である。
また、旋回アーム９を含むクランク機構１０を大型化す
ることにより、ハウジング２自体のコンパクト化を確保
しつつ、シャッター７の開閉ストロークを十分に大きく
設定することができる。

【００２６】以上の構成を備えた本実施形態にかかるシ
ャッター駆動機構を備えたカム式工具自動交換装置１の
作用を、図２０に示したローラギアカム１３、リフト用
溝カム１９および開閉用溝カム２６による出力軸６の回
転（オシレートインデックス）運動およびリフト運動並
びにシャッター駆動用回転軸１１によるシャッター開閉
運動のタイミング線図の一例に基づいて説明する。

【００２７】本実施形態の工具交換動作では、初期状態
（図２０中、ａ〜ｂ）にある工具交換用アーム５がまず
一方向に９０°旋回され、これにより一方のグリップ４
は図示しない工作機械の主軸に装着されている使用済み
の工具Ｔａを、同時に他方のグリップ４は図示しない工
具マガジンに装着されている交換用の工具Ｔｂを把持す
る（同図中、ｂ〜ｄ）。

【００２８】次いで、工具交換用アーム５はその位置で
一方向にリフト動作され、これにより交換用工具Ｔｂお
よび使用済み工具Ｔａをそれぞれ工具マガジンおよび主
軸から引き抜く（同図中、ｄ〜ｆ）。

【００２９】次いで、工具交換用アーム５はリフト位置
を保ったままで反対方向に１８０°旋回され、これによ
り交換用工具Ｔｂを主軸側に、また使用済み工具Ｔａを
工具マガジン側に移送する（同図中、ｆ〜ｉ）。

【００３０】次いで、工具交換用アーム５はその位置で
反対方向にリフト動作され、これにより交換用工具Ｔｂ
を主軸に装着すると同時に、使用済み工具Ｔａを工具マ
ガジンに戻す（同図中、ｉ〜ｊ）。

【００３１】最後に、工具交換用アーム５はそのリフト
位置を保ったままで１８０°旋回と同じ方向に９０°旋
回され、これにより各グリップ４が工具Ｔａ，Ｔｂから
離脱するとともに工具交換用アーム５が初期状態に復帰
される（同図中、ｊ〜ｌ）。

【００３２】この工具交換動作は、入力回転軸３の３６
０°の一回転によって達成される。そしてこの入力回転
軸３の３６０°の一回転によって同時に、シャッター７
が一回開閉作動される。

【００３３】シャッター７は、工具交換用アーム５が初
期状態にあるときに、工具交換動作よりも先行して開き
始め（同図中、ａ〜）、工具Ｔａ，Ｔｂを移送するため
に１８０°の旋回を開始した工具交換用アーム５が第１
回目として最初にシャッター位置を横切る直前に全開さ
れる（同図中、ｇ）。このシャッター７の全開状態は、
１８０°旋回する工具交換用アーム５が第２回目として
再びシャッター位置を横切るまで維持され（同図中、ｇ
〜ｈ）、工具交換用アーム５がシャッター位置を経過す
るとその直後からシャッター７は閉じ始め（同図中、ｈ
〜）、そして工具交換用アーム５が初期状態に復帰した
後に、それに後行して全閉される（同図中、ｌ〜３６０
°）。

【００３４】図２０に示したタイミング線図に従う工具
交換用アーム５の工具交換動作とシャッター７の開閉動
作の相関関係を、さらに図８〜図１９に従って説明す
る。

【００３５】図８に示すａ段階では、セクターギア２９
の一端部が従動ギア３２に噛み合っており、クランク機
構１０は下死点近傍の折り曲げ状態にあって、これによ
りシャッター７が閉じられているとともに、工具交換用
アーム５はシャッター７と平行に位置する初期状態にあ
る。

【００３６】図９に示すｂ段階では、シャッター駆動用
回転軸１１が回り始め、クランク機構１０が伸長動作を
開始してシャッター７が開き始める。

【００３７】図１０に示すｃ段階では、シャッター７が
開き続けて工具交換用アーム５の高さ位置よりも下がる
とともに、９０°旋回を開始した工具交換用アーム５は
シャッター位置を斜めに横切って、使用済み工具が装着
されている工作機械の主軸側へと進入する。

【００３８】図１１に示すｄ段階では、セクターギア２
９のほぼ中央部が従動ギア３２に噛み合っており、クラ
ンク機構１０は伸長動作を続けてシャッター７が開き続
けるとともに、工具交換用アーム５は９０°旋回を完了
してシャッター位置を直角に横切り、これに伴って工具
Ｔａ，Ｔｂを把持する。

【００３９】図１２に示すｅ段階では、引き続きシャッ
ター７が開き続けるとともに、リフト運動を開始した工
具交換用アーム５は下降を続けて工具Ｔａ，Ｔｂを引き
抜いていく。

【００４０】図１３に示すｆ段階では、クランク機構１
０が伸長動作を継続してシャッター７が開き続けるとと
もに、工具交換用アーム５はリフト運動を完了して工具
Ｔａ，Ｔｂを完全に引き抜く。

【００４１】図１４に示すｇ段階では、セクターギア２
９の他端部が従動ギア３２に噛み合っており、クランク
機構１０は上死点に達することで伸び切った状態にあっ
て、これによりシャッター７は工具Ｔａ，Ｔｂの通過を
許容できる全開状態になるとともに、１８０°旋回を開
始した工具交換用アーム５は第１回目としてシャッター
位置にさしかかって、使用済み工具Ｔａが工具マガジン
側へと進入する。

【００４２】図１５に示すｈ段階では、シャッター７の
全開状態が維持されるとともに、１８０°旋回する工具
交換用アーム５は今度は、交換用工具Ｔｂを工作機械の
主軸側に差し入れるように、第２回目としてシャッター
位置を横切る。

【００４３】図１６に示すｉ段階では、逆方向に回り始
めたシャッター駆動用回転軸１１によって折り曲げ動作
を開始したクランク機構１０により、シャッター７が閉
じ始めるとともに、工具交換用アーム５は１８０°旋回
を完了してシャッター位置を直角に横切った状態にな
る。

【００４４】図１７に示すｊ段階では、シャッター７が
閉まり続けるとともに、シャッター位置を横切った状態
での工具交換用アーム５の上昇動作が完了して各工具Ｔ
ａ，Ｔｂがそれぞれ主軸および工具マガジンに装着され
る。

【００４５】図１８に示すｋ段階では、クランク機構１
０がさらに折り曲げ動作を行ってシャッター７の閉じ動
作が継続されるとともに、工具Ｔａ，Ｔｂから離脱させ
るための９０°旋回を開始した工具交換用アーム５はそ
の旋回動作を許容する閉じ具合にあるシャッター位置を
斜めに横切って初期状態へと復帰していく。

【００４６】図１９に示すｌ段階では、工具交換用アー
ム５が初期状態への復帰を完了しているとともに、シャ
ッター７はその全閉状態に向かってさらに継続して閉じ
られていき、最終的に工具交換用アーム５およびシャッ
ター７は図１２のａ段階に戻る。

【００４７】このように本実施形態のローラギアカム１
３、リフト用溝カム１９および開閉用溝カム２６は、工
具交換用アーム５の工具交換動作タイミングとシャッタ
ー７の開閉動作タイミングとをオーバーラップさせるカ
ムプロフィールで形成されているので、シャッター７の
開閉動作期間中に工具交換用アーム５の工具交換動作を
並行して実行させることができ、これにより装置運転の
高速化を達成することができる。

【００４８】以上のような構成を備えた本実施形態にか
かるシャッター駆動機構を備えたカム式自動工具交換装
置１にあっては、３つのカム１３，１９，２６を単一の
入力回転軸３で駆動でき、すなわちシャッター７を、自
動工具交換装置１のカム１３，１９を駆動する入力回転
軸３で駆動することができて、シャッター７の開閉動作
を工具交換動作と簡単に同期させることができ、この
際、ハウジング２内部では主に回転運動もしくは揺動運
動を生じさせるようにし、特にシャッター７を開閉する
ためのシャッター開閉用揺動運動をシャッター駆動用回
転軸１１でハウジング２内部から外部へ出力させるよう
にしたので、シャッター７の開閉ストロークをハウジン
グ２内部で確保する必要がなく、装置１が複雑化するこ
とを防止できて、簡単な構成でありながら、短いサイク
ルタイムでの工具交換動作とシャッター開閉動作とを確
実に同期させることができ、シャッター７の開閉動作を
含めた工具交換動作全体の高速運転を確保することがで
きる。

【００４９】そしてこのように工具交換動作とシャッタ
ー７の開閉動作を確実に同期させうることから、従来の
ようにシャッターの開閉ストロークの確認、特に「開
放」の確認を待たなければ、工具交換用アームによる工
具交換動作を開始することができないなどという不都合
を解決することができる。

【００５０】また、装置１全体の動作がカム１３，１
９，２６やギヤ２９，３２、スライダクランク機構３５
などからなるメカニカルな動力伝達機構によって統一的
に創り出されるため、不確定な動きがなく、装置１の信
頼性を高く確保することができる。

【００５１】そして特に、カム機構やクランク機構とい
う高速動作に実績のあるこれら機構によって、短いサイ
クルタイムでの工具交換動作とシャッター開閉動作のタ
イミングを的確に同期させることができる。

【００５２】さらに、開閉用溝カム２６および開閉用揺
動アーム３０、セクターギア２９、従動ギア３２、さら
には旋回アーム９を含むクランク機構１０という簡単な
機構でありながら、入力回転軸３の一方向回転動作から
大きな正逆旋回運動を得て、シャッター７の開閉に必要
な往復ストロークを効率よく創り出すことができる。

【００５３】

【発明の効果】以上要するに、本発明にかかるシャッタ
ー駆動機構を備えたカム式自動工具交換装置にあって
は、簡単な構成でありながら、短いサイクルタイムでの
工具交換動作とシャッター開閉動作とを確実に同期させ
ることができ、シャッターの開閉動作を含めた工具交換
動作全体の高速運転を確保することができる。

【００５４】特に、ハウジング内部では主に回転運動も
しくは揺動運動を生じさせるようにし、シャッターを開
閉するためのシャッター開閉用揺動運動をシャッター駆
動用回転軸でハウジング内部から外部へ出力させるよう
にしたので、シャッターの開閉ストロークをハウジング
内部で確保する必要がなく、装置が複雑化することを防
止できる。

【００５５】また、装置全体の動作がカムやギヤ、クラ
ンク機構などからなるメカニカルな動力伝達機構によっ
て統一的に創り出されるため、不確定な動きがなく、装
置の信頼性を高く確保することができる。

【００５６】また、開閉運動生成用カムおよび揺動アー
ム、セクターギア、従動ギア、さらにはクランク機構と
いう簡単な機構でありながら、入力回転軸の一方向回転
動作から大きな正逆旋回運動を得て、シャッターの開閉
に必要な往復ストロークを効率よく創り出すことができ
る。

【００５７】また殊に、セクターギアの回転半径を従動
ギアの回転半径よりも大きく形成したので、セクターギ
アの小さな角度範囲での揺動運動で、従動ギアを大きな
回転角度範囲にわたって回転させることができ、シャッ
ター駆動用回転軸の回転角度範囲を揺動アームの揺動角
度範囲よりも大きくすることができる。従って、シャッ
ター駆動用回転軸には回転角度範囲の大きな回転を出力
させつつ、揺動運動する揺動アームを内蔵するハウジン
グを小型化することができる。

【００５８】シャッターをクランク機構とともにスライ
ダクランク機構として構成していて、簡単な構成であり
ながら高速動作の実績がある当該スライダクランク機構
により、カム式自動工具交換装置における高速な工具交
換動作に十分に対応したシャッター開閉機構を得ること
ができる。また、クランク機構を大型化することによ
り、ハウジング自体のコンパクト化を確保しつつ、シャ
ッターの開閉ストロークを十分に大きく設定することが
できる。

【００５９】回転運動変換用カム、リフト運動生成用カ
ムおよび開閉運動生成用カムを、工具交換用アームの工
具交換動作タイミングとシャッターの開閉動作タイミン
グとをオーバーラップさせるカムプロフィールで形成し
たので、シャッターの開閉動作期間中に工具交換用アー
ムの工具交換動作を並行して実行させることができ、装
置運転の高速化を達成することができる。

【００６０】回転運動変換用カム、リフト運動生成用カ
ムおよび開閉運動生成用カムを、単一の入力回転軸に設
けられた単一のカムボディに備えたので、ハウジングを
小さくすることができて装置全体をコンパクト化できる
とともに、運動精度および運転安定性を高く確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の好適な一実施形態を示す概略側
面図である。

【図２】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の概略底面図である。

【図３】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の底面断面図である。

【図４】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の正面断面図である。

【図５】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の背面断面図である。

【図６】図１のシャッター駆動機構を備えたカム式自動
工具交換装置に適用される開閉用溝カムから従動ギアま
での機構を示す説明図である。

【図７】図６の開閉用溝カムから従動ギアまでの機構の
作動を説明するための説明図である。

【図８】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の作動の第１段階を説明する説明図
である。

【図９】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカム
式自動工具交換装置の作動の第２段階を説明する説明図
である。

【図１０】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第３段階を説明する説明
図である。

【図１１】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第４段階を説明する説明
図である。

【図１２】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第５段階を説明する説明
図である。

【図１３】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第６段階を説明する説明
図である。

【図１４】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第７段階を説明する説明
図である。

【図１５】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第８段階を説明する説明
図である。

【図１６】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第９段階を説明する説明
図である。

【図１７】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第１０段階を説明する説
明図である。

【図１８】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第１１段階を説明する説
明図である。

【図１９】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置の作動の第１２段階を説明する説
明図である。

【図２０】図１に示したシャッター駆動機構を備えたカ
ム式自動工具交換装置のローラギアカム、リフト用溝カ
ムおよび開閉用溝カムによる出力軸の回転運動およびリ
フト運動並びにシャッター駆動用回転軸の回転運動のタ
イミング線図である。

【符号の説明】

１ カム式自動工具交換装置 ２ ハウジング ３ 入力回転軸 ５ 工具交換用アーム ７ シャッター １０ クランク機構 １１ シャッター駆動用回転軸 １３ ローラギアカム １９ リフト用溝カム ２６ 開閉用溝カム ２８ 開閉用カムフォロワ ２９ セクターギア ３０ 開閉用揺動アーム ３２ 従動ギア ３３ カムボディ ３４ スライドガイド ３５ スライダクランク機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 貴美 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社内 (72)発明者 堀部 和也 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社内 Ｆターム(参考） 3C002 EE01 FF03 FF04 LL12 3C011 DD02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内部に、単一の入力回転軸に
   よって回転駆動されてそれぞれ回転運動およびリフト運
   動を出力する回転運動変換用カムおよびリフト運動生成
   用カムを備え、これらカムから出力される各運動によっ
   て該ハウジング外部に備えた工具交換用アームを駆動し
   て工具交換動作を行わせるようにしたカム式自動工具交
   換装置において、 上記ハウジング外部に備えられるシャッターを上記工具
   交換用アームの工具交換動作に応じて開閉動作させるた
   めに、該ハウジング内部に、上記単一の入力回転軸によ
   って回転駆動されてシャッター開閉用揺動運動を出力す
   る開閉運動生成用カムを設けるとともに、該開閉運動生
   成用カムのシャッター開閉用揺動運動を該ハウジング内
   部から外部へ出力するシャッター駆動用回転軸を設けた
   ことを特徴とするシャッター駆動機構を備えたカム式自
   動工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記開閉運動生成用カムのシャッター開
   閉用揺動運動を前記シャッター駆動用回転軸に伝達する
   ために、前記ハウジングに揺動自在に支持され、該開閉
   運動生成用カムに係合されるカムフォロワを一端に有
   し、他端にセクターギアを有する揺動アームと、該シャ
   ッター駆動用回転軸に設けられ、該セクターギアに噛合
   される従動ギアとを備えることを特徴とする請求項１に
   記載のシャッター駆動機構を備えたカム式自動工具交換
   装置。
3. 【請求項３】 前記シャッター駆動用回転軸の回転角度
   範囲を前記揺動アームの揺動角度範囲よりも大きくする
   ために、前記セクターギアの回転半径が前記従動ギアの
   回転半径よりも大きく形成されていることを特徴とする
   請求項２に記載のシャッター駆動機構を備えたカム式自
   動工具交換装置。
4. 【請求項４】 前記シャッターは、スライドガイドにス
   ライド自在に設けられるとともに、クランク機構を介し
   て前記シャッター駆動用回転軸に連結されて、スライダ
   クランク機構を構成することを特徴とする請求項１〜３
   いずれかの項に記載のシャッター駆動機構を備えたカム
   式自動工具交換装置。
5. 【請求項５】 前記シャッターの開閉動作期間中に前記
   工具交換用アームの工具交換動作を並行して実行させる
   ために、前記回転運動変換用カムおよび前記リフト運動
   生成用カムと前記開閉運動生成用カムとは、工具交換動
   作タイミングと開閉動作タイミングとがオーバーラップ
   するカムプロフィールで形成されていることを特徴とす
   る請求項１〜４いずれかの項に記載のシャッター駆動機
   構を備えたカム式自動工具交換装置。
6. 【請求項６】 前記回転運動変換用カム、前記リフト運
   動生成用カム、並びに前記開閉運動生成用カムが、前記
   単一の入力回転軸に設けられた単一のカムボディに備え
   られていることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項
   に記載のシャッター駆動機構を備えたカム式自動工具交
   換装置。