JP2009039822A - Cam-type tool changer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械のカム式工具交換装置に関し、とくにカム軸の回転角度を検出するエンコーダを備えたカム式工具交換装置に関する。 The present invention relates to a cam type tool changer for a machine tool, and more particularly to a cam type tool changer provided with an encoder for detecting a rotation angle of a cam shaft.
マシニングセンタ等においては、工具を自動交換するために自動工具交換装置(ATC:Automatic Tool Changer)が用いられており、カム式の工具交換装置も知られている。カム式工具交換装置は、モータによって回転するカム軸を有しており、カム軸に形成されたカムにより、チェンジャーアームの旋回運動および往復直線運動が行われる。 In a machining center or the like, an automatic tool changer (ATC: Automatic Tool Changer) is used to automatically change a tool, and a cam-type tool changer is also known. The cam-type tool changer has a cam shaft that is rotated by a motor, and the cam formed on the cam shaft performs a turning motion and a reciprocating linear motion of the changer arm.
図11は、従来のカム式工具交換装置の一例を示している。図11に示すように、カム軸1の端部には軸方向に延びる連結軸1aが形成されている。カム軸1を回転自在に支持する軸受2を保持するハウジング3には、カム軸1の回転角度を検出するためのエンコーダ4が取付けられている。エンコーダ4の回転軸4aは、カップリング5を介してカム軸1の連結軸1aに連結されており、カム軸1の回転方向の動きがエンコーダ4の回転軸4aに伝達されることにより、カム軸1の回転角度が検出されるようになっている。カム軸の回転角度を検出するエンコーダを有するカム式工具交換装置の一例として、下記の特許文献1が知られている。
しかし、図11に示す従来のカム式工具交換装置では、カップリング5を用いてカム軸1とエンコーダ4の回転軸4aを連結するので、組立作業においてはカム軸1とエンコーダ4の回転軸4aの芯出しを高精度に行う必要があり、芯出し作業に時間がかかるという問題がある。また、カップリング5を用いる場合は、カム軸1とエンコーダ4の回転軸4aとの連結部位が長くなるため、エンコーダ4はハウジング3の側面から距離L3だけ突出することになり、エンコーダ4を切削粉や切削油から保護するための保護カバーを設けることができないなどの問題が生ずる。すなわち、カム式工具交換装置は、工作機械への取付けとの関係から外形寸法に制約があり、カップリング5を用いた装置ではエンコーダ4が外方に大きく突出することになるので、エンコーダ4の保護カバーを設けるためのスペースの確保が難しい。したがって、保護カバーの設置スペースを確保するなどのためには、カム軸1とエンコーダ4の回転軸4aの連結部位の軸方向の長さを短縮し、ハウジング3の側面からエンコーダ4の外端までの距離L3を短縮することが必要となる。
However, in the conventional cam type tool changer shown in FIG. 11, since the cam shaft 1 and the
そこでこの発明は、カム軸とエンコーダの回転軸との芯出しを高精度にかつ容易に行うことができ、しかもカム軸とエンコーダの回転軸との連結部位の軸方向の長さを短縮することが可能なカム式工具交換装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can perform centering of the cam shaft and the rotary shaft of the encoder with high accuracy and easily and reduce the axial length of the connecting portion between the cam shaft and the rotary shaft of the encoder. It is an object of the present invention to provide a cam type tool changer capable of performing the above.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、カム軸と連結され該カム軸の回転角度を検出するエンコーダを備えたカム式工具交換装置において、前記カム軸に軸心を中心とする凹状嵌合部を形成し、前記エンコーダの回転軸に軸心を中心とし前記凹状嵌合部と嵌合する凸状嵌合部を形成し、前記凹状嵌合部と前記凸状嵌合部が嵌合した状態で前記カム軸に前記エンコーダが同軸上に配設されていることを特徴とするカム式工具交換装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cam type tool changer including an encoder connected to a cam shaft and detecting a rotation angle of the cam shaft. Forming a concave fitting portion, and forming a convex fitting portion that fits with the concave fitting portion around the axis of the rotation axis of the encoder, and the concave fitting portion and the convex fitting portion The cam-type tool changer is characterized in that the encoder is coaxially disposed on the cam shaft in a state in which is fitted.
この発明によれば、凹状嵌合部と凸状嵌合部とを嵌合させるだけで、カム軸とエンコーダの回転軸との芯出しが高精度にかつ容易に行われる。また、カム軸側に凹状嵌合部が形成されているので、カム軸を軸方向に延長することなくエンコーダとの連結が可能となり、連結部位の軸方向の長さが短縮される。 According to the present invention, the cam shaft and the rotary shaft of the encoder can be centered with high accuracy and easily by simply fitting the concave fitting portion and the convex fitting portion. Further, since the concave fitting portion is formed on the cam shaft side, the cam shaft can be connected to the encoder without extending the cam shaft in the axial direction, and the length of the connecting portion in the axial direction is shortened.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のカム式工具交換装置において、前記カム軸と前記回転軸とを連結して前記回転軸を前記カム軸と連動して回転させる連動手段を備えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the cam type tool changer according to the first aspect, the camshaft and the rotating shaft are connected to each other, and interlocking means for rotating the rotating shaft in conjunction with the camshaft is provided. It is characterized by providing.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のカム式工具交換装置において、前記連動手段は、前記カム軸と前記回転軸を連結する連結ピンを軸心外に配設し、前記連結ピンを介して前記回転軸が前記カム軸と連動して回転することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the cam type tool changer according to the second aspect, the interlocking means includes a connection pin that connects the cam shaft and the rotation shaft outside the shaft center, and the connection The rotating shaft rotates in conjunction with the cam shaft via a pin.
請求項1に記載の発明によれば、カム軸とエンコーダの回転軸との芯出しが容易となるので、カム式工具交換装置の組立時間を短縮することができる。また、カム軸とエンコーダとの連結部位の軸方向の長さを短かくすることが可能となるので、エンコーダの保護カバーを設けるためのスペースを確保することができ、エンコーダを切削粉や切削油から保護することができる。 According to the first aspect of the present invention, the cam shaft and the rotary shaft of the encoder can be easily centered, so that the assembly time of the cam type tool changer can be shortened. In addition, since the axial length of the connecting portion between the camshaft and the encoder can be shortened, a space for providing a protective cover for the encoder can be secured. Can be protected from.
請求項2に記載の発明によれば、連動手段によりエンコーダはカム軸と連動して回転するので、カム軸の回転角度をエンコーダにより確実に検出することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the encoder rotates in conjunction with the cam shaft by the interlocking means, the rotation angle of the cam shaft can be reliably detected by the encoder.
請求項3に記載の発明によれば、カム軸と回転軸とを連結ピンを用いて連結しているので、スプラインなどを用いた嵌合構造などに比べて連結部分の構造を簡素化でき、製作が容易となる。
According to the invention of
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1ないし図7は、本発明の実施の形態1を示している。図2および図3において、符号10はカム式工具交換装置を示している。カム式工具交換装置10は、主としてハウジング11と、カム軸12と、カム15と、チェンジャーアーム18を有している。ハウジング11は、ベース20に取付けられている。ハウジング11内には、カム軸12が収納されている。カム軸12は、軸方向両端部に配置されたベアリング24を介してハウジング11に回転可能に支持されている。カム軸12の軸方向中間部には、カム軸12を軸心周りに回転させるためのウオームホイル13が取付けられている。カム軸12の下方には、ウオームホイル13を回転させるためのウオームギア14が配置されている。ウオームギア14は、ハウジング11に固定されたモータ19の出力軸に取付けられており、ウオームホイル13の外周部の一部と噛み合っている。カム軸12には、ウオームホイル13と隣接してカム15が取付けられている。カム軸12には、軸方向に延びるキー溝12dが形成されており、キー溝12dにはウオームホイル13とカム15とをカム軸12に固定するためのキー26が装着されている。これによりウオームホイル13とカム15は、カム軸12の軸心周り方向の所定位置に固定され、カム軸12と連動して回転するようになっている。
(Embodiment 1)
1 to 7 show Embodiment 1 of the present invention. 2 and 3,
ハウジング11の上部には、軸保持部16が形成されている。軸保持部16には、軸方向と軸心周り方向のいずれにも移動可能な出力シャフト17が保持されている。出力シャフト17の先端部には、水平方向に延びるチェンジャーアーム18が取付けられている。出力シャフト17は、カム15と連動しており、カム15の回転角度により軸方向への移動と軸心周り方向の移動とが可能となっている。チェンジャーアーム18の両端部には、工具ホルダ(図示略)を保持するための保持部18aと保持部18bが形成されている。チェンジャーアーム18の外周には、ベース20に固定された安全カバー22が配設されている。
A
ハウジング11には、環状のエンコーダ取付け用ベース23が取付けられている。エンコーダ取付け用ベース23の外周部には雄ネジ23aが形成されており、雄ネジ23aはハウジング11に螺合されている。カム軸12の端部を支持するベアリング24は、エンコーダ取付け用ベース23の内側に位置している。ベアリング24の外輪は、エンコーダ取付け用ベース23の内側の一方に嵌合されており、エンコーダ取付け用ベース23を介してハウジング11に保持されている。エンコーダ取付け用ベース23の他方の内側には、カム軸12の軸端部の外周面と摺接するオイルシール25が取付けられている。
An annular
図6および図7に示すように、カム軸12の先端部12aには、カム軸12の軸心C1を中心とする凹状嵌合部12bが形成されている。凹状嵌合部12bは、カム軸12の先端部12aを円形に切削することにより形成されており、後述するエンコーダ30との芯出しに使用されることから高精度に加工されている。図7に示すように、先端部12aには凹状嵌合部12bの底面から軸方向に延びる固定穴12cが形成されている。固定穴12cは、軸心C1から外れた位置に配設されており、凹状嵌合部12bの内周面に内接している。固定穴12cは、カム軸12とエンコーダ30の回転軸31と連動させる連動手段としての連結ピン35を圧入するためのものであり、内径が連結ピン35の外径よりも僅かに小に形成されている。図6に示すように、固定穴12cは、キー溝12dの中心とカム軸12の軸心C1とを結ぶ軸線Y2に対して直交する軸線X2上に位置している。すなわち、キー溝12dの中心を通る軸線Y2と固定穴12cを通る軸線X2とのなす角度θ2は90度となっている。なお、カム軸12の先端部12aの軸心C1上には、旋盤加工のためのセンター穴12hが形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図1に示すように、エンコーダ取付け用ベース23の一側には、カム軸12の回転角度を電気的に検出するエンコーダ30が取付けられている。エンコーダ30は、絶対位置を検出するアブソリュートタイプのエンコーダから構成されている。カム式工具交換装置10において、チェンジャーアーム18の動作制御を正確に行うためには、カム軸12の動きを高精度で把握する必要があることから、エンコーダ30によるカム軸12の回転角度の検出が行われる。エンコーダ30は、固定金具36を介してボルト37によりエンコーダ取付け用ベース23に固定されている。
As shown in FIG. 1, an
エンコーダ30の回転軸31は、カム軸12側に延びている。図4および図5に示すように、回転軸31の先端部31aには、回転軸31の軸心C2を中心とする凸状嵌合部31bが形成されている。凸状嵌合部31bは円柱状で、カム軸12との芯出しに使用されることから高精度に加工されている。凸状嵌合部31bの外径は、カム軸12の凹状嵌合部12bの内径よりも僅かに小に形成されている。回転軸31の先端部31aには、軸心C2を中心とし軸端から軸方向に延びる凹状嵌合部31cが形成されている。この凹状嵌合部31cは円穴状で、実施の形態1における嵌合には用いられないが、後述する実施の形態2の嵌合構造に利用される。実施の形態1においては、凹状嵌合部31cは回転軸31の軽減孔として機能する。
The
回転軸31の先端部31aには、軸端から軸方向に延びる係合溝31dが形成されている。係合溝31dは、図5に示すように凸状嵌合部31bと凹状嵌合部31cとの間を貫通する溝であり、溝幅は連結ピン35の外径よりも僅かに大に形成されている。係合溝31dは、ケーブル32の中心と回転軸31の軸心C2とを結ぶ軸線Y1に対して直交する軸線X1上に位置している。すなわち、係合溝31dを通る軸線X1とケーブル32の中心を通る軸線Y1とのなす角度θ1は90度となっている。図5における係合溝31dの位置は、カム軸12の回転角度が0度となる場合を示している。このように、エンコーダ30において、ケーブル32の中心を通る軸線Y1に対する係合溝31dの位置(角度θ1)を規定しているのは、エンコーダ30がアブソリュートタイプのエンコーダであり、カム軸12の絶対位置(角度)を検出する必要があるからである。インクレメントタイプのエンコーダの場合は、検出起点位置をリセットによって自由に設定することができるので、係合溝31dの位置はとくに問題にならない。
An engaging
ハウジング11の外側には、図3に示すように軸保持部16の下部から斜め下方に延びハウジング11の一側を覆うカバー38が設けられている。カバー38とエンコーダ30との間には、エンコーダ30における回転軸31側と反対側を覆う保護カバー40が設けられている。これにより、エンコーダ30はカバー38側から侵入する切削粉や切削油から保護されている。
As shown in FIG. 3, a
つぎに、この実施の態様1におけるエンコーダ30の取付け作業手順およびその作用について説明する。
Next, the installation work procedure and the operation of the
図1に示すように、まずカム軸12を所定の位置に停止させた状態で、カム軸12の固定穴12cに連結ピン35を挿入し、固定穴12cに連結ピン35の一方を圧入する。カム軸12に圧入された連結ピン35は、他方が固定穴12cから突出しており、エンコーダ30の回転軸31と係合可能な状態となっている。ここで、連結ピン30をエンコーダ30の回転軸31でなくカム軸12に圧入する構造を採用しているので、エンコーダ30の回転軸31の軸径を大きくする必要がなく、エンコーダ30は小型のものを使用することができる。また、固定穴12cは、図7に示すように凹状嵌合部12bの底部に形成されているので、連結ピン35を圧入するカム軸12の部分には突起がなく、圧入作業時におけるカム軸12と圧入工具との干渉を回避することができる。これにより、連結ピン35の圧入作業が容易になるとともに、カム軸12の損傷を未然に防止することができる。
As shown in FIG. 1, first, with the
つぎに、エンコーダ30は、回転軸31がカム軸12の軸端と対向するように配置された状態でカム軸12側へ押出される。カム軸12の凹状嵌合部12bの内径は、エンコーダ30の凸状嵌合部31bの外径よりも僅かに大に設定されており、いわゆる隙間嵌め構造となっているので、エンコーダ30をカム軸12側に押出すことにより凸状嵌合部31bは凹状嵌合部12bに円滑に進入する。すなわち、凸状嵌合部31bと凹状嵌合部12bが嵌合する際には、嵌合部分に微小な隙間が存在することになるので、小さな力で凹状嵌合部12bと凸状嵌合部31bとの嵌合が行われる。
Next, the
エンコーダ30のカム軸12側への押付けによってエンコーダ30の取付け面がエンコーダ取付け用ベース23に接触した状態では、連結ピン35が係合溝31dに進入する。連結ピン35が係合溝31dに進入すると、連結ピン35を介してカム軸12とエンコーダ30の回転軸31とが軸心周りに連結された状態となり、エンコーダ30の回転軸31はカム軸12に連動して回転することになる。カム軸12と回転軸31の連結が完了すると、ボルト37の締め付けが行われ、エンコーダ30は支持金具36を介してエンコーダ取付け用ベース23に固定される。この状態では、図1に示すように、カム軸12の軸心C1に対してエンコーダ30の軸心C2が同軸上に配設されるので、芯振れがなく、カム軸12によりエンコーダ30を円滑に回転させることができる。また、連結ピン35によってカム軸12とエンコーダ31とを連結するので、スプラインによる嵌合構造に比べて連結部分の構造を簡素化でき、連結部位の製作も容易となる。
In a state where the mounting surface of the
このように、凹状嵌合部12bと凸状嵌合部31bとの嵌合により、カム軸12に対するエンコーダ30の回転軸31の芯出しが自動的に行われるので、芯出し作業が容易となり、カム式工具交換装置10の組立時間を短縮することができる。また、カム軸12に凹状嵌合部12bを形成することにより、カム軸12を軸方向に延長することなくエンコーダ30との連結が可能となるので、ハウジング11の側面からエンコーダ30の外端までの距離L1は、図11の従来装置における距離L3よりも短くなる。したがって、図3に示すように、エンコーダ30の保護カバー40を設けるためのスペースを確保することができ、エンコーダ30を切削粉や切削油から保護することができる。
As described above, the fitting of the concave
(実施の態様2)
図8ないし図10は、本発明の実施の形態2を示している。実施の形態2が実施の形態1と異なるのはカム軸とエンコーダの嵌合構造のみであり、その他の構成は実施の形態1に準ずるので、準ずる部分に実施の形態1と同一の符号を付すことにより、準ずる部分の説明を省略する。実施の形態2においては、カム軸12の端部の形状のみが実施の形態1と異なり、エンコーダ30は実施の形態1と同一のものが用いられる。
(Embodiment 2)
8 to 10 show a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment only in the fitting structure of the camshaft and the encoder, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the corresponding parts. Therefore, the description of the corresponding part is omitted. In the second embodiment, only the shape of the end of the
図9および図10において、カム軸12の先端部12eには、カム軸12の軸心C1を中心とする凸状嵌合部12fが形成されている。凸状嵌合部12fは、カム軸12の先端部12eを円柱状に切削することにより形成されており、エンコーダ30との芯出しに使用されることから高精度に加工されている。カム軸12には、凸状嵌合部12fの付け根部分から軸方向に延びる固定穴12iが形成されている。固定穴12iは、連結ピン35の外径よりも僅かに内径が小になっており、連結ピン35の一方が圧入可能となっている。凸状嵌合部12fには、一部が軸方向に切除された切除部12gが形成されている。固定穴12iは、カム軸12における切除部12gに隣接した位置に形成されている。固定穴12iは、キー溝12dの中心とカム軸12の軸心C1とを結ぶ軸線X4に対して直交する軸線X4上に位置している。すなわち、キー溝12dを通る軸線Y4と固定穴12iとを通る軸線X4とのなす角度θ4は90度となっている。
9 and 10, a convex
つぎに、この発明の実施の態様2におけるエンコーダ30の取付け作業手順およびその作用について説明する。
Next, an installation work procedure of the
図8に示すように、まずカム軸12を所定の位置に停止させた状態で、カム軸12の固定穴12iに連結ピン35を挿入し、固定穴12iに連結ピン35を圧入する。連結ピン35の圧入が完了すると、エンコーダ30は回転軸31がカム軸12の軸端と対向するように配置された状態でカム軸12側へ押出される。カム軸12の凸状嵌合部12fの外径は、エンコーダ30の凹状嵌合部31cの内径よりも僅かに小に設定されているので、エンコーダ30をカム軸12側に押出すことにより凸状嵌合部12fは凹状嵌合部31cに円滑に進入する。すなわち、凸状嵌合部12fと凹状嵌合部31cが嵌合する際には、嵌合部分に微小な隙間が存在することになるので、小さな力で凸状嵌合部12fと凹状嵌合部31cとの嵌合が行われる。
As shown in FIG. 8, with the
凸状嵌合部12fは、カム軸12の軸心C1を中心として形成されており、凹状嵌合部31cはエンコーダ30の回転軸31の軸心C2を中心として形成されているので、凸状嵌合部12fと凹状嵌合部31cとの嵌合により、軸心C1と軸心C2は同一線上に位置することになる。エンコーダ30のカム軸12側への押付けにより、エンコーダ30の取付け面がエンコーダ取付け用ベース23に接触した状態では、連結ピン35が係合溝31dに進入する。連結ピン35が係合溝31dに進入すると、連結ピン35を介してカム軸12とエンコーダ30の回転軸31とが軸心周りに連結された状態となり、エンコーダ30の回転軸31はカム軸12に連動して回転することになる。この状態では、ハウジング11の側面からエンコーダ30の外端までの距離L2は、図11の従来装置の距離L3に比べて短くなる。
The convex
このように、エンコーダ30の回転軸31に凸状嵌合部31bと凹状嵌合部31cの双方を形成することにより、エンコーダ30を実施の態様1と実施の態様2のいずれのカム軸12(嵌合構造)にも使用することが可能となり、エンコーダ30の共用化が図れる。
Thus, by forming both the convex
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。上記各実施の形態においては、カム軸12とエンコーダ30の回転軸31とを連動させる連動手段として連結ピン35を用いたが、例えば凸状嵌合部および凹状嵌合部の断面形状をD形とする嵌合構造(断面円形の軸の外周部の一部を切除して断面形状をD形とした凸状嵌合部と断面形状がD形の凹状嵌合部による嵌合構造)や、スプラインなどによる嵌合構造を連動手段として用いる構成であってもよい。また、エンコーダ30とは、カム軸12の回転角度を電気的に検出する機能を有するものを意味し、種類を問わない。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, It is included in this invention. In each of the above embodiments, the connecting
10 カム式工具交換装置
12 カム軸
12b 凹状嵌合部
12c 固定穴
12d キー溝
12f 凸状嵌合部
12i 固定穴
15 カム
18 チェンジャーアーム
23 エンコーダ取付け用ベース
30 エンコーダ
31b 凸状嵌合部
31c 凹状嵌合部
31d 係合溝
35 連結ピン
C1 カム軸の軸心
C2 エンコーダの軸心
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