JP2009095920A - 自動ツールチェンジャの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動ツールチェンジャの固定フレームに対して、モータ及び減速機がどのように配置される場合であっても、モータのケーブルを容易に引き廻すことを可能とする。
【解決手段】外歯歯車５０と内歯歯車５２との相対回転として減速出力を取り出す減速機５６を備えた自動ツールチェンジャ４６の駆動装置４８において、外歯歯車５０の両側に、第１、第２キャリヤ６０、６２を備え、モータ５４が該第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心からオフセットされた状態で取り付けられ、減速機５６の半径方向中央を貫通するホロー部６５が形成され、該ホロー部６５にモータ５４用のケーブル６６が挿通され、且つ内歯歯車５２と一体化されたケーシング６８に当該自動ツールチェンジャ４６の無端状チェーン７０を駆動するための駆動スプロケット７２が固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動ツールチェンジャの駆動装置に関する。

マシニングセンタ等の自動ツールチェンジャは、多くの工具を外周に把持した工具マガジンから必要な工具を取り出し、主軸に把持された工具と入れ替える作業を自動的に行うものである。この種の自動ツールチェンジャの前記工具マガジンの駆動装置として、例えば、図４及び図５に示されるような装置が知られている（特許文献１）。

モータ３の回転は、減速機５によって減速され、駆動スプロケット７の回転として取り出される。駆動スプロケット７は、無端状チェーンＣを回転させる。一方、自動ツールチェンジャ９の工具マガジンＢにおいては、多数の工具受容ポツトＰがこの無端状チェーンＣにより等間隔に連結されている。減速機５の駆動スプロケット７の回転により無端状チェーンＣが回転すると、工具マガジンＢの工具受容ポツトＰが回転し、図示せぬ工具が交換可能となる。

モータ３は、その全体が自動ツールチェンジャ９のフレーム１４にボルト１６を介して取り付けられている。減速機５は、モータ３のケーシング１１にボルト１３によって固定されている。この減速機５は、外歯歯車１０と内歯歯車１２とを有するいわゆる揺動内接噛合型の遊星歯車減速機であり、モータ３の回転によって、外歯歯車１０を内歯歯車１２に内接させながら揺動させ、該外歯歯車１０と内歯歯車１２との相対回転を出力として前記駆動スプロケット７から取り出すものである。

前記外歯歯車１０の軸方向両側には、該外歯歯車１０の自転成分と同期する第１、第２キャリヤ１８、２０が配置され、前記ボルト１３によって連結されている。この減速機５においては、この構成により外歯歯車１０の自転が拘束されると共に揺動のみが許容され、この揺動によって該外歯歯車１０と内歯歯車１２との噛合位置が移動する構成とされている。

外歯歯車１０が１回揺動することによって噛合位置が１周すると、外歯歯車１０と内歯歯車１２はその歯数差分だけ相対回転するが、外歯歯車１０の自転が拘束されていることから、結局、この外歯歯車１０と内歯歯車１２との相対回転は、内歯歯車１２側の回転として取り出されることになる。この結果、該内歯歯車１２と一体化されている減速機ケーシング２６を介して該減速機ケーシング２６とボルト２８によって一体化されている前記駆動スプロケット７が回転する。

特開平１０−１５１５４０号公報

しかしながら、このような従来の自動ツールチェンジャの駆動装置にあっては、自動ツールチェンジャの固定フレームの背面側に、モータが取り付けられる構成とされていたため、操作者のモータのメンテナンスが非常に困難であるという問題があった。しかしながら、このメンテナンスを容易化するために、例えば、モータを操作者にとって（操作盤に対して）前面側に配置しようとすると、該モータの電力供給用のケーブルやエンコーダの検出信号送信用のケーブルを、固定フレームの前面側にまで引き廻す必要があるという新たな問題が生じる。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、モータ、あるいは減速機が自動ツールチェンジャのフレームのいずれの側に組み付けられている場合であっても、モータ用のケーブルの引き回しが容易であり、その結果、例えば、モータを操作者の最前面側に配置することによって、該モータのメンテナンスを容易化することを容易に実現可能とした自動ツールチェンジャの駆動装置を提供することその課題としている。

本発明は、外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車とを有し、モータの回転を該外歯歯車と内歯歯車との相対回転として減速・出力する減速機を備えた自動ツールチェンジャの駆動装置において、前記外歯歯車の軸方向両側に、該外歯歯車の自転成分と同期する第１、第２キャリヤを備え、前記モータが、前記第１、第２キャリヤの軸心からオフセットして取り付けられ、該第１、第２キャリヤを含む前記減速機の半径方向中央部に、該減速機を軸方向に貫通するホロー部が形成され、該ホロー部に、前記モータ用のケーブルが挿通され、且つ前記内歯歯車が前記減速機のケーシングを兼用するとともに、該ケーシングに当該自動ツールチェンジャの可動部材を駆動するための回転駆動体が固定された構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、モータは第１、第２キャリヤの軸心、即ち、減速機の半径方向中央部からオフセットして取り付けられており、且つこの減速機の半径方向中央部に該減速機を軸方向に貫通するホロー部が形成されている。このため、減速機の半径方向中央部にホロー部を容易に形成することができ、このホロー部を利用することによってモータ用のケーブルを通すことができる。したがって、ケーブルの取り扱いも容易であり、自動ツールチェンジャの固定フレームに対してモータ、減速機がどのように取り付けられる場合であっても、ケーブルの引き廻しに問題が生じることはない。そのため、例えば、操作者にとって（操作盤に対して）モータを前面側に配置することも、特に困難を伴うことなく容易に実現することができる。

自動ツールチェンジャの固定フレームに対して、モータ或いは減速機がどのように配置される場合であっても、モータ用のケーブルを容易に引き廻すことができ、この結果、例えばモータを最もメンテナンスが容易な位置に配置することが簡単に実現できるようになる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る自動ツールチェンジャの駆動装置の実施形態の例を示す縦断面図、図２は、その要部拡大図である。また、図３は図２の矢視III−III線に沿う断面図である。

主に図１を参照して、概略から説明すると、この自動ツールチェンジャ４６の駆動装置４８は、モータ５４の回転を外歯歯車５０と内歯歯車５２との相対回転として減速・出力する減速機５６を備える。外歯歯車５０は揺動しながら内歯歯車５２に内接噛合する。

外歯歯車５０の軸方向両側には、該外歯歯車５０の自転成分と同期する（この実施形態の場合には固定状態で同期している）第１、第２キャリヤ６０、６２が配置されている。

自動ツールチェンジャ４６の固定フレーム６４に対しては、第１キャリヤ６０がボルト６７を介して固定される。また、モータ５４は、第２キャリヤ６２に、アダプタ（後述）９２を介して該第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心Ｏ１からオフセット量Ｌ１だけオフセットして連結される。第１、第２キャリヤ６０、６２を含む減速機５６の半径方向中央には、該減速機５６を軸方向に貫通するホロー部６５が形成され、このホロー部６５に、モータ５４用のケーブル６６（６６Ａ、６６Ｂ）が挿通される。

内歯歯車５２は、減速機５６のケーシング６８を兼用している。このケーシング６８には、第１、第２キャリヤ６０、６２が軸受６１Ａ、６１Ｂを介して回転自在に支持されると共に、前記自動ツールチェンジャ４６の可動部材である無端状チェーン７０を駆動するための駆動スプロケット（回転駆動体）７２がボルト７１を介して固定される。無端状チェーン７０には、自動ツールチェンジャ４６の工具マガジン７１の工具受容ポット７３が取り付けられている。即ち、無端状チェーン７０が回転することにより、工具受容ポット７３が駆動され、図示せぬ工具の交換ができるようになっている。

なお、この実施形態では、固定フレーム６４に対して図１、図２の右側が操作者側である。即ち、図示せぬ操作盤に対して（操作者から見て）モータ５４が最前面側に位置していることになる。

以下、主に図２、図３を参照して、各部の構成をより詳細に説明する。

モータ５４のモータ軸５４Ａにはピニオン７４が一体回転可能に配置されており、ギヤ７８と噛合している。ギヤ７８は、減速機５６の入力軸７６上にスプライン７７を介して組み込まれている。入力軸７６には偏心体８０（８０Ａ、８０Ｂの２個）が一体的に形成されており、複数のころを用いた軸受８２（８２Ａ、８２Ｂ）を介して外歯歯車５０（５０Ａ、５０Ｂ）が揺動可能に嵌合している。

外歯歯車５０には、５９個のトロコイド形状の外歯５１が形成されており、内歯歯車５２に内接噛合している。内歯歯車５２の内歯はころ状のピン５３によって構成されており、その数（すなわち歯数）は６０本である。前述したように、内歯歯車５２は、減速機５６のケーシング６８を兼ねており、ボルト７１を介して前記駆動スプロケット７２に連結されている。

外歯歯車５０には、複数の内ピン孔８４が該外歯歯車５０の軸方向に貫通して形成されており、内ローラ８６が被せられた内ピン８８が遊嵌している。内ピン８８は、第１キャリヤ６０に一体的に突出形成されており、先端が第２キャリヤ６２に形成された凹部６２Ａに当接するまで挿入された状態で、ボルト９０により第２キャリヤ６２と連結されている。

第１キャリヤ６０は、自動ツールチェンジャ４６の固定フレーム６４にボルト６７を介して固定されているため、外歯歯車５０は内ピン８８及び内ローラ８６を介してその自転が拘束されている。

モータ５４は、アダプタ９２を介してボルト９４により第２キャリヤ６２に取り付けられている。アダプタ９２は、第２キャリヤ６２のインロー部６３と嵌合すると共に、第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心Ｏ１から寸法Ｌ１だけオフセットされた中心Ｏ２を有する円筒開口部９３を備える。モータ５４は、該円筒開口部９３に嵌合している。即ち、モータ５４は、アダプタ９２を介して第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心Ｏ１から寸法Ｌ１だけオフセットされた状態で、第２キャリヤ６２に取り付けられることになる。アダプタ９２が第２キャリヤ６２に取り付けられており、前述したように第２キャリヤ６２は、第１キャリヤ６０を介して自動ツールチェンジャ４６の固定フレーム６４に固定されているため、結局、モータ５４は、間接的に自動ツールチェンジャ４６の固定フレーム６４に固定されていることになる。

モータ５４が第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心Ｏ１からオフセット量Ｌ１だけオフセットされた状態で第２キャリヤ６２に取り付けられていることにより、減速機５６の第１、第２キャリヤ６０、６２の軸心Ｏ１を中心とする半径方向中央部の軸方向両側には何もない空間が確保されている。この実施形態では、第１、第２キャリヤ６０、６２を含む減速機５６の半径方向中央部に該減速機５６を軸方向に貫通するホロー部６５を形成し、この何もない空間を該ホロー部６５によって連通させ、ここにモータ５４用のケーブル６６（電力供給用のケーブル６６Ａ、及び図示せぬエンコーダの検出信号送信用のケーブル６６Ｂ）を挿通させている。即ち、各ケーブル６６Ａ、６６Ｂは、固定フレーム６４の裏面側から該固定フレーム６４の取り付け孔６３を介して前面側に導かれ、減速機５６のホロー部６５を介してモータ５４と連結されている。

なお、図の符号９６はボルト９７を介して第１キャリヤ６０に連結された保護パイプであり、この保護パイプの９６の内側が前記ホロー部６５となっている。また、この保護パイプ９６のモータ側端部にはオイルシール９８Ａが組み込まれ、オイルシール９８Ｂ、９８Ｃと共同して減速機５６内の潤滑剤を封止している。なお、オイルシール９８Ａは、Ｏリングのような封止部材でも良い。

次にこの駆動装置４８の作用を説明する。

電力供給用のケーブル６６Ａを介してモータ５４が駆動され、モータ軸５４Ａが回転すると、ピニオン７４及びギヤ７８を介して入力軸７６が回転する。入力軸７６が回転すると、該入力軸７６と一体的に形成されている偏心体８０が回転し、軸受８２を介して外歯歯車５０が揺動回転する。外歯歯車５０は第１キャリヤ６０から一体的に突出された内ピン８８及び該内ピン８８に被せられた内ローラ８６によってその自転が拘束されているため、外歯歯車５０が１回揺動するごとに、内歯歯車５２はその歯数差（６０−５９）＝１の分だけ外歯歯車５０に対して相対回転する。この相対回転が内歯歯車５２と一体化されているケーシング６８を介して駆動スプロケット７２に伝達され、無端状のチェーン７０を介して工具マガジン７１の工具受容ポット７３が回転する。

ここで、モータ５４が操作者の最前面に配置されているにも拘わらず、モータ５４の駆動に必要なケーブル６６Ａ、６６Ｂは、固定フレーム６４の裏面側から減速機５６のホロー部６５を介してモータ５４にまで引き廻されており、且つ、モータ５４は減速機５６の軸心Ｏ１からオフセット量Ｌ１だけオフセットされた位置に配置されているため、該ケーブル６６Ａ、６６Ｂを、極めて無駄のない態様でモータ５４にまで配線することができている。また、モータ５４が操作者の最前面に配置されているため、エンコーダを含む該モータ５４のメンテナンスを極めて容易に行うことができる。

なお、本発明によれば、ホロー部を利用することによって、自動ツールチェンジャの固定フレームに対してモータ及び減速機が前面或いは裏面のどちらの側に取り付けられる場合であっても、容易に対応できることが可能となるが、固定フレームに対してモータが操作者の前面側に取り付けられることを必ずしも要求するものではない。それは、固定フレームのいずれの側の方がよりメンテナンスがし易いかという点に関しては、必ずしも前面側の方が常にメンテナンスが容易とは限らないからである。モータのケーブルをいずれの側から引き廻すのが容易かという点に関しても同様である。他の部材との関係を含め、これらを総合的に考慮して、その配置側を適宜に決定することは許容される。

また、上記実施形態では、第１キャリヤが固定フレームに直接固定され、また、モータがアダプタを介して第２キャリヤに取り付けられる例が示されていたが、本発明では、要は、第１キャリヤが固定フレームに固定可能とされており、且つ、モータが第１、第２キャリヤの軸心からオフセットされた状態で取り付けられていれば良く、それ以上の具体的な取付手法は限定されない。例えば、第１キャリヤは、固定フレームに（直接ではなく）アダプタ或いはブラケット等を介して固定されていても良い。また、モータは、（第２キャリヤにではなく）固定フレームに取り付けられる構造であっても良い。この場合、固定フレームに直接取り付けられる構造でも、また、アダプタ或いはブラケット等を介して取り付けられる構造であっても良い。更には、モータの取り付けサイドも、第１、第２キャリヤに対して固定フレームが存在する側と（上記実施形態のように）逆の側としても良いし、同じ側としても良い。

更に、上記実施形態においては、ケーシングと一体化された内歯歯車の回転が駆動スプロケットを介して自動ツールチェンジャの無端状のチェーンを回転させる構成とされていたが、本発明においては、自動ツールチェンジャの可動部材を駆動するための回転駆動体は、必ずしも駆動スプロケットである必要はなく、例えば、歯付きのプーリ、あるいは歯車のような回転駆動体であってもよい。

自動ツールチェンジャを駆動するための装置として広く利用できる。

本発明に係る自動ツールチェンジャの駆動装置の実施形態の例を示す縦断面図 図１の要部拡大図 図２の矢視III−III線に沿う断面図 従来の自動ツールチェンジャの駆動装置の例を示す図１相当の縦断面図 図４の駆動装置が組み込まれる自動ツールチェンジャの全体概略斜視図

符号の説明

４６…自動ツールチェンジャ
４８…駆動装置
５０…外歯歯車
５２…内歯歯車
５４…モータ
５６…減速機
６０…第１キャリヤ
６２…第２キャリヤ
６４…固定フレーム
６５…ホロー部
６６…ケーブル
６８…ケーシング
７０…無端状チェーン（可動部材）
７２…駆動スプロケット（回転駆動体）
７６…入力軸
８０…偏心体
８８…内ピン孔
８６…内ピン
９２…アダプタ
９６…保護パイプ
Ｏ１…第１、第２キャリヤの軸心
Ｌ１…オフセット量

Claims (3)

1. 外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車とを有し、モータの回転を該外歯歯車と内歯歯車との相対回転として減速・出力する減速機を備えた自動ツールチェンジャの駆動装置において、
   前記外歯歯車の軸方向両側に、該外歯歯車の自転成分と同期する第１、第２キャリヤを備え、
   前記モータが、前記第１、第２キャリヤの軸心からオフセットして取り付けられ、
   該第１、第２キャリヤを含む前記減速機の半径方向中央部に、該減速機を軸方向に貫通するホロー部が形成され、
   該ホロー部に、前記モータ用のケーブルが挿通され、且つ
   前記内歯歯車が前記減速機のケーシングを兼用するとともに、該ケーシングに当該自動ツールチェンジャの可動部材を駆動するための回転駆動体が固定された
   ことを特徴とする自動ツールチェンジャの駆動装置。
2. 請求項１において
   前記モータが、前記第１、第２キャリヤのうちモータ側に位置する第２キャリヤに、前記オフセット設置を可能とするアダプタを介して連結されている
   ことを特徴とする自動ツールチェンジャの駆動装置。
3. 請求項１または２において、
   前記モータが、操作盤に対して前記自動ツールチェンジャの固定フレームの前面側に配置されている
   ことを特徴とする自動ツールチェンジャの駆動装置。

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