JP2513427Y2

JP2513427Y2 - 自動工具交換装置

Info

Publication number: JP2513427Y2
Application number: JP1990035589U
Authority: JP
Inventors: 忍宮本; 政信馬場; 正花岡; 良春岩井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2005-04-02
Also published as: JPH03126532U

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的（１）産業上の利用分野本考案は、工作機械のツールヘッドに対するツールの
着脱と、そのロック・アンロックを自動的に行うための
自動工具交換装置に関する。

（２）従来の技術従来、工作機械に対するツールの装着は、チャック爪
を有するツール着脱機構に把持したツールを工作機械の
ツールヘッドに挿入し、ロック・アンロック機構で前記
ツールをツールヘッドにロックすることにより行われて
おり、また、そのツールの取り外しは、前記ツール着脱
機構とロック・アンロック機構とにより前述と逆の手順
で行われている。

（３）考案が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の自動工具交換装置では、ツ
ールを把持してツールヘッドに着脱するツール着脱機構
と、そのツールをツールヘッドにロックまたはアンロッ
クするロック・アンロック機構が別個に設けられている
ので、その自動工具交換装置全体が大型化して工作機械
近辺の狭隘な空間にレイアウトすることが困難であるば
かりか、ツール着脱機構とロック・アンロック機構とを
順次ツールヘッドに対向させる必要があるため、ツール
の交換時間が長くなる不都合があった。

本考案は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動工
具交換装置のツール着脱機構とロック・アンロック機構
を合理的にレイアウトすることにより、その寸法の小型
化を図るとともにツール交換時間を短縮することを目的
とする。

B.考案の構成（１）課題を解決するための手段前記目的を達成するために、本考案は、工作機械のツ
ールヘッドに設けたツール保持機構に保持されるツール
を把持し得るチャックを備え、前記ツール保持機構に前
記ツールを着脱するツール着脱機構と、前記ツール保持
機構に保持したツールを前記ツールヘッドに対しロック
あるいはアンロックすべく、昇降および回転して前記ツ
ール保持機構を作動させるロッドを有するロック・アン
ロック機構とを具備してなる自動工具交換装置におい
て、前記ツール着脱機構とロック・アンロック機構と
を、それぞれ前記ツールヘッドに同時に対向可能な如く
工具交換装置本体に設けて、該ツール着脱機構がツール
ヘッド上のツールに対するチャックの把持・解放を行な
い得る作業位置にある時に、該ロック・アンロック機構
が同ツールのツールヘッドに対するロックあるいはアン
ロックを行ない得る作業位置に置かれるようにしたこと
を第１の特徴とする。

また、本考案は前記の第１の特徴に加えて、前記ロッ
ク・アンロック機構がロッド昇降機構とロッド回転機構
とを備え、前記ロッド昇降機構が、支持ハウジングに回
動自在に支持された回転軸と、この回転軸に一端が固着
され、その他端が前記ロッドに係合するアームとを備え
るとともに、前記ロッド回転機構が、前記支持ハウジン
グに往復動自在に支持されたラックと、このラックに噛
合するピニオンと、このピニオンに噛合する出力ギヤ
と、この出力ギヤと一体で回転し、前記ロッドに相対回
転不能かつ軸方向摺動可能に係合するスリーブとを備え
たことを第２の特徴とする。

（２）作用前述の本考案の第１の特徴によれば、工具交換装置本
体に設けたロック・アンロック機構により、工作機械の
ツールヘッドに設けたツール保持機構がアンロックされ
た後、前記工具交換装置本体に設けたツール着脱機構の
チャックによりツールが把持されて前記ツール保持機構
から取り出される。また、工具交換装置本体に設けたツ
ール着脱機構のチャックによりツールが把持されて、工
作機械側の前記ツール保持機構に取り付けられた後、前
記工具交換装置本体に設けたロック・アンロック機構に
より該ツール保持機構がロックされる。

而してツール着脱機構とロック・アンロック機構と
は、同時にツールヘッドに対向可能な如くいずれも工具
交換装置本体に設けられていて、ツール着脱機構がツー
ルヘッド上のツールに対するチャックの把持・解放を行
ない得る作業位置にある時に、ロック・アンロック機構
が同ツールのツールヘッドに対するロックあるいはアン
ロックを行ない得る作業位置に置かれるように構成され
ているため、この工具交換装置本体がコンパクトに形成
されるとともに、ツールの交換時間が短縮される。

また本考案の第２の特徴によれば、ツール保持機構を
ロックあるいはアンロックするロック・アンロック機構
のロッドが、支持ハウジングに設けた回転軸およびアー
ムを介して昇降駆動されるとともに、そのロッドが同じ
く支持ハウジングに設けたラック、ピニオン、出力ギ
ヤ、およびスリーブを介して回転駆動される。このと
き、前記ロッドが前記スリーブに相対回転不能かつ軸方
向摺動可能に係合しているので、ロッドの昇降と回転が
いずれも支障なく行われるとともに、そのロッド昇降機
構とロッド回転機構がコンパクトに形成される。

（３）実施例以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図〜第７図は、本考案の一実施例を示すもので、
第１図はその自動工具交換装置の全体正面図、第２図は
第１図の要部拡大図、第３図は第２図のIII方向矢視平
面図、第４図は第２図のIV−IV線断面図、第５図は第２
図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は第３図のVI−VI線断面
図、第７図はツールヘッドを示す第４図の部分拡大図で
ある。

第１図に示すように、この自動工具交換装置Ａは、基
台１上に紙面に対して垂直方向に敷設した一対のガイド
レール２にスライダ３を介して支持された移動体４を備
えている。移動体４には回動軸５を介して揺動腕６の基
端が枢支されており、この揺動腕６の先端には後述のツ
ール着脱機構Ｃとロック・アンロック機構Ｌを一体に備
えた工具交換装置本体７が装着されている。工具交換装
置本体７は、水平方向に延びる図示の作動位置と、前記
回動軸５を中心に上方に揺動した格納位置との間を、移
動体４の上面に設けたシリンダ８により回動される。

第２図〜第４図に示すように、前記ツール着脱機構Ｃ
は、工具交換装置本体７の下部に設けたチャックハウジ
ング９に、図示せぬ工作機械の２個のツールヘッドＨに
同時にツールＴを装着し得る２個の取出用チャック10を
備えるとともに、前記２個のツールヘッドＨから同時に
ツールＴを取り外し得る２個の取付用チャック11を備え
ている。各チャック10,11は、チャックハウジング９に
固着した固定チャック爪12₁，12₂と、このチャックハウ
ジング９にピン13₁，13₂を介して開閉自在に枢支した可
動チャック爪14₁，14₂とよりなり、両チャック爪12₁，1
2₂；14₁，14₂は協働してツールＴを把持する。

チャックハウジング９の両端に設けたブラケット1
5₁，15₂には取出用摺動シャフト16₁と取付用摺動シャフ
ト16₂が摺動自在に並設されており、取出用摺動シャフ
ト16₁に設けた４個の突起17₁には前記２個の取出用チャ
ック10の可動チャック爪14₁の上端に係合するととも
に、取付用摺動シャフト16₂に設けた４個の突起17₂には
前記２個の取付用チャック11の可動チャック爪14₂の上
端に係合している。取出用摺動シャフト16₁の左端に設
けたナックル18₁は支持板19₁のブラケット20₁にピン21₁
で枢支したベルクランク22₁の一端に係合しており、こ
のベルクランク22₁の他端は前記支持板19₁に設けたシリ
ンダ23₁のナックル24₁に係合している。また、前記ブラ
ケット15₁と左端の突起17₁との間には取出用摺動シャフ
ト16₁を右方向に付勢するスプリング25₁が縮設されてい
る。したがって、前記シリンダ23₁を伸長駆動して取出
用摺動シャフト16₁をスプリング25₁に抗して左方向に駆
動すると、突起17₁に押圧されて２個の取出用チャック1
0の可動チャック爪14₁が開かれ、逆にシリンダ23₁を収
縮駆動すると、前記スプリング25₁の弾発力で前記可動
チャック爪14₁が閉じられる。また、２個の取付用チャ
ック11の可動チャック爪14₂を駆動する機構は、前述の
２個の取出用チャック10の可動チャック爪14₁を駆動す
る機構に対して左右対称に配設されており、その構造は
実質的に同一である。したがって、その構成部材に添字
_２を付すことにより重複する説明を省略する。而して、
シリンダ23₂を伸縮駆動することにより、２個の取付用
チャック11の可動チャック爪14₂は固定チャック爪12₂に
対して開閉駆動される。

次に、第５図および第６図を併せて参照しながら、前
記ロック・アンロック機構Ｌのロッド昇降機構の構造を
説明する。支持ハウジング26の上部に設けた３個のブラ
ケット27には、回転軸28が回動自在に支持されている。
回転軸28の一端に固着したアーム29は、支持ハウジング
26の左端に上下方向に形成したシリンダ孔30に摺合する
ピストン31と一体のピストンロッド31aの中間部に係合
しており、このシリンダ孔30に油路32,33を介して圧油
を供給することにより、ピストンロッド31aが昇降して
前記回転軸28を回転駆動する。

支持ハウジング26には、前記４個のチャック10,11に
対応して４本のロッド34が昇降自在に支持されており、
このロッド34の下端はツールヘッドＨの上部に対向して
いる。ロッド34の上端外周には検出ドグ35が一体に固着
されるとともに、その下部には駆動部材36が上下動自在
に嵌合しており、この駆動部材36とロッド34に設けたフ
ランジ34a間にはスプリング37が縮設されている。そし
て、回転軸28に固着したフォーク状アーム38の先端が前
記駆動部材36に係合しており、前記回転軸28の回転は上
下動となってロッド34に伝達される。ロッド34の上端に
は継手39を介してエア供給管40が接続され、このエア供
給管40から供給されたエアはロッド34の内部を貫通する
エア通路34b通ってツールヘッドＨに達している。ま
た、前記３個のブラケット27の上端に架設した支持板41
には前記検出ドグ35によって作動する４個の近接スイッ
チ42が設けられており、各々ロッド34の昇降動を検出す
るようになっている。

次に、ロック・アンロック機構Ｌのロッド回転機構の
構造を説明すると、支持ハウジング26の内部に水平方向
に形成したシリンダ孔43の内部にはスプリング44で左方
向に付勢された２個のピストン45が摺合しており、油路
46,47を介して供給される圧油によって左右方向に往復
駆動される。各ピストン45に形成したラック48には、支
持ハウジング26の内部に上下方向に配設したピニオン軸
49によって軸支したピニオン51が噛合しており、各ピニ
オン51には支持ハウジング26にボールベアリング52を介
して支持されるとともに、前記ロッド34の外周にスプラ
イン34dを介して係合するスリーブ53に形成した各２個
の出力ギヤ54が噛合している。したがって、左側のピス
トン45を駆動すると、ラック48、ピニオン51、出力ギヤ
54、およびスリーブ53を介して左側の２本のロッド34が
回転駆動され、同様に右側のピストン45を駆動すると右
側の２本のロッド34が回転駆動される。そして、支持ハ
ウジング26の上面には前記スリーブ53の上端に設けた検
出ドグ55に対向するように近接スイッチ56が設けられて
おり、この近接スイッチ56によってスリーブ51の回転位
置、すなわち、そのスリーブ53にスプライン係合して一
体に回転するロッド34の回転位置が検出される。

第７図に示すように、ツールヘッドＨは、その回転部
材57の内部にツールＴを着脱自在に把持するツール保持
機構Ｇを備えている。ツール保持機構Ｇは、回転部材57
の内部に軸方向に形成したツール挿入孔58を備えるとと
もに、前記軸方向に直交する方向にスピンドル支持孔59
を備えている。スピンドル支持孔59に回転自在に支持さ
れるスピンドル60は、前記ツール挿入孔58の内部におい
て互いに逆方向に偏心する上部偏心円柱部60aと中央偏
心円柱部60bを備え、且つ上端部に前記ロッド34の下端
に形成した角軸部34cが嵌合する角孔60cを備えている。
また、スピンドル60の内部にはロッド34のエア通路34b
に連通可能なエア通路60dが形成されており、前記エア
供給管40、ロッド34のエア通路34b、スピンドル60のエ
ア通路60dを介してツールヘッドＨ内に高圧エアを噴出
することにより、該ツールヘッドＨとツールＴに付着し
た塵が吹き払われる。一方、ツール挿入孔58の内部に
は、前記スピンドル60の中央偏心円柱部60bが係合する
ボール保持部材61が軸方向摺動自在に支持されるととも
に、そのボール保持部材61の外周には前記スピンドル60
の上部偏心円柱部60aが係合する筒状摺動部材62が嵌合
している。そして、ボール保持部材61の円周方向複数箇
所に形成したボール孔61aには、それぞれ係止ボール63
が遊嵌している。

一方、ツールＴには、ボール保持部材61に軸方向に形
成したツール保持孔61bに挿入される段付の突出部64が
形成されるとともに、前記各チャック10,11によって把
持される円柱状の把持部65が形成されている。

而して、スピンドル60が第７図に示す回転位置にある
とき、筒状摺動部材62は右端にあってボール保持部材61
のボール孔61aから離間しているため、係止ボール63は
半径方向に自由に移動することができ、この状態ではツ
ールＴをツールヘッドＨに自由に着脱することができ
る。また、ツールＴを挿入した状態からロッド34を介し
てスピンドル60を180°回転させると、その上部偏心円
柱部60aによって筒状摺動部材62が左方向に移動し、係
止ボール63を強制的に内側に移動させる。すると、係止
ボール63がツールヘッドＴの突出部64の段部に係合し、
このツールＴを抜き取り不能にロックする。同時に、ス
ピンドル60の中央偏心円柱部60bによってボール保持部
材61が右方向に移動し、係止ボール63を介してツールＴ
をツールヘッドＨに強固に締め付けて固定する。

次に、前述の本考案の一実施例の作用を説明する。

図示せぬ工作機械のツールヘッドＨに装着されたツー
ルＴを交換するには、予め新しいツールＴを２個の取付
用チャック11に把持した状態で、自動工具交換装置Ａの
移動体４をガイドレール２に沿って移動させるともに、
その工具交換装置本体７を回転軸５回りに水平位置まで
揺動させ、２個の取出用チャック10に対応する２本のロ
ッド34の下端を交換すべき古いツールＴが装着されたツ
ールヘッドＨの上部に対向させる。この状態からピスト
ン31を駆動して回転軸28を回転させ、アーム29および駆
動部材36を介してロッド34を駆動すると、スリーブ53の
内部を下降したロッド34下端の角軸部34cはツールヘッ
ドＨのツール保持機構Ｇに挿入され、そのスピンドル60
の角孔60cに係合する。続いて、ピストン45を作動させ
てラック48、ピニオン51、および出力ギヤ54を介してス
リーブ53を回転させると、このスリーブ53にスプライン
係合する前記ロッド34が回転してツール保持機構Ｇをア
ンロックし、古いツールＴは抜き取り可能な状態とな
る。このようにしてツール保持機構Ｇのアンロックが完
了すると、前記ロッド34は上昇して原位置に復帰する。

続いて、シリンダ23₁により取出用摺動シャフト16₁を
駆動して２個の取出用チャック10を閉じ、その固定チャ
ック爪12₁と可動チャック爪14₁の間に古いツールＴを把
持した後、ツールヘッドＨを後退させて前記ツールＴを
ツールヘッドＨから抜きとる。次にツールヘッドＨを横
移動させ、そのツールヘッドＨを２個の取付用チャック
11に対向させた後、該ツールヘッドＨを前進させ、前記
取付用チャック11に把持した新しいツールＴをツールヘ
ッドＨに挿入する。この状態から、前記ロッド34を再び
下降させてツールヘッドＨのツール保持機構Ｇに挿入し
た後、このロッド34を前述と逆方向に回転させ、ツール
Ｔが抜き取り不能となるようにツール保持機構Ｇをロッ
クする。このようにしてツール保持機構Ｇがロックされ
ると、前記ロッド34を原位置に上昇させた後、工具交換
装置本体７を移動体４と共に工作機械から離脱させ、ツ
ールＴ交換の１サイクルを終了する。

以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は前記実
施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範
囲に記載された本考案を逸脱することなく種々の小設計
変更を行うことが可能である。

例えば、実施例の自動工具交換装置Ａは取出用チャッ
ク10と取付用チャック11を各２個備えているが、その数
は各１個、あるいは各３個以上であってもよい。

C.考案の効果以上のように、本考案の第１の特徴によれば、工作機
械のツールヘッドに設けたツール保持機構にツールを着
脱するツール着脱機構と、前記ツール保持機構に保持し
たツールを工作機械のツールヘッドに対しロックあるい
はアンロックすべく、ツール保持機構を作動させるロッ
ク・アンロック機構とが、同時にツールヘッドに対向可
能な如くいずれも工具交換装置本体に設けられていて、
ツール着脱機構がツールヘッド上のツールに対するチャ
ックの把持・解放を行ない得る作業位置にある時に、ロ
ック・アンロック機構が同ツールのツールヘッドに対す
るロックあるいはアンロックを行ない得る作業位置に置
かれるように構成されているので、工具交換装置本体が
コンパクトになって工作機械近傍の狭隘な空間に容易に
レイアウトすることが可能となるばかりか、前記ツール
着脱機構とロック・アンロック機構をツールヘッドに順
次に対向させる必要はなくなり、ツールの交換時間を短
縮することができる。

また本考案の第２の特徴によれば、ロッド昇降機構が
支持ハウジングに設けた回転軸およびアームにより構成
されるとともに、ロッド回転機構が支持ハウジングに設
けたラック、ピニオン、出力ギヤ、およびスリーブによ
り構成されるので、ロック・アンロック機構の構造が簡
略化されてコンパクトに形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本考案の一実施例を示すもので、第
１図はその自動工具交換装置の全体正面図、第２図は第
１図の要部拡大図、第３図は第２図のIII方向矢視平面
図、第４図は第２図のIV−IV線断面図、第５図は第２図
のＶ−Ｖ線断面図、第６図は第３図のVI−VI線断面図、
第７図はツールヘッドを示す第４図の部分拡大図であ
る。７…工具交換装置本体、10…取出用チャック（チャッ
ク）、11…取付用チャック（チャック）、26…支持ハウ
ジング、28…回転軸、34…ロッド、38…アーム、48…ラ
ック、51…ピニオン、53…スリーブ、54…出力ギヤ、Ｃ
…ツール着脱機構、Ｇ…ツール保持機構、Ｈ…ツールヘ
ッド、Ｌ…ロック・アンロック機構、Ｔ…ツール

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】工作機械のツールヘッド（Ｈ）に設けたツ
ール保持機構（Ｇ）に保持されるツール（Ｔ）を把持し
得るチャック（10,11）を備え、前記ツール保持機構
（Ｇ）に前記ツール（Ｔ）を着脱するツール着脱機構
（Ｃ）と、前記ツール保持機構（Ｇ）に保持したツール（Ｔ）を前
記ツールヘッド（Ｈ）に対しロックあるいはアンロック
すべく、昇降および回転して前記ツール保持機構（Ｇ）
を作動させるロッド（34）を有するロック・アンロック
機構（Ｌ）とを具備してなる自動工具交換装置におい
て、前記ツール着脱機構（Ｃ）とロック・アンロック機構
（Ｌ）とを、それぞれ前記ツールヘッド（Ｈ）に同時に
対向可能な如く工具交換装置本体（７）に設けて、該ツ
ール着脱機構（Ｃ）がツールヘッド（Ｈ）上のツール
（Ｔ）に対するチャック（10,11）の把持・解放を行な
い得る作業位置にある時に、該ロック・アンロック機構
（Ｌ）が同ツール（Ｔ）のツールヘッド（Ｈ）に対する
ロックあるいはアンロックを行ない得る作業位置に置か
れるようにしたことを特徴とする、自動工具交換装置。
【請求項２】前記ロック・アンロック機構（Ｌ）がロッ
ド昇降機構とロッド回転機構とを備え、前記ロッド昇降
機構が、支持ハウジング（26）に回動自在に支持された
回転軸（28）と、この回転軸（28）に一端が固着され、
その他端が前記ロッド（34）に係合するアーム（38）と
を備えるとともに、前記ロッド回転機構が、前記支持ハ
ウジング（26）に往復動自在に支持されたラック（48）
と、このラック（48）に噛合するピニオン（51）と、こ
のピニオン（51）に噛合する出力ギヤ（54）と、この出
力ギヤ（54）と一体で回転し、前記ロッド（34）に相対
回転不能かつ軸方向摺動可能に係合するスリーブ（53）
とを備えたことを特徴とする、請求項記載の自動工具
交換装置。