JP2517787Y2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案はマシニングセンタ等の
工具交換アームの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工具交換アームを旋回させて工具交換を
行なうもので次のような装置が実公昭６０−２９３９３
号公報に開示されている。この工具交換アームの駆動装
置は工具交換アームの旋回軸のピニオンがその後端位置
で６０度旋回用の駆動シリンダのラックに噛合している
状態で、この６０度旋回用シリンダが作動すると工具交
換アームを待機位置から６０度正回転させてこの位置で
主軸及び工具交換装置の工具を把持させるようにし、こ
れに続いて旋回軸の上下動用シリンダが作動して旋回軸
のピニオン及び工具交換アームを降下移動させ前記工具
を主軸及び工具交換位置の工具を抜き出させると共にピ
ニオンを１８０度旋回用駆動シリンダのラックに噛合さ
せている。そしてこの１８０度旋回用シリンダを作動し
てラックを移動させ工具交換アームを１８０度逆回転さ
せている。こうしてから旋回軸の上下動用シリンダを作
動させると工具交換アームは上昇し工具の差し換えが行
なわれる。この時ピニオンは再び６０度旋回用ラックに
噛合する。続いて６０度旋回用シリンダが作動し、ラッ
クが作動すると工具交換アームは６０度逆回転され元の
待機位置に戻り一連の動作を完了するようにしてある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】前記構成のものでは工
具交換アームを回転させて工具交換を行なうとき３つの
駆動シリンダのストローク前進端及び後進端位置をリミ
ットスイッチや近接スイッチにより確認してから次の動
作を行なっている。このように工具交換を行なうたびに
各駆動シリンダ動作を確認して工具交換を行なうと工具
交換に要する時間が長びき工具交換時間の短縮化の妨げ
になる等の問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本考案は、先端に工具交換アームを備えた旋回軸
を、本体に回動かつ軸方向に往復動可能に支持し、この
旋回軸にピニオンを設け、旋回軸の後退端位置で前記ピ
ニオンと噛み合って工具交換アームを待機位置から所定
角度旋回させる第１ラック体と、旋回軸の前進端位置で
前記ピニオンと噛み合って工具交換アームを待機位置に
戻り旋回させる第２ラック体とを、旋回軸と直交する方
向へ夫々所定量往復動可能に平行に配設して成る工具交
換装置において、前記本体に外周が第１ラック体及び第
２ラック体の一端近くに位置するドラムカムを第１ラッ
ク体及び第２ラック体の往復動方向と平行な軸線回りに
回転自在に設け、このドラムカムを駆動モータの駆動軸
に連結し、前記ドラムカムの外周に第１ラック体往復動
用の第１条体と第２ラック体往復動用の第２条体と旋回
軸前後動用の案内条体とを夫々環状に形成し、前記第１
ラック体の一端に前記第１条体に嵌合して第１ラック体
の往復動方向へカム移動される案内体を設け、前記第２
ラック体の一端に前記第２条体に嵌合して第２ラック体
の往復動方向へカム移動される案内体を設け、本体に一
端が旋回軸に連結し他端がドラムカムの外周近くに位置
する連結リンクを揺動可能に設け、この連結リンクの他
端に前記案内条体に嵌合してカム移動される案内体を設
けてあることを特徴とする。

【０００５】

【作用】旋回軸の後端位置において、駆動モータの駆動
でドラムカムが回転するとドラムカム１回転中に次の動
作が行なわれる。ドラムカムの第１条体によって、第１
ラック体は旋回軸と直交する方向に移動し旋回軸のピニ
オンを回転させ、工具交換アームを待機位置から所定角
度旋回させ、工具マガジンと主軸との工具を把持する。
次にドラムカムの前後動用案内条体によって係合する連
結リンクは旋回軸を前進端に移動させ、工具交換アーム
に把持された前記工具を工具マガジンと主軸から抜き取
る。又、工具交換アームが前進端に至るとピニオンは第
２ラック体と噛合する。次いでドラムカムの第２条体に
よって第２ラック体は旋回軸と直交する方向に移動し、
噛合したピニオンを回転させ工具交換アームを旋回させ
る。次いで旋回軸は前後動用案内条体によって後進端位
置に戻されると共に工具交換アームに把持された工具を
工具マガジンと主軸に装着し工具の入替をする。又、同
時にピニオンは第１ラック体と再び噛合する。そして第
１条体による第１ラック体の移動によりピニオンを介し
て工具交換アームを旋回させ、元の待機位置に戻しドラ
ムカムの１回転中における一連の工具交換動作は完了す
る。

【０００６】

【実施例】図４は本考案の工具交換装置１が搭載された
マシニングセンタを示す正面図である。ベッド２上を前
後左右移動自在としたコラム３の前面に主軸頭４が支持
され主軸頭４には主軸５が装着してある。主軸頭４はリ
ニアガイド６に案内されＺ軸送りモータ７により上下方
向に移動可能にしてある。コラム３の側方には工具交換
装置１がベッド２から立上げられた取付ベースに固着さ
れ更にその側方に工具を所定の割出位置に割出した後、
その工具を主軸５と平行な工具交換位置Ｐに９０度起す
工具マガジン９が固定されている。

【０００７】次にこの工具交換装置１について説明す
る。図１，図２，図３においてベッド２と一体の本体２
０には、本体２０両側面に取付けた軸受部材２６，２７
によって旋回軸２１が回転自在に、かつ軸方向に摺動自
在となるように支持されている。この旋回軸２１の中間
部には旋回軸２１と一体に旋回用のピニオン２２が設け
てある。旋回軸２１の先端部には両端に工具把持部１２
ａを備えた工具交換アーム１２がキー止めされナットで
締着してある。旋回軸２１の後端部にはシフタ２３がナ
ットで締着してある。本体２０内には前記旋回軸２１と
軸線方向が直交するドラムカム２４が本体２０の上下端
面部に一体に取付けられた軸受部材２９の軸受２９ａに
よって回転自在に軸支してある。このドラムカム２４の
軸２４ａには中心に軸受穴２４ｃが軸方向に設けられ本
体２０の上面に取付けられた駆動モータ１０の回転軸１
０ａとキー連結してある。このドラムカム２４の外周に
は上方より前後動用案内条体としての前後動用カム溝３
０，第１条体及び第２条体としての第１，第２カム溝４
０，５０がそれぞれ設けてある。

【０００８】まず前後動用カム溝３０は連結リンク３１
によって旋回軸２１と連結される。本体２０に取付けた
レバーホルダ３２の下面にＬ字状の連結レバー３３がピ
ン３３ａによって揺動自在に支持されその一端にカムフ
ォロア３４が取付けてありそのカムフォロア３４が前記
前後動用カム溝３０に転動自在に嵌入してある。連結レ
バー３３の他端にはリンク部材３６の一端がピン３５で
回動自在に連結されリンク部材３６の他端は前記レバー
ホルダ３２にスタッド３５ｂで揺動自在に支持された揺
動レバー３７の中間部にピン３５ａで回動自在に連結し
てある。そして揺動レバー３７の先端に取付けたカムフ
ォロア３８がシフタ２３の溝部２３ａに回動自在に嵌入
してあり前記前後動用カム溝３０による連結レバー３３
の動きをリンク部材３６を介して旋回軸２１に伝達する
ようにしてある。

【０００９】前記前後動用カム溝３０は、ドラムカム２
４の１回転の間に、後述の第１ラック体４１により工具
交換アーム１２が待機位置から９０度旋回すると旋回軸
２１を後退端位置Ｒから前進端へ向けて前進させて前進
端位置Ｆを保持し、前進端で後述の第２ラック体５１に
より工具交換アーム１２が１８０度旋回すると後退端へ
向けて後退して後退端位置Ｒを保持するようなカム形状
に設定してある。

【００１０】次に本体２０には、工具交換アーム１２が
後退端位置Ｒにある時のピニオン２２と対応した位置
に、軸受４４，４４を介して第１ラック体４１がドラム
カム２４の軸線方向と平行に往復動自在に支持してあ
る。この第１ラック体４１はドラムカム２４外周と旋回
軸２１との間に配設してあり、その先端にはピニオン２
２と噛合可能なラック４１ａが刻設してある。また後端
にはカムフォロア（案内体）４３が回動自在に連結さ
れ、このカムフォロア４３は前記第１カム溝４０に転動
自在に嵌入され、第１カム溝４０の回転で第１ラック体
４１が軸方向に前後して旋回軸２１に、工具交換アーム
１２が後退端位置Ｒにあるとき、工具交換動作の最初に
待機位置Ａから工具を把持する正方向の９０度旋回と、
工具入れ換え後に待機位置Ａへ戻る逆方向の９０度旋回
とを与えるようにしてある。

【００１１】次に本体２０には工具交換アーム１２が前
進位置Ｆにある時のピニオン２２と対応した位置に軸受
５４を介して第１ラック体４１と平行に第２ラック体５
１が往復動自在に支持してある。この第２ラック体５１
は前記同様にドラムカム２４外周と旋回軸２１との間に
配設してありその先端にはラック５１ａが刻設してあ
る。また後端のカムフォロア（案内体）５３は前記第２
カム溝５０に転動自在に嵌入され、第２カム溝５０の回
転による第２ラック体５１の軸方向移動で旋回軸２１に
工具交換アーム２１が前進端位置にあるとき主軸５の工
具１３と工具マガジン９の工具１４を入替えする正方向
の１８０度旋回を与えるようにしてある。

【００１２】次に前記構成による作用を説明する。工具
交換アーム１２が図４に示す待機位置Ａにある時ドラム
カム２４の前後動用カム溝３０は連結リンク３１を介し
て工具交換アーム１２を後退端位置Ｒにし、前記旋回軸
２１のピニオン２２を第１ラック体４１に噛合させてい
る。又、第１カム溝４０は第１ラック体４１を前進位置
にし、第２カム溝５０も第２ラック体５１を前進位置に
している。こうした状態で駆動モータ１０を駆動させド
ラムカム２４を回転させる。第１カム溝４０は第１ラッ
ク体４１を前進位置から後退位置まで移動させることに
よりピニオン２２を正回転させ工具交換アーム１２を待
機位置Ａから時計方向に９０度旋回させ工具抜き位置Ｂ
で工具交換アーム１２の工具把持部１２ａによって主軸
５の工具１３と工具マガジン９の工具１４を把持する。

【００１３】この位置において前後動用カム溝３０は連
結リンク３１を作動し旋回軸２１を前進させて工具交換
アーム１２を後退端位置Ｒから前進端位置Ｆまでの移動
量Ｇ移動することによってピニオン２２を第２ラック体
５１と噛合させると共に工具交換アーム１２で主軸５と
工具マガジン９の工具１３，１４を抜き取る。この前進
端位置Ｆを保持したまま、第２カム溝５０は第２ラック
５１を前進位置から後退位置まで移動させ旋回軸２１の
ピニオン２２を回転し工具交換アーム１２を時計方向に
１８０度旋回させる。そして新しい工具１４を主軸５の
軸線上に、また使い終った工具１３を工具マガジン９の
工具交換位置Ｐの軸線上に位置させる。次いで前後動用
カム溝３０と連結リンク３１によって工具交換アーム１
２は後退端位置Ｒまで後退しピニオン２２を第１ラック
体４１に噛合させると共に把持した工具１３，１４を主
軸５と工具マガジン９に差し込み入れ替える。次いで第
１カム溝４０により後退位置の第１ラック体４１を前進
位置まで移動させ、ピニオン２２を逆回転し工具交換ア
ーム１２を反時計方向に旋回させ工具把持部１２ａの把
持を解放して待機位置Ａに位置させて工具交換は完了す
る。

【００１４】工具交換途中で、第１ラック体４１、第２
ラック体５１がピニオン２２を回転させるとき、各ラッ
ク体４１，５１の後端と一体のカムフォロア４３，５３
が第１カム溝４０、第２カム溝５０に直接嵌まり込んで
ガイドされているためにピニオン２２の回転に伴なう反
力は剛性の高いドラムカム２４が受けることになる。
尚、本考案ではドラムカム２４に形成した前後動用カム
溝３０，第１，第２カム溝４０，５０に代えて、ドラム
カム２４の外周より外方へ突出した凸条のカム条体を設
けてもよい。

【００１５】

【考案の効果】以上のように本考案は、外周を第１ラッ
ク体及び第２ラック体の一端近くに位置させたドラムカ
ムの外周に第１条体と第２条体を夫々環状に形成し、第
１ラック体と第２ラック体の一端に夫々第１条体と第２
条体に嵌合する案内体を設け、ドラムカムの第１条体と
第２条体により第１ラック体と第２ラック体の案内体を
夫々カム移動させて旋回軸を旋回させるようにしたの
で、旋回軸の旋回に伴なう反力を剛性の大きなドラムカ
ムにより直接受けることができ、小型の装置で旋回軸を
高速旋回できて工具交換時間を短縮できる。また、ドラ
ムカムの第１条体と第２条体により第１ラック体と第２
ラック体を夫々カム移動させて旋回軸を旋回させるよう
にしたので、第１条体と第２条体のカム曲線で第１ラッ
ク体と第２ラック体を加減速して旋回軸を円滑に高速回
転できると共に、旋回軸を旋回させる伝達機構のバック
ラッシュを少なくできて旋回軸を正確に旋回できる。ま
た、ドラムカムの外周に第１条体と第２条体と案内条体
を夫々環状に形成し、第１条体と第２条体により第１ラ
ック体と第２ラック体を往復動させて旋回軸を旋回させ
ると共に案内条体により連結リンクを揺動させて旋回軸
を前後動させるようにしたので、旋回軸の旋回と前後動
とを行うための構成を単純にできて装置を小型化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の工具交換装置の平面図である。

【図２】図３のII−II線に沿う展開図である。

【図３】図１のIII視図で本体の一部を断面した内部説
明図である。

【図４】本考案の工具交換装置をマシニングセンタに装
備した説明図である。

【符号の説明】

１ 工具交換装置、 ５ 主軸、 ９ 工具マガジン、
１０ 駆動モータ、 １２ 工具交換アーム、 １３，１４ 工具、 ２０
本体、 ２１ 旋回軸、 ２２ ピニオン、 ２４ ドラムカ
ム、 ３０ 前後動用案内条体（前後動用カム溝）、 ３１
連結リンク、 ４０ 第１条体（第１カム溝）、 ４１ 第１ラック
体、 ５０ 第２条体（第２カム溝）、 ５１ 第２ラック
体、 Ｆ 前進端位置、 Ｒ 後退端位置

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に工具交換アームを備えた旋回軸
   を、本体に回動かつ軸方向に往復動可能に支持し、この
   旋回軸にピニオンを設け、旋回軸の後退端位置で前記ピ
   ニオンと噛み合って工具交換アームを待機位置から所定
   角度旋回させる第１ラック体と、旋回軸の前進端位置で
   前記ピニオンと噛み合って工具交換アームを待機位置に
   戻り旋回させる第２ラック体とを、旋回軸と直交する方
   向へ夫々所定量往復動可能に平行に配設して成る工具交
   換装置において、前記本体に外周が第１ラック体及び第
   ２ラック体の一端近くに位置するドラムカムを第１ラッ
   ク体及び第２ラック体の往復動方向と平行な軸線回りに
   回転自在に設け、このドラムカムを駆動モータの駆動軸
   に連結し、前記ドラムカムの外周に第１ラック体往復動
   用の第１条体と第２ラック体往復動用の第２条体と旋回
   軸前後動用の案内条体とを夫々環状に形成し、前記第１
   ラック体の一端に前記第１条体に嵌合して第１ラック体
   の往復動方向へカム移動される案内体を設け、前記第２
   ラック体の一端に前記第２条体に嵌合して第２ラック体
   の往復動方向へカム移動される案内体を設け、本体に一
   端が旋回軸に連結し他端がドラムカムの外周近くに位置
   する連結リンクを揺動可能に設け、この連結リンクの他
   端に前記案内条体に嵌合してカム移動される案内体を設
   けてあることを特徴とする工具交換装置。