JP2522801B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主軸と工具マガジンとの間で工具を直接交
換するようにした工具交換装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 一般に、主軸と工具マガジンとの間で工具を直接交換
するようにした工具交換装置においては、工具マガジン
の回転割出し、主軸に対する工具の離脱および装着が必
要であり、このために従来においては、主軸ヘッドに対
して工具マガジンを主軸の軸線方向に進退可能に設ける
とともに、工具マガジンを回転割出し可能に設け、かか
る工具マガジンの進退運動および回転割出し運動をシリ
ンダ装置等によって別個に駆動制御するか、カム機構を
用いて関連的に制御するようになっている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記シリンダ装置等によって駆動制御
するものにおいては、動作確認等のためにサイクルタイ
ムを短縮することが難しく、また上記カム機構を用いて
関連的に制御するものにおいては、カムドラム等のため
に装置が大型になるとともに、工具マガジンの任意のピ
ッチの回転割出しが行えない問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記した問題点を解消するためになされたも
ので、マガジンベースに固設された支持体にマガジン体
を主軸の軸線と平行な軸線のまわりに回転割出し可能に
かつその軸線方向に進退可能に嵌装し、このマガジン体
の前進端位置を規制するストッパを設け、前記マガジン
体にマガジン体の回転軸線のまわりに回転可能に軸承さ
れたヘリカルスプラインを係合させ、このヘリカルスプ
ラインを回転駆動するサーボモータおよびこのサーボモ
ータの回転角を検出する検出手段を設け、前記支持体に
前記把持爪と同数の係合溝を前記マガジン体の進退方向
に形成し、この係合溝に係合する係合部材を前記マガジ
ン体にマガジン体の半径方向に進退可能に設け、この係
合体を前記係合溝に係合する方向に付勢する付勢手段を
設け、前記支持体に前記マガジン体の前進端において前
記係合部材に対応する位置に前記支持体の回転割出し方
向に向かって前記係合溝より支持体の外周面に連なる傾
斜面を形成したものである。

＜作用＞ 上記構成により、主軸ヘッドと工具マガジンとの相対
移動によって主軸に装着された工具が工具マガジンの把
持爪に把持された状態で、サーボモータが正転起動され
ると、駆動軸が一方向に回転される。しかしてこの場合
にはマガジン体の係合軸が係合溝に係合してマガジン体
の回転が阻止されているため、駆動軸の回転はヘリカル
スプラインの作用によってマガジン体の軸方向前進運動
に変換され、マガジン体とともに把持爪が前進される。
これにより把持爪に把持された工具が主軸より離脱され
る。マガジン体が所定量前進されると、マガジン体の係
合軸が係合溝に連なる傾斜面に対応するとともに、マガ
ジン体の前進が規制される。従って駆動軸の回転はヘリ
カルスプラインの作用によってマガジン体に一体的に伝
えられ、マガジン体が回転割出しされる。

マガジン体の回転割出しによって所定の工具が主軸軸
線上に割出されると、サーボモータの回転が停止され、
次いでサーボモータが逆転起動され、駆動軸が前記と反
対の方向に回転される。しかしてこの場合にはマガジン
体の逆転が阻止されているため、駆動軸の回転はヘリカ
ルスプラインの作用によってマガジン体の軸方向後退運
動に変換され、把持爪に把持された工具が主軸より装着
される。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、10は主軸ヘッドを示し、この主軸ヘ
ッド10には主軸11が回転可能に軸承され、この主軸11の
先端に工具を着脱可能に装着するテーパ穴が開口されて
いる。20は工具マガジンを示し、この工具マガジン20の
マガジンベース21は固定部に設置されている。マガジン
ベース21には円筒状の支持体22が前記主軸11の軸線と平
行に固設され、この支持体22の内周にスリーブ体23が主
軸11の軸線と平行な軸線のまわりに回転可能にかつその
軸線に平行な方向に進退可能に嵌装されている。また支
持体22の外周にはマガジン体24が前記スリーブ体23と同
心上に回転かつ進退可能に嵌合され、これらマガジン体
24およびスリーブ体23は先端部において結合部材25によ
って互いに結合されている。マガジン体24には工具26を
着脱可能に把持する複数の把持爪27が円周上等角度間隔
に設けられている。かかる把持爪27は第２図に示すよう
に開閉可能な一対の爪体28,29よりなり、一対の爪体28,
29はばね力により常時閉止方向に付勢されている。

また前記スリーブ体23には、前記マガジンベース21に
回転のみ可能に軸承された駆動軸30が貫通されている。
駆動軸30の外周にはヘリカルスプライン31が形成され、
このヘリカルスプライン31は前記スリーブ体23の内周に
形成されたヘリカルスプライン32に嵌合されている。駆
動軸30の先端には大径のストッパ33が形成され、このス
トッパ33に係合する係合段部34がスリーブ体23の内周に
形成され、スリーブ体23の前進端を規制するようになっ
ている。なお、スリーブ体23すなわちマガジン体24の進
退ストロークは、前記工具26を主軸11より離脱するに必
要な量に設定されている。

一方、前記支持体22の外周には、円周上等角度間隔に
前記把持爪27と同数の断面矩形状の直線溝35が支持体22
の軸線方向に形成され、これら係合溝35に係脱可能な係
合軸36が前記マガジン体24に半径方向に摺動可能に嵌挿
されている。かかる係合軸36はスプリング37の発力によ
り係合溝35に係合する方向に付勢され、係合軸36の係合
溝35への係合によりマガジン体24の回転が阻止されるよ
うになっている。前記各係合溝35の先端部、すなわちマ
ガジン体24の前進端位置において前記係合軸36に対応す
る位置には、第２図に示すように各係合溝35の底面より
マガジン体24の回転割出し方向（第２図矢印方向）に向
かって支持体22の外周面に連なる傾斜面38がそれぞれ形
成されている。これによってマガジン体24の前進端位置
においては、係合軸36がスプリング37の発力に抗して傾
斜面38を乗越えることによりマガジン体24の一方向の回
転のみが許容される。

前記マガジンベース20には、減速機40付きのサーボモ
ータ41が設置されている。減速機40の出力軸42には歯付
プーリ43が固着され、この歯付プーリ43と前記駆動軸30
の一端に固着された歯付プーリ44との間に歯付ベルト45
が掛渡されている。サーボモータ41の回転は減速機40に
よって減速されて駆動軸30に伝えられ、この駆動軸30の
回転角はサーボモータ41に連結されたアブソリュトエン
コーダ46にて検出されるようになっている。なお、47は
テンションプーリを示す。

上記した構成において、工具26の交換動作について説
明する。

主軸11に装着された工具26による所定の加工が完了す
ると、主軸ヘッド10が工具マガジン20に対応する定位置
に移動され、その後主軸11が主軸軸線と直交する方向に
工具マガジン20に向かって移動され、主軸11に装着され
た工具26が工具マガジン20の把持爪27に把持される。し
かる状態でサーボモータ41が正転起動され、指令された
回転角度だけ回転制御される。これにより駆動軸30が第
２図の矢印方向に回転されるが、マガジン体24は係合軸
36が支持体22の係合溝35に係合されて回転阻止されてい
るため、駆動軸30に形成されたヘリカルスプライン32の
作用により、スリーブ体23およびマガジン体24が軸動さ
れ、把持爪27に把持された工具26が主軸11より離脱され
る。

前記スリーブ体23およびマガジン体24が所定量前進さ
れると、スリーブ体23の係合段部34が駆動軸30上のスト
ッパ33に係合して前進が阻止されるとともに、係合軸36
が傾斜面37に対応する。従って駆動軸30の回転により係
合軸36をスプリング37の発力に抗して後退させながらス
リーブ体23およびマガジン体24が一体的に回転される。
しかしてマガジン体24が１ピッチ回転されると係合軸36
は隣接する次の係合溝35に係合される。かかる駆動軸30
の回転角度、すなわちマガジン体24の回転角度は、サー
ボモータ41に連結されたアブソリュートエンコーダ46に
て検出され、マガジン体24を１ピッチ回転割出しする場
合にはその角度位置でサーボモータ41の回転が停止さ
れ、しかるにマガジン体24を２ピッチ以上回転割出しす
る場合にはサーボモータ41の回転が継続され、次に使用
する所要の工具26を主軸11の軸線上に割出す。

続いてサーボモータ41が逆転起動され、駆動軸30が第
２図の反矢印方向に回転されると、マガジン体24が係合
軸36の係合溝35の端面への係合により回転が阻止されて
いるため、駆動軸30の回転はヘリカルスプライン32の作
用によりスリーブ体23およびマガジン体24の軸動運動に
変換されてマガジン体24が後退され、工具26が主軸11に
装着される。

その後、主軸ヘッド10が主軸11の軸線と直交する方向
に工具マガジン20から遠ざかるように移動され、主軸11
に装着された工具26より把持爪27が離脱される。しかる
後主軸ヘッド10は加工位置に移動され、加工が開始され
る。

第３図にサーボモータ41の正逆転による工具マガジン
20の動作サイクルを示す。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明によれば、主軸に対して工具
を着脱するためのマガジン体の進退運動と、マガジン体
の回転割出し運動とがシーケンス的に制御されるように
なっているので、工具交換サイクルの短縮が可能とな
り、しかもマガジン体の任意の回転割り出しを行い得る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は工具交換
装置の断面図、第２図は第１図のII−II線矢視断面図、
第３図は工具マガジンの動作サイクルを示す線図であ
る。 10……主軸ヘッド、11……主軸、20……工具マガジン、
22……支持体、24……マガジン体、26……工具、27……
把持爪、30……駆動軸、32……ヘリカルスプライン、35
……係合溝、36……係合軸。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸に着脱可能に装着される工具を把持す
   る複数の把持爪を備えたマガジン体の回転割出しおよび
   進退運動によって主軸に装着された工具と把持爪に把持
   された工具とを交換する工具交換装置において、前記マ
   ガジンベースに固設された支持体に前記マガジン体を主
   軸の軸線と平行な軸線のまわりに回転割出し可能にかつ
   その軸線方向に進退可能に嵌装し、このマガジン体の前
   進端位置を規制するストッパを設け、前記マガジン体に
   マガジン体の回転軸線のまわりに回転可能に軸承された
   ヘリカルスプラインを係合させ、このヘリカルスプライ
   ンを回転駆動するサーボモータおよびこのサーボモータ
   の回転角を検出する検出手段を設け、前記支持体に前記
   把持爪と同数の係合溝を前記マガジン体の進退方向に形
   成し、この係合溝に係合する係合部材を前記マガジン体
   にマガジン体の半径方向に進退可能に設け、この係合体
   を前記係合溝に係合する方向に付勢する付勢手段を設
   け、前記支持体に前記マガジン体の前進端において前記
   係合部材に対応する位置に前記支持体の回転割出し方向
   に向かって前記係合溝より支持体の外周面に連なる傾斜
   面を形成してなる工具交換装置。