JP2642655B2 - 工作機械用駆動機構 - Google Patents

工作機械用駆動機構

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JP2642655B2
JP2642655B2 JP63043417A JP4341788A JP2642655B2 JP 2642655 B2 JP2642655 B2 JP 2642655B2 JP 63043417 A JP63043417 A JP 63043417A JP 4341788 A JP4341788 A JP 4341788A JP 2642655 B2 JP2642655 B2 JP 2642655B2
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途夫 乗松
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YAMAZAKI MAZATSUKU KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (a).産業上の利用分野 本発明は、1個のアクチュエータを用いて、ツールシ
フタ装置の旋回アーム等の被駆動体に、所定の直線運動
をさせると共に、所定の回転運動をさせることが出来
る、工作機械用駆動機構に関する。
(b).従来の技術 従来、ツールマガジンと中間ステーションの間で、ツ
ールをツールシフタ装置の旋回アームを用いて移送する
場合には、旋回アームを、ツールマガジンのツール収納
ポケットから、ツールを抜き出すために前進、後退動作
を行なわせ、更に抜き出したツールを、マガジンから中
間ステーションまで移送するために、アームをツールと
共に所定角度だけ旋回させていた。このため、ツールシ
フタ装置内の駆動機構は、アームを旋回させるためのア
クチュエータと、該アームを前進、後退させるためのア
クチュエータとを有していた。
(c).発明が解決しようとする問題点 しかし、これでは、該駆動機構には、アクチュエータ
を2個設けなければならず、駆動機構全体が複雑化し、
大型化する不都合があった。
本発明は、上記事情に鑑み、1個のアクチュエータ
で、ツールシフタ装置の旋回アーム等の被駆動体に所定
の回転運動をさせると共に、所定の直線運動をさせるこ
とが出来る、工作機械用駆動機構を提供することを目的
とする。
(d).問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、回転駆動自在に設けられた入力軸
(19)を有し、出力軸(12)を前記入力軸に対して同軸
上に配置する形で回転及び軸方向(矢印C、D方向)に
移動自在に設け、前記入力軸と前記出力軸との間に、該
入力軸の回転を該出力軸の前記軸方向への直線運動に変
換する第1のカム手段(12d、19b)を設け、筒状の第1
変換リング(17)を前記入力軸の外側に配置する形で前
記軸方向にのみ移動自在に設け、前記入力軸と前記第1
変換リングとの間に、該入力軸の回転を該第1変換リン
グの前記軸方向への直線運動に変換する第2のカム手段
(17e、17c)を設け、筒状の第2変換リングを(9)前
記入力軸の外側に配置する形で回転のみ自在に設け、前
記第1変換リングと第2変換リングとの間に、前記第1
変換リングの前記軸方向の移動を前記第2変換リングの
回転運動に変換する第3のカム手段(11b、17b)を設
け、前記第2変換リングの内側に前記出力軸(12)を、
該出力軸が該第2変換リングに対して前記軸方向にのみ
移動自在になる形に配置して構成される。
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素
を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上
の記載に限定拘束されるものではない。以下「(e).
作用」の欄についても同様である。
(e).作用 上記した構成により、本発明は、入力軸(19)を回転
駆動することにより、出力軸(12)は、第1のカム手段
(19b、12d)を介して軸方向(矢印C、D方向)に所定
の直線運動をし、また第2のカム手段(19c、17e、)、
第1変換リング(17)、第3のカム手段(11b、17b)、
第2変換リング(9)を介して所定の回転運動をするよ
うに作用する。
(f).実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明による工作機械用駆動機構が適用され
るツールシフタ装置のツール移送動作の一例を示す図、 第2図は本発明による工作機械用駆動機構の一実施例
を示す図、 第3図は第2図に示す工作機械用駆動機構のカムシャ
フトとロッドとの係合関係を示す図、 第4図は第2図に示す工作機械用駆動機構のカムシャ
フト、カムリング、回転リング及びロッド間の係合関係
を示す図、 第5図は第2図に示す駆動機構のカムシャフトに設け
られた直線運動用カム溝及び回転運動用カム溝の展開
図、 第6図は第2図に示す駆動機構に設けられた回転用カ
ム溝の展開図、 第7図は第1図に示すツールシフタ装置が装着される
工作機械の一例を示す図である。
マシニングセンタ等の工作機械1は、第7図に示すよ
うに、機体2を有しており、機体2には、無端状に形成
された公知のチェーン式ツールマガジン3が設けられて
いる。チェーン式ツールマガジン3は、機体2に適宜回
転自在に設けられたスプロケット3a間に張設されてお
り、更にツールマガジン3には、ツール収納ポケット3b
が、各リンクの両側に形成される形で複数個設けられて
いる。なお、ツールマガジン3の位置X1は、ツールの脱
着交換を行なうツール交換位置である。
また、機体2には、第7図に示すように、中間ステー
ション5が、ツール交換位置X1の近傍に位置する形で設
けられており、中間ステーション5は、シリンダ5aを有
している。シリンダ5aには、ピストンロッド5bが、図中
矢印G、H方向に突出駆動自在に設けられており、ピス
トンロッド5bには、ツールポケット5dが枢着されてい
る。なお、、第7図に示すツールポケット5dは、図中紙
面と直交する平面内を90゜の範囲に亙り回転自在な形で
設けられており、シリンダ5aを駆動してピストンロッド
5bを矢印H方向に突出させることにより、ツールポケッ
ト5dは、該ロッド5bに押されて、第7図に示す待機位置
P1(即ち、ツールマガジン3のツール収納ポケット3bと
平行になる位置)から、図中紙面と直行する平面内を90
゜の範囲に亙り回転して、後述する主軸27と平行な位置
P2に位置決めされる。更に、機体2の図中下方には、自
動工具交換装置26が設けられており、自動工具交換装置
26の第7図右方には、ツールが装着される主軸27が設け
られている。
ところで、第7図に示す機体2には、ツールシフタ装
置6が、ツール25を中間ステーション5とツールマガジ
ン3の間で移送し得る形で設けられており、ツールシフ
タ装置6は、第2図に示すように、本発明による工作機
械用駆動機構7を有している。駆動機構7は、機体2に
固着されたケーシング7aを有しており、ケーシング7a内
には、円環状に形成された回転リング9が、ベアリング
10、10を介して第2図矢印A、B方向に回転のみ自在な
形で設けられている。回転リング9の第2図左半分に
は、前部内周面9aが、図中左右方向である矢印C、D方
向に円筒状に伸延する形で形成されている。また、回転
リング9の図中右半分には、後部内周面9bが、矢印C、
D方向に円筒状に伸延し、かつ、前部内周面9aよりも内
径を大きくする形で形成されており、後部内周面9bに
は、カムローラ11bが回転自在な形で設けられている。
また、前部内周面9aには、カムローラ11aが回転自在
な形で設けられており、更に、前部内周面9aには、筒状
に形成されたロッド12が、矢印A、B方向に回転自在及
び矢印C、D方向に摺動自在な形で設けられている。ロ
ッド12の外周面12aには、第2図及び第3図に示すよう
に、カム溝12bが矢印C、D方向に直線状に穿設形成さ
れており、カム溝12bには、回転リング9に設けられた
カムローラ11aが、第3図に示すように、該カム溝12bに
対して矢印C、D方向に移動し得る形で嵌入係合してい
る。なお、ロッド12の第2図内周面12cの図中右端部に
は、カムローラ12dが回転自在な形で設けられている。
更に、ロッド12の第2図左方の端部12eは、ケーシン
グ7aより矢印C方向に突出しており、該端部12eには、
旋回アーム13が設けられている。なお、旋回アーム13の
第7図下端部には、グリッパ15が装着されており、グリ
ッパ15には、ツール把持部15aが設けられている。
更に、第2図に示すロッド12の図中外周面12aと回転
リング9の後部内周面9bの間には、間隙16が円環状に形
成されており、またケーシング7a内には、円筒状に形成
されたカムリング17が、間隙16内を矢印C、D方向に摺
動し得る形で設けられている。カムリング17の図中外周
面17aには、回転用カム溝17b及びカム溝17cが形成され
ており、回転用カム溝17bには、回転リング9の後部内
周面9bに設けられたカムローラ11bが、該回転用カム溝1
7bに対して相対的に移動し得る形で嵌入係合している。
また、カム溝17cには、ケーシング7aの内面7bに回転自
在に設けられたカムローラ7cが、該カム溝17cに対して
矢印C、D方向に相対的に移動し得る形で嵌入係合して
おり、更に、第2図に示すカムリング17の図中内周面17
dには、カムローラ17eが回転自在に設けられている。
更に、第2図に示すケーシング7a内には、カムシャフ
ト19が、ベアリング20、20を介して、ロッド12及びカム
リング17内を矢印C、D方向に伸延し、かつ、矢印A、
B方向にのみ回転自在な形で設けられており、カムシャ
フト19の第2図外周面19aには、直線運動用カム溝19b及
び回転運動用カム溝19cが形成されている。直線運動用
カム溝19bには、ロッド12に設けられたカムローラ12d
が、該直線運動用カム溝19bに対して相対的に移動し得
る形で嵌入係合しており、回転運動用カム溝19cには、
カムリング17に設けられたカムローラ17eが、該回転運
動用カム溝19cに対して相対的に移動し得る形で嵌入係
合している。更に、カムシャフト19の図中右方の端部19
dは、ケーシング7aより矢印D方向に突出しており、該
端部19dには歯車21が装着されている。なお、カムシャ
フト19には、該カムシャフト19を矢印A、B方向に回転
駆動するための駆動モータ(図示せず)が、歯車21等を
介して接続している。
工作機械1等は、以上のような構成を有するので、ツ
ールマガジン3に収納されたツールを用いて加工を行な
う場合には、第7図に示す中間ステーション5のシリン
ダ5aを駆動して、ピストンロッド5bを矢印H方向に突出
させる。すると、ツールポケット5dは、該ロッド5bによ
って押されて、次の加工に使用する新たなツール25と共
に、待機位置P1から図中紙面と直交する平面内を90゜だ
け回転して、主軸27と平行となる位置P2に位置決めされ
る。その状態で、主軸27に装着された使用済みのツール
(図示せず)とツールポケット5dに収納された交換すべ
き新たなツール25を、自動工具交換装置26のATCアーム2
6aにより、ツールポケット5dと主軸27との間で脱着交換
し、主軸27には新たなツール25を、ツールポケット5dに
は使用済みのツールを装着する。
この状態で、第7図に示す主軸27は交換されたツール
25により新たな加工動作に入る。また、使用済みのツー
ルが返却された中間ステーション5は、シリンダ5aを駆
動して、ツールポケット5dを図中紙面と直交する平面内
を90゜の範囲に亙り回転させることにより、該ポケット
5dを第7図に示す待機位置P1に復帰させる。次に、その
状態でツールシフタ装置6を用いて、使用済みのツール
を、ツールマガジン3の所定のツール収納ポケット3bに
返却し、次いで、次の加工に使用するツール25をツール
マガジン3から中間ステーション5に装着し、次の交換
動作に備える。
以下に、ツールシフタ装置6による、ツールマガジン
3と中間ステーション5との間のツール25の移送動作に
ついて説明する。
まず、第7図に示すツールマガジン3を駆動して、使
用済みのツールを収納すべきツール収納ポケット3bを、
ツール交換位置X1に位置決めする。次に、ツールシフタ
装置6の旋回アーム13に装着されたグリッパ15を、待機
位置C1より第1図矢印B方向に所定角度α1だけ回転さ
せて、グリッパ15を、第7図に示す中間ステーション5
のツールポケット5dに収納されているツール25を把持す
る位置C2に位置決めする。
それには、駆動モータ(図示せず)を駆動して、第2
図に示すツールシフタ装置6の入力軸であるカムシャフ
ト19を、歯車21を介して矢印B方向に軸心CT1を中心に
回転角度量θがθ2となるまで回転させる。すると、第
3図及び第4図に示すカムシャフト19の外周面19aに設
定した基準点SPも、待機位置WPから矢印B方向に角度量
θ2だけ回転する。
この際、カムリング17は、第4図に示すように、カム
ローラ7c及びカム溝17cによって矢印A、B方向の回転
を規制されているので、カムシャフト19に対して矢印
C、D方向にのみ移動する。即ち、カムリング17に設け
られたカムローラ17eは、回転運動用カム溝19cに嵌入係
合した状態で、第5図に示す回転運動用カム溝19cの展
開図の位置RAと位置RBの間の部分を、矢印C、D方向と
直角な矢印E、F方向に移動する。ここで、カム溝19c
の位置RAとRB間の部分は、図中右上がりに形成されてお
り、位置RBはRAより矢印C方向に距離R1だけ離れている
ので、カムローラ17eは矢印C方向に距離R1だけシフト
する。
すると、第4図に示すカムリング17も、カムローラ17
eと共に矢印C方向に距離R1だけ移動し、回転リング9
は、カムローラ11b及び回転用カム溝17bを介して、カム
リング17によって矢印C方向に押圧される。しかし、回
転リング9は、第2図に示すように、ベアリング10、10
によって矢印C、D方向の移動を規制されており、矢印
A、B方向にのみ回転する。また、回転用カム溝17b
は、カムリング17の外周面17aに沿って、第6図に示す
ように、矢印C方向に対して所定角度βだけ傾く形で形
成されている。
このため、第4図に示す回転リング9に設けられたカ
ムローラ11bに、回転用カム溝17bを介してカムリング17
による矢印C方向の押圧力が作用した場合、回転リング
9にはカムローラ11bを介して矢印B方向の回転力が作
用し、回転リング9はカムローラ11bをカム溝17bの展開
図の位置TAから、矢印D方向に所定距離R1だけ離れた位
置TBに移動させる形で、第1図に示す角度α1だけ矢印
B方向に回転する。
すると、第2図に示す駆動機構7の出力軸であるロッ
ド12は、カムローラ11a及びカム溝12bによって、回転リ
ング9に対して矢印A、B方向の回転を規制されている
ので、該ロッド12も、カム溝12b及びカムローラ11aを介
して、回転リング9と共に矢印B方向に回転角度量α1
だけ回転する。このため、カムシャフト19が矢印B方向
に角度量θ2だけ回転すると、ロッド12は、矢印B方向
に角度量α1だけ回転して、カムシャフト19に対して相
対的に矢印A方向に軸心CT1を中心に回転角度量θ1
(=θ2−α1)だけ回転することになる。すると、ロ
ッド12に設けられたカムローラ12dは、第5図に示す直
線運動用カム溝19bの展開図の位置SAとSBの間の部分を
矢印F方向に移動する。この際、カム溝19bの位置SAとS
Bの間の部分は、矢印E、F方向に平行に形成されてお
り、位置SAとSBの矢印C、D方向の距離は零であるの
で、ロッド12は、矢印C、D方向には移動しない。
従って、第2図に示すカムシャフト19を矢印B方向に
角度量θ2だけ回転させると、ロッド12の端部12eに設
けられた旋回アーム13も、グリッパ15と共に、第1図に
示す待機位置C1から矢印C、D方向に移動することなく
矢印B方向に角度量α1だけ回転して、グリッパ15のツ
ール把持部15aが、第7図に示す待機位置P1に位置決め
された中間ステーション5のツールポケット5dに収納さ
れているツール25を把持し得る位置C2に位置決めされ
る。その状態で、グリッパ15を駆動してツール把持部15
aを閉じることにより、該把持部15aによってツール25を
把持する。
次に、ツールシフタ装置6のグリッパ15を、ツール25
を把持させた状態で、第1図矢印C方向に所定距離S1だ
け移動させて位置C3に位置決めすることにより、ツール
25を第7図に示す中間ステーション5のツール収納ポケ
ット5dから抜き取る。
それには、駆動モータを駆動する等して、第4図に示
すツールシフタ装置6のカムシャフト19を、回転角度量
θがθ2の位置から更に矢印B方向に角度量θがθ4
(>θ2)となるまで回転させる。すると、カムローラ
17eは、回転運動用カム溝19cに嵌入係合した状態で、第
5図に示す該カム溝19cの展開図の位置RBとRC間の部分
を、矢印F方向に移動する。この際、カム溝19cの位置R
BとRC間の部分は、矢印E、F方向に平行に形成されて
いるので、カムローラ17eは矢印C、D方向に移動しな
い。このため、第4図に示すカムリング17も矢印C、D
方向に移動せず、従って回転リング9もカムリング17に
よって矢印A、B方向に回転駆動されることはない。
すると、ロッド12も、回転リング9によって矢印A、
B方向に回転駆動されることはなく、回転角度量θがθ
1の位置より矢印A、B方向に回転しない。その結果、
カムシャフト19を、回転角度量θがθ2の位置から矢印
B方向に角度量θがθ4となるまで回転させた場合に
は、ロッド12は、カムシャフト19に対して相対的に矢印
A方向に回転角度量(θ4−θ2)だけ回転することに
なる。すると、第3図に示すロッド12に設けられたカム
ローラ12dは、直線運動用カム溝19bに嵌入係合した状態
で第5図に示す該カム溝19bの展開図上の角度量θがθ
1に対応する位置SBより、角度量θが、θ3、即ち、θ
1+(θ4−θ2)=θ4−α1に対応する位置SC間を
矢印F方向に移動する。この際、第5図に示す直線運動
用カム溝19bの展開図の位置SBと位置SC間の部分は、図
中右上がり形成されており、位置SCは位置SBより矢印C
方向に距離S1だけ離れているので、カムローラ12dは、
ロッド12と共に矢印C方向に距離S1だけ移動する。
従って、カムシャフト19が矢印B方向に角度量がθ2
からθ4となるまで回転すると、ロッド12は、旋回アー
ム13と共に矢印A、B方向に回転することなく、矢印C
方向に距離S1だけ移動する。その結果、第7図に示すグ
リッパ15は、中間ステーション5のツールポケット5dか
らツールを図中紙面と直角方向、即ち第1図矢印C方向
に距離S1だけ抜き取り、第1図における位置C3に位置決
めされる。
次に、第1図に示すツールシフタ装置6の旋回アーム
13を位置C3より矢印B方向にα2だけ回転させて、グリ
ッパ15に把持されたツール25を、第7図に示すツール交
換位置X1に位置決めされたツールマガジン3のツール収
納ポケット3bと対向する位置C4に位置決めする。
それには、第4図に示すツールシフタ装置6のカムシ
ャフト19を、回転角度量θがθ4の位置から更に矢印B
方向に角度量θがθ6(>θ4)となるまで回転駆動さ
せる。すると、カムローラ17eは、回転運動用カム溝19c
に嵌入係合した状態で、第5図に示す該カム溝19cの展
開図の位置RCと位置RD間の部分を矢印F方向に移動す
る。この際、カム溝19cの位置RCとRD間の部分は、図中
右上がりに形成されており、位置RDはRCより矢印C方向
に距離R2だけ離れているので、カムローラ17eは矢印C
方向に距離R2だけ移動する。
すると、第4図に示すカムローラ11b、従って回転リ
ング9には、回転用カム溝17bを介して矢印B方向の回
転力が作用し、カムローラ11bを第6図に示す回転用カ
ム溝17bの位置TBから、矢印D方向に所定距離R2だけ離
れた位置TCに移動させる形で、角度量α2だけ第4図矢
印B方向に回転する。すると、ロッド12も、カム溝12b
及びカムローラ11aを介して、回転リング9によって駆
動される形で矢印B方向に回転角度量α2だけ回転す
る。
このため、カムシャフト19が矢印B方向に角度量(θ
6−θ4)だけ回転すると、ロッド12は、矢印B方向に
角度量α2だけ回転して、カムシャフト19に対して相対
的に矢印A方向に回転角度量(θ6−θ4)−α2だけ
回転することになる。すると、第3図に示すカムローラ
12dは、直線運動用カム溝19bに嵌入した状態で、第5図
に示す該カム溝19bに展開図上の角度量θがθ3に対応
する位置SCより、角度量θが、θ5、即ち、θ3+(θ
6−θ4−α2)=θ6−α1−α2、に対応する位置
SD間を矢印F方向に移動する。この際、直線運動用カム
溝19bの位置SCと位置SD間の部分は、矢印E、F方向に
平行に形成されているので、カムローラ12dは、矢印
C、D方向に移動しない。
従って、第4図に示すカムシャフト19を矢印B方向に
角度量θがθ4からθ6となるまで回転させると、ロッ
ド12は、矢印C、D方向に移動することなく、矢印B方
向に所定角度α2だけ回転する。その結果、第1図に示
すグリッパ15も、ツール25と共に矢印C、D方向に移動
することなく矢印B方向に所定角度α2だけ回転して、
ツール25は、第7図に示すツール交換位置X1に位置決め
されたツール収納ポケット3bと対向する位置C4に位置決
めされる。
次に、第1図に示すツールシフタ装置6のグリッパ15
を、ツール25を把持させた状態で、矢印D方向に所定距
離S1だけ移動させて位置C5に位置決めすることにより、
ツール25を第7図に示すツール交換位置X1に位置決めさ
れたツール収納ポケット3bに返却する。
それには、第4図に示すツールシフタ装置6のカムシ
ャフト19を、回転角度量θがθ6の位置から更に矢印B
方向に角度量θがθ8(>θ6)となるまで回転させ
る。すると、カムローラ17eは、回転運動用カム溝19cに
嵌入係合した状態で、第5図に示す該カム溝19cの展開
図の位置RDとRE間の部分を矢印F方向に移動する。この
際、カム溝19cの位置RDとRE間は、矢印E、F方向に平
行に形成されているので、カムローラ17eは矢印C、D
方向に移動しない。このため、第4図に示すカムリング
17も矢印C、D方向に移動せず、従って回転リング9も
矢印A、B方向に回転駆動されることはない。
すると、ロッド12も、回転リング9によって矢印A、
B方向に回転駆動されず、回転角度量θがθ5の位置よ
り矢印A、B方向に回転しない。その結果、カムシャフ
ト19を、回転角度量θがθ6の位置から矢印B方向に角
度量θがθ8となるまで回転させた場合には、ロッド12
は、カムシャフト19に対して相対的に矢印A方向に回転
角度量(θ8−θ6)だけ回転することになる。する
と、第3図に示すカムローラ12dは、第5図に示す直線
運動用カム溝19bの展開図上の角度量θがθ5に対応す
る位置SDより、角度量θが、θ7、即ち、θ5+(θ8
−θ6)=θ8−α1−α2、に対応する位置SE間を矢
印F方向に移動する。この際、第5図に示す直線運動用
カム溝19bの位置SDと位置SE間の部分は、図中右下がり
に形成されており、位置SEは位置SDより矢印D方向に距
離S1だけ離れているので、カムローラ12dは、矢印D方
向に距離S1だけ移動する。
従って、第2図に示すカムシャフト19が矢印B方向に
角度量がθ6からθ8となるまで回転すると、ロッド12
は、旋回アーム13と共に矢印A、B方向に回転すること
なく、矢印D方向にシフト量S1だけ移動する。その結
果、第1図に示すグリッパ15は、ツール25と共に、位置
C4から矢印D方向に距離S1だけ移動して、ツール25は、
第7図に示すツール交換位置X1に位置決めされたツール
収納ポケット3bに挿入される。次に、その状態で、グリ
ッパ15とツール25との把持関係を解除する。
次に、ツールマガジン3を駆動して、ツール交換位置
X1に、交換すべき新ツールを収納したツール収納ポケッ
ト3bを位置決めするために、第1図に示すツールシフタ
装置6のグリッパ15を位置C5より矢印A方向にα3だけ
回転させて位置C6に位置決めする。
それには、第4図に示すカムシャフト19を、回転角度
量θがθ8の位置から更に矢印B方向に角度量θがθ10
(>θ8)となるまで回転駆動させる。すると、カムロ
ーラ17eは、回転運動用カム溝19cに嵌入係合した状態
で、第5図に示す該カム溝19cの展開図の位置REと位置R
F間を矢印F方向に移動する。この際、カム溝19cの位置
REとRFの間の部分は、図中右下がりに形成されており、
位置RFはREより矢印D方向に距離R3だけ離れているの
で、カムローラ17e、従ってカムリング17は矢印D方向
に距離R3だけ移動する。
すると、カムローラ11b、従って回転リング9には、
回転用カム溝17b及びカムローラ11bを介してカムリング
17により、矢印A方向の回転力が作用し、カムローラ11
bを第6図に示す回転用カム溝17bの位置TCから、矢印C
方向に所定距離R3だけ離れた位置TDに移動させる形で、
回転リング9は角度α3だけA方向に回転する。する
と、第4図に示すロッド12も、カム溝12b及びカムロー
ラ11aを介して、矢印A方向に回転角度量α3だけ回転
する。このため、カムシャフト19が矢印B方向に角度量
(θ10−θ8)だけ回転すると、ロッド12は、矢印A方
向に角度量α3だけ回転して、カムシャフト19に対して
相対的に矢印A方向に回転角度量(θ10−θ8+α3)
だけ回転することになる。すると、第3図に示すカムロ
ーラ12dは、第5図に示す直線運動用カム溝19bの展開図
上の角度量θがθ7に対応する位置SEより、角度量θ
が、θ9、即ち、θ7+(θ10−θ8+α3)=θ10−
α1−α2+α3、に対応する位置SF間を矢印F方向に
移動する。この際、第5図に示す直線運動用カム溝19b
の位置SEと位置SF間の部分は、矢印E、F方向に平行に
形成されているので、カムローラ12d、即ちロッド12
は、矢印C、D方向に移動しない。
従って、第4図に示すカムシャフト19を矢印B方向に
角度量θがθ8からθ10となるまで回転させると、ロッ
ド12は、矢印C、D方向に移動することなく、矢印A方
向に所定角度α3だけ回転する。その結果、第1図に示
すグリッパ15も、矢印A方向に所定角度α3だけ回転し
て、グリッパ15は、第7図に示す位置C6に位置決めされ
る。
次に、ツールマガジン3を駆動して、交換すべき新ツ
ールを収納したツール収納ポケット3bを第7図に示すツ
ール交換位置X1に位置決めする。なお、この際グリッパ
15は、位置C6に位置決めされているので、新ツールとグ
リッパ15が干渉してしまうようなことはなく、新ツール
は支障なくツール交換位置X1に位置決めされる。次に、
駆動モータを駆動して、第4図に示すカムシャフト19を
矢印A方向に角度量θがθ10からθ8となるまで回転さ
せる。すると、カムリング17は、カムローラ17eを第5
図に示す回転運動用カム溝19cの位置RFからREまで移動
させる形で、第4図矢印C方向に距離R3だけ移動し、該
移動に応じて、ロッド12は、カムリング17、カム溝17
b、カムローラ11b、回転リング9、カムローラ11a及び
カム溝12b等を介して、矢印B方向に角度量α3だけ回
転する。なお、この際、第2図に示すロッド12のカムロ
ーラ12dは、前述の場合とは逆に、第5図に示す直線運
動用カム溝19bの位置SFからSEまで移動するので、第2
図に示すロッド12は矢印C、D方向に移動しない。その
結果、ロッド12に装着された旋回アーム13は、第7図に
示す位置C6から矢印B方向に角度量α3だけ回転して、
グリッパ15は位置C5に位置決めされて、そのツール把持
部15aにはツール交換位置X1に位置決めされた新ツール
が嵌入する。次に、その状態で、グリッパ15を駆動し
て、該ツール把持部15aによって新ツールを把持する。
次に、第4図に示すカムシャフト19を、矢印A方向に
角度量θがθ8からθ6となるまで回転駆動させる。す
ると、カムリング17は、カムローラ17eが第5図に示す
回転運動用カム溝19cの位置REからRDまで移動すること
から、第4図矢印C、D方向に移動することなく、従っ
てロッド12も、矢印A、B方向に回転することはない。
また、ロッドには、カムローラ12dを第5図に示す直線
運動用カム溝19bの位置SEからSDまで移動させる形で矢
印C方向に距離S1だけ移動する。その結果、第7図に示
す旋回アーム13は、位置C5、即ちツール交換位置X1から
図中紙面と直角方向、即ち、第1図矢印C方向に距離S1
だけ移動してグリッパ15が位置C4に位置決めされ、新ツ
ールは、第7図に示すツール交換位置X1に位置決めされ
たツール収納ポケット3bより引き抜かれる。
次に、第4図に示すカムシャフト19を矢印A方向に角
度量θがθ6からθ4となるまで回転駆動させる。する
と、カムリング17は、カムローラ17eを第5図に示す回
転運動用カム溝19cの位置RDからRCまで移動させる形
で、第2図矢印D方向に距離R2だけ移動する。また、ロ
ッド12は、カムリング17及び回転リング9等を介して、
カムローラ12dを第5図に示す直線運動用カム溝19bの位
置SDからSCまで移動させる形で、矢印C、D方向に移動
することなく矢印A方向に角度量α2だけ回転する。そ
の結果、第7図に示す旋回アーム13は、位置C4から矢印
A方向に角度量α2だけ旋回し、グリッパ15は位置C3に
位置決めされる。
次に、その状態で、第4図に示すカムシャフト19を矢
印A方向に角度量θがθ4からθ2となるまで回転させ
る。すると、カムローラ17eは第5図に示す回転運動用
カム溝19cの位置RCからRBまで移動し、従ってカムリン
グ17は第2図矢印C、D方向に移動することはない。こ
れにより、ロッド12は、矢印A、B方向に回転すること
なく、カムローラ12dを第5図に示す直線運動用カム溝1
9bの位置SCからSBまで移動させる形で矢印D方向に距離
S1だけ移動する。このため、第1図に示す旋回アーム13
は、位置C3からグリッパ15と共に矢印D方向に距離S1だ
け移動して、グリッパ15に把持された新ツールは、第7
図に示す中間ステーション5のツールポケット5dに収納
される。その状態で、新ツールとグリッパ15との把持関
係を解除する。
次に、第4図に示すカムシャフト19を、矢印A方向に
角度量θがθ2から零となるまで回転させる。すると、
カムリング17は、カムローラ17eを第5図に示す回転運
動用カム溝19cの位置RBからRAまで移動させる形で、第
2図矢印D方向に距離R1だけ移動し、ロッド12は、カム
ローラ12dを第5図に示す直線運動用カム溝19bの位置SB
からSAまで移動させる形で、矢印C、D方向に移動する
ことなく矢印A方向に角度量α1だけ回転する。その結
果、第7図に示す旋回アーム13は、矢印A方向に所定角
度量α1だけ旋回し、グリッパ15は位置C2から待機位置
C1に復帰する。
次に、第7図に示す中間ステーション5を駆動して、
ツールポケット5dを、収納した新ツールと共に、待機位
置P1から図中紙面と直交する平面内を90゜だけ回転させ
ることにより、主軸27と平行となる位置P2に位置決めす
る。なお、この際グリッパ15は、待機位置C1に位置決め
されているので、ツールポケット5dとグリッパ15が干渉
してしまうようなことはなく、ツールポケット5dは支障
なく位置P2に位置決めされる。その状態で、主軸27に装
着された使用済みのツール(図示せず)とツールポケッ
ト5dに収納された新ツールとを、自動工具交換装置26を
用いて交換し、主軸27には新ツールを、ツールポケット
5dには使用済みのツールを収納する。なお、ツール交換
後、ツールポケット5dは、使用済みのツールと共に、待
機位置P1に復帰させておく。
なお、上述した実施例においては、駆動機構7を、ツ
ールシフタ装置6に適用した場合について述べたが、駆
動機構7は、これに限らず、各種のハンドリング手段に
適用してもよいことは勿論である。
(g).発明の効果 以上、説明したように、回転駆動自在に設けられたカ
ムシャフト19等の入力軸を有し、ロッド12等の出力軸を
前記入力軸に対して同軸上に配置する形で回転及び矢印
C、D方向等の軸方向に移動自在に設け、前記入力軸と
前記出力軸との間に、該入力軸の回転を該出力軸の前記
軸方向への直線運動に変換する直線運動用カム溝19b、
カムローラ12d等の第1のカム手段を設け、筒状のカム
リング17等の第1変換リングを前記入力軸の外側に配置
する形で前記軸方向にのみ移動自在に設け、前記入力軸
と前記第1変換リングとの間に、該入力軸の回転を該第
1変換リングの前記軸方向への直線運動に変換する回転
運動用カム溝19c、カムローラ17e等の第2のカム手段を
設け、筒状の回転リング9等の第2変換リングを前記入
力軸の外側に配置する形で回転のみ自在に設け、前記第
1変換リングと第2変換リングとの間に、前記第1変換
リングの前記軸方向の移動を前記第2変換リングの回転
運動に変換する回転用カム溝17b、カムローラ11b等の第
3のカム手段を設け、前記第2変換リングの内側に前記
出力軸を、該出力軸が該第2変換リングに対して前記軸
方向にのみ移動自在になる形に配置して構成したので、
入力軸を回転駆動することにより、出力軸に、第1のカ
ム手段を介して矢印C、D方向等の軸方向に所定の直線
運動をさせ、また第2のカム手段、第1変換リング、第
3のカム手段、第2変換リングを介して所定の回転運動
をさせることが出来る。このため、出力軸に旋回アーム
13等の被駆動体を装着することにより、入力軸を回転駆
動するためのアクチュエータ1個で、該被駆動体を、出
力軸を介して軸方向に所定の直線運動及び、回転運動を
させることが出来、小型で構造が簡易な駆動機構7を提
供することが可能となる。
また、出力軸を入力軸に対して同軸上に配置し、筒状
の第1及び第2変換リングを入力軸の外側に配置し、更
に、出力軸を第2変換リングの内側に配置したことか
ら、出力軸、入力軸、第1及び第2変換リングが全体的
に入れ子状に高密度で配置されることとなり、またこう
した配置により、各部材間を接続する第1、第2、第3
カム手段はそれら入れ子状に配置された各部材間に設け
るだけで済むことから、駆動機構全体を極めてコンパク
トに構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による工作機械用駆動機構が適用される
ツールシフタ装置のツール移送動作の一例を示す図、 第2図は本発明による工作機械用駆動機構の一実施例を
示す図、 第3図は第2図に示す工作機械用駆動機構のカムシャフ
トとロッドとの係合関係を示す図、 第4図は第2図に示す工作機械用駆動機構のカムシャフ
ト、カムリング、回転リング及びロッド間の係合関係を
示す図、 第5図は第2図に示す駆動機構のカムシャフトに設けら
れた直線運動用カム溝及び回転運動用カム溝の展開図、 第6図は第2図に示す駆動機構に設けられた回転用カム
溝の展開図、 第7図は第1図に示すツールシフタ装置が装着される工
作機械の一例を示す図である。 7……駆動機構 12……出力軸(ロッド) 19……入力軸(カムシャフト) 9……第2変換リング(回転リング) 11b……第3のカム手段(カムローラ) 12d……第1のカム手段(カムローラ) 17……第1変換リング(カムリング) 17e……第2のカム手段(カムローラ) 17b……第3のカム手段(回転用カム溝) 19b……第1のカム手段(直線運動用カム溝) 19c……第2のカム手段(回転運動用カム溝)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−4544(JP,A) 特開 昭61−103747(JP,A) 実開 昭62−195423(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転駆動自在に設けられた入力軸を有し、 出力軸を前記入力軸に対して同軸上に配置する形で回転
    及び軸方向に移動自在に設け、 前記入力軸と前記出力軸との間に、該入力軸の回転を該
    出力軸の前記軸方向への直線運動に変換する第1のカム
    手段を設け、 筒状の第1変換リングを前記入力軸の外側に配置する形
    で前記軸方向にのみ移動自在に設け、 前記入力軸と前記第1変換リングとの間に、該入力軸の
    回転を該第1変換リングの前記軸方向への直線運動に変
    換する第2のカム手段を設け、 筒状の第2変換リングを前記入力軸の外側に配置する形
    で回転のみ自在に設け、 前記第1変換リングと第2変換リングとの間に、前記第
    1変換リングの前記軸方向の移動を前記第2変換リング
    の回転運動に変換する第3のカム手段を設け、 前記第2変換リングの内側に前記出力軸を、該出力軸が
    該第2変換リングに対して前記軸方向にのみ移動自在に
    なる形に配置して構成した工作機械用駆動機構。
JP63043417A 1988-02-26 1988-02-26 工作機械用駆動機構 Expired - Lifetime JP2642655B2 (ja)

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