JP3027483U - カム式自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作特性、位置決め精度、さらに、信頼性や
耐久性を向上させたカム式自動工具交換装置を得る。 【解決手段】 駆動源と結合された入力軸（１）と、中
空スプライン軸（６）を有し、この中空スプライン軸に
より工具交換アーム（７）に駆動力を伝達する出力軸
（２）とを有し、この入力軸に固定された第１のドエル
円弧状プレート（１０）と、第１のカム（１１）と、第
２のカム（１２）と第２のドエル円弧状プレート（１
３）が、出力軸に設けられたそれぞれに対応するローラ
ー（２０１〜２３２）と相対的に経時的に動作し、入力
軸が、駆動源により第１のドエル円弧状プレート、第１
のカム、第２のカム及び第２のドエル円弧状プレートと
共に回転し、これにより、これらが出力軸に設けられた
それぞれに対応する一対のローラを押して上記出力軸を
所定の角度回転させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、カム式自動工具交換装置に係わり、特に、従来の油圧ピストンを用 いた装置を改良して、動作特性、位置決め精度、さらに、信頼性や耐久性を向上 させたカム式自動工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

今日使用されている数値工作機械は、一般的に、スピンドルの先端に取り付け られた工具とマガジン内の工具との間で、工具を交換する機能を有している。こ のとき、自動工具交換装置が使用されるが、この自動工具交換装置は、主に、揺 動機能、ドエル(dwelling)機能、割り出し機能、上下動機能を有する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このような機能を達成するため、油圧シリンダを用いたタイプとカム式の２種 類のタイプのものが従来からあるが、それらは、以下のような問題点がある。 まず、油圧により、歯車、ラック、回転可能な油圧シリンダを駆動させるタイ プのものにおいては、油圧装置の動作特性を制御し難いため、安定して操作する ことができず、停止するときに衝撃が生じ、操作速度を増大させることができず 、さらに定期的な保守が必要である等の問題がある。 次にカムリンク組立体を使用する場合には、本体としてローラ・ギア（歯車） ・カムを使用して、工具交換アームを揺動させ、割り出しを行い、さらに、溝付 カム・リンク装置により、工具交換アームを上下動させる。このため、ローラ・ ギア・カムと溝付カムは一体構造となっている。溝付カムの伝動において、バッ クラッシュの問題が生じ、これにより、高速動作する際の動特性に悪影響を及ぼ し、ローラ・ギア・カムの製造が困難となり、特別の機械が必要となり、この結 果、機械加工においてコストが増大する。 このような従来の技術における問題点を鑑み、豊富な知識と専門的技術を有す る本件考案者は、絶え間無い研究開発により、これらの問題点を解決し、揺動機 能、ドエル(dwelling)機能、割り出し機能、上下動機能における動作機能を向上 させた自動工具交換装置を考案するに至ったのである。さらに、位置決め精度を 高めると共に動作の信頼性と耐久性を高め、また、ＮＣ工作機との組み合わせを 効果的なものとした。

【０００４】 本考案の目的は、ダブル・カムの動作曲線及び２対のローラの並置接触により 、工具交換アームの揺動、ドエル(dwelling)及び割り出しの各動作を行うカム式 自動工具交換装置を提供することである。さらに、ダブル・ドエル円弧状の平板 及び他の２対のローラ接触を用いることにより、接触圧力角が大きくなるすぎる 問題を解決する。 本考案の第２の目的は、平板状の正確なダブル・カムを使用して、高精度で且 つ低コストで、工具交換アームの揺動及び割り出し動作を行うカム式自動工具交 換装置を提供することにある。 本考案の第３の目的は、工具交換アームを簡単な構造で上下動作を行わせる（ 円筒状リブを有する）正確なカムを備えたカム式自動工具交換装置を提供するこ とにある。 本考案の第４の目的は、モジュール方式を採用することにより製造コスト及び メンテナンス・コストを低減させたカム式自動工具交換装置を提供することにあ る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために本考案のカム式自動工具交換装置は、駆動源と結 合され、上側カバーと下側カバーとにより支持された入力軸と、上側カバーと下 側カバーとにより支持された出力軸であって、この出力軸が中空スプライン軸を 有し、この中空スプライン軸により工具交換アームに駆動力を伝達する出力軸と 、上側カバーの下方で入力軸に固定された第１のドエル円弧状プレートであって 、出力軸に設けられた第１ドエル円弧状プレート用の一対のローラと相対的に経 時的に動作する第１のドエル円弧状プレートと、この第１のドエル円弧状プレー トの下方で入力軸に固定された第１のカムであって、出力軸に設けられた第１カ ム用の一対のローラと相対的に経時的に動作する第１のカムと、この第１のカム の下方で入力軸に固定された第２のカムであって、出力軸に設けられた第２カム 用の一対のローラと相対的に経時的に動作する第２のカムと、この第２のカムの 下方で入力軸に固定された第２のドエル円弧状プレートであって、出力軸に設け られた第２ドエル円弧状プレート用の一対のローラと相対的に経時的に動作する 第２のドエル円弧状プレートと、を有し、入力軸は、上記駆動源により第１のド エル円弧状プレート、第１のカム、第２のカム及び第２のドエル円弧状プレート と共に回転し、これにより、これらが出力軸に設けられたそれぞれに対応する一 対のローラを押して出力軸を所定の角度回転させ、さらに、最初に入力軸が角度 ｔ１回転すると出力軸はドエル非回転状態であると共に工具交換アームは待機状 態であり、さらに、入力軸が角度ｔ２回転すると出力軸は時計回りの方向へ角度 ｈ１だけ回転すると共に中空スプライン軸を介して工具交換アームへ駆動力を伝 達し、これにより、工具交換アームが工具交換動作を行い、さらに、入力軸が角 度ｔ３回転すると出力軸はドエル非回転状態であり、さらに、入力軸が角度ｔ４ 回転すると出力軸は時計回りの方向へ角度ｈ２だけ回転すると共に中空スプライ ン軸を介して工具交換アームへ駆動力を伝達し、これにより、工具交換アームが 工具交換動作を行い、さらに、入力軸が角度ｔ５回転すると出力軸はドエル非回 転状態であり、さらに、入力軸が角度ｔ６回転すると出力軸は時計回りの方向へ 角度ｈ１だけ回転し、これにより、工具交換アームは元の待機状態に戻り、一サ イクルが終了し、このようにして、工具交換アームのドエル動作、割り出し動作 及び揺動動作を行うようにしたことを特徴としている。

【０００６】 また、本考案は、さらに、入力軸に設けられた円筒状リブ・カムと、中間伝動 プレートとを有し、この中間伝動プレートの上記円筒状リブ・カムと接する一方 の側には一対のローラーが設けられると共に中空スプライン軸と接する他方の側 には他の一対のローラーが設けられ、さらに、入力軸が角度ｔ７回転する間中空 スプライン軸は駆動することなく、さらに、入力軸が角度ｔ８回転すると円筒状 リブ・カム、一対のローラー、中間伝動プレート、他の一対のローラーを介して 駆動力が中空スプライン軸に伝達され、これにより、工具交換アームが下方へ動 作し、さらに、入力軸が角度ｔ９回転する間中空スプライン軸は駆動することな く、さらに、入力軸が角度ｔ１０回転すると円筒状リブ・カム、一対のローラー 、中間伝動プレート、他の一対のローラーを介して駆動力が中空スプライン軸に 伝達され、これにより、工具交換アームが上方へ動作し、このようにして、工具 交換アームの上下動作を行うようにしてもよい。 さらに、本考案は、第１及び第２のドエル円弧状プレートが、出力軸に設けら れたそれらに対応するローラーに接触し、これにより、第１及び第２のカムと出 力軸に設けられたそれらの対応するローラーとの接触圧力を最少としたことを特 徴とするものであってもよい。

【０００７】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の一実施形態について添付図面を参照して説明する。 図１及び図２に示すように、外側カバー４１が、ボルド４１１，４１２，４１ ３及び４１４により、ハウジング４２に固定されている。入力軸１は、カバー板 ３３及び３４により支持され、一方、出力軸２は、カバー板３１及び３２により 支持されている。ここで、カバー板３１及び３３はそれぞれの軸を偏心して取り 付けており、これにより、出力軸２に予め力が作用する。駆動源から駆動力が入 力軸１に入力され、この入力軸１が、円弧状プレート１０，１３及びカム１１， １２を駆動させる。ここで、初期状態においては、円弧状プレート１０と出力軸 ２のローラー２０１，２０２は、接触していない（図４のＡ１参照）。カム１１ は、初期状態において、出力軸２のローラー２１１，２１２のうちローラー２１ １とのみ接触している（図４のＢ１参照）。カム１２は、初期状態において、出 力軸２のローラー２２１，２２２のうちローラー２２１とのみ接触している（図 ４のＣ１参照）。初期状態においては、円弧状プレート１３は、出力軸２のロー ラー２３１，２３２のいずれとも接触していない（図４のＤ１参照）。このよう な機構の時間的に変化する相対的動作により、駆動力を出力軸２及び中空スプラ イン軸６を介して工具交換アーム７に伝達する。

【０００８】 次に、工具交換アーム７の揺動、ドエル、割り出しの工程を、図４の動作図及 び図５と図６の線図を参照して説明する。図４のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１及び図 ６はカム１１，１２、ドエル円弧状プレート１０，１３及びこれらに対応するロ ーラー２１１，２１２，２２１，２２２，２０１，２０２，２３１，２３２の、 初期結合状態を示している。図４のＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２及び図６に示すよう に、入力軸１が角度ｔ１回転する際、カム１１，１２及びドエル円弧状プレート １０，１３も同様に角度ｔ１回転する。このとき、ローラー２０１，２０２，２ １１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２は、回転せず、これにより、出 力軸２もドエル状態で且つ非回転状態のままである。また、この時刻ｔ１で、工 具交換アーム７は待機状態である。次に、図４のＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３及び図 ６に示すように、入力軸１が角度ｔ２回転する際、カム１１はローラー２１１を 押して反時計回り方向へ角度ｈ１だけ回転させ、カム１２はローラー２２１を押 して反時計回り方向へ角度ｈ１だけ回転させる。このとき、ドエル円弧状プレー ト１０はローラー２０１と接触を開始しする。このとき、出力軸２は、時計回り の方向へ角度ｈ１だけ回転すると共に工具交換動作をさせるために駆動力を中空 スプライン軸６を介して工具交換アーム７に伝達する。次に、図４のＡ４，Ｂ４ ，Ｃ４，Ｄ４及び図６に示すように、入力軸１は角度ｔ３回転し、このとき、角 ローラーは回転しないが、ドエル円弧状プレート１０はローラー２０１から離れ ようとしており、さらに、出力軸２はドエル非回転状態である。

【０００９】 次に、図４のＡ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５及び図６に示すように、入力軸１は再び 角度ｔ４回転し、このとき、ドエル円弧状プレート１０はローラー２０１，２０ ２と接触することなく、一方、ドエル円弧状プレート１３はローラー２３２と接 触を開始する。ローラー２１１，２２１は、この入力軸１が角度ｔ４回転する間 に重なって接触する領域を有し、さらに、カム１１に接触するローラーがローラ ー２１１からローラー２１２に変わり、カム１２に接触するローラーがローラー ２２１からローラー２２２に変わる。このとき、出力軸２は、時計回り方向へ角 度ｈ２（１８０度に等しい）回転すると共に工具交換動作をさせるために駆動力 を再び中空スプライン軸６を介して工具交換アーム７に伝達する。次に、図４の Ａ６，Ｂ６，Ｃ６，Ｄ６及び図６に示すように、入力軸１は再び角度ｔ５回転し 、このとき、ドエル円弧状プレート１０はローラー２０１，２０２と接触するこ となく、一方、ドエル円弧状プレート１３はローラー２３２から離れるために待 機している。また、カム１１はローラー２１２と接触すると共にカム１２はロー ラー２２２と接触し、一方、出力軸２は、ドエルしており、悲回転状態となって いる。図４のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１及び図６に示すように、入力軸１は再び角 度ｔ６回転し、一方、出力軸２は、時計回り方向へ角度ｈ１回転し、このとき、 工具交換アーム７の最初の待機状態に戻り、１サイクルを終了する。このように して、図４のＡ３，Ａ４，Ｄ５，Ｄ６に示すように、ドエル円弧状プレート１０ ，１３は、ローラー２０１，２３２と接触しているので、図４のＢ３，Ｂ４，Ｂ ５，Ｂ６に示すように、カム１１とローラー２１１，２１２と過大な接触圧力の 問題を解決でき、これにより、全体の動作特性を向上させている。

【００１０】 次に、図１，図３，図５及び図７により、工具交換アームの上下動の工程を説 明する。円筒状のリブ・カム５を有するハウジング４３が、ハウジング４２にボ ルト４３２，４３３，４３１，４３４により、固定されている。この円筒状のリ ブ・カム５は、入力軸１が角度ｔ７回転している間、中空スプライン軸６を駆動 させることはない。入力軸１が、再び角度ｔ８回転するのにしたがって、入力軸 １は、円筒状リブ・カム５を駆動し、これにより、中空スプライン軸６を操作し 、これにより、工具交換アーム７を駆動し、この結果、中間伝動プレート５６を 駆動するためのローラー５１，５２を使用すると共にこの中間伝動プレート５６ に設けられたローラー６１，６２を介して、工具交換アーム７の下方への動作が 実行される。工具交換アーム７は、その最終位置を示す図５を参照すると理解で きるが、工具の引き込み動作を実行する。入力軸１が角度ｔ９回転する際には、 円筒状リブ・カム５は、中空スプライン軸６を駆動させることはない。入力軸１ が、角度ｔ１０回転するのにしたがって、入力軸１は、円筒状リブ・カム５を駆 動し、これにより、ローラー５１，５２を使用して中空スプライン軸６を操作し 、これにより、中間伝動プレート５６に駆動力を伝達すると共にローラー６１， ６２を介して伝達し工具交換アーム７を駆動し、この結果、その最終位置を示す 図１を参照すると理解できるように、工具交換アーム７の上方への動作及び差し 込み動作が実行される。

【００１１】 このように構成された本考案の実施形態においては、工具交換アームの揺動動 作及び割り出し動作が経時的に変化する場合には、入力軸と出力軸との中心間の 距離が変化しない限り、カム１１，１２及びドエル円弧状プレート１０，１３の みを交換すればよく、他の部品を交換する必要はない。工具交換アームの上下動 作が経時的に変化する場合には、その上下動作の変化が中空スプライン軸６の最 大ストロークの範囲内であれば、円筒状リブ・カム５を交換するのみでよく、他 の部品を交換する必要はない。さらに、ハウジングと構成部品の相対的な結合は 、モジュール方式により設計され、モジュール化した機能が得られる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案は、主に、ダブルのカム、ドエル円弧状プレート及びローラー等の純粋 な機械的構成を使用して、工具交換アームの揺動動作、ドエル動作及び割り出し 動作を行うと共に、円筒状リブ・カム及びローラーの構成を利用して中空スプラ イン軸を駆動し、工具交換アームの上下動作を達成している。本考案は、以下の ような特徴を有している。 先ず第１に、本考案によれば、工具交換アームは、ダブル・カムを用いている ため、揺動動作及び割り出し動作を高精度及び低コストで行うことができる。こ のため、ローラー・ギア・カムの製造上の困難性や特別な機械を使用することに よる高コストの機械加工等の問題を解決することができる。 第２に、本考案によれば、工具交換アームの上下動作に使用する円筒状リブ・ カムは、構造的にシンプルであり、この結果、溝状カムのバックラッシュの問題 を解決することができる。 第３に、本考案によれば、モジュール方式を採用しているため、製造コスト及 びメンテナンス・コストを低くすることができ、さらに、メンテナンス作業も簡 単化することができる。

【００１３】 以上説明したように、本考案によれば、大幅に効果を増大させることができ、 さらに、本考案の装置を、包装装置の梱包作業に使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の装置の初期位置を示す断面図であ
る。

【図２】 本考案の装置の初期位置を示す上側から見た
平面図である。

【図３】 本考案の装置の図５のＥ−Ｅ線に沿う断面図
である。

【図４】 本考案の装置の図１に示す各部品のセクショ
ンにおける対応する動作を説明するための概略図であ
る。

【図５】 本考案の装置の最低位置における工具交換ア
ームを示す正面図である。

【図６】 本考案の装置における工具交換アームの経時
的回転動作を示す線図である。

【図７】 本考案の装置における工具交換アームの経時
的上下動作を示す線図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ５ 円筒状リブ・カム ６ 中空スプライン軸 ７ 工具交換アーム １０ 円弧状プレート １１ カム １２ カム １３ 円弧状プレート ３１ カバー板 ３２ カバー板 ３３ カバー板 ３４ カバー板 ５１ ローラー ５２ ローラー ６１ ローラー ６２ ローラー ５６ 中間伝動プレート ２０１ ローラー ２０２ ローラー ２１１ ローラー ２１２ ローラー ２２１ ローラー ２２２ ローラー ２３１ ローラー ２３２ ローラー

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源と結合され、上側カバーと下側カ
   バーとにより支持された入力軸と、 上記上側カバーと下側カバーとにより支持された出力軸
   であって、この出力軸が中空スプライン軸を有し、この
   中空スプライン軸により工具交換アームに駆動力を伝達
   する上記出力軸と、 上記上側カバーの下方で上記入力軸に固定された第１の
   ドエル円弧状プレートであって、上記出力軸に設けられ
   た第１ドエル円弧状プレート用の一対のローラと相対的
   に経時的に動作する第１のドエル円弧状プレートと、 この第１のドエル円弧状プレートの下方で上記入力軸に
   固定された第１のカムであって、上記出力軸に設けられ
   た第１カム用の一対のローラと相対的に経時的に動作す
   る第１のカムと、 この第１のカムの下方で上記入力軸に固定された第２の
   カムであって、上記出力軸に設けられた第２カム用の一
   対のローラと相対的に経時的に動作する第２のカムと、 この第２のカムの下方で上記入力軸に固定された第２の
   ドエル円弧状プレートであって、上記出力軸に設けられ
   た第２ドエル円弧状プレート用の一対のローラと相対的
   に経時的に動作する第２のドエル円弧状プレートと、を
   有し、 上記入力軸は、上記駆動源により上記第１のドエル円弧
   状プレート、第１のカム、第２のカム及び第２のドエル
   円弧状プレートと共に回転し、これにより、これらが出
   力軸に設けられたそれぞれに対応する上記一対のローラ
   を押して上記出力軸を所定の角度回転させ、 さらに、最初に上記入力軸が角度ｔ１回転すると上記出
   力軸はドエル非回転状態であると共に上記工具交換アー
   ムは待機状態であり、 さらに、上記入力軸が角度ｔ２回転すると上記出力軸は
   時計回りの方向へ角度ｈ１だけ回転すると共に上記中空
   スプライン軸を介して上記工具交換アームへ駆動力を伝
   達し、これにより、上記工具交換アームが工具交換動作
   を行い、 さらに、上記入力軸が角度ｔ３回転すると上記出力軸は
   ドエル非回転状態であり、 さらに、上記入力軸が角度ｔ４回転すると上記出力軸は
   時計回りの方向へ角度ｈ２だけ回転すると共に上記中空
   スプライン軸を介して上記工具交換アームへ駆動力を伝
   達し、これにより、上記工具交換アームが工具交換動作
   を行い、 さらに、上記入力軸が角度ｔ５回転すると上記出力軸は
   ドエル非回転状態であり、 さらに、上記入力軸が角度ｔ６回転すると上記出力軸は
   時計回りの方向へ角度ｈ１だけ回転し、これにより、上
   記工具交換アームは元の待機状態に戻り、一サイクルが
   終了し、 このようにして、上記工具交換アームのドエル動作、割
   り出し動作及び揺動動作を行うようにしたことを特徴と
   するカム式自動工具交換装置。
2. 【請求項２】 さらに、上記入力軸に設けられた円筒状
   リブ・カムと、中間伝動プレートとを有し、この中間伝
   動プレートの上記円筒状リブ・カムと接する一方の側に
   は一対のローラーが設けられると共に上記中空スプライ
   ン軸と接する他方の側には他の一対のローラーが設けら
   れ、 さらに、上記入力軸が角度ｔ７回転する間上記中空スプ
   ライン軸は駆動することなく、 さらに、上記入力軸が角度ｔ８回転すると上記円筒状リ
   ブ・カム、上記一対のローラー、上記中間伝動プレー
   ト、上記他の一対のローラーを介して駆動力が中空スプ
   ライン軸に伝達され、これにより、工具交換アームが下
   方へ動作し、 さらに、上記入力軸が角度ｔ９回転する間上記中空スプ
   ライン軸は駆動することなく、 さらに、上記入力軸が角度ｔ１０回転すると上記円筒状
   リブ・カム、上記一対のローラー、上記中間伝動プレー
   ト、上記他の一対のローラーを介して駆動力が中空スプ
   ライン軸に伝達され、これにより、工具交換アームが上
   方へ動作し、 このようにして、上記工具交換アームの上下動作を行う
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載のカム式自動
   工具交換装置。
3. 【請求項３】 上記第１及び第２のドエル円弧状プレー
   トが、上記出力軸に設けられたそれらに対応するローラ
   ーに接触し、これにより、上記第１及び第２のカムと上
   記出力軸に設けられたそれらの対応するローラーとの接
   触圧力を最少としたことを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載のカム式自動工具交換装置。