JP3042114U - マシニングセンタの自動工具交換機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レバー数が少なく単純な構造の為、製造及び
組立が容易で、工具交換時の機構の振動を抑制し位置決
め精度を向上し得る自動工具交換機構を提供する。 【解決手段】 動力源と、フレーム１と、フレーム１に
固定された自動工具交換装置とを有する自動工具交換機
構であり、自動工具交換装置が、工具方向への進退動と
回動とにより工具の掴み、抜き差し、交換及び／又は復
元の動作を行う工具交換機と、工具交換機を工具方向へ
進退動させるアーム回動装置と、駆動軸２に結合し且つ
工具交換機及びアーム回動装置に連結する回転装置とを
備え、該回転装置は、アーム回動装置を往復回動させる
ために使用される第１の回転作動部と、前記工具交換機
を往復回動させるために使用される第２の回転作動部と
を備え、前記アーム回動装置が、フレーム１に回動可能
に結合する中間部１４１と、第１の回転作動部と前記工
具交換機に回動可能に各々連結する第１の端部１４２と
第２の端部１４３とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は自動工具交換機構、特にマシニングセンタに使用される自動工具交換 機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、マシニングセンタにおいて使用される自動工具交換機構の主たる機能 は、スピンドルヘッドにある工具を工具マガジンにある特定の工具と交換し、種 々の加工状況に応ずることにある。

【０００３】 図５は、従来の自動工具交換機構の正面図である。該自動工具交換機構は、フ レーム１、正面カム２、スプライン軸３、位置決めホイール４、スプライン付き 筒５、従動ローラアセンブリ６、並びに従動部材７と第１及び第２の作動レバー ８、９とを含む４リンク機構を備えている。該従来機構は、従動部材７の一端（ 図５の右端）がフレーム１に枢着され、他端（図５の左端）が正面カム２のカム 溝に係合し、さらに第１の送出レバー８の一端（図５の上端）と連結されている 。前記第１の作動レバー８の他端（図５の下端）は前記第２の作動レバー９の中 間部位９１に枢着され、該第２の作動レバー９の第１の端部９２が前記フレーム １に固定され、第２の端部９３が前記スプライン軸３の外周に取付けられた前記 位置決めホイール４に連結されている。

【０００４】 次に図５に示す機構の作動原理について説明する。前記スプライン軸３は、工 具交換アームに固定されると共に、前記フレーム１に対し相対的に進退動可能で あり且つ回動可能である。前記正面カム２の回転により前記４リンク機構７、８ 及び９は往復回動し、前記位置決めホイール４に動力を伝達する。このことによ り、スプライン軸３は、前記フレーム１及びスプライン付き筒５に対しスプライ ン軸３方向に進退動し、工具の抜き差し動作を行う。一方、前記フレーム１に対 し相対的に回動可能であり、前記スプライン軸３を相対回動しないが摺動可能に 支持する前記スプライン付き筒５は、該スプライン軸３と共に回動可能である。 該スプライン付き筒５に固定され且つ転がりギアカム（図示せず）に接する従動 ローラアセンブリ６により、該転がりギアカムの回転に連動して前記スプライン 付き筒５とスプライン軸３は往復左右回動が可能となり、工具の掴み、工具交換 及び工具復元動作を行う。

【０００５】 上記従来機構の利点は、前記正面カム２の従動部材７における動作が前記４リ ンク機構７、８及び９により増大され得ることから、該正面カム２は小さく設計 され得ると共に前記転がりギアカムと共に設計加工し得ることにある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記４リンク機構７、８及び９はレバー数が多いと同時に、前 記第１の作動レバー８を前記第２の作動レバー９の中間部位９１に枢着し、前記 第１の端部９２を前記フレーム１に、前記第２の端部９３を前記位置決めホイー ル４にそれぞれ固定することにより形成される複雑な構造のため、組立が容易で ない。また、製造および組立の際に不可避の誤差が存在するため、前記第１の作 動レバー８と第２の作動レバー９との枢着部材間の隙間、および前記正面カム２ と従動部材７との間の隙間が、第１及び第２の作動レバー８及び９を通じて連鎖 的に増大し、前記工具交換アームが往復動作中に揺動する。したがって位置決め 精度が低下し、振動及びノイズが誘発される。さらに、レバー品の継手とローラ がすぐに磨損することとなる。甚だしくは隙間が拡大して機構の磨損を加速させ るという問題があった。

【０００７】 本考案はかかる事情に鑑み、レバー数が少なく、単純な構造で、製造及び組立 が容易な、マシニングセンタに使用される自動工具交換機構を提供することを主 たる目的とする。

【０００８】 さらに、レバー数を少なくすることにより工具交換の際の機構の揺動が減少し 、位置決め精度及び信頼性が向上し得る、マシニングセンタに使用される自動工 具交換機構を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案に係る自動工具交換機構は、 マシニングセンタで使用され、動力源と、フレームと、当該フレームに固定さ れた自動工具交換装置とを有する自動工具交換機構であって、該自動工具交換装 置が、 前記フレームに装着され、工具方向への進退動と回動とにより工具の掴み、工 具の抜き差し、工具の交換及び／又は工具の復元の動作を行う工具交換機と、 前記フレームに装着され、前記工具交換機の工具方向への進退動を行わせるア ーム回動装置と、 前記動力源に連結された駆動軸に結合され且つ前記工具交換機及びアーム回動 装置に連結された回転装置であって、該アーム回動装置を往復回動させるために 使用される第１の回転作動部と、前記工具交換機を往復回動させて工具の掴み、 工具の交換及び／又は工具の復元の動作を行わせるために使用される第２の回転 作動部とを備える前記回転装置とを備え、 前記アーム回動装置は、前記フレームに回動可能に結合された中間部と、前記 第１の回転作動部と前記工具交換機に回動可能にそれぞれ連結された第１の端部 と第２の端部とを有することにより、前記第１の回転作動部の回転に応じて安定 して往復回動を行うと共に、前記工具交換機にスムーズに前記工具の抜き差しの 動作を行わせる。

【００１０】 好適には、前記工具交換機が、 工具交換アームと、 該工具交換アームに固定されると共に前記フレームに対し相対的に回動可能で あるスプライン軸と、 前記フレームに対し相対的に回動可能であり、前記スプライン軸を相対回動し ないが摺動可能に支持するスプライン付き筒と、 該スプライン軸の外周に取付けられると共に前記アーム回動装置の前記第２の 端部に連結する位置決めホイールであって、前記第１の回転作動部に連動して前 記アーム回動装置が前記往復回動をし、動力を前記位置決めホイールに伝動する ことにより、前記スプライン軸を前記フレーム及び前記スプライン付き筒に対し てスプライン軸方向に進退動させ、前記工具の抜き差し動作を行わせる前記位置 決めホイールと、 該スプライン付き筒に固定されると共に前記第２の回転作動部に連結した従動 ローラアセンブリであって、該第２の回転作動部の回転に連動して、前記スプラ イン付き筒とスプライン軸とを往復回動させることにより、前記工具の掴み、工 具の交換及び／又は工具の復元の動作を行わせる前記従動ローラアセンブリと を備える。

【００１１】 好適には、前記第１及び第２の回転作動部が一体同軸の複合カムであり、カム キーにより前記駆動軸に固定され、工具の抜差し、掴み、交換及び／又は復元の 動作に必要なタイミング関係を形成する。

【００１２】 好適には、前記第１の回転作動部が正面カムであり、該正面カムが、前記フレ ームに回動可能に連結されると共に前記アーム回動装置と連動する従動部材を備 え、 前記正面カムには閉曲線軌道が設けられ、該正面カムが回転するとこれに連動 して前記従動部材と前記アーム回動装置が往復回動するように構成され、 前記従動部材の一端に、前記正面カムに係合するように、固定されたローラが 設けられ、前記従動部材の他端には、前記アーム回動装置のローラが中で転がる フォーク状の溝が設けられてあり、該ローラの転がりによって前記正面カムの回 転に連動する前記従動部材の回動振幅を増大し、該増大された回動を前記アーム 回動装置に伝動する。

【００１３】 好適には、前記第２の回転作動部は転がりギアカム（roller gear cam）であ り、該転がりギアカムの周面に、該転がりギアカムを前記従動ローラアセンブリ に連結されると共に互いに噛み合わせるための複数の開曲線軌道が形成され、前 記スプライン付き筒及びスプライン軸を往復回動させて工具の掴み、工具の交換 及び／又は工具の復元の動作を行わせる。

【００１４】 好適には、前記第１の回転作動部が、該回転作動部の回転に伴って往復回動す る従動部材を備え、前記アーム回動装置が回動アームであり、該回動アームの前 記第１の端部に、前記従動部材に設けられたフォーク状の溝内を転がるローラが 設けられ、 前記回動アームの第２の端部に、前記位置決めホイールに連結するローラが設 けられ、前記第１の回転作動部に連動して該回動アームが往復回動し、動力を該 位置決めホイールに伝動することにより、前記スプライン軸が前記フレーム及び 前記スプライン付き筒に対してスプライン軸方向に進退動し、前記工具の抜き差 し動作を行う。

【００１５】 あるいは、前記第１の回転作動部が、該回転作動部の回転に伴って往復回動す る従動部材を備え、前記アーム回動装置が回動アームであり、該回動アームの前 記第１の端部に、前記第１の回転作動部に設けられたローラが転がるためのフォ ーク状の溝が設けられ、 前記回動アームの第２の端部に、前記位置決めホイールに連結するローラが設 けられ、前記従動部材に連動して該回動アームが往復回動し、動力を該位置決め ホイールに伝動することにより、前記スプライン軸が前記フレーム及び前記スプ ライン付き筒に対してスプライン軸方向に進退動し、前記工具の抜き差し動作を 行う。

【００１６】 好適には、前記動力源がモータと、該モータに設けられた第１のベルトホイー ルと、ベルトとを備え、 前記ベルトが前記ベルトホイールと前記駆動軸に掛け渡されて、モータから入 力された動力に応じて該駆動軸により前記回転装置を回転させ、 前記自動工具交換装置が、前記駆動軸により前記回転装置が回転するように、 前記モータから入力された動力を減速させ方向転換するための、前記動力源と前 記駆動軸との間に設けられた減速装置を備え、 該減速装置は、前記モータから入力された前記動力により回転させられるべく 、前記第１のベルトホイールと共に前記ベルトが掛け渡された第２のベルトホイ ールを固着したウォーム軸と、 前記回転装置と同軸であると共にウォームキーにより前記駆動軸に固定された ウォームホイールであって、前記ウォーム軸の回転に従って前記駆動軸を回転さ せるように該ウォーム軸のウォームと噛合する前記ウォームホイールと を備える。

【００１７】 好適には、前記減速装置は、前記ウォーム及びウォームホイールに代えて配置 されたベベルギア組である。

【００１８】

【考案の実施の形態】

次に、本考案の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。

【００１９】 図１、２はそれぞれ本考案の好適な実施形態の正面図及び右側面図、そして図 ３は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１から図３に示すように本考 案の自動工具交換機構は、フレーム１と、駆動軸２と、モータ３と、ウォーム軸 ４と、第１及び第２のベルトホイール３１、４１とベルト５と、ウォーム６と、 ウォームキー６１と、正面カム７と、転がりギアカム（roller gear cam）８と 、カムキー９と、スプライン軸１０と、位置決めホイール１１と、スプライン付 き筒１２と、従動ローラアセンブリ１３と、回動アーム１４とを備え、該回動ア ーム１４は中間部１４１と、第１の端部１４２と、第２の端部１４３とを有する 。

【００２０】 前記正面カム７は、前記フレーム１に回動可能に連結され前記回動アーム１４ と連動する従動部材７１を備えると共に、閉曲線軌道が設けられており、該正面 カム７が回転すると、これに連動して前記従動部材７１と回動アーム１４が往復 回動する。前記転がりギアカム８の周面には複数の開曲線軌道が設けられており 、該転がりギアカム８を前記従動ローラアセンブリ１３に連結させると共に互い に噛み合わせる。さらに、前記正面カム７と転がりギアカム８とは一体同軸の複 合カムをなし、前記カムキー９により前記駆動軸２に固定され、特定のタイミン グ関係（図４）を形成する。

【００２１】 また、前記従動部材７１は、中間部で回動可能に前記フレーム１に連結される と共に前記回動アーム１４に連接されている。該従動部材７１の一端７１１には 、前記正面カム７に係着されるように、固定されたローラ７１２が設けられてい る。該従動部材７１の他端７１３にはフォーク状の溝７１４が設けられ、前記回 動アーム１４の第１の端部１４２に取り付けられたローラ１４４が、前記フォー ク状の溝７１４内を転がることができる。あるいは、前記従動部材７１の他端７ １３にローラ１４４を取り付け、該ローラ１４４が、前記回動アーム１４の第１ の端部１４２に設けられたフォーク状の溝７１４内を転がるようにしても良い。

【００２２】 本考案の特徴の一つは、前記回動アーム１４の中間部１４１が回動可能に前記 フレーム１に連結されていると共に、該回動アーム１４の第１及び第２の端部１ ４２、１４３がそれぞれ前記従動部材７１および位置決めホイール１１に回動可 能に連結されているため、従来の４リンク機構と比べ、少ないレバー数しか用い ていないことである。さらに、本実施形態における回動アーム１４の中間部１４ １と、第１の端部１４２と、第２の端部１４３との連結により、該回動アーム１ ４の回動時の揺動を減少させ、かつ工具を交換する時に工具交換アームを円滑に 作動させることができる。

【００２３】 次に、各構成要素の動作原理を説明する。まず、ウォーム軸４と、該ウォーム 軸４に取り付けられた第２のベルトホイール４１と、ウォームキー６１又はベベ ルギア組（図示せず）とを備えた減速装置は、モータ３、第１のベルトホイール ３１及びベルト５を備えた動力源と駆動軸２との間に取り付けられている。該減 速装置は、モータ３により入力された動力を減速させ、方向転換することにより 、駆動軸２の回転に連動して正面カム７および転がりギアカム８を回転させるた めに使用される。すなわち、第１及び第２のベルトホイール３１、４１に掛け渡 されたベルト５により、モータ３は動力をウォーム軸４に伝達して回転させ、こ れに連動してウォーム６が回転する。ウォーム６は正面カム７及び転がりギアカ ム８を備えた複合カムと同軸であり、該ウォーム６はウォームキー６１により該 複合カムの駆動軸２に固定されている。

【００２４】 次に、正面カム７及び転がりカム８はカムキー９により駆動軸２上に固定され ている。該正面カム７の回転により、従動部材７１を介してこれに連動する回動 アーム１４が往復回動する。さらに、位置決めホイール１１がスプライン軸１０ の外周に固定され且つ回動アーム１４の第２の端部に連結しているため、前記往 復回動に連動して回動動力が該位置決めホイール１１に伝達する。このことによ りスプライン軸１０は、前記フレーム１及び前記スプライン付き筒１２に対して スプライン軸１０方向に進退動し、工具の抜き差し動作を行う。

【００２５】 さらに、転がりギアカム８の回転により、該転がりギアカム８に連結された従 動ローラアセンブリ１３はスプライン付き筒１２とスプライン軸１０を左右回り に往復回動させ、工具の掴み、交換及び復元動作を行わせる。

【００２６】 本考案に係る好適な実施例における正面カムと転がりギアカムとの間の運転タ イミングを図４に示す。

【００２７】

【考案の効果】

本考案によれば、従来技術の４リンク機構に比べてレバー数が少なく、組立時 間を短縮することができる。また、レバー数が従来技術より少ないことにより、 製造及び組立において生ずるレバー接合部間の隙間の総量が縮小され、工具交換 アームの往復回動時に発生する振動が低下すると共に位置決め精度が向上する。 また、本考案は、工具の掴み、工具の抜き差し、工具交換及び／又は復元動作を 行うために、従来機構よりスムーズに工具交換アームと回動及び回転部材とが作 動可能であるという利点を有する。

【００２８】 以上の実施形態は、本考案の最も実用的且つ好適な一実施例ではあるが、本考 案は何らこれに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案に係る好適な実施例の正面図であ
る。

【図２】図２は図１に示す実施例の右側面図である。

【図３】図３は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であ
る。

【図４】図４は図１に示す実施例の正面カムと転がりギ
アカムとの運転ストロークタイミングチャートを示す。

【図５】図５は従来の自動工具交換機構の一例の正面図
である。

【符号の説明】

１ フレーム ２ 駆動軸 ３ モータ ４ ウォーム軸 ５ ベルト ６ ウォーム ７ 正面カム ８ 転がりギアカム １０ スプライン軸 １１ 位置決めホイール １２ スプライン付き筒 １３ 従動ローラアセンブリ １４ 回動アーム ７１ 従動部材

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタで使用され、動力源
   と、フレームと、当該フレームに固定された自動工具交
   換装置とを有する自動工具交換機構であって、該自動工
   具交換装置が、 前記フレームに装着され、工具方向への進退動と回動と
   により工具の掴み、工具の抜き差し、工具の交換及び／
   又は工具の復元の動作を行う工具交換機と、 前記フレームに装着され、前記工具交換機の工具方向へ
   の進退動を行わせるアーム回動装置と、 前記動力源に連結された駆動軸に結合され且つ前記工具
   交換機及びアーム回動装置に連結された回転装置であっ
   て、該アーム回動装置を往復回動させるために使用され
   る第１の回転作動部と、前記工具交換機を往復回動させ
   て工具の掴み、工具の交換及び／又は工具の復元の動作
   を行わせるために使用される第２の回転作動部とを備え
   る前記回転装置とを備え、 前記アーム回動装置は、前記フレームに回動可能に結合
   された中間部と、前記第１の回転作動部と前記工具交換
   機に回動可能にそれぞれ連結された第１の端部と第２の
   端部とを有することにより、前記第１の回転作動部の回
   転に応じて安定して往復回動を行うと共に、前記工具交
   換機にスムーズに前記工具の抜き差しの動作を行わせる
   ことを特徴とする前記自動工具交換機構。
2. 【請求項２】 前記工具交換機が、 工具交換アームと、 該工具交換アームに固定されると共に前記フレームに対
   し相対的に回動可能であるスプライン軸と、 前記フレームに対し相対的に回動可能であり、前記スプ
   ライン軸を相対回動しないが摺動可能に支持するスプラ
   イン付き筒と、 該スプライン軸の外周に取付けられると共に前記アーム
   回動装置の前記第２の端部に連結する位置決めホイール
   であって、前記第１の回転作動部に連動して前記アーム
   回動装置が前記往復回動をし、動力を前記位置決めホイ
   ールに伝動することにより、前記スプライン軸を前記フ
   レーム及び前記スプライン付き筒に対してスプライン軸
   方向に進退動させ、前記工具の抜き差し動作を行わせる
   前記位置決めホイールと、 該スプライン付き筒に固定されると共に前記第２の回転
   作動部に連結した従動ローラアセンブリであって、該第
   ２の回転作動部の回転に連動して、前記スプライン付き
   筒とスプライン軸とを往復回動させることにより、前記
   工具の掴み、工具の交換及び／又は工具の復元の動作を
   行わせる前記従動ローラアセンブリとを備える請求項１
   に記載の自動工具交換機構。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の回転作動部が一体同
   軸の複合カムであり、カムキーにより前記駆動軸に固定
   され、工具の抜差し、掴み、交換及び／又は復元の動作
   に必要なタイミング関係を形成する請求項２に記載の自
   動工具交換機構。
4. 【請求項４】 前記第１の回転作動部が正面カムであ
   り、該正面カムが、前記フレームに回動可能に連結され
   ると共に前記アーム回動装置と連動する従動部材を備
   え、 前記正面カムには閉曲線軌道が設けられ、該正面カムが
   回転するとこれに連動して前記従動部材と前記アーム回
   動装置が往復回動するように構成され、 前記従動部材の一端に、前記正面カムに係合するよう
   に、固定されたローラが設けられ、前記従動部材の他端
   には、前記アーム回動装置のローラが中で転がるフォー
   ク状の溝が設けられてあり、該ローラの転がりによって
   前記正面カムの回転に連動する前記従動部材の回動振幅
   を増大し、該増大された回動を前記アーム回動装置に伝
   動する、請求項３に記載の自動工具交換機構。
5. 【請求項５】 前記第２の回転作動部は転がりギアカム
   （roller gear cam）であり、該転がりギアカムの周面
   に、該転がりギアカムを前記従動ローラアセンブリに連
   結されると共に互いに噛み合わせるための複数の開曲線
   軌道が形成され、前記スプライン付き筒及びスプライン
   軸を往復回動させて工具の掴み、工具の交換及び／又は
   工具の復元の動作を行わせる、請求項３又は４に記載の
   自動工具交換機構。
6. 【請求項６】 前記第１の回転作動部が、該回転作動部
   の回転に伴って往復回動する従動部材を備え、前記アー
   ム回動装置が回動アームであり、該回動アームの前記第
   １の端部に、前記従動部材に設けられたフォーク状の溝
   内を転がるローラが設けられ、 前記回動アームの第２の端部に、前記位置決めホイール
   に連結するローラが設けられ、前記第１の回転作動部に
   連動して該回動アームが往復回動し、動力を該位置決め
   ホイールに伝動することにより、前記スプライン軸が前
   記フレーム及び前記スプライン付き筒に対してスプライ
   ン軸方向に進退動し、前記工具の抜き差し動作を行う請
   求項３から５のいずれかに記載の自動工具交換機構。
7. 【請求項７】 前記第１の回転作動部が、該回転作動部
   の回転に伴って往復回動する従動部材を備え、前記アー
   ム回動装置が回動アームであり、該回動アームの前記第
   １の端部に、前記第１の回転作動部に設けられたローラ
   が転がるためのフォーク状の溝が設けられ、 前記回動アームの第２の端部に、前記位置決めホイール
   に連結するローラが設けられ、前記従動部材に連動して
   該回動アームが往復回動し、動力を該位置決めホイール
   に伝動することにより、前記スプライン軸が前記フレー
   ム及び前記スプライン付き筒に対してスプライン軸方向
   に進退動し、前記工具の抜き差し動作を行う、請求項３
   から５のいずれかに記載の自動工具交換機構。
8. 【請求項８】 前記動力源がモータと、該モータに設け
   られた第１のベルトホイールと、ベルトとを備え、 前記ベルトが前記ベルトホイールと前記駆動軸に掛け渡
   されて、モータから入力された動力に応じて該駆動軸に
   より前記回転装置を回転させ、 前記自動工具交換装置が、前記駆動軸により前記回転装
   置が回転するように、前記モータから入力された動力を
   減速させ方向転換するための、前記動力源と前記駆動軸
   との間に設けられた減速装置を備え、 該減速装置は、前記モータから入力された前記動力によ
   り回転させられるべく、前記第１のベルトホイールと共
   に前記ベルトが掛け渡された第２のベルトホイールを固
   着したウォーム軸と、 前記回転装置と同軸であると共にウォームキーにより前
   記駆動軸に固定されたウォームホイールであって、前記
   ウォーム軸の回転に従って前記駆動軸を回転させるよう
   に該ウォーム軸のウォームと噛合する前記ウォームホイ
   ールとを備える請求項１から７のいずれかに記載の自動
   工具交換機構。
9. 【請求項９】 前記減速装置が、前記ウォーム及びウォ
   ームホイールに代えて配置されたベベルギア組である請
   求項８に記載の自動工具交換機構。