JP3042597B2 - Machine tool tool changer - Google Patents

Machine tool tool changer

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JP3042597B2
JP3042597B2 JP8125727A JP12572796A JP3042597B2 JP 3042597 B2 JP3042597 B2 JP 3042597B2 JP 8125727 A JP8125727 A JP 8125727A JP 12572796 A JP12572796 A JP 12572796A JP 3042597 B2 JP3042597 B2 JP 3042597B2
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tool
arm
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vertical axis
arm shaft
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一之 平元
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Makino Milling Machine Co Ltd
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/157Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
    • B23Q3/15713Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
    • B23Q3/1572Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle the storage device comprising rotating or circulating storing means
    • B23Q3/15726Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle the storage device comprising rotating or circulating storing means the storage means rotating or circulating in a plane parallel to the axis of the spindle
    • B23Q3/1574Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle the storage device comprising rotating or circulating storing means the storage means rotating or circulating in a plane parallel to the axis of the spindle the axis of the stored tools being arranged perpendicularly to the rotating or circulating plane of the storage means
    • B23Q3/15746Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle the storage device comprising rotating or circulating storing means the storage means rotating or circulating in a plane parallel to the axis of the spindle the axis of the stored tools being arranged perpendicularly to the rotating or circulating plane of the storage means the storage means comprising pivotable tool storage elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工具交換位置に割
り出された主軸側の工具と工具マガジン側の工具とを相
互に交換する工作機械の工具交換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool changer of a machine tool for mutually exchanging a tool on a spindle and a tool on a tool magazine, which are located at a tool change position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、無端チェーンに連結された複
数の工具ポットを介して水平方向に工具を収納し、チェ
ーンを回動させることにより任意の工具を工具受渡位置
に割り出す大型の工具マガジンを機械側面に配置して、
工具マガジンに収納する工具本数の増大化、工具マガジ
ンの省スペース化、工具マガジンへの工具収納の容易化
を図っている。このような工具マガジンを機械側面に配
置した場合には、主軸の移動方向と工具の収納方向とが
相違することが多いために主軸と工具マガジンとの間で
直接的に工具交換を行うことが難しい。
2. Description of the Related Art Conventionally, a large tool magazine for storing a tool in a horizontal direction through a plurality of tool pots connected to an endless chain and rotating a chain to index an arbitrary tool to a tool delivery position has been known. Place it on the side of the machine,
The number of tools stored in the tool magazine has been increased, the space for the tool magazine has been reduced, and the storage of tools in the tool magazine has been facilitated. When such a tool magazine is arranged on the side of the machine, the moving direction of the main spindle and the storing direction of the tool are often different, so that it is necessary to directly exchange the tool between the main spindle and the tool magazine. difficult.

【0003】そのため、例えば主軸が水平方向に支持さ
れた横形マシニングセンタでは、工具を把持する工具交
換アームを先端に有し垂直軸線回りに揺動可能な揺動ア
ームを工具マガジンに設け工具マガジンの工具受渡位置
に割り出された工具を工具交換アームにより把持し、揺
動アームを垂直軸線回りに90°揺動させ工具ポットか
ら工具を分離するようにして工具交換位置に転送し、工
具交換位置にて工具交換アームにより主軸に装着されて
いる工具との間で工具交換を行うようにしている。
For this reason, for example, in a horizontal machining center in which a main shaft is supported in a horizontal direction, a swing arm which can swing around a vertical axis and has a tool exchange arm for gripping a tool at its tip is provided in a tool magazine. The tool indexed to the delivery position is gripped by the tool change arm, and the swing arm is swung 90 ° about the vertical axis to separate the tool from the tool pot and transferred to the tool change position. The tool is exchanged with the tool mounted on the spindle by the tool exchange arm.

【0004】一方、主軸が垂直方向に支持された立形マ
シニングセンタにおいて、既述のような工具マガジンを
機械側面に配置した場合には、機械の構成上から横形マ
シニングセンタのように工具マガジンに収納された工具
を工具ポットから分離するようにして工具交換位置に転
送し、工具交換アームにより主軸との間で工具交換を行
うことが困難である。そのために工具マガジンとの間に
工具転送装置を介在させ、工具マガジンの工具受渡位置
に割り出された工具を工具転送装置により工具ポットご
と工具マガジンから引き抜き水平状態から垂直状態へ姿
勢を変換するように工具交換位置へ転送し、工作機械上
に設けられた工具交換装置の工具交換アームにより主軸
に装着されている工具との間で工具交換を行うようにし
ている。
On the other hand, in a vertical machining center whose main spindle is supported vertically, when the aforementioned tool magazine is arranged on the side of the machine, the tool magazine is stored in the tool magazine like a horizontal machining center due to the structure of the machine. It is difficult to transfer the tool to the tool change position so as to separate the tool from the tool pot and change the tool with the main spindle by the tool change arm. To this end, a tool transfer device is interposed between the tool magazine and the tool magazine, and the tool indexed to the tool delivery position of the tool magazine is pulled out of the tool magazine together with the tool pot by the tool transfer device and the posture is changed from a horizontal state to a vertical state. The tool is transferred to a tool change position, and the tool is exchanged with a tool mounted on the spindle by a tool change arm of a tool changer provided on the machine tool.

【0005】立形マシニングセンタにおいて、工具転送
装置により工具マガジンから工具交換位置に工具ポット
ごと転送された工具を、工具交換装置の工具交換アーム
により主軸に装着されている工具との間で工具交換を行
うためには、工具交換装置に以下のような動作を行わさ
せなければならない。 (1)工具交換位置に転送された工具および主軸に装着
されている工具を把持する工具交換アームのグリッパ部
の開閉動作。 (2)工具ポットおよび主軸から工具を抜去するための
工具交換アームの下降動作。 (3)工具交換位置に転送された工具および主軸に装着
されている工具とを交換するための工具交換アームの旋
回動作。 (4)工具ポットおよび主軸に工具を装着クランプする
ための工具交換アームの上昇動作。
In the vertical machining center, the tool transferred from the tool magazine to the tool change position by the tool transfer device together with the tool pot is exchanged between the tool mounted on the main spindle and the tool exchange arm of the tool exchange device. To do so, the tool changer must perform the following operations. (1) Opening / closing operation of the gripper portion of the tool change arm that holds the tool transferred to the tool change position and the tool mounted on the spindle. (2) Lowering operation of the tool change arm for removing the tool from the tool pot and the spindle. (3) The turning operation of the tool change arm for changing the tool transferred to the tool change position and the tool mounted on the spindle. (4) The raising operation of the tool change arm for mounting and clamping the tool on the tool pot and the spindle.

【0006】よって、工具交換装置には工具把持〜抜去
〜旋回〜装着の各動作に応じたシリンダおよびモータ等
のアクチュエータがそれぞれ必要となり工具交換装置が
大型化してコストアップに繋がってしまう。また、工具
把持〜抜去〜旋回〜装着の各動作はそれぞれのアクチュ
エータが正しく作動したことを確認してから次の動作が
実行されるので、各動作に応じたアクチュエータを同期
させて作動させることが困難であり、工具把持〜抜去〜
旋回〜装着の各動作を順次に実行しなければならず、工
具交換に要する時間が長くならざるを得ない。
Accordingly, the tool changing device requires actuators such as cylinders and motors corresponding to the respective operations of tool gripping, removing, turning, and mounting, and the tool changing device is increased in size, leading to an increase in cost. In addition, since the following operations are executed after confirming that the respective actuators have been operated correctly in each of the operations of tool gripping, removing, turning, and mounting, the actuators corresponding to the respective operations can be operated in synchronization. Difficult, tool gripping ~ removal ~
Each operation from turning to mounting must be performed sequentially, and the time required for tool change must be long.

【0007】こうした問題点を解決する従来技術とし
て、実公平4−17312号公報に開示されているカム
式自動工具交換装置がある。この装置は、工具交換アー
ムを有するアーム軸と、垂直方向に回転可能に設けられ
た軸に、アーム軸の回りに環状に設けられたフランジ部
と係合するローラギアカムと、アーム軸に設けられたフ
ランジ部と係合するカム溝を有するカムとが取り付けら
れ、モータにてローラギアカムおよびカムを回転させる
ことにより工具交換アームに対して工具把持〜抜去〜旋
回〜装着に必要な一連の動作を実行させようとするもの
である。また、工具交換アームへの工具の把持は工具交
換アームを旋回移動して係合切欠と工具とを係合させ係
合部材をスプリングにて押し込むことにより行われる。
よって、ローラギアカムおよびカムの回転により工具交
換アームに対して工具交換に必要な旋回移動および上下
往復動を行わせることができ、工具交換に必要なアクチ
ュエータが最小限で済むために工具交換装置が簡単な構
造となる。
As a prior art for solving such a problem, there is a cam type automatic tool changer disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 4-17312. This device is provided with an arm shaft having a tool changing arm, a roller gear cam which engages with a flange provided annularly around the arm shaft on a shaft provided rotatably in the vertical direction, and an arm shaft. A cam having a cam groove engaged with the flange portion is mounted, and a roller gear cam and a cam are rotated by a motor to cause a tool change arm to execute a series of operations necessary for tool gripping, removal, turning, and mounting. It is to try. Further, the gripping of the tool by the tool exchange arm is performed by pivotally moving the tool exchange arm, engaging the engagement notch with the tool, and pushing the engagement member by a spring.
Therefore, the rotation of the roller gear cam and the rotation of the cam can cause the tool change arm to perform the pivoting movement and the vertical reciprocating movement required for tool change, and the tool change device can be simplified because the actuator required for tool change is minimized. Structure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年、加工時間の短縮
の一環として工具交換時間の短縮化が望まれているが、
そのために、主軸からの工具のアンクランプ動作と工具
交換アームによる工具把持〜抜去〜旋回〜装着動作との
タイミングを調節する、言い換えれば工具交換位置に主
軸が移動する直前に工具をアンクランプする先行アンク
ランプ方式の工具交換が行われている。
In recent years, it has been desired to shorten the tool change time as a part of shortening the machining time.
For this purpose, the timing of the unclamping operation of the tool from the main spindle and the timing of the tool gripping-withdrawing-turning-mounting operation by the tool changing arm is adjusted. In other words, the unclamping of the tool immediately before the main spindle moves to the tool changing position is performed. Unclamp type tool change is being performed.

【0009】ここで、特公平4−17312号公報に開
示されている工具交換装置は、工具交換位置に転送され
た工具および主軸に装着されている工具を工具交換アー
ムを旋回させることにより、工具を把持する方式を採用
しているため、先行アンクランプ方式の工具交換を行う
には、工具把持のための工具交換アームの旋回移動、工
具交換位置への主軸の移動、主軸からの工具のアンクラ
ンプの3つの動作のタイミングを合せる必要があり、工
具交換の動作制御が非常に複雑になってしまう。また、
先行アンクランプ方式の工具交換を行うとすれば主軸に
工具の仮保持装置等を設ければよいが、それではなおさ
ら構造が複雑となる。加えて、工具ポットおよび主軸に
工具を装着するために工具交換アームを上昇させる動作
は、カムとカムフォロアとによりレバーを上昇させるこ
とで行われているが、これではカムおよびカムフォロア
に相当の負荷がかかる問題がある。
[0009] Here, the tool changer disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-17312 discloses a tool changer which pivots a tool transferred to a tool change position and a tool mounted on a spindle to a tool change arm. In order to perform the tool change of the preceding unclamping method, the tool change arm pivots to move the tool, moves the main spindle to the tool change position, and releases the tool from the main spindle. It is necessary to match the timing of the three operations of the clamp, and the operation control of the tool change becomes very complicated. Also,
If the tool is to be replaced by the preceding unclamping method, a temporary holding device for the tool or the like may be provided on the spindle, but the structure becomes more complicated. In addition, the operation of elevating the tool change arm for mounting the tool on the tool pot and the spindle is performed by elevating the lever by the cam and the cam follower. However, in this case, a considerable load is applied to the cam and the cam follower. There is such a problem.

【0010】また、工具交換時間を短縮化するために
は、工具交換アームによる工具把持〜抜去〜旋回〜装着
の動作を高速化する必要がある。然しながら、特公平4
−17312号公報に開示されている工具交換装置は、
工具交換アームへの工具の把持はスプリングの力のみで
行われているので、工具交換位置に転送された工具と主
軸に装着されている工具とを交換するために工具交換ア
ームを高速で旋回させると、遠心力により工具交換アー
ムに把持されている工具が抜け落ちる危惧がある。
Further, in order to shorten the tool change time, it is necessary to speed up the operations of tool holding, removing, turning and mounting by the tool changing arm. However, Tokuhei 4
The tool changer disclosed in US Pat.
Since the tool is held on the tool changing arm only by the force of the spring, the tool changing arm is rotated at a high speed to exchange the tool transferred to the tool changing position with the tool mounted on the spindle. Then, there is a fear that the tool held by the tool changing arm may fall off due to centrifugal force.

【0011】こうした問題点を解決する従来技術とし
て、特開昭64−51247号公報に開示された工具交
換装置がある。この装置は、既述した横形マシニングセ
ンタにおける工具交換装置であり、工具交換位置におい
て工具マガジンから転送され工具交換アームに把持され
た工具を主軸に装着する際、爪に回動々作を行わせるシ
ャフトに取り付けられたローラを回転軸に取り付けられ
たカムの内周面に形成された凹部に係合させてシャフト
を爪に向かって移動させ、爪の開動作を許容するように
している。また、工具交換アームが旋回移動している間
は、シャフトを爪に向かって移動させないようにして爪
の開動作を阻止するようにしたものである。
As a conventional technique for solving such problems, there is a tool changing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-51247. This device is a tool changing device in the above-mentioned horizontal machining center, and a shaft that allows a claw to perform a turning operation when a tool transferred from a tool magazine and held by a tool changing arm is mounted on a main shaft at a tool changing position. Is engaged with a concave portion formed on the inner peripheral surface of the cam attached to the rotating shaft, and the shaft is moved toward the pawl, thereby allowing the pawl opening operation. In addition, while the tool change arm is turning, the shaft is not moved toward the pawl to prevent the pawl opening operation.

【0012】然しながら、特開昭64−51247号公
報に開示された工具交換装置は、工具交換アームが旋回
移動している間だけ爪の開動作を阻止するものであり、
工具交換時の短縮化を図るためには工具交換アームの旋
回移動はもちろん、旋回アームの旋回移動も高速化する
必要があり、旋回アームを高速で移動させると工具交換
アームに把持された工具が抜け落ちる危惧がある。
However, the tool changing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-51247 prevents the pawl opening operation only while the tool changing arm is turning.
In order to shorten the time of tool change, not only the tool change arm's swing movement but also the swing arm's swing movement need to be accelerated.When the swing arm is moved at a high speed, the tool held by the tool change arm can be moved. There is a risk of falling off.

【0013】本発明は、工具交換時間の短縮化を図ると
ともに、工具交換動作時に工具交換アームでの工具把持
を確実に行える工作機械の工具交換装置を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tool changer for a machine tool which can shorten a tool change time and can reliably hold a tool with a tool change arm during a tool change operation.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によれば、工具交換アーム、すなわち、工
具を把持する一対のグリッパを有し、垂直軸線に沿って
延設されたアーム軸に設けられ、前記アーム軸とともに
垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向へ往復移動する
工具交換アームを備えた工具交換装置が提供される。前
記工具交換装置には、前記工具交換アームが垂直軸線回
りに回転および垂直軸線方向に往復移動するときに把持
された工具の落下を防止するグリッパロック手段が具備
される。該グリッパロック手段は、以下に説明するよう
に前記アーム軸に平行に設けられた一対の棒部材と、該
棒部材と係合可能に前記一対のグリッパに設けられた係
合部材とを具備している。
According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a tool change arm, ie, a pair of grippers for gripping a tool, extending along a vertical axis. There is provided a tool changing device provided with a tool changing arm which is provided on an arm shaft and rotates around a vertical axis together with the arm shaft and reciprocates in the vertical axis direction. The tool changer is provided with gripper locking means for preventing the gripped tool from dropping when the tool change arm rotates around the vertical axis and reciprocates in the vertical axis direction. The gripper locking means includes a pair of rod members provided in parallel with the arm axis as described below, and an engagement member provided on the pair of grippers so as to be able to engage with the rod members. ing.

【0015】すなわち、前記アーム軸は工作機械の固定
部に取り付けられたハウジングから上方に立設されてお
り、前記一対の棒部材は工具交換アームと前記ハウジン
グとの間で前記アーム軸の軸線回りに公転運動できるよ
うに配設されている。該棒部材には凹溝が形成されてお
り、前記グリッパの係合部材は前記凹溝と係合可能に設
けられている。更に詳細には、前記係合部材は前記工具
交換アームの前記一対のグリッパが前記工具を把持する
ために開くときに前記凹溝と係合し、かつ前記工具交換
アームが垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向に往復
移動するときに前記棒部材の外周面と係合する。
That is, the arm shaft is provided upright from a housing attached to a fixed portion of the machine tool, and the pair of bar members is provided between a tool changing arm and the housing around an axis of the arm shaft. It is arranged so that it can revolve. A concave groove is formed in the rod member, and an engaging member of the gripper is provided so as to be able to engage with the concave groove. More specifically, the engagement member engages with the concave groove when the pair of grippers of the tool change arm is opened to grip the tool, and the tool change arm rotates about a vertical axis and When it reciprocates in the vertical axis direction, it engages with the outer peripheral surface of the rod member.

【0016】更に、本発明は、前記工具交換位置に割り
出された前記工具を相互に交換する工作機械の工具交換
装置において、前記工作機械の固定部に設けられたハウ
ジングと、前記ハウジングに垂直軸線回りに回転可能に
支持されたスリーブと、前記ハウジングに支持され回転
駆動手段により回転する駆動軸と、前記スリーブと係合
し垂直軸線方向に前記スリーブに対して相対移動可能な
アーム軸と、前記駆動軸に固定されたギアカム部と前記
スリーブに固定され前記ギアカム部に係合する第1のカ
ムフォロアとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を
前記アーム軸の垂直軸線回りの回転に変換するアーム軸
回転手段と、前記駆動軸に固定された溝カム部と前記溝
カム部に係合する第2のカムフォロアと前記アーム軸に
係合するシフタとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回
転を前記アーム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換する
アーム軸往復移動手段と、前記工具を把持する一対のグ
リッパを有し、前記アーム軸に設けられ前記アーム軸と
ともに垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向へ往復移
動する工具交換アームと、前記工具交換アームと前記ハ
ウジングとの間に前記アーム軸の軸線回りに回転可能に
設けられ外周部に凹溝が形成された一対の棒部材と、前
記工具交換アームの前記一対のグリッパが前記工具を把
持、開放するときに前記棒部材の外周部に形成された凹
溝と係合し、前記工具交換アームが垂直軸線回りの回転
および垂直軸線方向へ往復移動するときに前記棒部材の
外周面と係合する係合部材とから成るグリッパロック手
段とを具備した工作機械の工具交換装置を要旨とする。
前記ハウジングと前記工具交換アームとの間に前記回転
駆動手段の負荷軽減用の弾性手段を更に設けてもよい。
Further, the present invention relates to a tool changing device for a machine tool for mutually exchanging the tools indexed to the tool changing position, wherein a housing provided at a fixing portion of the machine tool and a housing perpendicular to the housing are provided. A sleeve rotatably supported around an axis, a drive shaft supported by the housing and rotated by rotary drive means, an arm shaft engaged with the sleeve and movable relative to the sleeve in a vertical axis direction, A gear cam portion fixed to the drive shaft and a first cam follower fixed to the sleeve and engaged with the gear cam portion, wherein rotation around the axis of the drive shaft is converted into rotation around a vertical axis of the arm shaft. Arm shaft rotating means, a groove cam portion fixed to the drive shaft, a second cam follower engaging with the groove cam portion, and a shifter engaging with the arm shaft. An arm shaft reciprocating means for converting rotation of the drive shaft about an axis into reciprocal movement in a vertical axis direction of the arm shaft, and a pair of grippers for gripping the tool, provided on the arm shaft. A tool change arm that rotates about a vertical axis and reciprocates in the vertical axis direction together with the arm axis, and a groove that is provided between the tool change arm and the housing to be rotatable about the axis of the arm axis, A pair of bar members formed with a pair of grippers, and the pair of grippers of the tool exchange arm engage with a groove formed in an outer peripheral portion of the bar member when gripping and releasing the tool; A tool changer for a machine tool, comprising: a gripper lock means comprising: an engagement member that engages with the outer peripheral surface of the rod member when the arm rotates around the vertical axis and reciprocates in the vertical axis direction. The gist of the location.
Elastic means for reducing the load on the rotary drive means may be further provided between the housing and the tool changing arm.

【0017】[0017]

【作用】工具マガジン側の工具交換位置に工具ポットご
と転送された工具と、主軸に装着されている工具とを、
アーム軸の上端に設けられた工具交換アームの一対のグ
リッパにより把持し、アーム軸回転手段およびアーム軸
往復移動手段で工具交換アームを上下往復移動および旋
回動作させることにより工具交換が行われる。
[Function] The tool transferred together with the tool pot to the tool change position on the tool magazine side, and the tool mounted on the spindle,
The tool is exchanged by gripping with a pair of grippers of a tool exchange arm provided at the upper end of the arm shaft, and causing the tool exchange arm to reciprocate up and down and swing by arm axis rotating means and arm axis reciprocating movement means.

【0018】具体的には、ハウジングに支持された駆動
軸を回転駆動手段により回転させると、駆動軸に固定さ
れたギアカム部が水平軸線回りに回転し、ギアカム部と
係合する第1のカムフォロアによりギアカム部の水平軸
線回りの回転がスリーブを介してアーム軸の垂直軸線回
りの回転に変換される。
More specifically, when the drive shaft supported by the housing is rotated by the rotary drive means, the gear cam portion fixed to the drive shaft rotates about a horizontal axis, and the first cam follower engaged with the gear cam portion. Thus, the rotation of the gear cam portion about the horizontal axis is converted into the rotation of the arm shaft about the vertical axis via the sleeve.

【0019】また、ハウジングに支持された駆動軸を回
転駆動手段により回転させると駆動軸に固定された溝カ
ム部が水平軸線回りに回転し、溝カム部と係合する第2
のカムフォロアにより溝カム部の水平軸線回りの回転が
シフタの水平軸線回りの揺動に変換されるとともに、シ
フタがアーム軸の環状溝と係合していることから、アー
ム軸が垂直軸線回りの回転を許容されながらシフタの揺
動がアーム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換される。
When the drive shaft supported by the housing is rotated by the rotary drive means, the groove cam portion fixed to the drive shaft rotates about a horizontal axis and engages with the groove cam portion.
The rotation of the groove cam around the horizontal axis is converted into swinging movement of the shifter around the horizontal axis by the cam follower, and the shifter is engaged with the annular groove of the arm shaft. The swing of the shifter is converted into a reciprocating movement in the direction of the vertical axis of the arm shaft while being allowed to rotate.

【0020】こうした工具交換動作中に工具を工具交換
アームの一対のグリッパにより把持、開放する時、工具
交換アームとハウジングとの間に設けられた棒部材の外
周部に形成された凹溝と係合部材とが係合して、一対の
グリッパの開動作が許容される。その後、工具交換アー
ムを垂直軸線回りの回転および垂直軸線方向へ往復移動
させ工具ポットおよび主軸から工具を抜去する際、棒部
材の外周面と係合部材が係合し一対のグリッパが閉動作
となる。
When the tool is gripped and released by the pair of grippers of the tool change arm during the tool change operation, the tool is engaged with the concave groove formed on the outer peripheral portion of the rod member provided between the tool change arm and the housing. The engagement with the mating member allows the pair of grippers to open. Thereafter, when the tool change arm is rotated around the vertical axis and reciprocated in the vertical axis direction to remove the tool from the tool pot and the main shaft, the outer peripheral surface of the rod member engages with the engaging member, and the pair of grippers is closed. Become.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。先ず、図5を参照すると、本発
明の実施形態による工具交換装置10が、立形マシニン
グセンタ40と工具マガジン70との間に配設されてい
る。立形マシニングセンタ40は、工場等の床面に設置
されるベッド42と、ベッド42の上面に固定されたコ
ラムベース44とを具備し、コラムベース44の上面に
はコラム46がX軸方向、すなわち図5において左右方
向に往復動作可能に設けられている。また、ベッド42
上にはワークを載置するテーブル52が図5の紙面に対
して垂直な方向(Y方向)に往復移動可能に設けられて
いる。コラム46の前面には主軸頭48が取り付けられ
ており、該主軸頭48は主軸50を垂直軸線を中心とし
て回転自在に支持し、かつ垂直軸線方向すなわちZ軸方
向に往復動作可能となっている。更に、主軸50の先端
には工具ホルダ76を介して工具78が装着される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, referring to FIG. 5, a tool changer 10 according to an embodiment of the present invention is disposed between a vertical machining center 40 and a tool magazine 70. The vertical machining center 40 includes a bed 42 installed on the floor of a factory or the like, and a column base 44 fixed to the upper surface of the bed 42. A column 46 is provided on the upper surface of the column base 44 in the X-axis direction, In FIG. 5, it is provided so as to be able to reciprocate in the left-right direction. Bed 42
A table 52 on which a work is placed is provided on the upper side so as to be able to reciprocate in a direction (Y direction) perpendicular to the plane of the paper of FIG. A spindle head 48 is mounted on the front surface of the column 46. The spindle head 48 rotatably supports the spindle 50 about a vertical axis and is capable of reciprocating in the vertical axis direction, that is, the Z-axis direction. . Further, a tool 78 is mounted on the tip of the spindle 50 via a tool holder 76.

【0022】工具マガジン70は、立形マシニングセン
タ40のベッド42の左端面に鉛直に取り付けられたマ
ガジンベース72を有する立形の工具マガジンであり、
マガジンベース72の上下の両端部に一対のスプロケッ
ト(図示せず)が回転自在に取り付けられており、該一
対のスプロケットにチェーン80が張り渡されている。
また、チェーン80には複数のホルダ82が連結されて
おり、個々のホルダ82には工具78が工具ポット74
を介して保持される。好ましくは、マガジンベース72
の下端側に取り付けられたスプロケットが、工具マガジ
ン駆動モータ(図示せず)の回転軸と連結されており、
チェーン80を介して一連の工具をマガジンベース72
の周囲で正逆両方向に回転させ、工具受渡位置Aに所望
の工具を割り出すように構成されている。
The tool magazine 70 is a vertical tool magazine having a magazine base 72 vertically mounted on the left end face of the bed 42 of the vertical machining center 40.
A pair of sprockets (not shown) is rotatably attached to both upper and lower ends of the magazine base 72, and a chain 80 is stretched over the pair of sprockets.
A plurality of holders 82 are connected to the chain 80, and a tool 78 is attached to each holder 82.
Is held through. Preferably, the magazine base 72
The sprocket attached to the lower end of the is connected to the rotating shaft of a tool magazine drive motor (not shown),
A series of tools are connected to the magazine base 72 via the chain 80.
Is rotated in both the forward and reverse directions, and a desired tool is indexed at the tool transfer position A.

【0023】工具転送装置100は、工具マガジン70
の工具78の収納方向に対して垂直な方向、すなわち図
5において紙面に垂直な方向に往復動作可能にマガジン
ベース72に取り付けられた板カム102と、該板カム
102に垂直に固着された回転軸106と、該回転軸1
06を中心として図5において矢印Rで示す方向に回動
自在に取り付けられた概ねL字状のブラケット104と
を具備している。該ブラケット104は図5に示すよう
に直線状に延びる案内レール104aが取り付けられ、
工具ポット74を把持可能に設けられたポットグリッパ
108に案内レール104aと係合するガイド108b
が取り付けられ、案内レール104aに沿ってブラケッ
ト104に対して往復動作可能に設けられている。
The tool transfer device 100 includes a tool magazine 70
A plate cam 102 attached to the magazine base 72 so as to be able to reciprocate in a direction perpendicular to the direction in which the tool 78 is stored, that is, in a direction perpendicular to the plane of FIG. 5, and a rotation fixed vertically to the plate cam 102. Shaft 106 and the rotating shaft 1
A bracket 104 having a substantially L-shape is provided so as to be rotatable around a position 06 in a direction indicated by an arrow R in FIG. The bracket 104 is provided with a guide rail 104a extending linearly as shown in FIG.
A guide 108b which engages with the guide rail 104a on a pot gripper 108 provided so as to be able to grip the tool pot 74.
Is mounted so as to be able to reciprocate with respect to the bracket 104 along the guide rail 104a.

【0024】板カム102にはカム溝102aが形成さ
れており、ポットグリッパ108にはカム溝102aと
係合するローラ状の施回用カムフォロア108aが回転
自在に取り付けられている。L字状のブラケット104
の案内レール104aの反対側の端部に施回用シリンダ
110が取り付けられ、施回用シリンダ110のピスト
ン棒は案内レール104aに平行に延びてポットグリッ
パ108に取り付けられている。
The plate cam 102 is formed with a cam groove 102a, and the pot gripper 108 is rotatably mounted with a roller-like turning cam follower 108a which engages with the cam groove 102a. L-shaped bracket 104
A turning cylinder 110 is attached to the end opposite to the guide rail 104a, and the piston rod of the turning cylinder 110 extends parallel to the guide rail 104a and is attached to a pot gripper 108.

【0025】工具受渡位置Aに割り出された工具78
は、図5に示すように工具転送装置100のポットグリ
ッパ108により工具ポット74ごと把持される。次い
で、施回用シリンダ110が伸長するとポットグリッパ
108は、施回用カムフォロア108aと板カム102
のカム溝102aとの係合によりブラケット104とと
もに矢印Rの方向に施回しながら、案内レール104a
とガイド108bとの係合によりブラケット104に対
して相対的に直線動作して工具交換位置Bへ移動する。
これにより、工具78は、工具ポット74に装着された
状態で工具交換位置Bへ転送される。
The tool 78 indexed to the tool transfer position A
Is gripped together with the tool pot 74 by the pot gripper 108 of the tool transfer device 100 as shown in FIG. Next, when the rotation cylinder 110 is extended, the pot gripper 108 is rotated by the rotation cam follower 108a and the plate cam 102.
Guide rail 104a while rotating in the direction of arrow R together with the bracket 104 by engagement with the cam groove 102a.
And the guide 108b engages to move linearly relative to the bracket 104 and move to the tool change position B.
As a result, the tool 78 is transferred to the tool change position B while being mounted on the tool pot 74.

【0026】工具交換位置Bに配設された工具交換装置
10は、立形マシニングセンタ40のベッド42に取り
付けられたハウジングとしてのベース12と、該ベース
12に立設されたアーム軸18と、該アーム軸18の先
端にアームベース28を介して取り付けられた一対のグ
リッパ30とを具備している。アーム軸18は、詳細に
後述するように、図5において矢印ZZで示す垂直方向
に往復動作可能に、かつ矢印RRで示すように長手方向
の軸線を中心として回転自在に設けられている。
The tool changing device 10 disposed at the tool changing position B includes a base 12 as a housing mounted on a bed 42 of a vertical machining center 40, an arm shaft 18 erected on the base 12, It has a pair of grippers 30 attached to the tip of the arm shaft 18 via an arm base 28. As will be described in detail later, the arm shaft 18 is provided so as to be capable of reciprocating in a vertical direction indicated by an arrow ZZ in FIG. 5 and rotatable about a longitudinal axis as indicated by an arrow RR.

【0027】工具転送装置100により工具交換位置B
に転送された工具78は、工具交換装置10のグリッパ
30に保持され、立形マシニングセンタ40側の工具交
換動作の開始まで待機する。
Tool change position B by tool transfer device 100
Is held by the gripper 30 of the tool changing device 10 and waits until the start of the tool changing operation on the vertical machining center 40 side.

【0028】立形マシニングセンタ40側の工具交換動
作が開始すると、立形マシニングセンタ40のコラム4
6が図5に示す状態から工具交換装置10の工具78を
保持していないグリッパの30上方までX軸に沿って左
方向に移動するとともに、主軸50がZ軸方向に下動
し、主軸50の先端部に装着された工具78が工具交換
位置Bへ向けて搬送される。この動作により、主軸50
の先端に装着された工具78が工具交換装置10の他方
のグリッパ30に保持される。次いで、アーム軸18が
矢印RRの方向に回転するとともにZZ方向に上下動し
て、旧工具78が主軸50の先端部から抜去され、かつ
新工具78が主軸50に装着されて工具交換が行われ
る。
When the tool change operation of the vertical machining center 40 starts, the column 4 of the vertical machining center 40
6 moves leftward along the X-axis from the state shown in FIG. 5 to above the gripper 30 that does not hold the tool 78 of the tool changer 10, the main shaft 50 moves down in the Z-axis direction, and the main shaft 50 moves. Is transported toward the tool change position B. By this operation, the spindle 50
Is held by the other gripper 30 of the tool changer 10. Next, the arm shaft 18 rotates in the direction of the arrow RR and moves up and down in the ZZ direction, so that the old tool 78 is removed from the tip of the main shaft 50, and the new tool 78 is mounted on the main shaft 50 to perform tool change. Will be

【0029】次に、図1から図4を参照して本実施形態
による工具交換装置10を更に詳細に説明する。なお、
図1は図2のI−Iに沿う正面断面図を示している。本
実施形態による工具交換装置10は、立形マシニングセ
ンタ40のベッド42の上面に固定用ボルト12dによ
り取り付けられた中空状の部材により成るベース12を
具備し、ベース12はブッシュ12g、調節用ボルト1
2e、ナット12fによりベッド42に対して位置を微
調節可能に取り付けられている。
Next, the tool changing device 10 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. In addition,
FIG. 1 is a front sectional view taken along the line II of FIG. The tool changing device 10 according to the present embodiment includes a base 12 formed of a hollow member attached to an upper surface of a bed 42 of a vertical machining center 40 by a fixing bolt 12d, the base 12 being a bush 12g, and the adjusting bolt 1
2e, the nut 12f is attached to the bed 42 so that the position can be finely adjusted.

【0030】ベース12は上壁部に開口部12cを有し
ており、該開口部12cには概ね円筒形の中空状に形成
された下ベアリングケース20が取り付けられ、下ベア
リングケース20の内周面の上下端部に配設された一対
のボールベアリング20a、20bにより垂直方向に延
びるアーム軸18がスリーブ32を介して回転自在に支
持されている。アーム軸18は下方部外周面にスプライ
ン部18aが形成されており、スリーブ32の内周面に
はこれに嵌合するスプライン部32bが形成されてい
る。これによりアーム軸18はスリーブ32とともに回
転し、かつスリーブ32に対して相対的に垂直方向に往
復動作することが可能となる。図示するように、アーム
軸18は中空状の概ね円筒部材にて形成されており、内
部にアーム軸18を上方に付勢するためのスプリング1
8cが配設され、アーム軸18の上端開口部はブッシュ
18bにより閉塞されており、一方、下端開口部はアー
ム軸18内へ摺動自在に挿入されるようにベース12の
内部空間12aの底面から立設されたスプリング固定軸
18eにより閉塞されている。このスプリング18cに
よりアーム軸18が上動するときにシフタ16に負荷さ
れる荷重が軽減される。
The base 12 has an opening 12c in an upper wall portion, and a lower bearing case 20 formed in a substantially cylindrical hollow shape is attached to the opening 12c, and an inner periphery of the lower bearing case 20 is provided. A vertically extending arm shaft 18 is rotatably supported via a sleeve 32 by a pair of ball bearings 20a and 20b disposed at the upper and lower ends of the surface. The arm shaft 18 has a spline portion 18a formed on the outer peripheral surface of a lower portion, and a spline portion 32b fitted on the inner peripheral surface of the sleeve 32. This allows the arm shaft 18 to rotate together with the sleeve 32 and reciprocate in a direction perpendicular to the sleeve 32. As shown, the arm shaft 18 is formed of a hollow, substantially cylindrical member, and a spring 1 for urging the arm shaft 18 upward therein.
8c, the upper end opening of the arm shaft 18 is closed by a bush 18b, while the lower end opening is a bottom surface of the internal space 12a of the base 12 so as to be slidably inserted into the arm shaft 18. Is closed by a spring fixed shaft 18e erected from above. The load applied to the shifter 16 when the arm shaft 18 moves upward is reduced by the spring 18c.

【0031】下ベアリングケース20上には、中空状の
概ね円錐台形状の上ベアリングケース22が取り付けら
れている。上ベアリングケース22とアーム軸18との
間にはスリーブベアリング24aが配設されており、ア
ーム軸18の軸線回りの回転および軸線方向への摺動が
可能なように、上ベアリングケース22に対してアーム
軸18の上方部を支持している。上ベアリングケース2
2の上方部にはボールベアリング22aを介して、上端
面から左右一対のロッド26が立設、固定されているロ
ッドベース24が回転自在に支持されている。また、ロ
ッド26は概ね円柱状の部材より成り、上方部に環状の
凹溝26aが形成されている。
On the lower bearing case 20, an upper bearing case 22 having a hollow substantially frustoconical shape is mounted. A sleeve bearing 24a is provided between the upper bearing case 22 and the arm shaft 18 so that the arm bearing 18 can rotate around the axis and slide in the axial direction. Thus, the upper part of the arm shaft 18 is supported. Upper bearing case 2
A pair of right and left rods 26 are erected from the upper end surface of the upper part 2 via a ball bearing 22a, and a fixed rod base 24 is rotatably supported on the upper part. The rod 26 is formed of a substantially columnar member, and has an annular concave groove 26a formed in an upper portion.

【0032】アーム軸18の上端部近傍には、アームベ
ース28を取付、固定するためのフランジ部18eが形
成され、図2を参照して理解されるように、アームベー
ス28は概ね矩形状の板部材より成り、両端部に左右一
対の把持部として工具ホルダ76の係合部と係合可能な
グリッパ30が配設されている。一対のグリッパ30の
各々は、アームベース28に立設、固定されたグリッパ
軸28aを中心として回転自在に取り付けられた一対の
グリッパ爪30aを具備している。一対のグリッパ30
の各々のグリッパ爪30aの後端部の間には、把持用ス
プリング30dが配設され、把持用スプリング30dに
よりグリッパ爪30aは、その先端部が接近するように
付勢される。更に、グリッパ爪30aの各々の後端部に
は、概ね水平に設けられた係合ピン30cが突設され、
回転自在に設けられた係合ローラ30bがロッド26の
外周面と係合可能に取り付けられている。また、グリッ
パ爪30aの間には、工具78をグリッパ30で把持す
るときに工具ホルダ76との位置決めをするガイドキー
28bが固着されている。工具78は一対のグリッパ3
0の各々に対して図2において矢印Sで示す方向から進
入し、工具ホルダ76に形成された環状の溝より成る係
合部とグリッパ爪30aとの係合によりグリッパ30に
保持される。
A flange portion 18e for attaching and fixing the arm base 28 is formed near the upper end portion of the arm shaft 18, and the arm base 28 has a substantially rectangular shape as understood with reference to FIG. Grippers 30 which are made of a plate member and which can be engaged with an engaging portion of the tool holder 76 as a pair of left and right grips are provided at both ends. Each of the pair of grippers 30 is provided with a pair of gripper claws 30a erected on the arm base 28 and rotatably mounted on a fixed gripper shaft 28a. A pair of grippers 30
A gripping spring 30d is arranged between the rear ends of the gripper claws 30a, and the gripper claws 30a are urged by the gripping spring 30d so that the tip ends thereof approach. Further, at the rear end of each gripper claw 30a, an engagement pin 30c provided substantially horizontally is projected and provided.
A rotatably provided engagement roller 30b is attached to be able to engage with the outer peripheral surface of the rod 26. A guide key 28b for positioning the tool 78 with the tool holder 76 when the tool 78 is gripped by the gripper 30 is fixed between the gripper claws 30a. The tool 78 is a pair of grippers 3
2 enters from the direction shown by the arrow S in FIG. 2 and is held by the gripper 30 by the engagement between the engagement portion formed of an annular groove formed in the tool holder 76 and the gripper claw 30a.

【0033】図1、3を参照すると、ベース12aの内
部空間12aにはローラギアカム14が両端部をボール
ベアリング14cを介してベース12に対し回転自在に
支持された水平な回転軸14aとともに回転するように
取り付けられている。スリーブ32の下端部にはローラ
ギアカム14と係合する複数のカムフォロア32aが配
設されており、ローラギアカム14の回転がカムフォロ
ア32aとの係合によりスリーブ32に伝達される。好
ましくは、ローラギアカム14は該ローラギアカム14
が一回転する間にスリーブ32が垂直軸線回りに1/2
回転、すなわち180°回転するように形成されてい
る。回転軸14aの一端にはウォームホイール36bが
取り付けられており、該ウォームホイール36bと噛合
するウォーム36aが駆動モータ34の駆動軸34aに
取り付けられている。ローラギアカム14の一方の端面
には、以下に説明するように、アーム軸18を垂直方向
に往復移動させるために環状のカム溝14bが形成され
ている。
Referring to FIGS. 1 and 3, in the internal space 12a of the base 12a, a roller gear cam 14 rotates at both ends together with a horizontal rotating shaft 14a rotatably supported by the base 12 via ball bearings 14c. Attached to. A plurality of cam followers 32a that engage with the roller gear cam 14 are provided at the lower end of the sleeve 32, and rotation of the roller gear cam 14 is transmitted to the sleeve 32 by engaging with the cam follower 32a. Preferably, the roller gear cam 14 is
The sleeve 32 is halved around the vertical axis during one revolution of
It is formed to rotate, that is, rotate by 180 °. A worm wheel 36b is attached to one end of the rotating shaft 14a, and a worm 36a that meshes with the worm wheel 36b is attached to a drive shaft 34a of the drive motor 34. As described below, an annular cam groove 14b is formed on one end surface of the roller gear cam 14 to reciprocate the arm shaft 18 in the vertical direction.

【0034】図1、4を参照すると、ベース12の側壁
から内部空間12aへ向けてシフタ軸16aが水平に突
設されており、板状の部材より成るシフタ16がスリー
ブベアリング16dを介してシフタ軸16aに回転自在
に支持されている。シフタ16においてローラギアカム
14に対向する面に、ローラカムギア14のカム溝14
aと係合する往復移動用カムフォロア16bが回転自在
に取り付けられている。ローラギアカム14のカム溝1
4bと往復移動用カムフォロア16bとの係合により、
ローラギアカム14が一回転する間に、シフタ16はそ
の先端部がシフタ軸16aを中心として上下方向に円弧
を描きながら一往復するように回動する。更に、シフタ
16において、シフタ軸16aと反対側の端部にはシフ
タローラ16cが回転自在に取り付けられ、アーム軸1
8の下端部に配設された環状溝18dと係合している。
従って、シフタローラ16cと環状溝18dとの係合、
およびスリーブ32の下端部に配設されたカムフォロア
32aとローラギアカム14との係合により、ローラギ
アカム14が一回転する間にアーム軸18は、垂直軸線
方向に一往復するとともに垂直軸線の回りに180°回
転する。
Referring to FIGS. 1 and 4, a shifter shaft 16a projects horizontally from the side wall of the base 12 toward the internal space 12a, and a shifter 16 formed of a plate-like member is shifted via a sleeve bearing 16d. It is rotatably supported by a shaft 16a. A cam groove 14 of the roller cam gear 14 is provided on a surface of the shifter 16 facing the roller gear cam 14.
A reciprocating cam follower 16b that engages with a is rotatably mounted. Cam groove 1 of roller gear cam 14
4b is engaged with the reciprocating cam follower 16b.
While the roller gear cam 14 makes one rotation, the shifter 16 rotates so that the tip portion makes one reciprocation while drawing an arc in the vertical direction about the shifter shaft 16a. Further, in the shifter 16, a shifter roller 16c is rotatably attached to an end opposite to the shifter shaft 16a.
8 is engaged with an annular groove 18d provided at the lower end.
Therefore, the engagement between the shifter roller 16c and the annular groove 18d,
The arm shaft 18 makes one reciprocation in the vertical axis direction while the roller gear cam 14 makes one rotation and engages with the cam follower 32a provided at the lower end of the sleeve 32 and the roller gear cam 14 by one rotation. Rotate.

【0035】前述のようにして、工具マガジン70によ
り工具受渡位置Aに割り出された工具78は、工具ポッ
ト74に装着された状態でポットグリッパ108により
把持される。次いで、工具転送装置100の施回用シリ
ンダ110のピストン棒が伸長して、ポットグリッパ1
08に取り付けられた施回用カムフォロア108aと板
カム102のカム溝102aとの係合、およびポットグ
リッパ108のガイド108bとブラケット104の案
内レール104aとの係合により、ブラケット104お
よびポットグリッパ108が回転軸106を中心として
図5において矢印Rで示す方向に施回し、かつポットグ
リッパ108がブラケット104に対して相対的に直線
動作することにより、工具78は工具交換位置Bに転送
される。
As described above, the tool 78 indexed to the tool transfer position A by the tool magazine 70 is gripped by the pot gripper 108 while being mounted on the tool pot 74. Next, the piston rod of the turning cylinder 110 of the tool transfer device 100 extends, and the pot gripper 1
The bracket 104 and the pot gripper 108 are engaged by the engagement of the rotation cam follower 108a attached to the cam 08 with the cam groove 102a of the plate cam 102, and the engagement of the guide 108b of the pot gripper 108 and the guide rail 104a of the bracket 104. The tool 78 is transferred to the tool change position B by turning around the rotation shaft 106 in the direction indicated by the arrow R in FIG. 5 and moving the pot gripper 108 linearly relative to the bracket 104.

【0036】このとき、工具交換装置10は、アーム軸
18が図1に示すように最も高い位置に上動した状態に
あり、左右一対のグリッパ30の係合ローラ30aとロ
ッド26の凹溝26aとが係合している。このときにグ
リッパ爪30aは、グリッパ軸28aを中心として各々
の先端部が互いに離反する方向に回動する。上述のよう
に、グリッパ30の係合ローラ30aがロッド26の凹
溝26aの位置にあるので、グリッパ30aは係合ロー
ラ30aが凹溝26aの表面に接触するまで回動するこ
とが可能となっている。工具78が工具交換位置Bに移
送されると、工具交換装置10において工具マガジン7
0側のグリッパ30、すなわち図5において左側のグリ
ッパ30内に図2の矢印Sで示す方向に進入する。
At this time, the tool changer 10 is in a state in which the arm shaft 18 has been moved upward to the highest position as shown in FIG. 1, and the engaging rollers 30a of the pair of left and right grippers 30 and the concave grooves 26a of the rod 26 are provided. Are engaged. At this time, the gripper claws 30a rotate around the gripper shaft 28a in directions in which the respective distal ends are separated from each other. As described above, since the engaging roller 30a of the gripper 30 is at the position of the concave groove 26a of the rod 26, the gripper 30a can rotate until the engaging roller 30a contacts the surface of the concave groove 26a. ing. When the tool 78 is transferred to the tool change position B, the tool magazine 7 is
The gripper 30 enters the gripper 30 on the 0 side, that is, the gripper 30 on the left side in FIG. 5 in the direction indicated by the arrow S in FIG.

【0037】次いで、モータ34が回転して、この回転
がウォーム36aとウォームホイール36bとを介して
ローラギアカム14へ伝達される。上述のように、ロー
ラギアカム14が一回転する間に、アーム軸18が18
0°回転しながら垂直方向に下動し次いで上動して一往
復し、工具78を工具ポット74から抜去する。アーム
軸18が下動すると係合ローラ30bはロッド26の凹
溝26aから外れてロッド26の円筒外周面と係合し、
グリッパ爪30aがグリッバ軸28aを中心として回動
して工具78を把持する。よって、アーム軸18の回転
動作に基づく遠心力により工具78がグリッパ30から
抜け落ちることが防止される。
Next, the motor 34 rotates, and this rotation is transmitted to the roller gear cam 14 via the worm 36a and the worm wheel 36b. As described above, during one rotation of the roller gear cam 14, the arm shaft 18
The tool 78 is vertically moved downward while rotating by 0 ° and then moved upward and reciprocally, and the tool 78 is removed from the tool pot 74. When the arm shaft 18 moves down, the engaging roller 30b is disengaged from the concave groove 26a of the rod 26 and engages with the cylindrical outer peripheral surface of the rod 26,
The gripper claw 30a rotates around the gripper shaft 28a to grip the tool 78. Therefore, the tool 78 is prevented from falling off the gripper 30 due to the centrifugal force based on the rotation operation of the arm shaft 18.

【0038】ローラギアカム14が二回転すると、アー
ム軸18は360°回転しながら垂直方向に二往復して
図5に示す位置に復帰する。上述のプロセスは立形マシ
ニングセンタ40の加工プロセスを実行している間に行
われ、次のプロセスで使用する新工具78を工具交換装
置10の工具マガジン70側のグリッパ30に把持させ
た状態で、立形マシニングセンタ40の工具交換動作の
開始まで待機しているようにしてもよい。
When the roller gear cam 14 makes two rotations, the arm shaft 18 makes two reciprocations in the vertical direction while rotating by 360 °, and returns to the position shown in FIG. The above-described process is performed while the machining process of the vertical machining center 40 is being performed, and a new tool 78 to be used in the next process is gripped by the gripper 30 on the tool magazine 70 side of the tool changer 10. You may make it stand by until the start of the tool change operation of the vertical machining center 40.

【0039】立形マシニングセンタ40の工具交換動作
が開始されると、上述のようにして使用済みの旧工具7
8が工具交換位置Bに転送され、工具交換装置10の立
形マシニングセンタ40側のグリッパ30に装着され
る。このとき、グリッパ爪30aの後端部に配設された
係合ローラ30aとロッド26の凹溝26aとが係合
し、グリッパ爪30aはグリッパ軸28aを中心として
互いに離反する方向に回動した状態になり、旧工具78
がグリッパ30に進入することができる。
When the tool changing operation of the vertical machining center 40 is started, the used old tool 7 is used as described above.
8 is transferred to the tool change position B, and is mounted on the gripper 30 on the vertical machining center 40 side of the tool change device 10. At this time, the engagement roller 30a provided at the rear end of the gripper claw 30a engages with the concave groove 26a of the rod 26, and the gripper claw 30a rotates around the gripper shaft 28a in a direction away from each other. State and the old tool 78
Can enter the gripper 30.

【0040】次いで、モータ34が回転して、この回転
がウォーム36aとウォームホイール36bとを介して
ローラギアカム14へ伝達され、ローラギアカム14が
一回転してアーム軸18が180°回転しながら、垂直
軸線に沿って下動、上動の一往復動作をなす。アーム軸
18が上動して図1において実線で示す位置に戻る前
に、工具転送装置100は工具交換位置Bへ施回、移動
しており、アーム軸18が下動することによりグリッパ
30が工具78を把持するとともに、立形マシニングセ
ンタ40の主軸50に装着されていた旧工具78該主軸
50から抜去され、アーム軸18が180°回転するこ
とにより新旧の工具78が入れ代わり、再びアーム軸1
8が上動することにより新工具78が立形マシニングセ
ンタ40の主軸50に装着され、旧工具78が工具転送
装置100のポットホルダ108に保持されている工具
ポット74内に装着されて工具交換が行われる。
Next, the motor 34 rotates, and this rotation is transmitted to the roller gear cam 14 via the worm 36a and the worm wheel 36b. The roller gear cam 14 makes one rotation and the arm shaft 18 rotates 180 °, and the vertical axis extends. Make one reciprocating movement along the downward and upward movements. Before the arm shaft 18 moves up and returns to the position shown by the solid line in FIG. 1, the tool transfer device 100 is turned and moved to the tool changing position B, and the gripper 30 is moved by the arm shaft 18 moving down. While holding the tool 78, the old tool 78 attached to the main shaft 50 of the vertical machining center 40 is removed from the main shaft 50, and the old and new tools 78 are replaced by the arm shaft 18 rotating by 180 °, and the arm shaft 1
When the tool 8 is moved upward, a new tool 78 is mounted on the main shaft 50 of the vertical machining center 40, and the old tool 78 is mounted in the tool pot 74 held by the pot holder 108 of the tool transfer device 100, so that the tool can be changed. Done.

【0041】添付図面に基づいて本発明の一実施形態を
説明したが、これは単に一例として示すものであり、本
発明がこの実施形態に限定されないことは言うまでもな
い。 (1)例えば、既述の実施形態において、工具交換装置
10のグリッパ30は、一対のグリッパ爪30aから成
る概ねU字形状をしていたが、施回することにより工具
78を把持するように概ねC字形状としてもよい。 (2)既述の実施形態では本発明の工具交換装置を適用
する工作機械として立形マシニングセンタ40を述べた
が、横形マシニングセンタであってもよい。 (3)既述の実施形態では、カム溝14bはローラギア
カム14の側面に該ローラギアカム14と一体的に形成
されていたが、カム溝14bはローラギアカム14とは
別部材にて形成してもよい。
While one embodiment of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, this is merely an example, and it goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment. (1) For example, in the above-described embodiment, the gripper 30 of the tool changing device 10 has a generally U-shape including a pair of gripper claws 30a. It may be substantially C-shaped. (2) In the above-described embodiment, the vertical machining center 40 has been described as a machine tool to which the tool changing device of the present invention is applied. However, a horizontal machining center may be used. (3) In the above-described embodiment, the cam groove 14b is formed integrally with the roller gear cam 14 on the side surface of the roller gear cam 14, but the cam groove 14b may be formed as a separate member from the roller gear cam 14.

【0042】[0042]

【発明の効果】工具交換時に工具交換アームが下降し始
めると工具を把持するグリッパにロック機構が作用し
て、工具交換アームが180°施回して上昇した瞬間に
グリッパがアンロックとなるように、工具交換動作その
ものでグリッパをロック、アンロックするので工具を確
実に把持できるためグリッパから工具が落下することを
防止でき、工具交換動作の信頼性および安全性が高くな
った。加えて、工具交換時間の短縮化も図ることができ
る。
According to the present invention, when the tool change arm starts to descend at the time of tool change, a lock mechanism acts on the gripper for gripping the tool, so that the gripper is unlocked at the moment when the tool change arm is rotated by 180 ° and raised. Since the gripper is locked and unlocked by the tool change operation itself, the tool can be securely gripped, so that the tool can be prevented from dropping from the gripper, and the reliability and safety of the tool change operation are improved. In addition, the tool change time can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置を示
す正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing a tool changing device of a machine tool according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置の工
具交換アームを示す、図1の矢視II−IIに沿う平面断面
図である。
FIG. 2 is a plan sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, showing a tool changing arm of the tool changing device of the machine tool according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置にお
けるギアカム部とアーム軸との関係を示す図1のIII −
III に沿う平面断面図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a gear cam portion and an arm shaft in the tool changing device of the machine tool according to the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a plan sectional view taken along a line III.

【図4】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置にお
けるシフタおよび溝カム部とアーム軸との関係を示す図
1のIV−IVに沿う平面断面図である。
FIG. 4 is a plan sectional view along IV-IV in FIG. 1 showing a relationship between a shifter, a groove cam portion, and an arm shaft in the tool changing device of the machine tool according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明実施形態の工具交換装置を備えた工作機
械の正面図である。
FIG. 5 is a front view of a machine tool including the tool changing device according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…工具交換装置 12…ベース 14…ローラギアカム 14a…回転軸 14b…カム溝 16…シフタ 16b…往復移動カムフォロア 18…アーム軸 18c…スプリング 26…ロッド 26a…凹溝 28…アームベース 30…グリッパ 30a…グリッパ爪 30b…係合ローラ 30c…係合ピン 32…スリーブ 32a…カムフォロア 34…モータ 40…立形マシニングセンタ 42…ベッド 70…工具マガジン 78…工具 100…工具転送装置 A…工具受渡位置 B…工具交換位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tool changer 12 ... Base 14 ... Roller gear cam 14a ... Rotary shaft 14b ... Cam groove 16 ... Shifter 16b ... Reciprocating cam follower 18 ... Arm shaft 18c ... Spring 26 ... Rod 26a ... Depressed groove 28 ... Arm base 30 ... Gripper 30a ... Gripper claw 30b ... engagement roller 30c ... engagement pin 32 ... sleeve 32a ... cam follower 34 ... motor 40 ... vertical machining center 42 ... bed 70 ... tool magazine 78 ... tool 100 ... tool transfer device A ... tool transfer position B ... tool exchange position

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 3/157 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23Q 3/157

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 工具交換位置に割り出された工具を相互
に交換する工作機械の工具交換装置において、 前記工作機械の固定部に設けられたハウジングと、 前記ハウジングに垂直軸線回りに回転可能に支持された
スリーブと、 前記ハウジングに支持され回転駆動手段により回転する
駆動軸と、 前記スリーブと係合し垂直軸線方向に前記スリーブに対
して相対移動可能なアーム軸と、 前記駆動軸に固定されたギアカム部と前記スリーブに固
定され前記ギアカム部に係合する第1のカムフォロアと
から成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を前記アーム軸
の垂直軸線回りの回転に変換するアーム軸回転手段と、 前記駆動軸に固定された溝カム部と前記溝カム部に係合
する第2のカムフォロアと前記アーム軸に係合するシフ
タとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を前記アー
ム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換するアーム軸往復
移動手段と、 前記工具を把持する一対のグリッパを有し、前記アーム
軸に設けられ前記アーム軸とともに垂直軸線回りに回転
および垂直軸線方向へ往復移動する工具交換アームと、 前記工具交換アームと前記ハウジングとの間に前記アー
ム軸の軸線回りに回転可能に設けられ外周部に凹溝が形
成された一対の棒部材と、前記工具交換アームの前記一
対のグリッパが前記工具を把持、開放するときに前記棒
部材の外周部に形成された凹溝と係合し、前記工具交換
アームが垂直軸線回りの回転および垂直軸線方向へ往復
移動するときに前記棒部材の外周面と係合する係合部材
とから成るグリッパロック手段と、 を具備したことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
1. A tool changer for a machine tool for mutually exchanging tools indexed to a tool change position, comprising: a housing provided on a fixed portion of the machine tool; and a housing rotatable about a vertical axis. A supported sleeve, a drive shaft supported by the housing and rotated by rotary drive means, an arm shaft engaged with the sleeve and movable relative to the sleeve in a vertical axis direction, and fixed to the drive shaft. Arm shaft rotating means for converting the rotation of the drive shaft around the axis to the rotation of the arm shaft around a vertical axis, the arm cam rotating means comprising a gear cam portion and a first cam follower fixed to the sleeve and engaged with the gear cam portion. The drive shaft, comprising: a groove cam portion fixed to the drive shaft; a second cam follower engaging with the groove cam portion; and a shifter engaging with the arm shaft. Arm shaft reciprocating means for converting rotation about the axis of the arm shaft into reciprocal movement in the vertical axis direction of the arm shaft; and a pair of grippers for gripping the tool, and provided on the arm shaft and a vertical axis together with the arm shaft. A tool change arm that rotates around and reciprocates in the vertical axis direction, and a pair of grooves provided between the tool change arm and the housing so as to be rotatable around the axis of the arm shaft and formed with a concave groove in the outer peripheral portion. When the bar member and the pair of grippers of the tool change arm grip and release the tool, they engage with a concave groove formed on the outer periphery of the bar member, and the tool change arm rotates around a vertical axis. Gripper lock means comprising: an engaging member that engages with the outer peripheral surface of the rod member when reciprocating in the vertical axis direction. Location.
【請求項2】 前記ハウジングと前記工具交換アームと
の間に前記回転駆動手段の負荷軽減用の弾性手段をさら
に具備した請求項1に記載の工作機械の工具交換装置。
2. The tool changer for a machine tool according to claim 1, further comprising elastic means for reducing a load on said rotary drive means between said housing and said tool change arm.
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