JP3146080U - 加工機のツール交換機構のマガジン固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ツール交換とツール係止時の衝撃の発生率を改善する加工機のツール交換機構のマガジン固定装置を提供する。
【解決手段】加工機１００のツール交換機構に浮動式軸心を囲むマガジン固定装置を設け、このツール交換機構はツール分配運動を実行する転動器２０を具え、転動器２０の背後にクランク２５が固定装置として固定される。このクランク２５の１端に走行輪４０が接続され、別端は回転可能に連接棒機構５０に接続され、連接棒機構５０は加工機１００に枢着され、クランク２５中央に加工機１００に接続された牽引装置２６が接続され、牽引装置２６がクランク２５を牽引してその１端の走行輪４０を揺動カムの表面に押し付け、並びにクランク２５に、連接棒機構５０の活動の枢軸点で浮動式の揺動を行なわせる。
【選択図】図７

Description

本考案は加工機のツール交換機構に係り、特に浮動式軸心の周りを回転するマガジン固定装置に関する。

既知の加工機は数値コントローラにより、ＣＮＣドリル等のツール自動交換装置を制御することにより、ツール交換期間に、ツール交換に必要な時間を短縮し、並びにツール交換の発生する衝撃を軽減する。

図１は周知の加工機の自動ツール交換装置を示し、内部の技術特徴は、特許文献１に記載され、その機構は、背後にクランク２５を取り付けた転動器２０が、アーム装置２の端部に設置され、この転動器２０の周辺に、複数の挟持具２１が設けられ、各挟持具２１がツールを保持するためのツールホルダ２４を有する。この転動器２０には減速設備２２が配備され、主軸歯車１１に噛み合う転動器歯車２３により転動器２０がゆっくり回転し、並びに分配運動を実行して必要なツールの選択に用いられる。

このような加工機の主軸ヘッド１０の設計は、支柱１に沿って垂直往復（Ｚ軸に沿って）運動可能で、主軸ヘッド１０に回転軸１４を囲む揺動カム１３が設けられ、この揺動カム１３は直線部１５、湾曲部１６及びもう一つの直線部１７を有する。前述のクランク２５の一端は回転自在に揺動カム１３と協働するスイングロール１８に接続され、別端は回転自在に回転軸１４に支持され、この回転軸１４はアーム装置２のホルダ１２に固定され、クランク２５の中央に牽引装置２６が接続され、クランク２５を駆動して回転軸１４の周りを回転揺動させる。簡単に述べると、牽引装置２６がスイングロール１８を揺動カム１３の表面に押し付ける。

図１に示される自動ツール交換装置は、主軸ヘッド１０駆動のＺ軸速度制御を採用し、以下のツール交換ステップを実行することにより、衝撃を発生させない。
ａ）通常は主軸ヘッド１０が下降して比較的低い加工エリアに至り、ツールホルダ２４のツールを加工状態となし、この時、スイングロール１８は揺動カム１３の直線部１５の比較的高い部分に位置する。
ｂ）ツール交換命令が下されると、主軸ヘッド１０は上昇開始し、スイングロール１８（カムロール）を揺動カム１３の湾曲部１６の所定の開始点に位置させ、転動器２０に揺動運動を開始させる。
ｃ）主軸ヘッド１０が停止し並びに主軸位置決めの時間点に進入し、その後、再度上昇し、この時、転動器２０は回転軸１４を中心として回転揺動開始し、挟持具２１の先端がツールホルダ２４のＶ溝を挟持する。
ｄ）続けて主軸ヘッド１０が上昇し、ツールホルダ２４を主軸上より取り外す。

もう一つの加工機の自動ツール交換装置は、特許文献２に示され、図２のように、それは、主軸ヘッド１０の上向き移動によりツールの交換作業を行なう。ツール交換時には、牽引装置２６が転動器２０の背後に取り付けられたクランク２５に接続されて、回転軸１４を中心とし、クランク２５の別端のローラ３１を制圧して回転子接触部材３０の縁を運動させるほか、この主軸ヘッド１０の上方に枢着されたＬ形収納ロッド３２の１端の固定ローラ３３もまた、主軸ヘッド１０の昇降動作に伴い軌道３４に対して進出する。特に、軸３５に固定されたナット３６が部品３７を押さえ、部品３８が転動器２０に伴い余分に移動するのを防止する。その図面及び明細書から分かるように、それはツール交換時の衝撃の問題を改善し、全体の転動器２０がネジ止めされたクランク２５が、主軸ヘッド１０の上昇、ツール交換の過程で、主軸ヘッド１０の上昇に伴いある時間、上昇し、並びに回転しツール交換し、ゆえに、その構造は相当に複雑で、これによりその加工コスト及び組立の技術もアップし、製造業者にとっては不利である。

これまでのツール交換の記載では分かり難い衝撃の原因は以下のとおりである。すなわち、全体の転動器２０及びそのクランク２５が、回転軸１４を固定された中心として揺動し、これにより転動器２０上の挟持具２１が、斜めにツールホルダ２４の水平状態のＶ溝中に挿入され、これによりツール係止動作を達成する。挟持具２１は転動器２０に固定され、その運動軌跡もまた回転軸１４を中心とし、円弧運動を呈し、ツール係止の過程で、ツールホルダ２４のＶ溝がほぼ水平状態を呈し、その両者がツール交換のツール係止の改定で、挟持具２１の円弧運動軌跡は、水平状態のツールホルダ２４のＶ溝に進入する時、順調に進入できず、ゆえに、ツール交換期間に、衝撃の弊害が発生するのを回避できない。この欠点に対して、従来より多種類の改善方式が提供されており、例えば、Ｚ軸速度の制御を利用するか、或いは、転動器及びクランクの適度な同期上昇並びに回転等があり、これによりツール交換期間の衝撃を減らしている。しかし、これらの従来の技術の構造はいずれも相当に複雑で、却って後日の故障の排除と修理の困難度を増し、さらに、製造上のコスト及び加工技術上の難度を増す。

台湾特許出願第０９６１１００９２号明細書 台湾特許出願第０９２１２０６３１号明細書

このため、本考案は加工機のツール交換機構に対し、上述の機構の複雑度を改善し、その製造コストを下げ、最も簡単な機構で、同じツール交換効果を得られるようにすることを課題とし、そのために、浮動式軸のマガジン固定装置を提供し、ツールを保持する転動器に固定し、転動器を浮動式軸の周りで回転するようにし、ツール交換期間の衝撃の問題を十分に改善できるようにし、且つ構造を従来の技術よりも簡単とする。

請求項１の考案は、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、アーム装置の端部に取り付けられた転動器と、該転動器の周辺に設置されてツールを保持する複数の挟持具と、該転動器の背後に取付られたクランクと、を有し、該クランクの一端に揺動カムと協働する走行輪が設けられ、別端が回転自在に連接棒機構に接続され、該クランクの中央に牽引装置が接続され、該走行輪が該揺動カムの表面に押し付けられ、クランクが押動されて連接棒機構に伴い回転揺動することを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置としている。
請求項２の考案は、請求項１記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該連接棒機構は、
スイングロッドであって、一端がクランクの作動軸とされ、別端が該加工機に接続された第２位置決め軸とされた、上記スイングロッドと、
揺動装置であって、一端が加工機に枢着された位置決め軸とされ、別端がクランクに軸装される浮動枢軸とされ、該浮動枢軸と該作動軸が離間するように該クランクの同一端部に設置された、上記揺動装置と、
を包含したことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置としている。
請求項３の考案は、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該加工機にツール分配運動を実行する転動器が取付られ、該転動器の背後にクランクが取付られ、該クランクの一端に揺動カムと協働する走行輪が接続され、別端が該加工機に接続され、回転自在に連接棒機構に支持され、該クランクの中央に牽引装置が接続され、該走行輪が該揺動カムの表面に押し付けられ、該クランクを押動して該連接棒機構に伴い回転揺動させ、該連接棒機構は作動軸と揺動装置を包含し、該揺動装置の一端はアーム装置と枢設され、別端は作動軸と離間するようにクランクの同一端部に設置されたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置としている。
請求項４の考案は、請求項３記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該作動軸がクランクを挿通して固定座のレール中を活動し、該固定座が部品によりレールを形成し、並びに該固定座が加工機に固定されたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置としている。
請求項５の考案は、請求項３記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該作動軸がスイングロッドの一端とされ、該スイングロッドの別端が該加工機に接続された第２位置決め軸とされたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置としている。

本考案はツール交換期間の衝撃を改善するため、前述の二つの従来の技術とは異なる技術手段を採用し、それは、ツール保持期間に、直接転動器（ツールディスク）を固定式軸の揺動から、浮動式軸へと改良し、挟持具が順調にツールホルダのＶ溝を挟持できるようにする。簡単に説明すると、ツール係止の短い時間内に、転動器の挟持具を水平に近い運動方向でＶ溝中に挿入し、衝撃の発生率を改善する。この期間に、転動器及びそのクランクは、浮動式軸を採用したことにより、その運動軌跡で、昇降と揺動の二種類の軌跡を組み合わせることができる。

本考案の連接棒機構の技術内容の一つは、図３、４、に示されるように、クランク２５の走行輪４０と反対の一端が、加工機と接続され且つ回転する連接棒機構５０に接続され、該連接棒機構５０は、作動軸５１と揺動装置５５を包含し、スイングロッド５２の端部が該作動軸５１を介して該クランク２５に接続され、且つ該スイングロッド５２の別端が回転可能に該加工機に接続されて第２位置決め軸５３として使用される。揺動装置５５の一端は加工機に枢設されて位置決め軸５６として使用され、別端はクランク２５に軸装されて浮動枢軸５７とされる。作動軸５１と浮動枢軸５７はそれぞれ回転可能にクランク２５の同一端に接続されて位置を変動することはなく、作動軸５１と浮動枢軸５７の中心点間の仮想の連接線５４は、その方向と位置が、連接棒機構５０の作動により浮動状に変化し、クランク２５に昇降と揺動の二つの軌跡が組み合わされた揺動運動を行なわせる。

このような揺動運動を行なう連接棒機構５０が前述の牽引装置２６に組み合わされて、クランク２５が伝動を受けて走行輪４０を揺動カム１３の表面に押し付ける。該揺動カム１３は主軸ヘッドの昇降と同時に移動し、直線部１５と湾曲部１６の接続部分を除き、該走行輪４０は二つの直部１５、１７にあっての運動で、クランク２５を押動して角度を変えさせることがない。さらにどのツール交換ステップも揺動カム１３の直線部１５と湾曲部１６の間の行程に限られ、その他の行程はクランク２５の揺動幅に変化を発生させず、ゆえに以後の説明の重点はツール係止期間にある。

該ツール係止期間とは、直線部１５と湾曲部１６の接続部分を起点とし、湾曲部１６と直線部１６の終点とし、走行輪４０が起点より湾曲部１６の表面に沿って終点まで至る。該クランク２５は走行輪４０の移動に伴い連接棒機構５０に駆動され作動し、該スイングロッド５２と揺動装置５５はそれぞれの長さを半径とし、それぞれ図４の二つの仮想の円周線５８に沿って、角度ａとｂの変化を形成し、連接線５４を牽引して所定の方向に浮動移動させ、並びにクランク２５と揺動カム１３の間の夾角範囲を決定する。前述のとおり、該クランク２５は転動器の背後に取付られ、クランク２５と揺動カム１３の夾角変化により、挟持具が順調にツールホルダのＶ溝中に挿入される。

以上に基づき、本考案と従来の技術の揺動経路は異なるものとなり、従来のものの揺動運動は、クランクが固定軸に接続されて形成する、釣り鐘のような往復運動を指すが、本考案のクランク２５に接続された軸は一点に固定されず、作動軸５１と浮動枢軸５７の間の連接線５４の位置の変動により、浮動式揺動の状態に転換される。ゆえに、ツール係止過程でのクランク２５の運動軌跡は、昇降と揺動の二つの軌跡が混合された総合指揮運動であり、クランク２５に適宜に移動させて、挟持具に更に順調にツールホルダのＶ溝を保持させることができ、並びに衝撃の発生率を改善する。

図５、６は本考案の連接棒機構のもう一つの技術内容を示す。図面中、該連接棒機構５０は作動軸５１と浮動枢軸５７を有し、浮動枢軸５７は揺動装置５５の一端に位置し、クランク２５の一端と揺動装置５５が軸着され、且つ揺動装置５５の別端の位置決め軸５６は加工機１００に枢設されている。異なるところは、作動軸５１がクランク２５を挿通して固定座６０のレール６２の内面に挿入されており、このレール６２は固定座６０に取付られた部品６１中に形成される。この部品６１は単一片体或いはブロック体とされ得るほか、エッジ形状が符合する二つの片体或いはブロック体とされ得る。該作動軸５１と浮動枢軸５７はそれぞれ回転自在にクランク２５の同一端部に接続され、両者の間に仮想の連接線５４がある。

ツール係止期間に、該走行輪４０は起点より湾曲部１６表面に沿って終点に至る。このときの揺動装置５５は長さを半径とし、図面の仮想円周線５８に沿って揺動し、作動軸５１を駆動して図面のスライド方向ｂに沿ってレール６２中を運動させ、間接的に連接線５４の位置に影響を与え、並びにクランク２５と揺動カム１３の間の夾角範囲を決定する。

この連接棒機構５０の技術内容も一種の浮動式軸の揺動であり、クランク２５の回転の軸は一点に固定されていないため、作動軸５１と揺動装置５５の浮動位置の変換により、クランク２５が昇降と揺動の複合された揺動を行ない、挟持具に順調にツールホルダのＶ溝を挟持させると共に、衝撃の発生率を下げる。

本考案が如何にクランクを加工機に実施するかは以下の実施例に図面を組み合わせて詳細に説明される。

図７から９には本考案のマガジン固定装置の好ましい実施例が示される。図面中、該加工機１００は支柱１に沿って垂直に（Ｚ軸に沿って）往復運動する主軸ヘッド１０を具え、該主軸ヘッド１０に自動交換装置の走行に供される揺動カム１３が設置される。該揺動カム１３は直線部１５、湾曲部１６及びもう一つの直線部１７を有する。

該自動交換装置はアーム装置２の端部のホルダ１２に取り付けられる転動器２０と、該転動器２０の周辺に設置されてツールを保持する複数の挟持具２１と、該転動器２０に配備されてゆっくりと該転動器２０を回転させて分配運動を実行して必要なツールを選択するのに供される減速設備２２と、転動器２０が挟持具２１により保持する複数のツールホルダ２４と、転動器２０の背後に取付られたクランク２５と、を包含する。

該クランク２５の一端に揺動カム１３と協働する走行輪４０が接続され、別端は回転可能に連接棒機構５０に支持され、クランク２５中央に牽引装置２６が接続され、走行輪４０を揺動カム１３の表面に押し付け、クランク２５に接続された連接棒機構５０を押動して適宜揺動及び移動させる。該クランク２５の端部に回転可能に作動軸５１と浮動枢軸５７が接続され、該クランク２５は作動軸５１を介してスイングロッド５２に連接され、浮動枢軸５７で揺動装置５５に連接され、クランク２５の端部とホルダ１２が一体に連結される。そのうち、該スイングロッド５２と揺動装置５５が連接棒機構５０を構成し、作動軸５１と浮動枢軸５７はクランク２５の端部の枢支点とされ、クランク２５に以下のツール交換ステップを実行させて、衝撃問題を改善する。

ａ）主軸ヘッド１０が下降して比較的低い加工エリアに至り、ツールホルダ２４のツールを加工状態に進入させ、この時、走行輪４０は揺動カム１３の直線部１５の比較的高い部分に位置する。
ｂ）ツール交換命令が下されると、主軸ヘッド１０は上昇開始し、走行輪４０は揺動カム１３の直線部１５の比較的高いところから、転がって湾曲部１６との接続の起点に移動し、この部分の時間の転動器２０は既にツール係止動作の揺動状態に進入している（図７）。
ｃ）主軸ヘッド１０が短い位置決めの時間点に進入し、ツールの交換が開始される。この時、転動器２０の挟持具２１の先端は該ツールホルダ２４のＶ溝中に進入し、同時間に主軸ヘッド１０は続いてゆっくりと上に移動し、挟持具２１は既にツールホルダ２４のＶ溝中に進入しているため、主軸ヘッド１０の上昇の動力は、既にツールホルダ２４にある挟持具２１によって転動器２０に伝達され、これにより転動器２０及びクランク２５が、スイングロッド５２及び揺動装置５５の牽引により浮動式移動し、ならびに適度にこの揺動と移動の位置を調節し、これにより、挟持具２１の先端が順調に水平のツールホルダ２４のＶ溝中に滑り込み、十分にツール係止時のＶ溝との衝突の問題が改善される（図８）。
ｄ）続けて上昇する主軸ヘッド１０がツール引き上げ動作を行なう。走行輪４０が揺動カム１３の直線部１７に沿って比較的低いところに移動し、主軸ヘッド１０がツールホルダ２４を分離すると停止する（図９）。

図１０〜図１２は本考案のマガジン固定装置の別の実施例を示す。その第１実施例と異なるところは、クランク２５の作動軸５１が、固定座６０のレール６２内に進入し、このレール６２が固定座６０に取り付けられた部品６１中に形成されるところである。その他の構造は前述の実施例と同じである。そのうち、該作動軸５１と揺動装置５５が連接棒機構５０を構成し、作動軸５１と浮動枢軸５７はクランク２５端部の枢着点であり、クランク２５に以下のツール交換ステップを実行させ、衝撃の発生率を下げる。

ｅ）主軸ヘッド１０が下降して比較的低い加工エリアに至ることにより、ツールホルダ２４のツールが加工状態に進入する。この時の走行輪４０は揺動カム１３の直線部１５の比較的高い所に位置する（図示せず）。
ｆ）ツール交換命令が下されると、主軸ヘッド１０は上昇開始し、走行輪４０は揺動カム１３の直線部１５の比較的高いところから、転がって湾曲部１６との接続の起点に移動し、この部分の時間の転動器２０の角度変化は過大とならない（図１０）。
ｇ）主軸ヘッド１０が短い位置決めの時間点に進入し、ツールの交換が開始される。この時、転動器２０の作動軸５１と揺動装置５５は回転開始し、挟持具２１の先端は該ツールホルダ２４のＶ溝中に略水平の運動方向で進入し、ツールホルダ２４を挟持し衝撃の発生率を減らす（図１１）。
ｈ）続けて主軸ヘッド１０が上昇する。走行輪４０が揺動カム１３の直線部１７に沿って比較的低いところに移動し、主軸ヘッド１０より分離されるまで、ツールホルダ２４が挟持具２１中に保持される（図１２）。

当然、これら二つの実施例の転動器２０は挟持具２１でツールホルダ２４を保持し、分配運動を通して必要なツールを選択し、その後、反対方向のフローで加工エリアに戻り、未完成の作業を続ける。

周知のツール交換設備の表示図である。 周知の別のツール交換設備の表示図である。 本考案のマガジン固定装置の技術内容の表示図である。 本考案のマガジン固定装置の技術内容の表示図である。 本考案のマガジン固定装置の別の技術内容の表示図である。 本考案のマガジン固定装置の別の技術内容の表示図である。 本考案の図３、４のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。 本考案の図３、４のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。 本考案の図３、４のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。 本考案の図５、６のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。 本考案の図５、６のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。 本考案の図５、６のマガジン固定装置の加工機に実施した時の連続ツール係止動作表示図である。

符号の説明

１００ 加工機
１ 支柱 ２ アーム装置
１０ 主軸ヘッド １２ ホルダ
１３ 揺動カム １５ 直線部
１６ 湾曲部 １７ 直線部
２０ 転動器 ２１ 挟持具
２２ 減速設備 ２４ ツールホルダ
２５ クランク ２６ 牽引装置
４０ 走行輪
５０ 連接棒機構 ５１ 作動軸
５２ スイングロッド ５３ 第２位置決め軸
５４ 連接線 ５５ 揺動装置
５６ 位置決め軸 ５７ 浮動枢軸
５８ 円周線
６０ 固定座 ６１ 部品
６２ レール

Claims (5)

1. 加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、アーム装置の端部に取り付けられた転動器と、該転動器の周辺に設置されてツールを保持する複数の挟持具と、該転動器の背後に取付られたクランクと、を有し、該クランクの一端に揺動カムと協働する走行輪が設けられ、別端が回転自在に連接棒機構に接続され、該クランクの中央に牽引装置が接続され、該走行輪が該揺動カムの表面に押し付けられ、クランクが押動されて連接棒機構に伴い回転揺動することを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置。
2. 請求項１記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該連接棒機構は、
   スイングロッドであって、一端がクランクの作動軸とされ、別端が該加工機に接続された第２位置決め軸とされた、上記スイングロッドと、
   揺動装置であって、一端が加工機に枢着された位置決め軸とされ、別端がクランクに軸装される浮動枢軸とされ、該浮動枢軸と該作動軸が離間するように該クランクの同一端部に設置された、上記揺動装置と、
   を包含したことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置。
3. 加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該加工機にツール分配運動を実行する転動器が取付られ、該転動器の背後にクランクが取付られ、該クランクの一端に揺動カムと協働する走行輪が接続され、別端が該加工機に接続され、回転自在に連接棒機構に支持され、該クランクの中央に牽引装置が接続され、該走行輪が該揺動カムの表面に押し付けられ、該クランクを押動して該連接棒機構に伴い回転揺動させ、該連接棒機構は作動軸と揺動装置を包含し、該揺動装置の一端はアーム装置と枢設され、別端は作動軸と離間するようにクランクの同一端部に設置されたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置。
4. 請求項３記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該作動軸がクランクを挿通して固定座のレール中を活動し、該固定座が部品によりレールを形成し、並びに該固定座が加工機に固定されたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置。
5. 請求項３記載の加工機のツール交換機構のマガジン固定装置において、該作動軸がスイングロッドの一端とされ、該スイングロッドの別端が該加工機に接続された第２位置決め軸とされたことを特徴とする、加工機のツール交換機構のマガジン固定装置。

Images