JP4634577B2 - ハウジング揺動式カム装置、及びこれを用いたワークシフター - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力軸に複合運動(回転運動とその軸方向への往復運動)をさせるとともにハウジング自体を揺動させることが可能な、各種の自動工作機械等への適用に好適なカム装置、及びそのカム装置を用いてなるワークシフターに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ワーク保持手段を有した2つの器機間で相互にワークを移し替えるワークシフターとして、例えば工作機械のツールシフターがある。このツールシフターは、工具ラック内に収納されてツールポットに保持された工具とその側方の待機マガジンのツールポットに保持された工具とを、NC指令等により移送用アームで取り出して順次相互に入れ替えて保持させるようにしたものであり、このようなツールシフターにおいては、その移送用アームをカム装置で駆動するものがある。
【0003】
ところで、この種のカム装置として、ハウジングに入力軸と出力軸とを直角に交差するように配設して、それらをそれぞれハウジングに回転自在に軸支するとともに、出力軸は更にその軸方向に摺動移動自在に支持し、それら入力軸と出力軸との間には入力軸の等速回転運動を出力軸の正逆回転運動と軸方向への往復運動に変換するカム機構を介設したものが知られている。
【0004】
上記カム機構は、入力軸に固定されたローラギアカムと、出力軸にスプライン嵌合されてハウジングに回転自在に支持されるとともにカムフォロアーが上記ローラギアカムの外周面に形成されたテーパリブに係合される従節ターレットと、ハウジングに支点部が回動自在に支持され力点部が上記ローラギアカムの片側端面に刻設された無端状の溝カムに係合されるとともに作用点部が出力軸の外周面に形成された環状の溝に係合される揺動アーム等からなっており、入力軸が回転するとテーパリブの入力軸方向への変位で従節ターレットを介して出力軸が正逆回転され、かつ揺動アームを介して出力軸がその軸方向に往復移動されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記カム装置(ピックアンドプレース装置)でツールシフターの移送用アーム等を駆動させるようにすると、その出力軸の軸方向への往復運動により工具を移送用アームで保持手段に差し込む又は引き抜く等の着脱動作、及び出力軸の正逆回転運動若しくは間歇回転運動により工具を工具ラックへの受け渡し位置から待機マガジンの工具保持位置までの間を往復移動・待機させる等の移動・待機動作を行わせることはできるが、収納効率を上げるために工具がラック内で相互に近接保持されていると、移送用アームを工具に係合させるにあたって隣接する工具との干渉の面から、移送アームを旋回させて係合させるのが困難になる。
【0006】
従って、この様な場合には、移送用アームを直線的に伸縮可能な構造にして、これを伸縮作動させる機構が必要となり、この伸縮作動機構は別途に設けた電動モータなどの駆動装置を電気的にシーケンシャル制御させるようにしなければならない。
【0007】
しかしながら、電気回路で伸縮作動機構の作動を上記移送用アームの動きに合わせて制御させるようにとすると、その移送用アームの各動作の終了を確認してから伸縮作動機構の駆動装置を作動させるようにしなければならないので、その作動制御に時間的なロスが多くなり、また電気回路がかなり複雑なものとなって(特に動作タイミングをオーバーラップさせる必要がある場合にはより回路が複雑になって設定も難しくなる。)、その製造コストを高騰させてしまうという問題があった。
【0008】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カム装置自体を揺動させて出力軸の位置を近似的に直線状に移動させることができ、しかもその揺動運動をカム装置の入力軸の回転から取り出して、出力軸の動作に同期させて揺動させることができるハウジング揺動式カム装置、及びこれを用いたワークシフターを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項1に示す発明のハウジング揺動式カム装置は、ハウジングに回転自在に軸支された入力軸と、該ハウジングに回転可能に、かつ軸方向に摺動移動可能に軸支された第1出力軸と、該ハウジングに回転可能に軸支された第2出力軸と、該入力軸の回転を該第1出力軸の回転運動に伝達する第1カム機構と、該入力軸の回転を該第1出力軸の軸方向の往復運動に変換して伝達する第2カム機構と、該入力軸の回転を該第2出力軸の揺動回転に変換して伝達する第3カム機構とを備えたカム装置において、該ハウジングを機台などの固定系に揺動自在に軸支するとともに、該第2出力軸と固定系との間に、該第2出力軸の揺動回転を該ハウジングの揺動運動に変換するリンク機構を設け、
前記第1出力軸が前記入力軸に対して直角に交差して配設されるとともに、前記第2出力軸が該入力軸に平行に配設され、
前記第1カム機構が、前記入力軸に固設されて外周面上に所定の幾何学的曲線をなすテーパリブを有するローラギヤカムと、該第1出力軸の軸方向への移動を許容してこの第1の出力軸の外周側に同軸上にスプライン嵌合されて設けられるとともに上記ハウジングに回転自在に軸支された従節ターレットと、該従節ターレットの外周面上に設けられて該ローラギヤカムのテーパリブに係合するカムフォロアーとからなり、
前記第2カム機構が、該ローラギヤカムの一方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第1溝カムと、該ハウジングに支点部が回動自在に軸支されて力点部が該第1溝カムに係合されるとともに作用点が該第1出力軸の外周側に形成された溝部に係合される第1揺動アームとからなり、
前記第3カム機構が、該ローラギヤカムの他方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第2溝カムと、該第2出力軸の内側軸端に一端が固設されて他端が該第2溝カムに係合される第2揺動アームとからなり、
前記リンク機構が、該第2出力軸の外側軸端に一端が固設されて他端が径方向外方に延出する第3揺動アームと、該第3揺動アームの延出端に一端が回転可能に軸支されて他端が前記固定系に回転可能に軸支された連接棒とからなる、
ことを特徴とする。
【0010】
上記のように構成される本発明のハウジング揺動式カム装置では、入力軸の回転に伴って第1出力軸が回転及び軸方向に伸縮動作するだけでなく、カム装置がハウジングごと揺動動作するので、第1出力軸の平面的位置を、別途に動力源やこれを制御するための複雑な電気回路、及び作動機構等を設けることなく、第1出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、しかも可及的に直線状に近づけて移動させることができる。
【0012】
また、入力軸が回転すると、ローラギヤカムの第1溝カムに力点部が係合された第1揺動アームがその回転角度に応じて上下に揺動し、この第1揺動アームの揺動はケーシングの軸受け部と従節ターレットとに摺動自在に支持された第1出力軸に伝達されて、第1出力軸がその軸方向に沿って上下に往復運動される。またこれと同時に、ローラギヤカムのテーパリブは入力軸の回転角度に応じてその入力軸の軸方向に変位し、この変位に応じてそのテーパリブにカムフォロアーが係合された従節ターレットは、そのテーパリブの外形状に相応して回転運動される。そしてこの従節ターレットの回転運動はこれの内側面にスプライン嵌合された第1出力軸に伝達され、この結果、第1出力軸は上記のようにその軸方向に往復運動されるとともにその軸回りにも回転運動される。
【0013】
一方、ローラギアカムの第2溝カムに揺動端が係合した第2揺動アームは、入力軸の回転によりその回転角度に応じて揺動され、これにより第2出力軸が揺動回転されて、この第2出力軸によって上記第1出力軸の複合運動に同期した揺動回転が取り出される。そして、この揺動回転により第3揺動アームの延出端が揺動するが、その延出端には固定系とを繋いで連接棒が設けられているので、この連接棒を介して固定系に反力をとって、第3揺動アームの揺動に伴いハウジングが第1出力軸の複合運動に同期した揺動運動をする。従って、このハウジングの揺動運動により、第1出力軸の平面的位置を、複雑な電気回路を使用せずに、第1出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、可及的に直線状に近づけて移動させることができるようになる。しかも、入力軸の回転をローラギヤカムや溝カムなどのガタ付きのない確動カムを介して第1出力軸の回転・伸縮運動、及びハウジングの揺動運動に変換するから、極めて動作精度・信頼性の高いハウジング揺動式カム装置が得られる。
【0014】
請求項2に示す発明のワークシフターは、2つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターであって、前記請求項1に記載のハウジング揺動式カム装置と、該ハウジング揺動式カム装置の第1出力軸に固設されて径方向外方に延びる先端部にワーク保持手段を有したワーク移送用アームとを備えてなり、該第1出力軸は該ワーク移送用アームの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、該ワーク移送用アームの停留中に、該ハウジング揺動式カム装置は該ワーク移送用アームの先端方向に停留期間をもって揺動移動され、該ハウジング揺動式カム装置の停留期間中に、該第1出力軸が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される、ことを特徴とする。
【0015】
上記のように構成される本発明のワークシフターでは、ハウジング揺動式カム装置はそれ自身を揺動させて第1出力軸の位置を近似的に直線状に移動させ得、しかもその揺動運動を自身のカム装置の入力軸の回転から取り出して、第1出力軸の動作に同期させて揺動させることができるので、移送用アームを直線的に伸縮作動可能な構造にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用することなく、ワーク保持器に相互に近接して多数保持されているワークに、その隣接するワークとの干渉を避けて、移送用アームを係合させることができ、ワークシフターのコスト低減化が図れる。また、ハウジングの揺動移動により、移送用アームの長さ以上にワークを移動させることができるので、2つのワーク保持器機間に距離があるような場合でもこれに対応してワークの移送を行わせることができ、逆に距離が近接している場合でも、移送用アームを短く形成してワークの移送を行わせることができ、狭隘な空間内にも設置することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な一実施例を添付図面に基づき詳述する。
図1は本発明に係るハウジング揺動式カム装置を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は正面図、(d)は連接棒を示す部分図である。図2は図1(a)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図、図3は図1(b)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図、図4は図1(c)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。また、図5は図1(b)の背面側をそのハウジング部分を破断して内部を示す部分断面図である。
【0017】
これらの図に示すように、ハウジング揺動式カム装置20はハウジング21と、このハウジング21に回転自在に軸支された入力軸22と、この入力軸22に直角に交差するように配設されてそのハウジング21に回転自在にかつ軸方向に摺動移動自在に軸支された第1出力軸23と、上記入力軸22に平行に配設されてそのハウジング21に回動自在に軸支された第2出力軸24と、それら入力軸22と第1出力軸23及び第2出力軸24との間に介設されて、入力軸22の回転運動を第1出力軸23の間歇回転運動に変換して伝達する第1カム機構25Aと、入力軸22の回転運動を第1出力軸23の軸方向への往復運動に変換して伝達する第2カム機構25B、及び入力軸22の回転運動を第2出力軸24の揺動回転運動に変換して伝達する第3カム機構25Cとから主に構成され、これらのカム機構25A,25B,25Cは次のように構成されている。
【0018】
即ち、図示するハウジング揺動式カム装置20では入力軸22は水平方向に配設されており、この入力軸22にはこれに同軸にローラギアカム26が固定され、このローラギアカム26の外周面26aには上記入力軸22の回転角度に応じてその入力軸22の軸方向に沿って変位する螺旋状の所定の幾何学的曲線を有するテーパリブ27が形成されている。
【0019】
他方、上記第1出力軸23は垂直方向に配設されており、この第1出力軸23にはその下端部に横断面が正方形の四角形状をなすスプライン軸部23aが形成され、このスプライン軸部23aにはこれに同軸上にスプライン嵌合されて第1出力軸23の軸方向への摺動移動を許容するとともに、下端の外周面がハウジング21にベアリング21aを介して正逆回転自在にかつ軸方向への移動を規制されて軸支される従節ターレット28が設けられている。また、この従節ターレット28の上端の外周面にはその円周上に等間隔をあけてカムフォロアー29が複数個配設されており、これらのカムフォロアー29は相隣りあう2つが順次上記テーパリブ27に係合してこのテーパリブ27をその左右(図2では上下になっている。)の側方から挟持するようになっている。
【0020】
また、図5に示すように、上記ローラギアカム26の片側端面26bには、入力軸22の回転角度に応じてその軸芯からの距離が変位する所定の幾何学的曲線を有する無端状の第1溝カム30が刻設されている。この第1溝カム30には、第1揺動アーム31の略中央部の力点部に設けられた第1転子32が係合されており、その揺動アーム31はその一端の支点部33がハウジング21に回動自在に軸支され、他端の作用点部に設けられた第2転子34が上記第1の出力軸23の外周側に形成された環状溝部35に係合されている。
【0021】
つまり、第1カム機構25Aはローラギヤカム26とターレット28及びカムフォロアー29等とからなり、第2カム機構25Bは第1溝カム30と第1揺動アーム31、第1,第2転子32,34、環状溝部35等とからなる。
【0022】
また、ローラギアカム26の他端面26cには入力軸22の回転角度に応じてその軸芯からの距離が変位する所定の幾何学的曲線を有する無端状の第2溝カム36が刻設されており、この第2溝カム36には第2出力軸24に一端が固着されて設けられた第2揺動アーム37の他端の揺動端の転子38が係合されている。つまり、第3カム機構25Cは第2溝カム36と、第2揺動アーム37、及び転子38等からなっている。
【0023】
なお、上記第1、第2溝カム30,36は必ずしもローラギヤカム26の端面26b,26cに直接刻設して一体形成する必要はなく、別体のディスクにに形成して一体的に固定して設ける要にしても良い。
【0024】
従ってこのハウジング揺動式カム装置20では、入力軸22が回転すると、ローラギアカム26の第1溝カム30に力点部が係合された第1揺動アーム31がその回転角度に応じて上下に揺動し、この第1揺動アーム31の揺動はハウジング21の軸受け部と従節ターレット28とに摺動自在に支持された第1出力軸23に伝達されて、第1出力軸23がその軸方向に沿って上下に往復運動される。
【0025】
またこれと同時に、ローラギアカム26のテーパリブ27は入力軸22の回転角度に応じてその入力軸22の軸方向に変位し、この変位に応じてそのテーパリブ27にカムフォロアー29が係合された従節ターレット28は、そのカムフォロアー29が順次そのテーパリブ27に係合してそのテーパリブ27の外形状に相応して間歇回転運動される。そしてこの従節ターレット27の回転運動はこの従節ターレット27の内側面にスプライン嵌合された第1出力軸23に伝達され、この結果、第1出力軸23は上記のようにその軸方向に往復運動されるとともにその軸回りにも回転運動される。
【0026】
一方、ローラギアカム26の第2溝カム36に揺動端の転子38が係合した第2揺動アーム37は、入力軸22の回転によりその回転角度に応じて揺動され、これにより第2出力軸24が揺動回転されて、この第2出力軸24によって上記第1の出力軸23の複合運動に同期した揺動回転が取り出される。
【0027】
ところで、ハウジング揺動式カム装置20は、そのハウジング21が機台等の固定系に固設される支持軸40に回転可能に軸支されて設けられる。図示例では、ハウジング21には第2出力軸24に直交して側方に延びる支持アーム42が一体形成され、この支持アーム42の先端にはボス部44が一体形成されていて、このボス部44が支持軸40に回転自在に軸支されている。また、固定系に固設された支持軸40にはボス部44に近接して、当該ボス部44より大径なフランジ40aが一体形成されており、このフランジ40aにはこれより更に径方向外方に延出されて反力受けロッド46が一体形成されている。
【0028】
また、第2出力軸24には、ハウジング21から外部に突出した軸端部に一端が固設されて第3揺動アーム50が設けられている。この第3揺動アーム50の他端は上方の径方向外方に向けて延び、その先端は上記反力受けロッド46とほぼ同じ高さまで延出している。そして、この第3揺動アーム50の延出端と反力受けロッド46の延出端とを繋いで、連接棒52が掛け渡されて設けられている。ここで、この連接棒52の両端は第3揺動アーム50と反力受けロッド46との双方に対してそれぞれボールジョイント54,54を介して回転自在に連結されて軸支されている。
【0029】
従って、第2出力軸24の揺動回転によって第3揺動アーム50が揺動しようとすると、その先端は固定系をなす反力受けロッド46に連結された連接棒52によって拘束されているから、当該連接棒52を介して反力受けロッド46に反力を取って、逆にハウジング21がその支持軸40を中心にして揺動運動するようになっている。つまり、第3揺動アーム50と連接棒52、ボールジョイント54,54、反力受けロッド46等が、第2出力軸24の揺動回転をハウジング21の揺動運動に変換するリンク機構56を構成している。
【0030】
よって、このハウジング揺動式カム装置20では、第1出力軸23の動きに同期してハウジング21が支持軸40周りに揺動運動し、第1出力軸23の位置をその支持軸40を中心とする円弧状の揺動軌跡上で平面移動させることが可能となる。すなわち、第1出力軸23の揺動旋回範囲の両端間距離に対し、支持軸40と第1出力軸23との軸間距離を長く設定して第1出力軸23の旋回半径を大きく取ることで、第1出力軸23の旋回揺動軌跡をより直線状に近づけられる。なお、図1中で19aは入力軸22に連結されてハウジング21固定された変速機であり、19bは原動機の電動モータである。
【0031】
この様なハウジング揺動式カム装置20の適用対象例としては、例えば2つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターがあげられる。
【0032】
図6〜図8は上述したハウジング揺動式カム装置20を備えて構成されるワークシフターの実施形態として、工具シフターを具体例にして示すものであり、図6はその平面図、図7は正面図、図8は側面図である。図示するように、工具シフター60はハウジング揺動式カム装置20を主体として、そのハウジング21から外部に突出する第1出力軸23の軸端に、径方向外方に延びる工具(ワーク)移送用アーム62を固設したものであり、工具移送用アーム62の先端部にはワーク保持手段として2又状に分岐形成されたフック62aを有している。
【0033】
この工具シフター60は一方のワーク保持器機である工具ラック64と他方のワーク保持器機である待機マガジン(図示省略)との間の中央に配設されて、工具を移送するものであり、工具移送用アーム62先端のフック62aは工具ラック64における工具受け渡し位置P1と待機マガジンにおける工具受け渡し位置P2との間を往復移動される。
【0034】
即ち、ハウジング揺動式カム装置20の支持軸40は、上記両受け渡し位置P1,P2を結ぶ線分の2等分線上に、両受け渡し位置P1,P2から十分な距離を隔てた位置に垂直に(これは縦型の場合で、横型の場合は水平となる。)機台などの固定系に固設される。つまり、第1出力軸23と支持軸40との軸間距離は大きく取られて設定される。
【0035】
また、工具移送用アーム62はハウジング21の揺動中点位置P3で、第1出力軸23の回転により両受け渡し位置P1,P2側に向けて先端のフック62aが旋回作動されて横を向くようになっており、工具移送用アーム62の長さは工具ラック側及び待機マガジン側の各受け渡し位置P1,P2にて停止している工具66やそのホルダー70と干渉しないように設定されている。そして、このフック62aの横を向いた状態でハウジング21が当該フック62a側の工具66に向けて揺動し、かつ第1出力軸23が伸縮して移送用アーム62が上下動することで、工具66の受け取り・受け渡しが行われるようになっている。
【0036】
つまり、第1出力軸23はワーク移送用アーム62aの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、この移送用アーム62の停留中に、ハウジング揺動式カム装置20は移送用アーム62aの先端方向に停留期間を有して揺動移動され、ハウジング揺動式カム装置20の停留期間中に、第1出力軸23が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される。この動作については、図9のタイミング線図を用いて以降に詳述する。
【0037】
なお、上記工具ラック64は、正逆回転自在な無端状のプレートコンベアなどの搬送装置に等間隔をあけて多数の工具ホルダー70が備えられてなり、これら各ホルダー70には各種の工具66がそのホルダー70の軸方向に着脱自在に収容されている。工具ラック64から移送用アーム62aへの工具受け渡し(着脱)位置P1では各ホルダー70の軸芯は垂直(横型の場合では水平)になり、各工具66には移送用アーム62の先端部に形成されたフック62aに係合する係合溝66aが設けられている。また、図示していないが、待機マガジンは正逆回転自在なドラムの外周側に等間隔をあけて複数の工具ホルダーが備えられてなり、これら各ホルダーには各種の工具がそのホルダーの軸方向に着脱自在に収容されている。各工具の待機マガジンから移送用アームへの受け渡し(着脱)位置P2は各ホルダーの軸芯が垂直になったときの上端部の位置となっている。
【0038】
図9のタイミング線図において、横軸側はカム装置20における入力軸22の回転角度であり、縦軸側は(a)に示す部分が移送用アーム62の旋回角度(第1出力軸23の回転角度)、(b)に示す部分が移送用アーム62の軸方向へのリフト量(第1出力軸23の軸方向への移動量)、(c)に示す部分がハウジング21の揺動角度(第2出力軸24の揺動回転角度)である。また、図10〜図12はそのタイミング線図に対応した工具シフター60の動作状態を示すもので、各図において(a)は側面図、(b)は平面図である。
【0039】
ここで、工具移送用アーム62は入力軸22の一回転に対して2度の停留期間を挟んで180度ずつ往復旋回揺動して間欠割り出しするようになっており、そのフック62aの原点位置は移送用アーム62がその旋回揺動範囲の中央(▲1▼)にあり、かつリフト位置は下端(▲4▼)で、しかもハウジング揺動位置も中央(▲6▼)である。
【0040】
この原点位置の状態から入力軸22が等速で回転されると、先ずa〜b区間で第1出力軸23が正回転されて移送用アーム62が工具ラック側方向に所定角度(図示例では90°)旋回し、そのフック62aの開口部が工具ラック64に収納されている工具66に向いて近接する(▲2▼)。
【0041】
次に、b〜e区間では移送用アーム62の旋回は停止される。このとき、そのb〜e区間内の前期における更に短い区間b〜cで第2出力軸24が正回転されフック62aの向いている側にハウジング21が揺動し(▲7▼)、これによりフック62aが工具ラック64の受け渡し位置P1に移動し、当該受け渡し位置P1にある工具66の係合溝66aにフック62aが係合する(▲2▼’)。
【0042】
その後、そのc〜d区間で第2出力軸24の回転は停止されてハウジング21は停留状態となり、かつ同区間で第1出力軸23が伸長されて移送用アームが下端位置(▲4▼)から上端位置(▲5▼)に上昇し、工具66が工具ホルダー70から抜き取られ、第1出力軸23はその後のd〜h区間で上下動が停止されて上端位置(▲5▼)に維持される。
【0043】
上記d〜h区間内にあっては、そのd〜e区間で第2出力軸24が逆回転して、ハウジング21が中央位置(▲6▼)まで戻される。そして、e〜g区間では第2出力軸24の回転は止められて、ハウジング21は中央位置(▲6▼)に維持され、かつ同e〜g区間で第1出力軸23が180°逆回転されて、待機マガジン側に向けて移送用アーム62が旋回され、先端のフック62aの開口部が待機マガジンの受け渡し位置P2にある空いた工具ホルダー70に向いて近接する(▲3▼)。
【0044】
次のg〜h区間では第2出力軸24が逆回転され、ハウジング21がフック62aの向いている待機マガジン側に揺動し(▲8▼)、これによりフック62aが待機マガジンの受け渡し位置P2の上方に移動して工具66の軸芯を、受け渡し位置P2にある空いた工具ホルダー70の軸芯に一致させる(▲3▼’)。
【0045】
続くh〜i区間では、第2出力軸24の回転が止められてハウジング21は停留状態となり、同h〜i区間で第1出力軸23が短縮されて移送用アーム62が上端位置(▲5▼)から下端位置(▲4▼)に下降して、工具66が待機マガジンの空きホルダー70に嵌着保持される。
【0046】
そして、次のi〜j区間で第2出力軸24が正回転されて、ハウジング21が中央位置(▲6▼)まで戻され、フック62aと工具66との係合が離脱されてフック62aが工具66から抜き取られ(▲3▼)、続くj〜k(a)区間で第1出力軸23が正転されて、移送用アーム62が中央(▲1▼)に戻され、原点位置に復帰する。
【0047】
なお、上記サイクルにあっては、工具ラック64側から待機マガジン側に工具66を移送する場合を示しているが、逆に待機マガジン側から工具ラック64側に工具66を移送する場合には、上記サイクルを逆に辿るように、入力軸22を逆回転させればよい。また、工具ラック側から待機マガジン側に、あるいはその逆方向に続けて工具を移送する場合には、入力軸22を正転方向あるいは逆転方向に継続して所望の複数サイクル分だけ回転させて、同一サイクルを続けて行わせればよい。
【0048】
従って、この工具シフター60によれば、ハウジング揺動式カム装置20はそれ自身を揺動させることで第1出力軸23の位置を移動可能となしており、支持軸40と第1出力軸23との軸間距離を大きく設定すれば、ハウジング21の揺動による第1出力軸23の移動軌跡を可及的に直線状に近似させることができるから、隣接する工具間の距離を詰めて工具66の収納効率を高めた工具ラック47であっても、その隣接する工具との干渉を避けて容易にその工具列の側方から移送用アーム62を工具66に対して直線的に抜き差しさせて脱着可能となる。従って、図6に示す場合のように、工具列のコーナー部を工具の受け渡し位置P1にするだけでなく、図13に示すように工具列の直線部の途中であってもそこを受け渡し位置P1にして、工具66の移送をすることも簡易になしうる。
【0049】
さらに、ハウジング21の揺動運動は自身のカム装置20の入力軸22の回転から取り出して、第1出力軸23の動作に同期させることができるので、従来のように移送用アーム62を直線的に伸縮作動可能な構造にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用する必要もなく、工具シフター60のコンパクト化並びに製造コストの低減化が可及的に図れる。
【0050】
なお、本発明のハウジング揺動式カム装置20の使用は上記のワークシフターに限らず、2つのワーク保持器機間でワークを移送させるような場合に広く適用可能である。
【0051】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次の様な優れた効果を奏する。
(1)請求項1に係る発明のハウジング揺動式カム装置では、入力軸の回転に伴って第1出力軸が回転及び軸方向に伸縮動作するだけでなく、カム装置がハウジングごと揺動動作するので、第1出力軸の平面的位置を、別途に動力源やこれを制御するための複雑な電気回路、及び作動機構等を設けることなく、第1出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、しかも可及的に直線状に近づけて移動させることができる。
また、ハウジングの揺動運動により、第1出力軸の平面的位置を、複雑な電気回路を使用せずに、第1出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、可及的に直線状に近づけて移動させることができるようになる。しかも、入力軸の回転をローラギヤカムや溝カムなどのガタ付きのない確動カムを介して第1出力軸の回転・伸縮運動、及びハウジングの揺動運動に変換するから、極めて動作精度・信頼性の高いハウジング揺動式カム装置が得られる。
【0053】
(2)請求項2に係る発明のワークシフターでは、ハウジング揺動式カム装置はそれ自身を揺動させて第1出力軸の位置を近似的に直線状に移動させ得、しかもその揺動運動を自身のカム装置の入力軸の回転から取り出して、第1出力軸の動作に同期させて揺動させることができるので、移送用アームを直線的に伸縮作動可能な機構にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用することなく、ワーク保持器に相互に近接して多数保持されているワークに、その隣接するワークとの干渉を避けて、移送用アームを係合させることができ、ワークシフターのコスト低減化が図れる。また、ハウジングの揺動移動により、移送用アームの長さ以上にワークを移動させることができるので、2つのワーク保持器機間に距離があるような場合でもこれに対応してワークの移送を行わせることができ、逆に距離が近接している場合でも、移送用アームを短く形成してワークの移送を行わせることができ、狭隘な空間内にも設置することができる。
【図面の簡単な説明】
図10〜図12はそのタイムチャートに対応した工具シフター の動作状態を示すもので、各図において(a)は側面図、(b)は平面図である。
【図1】本発明に係るハウジング揺動式カム装置を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は正面図、(d)は連接棒を示す部分図である。
【図2】図1(a)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図3】図1(b)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図4】図1(c)のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図5】図1(b)の背面側をそのハウジング部分を破断して内部を示す部分断面図である。
【図6】本発明に係るワークシフターの具体例である工具シフターを示す平面図である。
【図7】同上、正面図である。
【図8】同上、側面図である。
【図9】工具シフターに用いられるハウジング揺動式カム装置の動作タイミング線図である。
【図10】上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図11】同上、上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図12】同上、上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図13】工具ラックにおける受け渡し位置の設定変更例を示す図である。
【符号の説明】
20 ハウジング揺動式カム装置
21 ハウジング
22 入力軸
23 第1の出力軸
24 第2の出力軸
25A 第1カム機構
25B 第2カム機構
25C 第3カム機構
26 ローラギアカム
27 テーパリブ
29 カムフォロア
30 第1の溝カム
31 第1の揺動アーム
36 第2の溝カム
37 第2の揺動アーム
40 支持軸
42 支持アーム
46 反力受けロッド
50 第3揺動アーム
52 連接棒
54 ボールジョイント
56 リンク機構
60 工具(ワーク)シフター
62 工具(ワーク)移送用アーム
62a フック(ワーク保持手段)
64 工具ラック(ワーク保持機器)
66 工具(ワーク)
70 工具ホルダー
Claims (2)
- ハウジングに回転自在に軸支された入力軸と、該ハウジングに回転可能に、かつ軸方向に摺動移動可能に軸支された第1出力軸と、該ハウジングに回転可能に軸支された第2出力軸と、該入力軸の回転を該第1出力軸の回転運動に伝達する第1カム機構と、該入力軸の回転を該第1出力軸の軸方向の往復運動に変換して伝達する第2カム機構と、該入力軸の回転を該第2出力軸の揺動回転に変換して伝達する第3カム機構とを備えたカム装置において、
該ハウジングを機台などの固定系に揺動自在に軸支するとともに、該第2出力軸と固定系との間に、該第2出力軸の揺動回転を該ハウジングの揺動運動に変換するリンク機構を設け、
前記第1出力軸が前記入力軸に対して直角に交差して配設されるとともに、前記第2出力軸が該入力軸に平行に配設され、
前記第1カム機構が、前記入力軸に固設されて外周面上に所定の幾何学的曲線をなすテーパリブを有するローラギヤカムと、該第1出力軸の軸方向への移動を許容してこの第1の出力軸の外周側に同軸上にスプライン嵌合されて設けられるとともに上記ハウジングに回転自在に軸支された従節ターレットと、該従節ターレットの外周面上に設けられて該ローラギヤカムのテーパリブに係合するカムフォロアーとからなり、
前記第2カム機構が、該ローラギヤカムの一方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第1溝カムと、該ハウジングに支点部が回動自在に軸支されて力点部が該第1溝カムに係合されるとともに作用点が該第1出力軸の外周側に形成された溝部に係合される第1揺動アームとからなり、
前記第3カム機構が、該ローラギヤカムの他方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第2溝カムと、該第2出力軸の内側軸端に一端が固設されて他端が該第2溝カムに係合される第2揺動アームとからなり、
前記リンク機構が、該第2出力軸の外側軸端に一端が固設されて他端が径方向外方に延出する第3揺動アームと、該第3揺動アームの延出端に一端が回転可能に軸支されて他端が前記固定系に回転可能に軸支された連接棒とからなる、
ことを特徴とするハウジング揺動式カム装置。 - 2つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターであって、
前記請求項1に記載のハウジング揺動式カム装置と、該ハウジング揺動式カム装置の第1出力軸に固設されて径方向外方に延びる先端部にワーク保持手段を有したワーク移送用アームとを備えてなり、
該第1出力軸は該ワーク移送用アームの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、
該ワーク移送用アームの停留中に、該ハウジング揺動式カム装置は該ワーク移送用アームの先端方向に停留期間をもって揺動移動され、
該ハウジング揺動式カム装置の停留期間中に、該第1出力軸が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される、
ことを特徴とするワークシフター。
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