JPH01205945A - 工具交換装置の作動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はタッピングマシーン、ドリルマシーン等の工作
機械の工具を交換する装置の作動機構に関する。

（従来の技術） スピンドル装置を備えたタッピングマシーンやドリルマ
シーンは加工するワークの機種変更等に対応して顕緊に
工具を交換しなければならない。

このため従来にあっては、多数の異なる種類の工具をツ
ールマガジンにストックしておき、工具を交換するにあ
たってはスピンドル装置がツールマガジンの位置まで移
動して工具交換を行うようにしたもの、或いはこの逆に
ツールマガジンがスピンドル装置の位置までＢ勤して工
具交換を行うのが一般的である。

上述した機構では装置自体が大がかりとなるため、スピ
ンドル装置とツールマガジンとの間に工具交換用のアー
ムを設け、工具の交換を行うには、先ずスピンドル装置
から工具を取外してこれをツールマガジンに収納し、次
いでツールマガジンにストックされている別の工具をス
ピンドル装置に装着するようにしたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した工具交換装置はいずれも単一の動作によって工
具の交換を全て行うことができないため、それぞれの動
作を行わせるための駆動源を別々に設けている。例えば
直線動をなすためのシリンダユニット、回転動をなすた
めのモータ等を１つの装置に具備している。

その結果、交換装置が大がかりとなり、重量も増加し、
更に各動作の連続性にも支障が生じやすい。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、カウンターシャフト
と平行にアウターシャフト及びインナーシャフトを配設
し、カウンターシャフトとアウターシャフト及びインナ
ーシャフトを複数のカム機構を介して連結し、アウター
シャフトについては軸方向の進退動と間欠回転動を、イ
ンナーシャフトについては回転動をなさしめるようにし
た。

（作用） アウターシャフトが軸方向に進退動することでチャッキ
ングユニットが工具の挿抜方向に８勅し、アウターシャ
フトが間欠回転することで工作機械とツールマガジンと
の間でチャッキングユニットが反転し、更にインナーシ
ャフトが回転することでチャッキングユニットのフィン
ガーが工作機械及びツールマガジンに対して進退動をな
す。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る交換機構を適用した工作機械の正
面図、第２図は同工作機域の側面図、第３図は同工作機
械の平面図であり、床上に固設されたヘッド１上には左
右方向（Ｘ方向）にガイトレール２が設けられ、このガ
イドレール２上にモータ３によって左右方向に８勤する
移動体４を取付け、この移動体４にガイドレール７を設
け、このガイドレール７上にモータ５によって前後方向
（Ｚ方向）に進退動をなす移動体８を係合し、この移動
体８上に支持体９を設けている。

そして、支持体９の前面側には支持体９内に組込んだ旋
回用モータによって垂直面内で回転する旋回テーブル１
０を取付け、この旋回テーブル１０の前面側で旋回中心
から外れた位置にはスピンドル装置１１を設け、このス
ピンドル装置１１を支持体９の後面側に取付けたモータ
１２によって回転せしめるようにしている。

また、移動体４からは斜め上方にアーム１３を延出し、
このアーム１３の先端部に交換用のツールを保持したツ
ールマガジン１４を取付け、アーム１３の中間部にはツ
ールマガジン１４とスピンドル装置１１との間でツール
の交換を行う交換装置１５を設け、更にベツド１の後方
には操作盤を備えた制御ボックス１６を配置するととも
にベツド１の後方の床上にはクーラントユニット１７を
設置している。

ここで支持体９は第４図に示すように前方（図中左方）
に向って開放された凹部１８内に旋回テーブル１０を垂
直面内で回転させるダイレクトドライブモータ１９を設
けている。このモータ１９は筒状をなす固定部材１９ａ
と、この固定部材１９ａ内に支承される中空回転軸１９
ｂとからなり、中空回転軸１９ｂの先端に旋回テーブル
１０を固着している。

一方、旋回テーブル１０は正面視で円盤状をなすととも
に内部を中空とし、更に後方に向って環状リブ２０を突
設している。この環状リブ２０の後端部には摺接リング
２１を設け、この摺接リング２１と環状リブ２０との間
に溝部２２を形成している。また支持体９の前面には摺
接リング２１と全面的に摺接する支持リング２３を固着
し、この支持リング２３の前面側に断面アングル状の係
止環２４を取付け、この係止環２４を前記溝部２２に係
合することで係止環２４と支持リング２３との間で摺接
リング２１を摺動し得る隙間を保持しつつ挟持するよう
にしている。

また、スピンドル装置１１を駆動するスピンドルモータ
１２は支持体９の後面側に支持プレート２５を介して取
付けられ、この支持プレート２５の前部は筒状部２６と
し、この筒状部２６内にスピンドルモータ軸２７を回転
自在に支承し、旋回テーブル１０の中空部内に突出する
スピンドルモータ軸２７の先端にプーリ２８を嵌着し、
このプーリ２８とスピンドル装置１１の中空スピンドル
＠２９に嵌着したプーリ３０間にタイミングベルト３１
を張設し、スピンドルモータ１２の回転をスピンドル軸
２９に伝達するようにしている。

また、スピンドル軸２９の先端部にはメステーバ部３２
が形成され、このメステーパ部３２内にツールホルダー
３３のオステーパ部３４が嵌合するようにし、このオス
テーパ部３４にはチャッキング駒３５を螺着し、更にス
ピンドル軸２９内にはドローバ−３６を挿入し、このド
ローバ−３６を前記交換装置１５の作動と連動するドロ
ーバ−作動アーム３７によって皿バネ３８に抗して進退
動させることで、スピンドル装置に対してツールホルダ
ー３３を脱着するようにしている。

次に工具交換装置１５の構造及び作用を第５図乃至第１
６図に基づいて説明する。

ここで第５図は工具交換装置１５の平面図、第６図は第
５図のＡ方向矢視図、第７図は第５図のＢ−Ｂ線断面図
、第８図は第７図のＣ−Ｃ線断面図、第９図は第７図の
Ｄ−Ｄ線断面図、第１０図は第７図のＥ−Ｅ線断面図、
第１１図は第７図のＦ−Ｆ線断面図、第１２図は第８図
のＧ−Ｇ線断面図、第１３図は第７図のＨ方向矢視図、
第１４図は第１３図のＩ−Ｉ線断面図、第１５図は第１
３図のＪ−Ｊ線断面図、第１６図はチャッキングユニッ
トの正面図である。

工具交換装置１５は作動機構を内蔵したボックス４０と
チャッキングユニット４１とからなり、ボックス４０の
下面には作動機構を動作させるモータ４２を取付けてい
る。また、ホックス４０内には第７図に示すようにベア
リング４３．４４を用いてカウンターシャフト４５を回
転自在に架設し、ウオームギヤ４６を介して前記モータ
４２の回転をカウンターシャフト４５に伝達するように
している。

またボックス４０にはカウンターシャフト４５と平行に
パイプ状のアウターシャフト４７を回転自在且つ軸方向
に摺動自在に挿通支持し、ボックス４０から突出したア
ウターシャフト４７の先端に前記チャッキングユニット
４１を取付け、アウターシャフト４７内には両端がアウ
ターシャフト４７から突出するようにインナーシャフト
４８を回転自在に挿入している。

また、前記カウンターシャフト４５とアウターシャフト
４７との間には第１のカム機構４９及び第２のカム機構
５０を設け、カウンターシャフト４５とインナーシャフ
ト４８との間には第３のカム機構５１を設け、カウンタ
ーシャフト４５の回転を直線動、間欠回転助成いは回転
動としてアウターシャフト４７及びインナーシャフト４
８に伝達するようにし、更にカウンターシャフト４５の
後端には第４のカム機構５２を設けている。

第１のカム機構４９は第８図にも示すように、カウンタ
ーシャフト４５に溝カム５３を固着し、溝カム５３の外
周面に形成したカム講５４に一端をボックス４０の内側
面に回動自在に支持した揺動アーム５５のローラ５６を
係合し、更に揺動アーム５５の先端部をアウターシャフ
ト４７に嵌着したガイドリング５７に係合し、カウンタ
ーシャフト４５の回転動を直線動としてアウターシャフ
ト４７に伝達し、アウターシャフト４７を軸方向に進退
動せしめるようにしている。

第２のカム機構５０は第９図にも示すように、カウンタ
ーシャフト４５にパラレルインデックスカム５８をキー
嵌合し、一方アウターシャフト４７から後方へ突出した
インナーシャフト４８の外周部にパラレルインデックス
カム５８と係合するスパイダ５９をスプライン嵌合自在
に装着し、このスパイダ５９はインナーシャフト４８と
スプライン嵌合すると共に筒体６０の端面に固着し、こ
の筒体はアウターシャフトとスプライン嵌合し、カウン
ターシャフト４５の回転動を間欠回転動としてアウター
シャフト４７に伝達するようにしている。

第３のカム機構５１は第１０図にも示すように、カウン
ターシャフト４５に溝カム６１を固着し、溝カム６１の
一端面に形成した溝カム６２に一端をボックス４０の内
底部に回動自在に支持した揺動アーム６３のローラ６４
を係合し、この揺動アーム６３の先端部をリンク６５を
介してインナーシャフト４８の外周部にスプライン嵌合
するレバー６６に連結し、カウンターシャフト４５が所
定量回転することでインナーシャフト４８が所定角度だ
け往復回転するようにしている。

第４のカム機構５２は第１１図にも示すように、カウン
ターシャフト４５に板状カム６７を固着し、この板状カ
ム６７の外周面に基端をボックス４０のブラケット６８
に枢着し先端をガイドバー６９に係合した揺動アーム７
０のローラ７１を当接し、更にガイドバー６９について
はスプリング７２によって一方向に付勢するとともに、
ガイドバー６９の一端には第５図及び第６図に示すよう
に揺動アーム７３の先端部を係合している。

揺動アーム７３の基端部はボックス４０の後側端面に設
けたビン７４に回転自在に被冠した筒体７５に固着し、
この筒体７５にはレバー７６の基端部を固着し、このレ
バー７６の先端部をボックス４０に摺動自在に保持した
ブツシュロッド７７に連結し、このブツシュロッド７７
の先端部を前記ドローパー作動アーム３７に係合するよ
うになっている。而して、１つの駆動源によって工作機
械とツールマガジン間における工具の交換だけでなく、
スピンドル装置１１に対する工具の着脱も自動的に行え
る。

一方、前記チャッキングユニット４１は第１３図乃至第
１６図に示すように、前記アウターシャフト先端部にチ
ャッキングユニット４１のボックス８０を取付け、この
ボックス８０内に一対の平行なレール８１．８１を設け
、これらレール８１．８１とボックス８０内周面との間
にラックスライド部材８２．８２を摺動自在に係合し、
これらラックスライド部材８２．８２をインナーシャフ
ト４８に嵌着したピニオン８３に噛合せしめ、ビニオン
８３が回転することで、ラックスライド部材８２．８２
が互いに反対方向に直線動をなすようにしている。そし
て、各スライド部材８２．８２の夫々には先部が凹状を
なす支持板８４．８４を取付け、この支持板８４には円
弧状部材８５とキイー８５°とを一体に取付けるととも
にこの円弧状部材８５の外側にフィンガー８６゜８６を
＠８７．８７を中心として揺動自在に支持し、これらフ
ィンガー８６．８６の基端部間にスプリング８８を拡装
し、フィンガー８６．８６を閉じ方向に付勢している。

また、フィンガー８６．．８６の先端部には工具（ツー
ルホルダー）把持用のローラ８９・・・を設けている。

以上において、インナーシャフト４８の回転動によりピ
ニオン８３が回転し、スライド部材８２．８２が互いに
離反する方向に摺動すると、第１５図に示すように各ス
ライド部材８２に取付けられている支持板８４．８４も
互いに離反する方向に移動し、一方の支持板８４に取付
けられているフィンガー８６．８６は第１６図に示すよ
うにツールマガジン１４に保持されている工具Ｔ１（図
示例では工具自体ではなくツールホルダーを示している
）を保持し、他方の支持板８４に取付けられているフィ
ンガー８６．８６はスピンドル装置１１に装着されてい
る工具Ｔ２を保持する。

以上の如き構成の工具交換装置１５を用いて工具ＴＩ、
Ｔ２を交換する手順を以下に説明する。

先ず、工具を交換する位置は旋回テーブル１０が回転し
、スピンドル装置１１がツールマガジン１４の中心と交
換装置１５の中心を結ぶ線上にきた位置とし、この位置
を基準として説明する。

上述した基準位置において、モータ４２を駆動してカウ
ンターシャフト４５を回転せしめる。すると第３のカム
機構５１によってインナーシャフト４８が回転し、この
インナーシャフト４８に固着したビニオン８３が回転す
る。そして、ピニオン８３の回転によってチャッキング
ユニット４１のラックスライド部材８２．８２が離反す
る方向に移動し、この移動によってフィンガー８６゜８
６もＢ動し、第１６図に示したように一対のフィンガー
８６．８６間にてツールマガジン１４に保持されている
工具Ｔ１を把持し、他方の一対のフィンガー８６．８６
間にてスピンドル装置１１に保持されている工具Ｔ２を
把持する。次に第４カム機構が作動してスピンドル先端
の工具Ｔ２の把持状態を解除する。

尚、上記の操作の間に第１のカム機構４９を構成する溝
カム５３及び第２のカム機構５０を構成するパラレルイ
ンデックスカム５８も等角度回転しているが、第１のカ
ム機構４９を構成する揺動アーム５５のローラ５６はカ
ム溝５４のうち溝カム５３の回転方向と平行な直線部に
沿って転勤しているため、アウターシャフト４７は前進
動を行わない。また、パラレルインデックスカム５８の
カム部もスパイダ５９のカムフォロアに当接しない角度
範囲の回転としているため、アウターシャフト４７は回
転動も行わない。

次いで第１のカム機構４９を構成する溝カム５３のカム
溝５４のうち溝カム５３の回転方向と非平行な部分を揺
動アーム５５のローラ５６か転勤すると、揺動アーム５
５が第７図中時計方向に揺動しアウターシャフト４７及
びチャッキングユニット４１を右方向へ突出せしめる。

即ちこの動作によりツールマガジン１４及びスピンドル
装置１１に保持されていた工具Ｔｌ、Ｔ２がそれぞれツ
ールマガジン１４及びスピンドル装置１１から引き抜か
れる。尚、このときインナーシャフト４８及びピニオン
８３は回転せず、したがってフィンガー８６．８６は突
出した位置を維持している。

以上の如くしてツールマガジン１４及びスピンドル装置
１１から工具ＴＩ、Ｔ２を引き抜いた後は、第２のカム
機構５０によってパラレルインデックスカム５８のカム
部がスパイダ５９のカムフォロアに当接し、アウターシ
ャフト４７及びこれに系吉着されるチャッキングユニッ
ト４１を垂直面内で１８０゛回転せしめ、ツールマガジ
ン１４から取り出した工具Ｔ１をスピンドル装置１１の
前方位置に、スピンドル装置１１から取り出した工具Ｔ
２をツールマガジン１４の前方に位置させ、更にカウン
ターシャフト４５が回転することて、第１カム機構の原
位置復帰によりアウターシャフト４７及びチャッキング
ユニット４１を後退させ、工具Ｔ１をスピンドル装置１
１に、工具Ｔ２をツールマガジン１４に装着し、更に第
４カム機構の作動でブツシュロッドが後退し工具Ｔ２を
スピンドルに把持する。この後、第３カム機構によりイ
ンナーシャフト４８を回転させフィンガー８６．８６を
元に戻し、フィンガー８６゜８６による把持状態を解除
する。

（発明の効果） 以上に説明した如く本発明によれば、１つの駆動源によ
り複数の異なる動作をなさしめ、工具交換を１つの駆動
源のみで行えるようにしたので、装置全体のコンパクト
化、軽量化工には動作の確実性が向上する。特にカウン
ターシャフトの回転をアウターシャフト及びインナーシ
ャフトに無理なく伝達するようにしたので故障しにくく
、装置の寿命か長くなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る工具交換装置を適用した工作機械
の正面図、第２図は同工作機植の１ｉ１１　面図、第３
図は同工作機械の平面図、第４図は支持体の断面図、第
５図は工具交換装置の平面図、第６図は第５図のＡ方向
矢視図、第７図は第５図のＢ−Ｂ線断面図、第８図は第
７図のＣ−Ｃ線断面図、第９図は第７図のＤ−Ｄ線断面
図、第１０図は第７図のＥ−Ｅ線断面図、第１１図は第
７図のＦ−Ｆ線断面図、第１２図は第８図のＧ−Ｇ線断
面図、第１３図は第７図のＨ方向矢視図、第１４図は第
１３図のＩ−１線断面図、第１５図は第１３図のＪ−Ｊ
線断面図、第１６図はチャッキングユニットの正面図で
ある。 尚、図面中１１はスピンドル装置、１４はツールマガジ
ン、１５は交換装置、４０はボックス、４１はチャッキ
ングユニット、４５はカウンターシャフト、４７はアウ
ターシャフト、４８はインナーシャフト、４９は第１の
カム機構、５ｏは第２のカム機構、５１は第３のカム機
構、ＴＩ。 Ｔ２は工具である。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　理　
人　弁理士　　　下　　１）　容−即問　　　　弁理士
　　　　大　　橋　　邦　　度量　　　弁理士　　　小
　　山　　　　有第１図 第２図 第３図 ノ （ｊ 第１１図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械とツールマガジンとの間に配設される工具交換
   装置の作動機構において、この作動機構はモータ等によ
   って回転せしめられるカウンターシャフトと、このカウ
   ンターシャフトと平行に配設され且つ先端にチャッキン
   グユニットを取付けたアウターシャフトと、このアウタ
   ーシャフト内に回転自在に挿入され且つチャッキングユ
   ニットのフィンガーを工作機械及びツールマガジンに対
   して進退させるピニオンを取付けたインナーシャフトと
   、前記アウターシャフトを軸方向に進退させるためカウ
   ンターシャフトとアウターシャフト間に介設される第１
   のカム機構と、前記アウターシャフトを間欠回転させる
   ためカウンターシャフトとアウターシャフト間に介設さ
   れる第２のカム機構と、前記インナーシャフトを回転さ
   せるためカウンターシャフトとインナーシャフト間に介
   設される第３のカム機構からなる工具交換装置の作動機
   構。