JPH01274939A - 工作機械 - 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］ 本発明は工作機械に係り、より詳細には、組をなす交換
可能の異なる工具と共に使用され、この工具が割出し工
具マガジンに予め決められた角度で離隔する状態に取り
付けられて選択的に使用される工作機械に関する。さら
に詳細には、本発明は、この工作機械の主軸が各種の切
削加工を施す対豪である加工物に接近又は離隔する方向
に移動し、主軸に対して、工具マガジンの工具を着脱す
るタイプの自動工具交換機構を有する工作機械に関する
。 ［従来の技術］ 従来、各種の自動工具交換装置が提案されて工作機械に
組み込まれているが、このような従来の自動工具交換装
置においては、その装置自体が概ね３つの構成部分に区
分されている。この３つの構成部分は割出し工具マガジ
ン、工具授受機構、及び工具把持装置である。割出し工
具マガジンは一連の工具を保持するためのものであり、
工具授受機構は工具マガジンと主軸との間における各工
具の授受を行うためのものであり、工具把持装置は各工
具を主軸に保持するためのものである。これらの工具を
使用して加工物に対する切削加工を行うためには、上記
３つの構成部分を相互に良く同期させる必要があり、そ
のために、この構成部分を流体駆動装置、カム駆動装置
、又はサーボモータを用いて駆動させていたが、このよ
うな従来の構成部分の作動装置は全て、所要部分の構造
及び配置が複雑であるために、満足し得るものではなか
った。 特許公開昭６０−１５５，３３８号公報には、構造及び
配置を簡単にした工具交換装置が記載されている。この
公報に記載された工具交換装置に於いては、主軸頭を加
工物に接近又は離隔する方向に移動させ、この主軸頭の
移動によってカム及びクランク機構を移動させ、このカ
ム及びクランク機構を用いて工具マガジンと主軸との間
の工具の授受を行う。し、かじながら、この従来の工具
交換装置は、工具マガジン割出しのために、専用の流体
作動のアクチュエータを使用している。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の工具交換装置にあっては、この装置の流体作
動のアクチュエータに弁が必要であり、この弁をソレノ
イド弁にしなければならない。これは、工具マガジンの
割出し回転を行なわせるためである。このように工具マ
ガジンを割出し回転させる度に、ソレノイド弁の動作を
点検して、工具マガジンが単位距離、駆動されたことを
確認しなければならない。このような流体作動機構を使
用する工具マガジンの割出し装置の欠点は、カムを用い
て工具マガジンと主軸との間の工具の授受を行う動作の
信頼性が乏しく、この動作の速度も遅いということにあ
る。 また、この従来の工具交換装置の他の欠点は、工具マガ
ジンを連続的に割り出す時に、この工具交換装置自体に
よって示される。すなわち、対をなすグリッパ・ジョー
が各工具を工具マガジンに保持し、これに直接作用する
指状部材がこの工具を工具マガジンとグリッパ・ジョー
との間で受は渡しするが、この工具の授受のために使用
する指状部材は、工具マガジンを連続的に割り出す間、
グリッパ・ジョーに接近した位置に支持されており、そ
のために、電気的な制御装置に異常が発生した場合には
、この工具引渡しのための指状部材が工具マガジンの工
具を打撃して工具マガジンから脱落させ、又は、上記工
具マガジンの工具を破壊するという問題点が発生する。 本発明は、従来の工具交換装置よりも、構造的に作動が
確実で故障がなく、作動の信頼性が高く、迅速に作動す
る工具交換機構を内蔵した工作機械を提供することを目
的としている。 ［課題を解決するための手段およびその作用］本発明は
、要約して説明すれば、複数の異なる工具と共に使用さ
れる工作機械であり、主軸頭と、主軸とを有し、この主
軸頭が支持フレームに取り付けられて前記支持フレーム
に対して予め決められた方向に往復動自在とされ、この
主軸頭に上記主軸が支持されて回転し、この主軸の回転
が主軸頭の予め決められた移動方向に延びている軸線を
中心として行われ、この主軸が主軸頭と共に移動する。 この主軸が移動する範囲は、加工位置から工具交換位置
を経て後退位置までの範囲である。 割出し工具マガジンは支持フレームに支持されて回転す
る。この割出し工具マガジンの回転軸線は主軸軸線に対
して傾斜している。この割出し工具マガジンは組をなす
工具を予め決められた角度で離間するように支持してい
る。工具マガジンが割り出される時に、工具を主軸と軸
線方向に並ぶ状態になる位置に移動させて、この工具を
工具保持孔に係合させ、この状態で、主軸を後退位置か
ら工具交換位置に移動させる。 主軸に取り付けられた工具を工具マガジンの工具と自動
的に交換するために、工具把持制御カムとグリッパ制御
カムとを設ける。この工具把持制御カム及びグリッパ制
御カムは支持フレームに取り付けられて回転する。工具
把持制御カムは工具把持制御カムフォロアに作用し、工
具把持チャック装置は主軸に組み込まれ、この工具把持
チャック装置に対して上記工具把持制御カムが作用する
。 この工具把持装置に対する工具把持制御カムフォロアの
作用は、この工具把持チャック装置に、工具マガジンの
工具を工具交換位置に連続的に着脱する動作を行わせる
という作用である。グリッパ制御カムはグリッパが行う
工具マガジンの各工具の着脱を制御する。そのために、
グリッパ制御カムはグリッパ制御カムフォロアと協働し
て、グリッパに次の動作をさせる。すなわち、この動作
は、主軸に把握保持されている所要の各工具を工具交換
位置に移動させる動作と、切削加工位置から主軸と共に
工具交換位置に戻された使用済みの工具をつかむ動作で
ある。 自動工具交換装置を駆動するために回転形アクチュエー
タを１つだけ使用する。この回転形アクチュエータは工
具把持制御カムおよびグリッパ制御カムの一方を回転さ
せる。機械的な駆動リンク機構は、工具把持制御カムお
よびグリッパ制御カムの一方の回転を、他方の制御カム
に伝達する。 また、回転形アクチュエータは間欠作動型の機械的な駆
動装置をも駆動し、この間欠作動型駆動装置は工具マガ
ジンに連結され、工具把持制御カム及びグリッパ制御カ
ムの回転と同期している状態の下で、この工具マガジン
の割出しを行う。 また、本発明の好ましい形態においては、回転形アクチ
ュエータは工具把持制御カムに結合されて、この工具把
持制御カムを直接駆動する。この工具把持制御カムの回
転は、例えば、機械的駆動リンク機構としてのベルトと
スプロケットとがら成る装置を介して、グリッパ制御カ
ムに伝達される。また、このグリッパ制御カムの回転は
、グリッパ制御カムを１８０度回転させた時に、工具マ
ガジンを割出１２単位角度だけ回転させ得る従来型の間
欠作動型駆動機構を介し−Ｃ丁具マガジンに伝達される
。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面をり照して説明する。 第１図及び第２図において、符号１０は本発明の工作機
械の全体を表わ

【７、この工作機械１０は自動工具交換
装置１２を備えている。この工作機械１０はフレームを
有し、このフレームはコラム１４を有し、このコラム１
４に主軸頭１６が取り付けられ、この主軸頭１６がコラ
ム１４に対して上下に移動する。この形態においては、
主軸頭１６を上下に移動させるために、従来の工作機械
と同様、直立した送りねじ１８及びボールねじ２０を用
いている。送りねじ１８はコラム１４に回転し得るよう
に支持さられる。双方向サーボモータ２２は送りねじ１
８の上に設けられ、この双方向サーボモータ２２に送り
ねじ１８が連結されている。ボールねじ２０は奥のねじ
１８にかみ合うと共に、主軸頭１６に固着されている。 この構造によって、サーボそ一夕２２が送りねじ１８を
いずれかの方向に回転させ、このいずれかの方向に回転
する送りねじ１８がボールねじ２０を主軸頭１６と共に
上下に移動させる。 第１図及び第２図に示すように、主軸２４は中空であり
、この主軸２４は主軸頭】６に垂直に取り付けられ、送
りねじ１８の軸線に平行に回転して、主軸頭１６と共に
上下に移動する。この主軸２４を移動させる範囲は、下
方の加工位置（第７Ａ図）から、工具交換位置（第７Ｂ
図）の中央位置を経て、上方の後退位置（第７Ｅ図）に
至るまでの範囲である。第１図には、さらに、加工位置
にある主軸２４をも示す。第２のサー・ボモータ２６は
主軸頭１６の頂部に取り付けられると共に主軸２４に連
結されていて、切削加工を実施している間、この主軸２
４を回転させる。このサーボモータ２６は主軸２４の回
転を予め決められた角度で停止させることができる。ま
た、主軸２４の中に公知の任意のチャック２８その他の
適当な構造を組み込み、この構造を用いて切削工具の基
端部を強固にかつ着脱し得るように保持する。 自動工具交換装置１２は割出し工具マガジン３０を含み
、この割出１．工具マガジン３０は回転可能であり、こ
の工具マガジン３０の回転軸線は主軸２４の軸線に対し
て傾斜している。工具マガジン３０はアーバのある一組
の工具を支持している。工具３２は第１図には２つ示し
てあり、この２つの工具３２は工具マガジン３０に、工
具マガジンの軸線の周囲で予め決められた角度離隔して
配設される。工具の配置は、工具マガジンが割出された
時に、各工具の軸線が主軸２４の軸線と一線をなすよう
になっている。工具マガジン３０はグリッパφジョー３
４を有し、このグリッパ・ジ＝３−３４は対をなし、各
工具３２の所要の部位をつかむことも、つかんでいた工
具３２を離すこともできる。６対のグリッパ・ジＦＪ　
−３４は、後に説明する手段により作動されて開閉し、
工具をつかみ又は離して、その工具を主軸２４への着脱
を可能にする。 また、自動工具交換装置１２は第３図及び第４図に示す
ように工具把持制御カム３６を含み、この工具把持制御
カム３６はコラム１４のＵ形の工具支持フレーム３８に
取り付けられて、水平な軸線を中心として回転すること
ができる。工具把持制御カム３６は、工具３２を主軸に
順次着脱する時に、工具交換装置の駆動モータ４０に駆
動されて、この工具把持制御カム３６と関係する後述の
カムフォロアを介して、主軸の内部のチャック２８を作
動させる作用をする。 自動工具交換装置１２の他の重要な構成部材は、第１図
および第２図に示すグリッパ制御カム４２であり、この
グリッパ制御カム４２の回転軸線は、工具把持制御カム
３６の回転軸線に平行である。 グリッパ制御カム４２には後述のカムフォロアが設けら
れ、このカムフォロアは、主軸２４と工具マガジン３０
との間で工具を授受する時に、工具マガジンの１対のグ
リッパ・ジョー３４に作用して、このグリッパ・ジョー
３４を開く作用をする。 工具交換装置駆動モータ４０は、本発明に基づく完全に
機械的な装置を介して、工具把持制御カム３６だけでな
く、グリッパ制御カム４２及び工具マガジン３０をも駆
動する。 以下、主軸２４とそのチャック２８、工具マガジン３０
、工具把持制御カム３６とそのカムフォロア、グリッパ
制御カム４２とそのカムフォロア、及び、工具交換装置
の駆動モータ４０とこれに関連する駆動装置を、それぞ
れ独立した項目に分けて説明する。工具交換装置１２全
体の作動については上記各構成部材の説明の後に詳細に
説明する。 主軸及び工具チャック組立体 第１図に示すように、主軸２４は下部に工具保持孔４４
を有し、この工具保持孔４４はテーバが付けられ、主軸
２４と同軸であり、この工具保持孔４４に各工具３２の
テーバ４６が挿入される。 主軸内部の工具チャック２８は引込み用のロッドすなわ
ち引込み棒４８を含んでいる。この引込み棒４８は主軸
２４の中空部分の中に、この中空部分と同軸になるよう
に挿入され、従って、この引込み棒４８と主軸２４の中
空部分との間にほぼ均一な間隙が形成される。この間隙
の空間は引込み棒を主軸に対して上下に移動させるため
に使用される。引込み棒４８の下端部は工具把持用の１
対のジョー５０を支持し、この工具把持用のジョー５０
は引張りスタッド５２に係合する。この引張りスタッド
５２は工具３２のテーバ形の支持テーバ４６から上方及
び後方に延びている。ディスク状のばね組立体５４は引
込み棒４８のまわりに設けられ、このばね組立体５４は
引込み棒を上に押し上げる作用をする。従って、主軸内
部の工具把持チャック２８は通常、その工具把持用のジ
ョー５０で工具３２をしっかりと保持する。引込み棒４
８の頂端部は摺動部材５６の中に挿入固定されている。 第１図に示すように、摺動部材５６はビン５８を介して
スリーブ６０に強固に結合され、このスリーブ６０は主
軸２４の外周で摺動する。ビン５８は１対の長孔６２を
貫いて延びており、この長孔６２は主軸２４の直径方向
に対向する位置に形成され、この主軸の軸線に平行に延
びた形状を有する。従って、スリーブ６０は引込み棒４
８と共に主軸２４に対して上下に移動することができる
。スリーブ６０は工具把持制御カム３６のカムフォロア
によってばね組立体５４の力に逆らって押し下げられて
、主軸２４から工具を取り外すことができる状態にする
。これについては、後に詳細に説明する。 工具マガジン 第１図及び第２図に示すように、工具マガジン３０は支
持フレーム６４の遠いほうの端部に取り付けられて回転
し、この支持フレーム６４はコラム１４の近傍に強固に
装着されて、この工作機械の主軸頭１６その他の部°材
を収容する空間６６（第２図）を形成する。工具マガジ
ン３０は円盤状であり、この円盤状の工具マガジン３０
は中央のシャフト６８と共に１個の部材を形成し、この
シャフト６８は支持フレーム６４に回転支持され、この
シャフトは主軸頭１６から離れるにつれて下方に傾斜す
る軸線を中心として回転する。円盤状の工具マガジン３
０は傘状に広がるリム７ｏを有し、この傘状に広がるリ
ム７０の最下部は、第１図に示すように、主軸２４が工
具交換位置にある時に、主軸２４の真下で主軸の軸線を
直角によぎる面上にある。−組の工具３２は、６対のグ
リッパ・ジョー３４によって、リム７０の予め決められ
た工具位置に着脱できるように保持される。このような
工具位置は工具マガジン３０の傾斜した軸の周囲に一定
の角度で離隔配設される。 第５図に１対のグリッパ・ジ＝Ｊ−３４を示す。 このグリッパ・ジョー３４は工具マガジン３ｏのリム７
０に工具３２を希脱できるように保持する。 これ以外の対をなす形のグリッパ・ジョーも、上記グリ
ッパ・ジＥ！　　３４と同様の構造である。上記代表的
な対をなすグリッパ・ジａ　　３４は工具マガジンのリ
ム７０上で回転し、引張りコイルばね７４によって相互
に近づく方向に引張られて、取り付ける工具３２の支持
テーバ４６をっがむ。 対をなす形のグリッパ・ジョー３４はグリッパ制御カム
４２のカムフォロアによって後述のように引張りばね７
４の力に逆らって、相互に離れる方向に回動される。こ
の構造によって、工具３２を取り外すことができる。 工具マガジン３０を回転させるために間欠作動型駆動機
構７６を使用する。この間欠作動型駆動機構７６はシャ
フト７８に連結され、第２図に示すように、このシャフ
ト７８にグリッパ制御カムが固定装着される。この間欠
作動型駆動機構は、従来型であるから詳細を図示しない
が、カムとローラとを備えており、このカムとローラは
、グリッパ制御カムシャフト７８を１８０度回転させる
と、間欠作動型駆動機構の出力シャフト８０が角度割出
し装置を単位割出し角度だけ回転させ得るように地り付
けられる。 間欠作動型駆動機＄１７６には、駆動用ピニオン８２が
固定されている。この駆動用ピニオン８２は駆動用ギア
８４にかみ合い、この駆動用ギア８２は工具マガジンの
シャフト６８に固定されている。従って、図に示すよう
に、工具マガジン３０はグリッパ制御カムシャフト７８
によって直接駆動され、このグリッパ制御カムシャフト
７８は後述する装置を介して工具交換装置駆動モータ４
０によって駆動される。間欠作動型駆動機構７６の回転
の各単位割出角度と、駆動用ピニオン８２対駆動用ギア
８４の減速比は、工具マガジン３０の角度を割出す装置
によって決められ、従って、工具マガジンにおける工具
位置の数によって決められる。 工具把持制御カム及びそのカムフォロア工具把持制御カ
ム３６とそのカムフォロアとを第１図及び第２図に示し
、その拡大図を第３図及び第４図に示す。工具把持制御
カム３６はカムシャフト８６に固定装着され、このカム
シャフト８６はフレーム部材３８に水平に取り付けられ
、工具交換装置駆動モータ４０に直結されている。 第４図に示すように、工具把持制御カム３６は直径の大
きい部分８８と、直径の小さい部分９０とを有し、この
直径が小さい部分９０は比較的小さい突出部９２を有し
、この突出部９２は直径の小さい部分９０の中央部に形
成されている。 ９４は工具把持制御カムフォロアのレバーであって、こ
のレバー９４の基端は回転可能のシャフト９６に固定さ
れ、このシャフト９６は主軸頭１６に水平に取り付けら
れている。カムフォロアのレバー９４の先端部はカムフ
ォロアローラ９８を支持（７、このローラ９８は工具把
持制御カム３６の外周部に回転係合する。この構造によ
って、工具把持制御カム３６がローラ９８に接触しつつ
回転すると、レバー９４を介してシャフト９６が回転す
る。 工具把持解除アーム１００はシャフト９６の中央部に固
定装着され、第２図に最も良く示すように二股に分岐さ
れた端部を有し、この分岐された端部は主軸２４の摺動
スリーブ６０上にある。カムフォロアローラ９８のレバ
ー９４は、ローラ９８が第４図に示すように工具把持制
御カム３６の直径が大きい部分８８に接触していると、
第１図において、反時計回りに回転する。それによりシ
ャフト９６が同じ方向に回転し、このシャフト９６が把
持解除アーム１００に摺動スリーブ６０を押し下げる作
用をさせ、この作用によって、工具把持チャック２８が
開かれる。第１図及び第４図に示すように、引張りコイ
ルばね１０２が把持解除アーム１００の他方の端部と主
軸頭１６との間に張設され、カムフォロアのレバー９４
を押して、このレバー９４を工具把持制御カム３６に回
転係合させるようにしている。リミットストッパ１０４
は主軸頭１６に設けられ、ローラ９８が工具把持制御カ
ム３６の突出部９２に載せられた時に、工具把持解除ア
ーム１００に係合し、引張りばね１０２の力の作用によ
って、カムフォロアのレバー９４の回転を限定する。 第３図及び第４図に明示したように、他のリミットスト
ッパ１０６はフレーム部材３８に固定される。リミット
ストッパ１０６はローラ１０８を有し、このローラ１０
８はシャフト９６の軸線に平行な軸線を中心とする回転
を行うことができる。 接触部材１１０はストップローラ１０８に係合自在であ
る。この接触部材１１０はカムフォロアのレバー９４の
先端部に保持され、接触面１１２を有し、この接触面１
１２はほぼ垂直に延びてストップローラ１０８に直接接
触する。リミットストッパ１０６はローラ１０８と共に
接触部材１１０と協働して、主軸頭１６が主軸２４及び
そのカムフォロアレバー９４と共に第１図の工具交換位
置の上方にある時に、カムフォロアレバー９４を工具把
持制御カム３６に対して第４図に示す角度に保持する。 グリッパ制御カム及びカムフォロア 第１図及び第２図にグリッパ制御カム４２と、そのカム
フォロアとを示したが、第６図にグリッパ制御カム４２
をより詳細に示す。このグリッパ制御カム４２は概ね円
盤形であり、はぼ環状のカム溝１１４を有し、このカム
溝１１４は例えばこのグリッパ制御カム４２の一方の面
に形成されている。グリッパ制御カム４２はシャフト７
８にキー結合される。カムフォロアレバー１２０の一方
の端部にカムフォロアローラ１１８が設けられ、このロ
ーラ１１８がカム溝１１４に回転係合し、このカムフォ
ロアレバー１２０の他方の端部にシャフト１２２が保持
されている。このシャフト１２２は支持フレーム６４に
回転自在に装着され、その回転軸線はグリッパ制御カム
のシャフト７８の回転軸線に平行である。 第２図及び第６図に示すように、支持アーム１２４がシ
ャフト１２２に強固に取り付けられ、このシャフト１２
２から下方に延びて、カムフォロアレバー１２０と共に
回動するようになっている。支持アーム１２４は第６図
に符号１２６を用いて示す位置で二股に分岐しており、
この２つの分岐部分の間に工具把持解除用アーム１２８
が摺動自在に支持されている。この工具把持解除用アー
ム１２８は上記２つの分岐部分と同一直線上にある。工
具把持解除用アーム１２８には案内用の１対の案内スロ
ット１３０が形成されており、これらの案内スロット１
３０は相互に離間すると共に相互に縦方向に延びている
。各案内スロット１３０に案内ビン１３２が摺動挿入さ
れ、この案内ビンの反対側の端部が分岐形支持アーム１
２４の２つの分岐部分に固着されている。従って、工具
把持解除用アーム１２８は支持アーム１２４の長手方向
に直線移動するように拘束されるが、この工具把持解除
用アーム１２８は、グリッパ制御カム４２がカムフォロ
アレバー１２２を回転させる時には、支持アーム１２４
と共に回転することができる。工具把持解除用アーム１
２８は、支持アーム１２４の下端部１３４を越えて下方
に延びており、その端部が指状のブツシャ部分１３６と
なっている。この指状のブツシャ部分１３６は主軸２４
の方向にほぼ直角に曲がった形状をなしている。 第５図に最も良く示すように、指状のブツシャ部分１３
６はグリッパ・ジａ　−３４の延長部１３８に対向する
位置に保持される。このグリッパ争ジョー３４は対をな
す形であり、前述のように工具マガジン３０に設けられ
ている。この対をなす２つのグリッパ争ジョー３４は、
その延長部１３８で、相互に重ねられる。カムフォロア
レバー１２０のローラ１１８がグリッパ制御カムの溝１
１４の半径が小さい部分１１６の中に挿入された時に、
指状のブツシャ部分１３６がグリッパ争ジョー１３８に
逆らって押され、この動作によって、対をなす形のグリ
ッパ−ジョー３４がばね７４の力に逆らって開かれ、こ
れに引き続いて工具３２の授受が行われる。 ここで再び第６図を参照してスタッド状引掛は部材１４
０について説明する。この引掛は部材１４０は棒状で、
はぼ直立した形状である。この引掛は部材１４０は、シ
ャフト１２２に直径方向に設けられた孔１４２を貫通し
て、摺動可能に延びている。引掛は部材１４０の下端部
は工具把持解除用アーム１２８に固定され、これに対し
て、この引掛は部材１４０の上端部は主軸頭１６の方向
に曲げられてフック１４４を形成している。主軸頭１６
に板状突出部１４６が形成されており、この板状突出部
１４６は第１図により明瞭に示したようにＬ形であり、
このＬ形の板状突出部はフック１４４に係合することが
できる。圧縮コイルばね］４８がシャツ）１２２と工具
把持解除用アーム１２８の頂端部との間に装着されてい
る。 圧縮ばね１４８は通常、第６図に実線で示すように、工
具把持解除用アーム１２８を分岐形支持アーム１２４の
下方の位置に保持している。主軸頭の板状突出部１４６
は、主ｌ１１１頭４６が上に移動；−７た時に、棒状の
引掛は部材１４０のフック部分１４４に係合して、工具
把持解除用アーム１２８を圧縮ばね１４８の力に逆らっ
て上に引き１げる作用をする。これは、指状のブツシャ
部分１３６が工具マガジン３０に干渉することを防止す
るためである。 工具交換装置の駆動装置 既に説明したように、自動工具交換装置１２の各種の可
動部分は、全て、第２図及び第３図に示した工具交換装
置を駆動するモータ４０によって駆動される。このモー
タ４０はシャフト８６を介して工具把持制御カム３６を
ぽ１接的に駆動する。 シャフト８６は回転ｊまた時に、さらに、駆動リンク機
構を介して、グリッパ制御力Ｉ、４２を回転さぜる。こ
の駆動リンク機構は図示した形態では無端チェノ］５０
である。第］−図にも示したように、無端チェノ１．５
０は、］二只把持制御カム８６の駆動スブロケーノト１
５２と、グリッパ制御カムシャフト７８の被駆動スブロ
ｌｒツ）−１５４との間で延びている。この２つのスブ
ロゲット１５２゜１５４は直径が同一であって、工具把
持制御カム３６とグリッパ制御カッ、４２を同一速度で
駆動する。 既述のように、グリッパ制御カムシャフト７８は、間欠
作動型の前記機械的駆動装置７６を介して、割出し工具
マガジン３０のシャフト６８に連結されている。 作　　　用 第１図及び第７八図ない１、第７Ｈ図を参照して、自動
工具交換装置１２の１−サイクルのコニ具交換作用を説
明する。第７Ａ図ないし第７Ｈ図には、このサイクルの
各段階を逐次的に示したものである。 さらに、自動工具交換装置１２の作用を要約して第８図
に線図で示す。この第８図は工具把持制御カム３６、グ
リッパ制御カム４２、及び工具マガジン３０の角度位置
を示している。 第１図に示した工作機械は、工具マガジン３０の一連の
工具の第１のもの３２が工具交換位置で主軸２４に把持
された直後の状態にある。カムフォロアのレバー９４の
ローラ９８が工具把持制御カム３６の半径の小さい部分
９０の中央部の小さい突出部９２に載せられる角度位置
にある時には、工具交換装置駆動モータ４０は回転しな
い。工具把持解除アーム１００は、引張りばね１０２の
引張り作用によって回転され、主軸２４上の摺動スリー
ブ６０から離れ、ディスクばね組立体５４の作用によっ
て把握保持用のジｇ−５０は第１工具３２に係合してそ
れを保持している。グリッパ制御カム４２は、カムフォ
Ｃ１アレパー１２０のローラ１１８をカム溝１１４の甲
径の小さい部分１１６に挿入さぜる角度位置にある。従
って、二■二具把持解除用アーム１２８は、第６図に実
線で示すように、支持アーム１２４と共に反時計回りに
回転］７、その結果、指状のブツシャ部分１３６が、引
張りばね７４の力に抗して、工具交換位置に保持された
対をなす形のグリッパ・ジョー３４を開く。この作用に
よって、第１工具３２が主軸２４に把持され、その対を
なす形のグリッパ・ジョー３４の把持が解除されている
。 第８図に、工具把持制御カム３６とグリッパ制御カム４
２の動作開始位置Ａを示す。 この段階で、工作機械は第１工具による切削加工を行う
ことができ、サーボモータ２２は所要の方向に回転して
、主軸２４を加工位置まで下げることができる状態にな
る。このようにして加工位置まで下げられた主軸２４を
第７Ａ図に示す。この図に示すように、工具把持制御カ
ム３６とグリッパ制御カム４２は、切削加工が逐次的に
行われる間、第１図に示す角度位置で待機状態を維持す
る。このような切削加工が行われる間、主軸頭１６のサ
ーボモータ２６は主軸２４を回転さゼている。 サーボモータ２２は、第１工具による切削加工が終了し
た時に、反対方向に回転」、７て主軸２４を上昇させ、
この主軸２４を主軸頭１６と共に第１図に示す工具交換
位置に戻す。工具把持制御カム３６がまだ動いていない
ので、カムフォロアレバー９４にあるローラ９８は、主
軸２４が工具交換位置に戻る時に、カム３６の小さい突
出部９２に戻る。 第７Ｂ図に、工具把持制御カム３６とグリッパ制御カム
４２とが第１図及び第７Ａ図に示す位置から第８図に示
す位置Ｂまで時計回りに約２０度回転した時の状態を示
す。この状態では、カムフォロアローラ９８はまだ工具
把持制御カム３６の半径が小さい部分９０に残されてい
る。従って、把持解除アーム１００は主軸２４の摺動ス
リーブ６０に接触しない状態を維持し、主軸に把持され
た第１工具３２を保持している。他方、グリッパ制御カ
ム４２は、カムフォロアローラ１１８がカム溝１１４の
半径の大きい部分に入りかけた角度位置にある。これに
よって、工具把持解除用アーム１２８が支持アーム１２
４と共に時計回りに回転させられ、指状のブツシャ部分
１３６が対をなす形のグリッパ・ジョー３４の延長部分
１３８に接触しない状態になり、引張りばね７４の力の
作用によって、グリッパ・ジョー３４が相互に近づく方
向に回転させられ、従って、第１工具３２はグリッパ・
ジョー３４の間につかまれる。 第７Ｃ図に、工具把持制御カム３６が第８図の位置Ｃに
回転移動した時の状態を示す。この位置Ｃで、カムフォ
ロアローラ９８が工具把持制御カム３６の半径の大きい
部分８８に乗り始める。従って、カムフォロアレバー９
４が引張りばね１０２の作用に抗して反時計回りに回転
し、分岐形の工具把持解除アーム１００が摺動スリーブ
６０に係合して、この摺動スリーブ６０をディスク状の
ばね組立体５４の力に逆らって主軸２４に対して押し下
げる。これと同時に引込み棒４８が下方に移動し、主軸
内部の工具チャック２８を開き、第１工具３２を自由な
状態にする。カムフォロアローラ１１８がまだグリッパ
制御カム４２のカム溝の半径が大きい部分にあるので、
対をなすグリッパ・ジョー３４は、工具交換位置で、第
１工具３２を掴んだ状態を維持している。 カム３６．４２が第８図の位置りまで約２０度回転した
後に、工具交換装置駆動モータ４０が一時的に回転され
る。この状態を第７Ｄ図に示す。 この状態では、第１工具３２は対をなすグリッパ・ジョ
ー３４によってつかまれたままの状態で主軸２４から把
持解除される。 その後に、工具交換装置を駆動するモータ４０が回転し
ない状態で、サーボモータ２２を逆方向回転を行うよう
にして、主軸２４を第７Ｅ図に示す後退位置に上昇させ
る。この後退位置は工具交換位置を基準として位置決め
される。この位置決めは、主軸２４が後退位置に到達し
た時に、把持解除された工具３２を主軸２４から充分に
引き抜き得る状態にすることができるように行う。 主軸頭１６の突起部分１４６は、主軸２４が第７Ｄ図に
示す工具交換位置から第７Ｅ図に示す後退位置に上昇す
る間、工具把持解除用アーム１２８に固定された棒状の
引掛は部材１４０のフック部分１４４に係合する。その
後に、棒状の引掛は部材１４０は工具把持解除用アーム
１２８を、ばね１４８の力に逆らって第６図の仮想線位
置まで引く。このように工具把持解除用アーム１２８を
指状のブツシャ部分１３６と共に後退させることは、こ
の動作に続いて行われる工具マガジン３０の割出しの際
に、グリッパ争ジョー３４との干渉を防止するために必
要である。 第７Ｅ図において注意すべきことは、主軸２４が後退位
置にある時に、把持制御カムフォロアのレバー９４の接
触部材１１０が、ローラ１０８を介して、フレーム部材
３８にあるリミットス゛トツパ１０６に係合することで
ある。この構造によって、レバー９４は、カムフォロア
レバー９４のローラ９８が工具把持制御カム３６から外
された後においても、ローラ９８がカム３６の直径が大
きい部分８８上にある時と同様に、同じ角度位置に維持
され、従って、主軸内部の工具チャック２８は、主軸２
４が後退位置にある時に、開かれた状態に維持される。 次に、主軸２４が後退した状態で、工具交換装置を駆動
するモータ４０が再び回転して、工具把持制御カム３６
とグリッパ制御カム４２とを第８図の位置りから位置Ｆ
まで１８０度−緒に回転させる。この回転が行われた時
における状態を第７Ｆ図に示す。ここでは、カム３６．
４２の角度位置だけでなく、工具マガジン３０の角度位
置についても、注意する必要がある。この時、工具マガ
ジン３０の割出しは、グリッパ制御カムシャフト７８が
間欠作動型駆動機構７６及びギア８２゜８４を介して工
具マガジン３０を駆動することにより行われている。こ
の場合、工具マガジン３０の割出しの角度は、第２の工
具３２を、この第２工具３２が後退位置に保持されてい
る主軸２４と軸線方向に並ぶ位置まで移動させることが
できる角度である。工具交換装置を駆動するモータ４０
は１８０度回転してまた停止する。 その後に、サーボモータ２２が再び起動して、主軸２４
を、第７Ｆ図の状態に維持されたカム３６．４２及び工
具マガジン３０と共に、後退位置から工具交換位置に下
げる。主軸２４は、工具交換位置まで下げられた時に、
第２工具３２の支持テーバ４６を、この主軸のテーバ形
の工具保持孔４４内に受ける。また、主軸頭のカムフォ
ロアレバー９４上のローラ９８は、主軸頭１６が主軸２
４と共に下げられた時に、工具把持制御カム３６０半径
が大きい部分に再接触する。従って、把持解除アーム１
００は、さらに主軸２４の摺動スリーブ６０に作用し、
引張りばね１０２の力に抗して、主軸内部の工具チャッ
ク２８を開いた状態に維持する。 さらに、上述のように主軸２４が後退位置から工具交換
位置に下がると、棒状の引掛は部材１−４０と主軸頭１
６の板状突出部１４６との係合が解除され、圧縮ばね１
４８の力の作用によって、工具把持解除用アーム１２８
が下降する。この工具把持解除用アーム１２８の下降の
下限は、工具把持解除用アーム１２８が分岐形支持アー
ム１２４に作用する位置である。しかしながら、この工
具把持解除用アーム１２８が下降する時に、カムフォロ
アレバー１２０上のローラ１１８はまだグリッパ制御カ
ム４２の半径が大きい部分にある。 従って、工具把持解除用アーム１２８上の指状のブツシ
ャ部分１３６がグリッパψジョーの延長部分１３８から
外された状態に保持されるので、工具マガジンの支持テ
ーバ４６が上述のように主軸２４の工具保持孔４４に挿
入されている時でも、第２工具３２を工具マガジン３０
に掴まれた状態にすることができる。 その後に、工具交換装置駆動モータ４０が起動され、こ
の工具交換装置駆動モータ４０がカム３６．４２を第８
図の位置Ｆから位置Ｇまで約２０度回転させる。このよ
うに回転された状態を第７Ｇ図に示す。この図に示すよ
うに、カムフォロアのローラ９８はまだ工具把持制御カ
ム３６の半径が大きい部分８８にあって、主軸内部の工
具、　把持装置２８を開いたままの状態に維持する。さ
らに、グリッパ制御カム４２は工具マガジン３０を所要
の角度位置に保持する。この所要の角度位置は、工具マ
ガジン３０上に第２工具３２を掴み続は得る角度位置で
ある。 その後さらに工具交換装置駆動モータ４ｏが作動を継続
すれば、カム３６．４２は第８図の位置Ｇから位置Ｈま
で回転する。この時には、カムフォロアレバー９８は、
第７Ｈ図に示すように、工具把持制御カム３６の半径が
小さい部分９ｏに戻されている。その後、カムフォロア
レバー９４は引張りばね１０２の作用を受けて時計回り
に回転する。このカムフォロアレバー９４の回転により
、把持解除アーム１００が主軸２４の摺動スリーブ６０
から離され、この把持解除アーム１００が主軸２４の摺
動スリーブ６０から離れることによって、ディスク状の
ばね組立体５４の作用で、主軸内部の工具チャック２８
が第２工具３２を把持する。他方、グリッパ制御カム４
２は、まだ、第２工具３２を工具マガジン３０に保持し
得る角度位置にある。 その後、さらに工具交換装置の駆動モータ４゜が作動を
継続すれば、カム３６．４２が第８図の位置Ｈから初期
の位置Ａに戻される。これで、工作機械１０は第１図に
示した状態に戻る。そして、工具交換装置を駆動するモ
ータ４０は停止される。 また、第１図に示すように、カムフォロアローラ１１８
がグリッパ制御カム４２のカム溝１１４の半径が小さい
部分１１６に戻される。その結果、工具把持解除用アー
ム１２８の指状のブツシャ部分１３６が対をなす形のグ
リッパ・ジｓ　−３４の延長部分１３８を押して、工具
交換位置にあるグリッパ・ジョー３４を開いて、第２工
具３２の解放を可能にする。 これで、工作機械１０は第２工具により切削加工を行い
得る状態になる。主軸３２は、次の作動サイクルのため
に、第７Ａ図に示すように、第２工具を把持した状態で
加工位置に押し下げられる。 ［発明の効果］ 以上のよう、本発明によれば、２つのカムのみならず工
具マガジンをも、両者に共通のアクチュエータを用いて
駆動することが可能になるので、構造が簡単で作動が確
実になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく構成の自動工具交換装置を内蔵
する一例としての工作機械の部分縦断面図、第２図は第
１図の工作機械の横断面図、第３図は工作機械の工具把
持制御カムとそのカムフォロア装置の細部を示す部分拡
大平面図、第４図は第３図の工作機械の一部の拡大立面
図、第５図は第１図及び第２図に示した工作機械に工具
を着脱可能に保持する対をなすグリッパ・ジョーの一方
のグリッパ・ジョーと、グリッパ・ジョーを開くための
指状のブツシャ部分とを、説明のために部分的に断面で
示す拡大平面図、第６図は上記工作機械のグリッパ制御
カムとそのカムフォロア装置とを、説明のために部分的
に断面で示す拡大立面図、第７八図ないし第７Ｈ図は第
１図に示した工作機械に概ね類似する工作機械の自動工
具交換装置を用いて行う工具交換作動の完全な１サイク
ルの一連の各段階を、その順序に従って示す説明図、第
８図は第７八図ないし第７Ｈ図に示す工具交換段階を工
具把持制御カム及びグリッパ制御カムの完全な１回転動
作と関連付けて示すタイミング説明図である。 １０・・・工作機械全体、１２・・・自動工具交換装置
、１４・・・コラム、１６・・・主軸頭、１８・・・送
りねじ、２０・・・ボールねじ、２２・・・双方向サー
ボモータ、２４・・・主軸、２６・・・第２のサーボモ
ータ、２８・・・工具チャック、３０・・・工具マガジ
ン、３２・・・工具、３４・・・グリッパ・ジョー、３
６・・・工具把持制御カム、３８・・・工具支持フレー
ム、４０・・・工具交換装置を駆動するモータ、４２・
・・グリッパ制御カム、４４・・・工具保持孔、４６・
・・支持アーμ、４８・・・引込み棒、５０・・・把握
保持用のジョー、５２・・・引張りスタッド、５４・・
・ディスク状のばね組立体、５６・・・摺動部材、６０
・・・スリーブ、６２・・・長孔、６４・・・支持フレ
ーム、６６・・・部材を収容するための空間、６８・・
・中央部のシャフト、７０・・・傘状リム、７４・・・
引張りばね、７６・・・間欠作動型駆動機構、７８・・
・グリッパ制御カムそのシャフト、８０・・・間欠作動
型駆動機構の出力シャフト、８２・・・駆動用ピニオン
、８４・・・駆動用ギア、８６・・・カムシャフト、８
８・・・工具把持制御カムの半径が大きい部分、９０・
・・工具把持制御カムの半径が小さい部分、９２・・・
突出部、９４・・・工具把持制御カムフォロアレバー、
９６川シヤフト、９８・・・カムフォロアレバーの離れ
ている４４うの端部、９８・・・ローラ、１００・・・
把持解除アーム、１０２・・・引張りばね、１０４．１
０６・・・リミットストッパ、１０８−・・ローラ１０
８．１１０・・・接触部材、１１４・・・カム溝、１１
８・・・ローラ、１１４・・・カム溝、１２０・・・カ
ムフォロアレバー、１２２・・・シャフト、１２４・・
・支持アーム、１２６・・・支持アーム、１２８・・・
工具把持解除用アーム、１３０・・・案内スロット、１
３６・・・指状のブツシャ部分、１３８・・・グリッパ
・ジョー、１４０・・・引掛は部材、１４４・・・フッ
ク、１４６・・・突起部分、１４８・・・圧縮ばね、１
５０・・・無端チェン、１５２，１５４・・・駆動用ス
プロケット。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の異なる工具と共に使用される工作機械であっ
   て、 工具支持フレームと、主軸頭と、主軸と、割出し工具マ
   ガジンと、工具把持チャック装置と、工具把持制御カム
   と、工具把持制御カムフォロアと、グリッパと、グリッ
   パ制御カムと、グリッパ制御カムフォロアと、回転形ア
   クチュエータと、機械的駆動用リンク機構と、間欠作動
   型の機械的駆動装置とを組み合わせて成り、 前記主軸頭は支持フレームに取り付けられて往復移動自
   在であり、この往復移動の方向が前記フレームに対して
   定められた方向であり、 前記主軸は主軸頭に支持さられて、主軸頭の予め定めら
   れた方向をもつ第１軸線を中心として前記主軸頭に対し
   て回転自在とされ、この主軸の一方の端部に、この主軸
   と同軸になるように工具保持孔が形成され、前記主軸は
   主軸頭と共に加工位置から工具交換位置を経て後退位置
   に至る範囲で移動自在とされ、 前記割出し工具マガジンは支持フレームに取り付けられ
   、第１軸線に対して傾斜する第２軸線を中心として支持
   フレームに対して回転自在とされ、工具マガジンは、組
   をなす工具を第２軸線の周囲で予め決められた角度をお
   いて支持し、工具マガジンは、各工具を、後退位置から
   工具交換位置に移動した主軸と軸線方向に並ぶ位置に移
   動させて前記工具保持孔に係合させうるように回転自在
   とされ、 前記工具把持チャック装置は主軸の中に組み込まれ、こ
   の工具把持チャック装置は、工具保持孔に工具を着脱自
   在に保持するように構成され、前記工具把持制御カムは
   支持フレームに回転自在に取り付けられ、 前記工具把持制御カムフォロアは、工具把持制御カムの
   作用を受けると共に工具把持チャック装置に作用して、
   この工具把持チャック装置を、工具交換位置にある工具
   マガジンに対して工具の連続着脱を行ないうるように作
   動させるように構成され、 前記グリッパは工具マガジンにあって、この工具マガジ
   ンの各工具を着脱自在とされ、 前記グリッパ制御カムは支持フレームに回転可能に取り
   付けられ、 前記グリッパ制御カムフォロアはグリッパ制御カムの作
   用を受けると共に前記グリッパに対して作用して、この
   グリッパを作動させるようにされ、このグリッパの作動
   は、把持されている新しい各工具を主軸の工具交換位置
   に移行させる動作と、加工位置から工具交換位置に主軸
   と共に戻されている工具をつかむ動作であり、 前記回転形アクチュエータは、工具把持制御カム又はグ
   リッパ制御カムの一方を回転させるように連結され、 前記機械的駆動用リンク機構は、前記工具把持制御カム
   又はグリッパ制御カムの一方のものの回転を、他方のも
   のに伝達する機構であり、 前記間欠作動型の機械的駆動装置は、回転形アクチュエ
   ータによって駆動されるように連結されるとともに、工
   具把持制御カム及びグリッパ制御カムの作動に関連して
   前記工具マガジンの割出しを行うように工具マガジンに
   連結され、 前記構成によって、１つの回転形アクチュエータを用い
   て、工具把持制御カムと、グリッパ制御カムと、工具マ
   ガジンとを、全て、相互に正確に機械的に同期駆動する
   ことを特徴とする工作機械。