JPH01289634A - 工作機械の工具交換装置 - 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） この発明は、工具を確動式に把持する可動あごを少なく
とも１個配設したハンド部を有する工作機械の工具用把
持爪に関する。

（従来の技術・発明が解決しようとする課題）かかる把
持爪がドイツ特許公開明細書第５５２２８７４号によシ
知られている。

最新の工作機械、特に多数の工作物について順次プログ
ラム制御されて多数の加工行程を実施するいわゆるマシ
ニングセンタにおいて、工具を主軸台付近のマガジン内
に用意して１加工行程から次の加工行程に移る際それま
で使用した工具を１つの把持爪により交換し、次の加工
行程のため新しい工具をマガジンからスピンドル内に装
着することが知られている。このため１本の可動アーム
と１個の前記アームの遊端に配設したハンド部とを有す
る把持爪を使用することが知られている。把持爪の適宜
移動によ郵単に１個の工具をマガジン、スピンドル間で
往復搬送することができる。

例えばドイツ特許公開明細書第５４１０６５６号から知
られているような第一形式の工作機械では工具が適当な
搬送部材を備えたマガジン内にあり、スピンドルに設け
である単に２個の把持爪は使用済み工具をスピンドルか
ら逆向きに取少出し５、又はマガジンから次の工具を取
り出（２てスピンドルに装着する。このためマガジンは
前記搬送部材によシ次のように操作されねばなら々い。

すなわち交換すべき工具のため空間に固定した引渡しス
テーション付近にその都度スペースを用意する一方、や
けシ空間に固定した引取りステージジン付近には次に挿
入すべき工具を用意して把持爪がそこで該工具を拾い上
げることができるようにしなければならない。この形式
の工作機械で重要なのは各把持爪が工作物の全加工周期
で必要とされるその都度すべての工具を順次ホシ扱うこ
とである。この理由からこの周知工作機械の把持爪では
、工具が（工具の軸線を基準に）半径方向にマガジン内
−＼と進入して工具を把持して取り出し、次にこの位置
においてスピンドルにも供給できるよう、ハンド部はＵ
形受容部を備えている。工具がハンド部内で耐ねじり性
を有して係止しであるのではないので、工具交換時間を
最小にするため工作物の加工中でもハンド部は工具付近
にとどすることかできる。

しかし特に工具交換時間がごく短い場合、従って把持爪
の移動過程がごく迅速な場合、移動力により把持爪のハ
ンド部内で工作物が位置ずれを起こすことが判明した。

このことは、工具を特定の局面位置でスピンドル内に挿
入すべき場合、例えばスピンドルの滑りブロックが工具
局面の当該溝に係合すべき場合特に不利である。

別群の工作機械、例えばドイツ特許公開明細書第３２５
３９５４号に記載された本のでは、スピンドルの周りに
多数の把持爪が配設してあり、各把持爪が工具に固定配
置しである。工具交換時、使用済み工具付近にとどまっ
た把持爪がスピンドルから使用済み工具を堆υ出す一方
、新しい工具に付属した把持爪が逆向きに新しい工具を
スピンドル内に挿入する。それゆえこの形式の工作機械
では、前記形式の工作機械とけ異なり全加工周期の間同
−の把持爪が同一の工具付近にとどまる。

従って最初に述べた形式の工作機械では使用者は加工周
期のけじめにまずマガジンに所要稽類の工具を所要本数
詰め、次に加工周期の間把持爪が所要の工具をマガジン
から取り出すのに対し、二番目に述べた形式の工作機械
では使用者が工具を所定数の把持爪のハンド部内に挿入
する形で装備が行われる。

ところで冒頭挙げたドイツ特許公開明細書画！５３２０
８７４号により、第二に述べた形式の工作機械に関し、
工作機械のマガジン貯蔵の間可動あごを押ボタンの手動
操作によって開放させ、工具挿入後に再ひ緊締すること
により、把持爪のハンド部に工具用確動式係止部を備え
ることが知られている。それゆえ工具は把持爪のハンド
部内で確実に保持されており、今日希望される短い工具
交換時間で把持爪を高速で移動する間も、許されない位
置変化を起こすことがない。

この工具は史に把持爪のハンド部内で回転自在に保持さ
れ、ハンド部は工作物の加工中も工具付近にとどまるこ
とができる。しかし工具の確動式係止というこの構想は
−すでに述べたように□把持爪のハンド部が全加工周期
の間その確動式係止部でもって特定の仕方で工具付近に
とどまるので、この形式の工作機械の場合にのみ可能で
ある。

そこでこの発明は、冒頭挙げ丸形式の把持爪を、工具交
換のため単に１個又は２個の把持爪を設け、これがマガ
ジンの工具をすべて工具用搬送装置でもって順次増り扱
うようになった工作機械にも使用できるよう改良するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段・作用） この目的が本発明によれば、ハンド部が工作機械の空間
に固定した止めにより移動可能な操作要素を有し、該要
素があご上工具挿入のため開放位置に、又は工具確動式
把持のため緊締位置に移動させることによシ達成される
。

本発明の目的がこうして完全に達成されるが、それは単
にアームの適切な移動によってハンド部が可動操作要素
とともに工作機械の空間に固定した止めに向かって移動
し、その結果単数又は複数の可動あごが開いて工具の挿
入取出しを行うことができるからである。その際電気を
例えば電気線路を介し、又は圧縮空気又は油を別途供給
する必要がなく、せいぜい把持爪の運動学を僅かに拡張
するだけでよい。こうして確動式に保持された工具は把
持爪のハンド部から半径方向に滑シ落ちる心配もなく把
持爪によシ高い移動速度でも取シ扱うことができる。

本発明の好ましい１構成では、操作要素がばねの力に抗
して作動する。

この措置は操作要素の変位が１方向でのみ必要となると
いう利点を有するが、それはその他の方向での変位がば
ねの復帰力で達成されるからである。このことから、場
合によっては必要となる把持爪の運動学が著しく単純な
ものになる。

この実施例の好ましい変形態様ではばねが弛緩位置のと
き可動あごは緊締位置を占める。

この措置の利点として工具の確動式保持がばね力の作用
を受けて常時保証される。

本発明の格別好ましい実施例では操作要素が軸方向に摺
動可能なピンとして構成してあシ、あごが軸を中心に旋
回可能でありかつ旋回のため少なくとも１個のカムを備
え、ピンが、２つの異なる軸方向位置のとき、半径方向
動作範囲の異なる要素でもってカムに当接する。

この措置では把持爪のハンド部が空間に固定した止めに
軸方向で突接することでごく容易に達成することのでき
るピンの軸方向摺動運動が１個又は２個のあごの開放運
動に簡単に変換されるという利点が得られる。

この実施例においてピンが少々くとも１つの軸方向案内
斜面を備え、該斜面がピンの軸線に対し傾き、該斜面内
で案内された玉がカムに当接すると格別好ましい。

この措置では運動の伝達が一方で適当な力の変換を可能
とする斜面上を延び、設計上の可能性及び希望に応じピ
ンが軸方向に僅かに変位しただけでも、個々の場合で希
望されるようなあごにとって大きな操作力又は大きなあ
と旋回を達成することができるという特別の利点が得ら
れる。更に玉による力の伝達は格別低摩擦の伝動装置が
使用されたという本質的利点を有し、操作力を小さく抑
えることができ、又復帰ばねを比較的小さく設計した場
合でも伝動装置の要素が動かなくなる危険もなく確実な
緊締運動が保証される。

２個の可動あごを設け、各あごにあごを２位置に旋回さ
せる２個のカムを設けた実施例において、ピンがばねの
力に抗して作動し、かつその局面に配設した４つの案内
斜面を備え、該斜面が対をなして逆向きに延び、６対の
各一方の案内斜面が交互に玉を介しあごのカムに作用す
ると格別好ましい。

この措置の利点として合計４個の対をなして逆向きに作
動する玉を介しあごの開放・緊締運動が達成され、諸運
動の運動学は案内斜面を介し簡単に調整することができ
、又開放・緊締運動の強制制御が保証される。

本発明の更に別の好ましい変形例では工具、あご及びピ
ンの各軸線が互いに平行である。

このことから格別単純で傾きのない配置が得られ、ピン
の操作方向が工具の軸方向にぐるという利点が加わる。

しかしここで問題にする形式の通常の工作機械では、工
具を軸方向に持ち上げた後マガジンから取り出すように
々っているので、把持爪の運動経過の方から元々工具の
軸線方向に把持爪のノーンド部が運動できるようになっ
ている。従ってこの場合ノ〜ンド部の軸方向移動経路を
多少変更する必要があるにすぎず、しかも個々の場合マ
ガジン内に空間に固定した止めを設ければ十分であろう
。々ぜならピンの軸方向運動によってあごの開放・緊締
運動を達成するにはハンド部の軸方向で元々必要な前記
昇降運動で間に合うからである。

本発明の更に別の好着し、い実施例では単数又は複数の
カムが軸方向に調整可能である。

このことから特に緊締運動を惹き起こすカムの場合に得
られる利点として緊締位ムヘ゛を正確に調整することが
でき、この位置においてあごは工具をそれがなお事実上
摩擦なしにあご内で回転できる程度に密に外周把持する
一方、目標位置からずれる可能性はほとんど存在しない
。

最後に々お、好捷しい本発明の実施例でけ可動あごが固
定あご上を移動可能であり、固定あとが工具の局面に一
致した内のり幅の直線ガイドを有し、可動あごが少なく
とも一部に工具用円弧状保持部を備え、保持部が開放位
需のとき内のり幅の外に位置する。

この措置の利点として把持爪のハンド部はまず半径方向
で工具を把持することができる一方、可動あごはなお工
具の運動路の外に位置する。

工具が直線ガイドの最後、例えば固定あごの半円形受容
部内に到達してはじめて可動あごが閉じ、これにより工
具は局面全体又は周面の大部分にわたって確動式に保持
される。

その他の利点は以下の説明及び添付図面から明らかと々
る。

前述の特徴及び以下かお説明する特徴は勿論その都度記
載した組合せにおいてだけで々く、本発明の枠から外れ
ることなく別の組合せ又は単独でも適用できる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に表し、以下詳しく説明する。

第１図、第２図において１ｏＦｉ把持爪の全体であり、
これが第２図に概略示唆した工具１１を把持しかつ保持
する。第１図、第２図に切欠き図示しただけの把持爪１
０のアーム１２Ｖｉ普通第１図、第２図の図示子図から
まず斜めに、そして垂直に張υ出す一方、把持爪１０の
７・ンド部１３は通常どおり水平面上を延びている。

１４．１４ａＦｉ心出し部材であり、場合によってはこ
れが上側の傾斜した穴を有し、この穴が工作機械のスピ
ンドル又はマガジンの当該必用しピンと協動する。しか
し後になお第３図に関連して説明するように１４．１４
ａは旋回軸とも々つでいる。

１５、１５ａはハンド部１３の２個の固定あとである。

あご１５は前側が開口し、互いに平行な直線ガイドＬ６
．１６ａを有し、ガイド間に内のシ幅ｄが空いている。

アーム１２に向かって直線ガイド１６．１６８は心出し
溝１８を有する半円形受答部１７に移行している。工具
１１の側面も案内するため固定あご１５．　ｔ５ａの前
側遊端に制限コマ板１９．１９ａが設けである。

内の＃）＠ｄ又は制限コマ板１９．１９ａ間の間隔は、
工具１１の外径２０又Ｆｉ２１が固定あご１５．１５ａ
間で確動式に軸方向に案内されるよう寸法設計しである
。このため工具１１が軸方向に縦断面を偏えているが、
そのこと自体は周知であり、本発明の枠内で再度説明す
る必要はない。

心出し部材又は軸１４．１４ａ間に操作ボタン２６が設
けてあり、その機能については以下なお第３図、第４図
に関連して詳しく説明する。

操作ボタン２６は第１図、第２図の図示平面に垂直な方
向に移動可能である。操作ボタン２６をこのように移動
させると可動あご３へ３０ａが軸ｊ４．１４ａを中心に
第１図に示す緊締位置から第２図に示す開放位置へと旋
回する。可動あご３Ｑ　３０Ｂはやはυ工具１１の周知
の外輪郭に適合した円弧状保持部３１．３１＆を備えて
いる。工具１１を特定の局面位置で固定するため可動あ
ご！１０ａが遊端に突片５２を備え、これがそれに材部
した工具１１の角形凹部５３に係合する。

前述のことからはっきりわかるように第２図に示す開放
位置のとき工具１１は右側からノ・ンド部１３内に挿入
することができ、ハンド部１３の半円形受容部１７に当
接する。次に可動あご３（１，３０ａを第１図に示す緊
締位置に移動させると工Ａ１１は第１図、第２図の図示
平面で固定されるとともにそのＺ軸を中心に回転しない
よう固定されて本いる。

工具１１ｉｊこの状態で高速でも工作機械のスピンドル
内に運ぶことができ、その際工具１１が何らか望ましく
ない位置変化を起こす虞もない。むしろ工具１１Ｆｉ限
定された局面位置において工作機械のスピンドルに供給
され、スピンドル内にある滑ジブロックがそれに付属し
た工具１１の溝に直接係合することができる。

次に第３図と第４図を基に可動あごＩＱ　３０ａと協動
する操作ボタン２６の機能様式を説明する。

操作ボタン２６は第一の軸方向上り穴４１を有するピン
４０として構成してあり、この穴にコイルばね４２が格
納しであるのがわかる。それと同心で逆向きに第二の止
り穴４３がハンド部１３に設けてあり、この穴にピン４
０が軸方向で進入する。コイルばね４２は一端がピン４
０の第一の底４４、他端が第二止シ穴４５の第二の底４
５で支持される。

第４図においてピン４０の上方に符号４７で空間に固定
した止めが示唆してあり、容易に読み取れるようにハン
ド部１３を二重矢印４８の方向に動かすとピン４０は空
間に固定した止め４７に当接し、下方にコイルばね４２
の力に抗して第二上り穴４５内に押し込まれる。

第３図から、第二上り穴４５はピン４０の周面全体を案
内しているのではないことがはりきシわかる。第二上り
穴４３はむしろハンド部１３の、それぞれ特定の局面部
分にわたって互いに離間した４つの局面部分５０．５１
．５２．５３で形成される。これにより局面部分５α５
１．５２゜５５間には半径方向に延びてピン４０の外周
面で成端した通路５４．５５．５６．５７が位置するこ
とになる。この径向き通路５４．５５．５６．５７内を
玉５ａ　５９．６Ｑ、　６１が転動する。

第４図からはっきり、そして一部は第５図からもわかる
ように、ピン４０が通路５４５５．５６゜５７の範囲の
外周面に案内斜面又は案内溝を備え、そのうち５つ、つ
まシ案内斜面６２．６３、６４は第３図と第４図に認め
ることができるが、第四の玉６１に材部した案内斜面は
認めることができない。

案内斜面６２．６１６４はピン４０が軸方向両端位置に
あるとき各２個の玉が案内斜面に入り込み、そして２個
の玉が進出してピン４０の外周面に当接するよう配置し
である。ピン４０の軸方向摺動時における玉５ａ　５９
．６［ＩＬ　６１のこの半径方向運動は可動あご３Ｑ　
３０ａを第１図に見られる端位置と第２図に見られる端
位置との間で往復動させるのに利用される。

このため軸ｊ４．１４ｍを中心に回転可能な可動あご３
（Ｌ　３０ａが第３図にはっきシ認められるようにカム
７Ｑ、　’７１．７２．７３を備え、カム７０．７３は
それを軸方向で付勢すると可動あご３Ｑ、　３０ａを緊
締位置に旋回させ、軸方向に調整可能である。

このことが第３図に軸線７４．７５で示唆してあり、第
４図はカム７へ７３を例えば無頭ねじとして構成するこ
とができることを示す。

第５図に示す緊締位置のときピン４０は上端位置にあシ
、コイルばね４２は弛緩している。

この位置のとき玉５？と６０がそれぞれに付属した案内
斜面６五６４に進入し、開放用カム７１゜７２は付勢さ
れていない。それに対し玉５ａ６１は付属の案内斜面６
２と玉６１の図示省略した案内斜面とが逆向きに構成し
であるのでこれらの案内斜面から進出し、ピン４０の外
周面に当接する。玉５ａ６１のこの半径方向遊動によシ
緊締用カム７Ｇ、　７３が操作され、可動あご３ＣＬ３
０ａは第１図及び第３図に見られる緊締位置Ｋ〈る。

次にハンド部１３を第４図に記入し九二重矢印４８に沿
って空間に固定した止め４７に向かって上昇させるとピ
ン４０はコイルばね４２の力に抗して下方に第二上り穴
４３内に押し込オれて突接する。すると玉５９と６０が
案内斜面６ミ６４を斜め上そして半径方向外方へと転動
し、開放用カム７ｔ、７２が操作され、可動あご５０，
３０Ｂは第２図に示す開放位置へと開く。同時に玉５ａ
６１が逆向きの案内斜面６２及び玉６１の図示省略した
案内斜面に入り込み、緊締用カム７へ７５が解放される
。

前述のことからはっきりわかるようにこうして強制制御
された開放・緊締運動が達成され、両運動段階のとき可
動あご３へ３０ａの被制御運動が保証される。

しかし、例えば（玉５ａ６１．案内斜面６２．緊締用カ
ム７へ７３の）緊締用運動経過を適宜々ばねで補うなら
、４個の玉に代え２個の玉を使用することも勿論可能で
ある。

又軸１４．１４ａがピン４０及び工具１１の軸線と平行
である必要はなく、前述した被制御開放・緊締運動の運
動経過が空間に固定した止めに突接することだけで保証
されているかぎシむしろ傾斜配置又は９０°ずらした配
置も利用することができる。

（発明の効果） 本発明の把持爪はハンド部に設けた操作ピンが工作機械
の空間に固定した止めに向って移動し、この止めに操作
ピンが突き当ることによシ、操作ピンの案内傾斜部に沿
って球が移動し、可動あごを開かせるとともに閉じるの
で工具把持を容易にしかも迅速な操作で確実に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は緊締位置における本発明による把持爪のハンド
部を上から見た平面図、 第２図は開放位置における第１図と同様の平面図、 第３図は第１図の図を第４図■−ｍ線に沿って見た一部
断面図、 第４図は第５図に示すハンド部を第３図の■−■線に沿
って見た一部切欠き側断面図である。 １１・・・工具、１３・・・ハンド部、５ＣＬ　３０ａ
・・・可動あご、４７・・・止め 特許出願人　チロンーベルク　ゲーエムペーハー　乞ト
コ−２カーゲー （ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）工具（１１）を確動式に把持する可動あご（３０、
   ３０ａ）を少なくとも１個配設したハンド部（１３）を
   有する工作機械の工具（１１）用把持爪において、ハン
   ド部（１３）が工作機械の空間に固定した止め（４７）
   により移動可能な操作要素を有し、該要素があご（３０
   、３０ａ）を工具（１１）挿入のため開放位置に、又は
   工具（１１）確動式把持のため緊締位置に移動させるこ
   とを特徴とする把持爪。 ２）操作要素がばね（４２）の力に抗して作動すること
   を特徴とする請求項１記載の把持爪。 ３）ばね（４２）が弛緩位置のとき、可動あご（３０、
   ３０ａ）が緊締位置を占めることを特徴とする請求項２
   記載の把持爪。 ４）操作要素が軸方向に摺動可能なピン（４０）として
   構成してあり、あご（３０、３０ａ）が軸（１４、１４
   ａ）を中心に旋回可能であり、かつ旋回のため少なくと
   も１個のカム（７０〜７３）を備え、ピン（４０）が、
   ２つの異なる軸方向位置のとき、半径方向動作範囲の異
   なる要素でもってカム（７０〜７３）に当接することを
   特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の把持爪。 ５）ピン（４０）が少なくとも１つの軸方向案内斜面（
   ６２〜６４）を備え、該斜面がピンの軸線に対し傾き、
   該斜面内で案内された玉（５８〜６１）がカム（７０〜
   ７３）に当接することを特徴とする請求項４記載の把持
   爪。 ６）２個の可動あご（３０、３０ａ）が設けてあり、各
   あごがあご（３０、３０ａ）を２位置に旋回させる２個
   のカム（７０／７１、７２／７３）を有し、ピン（４０
   ）がばね（４２）の力に抗して作動し、かつその周面に
   配設した４つの案内斜面（６２〜６４）を備え、該斜面
   が対をなして逆向きに延び、各対（６２、６３／６４）
   の各一方の案内斜面（６２／６３、６４）が交互に玉（
   ５８〜６１）を介しあご（３０、３０ａ）のカム（７０
   ／７１、７２／７３）に作用することを特徴とする請求
   項５記載の把持爪。 ７）工具（１１）、あご（３０、３０ａ）及びピン（４
   ０）の各軸線が互いに平行であることを特徴とする請求
   項４〜６のいずれかに記載の把持爪。 ８）カム（７０〜７３）が軸方向に調整可能であること
   を特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の把持爪。 ９）可動あご（３０、３０ａ）が固定あご（１５、１５
   ａ）上を移動可能であり、固定あご（１５、１５ａ）が
   工具（１１）の周面に一致した内のり幅（ｄ）の直線ガ
   イド（１６、１６ａ）を有し、可動あご（３０、３０ａ
   ）が少くとも一部に工具（１１）用円弧状保持部（３１
   、３１ａ）を備え、開放位置のとき保持部（３１、３１
   ａ）が内のり幅（ｄ）の外に位置することを特徴とする
   請求項１〜８のいずれかに記載の把持爪。