JPH0217791Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、自動工具交換装置に関し、特に工具
の落下を防止する装置に関する。

考案の背景 工具交換装置は複数の工具群の内から所定の工
具を選択し、それを主軸に装着するように働く。
多くのこの種の装置は交換手段として交換アーム
を備えている。

この交換アームは、必要な工具を把持して前進
し、その位置で回転運動しながら主軸の位置まで
運び、その位置で再び後退し、工具を主軸に装着
する。

交換アームの進退速度および角速度は比較的低
い値に設定されているが、工具の重量がかなりあ
るため、交換アームの進退動作或いは回転運動時
に工具が交換アームから抜け落ちることがある。

従来技術 このため、従来では、交換アームの進退動作に
関連して交換アームの工具把持部をロツクする手
段を設け、交換アームからの工具の落下を防止し
ていた。

しかし、この従来のものは、交換アームの前進
位置ではロツクされているが、工具を把持し前進
位置に到達するまでの間および前進位置から後退
し工具を放すまでの間はいずれも工具把持部はロ
ツクされていない。

したがつて、交換アームからの工具の落下を確
実に防止することはできなかつた。

考案の目的およびその解決手段 ここに本考案の目的は、工具の落下を確実に防
止し、工具の破損や不測の事故を未然に防止する
点にある。

そこで、本考案は、把持状態の工具を係止ロツ
ドによりクランプし、かつその係止ロツドを上記
ロツク方向に付勢されたロツク部材にてロツク
し、かつこのロツク状態を工具アンクランプ時の
み自動的に解除するようにしている。

考案の構成 以下、本考案の構成を図面に基づいて具体的に
説明する。

本考案の工具交換装置１は、第１図ないし第３
図に示すように、主要部として交換アーム２、係
止ロツド３。ロツク部材４および解除ロツド５を
具備している。

交換アーム２は、機枠６に対し駆動ロツド７を
中心として回動自在に支持され、両端部に半円弧
状の工具把持部８を有している。また、この交換
アーム２の後部（第２図左方向）には保持筒９が
一体に結合され、この保持筒９が機枠６に突設さ
れた円筒状の取付軸部１０に摺動かつ回動自在に
嵌合され、これにより交換アーム２は機枠６に対
し前後方向に進退自在かつ回動可能に保持されて
いる。

上記保持筒９の後方部分にはピニオン１１およ
びスプライン１２が形成されている。ピニオン１
１は、保持筒９が前進限位置にあるとき枠６の前
方部分に保持された図示しない駆動用シリンダに
より操作されるクラツク１３に噛合し、一方スプ
ライン１２は、後退限位置で機枠６の後方部分に
回動可能に保持された別の駆動用シリンダにより
操作されるスプライン係合輪１４に噛合する。

また、上記機枠６と一体となつた取付軸部１０
内にはシリンダ１５を形成しており、このシリン
ダ１５は駆動ロツド７に固定されたピストン１６
を動かし、駆動ロツド７に進退運動を与える。こ
の駆動ロツド７の先端部分は交換アーム２を回動
のみ可能に保持している。

次に係止ロツド３は、交換アーム２の収納孔１
７に対し第１のスプリング１８により突出方向に
付勢されて工具把持部８に突出可能な状態で取付
けられている。また、この係止ロツド３は交換ア
ーム２に取付けられた案内ピン２０と係止ロツド
３の軸方向の長溝２１の係合によつて回り止めさ
れ、かつその最大突出量が規制されている。

さらに、上記係止ロツド３の先端部と反対側の
端部には前方に向うに従い先端方向に傾斜した被
ロツク部としての斜面部２２が形成され、一方片
側面にはラツク２３が刻設されている。このラツ
ク２３は、交換アーム２に突設された軸２４に回
動自在に遊嵌された第１のピニオン２５に噛合し
ている。

ロツク部材４は、断面矩形状で内部にばね収納
孔２６を有する角状部２７と、この角状部２７よ
り後方に突出したロツド部２８とでなり、上記ば
ね収納孔２６に先端部分を収納した第２のスプリ
ング２９により後方向に付勢された状態で、交換
アーム２に前後方向に摺動自在に保持されてい
る。

また、上記ロツク部材４の角状部２７には、上
記ロツド部２８側の端部に上記係止ロツド３の斜
面部２２と係合可能な斜面状のくさび部３０が形
成されているとともに、上記係止ロツド３の先端
側に面する側面にはラツク３１が刻設されてい
る。

また、このラツク３１は、上記第１のピニオン
２５と同軸２４上に回動自在に遊嵌された第２の
ピニオン３２に噛合している。

この第１および第２のピニオン２５，３２は、
相対する面に２個ずつの第１の伝動歯２５ａ，２
５ｂ、第２の伝動歯３２ａ，３２ｂを突設してお
り、第３図ないし第７図に示すように、この伝動
歯２５ａ，３２ａ，２５ｂ，３２ｂがたがいに回
転方向に遊びをもつて噛み合つている。

つまり、ロツク部材４は上記２個のピニオン２
５，３２を介して係止ロツド３の動きと関連しな
がら、係止ロツド３を突出方向にロツクするもの
で、このロツク部材４の最大変位摺動量も摺動孔
３３の端面によつて規制されている。

解除ロツド５は、交換アーム２の工具着脱角度
位置において、上記ロツク部材４と同一軸線上に
位置するように、機枠６内の軸受３４に前後方向
に摺動自在に保持されている。そして、この軸受
３４の前方において機枠６に形成されたロツド出
入孔１９に上記ロツク部材４のロツド部２８が進
入可能となつている。

また、上記解除ロツド５はシリンダ３５によつ
て駆動され、交換アーム２の工具アンクランプ時
に前進して先端がロツク部材４を押し、くさび部
３０と斜面部２２の係合を解除する。

さらに、上記ロツド出入孔１９と上記軸受３４
との間にロツク部材４の進入位置に対応して機枠
６にロツク検知スイツチ３６が取付けられてい
る。また、上記軸受３４の後方側において、解除
ロツド５の進出時すなわちアンクランプ時に解除
ロツド５の径大部５ａに対応するように、機枠６
にアンクランプ検知スイツチ３７が取付けられて
いる。

考案の作用 次に、この工具交換装置１の動作を説明する。
シリンダ１５は圧力空気を取り入れて駆動ロツド
７を駆動し、交換アーム２を進退移動できる状態
にある。一方、駆動ロツド７の後退限位置では、
スプライン係合輪１４の駆動力がスプライン１２
に60度の回転運動を与え得る状態にある。そし
て、この回転運動は保持筒９と一体の交換アーム
２に伝達される。また、駆動ロツド７の前進限位
置では、ラツク１３とピニオン１１とがかみ合
い、ラツク１３の駆動力が交換アーム２を所定の
角度（例えば180度）だけ回動させる。

交換アーム２の後退限位置では図示しない工具
マガジンに対し所定の工具Ｐを工具把持部８で挿
脱したり、あるいは工作機械の水平方向の主軸に
対して工具Ｐを挿脱するための位置であり、また
交換アーム２の前進限位置はその回動動作により
工具マガジンから取り出した工具Ｐを主軸の前方
に移動させ、あるいは主軸から取り出した工具Ｐ
を工具マガジンの位置まで移動させるための交換
位置である。

今、一例として交換アーム２が工具マガジンか
ら工具Ｐを取り出し、これを主軸に装着する動作
を工程順に説明することとする。この動作時にお
いて、一方の工具把持部８の運動軌跡は第８図に
示されている。

最初に交換アーム２は後退限位置まで後退して
いて、退避位置３８に停止している。すなわち、
交換アーム２は工具着脱角度位置３９より60゜ず
れた角度位置で退避している。このとき、ロツク
部材４のロツド先端はロツド出入孔１９の位置か
ら外れているため、機枠６の前面に当接され、ロ
ツク部材４は第２スプリング２９を圧縮して後退
している。

すなわち、ロツク部材４のラツク３１により第
２のピニオン３２が第４図において時計方向に回
転され第２の伝動歯３２ａ，３２ｂの回転が第１
の伝動歯２５ａ，２５ｂに伝達される。第１のピ
ニオン２５の回転はラツク２３に伝わり係止ロツ
ド３を第１のスプリング１８に抗して強制的に後
退移動し、工具アンクランプ位置に保持されてい
る。

またこのとき、交換アーム２の保持筒９後部の
スプライン１２はスプライン係合輪１４と噛合し
て、係合輪１４の回転力が伝達可能な状態となつ
ている。

その後、図示しない駆動用シリンダが動き、係
合輪１４前面からみて時計方向に60゜回転される。
この回転力はスプライン係合を介して交換アーム
２を同方向に60゜回転する。このとき、交換アー
ム２はその回転移動により退避位置３８から工具
把持部８を工具着脱角度位置３９の工具Ｐにあて
がう。

交換アーム２が工具着脱角度位置３９に割出さ
れると、ロツク部材４のロツド先端が機枠６のロ
ツド出入孔１９に位置するため、第４図のよう
に、ロツク部材４は前進している解除ロツド５の
先端に当接される。しかし、この瞬間、クランプ
指令により解除ロツド５はシリンダ３５により後
退され、第２のスプリング２９により突出方向に
付勢されたロツク部材４のロツド出入孔１９への
進入を許容する。したがつて、係止ロツド３はラ
ツク２３、ピニオン２５，３２，ラツク３１を介
して後退させられていたロツク部材４からの拘束
が解かれ、よつて第１のスプリング１８の弾力に
より突出し、工具把持部８の工具Ｐを把持する。

すなわち、係止ロツド３のラツク２３を介して
第１のピニオン２５が第４図で反時計方向に回動
され、このピニオン２５の第１の伝動歯２５ａ，
２５ｂがそれぞれ第２の伝動歯３２ａ，３２ｂと
かみ合つたまま、第２のピニオン３２を回動さ
せ、ラツク３１を介してロツク部材４のロツド出
入孔１９への進入をたすける。

係止ロツド３の先端が工具Ｐに対し弾力的に当
接すると、第５図のように、係止ロツド３は突出
位置すなわちクランプ位置に停止するが、このと
きロツク部材４の角状部２７は斜面部２２の前端
付近まで移動しており、この後は第２のスプリン
グ２９の弾力のみでさらに後方へ進む。

この場合、両ピニオン２５，３２間の伝動歯２
５ａ，３２ａ，２５ｂ，３２ｂ間の遊びにより、
ラツク３１に連動して第２のピニオン３２の反時
計方向の回転が許される。つまり、第２のピニオ
ン３２のＳ１の変位分で角状部２７が斜面部２２
に接する方向に向つて進み、第６図のように、く
さび部３０と斜面部２２とが係合する。

したがつて、係止ロツド３は後退方向の動き制
止され、工具クランプ位置にロツクされる。

このとき、ロツク部材４のロツド部２８の先端
部が第２図のようにロツド出入孔１９に進入し、
ロツク検知スイツチ３６を作動し、係止ロツド３
のロツクが検知される。

その後、シリンダ１５が働き、駆動ロツド７が
前進されて交換アーム２は前進限位置まで前進さ
れる。そして保持筒９のピニオン１１はラツク１
３と噛合して、ラツク１３の駆動力が保持筒９と
アーム２に伝達可能な状態となる。

そして、図示しない駆動用シリンダによつてラ
ツク１３が駆動され、ピニオン１１を介して交換
アーム２を前面からみて反時計方向に180゜回転さ
せる。交換アーム２は180゜回転の後に、工具を主
軸の前方に位置させた状態で停止し、すなわち前
方の工具着脱角度位置３９′にて停止し、続いて
この位置よりシリンダ１５に駆動されて工具着脱
角度位置３９まで後退する。この後退の過程で工
具把持部８に保持された工具Ｐは主軸に装着され
る。

このとき、ロツク部材４のロツド先端は180゜変
位した側のロツド出入孔１９に進入し、スイツチ
３６作動する。つづいて、シリンダ３５が働いて
解除ロツド５が前進される。解除ロツド５はロツ
ク部材４の先端に当接し、さらにロツク部材４を
第２のスプリング２９を圧縮しながら前方へ押動
する。

この時第６図の状態から第５図のように、第２
のピニオン３２の伝動軸３２ａ，３２ｂが時計方
向にそれぞれ第１のピニオン２５の伝動歯２５
ａ，２５ｂと衝合するまではロツク部材４と第２
のピニオン３２のみが動作し、このＳ１の変位後
にロツク部材４のくさび部３０と係止ロツド３の
斜面部２２から完全に外れる。これにより係止ロ
ツド３のロツクが解除される。

つづいて、ロツク部材４の前方への移動動作に
連動して、第２のピニオン３２、第１のピニオン
２５を介して係止ロツド３は第１のスプリング１
８に抗して強制的に引戻され、Ｓ２の変位後、第
４図の状態に停止する。すなわち、係止ロツド３
は工具把持部８から後退し、アンクランプ状態と
なる。

このとき、解除ロツド５の径大部５ａがアンク
ランプ検知スイツチ３７を作動し、工具のアンク
ランプが検知されると、スプライン１２が前面か
らみて反時計方向に60゜回転され、これと一体の
交換アーム２も同方向に60゜回転され工具着脱角
度位置３９から外れ、この退避位置で待機する。
このようにして工具マガジンの工具Ｐは主軸へ取
り付けられる。

以上の動作は工具マガジンから工具Ｐを選択
し、それを主軸に装着する過程であるが、一方主
軸の工具Ｐを工具マガジンに納める過程は第８図
の破線で示すように行なわれる。

また、主軸への工具装着操作或いは工具マガジ
ンへの工具収納操作をそれぞれ単独で行なう場合
は、工具着脱角度位置３９において、一方の工具
把持部８は工具Ｐを把持するが、他方の工具把持
部８には工具Ｐはなく、この工具Ｐのない方の係
止ロツド３は第７図のように、案内ピン２０と長
溝２１の端部との係合による最大突出位置まで突
出して保持される。

以上のように、交換アーム２が工具Ｐをクラン
プする際に解除ロツド５が後退され、係止ロツド
３が突出して工具Ｐをクランプし続いてロツク部
材４が第２のスプリング２９の力を受けて係止ロ
ツド３の斜面部２２に対しくさび作用のもとに押
し当てる。このため、係止ロツド３はロツク部材
４によつて確実に固定される。したがつて、その
後に交換アーム２前進し、180゜回動したとき、工
具Ｐは大きな遠心力を受けるが、交換アーム２の
工具把持部８から脱落することなく、確実に保持
されることによる。さらに、交換アーム２が後退
し工具Ｐを所定位置に挿入し工具Ｐをアンクラン
プするまで係止ロツド３はクランプ位置にロツク
されているため、上記遠心力や工具Ｐの重量等の
脱落要因があつても工具Ｐはくさびにより確実に
保持されて所定位置へ安全に運搬される。

なお、上記の説明では、水平方向の主軸に対し
工具Ｐを着脱するために、交換アーム２の回動中
心を主軸と平行させ、機枠６に対し交換アーム２
を回転可能にかつ前後方向に進退可能に取付けた
形式の装置であるが、これに限らず、垂直方向の
軸に対して交換アームの回動中心も垂直にし、機
枠に対し交換アームを回転可能にかつ上下方向に
進退可能に取付けた形式のものも、同様の装置を
90゜向きを変換すれば容易に構成することができ
る。

考案の効果 本考案の工具交換装置は、交換アームの工具把
持部にに保持された工具を係止ロツドによりクラ
ンプし、かつその係止ロツドを常時ロツク方向に
付勢されたロツク部材にてくさび的に強固にロツ
クし、かつこのロツク状態を工具アンクランプ時
のみ自動的に解除するようにしたので、交換アー
ムが工具をクランプしている間は必ず係止ロツド
がクランプ位置に強固にロツクされているため、
交換アームの進退動作中および回動中の工具の脱
落が確実に防止でき、したがつて工具の破損や不
測の事故が未然に防止できる。さらに、解除ロツ
ドによるロツク解除と同時にロツク部材のラツ
ク、第２のピニオン、第１のピニオンおよび係止
ロツドのラツクを介して係止ロツドが工具から離
され、工具のクランプも解除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の工具交換装置の一部を切欠い
た正面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視断面図、
第３図は第２図のＹ−Ｙ矢視断面図、第４図は工
具アンクランプ時の要部断面図、第５図はクラン
プ時の要部断面図、第６図は工具ロツク時の要部
断面図、第７図は工具なしのクランプ時の要部断
面図、第８図は交換アームの運動軌跡の略図であ
る。 １……工具交換装置、２……交換アーム、３…
…係止ロツド、４……ロツク部材、５……解除ロ
ツド、６……機枠、８……工具把持部、１８……
第１のスプリング、２２……被ロツク部としての
斜面部、２３……ラツク、２５……第１のピニオ
ン、２５ａ，２５ｂ……第１の伝動歯、２９……
第２のスプリング、３１……ラツク、３２……第
２のピニオン、３２ａ，３２ｂ……第２の伝動
歯。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機枠に対して回転および摺動自在に保持され端
   部に工具把持部を有する交換アームと、上記工具
   把持部に突出する方向に第１のスプリングにより
   付勢されて上記交換アームに摺動自在に設けられ
   かつ一部に被ロツク部を形成するとともに一側面
   にラツクを形成した係止ロツドと、上記交換アー
   ムに上記係止ロツドと直交する方向に摺動自在に
   設けられ上記被ロツク部と係合する方向に第２の
   スプリングにより付勢されかつ一側面にラツクを
   形成したロツク部材と、上記係止ロツドのラツク
   と噛合し、かつ一端面に第１の伝動歯を突設した
   第１のピニオンと、上記ロツク部材のラツクと噛
   合し上記第１のピニオンと同軸上にかつ第１のピ
   ニオンとは別個に回動自在に設けられかつ一端面
   に上記第１の伝動歯と遊びをもつて噛合する第２
   の伝動歯を突設した第２のピニオンと、上記交換
   アームの工具アンクランプ時に上記ロツク部材に
   当接し上記第２のスプリングの付勢力に抗して上
   記ロツク部材を上記被ロツク部から解除する解除
   ロツドとを具備したことを特徴とする工具交換装
   置。