JPH0222197Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、自動工作機械に設備され、工具を
自動的に交換する工具交換装置に関するものであ
る。

マシニングセンタにおいて非切削時間を短縮す
ることは設備効率を向上させる上に重要なことで
ある。なかでも、工具交換時間の占める割合が多
く、かつ工程を分割して短いサイクルタイムで生
産される自動車部品のライン等においては、工具
交換時間の長短が、機械の性能を決定する重要な
要因である。

ところで、従来の自動工作機械における工具交
換装置は、油圧式のものが多く、複数のアクチユ
エータをリミツトスイツチなどの連係或いは確認
手段で順次動かして工具を交換する構造となつて
いるが、作動の連係に時間がかかり、連係ミスを
生じやすいとともに、ホース、配管類が耐久性に
劣り保守に時間がかかる、などの問題があつた。

そこで、工具の把持装置を外周に螺旋溝を形成
したカム部材によつてスプライン軸に沿つて移動
させるとともに、スプライン軸で把持装置を回転
させて工具を交換するものが提案されている（特
公昭47−7075号公報）。

しかし、上記の工具交換装置は、カム部材の横
にスプライン軸が設けられているなど、部品の配
置に考慮が払われていないため、構造が大きく、
広い設置スペースが必要で、機械全体における工
具交換装置の配置に大きな制約を受けるといつた
問題点がある。

この考案は、小形で配置上の制約が小さい工作
機械の工具交換装置を提供することを目的とす
る。

上記の目的を達成するために、この考案は、回
転駆動装置と、この回転駆動装置によつて作動せ
しめられる第１伝動装置及び第２伝動装置と、工
具の把持装置を備え、フレームに設けられた中空
の固定部材の外周に軸方向と周方向に移動かつ回
転自在に同心状に嵌合された可動部材と、上記固
定部材の中心に挿入され上記第１伝動装置によつ
て周方向に回転せしめられるスプライン軸と、こ
のスプライン軸にスプライン軸の軸方向に移動自
在に設けられスプライン軸の回転を可動部材に伝
えてこれを周方向に回転させる介在部材と、外周
にカム溝を有するとともに固定部材の内側に固定
部材と同心状に挿入され第２伝動装置により周方
向に回転せしめられるバレルカムと、可動部材に
連結して上記カム溝に嵌入されバレルカムの周方
向の回転で可動部材を軸方向に移動させるカムフ
オロワとを具備した構成とした。

以下、この考案の一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図と第２図はこの考案の一実施例を示すも
ので、図中１はフレームである。このフレーム１
の第１図において右上部には回転駆動装置２が出
力軸３をフレーム１内に突出させて取り付けられ
ている。回転駆動装置２は減速機付きの電動モー
タよりなり、その出力軸３には第１伝動装置４と
第２伝動装置５が連結されている。上記第１伝動
装置４は、出力軸３に固定された歯車６、フレー
ム１に取り付けられた第１中間軸７に支持されて
上記歯車６に噛み合わされた中間歯車８、フレー
ム１に取り付けられた第２中間軸９に支持された
第１ゼネバドライバ１０、上記中間歯車８に噛み
合わされて上記第１ゼネバドライバ１０に固定さ
れた歯車１１、フレーム１に取り付けられた第３
中間軸１２に支持され、上記第１ゼネバドライバ
１０によつて間欠的に回転せしめられる第１ゼネ
バホイール１３、この第１ゼネバホイール１３に
固定された歯車１４、周方向に回転自在にフレー
ム１に支持されたスプライン軸１５に取り付けら
れ、上記歯車１４に噛み合わされた歯車１６とか
ら構成されている。

上記第１ゼネバドライバ１０と第１ゼネバホイ
ール１３とは、第１間欠回転機構Ａを構成し、第
２図に示すように、第１ゼネバドライバ１０がそ
の１回転中の120度分回転すると、その駆動ピン
１７が第１ゼネバホイール１３の溝１８に噛み合
つて第１ゼネバホイール１３が60度回転するよう
になつている。なお、上記において歯車６と歯車
１１の歯数比は１対２に、また歯車１４と歯車１
６の歯数比は３対１に設定されている。したがつ
て、回転駆動装置２の出力軸３が２回転すると歯
車１１が１回転し、また、第１ゼネバドライバ１
０がその１回転中の120度分回転する間に第１ゼ
ネバホイール１３が60度回転し、それによりスプ
ライン軸１５が180度回転する。

また第２伝動装置５は、出力軸３に固定された
歯車２０、フレーム１に取り付けられた第４中間
軸２１に支持されて上記歯車２０に噛み合わされ
た中間歯車２２、前記第２中間軸９に支持された
第２ゼネバドライバ２３、この第２ゼネバドライ
バ２３に固定されて上記中間歯車２２に噛み合わ
された歯車２４、前記第３中間軸１２に軸支され
上記第２ゼネバドライバ２３により間欠的に回転
させられる第２ゼネバホイール２５、この第２ゼ
ネバホイール２５に固定された歯車２６、前記ス
プライン軸１５に遊嵌されて上記歯車２６に噛み
合わされた歯車２７とから成る。

上記において、第２ゼネバドライバ２３と第２
ゼネバホイール２５とは第２間欠回転機構Ｂを構
成し、第２ゼネバドライバ２３がその１回転中の
120度分回転すると、間欠回転機構Ａと同様に、
その駆動ピンが第２ゼネバホイール２５の溝に噛
み合つて第２ゼネバホイール２５が60度回転する
ようになつている。また歯車２０と歯車２４との
歯数比は１対１に、歯車２６と歯車２７の歯数比
は３対１にそれぞれ設定されている。この場合
は、出力軸３が１回転すると歯車２４も１回転
し、また、第２ゼネバドライバ２３がその１回転
中の120度分回転することにより第２ゼネバホイ
ール２５が60度回転し、それにより歯車２７が
180度回転する。

一方、フレーム１の第１図において下部には、
スプライン軸１５を中心に配して中空の固定部材
２９が固定され、可動部材３０を軸方向と周方向
に移動かつ回転自在に支持している。上記可動部
材３０は、後で述べる一対の把持装置３１を180゜
対向位置に備え、前記スプライン軸１５の軸方向
に相対移動自在に、かつスプライン軸１５と一緒
に周方向に回転するようにスプライン軸１５に嵌
合された介在部材（軸受）３２に、中空軸３３を
介して連結されており、スプライン軸１５ととも
に周方向に回転する構成となつている。

さらにまた、前記固定部材２９の内部には、一
端にカムフオロワ３４を備えた筒体３５が、固定
部材２９に固着された滑りキー３６を滑り溝３７
に入れて嵌挿され、他端に設けられたボールベア
リング３８で中空軸３３を支持している。上記中
空軸３３と筒体３５の間には、外周面にカム溝３
９を形成したバレルカム４０が上記カムフオロワ
３４をカム溝３９に入れ、かつその一端を、前記
歯車２７に結合された固定板４１に固定して嵌挿
されている。上記バレルカム４０とカムフオロワ
３４とはカム装置Ｃを構成し、歯車２７によるバ
レルカム４０の周方向の回転でカムフオロワ３４
と一緒に筒体３５及び可動部材３０を軸方向に移
動させる。

なお、二つの間欠回転機構Ａ，Ｂの関係は、第
５図に示すように第２間欠回転機構Ｂの第２ゼネ
バホイール２５が作動した後停止すると、第１間
欠回転機構Ａの第１ゼネバホイール１３が作動を
開始し、その後第１ゼネバホイール１３が停止す
ると第２ゼネバホイール２５が再び作動するよう
になつている。また、カム溝３９はバレルカム４
０の１回転でカムフオロワ３４を前後（第１図で
左右）に１往復させるようになつている。

第３図と第４図は前記可動部材３０に取り付け
られる把持装置３１の一例を示すもので、可動部
材３０に一体のグリツパアーム４３の両端（第３
図では一方しか示されていない）に、工具４４を
挾んで保持する一対の挾み具４５が枢軸４６で回
動自在に取り付けられている。挾み具４５はその
先端に挾みローラ４７を備え、自体の根端部とグ
リツパアーム４３との間に入れられた押しばね４
８の作用により、枢軸４６を支点に回転して挾み
ローラ４７で工具４４を把持する構成となつてい
る。また、上記のグリツパアーム４３には、スト
ツパ４９がその先端をグリツパアーム４３の溝４
３ａに突出させ、かつ上記挾み具４５の根端部に
設けられた係止片５０の回動面に出没自在に取り
付けられている。このストツパ４９は、ばね５１
により上記係止片５０の回動面に押し動かされて
挾み具４５の緩み回動を阻止し、挾み具４５，４
５に把持された工具の脱落を防止するものであ
り、グリツパアーム４３の溝４３ａに突出された
先端を、フレーム１の所定位置に固定されている
ピン５３により押されると、第４図のように係止
片５０の回動面から退出して挾み具４５，４５か
らの工具の取外しを自由にする構成となつてい
る。５２は押しばね４８による挾み具４５の過回
動を防止しているストツパピンである。５４は押
しばね４８の一端を支持すると共に、ストツパ４
９のグリツパアーム４３からの脱出を防止する蓋
部材である。５５は、グリツパアーム４３の後面
に、前記溝４３ａに貫通してあけた孔であり、前
記ピン５３が自由に挿通し得る大きさに形成され
ている。また、第１図の５６は歯車６に噛み合わ
された制御歯車であり、歯車６の２回転で１回転
するようにその歯数が歯車６の２倍に設定されて
いる。この制御歯車５６は60度300度の位置に２
個のドグ５７，５８を有し（第１図では２個のド
グ５７，５８が互いに接近して描かれているが、
実際には上記のように120度（240度）離なされて
いる）、モータ２が起動してフレーム１に取り付
けられた完了確認スイツチ５９の位置にドグ５８
がくると、完了確認スイツチ５９がONとなつて
コラム（図示せず）の戻り移動を指令する。そし
てその後、モータ２には停止指令スイツチ６０が
ドグ５７によつてONとされるまで、空回転をつ
づけさせ、第５図、120度の位置で停止させるが、
この間自動工具交換装置には動きがない。

なお、この考案においては、伝動装置４，５、
各間欠回転機構Ａ，Ｂ、カム装置Ｃ、及び把持装
置３１等の具体構造は種々変更可能で、上記に限
られるものではない。

次にこの考案の工具交換装置の作用を説明す
る。

工具の交換に際しては、工具交換装置はグリツ
パーアーム４３を水平にして左右の把持装置３１
を左右の工具マガジンとコラム（いずれも図示省
略）に向けている。この状態において、コラムが
工具交換装置に近づき、その主軸に保持された工
具を上記一方の把持装置３１の挾み具４５，４５
の間に挾み込む。コラムの上記移動で工具交換装
置が工具マガジンに向つて移動し、他方の把持装
置３１の挾み具４５，４５の間に工具マガジンの
工具を挾み込ませる。

この状態において、回転駆動装置２の出力軸３
に取り付けられた歯車２０が、回転駆動装置２に
よつて回転角０度の状態から120度回転せしめら
れると、第２間欠回転機構Ｂの第２ゼネバドライ
バ２３が第２ゼネバホイール２５に噛み合つてこ
れを回転させる。第２ゼネバホイール２５の回転
は、歯車２６→歯車２７→固定板４１→バレルカ
ム４０の順にバレルカム４０に伝わる。したがつ
てカムフオロワ３４が移動し、筒体３５とともに
可動部材３０が軸方向に前進する。第２ゼネバホ
イール２５は歯車２０が240度回転したところで
第２ゼネバドライバ２３から外れて停止する。上
記可動部材３０の前進により、挾み具４５，４５
にそれぞれ把持された工具４４が工具マガジンと
主軸から引き抜かれる。

歯車２０が240度回転すると、今度は第１間欠
回転機構Ａの第１ゼネバドライバ１０が第１ゼネ
バホイール１３に噛み合つてこれを回転させる。
この場合は、第１ゼネバホイール１３の回転が、
歯車１４→歯車１６→スプライン軸１５→介在部
材３２→中空軸３３→可動部材３０の順に可動部
材３０に伝達され、可動部材３０が把持装置３１
と一緒に回転する。歯車２０が480度回転したと
ころで第１ゼネバホイール１３が第１ゼネバドラ
イバ１０から外れ、可動部材３０は前に述べたよ
うに180度回転して停止する。この可動部材３０
の回転によつて、工具マガジンから新しく取り出
された工具とそれまで主軸で使用されていた工具
とが相互に位置を変える。

上記のように歯車２０が480度回転して可動部
材３０が180度回転し終ると、再び第２ゼネバホ
イール２５が作動し、バレルカム４０を回転させ
る。このバレルカム４０の回転により、今後は筒
体３５と可動部材３０が後退し、把持装置３１に
把持されている工具を工具マガジン及び主軸に装
着する。

可動部材３０が後退端に後退したときには、フ
レーム１に固定してあるピン５３がグリツパアー
ム４３の穴から溝４３ａ内に突入し、ストツパ４
９を突出すので、挾み具４５の根端部の係止片５
０の固定状態が解除され、該挾み具４５は、その
挾みローラ４７の側が開き得る状態となるので、
工具を主軸に装着後、グリツパアーム４３を、工
具（主軸）の中心と可動部材３０の中心とを結ぶ
線上を主軸から離れる方向へ移動させると、グリ
ツパアーム４９は押しばね４８の弾力に抗して、
その挾みローラ４７側を開き主軸に装着した工具
を容易に開放する。上記の作業は歯車２０が600
度回転したところで終了する。その後歯車２０は
120度（合計720度）回転して１サイクルが終了す
る。

以上説明したように、この考案は、工具を把持
する把持装置の一連の動作を一台の回転駆動装置
により行うものであるから、除中での作動毎の確
認が不要で、従来のような信号の受渡しに必要な
時間を省いて迅速に工具を交換できるとともに、
作動の連係ミスを生ずることもなく信頼性を高め
ることができる。また、油圧が不要となり、工具
の切換え作動中のみ回転駆動装置のモータを回転
させればよいので、経済的であり、しかも騒音が
小さく作業環境を改善し得る長所がある。

その上、この考案に係る工作機械の工具交換装
置は、スプライン軸を中心に、介在部材、バレル
カム、固定部材、及び可動部材がそれぞれ同心状
に配設されているので、部品の配設スペースが小
さくて済み、コンパクトな構成となり、配置上の
制約がなく実施しやすい利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る工作機械の工具交換装
置の一実施例を示す断面図、第２図は間欠回転機
構の一例を示す正面図、第３図は一部を破断して
示した把持装置の平面図、第４図はストツパ部分
の断面図、第５図は作動のサイクル図である。 １……フレーム、２……回転駆動装置、４……
第１伝動装置、５……第２伝動装置、１５……ス
プライン軸、２９……固定部材、３０……可動部
材、３１……把持装置、３２……介在部材、３４
……カムフオロワ、３９……カム溝、４０……バ
レルカム、４４……工具、Ａ……第１間欠回転機
構、Ｂ……第２間欠回転機構、Ｃ……カム装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転駆動装置２と、この回転駆動装置２によつ
   て作動せしめられる第１伝動装置４及び第２伝動
   装置５と、工具４４の把持装置３１を備え、フレ
   ーム１に設けられた中空の固定部材２９の外周に
   軸方向と周方向に移動かつ回転自在に同心状に嵌
   合された可動部材３０と、上記固定部材２９の中
   心に挿入され上記第１伝動装置４によつて周方向
   に回転せしめられるスプライン軸１５と、このス
   プライン軸１５にスプライン軸１５の軸方向に移
   動自在に設けられスプライン軸１５の回転を可動
   部材３０に伝えてこれを周方向に回転させる介在
   部材３２と、外周にカム溝３９を有するとともに
   固定部材２９の内側に固定部材２９と同心状に挿
   入され第２伝動装置５により周方向に回転せしめ
   られるバレルカム４０と、可動部材３０に連結し
   て上記カム溝３９に嵌入されバレルカム４０の周
   方向の回転で可動部材３０を軸方向に移動させる
   カムフオロワ３４とを具備したことを特徴とする
   工作機械の工具交換装置。