JPH02262936A - 工具交換装置を備えた工作機械 - 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］ 本発明は工具交換装置を備えた工作機械に関する。

［従来技術］ 従来、一端に各種工具を着脱可能に保持し、内部に前記
工具に対する工具クランプ機構を内蔵する主軸と、前記
主軸を回転可能に支持する主軸台と、その主軸台を、前
記主軸に保持された工具と相対する被加工物に対して相
対的に、前記主軸の回転軸線と同方向に往復移動可能に
支持するフレームと、複数の各種工具を保持する工具マ
ガジンと、その工具マガジンに保持された工具の一つを
選択して前記主軸に装着された工具と交換するための工
具交換装置とを備えた工作機械において、前記主軸と工
具マジガンとの間に工具交換アームを配置し、該工具交
換アームによる工具の把持、主軸の回転軸線と同方向へ
の往復動及び該軸線を中心としだ回動運動により主軸と
工具マガジン上の工具とを交換するものが知られている
。

最近では、上記工具交換アームの動きを一個の駆動源に
より制御されるカムにより制御することにより工具交換
を行うものもあるが、いずれも工具交換アームの運動の
みを制御するものであって、工具交換時には必須の主軸
の工具のクランプ及びアンクランプ動作は、別の駆動源
若しくは前記カムとは無関係に別の位置に配置されたカ
ム等により行われていた。

［発明が解決しようとする課題］ このため、工具のクランプ及びアンクランプ用の駆動源
を配置するものにおいては、全体が大型化したり、コス
トアップになる等の問題点があった。

また、工具のクランプ及びアンクランプ用のカムを工具
交換アームの運動を制御するためのカムと無関係に配置
したものにおいては、工具交換を行う毎に工具のクラン
プ及びアンクランプを行うための予め決められた工具交
換位置に主軸台を復帰させる必要が有り、工具交換に要
する時間が長びくと共に、加工時間の短縮化の妨げにな
る等の問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するするためになされたも
のであり、工具交換に必要な全ての運動を主軸台の位置
に拘らず任意の位置で行うことができ、工具交換に要す
る時間を短縮することができる工具交換装置を備えた工
作機械を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明においては、一端に
各種工具を着脱可能に保持し、内部に前記工具に対する
工具クランプ機構を内蔵する主軸と、前記主軸を回転可
能に支持する主軸台と、その主軸台を、前記主軸に保持
された工具と相対する被加工物に対して相対的に、前記
主軸の回転軸線と同方向に往復移動可能に支持するフレ
ームと、複数の各種工具を保持する工具マジガンと、そ
の工具マガジンに保持された工具の一つを選択して前記
主軸に装着された工具と交換するための工具交換装置と
を備えた工作機械において、前記工具クランプ機構が、
主軸の中心孔内に設けられ、常には付勢手段によって主
軸の前記工具着脱部と逆の側に付勢されるドローバーを
含み、そのドローバーは、前記主軸に設けられた軸線方
向に長い長孔から半径方向に突出する工具リリースピン
を備えていることと、前記工具交換装置を駆動するため
に、前記主軸台に設けられ、一個のモータによって回転
される駆動軸と、その駆動軸に取付けられた一個のカム
と、そのカムによって作動され、前記リリースピンを介
して前記ドローバーを前記付勢手段の付勢力に抗して作
動し、工具の主軸に対するアンクランプを行わせるため
のカムフォロワーとを備えている。

［作用］ 本発明は上記構成により、一個のモータにより駆動軸が
回転されると、工具交換装置が駆動されて工具マガジン
に保持された工具の一つと主軸に装着された工具とが交
換されると共に、駆動軸に取付けられた一個のカム及び
カムフォロワーによりリリースピンを介してドローバ−
が付勢手段の付勢力に抗して作動されて、工具の主軸に
対するアンクランプがなされ、主軸台を被加工物から相
対的に必要以上に復帰させることなく、任意の位置で工
具交換が行わ°れる。

それにより、−加工終了時点から工具交換を行うために
必要な距離だけ被加工物から離間させた後工具交換を行
い、再び被加工物の加工位置まで移動する時間を従来に
比較して短縮することができる。

［実施例］ 本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。

第２図は本発明に係る工具交換装置が搭載されたマシニ
ングセンタを示す斜視図、第３図は平面図である。

基台１に直立して固定されたコラム２に主軸台３が支持
されている。主軸台３はリニアガイド４に案内され２軸
送りモータ５及び送りねじ６により上下方向に移動され
る。テーブル７は水平面でＸ−Ｙ方向に移動可能である
。主軸台３には主軸１１及び主軸１１に直線連結された
主軸モータ１０の他に、回転型の工具マガジン８が搭載
されている。工具マガジン８はマガジンモータ１２によ
り回転され選択工具が割出される。また、主軸台３には
、工具マガジン８と主軸１１との間で工具１３を交換す
る工具交換装置（ＡＴＣ装置）が組込まれている。両端
に工具把持爪１５を備えた旋回アーム１６、工具交換駆
動モータ１７（以下ＡＴＣモータ１７と称す）等がその
部材である。

第１図は本発明に係る工具交換装置の機構の概要を示す
模式図である。

ＡＴＣモータ１７の回転はウオーム２１及びウオーム歯
車２２により工具交換駆動軸２３（以下ＡＴＣ駆動軸２
３と称する）に伝えられる。ＡＴＣ駆動軸は軸受２４，
２５により主軸台に回転自在に軸支されている。ＡＴＣ
駆動軸２３には４つ一方、第１のスリーブ２６が軸受２
７，２８により主軸台３に回転自在に軸支されている。

第１のスリーブ２６の内周面にはスプラインキー２９が
形成され、第２のスリーブ３０のスプライン部３１が係
合する。第２のスリーブ３０は第１のスリーブ２６の内
周面及びメタル軸受３２を介して主軸台３に支承され、
第１のスリーブ２６ど一体に回転されると共に軸方向に
摺動可能である。第２のスリーブ３０の先端には旋回ア
ーム１６が固定されている。第２のスリーブ３０は旋回
アーム軸をなす、旋回アーム１６内には工具把持爪１５
を開閉する開閉８１棺が内蔵されている。その開閉ｉｔ
Ｒの駆動部に、第２のスリーブ３０に押通され主軸台３
に回転自在に支持された回動ロッド３３が係合し、回動
ロッド３３の回転により工具把持爪１５を開閉する。そ
して、旋回アーム１６の回転及び軸方向への移動により
主軸１１と工具マガジン８の工具ボット３４との間で工
具１３を交換する。

ＡＴＣｍＩＦＩＪ軸２３に設けられた第１ノカムハ２枚
の板カム３５．３６からなる複合カムであり、いわゆる
パラレルカム３７と称されるものである。

２枚の板カム３５．３６は、第１のスリーブ２６と一体
に構成された従動子３８の従節ローラ３９゜４０に当接
し、第１のスリーブ２６の回転位置を規制する。そして
、ＡＴＣ駆動軸２３の一回転の間に第１のスリーブ２６
を間欠的に１８０°回転させる。

ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた第２のカムは円筒部材４
１の周面に形成された第１の円筒溝カム４２である。第
１の円筒溝カム４２に従動して揺動される揺動レバー４
３に設けられた接触子４４が、第２のスリーブ３０外周
の円周消４５に係合し、第２のスリーブ３０の軸方向位
置を規制する。

ＡＴＣ駆動軸２・３の一回転の間に第２のスリーブ３０
は軸方向に間欠的に一往復される。

Ａ’ｒＣＷＸｗＪ軸２３に設けられた第３のカムは円板
４６の上面に形成された千面消カム４７である。

千［Ｎｆｌカム４７に従動して往復動されるラック４８
がｌ！ｉ］勤口・ソド３３のビニオンＡＱＪ−ぶ呑１　
血動ロッド３３の回動位置を規制する０回動ロッド３３
の回動位置に従って工具把持爪１５が開閉される。

ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた第４のカムは円筒部材４
１の上部に形成された第２の円筒溝カム５１である。第
２の円筒溝カム５１に従動して揺動される揺動部材５２
により工具脱着装置のドローバー５３に連結された工具
リリースピン５４を押圧し、主軸１１の工具１３をアン
クランプ状態とすることが可能である。

以下、上記のａｍの詳細について説明する。

第４図は主軸台３の左側面を覆う工具マガジン８を取外
して見た第３図のＡ−Ａ線矢視図であり、第５図は第２
のスリーブ３０の縦断面図である。

主軸台３の上部に円筒形状のブラケット５７が固定され
ている。その円筒状ブラケット５７及び主軸台３のリブ
部５８に軸受５９．６０を介して第１のスリーブ２６が
回転自在に支承されている。

第１のスリーブ２６は、多数の従節ローラ３９゜４０を
支承する上下３板の円板からなるパラレルカム３７の従
動子３８と一体に構成されている。

また、その内周面にはスプラインキー２９が形成されて
いる。

第２のスリーブ３０の上部にはスプライン３１が形成さ
れ、そのスプライン３１が第１のスリーブ２６のスプラ
インキー２９と係合して第２のスリーブ３０の上部を支
承する。第２のスリーブ３０の下部はメタル軸受３２に
より主軸台３に回転自在かつ軸方向に移動自在に支承さ
れている。第２のスリーブ３０の中央部外周にはリング
部材６１がねじ６２により固定されており、そのリング
部材６１の円周溝４５に揺動レバー４３の接触子４４が
係合して第２のスリーブ３０の軸方向位置を規制し支持
している。

第２のスリーブ３０の内部には、工具把持爪１５を開閉
するための回動ロッド３３が押通されている０回動ロッ
ド３３は上端部を円筒状ブラケット５７内で軸受６３に
より回転自在に支持されている０回動ロッド３３は軸方
向には移動することができない０回動ロッド３３の上端
に設けられたピニオン４９は、円筒状ブラケット５７に
摺動自在に支持され平面溝カム４７に従動して往復動さ
れるラック４８と係合する。

第２のスリーブ３０を回転駆動するカムインデックス機
構について第５図及び第６図を参照し説明する。第６図
は第４図のＢ−Ｂ線断面図である。

ＡＴＣ駆動軸２３に固定された２枚の板カム３５．３６
はそれぞれ真内部３５Ａ、３６Ａと山部３５Ｂ、３６Ｂ
とからなるカム輪郭を有し、２枚の板カム３５．３６の
山部３５Ｂ、３６Ｂは互いにずらして構成されている。

第１のスリーブ２６と一体に形成された３枚の円板３８
の間には、それぞれ４つの従節ローラ３９．４０が回転
自在に支持されパラレルカム３７の従動子３８を構成し
ている。上段の従節ローラ３９と下段の従節ローラ４０
とは互い違いに位置するように配役されている。２枚の
板カム３５．３６はそれぞれ４つの従節ローラ３９．４
０のいずれかに当接する。

ＡＴＣ駆動軸２３の回転に従い、仮カム３５゜３６の山
部３５Ｂ、３６Ｂが一種のギアの様になって従節ローラ
３９，４０と噛み合い、従動子３８即ち第１のスリーブ
２６を回転させる。また、第６図に示す様に板カム３５
．３６の真内部３５Ａ。

３６Ａが従節ローラ３９．４０に当接しているときは、
上下段の互い違いの従節ロニラ３９．４０が板カム３５
．３６の真内部３５Ａ、３６Ａを挟んだ状態になり、板
カム３５．３６の回転にかかわらず従動子３８即ち第１
のスリーブ２６は完全にロックされた停止状態になる。

板カム３５゜３６のカム輪郭は１８０°の回転で従動子
３８を１８０°回転し、残りの１８０°の回転では従動
子３８を停止状態にロックするように形成されている。

第２のスリーブ３０を軸方向に往復動さぜる軸送り機構
について第４図及び第７図を参照し説明する。第７図は
第４図のＣ−Ｃ線断面図である。

揺動レバー４３が主軸台３の隔壁６５に枳けられた軸６
６を支点として揺動自在に支承されている。従動レバー
４３の中央部には四方に突出した円筒形状のカムフォロ
ワー６７が設けられ、先端部にはローラからなる接触子
４４が設けられている。カムフォロワー６７は第１の円
筒溝カム４２に係合され、先端の接触子４４は第２のス
リーブ３０に固定されたリング部材６１の円周溝４５に
係合されている。ＡＴＣ駆動軸２３の回転に従い第２の
スリーブ３０が軸方向に上下動される。

回動ロッド３３を平面渭カム４７に従動して回動する８
！構について第８図及び第９図を参照し説明する。第８
図は第４図のＤ−ＤＢ階段断面図、第９図は第８図のＥ
−Ｅ線矢視図である。

主軸台３の天井壁７０に水平レバー７１が中央部を軸７
２に支承され、水平面内で揺動自在に取付けられている
。水平レバー７１の一端には下方に突出した円筒状のカ
ムフォロワー７３が設けられ、他端には上方に突出した
円筒状の接触子７４が設けられている０回動ロッド３３
の上端を支持する円筒状ブラケット５７には水平方向に
貫通ずる円形の案内孔７５が形成され、その案内孔７５
にラック４８が摺動自在に押通され案内されている。ラ
ック４８は回動ロッド３３の上端に設けられたピニオン
４９と噛合する０円筒状ブラケット５７の側面から突出
したラック４８の後端部には係合溝７６が形成され、そ
の係合ｆＭ７６に水平レバー７１の接触子７４が係合す
る。また、水平レバー７１のカムフォロワー６７は千面
講カム４７に係合する。ＡＴＣ駆動軸２３の回転し従い
、水平レバー７１が揺動され、ラック４８が前後に摺動
されて回動ロッド３３が回動される。

回動ロッド３３の回動に従って工具把持爪１５を開閉す
る把持爪開閉機構について第５図及び第１０図を参照し
て説明する。第１０図は第５図のに−に線断面図である
。

回動ロッドの下端部には円筒形状をしたソケット８０が
ピン８１により取付ちれている。ソケット８０は第２の
スリーブ３０の内周面に摺接し、回動ロッド３３の下端
を第２のスリーブ３０の回転中心軸線上に支持する。回
動ロッド３３の下ｈ１には、水平方向に突出して係合ピ
ン８２が設けられている。

一方、第２のスリーブ３０の先端に固定された旋回アー
ム１６の中心には、ピニオン軸８３が軸受８４，８５を
介し垂直に軸支されている。ピニオン軸８３の上端面に
は回動ロッド３３の係合ピン８２と係合するための０字
泊８６が形成されている。第５図に示す鶴に、第２のス
リーブ３ｏが上昇端に位置したときに、係合ピン８２が
０字泊８６に係合し回動ロッド３３の回動に従動してピ
ニオン軸８３が回動される。

旋回アーム１６内には、ピニオン、軸８３のとニオンに
噛合するラック部材８８がケーシング８９に案内され左
右に摺動自在に設けられている。ラック部材８８は、そ
の先端部９０がケーシング８９から突出し工具ホルダの
消に係合するノツチを兼ねる部材である。ラック部材８
８の摺励面をなず側面には２つのＶ？ｉ９１，９２が垂
直に形成されている。ケーシング８９の上記Ｖ？１ｉ９
１，９２に対応する位置に孔９３が設けられ、その孔９
３に、ねじ９４によって圧縮されなばね９５により付勢
されたボール９６が配設されている。ボール９６は■溝
９１．９２に係合可能であり、ラック部材８８を前進位
置又は後退位置に保持することができる。ラック部材８
８の中央部には長孔状の透孔９７が設けられ、その透孔
９７を押通して２木の固定ビン９８．９９が直立してケ
ーシング８９に固定されている。透孔９７はラック部材
８８の直線移動を逃がすためのものである。

一方の工具把持爪１５Δが２つのレバー１０１゜１０２
により固定ビン９８．９９に連結されている。各レバー
１０１，１０２はピン１０３，１０４により工具把持爪
１５Ａと連結されており、各レバー１０１，１０２は揺
動自在である。一方の工具把持爪１５Ａを連結するレバ
ー４０１，１０２はラック部材８８の上方で固定ビン９
８．９９に連結し、対となる他方の工具把持爪１５Ｂを
連結するレバー１°０５，１０６はラック部材８８の下
方で固定ビン９８．９９に連結する。各レバー１０１．
１０２及び１０５．１０６の揺動を可能とするスペース
を空けるため、ラック部材８８の透孔９７が設けられた
附近は上下面が削られ板厚が薄くされている。

ピニオン軸８３が回転駆動されラック部材８８が前進す
ると、ラック部材８８の後方の段部１０７がレバー１０
１の側端を押圧し、固定ビン９８を中心にレバー１０１
が回転されて工具把持爪】。

５Ａを閉じる。そして、ボール９６がＶ消９１に係合し
た状態でラック部材８８が保持される。その後、第２の
スリーブ３０が下降し回動ロッド３３の係合ビン８２と
Ｕ’？’？ｉ８６との係合が外れ、ピニオン軸８３がフ
リーになった状態でも、作用角の関係から工具把持爪１
５からの力によりラック部材８８が移動することはない
０回動ロッド３３によりピニオン軸８３が逆方向に回転
されラック部材８８が後退すると、ラック部材８８の前
方の段部１０８がレバー１０２の側端を押圧し、工具把
持爪１５Ａを開く。

工具脱着装置駆動Ｉ！１構について第１１図、第１２図
及び第１３図を参照し説明する。第１１図は第４図のＦ
−Ｆ線断面図、第１２図は第１１図のＧ−Ｇａ断面図、
第１３図は主軸の縦断面を示す第１１図のＨ−Ｈ！１ｆ
ｌＪｉ面図である。

主軸台３の側壁１１１には、上下方向に延びる突出部１
１２が形成され、その内側面には内面に円柱形状の空間
を有するフランジ部１１３が形成されている。主軸台３
の隔壁６５には、内面に前記フランジ部１１３と路間−
の空間を有するフランジ部１１４が形成されている。そ
して、前記フランジ部１１３，１１４の空間には、すべ
り軸受１２１．１２２が夫々取付けられ、そのすべり軸
受１２１，１２２には夫々支持棒１２３，１２４が上下
方向Ｇ：摺動可能に支持されている。その各支持棒１２
３．１２４の上部には、連結部材１２５がねし１２６．
１２７により夫々固定されている。連結部材１２５の先
端は主軸台３の隔壁６５の窓１２８を押通してＡＴＣ駆
動軸２３が配設された室に述するようにされている。そ
の連結部材１２５の先端にはカムフォロワ１１６が回転
自在に取付られ、第２の円筒溝カム５１に係合する。

連結部材１２５とは垂直な方向に揺動部材５２が配設さ
れる。揺動部材５２は側壁１１１及び隔Ｍ６５に支持さ
れた水平軸１１７に中央部を支承され上下方向に揺動自
在である。揺動部材５２の一端には上下方向に二つに岐
れた二股部１１８が形成され、その二股部１１８が連結
部材１２５の略中間部を挟持して、揺動部材５２が連結
部材１２５に係合されている。揺動部材５２の他端は水
平方向に７字状に２つに岐れ、その７字部１１９が主軸
１１の側面に突出した工具リリースピン５４を上方から
押圧可能である。

第２の円筒溝カム５１のカム高さが低いときは揺動部材
５２の７字部１１９は工具リリースピン５４から離れ、
第２の円筒溝カム５１のカム高さが高いときは揺動部材
５２が揺動され７字部１１９が工具リリースピン５４を
上方から押圧する。

工具脱着装置１二ついて第１３図を参照し説明する。こ
の装置は、テーパー形状のアーバー１３０及びプルスタ
ッド１３１を備える工具１３を着脱自在に装着するもめ
である。主軸１１の軸端面にはアーバー１３０が密着し
テーパ嵌合するテーパ孔１３２が設けられている。テー
パ孔１３２に連通ずる上方のコレット室１３３には円筒
形状をしたコレット１３４が軸方向に摺動自在に設けら
れている。コレット１３４の周上に設けられた複数の小
さなテーパ孔１３５ｃこボール１３６が配設され、複数
のボール１３６がプルスタッド１３１のネック部を囲む
ように保持されている。コレット１３４が上昇したとき
には、各ボール１３６はコレット室１３３上部のテーパ
部１３７に押圧されて中心方向に移動し、複数のボール
１３６がプルスタッド１３１を挟持して引き上げる。一
方、コレット１３４が下降したときは、第１３図に示す
様に、コレット室１３３の側壁がやや拡がっているため
各ボール１３６は径方向に逃げることができ、プルスタ
ッド１３１は自由にコレット１３４内を通過することが
できる。

コレット１３４にはドローバ−５３が固着され、ドロー
バ−５３の上端には、ねじによりプラグ１３８が固定さ
れている。プラグ１３８は主軸１】の中空部内を軸方向
に摺動自在である。プラグ１３８と、主軸１１の中堅部
に形成された段部１３９との間に一群の皿ばね１４０が
弾力的に圧縮介挿されている０皿ばね１１１ｏの強い圧
縮力にＪ：リブラグ１３８は上方に付勢され、ドローバ
−５３及びコレット１３４が上方に付勢されている。主
軸１１には長円形の長孔１４１が対向的に設けられ、そ
の長孔１４１がらプラグ１３８に直交して挿通固定され
た工具リリースピン５　／ｌが突出し°Ｃいる。

揺動部材５２の７字部１１９により、工具リリースピン
５４を皿ばね１４０の付勢力に抗して下方に押圧するこ
とにより工具１３をアンクランプ状態とすることができ
る。

工具マガジン８の搭造について第１４図を参ｊ（１し説
明する。第１４図は第３図のＪ−Ｊ線断面図である。

フレーム１５０の中央部に突出した円筒状部分１５１に
、軸受１５２を介して円盤１５３が回転自在に支持され
ている０円盤１５３の裏面に固定された環体１５４には
、同一円周上に多数のローラ１５５が配設されている。

これらのローラ１５５はバレルカム１５６のカムフォロ
アをなす、カム軸１５７が垂直にフレーム１５０に軸支
されている０円筒部材にスパイラル状に溝が創成された
バレルカム１５６がカム軸１５７に固定され、複数のロ
ーラ１５５と係合する。カム軸１５７は減速機１５８を
介してフレーム１５０上部に配設されたマガジンモータ
１２に連結されている。カム軸１５７の回転に従動して
次々にローラ１５５がバレルカム１５６に係合し、円盤
１５３を同幅駆動する。

円盤の表面には多数の工具ボット３４を支持する支持部
材１６０が固定されている。支持部材１６０は円盤１５
３の周囲で放射状にかつ内部の方向（図面左方向）に延
出し、その各延出部１６１に設けられた支持軸１６２に
各工具ボット３４が揺動可能に支持されている。

各工具ボット３４には圧縮ばね１６４で付勢されたボー
ル１６５からなるラッチ機構が設けられており、工具１
３を圧縮ばね１６４の付勢力に抗して強く押し込むとプ
ルスタッド１３１にボール１６５が係合して工具１３が
保持され、圧縮ばね１６４の付勢力に抗して強く引き抜
くと工具］３を工具ボット３４がら取外すことができる
。

各工具ボット３４の後端にはビン１６６が設けられてい
る。このビン１６６に係合可能なＵ字溝１６７を有する
スライダ１６８が上下方向に摺動自在にフレーム１５０
下方に支持され、エアシリンダ１７０のピストンロッド
１７１に連結されている。最も下の位置に割出された工
具ボット３４のビン１６６がスライダ１６８のＵ字溝１
６７に係合する。ピストンロッド１７１を後退してスラ
イダ１６８を上昇さぜることにより、想像線に示す様に
、割出された工具ボット３４が９０’回転されてマガジ
ンから取出され、旋回アーム１６により工具交換が可能
な姿勢にされる。マガジンの周囲を囲む円筒状のカバー
１７２は工具１３が取出される最下部の箇所だけ切欠が
れている。

以上の構成に基き作動について第１５図及び第１６図を
参照し説明する。第１５図は工具交換装置の作動を示す
タイミングチャート、第１６図はシーケンス図である。

加工が終了するとＺ＠送りモータ５が駆動され、工具１
３が被加工物と干渉しない位置まで主軸台３が上昇され
る（状Ｒ２０２＞、同時に主軸１１の定位値停止が行な
われる（状！２０２）、また、工具マガジン８のシリン
ダ１７０が上昇され割出された工具ボット３４が９０′
″回転され・て工具交換が可能な姿勢にされる（状Ｂ５
０２）。

主軸定位値停止が確認されると直ぢにＡＴＣモータ１７
が駆動されＡＴＣ駆動軸２３が回転を始める。ＡＴＣＩ
ＩＫ動軸２３が約２０°回転したところから平面溝カム
４７のカム高さが上昇を始め、回動ロッド３３を回転し
て工具把持爪１５を閉じる（状Ｂ２Ｏ３，３０３＞、こ
れにより、主軸１１及び工具マガジン８の工具１３が旋
回アーム１６に保持される。ＡＴＣ駆動軸２３が約３５
°回転すると第２の円筒溝カム５１のカム高さが上昇を
始め、揺動部材５２により工具リリースピン５４を押し
下げ、主軸１１に保持された工具１３をアンクランプ状
態にする（状！２０４）、さらにＡＴＣ駆動軸２３の回
転が進み約６５°の回転角に達すると、第１の円筒溝カ
ム４２のカム高さが下降を始め、゛第２のスリーブ３０
を下降させて工具１３の抜取りを開始する（状態２０５
，３０５）。

工具１３の抜取りはＡＴＣ駆動軸２３の６５゛がら１１
５°の回転角の間に行なわれる。一方、ＡＴＣ駆動軸２
３が約９０°の回転角に達するとパラレルカム３７の２
枚の板カム３５．３６の山部３５Ｂ、３６Ｂが従節ロー
ラ３９，４０に当接し始め、第１のスリーブ２６を回転
させて旋回アーム１６の回転が開始される（状８２０６
）、ここで、ＡＴＣＷＡ動軸２３の回転角が９０”から
１１５゜の間には、第２のスリーブ３０の下降による工
具１３の抜取り動作と旋回アーム１６の回転による工具
１３の交換動作が一部重複して行なわれる（第１５図に
４０１で示す）、このように、動作を一部重複させるこ
とにより工具交換時間をより短縮することができる。旋
回アーム１６はＡＴＣ駆動軸２３の９０＠から２７０′
までの回転の間に１８０°回転され工具位置が交換され
る。

そして、ＡＴＣ駆動軸２３が約２５５°の位置まで回転
すると、第１の円筒溝カム４２のカム高さが上昇を始め
、第２のスリーブ３０が上昇して新しい工具１３の挿入
が開始される　（状態２０７゜３０７）、ここでも、旋
回アーム１６の回転と上昇とが一部重複して行なわれ（
第１５図に４０２で示す）、工具交換時間の短縮が図ら
れている。

次に、ＡＴＣ駆動軸２３が約３０５°の位置まで回転す
ると、第２の円筒溝カム５１のカム高さが下降して揺動
部材５２が工具リリースピン５４から離れ、皿ばね１４
０の付勢力により工具１３が主軸１１にクランプされる
　（状８２０８）、そして、ＡＴＣ駆動軸２３の回転角
が３２０°がら３５０°の間に、千面渭カム４７のカム
高さが下降し、回動ロッド３３が逆回転されて工具把持
爪１５が開かれて（状Ｂ２０９，３０９）、工具１３が
旋回アーム１６から離脱する。

ＡＴＣ駆動軸２３が１回転し最初の状態に戻ると、ＡＴ
Ｃモータ１７が停止され、工具交換が終了する。工具交
換が終了すると直ちにＺ輸送りモータ５及び主軸モータ
１０が駆動され（状態２１０）、次の加工作業に入る（
状！２１．１）、一方、工具マガジン８では、シリンダ
１７０が下降し工具ボット３４が９０゛回転されて格納
され（状態３１０）、マガジンモータ１２が駆動されて
次に交換する工具の割出が開始され（状態３１１）、次
の工具交換に備える。

第１５図では動作を明確に示すため各カム３７゜４２．
４７．５１のカム輪郭が直線的に変化するかのように図
示したが、実際には各カムのカム輪郭は滑らかな曲線に
形成され、各部材にショックを与えることなく高速に動
作させることを可能としている。

以上述べた本実施例は次のような利点がある。

（１）工具交換時に、旋回アーム１６が下降しながら回
転するなど（第１５図の４０１，４０２に示す）、動作
に一部重複部分を設けているため、工具交換に要する時
間をより短縮することができる。

（２）カムに、平面泪カム４７、第１及び第２の円筒溝
カム４２，５１．パラレルカム３７などの拘束カムを用
いているから、高速動作をさせても従動される各部材の
動作位置が確実に規制できる。

このため、旋回アーム１６の下降と回転などの各動作を
限界まで重複させることができ、工具交換時間をより短
縮することができる。

（３）主軸台３に工具マガジン８及び旋回アーム１６等
の工具交換装置が設けられているから、主軸台３の位置
にかかわらず工具交換を行うことができ、特定の工具交
換位置まで戻る必要がない。

（４）　工具マガジン８の割出しにバレルカム１５６を
用いているから、マガジンの割出しのためのノツチ等が
不要であり、騒音も発生しない、また、バレルカム１５
６はセルフロック機能が働き円盤１５３側から回転させ
ることができないから、搭載された工具′ｍ旦のアンバ
ランスによりマガジンが回転されることはなく、また、
マガジンモータ１２の停止時にマガジンの慣性力により
回り過ぎ割出しに失敗することがない。

（５）ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた各カム３７゜４２
．４７．５１のカム輪郭が、ＡＴＣ駆動軸２３の１回転
により１回の工具交換動作を行うように形成されている
から、動作が単純になり制御が容易である。

（６）　　ドローバ−５３が、主軸１１に設けられた軸
線方向に長い長孔１４１から半径方向に突出する工具リ
リースピン５４を備えているので、主軸１１の上部から
それらの機構を排除でき、主軸１１と主軸モータ１０と
を直接連結することができる。それにより、主軸１１と
主軸モータ１０を離間して配置し主軸モータ１０の駆動
軸と主軸１１とをベルト等を介して連結する必要がない
。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明においては、主軸に装着され
た工具のアンクランプを行うためのカムを、工具交換装
置を駆動するた晰駈動軸に設け、一個のモータによって
回転されるようにしたので、工具交換動作の全てを主軸
台の位置に拘らず行うことができ、工具交換時間を短縮
することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は工具交換装置
の概要を示す模式図、第２図は外観を示す斜視図、第３
図は平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線矢示図、第５図
は第２のスリーブの縦断面図、第６図はパラレルカムを
示す第４図のＢ−Ｂ線断面図、第７図は第１の円筒溝カ
ムを示す第４図のＣ−Ｃ縦断面図、第８図は平面溝カム
を示す第４図のＤ−Ｄ線階段断面図、第９図は第８図の
Ｅ−Ｅ線矢示図、第１０図は旋回アームを示す第５図の
に−に線断面図、第１１図は第２の円筒溝カムを示す第
４図のＦ−Ｆ線断面図、第１２図は第１１図のＧ−Ｇ線
断面図、第１３図は主軸の縦断面を示す第１１図のＨ−
Ｈ線断面図、第１４図は工具マガジンの縦断面を示す第
３図のＪ−Ｊ線断面図、第１５図は作動を示すタイミン
グチャート、第１６図はシーケンス図である。 図中、３は主軸台、１１は主軸、１５は工具把持爪、１
６は旋回アーム、１７はＡＴＣモータ、２３はＡＴＣ駆
動軸、２６は第１のスリーブ、３０は第２のスリーブ（
ＡＴＣ軸）、３３は回動ロッド、３７はパラレルカム（
第１のカム）、４２は第１の円筒溝カム（第２のカム）
、４７は平面溝カム（第３のカム）、５１は第２の円筒
溝カム（第４のカム）、１５６はバレルカムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端に各種工具を着脱可能に保持し、内部に前記工
   具に対する工具クランプ機構を内蔵する主軸と、前記主
   軸を回転可能に支持する主軸台と、その主軸台を、前記
   主軸に保持された工具と相対する被加工物に対して相対
   的に、前記主軸の回転軸線と同方向に往復移動可能に支
   持するフレームと、複数の各種工具を保持する工具マガ
   ジンと、その工具マガジンに保持された工具の一つを選
   択して前記主軸に装着された工具と交換するための工具
   交換装置とを備えた工作機械において、前記工具クラン
   プ機構が、主軸の中心孔内に設けられ、常には付勢手段
   によって主軸の前記工具着脱部と逆の側に付勢されるド
   ローバーを含み、そのドローバーは、前記主軸に設けら
   れた軸線方向に長い長孔から半径方向に突出する工具リ
   リースピンを備えていることと、 前記工具交換装置を駆動するために、前記主軸台に設け
   られ、一個のモータによって回転される駆動軸と、 その駆動軸に取付けられた一個のカムと、 そのカムによって作動され、前記リリースピンを介して
   前記ドローバーを前記付勢手段の付勢力に抗して作動し
   、工具の主軸に対するアンクランプを行わせるためのカ
   ムフォロワーと を備えていることを特徴とする工具交換装置を備えた工
   作機械。 ２、前記主軸の一端に、主軸駆動用のモータが直接連結
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の工具交換装置を備えた工作機械。