JPH0241837A - 工作機械の自動工具交換装置 - 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］ 本発明は、タレット上に多数の工具保持具を備え、工具
交換位置でタレットに工具割出し回転を伝達して主軸頭
の工具とタレット上の選定した工具とを交換する、工作
機械の自動工具交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４Ａ及び４Ｂ図に示すものは、本願発明の基礎をなし
、且つ現在実用に供されている工作機械の自動工具交換
装置である。

この装置は第４Ａ図及び４Ｂ図に示す如く、多数の工具
保持具９を周縁に備えたタレット３がすボート５上に揺
動可能に軸支されたクランク６′に垂下保持され、クラ
ンク６′の両側上腕の先端に係止した引張バネ１７′に
よってタレット３が工具交換待機位置（第４Ａ図位置）
に付勢保持され、クランク上に設けた係止レバー１１は
、バネ４２で常時係合突起４１がタレットギヤ２７と係
合してタレットの回動を阻止すると共に、下端のローラ
４０が押圧された時のみ係合突起４１がタレットギヤ２
７から外れる如く構成されている。

また、サポート５上に揺動可能に軸支された両側のリン
ク４′は、上端でクランク６′上のローラ３０′に係合
すると共に下端にローラ２９′を備えている。いっぽう
、下方の作業位置と上方の工具交換位置との間をガイド
２０によってリニアレールＲ上を摺動して上下動する主
軸２２には、下端で工具７を把持する主軸頭１がタレッ
ト３に対向する前面中央部に設けてあり、主軸頭の前面
中間部にはローラ４０を作動する第３カム２が固定しで
ある。主軸頭１の両側方には第１カム８′がローラ２９
′を作動するために設けである。

また、主軸上部中央に配置されたＬ形アーム１９は、上
端にローラ３９を、前端に係合片Ｅを備えている。

作用に関しては、第４Ａ図は主軸２２が下方位置を占め
、工具７が作業中の位置であるが、工具交換の指令があ
れば主軸２２は第４Ａ図の位置から上昇し、第１カム８
′がローラ２９′に接触した後はローラ２９′がカム作
用を受けてバネ１７′の引張力に抗してリンク４′を矢
印Ｆ、力方向回動し、クランク６′とタレット３とを矢
印Ｆ２方向に揺動前進させ、空の工具保持具９のフィン
ガー９１が工具のアーバ溝７１内に滑入し、同時にアー
ムローラ３９も上方の第２サポート５０上に固定された
第２カム１２′の作用を受け、アーム１９前端の係合片
Ｅを主軸頭ｌ上部の解放機構Ｈに嵌入して主軸頭ｌの工
具７のアーム（図示なし）に対する把持を解放し、以後
の主軸頭の上昇によってフィンガー９１に挾持されてい
る工具７を主軸頭ｌから抜脱する。

工具７が抜脱した後の主軸頭の上昇によってタレットギ
ヤ２７に主軸ギヤ３７が噛合し、同時に第３カム２のロ
ーラ４０に対する作用により、係止レバー１１を圧縮ハ
ネ４２に抗して回動し、その係合突起４１のタレットギ
ヤ２７に対する係合を離脱する。この状態で主軸頭１が
工具の割り出し回転をし、選択された工具７を有する工
具保持具９が主軸頭１の下部へ回転位置決めされ、次の
主軸頭の下降によって第３カム２がローラ４０を解放し
、係止レバー１１の係合突起４１のギヤ２７に対する係
合によってタレット３の回転を止めたまま、第２カム１
２’がアームローラ３９を解放し、アーム１９の係合片
Ｅを解放機構Ｈから抜脱して主軸頭１による工具７のア
ームの把持を達成させ、第１カム８′がローラ２９′を
解放して引張バネ１７′によってタレット３を工具交換
待機位置に戻し、工具交換作用は完了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本願発明の基礎をなす前述の自動工具交換装置にあって
は、主軸２２が上昇して第１カム８′及び第２カム１２
′がそれぞれローラ２９′及びアームローラ３９の位置
に到ると、必然的に工具交換作用を引起こすため、主軸
の加工動作領域としてかなりの高さを設定する必要のあ
る場合には、ローラ２９′及びアームローラ３９を主軸
の動作領域の限界上昇位置よりも上方に設置する必要が
あり、従って工具交換作用のための主軸の上下動程が大
となり、迅速な工具交換のマイナス要因となるばかりか
、機械の高さ寸法も大となり、結局機械の操業性能上、
製造上、運搬上、及び設置スペース上の不利を伴うこと
となった。

本発明は、工具交換作用のための主軸の上下動程を大と
することなく主軸の上方への動作領域拡大を可能とする
ものである。

〔課題を解決するための手段］ 例えば第１Ａ乃至第３Ｂ図に示す如く、タレットギヤ２
７を備えたタレット３を回転自在に保持してサポート５
上に揺動可能に軸支したクランク６と、サポート５上に
揺動可能に軸支し、且つ−端に主軸２２上の第１カム８
の作用を受けるレバーローラ２９を備えたレバー４の他
端とを連結して、バネ１７によってクランク６を工具交
換待機位置に付勢し、す〉グ４を第１アクチュエータ１
５で水平方向に出没制御することにより、第１カム８と
リンクローラ２９とが触れる位置と触れない位置を占め
るようにし、第２カム１２を第２アクチュエータ１６で
水平方向に出没制御することにより、主軸頭１の工具解
放を司るアーム１９のアームローラ３９と第２サポート
５０上の第２カム１２とが触れる位置と触れない位置と
を占めるようにした。

〔作　用〕

工具交換不作用の指令を第１アクチュエータ１５及び第
２アクチュエータ１６に伝えれば、第１アクチュエータ
１５がリンク４を第２Ａ図の矢印Ａ１方向に引込んで、
第１カム８はリンクローラ２９に触れることなく上下動
が出来ると共に、第２アクチュエータ１６が第２Ｂ図の
矢印Ａ２方向に第２カム１２を押出して、アームローラ
３９は第２カム１２に触れることなく上下動が出来るの
で、主軸２２は上方の本来の工具交換位置をも加工動作
領域に利用出来る。

〔実施例］ 第３Ａ図及び第３Ｂ図に示す如く、主軸２２は、従来装
置（第４Ａ、４Ｂ図参照）同様に、ガイド２０を介して
リニアレール部上を上下動可能とし、その前面中央部に
、下端に主軸ギヤ３７を、上端に工具解放機構Ｈを、且
つ中間前面に第３カム２を備えた主軸頭１を配設し、中
央上部には支点０２を中心に揺動するＬ型アーム１９を
軸支し、アーム１９の水平腕部前端に係合片Ｅを、垂直
腕部上端にアームローラ３９を備えた。２１はパルスコ
ーダであり、１３は主軸モータである。

タレット３も従来装置（第１ＩＡ、４Ｂ図参照）と同一
構造とした。即ち、フィンガー９１を先端に備えた工具
保持具９を外周に多数配設し、工具割り出し用のタレッ
トギヤ２７を備えたタレット３を軸Ｓで回転自在にクラ
ンク６に取付けると共に、クランク上でバネ１８で付勢
係止レバー１１の上端係合突起４１をタレットギヤに噛
合し、レバー１１下端にローラ４０を設けた。但し、ク
ランク６はサポート５上の支点０１から垂下しただけと
した。

（工具交換待機位置保持機構） サポート５上に支点０で揺動可能に軸支した２腕レバー
の形態のリンク４の上腕端部にリンクローラ２９を設け
、前腕端部には、負荷リミッタとしてのバネ１８を備え
たロッド１０の後端をボール軸受Ｂ２で連結し、ロンド
ｌＯＯ前端をクランク６の下端６１とボール軸受Ｂ１で
連結し、リンク４の上腕端部のピンＰ、とサポート上の
ピッ２２間に引張りバネ１７を張設して、タレット３に
後方の工具交換待機位置へのバネ力を付勢すると共に、
サポート５上にリンク揺動ストッパ２４と、クランク６
の前進を定位置で停止するためのクランク揺動ストッパ
２３とを、共に位置調節可能に設けた。

（工具交換選択作動機構） リンク４は、第１Ａ及び２Ａ図に示す如く、サポート５
上に固定したエアー作動型第１アクチュエータ１５の出
没軸１５０にベアリング１５１によって回転自在に取付
けた。

また、主軸２２と共に上下動するアーム１９の上端のア
ームローラを作動するために、上方の第２サポート５０
上に設置され、サーボモータ１４下方に位置する第２カ
ム１２を、第１Ｂ及び２Ｂ図に示す如く、第２サポート
５０上に固定したエアー作動型第２アクチュエータ１６
の出没軸１６０に固定した。

（作　用） 第３Ａ図は、タレットが工具交換待機位置にあり、主軸
頭ｌの下端に装着された工具７が加工作業中の状態であ
り、この状態では引張バネ１７の付勢力がリンク４のみ
に付与され、リンク４はストッパ２４で支承されていて
、クランク６はタレット３を垂下しているだけである。

“工具交換パの指令が出れば、第１アクチュエ−タ１５
及び第２アクチヱエータ１６は不作動で、第１Ａ　１８
図の状態を維持し、主軸２２はリニアレールＲに沿って
上昇し、第１カム８がリンクローラ２９に作用して、リ
ンク４は矢印下方向に揺動し、クランク６を矢印Ｆ２方
向に引寄せる。

クランク６の揺動によるタレット３の前進によって、空
の工具保持具９のフィンガー９１が主軸頭ｌ下端の工具
７のアーム溝７１に滑入嵌合すると共に、第２カム１２
のアームローラ３９に対する作用によってアーム１９が
矢印Ｆ。方向に回動し、係合片Ｅを主軸頭１上部の解放
機構Ｈに嵌入して、解放機構Ｈが工具７の把持を解放す
る。

以後の主軸の上昇によって、工具７は空の工具保持具９
に保持されたまま主軸頭から抜脱され、タレットギヤ２
７に主軸ギヤ３７が噛合した位置で、第３カム２がレバ
ー１１のローラ４０に作用してレバー１１の係合突起４
１をタレットギヤ２７から外し、主軸頭１が新工具選択
の割り出し回転をし、選択された工具の保持具９が主軸
頭ｌの真下に位置した状態で再び主軸２２がド降し、以
後、第３カム２、第１カム８、及び第２カム１２の退去
作用によって工具交換を完了して再び第３Ａ図の状態に
至る。

′“工具交換不作用、且つ主軸上昇”の指令が出れば、
第１アクチュエータ１５及び第２アクチュエータ１６は
共に第２Ａ、２Ｂ図の状態に作動する。即ち、第１アク
チュエータ１５は、リンク４を取付けた軸１５０を第２
Ａ図の矢印Ａ、方向に引込んで、リンクローラ２９を上
昇して来る第１カム８と触れない位置に退去させる。第
２Ａ図から明らかな如く、クランク下端６１とリンク４
先端とはロッド１０を介してボール軸受Ｂ、、Ｂ２で連
結されているため、第１アクチュエータ１５によるリン
ク４の引込みは無理な曲げ力を伴うことなく平滑に遂行
出来る。第２アクチュエータ１６は、出没軸１６０を押
し出して、出没軸端の第２カム１２を上昇して来るアー
ムローラ３９と触れない位置に退去させる。

従って、主軸２２が工具交換位置まで上昇しても、リン
ク４もアーム１９も作用せず、工具交換作用は生しない
。工具交換作用を引起こさないで主軸２２が自由に上昇
出来るこ七は、使用中の工具を備えた主軸頭１の加工作
業領域の上方への拡大を意味する。

本実施例にあっては、クランク６に対する付勢バネ１７
をリンク側に取付けたので、クランクを常時バネで引張
っている従来の機構（第４Ａ図）に比して、クランクの
振動発現が好適に減少出来た。また、クランクとリンク
とを負荷リミッタとして作用するバネ１８をスリーブ１
００内に内存したロッドｌＯで連結すると共に、クラン
ク揺動ストッパ２３でクランクの前進を定位置で停止す
るため、工具交換作用時の工具保持具９のフィンガー９
１の工具アーム溝７１に対する嵌着及び工具の抜脱の作
用を、無理な作用の派生しない理想的軸跡に沿って達成
出来た。

また、エアー作動型の第１．第２両アクチュエータ共、
位置移動の伴わない位置に設置したため、制御用チュー
ブも作用上、及び耐久上最も好ましい静止位置形態に配
管出来た。

（その他） 本発明は、従来の装置（第４Ａ、４Ｂ図）に於いても、
リンクローラ２９′と第１カム８′との水平方向関係位
置を第１アクチユエークで係脱制御し、アームローラ３
９と第２カム１２′との水平方向関係位置を第２アクチ
ュエータで係脱制御して達成出来る。

また、第１アクチュエータ１５を第１カム８の出没制御
に適用することも、第２アクチュエータ１６をアームロ
ーラ３９の出没制御に適用することも出来る。

〔発明の効果〕

主軸が工具交換位置まで上昇しても、第１．第２両アク
チュエータの制御によって、工具交換を選択的に作動出
来るため、必要に応じて主軸の工具交換位置への上昇を
単なる加工作業領域の上方への拡大として利用出来、在
来の工作機械に本発明を適用すれば、機械の靜さ寸法を
大きくすることなく、加工作業領域を高さ方向に拡大出
来る。

【図面の簡単な説明】

ｉｌＡ図は、本発明の第１アクチュエータの取付状態平
面図であって、工具交換動作位置を示し、第１Ｂ図は本
発明の第２アクチュエータの取付状態平面図であって、
工具交換動作位置を示している。 第２Ａ図は、本発明の第１アクチュエータの工具交換動
作をしない位置の平面図であって、第２Ｂ図は本発明の
第２アクチュエータの工具交換動作をしない位置の平面
図である。 第３Ａ図は、本発明実施例の切開側面図であり、第３Ｂ
図は同じく切開平面図である。 第４Ａ図は、従来装置の切開平面図であり、第４Ｂ図は
その切開平面図である。 １：主軸頭、　　　　　　　２：第３カム、３：タレッ
ト、　　　　　　４：リンク、５：サポート、　　　　
　　６：クランク、７：工具、　　　　　　　８：第１
カム、９：工具保持具、　　　　ｌＯ：ロッド、ＩＩ：
係止レバー　　　　１１第２カム、１３：主軸モータ、
　　　　１４：サーボモータ、１５：第１アクチュエー
タ、 １６：第２アクチュエータ、 １７：引張バネ、　　　　　１８：圧縮ハネ、Ｉ９：ア
ーム、　　　　　　２２：主軸、２３：クランク揺動ス
トッパ、 ２４：リンク揺動ストッパ、 ２７：タレントギヤ、　　　２９ニリンクローラ、３７
：主軸ギヤ、　　　　　３９：アームローラ、４０：ロ
ーラ、　　　　　　４１コ係合突起。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タレットギヤ（２７）を備えたタレット（３）を回
   転自在に保持してサポート（５）上に揺動可能に軸支し
   たクランク（６）をバネ（１７）によって工具交換待機
   位置に付勢し、サポート（５）上に揺動可能に軸支した
   リンク（４）のリンクローラ（２９）と、上下動する主
   軸（２２）に付設した第１カム（８）とのカム作用によ
   ってクランク（６）に揺動作用を引起こすようにすると
   共に、第１カム（８）とリンクローラ（２９）との水平
   方向関係位置を、両者が触れる位置と触れない位置とを
   占めるように第１アクチュエータ（１５）で制御し、主
   軸頭（１）の工具解放を司るアームローラ（３９）と第
   ２カム（１２）との水平方向関係位置を、両者が触れる
   位置と触れない位置とを占めるように第２アクチュエー
   タ（１６）で制御するように構成した工作機械の自動工
   具交換装置。 ２、第１アクチュエータ（１５）がクランク（６）の揺
   動を司るリンクローラ（２９）の第１カム（８）に対す
   る水平方向位置を出没制御し、第２アクチュエータ（１
   ６）が第２カム（１２）のローラ（３９）に対する水平
   位置を出没制御する請求項１に記載の自動工具交換装置
   。