JPH0325287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、工作機械における自動工具交換装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、数値制御工作機械等においては、スピ
ンドルの先端に取付けられた工具が、自動工具交
換装置により工作目的に応じて自動的に交換され
ることは良く知られている。

従来のこの種の自動工具交換装置は、工具の着
脱および搬送のためのアーム軸等を間歇揺動（回
転）し、かつ、直線往復動させるためのリンク機
構等を備え、このリンク機構をアクチユエータと
してのモータ等で駆動している。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の自動工具交換装置では、とく
にモータの回転開始時と停止時とで、このモータ
で駆動されるリンク機構と、このリンク機構で間
歇回転運動および間歇直線運動させられるアーム
軸系統の動力伝達機構との間に大きな衝撃が生じ
ることとなり、このため、モータの速度制御を行
わなければならず、しかも、その速度制御系統が
煩雑で大がかりな設備になるという問題点があつ
た。

また、アクチユエータとして速度制御の困難な
エアシリンダや油圧シリンダを用いる場合には、
とくにこの傾向が強く、このためシリンダ速度を
大幅に減少しなければならず、その分工具交換時
間が長くなるのは避けられなかつた。

この発明は上記事情に着目してなされたもの
で、アクチユエータの速度制御を必要とすること
なしに工具保持アーム系統の間歇回転運動および
間歇直線運動を円滑に行わせ得るようにすること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明の自動工具交換装置は、シリンダの伸
縮作動により直線往復運動する旋回用カムと前後
進用カムとを並行に設け、これらのカムと係合し
てその直線往復運動に応動して間歇回転する旋回
用ターレツトおよび前後進用ターレツトをそれぞ
れ設ける一方、工具交換用アームに連結する駆動
軸を、前記旋回用ターレツトの回転軸と同軸的で
かつ軸方向にのみ摺動自由に結合する一方、前記
前後進用ターレツトの回転軸にピニオンを介して
連動するラツクを設け、該ラツクと連結した入力
アームを介して前記駆動軸を軸方向へ変位させる
ように係合したものである。

（作用） したがつて、シリンダの伸縮作動により、旋回
用カム前後進用カムがそれれぞれ直線往復運動
し、それらのカムによつて旋回用および前後進用
のターレツトが間歇回転運動し、これにより、工
具交換用アームが、前進・一方向回動・逆方向回
動・後進の複合運動を繰り返す。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図に示すように、ハウジング１には、工具
交換用アーム２の第１駆動軸３が、ベアリング４
を介して回転自由に支持された円筒軸５に、軸方
向へ摺動自由にスプライン結合されている。

第１駆動軸３にスプライン結合する円筒軸５の
基端部は、旋回用ターレツト６と一体回転するよ
うに連結されている。

この旋回用ターレツト６を挟む位置には、これ
を回転させるために、第１駆動軸３との直交方向
に延びる一対の第１旋回用カム７と第２旋回用カ
ム８が配置されている。

第１旋回用カム７及び第２旋回用カム８は、ハ
ウジング１にガイド部材９を介して第１駆動軸３
の直交方向へ摺動自由に支持されたスライダ１０
に取付け固定されている。

スライダ１０は、油圧または空圧シリンダ１１
の伸縮作動により、直線往復運動させられるよう
になつている。

また、第１駆動軸３には、その直交方向に延出
する入力アーム１２が相対回転自由に支持されて
いる。

入力アーム１２には、これに直交して第１駆動
軸３に平行する前後駆動用のラツク１３が連結さ
れ、このラツク１３はハウジング１に軸方向へ摺
動自由に支持されている。

ハウジング１には、ラツク１３に噛み合うピニ
オン１４の駆動軸（第２駆動軸）１５が軸受１６
を介して回転自由に支持されている。

第２駆動軸１５には、前後進用ターレツト１７
が一体回転自由に支持されている。

前後進用ターレツト１７を挟む位置には、これ
を回転させるために、第１、第２前後進用カム１
８，１９が配置され、これらの前後進用カム１
８，１９は前記したスライダ１０に取付け固定さ
れている。

ここで、旋回用ターレツト６と第１、第２旋回
用カム７，８及ひ前後進進用ターレツト１７と前
後進用カム１８，１９の関連構成について述べ
る。

まず、旋回用ターレツト６において、第２図に
示すようにその一側には従節ローラ２０〜２３の
それぞれが同心円上に等間隔で回転自由に支持さ
れ、他側には上記従節ローラ２０〜２３の相互中
間部で同心円上に位置する従節ローラ２４〜２７
が回転自由に支持されている。

第１、第２旋回用カム７，８は、それらの直線
往復運動により、旋回用ターレツト６を間歇回転
運動させる合成カム曲線となるよう、互い違いに
形成される。

第１旋回用カム７には、旋回用ターレツト６の
一側の従節ローラ２０〜２３に対応する一側カム
面２８と、旋回用ターレツト６の他側の従節ロー
ラ２４〜２７に対応する他側カム面２９が設けら
れている。

一側カム面２８と他側カム面２９は、陥没直線
状に形成されたそれぞれの第２段陥没平坦カム面
３０，３１と、これらの第２段陥没平坦カム面３
０，３１に段違い平行直線状に隆起して接続され
た第１段平坦カム面３２，３３とを有している。

一方の第１段平坦カム面３２には、第１衝接カ
ム面３４と第２衝接カム面３５のそれぞれが対称
形状の凹曲線状に形成されている。

第２衝接カム面３５の谷部３５ａには、凸曲線
状の緩衝カム面３６が接続形成され、この緩衝カ
ム面３６の山部３６ａには、第３衝接カム面３７
が接続形成されている。さらに、一定距離をおい
て、緩衝カム面３６′と衝接カム面３７′とが形成
される。

他方の第１段平坦カム面３３には、上記第１衝
接カム面３４よりも旋回用ターレツト６側に位置
する第１衝接カム面３８と、この山部３８ａに接
続する緩衝カム面３９とこの谷部３９ａに接続す
る第２衝接カム面４０と、この山部に接続する第
３の衝接カム面４１とが形成され、さらに一定の
距離をおいて、衝接カム面３８′と緩衝カム面３
９′とが形成されている。

旋回用ターレツト６の従節ローラ２０〜２３と
２４〜２７は、第２段陥没平坦カム面３０，３１
に対峙しているときは、自由に回転し得る状態に
あるが、第１段平坦カム面３２，３３に対峙して
いるときは、いずれの方向にも回転できずに静止
状態に保持され、そして、衝接カム面３４〜４１
と緩衝カム面３６，３９に対峙しているときは、
これにより回転駆動される。

ところで、ローラ２０〜２３と２４〜２７とを
挟み込む衝接カム面３４〜４１と緩衝カム面３
６，３９の曲面の傾きによつて、第１旋回用カム
７の移動速度が一定であつても、旋回用ターレツ
ト６の回転速度は自由に設定でき、緩やかに回転
を開始した後、回転速度を急に増加し、その後再
び緩やかに回転を停止させることができる。

第２旋回用カム８には、第１旋回用カム７との
間で旋回用ターレツト６の一側の従節ローラ２０
〜２３に対応する一側カム面４２と、旋回用ター
レツト６の他側の従節ローラ２４〜２７に対応す
る他側カム面４３を有している。

一側カム面４２と他側カム面４３は第１旋回用
カム７の第１段平坦カム面３０，３１に対応する
隆起直線状の第１段平坦カム面４４，４５と、こ
れらの第１段平坦カム４４，４５に段違い平行状
に接続された陥没直線状の第２段陥没平坦カム面
４６，４７とを有している。

一方の第１段平坦カム面４４には、第１旋回用
カム７の第１段平坦カム面３０，３１と対応する
位置において、最も旋回用ターレツト６側に位置
する第１衝接カム面４８と、この山部４８ａに接
続する第１緩衝カム面４９が形成されている。

他方の第１段平坦カム面４５には、上記第１緩
衝カム面４９に交査対応する位置に第２緩衝カム
面５１が形成されている。

これにより、旋回用ターレツト６は、従節ロー
ラ２０〜２３及び２４〜２７におけるそれぞれの
一個が第２旋回用カム８の第１段平坦カム面４
４，４５と、第１旋回用カム７の第２段陥没平坦
カム面３２，３３とに交互に接触し、かつ、第１
旋回用カム７の第１段平坦カム面３０，３１と第
２旋回用カム８の第２段陥没平坦カム面４６，４
７とに交互に接触しないようになつている。

第３図には前後進用ターレツト１７と前後進用
カム１８，１９の関連構成を示す。

前後進用ターレツト１７において、その一側に
は従節ローラ５２〜５５のそれぞれが同心円上に
等間隔で回転自由に支持され、他側には上記従節
ローラ５２〜５５の相互中間部で同心円上に位置
する従節ローラ５６〜５９が回転自由に支持され
ている。

前後進用カム１８，１９は、それらの直線往復
運動により、前後進用ターレツト１７を間歇回転
運動させる合成カム曲線となるように、互い違い
に形成されている。

第１前後進用カム１８には、前後進用ターレツ
ト１７の一側の従節ローラ５２〜５５に対応する
一側カム面６０と、前後進用ターレツト１７の他
側の従節ローラ５６〜５９に対応する他側カム面
６１が設けられている。

一側カム面６０と他側カム面６１は、隆起直線
状の第１段平坦カム面６２，６３とこれらの第１
段平坦カム面６２，６３に段違い直線状に接続さ
れた第２段陥没平坦面６４，６５とを有してい
る。

一方の第１段平坦カム面６２には、第１衝接カ
ム面６６と、この山部６６ａに接続する第１緩衝
カム面６７が形成されている。

他方の第１段平坦カム面６３には、第２緩衝カ
ム面６８と、この山部６８ａに接続する第２衝接
カム面６９が形成されている。

ここで、第１衝接カム面６６及び第１緩衝カム
面６７と、第２緩衝カム面６８及び第２衝接カム
面６９とは、第１衝接カム面６６が前後進用ター
レツト１７側に位置ずれする対称形状に形成され
ている。

第２前後進用カム１９においても、前後進用タ
ーレツト１７の一側の従節ローラ５２〜５５に対
応する一側カム面７０と、前後進用ターレツト１
７の他側の従節ローラ５６〜５９に対応する他側
カム面７１が設けられている。

一側カム面７０と他側カム面７１は、隆起直線
状の第１段平坦カム面７２，７３と、これらの第
１段平坦カム面７２，７３に段違い直線状に接続
された第２段陥没平坦面７４，７５とを有してい
る。

第１段平坦カム面７２，７３には、第１衝接カ
ム面７６と第１緩衝カム面７７及び第２緩衝カム
面７８と第２衝接カム面７９がそれぞれ形成され
ている。

ここで、第１衝接カム面７６と第１緩衝カム面
７７及び第２緩衝カム面７８と第２衝接カム面７
９は、第１前後進用カム１８の第２段陥没平坦面
６４，６５の対応位置に形成され、第１衝接カム
面６６と第１緩衝カム面６７及び第２緩衝カム面
６８と第２衝接カム面６９は、第１前後進用カム
１９の第２段陥没平坦面７４，７５に対応する位
置に形成されている。

第１、第２前後進用カム１８，１９の第２段陥
没平坦面６４，６５及び７４，７５は、前後進用
ターレツト１７の従接ローラ５２〜５５及び５５
〜５９のいずれかが、第１前後進用カム１８の第
１衝接カム面６６、第２衝接カム面６８及び第２
前後進用カム面７９のいずれかで押された時に、
旋回用ターレツト６の回転を許容する。

次に、上記実施例の作動を説明する。シリンダ
１１を伸び作動させると、これと一体に前進する
スライダ１０を介して旋回用カム７，８及び前後
進用カム１８，１９が共に前進移動する。

第２図において、一方の旋回用カム８の第１衝
接カム面４８が旋回用ターレツト６の一側の従節
ローラ２０を押し動かし、一側の従節ローラ２１
が第１衝接カム面４８の山部４８ａを、他側の従
節ローラ２５が第２緩衝カム面５１を乗り越え、
かつこのとき他方の旋回用カム７は第２段陥没平
坦面３０，３１に対峙して非接触状態にあること
により、旋回用ターレツト６が一方向に、例えば
90°だけ間歇回転する。

これにより、同筒軸５を介して第１駆動軸３が
回転し、工具交換用アーム２が図示しない工作機
械に交換工具ａをキヤツキング位置へと回動す
る。

一方、第３図において、まず第１前後進用カム
１８と第２前後進用カム１９の各第１段平坦カム
面６２，６３及び７２，７３に前後進用ターレツ
ト１７の従節ローラ５２〜５５と５７〜５９とが
接触している間は、前後進用ターレツト１７はい
ずれの方向にも回転することができず、静止状態
を保持する。

シリンダストローク量が所定値に達すると、第
１前後進用カム１８の第１衝接カム面６６が前後
進用ターレツト１７の一側の従節ローラ５８を動
かし、これに隣合う従節ローラ５７が第１衝接カ
ム面６６の山部６６ａを乗り越えることにより、
前後進用ターレツト１７が間歇回転する。なお、
このとき第２前後進用カム１９は第２段陥没平坦
面７４，７５が対峙するので、前後進用ターレツ
ト１７の回転が許容される。

これにより、前後進用ターレツト１７と同軸の
ピニオン１４が回転し、ラツク１３が一方向に直
線運動することにより、入力アーム１２及び第１
駆動軸３のそれぞれを介して工具交換用アーム２
が所定値だけ移動する。

ついで、第２図において旋回用カム７，８の各
第１段平坦カム面３２，３３と４４，４５の経由
する静止状態を過ぎてから、他方の旋回用カム７
の第１衝接カム面３８，３４，４０が旋回用ター
レツト６の従節ローラ２０〜２３及び２４〜２７
のそれぞれの一個宛を順次押し動かし、旋回用タ
ーレツト６が逆方向に例えば180°だけ間歇回転す
ることにより、工具交換用アーム２が逆回転す
る。

これにより、工具交換用アーム２でチヤツキン
グされた工具が工作機械の工具取付位置から取り
外される。

この状態から、第３図おける第２前後進用ター
レツト１９の第１衝接カム面７６が前後進用ター
レツト１７一側の従節ローラ５２〜５５のいずれ
か一個を押し動かすことにより、前後進用ターレ
ツト１７が逆方向に間歇回転する。

これにより、ピニオン１４が逆回転し、ラツク
１３が逆方向に直接運動することにより、入力ア
ーム１２及び第１駆動軸３を介して工具交換用ア
ーム２が後退移動する。さらに、第２図におい
て、他方の旋回用カム７の衝接カム面３７′，３
８′、緩衝カム面３６′，３９′により、例えば90°
だけ旋回用ターレツト６が同方向に間歇回転し、
これによりチヤツキングされた交換工具が交換位
置まで搬送される。

ここで、工具交換用アーム２の交換工具が新た
な工具と取替えられる。ここまでがシリンダ１１
の伸長作動行程である。

前記とは全く逆の動作を行うことにより、工具
交換用アーム２が所定の動作位置を経由して、初
期状態へと復帰する。

（発明の効果） 以上要するに、この発明によればシリンダの伸
縮作動による前後進用カム及び旋回用カムの直線
往復運動により、それぞれの系統のターレツトが
正・逆方向に間歇回転して工具交換用アームの前
進、一方向回動、逆方向回動、前後進の複合往復
運動を繰り返し、この場合前後進用並びに旋回用
カムの形状を適切に設定することで、従来のカム
駆動用モータのようにシリンダの伸縮速度を制御
する必要がなく、工具交換用アームの間歇回転運
動および間歇直線往復運動を円滑かつ短時間に行
わせることができ、その動力伝達系統の衝撃およ
び振動の除去が図れ、この種の装置の信頼性と耐
久性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の自動工具交換装置を示す断
面図、第２図は旋回用カムの側面図、第３図は前
後進用カムの側面図である。 ２……工具交換用アーム、６……旋回用ターレ
ツト、７，８……旋回用カム、１１……シリン
ダ、１７……前後進用ターレツト、１８，１９…
…前後進用カム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダの伸縮作動により直線往復運動する
   旋回用カムと前後進用カムとを並行に設け、これ
   らのカムと係合してその直線往復運動に応動して
   間歇回転する旋回用ターレツトおよび前後進用タ
   ーレツトをそれぞれ設ける一方、工具交換用アー
   ムに連結する駆動軸を、前記旋回用ターレツトの
   回転軸と同軸的でかつ軸方向にのみ摺動自由に結
   合する一方、前記前後進用ターレツトの回転軸に
   ピニオンを介して連動するラツクを設け、該ラツ
   クと連結した入力アームを介して前記駆動軸を軸
   方向へ変位させるように係合したことを特徴とす
   る自動工具交換装置。