JPH0354824Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、自動工具交換装置を具えた工作機械
に関する。特に、複数の工具を保持した工具マガ
ジンを具え、この工具マガジンと主軸との間の相
対運動を利用して工具マガジンを回動させると共
に、主軸に対する工具を着脱を行わせるように構
成された前記工具交換装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

前述の工具の着脱を行うための従来の構成とし
て、本出願人の出願にかかる特願昭56−145242
（特開昭58−45839）に開示されたものについて、
第４図を参照して説明する。

工具１は、ツーリング２に取付けられた状態
で、工作機械のコラムＣに昇降自在に取付けられ
ている主軸頭３の先端のチヤツクに把持されてい
る。一方、交換用の工具１′は、回転軸４を中心
に回動する工具マガジン５の周縁の等分角位置に
設けられたグリツプ６にツーリング２に取付けら
れた状態で保持されて待機している。更に、この
工具マガジン５は、レバー７上に固定され、該レ
バー７は支軸８を中心に図の平面内で回動可能で
あり、その結果、工具マガジン５はその保持して
いる工具１を主軸頭３に対して近づけたり、遠ざ
けたりすることができるように構成されている。
加工時には、主軸頭３は下方に下がり、工具マガ
ジン４は主軸頭３から遠ざかつた図示の位置（待
機位置）を占めている。

上に述べた工具マガジン５の運動を起こさせる
ための機構を次に説明する。前記主軸頭３の側面
には、傾斜面９ａとそれに続くストレート面９ｂ
を具えたカム９が固定され、主軸頭３が上昇した
時には次に述べるリンクアーム１１のカムフオロ
ア１２と係合するような位置関係に配置されてい
る。リンクアーム１１は支点１０を中心に図の面
内で回動可能であり、一端には、このカム９と係
合する前記カムフオロア１２が設けられ、又、他
端は前記レバー７の側面に設けられたピン１３と
係合するように構成されている。

工具１を交換する時には、主軸頭３は図示の位
置から上昇せしめられ、これに伴つてカム９の傾
斜面９ａがリンクアーム１１のカムフオロア１２
と係合するようになる。カムフオロア１２は図に
おいて左に押圧され、これによつてリンクアーム
１１は支点１０を中心に図で時計方向に回転す
る。この運動はピン１３を介してレバー７に伝達
され、該レバー７は支軸８を中心に反時計方向に
揺動し、工具マガジン５を主軸頭３の方へ接近さ
せる。

そして、カムフオロア１２とカムの傾斜面９ａ
との係合が終了して、カムのストレート面９ｂに
移行する時点においてこの揺動運動は停止する
が、この位置で工具マガジン５の空のグリツプ６
は主軸頭３に取付けられている工具１のツーリン
グ２のネツク部に嵌まり込み、これを押さえて支
持する。主軸頭３はなおも上昇を続けるが、ツー
リング２はグリツプ６によつて押さえられている
のでその位置に残され、主軸頭３から外れてグリ
ツプ６に保持される（主軸位置）。

主軸頭３が所定の距離だけ上昇すると、工具マ
ガジン５の支軸８を中心として設置されているベ
ベルギア１４が、主軸頭３に設置されているこれ
に対応するベベルギア１５と噛み合い、ここで主
軸頭３の上昇は停止する。次いで、主軸頭３と同
心に設けられている主軸（図示しない）が回転し
て、ベベルギア１５を介してベベルギア１４を回
転させると、工具マガジン５が回転軸４を中心に
回転して、新たな工具１′を保持したグリツプ６
を主軸頭３の真下の位置に移動させる。

次に、主軸頭３は下降を開始し、待機している
工具１′（ツーリング２と共に）と係合する。こ
の時点で、前述と逆方向からのカム９の傾斜面９
ａとフオロア１２との接触が始まるので、工具マ
ガジン５は時計方向に主軸頭３から遠ざかるよう
に揺動し、工具１′は工具マガジン５から外れて、
主軸頭３に保持される。そしてカム９とカムフオ
ロア１２との係合が終わると、工具の交換作業は
完了し、次の加工の準備が整う。

この機構によれば、工具交換用に専用のモータ
を要せず、主軸回転用のモータを使用して工具マ
ガジンを回転させて所望の工具を選択するので構
造が簡単であり、制御も容易な利点を有する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上に述べた工具着脱機構においては、揺動の際
に工具マガジンに与える変位や速度のプログラム
は、主としてカム９によつて決定される。従来の
カムは第５図に示すように、直線で構成されたカ
ム断面を有していたので、これによつて与えられ
る工具マガジン５の揺動運動の角速度は、主軸頭
３の変位に対して第６図の線図のようなものにな
る。即ち、カムの傾斜面９ａとカムフオロア１２
との係合が開始されると、角速度は直ちにその最
大値に達し、又その係合が終了すると再び急速に
ゼロに低下する。この結果、工具マガジンには大
きな加速度が働き、機構全体の振動が大きくな
り、工具交換作業に悪影響を与える恐れがあつ
た。特に主軸頭の昇降が速くなる程この傾向が増
大するので、高速化の大きなネツクとなつてい
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、前述の従来機構における振動の問題
を解消して、安定した確実な工具交換作業を行う
ことができるようにすることを目的とする。

この目的は、主軸頭の直線運動をカムを介して
工具マガジンの揺動運動に転換し、これを利用し
て工具マガジンを待機位置と主軸位置との間で揺
動させて、工具マガジンに保持された工具と主軸
頭に保持された工具とを交換するように構成され
た工作機械における工具交換機構であつて、前記
カムの断面をＳ字曲線で構成し、前記工具マガジ
ンの揺動の際の加速度を減少せしめることを特徴
とする工具交換機構によつて達成される。

以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本考
案を更に詳細に説明する。

第１図は、本考案にかかる工具交換機構の側面
図を示す。この図は従来技術に関連して既に説明
した第４図と類似したものであり、カムを除く他
の部分はこれと本質的に同じものであつて、その
作用もこれに準じるものである。従つて、ここで
は従来の機構と異なつている点についてのみ説明
する。

本考案の特徴は工具マガジン５を揺動させるた
めに主軸頭３と一体的に設けられたカム９′の形
状にある。即ち、このカム９′は第５図に示され
た従来技術のカム９と異なり、傾斜面９ａに相当
する部分９′ａが直線ではなく、第２図に示すよ
うなＳ字曲線をなしている。

これについて詳細に説明すると、第１図におい
て主軸頭３が上昇すると、カム９′に係合するリ
ンクアーム１１は、カム面９′ａの傾斜ゼロの始
点Ａから少しずつ速度を増し、その中央領域の変
曲点Ｂの近傍で最大速度に達し、再び徐々に減速
しながらカム面９′ａの終点Ｐに至る。この時点
では速度は完全にゼロには達せず、所定の角速度
が残存しており、次にストレート面９′ｂに至つ
て初めてゼロに復帰する。この時点は前述の工具
マガジン５が最も主軸頭３に接近して、そのグリ
ツプ６が主軸頭３に保持されている工具のツーリ
ング２と接触する時点であり、両者の係合を確実
に行わせるためには、或る程度の速度が必要だか
らである。しかし、ここで生じる加速度は従来の
機構におけるものよりも小さいことは図からも明
らかである。

この線図から明らかなように、このカム９′を
使用すれば、リンクアーム１１に与えられる揺動
運動の角速度の変化は滑らかであり、従つて、こ
れに基づく工具マガジン自体の運動も小さい加速
度を持つことが判る。このため、加速度に起因し
て機構全体にかかる力は非常に少なくなり、振動
が減少して工具交換作業が安定して行える。

なお、図示の実施例のカムの形状は一つの例示
に過ぎず、これに代えて他の設計のカムも当然に
利用可能であり、要は急激な変化の少ない角速度
線図が得られるものであればよい。

〔考案の効果〕 本考案によれば、カム断面形状を滑らかなＳ字
曲線によつて構成したので、これに係合して動く
リンクアームを介して揺動する工具マガジンの動
きも滑らかになり、無理な加速度による好ましく
ない振動が避けられ、安定した動作が保証され
る。

又、これによつて工具交換作業の一層の高速化
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の工具交換機構の概略を示す
側面図、第２図は、これに使用されるカムの断面
図、第３図は、第２図のカムによつて得られる変
位−速度線図、第４図は、従来の工具交換機構の
概略を示す側面図、第５図は、これに使用される
カムの断面図、第６図は、第５図のカムによつて
得られる変位−速度線図である。 １，１′……工具、２……ツーリング、３……
主軸頭、４……回転軸、５……工具マガジン、６
……グリツプ、７……レバー、８……支軸、９′
……カム、１０……支点、１１……リンクアー
ム、１２……カムフオロア、１４，１５……ベベ
ルギア。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸頭の直線運動をカムを介して工具マガジン
   の揺動運動に転換し、これを利用して工具マガジ
   ンを待機位置と主軸位置との間で揺動させて、工
   具マガジンに保持された工具と主軸頭に保持され
   た工具とを交換するように構成された工作機械に
   おける工具交換機構であつて、前記カムの断面を
   Ｓ字曲線で構成し、前記工具マガジンの揺動の際
   の加速度を減少せしめることを特徴とする工具交
   換機構。