JPH0386437A - 工具マガジンの駆動機構 - 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】 匙丑色貝尤 ［産業上の利用分野］ 本発明（よ　外周に複数の工具を保持し、水平軸線もし
くは傾斜軸線の周りに回動することによって、前記工具
の一つを選択するようにされた工作機械の工具マガジン
に関し、特にその駆動機構に係わるものであって、小社
　軽ｉ　低コストの機構にかかわらず、作動が確実で安
全な機構で、しかも高速での割出しが可能なものを提供
しようとするものである。

［従来の技術］ 従忠　この種の工具マガジン１表　外周に配置された複
数の工具ポットに、種々の工具、例えばドノル、タップ
及びエンドミルを始めとする各種フライス等、直視　長
さ２重量の異なるものをランダムに収納保持している。

二のため、工具マガジンの回転軸が垂直なものならばと
もかく、水平もしくは傾斜にされている場合で１上　前
記工具重量のアンバランスに基づくモーメントがこの回
転軸に加わるので、単純な回転駆動機構で（上　たいへ
んその回転が不安定で、回転駆動力が去勢されたとき工
具マガジンが妄動する危険がある。従って、従来は工具
マガジンの周囲に設けられた複数の位置決め穴に位置決
めビンを嵌入させて工具マガジンを強制的に固定し、割
出し位置での妄動を防止するか、また１友　バレルカム
　ローラギヤ、パラレルカム等の各種インデックス機構
またはゼネバ機構箆　複雑で高価な機構を使用して、位
置決めビンを使用せずに回転駆動力が去勢されたときの
各位置決め位置での妄動を防止する方法がとられていた ［発明が解決しようとする課題］ 近毛　工作機械の高速化が進行するにつ札　工具交換に
要する時砥　即ち非加工時間の短縮が緊急の課題とされ
てきたが、このためには、　交換する工具の移動距離を
できるだけ短縮して工具交換に要する時間を短くするこ
とが可能な工作機蒐つまり工具マガジンを主軸ヘッドに
直接搭載し、主軸に取り付けられた工具がワークから必
要最小限度の距離だけ離れた位置で工具交換できる工作
機械の実現が強く望まれるようになったしかしながら、
既述したような位置決めビンを使用するもので（よ　そ
の位置決めビンを作動するための機構が必要となるだけ
でなく、回転割出しに必要な時間の他に回転割出しの前
後に位置決めビンの抜き差しの時間を必要とし、高速化
に不適である。また、各種インデックス機構やゼネバ機
構を使用するもので（友　前記位置決めビンを必要とし
ないが、複雑で部品点数が多く、その大きさ。

重量も大となり主軸ヘッドに工具マガジンを直接搭載す
るには無理がある。また、工具マガジンの回転速度自体
を低速にしなければならず、やはり工具交換の高速化を
実現することができない。

本発明は上記問題点を解決するためになさ札位置決めビ
ンを使用する必要がなく、しかも回転駆動力の去勢時に
も工具マガジンを割出し位置に安定に維持し、小型・軽
量・低コストかつ高速割出しの可能な工具マガジンの駆
動機構を提供１７、主軸ヘッドに直接搭載可能な工具マ
ガジンを提供することを目的とする。

艷吸公講遁 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために本発明の採用した手段（友 水平軸線もしくは傾斜軸線の周りに回転可能に機枠に支
持さ札　前記軸線を中心とする円周上に複数の工具を装
着・保持する工具マガジンと、前記軸線を含む一平面に
対しその軸線と所定距離隔たった位置で直交する軸線の
周りに回転可能に機枠に支持された駆動軸と、その駆動
軸を回転駆動するためのモータと、前記工具マガジンと
前記駆動軸との間に設けられた唯一の食違い傘歯車とよ
りなり、 前記一組の食違い傘歯車に（上　少なくとも工具マガジ
ンに装着される複数の工具の重量のアンバランスの予想
される最大値に対し、そのアンバランスによって生じる
工具マガジンからの回転力を前記駆動軸に伝達させない
非可逆回転伝達性が付与されていることをその第１の要
旨とし、前記一組の食違い傘歯車を高減速比のものとし
たことを第２の要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の工具マガジンの駆動機構（よ
　水平もしくは傾斜軸線の周りに回転可能に支持された
工具マガジンと、その工具マガジンを回転駆動するため
の駆動軸との間に唯一組の食違い傘歯車を介在させただ
けであるが、その一組の食違い傘歯車に（ヱ　工具マガ
ジンに装着される複数の工具の重量アンバランスの予想
される最大値に対し、そのアンバランスによって工具マ
ガジンの回転軸に生じる回転モーメントを駆動軸には伝
達しない、いわゆる非可逆回転伝達性が付与されている
ために、部品点数の少ない極めてシンプルな機構である
にもかかわらず、前記のような位置決めビンやその駆動
機構を必要とせず、前記モータの去勢時に妄動の虞のな
いものとすることができる。

前記の非可逆回転伝達歯車として（上　普通にはウオー
ム歯車機構が考えら札　ウオーム歯車機構ではウオーム
のり〜ド角を前記回転モーメントを考慮して計算・選定
することで前記の非可逆回転伝達性を付与することがで
きる。しかし、ウオーム歯車機構でこのような非可逆回
転伝達性を有するもの１友　機構上ウオームの軸とウオ
ーム歯車の軸との軸間距離を極めて大きくしなければな
らず、どうしても機構の大型化を免れることができない
。

これに反し、食違い傘歯車（一般に（友　ハイポイド・
ギヤとも呼ばれる）では減速比　ビニオン軸とギヤ軸と
のオフセット量を前記回転モーメントを考慮して選定す
ることで、この非可逆回転伝達性を得ることができる。

特１：、上記の高減速比食違い傘歯車機構で（上　ウオ
ーム歯車機構に比べ両軸の軸間距離を小さくすることが
できるため、より一層の小型化を促進する。また、前記
の減速比を大きくしても、その軸間距離をウオーム程大
きくする必要がなく、極めて好都合である。

［実施例］ 次に　本発明（；係る工具マガジンの駆動機構の実施例
について図面に基づき説明する。第１図は実施例の工具
マガジンの駆動機構の組付は状態を示す断面は　第２図
は工具収納部を取り外した工具マガジン駆動側の正面は
　第３図は実施例の工具マガジンの駆動機構を搭載した
小型のＮＣ制御工作機械であるマシニングセンタの要部
斜視は第４図はその平面図である。

第３諷　第４図に示すよう１：、マシニングセンタ１（
よ　加工に用いる工具を着脱可能に保持する図示しない
主軸が内蔵された加工ヘッド２を、水平面でＸ−Ｙ方向
（二移動自在なワークテーブル３に対して近接・離間可
能にコラム４に支持したいわゆる立て型のマシニングセ
ンタであり、加工ヘッド２の向かって左側面に１上　主
軸の軸線りに直交する軸線Ｍを中心として回動自在な工
具マガジン５と、軸線りに平行な軸線Ｎを中心として回
転するとともにこの軸線Ｎの軸方向にそって上下動する
工具交換アーム６とからなる自動工具交換装置７とを備
えている。

又、コラム４の上部には、　送りネジ８を介して加工ヘ
ッド２を上下動させるための２軸送リモータ９を、加工
ヘッド２の上部に（友　主軸を回転させるための主軸モ
ータ１０を、工具マガジン５の上部に１社　工具マガジ
ン５を回動するためのマガジン用モータ１１と工具マガ
ジン５下部の工具交換位置において後述する工具ポット
を旋回させるためのポット旋回用モータ］２とを、これ
らの回転軸を主軸の軸線りと平行にして備える。更（：
。

加工ヘッド２の向かって右側面に（上　加工ヘッド２に
内蔵された図示しない工具交換アーム駆動機構を介して
工具交換アーム６を回転・上下動させるための交換アー
ム用モータ１３を備えている。

従って、このマシニングセンタ１１ｔ、、Ｚ軸道りモー
タ９による加工ヘッド２の上方退避　主軸モータ］０に
よる主軸オリエンテーション、マガジン用モータ１１に
よる工具マガジン５における次工程工具ポットの工具交
換位置への回転割出し。

ポット旋回用モータ１２による工具ポットの下方への旋
乱　交換アーム用モータ１３による工具交換アーム６の
工具把持・抜取・回転・挿入・開放といった工具交換動
作を実行して工具マガジン５に収納された複数の工具Ｔ
を自動交換しつつ、所望する工具によるワークの連続加
工を実施する。

次１：、上記した工具マガジン５について、第１諷　第
２図を用いて詳細に説明する。

工具マガジンの駆動機構の組付は状態を断面視する第１
図に示すように　工具マガジン５（よ　加工ヘッド２側
面に直接組付け・固定されるブラケット１４のシャフト
１５に軸受１６を介して回動自在に軸支されたものであ
り、軸受１６に直に組み付けられるマガジン本体１７と
、マガジン本体１７の軸心嵌合穴１８に嵌合・固定され
た大歯車１９と、マガジン本体１７に組付け・固定され
たポットアーム２０に旋回軸２１を中心として旋回自在
に軸支された複数個の工具ポット２２と、既述したマガ
ジン用モータ１１と、このマガジン用モータ１１の回転
軸にカップリング２３を介して連結され軸受ブラケット
２４により軸支されたビニオンシャフト２５と、その先
端に設けられマガジン本体１７の大歯車１９に噛み合う
ビニオン２６等のイ包　　工具ポット２２を旋回させる
ための後述する各種構成部材を備えている。尚、このビ
ニオン２６はネジ歯車として形成されている。

ビニオン２６と大歯車１９とについて詳述すると、マガ
ジン用モータ１１に一体になって回転するビニオン２６
とマガジン本体１７に固定された大歯車１９と１よ　第
５図に示すように食違って互いに噛み合い、マガジン用
モータ１１とマガジン本体１７との間に　減速比が５０
：　１である一組の食違い傘歯車（ハイポイド・ギヤ）
を構成している。

工具ボット２２は（第１図参照）、マガジン本体１７外
周に等分割に８個設置されており、マガジン本体１７と
ともにその外周とブラケット１４の筒状側壁２７内周と
の間を回転し、工具Ｔを収納するテーパ孔２８と工具の
位置決めを行うポットキー２９とを備え、テーバ孔２８
底部の図示しない弾性把持部材により工具のゾルスタッ
ドを把持しその工具を保持する。また、個々の工具ポッ
ト２２　＋；１．．　　工具収納側と反対側に旋回用ロ
ーラ３０を軸支する突出片３１を備え、工具交換位置に
割り出された時に旋回用ローラ３０が旋回用把持部材３
２に把持さ札　この旋回用把持部材３２が図中Ａで示す
如く上昇することにより、二点鎖線で示すように９０度
旋回し、旋回用把持部材３２が同図に示す位置に復帰（
降下）することにより水平なもとの位置に戻る。醜　マ
ガジン本体１７の外周には、　工具ボット２２が水平な
位置に復帰する際（ミ　筒状側壁２７内周との衝突を緩
和すべく○リング３３が設けられている。

又　マガジン本体１７の端面には、　その回動中心を中
心とする同心円上に図示しない複数のスリット孔の組合
せを工具ポット数分有し、中央に貫通孔３４ａを有する
回転スリット３４が、蓋体３５、リング材３６とともに
固定されている。

一方、シャフト１５の端面に（上　回転スリット３４を
挟んで図示しない発光ダイオードと受光ダイオードとを
それぞれ対向させる発光側板材３７゜受光側板材３８が
固定されてし）る。そして、この発光ダイオード、受光
ダイオードをそれぞれ備えた発光側板材３７．受光側板
材３８とから回転位置検出器を構成し、各スリット孔を
通過した光を受光ダイオードが受光し、そのオン・オフ
状態の組合せにより、工具交換位置における工具ポット
のポット番号を判別する。

更１：、ブラケット１４内に（友　第２図に示すよう１
：、既述した工具ボット２２旋回用の旋回用把持部材３
２を上下動させるため１ミ　その駆動源となる旋回用モ
ータ１２の回転軸に形成された雄ネジ３つに螺合し廻り
止め４０により上記モータ１２の回転にともなって上下
動する上下動伝達部材４］と、この上下動伝達部材４１
にボールジヨイント４２を介して連結されその先端が旋
回用把持部材３２に嵌合・固定された中間シャツ１−４
３と、その外周を案内する二股状のシャフトブラケット
４４と、このシャフトブラケット４４から突出し旋回用
把持部材３２を貫通して支持する支持シャフト４５とが
設けられている。

上記構成を有する実施例のマシニングセンタ１における
工具マガジンの駆動機構によれ（ヱ　工具マガジン５と
これを回動するためのマガジン用モータ１１との間に、
ビニオン２６と大歯車１９とを食違えて噛み合わせた一
組の高減速比の食違い傘歯車を介在させることにより、
マガジン用モータ１１の回転を、円周上に８個の工具を
保持する工具マガジン５に好適に伝達することができる
と共（ミ　工具マガジン５における工具の重量アンバラ
ンスに基づく工具マガジン５自体の回転がマガジン用モ
ータ１１に伝達することを回避できる。

即ち、マガジン用モータ１１と工具マガジン５との間の
回転伝達に非可逆性を持たせることができ、この結果、
工具ポット２２の割出し・停止完了後に工具マガジン５
が回動してしまうといった不測の事態を防止することが
できる。

更に、大歯車］９とビニオン２６との軸間距離を、ウオ
ームとウオームホイール等を組合せて使用する従来のも
のに比べて短くすることができ、しかも、大歯車１９の
軸方向における高減速比の食違い傘歯車の収納高さを大
歯車１９の厚みとビニオン２６の径との和程度に低くす
ることができる。このため、工具マガジン５自体の小型
化・軽量化を図ることができる。この結果、工具マガジ
ン５をワークの加工中に加工ヘッド２と共に移動させる
本実施例のマシニングセンタ１で（よ　加工ヘッド２に
おける重量アンバランスを最小限に抑え、その加工精度
が向上する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得るこ
とは勿論である。例え＋ｆ。

立て型のマシニングセンタに限らず、横型マシニングセ
ンタ、回動自在な工具マガジンを搭載したＮＣ制御旋盤
等に適用できることは勿論である。

又、本実施例ではビニオン２６と大歯車１９とからなる
歯車の減速比を５０：　１としたが、工具マガジン５に
装着される複数の工具の重量アンバランスの予想される
最大値に応じて適宜変更することができる。

漿夏Ａと１果 以上実施例を含めて詳述したよう１：、本発明の工具マ
ガジンの駆動機構によれ（′Ｌ　工具マガジンと駆動軸
との間に唯一組の食違い傘歯車を設け、この歯車（二　
少なくとも工具マガジンに装着される複数の工具の重量
アンバランスの予想される最大値に対し、そのアンバラ
ンスによって生じる工具マガジンからの回転力を駆動軸
に伝達させない非可逆回転伝達性を付与しているので、
割出し・停止完了後の工具マガジンが工具の重量アンバ
ランスに基づいて回動してしまうといった不測の事態を
防止することができる。

更（ミ　大歯車とビニオンとの軸間距離を、ウオームと
ウオームホイール等を組合せて使用する従来のものに比
べて短くすることができ、　しかも、大歯車の軸方向に
おける高減速比の食違い傘歯車の収納高さを、大歯車の
厚みとビニオンの径との和程度に低くすることができる
ため、一組の食違い傘歯車を配置するスペースを必要最
小限にとどめ工具マガジン自体の小型化・軽量化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の工具マガジンの駆動機構の組付は状態
を示す断面は　第２図は工具収納部を取り外した工具マ
ガジン駆動側の正面は　第３図は実施例の工具マガジン
の駆動機構を搭載した小型のＮＣ制御工作機械であるマ
シニングセンタの要部斜視は　第４図はその平面は　第
５図は食違い傘歯車における大歯車とビニオンとの関係
を説明するための説明図である。 １・・・マシニングセンタ　　２・・・加工ヘッド５・
・・工具マガジン ト・・マガジン用モータ　１５・・・シャフト７・・・
マガジン本体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平軸線もしくは傾斜軸線の周りに回転可能に機枠
   に支持され、前記軸線を中心とする円周上に複数の工具
   を装着・保持する工具マガジンと、前記軸線を含む一平
   面に対しその軸線と所定距離隔たった位置で直交する軸
   線の周りに回転可能に機枠に支持された駆動軸と、 その駆動軸を回転駆動するためのモータと、前記工具マ
   ガジンと前記駆動軸との間に設けられた唯一組の食違い
   傘歯車とよりなり、 前記一組の食違い傘歯車には、少なくとも工具マガジン
   に装着される複数の工具の重量のアンバランスの予想さ
   れる最大値に対し、そのアンバランスによって生じる工
   具マガジンからの回転力を前記駆動軸に伝達させない非
   可逆回転伝達性が付与されていること を特徴とする工具マガジンの駆動機構。 ２、前記一組の食違い傘歯車を、高減速比のものとした
   ことを特徴とする請求項１記載の工具マガジンの駆動機
   構。