JPH0418962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、タレツト旋盤の工具交換装置に関
する。

〔従来の技術〕

多数の工具をタレツト上に搭載するようになつ
た旋盤において、タレツト上に自ら回転する工具
を搭載し、ワークの回転による旋削加工以外に、
例えばワークの径方向に穴明け加工を施せるよう
になつた多機能の旋盤がしられている（例えば特
開昭61−100304号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、そのような旋盤でも、該旋盤を
FMS内の要素として配備し、完全無人化運転を
実現しようとすれば、どうしてもタレツト上の限
られた工具数では、加工種類が限られた範囲しか
得られず機能的に不充分であり、上記FMSの実
現のためにもタレツト上での回転工具の自動工具
交換装置の実現が要望されていたのである。しか
も、そのために旋盤のタレツトまわりの機構が大
掛りとなつて作業性が低下するようなことは避け
なければならないといつた事情もあつた。

この発明は上記のような回転工具の工具交換装
置を簡単な構成で実現しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題を解決したこの発明に係る工具交換装
置は、タレツト上に工具の回転駆動用の入力軸
と、工具の係脱用の入力軸とを有する工具クラン
プユニツトを設け、該クランプユニツトに回転工
具を回転自在かつ着脱自在にクランプせしめると
共に、上記２本の入力軸に連動連結した２本のク
ラツチ端を夫々タレツト外方向けてへ突設し、タ
レツト外に別設置の非回転部材には上記各クラツ
チ端へと噛合う２本の出力クラツチ軸を、工具の
回転駆動用のクラツチ端へ噛合する出力クラツチ
軸は、主軸スピンドル側に、工具の係脱用のクラ
ツチ端へ噛合する出力クラツチ軸は主軸スピンド
ルの他側に設けたもので、主軸スピンドル側に位
置した工具クランプユニツトへは、工具の回転駆
動用の入力が、上記出力クラツチ軸、工具回転用
のクラツチ端を介して伝達され、当該位置の工具
が回転し、主軸スピンドル他側であつて、工具交
換装置を臨む側に位置した工具クランプユニツト
へは、工具の係脱用の入力が上記出力クラツチ
軸、工具係脱用のクラツチ端を介して伝達され、
当該位置の工具クランプユニツトに係止され、あ
るいは該クランプユニツトから開放されるように
なつている。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて実施例を説明する。

第１，２図はワーク供給ロボツト１付きのNC
タレツト旋盤２と、その側方に設置した工具マガ
ジン装置３と、該タレツト旋盤２、工具マガジン
装置３間に設けた工具交換アーム装置４とからな
るFMC（フレキシブルマニフアクチユアリングセ
ル）の全体側面図および平面図であつて、公知の
ワーク供給ロボツト１によりテーブル５上から主
軸チヤツク６へと供給されたワークＷは、タレツ
ト７上の種々の工具、回転工具によつて一連の加
工を施された後、再びロボツト１によつて主軸チ
ヤツク６から外されてテーブル８上へ戻されるよ
うになつているが、現在タレツト上に搭載された
工具によつては実行できない新しい加工を施す際
には、タレツト７上の工具および回転工具Ｔが上
記工具交換アーム装置４によつて工具マガジン装
置３上の適宜の工具および回転工具Ｔと交換され
るようになつている。

工具交換アーム装置４は、機台９上をレール１
１に沿つて水平移動する移動枠１２に水平軸まわ
りで矢印１３方向に旋回自在に支持した旋回枠１
４と、該旋回枠１４内に設けた放射状方向１５に
進退駆動される工具把持アーム１６とからなり、
交換すべき工具の着脱方向の種類（つまり、タレ
ツト軸１７に平行な方向で抜き差しできる工具
（第３図上側の工具）とタレツト軸１７に直交す
る方向で抜き差しできる工具（第３図下側の工具
との２種がある）に応じて、上記移動枠１２の水
平移動と工具把持アーム１６の放射状方向移動を
適宜組合わせて、タレツト７上および工具マガジ
ン１８上の工具の抜き差しを行い、旋回枠１４の
180度旋回によつて工具交換を行うようになつて
いる。１６ａは工具把持アーム１６の開閉爪であ
り、該爪１６ａが平面視においてＬ字状に屈曲し
ており（第２図）、いずれかの直線部で上記２種
の着脱方向の工具を把持するようになつている。

また、この実施例の工具マガジン装置３は、機
台１９上の垂直軸まわりで矢印２１方向に180度
ずつ旋回する旋回台２２の、回転対称位置に２個
設けた円盤状の工具マガジン１８外周に多数の工
具および回転工具Ｔを装填するようになつたもの
で、工具マガジン１８は該旋回台２２上で各マガ
ジンの中心軸まわりで自転して、上記工具把持ア
ーム１６への工具受渡し位置Ａ（第２図）へと任
意の工具を割出し位置決めできるようになつてお
り、該旋回台２２が180度旋回することによつて、
各工具マガジン１８の位置が入れ代わり、工具把
持アーム１６への工具受渡し位置Ａへは、１個の
工具マガジン１８に搭載した工具数の２倍の本数
の工具（例えば１個の工具マガジン１８について
工具10本搭載なら10本×２＝20本）を持たらすこ
とができるようになつているが、この実施例では
さらに上記工具マガジン１８が旋回台２２に対し
て着脱自在になしてあると共に、該旋回台２２の
工具交換アーム装置４反対側には無人搬送車２３
の停止ステーシヨン２４を設けて、該無人搬送車
２３に積載して来た新たな工具マガジン１８を、
旋回台２２上の該停止ステーシヨン２４側取付座
に受渡して装着したり、または旋回台２２の停止
ステーシヨン２４側取付座に装着した工具マガジ
ン１８を無人搬送車２３上へ受渡したりして、旋
回台２２上の工具マガジン１８自体を交換できる
ようになつており、結局上記工具受渡し位置Ａに
は図示しない工具準備室に準備した総ての工具を
持たらすことができるようになつている。

１８ａは工具マガジン１８の中心に突設した無
人搬送車２３上の支持台２５への着脱用のテーパ
軸、１８ｂは該軸１８ａと背面合わせに反対側へ
突設した旋回台２２への着脱用のテーパ軸であ
り、上記支持台２５、旋回台２２側の上記各軸１
８ａ，１８ｂが装入嵌合される位置には公知のコ
レツトチヤツク装置（図示せず）が設けてある。

次に、旋盤２のタレツト７について説明する
と、該タレツト７は第３図示のように、フレーム
２６から主軸スピンドル軸６ａと平行に延びるタ
レツト軸１７先端に設けてあり、該タレツト軸１
７はフレーム２６内に設けた支持ボツクス２７内
に支持せしめてあつて、該支持ボツクス２７が主
軸スピンドル６ａに接近離反する方向（第２図矢
印２８）へ水平移動することによつて、タレツト
７上の各工具がワークＷ径方向に移動し、タレツ
ト軸１７が支持ボツクス２７に対し進退（第２図
矢印２９）することによつて、タレツト７上の各
工具がワークＷ長手方向に移動するようになつて
いるが、タレツト軸１７の基端側には軸受装置３
１と回り止め装置３２によつて該タレツト軸１７
の回転動作とは無関係になるように独立して支持
された駆動モータ３３が設けてあり、該モータ３
３の出力軸３４が中空のタレツト軸１７内を通つ
てタレツト７を貫通し、後に詳述する非回転のギ
アボツクス３５内へと延びて、後述の工具回転駆
動用出力クラツチ軸へと連動連結されている。

また、３６はタレツト軸１７基端にスプライン
係合した環状歯車であり、該歯車３６にモータ３
７駆動の歯車３８を噛合わせることによつてタレ
ツト軸１７を、その軸方向の進退に関わらずイン
デツクス回転できるようになつている。

タレツト７上の各工具取付けステーシヨンＳに
は通常の非回転の工具も搭載されているが、第３
図示のようなワーク径方向（スピンドル軸直交方
向）の加工用回転工具Ｔおよびワーク長手方向
（スピンドル軸方向）の加工用回転工具Ｔも搭載
されている。

上記各回転工具Ｔはタレツト７上の各クランプ
ユニツト４１，４２によつてクランプ支持されて
おり、各クランプユニツト４１，４２からは工具
の回転駆動用の入力軸４３，４４と、工具の係脱
用の入力軸４５，４６とがタレツト７内部へ突設
してあり、さらに該入力軸４３，４４，４５，４
６に夫々連動連結したクラツチ端４７，４８，４
９，５０がタレツト７の前面に外方へ向けて突設
してあつて、このクラツチ端４７，４８，４９，
５０へと、タレツト前方に設けた前記非回転の
（タレツトの回転には追随しない）ギアボツクス
３５から突出している工具の回転駆動用出力クラ
ツチ軸５１および工具の係脱用出力クラツチ軸５
２が噛合し、駆動を伝達するようになつているの
である。

すなわち、上記非回転のギアボツクス３５は、
タレツト７の前面中央に形成した開口部７ａ内
に、後述の流体配管連結部としての突出嵌合部３
５ａを突入してタレツト７に対しては、相対的に
回転自在かつ分離不能に連結されており、一側に
立設した支持シヤフト５３（第１，３図）を旋盤
のフレーム２６に支承せしめることによつて、タ
レツト７に対し、タレツト回転には追随せず（非
回転で）、タレツトの前記矢印方向２８，２９の
平行移動に対しては追随して移動するようになつ
ており、このギアボツクス３５から、上記工具の
回転駆動用出力クラツチ軸５１が主軸チヤツク６
側においてタレツト７方向へ突設してあり、上記
工具の係止用出力クラツチ軸５２が主軸チヤツク
６反対側の前記工具交換アーム装置４側において
タレツト７方向へ突設してある（第１，３図）。

なお、上記支持シヤフト５３は、例えば第１図
示のように旋盤フレーム２６の天井部に第１図左
右方向に架け渡したシヤフト５４にスライド自在
に支持した第１のスライド部材５５と、該第１の
スライド部材５５に第１図紙面垂直方向に延びる
シヤフト５６を介して、該方向に移動自在に支持
せしめた第２のスライド部材５７とからなる水平
面方向スライド装置５８の第２のスライド部材５
７に上端を固定しておく。

次に、上記ギアボツクス３５内の構造を第３図
について説明すると、該ギアボツクス３５中央に
軸受５９支持した前記モータ３３の出力軸３４端
にはギア６１が固定してあり、該ギア６１に同軸
の中間ギア６２，６３を介して中空内部にスプラ
イン歯６４を形成した筒状ギア６５を噛合連結し
てある。

そして、該筒状ギア６５の中空内を貫通せしめ
てスライン軸６６が噛合装入してあり、該スプラ
イン軸６６の一側先端５１を、前記工具の回転駆
動用クラツチ端４７，４８に噛合うクラツチ軸５
１に形成すると共に、該スプライン軸６６他側に
は、図示しない継手を介して回転自在にピストン
ロツド６７端を連結してあり、該ピストンロツド
６７の流体シリンダ６８内での進退によつて、該
スプライン軸６６が進退し、一端のクラツチ軸５
１部がタレツト側のクラツチ端４７，４８に噛合
し、または噛合の解除が行われるようになつてい
る。６９は上記ピストンロツド６７の他側端のフ
ランジ部６７ａとシリンダ６８との間に介装した
スプリングである。

なお、上記非回転のギアボツクス３５に対する
回転するタレツト７の位置決めはタレツト７前面
の前記開口部７ａまわりのテーパー凹所７ｂ内へ
ギアボツクス３５側からピン（図示せず）を打込
むことによつて行われる。

次に、工具の係脱用出力クラツチ軸５２につい
て説明すると、上記ギアボツクス３５内には油圧
モータ７１が搭載してあり、該油圧モータ７１の
出力軸に固定したギア７２に噛合せしめて、前記
筒状ギア６５と同様構造の筒状ギア７３を軸受７
４支持してあり、該筒状ギア７３の中空内を貫通
せしめてスプライン軸７５がギア７３内壁のスプ
ライン歯７６に噛合装入してある。

そして、該スプライン軸７５の一側先端５２を
前記工具の係脱用クラツチ端４９，５０に噛合う
クラツチ軸５２に形成すると共に、該スプライン
軸７５他側には、図示しない継手を介して回転自
在にピストンロツド７７端を連結してあり、該ピ
ストンロツド７７の流体シリンダ７８内での進退
によつて該スプライン軸７５が進退し、一端のク
ラツチ軸５２部がタレツト側のクラツチ端４９，
５０に噛合し、または噛合の解除が行われるよう
になつている。７９は上記ピストンロツド７７の
他側端のフランジ部７７ａとシリンダ７８との間
に介装したスプリングである。

なお、上記油圧モータ７１へは図示しないフレ
キシブルホースを介してギアボツクス３５の前面
を通つて油圧が供給され、同様に空圧も供給さ
れ、供給された圧空は配管８２を通り、前記突出
嵌合部３５ａ内に形成したリング状通路８３内へ
と導入され（第３，５図）、該リング状通路８３
の前記工具交換アーム装置４側に向かつて連通さ
れた連通路８４（第５図）を経て、タレツト７側
の各工具ステーシヨンＳごとに設けた通路８５の
うち当該位置に一致した１本の通路８５へと連通
し、当該ステーシヨン位置からエア噴出するよう
になつており、この噴出エアによつて当該工具ス
テーシヨン上の工具の工具交換に先立つクランプ
装置の切粉落とし等が行えるようになつている
が、この実施例では上記リング状通路８３の主軸
チヤツク６側へも通路８６を形成してあつて、該
主軸チヤツク６側の通路８６と工具ステーシヨン
への通路８５が一致して該主軸チヤツク６側で噴
出したエアによつては、計測装置搭載のステーシ
ヨンＳにおける計測に先立つワークからの切粉落
とし等が行われるようになつている。

次に、各クランプユニツト４１，４２から突設
した各入力軸４３，４４，４５，４６と、前記ク
ラツチ端４７，４８，４９，５０との間の連結機
構について説明すると、ワーク径方向（スピンド
ル軸直交方向）の加工用回転工具Ｔについては、
第３図示のように各入力軸４４，４６と各クラツ
チ端４８，５０とを夫々１本の連結軸８８，８９
で連結してあり、ワーク長手方向（スピンドル軸
方向）の加工用回転工具Ｔについては、第３図示
のように入力軸４３とクラツチ端４７とは、夫々
の端部に設けたベベルギア９１，９２でもつて連
動連結してあり、入力軸４５とクラツチ端４９と
は、入力軸４５端のベベルギア９３と噛合するベ
ベルギア９４の軸９５とクラツチ端４９とを、上
記入力軸４３を迂回する別の連結軸９５でギア９
７，９８，９９，１００連結（第４図）すること
により連動連結してある。

なお、上記入力軸４３を迂回するための連結機
構は、上記連結軸９６とギア９７，９８，９９，
１００の代わりにベベルギアを用いる等の他の手
段であつてもよい。

次に回転工具Ｔについて説明すると、この実施
例の回転工具Ｔは、第６〜８図示のように、前記
工具交換アーム装置４の工具把持アーム１６が挟
持する環状凹溝１０１を形成したホルダ１０２に
回転自在に装着されていて、該ホルダ１０２ごと
にクランプユニツト４１，４２に着脱されるが、
ホルダ１０２のクランプユニツト４１，４２へと
装入される部分１０３はテーパ状に形成され、か
つ該テーパー部１０３の先端には第８図示の花弁
状フランジ部１０４が形成してあつて、該フラン
ジ部１０４がクランプユニツト４１，４２内の係
合部材１１５に係合されて固定されると共に、該
テーパー部１０３およびフランジ部１０４を貫い
て後方へ突出しホルダ１０２内部で工具Ｔと連結
された回転軸１０５がクランプユニツト４１，４
２内の係合軸１１６と係合して工具Ｔが回転され
るようになつている。１０６は回転軸１０５の先
端に形成した係合軸との係合歯であり、１０７は
後に詳述するガイドピンの進入孔である。

次に、上記回転工具がホルダ１０２ごと着脱さ
れるクランプユニツト４１，４２について説明す
ると、スピンドル軸方向の加工用回転工具が着脱
されるクランプユニツト４１は、第６図示のよう
に、タレツト７に固定したハウジング１０８と、
該ハウジング１０８に軸受支持せしめた２本の入
力軸４３，４５と、各入力軸４３，４５端にベベ
ルギア１０９，１１０，１１１，１１２を介して
連動連結した回転軸１１３，１１４と、該回転軸
１１３，１１４に、夫々次に示す機構を介して連
動連結した、上記工具ホルダ１０２の締結用係合
部材１１５と、上記工具Ｔへの回転伝達用係合軸
１１６とからなつている。

すなわち、上記回転軸１１４のベベルギア１１
２には一体に平歯車１１７を形成してあつて、該
平歯車１１７に噛合う歯車１１８部を周面に形成
した回転筒部材１１９がハウジング１０８内に支
持しており、該回転円筒部材１１９の他端小径部
の外周に形成したおねじ部１２１を、前記ホルダ
１０２のフランジ部１０４が進入して係合しうる
該フランジ部１０４と同一形状の開口１２２を有
した円筒状係合部材１１５内周のめねじ部１２３
に螺合してあるのであり、該係合部材１１５は一
方向への回転によつて、その開口１２２が前記花
弁形のフランジ部１０４が進入しうる角度にピン
１２４によつて停止され、該フランジ部１０４が
第６図鎖線図示のように係合部材１１５内に進入
した後、前記入力軸４５歯車１１７，１１８およ
び回転円筒部材１１９を介して他方へ回転される
と、開口１２２の角度が略９０度回転して、フラ
ンジ部１０４が該開口１２２の小径部によつて係
止されて抜け止めされると共に、ねじ部１２１，
１２３の作用によつて係合部材１１５が第６図右
方へと牽引されてホルダ１０２をハウジング１０
８へと強く圧着固定するようになつている。

また、上記回転軸１１３の一端は、上記回転円
筒部材１１９の中心を貫いて第６図左方へと延び
ており、該回転軸１１３先端に凹孔１２５を形成
し、該凹孔１２５内にキー１２６により摺動自
在、かつ相対回転不能に、上記ホルダ１０２の回
転軸１０５と噛合する係止軸１１６を支持せしめ
てあるのであり、ホルダ１０２がハウジング１０
８内に第６図鎖線図示のように装入されると、前
記回転軸１０５がガイドピン１２７に案内され
て、軸１０５，１０６端同士が噛合い、その後前
記入力軸４３ベベルギア１０９，１１０および回
転軸１１３を介して該係合軸１１６が回転する
と、工具Ｔが回転するようになつている。

１２８は上記係合軸１１６を常時係合方向（第
６図左方）へと付勢しているスプリング、１２９
は回転軸１１３と回転円筒部材１１９の間に介装
したニードルベアリングである。

以上のように、入力軸４５を一方向へ回転する
と、ホルダ１０２のフランジ部１０４がクランプ
ユニツト４１内の係合部材１１５によつて係合牽
引されて締着され、他方向へ回転すると、係合部
材１１５の開口１２２がフランジ部１０４の角度
に一致して該フランジ部１０４が係合部材１１５
から抜き出し可能になるようになつているのであ
る。

スピンドル軸直交方向の加工用回転工具が着脱
されるクランプユニツト４２は、第７図示のよう
に、上記クランプユニツト４１と同一構造である
ので、同一構造部分に同一の番号を付して説明を
省略する。

次に上記実施例の動作について説明する。

すなわち、いずれかの工具ステーシヨンＳ上の
回転工具Ｔを工具マガジン１８上の回転工具Ｔと
交換するには、まずタレツト７を回転して所望の
工具ステーシヨンＳを工具交換アーム装置４側
（第１図右側）位置へ割出し、工具マガジン１８
を回転して所望の工具Ｔを同じく工具交換位置Ａ
へ割出す。この際、所望の工具が工具マガジン１
８上にないならば、旋回台２２上のマガジンを前
述のように、無人搬送車２３により搬送して来た
新たな工具マガジン１８と取替える。

そして、タレツト７が所定位置へ割出されたな
らば、前記ギアボツクス３５は前述のようにタレ
ツト７の回転とは無関係であるので、当該割出し
位置にはギアボツクス３５から突出のクラツチ軸
５２が常時位置しており、該クラチ軸５２を流体
シリンダ７８を作動してタレツト７側のクラツチ
端４９に突入嵌合する。

この状態で工具把持アーム１６を前進させ、タ
レツト７上の回転工具および工具マガジン１８上
の回転工具Ｔをホルダ１０２ごと把持せしめる。
この際、工具把持アーム１６の把持爪１６ａが、
第２図示のように直角に屈曲しているので、スピ
ンドル軸方向に向いた工具およびスピンドル軸直
交方向に向いた工具のいずれであつても、屈曲し
た爪１６ａの相当する側の直線部で工具を把持す
ることができる。

そして、次に前記ギアボツクス３５内の油圧モ
ータ７１を所定方向へ回転すると、クラツチ軸５
２、クラツチ端４９を介して入力軸４５が回転駆
動され、前述のようにして回転工具Ｔがホルダ１
０２ごとクランプユニツト４１，４２から解放さ
れるので、工具把持アーム１６を退入し、旋回枠
１４を180度旋回して工具同士を交換する。

交換した新たな工具Ｔをタレツト７に装着する
には上記と逆の順序で油圧モータ７１を逆回転さ
せて行う。

クランプユニツト４１，４２に締着固定された
回転工具は、次にタレツト７割出しにより主軸チ
ヤツク６側位置へと持たらし、当該割出し位置に
は前述の通りギアボツクス３５から突出のクラツ
チ軸５１が常時位置しているので、該クラツチ軸
５１を流体シリンダ６８を作動して、当該位置に
割出されているクラツチ端４７，４８へと突入嵌
合する。

そして、前記タレツト軸１７基端の駆動モータ
３３を回転させれば、前記出力軸３４、筒状ギア
６５、クラツチ軸５１およびクラツチ端４７，４
８を介して入力軸４３，４４が回転駆動され、前
述のようにして回転工具Ｔがホルダ１０２上で回
転されるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明に係る
工具交換装置では、工具の回転駆動用の出力クラ
ツチ軸は主軸スピンドル側に設け、工工具の係脱
用の出力クラツチ軸は主軸スピンドルと反対側に
設けることで、所定位置以外で工具が係脱される
操作ミスを構成上から防止し、確実な工具交換が
行える。したがつて、例えばタレツト上の回転工
具も適宜に、外部の予備回転工具と工具交換で
き、しかも旋盤のタレツトまわりが繁雑となら
ず、作業性が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る工具交換装置の側面
図、第２図は同平面図、第３図はタレツト部分の
断面平面図、第４図は連結軸の迂回機構を示した
断面図（断面は第３図の紙面に垂直な方向）第５
図はタレツト部分の断面正面図（断面は第３図の
−線）、第６，７図はクランプユニツトの縦
断面図、第８図は工具ホルダの底面図である。 ２…タレツト旋盤、４…工具交換アーム装置、
６ａ…主軸スピンドル、７…タレツト、３５…ギ
アボツクス（非回転部材）、４１，４２…クラン
プユニツト、４３，４４…回転駆動用入力軸、４
５，４６…係脱用入力軸、４７，４８，４９，５
０…クラツチ端、５１…回転駆動用出力クラツチ
軸、５２…係脱用出力クラツチ軸、１０２…ホル
ダ、１０５…回転軸、Ｔ…回転工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タレツト上に、工具の回転駆動用の入力軸
   と、工具の係脱用の入力軸とをを有するクランプ
   ユニツトを設け、該クランプユニツトに回転工具
   を回転自在かつ着脱自在にクランプせしめると共
   に、上記２本の入力軸に連動連結した２本のクラ
   ツチ端を夫々タレツト外方へ突設し、タレツト外
   の非回転部材には上記各クラツチ端へと噛合う２
   本の出力クラツチ軸を、工具の回転駆動用のクラ
   ツチ端へ噛合する出力クラツチ軸は、主軸スピン
   ドル側に、工具の係脱用のクラツチ端へ噛合する
   出力クラツチ軸は主軸スピンドルの他側に設けた
   ことを特徴とするタレツト旋盤の工具交換装置。