JPH0422911Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 考案の目的 (1) 産業上の利用分野 本考案は、回転可能な主軸を備えるとともに該
主軸の軸線方向に進退可能にして支持体に配設さ
れる主軸頭装置と、前記主軸の軸線上に設定され
た工具交換位置に工具を割出し可能であるととも
に主軸頭装置の進退方向と平行な方向に移動可能
な自動工具交換装置と、主軸に対する工具の着脱
時に主軸頭装置および工具交換装置を同期移動さ
せるための同期連動機構とを備える工作機械に関
する。

(2) 従来の技術 従来、かかる工作機械は、たとえば特開昭60−
155338号公報により公知である。

(3) 考案が解決しようとする問題点 ところで、上記従来のものの同期連動機構は、
主軸頭装置に回動自在に支承されたクランクの一
端のローラに摺接可能なドツグを固定位置に設け
るとともに、前記クランクの他端を自動工具交換
装置に当接可能とするものであり、主軸頭装置の
移動時にローラをドツグに摺接させることにより
回動するクランクで、自動工具交換装置を押動せ
しめるようにしている。このような同期連動機構
では、主軸頭装置の移動がクランクを介して自動
工具交換装置に伝達されるので、主軸頭装置と自
動工具交換装置とを完全に同期させて移動させる
のは困難である。

本考案は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、主軸頭装置と自動工具交換装置とを完全に
同期移動させて主軸に対する工具の着脱を確実な
らしめるようにした工作機械を提供することを目
的とする。

Ｂ 考案の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本考案によれば、自動工具交換装置は、主軸頭
装置の進退方向と平行にして支持体に固設された
案内ロツドに進退可能に支承されるとともに該案
内ロツドの内方側に向けて軸方向両側からばね付
勢され、同期連動機構は、制限された範囲での自
動工具交換装置に対する近接離反を可能とすると
ともに自動工具交換装置に近接する方向にばね付
勢されて支持体に配設されるとともに主軸頭装置
の進退方向に沿う前後の傾斜面間に平坦面が設け
られて成る台形状のドツグと、該ドツグに摺接す
べく自動工具交換装置に支承される連動駒と、連
動駒に嵌合可能にして主軸頭装置に配設される連
動ローラとから成る。

(2) 作用 上記構成によれば、主軸頭装置の進退作動時に
は連動駒に連動ローラが嵌合し、この連動駒がド
ツグの平坦面に摺接している間は、自動工具交換
装置は主軸頭装置に完全に同期して移動する。し
かも連動駒は、ドツグの傾斜面に当接している状
態では連動ローラとの嵌合を解除して停止したま
であり、自動工具交換装置を付勢するばねのばね
力により連動駒がドツグの傾斜面に押付けられる
ので、ドツグはストツパとしての機能をも果た
す。

(3) 実施例 以下、図面により本考案の一実施例について説
明すると、先ず第１図および第２図において、こ
の工作機械は、たとえば横型NCマシンであり、
固定のベツド１と、該ベツド１上で水平なＸ軸方
向（第１図の紙面に垂直な方向、第２図の左右方
向）に移動可能な移動テーブル２と、該移動テー
ブル２に立設された４本の支柱３に沿つて鉛直な
Ｙ軸方向に移動可能な支持体としての昇降テーブ
ル４と、昇降テーブル４上で前記Ｘ軸およびＹ軸
と直交する水平なＺ軸方向（第１図の左右方向、
第２図の紙面に垂直な方向）に移動可能であつて
前記Ｚ軸方向に沿う主軸６を有する主軸頭装置５
と、主軸６に取付けられるべき複数種類の工具Ｔ
を主軸頭装置５の前方で主軸６の軸線上に設定さ
れた工具交換装置Ｐに選択的に供給するための自
動工具交換装置７とを備える。

ベツド１上には、Ｘ軸方向に延びる一対のガイ
ドレール８，８が相互間に所定の間隔をあけて並
設されており、移動テーブル２は、それらのガイ
ドレール８，８に沿つてＸ軸方向に移動可能であ
る。しかも両ガイドレール８，８間で移動テーブ
ル２に螺合するボールねじ（図示せず）の両端が
ベツド１に回転自在に支承されており、該ボール
ねじに連結されるＸ軸駆動モータ９がベツド１の
側部に支持、固定される。

前記４本の支柱３は、移動テーブル２上で仮想
四辺形の各頂点位置に対応するようにして立設さ
れており、各支柱３の上端は連結枠１０により連
結される。しかも各支柱３には、昇降テーブル４
に設けた４つのガイド筒部１１が摺動可能に嵌合
されており、昇降テーブル４は各支柱３に沿つて
昇降する。移動テーブル２の一側部（第２図の右
側部）で支柱３，３間には上下に延びるボールね
じ（図示せず）の下端が回転可能に支承され、該
ボールねじの上端は連結枠１０に支持、固定した
Ｙ軸駆動モータ１２に連結される。しかも該ボー
ルねじの中間部は、昇降テーブル４に設けたナツ
ト部１３に螺合されるものであり、前記Ｙ軸駆動
モータ１２の作動により昇降テーブル４が昇降作
動する。しかも前記Ｙ軸駆動モータ１２およびナ
ツト部１３間にはボールねじを囲繞するテレスコ
ピツク形カバー１４が設けられ、ナツト部１３お
よび移動テーブル２間にはボールねじを囲繞する
テレスコピツク形カバー１５が設けられる。

昇降テーブル４には、前記Ｘ軸およびＹ軸と直
交する水平なＺ軸方向に延びる一対のガイドレー
ル１６，１６が並設される。これらのガイドレー
ル１６，１６上には、Ｚ軸方向に沿う軸線まわり
に回転可能な主軸６を前端上部に備える主軸頭装
置５の本体５ａが、摺動可能に配置される。また
両ガイドレール１６，１６間で昇降テーブル４で
回転自在に支承されたボールねじ（図示せず）の
中間部が前記本体５ａに螺合され、昇降テーブル
４の後部に設けられたＺ軸駆動モータ１７が該ボ
ールねじに連結される。これにより主軸頭装置５
はＺ軸方向に移動可能である。

主軸頭装置５における本体５ａの前端上部に
は、工具装着孔（図示せず）を先端に有する主軸
６とがＺ軸まわりに回転自在に支承されており、
本体５ａの後部に設けた主軸駆動モータ１８と主
軸６が、本体５ａに内蔵した伝動機構（図示せ
ず）を介して連結される。

前記昇降テーブル４における各ガイド筒部１１
の上端には、内方側に向かうにつれて上方に傾斜
した支持腕部１９がそれぞれ固設されており、前
後一対ずつ２組の支持腕部１９，１９；１９，１
９の下端部は連結部２０，２０によつて相互に連
結される。しかも前後一対の支持腕部１９，１
９；１９，１９の上端間には、Ｚ軸方向に沿つて
相互に平行に延びる案内ロツド２１，２１がそれ
ぞれ架設される。

第３図および第４図を併せて参照して、自動工
具交換装置７は、主軸頭装置５における主軸６の
軸線の側方たとえば上方で制限された範囲でのＺ
軸方向の移動を可能にして配置されるマガジン台
２２と、主軸６の軸線に交差たとえば直交する軸
線すなわちＹ軸方向の軸線まわりに回転可能にし
て該マガジン台２２に支承される回転体２３と、
回転体２３を角変位駆動すべくマガジン台２２に
取付けられる駆動源としての工具交換用駆動モー
タ２４と、回転体２３の周方向複数位置に回転体
２３の軸線と直交する軸線まわりに回動自在に枢
支される複数の工具搬送アーム２５と、主軸６に
取付けられるべき複数の工具Ｔを着脱可能に把持
すべく各工具搬送アーム２５の一端にそれぞれ設
けられる把持手段２６と、回転体２３の角変位に
応じて前記各工具搬送アーム２５を回動させるべ
く各工具搬送アーム２５およびマガジン台２２間
に設けられるカム機構２７とを備える。

マガジン台２２は、主軸頭装置５の上方を跨ぐ
ように形成されており、その下部には前記案内ロ
ツド２１，２１を挿通するための一対の案内孔２
８，２８が穿設される。したがつてマガジン台２
２は、案内ロツド２１，２１に沿つてＺ軸方向に
移動可能であるが、マガジン台２２と前方側の支
持腕部１９との間には案内ロツド２１を囲繞する
コイルばね２９がそれぞれ縮設され、マガジン台
２２と後方側の支持腕部１９との間には案内ロツ
ド２１を囲繞するコイルばね３０がそれぞれ縮設
されており、外力が作用しない状態でマガジン台
２２は両コイルばね２９，３０のばね力が釣合う
原位置にある。

マガジン台２２の上部には上方に延びる支持部
材３１が固着されており、この支持部材３１の上
部に工具交換用駆動モータ２４が支持、固定され
る。また回転体２３は、マガジン台２２の上部お
よび支持部材３１を囲繞する円筒状に形成されて
おり、マガジン台２２の上部および支持部材３１
に、軸受３２を介して回転自在に支承される。し
かも回転体２３の上部外面には被動ギヤ３３が全
周にわたつて刻設されており、この被動ギヤ３３
に噛合する駆動ギヤ３４が工具交換用駆動モータ
２４の出力軸３５に固定される。したがつて工具
交換用駆動モータ２４の作動に応じて回転体２３
が角変位駆動されることになる。

工具搬送アーム２５は、回転体２３の周方向に
等間隔をあけた複数個所たとえば４個所に、回転
体２３の回転軸線と直交する軸線を有する支軸３
６をそれぞれ介して枢支される。しかも工具搬送
アーム２５はその中間部が支軸３６を介して回転
体２３に支承されるものであり、各工具搬送アー
ム２５の一端に把持手段２６がそれぞれ設けら
れ、各工具搬送アーム２５の他端とマガジン台２
２との間にカム機構２７が構成される。

各把持手段２６は、前記支軸３６の軸線に平行
な平面内で開閉自在にして工具搬送アーム２５の
一端に枢支される一対の把持爪３７，３７と、両
把持爪３７，３７を閉じる方向に付勢すべく両把
持爪３７，３７間に縮設されるばね３９とを備え
る。各把持爪３７，３７は、その先端間で工具Ｔ
を把持可能に形成されており、これらの把持爪３
７，３７の基端部は相互に重合して、前記支軸３
６と直交する方向の軸線を有する軸４０，４０に
より工具搬送アーム２５の一端に回動可能に取付
けられる。またばね３９は両把持爪３７，３７の
中間部間に縮設される。しかも両把持爪３７，３
７の基端部には、支軸３６側に向けて突出した受
圧部４１がそれぞれ突設されており、この受圧部
４１を各把持爪３７，３７の先端側に向けて押圧
することにより両把持爪３７，３７がばね３９の
ばね力に抗して開放作動する。

カム機構２７は、回転体２３の軸線に関して工
具交換装置Ｐとは反対側すなわちマガジン台２２
の後方では工具Ｔをその軸線が主軸６の軸線と交
差する姿勢たとえば軸線を上下方向にした姿勢に
ある工具搬送アーム２５が、回転体２３の角変位
に応じてマガジン台２２の前方の工具交換装置Ｐ
に来たときに、工具Ｔが主軸６の前方で同軸の水
平姿勢となるべく構成されるものであり、各工具
搬送アーム２５の他端にそれぞれ軸支されるロー
ラ４２と、それらのローラ４２を転動させるべく
マガジン台２２に設けられるカム溝４３とから成
る。

第５図において、カム溝４３は、マガジン台２
２の前部における中心角度αたとえば90度の範囲
の溝部分４３ａと、該溝部分４３ａを除く部分で
回転体２３の回転軸線を中心とする円弧状である
溝部分４３ａとが連設されて成るものであり、溝
部分４３ａが斜め外方に開放するように形成され
ているのに対し、溝部分４３ａは斜め内方に開放
するように形成されて溝部分４３ｂの両端に連設
される。このようなカム溝４３の形状により、溝
部分４３ｂから溝部分４３ａに入つたローラ４２
すなわち工具搬送アーム２５は、支軸３６を中心
として90度回動することになり、ローラ４２が溝
部分４３ｂ内を転動しているときには把持手段２
６で把持されている工具Ｔが上下方向を向いた姿
勢となつているのに対し、溝部分４３ａ内にロー
ラ４２が入ると把持手段２６で把持されている工
具Ｔは軸線を水平にした姿勢となるように姿勢変
換する。しかも工具搬送アーム２５、把持手段２
６およびカム機構２７は、水平姿勢となつたとき
の工具Ｔの軸線が主軸６の軸線と同一レベルとな
るように構成される。

第６図において、昇降テーブル４に固着されて
いる連結部２０，２０と、マガジン台２２と、主
軸頭装置５との間には、主軸６に対する工具Ｔの
着脱時のみ、主軸頭装置５と自動工具交換装置７
とを同期して連動させるための同期連動機構４４
が設けられる。この同期連動機構４４は、制限さ
れた範囲でのマガジン台２２に対する近接、離反
を可能とするとともにマガジン台２２に近接する
方向に付勢されて各連結部２０，２０にそれぞれ
配設されるドツグ４５と、各ドツグ４５にそれぞ
れ摺接可能にしてマガジン台２２に枢支される連
動駒４６と、各連動駒４６にそれぞれ係合可能に
して主軸頭装置５の本体５ａに支承される連動ロ
ーラ４７とを備える。

ドツグ４５は、Ｚ軸方向に沿う後方から前方に
向けて順に、前上がりの傾斜面４８、Ｚ軸方向に
沿う平坦面４９および前下がりの傾斜面５０を上
面に有する台形状に形成されており、その下部に
は前後に張出す係合鍔５１，５１が設けられる。
一方、前記連結部２０，２０の上面には、矩形の
凹部５２がそれぞれ設けられており、この凹部５
２には、前記係合鍔５１，５１に係合し得る係止
突部５３ａを上端に有する矩形筒状の保持部材５
３が嵌合されるとともにねじ部材５４により固着
される。ドツグ４５は、保持部材５３により凹部
５２内に保持されるものであり、凹部５２の底面
に当接する位置と係合鍔５１，５１が係止突部５
３ａに係止する位置との間でマガジン台２２に対
する近接、離反が可能である。しかも凹部５２の
底面およびドツグ４５間には、複数のばね５５が
縮設されており、これらのばね５５のばね力によ
りドツグ４５はマガジン台２２に近接する方向に
付勢される。

マガジン台２２の下端には下方に突出した三角
形状の支持突部５６が突設されており、この支持
突部５６の下端部に、Ｚ軸方向と直交する水平方
向すなわちＸ軸方向の軸線を有する軸５７により
連動駒４６が回動可能に支承される。この連動駒
４６は、前記ドツグ４５の上面すなわち傾斜面４
８、平坦面４９および傾斜面５０に摺接する平坦
な摺接面５８を有する矩形状に形成されており、
該摺接面５８と反対側の面には連動ローラ４７を
嵌合し得る半円状の嵌合凹部５９が設けられる。
しかも支持突部５６は、マガジン台２２が後退限
にある状態では、連動駒４６がドツグ４５の傾斜
面４８に当接しているようにしてマガジン台２２
に設けられる。また連動ローラ４７は、主軸頭装
置５の前進作動時に連動駒４６の嵌合凹部５９に
後方側から嵌合すべくして、主軸頭装置５におけ
る本体５ａの両側部に回転自在に支承される。

第３図を特に参照して、自動工具交換装置７に
おけるマガジン台２２と、昇降テーブル４におけ
る連結部２０との間には、主軸頭装置５の前進作
動に連動するマガジン台２２の前進作動に応じて
工具交換装置Ｐにある把持手段２６の把持状態を
解除せしめるための把持解除機構６０が設けられ
る。

この把持解除機構６０は、一端部に前記把持手
段６０の受圧部４１に当接可能な押圧部６１ａを
有するとともに他端にはカムホロアとしてのロー
ラ６２を有してマガジン台２２に枢支される一対
の解除レバー６１と、前記ローラ６２に摺接可能
にして連結部２０，２０にそれぞれ固設されるカ
ム板６３とから成る。解除レバー６１の中間部
は、マガジン台２２の移動方向と直交する水平な
軸線すなわちＸ軸方向に沿う軸線を有する軸６４
を介してマガジン台２２の下部に枢支される。ま
たカム板６３は、マガジン台２２の前進作動時に
ローラ６２を上方に押上げるべく前上がりに傾斜
したカム面６３ａをマガジン台２２の移動方向に
沿う後端に有して、連結部２０，２０の上面にそ
れぞれ固着される。このカム面６３ａに摺接して
ローラ６２が上方に押上げられると、解除レバー
６１は軸６４のまわりに第３図で反時計方向に回
動し、それにより押圧部６１ａが下降して、把持
手段２６の受圧部４１が押圧部６１ａにより押下
げられ、把持爪３７，３７がばね３９のばね力に
抗して開放作動し、把持手段２６の把持状態が解
除される。

次にこの実施例の作用について説明すると、こ
の工作機械の前方に固定配置されるワーク（図示
せず）に対応して、移動テーブル２および昇降テ
ーブル４の作動により主軸頭装置５がＸ軸および
Ｙ軸方向に作動せしめられ、主軸頭装置５は主軸
６を回転しながらＺ軸方向に前進作動せしめられ
る。このとき主軸６に装着されている工具Ｔが主
軸６の回転とともに回転作動するので、工具Ｔに
より前記ワークが加工される。

主軸６に装着すべき工具Ｔの交換にあたつて
は、主軸頭装置５が後退限にある状態で、自動工
具交換装置７の回転体２３が角変位し、工具Ｔを
把持していない状態にある把持手段２６を設けた
工具搬送アーム２５が工具交換装置Ｐに割出され
る。この際、工具搬送アーム２５はカム機構２７
の働きにより主軸６に装着されている工具Ｔを把
持手段２６で把持し得るように回動して工具交換
位置Ｐに位置しており、この状態で主軸頭装置５
が前進することにより、主軸６に装着されている
工具Ｔが把持手段２６で把持される。

すなわち主軸頭装置５が前進作動すると、同期
連動機構４４では、第３図の実線で示すように傾
斜面４８に当接している状態にある連動駒４６の
嵌合凹部５９に後方側から連動ローラ４７が嵌合
する。この嵌合状態で、主軸頭装置５すなわち連
動ローラ４７が前進すると、連動駒４６はドツグ
４５を押下げて平坦面４９に摺接しながら前進す
る。したがつて主軸頭装置５と、自動工具交換装
置７のマガジン台２２は同一速度で前進すること
になる。このマガジン台２２の前進作動に応じて
把持解除機構６０では解除レバー６１がカム板６
３により回動駆動され、押圧部６１ａが受圧部４
１を押下げることにより把持手段２６の把持爪３
７，３７が開放作動する。したがつて主軸６に装
着されていた工具Ｔが両把持爪３７，３７間に位
置することになる。

マガジン台２２の前進作動は、連動駒４６がド
ツグ４５の傾斜面５０に当接した状態で停止し、
この状態はばね２９により連動駒４６が傾斜面５
１に圧接されることにより保持される。次いで、
主軸頭装置５を後進させると、マガジン台２２は
主軸頭装置５と同期して後進するが、把持解除機
構６０においてはマガジン台２２の後進時にロー
ラ６２がカム板６３のカム面６３ａから離反する
ので、把持手段２６ではばね３９のばね力により
把持爪３７，３７が閉じ側に作動し、工具Ｔが両
把持爪３７，３７間に把持される。

次に所望の工具Ｔを把持した把持手段２６を設
けた工具搬送アーム２５を工具交換位置Ｐにもた
らすべく回転体２３が角変位すると、今まで工具
交換位置Ｐにあつた工具搬送アーム２５はその姿
勢を変換しながら工具交換位置Ｐから移動し、新
たな工具Ｔを有する工具搬送アーム２５が工具交
換位置Ｐに搬送される。この状態で、工具交換位
置Ｐでは、工具Ｔが主軸６と同軸の水平な姿勢と
なつており、上述と同様に主軸頭装置５を前進作
動させると、主軸６に工具Ｔが挿入された状態
で、把持手段２６の把持状態が解除される。そこ
で、主軸頭装置５を後進させると、工具Ｔが主軸
６に装着されたまま後退し、工具Ｔが通り抜けた
後に把持手段２６の把持爪３７，３７が閉じる。

その後、回転体２３を角変位駆動して工具交換
位置Ｐから工具搬送アーム２５を移動させること
により、主軸６に装着した工具Ｔによるワークの
加工が可能となる。

このような工作機械において、自動工具交換位
置７では、工具搬送アーム２５の割出しと、工具
Ｔの姿勢変換とが単一の工具交換用駆動モータ２
４による回転体２３の角変位作動により達成さ
れ、したがつて２つの駆動源を必要とした従来の
ものと比べると、部品点数を低減することができ
る。しかも工具交換位置Ｐ以外の位置に工具搬送
アーム２５があるときには、各工具Ｔは、上下方
向を向いた姿勢となつているので、自動工具交換
装置７の側方への工具Ｔの突出量を小さくして必
要スペースの低減を図ることができる。

また主軸６に対する工具Ｔの着脱時には、同期
連動機構４４において連動駒４６がドツグ４５の
平坦面４９に摺接しているときのみ、主軸頭装置
５とマガジン台２２とが同期移動させるようにし
ているので、主軸頭装置５とマガジン台２２との
同期移動を確実にすることができ、しかもマガジ
ン台２２を主軸頭装置５の前進作動を利用して行
なうようにしたので、余分な駆動源が不要であ
る。

さらに把持解除機構６０の働きにより、主軸頭
装置５とマガジン台２２との同期移動時に、把持
手段２６の把持状態を解除するようにしたので、
余分な駆動源を用いずに主軸６に対する工具Ｔの
着脱を円滑に行なうことができる。

Ｃ 考案の効果 以上のように本考案によれば、自動工具交換装
置は、主軸頭装置の進退方向と平行にして支持体
に固設された案内ロツドに進退可能に支承される
とともに該案内ロツドの内方側に向けて軸方向両
側からばね付勢され、同期連動機構は、制限され
た範囲での自動工具交換装置に対する近接離反を
可能とするとともに自動工具交換装置に近接する
方向にばね付勢されて支持体に配設されるととも
に主軸頭装置の進退方向に沿う前後の傾斜面間に
平坦面が設けられて成る台形状のドツグと、該ド
ツグに摺接すべく自動工具交換装置に支承される
連動駒と、連動駒に嵌合可能にして主軸頭装置に
配設される連動ローラとから成るので、主軸頭装
置の進退動作時に同期連動機構の連動駒に連動ロ
ーラを嵌合させて、該連動駒をドツグに摺接させ
ることにより主軸頭装置と自動工具交換装置とを
確実に同期させて連動させることができ、主軸に
対する工具の着脱を確実にすることができ、しか
もドツグに自動工具交換装置のストツパとしての
機能を果たさせることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第
１図は側面図、第２図は第１図の矢視図、第３
図は第２図の−線拡大断面図、第４図は第３
図の矢視図、第５図は第３図の−線断面
図、第６図は第４図の−線断面図である。 ４……支持体としての昇降テーブル、５……主
軸頭装置、６……主軸、７……自動工具交換装
置、２１……案内ロツド、４４……同期連動機
構、４５……ドツグ、４６……連動駒、４７……
連動ローラ、４８，５０……傾斜面、４９……平
坦面、Ｐ……工具交換位置、Ｔ……工具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転可能な主軸を有するとともに該主軸の軸線
   方向に進退可能にして支持体に配設される主軸頭
   装置と、前記主軸の軸線上に設定された工具交換
   位置に工具を割出し可能であるとともに主軸頭装
   置の進退方向と平行な方向に移動可能な自動工具
   交換装置と、主軸に対する工具の着脱時に主軸頭
   装置および工具交換装置を同期移動させるための
   同期連動機構とを備える工作機械において、自動
   工具交換装置は、主軸頭装置の進退方向と平行に
   して支持体に固設された案内ロツドに進退可能に
   支承されるとともに該案内ロツドの内方側に向け
   て軸方向両側からばね付勢され、同期連動機構
   は、制限された範囲での自動工具交換装置に対す
   る近接離反を可能とするとともに自動工具交換装
   置に近接する方向にばね付勢されて支持体に配設
   されるとともに主軸頭装置の進退方向に沿う前後
   の傾斜面間に平坦面が設けられて成る台形状のド
   ツグと、該ドツグに摺接すべく自動工具交換装置
   に支承される連動駒と、連動駒に嵌合可能にして
   主軸頭装置に配設される連動ローラとから成るこ
   とを特徴とする工作機械。