JPH042436A - 工作機械の自動工具交換装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、工作機械の自動工具交換装置に関し、更番
こ詳しくは往復移動する主軸に対して、複数の工具を格
納した工具マガジンを位置を固定して回転自在に配設し
、主軸の往復移動中に所要の工具の割り出しと、該割り
出された工具の脱着交換を自動的に行うようにした工作
機械の自動工具交換装置に関する。

（従来の技術） 従来、回転若しくは軸方向の往復移動を数値制御された
主軸の先端に、タップ、ドリル等の所要の工具を交換自
在に取り付けると共に、主軸に対して位置を固定して回
転自在に配設された工具マガジンに複数の工具を格納し
ておき主軸の往復移動中に工具マガジンを回転して所要
の工具を割り出し、該割り出された工具を主軸先端の工
具と自動的に交換することによって、被加工物に所望の
加工を順次行い得るようにした工作機械の自動工具交換
装Ｗは公知であり、例えば、実開昭６３−１５８７３９
号公報（以下単に滝沢装置という）や特開平２−１５９
３６号公報（以下単にブラザー装置という）等に開示さ
れている。

これら公知の流涙及びブラザー装置は、主軸を保持し主
軸と共に往復移動する主軸ヘッドの外面にその下面から
側面に沿って延びる板状り状カムを設け、該り状カムに
当接するローラ状のカムフォロワーを有したツールハン
ドを工具マガジンに揺動自在に軸支して、主軸ヘッドの
往復移動中にカムフォロワーとカムとの接触によってツ
ールハンドを主軸軸線上の工具装着位置から退避位置ま
での間、往復移動させるようにした機構を特徴としてお
り、本発明も基本的にかかる機構を前提とする。

滝沢装置とブラザー装置の最も大きな相違点の１つは、
ツールハンドの構造にあり、前者のツールハンドが平行
四辺形のリンク機構から構成されるのに対し、後者のそ
れは一本のアーム部材で構成されている。しかしながら
、両者共に、ツールハンドの先端に設けられたツールホ
ルダが交換位置と退避位置との間を略円弧状の軌跡に沿
って揺動運動している点で一致しており、作用において
実質的な相違はない。

滝沢装置のような平行四辺形のリンク機構からなるツー
ルハンドは、必然的に構造が複雑となる欠点を有するの
に対し、ブラザー装置のように１本のアームで構成され
るツールハンドは構造が簡単である利点を有している。

しかしながら、ブラザー装置は、ツールハンド先端のツ
ールホルダを２叉状のグリップアームに形成し、該グリ
ップアームにバネで常時付勢された支持ピンを配し、該
支持ピンと同軸上に前記り状カムに追随する第１のロー
ラ状カムフォロワーを軸支して、Ｌ状カムに追随する第
１のカムローラの動きに対応させて、ツールハンドを工
具装置位置から退避位置に移行させ、又、退避位置から
装着位置への移行は、主軸ヘッドの垂直面に設けた可動
カムとツールハンドの軸支部近傍に設けた第２のローラ
状カムフォロワーとの当接追随により行っている。

すわなち、ブラザー装置は、ツールハンドを工具装着位
置と退避位置の間で往復動させるために、第１のカムフ
ォロワーと第２のカム７オロワー並びにこれらが当接す
る２つのカムを心・要としている。すなわち、第２のカ
ムフォロワーと可動カムとがない場合、ツールハンドは
垂れ下がってしまい所定の動作を得ることが出来ないの
であり、２個のカムフォロワーにより挟み付けられた状
態でツールハンドは所定の動作を行うように構成されて
いる。

このように２個のカムフォロワーで挟み付けた状態でツ
ールハンドをガタを生ずることなく、円滑に作動させる
ためには、２つのカム面がそれぞれのカムフォロワーの
軌跡通りの複雑な形状に高精度に加工されていることが
必要となる。しかしながら、２つのカム面を高精度に加
工すること自体きわめて困難であると共に、切粉等の異
物がカム面とカムフォロワーとの間に入り込んだ場合、
ツールハンドに無理な力が作用して来る。そこで、ブラ
ザー装置はこれらの問題点を第２のカムを弾力的に可動
し得る構造として、無理な力を吸収することにより解決
せんとしている。

更に、以上のような２つのカムフォロワー及びカム面の
軌跡の複雑化を可能な限り減少するために、ブラザー装
置にあっては、工具の脱着のために実際にその動きが要
求されるグリップアームの支持ピンと同軸上に第１のカ
ムフォロワーを軸支し、支持ビンと第１のカムフォロワ
ーの動きを完全に同期させている。しかしながら、第１
のカムフォロワーを支持ピンと同軸上に配置した場合、
第１カムフォロワーとカムとの接触面が切粉発生位置に
近接し、切粉がカム面に付着する可能性が増大したり、
カムフォロワーの干渉によりツールホルダ頭部に制約が
生じて来たり、第１カムフォロワーとの近接位置までＬ
状カムを下降させる必要上、ツールホルダのシャンク部
とＬ状カムとの干渉を回避するための主軸ヘッドの上昇
量が多くなる等の種々の問題や欠点が発生して来る。

（発明が解決しようとする課題） この発明の第１の課題は、流涙及びブラザー装置にみら
れる、主軸ヘッドの外面に取り付けられたし状の第１カ
ムと該カムに追随する第１カムフォロワーとの当接によ
り、主軸／＼ラッド往復移動中に、ツールハンドを工具
装着位置から退避位置の間で揺動させるようにした工具
交換装置において、両公知の装置にみられた問題や欠点
、特にブラザー装置にみられた問題や欠点を解決せんと
するものである。

更に、この発明の第２の課題は主軸端面のドライブキー
の位置決め動作（主軸オリエンテーション）後、主軸が
意図しない回転を行わないように、ツールアンクランプ
動作を利用して主軸の回転をロックする機構を提供せん
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記第１の課題を解決するために、第１の発明が採った
手段は、ワーク加工と工具交換のためにＺ軸方向に往復
移動する主軸ヘッドの外側面にＬ状カムを配設して、工
具ホルダを脱着保持するツールハンドを揺動自在に軸支
した工具マガジンを主軸ヘッドに対して位置を固定しつ
つ回転割り出し自在に配置し、ツールハンドに取り付け
た力ｌ、フォロワーと主軸ヘッドに取り付けた［状カム
との当接追随により主軸ヘッドの工具交換装置において
工具ホルダを脱着交換するようにした工作機械の自動工
具交換装置において、 ツールハンドを常時主軸ヘッドに向かって弾力的に付勢
すると共に、ツールハンド先端のグリップアームに取り
付けられた支持ビンに対して前記カムフォロワーを上方
へ偏位して軸支し、［状カムの水平カム面と垂直カム面
とを連結するコーナー部のカム面を円弧状カム面とした
ことを特徴とする。

又、第２の課題を解決するために、第２の発明が採った
手段は、主軸ヘッドがツールアンクランプ領域まで上昇
したとき主軸ヘッドに固設したアンクランプカムによっ
て揺動されるアンクランプレバ−にロックローラを取り
付け、該ロックローラと当接するプッシャーの上面に、
該ロックローラが衝接係入する円弧状溝を形成して、ロ
ックローラと円弧状溝との衝接によりプッシャーを回転
方向にロックすると共に、該プッシャーに主軸を回転方
向を一体化して連結し、工具ホルダをアンクランプする
ドロッパーを該プッシャーに連結したことを特徴とする
。

（実施例） 以下に図面を参照しつつ、この発明の好ましい実施例を
詳細に説明する。

ＩＪＬ交且１１ 第１〜４図を参照して、（１）は内部に工作機械本体を
収納した外部ボックスであって、略方形箱状を成し、前
面は扉（２）で開閉自在であり、側面には覗窓（３）が
設けられ、扉（２）を開閉して被加工物のセット、加工
物の取り出し、工具のセット、調整等を行うと共に、加
工中は扉（２）を閉じて、切粉の飛散を防止すると共に
、不測の事故防止を図る。

外部ボックス（１）内に収納される本体（４）は、第３
．４図に示すように、基台（５）上に立設された垂直な
コラム（６）に水平に延び出すフレーム（７）が固設さ
れ、該フレーム（７）に垂直方向（Ｚ軸方向）に往復移
動自在に主軸ヘッド（８）が支持される。前記フレーム
（７）には、更に工具マガジン（９）が回転割り出し可
能に取り付けられ、収納された複数の工具から所要の工
具を割り出して前記主軸ヘッド（８）に受は渡すことが
出来る。基台（５）の上部には、前記主軸ヘッド（８）
の下方に整合して、ワークテーブル（１１）が水平横方
向（Ｘ軸方向）並びに水平前後方向（Ｙ軸方向）の移動
を自在にして配設されており、工具マガジン（９）から
受は渡された工具（１０）を装着保持した主軸ヘッド（
８）のＺ軸方向の下降により、ワークテーブル（１１）
上に取り付けられた被加工物に所望の加工を施すことが
出来る。

かかる工作機械の基本的機構は流涙及びブラザー装置に
みられるものと実質的に同じであり、従来公知である。

第５〜８図を参照して、Ｚ軸方向に往復移動する主軸ヘ
ッド（８）の両側面前部にＬ状カム（１２）が固定され
、更に主軸ヘッド（８）の前面中央に棒状カム（１３）
が固定される。Ｌ状カム（１２）は主軸ヘッド（８）の
下面に沿った水平カム面（１４）と主軸ヘッド（８〉の
垂直面に沿った垂直カム面（１５）とを有し、両カム面
（１４）（１５）は円弧カム面（１６）て連結される。

棒状カム（１３）はその下端を傾斜カム面（１７）に形
成し、その上部を垂直カム面（１８）とする。

（１９）は、前記工具マガジン（９）に基部をハンド軸
（２０）に軸支されて揺動自在とされたツールハンドで
あって、１本のアーム部材からなり、先端には半円形状
の２叉状グリツプアーム（２１〉が形成され、支持ピン
（２０）が両側方からスプリング（２３）の張力を受け
て出入自在に突出している。支持ピン（２２）を工具ホ
ルダ（２４）のＶ字状溝（２５）に弾力的に係入しつつ
グリップアーム（２１）て工具ホルダ（２４）を脱着自
在に保持する。工具ホルダ（２４）にはドリル、タップ
等の所望のツール（２６）が取り付けられている。グリ
ップアーム（２１）の基部には両側方から固定ピン（２
７）が打ち込まれており、該固定ピン（２７）と前記支
持ピン（２２）により、工具ホルダ（２４）は両側面か
ら２点支持され、ツールハンド（１９）の揺動運動によ
っても工具ホルダ（２４〉が傾動しないようにされてい
る。

グリップアーム（２１）の支持ピン（２２〉の中心を通
る垂直線上において、支持ピン（２２）より上方に離間
偏位してローラ状の第１カムフォロワー（２８）が回転
自在に軸支される。該第１カムフォロワー（２８）は前
記り状カム（１２）に当接しており、後述するようにＬ
状カム（１２）に追随する第１カムフォロワー（２８）
の動作によって、ツールハンド（１９）がハンド軸（２
０）を中心に揺動される。ツールハンド（１９）には、
バ才べ２９）が張設され、前記第１カムフォロワー（２
８）がＬ状カム（１２）に当接する方向に常時ツールハ
ンド（１９）を付勢している。ツールハンド（１９）の
基端には、２叉状のロック渭（３０）が形成される。

（３１）は、略逆く字状に屈曲され中央部を工具マガジ
ン（９）に軸支されたロックレバ−であって、一端には
前記棒状カム（１３）に当接するローラ状の第２カムフ
ォロワー（３２）が回転自在に軸支されると共に、他端
には前記ロック？１１（３０）に係入し得るロックロー
ラ（３３）が回転自在に軸支される。ロックレバ−（３
１）は、それに張設されたバネ（３４）の張力を受けて
、第２カムフォロワー　（３２）が棒状カム（１３）に
当接し、ロックローラ（３３）がロック溝（３０）に係
入する方向に付勢されていると共に、第２カムフォロワ
ー（３２）が棒状カム（１３）に追随して動作するとき
、バネ（３４）に抗して揺動し、ロックローラ（３３）
をロック溝（３０）から脱出させ、ツールハンド（１９
）の揺動を自在とする。（３５）は調整ネジであって、
ツールハンド（１９）のロック位置を微調整する。

しかして、これらツールハンド（１９）、ロックレバ−
（３１）、調整ネジ（３５）並びにバネ（２９）　（３
４）は、第８図に示すように１つの箱状ブロック（３６
〉に組み付けられて、１つのアセンブリーを構成してお
り、かかるアセンブリーを複数工具マガジン本体（３７
〉に取付ネジで固定して、複数のツール（２６）をツー
ルハンド（１９）の先端に保持した工具マガジン（９）
を構成する。

１−又星ユ１ 次に第９図を参照して、工具交換工程を説明する。

第９Ａ図は主軸ヘンド（８）が２軸方向の最上昇位置に
あり、この位置において、ツール（２６）は主軸ヘッド
（８）から外れており、工具マガジン（９）を回転して
所望の他のツール（２６）の割り出しが行われる。第９
Ａ図は、加工を終了したツールに代わって新たなツール
（２６）が割り出されて、工具交換位置にセットされた
状態を示している。

この状態において、所望のツール（２６）を取り付けた
工具ホルダ（２４）を先端に保持したツールハンド（１
９）は、ロックレバ−（３１）でロックされている。

第９旦図は、第９Δ図の位置から、主軸ヘッド（８）が
Ｚ軸方向に下降して、第１、第２カムフオロー（２８）
　（３２）がＬ状カム（１２）と棒状カム（１３）に当
接した工具装着開始位置に移行した状態を示しており、
第１カムフォロワー（２８）とＬ状カム（１２）の水平
カム面（１４）との当接によりツールハンド（１９）が
下方へ揺動されて、グリップアーム（２１）が工具ホル
ダー（２４）がら退避し始めると共に、第２カムフォロ
ワー（３２）と棒状カム（１３）の傾斜カム面（１７）
との当接によりロックレバ−（３１）が揺動されてロッ
クローラ（３３）がロック溝（３０）から脱出し始める
。

第９Ｃ図は、主軸ヘッド（８）が更に下降して、グリッ
プアーム（２１）が工具ホルダ（２４）から完全に退避
し、工具ホルダ（２４）頭部のプルスタッド（３８）が
主軸（３９）の下部に掴持された工具装着完了位置を示
しており、主軸ヘッド（８）の下降に伴って、Ｌ状カム
（１２）の水平カム面（１４）と当接する第１カムフォ
ロワー（２８）により、・ソールハンド（１９）は更に
下方へ揺動されて、グリップアーム（２１）の支持ビン
（２２）がＶ字状溝（２５）から抜は出してグリップア
ーム（２１）は工具ホルダ（２４）に対して非保持位置
にある。又、第２カムフォロワー（３２）は棒状カム（
１３）の垂直カム面（１８）に移行しており、ロックレ
バ−（３１）は非ロツク位置に保たれている。

第９Ｄ図は、主軸ヘッド（８）が更に下降したワーク位
置を示しており、第１カムフォロワー（２８）は、Ｌ状
カム（１２）の垂直カム面（１５）に移行し、ツールハ
ンド（１９）はツール（２６）による加工に支障のない
位置に完全に退避している。又、ロックレバ−（３１）
は、引続いてロック解除位置に保持されている。

第９Ｅ図は、ツール（２６）による加工が完了し、前記
第９Ｄ図のロック位置から主軸ヘッド（８）が上昇して
、第１カムフォロワー（２８）がＬ状カム（１２）の垂
直カム面（１５）から水平カム面（１４）に移行し、ツ
ールハンド（１９〉が上方へ揺動してグリップアーム（
２１）が工具ホルダ（２４）を保持する直前のツール交
換開始位置を示しており、ロックレバ−（３１）は引続
いてロック解除状態に保持されている。

第９Ｆ図は、主軸ヘッド（８）が更に上昇して、ツール
ハンド（１９）が更に揺動して、グリップアーム（２１
）が工具ホルダー（２４）に係入保持した位置を示して
おり、ロックレバ−（３１）は、第２カムフォロワー（
３２）が棒状カム（１３）の傾斜カム面（１７）に当接
してロック位置に揺動された状態にある。かくして、ツ
ールハンド（１９）はロックレバ−（３１）て工具ホル
ダ（２４）を保持した位置にロックされる。この状態に
おいて、主軸（３９）の下部とブレスタッド（３８）と
の掴持が解除され、工具ホルダ〈２４）は主軸（３９）
から外される。

第９Ｇ図は、主軸ヘッド（８）が更に上昇して、第９Ａ
図と同様の最上昇位置にあり、工具ホルダ（２４）は主
軸（３９）から完全に外れて、ツールハンド（１９）に
保持された状態にある。かくして、工具マガジン（９）
を回転して、次の加工のために必要とするツール（２６
）を回転割出しすることが可能であり、第９Δ図と同様
の状態に戻ることになる。

主　オリエンテーションのロック　構 築１０〜１９図を参照して、主軸オリエンテーションの
ロック機構について説明する。前述のように、主軸（３
９）の下部に挿着された工具ホルダ（２４）は、主軸（
３９）の下端に形成されたドライブキー（４０）を工具
ホルダ（２４）のキー溝（４１）に係入することにより
、主軸（３９）と回転方向に結合され、主軸（３９）の
回転が工具ホルダ（２４）に伝達される構造となってい
る。したがって、工具ホルダ（２４）の脱着を確実に行
うために、ドライブキー（４０）の位置が常に一定とな
るように、主軸（３９）の回転を数値制御して停止して
いる。しかしながら、工具ホルダ（２４）の脱着に際し
て加えられる力で主軸（３９）が回転してしまうおそれ
があるため、従来停止後主軸にロックピンを差し込んで
ロックしたり、或はディスクブレーキ機構によりブレー
キを掛けることが行われているが、かかる従来のロック
８！ｌ楕では、別個のロック機構を必要とし、構造が複
数になると共に、そのためのスペースを要し、装置の小
型化に支障を来す欠点があった。この発明にあっては、
主軸ヘッド（８）が最上昇位置に移行する過程において
工具ホルダ（２４）と主軸（３９）との掴持をアンクラ
ンプする動作を利用して、アンクランプと同時に主軸（
３９）のロックを行うようにぜんとするものである。

第１３図に示すように、主軸ヘッド（８）が第９Ｆ図か
ら第９Ｇ図に上昇する上昇過程中において、主軸ヘッド
（８）の外側面に下部を軸支されたアンクランプカムレ
バー（４１）が、その上端に軸支されたカムローラ（４
２）とアンクランプカム（４３）との当接により矢印Ｂ
方向に揺動される。

アンクランプレバ−（４１）の揺動により、これに固着
された揺動軸（４４）が一体に矢印Ｃ方向に回動し、更
にこの揺動軸（４４）に主軸ヘッド（８）内において固
着され水平方向に延び出す第２アンクランプレバ−（４
５）が矢印り方向に揺動する。

第２アンクランプレバ−（４５）の先端には、ロックロ
ーラ（４６）が主軸（３９）の外周に挿着された短管状
のプッシャー（４７）の頂面に衝接して、該プッシャー
を下方へ押圧する。プッシャー（４７）の頂面には、ロ
ックローラ（４６）が係入する円弧状溝（４８）が形成
されており、該円弧状溝（４８）内にロックローラ（４
６）が衝接することによりプッシャー（４７）は回転を
ロックされると共に下方へ押し下げられる。

プッシャー（４７）には主軸（３９）の軸方向と直交し
たアンクランプビン（４９）が水平方向に打ち込まれて
おり、プッシャー（４７）の下降量に対応する長孔（５
０）が主軸（３９）に形成され、アンクランプピン（４
９）の自由な下降を許容する。しかしながら、長孔（５
０）とアンクランプピン電４９）との係合により、回転
方向においてプッシャー（４７）と主軸（３９）は一体
止されており、前述したようにロックローラ（４６）と
円弧状溝（４８）との衝接によりプッシャー（４７）が
回転をロックされるとき、同様に主軸（３９）もロック
されるため、主軸（３９）の数値制御された回転停止位
置が狂うおそれがなく、主軸オリエンテーションのロッ
クが達成される。

アンクランプビン（４９）には、主軸（３９）をＺ軸方
向に滑動自在なドローバーへ・ンド（５１）が係合して
おり、アンクランプビン（４９）がプッシャー（４７）
と一体に下降するとき、該ドローパーへ・ンド（５１）
を主軸（３９）において下方へ滑動させる。

ドローパーヘッド（５１〉には、主軸（３９）内を下方
へ延びるパイプ状のドローバー（５２）の上端が結合さ
れ、同様に下降する。

ドローバー（５２）の下降により工具ホルダ（２４）の
プルスタッド（３８）を掴持したコレット（５３）が第
１２図に示すように開放されてブルスタ・ンド（３８）
の掴持を解除すると共に、ドローバー（５２）の下端が
プルスタッド（３８）の上端を押圧して工具ホルダ（２
４）を主軸（３９）の下方へ押し出す。（５４）はドロ
ーパーヘッド（５１）と主軸（３９）との間に張設され
た皿バネであって、ドローパー（５２）を常時上方、す
なわちクランプ方向への付勢している。（５５）は、ド
ローパーヘッド（５１）とアンクランプビン（４９）と
の係合をロックする口・ンクネジである。

ゝエアーブロー 第２０〜２５図を参照して、切粉エアーブロー機構を説
明する。ツール（２６）による加工によって発生した金
属切粉が、主軸（３９）下部のテーバ孔（５６）とそこ
に挿着された工具ホルダ（２４）の頭部との間に入り込
むのを防止するために、工具アンクランプ時にテーバ孔
（５６）にエアーを吹き付ける。前述したようにドロー
パー（５２）はパイプ状をなし、上端から下端までエア
ーブロー孔（５７）が貫通されている。そして、このド
ローバー　（５２）の上端に位置するアンクランプビン
（４９）にも、エアー供給孔（５８）が形成され、該ア
ンクランプビン（４９）の一端面に開口している。主軸
ヘッド（８）に、エアーボディー（５９）とエアーキャ
ップ（６０）との組み合わせ体が配設されており、エア
ーボディー（５９）にはエアー供給バイブ（６１）が接
続されると共に、前記アンクランプビン（４９）に向っ
て前進し得るエアーシャフト（６２）が常時はスプリン
グ（６３）でアンクランプビン（４９）から離間する方
向に付勢されつつ設けられている。

主軸ヘッド（８）が最上昇位置に到達し、工具ホルダ（
２４）がアンクランプされるとき、これに同期してエア
ー供給バイブ（６１）からエアーが供給される。供給さ
れたエアーによりエアーシャフト（６２）が押し出され
て、第２５図に示すようにその先端がアンクランプビン
（４９）の一端に当接し、両者は接続状態となる。エア
ーシャフト（６２）とアンクランプビン（４９）の接続
により、エアーはエアー供給孔（５８）、エアーブロー
孔（５７）を通って、ドローパー（５２）の先端から噴
き出され、主軸先端のテーパー孔（５６）に付着した切
粉を吹き飛ばす。かかるエアーブローは、工具ホルダ（
２４）がアンクランプされたときから再び工具ホルダ（
２４）がテーパー孔（５６）に挿着されてクランプされ
るときまで、継続して行われているため、仮に工具ホル
ダ（２４）の頭部に切粉が付着した場合にも、切粉がテ
ーパー孔（５６）と工具ホルダ（２４〉頭部との間に噛
み込まれるおそれはない。

（作　用） この発明の工具交換装置によればツールハンド（３９）
はバネ（２９）により常時り状カム（１２）に押圧付勢
されているので、カム面に沿った第１カムフォロワー（
２８）の動きを容易に得ることが出来、ブラザー装置に
みられるようなツールハンド（３９）をＬ状カム（１２
）に向けて揺動させるための第２カムフォロワーと可動
カムの如き機構が不要になると共に、切粉等がカム面と
カムフォロワーとの間に入り込んだ場合ても、無理なく
吸収して通過することが出来る９更に、かかるツールハ
ンド（３９）を弾力的にし状カムに向かつて付勢してお
くことにより、第１カムフォロワー（２８）とＬ状カム
（１２）との、わずかな非追随的な動きが許容される結
果、第１カムフォロワー（２８）をグリップアーム（２
１）の支持ビン（２２）と同軸上に配置することなく、
上方へ離間して配置することが可能となると共に、Ｌ状
カム（１２）もその水平カム面（１４）と垂直カム面（
１５）との連結面をブラザー装置の如き斜面とする必要
がなく、円弧カム面〈１６）とし、形状が単純で高精度
加工の必要性が減少する。

更に、第２６図に示すように、工具ホルダ（２４）を主
軸に装着した後、ツールハンド（１９）が退避移動する
工程において、支持ピン（２２）の中心から第１カムフ
ォロワー（２８）が上方へ離間している結果、Ｌ状カム
（１２）と第１カムフォロワー（２８）とが接触すると
同時に支持ピン（２２）がＶ字状ｉ　（２５）の中心に
あって規制される位置は、退避開始時の一点のみであり
、それ以外の部分においては、Ｌ状カム（１２）の下降
によりツールハンド（１９）が揺動し、この揺動につれ
て第１カムフォロワー（２８）が実質的に傾斜して来て
、点Ｘ、Ｙにおいては第１カムフォロワー（２８）が水
平カム面（１４）から僅か離れて、ツールハンド（１９
）は工具ホルダ（２４）の７字状溝（２５）と支持ピン
（２２）とによって揺動される状態が発生し、又、それ
以降にあっては支持ピン（２Ｚ）と７字状溝（２５）と
の間に隙間が生ずる結果、第１カムフォロワー（２８）
や支持ピン（２２）に無理な力が作用することなく、工
具ホルダ（２４）のスムーズな受は渡しが可能となる。

ツールハンド（１９）は、前述したようにバネ（２９）
の弾撓を受けて常時主軸ヘッド（８）に向かつて付勢さ
れているため、実質的に先端に軸支された第１カムフォ
ロワー（２８）とＬ状カム（１２）の当接のみで工具の
受は渡しが可能であり、ロックレバ−（３１）や第２カ
ムフォロワー（３２）、棒状カム（１３）等によるロッ
ク機構は必ずしも必要とするものではない。

実施例に示した調整ネジ（３５）へのツールハンド（１
９）基端の当接により、ツールハンド（１９）の主軸ヘ
ッド方向への最大揺動量を規制することによって充分に
達成出来るものであり、ロックレバ−（３１）等からな
るロック機構はツールハンド（１９）のより確実なロッ
ク状態を得るために設けたものにすぎない。

Ｌ状カム（１２）は、前述したように水平カム面（１４
）と垂直カム面（１５）とを円弧カム面（１６）で連結
しであるが、かかるカム形状を採ることにより、第２７
図に示すようにＬ状カム（１２）の下降に伴ってもたら
されるツールハンドの揺動軌跡（６４）の水平方向移動
量は第２７Ｂ図に示すように中央部が最大となる略山形
のグラフを示している。かくして、Ｌ状カムによっても
たらされる第１カムフォロワーへの水平方向作動力は、
始点から漸次増大し、中央部で最大となった後、終点に
向がって漸次減少して来る結果、ツールハンド（１９）
はＬ状カムの下降に做ってスムースに作動することが出
来、大きく飛びはねるような作動は生じない。

これに対してブラザー装置のＬ状カムのように水平カム
面と垂直カム面とを傾斜カム面で連結した場合、水平方
向移動量が中央部て最大となった後は、はとんど減少す
ることなく終点まで持続するため、ツールハンドは終点
において水平方向へ飛び出す傾向を示し、ツールハンド
に設けられた第１カムフォロワーがＬ状カムに正確に追
随しないという欠点を有しているものである。

前述したように、この発明の第１カムフォロワー　（２
８）は、工具ホルダ（２４）を支持する支持ピン（２２
）と同軸上ではなく、上方へ偏位させて取り付けである
ため、第２９Ａ図に示すように、第１カムフォロワー（
２８）が工具ホルダ（２４）に取り付けられる工具（２
６）上面に何等の障害ももたらさないのに対し、ブラザ
ー装置のように第１カムフォロワーを支持ピンと同軸上
に配した場合、第１カムフォロワーが工具上面と干渉し
て来るおそれが生じ、この干渉を回避するために工具上
面を凹ませる等の制約が必要とされ、使用可能な工具に
制約がある。又、第３０図に示すように切粉の発生位置
（６５）から、第１カムフォロワー（２８）とＬ状カム
（１２）との接触面をより上方へ遠く離すことが可能と
なり、切粉がカム面に付着することによる悪影響をより
減少させることが出来る。

更に、第３０図に示すように第１カムフォロワー　（２
８）と接触するＬ状カム（１２）は、本発明にあっては
上方に位置するのに対し、ブラザー装置にあっては寸法
１）だけ下方に位置させなければならない。この結果、
工具ホルダのシャンク部とＬ状カムとの干渉を回避する
ための主軸ヘッドの上昇量が、第３１図に示すように本
発明はブラザー装置よりも少なくて良い利点があり、主
軸ヘッド上昇量の減少は結果として工具交換に要する時
間の短縮を招来し、工具交換のスピードアップを図るこ
とが出来る。

（発明の効果） この発明によれば、主軸ヘッド（３９）のＺ軸方向の往
復動により、Ｌ状カム（１２）に追随した第１カムフォ
ロワー（２８）の作動でツールハンド＜１９）が揺動さ
れて、工具ホルダ（２４）を主軸から脱着すると共に、
ツールハンド（１９ンは常時バネ（２９）の張力を受け
て主軸ヘッド（８）に向かつて付勢されているため、ブ
ラザー装置にみられるような２つのカムフォロワーによ
って挟み付けておくような必要がなく、ツールハンド（
１９）の作動機構がきわめて簡単となる。

又、ツールハンド（１９）はバネの弾発力て主軸ヘッド
方向に付勢されているため、実質的に第１カムフォロワ
ーとＬ状カムとの当接追随のみによって工具の交換を行
うことが出来、構造が簡単となると共に、第１カムフォ
ロワーとＬ状カムとの追随性が良好となりＬ状カムの形
状が簡単で高精度の加工が不要となるのみならず、カム
フォロワーとカム面との間に切粉等が付着した場合でも
、それを吸収して作動することが出来る。

第１カムフォロワーはグリップアームの支持ピンから上
方へ偏位している為、カムフォロワーとＬ状カムとの接
触面を切粉発生位置がら遠く離し切粉による悪影響を回
避出来ると共に、工具上面に制約を設ける必要性もなく
、又、工具との干渉回避のための主軸ヘッド上昇量を減
少させることが出来る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の外観斜視図、第２図は前面扉を開い
た状態の第１図と同様の図、第３図は外部ボックスを取
り去った工作機械本体の側面図、第４図は同正面図、第
５図は主軸ヘッドの前面を示す拡大斜視図、第６図は工
具交換装置の要部を示す一部を断面した拡大側面図、第
７図はツールハンドとロックレバ−の組合せアッセンブ
リーの底面図、第８図は同外観斜視図、第９図は工具の
交換工程を示す工程図、第１０図は主軸オリエンテーシ
ョンのロック機構を示す外観正面図、第１１図は同縦断
面図、第１２図は同ロック状態を示す第１１図と同様の
図、第１３図は該ロック機構のカムと揺動レバーとの関
連を示す外観正面図、第１４図は同要部の一部拡大正面
図、第１５．１６図は同要部の斜視図、第１７図は同平
面図、第１８図は第１７図Ａ−Ａ′線に沿った断面図、
第１９図はロック状態を示す要部の一部拡大正面図、第
２０図は分解斜視図、第２１図は切粉エアーブロー機構
を示す縦断面図、第２２図は同横断平面図、第２３図は
要部の縦断面図、第２４．２５図はエアーシャフトとア
ンクランプピンとの接離を示す一部拡大断面図、第２６
図はＬ状カムと第１カムフォロワーとの作用を示す説明
図、第２７．２８図はＬ状カムとツールハンドの作動軌
跡及び水平方向移動量を示すグラフであって、第２７図
は本発明を、第２８図はブラザー装置をそれぞれ示して
いる、第２９図は第１カムフォロワーと工具との干渉を
示す説明図であり、Ａは本発明を、Ｂはブラザー装置を
示す、第３０図は第１カムフォロワーとＬ状カムとの接
触面と切粉発生位置との関係を示す説明図であり、Ａは
本発明を、Ｂはブラザー装Ｗを示す、第３１図は工具交
換時における２軸移動を示すタイムチャート図であり、
Ａは本発明を、旦はブラザー装置を示す。 （１）・・・外部ボックス　（２）・・・扉（３）・覗
　窓　　　　（４）・・工作機械本体（５）・基　台　
　　　（６）　コラム（７）・・・フレーム　　　（８
）・主軸ヘッド（９）・工具マガジン　（１０）、工　
具り１１）・ワークテーブル（１２）・Ｌ状カム（１３
）・・・棒状カム　　　（１４）・・・水平カム面（１
５）・・垂直カム面　　（１６）・・円弧カム面（１７
）・・・傾斜カム面　　（１８）・・垂直カム面（１９
）・・・ツールハンド　（２０）−ハンド軸（２１・・
・グリップアーム（２２）、支持ピン（２３・・スプリ
ング　　（２４・・工具ホルダ（２５・・Ｖ字状溝　　
　（２６・・ツール（２７・・・固定ピン　　　（２８
・３．第１カムフォロワー（２９・・・バ　ネ　　　　
（３０・・ロック溝（３１・・・ロックレバ−（３２・
・第２カムフォロワー（３３）・・・ロックローラ　（
３４）・１．バ　ネ（３５）・・・調整ネジ　　　（３
６）・・・箱状ブロック（３７）・・工具マガジン本体 （３８）・プルスタッド　（３９）・主　軸（４０）・
　ドライブキー （４１）・・・第１アンクランプカムレバー（４２）・
・・カムローラ　　（４３）・・アンクランプカム（４
４〉・・揺動軸 （４５）・・第２アンクランプレバ− （４６）・・・ロックローラ　（４７）・・プッシャー
（４８）・・・円弧状７１！　　　　（４９）・・アン
クランプビン（５０）・・・長孔（５１）・・・ドロー
パーヘッド（５２）・・・ドローパー（５３）・・コレ
ット（５４）・・皿バネ　　　　（５５）・ロックネジ
（５６）・・・テーパー孔　　（５７）・・・エアーブ
ロー孔（５８）・・・エアー供給孔　（５９）・・・エ
アーボディー（６０）・・・エアーキャップ（６１）・
・・エアー供給パイプ（６２）・エアーシャフト（６３
）・・・スプリング（６４〉・・・揺動軌跡　　　（６
５）・・切粉発生位置特許出願人　　　　　株式会社　
メクトロン第１ 第３ 図 第７ 図 第７０図 第７２ 図 第１≠図 第７５ 図 第２０図 第２／図 第２２図 第２３図 第２７図 第２Ｂ図 第２ｑ図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワーク加工と工具交換のためにＺ軸方向に往復移
   動する主軸ヘッドの外側面に■状カムを配設して、工具
   ホルダを脱着保持するツールハンドを揺動自在に軸支し
   た工具マガジンを主軸ヘッドに対して位置を固定しつつ
   回転割り出し自在に配置し、ツールハンドに取り付けた
   カムフォロワーと主軸ヘッドに取り付けた■状カムとの
   当接追随により主軸ヘッドの工具交換領域において工具
   ホルダを脱着交換するようにした工作機械の自動工具交
   換装置において、ツールハンドを常時主軸ヘッドに向か
   って弾力的に付勢すると共に、ツールハンド先端のグリ
   ップアームに取り付けられた支持ピンに対して前記カム
   フォロワーを上方へ偏位して軸支し、■状カムの水平カ
   ム面と垂直カム面とを連結するコーナー部のカム面を円
   弧状カム面としたことを特徴とする工具交換装置。
2. （２）主軸ヘッドの前面に下端を傾斜カム面とした棒状
   カムを配置し、該棒状カムと当接する第２カムフォロワ
   ーを有したロックレバーでツールハンドを非交換時に退
   避位置にロックするようにしたことを特徴とする工具交
   換装置。
3. （３）ワーク加工と工具交換のためにＺ軸方向に往復移
   動する主軸ヘッドの外側面に■状カムを配設して、工具
   ホルダを脱着保持するツールハンドを揺動自在に軸支し
   た工具マガジンを主軸ヘッドに対して位置を固定しつつ
   回転割り出し自在に配置し、ツールハンドに取り付けた
   第１カムフォロワーと主軸ヘッドに取り付けた■状カム
   との当接追随により主軸ヘッドの工具交換領域において
   工具ホルダを脱着交換するようにした工作機械の自動工
   具交換装置において、ツールハンドを常時主軸ヘッドに
   向かって弾力的に付勢すると共に、ツールハンド先端の
   グリップアームに取り付けられた支持ピンに対して前記
   第１カムフォロワーを上方へ偏位して軸支し、■状カム
   の水平カム面と垂直カム面とを連結するコーナー部のカ
   ム面を円弧状カム面と主軸ヘッドの前面に下端を傾斜カ
   ム面とした棒状カムを配置し、該棒状カムと当接する第
   ２カムフォロワーを有したロックレバーでツールハンド
   を非交換時に退避位置にロックするようにしたことを特
   徴とする工作機械の自動工具交換装置。
4. （４）主軸ヘッドがツールアンクランプ領域まで上昇し
   たとき主軸ヘッドに固設したアンクランプカムによって
   揺動されるアンクランプレバーにロックローラを取り付
   け、該ロックローラと当接するプッシャーの上面に、該
   ロックローラが衝接係入する円弧状溝を形成して、ロッ
   クローラと円弧状溝との衝接によりプッシャーを回転方
   向にロックすると共に、該プッシャーに主軸を回転方向
   を一体化し軸方向の移動を自在にして連結し、工具ホル
   ダをアンクランプするドローパーを該プッシャーに連結
   したことを特徴とする主軸オリエンテーションのロック
   装置。