JPH042729Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 −産業上の利用分野− この考案は、主軸の先端に装着する工具の固定
及び開放を行うために該主軸に軸方向摺動自在に
挿通したプルロツドの進退駆動装置に関するもの
で、主軸と共に回転するプルロツドを回転しない
作動ロツドで押動する構造の装置の改良に関する
ものである。

−従来の技術− 主軸の先端に装着される工具の固定及び開放を
行う装置として、主軸の軸孔にバネで退避方向
（反工具装着側）に付勢したプルロツドを挿通し
て該プルロツドの先端をコレツトに連係し、前記
バネの付勢力によりコレツトを閉じて工具を引き
込んで固定保持し、工具の開放は主軸の基端に設
けたシリンダ装置の作動ロツドでプルロツドを主
軸の先端側に押動させることによつて行う装置が
広く用いられている。

この種の工具固定開放装置のうち、上記シリン
ダ装置を主軸と共に回転させない構造のもので
は、該シリンダ装置の作動ロツドの先端をプルロ
ツドの基端に間隙を設けて対向させ、工具開放時
に該作動ロツドをプルロツドの基端に押接させて
これを押動させる構造を備えている。

自動工具交換装置を備えた工作機械では、工具
の固定及び開放動作は、自動工具交換装置の例え
ばツインアーム型の工具交換ヘツドの動作と連係
して行われるが、工具交換時間を如何に短縮する
かがこの業界の最重要な技術的課題の一つとなつ
ている。

−考案が解決しようとする問題点− 工具交換時間を短縮するためには、工具の固定
及び開放の際に上記シリンダ装置の作動ロツドを
高速で作動させる必要が生ずる。ところがシリン
ダ装置の作動ロツドの先端とプルロツドの基端と
を間隙を設けて対向させた構造のものでは、シリ
ンダ装置に工具の開放動作に必要な流体圧を作用
させたまま高速で作動ロツドを進出させると、作
動ロツドがプルロツドに当接したときに大きな衝
突音が生ずるという問題が発生する。

この考案はこのような衝撃音の発生を回避する
と共に、工具の交換時間を作動ロツドの動作を高
速化したことによる効果以上に短縮することがで
きる技術手段を提供することを目的としている。

−問題点を解決するための手段− この考案は、回転する主軸３の軸孔１１にバネ
１３で退避方向に付勢して挿通したプルロツド１
２を備え、該プルロツドの基端側にシリンダ装置
２０が設けられて該シリンダ装置の回転しない作
動ロツド２３の先端がプルロツド１２の基端１７
に間隙１８を持つて対向しており、前記バネ１３
とシリンダ装置２０との交互作用により主軸先端
の工具７の固定及び開放を行う装置を対象として
いる。

そしてこの考案の装置では、前記シリンダ装置
２０への作動流体供給回路に作動流体圧を低圧に
切り換えるための圧力設定器３３と回路切り換え
弁３４とが設けられてシリンダ装置２０に供給さ
れる流体圧を高低２段階に切り換え可能としてい
る。そして工具開放時には第１のタイミングＡで
シリンダ装置２０に低圧の流体圧を供給して作動
ロツド２３をプルロツド１２に向けて進出させ、
第２のタイミングＢで該流体圧を高圧に切り換え
て作動ロツド２３を更に進出させ、交換された工
具４２を把持する第３のタイミングＣでシリンダ
装置２０に高圧又は低圧の流体圧を反対方向に供
給して作動ロツド２３を待機位置に復帰させる構
造を採用している。

−作用− 上記構造の装置では、工具開放時の第１のタイ
ミングＡにおいて作動ロツド２３が低圧でプルロ
ツド１２の基端に当接するので、作動ロツド２３
を高速で進出させても衝突音の発生が回避され
る。また工具交換時には、主軸３に装着されてい
る工具７を工具交換ヘツド４１が把持した後に工
具７の開放動作を行い、工具７が開放された後工
具交換ヘツド４１に工具交換動作を行わせる必要
があるが、低圧で進出した作動ロツド２３はバネ
１３の付勢力に抗してプルロツド１２を押動させ
るだけの駆動力が与えられていないので、上記第
１のタイミングＡでは作動ロツド２３がプルロツ
ド１２に当接した段階で作動ロツド２３の進出動
作が停止し、工具７は開放されない。従つて第１
のタイミングＡで行われる動作を工具交換ヘツド
４１が工具７を把持する前の適宜なタイミングで
行つてやることができる。従つて工具交換ヘツド
４１が工具７を把持してから工具交換動作を開始
するまでの間に上記第２のタイミングＢの動作の
みを行つてやれば良く、実質上工具開放時の作動
ロツド２３のストロークを短くできるから、シリ
ンダ装置２０の作動速度を高速化した以上に工具
交換時間を短縮することができる。

−実施例− 第１図はこの考案の一実施例を模式的に示す図
である。図に総体的に示す１はマシニングセンタ
の主軸頭で、２は主軸ハウジング、３は該主軸ハ
ウジングに軸受４，５で回転自在に支承された主
軸、６は主軸先端の工具取付孔、７は工具、８は
該工具のシヤンク、９は該シヤンク先端のプルス
タツド、１０は主軸３を回転駆動するプーリ、１
１は主軸３の軸孔、１２は該軸孔に軸方向摺動自
在に挿通されたプルロツド、１３は該プルロツド
を退避側（工具７と反対の側）に向けて付勢して
いる多層の皿バネ、１４はプルロツド１２と一体
のノツクアウトロツド、１５はプルロツド１２に
基端を固定されてノツクアウトロツド１４の外側
に延びるコレツト、１６は主軸の軸孔１１に嵌装
されたガイドスリーブである。

総体的に示す２０はプルロツド１２に固定開放
動作を行わせるシリンダ装置で、２１は主軸ハウ
ジング２の基端側に固定したシリンダ、２２はそ
のピストン、２３は該ピストンからプルロツド１
２の基端１７に対向して延びる作動ロツド、２４
は該作動ロツドの反対側に延びている検出ロツ
ド、２５及び２６は該検出ロツドに固定された検
出リング、２７及び２８は該検出リングの位置検
出のための近接センサである。

総体的に示す３０はシリンダ装置２０の駆動空
気圧回路で、３１は工場空気の供給口、３２は５
Kg／cm²に設定された圧力設定器、３３は1.2Kg／
cm²に設定された圧力設定器、３４は圧力切り換え
用のシングルソレノイドバルブ、３５は実質上２
個の逆止弁の機能を備えたシヤトルバルブ、３６
はシリンダ２１の動作方向切り換え用のダブルソ
レノイドバルブである。

総体的に示す４０は工具交換装置の要部で、４
１はツインアーム型の工具交換ヘツド、４２は該
工具交換ヘツドの一方のアーム４３に把持されて
いる次工程用の工具である。

工具７の固定保持時には、プルロツド１２は皿
バネ１３の付勢力により退避側（図の右側）に向
けて付勢されており、この状態でコレツト１５の
先端はガイドスリーブ１６の楔作用で内径側に押
動されてプルスタツド９を把持しており、皿バネ
１３の付勢力により工具のシヤンク８を主軸３内
へと引き込んでいる。このとき、ピストン２２は
シリンダ２１の後退端（図の右端）に位置してお
り、作動ロツド２３とプルロツドの基端１７との
間には間隙１８が存在している。この間隙１８の
存在により、主軸３は作動ロツド２３と関係なく
回転して工具７によるワークの加工を行うことが
できる。

次に第２図を参照して工具交換動作を説明す
る。主軸３の回転が停止した状態において、工具
交換ヘツド４１はその一方のアーム４４で主軸３
に装着されている工具７を把持するべく進出して
該工具を把持するが、この工具交換ヘツド４１の
上記動作以前の適宜なタイミングＡにおいてダブ
ルソレノイドバルブ３６のソレノイド３７を励磁
し、圧力設定器３３で低圧に設定された空気圧を
シリンダ２１の反工具側室２９に供給し、作動ロ
ツド２３を進出させる。作動ロツド２３は、進出
してプルロツド１２の基端に当接するが、供給圧
が低圧であるため、皿バネ１３の付勢力に抗して
プルロツド１２を工具側へと移動させることはで
きず、プルロツド１２に当接した中間位置で停止
し、工具７は主軸３に固定されたままの状態で留
まる。作動ロツド２３がプルロツド１２の基端に
当接するまでの移動は、近接センサ２８が検出リ
ング２６を検出しなくなつたことで検知すること
ができる。

次に工具交換ヘツド４１が工具７を把持した後
の待機中のタイミングＢにおいて、シングルソレ
ノイドバルブ３４のソレノイド３８が励磁され、
圧力設定器３２で設定された高圧の空気圧がシリ
ンダ２１の反工具側室２９に供給される。これに
よつて作動ロツド２３は皿バネ１３の付勢力に抗
して更に進出し、プルロツド１２が押動されてコ
レツト１５がガイドスリーブ１６から外れて開
き、ノツクアウトロツド１４の先端がプルスタツ
ド９を押動して工具７を開放する。この動作の完
了は、検出リング２５が近接センサ２７で検出さ
れることによつて検知される。

その後工具交換ヘツド４１が工具７を引き出
し、180度回動して戻り、次工程用の工具４２を
主軸３の工具取付孔６に挿入する。その後の工具
交換ヘツド４１の待機中のタイミングＣにおい
て、ダブルソレノイドバルブ３６のソレノイド３
９が励磁され、シリンダ２１への空気圧の供給方
向が切り換えられてピストン２２は反工具側に復
帰する。そしてプルロツド１２は皿バネ１３の付
勢力により退避し、コレツト１５が新たに挿入さ
れた工具のプルスタツドを把持して引き込むこと
により、新たな工具４２が主軸３に固定される。
この動作の完了は、検出リング２６が近接センサ
２８で検出されることによつて検知される。そし
てその後の適宜なタイミングＤにおいてシングル
ソレノイドバルブ３６のソレノイド３８が消磁さ
れ、空気圧回路３０は図示の初期状態に戻る。

−考案の効果− 以上の本考案の装置によれば、シリンダ装置の
作動ロツドがプルロツドの基端に当接するまでの
間は該作動ロツドが低圧で駆動されるので、作動
ロツドとプルロツドの基端とが当接する際の衝撃
音の発生を回避できる。またこの作動ロツドの中
間位置までの進出動作を工具交換ヘツドが主軸先
端の工具を把持する前の適宜なタイミングで行
い、工具交換ヘツドが該工具を把持してから作動
ロツドを高圧且つ高速で進出させて該工具を開放
することができ、このときの作動ロツドの進出ス
トロークを従来より短くすることができるから、
第２図に示す工具交換ヘツドの待機時間を短くす
ることができる。一般に工具交換ヘツドはその動
作開始から終了までの運動をカム駆動等により連
続的に行つているから、この待機時間の短縮によ
り工具交換ヘツドの動作全体を高速化することが
可能になり、全体としての工具交換時間を大幅に
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示したブロツク
図、第２図は作動タイミングを示すタイミングチ
ヤートである。 図中、３……主軸、７……工具、１１……軸
孔、１２……プルロツド、１３……皿バネ、１７
……プルロツドの基端、２０……シリンダ装置、
２３……作動ロツド、３２，３３……圧力設定
器、３４……シングルソレノイドバルブ、３６…
…ダブルソレノイドバルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転する主軸３の軸孔１１にバネ１３で退避方
   向に付勢されたプルロツド１２が挿通され、該プ
   ルロツドの基端側にシリンダ装置２０が設けられ
   て該シリンダ装置の回転しない作動ロツド２３の
   先端は前記プルロツドの基端１７に間隙１８を隔
   てて対向しており、前記バネ１３とシリンダ装置
   ２０との交互作用により主軸先端の工具７の固定
   及び開放を行う装置において、前記シリンダ装置
   ２０への作動流体圧が高低２段階に切り換え可能
   とされ、第１のタイミングＡでシリンダ装置２０
   が低圧でその作動ロツド２３をプルロツド１２に
   向けて進出させ、第２のタイミングＢで該作動ロ
   ツド２３を高圧で更に進出させ、第３のタイミン
   グＣで該作動ロツド２３を待機位置に復帰させて
   工具交換を行うことを特徴とする、工具の固定開
   放装置。