JPH0524426Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、一端に工具装着部を有する主軸を回
転自在に支持する主軸ヘツドを、フレームに対し
往復駆動機構により前記主軸の軸線方向に往復駆
動して被加工物に加工を行う工作機械に関する。

［従来技術］ 従来この種の工作機械としては、多数の工具を
放射状に配設した円盤型の工具マガジンを主軸ヘ
ツドに回転自在に取付け、その工具マガジンを回
転させて所望の工具を割出すようにした自動工具
交換装置を備えたものが知られており、このよう
な工作機械においては、主軸ヘツドがその加工動
作領域より上方に位置する自動交換領域において
工具マガジンを定位置に保持すると共に主軸ヘツ
ドを相対的に復動して工具マガジンに保持された
工具が主軸ヘツドに干渉しない位置まで両者を離
間した後、工具マガジンを回転させて所望の工具
を割出し、次に主軸ヘツドを往動して割出された
工具が主軸に装着されるようにして工具の交換を
行うように構成されていた。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記のように工具マガジンを定位置に保持した
後、主軸ヘツドを相対的に復動して工具の交換を
行うものにおいては、その移動距離が長くなるた
め、その距離に応じて主軸ヘツドが移動可能なス
トロークを必要とし全体の構成が大型化するだけ
でなく、工具の交換時間が長くなり作業能率が悪
い等の問題点があつた。

［考案の目的］ 本考案は上記の問題点を解消するものであり、
小型で且つ工具交換時間が短く作業能率のよい工
作機械を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本考案において
は、フレーム上に主軸ヘツドの移動方向と同方向
に往復動可能に支持されると共に、工具を把持す
る把持位置と工具を解放する解放位置との間を
夫々移動可能に外周に複数個の工具把持具を配設
し、その工具把持具中から回転割出しされた１個
の工具把持具に把持された工具の軸線が前記主軸
の軸線上に位置するように設定された工具マガジ
ンと、前記回転割出しされた工具把持具を前記把
持位置と解放位置との間に移動するための第１の
作動手段と、前記主軸ヘツドとフレームとのいず
れか一方に支持され、かつ前記工具マガジンと係
合可能なカムフオロワーと、前記主軸ヘツドとフ
レームとの他方に設けられ、工具交換時における
前記主軸ヘツドの復動時に、その主軸ヘツドの復
動動作に基づいて前記工具把持具により工具を把
持した状態で工具マガジンが主軸ヘツドの移動方
向と逆方向へ移動されるように前記カムフオロワ
ーに作用するカム体とから構成されている。

［作用］ 本考案は上記した構成により、主軸ヘツドが所
定量復動されると、第１の作動手段により工具把
持具により主軸に装着された工具が把持され、更
に主軸ヘツドが復動されると、カム体及びカムフ
オロワーにより工具マガジンが所定量だけ相対的
に往動されて、主軸ヘツドと工具支持台とが互い
に離間するように移動され、その後工具マガジン
が回転割出しされて工具の交換が行われる。

［実施例］ 次に本考案に係る工作機械の詳細につき、好適
な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

第１図は、本考案に係る工作機械１０の概略構
造を示すものであつて、この工作機械１０は、工
具装着部５２を一体に設けた主軸２６を回転自在
に支持する主軸ヘツド１８をフレーム１６に対し
往復昇降可能に支持して被加工物に所要の加工を
施し得るようになつている。前記工具装着部５２
には、工具２０を着脱自在に挾持する工具挾持部
材６６が設けられている。複数個の工具把持具９
６を放射状に配置した工具マガジン２２が、工具
支持台２４に回転割出し自在に枢支され、この工
具支持台２４は、前記主軸ヘツド１８とは独立し
てフレーム１６に昇降自在に支持されている。ま
た後述する如く、工具把持具９６を付勢して主軸
２６の先端に設けた工具２０に対する把持および
解放を行う本考案のカム体及びカムフオロワーと
しての第１のカムおよびクランク機構１６２，２
８並びに工具挾持部材６６を作動させて、主軸２
６からの工具２０の解放および抜き取りを行う第
２のカムおよびクランク機構１８８，３０が配設
されている。

また、工作機械１０における基台１２に直立配
置したコラム１４の前面には、箱型中空ケーシン
グからなる剛固なフレーム１６が水平に配設固定
されており、このフレーム１６中に主軸ヘツド１
８（主軸２６を回転自在に支持している）が昇降
可能に配設されている。すなわち、コラム１４の
前面に対向的に直立配置した一対の長尺柱部材３
２，３２の各長手方向垂直端面に、ガイドレール
３６が夫々垂直に固着され、主軸ヘツド１８の後
部に所定間隔離間させて上下一対ずつ配設した左
右一組の摺動こま３８，３８を、前記ガイドレー
ル３６，３６に摺動自在に密着嵌合させることに
よつて、該主軸ヘツド１８には垂直方向における
安定した昇降が確保されるようになつている。

また前記一対の長尺柱部材３２，３２の頂部間
には、ロータリーエンコーダ４２を内臓したAC
サーボモータ４０が直立配置されている。前記サ
ーボモータ４０の垂直回転軸４１の先端には、カ
ツプリング４３を介してボールねじ４４が固着さ
れ、このボールねじ４４は、前記一対のガイドレ
ール３６，３６の中間において垂直下方に延在し
ている。更に、主軸ヘツド１８の背面突出部に
は、ナツト４６が水平に固定され、このナツト４
６に前記ボールねじ４４が挿通螺合されている。
そして前記ACサーボモータ４０を回転駆動する
ことによつて、ボールねじ４４は所定の方向に回
転して前記ナツト４６にバツクラツシユのない直
線運動を与え、主軸ヘツド１８は所定のストロー
クだけ垂直方向に自在に昇降し得るようになつて
いる。すなわち前記ACサーボモータ４０，ボー
ルねじ４４およびこれに螺合させたナツト４６
は、主軸ヘツド１８の往復駆動機構を構成するも
のである。なお主軸ヘツド１８の昇降ストローク
は、後にも言及する如く、主軸ヘツド１８が被
加工物に向け通常的に反復昇降して加工を行う加
工動作領域Ａと、この領域より上方へレベルに
位置して、主軸２６に対する工具２０の一連の着
脱交換動作が行われる自動交換領域Ｂとに大別さ
れる。ちなみに第１図に示す主軸ヘツド１８は、
被加工物に対する通常の加工を終了した加工動作
領域Ａの上限（自動交換領域Ｂの下限）にまで上
昇し、次の加工指令または工具交換指令の何れか
を待機している状態にある。

前記主軸ヘツド１８の下部には、中空円筒状の
主軸２６が軸受５０に挿通されて回転自在に軸承
され、この主軸２６はその下端部に工具装着部５
２を有すると共にその上端部において、前記主軸
ヘツド１８の頂部に直立配置したモータ５６およ
び減速機５８に接続されている。

前記工具装着部５２は、テーパーシヤンクから
なるアーバー６２を備える工具２０を着脱自在に
装着するためのものであつて、前記アーバー６２
の密着挿通を許容する裁頭円錐状の開口部として
形成されている。なお工具２０のアーバー後端部
にはプルスタツド６４が設けられており、前記中
空主軸２６中に摺動自在に挿通した工具挾持部材
６６によつて前記プルスタツド６４を挾持するこ
とにより、工具２０を主軸２６に固定するように
なつている。すなわちこの工具挾持部材６６は、
前記プルスタツド６４のネツク部を複数のボール
６８により囲繞するように構成した公知のコレツ
トからなり、当該工具挾持部材６６が主軸２６の
中空部を軸線方向に摺動することによつて、前記
プルスタツド６４のクランプおよび解除を行い得
る構造になつている。

主軸２６の中空部内には、ドローバー７６が上
下摺動自在に挿入されて主軸２０の中心軸線に沿
つて垂下し、また当該ドローバー７６の下端部は
前記工具挾持部材６６の頂部に接続されている。
主軸２６におけるドローバー７６の上端位置に
は、長円形のスロツト７４，７４が対向的に穿設
され、前記ドローバー７６の上端に直交的に挿通
したピン７２の両端部が、前記一対のスロツト７
４，７４を介して主軸２６の外方に水平に延出し
ている。なお工具装着部５２に工具２０が装着さ
れた状態において、主軸中空部の下方に形成した
断部と前記ドローバー７６の上端所定位置との間
に一群の皿ばね７８が弾力的に圧縮介挿され、こ
の多数の皿ばね７８の中心部をドローバー７６が
挿通延在している。そして常にはこの皿ばね７８
の弾力によりドローバー７６を上方に押圧して定
位置に保持すると共に、工具挾持部材６６を弾力
的に引上げてプルスタツド６４の挾持を確実にし
ている。なお主軸外方に延出している直交ピン７
２の上方には、後述する第２のクランク３０の先
端に２股形成したフオーク部８１が非接触で近接
的に臨み、当該クランク３０の動作によりピン７
２を押圧付勢してドローバー７６を下降させるよ
うになつている。なすわち後述する第２のカムお
よびクランク機構１８８，３０のカム作動により
直交ピン７２を下方へ押圧付勢すれば、前記ドロ
ーバー７６は軸線方向に下降して前記工具挾持部
材６６を降下させ、ボール６８によるプルスタツ
ド６４の押圧を解除し、従つて工具２０は工具装
置部５２から開放し得る状態となることが諒解さ
れよう。

次に前記フレーム１６上には工具支持台２４が
前記主軸２６の軸線方向に移動し得るように支持
されているので、この構造について説明する。フ
レーム１６を構成する対向し合う一対の側壁（図
示せず）の左上端部には支持板８２、８２が水平
に取付けられ、各水平支持板８２の適所に穿設し
た垂直貫通孔に丸棒状のガイドレール８４（これ
は後述の如く工具支持台２４に垂直に固定してあ
る）が摺動自在に挿通されている。フレーム１６
の下方から夫々左右一対をなす水平支持板８６が
延出して、この水平支持板８６に前記ガイドレー
ル８４が摺動自在に挿通されている。前記ガイド
レール８４の上端部および下端部は、工具支持台
２４の頂部に水平に橋架した支持板９１および底
部に設けた支持板８９に夫々固定されている。従
つて前記工具支持台２４は、ガイドレール８４を
水平支持板８２，８６に対して摺動させることに
より、フレーム１６に対し昇降可能になつてい
て、後述する第１のカムおよびクランク機構１６
２，２８が主軸ヘツド１８の復動によつてカム動
作することにより、所定の高さだけ上昇させられ
るようになつている。

前記工具支持台２４には、多数の工具２０を放
射状に保持した工具マガジン２２が回転割出し可
能に支持されている。すなわち工具支持台２４に
は、水平面に対し所定の角度だけ斜め下方に傾斜
させた軸線を有する枢軸９２が突出固定されてお
り、この枢軸９２に工具マガジン２２が回転自在
に支持されている。この工具マガジン２２は、基
本的に大径の平歯車９８をベースとした円盤形状
をしており、この工具マガジン２２の外周に半径
方向に延出する複数個の工具把持具９６が配設さ
れている。前記大径の平歯車９８は軸受けに固定
され、前記工具支持台２４に配設固定したモータ
１０２の回転軸（図示せず）に固着したピニオン
１０６が、前記平歯車９８に噛み合つて工具マガ
ジン２２を回転させることにより、所望の工具２
０の割出しを可能としている。

次に工具マガジン２２の外周に配設されている
工具把持具９６について説明する。この工具把持
具９６は、第７図に明確に示すように、一対の爪
部材１２８，１２８と、この爪部材１２８を開閉
自在に旋回し得るよう支持するフインガ１３０と
から基本的に構成される。すなわち第１図におい
て、工具マガジン２２の基本をなす平歯車９８の
周方向に、所定の中心角で複数のフインガ１３０
が固定されて半径方向に延在している。このフイ
ンガ１３０は所要の角度に折曲形成した板状部材
から構成され、該フインガ１３０上に「く」字状
に折曲形成されかつ所定間隔だけ離間配置した一
対の爪部材１２８，１２８（第７図参照）が、
夫々その折曲部において枢着ピン１３４により所
要の角度だけ回動し得るように枢支されると共
に、両部材間に引張ばね１３６が弾力的に張架さ
れている。この爪部材１２８の対向し合う爪部
は、後述するベルクランク機構により付勢されて
開放および閉成運動を行い、工具２０に形成した
溝付きフランジ１９６を着脱自在に把持するよう
になつている。第７図に示す如く前記一対の爪部
材１２８，１２８のフインガ１３０上に位置する
各他端部は軸ピン１３８により共通的に遊着さ
れ、この軸ピン１３８はフインガ裏面において若
干距離だけ突出延材している。そして前記軸ピン
１３８を第７図において矢印Ｙ方向へ付勢すれ
ば、各爪部材１２８は枢着ピン１３４を中心とし
て相互に近接し合う方向に閉成して、前記工具２
０の溝付きフランジ１９６を把持する。また逆に
前記軸ピン１３８を矢印Ｘ方向へ押圧すれば、
夫々の爪部材１２８は外方へ回動して、工具２０
の溝付きフランジ１９６に対する把持を解放する
ことになる（第７図に２点鎖線で示す）。このよ
うに工具マガジン２２の外周において複数個の工
具把持具９６の夫々を支持する前記フインガ１３
０の折曲角度は、工具マガジン２２を回転させて
割り出された特定の工具把持具９６に把持した工
具２０が前記主軸２６の先端に設けた工具装着部
５２の下方に到来した際に、当該工具２０の軸線
が主軸２６の中心軸線上に位置するような値に設
定されている。

次に前記工具把持具９６の開閉を行う付勢機構
につき説明する。第１図に示すように、工具支持
台２４に設けた支持板８９（前記ガイドレール８
４の下端部が固定されている）の下面部に所要形
状をしたベルクランク１４２が、その中央部にお
いてピン１４４を介して回動自在に枢着軸支され
ている。このベルクランク１４２の下端部には２
股部１４６が形成され、工具マガジン２２が回転
割出しされて前記工具把持具９６が主軸２６の下
方に到来した位置において、爪部材１２８，１２
８を開閉駆動する軸ピン１３８が前記２股部１４
６の間に介在する位置関係に設定されている。ま
た前記フレーム１６に取付けた上下の水平支持板
８２，８６には、垂直板１４８が配設固定されて
おり、この垂直板１４８の前面に溝カム１５２
（所定の屈曲溝１５０が形成されている）が取付
けられている。また前記ベルクランク１４２の上
端部にはピン１５６が取付けられていて、このピ
ン１５６は前記溝カム１５２の屈曲溝１５０に倣
い摺動自在に挿入されている。しかも前述したよ
うに工具支持台２４は、フレーム１６に対して所
定のストロークだけ上昇し得るようになつている
から、後述する第１のカムおよびクランク機構１
６２，２８により付勢されて工具支持台２４が上
昇を開始すれば、この工具支持台２４に軸着され
た前記ベルクランク１４２も一体的に上昇する。
このためベルクランク１４２の上端部に取付けた
ピン１５６はフレーム１６側に固定した前記溝カ
ム１５２の屈曲溝が１５０に倣つて摺動し、これ
によりカム動作が与えられて前記ベルクランク１
４２はピン１４４を中心として時計方向に若干回
動することになる。すなわち、ベルクランク１４
２の２股部１４６は、工具把持具９６の軸ピン１
３８を第７図において矢印Ｙ方向へ駆動し、一対
の爪部材１２８，１２８は閉成することが諒解さ
れよう。また逆にベルクランク１４２が反時計方
向に回動すれば、２股部１４６は工具把持具９６
の軸ピン１３８を第７図において矢印Ｘ方向へ駆
動し、一対の爪部材１２８，１２８を解放するこ
とになる。

次に主軸ヘツド１８の復動に基き、前記工具支
持台２４を前記自動交換領域Ｂにおいて、フレー
ム１６に対し上昇させる機構につき説明する。フ
レーム１６の対向し合う直立側壁（図示せず）の
内面には夫々、Ｌ型形状を有する第１のクランク
２８が、軸１５８を介して回動自在に軸着されて
いる。この第１のクランク２８は、各側壁の内方
において対向的に一対平行に配設されるものと
し、各クランク２８を構成する一方の短いアーム
部１６７の端部には、ローラ１６０が回転自在に
枢着されている。また、主軸ヘツド１８の両側面
には、位置方向に傾斜した第１のカム面１６４お
よびその第１のカム面１６４に連続して形成され
他方向に傾斜した第２のカム面１６５を有する第
１の板カム１６２が夫々取付けられている。なお
この第１の板カム１６２は、図示の如く主軸ヘツ
ド１８が自動交換領域Ｂの下限に位置している状
態において、前記第１のクランク２８に軸支した
前記ローラ１６０の下方に所定距離離間して位置
するように設定されている。また前記第１のクラ
ンク２８を構成する他方の長いアーム部１６８に
は、その上端面に接触子１７０が固定されてい
る。この接触子は、前記支持板９１にねじ込んだ
ボルト１７２の下端部と、常には若干の距離だけ
離間して下方に位置するようになつている。そし
て後述するようにサーボモータ４０を回転させて
主軸ヘツド１８を上昇させれば、前記板カム１６
２の第１のカム面１６４が前記第１のクランク２
８のローラ１６０に当接して、該クランク２８を
軸１５８を中心として時計方向へ回動させる。こ
のため前記アーム部１６８の接触子１７０が前記
ボルト１７２の下端部に当接して、所定のストロ
ークだけ工具支持台２４をガイドレール８４に沿
つて上昇させる。また、更に主軸ヘツド１８を上
昇させれば、前記板カム１６２の第２のカム面１
６５が前記第１のクランク２８のローラ１６０に
当接して、該クランク２８を軸１５８を中心とし
て反時計方向へ回動させる。このため前記アーム
部１６８の接触子１７０が前記ボルト１７２の下
端部を係止したまま、所定のストロークだけ工具
支持台２４がガイドレール８４に沿つて下降させ
る。

なおこの第１のクランク２８の長いアーム部１
６８および短いアーム部１６７の寸法比率および
両アームの折曲角度は、主軸ヘツド１８の上昇距
離と、前記第１のカムおよびクランク機構１６
２，２８により上昇させられる工具支持台２４の
上昇距離とが一致しかつその上昇速度が同期する
ような値に予め設定されているものとする。

次に前記第１のカムおよびクランク機構１６
２，２８により主軸ヘツド１８および工具支持台
２４が一体的に復動される際に、主軸２６の工具
装着部５２中に設けた工具挾持部材６６が工具２
０を開放するように作動する第２のカムおよびク
ランク機構について説明する。主軸ヘツド１８の
内部にはＬ型形状を有する第２のクランク３０
が、軸１７６を介して所定の回動角度だけ揺動し
得るように取付けられている。この第２のクラン
ク３０を構成する長いアーム部１７８の先端には
ローラ１８０が回転自在に枢着されており、また
短いアーム部１８２は、その先端がフオーク部８
１として分岐形成されている。このフオーク部８
１は、主軸２６を外方から囲繞すると共に、前記
ドローバー７６の頂部に挿通した直交ピン７２の
僅か上方に、常時非接触で位置して工具解放指令
を待機している。なお主軸２６は、下降指令を受
けてモータ５６により回転駆動させられるが、加
工終了時には前記モータ５６の回転軸は常に定位
置で停止するよう制御されるようになつている。
従つて主軸２６から直角に延出している前記ピン
７２も、フオーク部８１の直下の定位置で停止す
るため、後述する第２のクランク３０に作動時に
おいて、フオーク部８１は確実にピン７２に当接
し得るものである。

次に主軸ヘツド１８に軸支した第２のクランク
３０が、前記自動交換領域中を主軸ヘツド１８の
上昇に伴い上昇移動する経路中に、所要の傾斜を
付したカム面１８６を有する第２の板カム１８８
が配設され、前記第２のクランク３０と当接して
所定のカム動作を行うようになつている。すなわ
ち第２の板カム１８８は、柱部材３２の頂部に取
付けた前記ACサーボモータ４０の垂直ケーシン
グ面に固定させ、その傾斜カム面１８６を垂直下
方に指向させている。そして主軸ヘツド１８を上
昇させると、第２のクランク３０における長いア
ーム部１７８の先端に軸支したローラ１８０が、
前記板カム１８８の傾斜カム面１８６に乗り上げ
る結果として、当該第２のクランク３０は軸１７
６を中心として所定中心角だけ反時計方向へ回動
する。これによつて短いアーム部１８２の先端に
設けた２股部１８４が前記直交ピン７２に接触
し、該ピン７２を押圧してドローバー７６を所定
距離だけ引下げることにより工具挾持部材６６も
下降して、こにれ設けたボール６８が前記プルス
タツド６４から解除され工具装着部５２における
工具２０の挾持を解除するようになつている。な
お第２のクランク３０の長いアーム部１７８には
板ばね（図示せず）が取付けられ、該板ばねの解
放端部は主軸ヘツド１８の頂部に設けた水平支持
板１９４の直立端面に常時接触して該クランク３
０に時計方向へ復帰力を与えるようになつてい
る。

なお第１のクランク２８およびこれと当接して
カム作用を付与する第１の板カム１６２との動作
タイミングは、前記第２のクランク３０およびこ
れと当接してカム作用を付与する第２の板カム１
８８との動作タイミングよりも常に時間的に先行
する関係に設定されているものとする。すなわち
後に動作の説明において述べる如く、第１図に示
す基本位置（自動交換領域Ｂの下限位置）におい
て、例えば主軸ヘツド１８が20mm上昇する間に第
１のクランク３０が第１の板カム１６２と接触し
てカム作動を行つて工具支持台２４を20mm持ち上
げ、更に主軸ヘツド１８が30mm上昇する過程に移
行することにより第２のクランク３０が第２の板
カム１８８と当接してカム作動を行い、前記ドロ
ーバー７６を押し下げて工具２０のプルスタツド
６４に対する工具挾持部材６６の挾持を解除する
ケーシングに予め設定されている。

次に、このように構成した本考案に係る工作機
械の作用について説明する。第１図は、主軸ヘツ
ド１８が通常の切削加工を終了して、前記加工動
作領域Ａにおける上限の定位置にまで復動して停
止され、かつ主軸２６が所定位置（ピン７２が第
１図に示すように第２のクランク３０の短いアー
ム部１８２と直交する位置）に停止された後、次
の指令を待機している状態を示す。すなわち次の
指令が引続き切削加工をすべき旨の指令であれ
ば、主軸ヘツド１８は加工動作領域Ａを往動して
被加工物への加工を行い、また工具を交換すべき
旨の指令であれば、当該主軸ヘツド１８は後述す
るように自動交換領域Ｂに向けて更に復動上昇す
るものである。また第１図では、工具把持具９６
はその軸ピン１３８を前記ベルクランク１４２の
２股部１４６によりＹ方向（第７図参照）に押圧
保持されている結果として、爪部材１２８，１２
８は開放して工具２０に対する把持を解除した状
態となつている。なお第１図では、前記爪部材１
２８，１２８により把持される工具２０のフラン
ジ部１９６に形成した山型溝２１０は、該爪部材
１２８より距離α（第２図参照）だけ下方に位置
していて、このままの状態では両爪部材１２８，
１２８が閉成しても工具２０を定位置で把持こと
ができない。しかし主軸ヘツド１８の上昇により
第１図から第２図に示す位置に移行する過程にお
いて、第１の板カム１６２は第１のクランク２８
に設けたローラ１６０に当接するまでの間の距離
αだけ移動し、これによつて前述した山形溝２１
０が該爪部材１２８より距離αだけ下方に位置し
ている問題点は吸収補償される。

第１図に示す状態において工具交換指令が出さ
れると、前記ACサーボモータ４０が駆動されて
ボールねじ４４が回転し、ナツト４６を介して主
軸ヘツド１８を自動交換領域Ｂに向けて垂直に上
昇させる。これにより主軸ヘツド１８は、第２図
および第３図に示す第１段階の復動に入る。すな
わち第２図に示す如く主軸ヘツド１８は、距離α
だけは単独で上昇し（これによつて、前述した如
き工具フランジ部の山形溝２１０が爪部材１２８
より距離αだけ下方に位置している問題点が解決
される）第１の板カム１６２が第１のクランク２
８のローラ１６０に当接して、該クランク２８を
軸１５８を中心として時計方向に回動させる。こ
れによりクランク２８の長いアーム部１６８に設
けた接触子１７０が、工具支持台２４の支持板９
１に設けたボルト１７２の下端部と接触するに至
る。なおこの時前記ACサーボモータ４０は極め
て低速で回転駆動されて、接触子１７０とボルト
１７２との間に生じる当接音が少なくなるように
制御され、その後は所定の速度で駆動される。

次いで第３図に示すように、主軸ヘツド１８は
例えば20mm上昇する。この上昇過程において第１
のクランク２８は第１の板カム１６２とのカム作
動により更に回動し、ガイドレール８４を介して
フレーム１６に対し摺動自在に支持した工具支持
台２４を、主軸ヘツド１８と一体的に20mm上昇さ
せる。この工具支持台２４の上昇により該工具支
持台２４に軸着された前記ベルクランク１４２も
一体的に上昇し、その上端部に取付けたピン１５
６はフレーム１６側に固定した前記溝カム１５２
の屈曲溝１５０に倣つて摺動する。これにより前
記ベルクランク１４２にカム動作が与えられ、ピ
ン１４４を中心として時計方向に若干回動する。
すなわちベルクランク１４２の２股部１４６は、
工具把持具９６の軸ピン１３８を第７図において
矢印Ｙ方向へ駆動し、一対の爪部材１２８，１２
８を閉成させて、工具２０のフランジ部１９６に
おいてこれを確実に把持する。

更に主軸ヘツド１８は、引続き第４図に示す第
２段階の復動に入る。このとき第１のクランク２
８のローラ１６０は、第１の板カム１６２の第１
のカム面１６４と当接して転動している途次にあ
るので、工具支持台２４は主軸ヘツド１８と一体
的に、例えば30mm上昇する。また主軸ヘツド１８
のこの第２段階の復動により、第２のクランク３
０の長いアーム部１７８に設けたローラ１８０が
上方定位置にある第２の板カム１８８に当接し
て、このクランク３０を１７６を中心として反時
計方向に回動させるに至る。これによつて短いア
ーム部１８２の先端に設けたフオーク部８１が前
記直交ピン７２に接触し、該ピン７２を下方に押
圧してドローバー７６を所定距離だけ引下げて工
具挾持部材を下降させる。これによりボール６８
が工具２０のプラスタツド６４から解除され、主
軸２６先端の工具装着部５２における工具２０の
挾持も解除される。このとき工具２０が、工具マ
ガジン２２に設けた工具把持具９６により既に把
持されていることは前述した通りであり、従つて
工具２０が自重で下方へ脱落することはない。な
おフレーム１６側に固定した溝カム１５２に対し
ては、工具支持台２４に取付けたベルクランク１
４２は上昇するが、ピン１４４は屈曲溝１５０の
傾斜溝を既に通過して主軸２６の軸線と平行な溝
部に位置しているから、該ベルクランク１４２は
このエリアではアカム作動しない。

次いで主軸ヘツド１８は、第５図に示すように
第３段階の復動に入り、例えば35mm上昇する。こ
の上昇過程において第１のクランク２８のローラ
１６０は、第１の板カム１６２の第２のカム面１
６５と当接して転動し、該クランク２８を軸１５
８を中心として反時計方向に回動させる。このた
め、主軸ヘツド１８が更に上昇するにも拘らず工
具支持台２４は25mm下降される。

また第２クランク３０のローラ１８０は、第２
の板カム１８８の平坦面に乗り上げてカム作動は
しないので、前記ドローバー７６も下方に押し下
げられた状態を保持し、プルスタツド６４は依然
挾持を解除されたままである。しかも前述した如
く、工具２０は工具把持具９６により既に定位置
に把持されているから、主軸ヘツド１８の上昇お
よび工具支持台２４の下降により工具２０のアー
バー６２が主軸２６先端の工具装着部５２から抜
出される。

次いで主軸ヘツド１８は、第６図に示すように
第４段階の復動に入り、例えば10mm上昇する。こ
のとき第１のクランク２８のローラ１６０は、第
１の板カム１６２の平坦面に乗り上げているので
カム作動はせず、従つて工具支持台２４が定位置
に保持されたまま主軸ヘツド１８だけが単独で上
昇する。そして主軸ヘツド１８は工具把持具９６
により把持されている工具２０のプルスタツド６
４頂部より上方に位置して停止する。

次いで工具マガジン２２におけるモータ１０２
が駆動されて工具２０の回転割出しを行い、先程
の工具装着部５２から抜出された工具２０を運び
去ると共に、新たに選択された所望の工具２０を
工具装着部５２の下方に到来させて軸線を整列さ
せた状態で停止させる。その後に、第２図〜第６
図に示す前記動作の逆を行うことにより、工具の
自動交換が達成される。すなわち主軸ヘツド１８
が45mm下降して工具装着部５２に工具２０のアー
バー６２が装着され、更に30mm下降することによ
り、ドローバー７６に対する第２のクランク３０
による押圧が解除されて、一群の皿ばね７８の弾
力作用下に工具挟持部材６６が工具２０のプルス
タツド６４を挾持する引続き主軸ヘツド１８およ
び工具支持台２４が20mm下降することにより、ベ
ルクランク１４２が逆作動して工具把持具９６の
軸ピン１３８を第７図においてＸ方向に押圧し、
爪部材１２８，１２８を開放して工具２０に対す
る把持を解除する。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案は、工具の交換時に
主軸ヘツドがその加工動作領域より上方に位置す
る自動交換領域において主軸ヘツドと工具マガジ
ンとを夫々反対方向に移動して両者を所定量離間
するようにしたため、主軸ヘツドの移動距離を短
くすることができて全体を小型化することができ
るだけでなく、短時間で工具の交換ができて作業
能率をよくすることができる。また、工具マガジ
ンは、カム体及びカムフオロワーにより主軸ヘツ
ドの復動動作に基づいて主軸ヘツドの移動方向と
逆方向へ移動されるので、工具マガジンを移動さ
せるための特別の駆動源を必要とせず、構造が簡
単となるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を具体化した一実施例の一部を
断面にして示す説明図、第２図乃至第６図は動作
順序示す説明図、第７図は工具把持具の動作状態
を示す説明図である。 図中、１６はフレーム、１８は主軸ヘツド、２
０は工具、２２は工具マガジン、２４は工具支持
台、２６は主軸、２８は第１のクランク、３０は
第２のクランク、４０はACサーボモータ、４４
はボールねじ、４６はナツト、５２は工具装着
部、６６は工具挾持部材、９６は工具把持具、１
６２は第１カム、１６４は第１のカム面、１６５
は第２のカム面、１８８は第２のカムである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一端に工具装着部５２を有する主軸２６を回転
   自在に支持する主軸ヘツド１８を、フレーム１６
   に対し前記主軸２６の軸線方向に往復駆動して前
   記工具装着部５２に装着された工具２０を他の工
   具２０と自動交換する工作機械において、 前記フレーム１６上に前記主軸ヘツド１８の移
   動方向と同方向に往復動可能に支持されると共
   に、工具２０を把持する把持位置と工具２０を解
   放する解放位置との間を夫々移動可能に外周に複
   数個の工具把持具９６を配設し、その工具把持具
   ９６中から回転割出しされた１個の工具把持具９
   ６に把持された工具２０の軸線が前記主軸２６の
   軸線上に位置するように設定された工具マガジン
   ２２と、 前記回転割出しされた工具把持具９６を前記把
   持位置と解放位置との間に移動するための第１の
   作動手段１５２，１４２と、 前記主軸ヘツド１８とフレーム１６とのいずれ
   か一方に支持され、且つ前記工具マガジン２２と
   係合可能なカムフオロワー２８と、 前記主軸ヘツド１８とフレーム１６との他方に
   設けられ、工具交換時における前記主軸ヘツド１
   ８の復動時に、その主軸ヘツド１８の復動動作に
   基づいて、前記工具把持具９６により工具を把持
   した状態で工具マガジン２２が主軸ヘツド１８の
   移動方向と逆方向へ移動されるように前記カムフ
   オロワー２８に作用するカム体１６２とから構成
   したことを特徴とする工作機械。