JPH0524429Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、工業機械のマシニングセンタ、
NC旋盤、NCボール盤に併設される自動的な工
具交換等に用いられる近接離反と回動とを行う装
置の構造の技術分野に属する。

而して、この考案は、実質的に１本の回動軸の
先端側に工具交換を行う等の作業具を装備し、後
端には回動軸の進出後退を行う進退装置が設けら
れ、而して、回動軸の中途には回動軸の正転逆転
を行う回動装置がギヤ機構等によつて連係されて
いる回動進退装置に関する考案であり、特に、作
動動力源の進退装置と回動装置が電動サーボシリ
ンダと電動サーボモータにされて正確に自動制御
が行われるようにされ、而して、電動サーボモー
タの回転子の内歯ギヤが回動軸のスプラインに係
合されて回動軸の回動と進退が相互に独立して同
時、或は、別個に行うことが出来るようにした回
動進退装置に係る考案である。

〈従来の技術〉 周知の如く、各種の装置が多くの産業において
広く利用されているが、機械装置は機能ごとに分
化され、相互に有機的に連係されて装置全体やプ
ラン等の作動能力を上げ、操作の有効性を促進す
るようにされているが、そのうち回動と進退を同
時、或は、相互独立に行うような装置が広く用い
られている。

例えば、工作機械のマシニングセンタやNC旋
盤、NCボール盤等には自動工具交換装置が設け
られて工作の能率を上げるようにされており、こ
の工具交換に際しては交換装置に工具に対して回
動進退装置が用いられている。

該種回動進退装置について第２図により略説す
ると、図示しないマシニングセンタ等の工作機械
に併設されたベース１の一側に設けられたエアシ
リンダ２のロツドにジヨイントを介し回動軸３が
進退自在に連結され、その所定部位に設けられた
ピニオン４に対しベース１に一対設けられたエア
シリンダ５，５′のラツク６，６が回動軸３の軸
方向に位置をずらして平行に進退自在にされてピ
ニオン４に対する正転逆転を行うようにされ、回
動軸３の先端に設けられた交換アーム７を工作機
械に所定ストロークで進退し、その端部のホルダ
８，８によつて所定の工具を交換するようにされ
ている。

さりながら、該種従来技術に基づく回動進退装
置９においては、回動と進退の少なくとも一方が
エアシリンダ等の流体アクチユエータによつて作
動されるために、温度条件等による圧縮率が変化
したり、又、連動機構がラツク、ピニオンによつ
て行われるために、バツクラツシユの影響が大き
く、装置製造誤差、組付け誤差等も重なつて交換
アームのストロークエンドに於ける誤差が大きい
という欠点があり、これに対し位置検出のための
ドツグの作動誤差等も加わつて位置決め精度が悪
いという難点があつた。

又更に、交換時間を短縮する作業能率向上にお
いても制御がリレーシーケンスによるために、リ
ニアなステツプ方式をとらざるを得ず、各動作が
段階的に位置確認をしながら行われることにな
り、作動プロセスが安定せず、管理制御が煩瑣で
あるという不具合があり、例えば、交換時間短縮
効率も３秒以内には出来ないネツクがあるという
不具合があつた。

そして、図示する様に上述の如く、作動源がエ
アシリンダ等であるために、駆動源のストローク
が大きく、装置全体の占有空間が大きく、装置の
コンパクト化が図れず、工作機械のラインのスペ
ースを大きくとり、結果的に、コスト高に大きく
つながるという不利点があつた。

かかる点は、例えば、実開昭58−181489号公報
考案に示されているロボツトのアーム装置にあつ
ても同様であり、シリンダ分だけ占有スペースが
大きくなる不都合さがある。そしてシリンダ分だ
け余分なトルク伝達機構が大きく必要とされ、ト
ルク伝達効率が悪いというマイナス点もある。

又、リミツトスイツチやストツパ等は作業員に
よる保守点検整備等が必要であるために、全自動
化が促進されないネツクとなつていた。

〈考案が解決しようとする課題〉 これに対処するに、例えば、特開昭60−62478
号公報発明等があるが、駆動源が回動軸の外側に
設けられているために、動力の伝達効率が悪く、
したがつて、上述同様に位置決め精度が正確に行
われ難いという不都合さがあり、又、特開昭60−
9342号公報発明の如く、モータの回転子を中空に
してボールスクリユウを装備し、回動軸の回動と
進退を図るようにした装置もあるが、回動と進退
が独立に制御出来ず、操作の自由度が低いという
デメリツトがあつた。

この考案の目的は、上述従来技術に基づく工作
機械に併設されている工具交換装置等の回動進退
装置の位置決め精度不良トルク伝達効率の悪さ等
の問題点を解決すべき技術的課題とし、位置決め
を正確に行うことが出来、又、速度制御が迅速に
行われ、回動や進退の出力制御が設定通りに正確
に行え、トルク伝達効率の向上を図ることが出来
るようにして機械製造産業における制御技術利用
分野に益する優れた回動進退装置を提供せんとす
るものである。

〈課題を解決するための手段〉 上述目的に沿い先述実用新案登録請求の範囲を
要旨とするこの考案の構成は、前述課題を解決す
るために、先端に作業具を有する回動軸の後端に
進退装置が設けられると共にその中途に回動装置
が連係されている回動進退装置であつて、上記進
退装置が電動サーボシリンダで回動装置が電動サ
ーボモータであり、而して該回動装置の電動サー
ボモータの回転子の内歯ギヤが上記回動軸に刻設
されたスプラインに噛合されている回動進退装置
としたものである。

〈作用〉 而して、先端に工具交換等の作業具を有する回
動軸がその基端部に一体的に連結して設けられた
電動サーボシリンダにより所定に進退し、一方、
該回動軸の所定部位に一体的に設けられたスプラ
インが電動サーボモータの回動子の内歯ギヤに係
合され、所望にトルク伝達効率良く回動すること
が出来、回動軸の電動サーボシリンダによる進退
と電動サーボモータによる回動は相互独立に、即
ち、同時に回動進退が行われ、或は、回動と進退
が別々に選択的に行われるようにし、しかも、電
動サーボシリンダと電動サーボモータは各々の能
力、容量の範囲内でフル稼働出来るようにされ、
動力伝達効率が良いことからコンパクト化が可能
で位置決め精度が大幅に向上され、作業時間の大
幅な短縮が行われ、作動の異常の検知はサーボ制
御から自動的に行われるようにし、ダウンタイム
の縮少等も行われることが出来るようにした技術
的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この考案の１実施例を第１図に基づいて
説明すれば以下の通りである。尚、第２図と同一
態様部分は同一符号を用いて説明するものとす
る。

９′はこの考案の要旨を成す回動進退装置であ
つて、当該実施例は工作機械のマシニングセンタ
やNC旋盤等に併設された態様であり、実質的に
１本の回動軸３の先端には第２図に示す在来態様
同様に作業具としての工具交換用の交換アーム７
が直交状態に固定されており、その先端には図示
しない工具のホルダ８，８が設けられている。

而して、この考案においては該回動軸３の基端
部に周公知の電動サーボシリンダ１０が図示しな
いベースに固定して設けられており、回動軸３を
所定のストロークで工作機械に対し進退自在にさ
れている。

そして、回動軸３の所定部位にはスプライン１
１が刻設されている。

一方、該スプライン１１に対してこれを囲繞す
る状態で同じく周公知の電動サーボモータのブラ
シレスモータ１２が設けられ、そのハウジング１
３は所定のシール１４を介して回動軸３に外装さ
れており、スプライン１１の進退を何ら干渉する
ことなく充分に許容するようにされている。

そして、そのコア１５の回転子１６には内歯ギ
ヤ１７が形成されてスプライン１１と噛合い係合
し、該スプライン１１、即ち、回動軸３の軸方向
進退を許容し、且つ、回動を付与することが出来
るようにされている。

尚、第１図に示す態様は一種の模式簡略図であ
るために、ピン、ナツトや各種のベアリング、ブ
ラケツト等は省略してあるが、当業者にとりこれ
らのことは設計変更の範囲内のものである。

上述構成において、交換アーム７による図示し
ない工作機械に対する工具交換に際し、電動サー
ボシリンダ１０を所定に進退することにより、該
交換アーム７は工作機械に対し近接離反し、ホル
ダ８，８に対する工具の装着取外し、及び、工作
機械に対する取付け、取外しを行う。

そして、このプロセスでの各ホルダ８，８の工
作機械への位置決めは電動サーボシリンダ１０に
よる進退と共に電動サーボモータのブラシレスモ
ータ１２のコア１５内の回転子１６の内歯ギヤ１
７とスプライン１１の係合により回転軸３、即
ち、交換アーム７の所定角度の回動により行う。

而して、この考案においては回動軸３と回転子
１６が内歯ギヤ１７、及び、スプライン１１の噛
合い係合によつて行われるために、回動軸３の回
動と進退は相互独立に何ら干渉することなく行わ
れ、したがつて、回動と進退は同時に、或は、相
互選択的に行われる。

そして、回動と進退の操作は電動サーボシリン
ダ１０と電動サーボモータのブラシレスモータ１
２の能力一杯の範囲で充分に行うことが出来、し
かも、回動軸３のスプライン１１に対しブラシレ
スモータ１２の内歯ギヤ１６の歯合いによりトル
ク伝達効率は極めて良く行われ、回動進退による
交換アーム７、即ち、ホルダ８，８の位置決めは
サーボ制御により極めて正確行うことが出来、そ
のアクセス制御は常に検知装置にフイードバツク
されるために、作業工程での検出は直ちに行わ
れ、故障等によるダウンタイムは確実に抑制され
る。

したがつて、工具交換の操作時間は著しく短縮
することが出来る。

尚、この考案の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、スプライン
の前後端、或は、双方に他のピニオン等を係合さ
せ、他の付帯装置への動力取出しを図るようにす
る等種々の態様が採用可能である。

又、設計変更的には作業具を周方向３基以上設
けたり、又、回動軸と電動サーボシリンダとの間
にはユニバーサルジヨイントを設けて装置全体の
姿勢を変更する等も勿論可能である。

そして、適用対象は工作機械の工具交換装置に
限ることはなく、他の種々の装置の回動進退の機
構に用いることが出来ることは勿論のことであ
る。

〈考案の効果〉 以上、この考案によれば、基本的に、工作機械
の工具交換装置等に用いる回動進退装置におい
て、動力源に進退用の電動サーボシリンダと回動
用の電動サーボモータのサーボ機構を用いたこと
により作業具の位置決めが極めて正確に制御する
ことが出来、それに伴つて近接離反等のセツト時
間が大幅に短縮することが出来るという優れた効
果が奏される。

その結果、回動進退に対する信頼性、即ち、製
品精度に対する信頼性が高まるという効果も奏さ
れる。

而して、在来態様のようなモータの装置の外側
部の設置や流体シリンダの複数の設置等をしなく
ても済むために、装置全体のスペースが小さくな
り、回動進退装置自体のコンパクト化は勿論、併
設工作機械等全体のプラントのコンパクト化が図
れるという効果が奏される。

そして、装置全体がコンパクト化されるため
に、イニシヤルコストの低減化も図れ、保守点検
整備等のランニングコストもダウトさせるとが出
来るという優れた効果が奏される。

そして、サーボ制御によるために、ストツパや
リミツトスイツチやドツグ等も不要になり、装置
が簡単になるのみならず、煩瑣な保守点検作業も
省略されることが出来るという優れた効果も奏さ
れる。

更に、サーボ制御であるために、制御信号がフ
イードバツクされることから、位置検出がし易
く、ダウンタイムの縮少につながるという利点も
ある。

而して、回動軸に設けられたスプラインに対し
ブラシレスモータ等の電動サーボモータの回動子
の内歯ギヤを係合させることが出来るためにトル
ク伝達効率が著るしく良い効果があるうえに、電
動サーボモータは直装タイプとして回動軸の回り
に装備することが出来、占有空間を小さくするこ
とが出来るばかりでなく、回動と進退の相互独立
制御、即ち、回動と進退が同時に、或は、選択的
に別個に操作することも出来るという効果が奏さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の１実施例の模式断面図、第
２図は従来技術に基づく回動進退の模式平面図で
ある。 ７……作業具、３……回動軸、１０……進退装
置、１２……回動装置、９′……回動進退装置、
１６……回動子、１７……内歯ギヤ、１１……ス
プライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 先端に作業具を有する回動軸の後端に進退装置
   が設けられると共にその中途に回動装置が連係さ
   れている回動進退装置において、上記進退装置が
   電動サーボシリンダで回動装置が電動サーボモー
   タであり、而して該回動装置の電動サーボモータ
   の回転子の内歯ギヤが上記回動軸に刻設されたス
   プラインに噛合されていることを特徴とする回動
   進退装置。