JPH05305541A - 工具交換アームの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトかつ低コストであって動作の速い
工具交換アームの駆動装置を提供すること。 【構成】 一端部に工具交換アーム１が固定され、軸線
方向に往復移動可能かつ前記軸線回りに回転可能に支持
される旋回軸２と、フレームに回転可能に支持され外周
にカムフォロアタレット６ａが付設され、内側に旋回軸
２を軸線方向に往復移動可能に支持しながら、回転運動
を伝達する中空の伝達軸３と、外周に固定された第１の
パラレルカム１０とバレルカム３１と軸に対して回転可
能に保持される第２のパラレルカム１６とを有し、旋回
軸２と平行に支持されるカム軸８と、第２のパラレルカ
ム１６を第一パラレルカム１０に対して逆回転させる逆
転機構と、カム軸に回転力を与えるアクチュエータ２１
と、バレルカムと係合し旋回軸を軸線に沿って往復移動
させるレバー２２とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械に適用して好適
な工具交換装置に使用される工具交換アームの駆動装置
に関し、特に、リンク機構、油圧シリンダ等の複雑な機
構を使用することなく簡単な機構により工作機械の主軸
と工具マガジンとの間で工具を交換することができる工
具交換アームの駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸と工具交換マガジ
ンとの間で工具交換アームを使用して工具を交換するこ
とが広く行われている。ここで、工具交換アームは一般
的に次の動作を行う。 （１）待機位置から一定角度正方向に回転し、主軸およ
び工具マガジンに保持されているそれぞれの工具に係合
する。 （２）軸方向に前進移動して主軸に取り付けられていた
工具と、交換する工具とをそれぞれ抜き出す。 （３）１８０度正方向に回転し、抜き出したそれぞれの
工具の位置を変更する。 （４）軸方向に後進移動してそれぞれの工具を主軸およ
び工具マガジンに嵌合させる。 （５）嵌合された工具から離脱し、待機位置に戻るため
に逆方向に回転する。

【０００３】上記駆動を工具交換アームに与える工具交
換アーム駆動装置として、実公昭６１−１８７６４１号
公報に示すようなローラギアカムを使用する装置、特公
昭６０−２２９０４７号公報に開示されるような２つの
カムフォロアタレットを使用して軸の前後と同時にギア
を切換える装置、特開昭５９−１５２０３７号公報によ
り板カムを使用する装置、および特開昭６１−１６４７
４５号公報に記載されているような２個のアクチュエー
タを使用する装置等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ローラ
ギアカムを使用する装置、２つのカムフォロアタレット
を使用し軸の前後と同時にギアを切換える装置および板
カムを使用する装置は、構成部品の形状が大きく、コス
トも高いという問題があった。また、２個のアクチュエ
ータを使用する装置は、動作確認が必要となり、動作時
間が長くなって作業効率が悪いという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、コンパクトかつ低コストであって動
作の速い工具交換アームの駆動装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の工具交換アームの駆動装置は、一端部に工具
交換アームが固定され、軸線方向に往復移動可能かつ前
記軸線回りに回転可能に支持される旋回軸と、フレーム
に回転可能に支持され外周にカムフォロアのタレットが
付設され、内側に旋回軸を軸線方向に往復移動可能に支
持しながら、回転運動を伝達する中空の伝達軸と、外周
に固定された第一パラレルカムとバレルカムと軸に対し
て回転可能に保持される第二パラレルカムとを有し、旋
回軸と平行に支持されるカム軸と、第二パラレルカムを
第一パラレルカムに対して逆回転させる逆転機構と、カ
ム軸に回転力を与えるアクチュエータと、バレルカムと
係合し旋回軸を軸線に沿って往復移動させるレバーとを
有し、第一パラレルカムが旋回軸に一定方向の回転をさ
せ、第二パラレルカムが旋回軸に第一パラレルカムと反
対方向の回転をさせる。

【０００７】

【作用】上記構成を有する本発明の工具交換アームの駆
動装置の旋回軸は、一端部固定された工具交換アームを
軸線回りに回転運動させると共に軸線方向に往復移動を
行う。また、伝達軸は、内側に旋回軸を軸線方向に往復
移動可能に支持しながら、スプラインを介して旋回軸に
回転運動を伝達する。

【０００８】更に、カム軸の外周に固定された第一パラ
レルカムは、旋回軸に伝達軸を介して正方向の回転を与
え、カム軸に対して回転可能に保持される第二パラレル
カムは、旋回軸に伝達軸を介して逆方向の回転を与え
る。そして、カム軸に取り付けられたバレルカムは、レ
バーを介して旋回軸を軸線に沿って往復移動させる。こ
こで、逆転機構は、第二パラレルカムを第一パラレルカ
ムに対して逆回転させる働きをしている。

【０００９】上記作用の組合せにより、工具交換アーム
を以下のように動作させる。 （１）待機位置から一定角度正方向に回転し、主軸に保
持されている使用していた工具および工具マガジンに保
持されている交換用工具にそれぞれ係合する。 （２）軸方向に前進移動して使用工具と交換用工具とを
抜き出す。 （３）１８０度正方向に回転し、抜き出した使用工具と
交換用工具との位置を変える。 （４）軸方向に後進移動して交換用工具を主軸に、使用
工具を工具マガジンに嵌合させる。 （５）嵌合されたそれぞれの工具から離脱し、待機位置
に戻るため逆方向に回転する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。本発明に係る工具交換アームの駆動
装置の構成を図１に示す。旋回軸２の一端部には、工具
をクランプするためのロック機構を有する工具交換アー
ム１が固定されている。旋回軸２の他端には、カムフォ
ロア案内部２ｃが取り付けられている。また、旋回軸２
の上部にはスプライン２ａが形成されている。旋回軸２
は、伝達軸３の内周部に滑り軸受け部３ｂと、旋回軸２
のスプライン部２ａと係合するスプライン部３ａとで支
持されている。従って、旋回軸２は、伝達軸３の内周部
で回転の伝達を受けながら同時に軸方向の往復運動が可
能である。

【００１１】また、伝達軸３は、軸受け４ａ、４ｂによ
りフレーム５に回転可能に支持されている。伝達軸３の
外周部には、２組のカムフォロアタレット６ａ、６ｂが
配置され、カムフォロアタレット６ａ、６ｂには、それ
ぞれ複数個のカムフォロア７が配設されている。伝達軸
３と平行にカム軸８が軸受け９ａ、９ｂによりフレーム
５に回転可能に支持されている。カム軸８の外周部には
バレルカム３１と第１のパラレルカム１０とが付設され
ている。

【００１２】また、カム軸８の外周部には、軸受け１７
ａ、１７ｂによりカム軸８に対して回転可能に第２のパ
ラレルカム１６が配設されている。第１のパラレルカム
１０と第２のパラレルカム１６は、それぞれカムフォロ
アタレット６ａ、６ｂの複数のカムフォロア７と予圧が
かかって係合されている。第１のパラレルカム１０には
プーリ１１が固着され、第２のパラレルカム１６にはギ
ア１５が固着されている。

【００１３】伝達軸３とカム軸８と平行に、逆転機構と
しての逆転軸１８が軸受け１９ａ、１９ｂによりフレー
ム５に回転可能に支持されている。逆転軸１８にはプー
リ１２とギヤ１４が配設されていて、プーリ１１とプー
リ１２とはベルト１３で連結されている。カム軸８の端
部には、継手２０により回転力を伝達可能に嵌合された
モータ等であるアクチュエータ２１がフレーム５に付設
されている。バレルカム３１と係合し前記旋回軸２を軸
線に沿って往復運動させるレバー２２は、２２ａを支点
に回転可能にフレーム５に支持されている。レバー２２
にはカムフォロア２３、２４が回転可能に配置され、カ
ムフォロア２３はバレルカム３１に、カムフォロア２４
はカムフォロア案内部２ｃに係合している。

【００１４】次に、以上の構成を有する本実施例の工具
交換アームの駆動装置の動作を説明する。また、アクチ
ュエータ２１が回転すると、継手２０を介してカム軸８
が回転する。カム軸８が回転すると、カム軸８に固定さ
れたバレルカム３１と第１のパラレルカム１０とが回転
する。

【００１５】第１のパラレルカム１０が回転することに
より、図３に示すように、第１のパラレルカム１０の外
周部に形成されたカム１０ａが、カムフォロアタレット
６ａにかかると伝達軸３が回転し、伝達軸３の内周部に
形成されたスプライン部３を介して旋回軸２に回転力が
伝達され、旋回軸２は待機位置から正方向に回転する。
このとき、第１のパラレルカム１０により回転力が旋回
軸２に伝達される微小時間前に、第２のパラレルカム１
６のカム溝１６ａは逃げている。すなわち、主軸に把持
され使用されていた工具を把持する位置となり、使用工
具を係合する。

【００１６】次に、旋回軸２は、バレルカム３１による
レバー２２の動きにより軸方向に前進して使用工具を抜
き出す。すなわち、バレルカム３１の外周部に形成され
たカム溝３１ａは図４に示すタイミングで動作するの
で、それに係合するカムフォロア２３によりレバー２２
は支点２２ａを中心に回転し、カムフォロア２４により
それに係合するカムフォロア案内部２ｃを介して旋回軸
２は軸方向運動する。

【００１７】更にカム軸８の回転が進むと、第１のパラ
レルカム１０のカム１０ｂがカムフォロアタレット６ａ
にかかり同様にカム１０ｂにより、旋回軸２は正方向に
１８０度回転し工具交換アームは主軸と工具マガジンと
反転した位置になる。

【００１８】次に、第１のパラレルカム１０と第２のパ
ラレルカム１６のカム溝１６ａが共に逃げているとき
に、バレルカム３１の外周部に形成されたカム溝３１ａ
は図４に示すタイミングで動作するので、それに係合す
るカムフォロア２３によりレバー２２は支点２２ａを中
心に回転し、カムフォロア２４によりそれに係合するカ
ムフォロア案内部２ｃを介して旋回軸２は軸方向運動す
る。それにより、旋回軸２が軸方向に後進移動して１８
０度回転されて交換用工具を主軸に、また使用工具を工
具マガジンに嵌合させる。

【００１９】次に、工具交換アーム１を逆転させて待機
位置に戻す。この逆転機構が本発明の主要装置である。
すなわち、カム軸８がさらに回転すると、第１のパラレ
ルカム１０は正方向（図２の矢印Ａ方向）に回転し、第
１のパラレルカム１０に嵌合するプーリ１１とベルト１
３と逆転軸１８に固定されたプーリ１２によりギア１４
は第１のパラレルカムと同方向（矢印Ａ方向）に回転す
る。しかし、ギア１４に係合するギア１５によりギア１
５に嵌合する第２パラレルカム１６は、逆方向（図２の
矢印Ｂ方向）に回転する。

【００２０】そして、第２のパラレルカム１６が逆方向
（矢印Ｂ方向）に回転することにより、図３に示すよう
に、第２パラレルカム１６の外周部に形成されたカム１
６ａが、カムフォロアタレット６ａにかかると伝達軸３
が逆方向回転し、伝達軸３の内周部に形成されたスプラ
イン部３を介して旋回軸２に回転力が伝達され、旋回軸
２は待機位置まで回転する。

【００２１】上記説明した回転運動と軸方向運動によ
り、工具は回転運動と軸方向運動とを同時に行うので、
動作に無駄がなく作業効率が高い。また、上記工具交換
アームの駆動装置によれば、旋回軸を駆動させる駆動部
材が、旋回軸の延長線上でなく側方に平行に配置されて
いるので全体構造をコンパクト化でき、アクチュエータ
の数を増やして動作確認の時間やアクチュエータの加減
速時間を増やさなくてもすみ、短時間で工具交換ができ
る。

【００２２】以上の説明は、１つの実施例においてなさ
れたものであり、逆転機構部においてベルトとギアでな
く、平歯車の組み合せや、かさ歯車を用いても実施可能
である。平歯車を使用した第２実施例を図５および図６
に示し、かさ歯車を使用した第３実施例を図７に示す。
ここで、構成部品で図１および図２と同一のものについ
ては同一の符号を付している。プーリ１１の駆動が平歯
車１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの駆動やか
さ歯車１１ａの駆動に換わっただけであり、詳細な説明
は省略する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の工具交換アームの駆動機構によれば、工具交換ア
ームの固定された旋回軸を正回転させる第一パラレルカ
ムと逆回転させる第二パラレルカムが取り付いたカム軸
が旋回軸の延長線上でなく側方に平行に配置されている
ので、全体構造をコンパクト化でき、アクチュエータの
数を増やして動作確認の時間やアクチュエータの加減速
時間を増やさなくてもすみ、短時間で工具交換ができ、
コンパクトかつ低コストであって動作の速い工具交換ア
ームの駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具交換アームの駆動機構の第１実施
例の旋回アーム機構の断面図である。

【図２】第１実施例の２個のパラレルカムとその逆転機
構図である。

【図３】第１実施例におけるパラレルカムとカムフォロ
アタレットの位置関係を示す説明図である。

【図４】カム軸の回転に対する工具交換アームの旋回運
動と軸方向往復運動の、タイミング線図である。

【図５】本発明の工具交換アームの駆動機構の第２実施
例の旋回アーム機構の断面図である。

【図６】２個のパラレルカムとその逆転機構図の第２実
施例である。

【図７】本発明の工具交換アームの駆動機構の第３実施
例の旋回アーム機構の断面図である。

【符号の説明】

１ 工具交換アーム ２ 旋回軸 ３ 伝達軸 ８ カム軸 １０ 第１のパラレルカム １１ プーリ １２ プーリ １３ ベルト １４ ギア １５ ギア １６ 第２のパラレルカム １８ 逆転軸 ２１ アクチュエータ ２２ レバー ３１ バレルカム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部に工具交換アームが固定され、軸
   線方向に往復移動可能かつ前記軸線回りに回転可能に支
   持される旋回軸と、 フレームに回転可能に支持され外周にカムフォロアのタ
   レットが付設され、内側に前記旋回軸を前記軸線方向に
   往復移動可能に支持しながら、回転運動を伝達する中空
   の伝達軸と、 外周に固定された第一パラレルカムとバレルカムと軸に
   対して回転可能に保持される第二パラレルカムとを有
   し、前記旋回軸と平行に支持されるカム軸と、 前記第二パラレルカムを前記第一パラレルカムに対して
   逆回転させる逆転機構と、 前記カム軸に回転力を与えるアクチュエータと、 前記バレルカムと係合し前記旋回軸を前記軸線に沿って
   往復移動させるレバーとを有し、 前記第一パラレルカムが前記旋回軸に一定方向の回転を
   させ、第二パラレルカムが前記旋回軸に前記第一パラレ
   ルカムと反対方向の回転をさせることを特徴とする工具
   交換アームの駆動装置。