JPH067870Y2 - 工具交換装置付タレット装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、工具交換装置を備えたタレット装置に関する
もので、特に加工位置にある主軸の加工中に、工具交換
位置にある主軸の工具交換を行なうタレット装置に関す
る。

従来の技術 従来上記のようなタレット装置は、例えば、特開昭６２
−２２４５４２号に開示のように、ベース上を前後左右
する移動コラムに、サドルを上下自在に設け、このサド
ルに水平面に対して４５度傾斜し、割出状態で水平な主
軸と垂直な主軸とを有するタレットヘッドを旋回割出自
在に支持し、更に移動コラムには工具マガジンと、軸方
向に移動すると共に旋回する工具交換アームとを備えて
いる。

考案が解決しようとする課題 前記によれば、タレットヘッドは加工動作中は移動コラ
ムに対して上下する一方、工具交換アームは通常一般に
所定のストロークで軸方向に移動するようになっている
ので、この工具交換アームのストロークにより、前記垂
直な主軸の工具を把持出来る位置はおのずと決定され、
実際上は１個所しかなく、タレットヘッドがこのような
上下位置にあるときにのみ、水平主軸での加工中に垂直
主軸での工具交換ができるというに過ぎない。仮に、タ
レットヘッドの上下位置の全てに対応して工具交換アー
ムがタレットヘッドの垂直主軸との間で工具交換を行な
おうとすれば、工具交換アームの軸方向移動を多位置に
制御しようとする必要があり、何れにしても、工具交換
アームのストロークにより工具交換位置が制約されると
いう問題があった。また、主軸に対する工具の装着が、
いわゆるプルロッド方式なので、工具交換位置の垂直主
軸のプルロッドによる工具のクランプを解除するため
に、専用の解放シリンダを備えており、このような専用
の駆動源を収容する空間のない小型のタレット装置には
適用し難い問題があった。

課題を解決するための手段 本考案は、前記問題を解決するために、コラムにサドル
を上下動自在に搭載し、このサドルには、互いに直交す
る一対の主軸を備えたタレットヘッドを、一方の主軸が
水平な加工位置に、他方の主軸が垂直な工具交換位置に
位置するように傾斜軸線回りに旋回割出自在に軸支して
成るタレット装置において、各主軸先端には、軸方向前
方へ付勢したクランプスリーブを介して工具ホルダを着
脱自在に装着するクイックチェンジホルダを備え、サド
ルにはベースプレートを昇降可能に案内し、ベースプレ
ートには、夫々工具ホルダを把持し得る開閉可能な複数
対の把持爪のうちの１対を、工具交換位置の主軸軸線上
に割り出すようにした工具マガジンを、待機位置と、工
具交換位置の主軸の工具ホルダを把持爪が把持可能な工
具把持位置間で前後動自在に支持し、かつ、この工具マ
ガジンには、各一対の把持爪と対応して、アンクランプ
アームを、その先端がクランプスリーブを押し下げるア
ンクランプ位置とアンクランプ解除位置間で上下方向に
揺動自在となるように軸支すると共に、アンクランプば
ねを介してアンクランプ方向へ付勢し、サドルには、工
具マガジンの前後動時に工具交換位置の主軸に対向する
アンクランプアームと係脱して、工具マガジンが待機位
置と工具把持位置間にある時にはアンクランプアームを
アンクランプ解除位置に保持し、工具把持位置におい
て、アンクランプアームをアンクランプ位置とする水平
カムを取り付けたことを特徴とする。

作用 前記によれば、タレットヘッドの主軸の一方が加工中
に、他方の主軸は垂直な工具交換位置にある。この工具
交換位置の主軸に対して、待機位置から工具把持位置へ
工具マガジンが移動して、工具マガジンの空の把持爪が
主軸の工具ホルダを把持すると共に、この移動により水
平カムとの係合を外れたアンクランプアームが、アンク
ランプばねのバネ力で工具交換位置の主軸のクランプス
リーブを押し下げて主軸の工具ホルダのアンクランプを
行う。次いで、ベースプレートを上昇させることで工具
マガジンを上昇させて、工具ホルダを工具交換位置の主
軸から抜取り、工具マガジンを割出動作させて、次に使
用する工具を装着した工具ホルダを工具交換位置の主軸
の軸線上に割出して下降させ、新たな工具ホルダを工具
交換アームを用いることなく工具交換位置の主軸に装着
する。こうした一連の工具交換は、工具マガジンをサド
ルに昇降、かつ前後動自在に設けたことで、サドルの上
下位置に全く左右されない。

実施例 第１図において、１はベース（図示せず）上に、水平に
前後（Ｚ方向）、左右（Ｘ方向）するように摺動される
移動コラムで、この移動コラム１の前面には、左右に上
下の案内レール２が固着され、この案内レール２によ
り、サドル３が上下（Ｙ方向）に摺動自在に案内されて
いる。サドル３には工具交換装置４及びタレットヘッド
装置５が装着してある。この工具交換位置４において、
サドル３の前壁３ａの背面に直線転動案内６（ベアリン
グを用いて直線案内するもの）の２本のガイドレール６
ａの端部がボルト７により固着され、ガイドレール６ａ
は平行に上方へ延設してある。このガイドレール６ａは
上端部を接続バー８で連結してある。サドル３の１側面
（第１図右側面）にはベースプレート１０の上下用のシ
リンダ９が固着されている。ベースプレート１０は、前
記ガイドレール６ａに転動案内されるガイドユニット６
ｂを上下左右の４隅に固着した主プレート１０ａとこの
主プレート１０ａの左右に固着した補助プレート１０ｂ
とから成り、前記シリンダ９のピストンロッド９ａが第
１図右側の補助プレート１０ｂにピン連結してあり、ピ
ストンロッド９ａの上下により、ベースプレート１０が
上下するようになっている。主プレート１０ａからは２
本の前後案内用のガイドバー１１が前方に向かって互い
に平行に突設され、このガイドバー１１に案内スリーブ
１２が摺動自在に嵌合してあり（第４図）、この案内ス
リーブ１２は、工具マガジン２３を左右に案内するマガ
ジンレール１４に固着してある。

次にマガジンレール１４の前後駆動機構１５について説
明する。この前後駆動機構１５において前記右側の補助
プレート１０ｂの背面に駆動シリンダ１６が固着され、
また、左右の補助プレート１０ｂの夫々に固着した軸受
１７により、ペースプレート１０の全幅にわたる回動軸
１８が回動自在に支持されている（第３図）。この駆動
シリンダ１６のピストンロッド１６ａ先端と前記回動軸
１８はアーム１９でピン及びキー連結され、回動軸１８
の前記軸受１７隣接部分には、別のアーム２０、２０の
基部がそれぞれキー止めされ、このアーム２０、２０の
先端には、回転ピン２１が回動自在に軸支され、この回
転ピン２１は、前記マガジンレール１４背面に固着した
案内ブラケット２２の上下の長孔２２ａ夫々前後方向移
動を規制されて回動自在に嵌合している。こうして、ピ
ストンロッド１６ａの上下動を回動軸１８の回動に変換
し、これによりアーム２０、２０を揺動させて前記マガ
ジンレール１４を待機位置Ｗ（第４図に２点鎖線で示
す）と工具把持位置Ｈ（第４図に実線で示す）間で前後
させるようになっている。

次に工具マガジン２３において、長方形のマガジンプレ
ート２４の背面に回動自在に軸支した４個の転動輪２５
が前記マガジンレール１４を上下から挟んでマガジンプ
レート２４をマガジンレール１４に対して左右に移動自
在にしてある。このマガジンプレート２４の上部には割
出用のゼネバ溝２６が削設され、前記マガジンレール１
４の背面に固着したブラケット２７の上部に配置したモ
ータ２８から、一対の傘歯車２９、及び一対の平歯車３
０を介して回転されるゼネバ機構３１のカムフオロア３
２と係合して、前記マガジンプレート２４を工具把持具
３３の左右ピッチで割り出すようになっている。工具把
持具３３は、前記マガジンプレート２４の下部に複数
（本実施例では５個）装着してある。夫々の工具把持具
３３は、第５、６図に示すように、前記マガジンプレー
ト２４に固着される本体３４と一対の把持爪３５及び後
述のクイックチェンジホルダ６５のクランプスリーブ６
７をアンクランプさせるアンクランプアーム３６とから
成っている。本体３４は正面より見るとＴ字状で、中央
部分が後方へ斜めに突出した支持部３４ａに形成してあ
る。前記一対の把持爪３５は、その略中間部を前記本体
３４の支持部３４ａの両側の水平部３４ｂに支持部３４
ａを挟んで回動ピン３７により軸支されて把持爪３５が
互いに開閉するようになっており、把持爪３５の後部間
にばね３８が介在され、把持爪３５を閉じる方向に付勢
している。把持爪３５の前端部内側には、工具ホルダ６
９の把持部６９ｃを掴む掴み部３５ｂが形成してある。
前記アンクランプアーム３６はクランプスリーブと係合
可能なように先端部が二又部３６ａに形成され、その中
間部３６ｂが前記本体３４の支持部３４ａにピン３９に
より軸支され、この中間部３６ｂから上方に、前記把持
爪３５の両側において突出した角部３６ｃを有してい
る。そして、アンクランプアーム３６の左右上面と前記
本体に形成したばね嵌合孔３４ｃ間には、クランプばね
４０が介在され、クランプアーム３６を絶えず下方に
（つまり、アンクランプ方向に）付勢している。このば
ね力は、クイックチェンジホルダ６５のクランプスリー
ブ６７をアンクランプするのに充分な力を生ずるように
設定されることは云うまでもない。アンクランプアーム
３６の下部には、突起部３６ｄがアンクランプアーム３
６の横幅全幅にわたって形成されている。この突起部３
６ｄは前記サドル３の前壁３ａ上部に固着した水平カム
４１と係合して、前記マガジンレール１４が待機位置Ｗ
と、把持爪３５が工具ホルダ６９を掴む工具把持位置Ｈ
との間にあるときは前記アンクランプアーム３６を第５
図に示すように把持爪３５に対して水平なアンクランプ
解除位置に保持し、工具把持位置Ｈで両者の係合が外れ
ると第４図のようにばね力でアンクランプ位置まで回動
し、この時、前記角部３６ｃが本体３４と当接し、それ
以上の回動が阻止されるようになっている。

次に、第７、８図に示すタレットヘッド装置５について
説明する。きのこ形状のタレットヘッド５１は，軸受５
２、スペーサ５３を挟んでその後端に傘歯車５４が一体
に締結され、サドル３の水平面に対し４５度傾斜した傾
斜支持部３ａに回動自在に嵌込まれ、前方から押えリン
グ５５により軸受５２を押えてある。タレットヘッド５
１の主軸保持部５１ａには、互いに直交する主軸ユニッ
ト５６が配設してあり、一方の主軸ユニット５６がワー
クと対峙する水平な加工位置にあるとき、他の主軸ユニ
ット５６が垂直な工具交換位置にあるようになってい
る。また、この主軸保持部５１ａには図示しない駆動モ
ータに連結した回転主軸７４が挿通する貫通孔５１ｂが
交差するように穿設され、この貫通孔５１ｂのうち、加
工位置に位置した貫通孔５１ｂを挿通するように回転主
軸７４が前後するようになっており、先端のクラッチ７
４ａが主軸ユニット５６のクラッチ６４ａと係脱するよ
うになっている。タレットヘッド５１には第８図のよう
に軸部を切除して係止壁５１ａが形成され、また、傾斜
支持部３ａに２つのボルトがストッパ６２として螺合さ
れている。前記傘歯車５４は他の駆動傘歯車５７と噛合
し、この駆動傘歯車５７は駆動軸５８と一体に連結され
れいる。この駆動軸５８の後端部にはピニオン５９が形
成され、このピニオン５９と第７図において図示しない
油圧シリンダの、紙面垂直方向に移動するピストンロッ
ド６０に形成したラック６１とが噛合され、ピストンロ
ッド６０の前進、後退によりタレットヘッド５１を１８
０度旋回割出させて、タレットヘッド５１の係止壁５１
ａをストッパ６２に当接させ、油圧シリンダに油圧をか
けたまま保持し、加工中割出位置を保持するようにして
ある。

主軸ユニット５６は第９図に示すように、主軸ケース６
３、この主軸ケース６３に回動自在に軸支した主軸６
４、この主軸６４の先端に装着した公知のクイックチェ
ンジホルダ６５から構成され、主軸６４にはストレート
のホルダ嵌合孔６６が設けてある。クイックチェンジホ
ルダ６５はクランプスリーブ６７を後退させてクランプ
ボール６８を半径方向外側に逃して工具ホルダ６９を前
記ホルダ嵌合孔６６に挿入し、その後、クランプスリー
ブ６７をばね７５により前進させて、クランプスリーブ
６７の内側に形成されたテーパ面によってクランプボー
ル６８を工具ホルダ６９の把持溝６９ａに係合させるよ
うになっている。また、ホルダ嵌合孔６６の底部には円
周を３等分する位置に所定の開き角度を持って、先端を
とがり先に形成した３つの爪片７０（第１０図に展開図
を示す）がホルダ嵌合孔６６の入口を向いて固着されて
いる。また、工具ホルダ６９の嵌入軸６９ｂ後端部に
は、前記爪片７０間に挿入可能な別の爪片７１が突設さ
れている。更に、ホルダ嵌合孔６６の内面には、爪片７
０の頂点７０ａから円周方向に工具ホルダ６９の爪片７
１の開き角度θの１／２の角度間であって、前記工具ホ
ルダ６９の爪片７１の頂点７１ａが爪片７０の頂点７０
ａを結んで形成される平面に到達するまでに爪片７１と
係合可能な位置に、爪片７１を円周方向へ相対的に案内
するプランジャボール７２がホルダ嵌合孔６６内に突出
するように付勢してある。従って、クイックチェンジホ
ルダ６５のクランプスリーブ６７をアンクランプにした
状態で工具ホルダ６９（工具ホルダ６９は前述の工具マ
ガジン２３の把持爪３５により回転不能に掴まれてい
る）の嵌入軸６９ａを主軸６４のホルダ嵌合孔６６に挿
入すると、工具ホルダ６９と主軸６４がいかなる回転位
置にあっても、工具ホルダ６９の軸方向移動により、爪
片７１が第１０図に示すようにプランジャボール７２と
係合した後、あるいは全く係合しないで、爪片７０の斜
面７０ｂと爪片７１の斜面７１ｂとを係合させ、工具ホ
ルダ６９に対して主軸６４を相対的に回転させ、最終的
に爪片７１を爪片７０間に嵌入させ、あたかも、主軸６
４と工具ホルダ６９をキー連結するように係合させる。
従って、主軸６４及び工具ホルダ６９のキーあわせのた
めのオリエンテーションが不要となる。尚、６９ｃは前
記把持爪３５に掴まれる工具ホルダ６９の把持部、７３
は工具ホルダ６９に挿着されるドリル、タップなどの工
具である。

次に作用を説明する。図示しないベース上を前後左右す
る移動コラム１上で水平な加工位置に割り出された主軸
ユニット５６によりワークの加工が行なわれ、この時、
他方の主軸ユニット５６は垂直な工具変換位置にある。
サドル３はワークに対する加工位置を上下に変えて（当
然、移動コラム１ごと前後左右もするが）、同一工具で
行なうべき加工を次々と行なう。この加工中に工具交換
位置にある主軸５６の使用済みの工具ホルダ（以下、旧
ホルダ）６９を、工具マガジンに保持されている次に使
用する工具ホルダ（以下、新ホルダ）６９と交換する。
この工具交換にあたって、工具交換位置にある旧ホルダ
６９に対して、５つの把持爪３５のうち、空の把持爪３
５が対応しており（残りの４つの把持爪３５には工具７
３を装着した交換用の工具ホルダ６９が把持してあ
る）、シリンダ１６のピストンロッド１６ａの上昇によ
りアーム１９、回転軸１８，アーム２０を介してマガジ
ンレール１４を待機位置Ｗから工具把持位置Ｈまで前進
させる。マガジンプレート２４はマガジンレール１４と
共に前進し工具把持位置Ｈに至るまでアンクランプアー
ム３６は水平カム４１との係合により水平状態を保ち、
工具把持位置Ｈに至ると把持爪３５が旧ホルダ６９を掴
むと共に、アンクランプアーム３６の係合片３６ｄが水
平カム４１との係合を外され、クランプばね４０力によ
り下方へ揺動して工具変換位置の主軸ユニット５６のク
ランプスリーブ６７を下降させて自らの角部３６ｃを本
体３４に当接させてアンクランプ位置に保持しクイック
チェンジホルダ６５をアンクランプ状態に保持する。こ
の状態でシリンダ９のピストンロッド９ａが上昇され、
ベースプレート１０がガイドレール６ａに沿って所定量
上昇され、工具変換位置の主軸ユニット５６から旧ホル
ダ６９が抜き取られる。この時、前記アンクランプ位置
のアンクランプアーム３６もそのままの状態で上方へ移
動するので、クイックチェンジホルダ６５のクランプス
リーブ６７も上昇して上昇途中でクランプボール６８と
係合するが、アンクランプアーム３６によるクランプス
リーブ６７の後方への移動量を大きくして抜き動作の最
中に旧ホルダ６９の把持部６９ａを掴んでしまわないよ
うにしてある。次にベースプレート１０の上昇端で次に
使用する工具の装着された新ホルダ６９を割り出すため
にモータ２８を回転させ、ゼネバ機構３１のカムフォロ
ア３２とゼネバ溝２６との係合によりマガジンプレート
２４をマガジンレール１４に沿って左右に移動割出をす
る。新ホルダ６９を前記工具交換位置の主軸ユニット５
６の軸線上に割り出すと、前記シリンダ９がベースプレ
ート１０を下降端まで下降させる。下降途中で、アンク
ランプ位置にあったアンクランプアーム３６は再びクラ
ンプスリーブ６７と係合し、クランプスリーブ６７を下
方に押し下げつつ、新ホルダ６９を主軸６４内へ挿入す
る。この時、新ホルダ６９の爪片７１と主軸６４の爪片
７０の夫々斜面７０ｂ、７１ｂとが前述のように係合し
（あるいは係合しないこともあるが）、新ホルダ６９が
把持爪３５に回転不能に掴まれているとすると、主軸６
４が回転されて、爪片７０間に爪片７１が嵌入する。次
いで、下降端に位置した工具マガジン２３は、シリンダ
１６のピストンロッド１６ａの下降により、工具把持位
置Ｈから待機位置Ｗへ後退し、アンクランプアーム３６
はこの移動によりその係止部３６ｄが水平カム４１と係
合して水平なアンクランプ解除位置に戻され、クランプ
スリーブ６７はばね７５のばね力でクランプ状態とな
り、新ホルダ６９は主軸６４に装着される。本願ではこ
のように、タレットヘッドの主軸先端にクイックチェン
ジホルダを使用し、工具交換に伴う工具マガジンの前後
動を利用して、アンクランプアームにより工具交換位置
の主軸のクイックチェンジホルダのクランプスリーブを
クランプ、アンクランプするようにしたので、従来のよ
うに主軸工具のアンクランプの為に別途アクチュエータ
を必要とせず、小型のタレットユニットにも適用でき
る。しかも、工具マガジンと主軸との間で、工具ホルダ
を直接交換するので、工具交換アームが不要となり、部
品点数が減少する。こうして、工具交換位置の主軸ユニ
ット５６の工具交換が完了し、次いで加工位置の主軸ユ
ニット５６による加工が完了すると、移動コラム１はワ
ークから離れ、回転主軸７４が後退して、加工位置の主
軸６４と回転主軸７４のクラッチ６４ａ、７４ａを外
し、タレットヘッド５１がシリンダ（図示せず）の作用
で１８０度旋回されて新ホルダ６９が加工位置に割り出
され、ストッパ６２に係合壁５１ａを当接させ、シリン
ダ（図示せず）に流体圧をかけたまま保持する。そし
て、回転主軸７４を前進させてクラッチを噛み合せて、
次の加工に移る。本願ではこのようにサドル１がベッド
に対して上下、前後、左右移動しても、工具交換位置の
主軸の工具交換ができる。

本実施例では、タレットヘッドの割出、位置決め機構が
従来のようにクランプ装置、位置決めピン装置を用いな
い構造であるので割出、位置決め動作が極めて迅速であ
ること、また、主軸のホルダ嵌合孔と工具ホルダに互い
に係脱する爪片を設け、更にホルダ嵌合孔にはボールプ
ランジャを設けたので、工具交換のときに、主軸とこれ
に装着される工具ホルダがどのような回転位置にあって
も、爪片の先端が当接することなく爪片の斜面相互が係
合して（あるいは、全く係合しない場合もあるが）、主
軸の爪片間に工具ホルダの爪片を工具ホルダの軸方向挿
入移動のみにより確実に挿入でき、キー合せのためのオ
リエンテーションが不要であることなど、多くの利点が
あるが、これらの効果を生ずる構成要件は、本願の限定
要件ではない。

考案の効果 以上のように本考案では、工具マガジンの前後動により
工具交換位置の主軸のクランプスリーブを押し下げて工
具ホルダをアンクランプでき、別途、工具ホルダをアン
クランプするアクチュエータを必要とせず、小型のタレ
ットヘッドに適用できる利点がある。また、工具交換ア
ームを使わないので、工具交換アーム、及びその駆動機
構が不要となり、装置が簡素化される。しかも、工具マ
ガジンがタレットヘッドを支持しているサドルに搭載さ
れているので、サドルの上下位置に全く左右されず、い
かなる位置でも工具交換ができる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願装置の正面図、第２図は第１図の側面図、
第３図は第１図の一部を省略したIII−III断面図、第４
図は第１図のIV−IV断面拡大図、第５図は第４図の待機
位置を示す図、第６図は第５図のVI視図、第７図はタレ
ットヘッド装置の断面図、第８図は第７図のVIII−VIII
断面図、第９図は主軸ユニットの断面図、第１０図は爪
片の作動説明図である。 １……移動コラム、３……サドル、４……工具交換装
置、１０……ベースプレート、２３……工具マガジン、
３５……把持爪、３６……アンクランプアーム、４０…
…アンクランプばね、４１……水平カム、５１……タレ
ットヘッド、６４……主軸、６５……クイックチェンジ
ホルダ、６７……クランプスリーブ、６９……工具ホル
ダ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】コラムにサドルを上下動自在に搭載し、こ
   のサドルには、互いに直交する一対の主軸を備えたタレ
   ットヘッドを、一方の主軸が水平な加工位置に、他方の
   主軸が垂直な工具交換位置に位置するように傾斜軸線回
   りに旋回割出自在に軸支して成るタレット装置におい
   て、各主軸先端には、軸方向前方へ付勢したクランプス
   リーブを介して工具ホルダを着脱自在に装着するクイッ
   クチェンジホルダを備え、サドルにはベースプレートを
   昇降可能に案内し、ベースプレートには、夫々工具ホル
   ダを把持し得る開閉可能な複数対の把持爪のうちの１対
   を、工具交換位置の主軸軸線上に割り出すようにした工
   具マガジンを、待機位置と、工具変換位置の主軸の工具
   ホルダを把持爪が把持可能な工具把持位置間で前後動自
   在に支持し、かつ、この工具マガジンには、各一対の把
   持爪と対応して、アンクランプアームを、その先端がク
   ランプスリーブを押し下げるアンクランプ位置とアンク
   ランプ解除位置間で上下方向に揺動自在となるように軸
   支すると共に、アンクランプばねを介してアンクランプ
   方向へ付勢し、サドルには、工具マガジンの前後動時に
   工具交換位置の主軸に対向するアンクランプアームと係
   脱して、工具マガジンが待機位置と工具把持位置間にあ
   る時にはアンクランプアームをアンクランプ解除位置に
   保持し、工具把持位置において、アンクランプアームを
   アンクランプ位置とする水平カムを取り付けたことを特
   徴とする工具交換装置付タレット装置。