JPH07102490B2 - 工具移送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）．産業上の利用分野 本発明は、横型マシニングセンタ等の工作機械におい
て、工具を工具マガジンと中間移送ポケットの間で移送
させる工具移送装置に関する。

（ｂ）．従来の技術 従来、この種の工具移送装置において、工具を工具マガ
ジンの工具収納ポケットと、主軸とのATCが行なわれる
中間移送ポケットの間で移送しようとした場合、工具移
送装置を移動駆動させる方向に応じた数のアクチェータ
を必要とした。

例えば、工具を把持する工具保持手段を、工具の挿抜方
向に突出後退させるためのアクチェータと、前記工具保
持手段を、工具マガジンと中間移送ポケットの間で円弧
方向に旋回させるためのアクチェータと、更に、前記工
具保持手段を、前記円弧方向とは異なる方向に所定角度
回転させるためのアクチェータの、合計３個のアクチェ
ータを必要とした。

（ｃ）．発明が解決しようとする問題点 しかし、こうした構成では、工具移送装置を駆動するた
めのアクチェータの装着に要するスペースが大きくなっ
てしまい、装置全体が大型化するばかりか、それ等アク
チェータの制御も複雑なものとなる不都合があった。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、従来の工具移送装
置よりも少ない数のアクチェータで同一の機能を達成し
得る工具移送装置を提供することを目的とする。

（ｄ）．問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、工具マガジン（３）と中間移送ポケッ
ト（29）との間に揺動アーム（12）を旋回駆動自在に設
け、前記揺動アーム（12）に回転軸（17）を回転自在に
支持し、前記回転軸（17）に工具（７）を把持し得る工
具保持手段（25）を設け、更にカム溝（23、30）が形成
されたカム（22）を設けると共に、前記カム溝（23、3
0）に前記回転軸（17）を、該回転軸（17）が前記カム
溝（13、30）に従って回転し得るように係合させ、前記
揺動アーム（12）を所定角度旋回させることにより、前
記工具保持手段（25）が所定角度回転し得るようにして
構成される。

なお、括弧内の番号は、図面における対応する要素を示
す。便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下の「（ｅ）．作
用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用 上記した構成により、本発明は、工具（７）を移送する
際に、揺動アーム（12）を所定角度旋回させることによ
り、回転軸（17）がカム溝（23、30）に従って所定角度
回転し、前記回転軸（17）に設けられた工具保持手段
（25）が工具マガジン（３）と中間移送ポケット（29）
との間で所定角度回転するように作用する。

（ｆ）．実施例 以下、図面に基き、本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明による工具移送装置の一実施例を示す正
面図。

第２図は揺動アームの平面図。

第３図は本発明の一実施例である工具移送装置を用いて
の工具の移送動作を示す図、 第４図は第３図の工具交換位置周辺のIV矢視図、 第５図はカムを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の正面図、 第６図は本発明の別の実施例である工具移送装置に用い
られるカムを示す図である。

工作機械である横型マシニングセンタ１は、第３図及び
第４図に示すように、機体２を有しており、機体２には
公知の工具マカジン３が設けられている。工具マガジン
３は、機体２に回転自在に装着されたスプロケット５間
に張設された、無端状に形成されたチェーン６を有して
おり、チェーン６には一定の間隔で複数の工具ホルダ6a
が設けられている。これ等工具ホルダ6aには工具収納ポ
ケット6bが形成されており、工具収納ポケット6bには工
具７が着脱自在なる形で嵌入収納されている。また、機
体２の、第３図上方には中間移送ポケット29が設けられ
ており、中間移送ポケット29にはポケット29aが工具７
を嵌入係合自在なる形に形成されている。なお、工具マ
ガジン３の第４図中の位置Ｘは、工具移送装置９との工
具の脱着交換を行なう工具変換位置である。

ところで、機体２には、第３図に示すように本発明によ
る工具移送装置９が設けられており、工具移送装置９
は、機体２に固着された軸10及びベアリング11を介し
て、矢印Ａ、Ｂ方向に旋回自在に支持された揺動アーム
12を有している。揺動アーム12の第１図右方にはアーム
支持部材13が、ボルト15等の締結手段を介して固着され
ており、アーム支持部材13の図中下端部には、機体２の
上面2aを転動自在な形でローラ13aが回転自在に設けら
れている。

また、アーム支持部材13の図中左端面にはボス部材16が
固着されており、ボス部材16及びアーム支持部材13に
は、回転軸17がベアリング19等を介して矢印Ｃ、Ｄ方向
に回転のみ自在に支持されている。回転軸17の図中左端
面には、カムフォロワ20がボルト21等を介して固着され
ており、カムフォロワ20の両端部には、２個のローラ20
a、20bが、それぞれの中心C2、C3から回転軸17の中心C1
までの距離が、等距離L1となる形で回転自在に設けられ
ている。２個のローラ20a、20bは、機体２に固着された
カム22のカム溝23に転動自在な形で嵌入係合されてい
る。

なお、カム22は、第５図（ａ）に示すように全体が円弧
状に形成された本体22aを有しており、本体22aはその外
側面22bが、前記軸10の回転中心10aを中心とする半径L2
の円の円周の一部とにる形で形成されている。外側面22
bには、第５図（ｂ）に示すように、前記ローラ20a、20
bが嵌入係合されるカム溝23が穿設形成されており、カ
ム溝23は、図中LA、LB間及び位置LD、LE間では機体２の
上面2aと略平行に穿設形成された溝部23a及び23dによ
り、図中LB、LD間では二又に分かれて穿設形成された溝
部23b、23cによって構成されている。

一方、回転軸17の第１図右端には、装着面17aが該回転
軸17の中心C1に対して所定の角度を有して形成されてお
り、装着面17aには、工具保持アーム25が図示しない駆
動装置により図中矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動自在に支持
されている。なお、工具保持アーム25には略半円形状の
工具把持部25aが、第４図に示すように、工具７を把持
開放自在なる形に形成されている。また、揺動アーム12
の第２図下方にはピン27bを介して駆動シリンダ27のピ
ストンロッド27aの先端が枢着されており、ピストンロ
ッド27aは、図中矢印Ｇ、Ｈ方向に突出駆動自在に設け
られている。また、駆動シリンダ27の他端は第３図に示
すように、機体２に枢着されている。

横型マニシングセンタ１は、以上のような構成を有する
ので、所定の加工が終了し、図示しない主軸に装着され
た使用済みの工具７を、次の加工に使用する工具７に交
換する場合には、第４図に示すように工具マガジン３の
チェーン６を、スプロケット５を適宜正逆方向に回転駆
動することにより移動させ、次の加工に使用する工具７
が保持収納されている工具ホルダ6aを、所定の工具交換
位置Ｘに位置決めする。該工具ホルダ6aが工具交換位置
Ｘに位置したところで、駆動シリンダ27を駆動してピス
トンロッド27aを第３図矢印Ｈ方向に後退させる。する
と、揺動アーム12は、図中の待機位置Ｙより、回転軸17
と共に軸10の回転中心10aを中心として矢印Ａ方向に所
定角度旋回する。回転軸17が矢印Ａ方向に所定角度旋回
すると、該回転軸17に固着されたカムフォロワ20のロー
ラ20a、20bは、共にカム22の第５図（ｂ）におけるカム
溝23の位置LB、LA間を転動して、機体２の上面2aと平行
に矢印Ａ方向に移動する。従って、回転軸17は矢印Ｃ、
Ｄ方向に回転せず、該回転軸17に装着されている工具保
持アーム25は、工具把持部25aの開口部25bを第４図左方
に向けた形で機体２の上面2aと平行に矢印Ａ方向に移動
する。すると、該工具保持アーム25の工具把持部25a
は、第４図に示すように、既に工具交換位置Ｘに位置決
めされている工具７と、開口部25bを介して嵌入係合
し、該工具７を把持する。

工具保持アーム25の工具把持部25aに工具７が嵌入把持
されたところで、図示しない駆動装置を駆動して、工具
保持アーム25を第３図矢印Ｆ方向に突出させる。する
と、工具把持部25aに把持されていた工具７は、工具把
持部25aと共にＦ方向に移動して、工具ホルダ6aの工具
収納ポケット6bから抜き取られる。工具７を工具収納ポ
ケット6bから抜き取ったところで、駆動シリンダ27を再
び駆動して、ピストンロッド27aを矢印Ｇ方向に突出さ
せ、揺動アーム12を、矢印Ｂ方向に所定角度旋回させ
る。すると、回転軸17は、工具保持アーム25の工具把持
部25aに把持された工具７と共に矢印Ｂ方向に所定角度
旋回し、かつ後に詳述するカムフォロワ20とカム22との
係合関係により矢印Ｃ方向に180°回転する。

即ち、揺動アーム12が矢印Ｂ方向に旋回すると、回転軸
17に固着されたカムフォロワ20も矢印Ｂ方向に移動し
て、カムフォロワ20のローラ20a、20bは、かカム22の第
５図（ｂ）におけるカム溝23を転動しながら矢印Ｂ方向
に移動することになる。

カムフォロワ20が矢印Ｂ方向に移動して、該カムフォロ
ワ20のローラ20a、20bが、共にカム溝23の位置LA、LB間
の溝部23a内に転動している場合には、ローラ20a、20b
の中心C2、C3を連結する線20cが、機体２の上面2aと平
行に矢印Ｂ方向に移動して行くので、カムフォロワ20に
固着された回転軸17は、第４図に示すように、工具７を
工具収納ポケット6b内から取り出したままの位置を保持
し、矢印Ｃ、Ｄ方向に回転することはない。

続けて、カムフォロワ20が矢印Ｂ方向に移動すると、ロ
ーラ20bは、位置LBで略Ｖ字形の溝部23bの第５図（ｂ）
上面23eに当接し、該上面23eに押し下げられる形で溝部
23b内に入り、該溝部23b内を転動して位置LCに向けて図
中右斜め下方に移動する。すると、カムフォロワ20に
は、回転軸17の中心C1（第１図参照）回りの回転力が矢
印Ｃ方向に作用するようになるため、ローラ20bと一定
距離離れたローラ20aを矢印Ｃ方向に回転させようとす
る。このため、ローラ20aは、溝部23aの図中上面23fを
押圧する形で転動し、続けて溝部23c内を転動して位置L
Cに向けて略一直線状に移動する。

従って、この間、ローラ20a、20bは回転軸17の中心C1を
中心として矢印Ｃ方向に同角度だけ回転することにな
り、カムフォロワ20は矢印Ｃ方向に回転する。すると、
カムフォロワ20と固着した回転軸17は工具保持アーム25
と共に、工具７を工具収納ポケット6b内から取り出した
ときの位置から矢印Ｃ方向に回転するが、その回転量θ
は、第５図（ｂ）想像線に示すように、ローラ20bが溝
部23b内を転動中で、ローラ20aが位置LBに達した状態で
は、ローラ20a、20bの中心C2、C3を連結する線20cと機
体２の上面2aとのなす角θ１で示される。

こうして、ローラ20a、20bがそれぞれ溝部23c、23bを転
動する内に、ローラ20bが位置LCに達すると、ローラ20a
も位置LCに達する。この状態では、ローラ20a、20bの中
心C2、C3を連結する線20cと機体２の上面2aとのなす角
は、θ２、即ち90°となり、回転軸17は、工具７を工具
収納ポケット6b内から取り出したときの位置から、図中
矢印Ｃ方向に90°回転することになる。

この状態よりカムフォロワ20が更に矢印Ｂ方向に移動す
ると、回転軸17に装着された工具保持アーム25等の矢印
Ｃ方向の回転による慣性力も寄与する形で、ローラ20a
はローラ20bに先行する形で溝部23c内を転動し、更には
溝23dを転動して矢印Ｂ方向に移動する。また、ローラ2
0aと一定距離離れたローラ20bも、略Ｖ字形の溝部23b内
を図中上方に引き上げられる形で転動して位置LDに向け
て移動する。このため、ローラ20bが位置LC、LD間の溝
部23bを転動し、ローラ20aが、溝部23c、更には溝部23d
を転動して矢印Ｂ方向に移動するまでの間は、ローラ20
a、20bは回転軸17の中心C1を中心として矢印Ｃ方向に回
転することになるので、カムフォロワ20も矢印Ｃ方向に
続けて回転する。

従って、回転軸17は、工具７を工具収納ポケット6b内か
ら取り出したときの位置から矢印Ｃ方向に更に回転する
ことになり、その回転量θは、例えば、図中想像線に示
すように、ローラ20aがLDに位置し、ローラ20bが溝部23
b内にある状態では、ローラ20a、20bの中心C2、C3を連
結する線20cと機体２の上面2aとのなす角θ３で示され
る。

更に、カムフォロワ20が矢印Ｂ方向に移動して、ローラ
20a、20bが、共に位置LD、LE間の溝部23dを転動して矢
印Ｂ方向に移動している場合には、ローラ20a、20bの中
心C2、C3を連結する線20cが機体２の上面2aと平行に矢
印Ｂ方向に移動して行くので、回転軸17は、更に矢印Ｃ
方向に回転することはない。

従って、揺動アーム12が矢印Ｂ方向に所定角度旋回する
と、回転軸17は、工具７を工具収納ポケット6b内から取
り出したままの位置から矢印Ｃ方向に180°回転するこ
とになる。

こうして、回転軸17が、工具保持アーム25と共に矢印Ｂ
方向に所定角度旋回し、かつ矢印Ｃ方向に180°回転す
ると、工具保持アーム25の工具把持部25aに把持された
工具７は、第３図に示すように、中間移送ポケット29の
ポケット29aに対向する位置に位置決めされる。工具７
がポケット29aに対向したところで、工具保持アーム25
を矢印Ｉ方向に後退させ、工具把持部25aに把持された
工具７をポケット29a中に嵌入する。工具７がポケット2
9aに嵌入保持されたところで、駆動シリンダ27を駆動し
てピストンロット27aを、矢印Ｈ方向に一定ストローク
だけ後退させる。すると、揺動アーム12は、回転軸17と
共に矢印Ａ方向に所定角度回転して待機位置Y'へ移動
し、該回転軸17に固着されたカムフォロワ20のローラ20
a、20bは、共にカム22の第５図（ｂ）におけるカム溝23
の位置LE、LD間を転動する。このため、ローラ20a、20b
は、機体２の上面2aと平行に矢印Ａ方向に移動するの
で、回転軸17に装着された工具保持アーム25は、機体２
の上面2aと平行に矢印Ａ方向に移動して、工具把持部25
aと工具７との係合把持関係は解除される。

次に、ポケット29aに嵌入保持された工具７と、図示し
ない主軸に装着された使用済みの工具７とを、図示しな
い公知の自動工具交換装置を用いて交換する。

更に、主軸からポケット29aに返却された使用済みの工
具７を工具マガジン３に返却するには、まず、工具マガ
ジン３を駆動して、該工具７を返却すべき工具収納ポケ
ット6bを工具交換位置Ｘに位置決めする。次に、揺動ア
ーム12を、駆動シリンダ27により、待機位置Y'より矢印
Ｂ方向に所定角度旋回させる。すると、工具保持アーム
25は、工具把持部25aがポケット29aに返却された工具７
を把持する。工具７が工具把持部25aに把持されたとこ
ろで、工具保持アーム25を矢印Ｊ方向に突出させ、ポケ
ット29aから工具７を抜き取る。工具７がポケット29aか
ら抜き取られたところで、揺動アーム12を矢印Ａ方向に
所定角度旋回させる。すると、工具保持アーム25は、カ
ム22とカムフォロワ20により、工具７と共に矢印Ｄ方向
に180°回転し、工具７は工具交換位置Ｘに、第３図想
像線で示すように、ポケット6bと工具７が対向する形で
位置決めされる。工具７が工具交換位置Ｘに位置したと
ころで、既に工具交換位置Ｘに位置決めされている工具
収納ポケット6bに、工具７を、工具保持アーム25を矢印
Ｅ方向に後退させて嵌入収納する。なお、詳細は工具マ
ガジン３から中間移送ポケット29に工具７を移送する場
合の全く逆の手順なので省略する。

なお、上述の実施例は、回転軸17、従って工具保持アー
ム25の矢印Ｃ、Ｄ方向の回転量が180°の場合について
述べたが、回転軸17の矢印Ｃ、Ｄ方向の回転量は180°
に限定されるものではなく、カム22のカム溝23を適宜変
更することにより、任意角度だけ矢印Ｃ、Ｄ方向に回転
させることが出来る。

また、上述の実施例は、カム22のカム溝が、第５図に示
すような形状を有する場合について述べたが、カム溝は
第５図に示す形状に限定されるものではなく、回転軸17
を所定角度回転させ得る限り、どのような形状でも良い
ことは勿論である。即ち、第６図に示すようなカム溝30
であっても、回転軸17を矢印Ｃ、Ｄ方向にに180°回転
させることが出来る。

第６図に示すカム溝30は、図中位置LF、LG間では機体２
の上面2aと平行に穿設形成された２本の溝部30a及び30b
により構成されている。また、位置LG、LH間では略Ｘ字
形に形成された溝部30c、30d、30e、30fにより構成され
ている。更に、位置LH、LI間では機体２の上面2aと平行
に穿設形成された２本の溝部30g及び30hにより構成され
ている。

従って、カムフォロワ20が矢印Ｂ方向に移動して、ロー
ラ20a、20bが、それぞれカム溝30の位置LF、LG間の溝部
30a、30b内を転動している場合には、溝部30a、30bは機
体２の上面2aと平行に形成されているので、ローラ20
a、20bは共に矢印Ｂ方向に平行移動する。このため、カ
ムフォロワ20は矢印Ｃ、Ｄ方向に回転しない。従って、
回転軸17は、第４図に示すように、工具７を工具収納ポ
ケット6b内から取りだしたままの位置を保持し、矢印
Ｃ、Ｄ方向に回転しない。

カムフォロワ20が引き続き矢印Ｂ方向に移動して、ロー
ラ20a、20bが共に位置LGに達すると、ローラ20bは、溝
部30eの図中右面30iに当接し、該右面30iに押し上げら
れる形で溝部30e内を転動して、位置LJに向けて図中右
斜め上方に移動する。すると、カムフォロワ20には、回
転軸17の中心C1回りの回転力が矢印Ｃ方向に働くように
なり、ローラ20bと一定距離離れたローラ20aを矢印Ｃ方
向に回転させようとする。このため、ローラ20aは、ロ
ーラ20bの位置LJに向けての移動に連れて、溝部30cから
溝部30fに入り、更に溝部30f内を転動して図中右斜め下
方に移動する。

従って、この間、ローラ20a、20bは矢印Ｃ方向に回転す
るので、カムフォロワ20も矢印Ｃ方向に回転する。する
と、カムフォロワ20に固着された回転軸17も、工具７を
工具収納ポケット6b内から取りだしたときの位置から矢
印Ｃ方向に回転することになる。例えば、図中想像線で
示すように、ローラ20a、20bがそれぞれ位置LG、LH間の
溝部30f、30iを転動して、回転軸17の中心C1か位置LJに
達すると、ローラ20a、20bを連結する線20cが機体２の
上面2aと平行になり、回転軸17は、工具７を工具収納ポ
ケット6b内から取りだしたときの位置から矢印Ｃ方向に
90°回転することになる。

更に、カムフォロワ20が矢印Ｂ方向に移動すると、カム
フォロワ20には引き続き矢印Ｃ方向の回転力が作用して
いるので、ローラ20bは、溝部30eから溝部30dに入り、
該溝部30d内を位置LHに向けて移動する。また、ローラ2
0aは引き続き溝部30f内を転動し、位置LHに向けて図中
右斜め下方に移動する。従って、この間、カムフォロワ
20は、矢印Ｃ方向に更に回転することになり、回転軸17
も、工具７を工具収納ポケット6b内から取り出したとき
の位置から更に矢印Ｃ方向に回転することになる。

カムフォロワ20が引き続き矢印Ｂ方向に移動して、ロー
ラ20a、ローラ20bが、それぞれカム溝30の位置LH、LI間
の溝部30g、30h内を転動して、矢印Ｂ方向に移動してい
る場合には、前述した位置LF、LG間を移動する場合と同
様に、カムフォロワ20は回転せず、回転軸17が更に矢印
Ｃ方向に回転することはない。

従って、回転軸17は、工具７を工具収納ポケット6b内か
ら取りだしたままの位置から矢印Ｃ方向に180°回転す
ることになる。

（ｇ）．発明の効果 以上、説明したように本発明によれば、工具マガジン３
と中間移送ポケット29との間に、揺動アーム12を旋回駆
動自在に設け、前記揺動アーム12に回転軸17を回転自在
に支持し、前記回転軸17に前記工具７を把持し得る工具
保持アーム25等の工具保持手段を設け、更にカム溝23、
30が形成されたカム22を設けると共に、前記カム溝23、
30に前記回転軸17を、該回転軸17が前記カム溝23、30に
従って回転し得るように係合させ、前記揺動アーム12を
所定角度旋回させることにより、前記工具保持手段が、
所定角度回転し得るようにして構成したので、揺動アー
ム12が工具マガジン３と中間移送ポケット29との間で、
矢印Ａ、Ｂ方向に旋回駆動されることにより、それと連
動する形で回転軸17が、矢印Ｃ、Ｄ方向に回転駆動さる
ので、回転軸17を駆動する専用のアクチェータが不要と
なり、従来のこの種の工具移送装置よりも少ない数のア
クチェータで同一の機能を達成することが出来る。従っ
て、工具移送装置９の構成を、従来のこの種の工具移送
装置よりも簡略小型化することが出来るばかりではな
く、その制御も容易に行なうことが可能となる。

（ｈ）．図面の簡単な説明 第１図は本発明による工具移送装置の一実施例を示す正
面図、 第２図は揺動アームの平面図、 第３図は本発明の一実施例である工具移送装置を用いて
の工具の移送動作を示す図、 第４図は第３図の工具交換位置周辺のIV矢視図、 第５図はカムを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の正面図、 第６図は本発明の別の実施例である工具移送装置に用い
られるカムを示す図である。

３……工具マガジン ９……工具移送装置 12……揺動アーム 17……回転軸 22……カム 23……カム溝 25……工具保持手段（工具保持アーム） 29……中間移送ポケット 30……カム溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具マガジンと中間移送ポケットの間で工
   具の移送を行う工具移送装置において、 前記工具マガジンと前記中間移送ポケットとの間に揺動
   アームを旋回駆動自在に設け、 前記揺動アームに回転軸を回転自在に支持し、 前記回転軸に前記工具を把持し得る工具保持手段を設
   け、 更にカム溝が形成されたカムを設けると共に、前記カム
   溝に前記回転軸を、該回転軸が前記カム溝に従って回転
   し得るように係合させ、 前記揺動アームを所定角度旋回させることにより、前記
   工具保持手段が、所定角度回転し得るようにして構成し
   た工具移送装置。