JPH07106485B2

JPH07106485B2 - チャックの爪自動交換装置

Info

Publication number: JPH07106485B2
Application number: JP63124368A
Authority: JP
Inventors: 栄一森崎
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: DE3916324A1; DE3916324C2; JPH01295706A; US5033183A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本願は工作機に使用するチャックの爪を、自動的に交換
するチャック爪の自動交換装置に関するものである。

従来の技術とその問題点従来チャックの爪交換は手作業によって行なわれていた
が、爪交換に多くの時間を要して生産性を低下させる大
きな要因となっていた。近年省力化を行なうとともに生
産性の向上を図るために、周辺機器を含む工作機の総合
的な自動化の要請が高まり、これに答えるためにチャッ
クの爪を自動的に交換する自動交換装置が種々提案され
ている。例えば特開昭59−73208号に示すように、爪を
貯蔵するマガジンが一段で、交換する爪の組数は比較的
少ないが小型軽量な爪交換装置、又特公昭62−18282号
に示すように上記より大型となるが、マガジンを三段と
して貯蔵する爪の組数を多くしたもの等が実用されてい
る。然しながら近年に至って作業が多様化するに従い必
要とする爪の組数も多くなり、上記三角式の場合でも要
求に応じ得ない状態であるが、マガジンをこれ以上大型
として組数を増すことは、取付スペースやその他の条件
からして略不可能である。

問題点を解決するための手段上記従来装置の問題点に鑑み本願は、数10組の爪交換を
可能とすると共に、爪の管理を容易としたもので、所定
の間隔で複数本の爪貯蔵溝が設けられ、該爪貯蔵溝に交
換用の爪又はチャックより取出した爪を着脱可能に係止
してチャックとの爪交換位置に運ばれるマガジンと、こ
のマガジンを、チャックとの爪交換位置において所定の
順序で所定の間隔ずつトラバースさせ、マガジンの夫々
の貯蔵溝と爪交換位置に割出されたチャックの爪装着溝
の夫々が、一直線に対応するように順次位置決めするト
ラバース装置と、一直線に対応したマガジンの貯蔵溝と
チャックの爪装着溝との間で、爪の入れ換えを行なう入
換装置とからなるチャック爪の自動交換装置により、従
来装置の問題点を解決したものである。

実施例次に、本願実施例を図面に基いて説明する。図面におい
て、１は周知の工作機械例えばNC旋盤の主軸ヘッド、２
はその上面で後記する爪自動交換装置を取付ける機台と
なっている。主軸３の先端には、本出願人の出願による
特開昭59−30605号公報で開示したクイックチェンヂチ
ャック６（以下チャック６と記す）が取付けられ、その
構成は以下の通りである。チャック６内の中心部には第
15図に示すように楔ピース７がチャック６の回転軸線方
向で摺動可能に嵌装され、楔ピース７は主軸３の後端に
取付けられた回転シリンダ（図示なし）のピストンロッ
ドにドローバー８によって連結されている。また上記チ
ャック６に形成された半径方向の摺動溝９と爪装着溝10
（図面では３つ爪の場合を示すが本願の適用は３つ爪チ
ャックに限定されるものではない）内には滑子部材11と
爪12の摺動部13とが夫々半径方向へ摺動可能に嵌装さ
れ、滑子部材11の中心側端部に形成された断面Ｔ字形の
楔部14が上記楔ピース７に形成された断面Ｔ字形の楔溝
7aに嵌合され、また上記滑子部材11の外周には第16図に
示すように位置決め孔122Aが形成されている。

上記爪12には摺動部13の後側上面に引係溝15が形成さ
れ、この引係溝15は摺動部13の全幅に亘り爪の摺動方向
と直角な方向となっている。また爪12の後面にはラック
歯16が形成され、ラック歯16には次に示す爪係脱装置17
により下記の噛合部材18が係合、離脱するようになって
おり、爪形脱装置17は次のように構成されている。滑子
部材11内に前後方向への摺動のみ可能に嵌装された噛合
部材18と、滑子部材11内に半径方向への移動のみ可能に
嵌装された操作ピン19とを備えており、この噛合部材18
の前面にはラック歯20が刻設され、付勢ばね21のばね力
によって上記爪12のラック歯16と係合するようになって
いる。また噛合部材18と操作ピン19とは傾斜する係合面
によって互いに係合しており、この係合により操作ピン
19をチャック本体６の中心に向かって押し込むと、噛合
部材18は付勢ばね21を圧しながら後退して両ラック歯1
6,20の係合は脱し、操作ピン19が原位置に復帰すると噛
合部材18は付勢ばね21によって前進し、係合を脱した両
ラック歯16,20が再び係合することは前記特開昭59−306
05号と同様である。次に操作ピン19は第15図に示すよう
に、その端部が前記楔ピース７の外周面に設けた凹部22
に対向し、操作ピン19を押し込むと端部が凹部22に入り
込み、また楔ピースが後方に移動すると凹部22から押し
出されて、両ラック歯16,20の噛合を確実なものとする
ようになっている。又噛合部材18内にはノッチピン方式
のセットピン23が前後方向へ摺動可能に嵌合され、ばね
24によって前方に付勢されるとともにピン25によって抜
止めされ、その先端が爪12後面のラック歯16に係合し、
常に爪12を係止するようになされている。以上の如く構
成されたチャック６は図示を省略した近接スイッチ、NC
装置等で制御される割出装置により爪装着溝10を所定の
爪交換位置Ｃ（図面では回転中心の上方となっているが
これに限るものでなく、必要に応じ適宜他の場所に設定
し得る）に割り出し、当該割り出し位置にチャック６を
停止するようになっている。

次に、本願爪自動交換装置について説明する。第３図、
第４図において27は案内レール26はテーブルで、案内レ
ール26は工作機１の機台２に前後方向（第１図において
左右方向）に向かって延設され、テーブル26は該案内レ
ール27に、滑子又はベアリン等の摺動部材27Aを介して
摺動可能に嵌合されている。28は前後動シリンダで、ブ
ラケット29を介してテーブル26に取付けられ、ピストン
ロッド31の先端は上記機台２に固着したＬ形金具30に固
定されている。以上の如くであるから、前後動シリンダ
28に圧流体を供給するとシリンダバレル28Aが前後動
し、これによってテーブル26が所定ストロークの前後動
を行なう。又32は、前後動シリンダ28のストロークを制
限するストッパーボルトで、先端を上記Ｌ形金具30に固
定されるとともにブラケット29を貫通し、前後二個所に
固定的に螺合したロックナット33にブラケット29が当接
してテーブル26の前、後退端を位置決めし、該テーブル
26上には以下に詳述する夫々の装置が搭載されている。
尚第４図は、テーブル26が最前進端にある場合を示して
いる。

まず最初に、交換用の爪12及びチャック６の爪装着溝10
から抜き取った爪12を、着脱可能に係止して貯蔵するマ
ガジン34について説明する。マガジン34は第７図〜第９
図に示すように案内部35係止部36とからなり、係止部36
と案内部35との間には上下に対向する案内凹部37が設け
られている。係止部36には、前面及び上下両面に開放す
る三本の貯蔵溝38が等間隔に設けられ、貯蔵溝38の左右
両側は後記の如くにして係止貯蔵する爪12の前後方向
（第７図において上下方向）の位置決めをする係止溝38
Aとなっている。又係止部36の上面両側端部には、爪交
換位置Ｂにおいてマガジン34を位置決めロックするため
の位置決孔39が設けられている。又40は爪交換を行なう
場合後述するキャリヤーロッド134が通過する通路で、
貯蔵溝38に対応し貯蔵溝38から案内部35に掛けて設けら
れている。

上記貯蔵溝38に嵌挿された爪12が、貯蔵溝38より脱落し
ないように係止する係止機構41は次の如くで、夫々の貯
蔵溝38に対応して設けられている。42は作動軸で、案内
部35を第８図，第９図において上下に貫通する如くに穿
たれた貫通孔43に摺動自在に遊嵌されている。而して作
動軸42には、その中央部分を直径の略半分程度まで切欠
いて摺接面42Aを構成し、該摺接面42Aには斜状のカム溝
44が設けられ、その全長は常に案内部35の上面又は下面
に所定寸法だけ突出するように設定されており、抜止ピ
ン45によって抜止されている46は係止軸で、係止軸46に
も上記作動軸42と同様に摺接面が構成され、該摺接面に
カムピン47を突設するとともに先端部に係止片48を設け
ている。このように構成された係止軸46はカムピン47を
作動軸46のカム溝44に嵌合し、両摺接面を接触して作動
軸42と直交する如くに案内部35に穿った嵌挿孔49に嵌挿
され、この摺接面により両軸42,46は回り止めが行なわ
れている。係止機構41は以上の如く構成されているので
作動軸42の上下動により、以下のように係止軸46が進退
を行なう。即ち、第９図に示すように作動軸42が案内溝
35の上面に突出した場合には係止軸46は後退し、係止片
48の先端部分が貯蔵溝38に連なる切欠部50に僅かに突出
するだけであるが、作動軸42を押し下げると前進して貯
蔵溝38内に突出し、貯蔵溝38に装着された爪12のラック
歯16に係合してこれを係止する。尚第７図において51は
ノッチ溝で、後記する交換腕52の保持部53にマガジン34
を嵌合した際に位置決めを行なう。

次に上記したマガジン34を、着脱及びトラバース可能に
保持する保持部53を有する交換腕52と、該交換腕52を所
定角度回動させ保持しているマガジン34を、マガジンの
着脱位置Ａと爪交換位置Ｂとに割出す交換腕52の割出装
置54について説明する。

交換腕52は第１図に示すように、テーブル26とテーブル
に設けた天板55との間に、回転自在に支承した回転軸56
に設けられ、その両端部に以下に詳記する保持部53を有
している。保持部53は第４図に示すように交換腕52と直
交状態に設けられ、案内溝57と上下に対向する案内凸部
58とを有し側面形状が略Ｃ形をなしている。而してその
全長は、保持しているマガジン34を後記の如くにトラバ
ースさせ、貯蔵溝38を順次爪交換位置Ｂに位置決めする
際のトラバース代として、マガジン34の挿入側が他方側
より所定寸法だけ長い非対称形となっており、本実施例
では第４図に示すように、マガジンの着脱位置Ａでは図
面において交換腕52の右側部分が長く、又爪交換位置Ｂ
では左側部分が長くなるように設定されている。

案内溝57の上下両面は第10図に示すように、作動軸42を
作動させるために押上部59と押下部60との高低差を有す
る二段式となっており、装着されたマガジン34が押下部
60にある時には作動軸42は押下状態を維持し、従って貯
蔵溝38内の爪12は係止軸46の係止片48によって係止され
ている。以上の状態からマガジン34を押上部59の位置ま
でトラバースさせると、これによって作動軸42は押し上
げられるので係止軸46は後退し、係止片48による爪12の
係止は開放される。次に61は通路で、マガジン34をトラ
バースさせ位置決めされた貯蔵溝38に連なる通路40と順
次一致し、爪交換位置Ｂにおける爪交換に際しキャリヤ
ーロッド134を通過させる。62Aはノッチピン62（第１
図）の突出孔で、交換腕52に設けた従来周知のノッチピ
ン62が突出し、保持部53に装着保持されたマガジン34の
位置決め（仮決め）を行なうとともに、交換腕52が回動
する際に保持溝57内で遊動するのを防止する。

次に第１図において63はアイドルピンで、保持部53に対
応させ交換腕52にノッチピン64により位置決めされると
ともに回り止めが施されて摺動可能に嵌挿され、その上
下両端部には夫々係止溝65が設けられている。この係止
溝65は、交換腕52が回動して保持部53が交互に爪交換位
置Ｂに至った時に、後記する爪外しシリンダ114の第１
ピストンロッド118Aに設けた係止突起118Bと、ドロー軸
142に設けた係止突起149とに夫々雌雄嵌合し、アイドル
ピン63と第１ピストンロッド118A及びドロー軸142の三
着を一体に連結する。

又66は案内レールで、該案内レール66は第１図及び第４
図に示すように、交換腕52の下方に交換腕52の保持部53
の回転軌跡に沿うようにして上記テーブル26に取付けら
れ、交換腕52が回動する際に係止溝38内の爪12が脱落し
ないように、この爪12を下から支承するようになってい
る。而して案内レール66は第３図に示すように爪交換位
置Ｂに切欠部66Aが設けられ、この切欠部66Aの巾は交換
される爪12の通過を許す範囲内で可及的に小さく設定す
る。

54の割出装置は、次のように構成されている。67は回転
軸56の上部に取付けた割出歯車で、この割出歯車67に、
天板55に取付けた割出モータ68の駆動歯車69（第４図）
が噛合し、割出角度の検出は、割出歯車67の上面に取付
けた検出片70と、天板55に取付けた近接スイッチ71とに
よって行なっている。尚割出装置54は上記に限るもので
なく、交換腕52を所定の位置に割出すものであればその
構成を問わない。

次に、トラバース装置72について説明する。トラバース
装置72は、爪交換位置Ｂに割出されたマガジン34の上方
で、かつ後記するキャリヤーロッド134とストッパ軸128
の前方に位置し、ロックシリンダ73,73Aトラバースシリ
ンダ74及びストッパシリンダ75とからなり、その詳細は
以下の如くである。

まずトラバースシリンダ74は、次のように構成されてい
る。第12図において74Aはシリンダバレルで、その中央
部には、ピストン室76が設けられ、側板77間に取付けた
ピストンロッド78に摺動自在に装着され、側板77は天板
55の両側に設けた取付板79に固着されている。80はピス
トンロッド78に取付けたピストンで、このピストン80に
より上記ピストン室76を二つに区画している。ピストン
ロッド78には、その中心部に互いに反対方向から圧流体
の供給路81,81Aが穿孔され、これ等供給路81,81Aは、ピ
ストン80を介し区画されたピストン室76の互いに反対側
に開口しており、以上から明らかなように、区画された
ピストン室76に圧流体を給排することにより、ピストン
ロッド78に沿ってシリンダバレル74Aがトラバースし、
そのトラバース量即ちシリンダバレル74Aの最大ストロ
ークは、マガジン34に設けた貯蔵溝38のピッチの少なく
とも２倍となるように、ピストンロッド78の長さが設定
されている。

82,82Aは回り止ロッドで、シリンダバレル74Aを貫通し
て両側板77間に取付けられ、シリンダバレル74Aは該ロ
ッド82,82Aに対して摺動自在となっている。83,84は圧
流体の貯留室で、ピストン室76に反応させ回り止ロッド
82,82Aを囲撓する如くに設けられ、その長さはピストン
室76の長さと略等しいかこれより長く設定されている。
回り止ロッド82,82Aの中心部には上記ピストンロッド78
と同様に、圧流体の給排路85,85Aが穿孔されこの供給路
85,85Aは、夫々回り止ロッド82,82Aの長手方向中心部に
開口して貯留室83,84と連通し、更に該貯留室83,84は、
後記の如くにしてロックシリンダ73,73Aと連通してい
る。尚図中86,86A,86B,86Cはストッパーピンである。

次に、ロックシリンダ73,73Aについて説明する。ロック
シリンダ73,73Aは第４図に示すように二本１対のシリン
ダからなり、夫々のシリンダバレル87,87Aは、上記トラ
バースシリンダ74のシリンダバレル74Aに一体に取付け
られ、而してその取付間隔と取付位置は、前記したマガ
ジン34の係止部36に設けた位置決孔39の間隔とピストン
ロッド88,88Aの間隔が等間隔で、かつマガジン34が爪交
換位置Ｂに割出された際に、上記位置決孔39の直上に対
向するように取付けられている。ロックシリンダ73,73A
のピストンロッド88,88Aは、上下面端部のエンドプレー
トから突出している所謂両ロッドシリンダで、両ピスト
ンロッド88,88Aの上端部間に取付けた取付板89の中心に
検出ドッグ90が、又上記両画板77に取付けた取付板91
（第2,3,4図）には、ロックシリンダ73,73Aの上昇端と
下降端及びトラバース位置を検出する近接スイッチ92,9
2A,92B,92C（第3,4図）が固着され、ピストンロッド88,
88Aの下端部にはロックピン93から螺着されている。上
記した貯留室83,84とロックシリンダ73,73Aのピストン
室87Cは第11図に示すように、連通路94,95を介して貯留
室83はピストン88Bで区画された上側部分に、又貯留室8
4は下側部分に夫々連通し、貯留室83,84に圧流体を供給
することによりピストンロッド88,88Aは上下動を行う。
而して貯留室83,84は上記したように回り止ロッド82,82
Aの外周に沿い、ピストン室76と略同じ長さか少し長く
なっているので、トラバースシリンダ74がどのような位
置にトラバースしても、給排路85,85Aと貯留室83,84と
の連通が断たれることはない。

次いで、ストッパーシリンダ75について説明するストッ
パーシリンダ75はスペーサーロッド96を所望時にストッ
パーピン86,86A間に出没させ、トラバースシリンダ74の
トラバース量（ストローク）を制限して、トラバースシ
リンダ74を３ポジションに位置決めするもので次のよう
に構成されている。第３図、第４図において97はストッ
パーシリンダ75の取付ベースで、トラバースシリンダ74
の前面で図面において左側端部に位置するように天板55
に取付けられ、この取付ベース97はストッパーシリンダ
75の螺合部98と、該螺合部98の端面と、スペーサーアー
ム100の装着部101を挟んで対峙する回止片99とを有し、
螺合部98にはストッパーシリンダ75の螺合孔102が、又
回止片99には作動ロッド105の案内孔103が穿たれてい
る。ストッパーシリンダ75はシリンダバレル75Aを螺合
孔102に螺合することにより螺合部98に固定され、ピス
トンロッド104に連結した作動ロッド105は螺合孔102と
案内孔103に案内されるとともに、先端に設けたキー溝1
06に、回止片99に螺合したネジ107を嵌合して回り止め
が施され、又作動ロッド105の外周面には、装着部101に
位置させて軸方向に斜状のカム溝108が刻設されてい
る。スペーサーアーム100は、装着部101内において回動
自在に作動ロッド105に嵌合され、螺合部98の端面と回
止片99とにより軸方向の摺動が制され、スペーサーアー
ム100の先端には所定寸法のスペーサーロッド96が取付
けられている。109はスペーサーアーム100ボス部に螺合
したカムピンで、上記カム溝108に係合している。以上
の如くであるからストッパーシリンダ75が作動してピス
トンロッド104が進退すると、スペーサーアーム100が第
２図の仮想線の位置により実線の位置に回動してスペー
サーロッド96が前期ストッパーピン86,86Aの間に入り込
み（第12図）、トラバースシリンダ74のトラバースを制
する。

最後に上記のようにトラバース装置72により、爪交換位
置Ｂに位置決めされたマガジン34の係止溝38と、前記の
如く爪交換位置Ｃにより割り出された爪装着溝10との間
で爪12の入換え、即ち爪交換を行う入換装置110の各構
成要素について順次説明する。

まず最初に、ガイドブロック111と爪外し装置112につい
て説明する。ガイドブロック111は前記テーブル26に取
付けられガイド溝113が設けられており、このガイド溝1
13はテーブル26が前記の如く最前進端に至ったときに、
爪交換位置Ｃに割出されたチャック６の爪装着溝10と、
爪交換位置Ｂに位置決めされたマガジン34の貯蔵溝38と
の間に位置し、両者を一直線に連続させて交換される爪
12の摺動部13を案内する。

112は爪外し装置で上記ガイドブロック111と一体に構成
され、前記チャック６に内蔵された爪係脱装置17の操作
ピン19を押込み操作するもので以下の通りである。114
はガイドブロック111を利用して構成した爪外しシリン
ダで、限られた取付間隔で大きなストロークを得るため
第５図に示すようにダブルシリンダとなっている。即ち
ガイドブロック111に穿ったピストン室115を蓋板116で
閉鎖し、このピストン室115に第２ピストン室117を持っ
た第１ピストン118を嵌合するとともに、第２ピストン
室117に第２ピストン119を嵌合し、夫々のピストン118,
119のピストンロッド118A,119Aはピストン室115,117の
上及び下側に突出し、通常時に両ピストン118,119は第
１図及び第２図に示すように最上昇端に位置している。
第２ピストン119のピストンロッド119Aには取付片120が
固着され、該取付片20の下面には爪交換位置Ｃに割出さ
れたチャック６の、操作ピン19に正対するようにして押
圧ピン121が突設され、第１、第２ピストン118,119が下
降した時に操作ピン19を押込んで、前記噛合部材18のラ
ック歯20と爪12のラック歯16との噛合を外すようになっ
ている。又取付片120には第３図及び第16図に示すよう
に位置決めピン122が並設され、上記のように両ピスト
ン118,119が降下した時にチャック６の位置決孔122Aに
嵌合し、割出されたチャック６を更に正確に位置決めす
る。118Bは第１ピストン118のピストンロッド118Aの上
端に設けた係止突起で、前記交換腕52に設けたアイドル
ピン63下端の係止溝65と雌雄嵌合を行うようになってい
る。

次に123は爪受止装置で、爪交換位置Ｂに位置決めされ
たマガジン34の係止溝38から、爪12が脱落するのを防止
するもので以下の如くである。128はストッパー軸で、
前記した天板55とこの下面に垂設した支枠124とに回転
自在に支承され、下端部に引掛片125を設けるとともに
歯車126が取付けられている。而してこの歯車126は後に
詳述する爪着脱装置の正逆回転を行う扇形歯車127に噛
合し、非作動時に引掛片125は第14図実線にて示す位置
であり、この位置において、前記レール66に支承され爪
交換位置Ｂの直前（レールの切目直前）まで送られて来
た爪12の、引係溝15に入ってこれを引掛けマガジン34の
貯蔵溝38から爪12が脱落するのを防止する。

爪入換装置110の最後は爪着脱装置129で、この装置は爪
交換位置B,Cに割出されたマガジン34の貯留溝38と、チ
ャック６の装着溝10との間で爪12の入換えを行うもので
以下の構成からなっている。先ず130はシフトシリンダ
で、爪交換位置Ｂの直上となるようにして天板55に設け
た架台131上に取付けられ、ピストンロッド132の先端に
は、連結部133を介して回転自在にキャリヤーロッド134
が連設されている。連結部133は第１図に示すように、
挿通孔136を有する連結環135と引掛板138を固着した連
結ピン137とからなり、連結ピン137を連結環135の挿通
孔136に挿通しながらキャリヤーロッド134の上端に連結
ピン137を螺合し、これにより連結環135は、キャリヤー
ロッド134の上端と引掛板138との間に回転自在に挟圧保
持される。然る後に連結ピン137の上側部分を、ピスト
ンロッド132に穿った中心孔139に遊合しながら連結感13
5をピストンロッド132に螺合することにより、キャリヤ
ーロッド134はピストンロッド132と同心で、かつ回転自
在にピストンロッド132と連設され、該キャリヤーロッ
ド134は、爪交換位置Ｂに位置決めされた保持部53に設
けた通路61と、この通路61と一致しているマガジン34の
通路40との直上に位置する。又キャリヤーロッド134の
下端部には係止片140が取付けられ、更にその外周の略
半分程度にロングギヤー141が刻設されており、このロ
ングギヤー141は、上記ストッパー軸128の歯車126と同
様に後記する扇形歯車127に噛合している（第14図）。
而してキャリヤーロッド134はシフトシリンダ130の作動
により、第６図及び第５図に示す上昇端と下降端との間
を上下動し、又扇形歯車127の作動によって正逆回転し
て係止片140が第14図実線と仮想線で示す様に回動を行
ない、仮想線の如くに位置した時に上昇及び下降端の夫
々において、爪交換位置Ｂ、Ｃに割出されたマガジン34
又はチャック６が保持する爪12の引係溝15に入って爪12
を引係け、貯蔵溝38と装着溝10との間で爪12の入換え即
ち交換を行なうようになっている。

扇形歯車127は、次のように取付けられ次のようにして
正逆回転を行なう。第５図、第６図において142は大径
部と小径部とからなるドロー軸で、天板55と、天板55か
ら垂設され支板124を突設してなる歯車支承部143の、支
板124との双方向に上下に摺動可能に支承しかつキー144
により回り止めが施され、小径部の頭部と天板55との間
に圧装したばね145で上向きに付勢し、常に上昇端に位
置するようになされている（第１図、第２図）。扇形歯
車127は、上面に長いボス147が穿設され、該ボス部147
にドロー軸142の大径部を遊合し、回転自在に上記支板1
24に載置する如くに設置され、ドロー軸142の軸線方向
への移動は、上側はボス部147の先端が天板55に下側は
扇形歯車127の下面が支板124に当って制されており、こ
の扇形歯車127が、上記したキャリヤーロッド134のロン
グギヤー141とストッパー軸128の歯車126との双方に噛
合している。大径部の外周面には軸線方向に対して傾斜
しているカム溝146が削設され、このカム溝146に扇形歯
車127のボス部147に植設したカムピン148が嵌合し、従
ってドロー軸142の上下動により扇形歯車127が正逆に回
動し、これと噛合しているキャリヤロッド134とストッ
パー軸128がともに回動する。又ドロー軸142の下端部に
も、アイドルピン63の係止溝65と嵌合する係止突起149
が設けられている。

次に、上記の如く構成された本願装置による爪交換作
業、又爪交換に先立って行なわれる準備作業について説
明する。工作機１がワークを加工している間本願装置
は、第１図に示すようにテーブル26が最後退端の待機位
置にあり、この時交換腕52の一方の保持部53は着脱位置
Ａに位置し、他方の保持部53はその反対側で爪交換位置
Ｂを指向している。着脱位置Ａにある保持部53には次の
作業に使用する爪12を装着したマガジン34が、反対側の
把持部53にはチャック６から抜き取った、作業が終了し
た爪12を装着する空のマガジン34が夫々嵌合されている
（第１図においてマガジン34は双方とも省略）。又空の
マガジン34が嵌合されている保持部53側のアイドルピン
63は、ドロー軸142とピストンロッド118に雌雄嵌合し三
者が一体に連結されている。

本実施例において保持部53へのマガジン34の着脱は、本
願装置が待機している間に着脱位置Ａにおいて行なわれ
るが、その着脱方法は、例えばマシニングセンターにお
けるツールマガジンや自動倉庫のように、所定の貯蔵場
所に貯蔵してあるマガジン34から所望のマガジン34を自
動的に選択し、これを自動的に保持部53に着脱する全自
動か、又半自動あるいは全て手動方式を採用するかは作
業条件その他から適宜に決定するもので、着脱方法の差
異が本願を左右するものではなく、又着脱にも上記Ａに
限るものではない。

保持部53に装着されているマガジン34は、案内部35を案
内溝57に係合凹部37を係合凸部58に夫々嵌合し極めて高
い嵌合精度により、第４図において右側から着脱位置Ａ
にある保持部53に装着され、ノッチピン62がマガジン34
背面のノッチ溝51に係合する迄保持部52内をトラバース
させ、両者が係合した所にマガジン34を停止させる。こ
の時眞中の貯蔵溝38の通路40が保持部53の通路61と一致
する。而して保持部53の案内溝57の上下両面には押上部
59と押下部60が、マガジン34には作動軸42と係止軸46が
前記如き関係で設けられているのでこれ等の作動によ
り、保持部53に装着されたマガジン34の眞中の貯蔵溝38
に対応する係止軸46は後退し、先端の係止片48が貯蔵溝
38から退出しており、その他の係止軸46の係止片48は貯
蔵溝38内に突出している。従って眞中の貯蔵溝38内に爪
12がある場合には爪12の係止は開放されるが、この爪12
は案内レール66に支承されて脱落は阻止され、又該貯蔵
溝38が空の場合には、係止片48と爪12が干渉しないので
爪12の出納が可能となる。

加工するワークの変更その他により図示しない指令装置
から爪変換指令が発せられると、この指令により軸３が
減速回転を行ないながら停止し、チャック６に取付けら
れている爪12の一本を爪交換位置Ｃに割出した後、回転
シリンダ（図示なし）が作動して楔ピース７を前方に移
動させ、三本の爪12を交換可能位置（ワークの把持を開
放する位置）とすることは従来と同様である。上記のよ
うにチャック６が所定の位置に割出されると、前後動シ
リンダ28が作動して第１図に待機していたテーブル26
を、第２図に示すように前進させて本願装置全体を交換
作業を行なう位置とし、これにより空のマガジン34が装
着され、爪交換位置Ｂと対峙していた保持部53は爪交換
位置Ｂとなる。又この時に、トラバース装置72のロック
シリンダ73,73Aは第２図に示すように上昇しており、又
トラバースシリンダ74のシリンダバレル74Aはピストン
ロッド78の中心部に位置し（第13図）、更にストッパー
シリンダ75のスペーサーアーム100は、第２図実線の如
くに回動し、スペーサーロッド96がストッパーピン86,8
6Aの間に入り込んで第１回目の爪交換（チャックからの
爪抜き取り）を待機する。

上記のように割出しが終ると、ロックシリンダ73,73Aが
作動してピストンロッド88、88Aが降下し、下端部に螺
着したロックピン93がマガジン34の位置決孔39に嵌合し
てマガジン34を割出位置にロックするとともに、マガジ
ン34に設けた三本の貯蔵溝38の内中心の貯蔵溝38を正確
に爪交換位置Ｂに位置決めし（第13図）、ロックシリン
ダ73、73Aの最下降端は検出ドッグ90と近接スイッチ92B
とにより検出される。ロックシリンダ73、73Aが作動す
るとこれと略同じタイミングでシフトシリンダ130が作
動し、マガジン34と保持部53に設けた通路40、61を通
り、第２図に示す最上昇位置にあるキャリヤーロッド13
4は、その外周に刻設したロングギヤー141が扇形ギヤー
127と摺り合いながら第５図の最下降端まで降下して停
止し、キャリヤーロッド134下端の係止片140が、チャッ
ク６に取付けてある爪12の引係溝15と僅かな間隔で対峙
する（第14図）。

キャリヤーロッド134が上記所定の位置に降下すると、
次いで爪外し装置112が作動して爪外しを行なう。まず
爪外しシリンダ114に圧流体が供給され第１、第２ピス
トン118,119が下降し、第２ピストン119のピストンロッ
ド119Aに設けた取付板120の押圧ピン121が、爪係脱装置
17の操作ピン19をチャック６の中心側に押し込み、噛合
部材18を第５図の如くに後退させて噛合部材18と爪12と
のラック歯20、16の係合を開放する。尚上記のように係
合が開放されても、セットピン23がばね24により爪12の
ラック歯16に係合してこれを係止し、爪12が爪装着溝10
から脱落するのを防止すると同時に、後記するキャリヤ
ーロッド134の回動により係止片140が爪12の引係溝15に
係合し、爪装着溝10から爪12が脱落しないようになって
いる。押圧ピン121が上記のように爪外しを行なうと同
時に、取付片120に押圧ピン121と並設された位置決ピン
122が滑子部材11の位置決孔122Aに嵌合し、爪交換位置
Ｃに割出されている爪装着溝10を位置決めすることによ
り、該爪装着溝10とガイドロック11のガイド溝113及び
マガジン34の貯蔵溝38との夫々が、上下一直線に高精度
の位置決めが行なわれる。

爪外しシリンダ112が上記のように作動して第１ピスト
ン118のピストンロッド118Aから降下すると、このピス
トンロッド118Aと前記の如くに一体に連結されているア
イドルピン63とドロー軸142は、アイドルピン63はノッ
チピン64との係合を脱するとともにドロー軸142は装着
されたバネ145を圧しながら一体となって降下する。ド
ロー軸142が降下すると、前記カム溝146とカムピン148
の作用により扇形歯車127が第14図において時計方向に
所定角度回動し、この回動によりキャリヤーロッド134
とストッパー軸128とが反時計方向に回動する。従って
前記においてチャック６に装着された爪12の引係溝15
と、僅かな間隔を持って対峙していたキャリヤーロッド
134の引係片140は第14図仮想線の位置に至り、引係溝15
内に入って爪12を引係けた状態となる（第５図）。一方
ストッパー軸128の引係片125は、第14図に実線で示す爪
の引係位置から仮想線で示す位置まで回動し、爪12の引
係けを開放する位置となるが、チャック６から爪12を抜
き取る場合にはマガジン34の貯蔵溝38に爪12が係止され
ていないので、この場合は回動はしても直接的には爪交
換動作に関与しない。

第５図においてキャリヤーロッド134の引係片140による
爪12の引係けが終ると、シフトシリンダ130が上記と逆
に作用してキャリヤーロッド134を上昇させ、引係けら
れた爪12はセットピン23を押し下げながら爪装着溝10か
ら抜き取られ、ガイド溝113に案内されたレール66の切
欠部66Aを通って第６図のようにマガジン34の貯蔵溝38
に装着されシフトシリンダ130は停止する。１本目の爪1
2が上記のように引抜かれ貯蔵溝38に装着されると、次
いで爪外しシリンダ114が上記と逆に作動してアイドル
ピン63とドロー軸142とを旧位置に復帰させるが、ドロ
ー軸142の上昇によりキャリヤーロッド134とストッパー
軸128とは上記と逆方向に所定角度回動し、夫々の引係
片140、125は再び第14図実線の位置となり、キャリヤー
ロッド134の引係片1406は爪12の引係けを開放するが、
これに変ってストッパー軸128の引係片125が爪を引係け
るので係止溝38内の爪12は脱落することがない。又爪外
しシリンダ114が逆方向に作動すると、当然に操作ピン1
9の押圧も開放され噛合部材18も旧に復する。尚前記の
説明から明らかなように、この時にマガジン34は依然と
して保持部53の押上部59にあるので、貯蔵溝38内の爪12
は係止片48による係止は行なわれておらず引係片125に
引係けられているだけである。

上述のようにして最初の爪12が抜き取られると、以下の
如くにして二本目の爪12を抜き取る準備が行なわれる。
即ち、チャック６を所定角度回転させ次に抜き取る爪12
を爪交換位置Ｃに割り出す。次にマガジン34を保持部53
内でトラバースさせ、次に爪12を装着する貯蔵溝38を爪
交換位置Ｂに割り出すが、マガジン34のトラバースは次
のようにして行なう。一本目の爪12の抜き取りが終り、
第12図においてピストンロッド78の右側の圧流体供給路
81Aから右側のシリンダ室76に圧流体を供給すると、前
記の如くピストンロッド78が固定であるからシリンダバ
レル74Aが右側にトラバースしストッパーピン86B,86Cが
当接すると近接スイッチ92Cがドッグ90を検出してシリ
ンダバレル74Aはトラバースを停止し、シリンダバレル7
4Aは第13図74A Iに至りトラバースシリンダ74が上記の
ようにトラバースすれば、マガジン34の位置決孔39に嵌
合しているロックピン93がマガジン34を引係け、保持部
57内を34A Iの位置までトラバースさせて第13図におい
て左側の貯蔵溝38を爪交換位置Ｂに位置決めする。尚ト
ラバースシリンダ74がこのようにトラバースしても、ロ
ックシリンダ73、73Aに圧流体を供給する油溜83,84が前
記のように回り止ロッド82,82Aに沿って長く設けられて
いるので、トラバースによって圧流体の供給が断たれる
事がない。又マガジン34がトラバースすると、先に貯蔵
溝38に装着された１本目の爪12はストッパー軸128の引
係片125による係止から開放されるが、トラバース途中
では装着された爪12の下部がレール66に支承されるので
脱落することがない。

左端の貯蔵溝38を上記のようにして位置決めすると、第
１本目の爪12と同様にしてチャック６から爪12を抜き取
りこの爪12をマガジン34に装着し、最後に３番目の爪12
を右端の係止溝38に装着するためにマガジン34を左側に
トラバースさせるが、この場合はトラバースに先立って
まずストッパーシリンダ75を作動させ、第２図で実線の
如くに位置しているスペーサアーム100を仮想線のよう
に回動させ、ストッパーピン86,86Aの間に入り込みトラ
バースシリンダ74のトラバースを制しているスペンサー
ロッド96を退去させ、左側のシリンダ室76に圧流体を供
給してトラバースシリンダ74を作動させて、マガジン34
を34A IIの位置までトラバースさせ貯蔵溝38を位置決め
する。マガジン34が第13仮想線34A IIのように左側にト
ラバースすると、１番最初にマガジン34に装着した眞中
の爪12は上記と同様にレール66に支承されるが、２番目
に装着した左側の爪12はレール66から外れる。然しなが
ら上記トラバースにより１番左側の作動軸42が押下部60
に移行して押し下げられ、係止軸46が前進して係止片48
が爪12を係止して脱落を防止する。茲において三本目の
爪12の抜き取りが終ると、マガジン34を右側に１ピッチ
トラバースさせノッチピン62に係止して原状に復し、次
いでロックシリンダ73,73Aとストッパーシリンダ75とを
前記と逆に作動させてロックピン93を位置決孔39から抜
き取り（第６図）、又スペーサーアーム10を旧に復する
ことで爪12の抜き取り動作は終了する。尚上記トラバー
ス位置及びロックシリンダ73,73Aのピストンロッド88,8
8Aの上下位置の確認は、ドッグ90と近接スイッチ92,92
A,92B,92Cで行なうことは前記のとおりであり、又トラ
バースの順序も上記に限るものでなく適宜に変更可能で
ある。

以上詳記した順序により３本の爪12を抜き取り及びマガ
ジン34への収納が終わると、割出装置54の割出モータ68
が回転して交換腕52を180゜回転させ、次の作業に使用
する交換用の爪12が装着されたマガジン34を保持した保
持部53を爪交換位置Ｂに割出し、この割出角度の制御は
前記した検出片70と近接スイッチ71とによって行なわれ
る。上記交換腕52の回転により、今迄爪交換位置Ｂにあ
り、第１ピストン118のピストンロッド118A及びドロー
軸142と雌雄嵌合していたアイドルピン63は嵌合を脱
し、次に回転してきたアイドルピン63即ち、交換用の爪
12を装着したマガジン34が保持されている保持部53側の
アイドルピン63が雌雄嵌合を行なう。交換腕52が上記の
ように回転すれば当然にマガジン34に遠心力が作用する
が、マガジン34はノッチピン62に係止されて軽く錠止さ
れた形となっているので、回転時に使用する遠心力や衝
撃等により装着位置に狂いが生ずることなく、又夫々の
マガジン34に収納された交換用及び使用済の爪12は、案
内レール66に摺接しながら回転する。

以上のように交換腕52が回転し、次の作業に使用する新
しい爪12を装着したマガジン34が爪交換位置Ｂに割出さ
れると、次のようにしてチャック６の爪装着溝10に爪12
が装着される。まずトラバース装置72のロックシリンダ
73,73Aが作動し、割出されたマガジン34の中央の爪12
（貯蔵溝）を位置決めすることは上記と同様である。次
いで爪の装着の場合は爪外しシリンダ112が作動し、チ
ャック６の爪装着溝10の位置決めと噛合部材18の後退を
行なうとともに、キャリヤーロッド134とストッパー軸1
28とを前記の如く回動させ、今迄ストッパー軸128の引
係片125が係止していた爪12をキャリヤーロッド134の引
係片140が係止する。ストッパー軸128とキャリヤロッド
134との間で爪12の係止が上記のように入れ替わると、
シフトシリンダ130が作動して爪12を引係けたキャリヤ
ーロッド134が貯蔵溝38から爪12を押し出し、爪12の引
抜時とは逆にガイド溝113を経て爪装着溝10に爪12を運
搬して停止する。キャリヤーロッド134により爪が移し
替えられると、爪外しシリンダ112が上記と逆に作動し
て操作ピン19の押圧とチャック６の位置決めを開放す
る。これにより噛合部材18が前進して双方のラック歯1
6,20が噛合し、爪12は爪装着溝10の所定の位置に装着さ
れる。一方キャリヤーロッド134は爪外しシリンダ112の
上記した復帰動作により逆回して爪12の係止を開放し、
次いてシフトシリンダ130の上昇によって上昇して原位
置に復し、以上で第１本目の爪12を入れ換え即ち爪交換
作業は全て終了する。

一本目の爪12が交換されると、以後はトラバース装置72
を作動させ前記爪の抜取りの場合と同様に順次マガジン
34をトラバースさせ、係止溝38を爪交換位置Ｂに割出す
とともにチャック６の爪装着溝10を爪交換位置Ｃに割出
し、上記と同様にして爪装着溝10への爪12の装着を行な
い、全てが終了するとトラバース装置72が旧に復し、又
前後動シリンダ75も旧に復して爪交換位置４全体を第１
図の待機位置に後退させ、この後退により、チャック６
により抜き取った使用済の爪12を係止したマガジン34を
保持した保持部53は着脱位置Ａとなり、この位置で、保
持部53から上記マガジン34を抜き取り、次の作業に使用
する爪12を係止したマガジン34の装着即ちマガジン34の
着脱が、前記したように自動又は手動等適宜の方法で行
なわれ、これと反対側の保持部53には爪12が抜き取られ
て空になったマガジン34が、そのまま装着されて次の爪
交換まで待機する。尚上記した作動説明においては、各
動作がAT程が終わるとＢ工程次いでＣ工程と各個に独立
して逐次行なわれるように記載したが、これは説明上の
便法であり、実際の作業に当っては他に支障を来たさな
い限り各工程を並行して行ない、サイクルタイムの短縮
を図るものとする。

最後に、本願実施例の変形例を簡単に説明する。上記し
た第１の実施例において、マガジン34の貯蔵溝38は第１
実施例においては交換する爪と同数即ち３本となってい
るが、交換する爪12より１本多い４本とし、１本を空に
して他の３本にチャック６に装着する爪12を係止してお
き、まず空の貯蔵溝38にチャック６から抜き取った爪12
を係止し、次で貯蔵溝38に係止している新しい爪12をチ
ャック６に装着する同作を繰り返してもよく又トラバー
スの順序の変更は自由である。更に交換腕52（保持部の
個数）の本数も２本に限るものでなく、サイクルタイム
は長くなるが１本でも可であり、又装置は多少大型とな
るが、２本以上の複数本にても実施可能である。尚この
場合は当然に、交換腕52の増減に対応して割出角度は変
化する。最後に上記実施例において着脱位置Ａは、爪交
換位置Ｂから180゜変位して両者は正対しているが付属
設備の取付等他の装置との取り合いにより他の適宜の位
置に設定し、これに対応して割出装置を制御すればよ
い。

発明の効果本願は以上に詳記したように、爪交換を行なうに際し専
用のマガジンに爪を直列状に保持し、このマガジンをチ
ャックとの爪交換位置に運んで、その位置で順次トラバ
ースさせながら爪交換を行なうようにしたので、交換用
の爪の組数を格段に多くすることが可能で、ワークの加
工作業の多様化に答え得るのみならず、性能の多様化に
も係らず従来の交換装置に比し、装置が小型軽量である
ので取付場所の制限を可及的に少なくすることが出来
る。又マガジンをトラバースさせるトラバース装置は前
記した構成を採用したことにより、小型でありかつ最小
の圧流体配管でありながら、マガジンを複数個所にトラ
バースさせて位置決めすることが可能であり、更に交換
用の爪は一組毎にマガジンに係止されて保管されるの
で、爪の管理も容易である等交換装置に望まれる全てを
満足する。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示し、第１図は待機位置にある本
願実施例の断面図、第２図は作業位置に前進した断面
図、第３図は前面図、第４図は平面図、第５図、第６図
は作動状態を説明する第２図の部分図、第７図はマガジ
ンの拡大上面図、第８図はマガジンの拡大前面図、第９
図はマガジンの拡大左側面図、第10図は保持部の拡大縦
断面図、第11図はトラバース装置の部分拡大横断図、第
12図は第11図の縦断図、第13図はマガジンのトラバース
を説明する拡大説明図、第14図は要部の部分平面図、第
15図はチャックの拡大断面図、第16図は爪外しシリンダ
とチャックとの関係を示す拡大部分正面図である。４……爪交換装置、６……チャック、12……爪、34……
マガジン、35……案内部、36……係止部、38……貯蔵
溝、39……位置決孔、40……通路、41……係止機構、52
……交換腕、53……保持部、54……割出装置、57……案
内溝、59……押上部、60……押下部、63……アイドルピ
ン、72……トラバース装置、73,73A……ロックシリン
ダ、74……トラバースシリンダ、75……ストッパシリン
ダ、76……ピストン室、78……ピストンロッド、81,81
A,85,85A……供給ポート、82,82A……回り止ロッド、96
……スペーサーロッド、110……入換装置、112……爪外
し装置、114……爪外しシリンダ、123……爪受取装置、
128……ストッパー軸、129……爪着脱装置、130……シ
フトトリンダ、134……キャリヤーロッド、140……係止
片、142……ドロー軸、Ａ……着脱位置、B,C……爪交換
位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機の主軸に取付けられているチャック
の爪を、自動的に交換する爪自動交換装置であって、所
定の間隔で複数本の爪貯蔵溝が設けられ、該爪貯蔵溝に
交換用の爪又はチャックより取出した爪を着脱可能に係
止してチャックとの爪交換位置に運ばれるマガジンと、
このマガジンを、チャックとの爪交換位置において所定
の順序で所定の間隔ずつトラバースさせ、マガジンの夫
々の貯蔵溝と爪交換位置に割出されたチャックの爪装着
溝の夫々が、一直線に対応するように順次位置決めする
トラバース装置と、一直線に対応したマガジンの貯蔵溝
とチャックの爪装着溝との間で、爪の入れ換えを行なう
入換装置とからなるチャックの爪自動交換装置。
【請求項２】工作機の主軸に取付けられているチャック
の爪を、自動的に交換する爪自動交換装置であって、所
定の間隔で複数本の爪貯蔵溝が設けられ、該爪貯蔵溝に
交換用の爪又はチャックより取出した爪を着脱可能に係
止するマガジンと、このマガジンを、着脱及びトラバー
ス可能に保持する保持部を有する交換腕と、交換腕を所
定角度回動させ上記保持部に保持したマガジンを、マガ
ジンの着脱位置と爪交換位置に割出す交換腕の割出装置
と、爪交換位置に割出された交換腕の保持部内で、マガ
ジンを所定の順序で所定の間隔ずつトラバースさせ、マ
ガジンの夫々の貯蔵溝と爪交換位置に割出されたチャッ
クの爪装着溝の夫々が、一直線に対応するように順次位
置決めするトラバース装置と、一直線に対応したマガジ
ンの貯蔵溝とチャックの爪装着溝との間で、爪の入れ換
えを行なう入換装置とからなるチャックの爪自動交換装
置。
【請求項３】マガジンは、チャックに装着する交換用の
一組の爪又はチャックから抜き取った一組の爪を係止保
持するマガジンであって、保持部に保持される案内部と
爪の係止部とからなり、係止部には、少なくとも上記一
組の爪の本数と等しい本数で、係止部の前面及び上下両
面に開放する複数本の所蔵溝を所定の間隔で設けるとと
もに位置決孔を穿設し、又案内部には、マガジンのトラ
バース動作に関連して作動し、貯蔵溝内の爪を係止又は
係止を開放する係止機構を、所蔵溝の夫々に対応させて
配設して構成されていることを特徴とする請求項２記載
のチャックの爪自動交換装置。
【請求項４】マガジンの係止部の貯蔵溝を、交換用の一
組の爪又はチャックから抜き取った一組の爪の本数より
１本多く設けたことを特徴とする請求項３記載のチャッ
クの爪自動交換装置。
【請求項５】保持部は、マガジンの案内部を案内する案
内溝を有し、該案内溝の上下面にマガジンの係止機構を
作動させる、押下部と押上部を備えたことを特徴とする
請求項３又は４記載のチャックの爪自動交換装置。
【請求項６】トラバース装置は、爪交換位置に運ばれた
マガジンを係止し、マガジンを位置決めロックするロッ
クシリンダと、上記ロックシリンダが一体的に連設さ
れ、所定の順序で所定の間隔ずつトラバースすることに
よりマガジンをトラバースさせ、マガジンの貯蔵溝を順
次位置決めするトラバースシリンダとを備えたことを特
徴とする請求項１又は２記載のチャックの爪自動交換装
置。