JPS58192703A

JPS58192703A - 工作機械のワ−ク自動交換装置

Info

Publication number: JPS58192703A
Application number: JP7418482A
Authority: JP
Inventors: Yukio Okada; 幸雄岡田; Kanji Sato; 佐藤　完治; Eisuke Kamiyama; 神山　栄亮
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1982-05-01
Filing date: 1982-05-01
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPH0327321B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】交換装置に関する。

従来より旋削工作機械において、素材と加工済のワーク
の交換、あるいは素材Ｙ搬入すると共に加工済のワーク
を搬出する郷の搬送装置としては稚々のものが公知であ
る。

しかし従来の交換あるいは搬送装置は一般に工作機械と
は独立に設けられ外部で組立てた装置！、完成した工作
ｉ械に取付ける構成であるため、動作上の駆動源を個々
に独立に設けていて構成か複雑になり、且つ高価になる
−ことと、取付ける際の芯出し作業、即ち工作機械のチ
ャックに対しての相対的な搬送装置の位置合わせが必要
で、而もこれは厄介な作業であった。

然るＫ、全ての部品に前述のような構成は必要でなく、
一部の機能を工作機械の既存の機能と共通化すれば構成
及び組み立て作業を簡素化することかできる。

本発明は前述した従来の問題点！解決すべく開発された
もので、インシュート上のワークを工作機械σ）チャッ
クにある加工済のワークと迅速に交換１”る構成とし、
この交換装置を工作機械に一体的に設けるとともに交換
アームの旋回動作を主軸駆動の機構と共通な駆動源によ
り行うようにした装置の提供にある。

また、交換アームの軸方向の動作！刃物台の駆動機構と
共通な駆動源とした装置の提供忙ある。

この結果、従来アームの旋回のために独立して設けられ
ていた駆動源が省かれ、旋回のための機構は簡素化され
た。さらにこの装置を工作機械に一体的に設けることに
より芯出し作業も省かれることになり、製作工数の短縮
に寄与することとなった。

以下図面−Ｙ参照し、本発明の詳細な説明する、第】図
は本発明の装置を取り付けた旋削ニー緘ケ示す斜視図で
ある、図示のものはシュートを取付けたワークの自動交
換装置を示しており、主軸台１上に設けたガイド２，２
及び該ガイド２，２に案内されるサドルのガイド３によ
り□１□ｏ４１う７５４Ｌ’４よ、エ　　忙具タレット
５、工具ホルダ６、および工具７が保持されている。８
はサドル３ａ移動用のボールねじ、９は駆動モータを示
し、サドル３ａ’ｌ’駆動する。また、スライド４はモ
ータ９ａ、ボールねじ８ａによってＸ方向に駆動さ第１
る。

一方主軸ヘッドＩＯＫは主軸２６（第２図参照）が回転
自在に設けられ、一端にチャック１１が取付けられてい
る。該チャック１１に付設された把持爪１２により、ワ
ーク１３か把持され、前記工具７によってワーク１３の
切削加工を行う。ワーク１３はインシュート１４の傾斜
を利用して順次滑落させ、シリンダ１５の押し出し作用
によって自動交換アーム１６の一方儒に装着せしめ、該
自動交換アーム１６の進退動作及び旋回動作によりチャ
ックｌｌｋ対する脱着を行わしめる。１４　ａは加工済
みのワークを取り出すアウトシュートである。

ワーク１３はモータ等主軸駆動源加よりブーＩＪ　１７
と、主軸／ＩＪのブーＩＪ　１８および両プーリ関を連
結するベル）１９によって回転駆動せしめられる。

第２図は自動交換アーム１６１に駆動させるための回転
力伝達機構の一例を示す。従って、第１図と共通する部
分には同一番号を付して説明する。

前記の如く図中加はモータであり、プーリ１７゜１８ベ
ルト１９ニよってギヤ軸２１に回転力か伝達されるが、
該ギヤ軸２１は主軸ヘッド１０忙軸受２２．２２）ｌ’
介して軸支されており、主軸加のギヤ谷、２８と択一的
に噛み合うギヤ２４．２５ｖ設けである。

このギヤ囚、２５は一体となっており異った主軸の回転
数と回転トルクを得るためスプライン２ｒに形成したギ
ヤ軸の軸線方向にシフトするように噛み合わせて取付け
である。

従って主軸加はギヤ軸２１のトルクを受けてチャック忙
把持されたワーク１３Ｙ回転駆動せしめるものであって
該主軸誘にキーπにより固着されている大ギヤＺ、小ギ
ヤ２７’ｔ’具備しており、該ギヤ谷とギャム又ギヤ列
とギヤδとか択一的に噛み合い、速度比の異なる回転数
で回転するように構成されている。

本発明は上記構成を有する主軸あの回転駆動機構に対し
て、ワークの自動交換用旋回軸２９ｖ同一の外筐内に収
納し、旋回細々が主軸かの回伝力を受けて自在に旋回さ
せるための係合体。

即ち掛は外し自在のギヤ！設けたことを特徴としている
。

即ち前記主軸あと旋回軸９間に、中間軸３０ｖ設け、該
中間軸（資）にキー３ＩｊＶ介して小ギヤ３１、大ギヤ
３２ｖ固着せしめ、該ギヤ３２ｔ−ギヤｍｔ＜噛み合わ
せる。一方前記旋回軸四においてもキーざを介して大ギ
ヤお、小ギヤあが固着してあり。

旋回細々か軸方向に移動するに伴い、夫々中間軸３０に
固着した前記小ギヤ３１に大ギヤおが、または大ギヤ３
２に小ギヤあが択一的に噛み合うように構成されている
。

３．５．３５’はロッド３６Ｖ矢印Ｓの如く左右に摺動
させ、これにより旋回軸２Ｓｌ’軸方向に移動させるた
めのシリンダから成る駆動体であり、そのロッド父と旋
回細々はシフター３７１’介して連結されていて、ロッ
ド謁の左右動と同期°して旋回細々も左右に摺動移動す
る。

尚、側は交換アーム１６の先端に設けられた把持装置１
６ａ、１６ｂの開閉動作のための駆動源へ流体！送るた
めの流体ディストリビュータであり、３９　ａ　、　３
９　ｂ　、　３９　Ｃは旋回細々に設けたドッグ４０が
接触する位置に配置した旋回細々の位置確藺及び移動停
止用リミットスイッチ、４Ｍはブラケット４３に固設し
た旋回細々の回転防止案内溝であり、旋回細々より突出
する杆体４２の一端が嵌入している。

上記構成を有する本発明装置の動作九ついて以下に説明
する。今、シリンダ３５　、３Ｒ’　ｔ−駆動してロッ
ドｙの左右動により旋回軸２９ヲ左右動させるに際し、
第２図に示した位置（実線）Ｖ仮に第１の位置（Ｓｌ）
と設定する。即ち第１の位置では旋回細々と中間軸３０
に固着したギヤが噛み合っておらず、且つ旋回細々は回
転防止されて主軸台側の退避位置にある、次にシリンダでに圧油すると共にシリンターお内の油Ｙ
抜くことによってロッド３６舎右方向（点＠）Ｋ摺動移
動させ、旋回細々のドッグ４０がリミットスイッチ３ｇ
　ｂの位置まで旋回軸２１−移動させた状態％’ｌ：３
図に示し、この位置を第２の位置と設定する、即ち第２
の付着では旋回細々の大ギヤ３３と中間軸筒の小ギヤ３
１とが噛み合っており、自動交換アーム１６が８１の位
＃に延出移動する。

この第２の位置はワークを交換アームの把持装置とチャ
ックとの間で受渡し可能とする位置である。

更にシリンダ３５′を駆動して、旋回細々のドッグ４０
がリミットスイッチ３９　Ｃの位置まで摺動移動させた
状態！第４図に示し、この位＃Ｖ第３の位置と設定する
。

即ち、第３の位置では旋回細々の小ギヤ握と中間軸筒の
大ギヤ３２とが噛合回転しており、自動交換アーム１６
が８２の位置まで更忙延出移動する。この第３の位置は
交換アームの把持装置で把持したワークをチャック側か
ら離脱し、交換アームか新旧のワークを把持して旋回可
能とする位置である。

尤も旋回軸２９Ｖ摺動移動させる手段は上記シリンダ装
置に限定されるものではなく、例えば第５図に示すよう
にサーボモータ４４と連結されたねじ軸４５の回転によ
り移動する移動部材４６より突出するシフタ−３７ｖ旋
回軸２９に係合させて旋回軸２９Ｙ８１，８２．８Ｈの
如く左右に移動させるようにしても良い。

続いて第６図によって本発明に係る装置の動作態様？詳
述する。同図■はインシュート１４内Ｖ滑落するワーク
１３か所定位置に位置決めされ、シリンダ１５のビスト
ン１ゴに押し出されて自動交換アーム１６の把持＊Ｒｔ
６ａ　、　１６　ｂ　Ｋ把持さレル様子を示している。

この際自動交換アーム１６は第１の位置にある。

次に同図■はワーク１３ヲ把持して自動交換アーム１６
ヲ第２の位ｆｊｌＫセットした様子を示す◎　９即ち１
３′はチャックＩＩＫ把持された加工済のワークを示し
、未加工のワーク１３の位置に一致し平行な位ｆＩＩｔ
ｖ占める。次に同図■は謔２の位置において旋回軸２９
４９０度回転させて自動交換アーム１６の両端にワーク
１３及び１３’＠把持した状態を示す−この時ワーク１
３′のチャック１１は解放状態にある。次に同図■は旋
回軸２９Ｖ更に８２に延長して自動交換アーム１６ヲ第
３の位置にセットし、次に同図（５１１示すように旋回
軸２Ｃ１１８０度回転させてワーク１３及びワーク１３
の位置を逆転させ１次に同図■に示すよ５に旋回軸２９
ｖ短縮させて自動交換アーム１６’ｔ’第２の位置まで
戻しつつ未加工のワーク１３ｖチヤツク１１に嵌入固定
せしめる。

次に同図■に示すように再度旋回軸２９ｖ８２に延長さ
せてワーク１３の把持動作を終了し、次に同図■に示す
ように自動交換アーム１ｆ１９０度旋回せしめた後同図
■に示すように旋回軸四を元位置に短縮させて自動交換
アーム１６’ｔ−＠１の位置に再セットし、自動交換ア
ーム１６のワーク把持を解放して、加工済みのワーク１
３′ケアウドシユー）　１４　ａへ排出せしめる。

第７図は本発明の他の実施例を示しており、第２図に示
したシリンダ３Ｓ、　３５’による駆動の代り、刃物台
に係合部材３７−１’＆取り付け、この保合部材を直接
旋回軸２９ａに連結させ、刃物台の動作を利用して軸方
向に移動することにより第２図に示した例と同様な動作
態様が得られる構成である。尚第７図において６は刃物
台に付属するタレットヘッドを示す。この場合には交換
アームの軸方向の移動動作も機械本体の既存の駆動体を
利用することになり、装置専用の駆動源は必要としない
ことになる。第８図は交換アームの一例を示す正断面図
、第９図は同平断面図であり、把持爪８］、　８２に対
して、支持部材８３ｎＫ収納したシリンダ８１．８２及
び駆動ギヤＱ＋、Ｇ２の相互作用によってワーク１３及
びワーク１３′の把持と解放１行わしめるものであって
、本実施例では前記シリンダ！独立に動作させるように
している。しかし、この機構は公知に属するものである
から詳細な動作の説明Ｙ省略する、以上詳細に示した動作態様における自動交換アーム１６
の旋回動作は、七〇）回転角が夫々主軸が、中間軸Ｉ、
及び旋回軸２９に配設した各糧大小ギヤのギヤ比と、サ
ーボモータ等主軸駆動源加の回転角により決定されるも
のであって、自動交換アームの軸方向の動きとを含め、
これらを自動制御することによって全動作を自動化させ
ることができる８以下にその制御構成の実施例に関し説明する。

第１０図は全体の回路構成を示すブロック図であり、基
本的にはＣＰＵ５０に対する制御回路５］水晶発振器５
２及びバス５３に対して付設された各種部品より成り、
ＮＣコントロールのためのプログラム用ＦＲＯＭ５４、
割込タイマ制御回路５５゜一時的メモリ用ＲＡＭ５６、
加ニブログラム用バブルメモリ５７、サーボコントロー
ル装置５８、紙テープリーダＰ　Ｔ　Ｒ５９、入出力イ
ンタフェース６０、キーボード及び表示装ｆｉ１６１等
によってＮＣ制御および主軸モータコントロール装置ｔ
６２を駆動せしめる８第１１図は主軸位置決めループケ含む制御ブロック線図
であり、ＮＣ工作機械の主軸に回転位置検出器を設け、
主軸を任意の一定角度位置忙位置決め可能な機能Ｙ持だ
しめたものである。

これｔ詳細に述べると、図中８レジスタ６３は主軸の速
度制御の場合にはその速度を設定して、この値か切換ゲ
ート６４ｖ介してＤ／Ａコンノ（−タロ５の入力となる
ようＫＬ、一方主軸の位置決め！行う場合には、主軸の
位置決め速度ｖＳレジスタ６３に設定し、切換ゲート６
４、Ｄ／Ａコンバータ６１−介してモータＭの駆動アン
プ６６Ｖ作動せしめることＫより、モータＭの回転位置
検出器ＰＧから１回転信号が発生するまで主軸を正転さ
せる。ＰＧ傷信号グリッド信号）かオンすると切換ゲー
）６４Ｙ誤差カウンタ６７へ嫌え、同時に回転位置検出
器ＰＧから誤差カウンタ６７へのフィードバック用ゲー
）６８４開くことによって閉ループを構成す、る。

ゲート６８はグリッド信号によって動作する割込制御回
路６９によって開閉？コントロールする。

上記の閉ループによって誤差カウンタの内容が零になる
よう圧制御することにより主軸の位置決めが正確に行わ
れる。尚誤差カウンタの内容としては、主軸のスタート
位＆（以下主軸原点と称す）と検出器グリッド点との誤
差、主軸原点のシフトｔ（＝旋回量）の誤差をパラメー
タとして夫々のメモリアドレスに入力設定しておけば良
い８次に誤差カウンタ６７はプリセット可能な加減算カウン
タであり、Ｄ／Ａコンバータ６５に対する出力にはリミ
ッタ機能を有している。即ち第１３１ＢＩ　（イ）に示
す誤差カウンタ６７の出力は、Ｄ／Ａコンバータ６５に
対して同図（ロ）Ｋ示すリミット部分ＬＫ示されるパタ
ーンを保持して入力される。

即ちリミット部分りは主軸の位置決め速度の上限（又は
下限）Ｖ決めるものであり、このリミッタ機能によって
Ｄ／Ａコンバータ６５への出力を一定値以下におさえて
、位置決め速度ケ決定することかできる。

尚、主軸の位置決め方向で正、逆の決定が必要な場合に
は、主軸原点のシフト量（即ち旋回ｔ）のみ正転の場合
と逆転の場合の二つに設定し、第２、第３のシフト量は
主軸原点との誤差として扱うことができる。

第１２図は以上述べた主軸の位置決め制御方法を動作系
統図としてまとめたフローチャートである。同チャート
よりわかる如く、最初は速度制御モードで回転させ、回
転位置検出器ＰＧからの１回転検出信号によって閉ルー
プ制御モードにゲートｙ切換えることになる。笹って、
速度制御モードと閉ループ制御モードでの主軸回転の方
向！一致させた方が滑らかで高速な位置決めが可能とな
る。又、誤差カウンタ６７ヘセツトするシフト量は、速
度制御モードで回転させる方向と一致するような値にす
る必要があり、位置決め方向！逆方向にする場合にはシ
フト量は２の補数として設定すれば良い。

以上詳細に討明したように本発明に係る工具及びワーク
の自動交換装置は、主軸の駆動源とＡＴＣ装置の旋回及
び位置決め駆動源とが一致しており、両者間に回転力の
伝達及び切離し手段Ｙ設けであるため、駆動側、御系統
を統一化する事ができる外、ＡＴＣアーム旋回用駆動源
が不敬となって装置全体？コンパクト化することができ
る。駆動源としては主軸用Ｄ／ＣモータＶｆ用している
ので、スローアップ、スロータウンがワークの大きさに
応じて調整可能となる。

更にアームの振込み時においてアームグリッツく一位置
か主軸中心線上にあり、ワーク交換と刃物台上の工具交
換が１個のＡＴＣアームヶ用いて可能゛である。ＡＴＣ
アームの前後動はワークノ長さへの対応にフレキシビリ
テイヲ持つ外、シーケンス動作を変え、アームの前後動
でノ（−ワークのバー引出し動作にも応用することがで
きる等の利点？有しており、主としてＮＣ旋削工作機械
に適用して有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示しており、第１図ｉ本装置全
体の概要Ｖ説明する斜視図、第２図は回転力伝達機構の
一例を示す要部断面図、第３図、第４図は動作の態様を
示す実施例断面図、第５図は旋回軸の摺動機構を示す他
の実施例断面図、第６図は本発明に係る装置の動作態様
Ｙ説明する部分的斜視図、第７図は本発明の他の実施例
を示す要部断面図、第８図はＡＴＣアームの一例を示す
正断面図、第９図は同平断面図、第１０図は電子的制御
手段の一例を示すブロック図、第１１図は主軸の位置決
めループを含む制御ブロック線図、第１２図は主軸の位
置決め制御方法ヲ動作系統図としてまとめたフローチャ
ート、第１３図は誤差カウンタの出力特性グラフである
。１・・・主軸台　４・・・スライド　５・・・工具タレ
ット６・・・工具ホルダ　７・・・工具　８・・・ボー
ルねじ９・・・駆動モータ　１０・・・主軸ヘッド　１
１・・・チャック１２・・・把持爪　１３．１３’、　
１γ・・・ワーク１４・・・インシュート１５・・・シ
リンダ１６・・・自動交換アーム　１４　ａ・・・アウ
トンユート加・・・主軸駆動源　２１・・・ギヤ軸　が
・・・主軸路、　３２．３３・・・大ギヤ　２７．３１
．３４−・・・小ギヤ四・・・旋回軸　加・・・中間軸
　３５．Ｔ・・・シリンダあ・・・ロッド　３７・・・
シフター　謔・・・デ１ストリビュータ３９　ａ　、　
　３９　ｂ　、　　３９　ｃ・・・リミットスイッチ特
許出願人　　日立精機株式会社代理人弁理士　磯　野　道　造第１３図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】（］）主軸台と、＃主軸台に回転自在忙支承された主軸
と、該主軸の一端に設けられワークを把持する第１の把
持装置と前記主軸を回転させるための回転駆動機構と、
該回転駆動機構に係合して回転可能な保合体と、該保合
体を一体的に保持し回転且つ前記主軸軸線と平行に移動
可能な軸体と、該軸体を前記主軸の軸線と平行に移動さ
せる駆動体と、前記軸体の一端に設けられ、主軸軸＠Ｉ
ｃ対して直角方向に旋回可能な交換アームと、該交換ア
ームの先端に設けられ前記第１の把持装置との間でワー
クの受渡し動作Ｖする第２の把持装置とからなり、主軸
の回転駆動機構により交換アームン旋回させワークの自
動交換を行うことを特徴とする工作機械のワーク自動交
換装置。（２）前記軸体が軸方向の複数の所定位置に移動する際
、保合体が主軸の回転駆動機構の異なる位置Ｋ１３合す
ることによって前記交換アームの旋回位置を変えられる
ようにした特許請求の範囲第１項記載の工作機械のワー
ク自動交換装置。（３）前記駆動体を刃物台の駆動源を利用するためアー
ムと刃物台の間Ｋ（１合部材を設けた特許請求の範囲第
１項記載の工作機械のワーク自動交換装置。（４）前記駆動体がワークを加工するため駆動する刃物
台であり前記アームに保合可能に構成される特許請求の
範囲第１項記載の工作機械のワーク自動交換装置。（５）前ｐ５係合体および回転駆動機構が歯車である特
許請求の範囲第１項記載の工作機械のワーク自動交換装
置。