JPS5988237A - 主軸無制動式工具交換装置 - Google Patents

主軸無制動式工具交換装置

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JPS5988237A
JPS5988237A JP57193625A JP19362582A JPS5988237A JP S5988237 A JPS5988237 A JP S5988237A JP 57193625 A JP57193625 A JP 57193625A JP 19362582 A JP19362582 A JP 19362582A JP S5988237 A JPS5988237 A JP S5988237A
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JP
Japan
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tool
spindle
hole
rotating
main shaft
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Application number
JP57193625A
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English (en)
Inventor
Kunio Murakami
邦雄 村上
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Enshu Ltd
Original Assignee
Enshu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5988237A publication Critical patent/JPS5988237A/ja
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q2003/155428Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers pivotable about a common axis

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】 本発明は主軸を高速回転させたままで工具交換を行う新
規な]−具交換装置に関するものである。
最近、主軸を低速回転させた状態で主軸の工具交換を行
う技術が見られる。この工具交換方式は主軸を低速回転
させつつ主軸のテーバ穴へ工具のシャンク部を挿入し、
主軸に内蔵するセンナでキーとキー溝の位置合わせなし
てチャッキングする。
上記工具交換方式は工具交換時間の短縮や主軸定位置停
止装置が省略できる長所をもつものの、アームの把持器
がつかむ工具は停止していて低速回転する主軸との着脱
時に一時的に回動される。このため、アームの把持爪と
工具のフランジ間で発生するすべり摩擦により、把持爪
やフランジが摩耗して早期に把持不良を生じやすい欠点
がある。
更に、工具交換動作の前後で主軸の減速、加速区間が必
要であり、工具交換時間な飛曜的に短縮させる程のもの
でもない。
本発明は上記要望に対応すべくなされたもので、工作機
械の主軸を高速回転させたままの状態で工具交換作用を
短時間に行うことを目的とする。即ち、高速回転する主
軸とほぼ等速に工具マカジン内の工具を加速部材で空回
転させておき、工具交換アームの両把持器を静圧軸受の
把持爪構成として高速回転中の工具を回転状態で把持で
きるようになし、工具及び主軸を高速回転させたままで
工具交換作用を飛躍的な短時間に行えるようにしたもの
である。
以下、本発明の工具交換装置を図面に示す実施例で説明
する。第1図において、1は主軸頭で、この下端面に主
軸2が覗き右側には工具交換7−ムTAと工具貯蔵マガ
ジンTMから成る工具交換装置を備えている。上記工具
交換装置は主軸2が高速回転時にその動作が行われるた
め、マガジンTMのツールポットφPに嵌入している工
具T2も主軸の工具T1と近似回転数匠回転されている
。このような回転状態において、工具交換7−ムTAの
各把持器H1,H2が各工具7ランジFl、F2を静圧
軸受のように機能して把持し、回転状態の工具’r1.
’r2を主軸2、ソールポン)TPから抜き出す。この
後、アームTAは180°旋回して新しい工具T2を回
転したまま主軸2に嵌着させ、使用後の工具T1をツー
ルポットTP K回転させたまま嵌着させる。
以上は本発明者が開発した工具交換装置の概容であって
、以下各部の詳細構成を説明する。先ず、]二具を回転
したまま保持するツールボッ)TPは、第2〜4図のよ
うに構成されている。第2図において、ソールポンLT
Pの下方にはテーパ穴3が開けられ、この内周面には静
圧軸受となる空気吹出溝(孔)3aが刻設され、通孔3
bで高圧空気源(図示なし)IC結ばれている。テーパ
穴3の奥方には工具TI(T2)の尾端であるシャンク
部(テーパ部)6が挿入され、シャンク尾端の突起6a
が通孔3内に進入して数個のポール7・・・にょって落
下しないよう回転自在に保持されている。なお、ポール
7・・・は嵌合孔3・・・から落下しないよう/ 封入され、ばね9・・・にょって突出力が付与され、ビ
ス8・・・でその圧力が微調整される。上記構成により
主軸で高速回転された工具TI(T2)は、工具交換ア
ームでツールボッ1−TP内に嵌着保持されたのちも、
慣性力で回転なつづけ、ツールポットが第1図のように
水平姿勢となっても回転をさまたげられない。Kはツー
ルポット内の工具’r1 (T2 )を増速回転する加
速部材であって、モータMの回転軸4に取付けた磁石車
5な駆動源にし1工具Tl(T2)の7ランジFl (
F2 )上方に設けた磁石輪6を磁気誘導作用によって
回動する。上記加速部拐には工具貯蔵マガジンTM内の
工具交換位置に設置されていて、工具交換位置に割出さ
れた工具に対して主軸回転と一致するよう増速作用を行
う。第4図に示す第2実施例は、モータMの回転力な直
接工具ホルダTI(T2)に伝達する方式である。即ち
、モータMの回転軸4に嵌着した歯車50で中間軸51
に嵌着した歯車52を回転させ、中間軸51の下端に取
付けた駆動円板(ゴム円板)53で工具ホルダTI(T
2)のフランジFl(F2)上方に設けた従動輪54す
回転させる。そして、上記中間軸51はベアリング55
に承持され、弾性体55を介して工具貯蔵マガジンに取
付けられ、弾性支持されている。而して、工具T1(T
2)が主軸のチー・々穴3に着脱時に駆動円板53に対
する工具ホルダの従動輪54の継断が円滑に行われる。
第2.3図において、Dlはマガジン内の工具交換位置
に取付けられた工具回転センサで、ツールボッ1−TP
O下端外縁の工具7ランジF1(F’2)と対面し、加
速部材にで増速される工具回転数を検出する。このセン
サD1は主軸回転同調回路(後記)に結ばれている。
次に、上記工具TI、T2・・・と主軸2との嵌着はキ
ー結合によらず、第5.6図に示すような手段を採用し
ている。即ち、工具TI、T2のフランジFl (F2
 )におけろ上面周囲には、係合窪み30・・・が等間
隔に複数個刻設されている。これに対向する主軸2の前
端面の周囲には係合駒31・・・が植設され、盲孔2c
L・・・内に圧入したはね330弾発力で突出し、支持
ボルト32で突出量が制限されている。而して、高速回
転している主軸2に対して工具Tl(Tl>を主軸回転
数に近似した回転のもとに挿入すると、フランツFl 
(F’2 )の係合窪み30・・・に係合駒31・・・
が近づき合致して嵌合し、工具な主軸に嵌着させる。ま
た、第6図のように工具TI(T2)の7ランジよりも
上側に外歯歯形35を刻設し、これに対応する主軸2の
先端内周面に内歯歯形20を刻設させ、工具を主軸へ嵌
入時に両者20.35を噛合させる構成としてもよい。
続いて、第7,8図の如(工具交換アームTAの両端に
備える把持器H1,T(2は、一対の回動する把持爪1
5.16.25.26の構成で、アーム杆10の両端内
に備える7クチエータのピストン17.27に設けたラ
ンク杆” a +  27(xが把持爪の各ピニオン片
15o。
160、 250. 260に噛合している。上記把持
爪15゜16、25.26は、主軸2’Pノールポツト
TPに嵌着した丁、具’r1.’r2を把持したまま高
速回転させるべく、第7図のように爪]5.16.25
.26の上下内周面15a。
154、 16a+  16a+  25a+  25
(z+  26a+  26aには等間隔に高圧空気の
吹出孔α・・・を備え、工具の凹環フランジF1を空気
軸受(静圧軸受)する。
なお、吹出孔α・・・はスリット孔としてもよい。
上記吹出孔α・・・に高圧空気を供給する空気路は、第
8図のようになっている。即ち、高圧空気源P1から開
閉切換電磁弁v1を介してアーム杆lo内の通孔10(
L +  10.に結び、各両端で可撓管11〜14に
よって各把持爪15.16.25.26に連絡され、吹
出孔α・・・に至っている。また、各把持爪15゜16
゜25.26を開閉させる高圧空気源P2は4ポ一ト2
位置電磁切換弁v2を介して配管P3に供給してピスト
ン17.27を後退(把持爪を閉じる)させる方向と、
配置P4に供給してピストン17.27を前進(把持爪
な開く)させる方向とに切換えられる。上記2組の電磁
切換弁v1.v2は工具把持指令e1によって第8図の
ように高圧空気を吹出孔α・・・に供給するとともに、
把持爪15.16.25.26を閉口゛動作させる。そ
して、工具の解除指令e2VCよって、電磁弁V2が切
換えられて把持爪を開く一方、電磁弁v1が消勢されて
吹出孔α・・・への空気供給を断つ関係構成となってい
る。
最後にツールボッ?TP内に回転保持されている工具な
主軸2に嵌着させるに先立ち、主軸回転数に近似させる
主軸回転同調回路SSを第9図で説明する。工具交換位
置にあるツールボッ)TP内の工具回転数はセンサDI
Kよって検出され、また主軸の回転数もセンサD2によ
って検出されており、比較器CPで両者2.TI(T2
)の回転速度差が出力される。比較器CPの出力は加速
部材にのモータMをコントロールする制御部C1から切
換器slを介してドライブ回路Doに結ばれている。即
ち、センナD1が工具TI(T2)の回転を検出すると
、この信号gQで切換器S&作動して制御部C1の出力
をドライブ回路Doと結び、モータMを調整して主軸の
回転数に工具の回転数を合わせられる。なお、検出信号
jQが消滅すると、切換器Sは制御部C1からの出力を
断ち、モータMを自由回転状態にする。
本発明の工具交換装置は上述の如くであり、以下その作
用を説明する。第1図のように工具交換時期になると、
アームTAが待機位置から旋回して両端の把持器H1,
H2が主軸2の工具T1及び工具交 ゛換位置にある工
具T2の各フランジFl、F2と対向する。上記作用よ
りも早く工具T2が工具交換位置に割出されてセンサD
1から、工具の回転検出信号eQが発信されると、主軸
回転同調回路SSが働いて主軸2の回転数にツールボッ
1−TP内で慣性回転していた工具T2を加速部材にで
増速する。工具把持指令e1は第8図に示すよう各電磁
弁v1.v2を作動させて、高圧空気源P1からは吹出
孔α・・・に高圧空気が供給され、高圧空気源P2から
配管P3を通ってピストン17.27を後退させる。而
して、第7図のよ’5に一対の把持爪15.16(25
,26)が工具Tl。
T2のフランジFl、 F2を空気軸受の状態で回転自
在に把持する。従って、主軸2、及びツー/レポントT
Pかも引き抜かれた工具T1.T2は把持器H1,H2
内で高速回転しており、アーム旋回ののち、新しく・工
具T2が主軸2に使用済みの]−具T1がツー/1.ボ
ッ1−TP内に回転したまま嵌入されろ。このとき、新
しい工具T2は係合窪み30・・・を主軸の係合駒31
・・・に両者2.T2の回転速度の微少な差によって合
致嵌合される。この後は、工具の解除指令e2によって
電磁弁■2が切換えられて把持爪15.16゜25、2
6を開き、電磁弁V1が消勢されて吹出孔a・・・への
空気供給が断たれる。また、主軸回転同調回路SSは、
使用済みの工具T1がツールボッ1−TPに嵌着される
と、センサD1が工具T1の回転を検出してモータMに
より主軸2の回転数に合わせられる。この後、次の工具
が工具交換位置に割出されると、センサD1で回転数を
検出し、主軸回転に増速される。そして、アームTAが
待機位置に戻って新しい工具T2によるワークの加工が
行われる。
上記工具交換作用において、主軸2は高速回転されたま
まであり、主軸の加減速動作やキー合わせ時間が省略さ
れ、工具交換時間を飛蹄的に短縮する。従って、ワーク
加工時間が非常に短く頻繁な工具交換作用を繰返す多種
多量生産ラインの汎用専用機のATC装置としてその性
能を発揮できる本発明の工具交換装置は上記一実施例に
限定されることな(発明の要旨内での設計変更が可能で
ある。例えば、把持器はアームの片側だけに取付けた型
式であってもよいし、把持爪の開閉機構の変更や把持爪
形状等な自由に変更できる。
本発明の工具交換装置によるときは上述のようニ構成し
たから、マガジンの工具及び主軸を高速回転させたまま
で工具交換作用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置を備えた主軸頭の正面図、第2図は
ツールポットの断面図、第3図は加速部材の平面図、第
4図はツールポットの断面図、第5図と第6図は主軸と
工具との保合関係を示す第1実施例の正面図と第2実施
例の斜視図、第7図は工具を把持する把持爪の断面図、
第8図は工具交換アームの把持爪駆動系を示す系統図、
第9図は主軸回転同調回路のブロック線図である。 1・・・主軸頭、2・・・主軸、3・・・テーバ穴、3
a・・・空気吹出孔、Fl、F’2・・・フランジ、T
P・・・ツールポンド、’r1.’r2・・・工具、T
M・・・工具貯蔵マガジン、TA・・・工具交換アーム
、K・・・加速部材、M・・・モータ、Hl、H2・・
・把持器、15.16゜25、26・・・把持爪、15
cL、  113a、  25a、  26LL・・・
内周面、α・・・吹出孔、30・・・係合窪み、31・
・・係合駒、SS・・・主軸回転同調回路、Dl・・・
センサ。 出願人 達州製作株式会社 ’jf、4FB 刀(ムン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 各ツールポットに保持される工具を空回転のまま保持す
    る工具貯蔵マガジンと、前記工具針、蔵マカジン内に備
    えてノールボット内の工具を主軸回転数まで増速する加
    速部材と、静圧軸受の把持爪でL具を回転したまま把持
    する工具交換アームと、工具交換アームの把持器に保持
    された工具と回転状態で保合嵌着する主軸とからなる主
    軸の無制動式1具交換装置。
JP57193625A 1982-11-04 1982-11-04 主軸無制動式工具交換装置 Pending JPS5988237A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57193625A JPS5988237A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 主軸無制動式工具交換装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP57193625A JPS5988237A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 主軸無制動式工具交換装置

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Publication Number Publication Date
JPS5988237A true JPS5988237A (ja) 1984-05-22

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ID=16311046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57193625A Pending JPS5988237A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 主軸無制動式工具交換装置

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JP (1) JPS5988237A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161234A (ja) * 1989-11-20 1991-07-11 Fanuc Ltd 工作機械の自動工具交換装置
JP2008155343A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Kitamura Mach Co Ltd 工具交換方法及びマシニングセンター
JP2018020388A (ja) * 2016-08-01 2018-02-08 株式会社グローバル・パーツ 工具保持具
CN115070481A (zh) * 2022-07-16 2022-09-20 朱耀华 一种五轴机床用超精密数控合金刀具

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