JPS60232844A - 立型マシニングセンタの工具マガジン割出回転装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は立型マシニングセンタの自動工具交換装置に関
し、特に自動工具交換装置の工具マガジンに収納保持さ
れた多数の工具の１つを主軸に挿着するための工具交換
可能な位置に割出す場合に該工具マガジンを割出回転さ
せる装置に関する。

従来技術 立型マシニングセンタにおいて、主軸頭の上、下動と工
具マガジンの割出回転とによって主軸に工具の自動交換
を行う自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと言う）は既に
提供されているが、従来のＡＴＣにおいては多くは単一
の工具マガジンを備えた構成であり、従って工具マガジ
ンの割出回転には主軸頭の上、下動を利用してリンク機
構を介して工具マガジンの割出回転をおこなう割出回転
装置や、工具マガジンを常時主軸下端近くに下傾配置し
て主軸下端部に設けた傘歯車機構と工具マガジンに設け
た傘歯車との噛合によって割出回転させる装置等の種々
の機構を採用する自由度があったが、交換可能な工具数
を増設すべく工具マガジンを２台設ける自動工具交換装
置を構成した場合には一方の工具マガジンを一旦主軸頭
の横倒位置に後退させる構造が必要となり、故に各工具
マガジンの工具の割出回転に従来の単一の工具マガ・　
ジンの場合の回転割出装置を転用した構造が採り得ない
不都合がある。

解決すべき課題 依って本発明は２台の工具マガジンを有した立型マシニ
ングセンタの自動工具交換装置における割出回転装置と
して用いることができ、かつ簡単な機構と動作の確実性
が得られる工具マガジン割出回転装置を提供せんとする
ものである。゛課題解決手段と作用 上述の技術課題に鑑みて、本発明は主軸の上端部に設け
た傘歯車と接離自在位置に設けた傘歯車を一端に有した
動力伝達軸の他端にピニオンを設けて、その動力伝達軸
を主軸頭頂部に回転自在に取付けると共に工具マガジン
の回転形マガジン枠体に上記動力伝達軸のピニオンと噛
合可能な割出歯車を設け、主軸頭の上動上限位置で前記
ピニオンと工具マガジンの割出歯車とを係合させること
により、主軸の回転に従って工具マガジン枠体を割出回
転させるように構成し、これによって２つの工具マガジ
ンが具備される自動工具交換装置の場合にも主軸頭の上
動上限位置で画工具マガジンに関しそれぞれ対応の動力
伝達軸を設ければ、主軸の上端に設けた傘歯車を介して
主軸から工具マガジンのマガジン枠体に回転を伝達し、
何れの工具マガジンにも割出回転を付与することができ
る。

なお、上記主軸の上端部に設けた傘歯車は圧縮ばねのば
ね圧によって前記動力伝達軸の傘歯車と常時は離間保持
され、シリンダの押力を受けると噛合するように形成さ
れる。また、動力伝達軸はばね付勢ボールと溝付環とか
ら構成された遊動回転防止機構を具備して割出回転時に
傘歯車間およびピニオンと割出歯車間で容易に噛合する
ように構成しておくことが好ましい。以下、本発明を添
付図面に示す実施例に基いて詳細に説明する。

実施例 さて、第１図は本発明による立型マシニングセンタの工
具マガジン割出回転装置における特徴を最も良く示した
断面図であり、第２図は同工具マガジン割出回転装置が
具備された立型マシニングセンタの自動工具交換装置（
ＡＴＣ）の構成を示す正面図、第３図は同ＡＴＣの側面
図であり、特に第２図、第３図は２つの回転形工具マガ
ジンが具備された実施例を示している。

本発明は第１回に示す工具マガジンの割出回転装置に特
徴を有しているが、先ず、このような割出回転装置を備
えた自動工具交換装置に就いて概略説明する。さて、第
２図、第３図において、立型マシニングセンタはベッド
１０の前方部に形成されたガイド１２に沿って第２図の
紙面に垂直なＹ軸方向に摺動するサドル１４を具備し、
このサドル１４の上面に形成された上記ガイド１２と直
交方向のガイド１６に沿って第２図の左右方向、つまり
Ｘ軸方向に摺動するワークテーブル１８が設けられてい
る。そしてこのワークテーブル１８上に被加工ワーク片
Ｗが載置固定される。またヘッド１０の後方部にはコラ
ム２０が立設されており、このコラム２０の正面には鉛
直方向、つまりＺ軸方向のガイド２２が形成され、この
ガイド２２に沿って上、下に摺動可能に主軸頭２４が取
付けられており、主軸頭２４には摺動足２６が設けられ
ている。上述したＹ軸摺動のサドル１４及びＸ軸摺動ワ
ークテーブル１８の摺動送り機構は図示されていないが
工作機械における周知の構成を有している。他方、主軸
頭２４のＺ軸方向摺動はコラム２０の頂部に取付けられ
たＺ軸モークされることにより達成される構成が設けら
れている。主軸頭２４はその前方部内部に回転主軸３０
を有し、この回転主軸３０は主軸頭２４の後方部に載設
された主軸モータ３２から周知のへルトプーリ機構を介
して高低所望の回転数により回転駆動される構成が採ら
れており、回転主軸３０の回転数はタコメータ等の回転
検出器（図示なし）を介して検出され、主軸モータ３２
による回転駆動を制御できるように構成されている。主
軸頭２４の前方部頂部には適宜のブラケット手段３４に
よって支持された直動シリンダ３６が設けられており、
この直動シリンダ３６は上、下方向の直動シリンダであ
って、この直動シリンダ３６により主軸３０の内部に設
けられている工具把持、解除用のドローパー（図示路）
を作動させると共に後述する工具マガジンの割出回転に
おける動力伝達経路を断続する手段を構成し、立型マシ
ニングセンタの制御装置により作動制御される。

さて、コラム２０の頂部から主軸頭２４の前方部に向け
て前向きの腕３８ａ　、　３８ｂが延長しており、この
両腕３８ａ　、　３８ｂの先端から下向きに後述する機
械的なストッパ４０ａ、４０ｂが下垂し、この下垂長さ
は両ストッパ４０ａ、４０ｂが共に等長であると共に一
定長さに設計されている。上記ストッパ４０ａ、４０ｂ
は主軸頭２４の中心軸線に明して左・右両側に対称配置
で設けられており、同しく主軸頭２４の左・右両側には
１対の対称配置によって自動工具交換装置の主要部を形
成する回転型の工具マガジン４２ａ’、４２ｂが設けら
れている。画工具マガジン４２ａ。

４２ｂは主軸頭２４に設けたブラケット手段４６（第３
図）の頂部からそれぞればね４４ａ、　４４ｂによって
懸吊されて主軸頭２４と共に一体となって上、下動可能
であると共に主軸頭２４は後述の如＜一定量の上動後に
画工具マガジン４２ａ　、　４２ｂに対して相対的に上
限位置まで更に上動が可能に構成されている。つまり、
画工具マガジン４２ａ、４２ｂと主軸頭２４との間には
相対移動用のガイドレールと摺動足とから構成されたガ
イド手段が配設されている。さて、画工具マガジン４２
ａ、４２ｂは主軸頭２４に後述する上記ガイド手段を介
して取付けられたスライドブラケット４８ａ、　４８ｂ
と、このスライドブラケット４８ａ　、　４８ｂに枢軸
５０ａ、５０ｂを介して枢動可能に取付けられたマガジ
ン軸５２ａ　、　５２ｂと、このマガジン軸５２ａ　、
　５２ｂに回転軸受５４ａ、５４ｂを介して回転可能に
取付けられ、複数の工具を等間隔配列で保持した傘形の
マガジン枠５６ａ、５６ｂと、このマガジン枠５６ａ　
、　５６ｂの隅部に取付けられた内歯歯車形状をした割
出歯車５８ａ、５８ｂと、上記スライドブラケソ）４８
ａ、４８ｂに摺動可能に取付けられた直動形のカムフォ
ロワ６０ａ、６０ｂと、マガジン枠体５６ａ。

５６ｂを第２回におけるマガジン枠体５６ａのように主
軸頭２４に対する横倒位置に保持する摺動形ストッパ装
置６２ａ　、　６２ｂ　（６２ｂのみ第２図に図示され
ている）とを具備して構成されている。

他方、主軸頭２４の頂部には左、右に１対の動力伝達軸
６４ａ、６４ｂが回転軸受６６ａ　、　６６ｂを介して
回転可能に取付けられ、この動力伝達軸６４ａ、６４ｂ
の対向内端には傘歯車６８ａ　、　６８ｂが、またそれ
ぞれの外端には前述した工具マガジン４２ａ、４２ｂの
割出歯車５８ａ　、　５８ｂと噛合可能な歯車諸元を有
したピニオン７０ａ、　７０ｂが設けられている。この
とき、上記動力伝達軸６４ａ、６４ｂの傘歯車６８ａ　
、　６８ｂと同時に噛合可能な傘歯車７２が主軸３０の
上端に後述の圧縮ばねを介して取付けられており、該圧
縮ばねの」−向きばね圧で常時は傘歯車６８ａ、６８ｂ
から噛合解除状態に維持され、スラスト軸受７４を介し
て直動シリンダ３６の直動押下刃を受けたときに雨傘歯
車６８ａ、６８ｂに噛合し、従って回転主軸３０の回転
をこれら傘歯車６８ａ　、　６８ｂ　、　？２の噛合を
経て両動力伝達軸６４ａ、６４ｂからピニオン７０ａ、
７０ｂに伝達するように構成されている。

また、主軸頭２４の予め設計選定された外側位置には前
述の工具マガジン４２ａ、４２ｂの直動力ｌ、フォロワ
６０ａ　、　６０ｂと係合してカム作動する１対の台形
のカム７６ａ、　７６ｂが一体形成または同着取付によ
って設けられており、このカム７６ａ　、　７６ｂは既
述のように主軸頭２４が画工具マガジン４２ａ、４２ｂ
に対して相対的に上動するときに上記直動カムフォロワ
６０ａ、６０ｂと係合して、第２図の右側の工具マガジ
ン４２ａのように下傾位置にある工具マガジンを横倒位
置へ移動させるマガジン移動手段のカムとして作動する
ものである。

さて、第２図においては、右側の工具マガジン４２ａが
下傾位置にあり、このとき、同工具マガジン４２ａのマ
ガジン枠５６ａに保持された１つの工具Ｔが主軸３０の
下端に挿着され、このとき左側の工具マガジン４２ｂは
横倒位置にあり、しかもスライドブラケット４８ｂの上
端がばね４４ｂの引き付は力を受けて主軸頭２４の頂端
に横設された係止部７８ｂ（右側にも同様に係止部７８
ａが設けられている）に当接する位置まで引き上げられ
ている。工具マガジン４２ａにおいては、マガジン枠５
６ａが下傾して主軸３０の下端に工具Ｔを介して係合し
ていることから、ばね４４ａの引き付は力にもかかわら
ず、そのスライドブラケット４８ａの上端は主軸頭２４
の係止部７８ａの下方に離れているのである。

このようにして、それぞれの工具マガジン４２ａ。

４２ｂが下傾位置と横倒位置にあって主軸頭２４をＺ軸
モータ２８（第３図）の作動で第２図の位置から下動さ
せると、画工具マガジン４２ａ、４２ｂも共に下動し、
やがて主軸３０の工具Ｔがワークテーブル１８上のワー
ク片Ｗに達したとき主軸モータ３２により主軸３０を回
転させれば、挿着された工具Ｔもマガジン枠５６ａ内で
回転してワーク片Ｗに所望の機械加工を施すことができ
るのである。

他方、第２図に示した位置から主軸頭２４をＺ軸方同送
り機構の作動で上方向に移動させると、画工具マガジン
４２ａ、４２ｂも勿論一体となって上動する。このよう
にして上動を継続すると、やがて画工具マガジン４２ａ
、４２ｂにおけるスライドブラケット４８ａ、４８ｂの
頂部がストッパ４０ａ、４０ｂに当接し、これにより画
工具マガジン４２ａ、４２ｂだけは上動を阻止される。

主軸頭２４はスライドブラケット４８ａ、４８ｂとの摺
動係合構造によって更に画工具マガジン４２ａ、４２ｂ
に対し相対的に上動が可能である。

従って画工具マガジン４２ａ、４２ｂがストッパ４０ａ
。

４０ｂで上動を阻止された後にも主軸頭２４の上動を継
続すると共に更に直動シリンダ３６に指令信号を送出し
て作動せしめ、傘歯車７２と動力伝達軸６４ａ、６４ｂ
の雨傘歯６８ａ、６８ｂとの噛合状態を形成し、同時に
主軸３０内のドローバ−（第２図、第３図に図示路）を
押下して工具Ｔと主軸３０の下端との挿着保持状態を解
除する。このようにして、主軸頭２４の上動を継続すれ
ば、工具マガジン４２ｂの工具Ｔの拘束が解除されてい
るから主軸頭２４は画工具マガジン４２ａ、４２ｂに対
して相対的に上動する。この結果、やがて主軸頭２４の
両側に具備されているカム７６ａ　、　７６ｂが画工具
マガジン４２ａ　、　４２ｂの直動カムフォロワ６０ａ
　、　６０ｂに係合し、更に該カム７６ａ、７６ｂの頂
点に直動カムフォロワ６０ａ　、　６０ｂが乗り上げ、
故に直動カムフォロワ６０ａ。

６０ｂがそれぞれスライドブラケット４８ａ、４８ｂ内
で摺動し、対応するマガジン軸５２ａ　、　５２ｂを押
圧する。

この結果、下傾していた左側の工具マガジン４２ｂは横
倒位置に移動せしめられる。右側の工具マガジン４２ａ
も直動カムフォロワ６０Ｈの押圧力を受けることにより
横側位置に維持される。そしてこの間に主軸頭２４の頂
部における動力伝達軸６４ａ。

６４ｂにおけるピニオン７０ａ、　７０ｂが横側位置に
ある画工具マガジン４２ａ、４２ｂのマガジン枠体５６
ａ、５６ｂに具備されている割出歯車５８ａ、５８ｂに
噛合する。

つまり、主軸３０の上端の傘歯車７２、動力伝達軸５４
ａ、６４ｈの雨傘歯６８ａ、６８ｂ　、ピニオン７０ａ
、７０ｂを経て回転形マガジン枠体５６ａ　、　５６ｂ
の割出ｍａｔ車５８ａ、５８ｂに達する割出回転用の動
力伝達系路が確立される。従って、主軸３０の回転を利
用して動力伝達軸６４ａ、６４ｂの歯車機構を介して画
工具マガジン４２ａ　、４２ｂのマガジン枠体５６ａ、
５６ｂを所望量だけ回転させ、次に使用する工具がその
対応する工具マガジン４２ａ又は４２ｂの最下端位置へ
来るように回転割出しさせるのである。即ち、本例では
画工具マガジン４２ａ、４２ｂの両者が同時に回転割出
動作を受けるもので、故に例えば画工具マガジン（【２
０本づつの工具が挿着保持されている場合、予め一方の
工具マガジン４２ａの工具には１番から２０番までの番
号付けをし、他方の工具マガジン４２ｂの工具には２１
番から４０番までの番号付りをして、両者では１番と２
１番、２番と２２番、−２０番と４０番のように対応づ
けができるように画工具マガジン４２ａ、４２ｂの回転
方向の相互位置関係を調整しておけば、総数４０本の工
具を割出す場合にも回転量制御はその半数の２０本分に
ついて正しい回転割出の制御がなされるようにすればよ
く、簡単化することができるのである。

なお、上記の実施例は２つの工具マガジン４２ａ。

４２ｂの割出回転を簡単かつ確実に達成するための動力
伝達経路として説咀したが、一方の動力伝達軸６４ａ又
は６４ｂを省除して一つの工具マガジンを有したＡＴＣ
に応用することも可能であることは言うまでもない。

次に上述した動力伝達経路を有する工具マガジンの割出
回転装置における詳細構造を第１図に基いて詳述する。

さて、第１図は説明を簡略化するために第２図、第３図
に示した一方の工具マガジン４２ａに関する割出回転用
の動力伝達経路を示しており、従って第２図、第３図と
同一の参照番号は同一の要素、部分を示し、また他方の
工具マガジン４２ｂに対しても同一の動力伝達経路が構
成されているものと解すればよい。

第１図において、主軸３０にはその内部に周知Ｄドロー
バ−８０が挿設され、このドローバー８０の下端に図示
されていない工具クランプ機構が具備されている。そし
てドローバ−８０が押下されるとクランプ機構が解除し
て工具をアソクランプし、押下刃が解除されてばね復帰
構造によりドローバ−８０が上動すると工具をクランプ
する構造となっている。このためにドローバー８０の上
端には受圧体８２が螺着され、この受圧体８２の上方に
第２図に示した直動シリンダ３６がスライドベアリング
７４を介して設けられている。直動シリンダ３６はその
シリンダ杆３６ａに取付けられた中空有蓋形をした押圧
部材８４を具備し、この押圧部材８４とシリンダ杆３６
ａとの間にスライドベアリング７４が介挿される構造が
設けられている。押圧部材８４と上記ドローバ−８０の
受圧体８２との間には空隙Ｇ１が確保され、この空隙Ｇ
１を圧縮して直動シリンダ３６のシリンダ杆３６ａが押
圧部材８４と共に押下されるとドローバ−８０が押下さ
れるようになっている。また上記押圧部材８４の筒体部
分の下端は微小空隙Ｇ２を介して主軸３０の上端に設け
られた傘歯車７２に対向配置されている。この傘歯車７
２は主軸３０の上端に形成されたキー溝８６内に該傘歯
車７２のキー８８が摺動可能に嵌入されることにより、
主軸３０に対し回転方向には一体化されると共にキー＄
８６を案内溝にして軸方向に適量移動可能になっている
。また傘歯車７２の下面と主軸３０の上部にねし結合さ
れたナツト９０との間には圧縮ばね９２が配置され、こ
の圧縮ばね９２の上端位置において常時は傘歯車７２が
保持され、一方、直動シリンダ３６の作動で押圧部材８
４により押下刃を受けると、傘歯車７２は圧縮ばね９２
を圧縮して下動するように配置されており、このように
して傘歯車７２が下動すると、動力伝達軸６４ａの内端
に設けられた傘歯車６８ａと噛合するようになっている
。つまり、押圧部材８４の下動によりドローバ−８０の
押下と雨傘歯車６８ａ、７２の噛合とが略同時に行われ
るように予め空隙Ｇｌ、Ｇ２が調整されているのである
。また、直動シリンダ３６の作動が解除されてシリンダ
杆３６ａが一ヒ動復帰すれば、傘歯車７２は圧縮ばね９
２のばね圧で傘歯車６８ａとの噛合を解除するように上
動復帰することは言うまでもない。

さて、傘歯車６８ａが取付けられた動力伝達軸６４ａは
回転軸受６６ａを保持するブラケット９４によって主軸
頭２４（第２［ｉａ）の頂部に回転可能に取付けられて
おり、その外端にピニオン７０ａを有している。また、
動力伝達軸６４ａ上には遊動回転防止機構９６が設けら
れている。この遊動回転防止機構９６は動力伝達軸６４
に喫着構造又はねし止め構造で固定された溝孔付きの環
部材９８と、この環部材９８の外周に予め設計選定した
配列で形成されている上記溝孔に嵌入するボール１００
と、上記ブラケット９４内に収納されてボール１００に
ばね押力を常時するコイルばね１０２とによって構成さ
れており、ボール１００が環部材９８の溝孔に定着する
ことにより、動力伝達軸６４ａがその傘歯車６８ａやピ
ニオン７０ａにおいて噛合状態が形成されていない自由
状態のときにも例えば機械振動等で遊動回転をしないよ
うに構成されているのである。このように遊動回転の防
止が行われていることにより、傘歯車６８ａ、ピニオン
７０ａがそれぞれ相手歯車である主軸３０上端の傘歯車
７２やマガジン枠５６ａの割出歯車５８ａと噛合する場
合の噛合整合が常に確保されるのである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２つ
の工具マガジンを有する立型マシニングセンタにおける
自動工具交換装置における再回転形マガジンに対して主
軸回転を利用した確実作動のしかも比較的特殊かつ複雑
な機構を用いることなく、割出回転用動力を伝達できる
装置が得られたのである。しかも、この本発明による工
具マガジン割出回転装置の動力伝達系路は従来方式の一
つの工具マガジンを有した自動工具交換装置に応用する
こともできるのである。そして歯車機構を介して工具マ
ガジンの割出回転量への伝達が行われるので、主軸の回
転量を検出して簡単かつ正確に工具マガジンの割出回転
量の制御を達成し得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による立型マシニングセンタの工具マガ
ジン割出回転装置における特徴部分をなす動力伝達機構
部分を示した断面図、第２図は同割出回転装置が具備さ
れた立型マシニングセンタの自動工具交換装置の正面図
、第３図は同側面図。 ２０−コラム、２４−主軸頭、３０　主軸、３６−直動
シリンダ、３６ａ　シリンダ杆、４２ａ。 ４２ｂ−回転彫工具マガジン、４８ａ、４８ｈ　スライ
ドブラケット、５６ａ、５６ｂ　−マガジン枠、５８ａ
　、　５８ｂ割出歯車、５４ａ、６４ｂ−動力伝達軸、
６８ａ　、　６８ｈ　全歯車、７０ａ、７０ｂ−ピニオ
ン、７２−傘歯車、９２−圧縮ばね、９６−遊動回転防
止機構、９８　環部材、１００−ボール、１０２−ばね
。 第２図 手続補正書（自発） 昭和５９年６月ノ２／日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第０８５１１１号 ２、　発明の名称 立型マシニングセンタの工具マガジン割出回転装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ファナソク株式会社 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号（外
４名） ５、補正の対象 ＋１１図面 （２）明細書 ６、補正の内容 （１１Ｆ２１　図面及び明細書の浄書（内容に変更なし
）７、　添付書類の目録 （１）正式図面　１通 （２）明細書（浄書）　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主軸頭の上、下動と工具マガジンの割出回転とによ
   って主軸に工具の自動交換をおこなう立型マシニングセ
   ンタにおいて、前記主軸の上端部に設けた傘歯車と接離
   自在位置に設けた傘歯車を一端に有した動力伝達軸の他
   端にピニオンを設けて該動力伝達軸を前記主軸頭頂に回
   転自在に取付けると共に前記工具マガジンの回転形マガ
   ジン枠体に前記ピニオンと噛合可能な割出歯車を設け、
   前記主軸頭の上動上限位置で前記ピニオンと前記割出歯
   車とを係合させることにより、主軸の回転に従って前記
   回転形マガジン枠体を割出回転させるように構成したこ
   とを特徴とする立型マシニングセンタの工具マガジン割
   出回転装置。 ２、前記主軸の上端部に設けた傘歯車は圧縮ばねのばね
   圧によって前記動力伝達軸の傘歯車と常時は離隔保持さ
   れ、シリンダの押力を受けると噛合するように形成され
   ている特許請求の範囲第１項に記載の立型マシニングセ
   ンタの工具マガジン割出回転装置。 ３、前記動力伝達軸はばね付勢ボールと溝付環とから構
   成された遊動回転防止機構を具備している特許請求の範
   囲第１項に記載の立型マシニングセンタの工具マガジン
   割出回転装置。