JPS6040337B2

JPS6040337B2 - 工具交換装置

Info

Publication number: JPS6040337B2
Application number: JP57132632A
Authority: JP
Inventors: 実治佐藤; 忠世利
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1985-09-10
Also published as: JPS5924937A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、マシニングセンタのような工作機械における
工具交換装置に係り、特にその工具把持アームの駆動機
構の改良に関する。

従釆の工具交換装置は、第１図に示されるように、先端
に工具把持アーム１を備えたアーム軸２を図示しないシ
リンダにより軸方向に進退駆動させるとともに、アーム
軸２の途中に設けたピニオン３をこのピニオン３に噛合
可能な２個のラック４，５により異なる角度たとえば９
０度と１８０度とに揺動させ、これにより、ラック４を
作動して工具把持アーム１を工具の非把持位置から把持
位置へ９０度回転させて工具把持アーム亀の両端で工具
ポット内の新たな工具及び工作機械の主軸に取り付けら
れた加工を終了した旧工具とを同時に把持させ、ついで
シリンダでアーム軸２を進出させて両工具をポット及び
主軸から引き抜き、こののち、アーム軸２の進出でピニ
オン３と噛合状態にあるラック５を作動してアーム１を
１８０度回転させて新、旧工具の位置を入れ換え、つい
でシリンダによりアーム軸２を後退させて旧工具を工具
ポットへ、新工具を主軸へそれぞれ装着させ、さらに、
ラック４を前述とは反対方向に移動してアームーも反対
方向に９０度回転させて両工具の把持を開放し、上具の
交換操作を行うものである。

しかし、このような従来の工具交換装置においては、ア
ーム軸揺動用の２個のラック４，５は自身の移動量及び
、アーム軸２の進退移動量を考慮して比較的長尺かつ中
広に形成しなければならず、かつ、この２個のラック４
，５は、その背面中央部に沿ってボルト止めされた断面
Ｔ字状の橋勤駒６，７とともに、ハウジング８に設けら
たＴ溝９，１川と沿って摺動ガイドされるため、比較的
薄肉に形成されている。このため、ラック４，５に反り
が生じ易く、従って高加工精度を維持するのが難しいと
いう欠点がある。また、前記反りを発生させずに高精度
なラック４，５を製作するために、部品単価が高くなる
という欠点もある。本発明の目的は、構造が簡単で、安
価に製造可能な工具交換装置を提供するにある。本発明
は、先端に工具把持アームを備えたア−ム軸を異なる二
種の角度を揺動させるために、二種のうちの一方の揺動
角度に対してはアーム鞠のギャに噛合可能な進退ラック
を用いるとともに「他方の揺動角度に対してはアーム軸
と一体の部分に係脱可能にされその係合時にアーム軸を
一体に揺動させる揺動部材を用い、かつ、これらの進退
ラックとギャとの噛合位置及びアーム軸に一体の部分と
揺動部材との係合位置との関係をアーム軸の鯛方向への
進退時にもそのまま保持するため前記ギャに噛合可能な
ギャ案内ラックをハウジングに固定的に設け、これによ
り進退するラックの中を狭くでき、従って狭中の進退ラ
ックにおいてはその両側をガイドとして進退の案内を可
能にしてラックの反りの問題を解決するとともに、従来
のような中広でかつ薄肉部分のあるラックをなくし、さ
らに、製造上高価なラックは１本として製造原価の低減
を可能とし、前記目的を達成しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

全体構成を示す第２図ないし第５図において、装置フレ
ーム１１の−側にはアーム駆動機構２０が取付けられる
とともに、池側には工具ポット受取旋回機構７０が設け
られている。

前記アーム駆動機構２０はハウジング２１を備え、この
ハウジング２１の上部にはブッシュ２２を介して略筒状
の揺動部材２３が揺動自在に支持されている。

この揺動部材２３内及びハウジング２１の下部内にはそ
れぞれブッシュ２４，２５を介しアーム軸２６が揺動自
在かつ軸万向揺動自在に支持されている（第６図参照）
。アーム軸２６の途中には、ギャ２７がスプラィン鉄舎
により固定されている。

このギヤ２７の上面はリング状に突出されるとともに、
このリング状部２８に溝２９が２個所１８０度位置に形
成され「これらの溝２９には前記揺動部村２３の下面
に突設された２個の突起３０が係合可能にされている。
これらのリング状部２奪，溝２９及び突起３０１こより
係合手段としてのいわゆるッースクラッチ３１が構成さ
れ（第８図参照）「このッースクラツチ３１の作用に
より、ツースクラツチ３１の係合時に揺動部材２３とア
ーム軸２６とは一体回転可能となるようにされている。
前記ハウジング２１には「比較的狭中の進退ラック３２
がアーム軸２６の揺動方向すなわち軸方向と直交する方
向に揺動自在に支持されている。

この進退ラック３２は「第７図に示れるように、その一
端が連結板３３を介してシリンダ３４のピストンロッド
３５に連結され、ピストンロッド３８の進退に伴なし、
進退するようにされている。ここにおいて、連結板３３
とシリンダ３４とによりラック進退駆動手段が構成され
ている。また、進退ラック３２の歯部は、前記ギャ２７
に噛合可能にされ、その噛合時に進退ラック３２が進退
することによってギャ２７を介してア−ム軸２６を所定
角度、例えば１８０度揺動させうるようになっている。
この際、ピストンロッド３５の進出量は、フレーム１１
に位置調整可能に取付けられたボルト３６により規制さ
れ、アーム軸２６の揺動角度の調整が行なえるようにさ
れている。前記ハウジング２１内にはギャ案内ラック３
７が固定され、アーム軸２６すなわちアーム軸２６に一
体のギャ２７が第６図中実線位置から鎖線位置へあるい
はその逆へ移動する際、アーム軸２６を揺動させること
なく、ギャ２７の溝２竪と揺動部材２３の突起３０との
係合位置あるいはギャ２７と進退ラック３２との噛合位
置を保持したままアーム軸２６を摺動案内するようにな
っている。

前記アーム軸２６の上端には連結板３８が揺動自在かつ
軸方向移動不可能に取付けられ、この連結板３８は、ハ
ウジング２１に固定されたシリンダ３９（第４図参照）
のピストンロッド４０１こ連結され、ピストンロッド４
０の進退に伴ないアーム軸２６が上下方向に進退するよ
うになっている。この際、連結板３８は、ハウジング２
１に固定された案内板４１の最孔４２に案内されて、揺
動することなく進退するようにされ、かつ、この案内板
３８の上下に突設されたドック４３が案内板３８にブラ
ケット４４，４５を介して取付けられたリミットスイッ
チ４６，４７を作動するようにされ、これらのリミット
スイッチ４６，４７によってピストンロッド４０の位置
が検出できるようにされ、シＩＪンダ３９の動作等を制
御できるようにされている。ここにおいて、連結板３８
，シリンダ３９及び案内板４１によりアーム軸進退駆動
手段が構成されている。前記揺動部材２３のハウジング
２１からの突出部にはキー４８を介して略。

状の揺動レバー４９が固定され、この揺動しバ−４９の
突部にはシリンダ５０のピストンロッド５１の先端が二
股状の連結具５２を介して揺動可能に連結され、ピスト
ンロッド５１の進退に伴なし、揺動レバー４９を介して
揺動部村２３が所定角度、例えば約６０度揺動されるよ
うになっている。ここにおいて、揺動レバー４９，シリ
ンダ５０及び連結具５２によりアーム軸２６の揺動駆動
手段が構成されている。また、シリンダ５０の基端部は
フレーム１１に揺動自在に支持され、ピストンロッド５
１の進退に伴なうシリンダ５０の揺動が可能となるよう
にされている。さらに、連結具５２に固定されたドッグ
５３がフレーム１１にブラケツト５４，５５を介して取
付けられたリミットスイッチ５６，５７を作動するよう
にされ、これらのリミットスイッチ５６，５７によりピ
ストンロッド５１の位置が検出でき、シリンダ５０の動
作等を制御できるようにされている。このピストンロッ
ド５１の進出量すなわち揺動レバー４９の揺動角度は、
ハウジング２１にブラケット５８を介して位置調整可能
に取付けられた調整ねじ５９により調整できるようにさ
れている。前記ア−ム軸２６の下端には、工具把持アー
ム６０が固定されている。

このアーム６０の両端に形成された半円状の凹部により
把持部６１が構成されるとともに、これらの把持部６１
の閉口側に対向して工具６２の脱落防止用爪６３がそれ
ぞれ突没可能に設けられている。この爪６３は、この爪
６３の突没方向と直交する方向に突没可能に設けられた
ストップピン６４により常時は没入不可能にされ、この
ストップピン６４が図示しないスプリングに抗してアー
ム６０内に没入したとき爪６３は同じく図示しないスプ
リングに抗して没入可能とされている。前記工具ポット
受取旋回機構７０は、フレーム１１に対し水平位置から
下向き垂直位置まで起伏旋回可能にされ、チヱン７ｉに
より送られてくる工具ポット７２をチェン７１から抜取
って受取る受取部材７３と、この受取部村７３を連結臭
７４，旋回レバー７５及び支軸７６を介して起伏旋回さ
せる旋回駆動源としてのシリンダ７７と、このシリング
７７による旋回駆動を支軸７６に突出されたドッグピン
７８を介して検出する２個のりミットスイッチ７９，８
０と、前記受取部材７３による工具ポット７２の把持も
しくは把持解除を受取部材７３に設けらたスライドカム
８１及びフレーム１１に揺動自在に取付けられたレバー
８２を介して検出する２個の把持、非把持検出用リミッ
トスイッチ８３，８４とを備えている。なお、符号８５
は受取部材７３に設けられ、前記工具把持アーム６０の
第５図中鍛練位置回動時にストップピン６４を没入させ
て爪６３の没入を可能にする平面カム、符号８６は図示
しない工作機械の主軸頭に設けられ平面カム８５と同様
な作用をする平面カムである。次に本実施例の作用につ
き説明する。

初期状態においては、第５図の実線で示されるように、
アーム６０は図示しない工作機械の主軸に取り付けられ
た旧工具６２及び工具マガジンの工具ポット７２に取り
付けられた新工具６２のいずれにも、接触しない位置に
設置され、アーム６０の各把持部６１はそれぞれ工具６
２を把持しない状態にある。

この状態で、プログラムに従い次の加工に必要な新工具
６２工具ポット７２と共にチェン７１により送られて受
取部材７３の位置にきて停止されると、受取部材７３に
この工具ポット７２が受け取られ、ついで受取部材７３
がシリンダ７７の作動により第３図中水平位置から下向
き垂直位置へと旋回させられ、工具交換可能な状態とさ
れる。一方、図示しない工作機械の主軸も工具交換可能
な位置すなわちアーム軸２６を挟んで旋回された工具ポ
ット７２と対称な位置に移動される。こののち、揺動駆
動手段のシリンダ５０が作動され、連結臭５２，揺動レ
バー４９及びキー４８を介して揺動部村２３が所定角度
、例えば約６０度揺動される。

この際、アーム軸進退駆動手段のシリンダ３９は、ピス
トンロッド４０が進退された第４図及び第６図に示され
る状態にされているため、ギャ２７の溝２９と揺動部村
２３の突起３０とは係舎状態にあり、従って、揺動部材
２３の揺動に伴ないアーム軸２６も同一角度揺動される
。これにより、工具把持アーム６川ま、第５図中実線位
置から鎖線位置へと変位し、各把持部６１に、新しく主
軸に取付けるための新工具６２及び既に加工を終了した
旧工具６２が把持されることとなる。このアーム６０の
揺動時、各脱落防止用爪６３の投入を阻止しているスト
ップピン６４は、それぞれ平面カム８５，８６に当接し
て没入されているため、各爪６３はアーム６０内に投入
可能とされ、各工具６２の把持の妨げとなることはない
。ついで、アーム軸進退用シリンダ３９のピストンロッ
ド４０が縮小され、連結板３８を介してアーム軸２６は
下方に進出され、これに伴ないアーム６０の各把持部６
１に把持されている各工具６２は工具ポット７２及び主
軸から引抜かれ、ア−ム軸２６の揺動が可能な状態とさ
れる。

この際、アーム６０の下方への移動に伴ない、各ストッ
プピン６４は平面カム８５，８６から離れるため、各ス
トップピン６４が突出して各爪６３の没入を阻止する状
態とされ、各工具６２の把持部６１からの脱落は防止さ
れることとなる。前記アーム軸２６の下方への進出時に
おいて、ッースクラッチ３１の突起３０と溝２９との係
合が外れる前にギャ２７はギャ案内ラック３７に隣合さ
れるようラック３７が設けられているため、ギャ２７は
ッースクラッチ３１による係合＆鷹を保持したまま進出
され、その位置のまま進退ラック３２に噛合される。

このギャ案内ラック３７から進退ラック３２に噛合が移
るときも、両ラック３７，３２間の隙間はギャ２７の歯
中より狭く形成されており、この移転時にも位置の変化
がないようになっている。ギャ２７と進退ラック３２と
が完全に噛合されたことが、アーム鼠２６の先端に連結
された連結板３８のドック４３によってリミットスイッ
チ４７が作動されることにより検出されると、（第４図
参照）、ラック進退駆動手段のシリンダ３４が作動され
、ピストンロッド３５が第７図の状態から進出され、連
結板３６がボルト３６に当接して停止される。

このピストンロッド３５の進出により、ラック３２を介
してギャ２７が１８０度揺動され、新、旧工具６２の位
置が反対状態とされ、ついで前述とは逆にアーム軸進退
用シリンダ３９のピストンロッド４０が進出されてアー
ム軸２６が上昇し、新、旧工具６２はそれぞれ主軸及び
工具ポット７２へと装着され、新、旧工具６２の交換が
達成される。この際、ギャ２７がギヤ案内ラック３７に
より案内されるのは前述と同様であり、かつ、ギャ２７
の溝２９は１８０度位置に対称に設けられているから、
ギャ２７の１８０度の揺動によってもッースクラッチ３
１の係合には何ら支障はなく、円滑に係合される。ッー
スクラツチ３１の係合が、連結板３８のドッグ４３によ
ってリミットスイッチ４６が作動されることにより検出
されると、アーム軸揺動用シリンダ５０が前述とは逆方
向に作動され、ピストンロッド５１が縮小される。

これにより、連結具５２，揺動レバー４９，キー４８，
揺動部村２３，ツースクラツチ３１及びギヤ２７を介し
てアーム軸２６が前述とは逆方向に所定角度、すなわち
約６０度揺動され、工具把持アーム６０は初期位置に復
帰することとな。この際、各ストップピン６４は、アー
ム軸２６の上昇により各平面カム８５，８６に当援され
て投入されるため、各爪６３の後退が可能となっており
、アーム６０の揺動により各工具６２はアーム６０の把
持部６１から外れ「各把持部６１は空の状態で初期位置
へと復帰する。アーム６０の初期位置への復帰後、工具
ポット受取旋回機構了０のシリンダ７７が前述と逆方向
に作動され、工具ポット７２は受取部材７３とともに水
平位置に移動される。

この時、チェン７１は、主軸から取外された旧工具６２
が装着されるべき番地（位層）が丁度受取部寺７３に対
向されるように移動されており、この位置へ工具ポット
７２の装着がなされ、ついで、さらに次の加工に必要な
工具６２を装着した工具ポット７２が受取部材７３に対
向するよう回行される。また「アーム６０の復帰揺動時
から工具ポット７２のチェン７１への受渡し時に至る間
にラック進退用シリンダ３４が前述とは逆動作され、次
回の作動に備えられる。

以下、上記動作を繰返すことによりＭ陣次工具交換を行
なうことができる。上述のような本実施例によれば、第
１図の従来例における中広で肉薄の揺動ラック６，７を
なくすことができ、進退ラック３２の構造を簡単かつ安
価にできる。

また、進退ラック３２は、前述のように部品そのものと
して安価にできるばかりでなく、進退ラック３２は１個
ですみ、他の部品は固定のギャ案内ラック３７及びギャ
２７等の一般的な部品であり、特別な管理をしなくとも
容易に高精度な部品を製作できるから、この点からも安
価に高精度かつ円滑な動作をする装置を敵供できる。な
お、前記実施例においては、揺動部材２３とアーム軸２
６との一体回転を可能とする係合手段としてギャ２７の
１８０度位置にある溝２９と揺動部村２３の突起３０と
からなるツースクラチ３１を用いたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、カーピツクカツプリング、そ
の他の係脱可能な手段を用いてもよく、さらには、ギャ
２７を介さず揺動部材２３アーム軸２６とを直接もしく
はアーム軸２６と一体部分とを係合させる手段でもよく
、要するに、揺動部材２３とア−ム軸２６とが一体に揺
動可能で、かつ、アーム軸２６が進退ラック３２により
所定角度、前記実施例では１８０度揺動される前後にお
いて円滑に係合できる構造の係合手段であれば足りる。

また、揺動部材２３の揺動駆動手段としては、シリンダ
５０，揺動レバー４９等によるものに限らず、所定角度
揺動する揺動モータなどでもよい。さらに、揺動部材２
３は、前記実施例のように、筒状のものに限らず、半割
状等の形状でもよい。上述のように本発明によれば、構
造が簡単で安価に製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例を示す平面図、第３図はその拡大右側面図、第
４図は第２図の拡大左側面図、第５図は第２図の拡大底
面図、第６図は第２図のＷ−の線拡大断面図、第７図は
第３図の肌一肌線拡大断面図、第８図は第６図のＷ−側
線拡大断面図である。２１・・・…ハウジング、２３・・・・・・揺動部村、
２６……アーム軸、２７……ギャ、３１……ッースクラ
ツチ、３２…・・・進退ラック、３３，３４・・・・・
・フック進退駆動手段を構成する連結板及びシリンダ、
３７…ギャ案内ラック、３８，３９，４１…・・・アー
ム軸進退駆動手段を構成する連結板、シリンダ及び案内
板、４９，５０，５２・・…・揺動駆動手段を構成する
揺動レバー、シリンダ及び連結臭、６０…・・・工具把
持アーム、６１・・…・把持部、６２…・・・工具。第２図第１図第３図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１ハウジングに軸方向進退可能及び軸周方向摺動可能
に支持されるとともにこのハウジングから突出した先端
に工具把持アームを有し且つハウジング内の途中にギヤ
を固定されたアーム軸と、このアーム軸を軸方向に進退
駆動するアーム軸進退駆動手段と、前記ハウジングに摺
動自在に支持されるとともに前記アーム軸と一体の部分
に係脱可能にされその係合時にアーム軸と一体に揺動さ
せる揺動部材と、この揺動部材を所定角度揺動させる揺
動駆動手段と、前記ハウジングに固定されるとともに前
記ギヤに噛合可能にされギヤの揺動部材との係合姿勢を
保持したままアーム軸が進退しうるよう案内するギヤ案
内ラツクと、前記ハウジングに対しアーム軸の進退方向
に直交する方向に進退可能に支持されるとともに前記ギ
ヤに噛合可能にされその噛合時にギヤを介してアーム軸
を揺動させる進退ラツクと、この進退ラツクを所定量進
退させてアーム軸を前記揺動部材による揺動角度と異な
る角度揺動させるラツク進退駆動手段とを具備したこと
を特徴とする工具交換装置。