JPS61249239A - マシニングセンタ用工具交換装置 - 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、マシニングセンタに適用される工具交換装置
に関する。

（従来の技術） 従来、この種マシニングセンタにおける工具交換装置で
は、工具マガジンとスピンドル間で工具を移送するアー
ムを回転させたり、あるいは工具を把持したり、開放し
たりする動作のためには、電気的な開閉、すなわち電磁
クラッチ等を使用するのが普通である。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、電磁クラッチ等の電気的な手段を使用すると、
構造が複雑となり、コスト高となるばかりでなく、アー
ム位置の検知あるいは制御のためにスイッチを使用する
こととなり、これらの電気機器等による故障が発生し易
い問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、工具の交換動作およびスピンドルにおける工
具の把持動作を、すべて機械的手段、すなわちカムを介
して行なうことにより、より確実な工具交換ができるよ
うにした工具交換装置を提供しようとするものである。

すなわち、本発明は、マシニングセンタのヘッドケース
に回転自在に支承され、かつ下端面に、工具を装着する
把持部を有するスピンドルと、多数の工具を収納し、か
つ所望の工具を交換口まで移送しうる工具マガジンとの
間に設けられたケースに、昇降かつ回転自在に支承され
たアーム軸と。

該アーム軸に装着された把持部を有するアームとを備え
、スピンドルと工具マガジン間で、工具を交換するよう
にした工具交換装置において、前記アーム軸を回転させ
る第１カムと、前記アーム軸を昇降させる第２カムと前
記スピンドルの把持部を開閉する第３カムとを、それぞ
れ１回転駆動手段で回転される軸に装着して、同期的に
連動させてなるものである。

（実　施　例） 以下、本発明を１図示の一実施例に基づいて詳細に説明
する。

（１）はマシニングセンタのベッドで、その上面前部に
は１前後左右に移動させられるテーブル（２）が設けら
れ、かつ上面後部には、コラム（３）が立設されている
。

コラム（３）の前面には、上下動自在にヘッドケース（
４）が設けられ、ヘッドケース（４）には、垂直軸回り
に回転させられるスピンドル（５）が設けられている。

コラム（３）の左側面には、多数の工具（６）を取出し
自在に収納した公知の工具マガジン（７）が取付けられ
ている。

（８）は工具交換装置で、その下端に設けられた回転自
在なアーム（９）によって、前記工具マガジン（７）内
の工具（６）をスピンドル（５）に取付け、またスピン
ドル（５）から工具（６）を工具マガジン（７）に戻す
ようになっている。

以上の構造は１通常のマシニングセンタと同様であるか
ら、詳細な説明は省略する。

次に、主として第２図を参照して１本発明による工具交
換装置（８）について説明する。

（１０）は、前後の開口部が前板（１１）及び後板（１
２）によって閉塞された中空箱状のケースで、その部屋
（１３）は、左側板（ＩＱａ）から内方に突出する仕切
板（１４）によって、互いに連通ずる前室（１３ａ）と
後室（１３ｂ）が形成されている。

（１５）は、前室（１３ａ）内において前後を向く第１
軸で、その前端部は前板（１１）に、また後端部は仕切
板（１４）にそれぞ九枢着され、かつその中央部外周に
は、連続した溝（１６ａ）を有する第１円筒カム（１６
）が、かつその後部外周には歯車（１７）が、それぞれ
相対回転不能に取付けられている。

（１８）は、前後を向く第２軸で、その前端部（Ｈｌａ
）が仕切板（１４）を貫通し、また後端部（１８ｂ）が
後板（１２）を貫通した状態で、それぞれ前後に突出さ
れるとともに、後室（１３ｂ）内におけるその外周面に
゛　は、カム板（１９）及び、連続した溝（２０ａ）を
有する第２円筒カム（２０）が、この順に相対回転不能
に取付けられている。

後板（１２）の後面には、取付板（２１）を介して回転
駆動手段、すなわちモータ（２２）が固着され、このモ
ータ（２２）の出力軸（２２ａ）に装着された歯車（２
３）は、前記第２軸（１８）の後端部に装着された歯車
（２４）と噛合している。

前室（１３ａ）における第２軸（１８）の前端部に装着
された歯車（２５）は、前記第１軸（１５）の歯車（１
７）と回転比２：１をもって互いに噛合しており、従っ
て、モータ（２２）によって第２軸（１８）が１回転す
ると、第１軸（１５）は逆方向に半回転させられる。

（２６）は、上下を向くアーム軸で、中間部外周に縦長
のギア（２７）が一体的に装着され、その、下端部外周
（２６ａ）は、前記ケース（ｌＯ）の底板（１０ｃ）の
貫通孔（１０ｄ）に摺動自在に挿入され、かつ下端面に
は、前記アーム（９）の上面中央部が固着されている。

アーム軸（２６）の上端部外周には、環状溝（２６ｂ）
が形成されている。

（２８）は水平なピンで、ケース（１０）の右側面（ｉ
ｏｂ）の内壁から突出され、かつこのピン（２８）にベ
ルクランク（２９）の中間部が枢着されている。

ベルクランク（２９）の縦杆（２９ａ）の先端に枢着さ
れたローラ（３０）は、前記第２円筒カム（２０）の溝
（２０ａ）に摺動自在に嵌挿されている。

ベルクランク（２９）の水平杆（２９ａ）の先端は、二
叉上のフォーク（２９ｃ）が連設され、このフォーク（
２９ｃ）は、前記アーム軸（２６）の環状溝（２６ｂ）
に係合している。従って、第２溝カム（２０）が１回転
すると、アーム軸（２６）は上下に１往復する。

ケース（１０）の前室（１３ａ）における底板（１０ｃ
）には、垂直なビン（３１）が突設され、このビン（３
１）に円弧状をなす外食（３２ａ）を有するセクターギ
ア（３２）の中央部が枢着されている。

このセクターギア（３２）の右端部側面における外歯（
３２ａ）は、前記アーム軸（２６）の歯車（２７）と噛
合し、かつ左端部上面に枢着されたローラ（３３）は、
前記第１円筒カム（１６）の溝（１６ａ）に摺動自在に
嵌挿されている。

従って、第１円筒カム（１６）が回転すると、セクター
ギア（３２）は、ビン（３１）を中心に、第２図時計方
向と反時計方向に往復して回動し、後述するようにアー
ム軸（２６）が１工程において、一方に２７０度回転さ
れた後、９０度反転させられるようになっている。

次に、第４図について、スピンドルの把持装置について
説明する。

ホルダー（３４）に収納された前記スピンドル（５）の
下端面には、拡径された裏孔（３５ａ）を有するテーパ
孔（３５）が設けられ、この裏孔（３５ａ）内に、概略
図で示す公知のチャック（３６）が収納されている。

スピンドル（５）の上端面に切設された段付孔（３７）
は、前記テーパ孔（３５）と連通され、この段付孔（３
７）内に頭部（３８ａ）を有する操作杆（３８）が、上
下動自在に挿入されている。

操作杆（３８）の下端部（３８ｂ）は、前記チャック（
３６）に連係されるとともに、その頭部（３８ａ）は１
段付孔（３７）内に収納された圧縮コイルばね（３９）
によって、常時上方に付勢されている。

（４０）はベルクランクで、その中間部は、ケース（１
０）に取付けられた支持板（４１）から前後方向に突出
する軸（４２）に枢着されている。

このベルクランク（４０）の一方のアーム（４０ａ）の
遊端部に枢着されたローラ（４３）は、前記板カム（１
９）の局面に転勤自在に摺接し、ま、た他方のアーム（
４０ｂ）の遊端部は、下端面（４４ｇ）の中間部が前記
操作杆（３８）の頭部に当接する揺動アーム（４４）の
遊端部に連結されている。

従って、板カム（１９）が１回転して、揺動アーム（４
４）が下方に回動すると、チャック（３６）は操作杆（
３８）を介して開放され、工具（６）の取り外しが可能
となり、また揺動アーム（４４）が上方に回動された場
合は、圧縮コイルばね（３９）の付勢力で、チャック（
３６）が閉じ、工具（６）が把持されるようになる。

第３図に示すように、アーム軸（２６）の下端部に、そ
の上面中心が固着された前記アーム（９）は、その両端
部側面には、互いに対称形をなすように。

それぞれ平面形が半円をなす抱持部（９ａ）が形成され
ている。この抱持部（９ａ）の開口部には、出没自在な
突片（９ｂ）が設けられて、抱持部（９ａ）内に工具（
６）を保持しうるようになっている。

アーム（９）は、第２図に示すような前後を向く停止位
置から、アーム軸（２６）の軸心（０）を中心として、
９０度時計方向に回動した工具マガジン（７）の交換口
（７ａ）の中心ＣＭ）と、スピンドル（５）の軸心（Ｐ
）との間を３６０度旋回しうるようになっている。

次に、マシニングセンタ用工具交換装置の作動について
説明する。

モータ（２２）が回転すると、第１円筒カム（１６）に
よって、セクターギア（３２）が第２図時計方向に回わ
リアーム軸（２６）、すなわちアーム（９）が第５図に
示す、待機位置から９０度回転され、第６図に示すよう
に、抱持部（９ａ）が工具マガジン（７）及びスピンド
ル（５）の工具（６）を保持する。

板カム（１９）によって、操作杆（３８）が下降し、チ
ャック（３６）が開くと、第２円筒カム（２０）によっ
て。

アーム軸（２６）が第３図想像線で示すように下降する
。

ついで、セクターギア（３２）が第２図時計方向に回わ
ると、アーム（２６）が第６図の矢印で示すように１８
０度回転して、工具マガジン（７）の工具（６）と、ス
ピンドル（５）の工具（６）のそれぞれの位置を変える
。

再びアーム軸（２６）が上昇されると、工具（６）はそ
れぞれ、工具マガジン（７）の把持部（図示略）及びス
ピンドル（５）のテーパ孔（３５）内に挿入される。

最後に、板カム（１９）によって操作杆（３８）が下降
して、チャック（３６）が閉じ、スピンドル（５）に交
換された工具（６）が装着される。

その後、第７図に示すようにアーム（２６）が９０度反
転して、待機位置に復帰する。

工具マガジン（７）内に戻された工具（６）は、工具マ
ガジン（７）内に収納されて、移動され、次に使用され
る工具（６）が工具マガジン（７）の把持部に保持され
た後、水平状態から垂直状態に９０度回動されて交換口
（７ａ）に到着する。

（変　形　例） 上記実施例においては、アーム軸を回転あるいは昇降さ
せるために１円筒カム及び板カムを使用したが、これに
代わり、従動体との直接接触により、従動体に周期的運
動を与える原動体としてのカムであれば、形状を問わな
い。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、工具を
交換するために昇降及び旋回するアーム軸及びスピンド
ルの把持部を、共に回転駆動手段で周期回転されるカム
で作動させるため、動作は迅速、かつ円滑となる利点が
ある。

また、装置全体の構造が簡単となるために、低コストで
製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したマシニングセンタの正面図
、 第２図は、第１図の■−■線による横断面図、第３図は
、第２図の■−■線による縦断面図、第４図は、第２図
のｍＶ−ｍＶ線による縦断面図、第５図乃至第７図は、
アームの揺動範囲をそれぞれ説明するための概略平面図
である。 （１）ベッド　　　　　　　（２）テーブル（３）コラ
ム　　　　　　　（４）ヘッドケース（５）スピンドル
　　　　　（６）工具（７）工具マガジン　　　　（８
）工具交換装置（９）アーム　　　　　　　（１，０）
ケース（１５）第１軸　　　　　　　（１６）第１円筒
カム（１６ａ）溝　　　　　　　　（１８）第２軸（１
９）板カム　　　　　　　（２０）第２円筒カム（２０
ａ）溝 （２２）モータ（回転駆動手段） （２３）　（２４）　（２５）歯車　　　　（２６）ア
ーム軸（２７）ギア　　　　　　　　（２８）ピン（２
９）ベルクランク　　　　（３０）　（３３）ローラ（
３２）セクターギア　　　　（３５）テーパ孔（３６）
チャック（把持装置）　　（３８）操作杆（３９）圧縮
コイルばね　　　（４３）ローラ（４４）揺動アーム 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マシニングセンタのヘッドケースに回転自在に支承され
   、かつ下端面に、工具を装着する把持部を有するスピン
   ドルと、多数の工具を収納し、かつ所望の工具を交換口
   まで移送しうる工具マガジンとの間に設けられたケース
   に、昇降かつ回転自在に支承されたアーム軸と、該アー
   ム軸に装着された抱持部を有するアームとを備え、スピ
   ンドルと工具マガジン間で、工具を交換するようにした
   工具交換装置において、前記アーム軸を回転させる第１
   カムと、前記アーム軸を昇降させる第２カムと、前記ス
   ピンドルの把持部を開閉する第３カムとを、それぞれ、
   回転駆動手段で回転させられる軸に装着して、同期的に
   連動させたことを特徴とするマシニングセンタ用工具交
   換装置。