JPS61274834A - 自動工具交換装置 - 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】 技術分野 本発明は、工作機械の自動工具交換装置に係り、特に工
作機械のスピンドル軸に取り付けられて工具の装着本数
が多く、加工時に必要な工具をランダムに呼び出すこと
ができ、同一軸上で工具の交換が短時間でできるように
した正逆回転自在の自動工具交換装置に関する。

従来技術 従来、工作機械の自動工具交換装置としては、制御装置
によって工具置き場から工具を把持して搬送し切削加工
機に取り付けるようにした工具搬送機を設けた機械、い
わゆるＮＣ機械は、非常に高価なものであり、多くの工
具を必要とする被加工物に対しては何台かのＮＣ機械を
必要とし、工具置き場を別途必要とする等種々の欠点が
あった。また切削加工機のスピンドル自体が移動して工
具置き場から工具を直接把持して搬送する機械もあるが
、この機械は工具を１個ずつ把持し搬送するので時間が
かかり、またＮＣ機械同様工具置き場を別途必要とする
欠点があった。またターレット式円板の円周上に工具を
取り付けて被加工物を加工する機械もあるが、取り付け
られる工具の本数は、円板の大きさによって限定され多
くの工具を取り付けることができないという欠点があっ
た。またこれらの従来例にあっては、取り付け交換し得
る工具の軸数を、被加工物の設計変更のたびごとに容易
に変更することはできない不便があった。

また本願出願人は、上記した従来技術の欠点を除くため
、移動台の往復動作によって一方向に間欠回転するチェ
ーンの各リンクごとに工具取付け装置を装着した自動工
具交換装置を特願昭５７−１５１２６７　　（特開昭５
９−４２２４２＞により提案したが、これによると、チ
ェーン上の工具取付け装置を１つ送るたびごとに移動台
を１往復させなければならないため、この１回の動作に
約１２秒を要し、工具の交換速度が遅く、またチェーン
は一方向にしか間欠回転しないので、加工が終了した工
具のすぐ前方にある工具を次に使用したいような場合に
は多くの時間がかかり、プログラム作成時に工具配置を
考慮しなければならない等、改良の余地があった。

目　　的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、直線的に往
復動する移動台に載置されかつ間欠的に回転するチェー
ンのリンクごとに工具が取り付けられる工具取付け装置
を設け、該チェーンの駆動を工具番号を記憶した制御装
置により制御されて回転するモータによりゼネバ機構を
介して行うことによって、工作機械のスピンドル軸に対
する工具の停止位置の精度、即ちチェーンの間欠回転の
割出精度を向上させると共に、ゼネバ機構の採用によっ
てモータの正逆回転によりチェーンの回転を正逆自在と
し、加工に必要な工具を最短距離でランダムに呼び出す
ことができるようにし、スピンドルの同一軸上で工具交
換が短時間で行えるようにすることである。また他の目
的は、チェーンの駆動を移動台の動作とは無関係とする
ことによって、移動台を工具のスピンドルからの離脱位
置に保持することでチェーンが連続的に間欠回転できる
ようにし、工具の交換速度を上記先願発明に比べて２倍
以上向上させると共に、構造の簡易化と小型化を図るこ
とである。

構成 要するに本発明は、移動台に適宜な間隔をもって回動自
在に配置された駆動側及び従動側のスプロケットと、こ
れらのスプロケットに巻き掛けられたチェーンと、該チ
ェーンの各リンクごとに取り付けられ各種の工具を取り
付け得るスリーブを設けた複数の工具取付け装置と、前
記移動台を直線方向に往復動させる往復駆動装置と、前
記駆動側のスプロケットを間欠的に一方向に回転させる
間欠回転駆動機構とを設け、該間欠回転駆動機構は、前
記複数の工具の工具番号を記憶して適宜な工具を選択し
て該工具の移動用駆動信号を選出する制御装置と、該制
御装置からの信号により回転するモータと、該モータに
より駆動され前記駆動側のスプロケットの回転角度を割
り出して該スプロケットを所定角度ずつ間欠回転させる
ゼネバ機構と、前記工具取付け装置の所定の停止位置を
検出して前記モータを停止させる割出位置検出装置とか
らなることを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発
明に係る自動工具交換装置１は、駆動側のスプロケット
２と、従動側のスプロケット３と、チェーン４と、工具
取付装置５と、往復動機構６と、間欠回転駆動機構７と
を設け、該間欠回転駆動機構７は、制御装置８と、モー
タ９と、ゼネバ機構１０と、割出位置検出装置１１とか
らなる。

駆動側及び従動側のスプロケット２，３は、移動台１２
に適宜な間隔をもって回動自在に配設されており、駆動
側のスプロケット２は、移動台１２に固着された軸受１
３により回動自在に支持された駆動軸１４にキー１５を
介して固定されている。従動側のスプロケット３は、移
動台１２に固定された取付台１６と一体の取付軸１８に
軸受１９を介して回動自在に取り付けられている。軸受
１９はナツト２０によって軸方向に拘束され、従動側の
スプロケット３は軸受１９のアウタレース１９ａに圧入
されている。

チェーン４は、駆動側及び従動側のスプロケット２．３
に巻き掛けられており、複数のリンク４ａ及びこれらの
リンクを連結する複数のローラ４ｂとからなる。

工具取付装置５は、チェーン４の各リンク４ａごとに取
り付けられており、各種の工具２２を取り付け得るスリ
ーブ２３を設けたものであって、各スリーブ２３は工具
取付板２４に着脱自在に取り付けられており、通常工具
２２とスリーブ２３とは一体化されている。チェーン４
のリンク４ａには複数のブラケット２５が取り付けられ
ており、該ブラケットに取付板２４が固着されている。

そして取付板２４の長穴２４ａには矢印Ａ、Ｂの如く該
長大に沿って往復動し得るつまみ２６が設けられており
、該つまみを矢印Ａの方向に移動させることによってス
リーブ２３を取付板２４から取り外すことができ、また
取り付けられたスリーブに対してつまみ２６を矢印Ｂの
方向に移動させることによって該スリーブが取付板２４
に固定されるようになっている。

往復動駆動装置６は、移動台１２を第３図に示すように
、矢印Ｃ，Ｄの如く直線方向に往復動させるようにした
ものであって、主軸台４２にはエアシリンダ２９が固着
されており、該エアシリンダのピストンロッド３０の一
端３０ａには連結体３１が螺着され、該連結体によって
移動台と一対の連結板３２が固着され、移動台１２は案
内レール３３に摺動自在に嵌合している。

間欠回転駆動機構７は、駆動側のスブロケ７）２を間欠
的に一方向に回転させるようにしたものであって、制御
装置８は、複数の工具２２の工具番号を記憶して適宜な
工具２２を選択して該工具の移動用駆動信号を送出する
ようにすると共に、往復駆動装置６を作動させるように
したものであって、適宜な固定部に装着されている。モ
ータ９は制御装置８からの信号により回転するようにし
たものであり、移動台１２に該移動台と共に一対的に移
動するように固定されている。

ゼネバ機構１０は、モータ９により駆動され、駆動側の
スプロケット２の回転角度を割り出して該スプロケット
を所定角度ずつ間欠回転させるようにしたものであって
、駆動軸１４に固着されたゼネバ歯車３５と、該ゼネバ
歯車の円周上に複数、例えば６カ所に形成された駆動用
溝３５ａに嵌合して摺動可能なピン３６が植設されると
共に、ゼネバ歯車３５の円弧状の凹部３５ｂの曲率半径
と等しい曲率半径の円板部３８が形成された駆動板３９
と、該駆動板３９がキー４９によって取り付けられた回
転軸５０とからなり、該回転軸は軸受５１及び５２によ
って回動自在に支持されており、同軸上にウオーム歯車
５３がキー４９によって取り付けられている。該ウオー
ム歯車５３には中間軸５４に固定されたウオーム５５が
噛合しており、該中間軸５４は、軸受５６及び５７によ
って回動自在に支承されている。そして該中間軸の一端
にはキー５８によって歯車５９が取り付けられており、
該歯車はモータ９の回転輪６０に取り付けられた歯車６
１と噛合している。

割出位置検出装置１１は、工具取付け装置５の所定の停
止位置を検出してモータ９を停止させるようにしてもの
であって、駆動軸１４の上端１４ａにねじ６３により固
定されたスリーブ６４と、該スリーブに固着された複数
の検出体６５と、該検出体により開閉されるようにした
複数のリミットスイッチ６６とからなる。そしてこの各
検出体６５は工具取付け装置５の数と同一の数だけ設け
られており、各検出体の位置が各工具取付け装置５の位
置に対応している。そして所定の工具取付け装置５がス
ピンドル部２８の位置に到達した場−合において、該工
具取付け装置の位置検出用の検出体６５は特定のリミッ
トスイッチ６６を開閉させる位置に到達するように構成
されている。

スリーブ２３のテーバ部２３ａはスピンドル部２８のテ
ーバ穴部２８ａに嵌合することによって、該スピンドル
部２８と一体化され、同一速度で回転し得るように構成
されており、また図示の実施例においてはチェーン４の
リンク４ａは２８個となっており、一つ置きにに工具取
付け装置５が取り付けられているため、チェーン４には
該工具取付け装置が１４個取り付けられている。ただし
この工具取付け装置の数は駆動軸１４と取付軸１８の容
量距離を変更することによって、チェーン４の長さが変
わるのでこの数を自由に変更することができることは言
うまでもない。

作用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について説明する。各図に示す状態においては移動台１
２が最左端位置にあり、工具２２を取り付けたスリーブ
２３のテーパ部２３ａがスピンドル部２８のテーパ穴２
８ａに挿入され、被加工物４０を工具２２によって加工
し得る態勢となっている。この状態で主軸台４２か被加
工物４０のいずれか一方が移動し、被加工物４０に対す
る所定の加工が終了すると、制御装置８からの信号によ
って往復駆動装置６のエアシリンダ２９が作動し、ピス
トンロッド３０が矢印りの方向に吸引されて同方向に移
動し、同時に連結板３２を介して移動台１２も同方向に
移動する。そしてスリーブ２３のテτバ部２３ａがスピ
ンドル部２８から完全に抜は出して工具取付け装置５が
スピンドル部２８に干渉することなく移動することがで
きるようになると、制御装置８からの信号によってエア
シリンダ２９の作動が停止する。そして移動台１２はこ
の位置に固定されることになり、同時に制御装置８から
モータ９に信号が送出され、該モータが回転すると、そ
の回転軸６０に固定された歯車６１によって歯車５９が
回転させられ、中間軸５４を介してウオーム５５が回転
し、これによってウオーム歯車５３が駆動されて、駆動
板３９が回転し、そのピン３６がゼネバ歯車３５の溝３
５ａに嵌合する際に、該ゼネバ歯車が図示の実施例では
６分の１回転、即ち６０度間欠回転する。そして駆動板
３９の円板部３８がゼネバ歯車３５の円弧状の凹部３５
ｂに嵌合している際には、ピン３６は溝３５ａから抜は
出しており、たとえ駆動板３９が回転してもゼネバ歯車
３５は回転せず、停止している。

このような位置において、特定の工具取付け装置５はス
ピンドル部２８の正面に到達しており、この動作によっ
て所望の工具２２が選定された場合には、制御装置８か
らの信号によってモータ９が停止し、ゼネバ機構１０も
この位置に停止し、工具取付け装置５はこの位置から他
の位置に移動しない状態に固定されるｂそこで制御装置
８からの信号によってエアシリンダ２９が作動し、その
ピストンロッド３０が第３図において矢印Ｃの方向に移
動すると、連結板３２を介して移動台１２が同方向に移
動し、スリーブ２３のテーパ部２３ａがスピンドル部２
８のテーパ穴２８ａに挿入され、再びスピンドル部２８
によって工具２２が回転し、被加工物４０に次の加工が
なされる態勢となる。

上記のようにして制御装置８か゛らの信号によってモー
タ９及びエアシリンダ２９が適宜作動して工具２２を自
動的に交換することができるが、本発明自動工具交換装
置１においては制御装置８からの信号によってモータ９
はいずれの方向にも回転することができ、またゼネバ機
構１０もいずれの方向にも回転することができる構造と
なっているので、チェーン４も同様にいずれの方向にも
回転することができる。このため制御装置８のプログラ
ムを作成するにあたっては工具配置を自由に設定するこ
とができ、例えば各種の工具２２がいずれの工具取付け
装置５に取り付けられていても、移動台１２を矢印りの
方向に移動させたまま間欠的に駆動軸１４を介してスプ
ロケット２を任意の方向に連続的に間欠回転させて所望
の工具２２がスピンドル部２８の正面に到達するまでチ
ェーン４を回転させることができ、この結果ランダムに
工具を呼び出すことが可能となる。従って、一度加工が
完了した工具２２のすぐ隣の工具２２を再び使用するよ
うな場合にはゼネバ歯車３５をいずれかの方向にわずか
６０度回転させるだけで該工具を使用することができ、
従来例のようにすぐ隣の工具を使用するのにチェーンを
１まわりさせる必要がなくなった。

また一度加工が完了した工具２２から遠く離れた工具２
２を次に使用したいような場合には、最短距離の方向に
駆動軸１４を回転させて速やかに所望の工具２２をスピ
ンドル部２８の位置に到達させることができる。

上記動作において、割出位置検出装置１１は、駆動軸１
４がゼネバ歯車３５によって回転し、特定の検出体６５
が特定のリミットスイッチ６６を開閉させると、これに
よって制御装置８に信号が入り、該制御装置８からモー
タ９に対して停止信号が送出されて該モータが停止する
。そしてこのような動作が繰り返されて自動的に工具２
２をスピンドル部２８に対して交換することができる。

なお図示の実施例ではチェーン４に工具取付け装置５が
１４個取り付けられているが、駆動側のスプロケット２
と従動側のスプロケット３との８間距離を長くしてチェ
ーン４の長さを長くすれば、より多くの工具取付け装置
５が取り付けられ、工具２２の種類が多くなる。またゼ
ネバ歯車３５の分割数は図示の実施例では６となってい
るがこれはこの数に限定されるものでないことは勿論で
ある。

効果 本発明は、上記のように構成され、作用するものである
から、直線的に往復動する移動台に載置されかつ間欠的
に回転するチェーンのリンクごとに工具が取り付けられ
る工具取付け装置を設け、該チェーンの駆動を工具番号
を記憶した制御装置により制御されて回転するモータに
よりゼネバ機構を介して行うようにしたので、工作機械
のスピンドル軸に対する工具の停止位置の精度、即ちチ
ェーンの間欠回転の割出し精度を向上させることができ
る効果が得られ、ゼネバ機構の採用によってモータの正
逆回転によりチェーンの回転を正逆自在とすることがで
き、加工、に必要な工具を最短距離でランダムに呼びだ
すことができるという効果があり、またスピンドルの同
一軸上で工具交、換が短時間で行えるという効果がある
。またチェーンの駆動を移動台の動作とは無関係とした
ので、移動台を工具のスピンドルからの離脱位置に保持
することでチェーンが連続的に間欠回転できることとな
り、工具の交換速度を上記先願発明に比べて２倍以上向
上させることができ、構造の簡易化と小型を図ることも
可能である等極めて優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図は自動工具交換装
置及び被加工物の相互関係を示す斜視図、第２図は自動
工具交換装置の要部横断面平面図、第３図は自動工具交
換装置の縦断面図である。 １は自動工具交換装置、２は駆動側のスプロケット、３
は従動側のスプロケット、４はチェーン、４ａはリンク
、５は工具取付け装置、６は往復駆動装置、７は間欠回
転駆動機構、８は制御装置、９はモータ、１０はゼネバ
機構、１１は割出位置検出装置、１２°は移動台、２２
は工具、２３はスリーブである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動台に適宜な間隔をもって回動自在に配置された駆動
   側及び従動側のスプロケットと、これらのスプロケット
   に巻き掛けられたチェーンと、該チェーンの各リンクご
   とに取り付けられ各種の工具を取り付け得るスリーブを
   設けた複数の工具取付け装置と、前記移動台を直線方向
   に往復動させる往復駆動装置と、前記駆動側のスプロケ
   ットを間欠的に一方向に回転させる間欠回転駆動機構と
   を設け、該間欠回転駆動機構は、前記複数の工具の工具
   番号を記憶して適宜な工具を選択して該工具の移動用駆
   動信号を選出する制御装置と、該制御装置からの信号に
   より回転するモータと、該モータにより駆動され前記駆
   動側のスプロケットの回転角度を割り出して該スプロケ
   ットを所定角度ずつ間欠回転させるゼネバ機構と、前記
   工具取付け装置の所定の停止位置を検出して前記モータ
   を停止させる割出位置検出装置とからなることを特徴と
   する自動工具交換装置。