JPS6142756Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は工具交換アームの進退及び施回動を２
枚の確動カムによつて行う駆動装置に関するもの
である。

従来、工具交換装置における工具交換アームを
進退及び施回動させる駆動源の代表的な構成は、
シリンダ駆動源としてアームを進退動させ、別設
のシリンダと直結のラツクをアーム軸上の長身な
ピニオンに噛合させてラツクの進退動でアームを
施回動させる方式としたものである。また、別方
式のものでもアームの進退動と施回動とを別の駆
動源に求め、両者の同期部材を介して工具交換ア
ームの運転を司らせている。従つて、従来の工具
交換アームにおける駆動装置の欠点、２組の駆動
源と両者の動作時期を合わせる同期部材とが不可
欠であり、工具交換時にアームの２つの駆動源を
同時に、または前後して時経列的（シーケンシヤ
ル）に指令して工具交換作用を行わせなければな
らないから、工具交換時間を大幅に短縮させるこ
とができないなどである。また、駆動装置にカム
機構を導入したものが提供されているが、省スペ
ース化が図れない欠点がある。

一方、単軸マシニングセンターで工具を高速変
換させる要求が増大し、工具交換アームを介した
工具マガジンと主軸間の工具交換方式には限界が
あるとして、アームレスのダイレクトチンジ方式
が出現している。このダイレクトチエンジ方式の
欠点は、工具マガジンを移動して主軸との間で工
具交換としなければならないから、小型のものに
限定され且ワークやテーブルとの干渉問題があ
る。

本考案のアーム駆動装置は、上記問題点に鑑み
てなされたもので、１つの駆動源でアームを進退
及び施回動する専用の２枚の確動カムをアーム軸
と直交する支軸に重ねて取付け作動させるように
したものであり、駆動装置の省スペース化とアー
ムの高速追従性が向上すると共に、アームの進退
動と施回動との間の同期調節も歯車の噛合関係だ
けで簡単に行える。

次に本考案工具交換アームの駆動装置を図面の
実施例で説明する。第１、２図において、工具交
換アームTAはその両端に工具の把持器１０ａ，
１０ｂを備え、主軸頭１の主軸２に嵌着する工具
T₁と工具マガジンTMの割出位置イにある工具T₂
とを同時に保持し、アームの進退動と施回動とに
より工具T₁，T₂を交換する。上記工具交換アー
ムTAの駆動装置DSはコラム３と工具マガジン
TMとの狭い空間に装備されていて、以下詳記す
るカム機構によつてアームTAを制御する。工具
交換アームTAの支持軸１０は、筐体４の前後に
設けたすべり軸受４ａ，４ｂに回動及び摺動自在
に承持され、その中腹には施回用のピニオン１１
が嵌着し、筐体外の前端には摺動用の連結片１２
が嵌着されている。５はカムボツクスで、筐体４
の外壁に連設されていて、内外壁５ａ，５ｂに架
連した支軸１３に２枚のカム円板１４，１５が回
転自在に軸受１６，１７を介して２枚重ねに承持
されている。上記カム円板１４，１５は、アーム
TAの支持軸１０と直交する支軸１３に承持され
ているから、外径方向が支持軸１０の方向と一致
し、コラム３と工具マガジンTMとの狭い空間内
に納められている。そして、各カム円板１４の外
周には歯車１４ａ，１５ａが刻設され、これが第
２図のように１つの駆動源に結ばれている。即
ち、カムボツクス５に隣接したギヤボツクス６の
後端壁６ａには１つの油圧モータOM（他の駆動
部材でもよい）が取付けられ、この出力軸７に嵌
着したベベルギヤ８を第１軸２０のベベルギヤ２
１と噛合させている。第１軸２０の大歯車２２と
第２軸２３の大歯車２４とが噛合して、この大歯
車２４がカム円板１４の歯車１４ａと噛合し、反
時計方向へカム円板１４を回動させる。カム円板
１５の歯車１５ａは、第２軸２３の小歯車２５に
噛合する第３軸２６の大歯車２７と噛合され、第
４図のように時計方向へカム円板１４の１／２の
回転数で回動される。

アームTAを進退動させるカム円板１４の駆動
機構は第１〜３図のように構成されている。即
ち、カム円板１４の上面には、環状の溝カム１４
ｂが刳設されて確動カムを形成し、この溝カム１
４ｂにカムボツクス５の上蓋５ｂにピン２８を枢
支したレバー２９中腹の転子３０が係合されてい
る。上記レバー２９の自由端は、上蓋５ｂ内を支
持軸１０と平行な前後方向に貫通承持された連結
杆３１の後端３１ａと枢着され、また連結杆３１
の先端３１ｂは支持軸１０の先端に嵌着し連結杆
１２と結合されている。而して、反時計方向へ回
動するカム円板１４の溝カム１４ｂに倣う転子３
０でレバー２９が第３図実線、鎖線間を揺動し、
これでアームTAを進退動させる。上記溝カム１
４ｂは大径部１４ｃと小径部１４ｄ及び両者１４
ｃ，１４ｄをつなぐ傾斜部１４ｅからなり、大径
部１４ｃの回動角は約160゜、小径部１４ｄの回
動角80゜、傾斜部は60゜，60゜に定めれれてい
る。そして、上記カム円板１４は１回のATC操
作で１回転し、その所要時間は約3pecに定めら
れている。

次に、アームTAを施回動させるカム円板１５
の駆動機構は、第１、２、４図のように構成され
ている。即ち、カム円板１５の下面には、環状の
溝カム１５ｂが刳設されて確動カムを形成し、こ
の溝カム１５ｂにカムボツクス５の壁面５ａにピ
ン３５を枢支したレバー３６中腹の転子３７が係
合されている。上記レバー３６の自由端は、壁内
５ａを支持軸１０と直交する左右方向に貫通承持
されたラツク杆３８の後端３８ａと枢着され、こ
のラツク杆３８の先端側が中間軸３９に承持され
た長身な中間ピニオン４０に噛合している。上記
中間ピニオン４０はアームの支持軸１０に設けた
ピニオン１１と噛合されており、前記カム円板１
４によつてアームTA進退動すると、ピニオン１
１が中間ピニオン４０上を噛合したまゝ摺動す
る。而して、時計方向へ回動するカム円板１５の
溝カム１５ｂに倣う転子３７でレバー３６は第４
図に示すａ，ｂ，ｃ，ｄの各位置に揺動し、ａ位
置を基準（アームTAの待機位置）にしてアーム
TAを90゜及び最大180゜施回する。上記溝カム
１５ｂは、レバー３６を基準位置ａにおくカム面
a′と、レバー３６をｂ位置（アームを時計方向へ
90゜施回）におくカム面b′，b′と、レバー３６を
ｃ位置（アームを反時計方向へ90゜施回）におく
カム面c′，c′とレバー３６をｄ位置（アームを反
時計方向へ180゜施回）におくカム面d′からな
る。尚、カム円板１５は１回のATC動作で半回
転し、その所要時間は約3pecに定められ、前記
カム円板１４とのタイミングは第５図のように定
められている。

本考案のアーム駆動装置DSは上述のように構
成され、以下のように作用する。先ず、各カム円
板１４，１５が第３、４図の状態にあるとき、レ
バー２９の回転３０はカム１４の大径部１４ｃに
係合してアームを後退させ、レバー３６の回転３
７にカム面a′に係合してアームを待機した位置に
おく。この状態からATC動作がはじまり、カム
円板１５が20゜回転（カム１４は40゜）すると、
転子３７はカム面b′に係合してアームTAを時計
方向へ90゜施回させ、アーム両端の把持１０ａ，
１０ｂが主軸２２の工具T₁及び工具マガジンTM
の工具T₂を第１図のように保持する。この後、
カム円板１５が20゜〜41゜回転（カム１４は40゜
〜80゜）の区間にツールアンクランプが行われ、
カム円板１５が80゜〜142゜（カム１５は41゜〜
71゜）の回転区間でピン３０が溝カム１４ｂの小
径部１４ｄに至り、第３図の鎖線のようにアーム
TAが前進して各工具T₁，T₂を引き抜く。これに
続いて、カム円板１５が71゜〜111゜の回転区間
（カム１４は142′〜222゜）でピン３７がカム面
e′に至り、アームTAが反時計方向へ180゜施回
し、主軸２の工具T₁とマガジンTMの工具T₂とを
入れ替える。そして、カム円板１４が222゜〜282
゜（カム１５は111゜〜141゜）の回転区間でピン
３０が再び大径部１４ｃに至り、アームTAが前
進位置から後退させて新しい工具T₂を主軸２に
嵌入し、古い工具T₁をマガジンへ戻す。この
後、カム円板１５の141゜〜157゜（カム１４の
282゜〜315）の回転区間でツールクランプが行わ
れ、カム１５が157゜〜177゜（カム１４は315゜
〜355゜）の回転区間でピン３７がカム面d′に至
り、アームTAは待機位置へ反時計方向に90゜施
回し静止する。以上でカム円板１４は１回転し、
カム円板１５は半回転して停止され、ワークの加
工時間となる。ワークの加工後、再び工具交換作
用が前回と同様に行われるも、今回はカム円板１
５が残りの半回転を利用してアームTAの施回運
動をカム面d′→c′→b′→a′の順序でピン３７を倣
わせるから、アームTAの時計方向180゜施回で
工具交換作用を行う。

尚、ATC時間は第５図で明らかなよう3pec以
内の高速動作を行うから、各部材２９と３１ａ，
３６と３７ａの結合部にはバツクラツシユ除去機
能を付加したり、支持軸１０の後端部１０ａ内に
はアームTAの進退動や施回動を円滑に作動さ
せ、且動きを規制する補助部材を設けることが好
ましい。また、各部材の構成は上記一実施例に限
定されない。例えば、上記実施例ではアームTA
を進退動させるカム円板１４の圧力角を小さくし
て高速追従性を向上させるため、このカム円板１
４の回転数をカム円板１５の２倍に増速させてい
る。而し乍ら、溝カム１４ｂの圧力角が高速追従
性に問題がなければ、カム円板１４上に２サイク
ル分の溝カム１４ｂを刻設し、しかもカム円板１
４をカム円板１５と同一速度で同一方向に回転駆
動させるようにしてもよい。この変更例によると
きは２枚のカム円板１４，１５を１つの歯車２４
又は２７によつて駆動すればつく、両者の同期調
節も歯車との噛合位相をかえるだけで簡単に行え
る。

本考案の工具交換アームの駆動装置は工具交換
アームの支持軸に直交する支軸に２つのカム円板
を重ねて承持させ、前記各カム円板は外周に刻設
した歯車を介して１つの駆動源に結ぶと共に、各
カム円板の外側面に前記アームの進退及び施回用
の溝カムををもち、この溝カムはレバーに枢着し
た転子と係合して各レバーに別々の揺動を与え、
前記アームの進退用カム円板と係合するレバーは
アームの進退部材と結び、アームの施回用カム円
板と係合するレバーをアームの施回部材に結んだ
から、駆動装置の省スペース化が図られてコラム
と工具マガジンとの狭い空間内に工具交換アーム
を装備することができ、２枚組の確動カムの採用
でアームの高速追従性が向上すると共に、アーム
の進退動と施回動との間に特別な同期部材を必要
としないから、工具の高速交換を可能とするし、
アームの進退動と施回動との間の微妙な同期調節
は、２枚のカム円板を駆動歯車との噛合関係に位
相差をつけるだけで簡単に調整できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の工具交換の駆動装置を示す断
面図、第２図は駆動装置を第１図の−線方向
から見た断面図、第３図は工具交換アームを進退
動する摺動カムの駆動系を示す正面図、第４図は
工具交換アームを施回動する施回カムの駆動系を
示す正面図、第５図はフローチヤート図である。 TA……工具交換アーム、１０……支持軸、１
１……ピニオン、１２……連結片、１３……支
軸、１４，１５……カム円板、１４ａ，１５ａ…
…歯車、１４ｂ，１５ｂ……溝カム、OM……油
圧モータ、２１〜２７……歯車列、２９，３６…
…レバー、３０，３７……転子、３１……連結
杆、３８……ラツク杆、３９……中間軸、４０…
…中間ピニオン、DS……駆動装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 工具交換アームの支持軸に直交する支軸に２つ
   のカム円板を重ねて承持させ、前記カム円板は外
   周に刻設た歯車を介して１つの駆動源に結ぶと共
   に、各カム円板の外側面に前記アームの進退及び
   施回用の溝カムをもち、この各溝カムはレバーに
   枢着した転子と係合して各レバーに別々の揺動を
   与え、前記アームの進退用カム円板とと係合する
   レバーはアームの進退部材と結び、アームの施回
   用カムと円板と係合するレバーをアームの施回部
   材に結んだことを特徴とする工具交換アームの駆
   動装置。