JPS6190844A - 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】 （Ｍ業上の利用性） 本発明は、使用済の工具を加工装置のヘッドから自動的
に取りはずし、次に使用が予定されている工具を種々の
工具を保管する保管装置から取り出して加工装置のヘッ
ドに装填する自動工具交換装置の改良に関する。

（従来の技＃Ｉ） 従来の工具交換装置には、回動可能なアームの両端にそ
れぞれ工具把持爪機構が設けられている。

そして、工具交換作業においては、アームの一方の端部
の把持爪機構には、加工装置に取付けられた状態になっ
ている使用済工具を把持させるとともに、ｌｌａ端部の
把持爪＊ｆＩｌｔには次に使用予定の工具を把持させる
よう−にし、次に、アームを反転させて、次に使用予定
の工具を把持爪機構から解放して加工装置に設置し、使
用済工具を保管装置の所定の保管場所に戻すようＫする
。この操作を帰来の装置は、工具を把持し、解放する把
持爪を操作するためのシリンダ装置と、アームを反転さ
せるたののシリンダ装置とを各々用いて行うようＫして
いる。

口のように、蛇来の工具交換装置ニー１：、工具の把持
、解放用のシリンダ装置と、アーム反転用のシリンダ装
置とをそれぞれ別々に設けてＴ具交換作業を行うように
しているので装置４４造が復維であるとともに大型化す
るという問題がある。またコスト的にも不利である。

（発明の目的） 本発明は、把持爪の動作と、アームの動作とはそれぞれ
別々の動きではあるが互いに一定の関係を持っているこ
とに着目して上記１ＴＩｉｉ＃Ｊ作を単一の例えばシリ
ンダ装置等の駆動装置によって行なわしめ、駆動装置の
敢を減少し得る自・動工具交換装置を提供することをそ
の目的とする。

（発明の構成） すなわち、本発明の自動工具交ｒｌＡ装置は、２つのラ
ンク部分が形成され駆動装置に接続された９合ラック軸
を備えており、このラック部分の歯は、互いに平行な列
を形成するように並んでいる。このτ〈合ラック軸の一
方のう５ツク部分には、該ラック軸の直交方向に延びる
筒状部材に形成されたビニオ／が噛合するようになって
いる。この筒状部材の一端には、工に１を把持したり、
解放したりする工具把持機構と軸方向の所定位置で係合
する係合部が形成されている。上記工具把持機構は、工
具交換アームの両端部に配置されており、この工具交換
アームの中央部は、このアームと直角方向に延び回転可
能な軸部材の先端に固定されている。

この軸部材は、筒状部材に嵌合しており、突出位置と後
退位置との間を筒状部材内側を軸方向にす。

なわち前後に摺動可能になっている。また、軸部材には
、ビニオ／が形成されており、このとニオンは、軸部材
が突出位置にあるとき、腹合ランク軸の他方のラック部
分と係合しこれによって軸部材は回転することができる
ようになっている。また、軸部材が後退位置から突出位
置まで移動したとき、工具把持機構と筒状部材との係合
が解除するよう罠なっている。

（実施例の説明） 以下図面を参照して、本発明の実施例につき説明する。

第１園及び第２図は、本発明の／実施例に係る自、助工
具交換装鴬１０を備えた加工装置Ｍの全体′ｆ！：戦略
的に示したものであり、本例の自効工具交換装置１０は
、回転可能な動部材１２に固定された工具交換アーム１
４　ｆ：、ｔｉηえている。、ｆｆｌ　’ｙ−ム１４の
両端部には、工具把持機構１６．１８が設置されている
。また、交換装置１０の側部には、軸２０のまわりに回
１肋呵能な工具ホルダ２２が取付けらｉｔでおり、この
ホルダ２２には、放射状に俵数の、異なる機能を有する
工具２４が格納されている。任意の工具２４を、工具ホ
ルダ２２から選−折重に吹出し又は格納することができ
るようになっている。選択旧に取出されあるいは格納さ
れる工具２４ｉｉ、第３図に示すように上記交換アーー
１４が上下方向に帆びる回転位置にあるとき、上側の把
持様ｊ：ｉ　１８に対応する位置に設けられた工具支持
機６４２６に保持されるようになっている。

また、下側の把持機構１６に対応する位置には、加工装
置Ｍの主軸ヘッド３０の支持？Ａｆｊｉ９０が位置する
ようになっている。第３図忙示すように交換アーム１４
は、その中央部で軸部材１２の前端にボルト３２によっ
て固定されている。交換アーム１４はほぼ矩形断面を有
する中空構造であり・′その両端部内側に工具２４を把
持又は：解放するための工具把持機構１６，１８を収容
している。工具把持機６１１６．１８は同一の構造であ
るので、把持機構１６についてのみ説明し、把持機構１
８１−ｒフいては、各構成部品に把持機構１６と同一９
．′・符号を付して説明を省略する。把持ｆｉ宥１６は
、軸部材１２に回動自在に嵌合した環状部材３４に一端
側で枢支されるリンク３６をυｉｔ／えている。す／り
３６の池端側は交換アーム１４によってその内閣に摺動
自在に支持された摺動部材３７に鋸支されている。また
、工具把持機構１６は、一対の互いに向き合った配置の
爪部材３８．４０を備えており、これらの爪部材３８．
４０はそれぞれビン４２．４４のまわりに枢動可能に、
摺動部材３７に取付けられている。この爪部材３８．４
０は、一方の先端部に円弧状を成す爪部３８　ａ＋４０
　ａをｔｌｌえており、この爪部３８ａ、４０ａが互い
に接近し、あるいは遠ざかることにより工具を把持しあ
るいは、解散することができるようになっている。枢軸
すなわちビン４２．４４を介して爪部３８　ａ　＊　４
０　ａとは反対側において、爪部材３８゜４０の間には
圧縮バネ４６が配置されており、このバネ４６は爪部材
３８．４０を閉じ方向に付勢している。また、爪部材３
８．４０は、それぞれ内側に向って突起３８ｂ、４０ｂ
を備えており、第５図を併わせで参照すればこれらの突
起３８ｂ。

４０ｂば、アーム１４の先端部に固定されたスト７・９
部材４８のストン／４５０１５２に当接し得るようにな
っており、当接することによって爪部材３８．４０の開
き方向への動きが制限される。又、軸部材１２には環状
部材３４に隣接して篩状部材５４が嵌合している１、第
６図に示すようにこの筒状部材５４の前端両側には一対
の突起５６が設けられており、この突起５６は環状部材
３４の後端にり０°づつ隔置して設けられた≠っの凹部
３４ａＫ係合し得るようになっている。また１漕法部材
５４の後端部にはピニオン５８が形成されており、この
ビニオ１５８は尚状部材５４と直角方向に延びる複合ラ
スク軸６０に係合するようになっている。９合ラック軸
６ｏは円の一部を直角に切欠いた断面形状を有する棒体
であり、上記切欠きによって形成された段部に下呵きに
設けられた第１ラック部分６２と下端部に設けられた第
２ラック部分６４のλつのほぼ平行なうツク部分を有す
る。尚状部材５４のピニオ１５８は複合ラック軸６０の
第７ラック部分６２に噛合しておりＮ合うック軸６０を
操作することにより筒状部材５４は軸部材１２のまわり
を１！２Ｉ動するようになっている。Ｃ１状部材５４の
突起５６が環状部材３４の四部３４ａに係合した状態で
回動するときには、環状部材３４が回動しそれに応じて
工具把持機構１６．１８は、交換アーム１４内において
第≠図に示すような突出位置と第７図に示すようなｍ　
Ｊ位置との間１を摺動する、この場合、爪部材３８゜４
０は、突出途中において、工具２４に当たりその先端部
がバネ４６の弾性力に抗して押し開かれて、工［２４ｉ
爪部３８　ａ　ｒ　４０　ａの中央部に取込む３円弧状
になっている爪部の中央部は先端部よりも・間隔が大き
くなっているので工具２４が中央部に取込まれると爪部
材３８．４０は、バネ４６の付勢力により元のように閉
じられ、これによって工具２４が把持されることになる
。このように、把持機構１６．１８が突出位置以外のと
ころにあるときには、爪部材３８．４０を開かせること
ができるが、突出位置に達した後は、爪部材３８．４０
の突起３８　ｂ、４０ｂがストッパ５０゜５２に当従す
るので爪部材３８．４０の開き方向への動きが阻止され
−たん把持され念工具２４は、安定して把持状態に維持
される。

軸部材１２は、後端でシリンダ装置６８に接続されてお
りこの装置６８によって前後すなわち、軸方向に肋かさ
れるようになっている。シリンダ装置６８が作動してａ
部材１２が第３図に示す後退位置から前方に移動して突
出位置に達したときには、筒状部材５４と環状部材３４
との係合は解除されるようになっている。一方、軸部材
１２の後部にハ、ヒニオ７７０が形成されており、＠部
材１２が突出位置に達したときには、このビニオ／７０
が複合ラック軸６０の第２ラック部分６４に噛合する。

従って、軸部材１２が突出位置にあるとき複合ラック軸
６０が駆動されると軸部材１２が回転されアーム１４が
回転させられるようになっている。この場合、筒状部材
５４もｌ！Ｊ１転させられるが、シリンダ装置６８を固
定したハクソンダ７２に取付けられた複合ラック軸６０
のケーシング７４の先端部によって軸方向の動きが阻止
されるので、軸部材１２が突出位置に移動すると環状部
材３４と筒状部材５４との係合が解除され、把持機＃１
１６，１８は移動しない。また、複合ラック１１１６０
ｆ、駆動するため−にシリンダ装置７８が設けられてい
る。シリンダ装置７８は、第ｇ図に示すように複合ラッ
ク軸６０の後端に接続されるとともにケーシング７４に
固定されている。また、複合ラック軸６０の前端には、
近接ピース８０を備えたロッド８１が取付けらＩしると
ともに、ケーシング７４には、一定間隔で近接スイッチ
８２゜８４を取付けたブラケットが固定さ１している。

この近接ピース８０、及び近接スイッチ８２．８４は、
シリンダ装置７８の作動位置を検出する検出器を（７（
ｊ成する。

次に作動について説明する。

加工工具２４の交換作業は、加工装置Ｍによる７つの加
工工程が終了したとき開始される。７つの加工工程が終
了すると加工装置Ｍの主軸ヘッド３０、すなわち使用済
の交換用工具２４が取付けられた部分が所定の位置まで
上昇して、γ−ム１４の先端に取付けられた把持機構１
６に接近する。このとき、既に欠に使用される工具２４
が把持機構１８に接近した位置に配置されている。第３
図に示すように、工具２４の待機場所での支持機構２６
と主軸ヘッド３０の支持機構９０とは同一の構造を有し
ている。すなわち、ベアリング９１のまわりをバネ９２
で支持した構造になっている。一方、工具２４には、そ
の係合端部に大径部２４ａとその内側に小径部２４ｂを
備えており、工具２４が支持機構２６及び９０に係合す
る場合には、水平方向に移動しつつ大径部２４ａがバネ
力に抗してベアリング９１を押し拡げて鵡人し、小径部
２４ｂで係合する。次して使用されるエニ１２４及び使
用済の１具が所定の接近位置に配置きれる前は、把持爪
機ｆ＋１１６　、　ｌ　８は、第７図に示す後退位置に
あり、それが上記の辰近した位１４（（配置されると同
１寺にシリンダ装置７８が作動して環状部材３４をりＯ
ｏだけ回転させる。このとき、軸部材１２は第３図に示
すように後退位置にあり第２ラック部分６４とピニオン
７０とが非係合であるので軸部材１２は回転せず環状部
材３４だけが回転し、これによって、工具把持機構１６
゜１８は、第≠図に示す位置まで突出する。この突出す
る途中において、工具把持機４４ｉ　１６　、１８は、
既述のような動きで、使用済工具２４及び次に使用する
工具２４をそれぞれ把持する。次に、−・リング装置６
８が作動して、軸部材１２がｇ３図に示す後退位置から
突出位置まで移動させられる。

これによって、工具２４は第３図において左に移動しな
がら大径部２４ａがバネ９２０弾性力に抗してベアリン
グ９１を押拡げ、工具支持Ｎ構２６゜９０との係合を解
除する。また、軸部材１２が突出しても、筒状部材５４
は、ケーシング７４の先端部でその軸方向への動きが阻
止さ１＋、るので、環状部材３４との係合が解除する。

同時に第１２７２部分６４と軸部材１２のビニオフ７０
とが係合する。次に、シリンダ装置７８が再び作動する
。これによって、アーム１４が軸部材１２の回転ととも
に回動して反転し、次に使用される工具２４が、加工装
置Ｍの主軸ヘッド３ｏに対応する位置にくる。一方、使
用済の工具２４は、工具ホルダ２２への戻り位置に対応
する位置に配置されるっこの場合、工具２４には、遠心
力が作用し、爪部材３８．４０は、強い開き方向への力
を受けるが、本例においては、爪部材３８．４０（ＱＲ
出位置では突起３８ｂ、４０ｂがストツノ４′５０．５
２に当って、ＩＪＮき方向への動きが阻止されるので、
工具２４が爪部材３８．４０からはずれることはない。

欠に、７１Ｊンダ装置６８が作動して（１１ｂ部材１２
を後退位置まで移動させる。これによって、次に使用さ
れる工具２４が加工装置Ｍの主軸ヘッド３゜の支持機構
９０に係合し、一方加工済工具２４ば、支持機構２６に
係合する。これによって、工具交換作業は完了する。そ
の後、シリンダ装置７８の作動によって工具把持機構１
６．１８が後退位置に移動させられ、父換作業開始前と
同じ状態に戻される。

（発明の効果） 本発明によれば、上述のように、把持爪を出入れして、
工具を把持、解放する操作と、アームを反転させる操作
とを７つの駆動装置で、行なうことをｕｆ能にした。こ
れにより、σＣ来より駆動装置の数を７つ減少させるこ
とができ、装置の小型化、構造の＋７ａ単化を達成する
ことができる。また、コスト低減するこ七もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の／実施例に係る工具父Ｊ、Ｆ’％装置
を備えた加工装置の正面図、第２図は、第１図の装置の
側面図、第３図は、第メ図のＡ−Ａ暇に沿う部分断面図
、第４図は、工具把持機構の詳細図、第５図は、第４図
の工具把持機構を下方から見た図、第６図は、筒状部材
の先端部の拡大斜視図、第７図は、工具把持機６ｆが後
退位置にある場合の第４図と同様の図、第ｇ図は、四合
ラック軸部分の詳細断面図である。 Ｍ・・・・・加工装置、１０・・・・・自動工具交換装
置。 １２・・・・・軸部材、１４・・・・・交換アーム。 １６．１８・・・・・工具把持機構。 ２４・・・・・工　具、３４・・・・・環状部材。 ４８・・・・・ストツノ量部材、５４・・・・・筒状部
材。 ６０・・・・・複合ラック軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一の方向に延設された２系列のラック部分を有し駆動
   装置に接続された複合ラック軸と、前記ラック部分の一
   方に噛合するピニオンと所定の軸方向位置で工具把持爪
   を有する工具把持爪機構に係合する係合部とを有する筒
   状部材と、両端に前記工具把持爪機構を支持する工具交
   換アームが固定され前記筒状部材の内部を突出位置と後
   退位置との間で摺動可能であり前記突出位置において前
   記複合ラック軸の他方のラック部分に噛合するピニオン
   が形成された軸部材とを備え、前記軸部材が突出位置に
   あるとき前記工具把持機構と筒状部材の係合部との係合
   が解除されるようになつたことを特徴とする自動工具交
   換装置。