JPS6224965A

JPS6224965A - 工作機械用中空工具交換機構

Info

Publication number: JPS6224965A
Application number: JP61123841A
Authority: JP
Inventors: ロレンス・アイ・ミレイ
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-02-02
Also published as: SE458670B; US4692990A; SE8602467L; DE3616550A1; SE8602467D0; IT1191928B; IT8648067A0; CH672085A5

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】〔利用分野〕本発明は、変形可能なハブを備える中空工具がスプライ
ン付きクイル（中空軸）上において押込み離脱される形
式の機械用の工具交換装置に関するＯ〔従来技術〕ワークヘッドが複合スライド組立体上に取り付けられた
単一ワークヘッドの内面研削盤（機械）が、Ｋａｚｉｍ
ｉ會ｒｚ　Ｊ、　Ｒ＠ｄｓ等に発行された１９８３年１
２月６日付米国特許第４，４１９．６１２号に記載され
ている。この装置にあっては、複合スライド装置の全運
動を制御するための電気機械的制御装置が設けられてお
り、そしてこの制御装置は、サーボ駆動手段と接続され
た制御コンピュータを利用している。サーボ駆動手段は
、スライド駆動モータを制御する。

使用に際して、この種の研削機械のホイールヘッド上に
支持される研削ホイール（といし車）は、究極的に、交
換されねばならぬ点まで摩耗する。

研削ホイールは、例えばＲｏｂｅｒｔ　Ｎ、　Ｈｏｂｂ
ｌの名前で「工作機械用クイル交換機構」と題して１９
８４年９月４日付で出願された米国特許出願第６４４９
９２号に記載されるように、ホイールヘッドスピンドル
にチャックされたシャフトまたはクイル上に固定し得る
。この場合、クイル自体はその上のホイールが摩耗する
とき交換される。

研削ホイールはまた、プラスチックの変形可能なハブを
有する中空のホイールを使用して、このホイールをスプ
ライン付きクイル上に押し込み、ハブを変形してスプラ
イン間にロックすることにより、スピンドルシャフトま
たはクイル上に解放可能に保持できる。この例は、例え
ば西独公開公報２５２５　１４７号に開示されている。

〔解決しようとする問題点〕

手動的なホイールの交換に必要とされる非生産的な時間
や労働費用を減するため、上述の西独公開公報に記述さ
れる形式の中空の研削ホイー・ルをクイル上に押込みか
つ離脱させるための手段を提供することの必要性が斯界
において認められている。

〔発明の概要〕

本発明は、代表的実施例として、変形可能なハブにより
スピンドルクイルに解放可能に取す付けられた中空の研
削ホイールを有し、そして本発明に従い、交換ホイール
貯蔵手段と、摩耗ホイール放出手段と、摩耗ホイール挿
入部および！耗ホイール剥取り部を備える回転可能なホ
イール除去腕と、腕および交換ホイール貯蔵手段間にお
いてホイールクイルを移動させるためのスライド手段と
を有する上述の形式の研削盤ないし研削機械を企画する
ものである。代表的実施例においては、クイルから摩耗
ホイールを除去するため、ホイール除去腕は、ホイール
挿入部をクイル中心線上に位置づけるように枢動され、
そしてクイル上の摩耗ホイールを腕のホイール挿入部中
に移動させるように、スライド手段が腕に向って作動さ
れる。ついで、腕が、ホイールをホイール剥取り部に位
置づけるように、クイル上の摩耗ホイールに関して枢動
され、ホイールが剥取り部にてホイール捕捉ないしトラ
ップ手段と係合し得るようにする。つりで、剥取り部が
ホイールを捕捉している間クイルを剥取り都から後退さ
せるようにスライド手段が作動され、それによりホイー
ルハブからクイルを引き出し、剥取り部に摩耗したホイ
ールを残す。

ついで、ホイール剥取り部をホイール放出手段に位置づ
けるようにホイール除去腕が枢動され、こ−でホイール
は、例えば重力により剥取り部から放出手段に移される
。ついで、スライド手段が作動されて、ホイールが剥ぎ
取られたクイルを交換ホイール貯蔵手段に移動させ−こ
ｍ−でクイルと交換中空ホイールの軸線が同軸的に整列
されるー、ついでクイルを交換ホイールの内に侵入させ
、それによりホイールの内側の変形可能なハブを変形し
、交換ホイールをもつクイルをホイール記憶手段から取
り出す際交換ホイールがクイル上に解放可能に結合して
いるようにする。

ホイール除去腕の枢動およびスライド手段の移動は、普
通、研削機械の中央のプログラマブル制御コンピュータ
により制御され、摩耗ホイール条件がホイールドレス位
置においてホイールの直径を決定することにより感知さ
れるとき、摩耗ホイールの除去および交換ホイール貯蔵
手段からの交換ホイールのピックアップを自動的に行な
う。

〔実施例の説明〕

第１図を参照すると、参照番号１０は、１ステ一シヨン
電気機械的内面研削機械を総括的に指示しており、単一
の研削ホイールクイル１２が、軸線Ｑの回りに回転でき
るように回転可能なホイールヘッド１６の回転可能スピ
ンドル１４に螺着されている。ホイールヘッド１６は、
それぞれのサーボモータ２０．２２により各軸線に沿っ
て移動し得る交叉方向すなわちＸ軸線スライドと長手方
向すなわちｚｆｉｌｌＩ線スライド１８ｂを有する複合
スライド組立体１８上に支持されている。中空の研削ホ
イール（といし車）２４が、後述のようにクイル１２上
に取外し可能に保持されている。

研削機械１０は、従来の固定の床ないしベース部材３０
を備えてお゛す、該部材上に複合スライド組立体１８な
らびに従来形式のワークヘッド３２が取り付けられてい
る。ワークヘッド３２は、適当な従来形式の構造体より
構成し得１内部円筒孔を研削すべき中空の被加工体゛を
保持するためのチャック部材３４を備えている。被加工
体は、その軸線Ｒの回りに回転される。

ホイールヘッド１６とワークヘッド３２の間には、ベー
ス３０上に取り付けられたモータ４２により被加工体チ
ャック３４の回転軸線Ｒ（中心軸線）に実質的に平行な
軸１ｉＡの回りに枢着された被加工体除去腕４０が取り
付けられている。

上述のように、ホイールクイル１２は、スピンドル駆動
モータ４４により周知の態様で回転されるスピンドル１
４にチャックされている。ホイールヘッド１６は、周知
のように、スライド１８ａ１１８ｂによりＸ軸および２
軸の方向に同時に移動できる。スライド１８＆、１８ｂ
の移動により、クイル１２上の研削ホイール２４は、チ
ャック部材３４に保持された被加工体に対して接近、離
間するように移動できる。すなわち、被加工体の孔中に
移動し得、腕４０が邪魔にならないように枢動されると
き、孔壁と接触してそれを研削する。

クイル１２上のホイール２４はまた、第１図に示される
ようにスライド１８ａｓ１８ｂにより腕４０に関して、
かつ後述の目的のため第２図に示される交換ホイール貯
蔵シュート４６へと移動し得る。

第６図は、腕４０と、ホイールヘッド１６を支持するＸ
″Ｓ、軸およびＹ軸スライド１８ａおよび１８ｂの移動
を制御するのに採用される制御装置のブロック図である
。参照番号６２は、全機械機能および連動を制御するよ
うにプログラム設定された制御コンピュータを総括的に
指示している。

か−る機能として、潤滑状態、安全連動、モータ状−郭
および動作制御ステーション情報がある。制御コンピュ
ータ６２は、適当なディジタルコンピュータまたはマイ
クロプロセッサとし得る。制御コンピュータ６２は、研
削サイクル、ドレスサイクル、摩耗ホイール除去および
ホイール交換サイクル等を含む種々のシーケンスに対す
るすべての軸線の動きに対する位置および速度を記憶し
ている。制御コンピュータ６２は、サーボ駆動手段６６
および６８にサーボ駆動信号を送り、研削ホイールを所
望の径路を移動させるためそれぞれのＸ軸およびＹ軸ス
ライドに関してサーボモータ２２．２２を制御する。サ
ーボ駆動手段６６．６８はそれぞれタコメータ７６．７
８からフィードバック信号を受け取る。参照番号８０．
８２は、レゾルバ、エンコーダまたはｌ’−ＩＮＤＵＣ
ＴＯ８ＹＮＪトランスジューサのいずれかを指示し、そ
してこれらは、タコメータとともに閉鎖サーボルーズ態
様で駆動手段６６．６８にフィードバック信号を供給す
る。

適当な制御コンピュータ６２は、カリフォルニア州所在
のＩＮ置　Ｃａｐ、　　より「ＩＮ置丁８６１０５Ｓｉ
ｎｇｌｅ　Ｂｏａｒｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒの名称で入手
し得る。サーボ駆動手段６６．６８．６９は、例えば、
イリノイ州所在のＨｙｐｅｒ　Ｌｏｏｐ　Ｉｎｃから「
ＨＹＡＭＰＪの商標で入手し得るサーボ駆動装置のよう
な適当なサーボ駆動手段とし得る。

）ＩＹＡＭＰサーボ駆動装置は、ＤＣモータに対する単
相、全波、双方向ＳＣＲサーボ駆動装置であり、広い速
度範囲にわたり精密な速度制御および調整用のＤ　Ｃ駆
動パワを提供する。Ｓｉｚ＋ｅ　　５０と指称される他
の適当なサーボ駆動装置が、バージニヤ州所在のＧｅｎ
ｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ、から入手し得る。

サーボモータ２０．２２．４２は、適当なりＣサーボモ
ータとし得る。この形式の適当なりＣサーボモータは、
マサチューセッツ州ＴｏｒｑｕｓＳｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎ
ｃ、から「５ＮＡＰＰＥＲＪなる商標で入手し得る。こ
の形式の大形モータは、ペンシルベニア所在のＨｏに、
　Ｐｏｒｔｅｒ　Ｃｏ、からも入手し得る。

タコメータ７６．７８．７９は、それぞれのＤＣサーボ
モータの一部である。レゾルバ、エンコーダまたはＩＮ
ＤＵＣＴＯ８ＹＮ　）ランスデューサ８０．８２．８３
は、商業上入手し得る物品であり、市販の適当な従来形
式の位置フィードバック装置とし得る。この形式のレゾ
ルバは、°ペンシルベニア州所在のＣ１１ｆｔｏｎ　Ｐ
ｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙから入数し得る。Ｉ
ＮＤＵＣＴＯ８ＹＮ　精密直線および回転位置トランス
ジューサは５Ｆａｒｒａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｌ＠ｓ。

Ｉｎｅ、の一部門であるＦａｒｒａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｍから入手し得る。ムＤＲＣ−５５型として指示され
る適当な光学的シャフト角度エンコーダは、マサチュー
セッツ州所在＋７）　Ｄｙｎａｍｉｃｍ　Ｒｅ５ｅａｒ
ｃｈ　Ｃｏｒｐ。

から入手し得る。

Ｘ軸およびＹ軸スライド１８１．１８ｂは、１９８３年
１２月６日付で発行された米国特許第４．４１９，６１
２号に説明されるように、サーボモータ２０．２２によ
り回転されるボールスクリュ（図示せず）、ＡＣｍ・ス
クリュその他のスクリュ手段によって、上述の制御装置
により駆動、制御される。

制御コンピュータの制御下で研削モードにあるこのよう
な研削機械１Ｇの動作は、上述の米国特許第４４１９．
６１２号に詳細に説明されている。

本発明に従えば、研削機械１０は、１または複数の中空
の交換用研削ホイール５０を将来の使用のために貯蔵す
る交換ホイール貯蔵シュー）４６と、後述のように凧耗
ホイールを廃棄する摩耗ホイール放出シュート５２と、
第７図にもつともよく示されるようなホイール挿入部Ｓ
、およびホイール剥取り部Ｓ、を有する！！１１４０上
の取付具５３を備える〇詳述すると、交換ホイール貯蔵シュート４６は、ベース
ｓ拐’ｘｏの固定位置に支持され底部にＶ字状ストップ
６２を有するほに垂直のＵ字状のみぞ型材６０を有する
。交換ホイール５０はストップ６２上にｆ２置されてい
る。交換研削ホイール５０は、プラスチックの変形可能
なハブないしスリーブ６４が円筒孔内に設けられた形式
の中空の研摩用円筒である。プラスチックスリーブ６４
は、円筒−に一体的に取り付けてもよいし、円筒孔内に
干渉により保持された別個のスリーブとしてもよい。

複数の交換ホイール５０をみぞ型材６０内に相互に積み
上げることができる。シュー）４６内の中空の円筒状交
換工具の長手方向軸線は、回転軸線ＱＳＲおよび人！１
：はぼ平行である＠摩耗ホイール放出シュート５２は、
適当な支持体によりベース３０上に固定的に支持されて
おり、腕４０の、交換ホイールシュート４６と反対側に
被加工体放出シュート７０に隣接して配置されている。

ホイール放出シュート５２は、開放下端部７２で終端し
ており、摩耗したホイールは、この下端部を通ってビン
ないしレセプタクル（図示せず）中に重力により落下し
得る。同様に、被加工体放出シュート７０は開放下端ｓ
７４で終端しており、研摩された被加工体は、この下端
部を通って他のビンないしレセプタクル中に重力により
落下し得る。両シュート５２および７０．は、それぞれ
の開放上端部８０および８２を備えており、そして該上
端部は、それぞれ腕４０の取付具５３から摩耗ホイール
５０Ｗおよび研摩された被加工体Ｗを受け入れるように
適合されている。

腕４０は、ベース３０上のハウジング９１内に取り付け
られた回転可能な円筒状ハブ９０を含むものとして第１
〜３図に詳細に示されており、従来の歯車減速機構９６
を介して回転モータ４２により回転されるように適合さ
れた後部入力シャフト９２を備えている。腕４０は、垂
直プレート１００＆および水平の補強用プレー）１００
ｂを有する突出ウェブ１００より成る。ウェブ１００の
端部には、ねじ１０２を受け入れるように形成された孔
を有する取付板１０６を有する取付は具５３が固定され
ている。ねじ１０２は、ウェブ１００の整列されたねじ
孔１０８にねじ込まれている。支持部材板１１０が、取
付板１０６からホイールヘッド１６に向って延びており
、は！ＵまたはＶ字状のホイールクレードル部材１１２
に取り付けられている。ホイールクレードルｎ　材１１
２のホイールヘッドにもつとも近い端部は、例えば溶接
により正面板１１４に取り付けられている。

被加工体クレード〃部材１１６も正面板１１６に取り付
けられている。ホイールクレードル部材１１２および被
加工体クレードル部材１１６は、両方とも、ワークヘッ
ドに面する端部で開放している。被加工体クレードル部
材１２のホイールヘッドと面する端部と反対の端部は、
第２図にもっともよく示されるように、正面板１１４に
より閉鎖されている。ホイールクレードル部材１１２の
ホイールベッドと面する端部と反対の！ｉ＠部は、正面
板１１４のキーホール形′式の孔１２０と連通している
。キーホール孔は、摩耗した研削ホイールを受け入れる
直径を有する大直径部分１２０ａと、後述の目的のため
クイル１２を受け入れるが摩耗研削ホイールを受け入れ
ない小直径部分とを有する。大直径部分１２０ｍは摩耗
ホイール挿入ｓｓ。

を画定し、小直径部分１２０ｂは、正面板の隣接する７
ランジ１１２＆とともに摩耗ホイール剥取り部Ｓ２を画
定する。しかして、７ランジ１１２ａは、後述のように
クイルが後退されるとき摩耗ホイールをホイールクレー
ドル部材に捕捉するように作用する。大直径孔部分およ
び小直径孔部分１２０ｂの中心は、腕４０の枢軸または
回転軸Ａから同じ円弧上に配されている。

タイ／Ｌ／１２上に解放可能に保持された摩耗研削ホイ
ールに対して交換研削ホイールを交換する動作について
説明すると、ｆｉＩ４ｏＸ！Ｆ−回転して、円筒状の孔
ｆ　２（１ｍにより形成される摩耗ホイール挿入部を回
転軸ｍＲすなわち被加工体の中心線と同軸的に位置づけ
る。ついで＼Ｘ軸線スライド１８１をサーボモータ２０
により移動して１クイル軸線Ｑをホイール挿入部Ｓｔと
同軸的に配置し、次に、スライド１８ｂをサーボモータ
２２により移動して、クイル１２上の摩耗ホイールを長
手方向または軸線方向において正面部材１１４を完全に
通過させて第１回に示される「剥取りスタート」位置Ｐ
１においてワークヘッドと面する側に配置する。

次に、腕４０をクイル１２に関して反時計方向に回転し
く第２図）、円筒状孔１２０ｂにより形成されるホイー
ル剥取り部Ｓｔを回転軸線Ｒと同軸的に位置づける。孔
１２０ｂの直径は、クイル１．２を受け入れるに十分で
あるが、摩耗ホイールの直径より小さいから、隣接する
７ランジ１１２ａはホイールを捕捉し、ホイールヘッド
の方向においてホイールがホイールクレードル部材１１
２から引き抜かれるのを阻止し、ホイールを「ホイール
剥取り」位置に保持する。研削ホイールがクイルから剥
ぎ取られた後、ホイールはホイールクレードル部材１１
２内に留まる。腕４０を反時計方向に回転して、取付具
５３を第２図に示される「放出」ないし「アンソード」
位置Ｐ４に位置づける。この位置において、ホイールク
レードル部材ｓ材１１２と被加工体クレードル部材１１
６は、放出シュート５２および７０の頂部開放端部８０
および８２に瞬接して配置され、そしてクレードル部材
はシュートの開放端部に開口しているから、クレードル
部材１１２内の摩耗ホイールとクレードル部材１１６内
の研削された被加工体は、重力により排棄のためそれぞ
れの放出シュート７０および５２中に落下する。

腕４０が「放出」位置Ｐ、に動くと同時に、スライド１
８ｍおよび１８ｂを対応するサーボ硲−タ２０．２２に
より同時に作動し、スピンドル１４に螺着されているク
イル１２を、ホイールなしで第１図に示されるホイール
シュート挿入位置Ｐ、に位置づける。その後腕４０は、
次の被加工体が放出されるまで、あるいは次の摩耗ホイ
ールが除去、放出されるまで位Ｆ！１ｔＰ４に留まる。

ついで、クイル１２を、スライド１８ｂ上で位＠Ｐ。

から貯蔵シュート４６の交換ホイールのハブ中に移動し
、その結果クイル上のスプライン１３０（第４図および
第５図）は、交換ホイールのプラスチックハブすなわち
スリーブを変形し、ホイールをクイル１２上に解放自在
に固定する。クイルをシュート内のホイールに挿入する
ことにより交換ホイールがクイルに解放できるように固
定されたホイールロード位置Ｐ６は、第１図に示されて
いる。その後、交換ホイールをクイル上に解放可能に保
持した状態でスライド１８ｂをホイール貯蔵シュートか
ら長手方向に遠ざけるように動かし、そしてホイールは
、ホイールドレッサ１４０にてその表面を＃整するため
のドレス後被加工体を研削する用意が整う。もちろん、
スライド１８１および１８ｂが、新しいホイールを備え
るクイルをドレッサへと移動させる。

上述のようにＶ耗研削ホイールを交換用研削ホイールと
交換するためのスライドｊ３ａ、１８ｂおよび腕４０の
動作は、中央制御コンピュータ６２により自動的に制御
され、ホイールの交換のためにこれまで必要とされた機
械の停止時間および労働の相当の減少をもたらす。

以上本発明を内面研削機械について上述したが、これは
単なる例示であり、研削ホイール以外の中空の工具を使
用する他の工作機械に適用し得る。

また、本発明の特定の好ましい特徴および具体例につい
て図示説明したが、本発明の技術思想から逸脱すること
なく種々変化、変更をなし得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがって構成された研削機械の概略
平面図、第２図は第１図を矢印の方向で切断し、ワーク
ヘッドの方向に見た断面図、第３図は第２図の矢印６の
方向に見たホイール除去腕の部分図、第４図は本発明に
有用なクイルの側面図、第５図はクイル上のスプライン
を示すための第４図のクイルの端面図、第６図は例示の
研削機機に対する制御装置のブロック図、第７図は取付
具５３の拡大図である・１０；内面研削機械（盤）１２：研削ホイールクイル１４ニスピンドル１６：ホイールヘッド１８：複合スライド組立体２０．２２：サーボモータ２４：研削ホイール３２：ワークヘッド３４：チャック部材４０：腕４２：回転モータ４４ニスピンドル駆動モータ４６：交換ホイール貯蔵用シュート５０：交換ホイール５２：顯耗ホイール放出シュート５３：取付具６０：みぞ型材６２：ｖ字状ストップ６４ニスリーブまたはハブ７０：被刀Ｕ工体放出シュートＦＩＧ、　５ＦＩＧ　６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転可能なクイルと、該クイル上に解放可能に保
持された中空の工具と、クイルを支持し位置づけするた
めのスライド手段と、少なくとも１つの中空の交換工具
を貯蔵するための工具貯蔵手段と、クイルから剥ぎ取ら
れた摩耗した中空の工具を受け入れるための工具放出手
段と、工具除去位置と該工具放出手段に隣接する工具放
出位置との間において回転し得、スライド手段の移動に
よりクイル上の摩耗工具が最初に挿入される工具挿入部
および続いて当該工具除去腕の前記クイルに関する回転
により摩耗工具が位置づけられる工具剥ぎ取り部を有し
、工具交換位置にて摩耗工具と係合する工具捕捉手段を
備える工具除去腕と、工具除去位置と工具放出位置間に
おいて該工具除去腕を回転するための手段とを備え、前
記摩耗工具は、該摩耗工具を前記工具捕捉手段により保
持しながら、前記スライド手段により前記クイルを前記
工具剥ぎ取り部から後退させることにより、前記工具除
去位置においてクイルから剥ぎ取られ、摩耗工具を支持
する前記工具除去腕を前記放出手段へと回転することに
より前記工具放出手段中に放出され、前記スライド手段
で、前記クイルをその上に中空の工具を伴なわずに前記
工具貯蔵手段に運び、該クイルを前記工具貯蔵手段内の
中空の交換工具中に挿入し、中空の交換工具を前記クイ
ル上に解放可能に固定することを特徴とする機械。
（２）被加工体を回転軸線上で回転するためのワークヘ
ッドを備え、工具除去腕の回転軸線が被加工体の前記回
転軸線とほゞ平行である特許請求の範囲第１項記載の機
械。
（３）前記工具除去腕が、被加工体およびクイルの回転
軸線を実質的に横断する平面内において回転し得る特許
請求の範囲第２項記載の機械。
（４）工具除去腕が、摩耗ホィールクレードル部材が取
り付けられる板部材を有する取付具を備えており、該板
部材がクレードル部材と連通するキーホール孔を備えて
おり、前記孔は、摩耗ホィールを受け入れるに適合した
選択された直径を有し工具挿入部を形成するほゞ円筒状
の部分と、クイルを受け入れるに適合した小直径を有し
工具剥ぎ取り部を形成するほゞ円筒状部分とを有してお
り、選択された直径部分と小直径部分の中心が、前記工
具除去腕の回転軸線に関して同じ円弧上にある特許請求
の範囲１項記載の機械。
（５）前記交換工具貯蔵手段が、前記工具除去腕の回転
軸線にほゞ平行な長手方向軸線を有する複数の交換工具
を貯蔵するための直立シュートを備える特許請求の範囲
第１項記載の機械。
（６）前記工具除去手段が、加工された被加工体と摩耗
ホィールを支持する被加工体支持手段を備えており、被
加工体放出手段が、被加工体と摩耗工具を同時に放出す
るため工具放出手段に隣接して配置されている特許請求
の範囲第１項記載の機械。
（７）工具交換に際して、工具挿入部がワークヘッド回
転軸線と最初実質的に同軸に整列され、ついで工具剥ぎ
取り部がワークヘッド回転軸と実質的に同軸的に整列さ
れる特許請求の範囲第２項記載の機械。