JPS62251040A - 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】 産業上の利用分野 この発明は少なくともその内の１つが交換アーム旋回軸
心と平行及び直角な２方向をなす装置工具を有する加工
工具保持部材及び工具貯蔵部材の相互の工具交換におい
て改良された自動工具交換装置に関する。

従来技術 ＮＣ工作機械において９０°異な２方向の軸線上に設け
られた回転軸に装着される工具を交換する自動工具交換
装置は、マガジン装置と交換アームを２つ設けるか、交
換アームを旋回台上に設け、９０°旋回して方向転換を
行っていた。また特公昭５１−３８１０９号のように作
動装置、アーム回転軸、グリッパ装置を含む工具交換ア
ームを旋回台上に設け、該旋回台を回転させることによ
り交換アームの回転軸線をそれぞれ主軸の軸線と平行に
位置させて異なる２方向の姿勢をとり、２方向の主軸へ
の工具交換を行っていた。

考案が解決しようとする問題点 従来の方法はいずれも構造が複雑で高価となり大形機を
対象としたものであって交換アームごと旋回する場合に
は占用スペースが大きく構造上配置が難しく小型工作機
械には不向きであった。

問題点を解決するための手段 加工側工具保持部材５と、任意に割出し可能な工具貯蔵
部材１１との少なくとも一方には交換アーム旋回軸心６
７と平行な方向と直角な方向の２方向の工具を有する両
部材の工具を交換するための工具交換装置のツインアー
ム８０が駆動手段７１．７２によってアーム旋回軸６７
方向に移動及びアーム旋回軸を中心として反転可能に設
けられ、ツインアーム８０の両先端にはそれぞれアーム
旋回軸に対し４５０で且つ両面が９０°をなす旋回取り
付け面８０ａが形成され、該旋回取り付け面に対し直角
方向に揺動中心軸８１がそれぞれ設けられ、該揺動中心
軸８１のまわりで駆動手段８４により１８０　　”揺動
可能にそれぞれグリッパ８６が備えられており、把持工
具の軸方向に合わせてグリッパの方向をアーム旋回軸に
平行または直角な方向に適宜変更できるものである。

実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明する。

周知のＮＣ旋盤において、ベッド１の上面水平に左右Ｚ
軸方向に２本の摺動案内面が削設され、前後Ｘ軸方向の
摺動案内面を傾斜面に削設したサドル２が図示しないＺ
軸サーボモータにより回転されるボールねしにより移動
可能に載置されＸ軸位置決めさる。

サドル２の２本の摺動案内面上に図示しないＸ軸サーボ
モータにより回転されるボールねしにより摺動可能に刃
物台が設けられＸ軸位置決めされる。該刃物台にタレッ
ト５が割出し可能に軸承されこのタレット５には回転軸
心と平行及び直角方向に複数の回転軸３，４を備えてい
て図示しない駆動装置で回転される。またベッド１の前
面に図示しないサドルがＮＣ駆動で移動しＸ軸位置決め
可能に載置され、該サドル上に対向刃物台６がＮＣ駆動
で移動しＸ軸位置決め可能に載置されている。該対向刃
物台６には複数の旋削工具を有するタレット７が設けら
れている。

更にベッドＩの前面に衝立状のマガジンささえ９が設け
られている。該マガジンささえ９の前面にＸ軸方向水平
に固着された中心軸１０に回転可能にマガジン本体１１
が支持されている。該マガジン本体１１は円板状に形成
され後面に形成されたボスに歯車１２が取付けられ、マ
ガジン駆動装置１３の歯車１４を介して回転される。

マガジン駆動袋Ｗ１３はマガジンささえ９の裏面に固着
され、オイルモータ１５により歯車１６を介して回転さ
れる駆動軸１７の先端に上記歯車１４が嵌着されている
。更に歯車１６に噛合する歯車１８によって回転される
検出器１９が設けられておりマガジン割出し位置検出を
する。更にマガジン駆動袋Ｗ１３は位置決めのシリンダ
２０を内蔵しこれに嵌装されたピストン２１と一体のピ
ストンロッド２２を位置決めピン２３として、マガジン
本体１１の裏面に工具と対応する位置に設けられた割出
し穴２４とＮＣ指令により係合しマガジン本体１１が割
出し位置に固着される。そしてピストンロッド２２はば
ね４２によって常時ピン２３が突出方向に付勢されてい
る。

またマガジン本体１１の外周半径方向に等分に段付中心
穴を穿設した収納軸２５が放射状に固着されている。該
収納軸２５に、外径に把持溝２６ａ及びテーバシャンク
２６ｂを有し先端にプルスタッド２６ｃを備える工具ホ
ルダ２６が挿入され、マガジン本体１１の裏側より穿設
され収納軸２５に貫通するロックピン穴内に挿入されば
ね２７によって押し上げられるロックピン２８により工
具ホルダ２６が収納軸２５に固定される。マガジン本体
１１の段付穴１１ａよりさらに穿設した中心の止り穴に
は奥にばね２９が介装され更に外径の途中に傾斜状の切
り欠き溝３０ａを削設したチェック軸３０が挿入され先
端は収納軸２５内に突出している。マガジン本体１１の
裏面より上記チェック軸の切り欠き溝３０ａに直交する
段付穴１１ｂが穿設され、先端に傾斜面を有するフラン
ジ付確認ピン３１が挿入されている。該確認ピン３１は
蓋３２と確認ピンのフランジ部との間に介装されたばね
３３により押されて先端傾斜面がチェッり軸３０の切欠
き溝３０ａに常時当接方向に付勢されていて、先端は蓋
３２を貫通しチェック軸３０の長手方向の移動で切欠き
溝３０ａを乗り上げたとき突出するように設けられてい
る。更にマガジン本体１１の裏面確認ピン穴１１ｂの近
くに空気穴１１Ｃが軸方向に穿設され途中で収納軸２５
のテーパ穴の奥に開口する空気穴に連なりエアブロ−ノ
ズルを形成する。

マガジンささえ９の裏面の工具交換位置に割出されたマ
ガジン収納軸２５に相当する位置にエアブロ−装？ｆ３
４が設けられている。該エアブロ−装置３４にはエアシ
リンダ３５が設けられ、ピストンロッド３６と一体のピ
ストン３７が嵌装され、ピストンとシリンダ壁の間に介
装されたばね３８によって押されて後退端にいる。該ピ
ストンロッド３６の先端にエア中継管３９を有する当て
板４０が固着され、必要に応じてエアシリンダ３５の作
動で押し出されて上記マガジン本体１１の突出している
ロックピン２８を押し込み工具ホルダ２６をアンクラン
プ状態にし、併せてエア中継管３９の先端面をマガジン
本体１１の空気穴１１ｃに押し当てエアブロ−用空気穴
が接続される。またエアブロ−装置内に設けられた検出
スイッチ４１は工具ホルダ２６の挿入により突出する確
認ピン３１の先端に当接し、工具の有無を確認しＮＣ装
置に信号を送る。

マガジンささえ９の裏面にＸ軸方向のリニアガイド４５
を上面に設けた吊り棚状のささえ４６が固着され、該リ
ニアガイド４５の上にＸ軸方向のリニアガイド４７を設
けた平板状の土台４８がＸ軸方向に移動可能に載置され
ている。上記ささえ４６に前スライドシリンダ５０が固
着されピストン５１と一体のピストンロッド５２と連結
板５３で直結されている後スライドシリンダ５４がまえ
スライドシリンダ５０の横に並んで設けられている。該
後スライドシリンダ５４のピストン５５と一体のピスト
ンロッド５６は連結板５７で土台４８に固着され、２本
のシリンダ５０．５４の作動でＸ軸方向の２つの工具交
換位置とその中間の退避位置に上台４８を移動し位置決
めする。

更に土台４８のリニアガイド４７の上に四角筒状に形成
され、段付中心穴を穿設した交換アーム本体６１がＸ軸
方向に移動可能に載置されている。

土台４８の後側面に固着された取り付け台６２の上に交
換アーム本体６１と平行に左右スライドシリンダ６３が
固着され、該左右スライドシリンダ６３のピストン６４
と一体のピストンロッド６５と連結板６６を介して交換
アーム本体６１が固着されている。交換アーム本体６１
の段付中心穴に軸受けにより回転軸６７が軸承され、更
に交換アーム本体６１の端面に旋回駆動装置７０が締着
さている。該旋回駆動装置７０にＸ軸方向の９０°旋回
用シリンダ７１が形成され、それに１８０６旋回用シリ
ンダ７２となる中心穴を有するピストン７３が嵌装され
ている。１８０　　’旋回用シリンダ７２のピストン７
４に一体のピストンロッド７５と平行に旋回駆動装置に
設けられたラック７６が連結板７７によりコ字形に固着
され、該ラック７６に噛合する歯車７８を固着した旋回
軸６７が二重シリンダの作用で９０″及び１８０　　°
回転される。

旋回軸６７の先端に腕の両端に旋回軸心と４５゜の傾斜
をなす旋回案内面８０ａをそれぞれ形成したＺ形ツイン
アーム８０が取り付けられている。旋回案内面８０ａに
グリッパ把持軸と４５６の傾斜をした旋回面８２ａが対
面し、該旋回面８２ａの中心に固定された揺動中心軸８
１を中心として回転可能にグリッパ取り付け台８２が設
けられている。ツインアーム８０に両端近くにそれぞれ
シリンダ８３を設け、シリンダ８３に挿入されるピスト
ンと一体に形成されたピストンロッドにランクが該設さ
れこのランクと噛合う歯車８４より一連の歯車を介して
揺動旋回軸８１に嵌着された歯車８５を１８０６回転し
、グリッパ取り付け台８２を旋回してグリッパ８６の方
向を９０６変換して把持軸心をＸ軸方向（Ｂ）とＸ軸方
向（Ａ）とする。

グリッパ取り付け台８２にはＲ面に削設された把持部８
６ａを有する対称形の平板状のグリッパ８６が対向して
中央を支軸８７により揺動可能に枢支され、先端にロー
ラ８８が枢支され、グリッパ８６のローラ８８側にばね
８９が張設されている。

二つの相対するグリッパ８６の中間に十字板の後端突出
部に中心穴を穿設したストッパ９０が固着され、該スト
ッパ９０の上端はグリッパ把持部８６ａ内に僅かに・突
出し工具ホルダ２６挿入時キー溝と係合し位置決めし十
字両側端かグリッパ８６のストッパとなる。

上記ストッパ９０と同心上にシリンダ９１がグリッパ取
り付け台８２上に設けられ嵌装するピストン９２のピス
トンロッドにテーパ頭９３ａヲ有スるグリッパ作動軸９
３が連結され、テーバ頭端面とストッパ９０の間に介装
された圧縮ばね９４によりテーパ類９３ａのテーパ面が
ローラ８８を押し開きグリッパ把持部８６ａが閉しるよ
うに常時付勢されている。

作用 図示しない主軸チャックに把持され主軸モータにより回
転されるフランジ物工作物はＮＣ制御される対向刃物台
タレット７の旋削工具により旋削加工が行われ、終了す
るとタレット７は所定の退避位置に移動し主軸の回転が
停止され、次ぎに工作物側面の穴あけ加工位置に主軸が
割出される。

工具交換位置に退避している刃物台タレット５はＮＣの
指令により図示しない割出し機構によって旋回され、次
の工作物側面の穴あけ加工に備えて、Ｚ軸方向回転軸４
に嵌着する変換をする回転工具を交換位置に割出す。今
グリッパ８６がツインアーム８０の回転軸心直角のＡ姿
勢で中間退避位置に停止している交換装置は、ＮＣの指
令により図示しない電磁パルプが作動し旋回駆動装置７
０内の９０６旋回シリンダ７１の圧油が切換えられてピ
ストン７３が移動し連結するラック７６、歯車７８を介
して回転軸６７を回しツインアーム８０を工具受取位置
に割出す。

ＮＣ装置の指令により圧油がグリッパシリンダ９１に送
られピストン９２が前進し直結するグリッパ作動軸９３
を押上げテーパ類９３ａがローラ８８を開放しばね８９
の力でグリッパ把持部８６ａが開口され工具ホルダ２６
の挿入可能な状態となる。

続＜ＮＣ装置の指令で後スライドシリンダ５４の圧油が
切換えられピストン５５が前進して土台４８、交換アー
ム本体６１を介して交換アーム本体６１がＸ軸方向に移
動し、同−Ｘ軸線上に停止しているタレット５の回転軸
４に挿入されている工具ホルダ把持溝２６ａがグリッパ
把持部８６ａ間に挿入される。ＮＣ装置の指令でグリッ
パシリンダ９１の圧油が排除されピストン９２と直結す
るグリッパ作動軸のテーパ類９３ａがばね９４に押され
てローラ８８を開きグリッパ把持部８６ａが工具ホルダ
２６を把持する。

工具ホルダ２６を把持したツインアーム８０はＮＣ装置
の指令により左右スライドシリンダ６３に供給される圧
油が切り替えられてピストン６４が後退し、ピストンロ
ッドに固着される交換アーム本体６１がＺ軸方向主軸側
に移動し工具ホルダ２６をタレット５の回転軸４から抜
き取る。

一方工具マガジンはＮＣの指令で図示しない電磁バルブ
が開き駆動装置内の位置決めシリンダ２０に圧油が送ら
れピストン２１が後退し直結の位置決めピン２３がマガ
ジン本体１１の割出し穴２４から抜き出され、同時に駆
動装置のオイルモータ１５に圧油が送られ回転し一連の
歯車を介して駆動歯車１４を回し噛合する歯車１２を介
してマガジン本体１１を回転する。オイルモータ１５と
噛合する一連の歯車によって回転される検出器１９は空
の収納軸２５が工具交換位置に割出された信号をＮＣ装
置に送り、ＮＣ装置の指令でオイルモータの回転が停止
され、位置決めシリンダ２０への圧油を排除して位置決
めビン２３がばね４２の作用で割出し穴２４に嵌合して
割出しが完了する。

マガジン本体１１の工具交換位置に割出された収納軸２
５の本体裏面でマガジンささえ９上番こ装着されている
エアブロ−装置３４のエアシリンダ３５にＮＣ指令によ
り圧力空気が送られピストン３７が前進しピストンロッ
ド３６の先端に固着された当て板４０がマガジン裏面に
向かって押し出され、該当て板４０に嵌装されたエア中
継管３９の先端をマガジンの空気穴１１ｃに圧接し収納
軸２５の穴内に開口するノズルから圧力空気が噴出され
工アブローが行われる。同時に当て板４０はマガジン本
体１１の裏面に突出しているロックピン２８を押し込み
アンロック状態とし収納軸２５の穴内に工具ホルダ２６
が挿入可能となる。

工具ホルダ２６をタレット５から抜き取ったツインアー
ム８０はＮＣの指令で１８０　　”旋回シリンタフ２に
供給される圧油が切り換えられてピストン７４が後退さ
れピストンロッド７５と連結板７７を介して直結される
ラック７６が作動し噛合する歯車７８を介して回転軸６
７が回され第５図に示す如く交換アームが１８００回転
して、把持工具ホルダ２６がマガジン側に反転する。

続いて後スライドシリンダ５４及び前スライドシリンダ
５０へ供給される圧油がＮＣ装置の指令で切り換えられ
て、ピストン５５．５１が同時に移動し交換装置がＸ軸
方向る移動しマガジン側工具交換位置で停止する。左右
スライドシリンダ６３の圧油が切り換えられピストン６
４が前進し、ピストンロッド６５と一体の交換アーム本
体６１がＺ軸方向マガジン側へ移動し工具ホルダ２６が
マガ、ジン収納軸２５の穴内に挿入される。マガジン収
納軸２５内に突出しているチェック軸３０は工具ホルダ
のプルスタンド２６ｃの先端で押されて後退し切欠溝３
０ａに当接する確認ピン３１を押上げ、エアブロ−装置
内に設けられた検出スイッチ４１から挿入完了の信号が
ＮＣ装置に送られる。

ＮＣ装置の指令によりツインアーム８０のグリッパシリ
ンダ９１に圧油が送られピストン９２の前進でピストン
ロッドと一体のグリッパ作動軸９３を押上げテーパ類９
３ａに圧接されるローラ８８を開放してばね８９でグリ
ッパ把持部８６ａを開き把持する工具ホルダを開放する
。前スライドシリンダ５０の圧油の供給が切り替えられ
ピストン５１が作動し、ピストンロッド５２と連結板５
３を介して一体の後スライドシリンダ５４ごと交換装置
をＸ軸方向刃物台タレット５側に退避させる。

次いでＮＣ装置の指令によるマガジンは必要工具を選択
し工具交換位置に割出し、交換装置がＸ軸方向マガジン
側に移動しグリッパ把持部８６ａ内に工具ホルダ把持溝
２６ａを挿入、同様にしてグリツバ把持部８６ａを閉じ
て工具ホルダ２６を把持する。

再び交換装置は左右スライドシリンダ６３の作動でＺ軸
方向主軸側に移動して工具ホルダをマガジンから抜き取
り、１８０　　°旋回シリンダ７２の作動でツインアー
ム８０を１８０　　°旋回して把持する工具ホルダをタ
レット側に反転したのち、前スライドシリンダ５０及び
後スライドシリンダ５４が同時に作動してタレットの交
換位置に移動し、さらに左右スライドシリンダ６３の作
動でＸ軸方向タレット側に移動して前に空となったタレ
ット回転軸４に工具ホルダ２６を挿入する。タレット回
転軸４は挿入された工具ホルダ２６のプルスタンド２６
ｃに図示しないロックピンを係合し工具ホルダを嵌着す
る。

ツインアーム８０のグリッパ把持部８６ａが開口されて
工具ホルダを開放し、交換装置は後スライドシリンダ５
４の作動でＸ軸方向マガジン側に前進し中間位置に退避
する。

次いでタレット５の外周の回転軸３の工具交換を説明す
る。タレット５はＮＣ装置の指令で旋回し外周半径方向
の回転軸３に嵌着された交換する回転工具が選択され工
具交換位置に割出され、Ｚ軸方向主軸側に所定量移動し
外周半径方向工具の交換位置に位置決めされて停止する
。

交換装置はＺ軸方向主軸側に移動し続いてＸ軸方向タレ
ット側に移動してタレット５に接近し、ツインアーム８
０に設けられたタレット５側にあるシリンダ８３に供給
される圧油がＮＣ装置の指令で切り替えられてピストン
と一体に形成されたランクを作動し一連の歯車を介して
揺動旋回軸８１を回転しグリッパ取り付け台８２を１８
０　　”旋回しグリッパの方向を９０″転換してＢ姿勢
としタレット５の回転軸３に対応させる。交換装置はＸ
軸方向タレット側に移動してグリッパ把持部８６ａは工
具ホルダ把持溝２６ａへ挿入され、グリッパ把持部が閉
じて工具ホルダを把持しＸ軸方向に移動してタレット５
から工具ホルダ２６を抜き取りＺ軸方向主軸側に移動し
、ツインアーム８０内のシリンダ８３に供給される圧油
が切り換えられピストンの移動でランクが動き歯車を介
して揺動旋回軸８１を回転してグリッパ取り付け台８２
を１８０　　”旋回してグリツバの向きをＡ姿勢に戻す
。ツインアーム８０を１８０＠旋回して把持工具ホルダ
をマガジン側に反転したのちＸ軸方向に移動し続いてＸ
軸方向マガジン側へ移動し、マガジンの工具交換位置に
割出された空の収納軸２５に挿入し、収納軸２５のロッ
クピン２８がプルスタッド２６ｃに係合し工具ホルダ２
６を嵌着して収納が完了され、ツインアーム８０はグリ
ッパ把持部２６ａを開放しＸ軸方向刃物台側に退避する
。

ＮＣ装置の指令でマガジンが回転して次の加工に必要な
工具を選択し工具交換位置に割出す。退避していた交換
装置はＸ軸方向マガジン側に移動しグリッパ把持部８６
ａを工具ホルダの把持溝２６ａに挿入し、グリッパ８６
を閉じて工具ホルダ２６を把持し、Ｚ軸方向主軸側に移
動してマガジンから工具ホルダ２６を抜きをりツインア
ーム８０が１８０　　°反転して把持工具ホルダ２６を
タレット側にし、Ｘ軸方向に移動しタレットの交換位置
で停止する。工具ホルダ２６を把持するグリッパ８６の
グリッパ取り付け台８２を１８０　　°旋回してグリッ
パの方向を９０°変換してＢ姿勢としタレット５のＸ軸
方向回転軸３に対応させる。Ｘ軸方向へ更に移動し回転
軸３の穴内に工具ホルダを挿入する。

タレット内の図示しないロックビンがプルスタッドに係
合し工具ホルダを固着し、ツインアーム８０はＺ軸方向
主軸側に移動してグリッパ把持部８６ａを工具ホルダ把
持溝２６ａから抜き取りツインアーム８０を９０″旋回
して中間退避姿勢を取りＸ軸方向へ移動退避位置で停止
する。

工具交換を終わったタレット５はＮＣの指令で工具交換
位置を放れＸ軸及びＺ軸方向の移動て工作物に接近し所
定の穴あけ位置で停止し回転軸４が図示しない駆動装置
で回転され嵌着する回転工具が同軸し、続（ＮＣ装置の
指令でＺ軸方向の切削送りが与えられ穴あけ加工をする
。

以上ＮＣ旋盤についての作用例を詳述したがこの交換ア
ームは他のＮＣ工作機械にも利用可能である。

効果 以上詳述したように本発明は工具交換アーム両端のグリ
ッパ取り付け台のみの旋回で半径方向と主軸方向の二つ
の方向を向く工具の交換を行うようになしたので構造が
コンパクトになり安価で保守が容易になり更に占有スペ
ースが少なく作業性が向上する効果を存する。

【図面の簡単な説明】

第１図は交換アームの縦断面説明図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面端面説明図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断
面端面説明図、第４図はグリッパ部説明図、第５図は交
換アーム旋回シリンダとグリッパの位置関係説明図、第
６図は工具マガジン装置の説明図、第７図は第６図のｃ
−ｃｖＡ断面端面説明図、第８図は交換アームの姿図、
第９図は旋盤の全体図である。 ３・・　（Ｘ軸方向）回転軸　４・・　（Ｚ軸方向）回
転軸　５・・タレット　９・・マガジンささえ１１・・
マガジン本体　２５・・収納軸２６・・工具ホルダ　６
１・・交換アーム本体８０・・ツインアーム　８１・・
揺動旋回軸８２・・グリッパ取り付け台　８６・・グリ
ッパ特開昭６２−２５１０４０Ｃ力 憾 も 区 口 憾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工側工具保持部材と、任意に割出し可能な工具
   貯蔵部材との少なくとも一方には交換アーム旋回軸に対
   し平行な方向と直角な方向の２方向の工具を有する両部
   材の工具を交換するための工具交換装置のツインアーム
   が駆動手段によってアーム旋回軸方向に移動及びアーム
   旋回軸を中心として反転可能に設けられ、ツインアーム
   の両先端にはそれぞれアーム旋回軸に対し４５°で且つ
   両面が９０°をなす旋回取り付け面が形成され、該旋回
   取り付け面に対し直角方向に揺動中心軸がそれぞれ設け
   られ、該揺動中心軸のまわりで駆動手段により１８０°
   揺動可能にそれぞれグリッパが備えられており、把持工
   具の軸方向に合わせてグリッパの方向をアーム旋回軸に
   平行または直角な方向に適宜変更できることを特徴とす
   る自動工具交換装置。