JPS6231237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は旋盤又は研削盤等の工作機械用の素材
自動供給排出装置、特に、スイングアームに設け
られた素材保持機構によつて素材を自動的に主軸
側に供給し加工後所定の位置に排出する形式の装
置に関する。

従来、この形式の素材自動供給排出装置におい
ては、スイングアームを、アーム軸を介して、エ
アシリンダ機構及びリミツトスイツチによるシー
ケンス制御を利用して所定の動作を行なわせてい
る。そのため、構造面では、エアシリンダへの空
圧の配管、リミツトスイツチ、エアシリンダ制御
用の空圧電磁弁への配線、配管等が必要となると
ころから、これらが輻輳し、配線、配管の誤りの
発見、故障個所の発見、修理、調整等に多大な労
力が要求された。また、かかる構造のため、電装
品が多く、装置全体が高価格にならざるを得な
い。更に、前記シーケンス制御によると、固々の
機器を同時に制御するのが困難で全体としてサイ
クルタイムが長くなるため、素材加工効率が落
ち、しかも、個々の機器のサイクルタイムを調整
しようとする場合には、エアシリンダに入る空気
の流量の調整を各シリンダ毎に行なわなければな
らないので取扱いが厄介である、という問題もあ
つた。なお、素材の自動供給排出のための装置と
して近年ロボツトが使用され始めているが、これ
は現状ではかなり高価であるという問題がある。

本考案は前記の問題に鑑みて為されたもので、
構造の簡素化、低価格化、サイクルタイムの短縮
化及び調整の容易化等を図つた素材自動供給排出
装置を提供しようとするものである。

本考案においては、スイングアームによる素材
の供給、排出、スイングアームに設けられる素材
保持機構の開閉を制御するためのエアの入切等の
動作はすべてカム軸上に取付けられたカムにより
制御される。即ち、自動供給開始指令により、カ
ム軸が１回転することにより、素材の供給、排出
等一連の動作を行なわせるものである。

以下、本考案を旋盤に適用した場合の一実施例
を図面に基づいて説明すると、１は、素材を加工
時に把持するチヤツク２が取付けられた主軸で、
主軸台３に回転自在に装着されている。主軸台３
と共に機台（図示せず）に固定された機枠４の上
部に本考案に係る素材自動供給排出装置の一部を
収容するハウジング５が載置固定され、その一方
の側には素材の供給シユート７及び排出シユート
８が設けられている。ハウジング５には、ハウジ
ング５の他の一方の側に付設されたギヤケース９
内に一方の端部を突出させたカム軸１０が主軸１
の軸線方向と平行に且つ回転自在に支持されてい
る。このカム軸１０の前記一方の端部にはウオー
ムホイール１２が取付けられ、ウオームホイール
１２は、ギヤケース９に回転自在に支持された軸
１３に取付けられたウオーム１４と噛合してい
る。この軸１３には、また、ギヤケース９に載置
固定された駆動源としての例えばモータ１５のモ
ータ軸１５Ａに取付けられた平歯車１７と噛合す
る平歯車１８が取付けられている。カム軸１０に
は、更にスイングアーム旋回用の旋回カム１９、
カムドラム２０及びアーム軸スライド用カム２２
が固定して取付けられている。旋回カム１９の一
方の面には後述するセグメントギヤに設けられた
カムフオロワのためのカム溝１９Ａが刻設されて
いる。カムドラム２０には、本考案装置の諸動作
のためのリミツトスイツチ（図示せず）駆動用の
各種ドグ２３、即ち、後述する素材の保持機構へ
の空圧の入切を行なう空圧電磁弁用のリミツトス
イツチを制御するドグ、後述するラツク付きのピ
ストンの作動方向変換用のドグ、主軸１に取付け
られるチヤツク２の切替、素材供給シユート７及
び素材排出シユート８におけるエア作動式ゲート
等の制御用のドグ等が取付けられている。また、
アーム軸スライド用カム２２の周面には後述する
揺動レバに設けられたカムフオロワのためのカム
溝２２Ａが刻設されている。

前記ハウジング５には、また、前記カム軸１０
と平行に、即ち、主軸１の軸線方向と平行に、外
周面及び内周面にそれぞれ歯２４Ａ及びスプライ
ン２４Ｂが刻設された中空の旋回軸２４が回転自
在に支持されている。旋回軸２４はキヤツプ２５
及びダブルナツト２６によつてハウジング５から
の抜け出しが防止される。この旋回軸２４と前記
旋回カム１９との間には揺動部材としてのセグメ
ントギヤ２７が設けられ旋回カム１９と旋回軸２
４とを連動させている。即ち、支軸２８によつて
ハウジング５に回転自在に支持されているセグメ
ントギヤ２７は、その一部にカムフオロワとして
のローラ２７Ａが回転自在に突設され且つ歯２７
Ｂが刻設されたもので、カムフオロワ２７Ａは旋
回カム１９の前記カム溝１９Ａに係合させられ、
歯２７Ｂは旋回軸２４の前記歯２４Ａと噛合させ
られており、前記モータ１５が回転すると、前記
平歯車１７，１８、ウオーム１４、ウオームホイ
ール１２、カム軸１０を介して旋回カム１９が回
転し、旋回カム１９の回転はカム溝１９Ａに係合
するカムフオロワ２７Ａを介してセグメントギヤ
２７の揺動運動に変換させられ、これにより、旋
回軸２４が一定角度範囲内で往復回転させられる
ようになつている。

一方、旋回軸２４の歯２４Ａは、ハウジング５
に一体形成されたシリンダ５Ａ内に装入されてい
るピストン２９に刻設されシリンダ５Ａより露出
させられたラツク２９Ａとも噛合させられてい
る。駆動装置の一例としてのこのピストン機構
は、シリンダ５Ａの両側から、それぞれ配管３
０，３１によつてエアを導入してピストン２９を
いずれかの方向に駆動することにより、ローラ２
７Ａとカム溝１９Ａとの間、セグメントギヤ２７
の歯２７Ｂと旋回軸２４の歯２４Ａとの間の各バ
ツクラツシユを解消させ、後述するスイングアー
ムが所定の位置間を円滑に且つ正確に移動するよ
うにするためのものである。より詳しく言えば、
旋回カム１９が第５図中時計方向に回転する場合
に、カム溝１９Ａによつてローラ２７Ａが旋回カ
ム１９の中心より遠ざかつて外側に向う即ちセグ
メントギヤ２７が反時計方向に回転しようとする
昇り側では配管３０から同図中ピセトン２９の左
側にエアを送入して旋回軸２４に反時計方向に向
う力を作用させ、また、ローラ２７Ａが旋回カム
１９の中心に向つて内側に向う即ちセグメントギ
ヤ２７が時計方向に回転しようとする下り側では
配管３１から同図中ピストン２９の右側にエアを
送入して旋回軸２４に時計方向に向う力を作用さ
せることにより、常にローラ２７Ａをカム溝１９
Ａのカム面に密着させるようにしている。これ
は、反面から見れば、後述するスイングアーム従
つて旋回軸２４はピストン２９によつて駆動させ
られるが、その際、セグメントギヤ２７のローラ
２７Ａが旋回カム１９のカム溝１９Ａによるカム
曲線に対応したストツパとして作動するもので、
カム軸１０の回転によつてローラ２７Ａによるス
トツパの位置が刻々変価してゆく機構ととらえる
こともできる。前記の配管３０又は３１へのエア
の切替は、旋回カム１９が前記の昇り行程と下り
行程の各行程の始点において、前記カムドラム２
０に取付けられたドグ２３により図示しないリミ
ツトスイツチを作動させ、更に電磁切替弁で行な
わせるようになつている。

旋回軸２４内には、外周面に旋回軸２４の前記
スプライン２４Ｂと係合するスプライン３３Ａが
刻設され従つて旋回軸２４に対し軸線方向にのみ
移動可能な、中空のアーム軸３３が設けられてい
る。アーム軸３３の一方の端部には、素材保持機
構としての例えばグリツパ３４及び３５をそれぞ
れ具えたアーム３６Ａ及び３６Ｂから成るスイン
グアーム３６が取付けられている。これらのグリ
ツパ３４及び３５は、例えば、アーム軸３３の中
空部を通つて配管されたチユーブ（図示せず）に
より供給されるエア又はオイルにより、開閉を制
御され、前記素材供給シユート７、主軸チヤツク
２及び素材の排出シユート８に対して素材の受渡
しをするようになつている。また、アーム軸３３
の他の一方の端部には、溝３７Ａ付きのリテーナ
３７がアーム軸３３にキー等により掴動自在に取
り付けられ、また、スプリング受け３８がアーム
軸３３に対し固定され且つ、リテーナ３７とスプ
リング受け３８との間には、常時両者を離反させ
るように作用するスプリング３９が介装されてい
る。

前記リテーナ３７と前記アーム軸スライド用カ
ム２２との間には、主軸１の軸線方向と直交する
方向にハウジング５に固定された支軸４０に回転
自在に支持された揺動レバ４２が設けられ、アー
ム軸スライド用カム２２とリテーナ３７従つてア
ーム軸３３とを連動させている。即ち、揺動レバ
４２にはカムフオロワとしてのローラ４２Ａ及び
ローラ４２Ｂが設けられており、ローラ４２Ａは
アーム軸スライド用カム２２のカム溝２２Ａに、
また、ローラ４２Ｂはリテーナ３７の溝３７Ａに
それぞれ係合させられている。従つて、モータ１
５の回転によつてアーム軸スライド用カム２２が
回転すると、ローラ４２Ａがカム溝２２Ａの回転
に追従して第３図中左右方向に揺動し、ローラ４
２Ｂ及びリテーナ３７を介してアーム軸３３をそ
の軸線方向に往復動させるようになつている。そ
して、この揺動レバ４２に形成された突起４２Ｃ
には、ハウジング５に固定された押圧機構、即
ち、シリンダ４３内に装入されたピストン４４の
先端ローラ部４４Ａが当接させられており、配管
４５を通してシリンダ４３内にエアを送入するこ
とによりピストン４４の先端ローラ部４４Ａが揺
動レバ４２を一方向に押圧し、従つて、アーム軸
スライド用カム２２の回転中にローラ４２Ａが常
にカム溝２２Ａの一方の側面に密着した状態を保
つようにし、アーム軸３３の軸線方向の移動時の
バツクラツシユを生じさせないようにしてある。
一般的にこのような場合、揺動レバ４２の下端と
ハウジング５の後端との間に引張バネを掛ける機
構が採用されるが、とくに上記のようにエアシリ
ンダ４３及びピストン４４により空気圧を加え
る、いわゆる空気バネとした理由は、次の通りで
ある。即ち、引張りバネによる機構の場合は、カ
ム軸１０の回転数及びスイングアーム３６部分の
慣性モーメントにより、最適の引張力のバネを選
定しなければならないが、本考案のように空気バ
ネを使用して空気圧を調圧弁で変化させることに
より、容易に最適の力量を得ることができるから
である。なお空圧シリンタへのエアの配管の途中
にシリンダ容積に比較してより大きな容積の空気
溜りを入れれば、カム２２のリフトの全ストロー
クでカム２２とカムフオロワ４２Ａに加わる荷重
がほぼ一定になり、カム２２への追従性を向上さ
せ、スイングアーム３６の軸方向の運動をさらに
スムースに行なわせることもできる。とくに、外
径に比較して厚さの薄い高精度部品を加工する場
合、加工物をチヤツクに挿入するとき傾斜した状
態でチヤツクすることのない効果を持つ。

以上の旋回カム１９及びアーム軸スライド用カ
ム２２の各カム曲線は、運転速度に対応し、且
つ、静止状態から運動に入るとき又はその逆の運
動の際に衝撃を生じないようなものが設定され
る。

かかる構成下での素材の供給排出について第７
図をも参照しながら説明すると、まず、装置の始
動前にはスイングアーム３６は水平位置にある
（第７図ａ旋回カム１９は第５図の状態にある。
これを「初期状態」と呼ぶ。）。始動指令によりモ
ータ１５が回転し始めると、平歯車１７，１８、
ウオーム１４、ウオームホイール１２、カム軸１
０を介して、旋回カム１９、カムドラム２０及び
アーム軸スライド用カム２２が同時に回転し且つ
同時にセグメントギヤ２７及び揺動レバ４２が揺
動態勢に入る。そして、旋回カム１９及びアーム
軸スライド用カム２２の各行程に従つて、スイン
グアーム３６は以下の動作を順次行なう。即ち、
スイングアーム３６が60度回転させられてグリツ
パ３４及び３５がそれぞれチヤツク２の中心及び
素材供給シユート７に対向させられ（第７図
ｂ）、その状態のままアーム軸３３の第３図中左
方向への移動によりスイングアーム３６が引込ま
れてグリツパ３５が素材供給シユート７内の素材
を把持し（第７図ｃ）、次いで、その状態のまま
アーム軸３３の前記と反対方向への移動によりス
イングアーム３６は押出され（第７図ｄ）、時計
方向に120度回転し、素材を把持しているグリツ
パ３５がチヤツク２に対応させられる（第７図
ｅ）。再び、アーム軸３３の移動によつてスイン
グアーム３６は引込まれグリツパ３５からチヤツ
ク２に素材が装入され（第７図ｆ）、次いで、ア
ーム軸３３の反対方向への移動によりスイングア
ーム３６は再び押出され（第７図ｇ）、反時計方
向に60度回転させられて初期状態に戻り（第７図
ａ）、チヤツク２に取付けられた素材の加工が行
なわれる。この状態からスイングアーム３６は以
上の動作を繰返すことにより、グリツパ３４によ
るチヤツク２からの加工済素材の取出し及び素材
排出シユート８に対する装入の各動作、グリツパ
３５による素材供給シユート７からの素材の取出
し及びチヤツク２に対する装入の各動作が連動し
て行なわれるものである。即ち、第７図ｃにおい
てグリツパ３４はチヤツク２から加工済素材を把
持し、グリツパ３５は素材供給シユート７内の素
材を把持し、第７図ｆにおいてグリツパ３４は加
工済素材を素材排出シユート８へグリツパ３５は
素材をチヤツク２へ装入する。これらの一連の動
作は前記旋回カム１９及びアーム軸スライド用カ
ム２２の回転に基づいて行なわれるが、前記の如
くアーム軸３３の回転及び軸方向移動に必要な各
部材同士の間のバツクラツシユが解消されている
から、スイングアーム３６の正確な位置決め及び
運動が行なわれるようになつている。そして、こ
れらの動作中に、万一、何らかの原因によつて、
素材がチヤツク２に装入できずに突当つたとき
は、その衝撃は前記スプリング３９によつて吸収
される。なお、本装置では、カム軸１０の駆動用
の歯車１７，１８等のギヤ比を変えることによ
り、用途に適したスイングアーム３６の動作速度
を容易に得ることができる。また、素材の供給排
出の位置を反転させたい場合には、前記カム１
９，２２を適宜交換すればよい。また、スイング
アーム３６の先端に継ぎ足しアーム等を介して素
材保持機構を設けるようにすれば、形状、寸法等
の異なる素材にも対応でき応用範囲が広くなる。

なお、本考案は、前記の実施例のようにＶ字形
のスイングアームを使用した場合のみならず、適
宜カムを交換することによりＸ字形のスイングア
ームを使用する場合にも適用できる。また、アー
ム軸は軸方向に移動する例を示したが、アーム軸
は回転のみを行なわせ、スイングアームに設けら
れる素材保持機構を軸方向に往復移動させるよう
にしてもよい。

以上述べたように、本考案では、素材供給シユ
ート、チヤツク及び素材排出シユートに対する素
材の受渡しを行なうスイングアームの一連の動作
が駆動源により回転させられるカムを利用して行
なわれ、且つ、カムとスイングアームとの間の力
の伝達部分に存在するバツクラツシユが駆動装置
例えばピストン機構によつて解消させられるとい
う機械的構成を採用しているため、構造が簡単に
なり、且つ、従来のシーケンス制御方式による制
御装置が機械本体と別置になつていたのに対し、
機械本体の内部に制御装置等を全て取付け一体化
でき、従つて、全体としてコンパクトになり、ま
た、配線、配管が少なくなるので、組立、調整、
保守等を容易に行なうことができ、しかも、カム
を利用して一連の動作を行なわせるからサイクル
タイムも短かくなり且つ前記の如くバツクラツシ
ユも解消されて動作が確実になり高速運転にも対
応できるので、素材加工効率が向上し、更に、前
記の機械的構成によつて低価格化をも実現できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る素材自動供給排出装置の一
実施例を示すもので、第１図は平面図、第２図は
右側面図、第３図は第１図中−線断面図、第
４図は一部破断して示した左側面図、第５図は第
３図中−線断面図、第６図は第３図中−
線断面図、第７図はスイングアームの動作説明図
である。 １０……カム軸、１５……モータ、１９……旋
回カム、２０……カムドラム、２２……アーム軸
スライド用カム、１９Ａ，２２Ａ……カム溝、２
７……セグメントギヤ、２７Ａ，４２Ａ……ロー
ラ、２７Ｂ……歯、２９，４４……ピストン、３
３……アーム軸、３３Ａ……スプライン、３４，
３５……グリツパ、３６……スイングアーム、４
２……揺動レバ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 駆動源により回転させられるカム軸に設けら
   れた、第１のカム溝付きのスイングアーム旋回
   用の旋回カム、制御用回転体及び第２のカム溝
   付きのアーム軸スライド用カムと、 前記第１のカム溝に係合する第１のカムフオ
   ロワを介して前記旋回カムにより揺動させられ
   る第１の揺動部材と、 前記第１の揺動部材と噛合して前記第１の揺
   動部材により回転させられるアーム軸と、 前記アーム軸に設けられた素材保持機構付き
   スイングアームと、 前記制御用回転体により切替制御されて、前
   記アーム軸に、前記第１の揺動部材によるその
   各回転方向と逆方向の力をそれぞれ作用させる
   駆動装置と、 前記第２のカム溝に係合する第２のカムフオ
   ロワを介して前記アーム軸スライド用カムによ
   り揺動させられ前記アーム軸をその軸線方向に
   往復動させる第２の揺動部材と、 流体の圧力により駆動され、前記第２のカム
   フオロワを常時前記第２のカム溝に押し付ける
   ピストンとを具備していることを特徴とする素
   材自動供給排出装置。 (2) 前記駆動装置が、前記アーム軸と係合しつつ
   前記アーム軸と直交する方向に往復動するよう
   にしたピストン機構から成ることを特徴とする
   実用新案登録請求範囲第１項記載の素材自動供
   給排出装置。 (3) 前記制御用回転体がリミツトスイツチを作動
   させるドグを具えたカムドラムから成ることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の素材自動供給排出装置。