JPS6244335A - 自動工具交換装置 - Google Patents

自動工具交換装置

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JPS6244335A
JPS6244335A JP60183407A JP18340785A JPS6244335A JP S6244335 A JPS6244335 A JP S6244335A JP 60183407 A JP60183407 A JP 60183407A JP 18340785 A JP18340785 A JP 18340785A JP S6244335 A JPS6244335 A JP S6244335A
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JP
Japan
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tool
arm
piston
cylinder
main
Prior art date
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Pending
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JP60183407A
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Shogo Serizawa
芹沢 祥吾
Akio Saito
斉藤 秋夫
Kiyoshi Yanagi
柳 潔
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/1554Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
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    • B23Q3/1554Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore
    • B23Q2003/155414Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers
    • B23Q2003/155418Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers the grippers moving together
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    • B23Q2003/155425Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers pivotable
    • B23Q2003/155428Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers pivotable about a common axis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は工作機械の自動工具交換装置に係り、とりわけ
工具交換アームが4点停止機能を有している自動工具交
換装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
工作機械の主軸と多数本の工具が収納保持されている工
具マガジンとの門で工具を自動的に交換するために、工
具交換アームを備えた自動工具交換装置が用いられてい
る。この工具交換アームの先端には、工具を把持するた
めの工具把持部が形成されているが、この工具把持部が
、工具交換アームの長手方向に直交する方向に形成され
た半円形の凹部により構成されている、いわゆるS字形
工具交換アームを用いた自動工具交換装置においては、
工具交換アームの旋回動作を利用して工具把持部による
工具の把持、解放動作が行われるので、工具交換アーム
を所定の複数位置に旋回後停止させる必要がある。工具
交換アームの旋回動作は、通常、工具交換アームの回転
軸に嵌着されたビニオンにラックを噛合せ、このラック
を油圧シリンダで往復移動させるか、あるいは回転軸を
直接モータで回転駆動することにより行われている。
このような旋回駆動装置を用いて、工具交換アームを複
数位置、例えば4箇所の位置に停止させる場合には、2
台の油圧シリンダを並列に配置する必要があり、またモ
ータを用いる場合には、4点停止機能を備えたモータを
使用する必要があった。そのため、旋回駆動装置が複雑
、大型なものとなり、取扱いが面倒であった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
構造が簡単で取扱いの容易な工具交換アーム旋回駆!J
J Ia構を備えた工作機械の自動工具交換装置を提供
づることを目的とする。
(発明の概要) 本発明は工作機械の主軸と工具の収納保持部との間で工
具を自動的に交換づる自動工具交換装置であって、この
自動工具交換装置が、両端に工具把持部の形成されてい
る工具交換アームと、工具交換アームに直交して連結さ
れ、回転および進退移動可能に保持された回転軸と、回
転軸と同軸に配設され回転軸を回転駆動するビニオンと
、外部に前記ビニオンと噛合うラックの形成されている
移動シリンダと、移動シリンダ内に摺動自在に挿入され
た主ピストンと、主ピストンの両端に連結され、前記移
動シリンダの両端からそれぞれ外方に延びるピストンロ
ッドと、ビス1−ンロッドの一端に連結された補助ピス
トンと、前記補助ピストンが摺動自在に挿入されている
固定シリンダと、を備えていることを特徴としている。
本発明によれば、主ピストンと補助ピストンとが直線上
に直列に連結配置されており、両ピストンの動作を組合
せることにより、工具交換アームを複数の所定位置に旋
回停止させることができる。
〔発明の実施例〕
以下、第1図乃至第3図を参照して本発明の一実施例に
つい説明ブる。
第2図および第3図において、符号11は工具交換アー
ムであり、この工具交換アーム11の画先端部には、工
具交換アーム11の長手方向に直交する方向に半円凹形
状の工具把持部12a。
12bが形成されている。工具交換アーム11の中央部
には、回転軸13が直交して連結され、この回転@13
は、自動工具交換装置本体ケーシング14に回転可能に
支持された中空@15に対し、進退移動可能に挿入保持
されている。中空¥@15の外周部にはビニオン16が
形成され、また内壁部には、回転軸13の外周部に軸線
方向に形成されたキー溝13aに対し摺動自在に係合す
る滑りキー17が固着されている。回転軸13の内部に
はシリンダ室13bが形成され、このシリンダ室13b
に対し、本体ケーシング14に固設されたピストンロッ
ド18が挿入されている。
本体ケーシング14には、回転軸13と直交する方向に
中空円筒状のガイドウェイ14aが形成され、このガイ
ドウェイ14a内に、外部にビニオン16と噛合うラッ
ク19の形成されている移動シリンダ21が往復移動可
能に挿入保持されている。移動シリンダ21内に設けら
れたシリンダ室21aには、主ピストン22が摺動自在
に挿入され、この主ピストン22の両端には移動シリン
ダ21の両端からそれぞれ外方に延びるピストンロッド
23a、23bが連結されている。
一方側のピストンロッド23aの端部には、補助ピスト
ンロッド24が同一直線上に連結配置され、この補助ピ
ストンロッド24の他喘部に設けられている補助ピスト
ン25が、本体ケーシング14に形成された固定シリン
ダ26内に[1Etl自在に挿入されている。符号27
はピストンロッド23aと補助ピストンロッド24とを
連結固定するカップリングである。また、移動シリンダ
21の外側付近には、その移動軽路に沿って、移動シリ
ンダ21の移動位置検出用の複数個の位置検出スイッチ
28a、28b、28c、28dが配設されている。
ピストンロッド23a、23bの内部には、移動シリン
ダ21内のシリンダ室21aに圧力油を供給する油通路
29a、29bが、ピストンロッド23bの端部から連
通して設けられている。また、固定シリンダ26にも、
内部に圧力油を供給するための油通路26a、26bが
設けられている。
次にこのような構成からなる本実施例による自動工具交
換装置を用いて、第3図に示すような、主軸31に装着
された使用済工具T。と、移動式1具ポツト32により
搬送された新工具T。とを交換する動作を、第4図を用
いて説明する。なお、工具は、通常、工具ホルダを用い
て主軸31および工具ボット32に装着され、また工具
ホルダごと工具交換アーム11により把持されて工具交
換されるが、本作用の説明では便宜上、工具ホルダも含
めて工具と称することにする。
第4図(I)は工具交換動作を開始する前の原待機位置
を示している。この原待機位置においては、補助ピスト
ン25が下端位@(第1図右側端位置)にあり、ピスト
ンロッド23a、23bが補助ピストンロッド24に押
されて下降移動した状態にある。また、移動シリンダ2
1は、下方側端(第1図右側端)が主ピストン22に当
接した状態にある。第1図はこのような原待機位置にあ
る移動シリンダ21、主ピストン22.ピストンロッド
23a、23b、補助ピストン25の位置関係を示して
いる。ピニオン16は移動シリンダ21に設けられたラ
ック19の下方側(第1図右側)中間位欝に噛合ってい
るが、この噛合位置は、ラック19の噛合金ストローク
を3等分した位置、すなわち、ラック19の下方側(第
1図右側)噛合ストローク端から全ストロークの173
のストローク分だけ上方側(第1図左側)に離れた位置
である。この原待機位置において、工具交換アーム11
はピストンロッド23a、23bと平行な状態にある。
工具交換動作指令に基づいて、固定シリンダ26の下方
側(第1図右側)の油通路26bに圧力油が供給され、
補助ピストン25および補助ビス1〜ンロツド24が上
方(第1図左方)に移動する。これにより、ピストンロ
ッド23aが上方に引張られ、移動シリンダ21もピス
トンロッド23aとともに上方に移動する。ピストンロ
ッド23aの移動に伴う移動シリンダ21の上方移動動
作は、ピストンロッド23aに設けられた油通路29a
から圧力油をシリンダ室21a内に供給しておくことに
より得ることができる。移動シリンダ21が、補助ピス
トン25の移動ストロークと同一距離だけ移動すること
により、ラック19は前述した全ストロークの173ス
トロ一ク分上方(第1図左方)に移動し、ピニオン16
が回転駆動され、回転軸13とともに工具交換アーム1
1が時計方向に90’旋回づる。第4図Nl)はこの状
態を示している。この工具交換アーム11の900旋回
により、工具交換アーム11の一方側の工具把持部12
aが主軸31に装着されている使用済工具T。を把持し
、他方側の工具把持部12bが工具ボット32に保持さ
れている新工具Toを把持した状態となる。この状態で
、回転軸13内のシリンダ室13bに圧力油を供給し、
回転軸13および工具交換アーム11を下降(第2図右
方向)移動させると、主軸31および工具ボット32に
挿入されている工具T およびT。が、工具交換アーム
11の両工具把持部12a、12bに把持されたまま抜
き出される。
次に、ピストンロッド23bに設けられた油通路29b
から圧力油を供給し、移動シリンダ21のみを下方(第
1図右方)に移動ざVる。移動シリンダ21は、その上
方側端(第1図左側端)が主ピストン22に当接づるこ
とにより移動を停止するが、この間ラック19は、前述
した全ストロークの273に相当するストローク分移動
する。これによりピニオン16が1800回転駆動され
、工具交換アーム11が1800旋回する。第4図(I
II)はこの状態を示している。この工具交換アーム1
1の1806旋回動作により、一方の工具把持部12a
に把持された使用済工具T。は工具ボット32側に、他
方の工具把持部12bに把持された新工具T、は主軸3
1側に移動する。続いて回転軸13および工具交換アー
ム11を上昇移動させると、新T具T、が主軸31側に
、使用済工具T。が工具ポット32側に挿入される。
次に、固定シリンダ26内に油通路26aから圧力面を
供給し補助ピストン25を下降移動させると、ピストン
ロッド23aとともに移動シリンダ21も下降移動づる
。この下降移動により、ラック19は前述した全ストロ
ークの173のストロヘーク分下方側(第1図右側)に
移動し、ビニオン16が90°回転駆動され、工具交換
アーム11が反時i1方向に90’旋回(反転)する。
これにより、両工具把持部12a、12bが工具Toお
よびT。から離れ、主軸31と工具ポット32との間の
工具交換動作を終了する。第4図([V )はこの動作
終了時の状態を示している。この第4図(IV)に示す
状態は、第4図(I)に示す原待機位置の状態に比べ、
工具交換アーム11の両■具把持部12a、12bの位
置がちょうど反対位置になっている。そこでこの第4図
(IV )に示す工具交換アーム11の位置を中間待機
位置と呼ぶことにする。第4図(I>の原待機位置から
第4図(rV)の中間待機位置に至る一連の動作により
、主@31と工具ポット32との間の工具を交換するこ
とができるが、続いて説明づるように、この中間待機位
置から原待機位置への復帰動作によっても同様の工具交
換動作を行うことができる。
1′なわち、第4図(TV)に示す中間待機位置にある
状態で、補助ピストン25を上昇移動さけると、移動シ
リンダ21に設けられたラック19が、ピストンロッド
23aとともに全ストロークの173のストローク分上
方に移動し、工具交換アーム11が時計方向に90’旋
回する(第4図(V))。この90°旋回動作により、
工具交換アーム11の一方の工具把持部12aで工具ポ
ット32の新工具T。が、他方の工具把持部12bで主
@31の使用済工具T。が把持される。続いて回転軸1
3および工具交換アーム11を下降移動させ、それぞれ
の工具T。、T、を主軸31および工具ポット32から
引扱く。
次に、ピストンロッド23aの油通路29aから移動シ
リンダ21のシリンダ室21aへ圧ノコ油を供給し、移
動シリンダ21を上方移動させる。
これによりラック19は全ストロークの273のストロ
ークに相当する距離上方移動し、工具交換アーム11が
180°旋回されて、新工具T。が主軸31側に、使用
済工具T。が工具ボッl−32側にそれぞれ移動される
(第4図(■))。続いて回転軸13および工具交換ア
ーム11を上昇移動さけると、新工具T1および使用済
工具T。が、ぞれぞれ主’IIM 31 d3よび工具
ポット32に挿入される。
そして、補助ピストン25を再び下降移動させることに
より、前述したと同様、移動シリンダ21に設けられて
いるラック19が全ストロークの173のストローク分
下降移動し、工具交換アーム11が反時計方向に90°
旋回(反転)する。
これにより、工具把持部12a、12bがそれぞれの工
具T  、T  から離れ、工具交換動作を紡口0 了するとともに、工具交換アーム11は、第4図(I)
に示した原待機位置に復帰する(第4図(■))。
このような工具交換装置の一連の動作は、位置検出スイ
ッチ28a、28b、28c、28dにより移動シリン
ダ21の位置を検出し、一般のシーケンス制御技術を用
いて制御することができる。
このように本実施例によれば、工具交換アーム11を旋
回駆動する油圧駆動装置を、移動シリンダ21および主
ビス1〜ン22の駆動機構と、これに直列に連結配置さ
れた固定シリンダ26および補助ピストン25の駆動機
構とを組合せることにより構成しであるので、従来のよ
うに2台の油圧シリンダを並列に配置したり、4点停止
機能を備えたモータを用いたりしなくとも、容易に所定
の4つの位置に工具交換アーム11を旋回停止させるこ
とが可能である。また、この工具交換アーム旋回用油圧
駆動装置は、2つのピストンロッド23a、23bおよ
び24が直線上に配置されているので、構造が簡単であ
るとともに、その配置スペースを小さくすることができ
る。
なお本実施例の説明においては、工具交換アームの両端
に設けられた工具把持部12a、12bを、長手方向と
直交する方向に形成された半円凹形状とした例を示した
が、この工具把持部を、工具交換アームの画先端部に長
手方向に向けて設けた開閉爪型としてもよい。この場合
には、工具の把持および解放動作が、工具交換アームの
旋回動作ではなく、工具交換アームの長手方向に工具を
相対移動させることにより行われるので、工具交換アー
ムは3位置に停止する機能を有しておればよい。本発明
は、このような工具交換アームを3位置に旋回停止させ
る場合にも応用することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、−組のピニオン
とラックの噛合機構を用い、これを直列に配置された2
つの油圧駆動機構で駆動することににす、工具交換アー
ムを複数の位置に旋回停止させるようにしであるので、
構造が簡単でかつ装置の小型化を図ることができる。ま
た、複数の油圧シリンダを並設した構造のもの、複数位
置に停止する機能を備えたモータなどを用いた場合と比
べ、制御が容易であるとともにコストを大幅に安くする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明による自動工具交換装置の一
実施例を示す図であり、第1図はその断面図、第2図は
第1図■−■線断面図、第3図は主軸と工具ポットとの
配置関係を示1正面図、第4図(I)〜(Vl )は本
実施例による自動工具交換装置の工具交換動作を示す工
程図である。 11・・・工具交換アーム、13・・・回転軸、14・
・・本体ケーシング、16・・・ビニオン、19・・・
ラック、21・・・移動シリンダ、22・・・主ピスト
ン、23a。 23b・・・ピストンロッド、24・・・ビス]〜ンロ
ツド、25・・・補助ピストン、26・・・固定シリン
ダ、31・・・主軸、32・・・工具ポット、To・・
・使用済工具、To・・・新工具。 出願人代理人  佐  藤  −雄 $3図 (I)(II) 第4図 (■)+vn (■) 若1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 両端に工具把持部の形成されている工具交換アームと; 工具交換アームに直交して連結され、回転および進退移
    動可能に保持された回転軸と; 回転軸と同軸に配設され回転軸を回転駆動するピニオン
    と; 外部に前記ピニオンと噛合うラックの形成されている移
    動シリンダと; 移動シリンダ内に摺動自在に挿入された主ピストンと; 主ピストンの両端に連結され、前記移動シリンダの両端
    からそれぞれ外方に延びるピストンロッドと; ピストンロッドの一端に連結された補助ピストンと; 前記補助ピストンが摺動自在に挿入されている固定シリ
    ンダと; を備えてなる自動工具交換装置。
JP60183407A 1985-08-21 1985-08-21 自動工具交換装置 Pending JPS6244335A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60183407A JPS6244335A (ja) 1985-08-21 1985-08-21 自動工具交換装置

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JP60183407A JPS6244335A (ja) 1985-08-21 1985-08-21 自動工具交換装置

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JPS6244335A true JPS6244335A (ja) 1987-02-26

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JP60183407A Pending JPS6244335A (ja) 1985-08-21 1985-08-21 自動工具交換装置

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436679A (en) * 1972-05-22 1979-03-17 Kearney & Trecker Corp Tool exchanging mechanism
JPS5847438B2 (ja) * 1976-02-07 1983-10-22 善右衛門 清水 低品位炭および一般炭を利用した硬質塊コ−クスの製造法

Patent Citations (2)

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