JPS6263037A - 工具交換装置の割出機構 - 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〕 本発明は工作機械の工具交換装置に関し、特に工作機械
の工具主軸に平行な割出軸を有すると共に複数の工具を
有した工具保持マガジン円板を備えた工具交換装置の割
出機構に関する。

〔従来技術〕

工作機械の工具主軸に対して工具交換を行う工具交換装
置には従来より種々の工具割出機構が具備され、複数の
工具から必要とする工具を工具交換位置に割出し、工具
主軸に装着された使用済工具と差し換え交換を行うよう
にしている。然しなから従来の工具交換装置に具備され
た割出機構は、工具の差し換え交換作用を駆動する駆動
源とは別の駆動源を用いて工具マガジン装置に割出回転
を付与する構成が一般に採られている。

〔解決すべき問題点〕

このために割出機構を含めた工具交換装置が大型かつ複
雑化し、故に規模の大きいマシニングセンタ型の工作機
械よりもより簡単化を意図した工具交換装置付工作機械
には適用し難く、またコスト高になると言う問題点を有
している。

依って本発明は、このような問題点を解決する工作機械
における工具交換装置の割出機構を提供せんとするもの
である。

〔解決手段と作用〕

上述の発明目的に鑑みて、本発明は、複数の工具を保持
し、かつ工具主軸に平行な割出軸を有したマガジン円板
と、前記マガジン円板の割出軸に回転自在カップリング
を介して結合されることによって該マガジン円板に前記
工具主軸に対する工具離脱と装着の軸移動を与える直動
シリンダと、前記マガジン円板の工具離脱用軸移動が一
部ストローク値を越えたとき該マガジン円板に割出回転
を付与すると共に前記マガジン円板の工具装着用軸移動
に伴ってカム始点に復帰する割出カム手段とを具備して
成り、単一駆動源で割出回転させながら工具主軸に工具
の挿脱を行う工具交換装置の割出機構を提供し、割出機
構の構造要素数を減数して簡単な工具交換装置を構成可
能にせんとするものである。以下、本発明を添付図面に
示す実施例に基いて詳細に説明する゛。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る工具交換装置の割出機構の構成を
示す斜視図であって、縦軸心を有した工具主軸を有した
工作機械に適用する例を示している。また、第２図は同
割出機構の断面図、第３図は同割出機構による使用済工
具の離脱、比重具の工具交換位置への回転、該比重具の
工具主軸への装着の過程における割出カム手段の作用を
説明する略示説明図である。

先ず、第１図を参照すると、本発明に係る割出機構を具
備した工具交換装置は、工作機械の工具主軸に対して加
工条件に応じて所望の工具交換を自動的に遂行するもの
であり、工作機械の機体の一部から延びた枢動アーム１
の先端部に保持されたマガジン機枠２を有し、そのマガ
ジン機枠２の内部に工作機械の工具主軸（第２図に記号
ＴＳで示した二点鎖線表示参照）に平行な割出軸３が該
機枠２の下端に嵌着されたメタルブツシュ４を介して取
り付けられ、該割出軸３の一端、図示例では下端にマガ
ジン円板５が取り付けられ、また他端、図示例では上端
はスラスト軸受６を内蔵したカップリング７を介して、
前記マガジン機枠２上に固定された直動型シリンダ８の
ピストンロフト９に結合されている。ここでカップリン
グ７の上端には外ネジ軸が設けられ、ピストンロッド９
の下端のネジ部と２つのナツトによるダブルナツト構造
によって堅固に結合され、また該カップリング７の下端
には内ネジが設けられ、前記割出軸３の上端の外ネジ部
分と堅固に螺合している。従って、割出軸３は直動型シ
リンダ８のピストンロッド９の伸縮直動に応じて軸動変
位を受けると共に該直動型シリンダ８に対して独立に後
述する割出回転をすることができる。また、この割出軸
３の長さ方向の適所にはカムフォロワＩＯが取り付けら
れ、また軸溝１１が形成されており、該カムフォロワ１
０は前記割出軸３の′半径方向穴に螺入された軸ビンの
周りに回転軸受を配設し、その回転軸受の外周面を従動
面としだローラ構造のカムフォロワである。他方、該割
出軸３の周りには、カム溝１２、スプリングプランジャ
１３、複数の割出溝１４、捩りコイルばね１５を具備し
た円筒形カム１６が配設され、上述の割出軸３のカムフ
ォロワ１０と共働して該割出軸３の軸動変位の過程で工
具割出のための割出回転を行うようになっている。

また上述の割出軸３の上端ネジ部分の下端周りにはリン
グ１７が螺合され、そのリング１７の上に該リング１７
を固定するよう他のリング２２が螺合され、なおこのリ
ング１７の前記割出軸３への固定を完全なものとするた
めにピン１７ａ　（第２図参照）を該リング１７の半径
方向穴と該割出軸３の半径方向穴とへ一体挿入している
。前記捩りコイルばね１５の一端、図示例では上端はこ
のリング１７に固定され、また前記マガジン円板５の板
面には複数の割出孔２０が形成され、また外周部には複
数の工具保持溝２１が形成されて、複数の交換用工具Ｔ
を保持するように形成されている。

このマガジン円板５は上述した割出軸３と共に直動変位
及び割出回転を行うことは言うまでもない。

このように一体的に直動変位と割出回転を行う割出軸３
とマガジン円板５とに対して、前記マガジン機枠２には
二つのピン１８　、１９が固定されている。

次に第２図は第１図に示した割出機構を具備した工具交
換装置の断面図であり、同時に機械側における既述の枢
動アーム１を断面図示している。

同第２図に示すように枢動アームｌはヒンジピン１ａを
中心として枢動可能に設けられ、これによって本工具交
換装置を工具交換位置に停止している工作機械の工具主
軸ＴＳに対して接近させて工具交換を行い、工具交換の
終了に伴って離反退避できるようにしている。第２図を
参照すると、工具交換位置に在る本工具交換装置は単一
の直動型シリンダ８を搭載したマガジン機枠２の内部に
割出軸３が配設され、該マガジン機枠２の下端外部にマ
ガジン円板５が取着され、該マガジン円板５の工具保持
溝２１に保持された複数の工具Ｔにおける１つの工具Ｔ
が工具主軸ＴＳの工具挿着孔と整合した位置に割出され
ることが理解できる。そしてマガジン機枠２の内部には
上部に直動型シリンダ８のピストンロッド９と割出軸３
とを結合するカップリング７が設けられ、このカップリ
ング７の下方に捩りコイルばね１５、カム溝１２及びス
プリングプランジャ１３等を具備した円筒形カム１６が
割出軸３を囲繞するように設けられ、該割出軸３に取付
けられたカムフォロワ１０が上記円筒形カム１６のカム
溝１２と協働して既述のように割出回転を生起させ、ま
た割出軸３に形成された軸溝１１と円筒形カム１６の捩
りばね１５及びスプリングプランジャ１３とが協働して
円筒形カム１６を後述のようにカム始点に復帰させるも
のである。

なお、第２図において、実線で図示されたマガジン円板
５はその工具保持溝２１に保持された１つの所望工具Ｔ
を工具交換位置にある工具主軸ＴＳの工具挿着孔に装填
した新工具の装着完了の位置または使用済工具の離脱開
始位置にある状態を示し、また２点鎖線で図示されたマ
ガジン円板５は割出軸３と共に下動変位して工具主軸Ｔ
Ｓの工具挿着孔から使用済工具Ｔの離脱を完了させた位
置又は割出回転後に新工具Ｔの装着を開始する位置を示
している。

次に第３図を参照して上述した本実施例の割出機構によ
って行う使用済工具の離脱、新工具の割出、新工具の装
填の諸作用を、過程を順次に追って説明する。同第３図
の（イ）は工具交換装置の割出カム手段とマガジン円板
とを正面から見た略示図と、そのＢ−８矢視線による断
面の略示図であり、（ロ）〜（へ）も同様にそれぞれＣ
−Ｃ矢視線、Ｄ−Ｄ矢視線、Ｅ−Ｅ矢視線、Ｆ−Ｆ矢視
線、Ｇ−Ｃ矢視線による断面図を含んでいる。

第３図（イ）の状態は、マガジン機枠２に対し外方向に
固定されたピン１９がマガジン円板５に配設された複数
の割出孔２０のうちの一つの割出孔の中に挿入されてお
り、かつ割出軸３が最も上昇している状態でマガジン円
板５が第２図に実線で示した状態にあることを示してい
る。直動型シリンダ８を作動させ、そのピストンロッド
９を押し出すと、カップリング７を介して該ピストンロ
ッド９に連結している割出軸３、及び該割出軸３の下端
に取着されているマガジン円板５は円筒形カム１６を伴
って下降し、その時マガジン円板５に配設された複数の
工具保持溝２１のうちの空の工具保持溝を使用し、工具
機械の工具主軸ＴＳに装着されている工具を掴持して該
工具主軸ＴＳから引き抜く。

更にピストンロッド９を継続下動させると、円筒形カム
１６の下端に等間隔に配設された複数の割出溝１４の一
つの割出溝とマガジン機枠２から上向きに突出配置され
たビン１８とが係合し、同時に隣接の二つの割出溝１４
間に形成された各突起部分が該マガジン機枠２の面に接
触し、前記円筒形カム１６は該マガジン機枠２に対し固
定され、更にビン１９が前記割出孔２０から抜は出して
割出軸３が同軸周りに回転可能となる。第３図（ロ）は
このような回転可能状態に到った過程を示している。

この第３図の（ロ）の状態から更にピストンロフト９を
下動変位させると、割出軸３に取着されているカムフォ
ロワ１０は円筒形カム１６に形成された略直角三角形の
各頂点を丸めた形状、即ちおむすび形をした半径方向孔
として形成されたカム溝１２の斜面に沿って下降し、該
割出軸３は下動変位しながら回転を始める。この時、二
つのりング１？　、　２２が、該割出軸３の上部にて該
割出軸３に配設された外ネジと螺合締結され、さらにビ
ンで固定されたその一方のリング１７に一端が固定され
た涙りコイルばね１５は圧縮と捩りの両作用ヲ受ケ、こ
の状態はピストンロフト９がその下動ストロークの最大
値に達する状態まで続き、この最後の状態を第３図（ハ
）に示している。この状態において、前記円筒形カム１
６に配設され、内蔵ばねにて半径内方向に押されている
スプリングプランジャ１３は、前記割出軸３に凹設され
た軸方向直線溝とこれに接続した接線方向溝とから成る
Ｌ字型軸溝１１の該軸方向直線溝内に係入せしめられ、
該割出軸３は該円筒形カム１６に対しもはや回転できな
い。この状態でマガジン円板５は次の工具Ｔを工具主軸
ＴＳの工具撞着孔に整合する位置に割出している。

下降端を検出し、直動型シリンダ８の動作を反転させピ
ストンロッド９を上動後退させるように引き込めると、
前記スプリングプランジャ１３とビン１８の働きにより
前記円筒形カム１６はマガジン機枠２に対し固定されて
おり、前記割出軸３のみが軸方向に上昇し、スプリング
プランジャ１３と軸溝１１との係合により該割出軸３は
回転しない。この上昇状態は、前記カムフォロワｌＯが
前記カム溝１２の一端面、即ち割出軸３の軸に直交する
方向の端面に接するまで継続する。この最終状態を略示
したものが第３図（ニ）である。

この第３図の（ニ）の状態では前記スプリングプランジ
ャ１３は前記り字型軸溝１１の隅部、即ち接線方向溝端
に位置している。

この状態から更にピストンロッド９を上動変位させると
、ビン１９が前記マガジン円板５に配設された複数の割
出孔２０のうちの一つの割出孔に挿入されると共に前記
円筒形カム１６は前記カムフォロワ１０に引き揚げられ
、該円筒形カム１６に配設された割出溝１４はビン１８
からはずれ、前記捩りコイルばね１５に蓄勢されていた
捩りばね力により該円筒形カム１６は回転し、カムフォ
ロワ１０に当たると該円筒形カム１６の回転が止まる。

この状態では、円筒形カム１６は割出軸３に対して初期
の状態つまりカム始点にある。この状態を示したものが
第３図の（ホ）である。

この第３図の（ホ）の状態からさらにピストンロフト９
を上動変位させて割出軸３と共にマガジン円板５を上昇
させ、工具主軸ＴＳに新しい工具が装填される。このよ
うにしてピストンロッド９が上昇動作限に達した状態を
示したものが第３図の（へ）である。

以上の説明から明らかなように、本発明では単一の直動
型シリンダ８のピストンロッド９が下動。

上動の一往復ストロークを行う間に使用済工具の離脱、
新しい工具の割出、その新工具の工具主軸ＴＳへの装填
を一連の連続過程として順次に遂行するのである。新工
具の装填が完了すると工具交換装置は再び枢動アーム１
の枢動によって工具主軸ＴＳから離れ、また工具主軸Ｔ
Ｓは新工具を装着して加工位置に移動するのである。

〔発明の効果〕

以上に詳述の如く、本発明の工具交換装置の割出機構は
単一駆動源で工具マガジンを割出回転させながら工具主
軸に工具の挿脱を行い得るようにしたものであり、従来
の複数７クチユエータにて割出回転と工具挿脱とを行う
ものに比較して、このように単一の駆動源だけを使用す
るから工具交換装置の構造要素数を減数して機構、構造
の簡略化を図り、また該工具交換装置の小型化と軽量化
を達成してコスト低減をも実現するものである。

つまり、本発明によれば、特に大型のマシニングと異な
り、小型、軽量を旨とした工作機械に対して自動工具交
換を効果的に達成する工具交換装置を実現可能にしたも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工具交換装置の割出機構の構成を
一部を切り開いて示した斜視図、第２図は工具交換装置
の縦断面図、第３図（イ）〜（へ）は同割出機構におけ
る割出カム手段の作用を説明するための正面及び断面図
。 ２・・・マガジン機枠、　　　３・・・割出軸、５・・
・マガジン円板、　　　　７・・・カップリング、８・
・・シリンダ、　　　　　　９・・・ピストンロンド、
１０・・・カムフォロワ、　　　１１・・・軸溝、１２
・・・カム溝、 １３・・・スプリングプランジャ、 １４・・・割出溝、　　　　　１５・・・涙りコイルば
ね、１６・・・円筒形カム、　　　１８　、１９・・・
ピン、２０・・・割出孔、　　　　　２１・・・工具保
持溝、Ｔ・・・工具、　　　　　　ＴＳ・・・工具主軸
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の工具を保持し、かつ工具主軸に平行な割出軸
   を有したマガジン円板と、前記マガジン円板の割出軸に
   回転自在カップリングを介して結合されることによって
   該マガジン円板に前記工具主軸に対する工具離脱と装着
   の軸移動を与える直動シリンダと、前記マガジン円板の
   工具離脱用軸移動が一定ストローク値を越えたとき該マ
   ガジン円板に割出回転を付与すると共に前記マガジン円
   板の工具装着用軸移動に伴ってカム始点に復帰する割出
   カム手段とを具備して成り、単一駆動源で割出回転させ
   ながら工具主軸に工具の挿脱を行う工具交換装置の割出
   機構。 ２、前記割出カム手段は、前記マガジン円板の割出軸周
   りに遊嵌され、該割出軸から突出させたカムフォロワに
   接する回転起動用カム面を有すると共に前記カム始点へ
   の戻りばねを内蔵した円筒形カムによって形成されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の工具交換装置の割出機
   構。 ３、前記直動シリンダはマガジン機枠に取りつけられ、
   該マガジン機枠が前記マガジン円板の複数割出孔と前記
   カム手段の複数割出溝とに夫々係合する位置決めピンを
   具備した特許請求の範囲第１項に記載の工具交換装置の
   割出機構。 ４、前記マガジン円板は外周に等間隔に工具保持溝を有
   し前記複数の工具を前記工具主軸に平行に保持するよう
   に形成された特許請求の範囲第１項から第３項の何れか
   １項に記載の工具交換装置の割出機構。