JPS63105853A - Automatic tool exchanger - Google Patents

Automatic tool exchanger

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JPS63105853A
JPS63105853A JP25337786A JP25337786A JPS63105853A JP S63105853 A JPS63105853 A JP S63105853A JP 25337786 A JP25337786 A JP 25337786A JP 25337786 A JP25337786 A JP 25337786A JP S63105853 A JPS63105853 A JP S63105853A
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cam
tool
arm
sliding
swing
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JP25337786A
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Yoshiaki Taki
滝 義明
Hiroyoshi Yoko
横 裕義
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Toshiba Machine Co Ltd
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  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a sliding speed or the like to be increased to a high speed and the exchange time of a tool to be reduced, by providing a guide mechanism which restricts a moving direction of a sliding member, connected to a sliding cylinder, setting the sliding member to a predetermined position. CONSTITUTION:A swing arm 21 turns 90 deg. with a fixed swivel center P serving as the center by driving a swiveling cylinder 25, while a turning cam 73 is turned 90 deg. through a turning center shaft 78 and a cas driving mechanism 80. While a sliding member 31 is turned by the minimum radius with a connection part 64 serving as the center because the connection part 64 of a connecting bracket 61 is stopped by a piston rod 63 of a sliding cylinder 62. When the swing arm 21 swivels, the cam driving mechanism 80, smoothly turning the center line of a cas follower 78 drawing a locus of almost tear shape while rotating the turning can 73 by 90 deg., moves the sliding member 31 along a guide way 22.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、マシニングセンタ、中ぐり盤等の工作機械の
スピンドルと工具マガジンとの工具交換を行う自動工具
交換装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an automatic tool changer for changing tools between a spindle and a tool magazine of a machine tool such as a machining center or a boring machine.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

従来、自動工具交換装置としては、工作機械の種類、大
きさ等に応じて種々の型式のものが開発されている。と
ころで、工作機械が大型のものにあっては、スピンドル
の軸線と工具マガジンの工具ポットの軸線とは必ずしも
一致せず、例えば90度方向にずれている場合がある。
Conventionally, various types of automatic tool changers have been developed depending on the type, size, etc. of machine tools. By the way, in the case of a large-sized machine tool, the axis of the spindle and the axis of the tool pot of the tool magazine do not necessarily coincide, and may deviate, for example, by 90 degrees.

このような場合、自動工具交換装置においては、工具交
換アームを備えた工具交換アームユニット自体が摺動し
たり、旋回したりして前記軸線のずれに対応する必要が
ある。この場合、従来の装置においては、ユニットの摺
動、旋回駆動機構が工具交換アームユニット自体に設け
られているため、工具交換アームユニットが大型化して
大重量となっていた。
In such a case, in the automatic tool changer, the tool change arm unit itself, which includes the tool change arm, needs to slide or rotate to accommodate the axis deviation. In this case, in the conventional device, the sliding and turning drive mechanism of the unit is provided in the tool exchange arm unit itself, which results in an increase in size and weight of the tool exchange arm unit.

従って、工具交換アームユニットの慣性モーメントが大
きくなり、摺動、揺動速度を高速化できないという問題
点があり、しかも工具交換アームの工作機械および工具
マガジンへの接近性も悪いという問題点もあった。
Therefore, there is a problem that the moment of inertia of the tool changing arm unit becomes large, making it impossible to increase the sliding and swinging speeds, and furthermore, there is also the problem that the tool changing arm has poor accessibility to the machine tool and the tool magazine. Ta.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、自動工具交換装置において、工具交換
アームユニットを小型化でき、摺動、揺動速度を高速化
して工具交換時間を短縮することにある。
An object of the present invention is to reduce the tool exchange time by reducing the size of the tool exchange arm unit and increasing the sliding and swinging speeds in an automatic tool changer.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
固定揺動中心を有する揺動部材を所定角度で揺動さセる
揺動駆動機構を設けるとともに、前記揺動部材に直線方
向摺動自在に摺動部材を支持し、かつ、この摺動部材に
工具交換アームおよびアーム駆動機構を有する工具交換
アームユニットを支持し、固定部に揺動自在に支持され
た摺動用シリンダのスピンロッド先端側を摺動部材に回
動自在に取り付けて摺動部材を揺動部材に対し摺動駆動
可能とし、さらに揺動駆動機構による揺動部材の揺動駆
動時において摺動用シリンダに連結された摺動部材の移
動方向を規制して摺動部材を所定位置に設定するガイド
機構を設けて構成されている。
[Means and effects for solving the problems] The present invention has the following features:
A swing drive mechanism is provided for swinging a swing member having a fixed swing center at a predetermined angle, and a sliding member is supported on the swing member so as to be slidable in a linear direction; A tool changing arm unit having a tool changing arm and an arm drive mechanism is supported, and the spin rod end side of a sliding cylinder that is swingably supported by a fixed part is rotatably attached to a sliding member. can be slidably driven relative to the swinging member, and furthermore, when the swinging member is driven to swing by the swinging drive mechanism, the moving direction of the sliding member connected to the sliding cylinder is regulated to keep the sliding member in a predetermined position. It is constructed by providing a guide mechanism to set the position.

これにより、少なくとも工具交換アームユニントを摺動
させる摺動用シリンダは摺動部材とは別個な固定部に支
持させることにより、工具交換アームユニットの軽量化
を図り、慣性モーメントの減少ひいては動作の高速化を
図って前記目的を達成しようとするものである。
As a result, at least the sliding cylinder that slides the tool changing arm unit is supported by a fixed part separate from the sliding member, thereby reducing the weight of the tool changing arm unit, reducing the moment of inertia, and increasing the speed of operation. The aim is to achieve the above objective.

また、揺動駆動機構を、揺動部材の外部に揺動材に支持
された揺動用シリンダにより構成するとともに、この揺
動用シリンダのピストンロッドの先端側を揺動部材に回
動自在に連結すれば、二の揺動駆動機構も工具交換アー
ムユニットとは別個な部分に支持されて、より工具交換
アームユニットの軽量化を図ることができて前記目的を
よりよく達成することができる。
Further, the swing drive mechanism is constituted by a swing cylinder supported by a swing member outside the swing member, and the tip side of the piston rod of the swing cylinder is rotatably connected to the swing member. For example, the second swing drive mechanism is also supported by a separate part from the tool exchange arm unit, which makes it possible to further reduce the weight of the tool exchange arm unit, thereby better achieving the above object.

〔実施例] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。〔Example] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

全体構成を示す第1図および第2図、ならびに要部構成
を示す第3図において、マシニングセンタ等の工作機械
10はスピンドル11を備えるとともに、この工作機械
10の一例には工具マガジン15が設けられ、この工具
マガジン15内には前記スピンドル11の軸線と直交す
る軸線を有する工具ポット16が多数収納され、工具マ
ガジン15内の軌道を回動できるようになっている。前
記工具マガジン15のフレーム17(第2図参照)には
、揺動中心軸18が回転自在に支持され、この揺動中心
軸18には、中心軸18の軸線を固定揺動中心Pとする
揺動部材としてのスイングアーム21が一体回転可能に
固定されている。このスイングアーム21は平面り字形
に形成されるとともにL字形の長尺側の一辺の側面には
所定間隔を離して上下2条のガイドウェイ22が一体に
設けられている。また、スイングアーム21のL字形の
折曲部において、連結具24を介して揺動駆動機構とし
ての揺動用シリンダ25のスピトンロッド26の先端が
回動自在に連結されている。この揺動用シリンダ25は
そのシリンダ中央部において、トラニオン中心軸27に
より前記工具マガジンフレーム17に揺動自在に支持さ
れている。
In FIGS. 1 and 2 showing the overall configuration and FIG. 3 showing the main configuration, a machine tool 10 such as a machining center is equipped with a spindle 11, and an example of this machine tool 10 is provided with a tool magazine 15. A large number of tool pots 16 having axes perpendicular to the axis of the spindle 11 are stored in the tool magazine 15 and can rotate on orbits within the tool magazine 15. A swing center shaft 18 is rotatably supported on the frame 17 (see FIG. 2) of the tool magazine 15, and the swing center shaft 18 has a fixed swing center P, with the axis of the center shaft 18 being a fixed swing center P. A swing arm 21 as a swinging member is fixed so as to be integrally rotatable. The swing arm 21 is formed in a planar shape, and two guideways 22, upper and lower, are integrally provided on one long side of the L-shape at a predetermined distance apart. Further, at the L-shaped bent portion of the swing arm 21, the tip of a spittoon rod 26 of a swing cylinder 25 serving as a swing drive mechanism is rotatably connected via a connector 24. This swinging cylinder 25 is swingably supported by the tool magazine frame 17 by a trunnion center shaft 27 at the center of the cylinder.

従って、この揺動用シリンダ25が作動されると、スイ
ングアーム21が固定揺動中心Pを中心として揺動され
、第1図実線位置から鎖線位置へと略90度揺動できる
ようになっている。
Therefore, when this swing cylinder 25 is operated, the swing arm 21 swings about the fixed swing center P, and can swing approximately 90 degrees from the solid line position in FIG. 1 to the chain line position. .

前記スイングアーム21のガイドウェイ22には、工具
交換アームユニット30の摺動部材31が水平方向摺動
自在に支持されている。この摺動部材31には旋回軸3
2が旋回自在に支持され、この旋回軸32の途中にはピ
ニオン33が一体に固定されている。このピニオン33
には摺動部材31に上下方向移動自在に支持されたラッ
ク34が噛合されるとともに、このラック34は摺動部
材31の上面に取り付けられたアーム旋回用シリンダ3
5のピストンロッド36に取り付けられ、シリンダ35
の駆動に伴いピニオン33ひいては旋回軸32を旋回駆
動させるようになっている。
A sliding member 31 of a tool exchange arm unit 30 is supported by the guideway 22 of the swing arm 21 so as to be slidable in the horizontal direction. This sliding member 31 has a pivot shaft 3.
2 is rotatably supported, and a pinion 33 is integrally fixed in the middle of this pivot shaft 32. This pinion 33
A rack 34 supported vertically movably by the sliding member 31 is engaged with the rack 34, and this rack 34 is connected to the arm rotation cylinder 3 attached to the upper surface of the sliding member 31.
5 is attached to the piston rod 36 of the cylinder 35.
As the pinion 33 is driven, the pinion 33 and, in turn, the pivot shaft 32 are driven to pivot.

ここにおいて、前記ピニオン33、ラック34およびア
ーム旋回用シリダ35によりアーム旋回駆動機構37が
構成されている。なお、符号38は前記ラック34の下
方位置において摺動部材31に設けられたラック34の
ストッパである。
Here, the pinion 33, the rack 34, and the arm rotation cylinder 35 constitute an arm rotation drive mechanism 37. Incidentally, reference numeral 38 is a stopper of the rack 34 provided on the sliding member 31 at a position below the rack 34.

前記旋回軸32の摺動部材31からの突出端部側の内部
には、ピストンロッド41を有するピストン42が収納
されて旋回軸32の突出端部側はいわゆるシリンダケー
シングとして作用するようになっている。また、旋回軸
32のピニオン33側中心軸部および他端側の側面には
エアー供給孔43.44が設けられ、これらのエアー供
給孔43.44に圧縮空気が供給されることによりピス
トン42が進退されるようになっている。ここにおいて
、旋回軸32の突出端部、ピストンロフト41およびピ
ストン42によりアーム進退駆動機構45が構成される
とともに、このアーム進退駆動機構45と前記アーム旋
回駆動機構37とによりアーム駆動機構47が構成され
ている。
A piston 42 having a piston rod 41 is housed inside the pivot shaft 32 on the side protruding from the sliding member 31, so that the protrusion end side of the pivot shaft 32 functions as a so-called cylinder casing. There is. Further, air supply holes 43.44 are provided in the central shaft portion on the pinion 33 side and the side surface on the other end side of the pivot shaft 32, and the piston 42 is moved by supplying compressed air to these air supply holes 43.44. It is designed to advance and retreat. Here, the protruding end of the pivot shaft 32, the piston loft 41, and the piston 42 constitute an arm advance/retreat drive mechanism 45, and the arm advance/retreat drive mechanism 45 and the arm rotation drive mechanism 37 constitute an arm drive mechanism 47. has been done.

前記ピストンロッド41の旋回軸32からの突出先端部
には連結板51を介してアーム連動部材52の一端が固
定され、このアーム連動部材52は旋回軸32の外周に
スプライン53を介して軸方向摺動自在かつ回転不可能
に支持されている。
One end of an arm interlocking member 52 is fixed to the tip of the piston rod 41 protruding from the pivot shaft 32 via a connecting plate 51, and this arm interlocking member 52 is attached to the outer periphery of the pivot shaft 32 via a spline 53 in the axial direction. It is slidably and non-rotatably supported.

このアーム連動部材52の他端部には工具交換アーム5
4が固定され、この工具交換アーム54の両端部には工
具把持部55がそれぞれ形成されている。従って、工具
交換アーム54は、前記アーム進退駆動機構45の作動
により旋回軸32の軸方向に移動されるとともに、アー
ム旋回駆動機構37の作動により旋回軸32の軸回りに
旋回され、所定の工具交換動作を行なえるようになって
いる。
A tool exchange arm 5 is provided at the other end of this arm interlocking member 52.
4 is fixed, and tool gripping portions 55 are formed at both ends of this tool exchange arm 54, respectively. Therefore, the tool exchange arm 54 is moved in the axial direction of the rotation shaft 32 by the operation of the arm forward/backward drive mechanism 45, and is also rotated around the rotation shaft 32 by the operation of the arm rotation drive mechanism 37, so that the tool exchange arm 54 can be moved in the axial direction of the rotation shaft 32 by the operation of the arm forward/backward drive mechanism 45, and rotated around the axis of the rotation shaft 32 by the operation of the arm rotation drive mechanism 37. It is now possible to perform exchange operations.

ここにおいて、前記摺動部材31から工具把持部55に
至る一連の符号で示された部材により、前記工具交換ア
ームユニット30が構成されている。
Here, the tool exchange arm unit 30 is constituted by members indicated by a series of symbols from the sliding member 31 to the tool gripping portion 55.

前記摺動部材31の下端部には連結ブラケット61の一
端が固定されるとともに、この連結ブラケット61の他
端側の下方折曲部には摺動用シリンダ62のピストンロ
ッド63が駆動可能な連結部64により連結されている
。この摺動用シリンダ62の略中央部はトラニオン軸6
5を介してトラニオンブラケット66に揺動自在に支持
され、このトラニオンブラケット66は前記工具マガジ
ンフレーム17に固定された固定部としてのブラケット
67に取り付けられている。従って、摺動用シリンダ6
2が駆動されると、連結ブラケット61を介して摺動部
材31がガイドウェイ22に沿って水平方向に摺動され
るようになっている。
One end of a connecting bracket 61 is fixed to the lower end of the sliding member 31, and the lower bent portion of the other end of the connecting bracket 61 has a connecting portion in which a piston rod 63 of a sliding cylinder 62 can be driven. 64. The approximate center of this sliding cylinder 62 is the trunnion shaft 6
5 and is swingably supported by a trunnion bracket 66, and this trunnion bracket 66 is attached to a bracket 67 as a fixed part fixed to the tool magazine frame 17. Therefore, the sliding cylinder 6
2 is driven, the sliding member 31 is horizontally slid along the guideway 22 via the connecting bracket 61.

前記固定部としてのブラケット67には軸受部材71を
介してカム軸72が回転自在に支持されるとともに、こ
のカム軸72の上端部には円盤状の回動カム73が一体
に連結されている。この回動カム73は、第4図に示さ
れるように、その上面に略丁字形の溝からかるガイド面
74を有し、このガイド面74の1字形の分岐部中心が
前記カム軸72の中心すなわち回動カム73の回動中心
と等しくされている。また、回動カム73の上方には固
定カム75が配置され、この固定カム75は前記軸受部
材71に固定されている。この固定カム75は子回路り
字形に形成されてその内側にL字形のガイド面76を形
成されている。このガイド面76は、そのL字形の折曲
部中心と前記回動カム73の回動中心とが等しくされ、
かつ、このガイド面76は、第4図(A)、(B)に示
されるように回動カム73が90度回動された際にも常
にT字溝74のL字形のガイド面76側に位置する辺が
略一致するようにされている。これらの回動カム73お
よび固定カム75のガイド面74.76には、前記連結
ブラケット61の下端部に回転自在に支持されたカムフ
ォロワ78が係合可能にされ、第4図(A)中ガイド面
74の分岐部中心に位置するカムフォロワ78が矢印で
示す上下方向に摺動できるようになっており、一方、第
4図(B)中同じくガイド面74の分岐部中心に位置す
るカムフォロワ78が矢印で示す水平方向に摺動できる
ようにされている。ここにおいて、カム軸72の設けら
れる位置は、第5図に示されるように、摺動用シリンダ
72のピストンロッド63の突出状態が最小となった位
置、すなわち、シリンダ62の中心線がスイングアーム
21の固定回動中心Pを通る方向に位置されたときにピ
ストンロッド63の先端の連結部64が位置する位置6
4Aに設定されている。
A camshaft 72 is rotatably supported by the bracket 67 as the fixed part via a bearing member 71, and a disk-shaped rotating cam 73 is integrally connected to the upper end of the camshaft 72. . As shown in FIG. 4, this rotary cam 73 has a guide surface 74 formed from a substantially T-shaped groove on its upper surface, and the center of the one-shaped branch of this guide surface 74 is located at the center of the camshaft 72. The center is made equal to the center of rotation of the rotation cam 73. Further, a fixed cam 75 is arranged above the rotating cam 73, and this fixed cam 75 is fixed to the bearing member 71. This fixed cam 75 is formed into a sub-curve shape, and has an L-shaped guide surface 76 formed inside thereof. The center of the L-shaped bent portion of the guide surface 76 is made equal to the center of rotation of the rotation cam 73,
In addition, this guide surface 76 always remains on the L-shaped guide surface 76 side of the T-shaped groove 74 even when the rotating cam 73 is rotated 90 degrees as shown in FIGS. 4(A) and 4(B). The sides located in are made to almost match. A cam follower 78 rotatably supported at the lower end of the connecting bracket 61 is engageable with the guide surfaces 74 and 76 of the rotary cam 73 and the fixed cam 75, and the guide surface 74 and 76 of the rotating cam 73 and the fixed cam 75 are engaged with each other. A cam follower 78 located at the center of the branching part of the surface 74 can slide in the vertical direction indicated by the arrow, while a cam follower 78 located at the center of the branching part of the guide surface 74 in FIG. It is designed to be able to slide in the horizontal direction shown by the arrow. Here, the position where the camshaft 72 is provided is, as shown in FIG. Position 6 where the connecting portion 64 at the tip of the piston rod 63 is located when the piston rod 63 is positioned in the direction passing through the fixed rotation center P.
It is set to 4A.

前記スイングアーム21の回動中心軸18の下端部には
第1の歯付き車(スプロケット)81が固定されるとと
もに、前記カム軸72の下端部にはこの第1の歯付き車
81と同一歯数、形状の第2の歯付き車82が固定され
、これらの第1、第2の歯付き車81間には回転伝達手
段としてのチェーン83が掛は回され、これによりスイ
ングアーム21の揺動に伴い一体に摺動される回動中心
軸18によって、第1の歯付き車81およびチェーン8
3を介し第2の歯付き車82が回転され、回動カム73
も回転されて丁字形のガイド面74の位置が第4図(A
)、(B)のように変化するようになっている。ここに
おいて、第1、第2の歯付き車81.82およびチェー
ン83によりカム駆動機構80が構成され、かつ、この
カム駆動機構80と、前記軸受部材71からカムフォロ
ワ78に至る一連の符号の部材とにより摺動部材31の
移動方向を規制して摺動部材31を所定位置に設定する
ガイド機構70が構成されている。
A first toothed wheel (sprocket) 81 is fixed to the lower end of the rotation center shaft 18 of the swing arm 21, and the same as the first toothed wheel 81 is fixed to the lower end of the camshaft 72. A second toothed wheel 82 having the number of teeth and shape is fixed, and a chain 83 serving as a rotation transmission means is hooked between the first and second toothed wheels 81, thereby rotating the swing arm 21. The first toothed wheel 81 and the chain 8
3, the second toothed wheel 82 is rotated, and the rotating cam 73
is also rotated so that the position of the T-shaped guide surface 74 is as shown in FIG.
), (B). Here, a cam drive mechanism 80 is constituted by the first and second toothed wheels 81 and 82 and the chain 83, and this cam drive mechanism 80 and a series of members with reference numbers from the bearing member 71 to the cam follower 78. This constitutes a guide mechanism 70 that restricts the moving direction of the sliding member 31 and sets the sliding member 31 at a predetermined position.

次に、本実施例の作用につき第6図(A)。Next, FIG. 6(A) shows the operation of this embodiment.

(旦)および第7図をも参照して説明する。This will be explained with reference to (Dan) and FIG.

第1,2図および第6図(A)におけるスイングアーム
21および工具交換アーム30の実線図示状態において
は、摺動用シリンダ25のピストンロッド26および摺
動用シリンダ62のピストンロッド63は共にケーシン
グ内に後退された縮小状態にあり、スイングアーム21
は工具マガジン15側に揺動され、摺動部材31はスイ
ングアーム21の第1図中右方に位置されている。この
位置が工具交換アーム54の待機位置あるいは初期位置
とされ、この状態の工具交換アーム54を54Aで示す
In the states of the swing arm 21 and the tool changing arm 30 shown in solid lines in FIGS. 1, 2 and 6(A), the piston rod 26 of the sliding cylinder 25 and the piston rod 63 of the sliding cylinder 62 are both inside the casing. The swing arm 21 is in a retracted and contracted state.
is swung toward the tool magazine 15, and the sliding member 31 is located on the right side of the swing arm 21 in FIG. This position is the standby position or initial position of the tool exchange arm 54, and the tool exchange arm 54 in this state is shown at 54A.

前記工具交換アーム54が待機位置にある状態において
、工具マガジン15の所定の工具ポット16が工具交換
アーム54Aの左方位置に割り出されると、摺動用シリ
ンダ62が作動されてピストンロッド63が進出され、
摺動部材31は連結ブラケフ)61を介して第1,2図
中左方に移動され、工具交換アーム54の左方の工具把
持部55が工具ボット16内の工具(図示せず)を把持
する状態となって停止される。この状態の工具交換アー
ム54を54Bで表す。
When a predetermined tool pot 16 of the tool magazine 15 is indexed to the left position of the tool exchange arm 54A while the tool exchange arm 54 is in the standby position, the sliding cylinder 62 is actuated and the piston rod 63 advances. is,
The sliding member 31 is moved to the left in FIGS. 1 and 2 via the connecting bracket 61, and the tool gripping portion 55 on the left side of the tool changing arm 54 grips a tool (not shown) in the tool bot 16. It will be stopped in a state where The tool exchange arm 54 in this state is represented by 54B.

次いで、工具交換ユニット30のアーム進退駆動機構の
エア一孔43に圧縮空気が供給され、ピストン42を介
してピストンロッド41が旋回軸32から突出する方向
に駆動されると、アーム連動部材52を介して工具交換
アーム54は54Bの位置から第1図中下方に移動され
、これに伴い工具ボット16内の工具は工具交換アーム
54Bの把持部55により引き抜かれ、工具交換アーム
54は一点鎖線で示す54Cの位置へと移動する。
Next, compressed air is supplied to the air hole 43 of the arm forward/backward drive mechanism of the tool change unit 30, and when the piston rod 41 is driven in the direction of protruding from the pivot shaft 32 via the piston 42, the arm interlocking member 52 is moved. The tool exchange arm 54 is moved downward from the position 54B in FIG. Move to position 54C shown.

この後、摺動用シリンダ62をピストンロッド63が縮
小(後退)する方向に駆動し、摺動部材31を右方向に
移動させると、工具交換アーム54が54Dで示される
位置へと移動する。
Thereafter, when the sliding cylinder 62 is driven in the direction in which the piston rod 63 contracts (retreats) and the sliding member 31 is moved to the right, the tool exchange arm 54 moves to the position indicated by 54D.

次いで、アーム進退駆動機構のピストンロッド41を旋
回軸32内に没入する方向に移動させると、アーム54
は54Aで示される初期位置(第6図(A)の実線位置
)へと復帰することとなる。
Next, when the piston rod 41 of the arm forward/backward drive mechanism is moved in the direction of recessing into the pivot shaft 32, the arm 54
returns to the initial position indicated by 54A (solid line position in FIG. 6(A)).

このようにして新たな工具をアーム54の左方の工具把
持部55に支持した状態にした後、揺動用シリンダ25
をピストンロッド26が進出する方向に駆動し、一方、
摺動用シリンダ62のピストンロッド63は後退状態を
維持するようにする。
After the new tool is supported on the tool gripping portion 55 on the left side of the arm 54 in this way, the swinging cylinder 25
is driven in the direction in which the piston rod 26 advances;
The piston rod 63 of the sliding cylinder 62 is maintained in a retracted state.

この際、摺動用シリンダ62のピストンロッド63の先
端部にある連結部64は、再び初期位置に移動してきて
回動カム73の丁字形のガイド面74に、第4図(A)
に示されるように、上方の溝から進入してきてその交差
部に位置されている。
At this time, the connecting portion 64 at the tip of the piston rod 63 of the sliding cylinder 62 moves to the initial position again and is attached to the T-shaped guide surface 74 of the rotating cam 73 as shown in FIG. 4(A).
As shown, it enters from the upper groove and is located at the intersection.

この揺動用シリンダ25の駆動によりスイングアーム2
1は固定揺動中心Pを中心として90度旋回するととも
に、回動カム73は、回動中心軸18、カム駆動機構8
0を介して第4図(A)の矢印方向に90度回動されて
第4図(B)の状態とされる。一方、摺動部材31は、
連結ブラケット61の連結部64が摺動シリンダ62の
ピストンロッド63により、第6図(A)中実線で示さ
れる位置に停止されているため、この連結部64を中心
として最小半径で旋回される。このため、摺動部材31
はスイングアーム21の揺動に伴ってスライドウェイ2
2に沿って摺動し、スイングアーム21の右端側から左
端側へと移動され、第6図(A)中鎖線で示される位置
になる。
The swing arm 2 is driven by this swing cylinder 25.
1 rotates 90 degrees around a fixed rocking center P, and a rotating cam 73 rotates around a rotating center shaft 18 and a cam drive mechanism 8.
0 through 90 degrees in the direction of the arrow in FIG. 4(A), resulting in the state shown in FIG. 4(B). On the other hand, the sliding member 31 is
Since the connecting portion 64 of the connecting bracket 61 is stopped by the piston rod 63 of the sliding cylinder 62 at the position shown by the solid line in FIG. . Therefore, the sliding member 31
is the slideway 2 as the swing arm 21 swings.
2, and is moved from the right end side to the left end side of the swing arm 21, and reaches the position shown by the chain line in FIG. 6(A).

前記スイングアーム21の揺動にあたり、カム駆動機構
80は、第7図に示されるように、カムフォロワ78の
中心線が略なみだ型の軌跡Qを描いてスムーズに旋回す
るとともに、回動カム73が90度面回転て第4図(B
)の状態になるため、摺動部材31が極めて円滑にガイ
ドウェイ22に沿って移動することとなる。・この際、
ガイド機構70が設けられていないとすると、第5図に
おいて、ピストンロッド63の先端連結部64が最も後
退した位ff64Aで、図中上方に行くのか右方に行く
のかの移動が明確でないため、摺動部材31とスイング
アーム21との間に極めて大きな応力がかかって不都合
であるが、ガイド機構70により上述のように円滑に方
向転換するため、このような問題は発生しない、また、
揺動シリンダ25の作動と同時に摺動用シリンダ62の
ピストンロッド63を進出方向に作動させないため、第
6図(A)に鎖線で示されるように摺動部材31が連結
部64を中心として最小回転半径で90度方向転換する
ばかりでなく、摺動部材31はスイングアーム21の左
端側に自動的に移動して、工具交換アーム54によるス
ピンドル11とのエフg交換動作にあたり、スピンドル
11の側方から工具交換アーム54を工具に挿入するの
に都合のよい位置となり、工程ロスを生じさせることも
ない。
When swinging the swing arm 21, the cam drive mechanism 80 smoothly swings with the center line of the cam follower 78 drawing a substantially slanted trajectory Q, as shown in FIG. is rotated by 90 degrees in Figure 4 (B
), the sliding member 31 moves extremely smoothly along the guideway 22. ·On this occasion,
Assuming that the guide mechanism 70 is not provided, in FIG. 5, the tip connecting portion 64 of the piston rod 63 is at the most retracted position ff64A, and it is not clear whether the movement is upward or to the right in the figure. Although it is inconvenient that an extremely large stress is applied between the sliding member 31 and the swing arm 21, such a problem does not occur because the guide mechanism 70 smoothly changes direction as described above.
Since the piston rod 63 of the sliding cylinder 62 is not operated in the advancing direction at the same time as the swing cylinder 25 is operated, the sliding member 31 rotates at a minimum around the connecting portion 64 as shown by the chain line in FIG. 6(A). In addition to changing direction by 90 degrees in radius, the sliding member 31 automatically moves to the left end side of the swing arm 21 and moves to the side of the spindle 11 when the tool exchange arm 54 performs an F-g exchange operation with the spindle 11. This is a convenient position for inserting the tool exchange arm 54 into the tool, and no process loss occurs.

このようにして、スイングアーム21および摺動部材3
1が揺動されて第6図(B)に示される状態となると、
工具交換アーム54が符号54Eで示される位置となる
1次いで、摺動用シリンダ62のピストンロッド62の
ピストンロンドロ3が進出方向に駆動され、摺動部材3
1がスイングアーム21の右端側へと移動されると、こ
れに伴い、アーム54が右側に移動されることから、ア
ーム54の右側の工具把持部55によってスピンドル1
1に予め取り付けられていた重工具が係合され、符号5
4Fで示される状態となる。
In this way, the swing arm 21 and the sliding member 3
1 is swung to the state shown in FIG. 6(B),
Once the tool exchange arm 54 is at the position indicated by 54E, the piston rod 3 of the piston rod 62 of the sliding cylinder 62 is driven in the advancing direction, and the sliding member 3
1 is moved to the right end side of the swing arm 21, the arm 54 is moved to the right side, and therefore the spindle 1 is moved by the tool gripping portion 55 on the right side of the arm 54.
The heavy tool previously attached to 1 is engaged, and the
The state shown by 4F will be reached.

この状態で、アーム進退駆動機構45のピストンロッド
41が進出され、工具交換アーム54はスピンドル11
から離れる方向に移動されてスピンドル11の重工具を
引き抜き、符号54Gで示される位置へと移動される。
In this state, the piston rod 41 of the arm advancement/retraction drive mechanism 45 is advanced, and the tool exchange arm 54 is moved from the spindle 11
The spindle 11 is moved in a direction away from the spindle 11 to pull out the heavy tool, and is moved to a position indicated by reference numeral 54G.

次いで、アーム旋回駆動機構37のシリンダ35が作動
され、ラック34を介してピニオン33が180度回転
され、アーム54の新旧工具は180度入れ代わり、当
初左側にあった新工具が右側に、右側にあった重工具が
左側にと移動する。この状態で、アーム進退駆動機構4
5のピストンロッド41が後退され、工具交換アーム5
4は再び符号54Fで示される位置となり、新工具がス
ピンドル11に装着される。
Next, the cylinder 35 of the arm rotation drive mechanism 37 is activated, the pinion 33 is rotated 180 degrees via the rack 34, and the old and new tools on the arm 54 are exchanged 180 degrees, so that the new tool that was initially on the left side is now on the right side and now on the right side. The heavy tools that were there were moved to the left. In this state, the arm forward/backward drive mechanism 4
The piston rod 41 of 5 is retracted, and the tool exchange arm 5
4 is again in the position indicated by reference numeral 54F, and a new tool is mounted on the spindle 11.

次いで、摺動用シリンダ62がそのピストンロッド63
を後退させる方向に移動され、アーム54が第1図中下
方に移動されて再び符号54Hに位置される。この状態
で、揺動用シリンダ25はそのピストンロッド26が縮
小する方向に移動され、工具交換アームユニット30は
再び第1.2図中および第6図(A)中実線で示される
初期の待機位置へと移動され、次の動作指令までその状
態を保持する。この際、前記ガイド機構70の動作によ
り、連結部64の回動が円滑に行われることは前述と同
様であるが、このときの回動カム73の回動方向は、第
4図(B)に矢印で示されるように前述とは逆方向であ
る。
Next, the sliding cylinder 62 moves its piston rod 63
The arm 54 is moved downward in FIG. 1 and is again positioned at 54H. In this state, the swing cylinder 25 is moved in the direction in which its piston rod 26 is contracted, and the tool change arm unit 30 is returned to the initial standby position shown by the solid line in FIG. 1.2 and FIG. 6(A). The state is maintained until the next operation command. At this time, the operation of the guide mechanism 70 smoothly rotates the connecting portion 64 as described above, but the rotation direction of the rotation cam 73 at this time is as shown in FIG. 4(B). The direction is opposite to that described above, as indicated by the arrow.

一方、新しい工具に交換されたスピンドル11は次の加
工工程へと入り、所定の加工動作を行う。
On the other hand, the spindle 11, which has been replaced with a new tool, enters the next machining process and performs a predetermined machining operation.

以下、次の工具交換指令が出ると前述の動作を繰り返す
ことにより7順次工具交換を行い、所定の加工を行うこ
ととなる。
Thereafter, when the next tool exchange command is issued, the above-described operations are repeated to perform seven sequential tool exchanges and predetermined machining is performed.

上述のような本実施例によれば次のような効果がある。According to this embodiment as described above, there are the following effects.

すなわち、スイングアーム21の揺動にあたり、摺動用
シリンダ62を動作させないことにとによって、摺動部
材31をスイングアーム21の固定揺動中心Pの最短位
置に保持することができ、従7て、スイングアーム21
の揺動時における慣性モーメントを小さくすることがで
きて揺動速度を早くでき、かつ、スイングアーム21等
に与える応力を小さくできる。また、この摺動部材31
の固定揺動中心Pへの最短位置の保持は、工具交換アー
ムユニット30によるスピンドル11側での工具交換動
作上も効率のよい位置を保持でき、この点からも工具交
換動作を高速化できる。また、摺動用シリンダ62の不
動作による摺動部材31の位置保持時において、摺動用
シリンダ62のピストンロッド63の摺動部材31側へ
の連結部64の位置は、可動カム73、固定カム75等
からなるガイド機構70によって位置規制されるため、
スイングアーム21の揺動動作が極めて円滑に行え、か
つ不要な応力等を与えることがない。さらに、揺動用シ
リンダ25および摺動用シリンダ62は、揺動するスイ
ングアーム21とは別個の固定部に支持するようにした
ので工具交換アームユニット30の重量を軽減でき、こ
の点からも動作の高速化を図ることができるやまた、ス
イングアーム21の揺動駆動機構はシリンダ25を用い
たので、構造が簡単になるとともに制御も容易となり、
装置のコストを低減できる。さらに、摺動用シリンダ6
2のピストンロッド63の連結部64の位置規制をする
ガイド機構70は、T字形のガイド面74を有する回動
カム73と、L字形のガイド面76を有する固定カム7
5等によって構成したから、比較的簡単な構造で十分な
位置規制をでき、この点からも装置のコストを低減でき
る。
That is, by not operating the sliding cylinder 62 when swinging the swing arm 21, the sliding member 31 can be held at the shortest position to the fixed swing center P of the swing arm 21. swing arm 21
The moment of inertia during swinging can be reduced, the swinging speed can be increased, and the stress applied to the swing arm 21 and the like can be reduced. In addition, this sliding member 31
Maintaining the shortest position to the fixed swing center P allows the tool changing arm unit 30 to maintain a position that is efficient for the tool changing operation on the spindle 11 side, and from this point as well, the tool changing operation can be speeded up. Furthermore, when the position of the sliding member 31 is maintained due to the non-operation of the sliding cylinder 62, the position of the connecting portion 64 of the piston rod 63 of the sliding cylinder 62 to the sliding member 31 side is different from that of the movable cam 73 and the fixed cam 75. Since the position is regulated by the guide mechanism 70 consisting of
The swinging motion of the swing arm 21 can be performed extremely smoothly, and no unnecessary stress or the like is applied. Furthermore, since the swinging cylinder 25 and the sliding cylinder 62 are supported on a fixed part separate from the swinging swing arm 21, the weight of the tool changing arm unit 30 can be reduced, and from this point of view, high-speed operation is possible. In addition, since the cylinder 25 is used for the swinging drive mechanism of the swing arm 21, the structure becomes simple and control becomes easy.
The cost of the device can be reduced. Furthermore, the sliding cylinder 6
The guide mechanism 70 that regulates the position of the connecting portion 64 of the second piston rod 63 includes a rotating cam 73 having a T-shaped guide surface 74 and a fixed cam 7 having an L-shaped guide surface 76.
5 or the like, sufficient position regulation can be achieved with a relatively simple structure, and from this point of view as well, the cost of the apparatus can be reduced.

さらに、このガイド機構70のカム駆動機構80は、第
1、第2の歯付き車81.82とチェーン83という簡
単な構成としたから、これによってもコストを安価にで
きる。さらに、工具交換アーム54のアーム駆動機構4
9は、ピストン33およびラック34からなるアーム駆
動機構37と、シリンダ型式のアーム進退駆動機構45
とから構成したから、従来の装置のようにラック34に
対しビニオン33が軸方向に摺動するような構造がなく
なり、機構が単純化されて小型化でき、これによっても
工具交換アームユニッl−30全体を小型化できて工具
マガジン15および工作機械10のスピンドル11への
接近性を良好にできる。また、前述のように摺動部材3
1がスイングアーム21の旋回時に極めて小さい半径で
旋回することから、工具交換装置全体を覆うためのスプ
ラッシュカバー等も小型化できる。
Furthermore, since the cam drive mechanism 80 of the guide mechanism 70 has a simple structure consisting of the first and second toothed wheels 81, 82 and the chain 83, the cost can also be reduced. Further, the arm drive mechanism 4 of the tool exchange arm 54
Reference numeral 9 indicates an arm drive mechanism 37 consisting of a piston 33 and a rack 34, and a cylinder-type arm advance/retreat drive mechanism 45.
Since it is constructed from the above, there is no longer a structure in which the binion 33 slides in the axial direction with respect to the rack 34 as in the conventional device, and the mechanism can be simplified and made smaller. The overall size can be reduced and the accessibility to the tool magazine 15 and the spindle 11 of the machine tool 10 can be improved. In addition, as described above, the sliding member 3
1 rotates with an extremely small radius when the swing arm 21 rotates, the splash cover and the like for covering the entire tool changer can also be made smaller.

なお、実施にあたり、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成する範囲での変形は
本発明に含まれるものである。例えば、揺動駆動機構と
しては、前記実施例のように揺動用シリンダ25である
必要はなく、例えば電動機あるいはロータリー油圧アク
チュエータ等の旋回駆動源であってもよい、しかし、シ
リンダ型式とすれば、前述の利点がある。また、ビスト
ンロッド63の連結部64のガイド機構70は、前記実
施例のように回動カム73等を用いた構造に限らず他の
構造でもよく、また、カム駆動機構80も第1、第2の
歯付き車81.82とこれを連結するチェーン83によ
るものに限らず、歯車連結されたものでもよい、さらに
、工具交換アーム54の工具把持部55の形状は直線方
向に移動して工具を把持する構造のものに限らず、旋回
して工具を把持するような構造でもよいが、前記実施例
のように直線方向に移動して把持する形状ものであれば
、各工具交換動作を能率良く行なえるという利点がある
In carrying out the invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention includes modifications within the scope of achieving the object of the present invention. For example, the swing drive mechanism does not need to be the swing cylinder 25 as in the above embodiment, and may be a swing drive source such as an electric motor or a rotary hydraulic actuator. However, if it is a cylinder type, It has the advantages mentioned above. Further, the guide mechanism 70 of the connecting portion 64 of the piston rod 63 is not limited to the structure using the rotary cam 73 etc. as in the above embodiment, but may have another structure. The structure is not limited to the two toothed wheels 81 and 82 and the chain 83 connecting them, but may also be connected by gears.Furthermore, the shape of the tool gripping part 55 of the tool changing arm 54 is such that it can move in a linear direction to remove the tool. The structure is not limited to one that grips the tool, and may be one that grips the tool by rotating, but as long as it moves in a straight line and grips the tool, as in the above embodiment, each tool change operation will be made more efficient. It has the advantage of being easy to perform.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

前述のように本発明によれば、自動工具交換装置におい
て工具交換アームユニットを小型化でき、摺動、揺動速
度等を高速化できて工具交換時間を短縮することができ
るという効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to downsize the tool changing arm unit in an automatic tool changing device, increase the sliding speed, swing speed, etc., and shorten the tool changing time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例を示すもので、第1図は一部を断
面した平面図、第2図は同じく一部を断面した第1図の
正面図、第3図は要部の概略構成を示す斜視図、第4図
(A)、(B)は回動カムおよび固定カムの異なる動作
状態を示す平面図、第5図は摺動シリンダの動作状態を
示す平面図、第6図(A)、(B)は本実施例の動作状
態を示す概略平面図、第7図は回動カムおよび固定カム
内におけるカムフォロワの動作状態を示す平面図である
。 10・・・工作機械、11・・・スピンドル、15・・
・工具マガジン、16・・・工具ポット、21・・・揺
動部材としてのスイングアーム、25・・・揺動駆動機
構としての揺動用シリンダ、26・・・ピストンロッド
、30・・・工具交換アームユニット、37・・・アー
ム旋回駆動機構、45・・・アーム進退駆動機構、47
・・・アーム駆動機構、54・・・工具交換アーム、6
2・・・摺動用シリンダ、63・・・ピストンロッド、
64・・・連結部、67・・・固定部としてのブラケッ
ト、70・φ・ガイド機構、73・・・回動カム、74
・・・ガイド面、75・・・固定カム、76・・・ガイ
ド面、78・・・カムフォロワ、80・・・カム駆動機
構、81・・・第1の歯付き車、82・・・第2の歯付
き車、83・・・回転伝達手段としてのチェーン、P・
・・固定揺動中心。
The drawings show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is a partially sectional plan view, Fig. 2 is a partially sectional front view of Fig. 1, and Fig. 3 is a schematic diagram of the main parts. A perspective view showing the configuration, FIGS. 4(A) and 4(B) are plan views showing different operating states of the rotary cam and the fixed cam, FIG. 5 is a plan view showing the operating states of the sliding cylinder, and FIG. 6 (A) and (B) are schematic plan views showing the operating states of this embodiment, and FIG. 7 is a plan view showing the operating states of the cam followers in the rotary cam and the fixed cam. 10...Machine tool, 11...Spindle, 15...
- Tool magazine, 16... Tool pot, 21... Swing arm as a swinging member, 25... Swinging cylinder as a swinging drive mechanism, 26... Piston rod, 30... Tool exchange Arm unit, 37... Arm rotation drive mechanism, 45... Arm advance/retreat drive mechanism, 47
...Arm drive mechanism, 54...Tool exchange arm, 6
2...Sliding cylinder, 63...Piston rod,
64... Connecting part, 67... Bracket as a fixed part, 70 φ guide mechanism, 73... Rotating cam, 74
... Guide surface, 75 ... Fixed cam, 76 ... Guide surface, 78 ... Cam follower, 80 ... Cam drive mechanism, 81 ... First toothed wheel, 82 ... No. 2 toothed wheel, 83... chain as rotation transmission means, P.
・Fixed swing center.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)工作機械のスピンドルと工具マガジンとの間の工
具交換を行う自動工具交換装置であって、固定揺動中心
を有する揺動部材と、この揺動部材を所定角度揺動させ
る揺動駆動機構と、前記揺動部材に直線方向摺動自在に
支持された摺動部材と、この摺動部材に支持されるとと
もに工具交換アームおよびこの工具交換アームに所定の
駆動を与えるアーム駆動機構を有する工具交換アームユ
ニットと、固定部に振動自在に支持されるとともにピス
トンロッド先端側を前記摺動部材に回動自在に取り付け
られ摺動部材を揺動部材に対し摺動させる摺動用シリン
ダと、前記揺動駆動機構による揺動部材の揺動駆動時に
おいて摺動用シリンダに連結された摺動部材の移動方向
を規制して摺動部材を所定位置に設定するガイド機構と
、を備えたことを特徴とする自動工具交換装置。
(1) An automatic tool changer that exchanges tools between the spindle of a machine tool and a tool magazine, which includes a swinging member having a fixed swinging center and a swinging drive that swings the swinging member at a predetermined angle. a mechanism, a sliding member supported by the swinging member so as to be slidable in a linear direction, a tool exchange arm supported by the sliding member, and an arm drive mechanism that provides a predetermined drive to the tool exchange arm. a tool exchange arm unit, a sliding cylinder that is supported by a fixed part so as to be vibrating, and whose piston rod end side is rotatably attached to the sliding member, and which slides the sliding member relative to the swinging member; A guide mechanism that regulates the moving direction of the sliding member connected to the sliding cylinder and sets the sliding member at a predetermined position when the swinging member is driven to swing by the swinging drive mechanism. Automatic tool changer.
(2)特許請求の範囲第1項において、前記揺動駆動機
構は、揺動部材の外部に揺動自在に支持されるとともに
ピストンロッド先端側を揺動部材に回動自在に連結され
た揺動用シリンダにより構成されていることを特徴とす
る自動工具交換装置。
(2) In claim 1, the swing drive mechanism is a swing drive mechanism that is swingably supported on the outside of a swing member and has a piston rod end side rotatably connected to the swing member. An automatic tool changer characterized in that it is composed of a dynamic cylinder.
(3)特許請求の範囲第1項または第2項において、前
記ガイド機構は、L字形のガイド面を有する固定カムと
、この固定カムに重ねた状態で駆動可能に設けられると
ともに固定カムのL字形のガイド面の折曲部中心と回動
中心を等しくされかつこの回動中心において分岐される
T字形のガイド面を有する回動カムと、この回動カムを
前記揺動部材に伴って揺動させるカム駆動機構と、前記
摺動用シリンダのピストンロッドと摺動部材との連結部
において取り付けられるともに固定カムのL字形のガイ
ド面および回動カムのT字形のガイド面にそれぞれ係合
されるカムフォロワと、を備えて構成されたことを特徴
とする自動工具交換装置。
(3) In claim 1 or 2, the guide mechanism includes a fixed cam having an L-shaped guide surface, and is provided so as to be able to be driven while being overlapped with the fixed cam, and the guide mechanism has an L-shaped guide surface. A rotary cam having a T-shaped guide surface whose rotation center is equal to the center of the bending part of the guide surface and which is branched at this rotation center; The cam drive mechanism is attached to the connecting portion between the piston rod of the sliding cylinder and the sliding member, and is engaged with the L-shaped guide surface of the fixed cam and the T-shaped guide surface of the rotating cam, respectively. An automatic tool changer comprising a cam follower.
(4)特許請求の範囲第3項において、前記カム駆動機
構は、前記揺動部材の固定揺動中心と同軸に回動中心を
有するとともに揺動部材に一体に固定された第1の歯付
き車と、前記回動カムの回動中心と同軸に回動中心を有
するとともに回動カムに一体に固定された第2の歯付き
車と、これらの第1、第2の歯付き車を連動させる回転
伝達手段と、を備えて構成されたことを特徴とする自動
工具交換装置。
(4) In claim 3, the cam drive mechanism has a rotation center coaxial with a fixed rocking center of the swinging member, and a first toothed mechanism that is integrally fixed to the swinging member. A second toothed wheel having a rotation center coaxial with the rotation center of the rotation cam and integrally fixed to the rotation cam, and these first and second toothed wheels are interlocked. An automatic tool changer characterized in that it is configured to include a rotation transmission means for rotating the tool.
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