JPS63114840A - 工作機械の工具交換装置 - 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〕 本発明は、工作機械の工具交換装置の改良に関する。特
に、加工時に、被加工体が他の部材特にその時の加工に
直接使用されることのない他の工具と干渉するようなこ
とがなく、加工作業のために十分に広い空間が確保しう
るようにする改良に関する。

〔従来の技術〕

複数の工具を常時マガジンに搭載しておき、その中の任
意の工具を、所望により選択使用することを許すために
、種々の工具交換装置が開発されている。

か＼る工具交換装置の一つとして、本山願の出願人は、
第６図（加工時の状態を示し、工具は主軸に固着されて
いる状態）と第７図（工具交換時の状態を示し、主軸と
は結合されていない状Ｓ）とに示す構造の工具交換装置
の特許出願をなしている（＃顆間第５８−１４５２４２
号）。

この従来技術に係る工具交換装置は、図示するように、
主軸ｊｇ４に、回動可能に支持される主軸５の先端に結
合されるベベルギヤの一片２０と、主軸頭４にそって移
動し複数の工具８を支持・収容するマガジン９に設けら
れ上記のベベルギヤの一片２０と噛み合うベベルギヤの
他片２１とを宥する。

加工完了後に工具８を交換するには、ドローパー等を含
む工具着脱手段（図示せず）を使用して主軸５に工具８
をアンクランプさせた後、マガジン９だけを止めて主軸
頭４を上昇して、使用済みの工具８を主軸５から抜出す
とともに上記のベベルギヤ２０・２１を噛み合わせ、主
軸５を回転してマガジン９を回転して、所望の工具８を
主軸５に対向させ、この選択された工具を、ドローパー
等を含む工具着脱手段（図示せず）を使用して、主軸５
に挿入して取り付け、主軸頭４をマガジン９のある位置
まで下降させて上記のベベルギヤ２０・２１をアソカッ
プルして加工状態に復帰する。

この工具交換装置は、工具交換用に専用のモータを使用
せず、主軸回転用モータを使用してマガジンを回転させ
て所望の工具を選択するもので、割出し制御が容易で、
構造も簡単であり、その工業的利用価値は大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の工具交換装置においては、加工中、マガジンの工
具収容位置が主軸先端近傍に残留し、その左右の工具収
容位置に収容されている工具が加工望域に侵入して存在
するの〒、加工に使用される空間を狭ばめることになる
欠点が避は難い。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、加工
時、作業に使用しうる空間を十分に確保しうる工作機械
の工具交換装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、 （イ）コラム１にそって移動するＺスライダ３と、 （ロ）Ｚスライダ３によって支持され、主軸５と主軸５
中に内蔵される工具着脱手段６とを内蔵する主軸頭４と
、 （ハ）コラム１にそって移動するマガジン支持体７と、 （ニ）マガジン支持体７によって支持され、工具８を支
持ｅ収容し工具８を主軸５に取り付けるとき工具８支持
する工具グリップ１０とを支持するマガジン９と を具備する。工作機械の工具交換装置 に対して。

（イ）第１のカム機構１１（ｚスライダ３・主軸頭４の
上昇・下降動作にもとづいて動作し、工具グリップ１０
を動作させ工具着脱手段６を動作させる期間、主軸頭４
と工具グリップ１０との相対位置を変化させない機能を
宥するカム機構であり、主軸頭４に取り付けられる第１
のカム１１１とコラム１に回動可能に支持される第１の
レバー１１２とよりなる）と、 （ロ）第２のカム機構１２（Ｚスライダ３・主軸頭４の
上昇・下降動作にもとづいて動作し、工具グリップｌＯ
を開閉させる機能を有するカム機構であり、コラム１に
取り付けられる第２のカム１２１と、マガジン支持体７
によってマガジン９とともに回動可能に、しかも、前進
・後退するリンク系１２２　とりなる）と、 （ハ）第３のカム機構１３（Ｚスライダ３の上昇・下降
動作にもとづいて動作し、工具着脱手段６を動作させる
機能を有するカム機構であり、コラムｌに取り付けられ
る第３のカム１３１とＺスライダ３に支持される第３の
レバー１３２とよりなる）とを付加したものである。

〔作用〕

本発明は、第１のカム機構１１（Ｚスライダ３の上昇・
下降動作にもとづいて動作するカム機構であり、工具グ
リップ１０を動作させ工具着脱手段６を動作させる期間
、主軸頭４と工具グリップ１ｏとの相対位置を変化させ
ない機能を有する）と、第２のカム機構１２（Ｚスライ
ダ３・主軸頭４の上昇・下降動作にもとづいて動作する
カム機構であり、工具グリップ１０を開閉させる機能を
有する）と、第３のカム機構１３（Ｚスライダ３の上昇
φ下降動作にもとづいて動作するカム機構であり、工具
着脱手段６を動作させる機能を有する）との三つのカム
機構を付加して、これらを経時的に動作させることによ
り、Ｚスライダ３を上昇・下降させるのみで、工具グリ
ップ１０が工具着脱位置と加圧位ごとの間を移動し、工
具グリップ１０が開閉動作をし、工具着脱手段６が動作
することとしたものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照しりへ、本発明の一実施例に係る工作
機械の工具交換装置について、さらに説明する。

第１図参照 ｌはコラムであり、Ｚ軸２を内蔵するとともに、後述す
る第１のカム機構１１の第１のレバー１１２を回動可能
に支持し、第２のカム機構１２の第２のカム１２１を支
持し、また、第１のカム機構１１が不動作の期間、後述
するマガジン支持体７を支持する。なお、マガジン支持
体７は、このコラム１にそって上下に移動する。

３はＺスライダであり、Ｚ軸２にそって上下に移動する
。４は主軸頭であり、Ｚスライダ３によって支持され、
この中に主軸５が回動可能に収容され、また、先端にコ
レット（図示せず）が取り付けられるドローバ−等より
なる工具着脱手段６も同時に収容されており、工具８を
着脱しうるようにされている。

７はマガジン支持体であり、上記したように。

第１のカム機構１１が不動作の期間はコラムｌによって
支持されるが、第１のカム機構１１が動作している期間
は第１のカム機構１１の第１のレバー１１２によって支
持されてＺスライダ３−主軸頭４と同期して上昇・下降
する。そして、マガジン支持体７はマガジン９と工具グ
リップ１０とを常時保持する。

２０・２１は歯車であり、２０は主軸頭４の先端に取り
付けられ、工具着脱位置において噛み合う。

工具グリップ１０は、工具８を挟持する工具挟持部材１
０１　と、第２のカム機構１２によって駆動されるレバ
ー１０２とよりなる。

１１、　＋２．１３は、それぞれ、本発明の要旨に係る
第１のカム機構、第２のカム機構、第３のカム機構であ
るが、これらについては以下に述べる。

第２口供参照 １１は第１のカム機構であり、主軸頭４に取り付けられ
る第１のカム１１１と、コラム１によって回転可能に支
持される第１のレバー１１２とよりなる。第１のレバー
１１２が第１のカム１１１によって駆動されている期間
は、第１のレバー１１２はマガジン支持体７を支持して
おり、マガジン支持体７は主軸頭４と同期して上下する
。それ以外の期間はマガジン支持体７は上下せず、コラ
ム１に対して停としている。

第３口供参照 １２は第２のカム機構であり、コラム１に取り付けられ
る第２のカム１２１と、以下に述べるリンク系１２２と
よりなる。リンク系１２２は、マガジン支持体７によっ
てマガジン９とともに回動可能に支持され、マガジン支
持体７がコラム１に対して上下したとき、この上下動に
応答してなされる上記の第２のカム１２１の動作に応答
して工具グリ−２プ１０を開閉させる。換言すれば、こ
の第２のカム機構１２により、工具グリ−、プ１Ｇは、
第２のカム機構ｌ２が動作している期間に開閉動作をな
す。

Ｗ４１図再参照 １３は第３のカム機構であり、コラム１に取り付けられ
る第３のカム１３１　と、Ｚスライダ３に回動可能に取
り付けられる第３のレバー１３２とよりなる。

Ｚスライダ３が上昇すると、その上端において、第３の
カム機構１３が動作し、第３のレバー１３２は工具着脱
手段６を動作させて工具８を主軸５から離脱させる。す
なわち、第３のレバー１３２は工具着脱手段６がドロー
パー（図示せず）を下方に押し下げてコレット（図示せ
ず）を開く等して、工具８と主軸５との結合を断つ。

第４図参照 以下に、第４図に示すタイムチャートを参照して、工具
交換装置の動作を説明する。

第５口供参照 加工完了時には、マガジン支持体７・マガジン９・工具
グリップｌＯと主軸＠４との相対位置は図示する位置に
あり、工具８が存在する加工領域に工具グリップｌＯは
存在しないから、十分広い加工領域を確保しうる。この
状態では、マガジン支持体７はコラム１に支持されてい
る。また、工具グリップ１０は開の状態にある。

第１口供参照 ここで、２スライダ３を上昇すると、しばらくの間は、
Ｚスライダ３と主軸頭４のみが上昇し、マガジン支持体
７は上昇しない、この期間に、歯車２０・２１はアンカ
ップルし、マガジン支持体７−マガジン９・工具グリツ
ジｌＯと主軸Ｍ４との相対位置は図示する状態に変化す
る。

第１のレバー１１２が第１のカム１１１と接触すると、
第１のカム機構１１が動作し、第１のカム機構１１が動
作している期間は、マガジン支持体７・マガジン９・工
具グリップ１０と主軸頭４とは同期して上昇する。この
期間（マガジン支持体７・マガジン９番工具グリップ１
０と主軸頭４とは同期して上昇する期間）、工具グリッ
プ１０は工具８のアーパーを把持しうる位置を保つ、第
１のカム機構１１が動作を開始する時点までは、工具グ
リップ１０は開の状態を保つ。

第１のカム機構１１が動作を開始する時とお覧むね同時
に、第２のカム機構１２も動作を開始する。

Ｚスライダ３番主軸ＷＡ４−マガジン９は同期して上昇
を継続するが、上記したように、その間に工具グリップ
１０は閉に移行して使用済みの工具８をグリップする。

Ｚスライダ３と主軸頭４とがさらに上昇して、第３のレ
バー１３２がＭ２Ｓのカム１３１と接触すると、第３の
カム機構１３が動作を開始して工具着脱手段６が動作し
て、工具８は主軸５から離脱するが、この時点では、工
具８は工具グリップｌＯによってグリップされているか
ら落下するようなことはない。

ここで、第１のカム機構は動作を終了し、以降は、Ｚス
ライダ３のみが上昇を継続し、マガジン支持体７・マガ
ジン９は上昇しない。

その結果、主軸頭４の先端に取り付けられているギヤ２
０とマガジン９に取り付けられているギヤ２１とは噛み
合う、ここで、Ｚスライダ３の上昇を停止する。

ここで、主軸５を回転してギア２０−２１を介してマガ
ジン９が回転し、任意の工具８を主軸５に対向する位置
にもたらす。

以上のようにして工具８を割出した後、加工状態にもど
すには、上記の逆工程をたどればよい。

２スライダ３を下降させると、まだ第１のカムａ４４１
１が動作していないから、Ｚスライダ３のみが下降し、
マガジン支持体７は下降しない。

第１のカム機構１１と第３のカム機構１３とがお−むね
同時に動作し、マガジン支持体７・マガジン９を主軸頭
４と同期して下降させながら工具着脱手段６を移動させ
て、工具８を主軸５に固着する。

ここで、第３のカム機構１３は動作を終了し、第２のカ
ム機構１２が動作を開始して工具グリップ１Ｇが開状態
にもどる。ここで、第１のカム機構１１は動作を終了し
て、それ以降は主軸頭４のみが下降を継続して加工状態
にもどる。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり′、本発明に係る工具交換装置は、
第１のカム機構（２スライダの上昇・下降動作にもとづ
いて動作するカム機構であり、工具グリップを動作させ
工具着脱手段を動作させる期間、主軸頭と工具グリップ
との相対位置を変化させない機能を有する）と、第２の
カム機構（２スライダの上昇・下降動作にもとづいて動
作するカム機構であり、工具グリップを開閉させる機能
を有する）と、第３のカム機構（Ｚスライダの上昇拳下
降動作にもとづいて動作するカム機構であり、工具着脱
手段を動作させる機能を有する）の三つのカム機構を有
し、これらが、タイムチャートに示すように経時的に動
作して、Ｚスライダを上昇ｅ下降させるのみで、工具着
脱位置と加工位置との間を移動することができ、工具着
脱位置において主軸を回転することにより工具の割出し
が可能であり、しかも、加工位置では、加工領域にグリ
ップ等がなく、広い加工空間を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る工作機械の工具交換
？ｔＨの構成図である。 第２図は、本発明の要旨に係るｗ４１のカム機構の構成
図である。 第３図は、本発明の要旨に係る第２のカム機構の構成図
である。 第４図は、本発明の一実施例に係る工作機械の工具交換
装置の動作を示すタイムチャートである。 第５図は、加工完了時のマガジン支持体７・マガジン９
・工具グリップ１０と主軸頭４との相対位置を示す図で
ある。 第６図は、従来技術に係る工具交換′ＩＩｔ置の加工時
の状態（工具は主軸に固着しており、マガジンとは切離
されている状Ｓ）を示す構成図である。 第７図は、従来技術に係る工具交換装置の工具交換時の
状８（工具はマガジンに固着し、主軸とは結合していな
い状態）を示す構成図である。 ｌ・・・コラム、 ３・１Ｚスライダ、 ４・・・主軸頭、 ５・・・主軸、 ６・・舎工具着脱手段、 ７−１１・マガジン支持体、 ８ｅ・・工具、 ９　＠　６　＆マガジン。 １０拳・・工具グリップ、 １１−−−第１のカム機構、 １２−・・第２のカム機構、 １３・・・第３のカム機構、 ２０争２１・・−歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コラム（１）にそって移動するＺスライダ （３）と、該Ｚスライダ（３）によって支持され、主軸
   （５）と該主軸（５）中に内蔵される工具着脱手段（６
   ）とを内蔵する主軸頭（４）と、前記コラム（１）にそ
   って移動するマガジン支持体（７）と、該マガジン支持
   体（７）によって支持され、工具（８）を支持・収容し
   、前記工具（８）を前記主軸（５）に取り付けるとき前
   記工具（８）を支持する工具グリップ（１０）を支持す
   るマガジン（９）とを具備する、工作機械の工具交換装
   置において、 前記主軸頭（４）の上下動に同期して前記マガジン支持
   体（７）を上下する第１のカム機構（１１）と、 前記マガジン支持体（７）のコラム（１）に対する上下
   動に応答して前記工具グリップ（１０）を開閉する第２
   のカム機構（１２）と、 前記Ｚスライダ（３）の上下動に応答して前記工具着脱
   手段（６）を開閉（アンクランプ・クランプ）する第３
   のカム機構（１３）と、 一片は前記マガジン（９）によって支持され、他片は前
   記主軸（５）によって支持され、前記主軸頭（４）の上
   方向移動の終点において両片が噛み合う１対の歯車（２
   ０・２１）と を有する ことを特徴とする、工作機械の工具交換装置。