JPS6317633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、多数の工具を自動的に交換するため
の工具交換装置に関する。

この種の工具交換装置は、マガジンに収められ
た複数の工具のうち任意の１つを選択し、それを
主軸に装着するように動作する。一般に工具は、
交換アームの旋回運動によつて移動させられ、そ
の昇降運動によつて工具の取り出しまたは装着を
行なう。交換アームがマガジンから特定の工具を
取り出し、その把持部で保持するとき、工具のロ
ツクおよびアンロツクの同期が不確実になると、
工具の受け渡しが円滑にならず、ときには工具の
落下事故が発生する。

そこで本考案は、工具の受け渡し時の動作の同
期を確保することを目的とし、ロツクないし係止
状態とアンロツクないし非係止状態とを１つの駆
動手段で操作し、それらの切換時の同期を確実に
得るようにしている。

以下、本考案を図に示す一実施例にもとづき具
体的に説明する。

この工具交換装置１は、工具マガジン２から任
意の工具３を取り出し、これをいつたん工具案内
バー９に保持させてから、この工具案内バー９を
回動させることにより姿勢変換するようにしてい
る。工具３は工具ホルダー１１の内部に収めら
れ、ロツク板１２により抜け止めされている。す
なわちロツク板１２は工具ホルダー１１に対し摺
動自在に設けられ、そのだるま孔１３でプルスタ
ツド１４の首の部分を保持し、工具３を抜け止め
によりロツク状態としている。なお位置決めボー
ル１５はロツク板１２の上面に弾力的に接し、ロ
ツク板１２のいずれかの変位状態を安定に保持し
ている。そして工具ホルダー１１はその一側にピ
ン１６を有し、そのピン１６を内側にした状態で
工具マガジン２の外周に形成された保持溝１７に
納められている。もちろんこの保持溝１７は円盤
状の工具マガジン２の外周に多数形成されてい
る。なお、下方の工具ホルダー１１は半円弧状の
抜け止めガイド３６にピン１６を保持されて落下
しない状態にある。工具マガジン２は水平方向の
固定的な支軸１８に対しベアリング１９により回
転自在に保持されている。支軸１８は機枠６の側
面に固定されているが、その端部で取付板２０を
保持している。工具マガジン２を駆動するための
モータ２１および減速機２２はその取付板２０の
板面に対し取り付けられており、モータ２１の回
転は減速機２２により減速されて駆動軸２３に伝
えられる。駆動軸２３はその駆動アーム２５でロ
ーラ２４を保持しており、このローラ２４および
工具マガジン２のゼネバ歯車２６はゼネバ機構を
構成している。なお、駆動軸２３の回転量は回転
板３４の回転によりセンサー３５で検出してい
る。

工具案内バー９は２本１組で上記保持溝１７と
同じ間隔に設定してあり、揺動台２７の一端に取
り付けられている。この揺動台２７はブラケツト
２８の一端部でベアリング３０により回転自在に
保持されており、かつ案内軸４に対しスプライン
３１で揺動自在にかみ合つている。なお揺動台２
７はその一部でセンサーロツド３２をスプリング
３３により付勢保持している。このセンサーロツ
ド３２はリミツトスイツチ４８に対応している。

上記案内軸４はその中央部分で上記のブラケツ
ト２８の他端部の軸受２９により回転かつ軸方向
へ摺動自在に保持されている。この案内軸４の駆
動手段はシリンダ５であり、そのシリンダーロツ
ド３７は案内軸４の端部においてベアリング３８
により回動自在で抜け止めされた状態で結合して
いる。案内軸４はその周面に確動形式の溝状のカ
ム７を備えている。このカム７は第５図に明示す
るように、軸芯を中心として90度の角を形成する
螺旋状に形成されており、これに機枠６の固定位
置のカムフオロア８が嵌装している。カムフオロ
ア８は軸受２９の位置で機枠６に対し軸３９によ
り回転自在に保持されている。また案内軸４はそ
の中間部分でフオーク１０を固着している。この
フオーク１０は先端部分にピン１６にはまり得る
溝４０を形成している。

さらに交換アーム４１は、第６図のように機枠
４２に対し駆動軸４３により垂直方向の軸線を中
心として回動自在に支持され、かつ垂直方向すな
わち上下方向に摺動自在に保持され、その両端部
に半円弧状の工具把持部４４を有している。駆動
軸４３は機枠４２に対し上下の部分で軸受４５に
より摺動自在に保持され、その下端部分で水平方
向の交換アーム４１を保持し、かつその上方部分
でピニオン４６を固定している。このピニオン４
６は機枠４２に保持され、第９図のように一対の
駆動用のシリンダ５１，５２により操作されるラ
ツク４７にかみ合つている。また上記機枠４２は
その一部でシリンダ８０を形成しており、このシ
リンダ５０は駆動軸４３に固定されたピストン５
３を動かし、駆動軸４３に昇降運動を与える。こ
の駆動軸４３は中空となつており、その収納孔５
４の内部に駆動ロツド５５を軸線方向に摺動自在
に保持している。この駆動ロツド５５の上方部分
はスリーブ５６，クランク５７およびベアリング
５８により機枠４２に対し回転かつ摺動自在に保
持されている。クランク５７はほぼＵ字形で、そ
の下面にクラツチ片６１を形成し、また溝状の部
分でスライダ５９を摺動自在に保持している。ク
ラツチ片６１は駆動軸４３の上端に形成されたク
ラツチ片６２に対応しており、両者は駆動軸４３
の上下運動と関連して係脱する。またスライダ５
９は第１０図に示すように、中心位置の軸６０に
より駆動体６３に取り付けられている。この駆動
体６３は一対のシリンダ６４，６５により駆動さ
れ、クランク５７に揺動運動を与える。この駆動
体６３はその突起６６でピニオン４６の溝６７に
はまり合うが、円弧状の凹部６８からそのはまり
合いを解除できる関係にある。なお、上記のラツ
ク４７および駆動体６３の位置はそれぞれリミツ
トスイツチ６９，７０，７１，７２により検出さ
れる。また機枠４２はその上方部分でシリンダ７
３を固定しており、このシリンダ７３のシリンダ
ーロツド７４は先端に駆動板７５を支持してい
る。この駆動板７５はこれと上記スリーブ５６の
上面との間に設けられたスプリング７６に抗しな
がら上記駆動ロツド５５の上端に対応している。
また駆動板７５は操作ロツド７７を固定してお
り、この操作ロツド７７は機枠４２に支軸７８で
回動自在に支持されたＬ字状のレバー７９の一端
に溝８０で係り合つている。そしてレバー７９の
他端は軸８１の溝８２に係り合つている。この軸
８１は機枠４２に対して水平方向に摺動自在に保
持され、かつ制御板８３を固着している。これら
の操作ロツド７７、レバー７９および軸８１は、
機枠４２とともに、リンク機構を構成している。
この制御板８３は長孔８４から外部に突出し、そ
のコ字型の部分を工具受け渡し位置に臨ませてい
る。この制御板８３はロツク板１２を操作し、工
具３のロツク状態を解除するために設けられてい
て、レバー７９により操作される。

つぎに交換アーム４１は内部に係止ロツド８７
を収納している。この係止ロツド８７は第１１図
および第１２図に示すように交換アーム４１の収
納孔１００に対しスプリング８５により突出方向
に付勢されて工具把持部４４に突出可能な状態で
取り付けられている。なおこの係止ロツド８７は
交換アーム４１に取り付けられた案内ピン８６と
係止ロツド８７の母線方向の長溝８８によつて回
り止めされ、かつその最大変位摺動量も規制され
ている。また係止ロツド８７は後端部分の側面に
斜面８９を有し、かつ下面にラツク９０を形成し
ている。この斜面８９は第１１図上で右上から左
下方向に傾斜しており、これと同じ傾斜のくさび
状の駒９１と対応している。駒９１は解除ロツド
９２に固定されており、常にスプリング９３によ
り上記斜面８９に圧接する方向に付勢されてい
る。そしてこの解除ロツド９２は駆動軸４３の一
部に取り付けられた軸受９４に対し摺動自在に保
持されており、その上端部分は上記機枠４２の一
部の当て板９５に対応している。

そして駆動ロツド５５はその下端部分に両歯の
ラツク９６を備えている。このラツク９６は左右
のピニオン９７，９８にかみ合い、その昇降運動
によりそれらに回転運動を与える。これらのピニ
オン９７，９８はそれぞれ係止ロツド８７のラツ
ク９０にかみ合う位置で、駆動軸４３の内部で軸
９９により回転自在に取り付けられている。

次に工具交換装置１の一連の動作を説明する。
工具マガジン２から所望の工具３を取り出す場合
にはシリンダ５のシリンダーロツド３７は後退し
ており、したがつて案内軸４のフオーク１０は第
３図に示すように工具マガジン２の外周位置に臨
んでいる。モータ２１は駆動軸２３に回転を与
え、ローラ２４およびゼネバ歯車２６により工具
マガジン２を１ピツチずつ回転させ、選択された
工具３を工具出し入れ位置すなわち工具案内バー
９の位置まで案内する。工具出し入れ位置での工
具ホルダー１１のピン１６はフオーク１０の溝４
０にはまつている。この状態でシリンダ５はその
シリンダーロツド３７を前進させ、案内軸４を右
方向に移動させる。このとき案内軸４はスプライ
ン３１で揺動台２７に対して滑りながら移動し、
フオーク１０を移動させる。同時に選択された工
具ホルダー１１はフオーク１０に挾持されたピン
１６を介して工具マガジン２の保持溝１７から抜
け出し、一対の工具案内バー９の間に乗り移る。
このように案内軸４の初期の行程において、工具
ホルダー１１は工具案内バー９の間に乗り移るこ
とになる。この間案内軸４および揺動台２７は回
動しない。次にカムフオロア８がカム７の螺旋部
分に差し掛かると、案内軸４は右方向に移動しな
がらその軸線を中心として回動し始める。この回
動運動はスプライン３１により揺動台２７に伝達
されるため、工具案内バー９およびこれに保持さ
れた工具ホルダー１１は案内軸４を中心として回
動する。この回動方向は第４図において反時計方
向であり、その回動角は90度に設定されている。
したがつて水平方向の工具ホルダー１１および工
具３は工具案内バー９に保持された状態で下向き
で垂直方向に姿勢変換されることになる。工具ホ
ルダー１１がセンサーロツド３２に当ると、リミ
ツトスイツチ４８が動作し、検出信号が出され
る。この信号は工具３が所定の位置つまり工具受
け渡し位置に来た信号として用いられる。

一方、シリンダ５０は圧力空気を取り入れてピ
ストン５３を駆動し、交換アーム４１とともに駆
動軸４３を上下動できる状態にある。また駆動軸
４３の上限位置で駆動体６３は一対のシリンダ６
４，６５に駆動され、クランク５７に60度の揺動
運動を与え得る状態にある。そしてクランク５７
の揺動運動はクラツチ片６１．６２を介して上昇
位置の駆動軸４３に伝達される。またラツク４７
は一対のシリンダ５１，５２で駆動され、駆動軸
４３の下限位置でピニオン４６とかみ合い、交換
アーム４１を所定の角度だけ回動させる。交換ア
ーム４１の上限位置は工具マガジン２に対し所定
の工具３を工具把持部４４で受け渡したり、ある
いは工作機械の主軸４９に対して工具３を着脱す
るための位置であり、また交換アーム４１の下限
位置はその回動動作により工具マガジン２から受
け入れた工具３を主軸４９の下方に移動させ、主
軸４９から取り外した工具３を工具マガジン２の
位置まで移動させるための位置である。今、一例
として交換アーム４１が案内バー９に案内されて
きた工具３を取り出し、これを主軸４９に装着す
る動作を行程順に説明することとする。この動作
時において、一方の工具把持部４４の運動軌跡は
第１３図のようである。最初に交換アーム４１は
上限位置まで上昇していて、基準線１０１にそつ
て停止している。そしてこの上限位置で解除ロツ
ド９２は、第１１図のように機枠４２の下部すな
わち当て板９５の下面に当たるため、スプリング
９３に抗して下降している。この結果、くさび状
の駒９１は係止ロツド８７の斜面８９から離れ、
係止ロツド８７の拘束を解除している。しかもこ
の状態でシリンダ７３が駆動ロツド５５を押し下
げているため、係止ロツド８７はラツク９６およ
びピニオン９７，９８に駆動され、スプリング８
５に抗して後退している。その後、シリンダ６４
が働き、クランク５７が第１０図で反時計方向に
60度回動するため、交換アーム４１はその回転移
動により工具把持部４４を工具案内バー９により
保持された定位置の工具３にあてがう。それから
シリンダ７３が上昇するので、駆動ロツド５５が
自由な状態になり、係止ロツド８７はスプリング
８５の弾力により突出し、工具把持部４４に位置
する工具３の抜け止めをする。一方、シリンダー
ロツド７４の上昇運動は操作ロツド７７、レバー
７９に伝達される。レバー７９は係止ロツド８７
の突出動作と同期して第８図で軸８１を矢印方向
に移動させるため、制御板８３はロツク板１２を
同じ方向に移動させる。この結果、工具３のプル
スタツド１４はだるま孔１３の大径部分に位置
し、下方に抜き取れる状態となる。つまり係止ロ
ツド８７の係止動作とロツク板１２のアンロツク
動作は１つの駆動手段としてのシリンダ７３の動
作によつて機械的に確実に同期している。したが
つて工具３の受け渡しは円滑に行なえる。つぎに
駆動軸４３はシリンダ５０およびピストン５３の
働きで下降する。もちろんこのとき溝６７は凹部
６８の位置にあつて、突起６６と係り合つていな
い。交換アーム４１が下降すれば、解除ロツド９
２があて板９５の下面から離れるため、駒９１は
スプリング９３の力を受けて上昇し、その斜面を
係止ロツド８７の斜面８９に対しくさび作用のも
とに押し当てる。このため係止ロツド８７は駒９
１によつて確実に固定される。したがつてその後
にラツク４７がピニオン４６を駆動し、交換アー
ム４１を駆動軸４３とともに180度回動したとき、
工具３は大きな遠心力を受けるが、交換アーム４
１の工具把持部４４から脱落せず、確実に保持さ
れることになる。しかも下降中において、かりに
シリンダ７３が誤動作し、駆動板７５を下降させ
たとしても、駆動ロツド５５は絶対に駆動板７５
に当らない位置にあるから、工具クランプの誤動
作は確実に防止できる。このように駆動ロツド５
５は上昇位置でのみ駆動板７５の下降動作を受け
入れるため、安全性は充分に確保されている。そ
して交換アーム４１は180度回転の後に、工具３
を主軸４９の真下に位置させた状態で停止し、つ
づいてシリンダ５０に駆動されて上昇する。この
上昇の過程で工具把持部４４の工具３は主軸４９
の内部に装着される。この上昇位置で交換アーム
４１は再び駆動体６３によるクランク５７の回動
により、60度逆方向に回動して待避する。このよ
うにして工具３は工具マガジン２から主軸４９に
取り付けられる。以上の動作は工具マガジン２か
ら工具３を選択し、それを主軸４９に装着する過
程であるが、逆に主軸４９の工具３を工具マガジ
ン２に収める過程は以上の行程と逆の動作により
行なわれるので、その説明は省略することとす
る。

なお、駆動手段としてのシリンダ７３は他の駆
動源で置き代えることもできる。

本考案によれば、１つの駆動手段が工具ホルダ
ーのロツク板のロツク・アンロツクを行ない、同
時に交換アームの係止ロツドの作動、解除を行な
うから、それらの動作の同期が確実であり、した
がつて工具の受け渡しが円滑に能率よくできる。

特に、１つの駆動手段の駆動力がリンク機構お
よびギヤ機構などの機械的な伝達手段を介して、
ロツク板および係止ロツドに対し互いに関連付け
て伝達されるため、電気的な遅れや、温度変化な
どの影響が全くなく、したがつて動作タイミング
のずれが発生せず、常に一定した同期動作が確保
でき、工具ホルダーと交換アームとの間の工具の
受け渡しが確実に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具交換装置の側面図、第２図は正面
図、第３図は工具交換装置の主要部分の水平断面
図、第４図は工具案内バーの正面図、第５図はカ
ムおよびカムフオロアの断面図、第６図は交換ア
ームの支持部分の垂直断面図、第７図は軸駆動部
分の側面図、第８図はロツク板の駆動部分の平面
図、第９図は駆動軸を駆動する部分の水平断面
図、第１０図は駆動軸を揺動させる部分の水平断
面図、第１１図は係止ロツドの駆動部分を示す垂
直断面図、第１２図は同上水平断面図、第１３図
は交換アームの軌跡を示す斜面図である。 １……工具交換装置、３……工具、１１……工
具ホルダー、１２……ロツク板、４１……交換ア
ーム、４２……機枠、４３……駆動軸、４４……
工具把持部、４９……主軸、５５……駆動ロツ
ド、７３……駆動手段としてのシリンダ、７５…
…駆動板、７７……操作ロツド、７９……レバ
ー、８３……制御板、８７……係止ロツド、９６
……ラツク、９７，９８……ピニオン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 工具をロツク板により係止して着脱自在に保持
   する工具ホルダーと、工具を工具把持部で着脱自
   在に把持し上記工具ホルダーと工作機械の主軸と
   の間で移動させそれらの工具ホルダーおよび主軸
   に工具把持部内の工具を着脱する交換アームと、
   この交換アームの駆動軸を回転可能な状態で支持
   する機枠と、上記工具把持部に突出可能で把持中
   の工具を抜け止め状態にする係止ロツドと、上記
   機枠側で変位自在に支持され上記ロツク板を駆動
   し工具のロツク状態を制御する制御板と、上記機
   枠に取付けられ上記制御板および上記係止ロツド
   を同時に移動させる共通の駆動手段と、上記駆動
   軸および上記交換アーム内に設けられ上記駆動手
   段の駆動力を上記係止ロツドにアンロツク・ロツ
   ク方向として伝達するラツクおよびピニオンと、
   上記機枠に設けられ上記駆動手段の駆動力を上記
   制御板にロツク・アンロツク方向として伝達する
   リンク機構とを具備することを特徴とする工具交
   換装置。