JPS6362630A - 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。

かへる工具交換装置の一つとして、本特許出願の出願人
は、第７図（加工時の状態を示し、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態）と第８図（
工具交換時の状態を示し、工具はマガジンに固着してお
り、主軸とは結合されていない状態）とに示す構造の工
具交換装置の特許出願をなしている（特願昭第５８−１
４５２４２号）。

この従来技術に係る工具交換装置は、図示するように、
主軸頭４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を支持會収容するマガジン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とを有する。

加工完了後に工具８を交換するには、ドローバー等を含
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はその位置に残し
て主軸頭４のみを上昇させて、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
、ドローバ−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、マガジン９を主軸頭
４にそって上昇させて上記のベベルギヤ２０・２１をア
ンカップルして加工状態に復帰する。

この状態においては、マガジン９の工具収容位置の一つ
は主軸５の先端近傍に止まることになるが、主軸５とは
結合しておらないので、却下作業は可能である。

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〕

」二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領域に侵入して存
在するので、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〕

」二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）２スライタ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ｌによって回動可能に支持されるマガジン
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・収容し、工具８を主軸５に取り付けるとき工具８を
支持するスプリング式工具グリップ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 に対して、 （イ）マガジン支持体７を待機位置（加工位置）に弾性
的に保持する弾性部材７１と、 （ロ）第１のカム機構１１（Ｚスライダ３会主軸頭４の
上下動に応答して、弾性部材７１に抗してマガジン支持
体７を回動して、スプリング式工具グリップ１０を、工
具交換位置と待機位置（加工位置）との間を往復させる
機能を有し、（ｉ）第１の実施例においては、Ｚスライ
ダ３または主軸頭４に取り付けられる第１のカム１ｌｌ
ａと、コラム１に取り付けられ、第１のカムｌ１ｌａに
よって駆動されてマガジン支持体７を駆動する第１のレ
バー１１２とよりなり、（ｉｉ）第２・３・４の実施例
においては、Ｚスライダ３または主軸頭４に取り付けら
れる第１のカム１１１ｂ、１１１Ｃ１１１１ｄよりなる
）と、（ハ）第２のカム機構１２（Ｚスライダ３の上昇
・下降動作に応答して、工具着脱手段６を動作させる機
能を有し、コラムｌに取り付けられる第２のカム１２１
　と、この第２のカム１２１によって駆動され工具着脱
手段６を駆動する第２のレバー１２２とよりなる）と、 （ニ）一片はマガジン９によって支持され、他片は主軸
５によって支持され、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２０・２１と をイづ加したものである。

〔作用〕

本発明は、（イ）後述する第１のカム機構１１が動作し
ていない期間、マガジン支持体７を待機位置に夕１性的
に保持する弾性部材７１と、（ロ）第１のカム機構１１
（Ｚスライダ３・主軸頭４の上下動に応答して、弾性部
材７１に抗してマガジン支持体７を回動して、スプリン
グ式工具グリップ１０を、工具交換位置と待機位置（加
工位置）との間を往復させる機能を有し、（ｉ）第１の
実施例においては、Ｚスライダ３または主軸頭４に取り
付けられる第１のカム１１１ａと、コラムｌに取り付け
られ、第１のカム１ｌｌａによって駆動されてマガジン
支持体７を駆動する第１のレバー１１２とよりなり、（
ｉｉ）第２１１３・４の実施例においては、Ｚスライダ
３または主軸頭４に取り付けられる第１のカム１１１ｂ
、１１１ｃ、１１１ｄよりなる）と、（ハ）第２のカム
機構１２（Ｚスライダ３の上昇・下降動作に応答して、
工具着脱手段６を動作させる機能を有し、コラム１に取
り付けられる第２のカム１２１と、この第２のカム１．
２１によって駆動され工具着脱手段６を駆動する第２の
し八−１２２とよりなる）と、（ニ）＝一片はマガジン
９によって支持され、他片は主軸５によって支持され、
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２０・２１とを付加して、（ホ）Ｚスライダ３
を上昇・下降させるのみで、スプリング式工具グリップ
１０が工具着脱位置と待機位置との間を回動させ、スプ
リング式工具グリップ１０が主軸５と嵌合・離脱し、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、図面を参照しつへ、本発明の４の実施例に係る工
作機械の工具交換装置について、さらに説明する。

１上１ 第１図参照 １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のし／＜−１１２とマガジ
ン支持体７とを回動可能に支持し、マガジン支持体７を
待機位置に弾性的に保持するスプリング７１ａの１端を
支持する。

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、コラムｌによって回動可能
に支持され、１端がコラム１に支持され他端がマガジン
支持体７に支持されるスプリング７１ａによって図にお
いて時計方向に弾性的に支持されており後述する第１の
カム機構１１が動作しないかぎり待機位置に保持される
。そして、第１のカム機構１１の第１のレバー１１２に
よって駆動され、スプリング式工具グリップ１０を、工
具交換位置と加工位置との間を往復させる。

また、マガジン支持体７はマガジン９とズブリング弐工
具クリップ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。

スプリング式玉具グリップ１０は、スプリングの力をも
って工具８を挟持するものであり、これを工具８のアー
バーに押付けまたは引き離すのみにて嵌合φ離脱が可能
である。

工１と１２とは、それぞれ、本発明の要旨に係る第１の
カム機構と第２のカム機構とであるが、これらについて
は、さらに、以下に述べる。

１１は第１のカム機構であり、七軸頭４に取り付けられ
る第１のカム１１１ａと、コラムｌに取り付けられ、第
１のカム１１１ａによって駆動されマガジン支持体７を
回動する第１のレバー１１２と、スプリング７１ａによ
って図において時計方向に弾性的に引っ張られているマ
ガジン支持体７とよりなり、スプリング式工具グリップ
１０を、工具交換位置と加工位置との間を往復させる。

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、Ｚスライタ゛３に回動可能に取
り付けられる第２のレバー１２２とよりなる。

Ｚスライダ３が上昇して第２のレバー１２２が第２のカ
ムと接触すると、第２のカム機構１２が動作し、第２の
レバー１２２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２のレバー１２２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１／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２図参照 以下に、第２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３回付参照 加工完了時には、マガジン支持体７１１マガジン９・ス
プリング式工具グリップ１０と主軸頭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スプ
リング式＝「具グリップ１０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はスプリング７１ａによって時計方向に引っ張られ
て待機位置にある。また、スプリング式工具グリップ１
ｏは工具８をグリップしていない。

第１回付参照 ここで、Ｚスライダ３を」−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は回転しない。この期間に、マガジン支持体７争マ
ガジン９番スプリング式１具グリップ１０と主軸頭４と
の相対位置は第１図に図示する状態に変化する。

ここで、第１のレバー１１２が第１のカム１１１ａと接
触すると、第１のカム機構１１が動作し、マガジン支持
体７はスプリング？ｌａに抗して図において反時計方向
に回転して、スプリング弐工具グリップ１０を、工具交
換位置にもたらす。そこで、スプリング式工具グリップ
１０は工具８のアーバーに押伺けられて嵌合がなされる
。

Ｚスライダ３と主軸頭４とがさらに−ＬＡして、第２の
レバー１２２が第２のカム１２１　と接触すると、第２
のカム機構１２が動作してＥ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
はスプリング式工具グリップ１０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。

Ｚスライダ３は継続して」〕−昇する。その結果、主軸
頭４の先端に取り伺けられているギヤ２ｏとマガジン９
に取り伺けられているギヤ２１とは噛み合う。ここで、
Ｚスライダ３の−ｈＷを停止する。

ここで、主軸５を回転してギア２ｏ・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。

以上のようにして一■二具８を割出した後、加工状態に
もどすには、」二記の逆丁程をたどればよい。

Ｚスライダ３を下降させると、主軸頭４の先端に取すイ
ζ１けられているギヤ２０とマガジン９に取り付けられ
ているギヤ２１とはアンカップルする。

第１のカム機構１１と第２の力１．．機構１２とがお〜
むね同時に動作するが、まず、第２のカム機構１２が動
作し、工具着脱手段６を移動させて、下共８を主軸５に
固着する。次に、第１のカム機構１１が動作を開始して
、マガジン支持体７はスプリング７１ａによって図にお
いて時計方向に回転して、スプリング式工具グリップ１
０を工具８のアーバーがら引き離して離脱し、マガジン
支持体７とスプリング式上具グリップ１ｏとを、待機位
置にもたらす。

ここで、第１のカム機構１１は動作を終ｒして、それ以
降は主軸頭４のみが下降を継続して加工位置にもどる。

１又１ 第４図参照 木実施例においては、第１のカム１１１ｂは、図示する
ように、Ｚスライダ３によって、主軸頭４の一上方に支
持されている。また、スプリング７１ｂは図示するよう
に、コラムｌとマガジン支持体７との間に設けられてい
る。このスプリング７１ｂの機能は第１実施例の場合と
同様であり、第１のカム機構１１が動作しないかぎりマ
ガジン支持体７を加下位置に保つ。第１のカム機構１１
が動作するときは、第１のカム１ｌｌｂはスプリング７
１ｂを圧縮しながらマガジン支持体７を図において反時
計方向に回転して、スプリング式工具グリップ１０を工
具交換位置に移動する。その他の動作は、第１の実施例
と同様である。

亀＾１ 第５図参照 第３例、第４例が、第１例、第２例と異なるところは、
第１のカム１１１ｃ、１１１ｄの動作方向が第１例、第
２例の第１のカム＋１１ａ、　１１１ｂの動作方向と逆
であることと、第１のカム１１１ｃ、１ｌｌｄとマガジ
ン支持体７との間に補助リンク？２ｃ　、　７２ｄが設
けられていることである。そして、第３例の補助リンク
？２ｃは水平方向のみに移動可能な直進型である。その
他の動作は、第２の実施例と同様である。

第２Ｌ例 第６図参照 第４例が、第３例と異るところは、補助リンク？２ｄが
第３例の直進型と異なり回転型であることである。その
他の動作は、第３の実施例と同様である。

〔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、マ
ガジン支持体が弾性部材によって待機位置に弾性的に保
持されており、第１のカム機構（Ｚスライダー主軸頭の
上下動に応答してマガジン支持体を回動して、スプリン
グ式工具グリップを、工具交換位置ど加工位置（待機位
置）との間を往復させる機能を有する）と、第２のカム
機構（Ｚスライダの上昇・下降動作に応答して、工具着
脱手段を動作させる機能を有する）とが付加されており
、これらのカム機構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・下降させるのみで、
スプリング式ＩＡグリップを、工具着脱位置と待機位置
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（待機位置）では、加圧領域にグリップ
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、本発明の第１の実施例に係る工作機械の工具
交換装置の構成図である。 第２図は、本発明の第１の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３図は、本発明の第１の実施例に係る工作機械の工具
交換装置の加工完了時のマガジン支持体・マガジン会ス
プリング式工具グリンプと４二軸頭との相対位置（待機
位置）を示す図である。 第４図は、本発明の第２の実施例に係る工作機械の工具
交換装置の構成図である。 第５図は、本発明の第３の実施例に係る工作機械の−［
具交換装置の構成図である。 第６図は、本発明の第４の実施例に係る工作機械の工具
交換装置の構成図である。 第７図は、従来技術に係る工具交換装置の加工時の状態
（工具は主軸に固着しており、マガジンとは切離されて
いる状態）を示す構成図である。 第８図は、従来技術に係る工具交換装置の工具交換時の
状態（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。 １・・・コラム、 ３・・・Ｚスライダ、 ４拳・・主軸頭、 ５φ１主軸、 ６φや・工具着脱手段、 ７・・・マガジン支持体、 ７１．７１ａ、７１ｂ、７１Ｃ１７１ｄ・・・弾性部材
、７２ｃ　、　７２ｄ　・・・補助リンク。 ８１・工具、 ９・・舎マガジン、 １０・・φスプリング式１具グリップ、１１・・・第１
のカム機構、 ＩＩＩ　、　１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１ｌｌｄ
−−’第１のカム、１１２・・・第１のレバー、 １２・・・第２のカム機構、 １２１　　・拳・第２のカム、 １２２・Φ・第２のレバー。 ２０・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）によって回動可能
   に支持されるマガジン支持体（７）と、該マガジン支持
   体（７）によって支持され、スプリング式工具グリップ
   （１０）を介して工具（８）を支持するマガジン（９）
   とを具備してなる、工作機械の工具交換装置において、 前記マガジン支持体（７）を待機位置（加工位置）に弾
   性的に保持する弾性部材（７１）と、前記主軸頭（４）
   の上下動に応答して、前記弾性部材（７１）に抗して前
   記マガジン支持体（７）を回動して、前記スプリング式
   工具グリップ（１０）を、工具交換位置と待機位置（加
   工位置）との間を往復させる第１のカム機構（１１）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
   ２のカム機構（１２）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。