1342251 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 '* 本發明係關於工具交換裝置，詳而言之是關於將工具 4 以可拆裝的方式裝設於工作機械的主軸之工具交換裝置。 【先前技術】^ 以往的工作機械是具有工具交換裝置，以在主軸和工 Φ 具匣之間自動進行工具交換。工具交換裝置係具備旋動軸 和長形的臂本體。旋動軸能沿上下方向移動。在旋動軸的 下端設置臂本體。臂本體的長邊方向和旋動軸的軸線方向 呈正交。臂本體可繞旋動軸的軸線旋動。臂本體在兩端分 別具備用來把持工具的把持部。在一對把持部分別把持工 具的狀態下，讓臂本體隨著旋動軸旋動，藉此讓裝設於主 軸的工具裝設部之工具和待機於工具匣的工具交換位置之 工具進行互換。 • 習知的工具交換裝置，在使旋動軸及臂本體下降，並 讓臂本體旋動後，再讓旋動軸及臂本體上昇，而將工具裝 設於主軸的工具裝設部。當旋動後工具的位置相對於主軸 的軸線稍有偏差時，會發生問題。具體而言，若嘗試以工 具位置偏離主軸軸線的狀態進行裝設，在工具完全裝設於 ' 工具裝設部之前，工具和主軸的工具裝設部之間會發生衝 突而互相干涉。在工具和主軸的工具裝設部相干涉的狀態 下，若強制將工具裝設於主軸的工具裝設部，最遭的情形 會導致工具或主軸破損。爲了解決上述問題，例如日本特 -4- 1342251 許第3511857號公報記載的工具交換裝置，是具備 體對旋動軸固定成一體之臂固定機構。前述公報記 具交換裝置，在旋動軸及臂本體上昇且將工具插入 工具裝設部時，將臂固定機構之固定予以解除。 前述公報記載的工具交換裝置，是在旋動軸的 置將臂本體支承成可旋動之臂支承體。在臂支承體 固定機構。臂固定機構是具備：可相對於臂支承體 方向移動之臂固定銷。臂固定銷具有凸緣狀的突部 具有向上縮徑（直徑變小）的錐狀卡合面。臂本體 讓臂固定銷的突部從下側進行卡合之卡合槽。卡合 面呈向上縮徑（直徑變小）的錐狀，以和突部的卡 成密合抵接。彈簧恒將臂固定銷向上彈壓，以使突 於卡合槽，藉此將臂本體固定於臂支承體。結果， 本體和旋動軸一起旋動。 爲了將工具裝設於主軸的工具裝設部，若臂本 至上死點，工作機械的主軸頭的下部會抵接於臂固 上部（從臂支承體的上部突出），而將臂固定銷向 若臂固定銷下降，臂固定銷的突部會脫離臂本體的 。由於臂固定銷解除其對臂本體的限制，臂本體能 旋動軸而繞旋動軸的軸線旋動。由於能繞旋動軸的 立旋動，能使工具沿著工具裝設部的裝設面邊移動 嵌合。在將工具裝設於工具裝設部時，即使工具位 軸的軸線位置稍有偏離，仍能防止在工具和工具裝 間發生負荷。 將臂本 載的工 主軸的 下端設 設置臂 朝上下 。突部 具有： 槽的內 合面形 部卡合 能使臂 體上昇 定銷的 下壓。 卡合槽 獨立於 軸線獨 邊進行 置和主 設部之 -5- 1342251 【發明內容】 前述公報記載的工具交換裝置，由於在工具交換時臂 本體會和鐵製的工具一起進行180°旋動，會有慣性力矩作 用於臂本體。在旋動軸從旋動狀態變成停止狀態的情形， 或旋動軸從停止狀態變成旋動狀態的情形，受到作用於臂 本體的慣性力矩，臂本體的卡合槽會將臂固定銷的突部之 錐面向下壓。在將臂固定銷向下壓的力量大的情形，臂固 定銷會下降，而導致卡合槽的錐面越過突部的錐面。在卡 合槽的錐面越過突部的錐面的情形，臂固定銷可能會將其 對臂本體的限制解除。若臂固定銷解除其對臂本體的限制 ，臂本體將無法隨著旋動軸進行正常的旋動。由於臂本體 無法隨著旋動軸進行正常的旋動，工具位置無法正確地互 換，而可能造成無法進行工具交換的事態。 本發明之目的是爲了提供一種工具交換裝置，即使在 臂本體的旋動中’仍能確實保持臂本體相對於旋動軸的固 定狀態。 爲了達成上述目的，請求項1的發明之工具交換裝置 ，係具備：將工作機械的主軸頭支承成能上下移動且能旋 動之旋動軸、設於前述旋動軸的下端且可繞前述旋動軸的 軸線旋動之臂本體、設於前述臂本體的至少一端且用來把 持工具之把持部、固定於前述旋動軸的下端且將前述臂本 體支承成可旋動之臂支承體、以可上下移動的方式設於前 述臂支承體之軸狀的臂固定構件、設於前述臂固定構件的 -6- 1342251 兩端間之錐形的第1突部、設於前述臂支承體和前 突部之間且將前述臂固定構件向上方彈壓之第1彈 、設於前述臂本體且對前述臂固定構件（被前述第 機構向上方彈壓）之前述第1突部從下側進行卡合 卡合部、用來將前述旋動軸沿上下方向進行移動驅 1驅動機構、用來將前述旋動軸進行旋動驅動之第 機構、用來將前述臂本體進行旋動驅動之第3驅動 前述主軸頭的下部抵接於前述臂固定構件的上部， 述臂固定構件向下壓而使前述第1突部脫離前述第 部，藉此前述臂固定構件會解除前述臂本體的固定 前述第3驅動機構使解除固定後的前述臂本體進行 動，將裝設於前述工作機械的主軸之工具用前述把 持，並藉由前述第1驅動機構使前述旋動軸向下方 動驅動，前述第1彈壓機構會讓前述第1突部卡合 第1卡合部，以將前述臂本體固定於前述臂支承體 述臂本體固定於前述臂支承體的狀態下’藉由前述; 動機構將前述旋動軸進行旋動驅動以使前述臂本體 並藉由前述第1驅動機構將前述旋動軸向上方進行 動，以將前述把持部所把持的工具裝設於工作機械 ’在具備此構造的工具父換裝置中’其特徵在於： 前述臂固定構件是在前述第I突部的上部具備 向上延伸且能和前述第1卡合部進行卡合之第1直彳 因此，即使是臂固定構件下降而使第1卡合部 固定構件的第I突部的情形，第1卡合部仍能卡合 述第1 壓機構 1彈壓 之第1 動之第 2驅動 機構； 並將前 1卡合 ，藉由 旋動驅 持部把 進行移 於前述 ，在前 赛2驅 旋動， 移動驅 的主軸 :垂直 泉部。 偏離臂 於第1 1342251 直線部。臂固定構件可繼續將臂本體固定住， 體的旋動中，仍能確實保持臂本體相對於旋動 態。 請求項2之工具交換裝置，係進一步具備 裝設在前述把持部的工具且能從前述臂本體的 把持部進行前進後退移動之抵接構件、將前述 前述把持部側彈壓之第2彈壓機構、以可上下 設於前述臂支承體之軸狀的抵接構件固定軸、 接構件固定軸的兩端間之錐形的第2突部、在 部的上部朝垂直方向延伸之第2直線部、設於 體和前述第2突部之間且將前述抵接構件固定 壓之第3彈壓機構、設於前述抵接構件且用來 突部或前述第2直線部卡合之第2卡合部；在 部或前述第2直線部卡合於前述第2卡合部的 制前述抵接構件之朝與前述把持部的相反側的 由前述第1驅動機構使前述臂本體上昇時，前 下部抵接於前述抵接構件固定軸的上部，將前 固定軸向下壓，而使前述第2突部及前述第2 前述第2卡合部，藉此將前述抵接構件之朝與 的相反側的移動之限制予以解除。 因此，即使抵接構件固定軸下降而使第2 體偏離抵接構件固定軸的第2突部的錐體的情 合部仍會卡合於第2直線部。抵接構件固定軸 抵接構件的移動，即使在臂本體的旋動中，仍 即使在臂本 軸的固定狀 :可抵接於 內部朝前述 抵接構件朝 移動的方式 設於前述抵 前述第2突 前述臂支承 軸向上方彈 讓前述第2 前述第2突 情形，會限 移動，在藉 述主軸頭的 述抵接構件 直線部脫離 前述把持部 卡合部的錐 形，第2卡 會繼續限制 能確實保持 -8- 1342251 把持部之工具把持力。 【實施方式】 以下，針對將本發明具體化之一實施形態之工具交換 裝置1，參照圖式來做說明。 首先，槪略說明工具交換裝置1的構造。如第1圖所 示’工作機械（圖示省略）是將工具交換裝置1組裝於主 軸頭3的內部。工具交換裝置1，是將裝設於工作機械的 主軸9(參照第8圖）之工具6和移動至工具匣（圖示省 略）的待機位置之工具6，利用後述工具交換裝置1的旋 動動作及昇降動作來進行互換。工具交換裝置1係具備： 工具交換用的驅動馬達1 5、沿鉛垂方向貫穿主軸頭3的內 部之驅動軸18、旋動軸25、工具交換臂10。驅動馬達15 係固定於主軸頭3的上部。驅動軸18係連結於驅動馬達 1 5的驅動軸（圖示省略）。旋動軸2 5位於驅動軸1 8的側 方，隨著驅動軸18的旋動運動而繞軸線旋動，且能沿上 下方向移動。工具交換臂10，係連結於旋動軸25的下端 ，且呈大致水平延伸。工具交換臂10的長邊方向和旋動 軸25的軸線呈正交。在工具交換臂1〇的兩端，具有用來 把持工具之把持部17、17。 接著說明驅動軸1 8。如第1圖所示，分別設於主軸頭 3的上部及下部之軸承19、20，係將驅動軸18的上端部 及下端部軸支成可旋動。在驅動軸18的軸方向中央，將 圓柱構件39固定於該軸上。圓柱構件39，在外周面的上 -9 - 1342251 部具有槽凸輪22，在槽凸輪22的下方具有槽凸輪23。 圓柱構件39的下面具有平面槽凸輪24。 在槓桿40的中央具有卡合件43。卡合件43與槽凸 2 3相卡合。槓桿4 〇能以支承點4 4爲支點進行擺動。設 槓桿40前端之接觸件41，係卡合於後述的圓筒構件36 圓周槽（圖示省略）。在旋動軸25的中央，將圓筒構 36固定於該軸上。當驅動軸18轉動1圈時，槓桿40會 動於槽凸輪23而進行擺動，而使旋動軸25及工具交換 10在軸方向往返1回。 擺動構件42，係卡合於槽凸輪22。當驅動軸18旋 時，擺動構件42會從動於槽凸輪22而進行擺動。藉由 動構件42之擺動，會將主軸9 (參照第8圖）所具備的 具把持機構（圖示省略）向下壓。擺動構件42將前述 具把持機構向下壓時，工具交換裝置1會從主軸9的工 裝設部9a將工具保持具7 (用來保持工具6 )拔出。 在主軸頭3的內部下部將齒輪34支承成可旋動， 輪34具有擺動件35(參照第2圖）。擺動件35(參照 2圖）係卡合於平面槽凸輪24。擺動子35從動於平面 凸輪24，藉此使齒輪34旋動。當齒輪34旋動時，嚙合 齒輪34的外軸齒輪29也會旋動。如後述般，臂旋動軸 嵌合於外軸齒輪29。由於臂旋動軸51和臂本體52爲一 成型而構成，臂本體52會隨著外軸齒輪29的旋動而進 旋動。 在驅動軸18的軸方向的上部，在該軸上具有圓柱 在 m 於 的 件 從 臂 動 擺 工 工 具 齒 第 槽 於 5 1 體 行 狀 -10- 1342251 的平行凸輪21。平行凸輪21，係具有凸緣狀的板[£ ' 、2 1 之複合凸輪。板凸輪2 1 a、2 1 b分別抵接於後 • 子38、38。在旋轉軸25的上端部具有栓槽軸37。 •軸37的外周具有凸緣部37a。在凸緣部37a的上下 軸支著輥子38、38。在驅動軸18旋轉1圈的期間 軸37、旋動軸25及工具交換臂10會旋動180°。 接著說明旋動軸25。如第1圖所示，在旋動|| φ 上方外周具有栓槽25a，在最下端具有板狀的凸緣 凸緣25b固定於大致呈水平延伸的工具交換臂1〇 部位。在旋動軸2 5的上部具有：順沿旋動軸2 5的 既定深度的孔3 2。在孔3 2插通後述的支承構件3 ] 構件3 1是形成長軸狀（具有比孔3 2的內徑更小的 °上部機械框28係固定於主軸頭3的上部，且具羊 。支承構件31，係透過上部機械框28的孔28a來 旋動軸25的上部。 φ 如第2圖所示，在旋動軸25的下端外插著圓 外軸齒輪29。在外軸齒輪29的上方，將軸承30配 軸齒輪29和旋動軸25之間。位於主軸頭3的下部 機械框26具有孔26a。下部機械框26，係透過軸g 插入孔26a的外軸齒輪29支承成可旋動。 在外軸齒輪29之下端部之相對向的位置，具 開〇的凹部 71a、71b。凹部 71a、71b，可和工具 10的後述的臂旋動軸51的凸部72a、72b嵌合。藉 71a、7 1b和凸部72a、72b互相嵌合，而使臂旋動_ :輪 2 1 a 述的輥 在栓槽 面分別 ，栓槽 丨25的 25b ° 的中央 軸線之 。支承 外徑） 孔2 8 a 軸支著 筒狀的 置於外 之下部 (27將 有向下 交換臂 由凹部 & 51和 -11 - 1342251 外軸齒輪29 —起旋動。 接著詳細說明工具交換臂1 0的構造。如第2圖 '第3 圖、第4圖所示，工具交換臂10係具備：臂本體52、俯 視呈圓形的臂支承體1 6。在臂本體5 2的長邊方向兩側具 有把持部17、17。臂支承體16係從上下方夾住臂本體52 的中央以將臂本體52支承成可旋動。 接著說明臂本體52。如第3圖及第4圖所示，臂本體 52係具備圓盤狀的本體部53和臂部54、54。臂部54、54 分別固定於本體部53的左右兩側。各臂部54、54的前端 具有俯視「C」字形的把持部17。把持部17、17的方向 設定成’前述「C」字形的方向以本體部53爲中心而互相 相反。把持部1 7是具備朝把持部1 7的內側突出之工具卡 止部56。工具卡止部56係卡合於工具保持具7(參照第8 圖）的外周面之卡止槽7a(參照第8圖）。 如第2圖所示，在本體部53的上面中央設有凹狀部 分。在凹狀部分的中心具有：順沿軸心而貫穿之貫穿孔 53a。後述之圓筒狀的臂旋動軸51，係嵌合於貫穿孔53a 並用螺絲（圖示省略）固定於本體部53。在本體部53之 凹狀部分的外側，在相對向的位置具有一對孔5 5、5 5。後 述之臂固定銷91及輥子軸固定銷92，係沿鉛垂方向分別 設於各孔55中。 如弟2圖及桌5圖所不’在臂旋動軸51的軸方向中 央具有朝徑方向外側延伸之凸緣5 1 a。如第5圖所示，凸 緣51a的外周面，在和後述的臂固定銷91相對向的位置 -12- 1342251 具備錐面5lb。錐面51b，係朝臂旋動軸51的徑 向斜下方傾斜，其錐角（铅垂線和傾斜面所形成 大致10°。錐面51b，係對臂固定銷91之後述的 1 〇〇從下側進行卡合。卡止凸緣1 00的後述錐部 照第6圖），係抵接於錐面51b。藉由使錐部10 錐面51b，而將臂固定銷91和臂旋動軸51連結 亦即，使臂固定銷91所具有的臂支承體16和f 連結在一起。臂固定銷91的形狀容後詳述。 如第2圖所示，在臂部54、54的內部，分 穿於孔5 5和把持部1 7之間的插通孔5 8。插通孔 朝孔5 5側縮徑的段部（圖示省略）。插通孔5 8 80支承成可滑動（可前進後退移動）。在輥子軸 持部1 7的一端，將輥子8 1軸支成旋轉自如。輥 抵接於把持部1 7內側之工具保持具7 (參照第8 緊壓固定。在輥子軸80之軸方向中央，具有朝孔 徑之段部（圖示省略）。輥子軸80的段部卡止: 58的段部。藉由插通孔58的段部和輥子軸80的 防止輥子軸80從插通孔58插出。 在插通孔5 8的段部和輥子軸8 〇的段部之間 筒狀的彈簧8 5。彈簧8 5恒將輥子軸8 〇朝把持部 壓。在輥子軸8 0之朝孔5 5側突出的端部，具有 °錐面8 0a的傾斜，係對應於後述輥子軸固定銷 止凸緣15〇的錐部1S1(參照第7圖）的面。當 定銷92上昇時’卡止凸緣丨5 〇會從下側抵接於錐 方向內側 的角度） 卡止凸緣 101 (參 1抵接於 在一起。 f本體52 別具備貫 58具備 將輥子軸 80之把 子81將 圖）施以 5 5側縮 於插通孔 段部，來 ，設有圓 1 7側彈 錐面8 0 a 92之卡 輕子軸固 面 80a 〇 -13- 1342251 當卡止凸緣150抵接於錐面80a時，可限制輥子軸80朝 孔5 5側的滑動。藉由輕子軸8 0的輕子8 1將工具保持具7 朝工具卡止部56側緊壓’使把持部17確實地把持住工具 保持具7。 接著說明臂支承體16。如第2圖及第3圖所示，臂支 承體16係具備大致圓盤狀的上凸緣61和圓盤狀的下凸緣 63。在上凸緣61的中央部，具有向下突出的突出部6ia。 臂旋動軸51外插於突出部61a。在下凸緣63的中央具有 用來嵌合突出部61a的軸孔57。藉由螺絲（圖示省略）將 突出部61a固定於下凸緣63。上凸緣61是透過突緣25b 來固定於旋動軸25。在上凸緣61和下凸緣63之間挾持臂 本體52的本體部53而予以支承。 如第3圖所示，上凸緣6 1在以俯視中央爲基點之對 稱位置具備貫穿孔65、65。上凸緣61，以接近貫穿孔65 、65的方式在以俯視中央爲基點之對稱位置，具備孔徑大 於貫穿孔65、65之貫穿孔67、67。上凸緣61在貫穿孔 67、67的內側，設有大致順沿圓周之孔73、73»臂旋動 軸51的凸部72a、72b是從孔73、73的下側向上突出。 孔73、73的作用，是爲了避免上凸緣61千涉隨著臂本體 52的旋動而進行旋動的凸部72a、72b。 如第2圖所示，下凸緣63，在以軸孔5 7爲基點之對 稱位置，且在與上凸緣61的貫穿孔65、65相對向的各位 置’具備段差插通孔68、68。段差插通孔68、68係具備 向下縮徑的段部（圖不省略）。下凸緣63’在與上凸緣 -14- 1342251 01的貫穿孔67、67相對向的各位置，具備段差插 • 6 9 (和段差插逋孔6 8，6 8同樣的具有段部）。 • 臂支承體16 ’係隔著突出部61a而具備一對的 '機構201和一對的輥子軸固定機構2〇2。臂固定機 ’係用來將臂本體52固定於臂支承體i6(或解除 。輥子軸固定機構202’係用來限制輥子軸80的滑 構。 φ 接著說明臂固定銷91的形狀。如第6圖所示 定銷91呈長軸形，且在軸方向中央位置具備卡止£ 。卡止凸緣100係具備：錐部101、基台部102、 1 03。錐部1 0 1 ’係具備向上縮徑（上端徑小於下端 錐形。基台部1 0 2，係沿錐部1 ο 1的下端徑部分（ 的外周朝徑方向外側延伸，且具有與臂固定銷9 1 向平行延伸的周面。直線部1 0 3係具有：從錐部1 端徑部分（上部）以與臂固定銷91的軸方向平行 # 向上延伸之周面。錐部101的傾斜角度（錐面相對 定銷91的軸方向的角度）爲10°，和臂旋動軸51 5 1 b (參照第5圖）的傾斜角度大致相同。 接著說明輥子軸固定銷92的形狀。如第7圖 輥子軸固定銷92呈長軸形，在軸方向中央位置具 ' 凸緣150。卡止凸緣150係具備：錐部151、基台窗 直線部1 5 3。錐部1 5 1具有向上縮徑的錐體。基台 是從錐部1 5 1的底部外周朝鉛垂下方延伸。直線部 是從錐部1 5 1的上端徑部分（上部）以與輥子軸固 通孔69 臂固定 i 構 201 固定） 動之機 ，臂固 b 緣 1 00 直線部 徑）之 底部） 的軸方 0 1的上 的方式 於臂固 之錐面 所示， 備卡止 5 152、 部152 153， 定銷92 -15- 1342251 的軸方向平行的方式向上延伸° 接著說明臂固定機構201。如第2圖所示，在 63的段差插通孔69，插通著臂固定銷91。在段差 69的段部的上面和卡止凸緣1〇〇的基台部(參 圖）的底面之間，配置彈簧95。藉由彈簧95恒將 銷9 5朝向上方彈壓。 當臂固定銷91相對於臂支承體16上昇時，卡 100的錐部101會卡合於臂旋動軸51的錐面51b( 12圖）。因此，臂固定銷91會將臂本體52和臂 16固定住，而限制臂本體52相對於臂支承體16的 在前述狀態下，臂本體52可和旋動軸25以一體的 行旋動。 第11圖顯示，抵接於臂固定銷91的上部之主 的下部，對抗彈簧95的彈壓將臂固定銷91向下壓 。臂固定銷91之卡止凸緣100，會離開臂旋動軸5 面51b。因此，臂固定銷91會將臂本體52和臂支7 的固定予以解除。當臂本體52和臂支承體16的固 時，可容許臂本體52單獨相對於臂支承體16旋動 述的狀態，臂本體52和旋動軸25各自獨立旋動。 接著說明輥子軸固定機構92。如第2圖所示， 緣63的段差插通孔68，插通著輥子軸固定銷92。 插通孔68的段部上面和卡止凸緣150的基台部152 第7圖）的底面之間，配置著彈簧93。藉由彈簧 將輥子軸固定銷92朝上方彈壓。 下凸緣 插通孔 照第6 臂固定 止凸緣 參照第 支承體 旋動。 方式進 軸頭3 的狀態 1的錐 P：體 16 定解除 。在前 在下凸 在段差 (參照 93，恒 -16- 1342251 當輥子軸固定銷92上昇的情形，卡止凸緣1 50 部1 5 1會對輥子軸80的錐面8Ga從下側進行卡合= 軸固定銷92會限制輥子軸80在段差插通孔68的滑 而使輥子81對工具保持具7(卡止於把持部17)之 能夠維持。 對抗彈簧93的彈壓而將輥子軸固定銷92向下壓 卡止凸緣150的錐部151會離開輥子軸80的錐面80a 子軸固定銷92會容許輥子軸80朝孔5 5側的滑動。 狀態下，可進行把持部17之工具保持具7的拆裝。 接著說明臂本體52的工具交換位置（A)和臂待 置（B)。如第4圖所示，臂本體52是以突出部61a 照第2圖）爲中心進行旋動。在工具交換位置（A ) 一方把持部17的內側，存在著裝設於主軸9之工具 具7，在另一方把持部17的內側，存在著裝設於工具 工具保持具7。藉由一對把持部17來把持各工具保持 ，並使旋動軸25和臂本體52 —起旋動18(Γ，而使各 保持具7的位置互換。然後，各把持部17會解除各 保持具7的保持。在前述狀態下，一方的把持部1 7 持位於主軸9的附近。位於主軸9附近的把持部17， 礙主軸9的工具裝設部9a所裝設的工具6之切削加 藉由使臂本體52單獨旋動既定角度，臂本體52會變 機位置（B)。由於一方的把持部17離開主軸9，把 17不會妨礙主軸9所裝設的工具6之切削加工。 接著說明上述構造之工具交換裝置1的工具交換 的錐 輥子 動， 緊壓 時， 。輥 在此 機位 (參 ，在 保持 匣之 具7 工具 工具 會保 會妨 工。 成待 持部 步驟 -17- 1342251 。工具交換步驟主要由4個步驟組成。在第1步驟 本體5 2單獨旋動既定角度，而從臂待機位置（b ) • 工具交換位置（A)。然後，將保持著使用後的工 裝設於主軸9)之工具保持具7、保持著工具匣的新 的工具保持具7’用把持部17、17予以保持。在第 ’工具交換臂10隨著旋動軸25 —起移動至最低點 ’工具交換臂10隨著旋動軸25 —起旋動180。，而 φ 6、6的位置互換。在第3步驟，工具交換臂1〇隨 軸25 —起上昇。將保持著新工具6之工具保持具 於主軸9’將保持著使用後的工具6之工具保持具 於工具匣。在第4步驟，把持部17、17脫離各工 具7、7。然後’臂本體52單獨朝與第1步驟相反 旋動’從工具交換位置（A)返回臂待機位置（B) 針對第1〜4步驟的各種動作進行具體說明。 首先說明第1步驟。如第8圖所示，位於臂待 # (B)之工具交換臂1〇移動至上死點。臂旋動軸5 部72a、72b分別卡合於外軸齒輪的凹部71a、71b 頭3的下部抵接於臂固定銷91及輥子軸固定銷92 於上凸緣61的上方），並將臂固定銷 91及輥子 銷92向下壓。在前述的情形，臂固定銷91的卡 1〇〇並未卡合於臂旋動軸51的凸緣51a所具備的錐 (參照第5圖）。臂固定銷91，會解除臂本體52 承體16的固定，而容許臂旋動軸51 (亦即臂本體 獨相對於臂支承體16進行旋動。 ，使臂 移動至 具6 ( :工具6 2步驟 。然後 使工具 著旋動 7裝設 7收納 具保持 的方向 。以下 機位置 1的凸 。主軸 (突出 軸固定 止凸緣 面5 1 b 和臂支 52)單 -18- 1342251 主軸頭3的下部，係將輥子軸固定銷92向下壓。而 使輕子軸固定銷92的卡止凸緣i 5〇的錐部丨5 1，脫離輥子 軸80的錐面8〇a。藉此，輥子軸固定銷92容許輥子軸80 朝孔5 5側的滑動。 若驅動軸18旋動，擺動件35會沿著平面槽凸輪24 擺動，而使嚙合於齒輪34之外軸齒輪29旋動。由於臂固 定銷91已解除臂旋動軸5丨的固定，臂旋動軸51會隨著 外軸齒輪29的旋動而進行旋動。與該臂旋動軸51成爲一 體之臂本體52也會旋動。臂本體52會從第4圖所示的臂 待機位置（B)旋動至工具交換位置（A)。 把持部17之工具卡止部56，係卡止於裝設在主軸9 的工具裝設部9a之工具保持具7的卡止槽7a。工具保持 具7，是將輥子軸8 0朝孔5 5側彈壓，而使輥子軸8 0朝孔 55側移動。輥子81受到彈簧85的彈壓，會對卡合於把持 部17的工具卡止部56之工具保持具7施以緊壓彈壓。如 此般，把持部17把持著工具保持具7。另一方的把持部 17，則藉由相同的方法把持著：用來保持工具匣（圖示省 略）之位於待機位置的工具6之工具保持具7。如此完成 第1步驟。 接著說明第2步驟。如第8圖所示，在第1步驟用把 持部1 7、1 7把持住工具保持具7、7的狀態下，驅動軸18 進一步旋動。若驅動軸18旋動’從動於槽凸輪22之擺動 構件42會進行擺動。藉由擺動構件42之擺動，會將主軸 9的工具把持機構（圖示省略）向下壓。若將主軸9的工 -19- 1342251 具把持機構向下壓’工具保持具7可脫離主軸 動軸18旋動時槓桿40會跟著擺動’如第9圖 軸25會向下移動。伴隨此動作，工具交換臂 動，而能從主軸9拔出工具保持具7。 彈簧93、95會將抵接於主軸頭3的下部 臂固定銷91及輥子軸固定銷92向上推。如第 ，若旋動軸25及工具交換臂10移動至最低點 機構201，臂固定銷91之卡止凸緣100，會對 的凸緣51a所具有的錐面51b(參照第5圖） 卡合。因此，卡止凸緣100的錐部101會和錐 密合卡合。臂固定銷91會將臂本體52和臂支 定在一起，而限制臂本體52單獨相對於臂支f 動。在此狀態下，臂本體52是和旋動軸25成 行旋動。 在輥子軸固定機構202，卡止凸緣150的 參照第7圖），會對輥子軸80的錐面80a從 合。藉由輥子軸固定銷92來限制輥子軸80的 輥子81對工具保持具7的緊壓彈壓能夠保持 把持部1 7 ’能將工具保持具7確實地保持住。 在用把持部17、17把持住工具保持具7 若驅動軸18進一步旋動，平行凸輪21開始旋 行凸輪21的板凸輪21a、21b是抵接於栓槽軺 38，故旋動軸25及工具交換臂1〇會旋動180' 交換臂10是在把持部17、I?把持著工具保持 9。由於驅 所币:旋動 10會向下移 而下降後的 ;10圖所示 ，在臂固定 腎旋動軸51 從下側進行 面5 1 b形成 :承體16固 體1 6的旋 爲一體而進 錐部1 5 1 ( 下側進行卡 滑動，而使 。因此，在 的狀態下， 動。由於平 丨37之輥子 。由於工具 具7的狀態 -20- 1342251 下進行旋動’起因於鐵製的工具6、6、工具保持具7、7 等的重量之慣性力矩會作用於臂本體5 2 »因此，即使旋動 軸25停止旋動時’作用於臂本體52的慣性力會造成其仍 想繼續旋動。又即使是在旋動軸2 5開始旋動的情形，作 用於臂本體25的慣性力會造成其仍想繼續停止。不管是 那個情形，作用於臂本體2 5的慣性力，會將卡合於錐面 51b(屬於臂旋動軸51的凸緣51a)之臂固定銷91的卡止 凸緣1 00向下壓》 這時，相對於錐面5lb，由於卡止凸緣100的錐部 1〇1向下偏移，錐面51b可能會越過卡止凸緣1〇〇的錐部 101。即使是錐面51b越過卡止凸緣100的錐部101的情 形，對於錐面51b仍會有直線部103的抵接。因此，臂固 定機構201之臂固定銷91會維持臂本體52和臂支承體16 的固定。在工具交換臂10旋動時，臂固定銷91可確實保 持臂本體52和臂支承體16的固定，而能防止工具交換臂 1 〇 〇的旋動位置之偏移。 在輥子軸固定機構02也是，作用於臂本體52的慣性 力’會將和輥子軸80的錐面80a抵接之輕子軸固定銷92 的卡止凸緣150向下壓。這時，卡止凸緣150的錐部151 相對於輥子軸80的錐面80a會向下偏移，輥子軸80的錐 面80a可能會越過卡止凸緣150的錐部151。即使是輕子 軸80的錐面80a越過卡止凸緣150的錐部151的情形， 直線部153仍會抵接於輥子軸80的錐面80a。輕子軸固定 銷92會限制輥子軸80的滑動。在工具交換臂1〇旋動時 -21 - 1342251 ，輥子軸固定銷92會限制輥子軸80的滑動，而能確實地 防止工具保持具7從钯持部17脫落。因此工具交換臂 能正確且安全地旋動180°，而使工具6、6的位置互換。 接著說明第3步驟。在第2步驟將工具6'6的位置 互換的狀態下，若驅動軸18進一步旋動，槓桿40會擺動 ，而使旋動軸25向上移動，工具交換臂10也會隨著向上 移動。如第8圖及第9圖所示，若工具交換臂10移動至 上死點，主軸頭3的下部會抵接於臂固定銷91及輥子軸 固定銷92，並將臂固定銷91及輥子軸固定銷92向下壓。 臂固定機構201會解除錐面51b和錐部101的卡合，而容 許臂本體5 2單獨相對於臂支承體1 6的旋動。在此狀態下 ，臂本體52可和旋動軸25各自獨立旋動。當工具保持具 7沿著主軸9的工具裝設部9a插入時，臂本體52會隨著 工具保持具7的動作而進行擺動。因此，即使是把持部17 所把持的工具保持具7的位置偏離主軸9的工具裝設部9a 的情形，工具交換裝置1仍能確實地將工具保持具7裝設 於工具裝設部9a。因此，在工具交換裝置1，可防止在工 具保持具7和工具裝設部9a之間發生負荷。 在輥子軸固定機構2 02，會解除輥子軸80的錐面80a 和錐部151的卡合。輥子軸固定機構202會容許輥子軸80 之朝孔5 5側的滑動。因此，把持部1 7可解除工具保持具 7的把持。 接著說明第4步驟。如第8圖所示，在第3步驟，是 在主軸9的工具裝設部9a插入新的工具保持具7，各把持 -22- 1342251 部17、17則解除其對工具保持具7的把持。臂旋動軸51 的凸部72a、72b分別嵌合於外軸齒輪29的Η部71a、71b 。若驅動軸18進一步旋動，擺動件35會沿著平面槽凸輪 24擺動。齒輪34會從動於擺動件35而朝與第1步驟相反 的方向旋動，嚙合於齒輪34之外軸齒輪29也會朝與第1 步驟相反的方向旋動。由於臂固定銷91是將臂本體52和 臂支承體16的固定予以解除，臂旋動軸51會隨著外軸齒 輪29的旋動而進行旋動。若臂旋動軸51旋動，和臂旋動 軸51成爲一體的臂本體52也會旋動。臂本體52會從工 具交換位置（A)旋動至臂待機位置（B)。 在以<上的說明，備2圖、第3圖所示的把持部17相 當於本發明的「把持部」。彈簧92相當於本發明的「第1 彈壓機構」，彈簧85相當於本發明的「第2彈壓機構」 ，彈簧93相當於本發明的「第3彈壓機構」。輥子軸80 相當於本發明的「抵接構件」。第6圖所示的臂固定銷91 相當於本發明的「臂固定構件」，其錐部101相當於本發 明的「第1突部」，直線部103相當於本發明的「第1直 線部」。第7圖所示的輥子軸固定銷92相當於本發明的 「抵接構件固定軸」，錐部151相當於本發明的「第2突 部」，直線部153相當於本發明的「第2直線部」。第2 圖所示之臂旋動軸51的凸緣51a之錐面51b相當於本發 明的「第1卡合部」，輥子軸80的錐面80a相當於本發 明的「第2卡合部」。第1圖所示的驅動馬達15、驅動軸 P、槓桿40以及圓柱構件39的槽凸輪23，是相當於本發 -23- 1342251 明的「第1驅動機構」。第1圖所示之驅動馬達 軸18、平行凸輪21、栓槽軸37、輥子38，是相 明的「第2驅動機構」。第1圖所示之驅動馬達 軸18'圓柱構件39的平面槽凸輪24、擺動件 34、外軸齒輪29、臂旋動軸51，是相當於本發甲 驅動機構」。 如以上所說明，在本實施形態之工具交換裝 在構成臂固定機構201之臂固定銷91的卡止凸 ，於錐部101的上部設置直線部103。在構成輥 機構202之輥子軸固定銷92的卡止凸緣150中 151的上部設置直線部153。當工具交換臂10旋 ，起因於鐵製的工具6、6及工具保持具7、7等 慣性力矩會作用於臂本體52。在工具交換臂10 用於臂本體52的慣性力，會將和臂旋動軸51的 的錐面51b卡合之臂固定銷91的卡止凸緣100 因此，卡止凸緣100的錐部101相對於卡止凸緣 面51b會向下偏移。即使是卡止凸緣51a的錐面 卡止凸緣1〇〇的錐部101的情形，在卡止凸緣5 51b仍會有直線部103抵接。臂固定機構2〇1之 91仍可保持其對臂旋動軸51的固定。在工具交ί 動時，臂固定銷91可確實地保持其對臂旋動軸： ’而能防止工具交換臂1〇的旋動位置偏移。 在輥子軸固定機構202也是’作用於臂本體 性力，會將和輥子軸8 0的孔5 5側的端部抵接之 1 5、驅動 當於本發 1 5、驅動 35、齒輪 3的「第3 置I ’是 緣100中 子軸固定 ，在錐部 動180°時 的重量之 旋動時作 f凸緣5 1 a 向下壓。 5 la的錐 5 1 b越過 la的錐面 臂固定銷 奧臂10旋 51的固定 52的慣 輥子軸固 -24- 1342251 定銷92的卡止凸緣150向下壓。卡止凸緣150的錐部151 相對於輥子軸8 0的錐面8 0 a會向下偏移。即使是輥子軸 80的錐面80a越過卡止凸緣150的錐部151的情形，輥子 軸80的錐面80a仍會抵接於直線部153。輥子軸固定機構 202之輥子軸固定銷92會保持其對輥子軸80的固定。當 工具交換臂10旋動時，輥子軸固定銷92可確實地保持其 對輥子軸80的固定，在旋動中，可確實地防止工具從把 持部17脫落。工具交換臂10可正確且安全地旋動18〇°， 而將工具6、6的位置互換。 本發明的工具交換裝置，並不限於上述實施形態*當 然能進行各種的變形。例如，在上述實施形態，在工具交 換臂10之臂本體52中，本體部53和臂部54、54雖是形 成一體，但本體部5 3和臂部5 4、5 4也能分別形成《又上 凸緣6 1和突出部6 1 a也能分別形成。 工具交換臂1〇的把持部17、17的方向，只要是互相 對稱的方向即可，也能採用和上述實施形態相反的方向。 在上述實施形態，臂固定銷91的卡止凸緣100的錐 部101、輥子軸固定銷92的卡止凸緣150的錐部151、凸 緣51a的錐面51b，雖是截面都是呈直線狀，但也能形成 曲線狀。 本發明之工具交換裝置可適用於，利用旋動軸所造成 之臂本體的旋動動作，來將工具以可拆裝的方式裝設於工 作機械的主軸之工具交換裝置。 -25- 1342251 【圖式簡單說明】 第1圖係工具交換裝置i的縱截面圖。 第2圖係工具交換裝置1的下部的縱截面圖。 第3圖係工具交換臂10的立體圖。 第4圖係工具交換臂1 0的俯視圖。 第5圖係臂旋動軸51的錐面5lb的縱截面圖。 第6圖係臂固定銷91的立體圖。 第7圖係輥子軸固定銷92的立體圖。 第8圖係顯示臂固定機構201及輥子軸固定機構202 的動作之說明圖（工具交換臂丨0上昇至上死點的狀態） 〇 第9圖係顯示臂固定機構20 1及輥子軸固定機構2 02 的動作之說明圖（工具保持具7脫離主軸9的狀態）。 第10圖係顯示臂固定機構201及輥子軸固定機構202 的動作之說明圖（工具交換臂1 〇移動至最低點的狀態） 〇 第11圖係顯示，對於臂旋動軸51的錐面51b，臂固 定銷91的卡止凸緣100的錐部101抵接前的狀態之說明 圖。 第12圖係顯示，對於臂旋動軸51的錐面51b，臂固 定銷91的卡止凸緣1〇〇的錐部1〇1抵接後的狀態之說明 圖。 【主要元件符號說明】 -26- 1342251 1 :工具交換裝置 3 : 主軸頭 6 :工具 7 :工具保持具 7a :卡止槽 9 :主軸 9a :工具裝設部 1 0 :工具交換臂 1 5 .驅動馬達 1 6 :臂支承體 1 7 :把持部 1 8 :驅動軸 19、 20、 27、 30:軸承 2 1 :平行凸輪 2 1 a、2 1 b :板凸輪 22、23 :槽凸輪 24 :平面槽凸輪 25 :旋動軸 25a :栓槽 25b、51 a :凸緣 26 :下部機械框
26a、28a、32、55、73: ?L 28 :上部機械框 29 :外軸齒輪 -27 1342251 支承構件 齒輪 擺動件 圓筒構件 栓槽軸 :凸緣部 81 :輥子 圓柱構件 槓桿 接觸件 擺動構件 卡合件 支承點 臂旋動軸 、8 0 a :錐面 臂本體 本體部 臂部 工具卡止部 軸孔 插通孔 上凸緣 :突出部 下凸緣 -28 1342251 6 7 :貫穿孔 69 :段差插通孔 、7 1 b :凹部 、72b :凸部 輥子軸 ❿ 9 3、9 5 :彈簧 臂固定銷 輥子軸固定銷 、1 50 :卡止凸緣 、1 5 1 :錐部 、1 5 2 :基台部 、：I 5 3 :直線部 =臂固定機構 202 :輥子軸固定機構