JP3345618B2 - ツールチェンジャー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転切削用のツー
ルをツールマガジンとスピンドルとの間で自動的に換装
するためのツールチェンジャーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ツールチェンジャーは、多数個のツール
を収容するツールマガジンと、スピンドルからツールを
取り外してツールマガジンへ返却し、あるいはツールマ
ガジン上のツールをスピンドルに装着するためのキャリ
アとを主要部材にして構成されている。キャリアには、
スピンドルから取り外したツールをクランプ保持するツ
ール返却用のアームと、ツールマガジンから取り出した
ツールをクランプ保持するツール装填用のアームとを一
体に設けてあり、両アームの位置の入れ換えを行って、
スピンドルに対するツールの交換を行う。この種のツー
ルチェンジャーは、実公平６−７８７２号公報や実公平
３−３３３９７号公報等にみられる。

【０００３】ツールマガジンの周囲に多数個のツールホ
ルダーを配置しておき、ツールマガジンの回転動作と、
ツールホルダーのクランプ爪の開閉、およびスピンドル
ヘッドの往復動作等によってツール交換を行う、先のキ
ャリアを用いない形態のツールチェンジャーとして、実
公平５−２５７９３号公報や実公平４−４８９０９号公
報がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】マシニングセンターや
ボーリングマシン等の大形加工機においては、上記のよ
うなツール換装システムが一般化している。しかし大
学、研究所あるいは製品模型メーカー等で多用され、機
械部品の一品製作や試作部品の製作に適用される比較的
小形の加工機においては、簡易型のツール換装システム
が実用化されているに過ぎない。簡易型のツール換装シ
ステムでは、複数個のツールヘッドをツールラックまで
移動したうえで、ツールの返却と新たなツールの再装着
を行う。そのため、換装できるツール数が、スペンドル
ヘッドの移動範囲に配列できるツール数に限定される。
ツール交換に要する時間が長い（約２０秒）点にも改善
の余地がある。

【０００５】上記のような比較的小形の加工機は、研究
室や実験室等の一画を利用して設置されることが多く、
狭い場所でも搬入設置できるようコンパクトにまとめて
ある。従って、本格的なツール換装システムを装備した
としても、装置全体のコンパクトさが損なわれてはなら
ない点で、大形機にない制約を受ける。こうした制約を
受けるために、先に挙げたような大形機用のツールチェ
ンジャーを単にスケールダウンしても、装置全体をコン
パクトにまとめることは難しい。

【０００６】コスト上の問題もある。大形機用のツール
チェンジャーは、モータや操作シリンダー等の駆動源を
各所にふんだんに使っているうえ、全体の構成部品点数
も多い。従って、小形の加工機において同様のツールチ
ェンジャーを用いると、加工機全体のコストが高騰す
る。つまり、小形加工機用のツールチェンジャーには、
加工機本体のコストメリットを損なうことなく、大形機
用のツールチェンジャーと同様のツール換装機能を発揮
できることが求められる訳であり、このことも小形加工
機において本格的なツールチェンジャーの実現を阻む大
きな要因になっている。

【０００７】本発明の目的は、小形加工機の特長であ
る、コンパクトで全体コストが少なくて済む点を維持し
たままで、大形加工機用のツールチェンジャーと同等の
ツール換装機能を発揮できるツールチェンジャーを提供
することにある。本発明の目的は、ツール返却用のアー
ムとツール装填用のアームとを備えていて、狭い限られ
た空間内で両アームを操作してツール交換を迅速に行
え、とくに小形加工機に好適なツールチェンジャーを提
供することにある。本発明の目的は、モータや操作シリ
ンダー等の駆動源の使用数量を極力減らして、返却用の
アームと装填用のアームとの位置入れ換え構造を簡素化
し、大形機用のツールチェンジャーと同等の高機能を発
揮できながら、製作コストを十分に減少できるツールチ
ェンジャーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のツールチェンジ
ャーは、多数個のツールＴを保持するツールマガジン１
２と、ツールマガジン１２と加工機１のスピンドル２と
の間を往復してツールＴの換装を行うキャリア１３とを
備えている。ツールマガジン１２は、スピンドル２の回
転軸心Ｐ１と直交する回転軸心Ｐ２のまわりに回転駆動
されるマガジン本体１５を有する。キャリア１３は、マ
ガジン本体１５の前記回転軸心Ｐ２と平行な向きに往復
動自在に案内支持される移送枠１８と、移送枠１８をマ
ガジン本体１５とスピンドル２との間で往復操作する操
作シリンダー２４と、移送枠１８で支持したツール装填
用の装填アーム２０、およびツール返却用の返却アーム
２１と、移送枠１８上に設けられて、両アーム２０・２
１を同時に逆向きに旋回操作し、アーム位置の入れ換え
を行う旋回機構１９とを有する。旋回機構１９は、前記
両回転軸心Ｐ１・Ｐ２と直交する回転軸心Ｐ３まわりに
回転自在に支持した一対の駆動輪３１・３２と、両駆動
輪３１・３２を逆向きに回転駆動するギヤ機構と、モー
タ２６とを含んでいる。装填アーム２０と返却アーム２
１とは、それぞれ各駆動輪３１・３２に同行回転可能に
連結する。移送枠１８の往復ストロークの両端におい
て、装填アーム２０と返却アーム２１を旋回機構１９で
同時に逆向きに旋回操作して、両アーム２０・２１の位
置を入れ換えながらツール交換を行う。

【０００９】旋回機構１９のギヤ機構は、駆動輪３１・
３２の回転軸心Ｐ３まわりに回転自在に支持した一対の
ベベルギヤ２９・３０と、両ベベルギヤ２９・３０を同
時に逆向きに回転駆動する原動ベベルギヤ２８とで構成
し、一対のベベルギヤ２９・３０のそれぞれに、駆動輪
３１・３２を同行回転可能に連結する。

【００１０】装填アーム２０および返却アーム２１は、
それぞれツールＴを保持するクランプ爪３８と、クラン
プ爪３８を切り換え操作する操作シリンダー３９と、こ
れらを支持するフレーム３７とを含んでいる。両アーム
２０・２１の各フレーム３７は、軸受ブロック３５を介
して各駆動輪３１・３２にそれぞれ連結する。各軸受ブ
ロック３５とフレーム３７とは、両アーム２０・２１が
互いに接近ないしは離反する向きに揺動できるよう、揺
動軸４０を介して連結する。両アーム２０・２１の旋回
動作を利用して、両アーム２０・２１を揺動軸４０まわ
りに揺動操作するカム機構を、移送枠１９と各フレーム
３７との間に設ける。

【００１１】装填アーム２０および返却アーム２１を揺
動操作するカム機構は、駆動輪３１・３２に外嵌する状
態で移送枠１８に固定したカム筒４３と、各アーム２０
・２１に対応してカム筒４３に形成した一対のカム溝４
４・４５と、各アーム２０・２１からカム筒４３の外周
面へ向かって突設した受動腕４６と、各受動腕４６で支
持したカムフォロワ４７とで構成する。

【００１２】

【作用】ツールＴの換装を行うキャリア１３は、装填ア
ーム２０と返却アーム２１とを、ツールマガジン１２と
スピンドル２との間で往復移動し、往復ストロークの一
端ないしは両端において、旋回機構１９で両アーム２０
・２１の位置の入れ換えを行ってツール交換を行う。

【００１３】詳しくは、図３に示すごとく、両アーム２
０・２１がツールマガジン１２の回転軌跡の外に待機し
ている状態を基準にして、返却アーム２１は上方旋回し
て水平姿勢に切り換わる動作ｂ１と、スピンドル２へ向
かって前進する動作ｂ２と、前進ストローク端において
ツールＴを取り外す動作ｂ３と、ツールマガジン１２側
へ後退してツールＴを返却する動作ｂ４とを経たのち、
上方旋回して待機状態へ復帰する動作ｂ５とを循環して
行う。同時に、装填アーム２０は待機位置から下方旋回
してツールＴを捕捉する動作ａ１と、前進しながら捕捉
したツールＴをツールマガジン１２から抜き出す動作ａ
２と、前進端において上方旋回してツールＴをスピンド
ル２に装着する動作ａ３と、水平姿勢を維持したままで
ツールマガジン側へ後退する動作ａ４と、下方旋回して
待機位置へ復帰する動作とを循環して行う。

【００１４】このように本発明のキャリア１３は、移送
枠１８の前進および後退動作を利用して、ツールマガジ
ン１２からツールＴを出し入れ操作し（動作ａ２とｂ
４）、さらに両アーム２０・２１を逆向きに旋回駆動し
て、ツールＴの取り外し動作ｂ３と、新たなツールＴの
装填動作ａ３とを併行して行うので、ツール換装を短時
間で迅速に行える。キャリア１３の駆動源としては、移
送枠１８を往復操作する操作シリンダ２４と、旋回機構
１９用のモータ２６を用いるのみである。さらに、移送
枠１８の前進ストローク端において、両アーム２０・２
１のそれぞれを上下に旋回操作して位置の入れ換えを行
うことにより、スピンドル２に対するツールＴの着脱を
行うので、２個のアーム２０・２１を用いているにもか
かわらず、キャリア１３の全体構造を簡素化し、コンパ
クトにまとめることができる。

【００１５】ギヤ機構を一対のベベルギヤ２９・３０
と、両ギヤ２９・３０を同時に逆向きに回転駆動する原
動ベベルギヤ２８とで構成した旋回機構１９によれば、
例えばスパーギヤの一群で同等のギヤ機構を構成する場
合に比べてギヤ機構を簡素化し、その分だけ部品点数を
減らすこができる。

【００１６】装填アーム２０と返却アーム２１とは、互
いに接近ないしは離反する向きに揺動できるよう支持
し、両アーム２０・２１が旋回機構１９で旋回操作され
るとき、両アーム２０・２１をカム機構で同時に離反な
いしは接近揺動しながら、位置の入れ換えを行うツール
換装形態によれば、旋回機構１９による旋回ストローク
の両端において、両アーム２０・２１の移行軌跡のツー
ル捕捉位置を一致させて、キャリア１３の動作空間量を
減少して設置スペースをコンパクト化できる。

【００１７】駆動輪３１・３２の外面を覆うカム筒４３
にカム溝４４・４５を設け、カム溝４４・４５と係合す
るカムフォロワ４７を各アーム２０・２１の受動腕４６
に設けたカム機構によれば、旋回機構１９とカム機構と
をコンパクトにまとめて、構造の簡素化と動作スペース
のコンパクト化とを同時に実現できる。

【００１８】

【実施例】図１ないし図８は、本発明に係るツールチェ
ンジャーの実施例を示しており、ツールチェンジャーを
小形の数値制御型の縦軸ミーリングマシンに適用した場
合について説明する。図２において、符号１はミーリン
グマシン（加工機）、２はスピンドルである。スピンド
ル２の下端にツールホルダー３が設けられる。このツー
ルホルダー３に装着したツールＴを回転しながら、Ｘ軸
方向（左右）、Ｙ軸方向（前後）、Ｚ軸方向（上下）の
３方向へ各コラムを往復操作することにより、加工テー
ブル上に固定した素材ブロックに、各種の加工を施すこ
とができる。因みに、ミーリングマシン１の左右幅寸法
×前後奥行寸方×上下寸法は、それぞれ１１７×１１１
×１８2.５cmであり、加工範囲はＸ軸×Ｙ軸×Ｚ軸の各
方向寸法が２８０×２５０×１４５mmであって、鋼材、
ステンレス鋼、チタン等の金属材はもちろんのこと、プ
ラスチック材等の各種の素材を切削加工できる。

【００１９】ミーリングマシン１の加工機本体に隣接し
て、ツール収容区５を設け、その内部にツールチェンジ
ャーを配置している。ツール収容区５の上部や前部等に
は、数値制御用の加工パラメータや加工順のデータを入
力するための制御機器６、キーボード７、パーソナルコ
ンピュータ本体８、ディスプレイ９など各種の機器が配
置してある。

【００２０】図３において、ツールチェンジャーは、機
台上に固定した角箱状の基枠１１を基体にして、基枠１
１のスピンドル２に臨む側の側面に配置したツールマガ
ジン１２と、基枠１１の上部に配置され、ツールマガジ
ン１２とスピンドル２との間を往復してツールＴの換装
を行うキャリア１３とを備えている。

【００２１】ツールマガジン１２は、減速機付きのモー
タ１４と、モータ１４で一方向へ回転駆動される円盤状
のマガジン本体１５と、マガジン本体１５の回転位相位
置を検知する図外のセンサーなどを備えている。マガジ
ン本体１５の周縁には８個のホルダー１６が等間隔置き
に配置してあり（図５参照）、各ホルダー１６でツール
Ｔをツールシャンクを介して水平姿勢に支持できる。ス
ピンドル２の回転軸心Ｐ１が垂直であるのに対して、マ
ガジン本体１５の回転軸心Ｐ２は、ミーリングマシン１
のＸ軸方向（左右方向）へ沿う水平軸に一致して設けら
れる。モータ１４は基枠１１の内面に固定した補助フレ
ームで支持してある。ツールＴは、素材ブロックに施す
べき加工の種類に応じて加工前に選定し、ホルダー１６
に装填しておく。

【００２２】図３ないし図５において、キャリア１３は
マガジン本体１５の回転中心軸Ｐ２と平行な向きに往復
動自在に案内支持される移送枠１８を有する。この移送
枠１８上に旋回機構１９を設け、移送枠１８のスピンド
ル２側の端部に設けたツール装填用の装填アーム２０
と、ツール返却用の返却アーム２１とを旋回機構１９で
上下方向に旋回操作できるよう構成する。移送枠１８の
下面には、前後一対のスライド軸２２が固定してあり、
両スライド軸２２を基枠１１上に設けたガイドブロック
２３で左右スライド自在に支持する。両ガイドブロック
２３間に操作シリンダー（油圧シリンダー又はエアーシ
リンダー）２４を配置して、シリンダー本体をブラケッ
トを介して基枠１１で支持し、ピストンロッドの先端を
移送枠１８に連結することにより、移送枠１８を操作シ
リンダー２４でマガジン本体１５とスピンドル２との間
で往復操作できる。

【００２３】図４および図６において旋回機構１９は、
正逆転運転が可能な減速機付きのモータ２６と、モータ
動力を中間軸２７を介して受け継ぐ原動ベベルギヤ２８
と、原動ベベルギヤ２８に同時に噛み合って先の両回転
軸心Ｐ１・Ｐ２とそれぞれ直交する回転軸心Ｐ３まわり
に、互いに逆向きに回転駆動される前後一対のベベルギ
ヤ２９・３０と、両ベベルギヤ２９・３０のボス部に外
嵌固定した前後一対の駆動輪３１・３２と、両駆動輪３
１・３２の回転位相位置を検知する図外のセンサーなど
で構成する。

【００２４】駆動輪３１・３２は、前後一対のベベルギ
ヤ２９・３０の支持体を兼ねて有底筒状に形成してあ
り、筒底壁に固定した支軸３３を移送枠１８の上部の前
後一対の立壁１８ａに固定した軸受３４で回転自在に支
持する。図５に示すように、各駆動輪３１・３２の支軸
３３側の端部周面にはそれぞれ軸受ブロック３５を固定
し、各軸受ブロック３５に装填アーム２０および返却ア
ーム２１をそれぞれ連結して、各アーム２０・２１が対
応する駆動輪３１・３２と同行回転できるようにしてあ
る。

【００２５】図４および図５において装填アーム２０
は、上下に対向する一対の板材からなるフレーム３７を
有し、フレーム３７の突端にツールＴを挟み保持するク
ランプ爪３８を配置し、フレーム３７の基端寄りに、ク
ランプ爪３８を拡開ないしは挟持操作する復動型の操作
シリンダー（エアーシリンダー又は油圧シリンダー）３
９を配置してなる。返却アーム２１も基本的に装填アー
ム２０と同様に構成するが、フレーム３７を構成する下
方の板材を前後対称形状に形成した点が装填アー２０と
異なっている。これら両アーム２０・２１は、それぞれ
対応する駆動輪３１・３２に固定した軸受ブロック３５
・３５に、揺動軸４０を介して連結されていて（図５参
照）、各揺動軸４０を中心に両アーム２０・２１が互い
に接近し、あるいは互いに離反する向きに揺動できるよ
う支持してある。

【００２６】装填アーム２０は、マガジン本体１５から
次に使用するツールＴを受け取ってスピンドル２に装填
する。返却アーム２１は、スピンドル２に装填されてい
たツールＴを取り外してマガジン本体１５へと返却す
る。このとき、異なる移行軌跡を移動する両アーム２０
・２１が、マガジン本体１５およびスピンドル２に対し
て同じツール捕捉位置においてツールＴの授受を行える
ようにするために、上記のように揺動軸４０を中心にし
て揺動できるよう支持し、さらに両アーム２０・２１の
上下旋回動作を利用して、両アーム２０・２１を接近な
いしは離反操作するカム機構が、各フレーム３７と移送
枠１８との間に設けられている。

【００２７】図４においてカム機構は、前後の駆動輪３
１・３２に外嵌する円筒形のカム筒４３と、各アーム２
０・２１に対応してカム筒４３の筒壁周面に凹み形成し
た一対のカム溝４４・４５と、両アーム２０・２１のフ
レーム３７の下方の板材と一体に設けられて、カム筒４
３の外周面へ向かって接線状に延びる受動腕４６・４６
と、各受動腕４６の突端上面に軸支されて前記カム溝４
４・４５に係合するカムフォロワ４７・４７とで構成す
る。カム筒４３の前後端は、移送枠１８の上部に立設し
た前後一対の立壁１８ａにビス止め固定する。カム筒４
３の前後端寄りの筒周壁には、それぞれ逃げ溝４９・４
９を通設し（図６参照）、各駆動輪３１・３２に固定し
た軸受ブロック３５が、逃げ溝４９の形成範囲内で旋回
できるようにしている。さらに筒壁の中央側面には、原
動ベベルギヤ２８用の組付口を開口している。

【００２８】図７はカム溝４４・４５の展開図を示す。
この展開図から理解できるように、カム溝４４・４５は
筒周方向両端の基準位置５０ａと、筒周方向中央の擦れ
違い位置５０ｂとをそれぞれ逃げ溝４９と平行に形成
し、両位置５０ａ・５０ｂを傾斜溝部５０ｃで連続して
ハット形に形成してあり、擦れ違い位置５０ｂが筒軸方
向へ隣接する状態で両カム溝４４・４５を対称に配置す
る。先に説明したように、両アーム２０・２１は互いに
逆向きに旋回し、さらに揺動軸４０を中心に揺動するの
で、装填アーム２０のカムフォロワ４７が一方の基準位
置５０ａに位置しているとき、返却アーム２１のカムフ
ォロワ４７は他方の基準位置５０ａに位置している。そ
して、両アーム２０・２１が旋回して位置を入れ換える
際に、互いに接当干渉するのを避ける必要上、擦れ違い
位置５０ｂの隣接間隔を狭め、両アーム２０・２１が互
いに離反する向きに揺動操作されるようにしている。

【００２９】次にツールチェンジャーの動作を説明する
と、キャリア１３は図３の実線で示すごとくツールマガ
ジン１２側へ後退した位置で待機しており、スピンドル
２はホーム位置へ復帰している。装填アーム２０と返却
アーム２１は、それぞれ水平線から４５度下り傾斜した
位置にあって、マガジン本体１５のツールＴを含む回転
領域外で待機している。この状態を基準にして、装填ア
ーム２０は（ａ１〜ａ５）の各動作を経て、ツールＴの
スピンドル２への装填を行い、返却アーム２１は（ｂ１
〜ｂ５）の各動作を経てスピンドル２に装着してあった
ツールＴをツールマガジン１２へ返却する。

【００３０】ツール交換の指令を受けたツールマガジン
１２は、マガジン本体１５を回転駆動して、次に使用さ
れるツールＴをマガジン本体１５の真上に位置する状態
で停止し待機する。この状態で旋回機構１９のモータ２
６を起動して原動ベベルギヤ２８をモータ２６の側から
見て反時計回転方向へ逆転駆動することにより、装填ア
ーム２０は下方へ、返却アーム２１は上方へそれぞれ同
時に旋回移動する。これにより装填アーム２０は垂直姿
勢に切り換わった後、クランプ爪３８が操作シリンダー
３９で挟持操作されて、マガジン本体１５上のツールＴ
を捕捉する（動作ａ１）。返却アーム２１は水平姿勢に
切り換わった後、そのクランプ爪３８が操作シリンダー
３９で拡開操作される（動作ｂ１）。

【００３１】上記の状態で操作シリンダー２４を稼働し
て、移送枠１８をスピンドル２側へ前進させる。この前
進動作によって、装填アーム２０は図４に示すように捕
捉したツールＴをホルダー１６から抜き出す（動作ａ
２）。返却アーム２１は前進ストローク端において、ク
ランプ爪３８がツールホルダー３の真下に位置してツー
ルＴのツールシャンクを捕捉できる状態になっている
（動作ｂ２）。

【００３２】次に返却アーム２１のクランプ爪３８を操
作シリンダー３９で挟持操作してツールＴを捕捉した
後、旋回機構１９のモータ２６を動作ａ１・ｂ１の場合
とは逆方向へ正転駆動して、両アーム２０・２１を逆向
きに旋回操作する。このとき、返却アーム２１は図１に
示すようにツールＴを捕捉した状態で下方旋回し、垂直
姿勢に切り換わって、それまで使用していたツールＴを
スピンドル２ら取り外す（動作ｂ３）。同時に装填アー
ム２０は上方旋回し、水平姿勢に切り換わって新たなツ
ールＴをツールホルダー３に装填する（動作ａ３）。装
填と同時にクランプ爪３８を開いて、ツールＴからクラ
ンプ爪３８を分離する。

【００３３】動作ａ３・ｂ３の終了と同時に、操作シリ
ンダー２４のピストンロッドを退入操作して、移送枠１
８をツールマガジン１２側へ後退移動させる。この動作
によって返却アーム２１に保持されたツールＴは、マガ
ジン本体１５のホルダー１６へと返却され（動作ｂ
４）、返却と同時にクランプ爪３８を開く。装填アーム
２０は水平姿勢を維持したままで後退移動する（動作ａ
４）。最後に、旋回機構１９のモータ２６を動作ａ１・
ｂ１の場合と同じ向きに逆転駆動して、両アーム２０・
２１を互いに逆向きに旋回操作し（動作ａ５・動作ｂ
５）、当初の待機状態へ戻す。この後にマガジン本体１
５を回転駆動し、次のツール換装に備える。以後は、上
記の循環動作を繰り返し行うことにより、次々と異なる
ツールＴをスピンドル２に換装できる。因みに、ツール
換装に要する時間は約４秒である。

【００３４】装填アーム２０と返却アーム２１とは、マ
ガジン本体１５に対して、共通するツール捕捉位置でツ
ールＴの授受を行う。同様に、スピンドル２に対して
も、共通するツール捕捉位置でツールＴの授受を行う。
このように両アーム２０・２１を同時に逆向きに旋回し
て位置の入れ換えを行うとき、支障なく擦れ違い動作を
行うためにカム機構を設け、両アーム２０・２１の旋回
動作を利用して、カム機構で両アーム２０・２１を接離
揺動操作する。

【００３５】先に説明したように、カム機構のカム溝４
４・４５は、両アーム２０・２１の旋回範囲の中途部に
おいて、カムフォロワ４７が擦れ違い位置５０ｂを通過
するよう設けてあり、両アーム２０・２１の隣接間隔が
擦れ違い位置５０ｂにおいて最も拡がるように設定して
ある。従って、両アーム２０・２１は図８に示すように
動作ａ１・ｂ１と動作ａ３・ｂ３と動作ａ５・ｂ５では
接当干渉することなく上下逆向きに旋回回転できる。こ
のように動作軌跡の一部を共有するツール換装形態によ
れば、キャリア１３をＹ軸方向へ往復操作する必要もな
く、Ｙ軸方向の同一座標位置においてツール交換を行え
るので、キャリア１３の動作空間をコンパクトにまとめ
ることができるうえ、キャリア１３の操作構造を簡素化
できる。さらに、移送枠１８の前進および後退動作を利
用して、各アーム２０・２１で保持したツールＴの、マ
ガジン本体１５に対するツール授受を行うので、両アー
ム２０・２１の動きに無駄がなく、ツールチェンジャー
３の構造が簡単であるにもかかわらず、本格的なツール
換装動作を実現できる。

【００３６】上記の実施例では、加工機として縦軸ミー
リングマシンを例示したが、横軸ミーリングマシンやボ
ーリングマシン等の他の工作機を加工機とする場合に
も、本発明のツールチェンジャーを適用できる。旋回機
構１９のギヤ機構は、構造が簡素な点でベベルギヤで構
成することが好ましいが、平歯群や、平歯とベベルギヤ
の混用等によって、互いに逆向きの回転動力を出力する
ギヤ機構を構成できる。なお、本発明のベベルギヤと
は、はずば形やまがりば形の傘歯車を含む。

【００３７】装填アーム２０と返却アーム２１とは、ス
ピンドル２に対するツール捕捉位置のみが共通するよう
構成することができる。この場合は、両アーム２０・２
１のマガジン本体１５に対するツール捕捉位置が異なる
ことになるが、各アーム２０・２１ごとにマガジン本体
１５を回転移動して、各アーム２０・２１のツール捕捉
位置に対応するホルダー１６を変位させてツールＴの授
受を行うことができる。つまり、マガジン本体１５の上
部の周方向の２個所において、ツールＴの授受を行うの
である。マガジン本体１５は正逆双方向へ回転駆動でき
る。装填アーム２０と返却アーム２１とは、実施例の場
合とは前後が逆になるよう配置することができる。

【００３８】受動腕４６はフレーム３７と別体に形成で
きる。本発明のツールチェンジャーは、コンパクトな点
でとくに小形加工機に好適であるが、必要があれば中・
大形の加工機に適用できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のツールチェンジャーは、ツール
装填用の装填アーム２０と、ツール返却用の返却アーム
２１とを、移送枠１８によってツールマガジン１２と加
工機１のスピンドル２との間で往復操作し、往復ストロ
ークの一端ないしは両端において、旋回機構１９で両ア
ーム２０・２１の位置の入れ換えを行ってツール交換を
行うことにより、ツールチェンジャーの構造を簡素化を
実現しながら、全体装置をコンパクトにまとめられるよ
うにした。さらに、一対のアーム２０・２１を異なる動
作軌跡に従って操作するにも拘らず、両アーム２０・２
１を操作する駆動源としては、旋回機構１９用のモータ
２６と、移送枠１８を往復操作する操作シリンダー２４
を用いているに過ぎない。従って、大形加工機用のツー
ルチェンジャーと同等の機能を発揮しながら、コンパク
トで全体コストが少なくて済むツールチェンジャーが得
られ、とくに小形加工機のコストメリットや省スペース
性を生かすことができる、コンパクトで安価なツールチ
ェンジャーを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ツールチェンジャーの概略正面図である。

【図２】加工機の概略斜視図である。

【図３】ツールチェンジャーの動作説明図である。

【図４】旋回機構部を破断した正面図である。

【図５】ツールチェンジャーの側面図である。

【図６】図４におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図７】カム溝の展開図である。

【図８】アームの擦れ違い動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 加工機 ２ スピンドル １２ ツールマガジン １３ キャリア １５ マガジン本体 １８ 移送枠 １９ 旋回機構 ２０ 装填アーム ２１ 返却アーム ２４ 操作シリンダー ２６ モータ ３１・３２ 駆動輪 Ｔ ツール Ｐ１ スピンドルの回転軸心 Ｐ２ マガジン本体の回転軸心 Ｐ３ 駆動輪の回転軸心

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数個のツールＴを保持するツールマガ
   ジン１２と、ツールマガジン１２と加工機１のスピンド
   ル２との間を往復してツールＴの換装を行うキャリア１
   ３とを備えており、 ツールマガジン１２は、スピンドル２の回転軸心Ｐ１と
   直交する回転軸心Ｐ２のまわりに回転駆動されるマガジ
   ン本体１５を有し、マガジン本体１５の周縁にツールＴ
   を支持するホルダー１６が等間隔置きに配置されてお
   り、 キャリア１３は、マガジン本体１５の前記回転軸心Ｐ２
   と平行な向きに往復動自在に案内支持される移送枠１８
   と、移送枠１８をマガジン本体１５とスピンドル２との
   間で往復操作する操作シリンダー２４と、移送枠１８の
   スピンドル２側の端部にそれぞれ設けたツール装填用の
   装填アーム２０およびツール返却用の返却アーム２１
   と、移送枠１８上に設けられて、両アーム２０・２１を
   同時に逆向きに旋回操作してアーム位置の入れ換えを行
   う旋回機構１９とを有し、 旋回機構１９は、正逆転運転が可能なモータ２６と、こ
   のモータ２６の動力を受け継ぐ原動ベベルギヤ２８と、
   原動ベベルギヤ２８に同時に噛み合って前記両回転軸心
   Ｐ１・Ｐ２とそれぞれ直交する回転軸心Ｐ３まわりに、
   互いに逆向きに回転駆動される一対のベベルギヤ２９・
   ３０と、この各ベベルギヤ２９・３０にそれぞれ同行回
   転可能に連結された一対の駆動輪３１・３２とを含んで
   おり、 装填アーム２０と返却アーム２１とは、それぞれツール
   Ｔを保持するクランプ爪３８と、クランプ爪３８を切り
   換え操作する操作シリンダー３９と、これらを支持する
   フレーム３７とを含んでおり、 両アーム２０・２１の各フレーム３７が、各駆動輪３１
   ・３２側に固定の各軸受ブロック３５に揺動軸４０を介
   してそれぞれ連結されており、 両アーム２０・２１が、各揺動軸４０を中心に互いに接
   近ないしは離反する向きに揺動できるよう支持されてお
   り、 両アーム２０・２１の旋回動作を利用して、両アーム２
   ０・２１を揺動軸４０まわりに揺動操作するカム機構
   が、移送枠１８と各フレーム３７との間に設けてあり、 上記カム機構は、駆動輪３１・３２に外嵌する状態で移
   送枠１８に固定したカ ム筒４３と、各アーム２０・２１
   に対応してカム筒４３に形成した一対のカム溝４４・４
   ５と、各アーム２０・２１からカム筒４３の外周面へ向
   かって突設した受動腕４６と、各受動腕４６に支持され
   て前記カム溝４４・４５に係合するカムフォロワ４７と
   で構成されており、 移送枠１８の往復ストロークの両端において、装填アー
   ム２０と返却アーム２１とを旋回機構１９で同時に逆向
   きに旋回操作して、両アーム２０・２１の位置を入れ換
   えながらツール交換を行うことを特徴とするツールチェ
   ンジャー。