JP3919302B2 - Automatic tool changer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アームの揺動によって、工具の交換を行う出力シャフトが摺動する自動工具交換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、実開昭64−001830号公報に開示された従来の自動工具交換装置の断面図である。図示しない駆動装置に接続した入力シャフト1と、出力シャフト2とは、直交する向きに配設されている。出力シャフト2の外周面には、スプライン3を介してタレット4が配設されている。タレット4は、テーパーローラーベアリング5によって回転自在に支持されている。これにより、出力シャフト2は、タレット4に対して摺動自在であり、且つ、タレット4と一体となって回転することができるようになっている。タレット4の外周面には、カムフォロア6が複数設けられている。このカムフォロア6は、入力シャフト1に形成されたローラギヤカム7のテーパリブ8に係合している。
【0003】
アーム9は、その支点部10がハウジングに支持され、揺動自在に設けられている。このアーム9の力点部11は、ローラギヤカム7の一面に形成された平面溝カム12に係合している。アーム9の力点部11としては、磨損の問題を考慮して、例えばカムフォロア等のローラーが使用されていることが多かった。また、アームの作用点部13は、出力シャフト2の端部に形成された環状の溝14に係合している。
【0004】
かかる自動工具交換装置の動作について説明する。図示しない駆動装置により入力シャフト1が回転すると、ローラギヤカム7のテーパリブ8によって、複数のカムフォロア6が順次付勢され、タレット4及び出力シャフト2が一体となって回転する。また、入力シャフト1が回転すると、平面溝カム12に沿ってアーム9の力点部11が移動し、アーム9が揺動する。これにより、アーム9の作用点部13において接続した出力シャフト2はその軸心方向に摺動する。以上のように、回転及び摺動する出力シャフト2を介して工具の交換が行えるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した自動工具交換装置においては、出力シャフト2が障害物に接触し所定の動作ができないとき、あるいは、工具の脱着がスムーズに行えないときなど、出力シャフト2に過負荷がかかった場合にも、図示しない駆動モータはすぐに停止せず、カムフォロア等のアームの力点部11が破損する恐れがあった。
【0006】
従って、本発明は、このような問題を解決するためのものであり、出力シャフトに過負荷が作用しても、アームの力点部の破損を防止することができる自動工具交換装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、駆動力が入力する入力シャフトに、この入力シャフトの回転によって揺動するアームが連結され、そのアームの揺動によって出力シャフトが軸心方向に摺動するような自動工具交換装置において、入力シャフトには、ほぼ螺旋状の溝を備え軸心方向のほぼ中央部にくびれ部を有する摺動用ウォームが形成されており、アームは、揺動軸である支点部と、このアームが揺動した際に支点部を中心に円弧状に移動する力点部及び作用点部とを有し、この力点部は、摺動用ウォームのほぼ螺旋状の溝と係合し入力シャフトの回転に伴いくびれ部に沿って移動されほぼ螺旋状の溝から揺動力を受ける摺動用球状部材を含んでおり、アームの作用点部は、出力シャフトに連結されている
ことを特徴とする。
【0008】
また、アームは、摺動用球状部材を部分的に収容する凹部を一端面に有するピストンと、このピストンを収容するシリンダ部と、このシリンダ部の中に配設され且つピストンの他端面に係合してピストン及び摺動用球状部材を摺動用ウォームに向けて付勢する弾性部材とを備えることができる。
【0009】
更に、入力シャフトに、ほぼ螺旋状の溝を備えた回転用ウォームを形成し、出力シャフトの外周に、スプラインを介して係合しこの出力シャフトを軸心方向に摺動自在に支持すると共にこの出力シャフトと一体的に回転する回転伝達部材を配設し、回転伝達部材の外周に、回転用ウォームのほぼ螺旋状の溝と係合し入力シャフトの回転に伴い回転伝達部材及び出力シャフトを一体回転させる回転力を受ける回転用球状部材を複数配設するように構成してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、自動工具交換装置に実施した場合の実施の形態について図面を基に説明する。
図1は、自動工具交換装置に関する縦断面図である。
自動工具交換装置は、本体21と、駆動モータ22と、ボルトにより本体21及び駆動モータ22を接続する中継部23とを備えている。本体21のハウジング内には、駆動モータ22の駆動力が入力される入力シャフト24と、工具の交換を行うように動作する出力シャフト25と、その出力シャフト25を軸心方向すなわち前後方向に摺動させるアーム26とが設けられている。
【0011】
入力シャフト24は、ハウジング内に設けられた2つのテーパーローラーベアリング27によって回転自在に支持されており、入力シャフト24の一端は、駆動モータ22の駆動軸28に連結されている。入力シャフト24には、出力シャフト25を回転させるための回転用ウォーム29と、回転用ウォーム29の下方にあって出力シャフト25を摺動させるための摺動用ウォーム30とが形成されている。
【0012】
出力シャフト25は、本体21のハウジング及びこのハウジングに連結された筒状のシャフトカバー31に収容され、外周面には、スプライン32が部分的に形成されている。このスプライン32の部分には、タレット33が嵌合している。出力シャフト25とタレット33は、相互に回転を伝達する関係であると同時に、出力シャフト25がタレット33に対して摺動可能な関係でもある。
【0013】
タレット33の外周面には、それぞれに金属製ボール(回転用球状部材)34が転動可能に且つ部分的に収容された凹部が六箇所周方向に等間隔で形成されている。ハウジングとシャフトカバー31との間には、ほぼ筒状のリテーナ35が配設されている。上記の金属製ボール34は、リテーナ35の内周面に形成された環状の溝にも転動可能に且つ部分的に収容されている。これにより、出力シャフト25及びタレット33は、一体的に回転するように上記金属製ボール34を介してリテーナ35に支持されている。
【0014】
入力シャフト24と出力シャフト25とは、図2に示されるように、直交せずに、近距離でほぼ直角に交叉する位置関係にある。入力シャフト24に形成された上記の回転用ウォーム29は、タレット33とほぼ同じ高さに形成されている。回転用ウォーム29の外表面には、ほぼ螺旋状の溝36が形成されている。リテーナ35の側部には、切り欠き37が形成されており、回転用ウォーム29の外周部がこの切り欠き37内に部分的に侵入し、上記のほぼ螺旋状の溝36が金属製ボール34と係合している。回転用ウォーム29のほぼ螺旋状の溝36は、入力シャフト24が回転した際、回転用ウォーム29の回転に伴ってタレット33の金属製ボール34を動かし、タレット33及び出力シャフト25を図5のタイミングチャートのように回転させるような溝となっている。
【0015】
タレット33の金属製ボール34は、タレット33に回転力を伝達すると同時に、タレット33を回転自在に支持するものであり、従来技術におけるカムフォロアとしての役割とテーパーローラーベアリングとしての役割を兼備する。したがって、自動工具交換装置をコンパクトにすることができ、また、部品点数を少なくすることができる。
【0016】
アーム26は、出力シャフト25の下方に位置し、図3に示されるように、ハウジングの左右側方において、テーパーローラーベアリング38によって揺動自在に支持されている。すなわち、このアーム26は、図3及び図4に示されるように、両端が上記のようにテーパーローラーベアリング38に支持された揺動軸部(支点部)39と、この揺動軸部39の端部に形成されほぼ前後方向に延長するシリンダ部40と、揺動軸部39の中央部及びシリンダ部40の上方に基部を有しほぼ上方に延長するレバー部(作用点部)41とから構成されている。
【0017】
レバー部41の先端には、カムフォロア(作用点部)42が設けられており、このカムフォロア42は、出力シャフト25の後端に形成された環状の溝43内に転動自在に組み付けられている。これにより、揺動軸部39を中心にアーム26が揺動すると、レバー部41の先端にあるカムフォロア42が円弧状に移動し、出力シャフト25がその軸心方向に摺動する。また、カムフォロア42が係合している溝43は環状に形成されているため、出力シャフト25が摺動しながら回転する場合にも、出力シャフト25の回転がカムフォロア42によって阻害されることはない。
【0018】
シリンダ部40は、図4に示されるように、両端が開口した筒状部分である。シリンダ部40の中には、ピストン44(力点部)が収容されている。シリンダ部40の前方の開口からは、ピストン44の一端が突出している。シリンダ部40の後方の開口には、プラグ45が取り付けられている。ピストン44の一端面には、金属製ボール(摺動用球状部材,力点部)46が転動可能に且つ部分的に収容された凹部47が形成されている。また、摺動用ウォーム30には、ほぼ螺旋状の溝48が形成されており、ピストン44の凹部47に収容された金属製ボール46は、摺動用ウォーム30のほぼ螺旋状の溝48にも転動可能に且つ部分的に収容されている。摺動用ウォーム30のほぼ螺旋状の溝48は、入力シャフト24の回転に伴ってピストン44に設けられた金属製ボール46を動かし、アーム26を揺動させて出力シャフト25を図5のタイミングチャートのように摺動させるような溝となっている。
【0019】
ピストン44の他端面からは、ピストンロッド49が延びており、このピストンロッド49の周囲には、複数の皿ばね(弾性部材)50が配設されている。これにより、ピストン44及び金属製ボール46は、複数の皿ばね50の弾性力によって摺動用ウォーム30に向けて常に付勢されている。複数の皿ばね50とプラグ45との間には、カラー51が配設されている。かかる構造は、後述するように、過負荷による破損を防止するトルクリミッターとしての機能を提供する。
【0020】
摺動用ウォーム30は、外径が上下方向に亙って一様ではなく、上下方向のほぼ中央部が最も外径の小さくなっているくびれ部52を有している。このくびれ部52の形状は、アーム26の揺動を妨げない形状であって、図4に示す摺動用ウォーム30の縦断面において、アーム26が揺動した場合のピストン44端面の円弧状の軌跡に対応した形状になっている。入力シャフト24が回転すると、ピストン44の凹部47に収容された金属製ボール46は、摺動用ウォーム30のほぼ螺旋状の溝48によってくびれ部52に沿って上方又は下方に案内され、ピストン44は、この金属製ボール46から、くびれ部52のほぼ接線方向の揺動力Fを受け、アーム26全体が揺動するようになっている。このとき、ピストン44の金属製ボール46は、球状であるため応力の集中が起きにくく、十分な強度を有しており、従来のカムフォロアのように破損する恐れはない。また、金属製ボールは、カムフォロアと比較して小型のものでも強度的に十分であるため、その分、自動工具交換装置をコンパクトにすることができる。
【0021】
次に、以上のように構成された自動工具交換装置の動作について説明する。出力シャフト25の先端には、図6の概念図に示されるように、一端に回収すべき工具53を把持し、他端に新たに取り付けるべき工具54を把持する腕55が取り付けられているものとする。
【0022】
まず、入力シャフト24の回転角度位置が0度〜13度未満では、アーム26は揺動せず、出力シャフト25は摺動しない。
入力シャフト24の回転角度位置が13度〜45度未満では、アーム26のレバー部41が後方に揺動し、図6の(a)から(b)に示されるように、出力シャフト25が後退して回収すべき工具53が取付部56から引き抜かれる。
入力シャフト24の回転角度位置が45度〜83度未満では、図6の(b)から(c)に示されるように、出力シャフト25は回転しながら後退する。
入力シャフト24の回転角度位置が83度〜252度未満では、出力シャフト25は回転するが、摺動しない。出力シャフト25は、図6の(b)から(d)までの間に180度回転する。これにより、新たに取り付けるべき工具54が、工具に取付部56に対向する位置に移動している。また、入力シャフト24の回転角度位置が252度〜278度未満では、出力シャフト25は回転も摺動もしない。
入力シャフト24の回転角度位置が278度〜347度未満では、アーム26のレバー部41が前方に揺動し、図6の(d)から(e)に示されるように、出力シャフト25が前方して新たに取り付けるべき工具54が取付部56にセットされる。
【0023】
以上のように、工具の交換が行われるが、この間、出力シャフト25の動作中に過負荷がかかったときには、アーム26に設けられたピストン44及び複数の皿ばね50からなるトルクリミッターが作動する。すなわち、アーム26のシリンダ部40のピストン44は、複数の皿ばね50による弾性力を越える力が作用すると、複数の皿ばね50を圧縮してシリンダ部40の内部に向けて移動することが可能なので、出力シャフト25に過負荷がかかった場合には、金属製ボール46は、ピストン44と共にシリンダ部40の内部に向けて移動し、摺動用ウォーム30のほぼ螺旋状の溝から外れる。このため、本実施の形態では、従来のように駆動モータが停止するまで出力シャフト25と駆動モータとの間の部品に過負荷が作用することはなく、かかる部品の破損が防止されている。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の自動工具交換装置によれば、アームの力点部は、摺動用ウォームのほぼ螺旋状の溝と係合するが球状部材であるため、出力シャフトに過負荷がかかっても破損しにくくなっている。
また、請求項2に記載の自動工具交換装置によれば、出力シャフトに過負荷がかかった場合には、摺動用球状部材が摺動用ウォームのほぼ螺旋状の溝から外れるようになっているので、出力シャフトと駆動モータとの間の部品の破損を防止することができる。
請求項3に記載の自動工具交換装置によれば、回転用球状部材が、タレットに回転力を伝達する役割と、タレットを回転自在に支持する役割とを兼用しているので、自動工具交換装置をコンパクトにすることができ、また、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る自動工具交換装置に関する縦断面図である。
【図2】 図1の自動工具交換装置のハウジングの内部構造を主に示す上面断面図である。
【図3】 図1の自動工具交換装置のハウジングの内部構造を主に示す正面断面図である。
【図4】 図1の自動工具交換装置のアーム周辺部を示す部分拡大図である。
【図5】 出力シャフトの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】 工具の交換が行われる過程を概念的に示した説明図であり、(a)、(b)、(c)、(d)及び(e)は、それぞれ、入力シャフトの回転角度位置が13度、45度、83度、252度及び347度であるときの工具交換状態を示す図である。
【図7】 従来の自動工具交換装置の断面図である。
【符号の説明】
24 入力シャフト
25 出力シャフト
26 アーム
29 回転用ウォーム
30 摺動用ウォーム
32 スプライン
33 タレット
34 金属製ボール
39 揺動軸部
40 シリンダ部
41 レバー部
42 カムフォロア
44 ピストン
46 金属製ボール
47 凹部
50 皿ばね
52 くびれ部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic tool changer in which an output shaft for exchanging tools slides by swinging an arm.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional automatic tool changer disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-001830. An
[0003]
The
[0004]
The operation of the automatic tool changer will be described. When the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described automatic tool changer, when the
[0006]
Therefore, the present invention is for solving such a problem, and provides an automatic tool changer capable of preventing damage to a power point portion of an arm even when an overload acts on an output shaft. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an arm that swings by rotation of the input shaft is connected to an input shaft to which a driving force is input, and the output shaft slides in the axial direction by the swing of the arm. In such an automatic tool changer, the input shaft is formed with a sliding worm having a substantially spiral groove and having a constricted portion at a substantially central portion in the axial direction, and the arm is a swing shaft. It has a fulcrum part and a force point part and an action point part that move in an arc shape around the fulcrum part when the arm swings, and this force point part engages with a substantially spiral groove of the sliding worm. And a sliding spherical member that is moved along the constricted portion along with the rotation of the input shaft and receives a swinging force from a substantially spiral groove, and the operating point of the arm is connected to the output shaft. And
[0008]
In addition, the arm has a piston having one end face that partially accommodates the spherical member for sliding, a cylinder part that contains the piston, and is disposed in the cylinder part and engages with the other end face of the piston. And an elastic member that urges the piston and the sliding spherical member toward the sliding worm.
[0009]
Further, a rotating worm having a substantially spiral groove is formed on the input shaft, and the output shaft is engaged with the outer periphery of the output shaft via a spline so that the output shaft is slidably supported in the axial direction. It disposed the rotation transmitting member rotating output shaft integrally with the outer periphery of the rotation transmitting member, integral rotation transmission member and the output shaft with the substantially rotation of spiral groove engages the input shaft of the rotating worm You may comprise so that multiple rotation spherical members which receive the rotational force to rotate may be arrange | positioned.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is implemented in an automatic tool changer will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an automatic tool changer.
The automatic tool changer includes a
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
On the outer peripheral surface of the
[0014]
As shown in FIG. 2, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
A cam follower (action point portion) 42 is provided at the tip of the
[0018]
As shown in FIG. 4, the
[0019]
A
[0020]
The sliding
[0021]
Next, the operation of the automatic tool changer configured as described above will be described. As shown in the conceptual diagram of FIG. 6, an
[0022]
First, when the rotational angle position of the
When the rotational angle position of the
When the rotational angle position of the
When the rotational angle position of the
If the rotational angle position of the
[0023]
As described above, the tools are exchanged. During this time, when an overload is applied during the operation of the
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the automatic tool changer of the first aspect, the force point portion of the arm engages with the substantially spiral groove of the sliding worm but is a spherical member. It is hard to break even under load.
According to the automatic tool changer of the second aspect, when the output shaft is overloaded, the sliding spherical member comes off the substantially spiral groove of the sliding worm. In addition, it is possible to prevent breakage of parts between the output shaft and the drive motor.
According to the automatic tool changer according to claim 3, since the rotating spherical member has both the role of transmitting the rotational force to the turret and the role of rotatably supporting the turret, the automatic tool changer Can be made compact, and the number of parts can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view relating to an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention.
2 is a top cross-sectional view mainly showing an internal structure of a housing of the automatic tool changer of FIG. 1. FIG.
3 is a front sectional view mainly showing an internal structure of a housing of the automatic tool changer of FIG. 1;
4 is a partially enlarged view showing a peripheral portion of an arm of the automatic tool changer of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the output shaft.
FIGS. 6A and 6B are explanatory views conceptually showing a process of exchanging tools, wherein (a), (b), (c), (d), and (e) are rotation angles of the input shaft, respectively. It is a figure which shows a tool exchange state when a position is 13 degrees, 45 degrees, 83 degrees, 252 degrees, and 347 degrees.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional automatic tool changer.
[Explanation of symbols]
24
Claims (3)
前記入力シャフトには、ほぼ螺旋状の溝を備え軸心方向のほぼ中央部にくびれ部を有する摺動用ウォームが形成されており、
前記アームは、揺動軸である支点部と、このアームが揺動した際に前記支点部を中心に円弧状に移動する力点部及び作用点部とを有し、
この力点部は、前記摺動用ウォームのほぼ螺旋状の溝と係合し前記入力シャフトの回転に伴い前記くびれ部に沿って移動され前記のほぼ螺旋状の溝から揺動力を受ける摺動用球状部材を含んでおり、
前記アームの作用点部は、前記出力シャフトに連結されている
ことを特徴とする自動工具交換装置。In an automatic tool changer in which an arm that swings by the rotation of the input shaft is connected to the input shaft to which the driving force is input, and the output shaft slides in the axial direction by the swing of the arm.
The input shaft is formed with a sliding worm having a substantially spiral groove and having a constricted portion at a substantially central portion in the axial direction,
The arm has a fulcrum portion that is a swing shaft, and a force point portion and an action point portion that move in an arc shape around the fulcrum portion when the arm swings,
The force point portion engages with the substantially spiral groove of the sliding worm, moves along the constricted portion as the input shaft rotates, and receives a swinging force from the substantially spiral groove. Contains
The automatic tool changer characterized in that the action point of the arm is connected to the output shaft.
前記摺動用球状部材を部分的に収容する凹部を一端面に有するピストンと、
このピストンを収容するシリンダ部と、
このシリンダ部の中に配設され且つ前記ピストンの他端面に係合して前記ピストン及び摺動用球状部材を前記摺動用ウォームに向けて付勢する弾性部材とを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の自動工具交換装置。The arm is
A piston having at one end surface a recess that partially accommodates the sliding spherical member;
A cylinder portion for accommodating the piston;
And an elastic member disposed in the cylinder portion and engaged with the other end surface of the piston to urge the piston and the spherical member for sliding toward the sliding worm. The automatic tool changer according to claim 1.
前記出力シャフトの外周には、スプラインを介して係合しこの出力シャフトを軸心方向に摺動自在に支持すると共にこの出力シャフトと一体的に回転する回転伝達部材が配設されており、
前記回転伝達部材の外周には、前記回転用ウォームのほぼ螺旋状の溝と係合し前記入力シャフトの回転に伴い前記回転伝達部材及び出力シャフトを一体回転させる回転力を受ける回転用球状部材が複数配設されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動工具交換装置。The input shaft is formed with a rotating worm having a substantially spiral groove,
On the outer periphery of the output shaft, a rotation transmission member that is engaged through a spline and slidably supports the output shaft in the axial direction and rotates integrally with the output shaft is disposed.
On the outer periphery of the rotation transmitting member , there is a rotating spherical member that engages with a substantially spiral groove of the rotating worm and receives a rotational force that integrally rotates the rotation transmitting member and the output shaft as the input shaft rotates. The automatic tool changer according to claim 1 or 2, wherein a plurality of automatic tool changers are arranged.
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