JP4760370B2

JP4760370B2 - Tool changer

Info

Publication number: JP4760370B2
Application number: JP2005375211A
Authority: JP
Inventors: 裕昭野村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2006231503A

Description

本発明は、工作機械の工具を主軸に把持させるまたは開放させる機能を備えた工具交換装置に関する。 The present invention relates to a tool changer having a function of gripping or releasing a tool of a machine tool on a spindle.

この種の工具交換装置の一例として、特許文献１に開示された装置が知られている。この装置においては、主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドにアンクランプレバー（アンクランプ操作部材）が回動可能に設けられており、このアンクランプレバーが回動されると、該アンクランプレバーがアンクランプピン（アンクランプ部材）に当たってこれを押すことにより、主軸に装着された工具が開放されるように構成されている。上記アンクランプレバーを回動させる回動機構は、固定部位に設けられアンクランプカムと、アンクランプレバーに回転自在に設けられ前記アンクランプカムのカム面に接触することにより前記アンクランプレバーを回動させるローラ（作用部）とから構成されている。 As an example of this type of tool changer, an apparatus disclosed in Patent Document 1 is known. In this apparatus, an unclamp lever (unclamp operating member) is rotatably provided on a spindle head that rotatably supports the spindle, and when the unclamp lever is rotated, The tool mounted on the spindle is configured to be released by hitting and pressing an unclamp pin (unclamp member). The pivot mechanism for pivoting the unclamp lever is provided at a fixed portion and is rotatively provided on an unclamp cam and is rotated on the unclamp cam by rotating the unclamp lever. It is comprised from the roller (action part) to move.

上記構成の場合、主軸ヘッドが上昇すると、アンクランプレバーの一端部に設けられたローラが固定部に設けられたアンクランプカムのカム面に接触してカム動作を行うことにより、アンクランプレバーが回動される。これにより、アンクランプレバーの他端部に設けられた押圧部が主軸に設けられたアンクランプピンに当たって、これを押すことから、主軸に装着された工具が開放される構成となっている。
特開平１１−３３８０５号公報 In the case of the above configuration, when the spindle head rises, the roller provided at one end of the unclamp lever comes into contact with the cam surface of the unclamp cam provided at the fixed portion to perform the cam operation, so that the unclamp lever It is rotated. Thereby, since the pressing part provided in the other end part of the unclamp lever hits the unclamp pin provided in the main axis | shaft and pushes this, it has the structure by which the tool with which the main axis | shaft was mounted | worn is open | released.
JP-A-11-33805

上記従来構成の場合、工具の開放時、即ち、アンクランプレバーがアンクランプピンに当たるときに、衝突荷重が加わる。特に、工具開放までの動作を早くするために、動作速度を早くすると、上記衝突荷重が大きくなることから、アンクランプレバーが摩耗したり、アンクランプピンが摩耗したりして、アンクランプのタイミングがずれることがあった。また、摩耗粉が主軸の軸受に入って、軸受が損傷することがあった。更に、かなり大きな衝撃音が発生することから、騒音がうるさいという問題点も発生した。 In the case of the conventional configuration, a collision load is applied when the tool is released, that is, when the unclamp lever hits the unclamp pin. In particular, if the operation speed is increased in order to speed up the operation until the tool is released, the impact load increases, so the unclamp lever or the unclamp pin wears, and the unclamp timing There were times when it shifted. In addition, wear powder may enter the bearing of the main shaft and damage the bearing. Furthermore, since a considerably loud impact sound is generated, there is a problem that the noise is noisy.

そこで、本発明の目的は、主軸から工具を開放させるときに、アンクランプ操作部材がアンクランプ部材に当たるときの衝突荷重を小さくすることができる工具交換装置を提供するにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a tool changer that can reduce a collision load when an unclamp operation member hits an unclamp member when a tool is released from a main shaft.

請求項１の工具交換装置は、主軸に工具を脱着するものであって、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに設けられ前記主軸に装着された前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸ヘッドに設けられ前記工具保持機構のアンクランプ部材を押圧することにより前記主軸に装着された前記工具を開放するアンクランプ操作部材と、このアンクランプ操作部材を操作する操作機構とを備えた工具交換装置において、前記操作機構を、前記アンクランプ操作部材または固定部位に設けられたアンクランプカムと、前記固定部位または前記アンクランプ操作部材に設けられ前記アンクランプカムのカム面に接離可能なものであって該カム面に接触することにより前記アンクランプ操作部材を操作するローラとを備えるように構成し、前記アンクランプ操作部材を前記アンクランプ部材に接近させるように移動開始した時点から前記アンクランプ部材に当たる直前までの間の前記アンクランプ操作部材の平均移動速度をＶ１とし、前記アンクランプ操作部材が前記アンクランプ部材に当たるときの前記アンクランプ操作部材の移動速度をＶ２とし、前記カム面に、前記アンクランプ操作部材を第１速度で前記アンクランプ部材に接近させるように移動させる第１カム面部と、前記アンクランプ操作部材を第２速度で前記アンクランプ部材に当てて押圧させる第２カム面部と、前記アンクランプ操作部材を前記アンクランプ部材に当てた後、前記アンクランプ操作部材を第３速度で移動させる第３カム面部とを設け、第１カム面部の傾斜よりも第２カム面部の傾斜を緩やかにすることにより、前記第１速度よりも前記第２速度を遅くして、Ｖ１＞Ｖ２が成立するように構成し、そして、前記第３カム面部の傾斜を前記第２カム面部の傾斜よりも急にすることにより、前記第３速度を前記第２速度よりも速くし、更に、前記第１速度または前記第３速度を、なめらかに変化する可変速度とするように構成したところに特徴を有する。 The tool changer according to claim 1, wherein the tool is attached to and detached from the spindle, and a spindle head that rotatably supports the spindle and a tool that is provided on the spindle head and holds the tool attached to the spindle. A holding mechanism, an unclamp operation member that opens the tool mounted on the spindle by pressing an unclamp member of the tool holding mechanism provided on the spindle head, and an operation mechanism that operates the unclamp operation member The unclamp cam provided on the unclamp operation member or the fixed part, and the cam surface of the unclamp cam provided on the fixed part or the unclamp operation member. to be those which can be separable into and a roller operating the unclamping operation member by contact with the cam surface The unclamping operation member is configured to move the unclamping operation member closer to the unclamping member and immediately before it hits the unclamping member, and the unclamping operation is performed as V1. The moving speed of the unclamping operation member when the member hits the unclamping member is V2, and the unclamping operation member is moved on the cam surface so as to approach the unclamping member at a first speed. A cam surface, a second cam surface that presses the unclamp operation member against the unclamp member at a second speed, and after the unclamp operation member is applied to the unclamp member, the unclamp operation member is A third cam surface portion that is moved at a third speed, and the second cam surface portion is inclined more than the first cam surface portion. By making the second speed slower than the first speed, V1> V2 is established, and the inclination of the third cam surface portion is changed to the inclination of the second cam surface portion. The third speed is made faster than the second speed by making it steeper, and the first speed or the third speed is made to be a variable speed that changes smoothly. Have

請求項２の工具交換装置は、請求項１の工具交換装置において、前記第２速度を、ほぼ零に近付けるように構成したところに特徴を有するものである。 A tool changer according to a second aspect is characterized in that in the tool changer according to the first aspect, the second speed is configured to approach substantially zero .

本発明の工具交換装置によれば、アンクランプ操作部材をアンクランプ部材に接近させるように移動開始した時点から前記アンクランプ部材に当たる直前までの間の前記アンクランプ操作部材の平均移動速度をＶ１とし、前記アンクランプ操作部材が前記アンクランプ部材に当たるときの前記アンクランプ操作部材の移動速度をＶ２とした場合に、Ｖ１＞Ｖ２が成立するように、前記カム面の形状を構成したので、アンクランプ操作部材がアンクランプ部材に当たるときの衝突荷重を小さくすることができ、アンクランプ操作部材やアンクランプ部材の摩耗を防止できると共に、騒音を低減できるという効果を奏する。 According to the tool changer of the present invention, the average moving speed of the unclamping operation member from the time when the unclamping operation member starts to move closer to the unclamping member to immediately before hitting the unclamping member is V1. Since the shape of the cam surface is configured so that V1> V2 is established when the moving speed of the unclamping member when the unclamping member hits the unclamping member is V2, unclamping is performed. The impact load when the operating member hits the unclamp member can be reduced, and wear of the unclamp operating member and the unclamp member can be prevented, and noise can be reduced.

以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図３を参照して説明する。まず、図１は、本実施例に用いられる工作機械の概略構成を示す縦断面図である。この図１に示すように、工作機械１は、基台（図示せず）に立設されたコラム２、コラム２の前面に水平に配設固定された箱形中空ケーシングからなるフレーム３、フレーム３内に昇降可能に配設された主軸ヘッド４、フレーム３にマガジン支持台５を介して配設された回転割出し可能な工具マガジン６を備えて構成されている。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a machine tool used in this embodiment. As shown in FIG. 1, a machine tool 1 includes a column 2 erected on a base (not shown), a frame 3 comprising a box-shaped hollow casing horizontally disposed and fixed on the front surface of the column 2, a frame The spindle head 4 is arranged so as to be able to move up and down in the frame 3, and the tool magazine 6 which can be rotated and indexed is arranged on the frame 3 via a magazine support 5.

この構成の場合、コラム２にはガイドレール７が垂直に配設され、このガイドレール７に摺動こま８、８を介して主軸ヘッド４が上下（Ｚ軸）方向に昇降自在に設けられている。そして、コラム２には、回転自在なボールねじ９がガイドレール７に沿って平行に設けられており、このボールねじ９は主軸ヘッド４の背面に固定されたナット１０にねじ込み挿通されている。上記ボールねじ９は、コラム２の上部に配設されたサーボモータ１１により正逆回転駆動されるように構成されている。サーボモータ１１の駆動によりボールねじ９及びナット１０を介して、主軸ヘッド４が上記ガイドレール７に沿って上下方向に移動される構成となっている。 In the case of this configuration, a guide rail 7 is arranged vertically on the column 2, and the spindle head 4 is provided on the guide rail 7 via a sliding top 8, 8 so as to be movable up and down (Z-axis). Yes. In the column 2, a rotatable ball screw 9 is provided in parallel along the guide rail 7, and this ball screw 9 is screwed and inserted into a nut 10 fixed to the back surface of the spindle head 4. The ball screw 9 is configured to be driven forward and reverse by a servo motor 11 disposed on the upper portion of the column 2. The spindle head 4 is moved in the vertical direction along the guide rail 7 through the ball screw 9 and the nut 10 by driving the servo motor 11.

主軸ヘッド４の内部には、主軸１２が回転自在に垂直に配設されており、この主軸１２は、主軸ヘッド４の上部に配設された主軸モータ１３にカップリング１４を介して連結され、該主軸モータ１３により回転駆動されるように構成されている。主軸１２の下端部に設けられた工具保持部１５には、先端に工具１６を装着した工具ホルダ１７のアーバー１８が嵌合可能に構成されている。 Inside the spindle head 4, a spindle 12 is rotatably arranged vertically, and the spindle 12 is connected to a spindle motor 13 arranged at the upper part of the spindle head 4 via a coupling 14. The main shaft motor 13 is configured to be rotationally driven. An arbor 18 of a tool holder 17 having a tool 16 attached to the tip thereof can be fitted to a tool holding portion 15 provided at the lower end portion of the main shaft 12.

上記工具ホルダ１７を工具保持部１５に嵌合して挿入すると、工具ホルダ１７に設けられたプルスタッド１９が主軸１２内に設けられたホルダ挟持部材２０により挟持（クランプ）される。また、ホルダ挟持部材２０を、主軸１２の中心挿通孔内に同軸的に挿通配置されたドローバー２１により押圧すると、ホルダ挟持部材２０によるプルスタッド１９の挟持が解除（アンクランプ）され、工具ホルダ１７の取り外しが可能となるように構成されている。この構成の場合、工具保持部１５、ホルダ挟持部材２０、ドローバー２１（及び後述するアンクランプピン２５）等から工具保持機構が構成されている。 When the tool holder 17 is fitted and inserted into the tool holding portion 15, the pull stud 19 provided in the tool holder 17 is clamped (clamped) by the holder clamping member 20 provided in the main shaft 12. Further, when the holder holding member 20 is pressed by a draw bar 21 coaxially inserted and disposed in the center insertion hole of the main shaft 12, the holding of the pull stud 19 by the holder holding member 20 is released (unclamped), and the tool holder 17. Is configured to be removable. In the case of this configuration, a tool holding mechanism is constituted by the tool holding portion 15, the holder holding member 20, the draw bar 21 (and an unclamp pin 25 described later), and the like.

そして、工具保持部１５に嵌合されてクランプされている工具ホルダ１７を、アンクランプするために、アンクランプレバー（アンクランプ操作部材）２２とこれを揺動させるカム機構（操作機構）２３が設けられている。 An unclamp lever (unclamp operation member) 22 and a cam mechanism (operation mechanism) 23 that swings the unclamp lever (unclamp operation member) 22 are provided to unclamp the tool holder 17 that is fitted and clamped to the tool holding unit 15. Is provided.

上記アンクランプレバー２２は、ほぼＬ字状の部材であり、主軸ヘッド４に支軸２４を介して揺動（回動）可能に配設されている。このアンクランプレバー２２の一端部である短い方の端部２２ａの先端部下面が、ドローバー２１に直交的に突設されたアンクランプピン（アンクランプ部材）２５と係合可能なように構成されている。アンクランプレバー２２の他端部である長い方の端部２２ｂの図１中の右側面には、例えば板カムから構成されたアンクランプカム２６が固定されている。このアンクランプカム２６と、固定部であるサーボモータ１１の図１中の左側面に回転可能に配設されたローラ（作用部）２７とから、アンクランプレバー２２を揺動操作するカム機構２３が構成されている。この場合、アンクランプカム２６のカム面２９が、ローラ２７に係合離脱可能なように構成されている。 The unclamp lever 22 is a substantially L-shaped member, and is disposed on the spindle head 4 so as to be able to swing (turn) via a support shaft 24. The bottom surface of the short end portion 22a, which is one end portion of the unclamp lever 22, is configured to be engageable with an unclamp pin (unclamp member) 25 projecting orthogonally to the draw bar 21. ing. An unclamp cam 26 made of, for example, a plate cam is fixed to the right side surface in FIG. 1 of the longer end portion 22b, which is the other end portion of the unclamp lever 22. A cam mechanism 23 that swings and operates the unclamp lever 22 from the unclamp cam 26 and a roller (action portion) 27 that is rotatably disposed on the left side surface of the servomotor 11 in FIG. Is configured. In this case, the cam surface 29 of the unclamp cam 26 is configured to be able to engage and disengage from the roller 27.

そして、アンクランプレバー２２の長い方の端部２２ｂと主軸ヘッド４との間には、引張りコイルばね３０が配設されており、この引張りコイルばね３０はアンクランプレバー２２を時計周り方向に回動付勢している。これにより、アンクランプレバー２２の短い方の端部２２ａによるアンクランプピン２５の押圧が解除されるように構成されている。 A tension coil spring 30 is disposed between the longer end 22b of the unclamp lever 22 and the spindle head 4, and the tension coil spring 30 rotates the unclamp lever 22 in the clockwise direction. It is energized. Accordingly, the unclamping pin 25 is released from being pressed by the shorter end 22a of the unclamping lever 22.

一方、サーボモータ１１の通電駆動により、主軸ヘッド４が上昇すると、アンクランプレバー２２のアンクランプカム２６が固定部位のローラ２７に係合することにより、アンクランプレバー２２が支軸２４を中心として反時計回り方向に回動（揺動）する。これによって、アンクランプレバー２２の短い方の端部２２ａがアンクランプピン２５を下方へ押圧することから、ドローバー２１がホルダ挟持部材２０を押圧し、もって、ホルダ挟持部材２０によるプルスタッド１９の挟持を解除（アンクランプ）し、工具ホルダ１７の取り外しが可能となるように構成されている。 On the other hand, when the spindle head 4 is lifted by the energization drive of the servo motor 11, the unclamp cam 26 of the unclamp lever 22 is engaged with the roller 27 at the fixed portion, so that the unclamp lever 22 is centered on the support shaft 24. Rotate (swing) counterclockwise. As a result, the shorter end portion 22a of the unclamp lever 22 presses the unclamp pin 25 downward, so that the draw bar 21 presses the holder clamping member 20, and the holder clamping member 20 holds the pull stud 19 therebetween. Is released (unclamped), and the tool holder 17 can be removed.

ここで、アンクランプカム２６のカム面２９の具体的形状と、操作機構２８の具体的動作と、アンクランプレバー２２の具体的動作とについて、図２及び図３も参照して説明する。まず、図２に示すように、アンクランプカム２６のカム面２９には、上から順に、第１カム面部２９ａと、第２カム面部２９ｂと、第３カム面部２９ｃとが設けられている。 Here, a specific shape of the cam surface 29 of the unclamp cam 26, a specific operation of the operation mechanism 28, and a specific operation of the unclamp lever 22 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, the cam surface 29 of the unclamp cam 26 is provided with a first cam surface portion 29a, a second cam surface portion 29b, and a third cam surface portion 29c in order from the top.

これら３つのカム面部２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、図２中の左から右へ傾斜する傾斜面であると共に、連続している。そして、第２カム面部２９ｂの傾斜（この場合、図２中の上下方向に沿う直線に対する傾斜）は、第１カム面部２９ａの傾斜よりも緩くなるように構成されている。更に、第３カム面部２９ｃの傾斜は、第２カム面部２９ｂの傾斜よりも急になるように構成されている。尚、第１カム面部２９ａの傾斜と、第３カム面部２９ｃの傾斜は、ほぼ等しくなるように構成されている。 These three cam surface portions 29a, 29b, and 29c are inclined surfaces that are inclined from left to right in FIG. 2 and are continuous. The inclination of the second cam surface portion 29b (in this case, the inclination with respect to the straight line along the vertical direction in FIG. 2) is configured to be gentler than the inclination of the first cam surface portion 29a. Further, the inclination of the third cam surface portion 29c is configured to be steeper than the inclination of the second cam surface portion 29b. The inclination of the first cam surface portion 29a and the inclination of the third cam surface portion 29c are configured to be substantially equal.

上記構成の場合、第１カム面部２９ａにローラ２７が当接してアンクランプレバー２２が揺動（回動）すると、アンクランプレバー２２はアンクランプピン２５に接近するように動作（移動）する。この接近時のアンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）を第１速度とする。すると、第１カム面部２９ａは、アンクランプレバー２２を第１速度でアンクランプピン２５に接近させる機能を有するように構成されているといえる。 In the case of the above configuration, when the roller 27 comes into contact with the first cam surface portion 29 a and the unclamp lever 22 swings (turns), the unclamp lever 22 operates (moves) so as to approach the unclamp pin 25. The rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 at the time of approach is defined as the first speed. Then, it can be said that the first cam surface portion 29a is configured to have a function of causing the unclamp lever 22 to approach the unclamp pin 25 at the first speed.

そして、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に当たる直前で、第２カム面部２９ｂにローラ２７が当接するようになり、アンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）が低くなり、ほぼ零に近い値となる（極力低速であることが好ましい）。そして、この速度で、アンクランプレバー２２はアンクランプピン２５に当たってこれを押圧する。上記衝突直前のアンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）を第２速度とする。すると、第２カム面部２９ｂは、アンクランプレバー２２を第２速度でアンクランプピン２５に当てて押圧させる機能を有するように構成されているといえる。 Then, immediately before the unclamp lever 22 hits the unclamp pin 25, the roller 27 comes into contact with the second cam surface portion 29b, and the rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 becomes low, which is almost zero. Value (preferably as slow as possible). At this speed, the unclamp lever 22 hits and presses the unclamp pin 25. The rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 immediately before the collision is set as the second speed. Then, it can be said that the second cam surface portion 29b is configured to have a function of pressing the unclamp lever 22 against the unclamp pin 25 at the second speed.

この後、第３カム面部２９ｃにローラ２７が当接するようになり、アンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）が上記第１速度と同じ程度まで大きくなる。アンクランプレバー２２は、上記大きくなった速度でアンクランプピン２５を押圧していき、ホルダ挟持部材２０によるプルスタッド１９の挟持をアンクランプする。この押圧時のアンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）を第３速度とする。すると、第３カム面部２９ｃは、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に当てた後、アンクランプレバー２２を第３速度でアンクランプピン２５に押圧させる機能を有するように構成されているといえる。 Thereafter, the roller 27 comes into contact with the third cam surface portion 29c, and the rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 is increased to the same level as the first speed. The unclamp lever 22 presses the unclamp pin 25 at the increased speed to unclamp the pull stud 19 by the holder clamping member 20. The rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 at the time of pressing is the third speed. Then, it can be said that the third cam surface portion 29c has a function of pressing the unclamp lever 22 against the unclamp pin 25 at a third speed after the unclamp lever 22 is applied to the unclamp pin 25. .

ここで、アンクランプカム２６のカム面２９の形状と、アンクランプレバー２２の回転角度と、時間との関係を、図３に示す。図３の上部のグラフの縦軸はアンクランプレバー２２の回転角度θを表わしており、横軸は時間を表わしている。上記グラフにおいて、回転角度θｔは、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に衝突するとき（衝突時点ｔ）の回転角度を表わしている。そして、この衝突時点ｔでは、アンクランプレバー２２の回転角度の変化が極めて小さい（グラフ中の直線Ｌの傾きが極めて小さい）ことから、アンクランプレバー２２の回転速度は、かなり低速になっている（即ち、ほぼ零に近付いた速度であることが好ましい）。 Here, the relationship between the shape of the cam surface 29 of the unclamp cam 26, the rotation angle of the unclamp lever 22, and time is shown in FIG. The vertical axis of the upper graph in FIG. 3 represents the rotation angle θ of the unclamp lever 22, and the horizontal axis represents time. In the graph, the rotation angle θt represents the rotation angle when the unclamp lever 22 collides with the unclamp pin 25 (collision time t). At this time t, the change in the rotation angle of the unclamp lever 22 is extremely small (the inclination of the straight line L in the graph is extremely small), and therefore the rotation speed of the unclamp lever 22 is considerably low. (In other words, the speed is preferably close to zero).

尚、上記図３から次のとおりのことがわかる。即ち、第１カム面部２９ａにローラ２７が当接しているときは、アンクランプレバー２２の回転角度の変化が大きい（直線Ｌの傾きが大きい）ことから、アンクランプレバー２２の回転速度（第１速度）はある程度大きい。尚、回転速度は、回転角度の時間微分である。そして、第２カム面部２９ｂにローラ２７が当接するようになると、アンクランプレバー２２の回転角度の変化が極めて小さい（直線Ｌの傾きが極めて小さい）ことから、アンクランプレバー２２の回転速度（第２速度）は、低くなり、ほぼ零に近い値となる。 The following can be seen from FIG. That is, when the roller 27 is in contact with the first cam surface portion 29a, the change in the rotation angle of the unclamp lever 22 is large (the inclination of the straight line L is large). Speed) is somewhat large. The rotation speed is a time derivative of the rotation angle. When the roller 27 comes into contact with the second cam surface portion 29b, the change in the rotation angle of the unclamp lever 22 is extremely small (the inclination of the straight line L is very small). (2 speed) becomes low and becomes a value close to zero.

この後、第３カム面部２９ｃにローラ２７が当接するようになると、アンクランプレバー２２の回転角度の変化が大きい（直線Ｌの傾きが大きい）ことから、アンクランプレバー２２の回転速度（第３速度）はある程度、即ち、上記第１速度程度まで大きくなる。 Thereafter, when the roller 27 comes into contact with the third cam surface portion 29c, the rotation angle of the unclamp lever 22 is large (the inclination of the straight line L is large). (Speed) increases to some extent, that is, up to the first speed.

また、上述したアンクランプカム２６のカム面２９の形状は、次の通りの構成となっていると表現しても良い。即ち、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に接近させるように回動（移動）開始した時点からアンクランプピン２５に当たる直前までの間のアンクランプレバー２２の平均移動速度をＶ１とし、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に当たるときのアンクランプレバー２２の移動速度をＶ２とした場合に、Ｖ１＞Ｖ２が成立するように、カム面２９の形状が構成されている。この場合、Ｖ２は低速であるほど（小さいほど）良い。また、Ｖ１は、図３の構成の場合、次の式で定義される。 Moreover, you may express that the shape of the cam surface 29 of the unclamp cam 26 mentioned above becomes the following structures. That is, the average moving speed of the unclamp lever 22 from the time when the unclamp lever 22 starts rotating (moving) so as to approach the unclamp pin 25 to immediately before it hits the unclamp pin 25 is defined as V1. The shape of the cam surface 29 is configured such that V1> V2 is satisfied when the moving speed of the unclamp lever 22 when V22 hits the unclamp pin 25 is V2. In this case, V2 is better as the speed is lower (smaller). V1 is defined by the following equation in the case of the configuration of FIG.

Ｖ１＞θｔ／ｔ
換言すると、
Ｖ１＞θｔ／ｔ＞Ｖ２（但し、Ｖ２は小さいほど良い）
が成立すれば、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に接近させるように回動開始した時点からアンクランプピン２５に当たる直前までの区間に対応するカム面２９の形状は、どのような形状であっても良い（尚、ローラ２７がカム面２９に滑らかに接触（当接）する条件は必要である）。 V1> θt / t
In other words,
V1> θt / t> V2 (however, the smaller V2 is, the better)
Is established, the shape of the cam surface 29 corresponding to the section from the time when the unclamp lever 22 starts to turn closer to the unclamp pin 25 to immediately before it hits the unclamp pin 25 is any shape. (Note that the condition that the roller 27 smoothly contacts (contacts) the cam surface 29 is necessary).

このような構成の本実施例によれば、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に当たってこれを押圧するときの、即ち、衝突直前（回転角度θｔ時）のアンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）を、ほぼ零（第２速度）としたので、衝突エネルギー（（１／２）ｍｖ^２）、即ち、衝突荷重を小さくすることができる。このため、アンクランプレバー２２やアンクランプピン２５の摩耗を防止できて、摩耗粉が発生しなくなることから、主軸軸受の損傷を防止でき、また、騒音を低減することができる。そして、本実施例の場合、アンクランプレバー２２の第１速度と第３速度をある程度高く（例えば従来構成の速度よりも高く）設定すれば、アンクランプ（即ち、主軸１２から工具１６を開放させる）までの動作時間を十分短くすることが可能であり、高速化することができる。 According to the present embodiment having such a configuration, when the unclamp lever 22 hits and presses the unclamp pin 25, that is, immediately before the collision (at the rotation angle θt), the rotation speed (movement) of the unclamp lever 22 Since the speed) is substantially zero (second speed), the collision energy ((1/2) mv ² ), that is, the collision load can be reduced. For this reason, since wear of the unclamp lever 22 and the unclamp pin 25 can be prevented and wear powder is not generated, damage to the spindle bearing can be prevented and noise can be reduced. In the case of this embodiment, if the first speed and the third speed of the unclamp lever 22 are set to be somewhat high (for example, higher than the speed of the conventional configuration), the unclamping (that is, the tool 16 is released from the spindle 12). ) Can be sufficiently shortened, and the speed can be increased.

尚、上記実施例において、工具マガジン６およびその回転割出機構については、前記特許文献１に記載されている構成と同じものを用いているので、説明を省略する。また、上記特許文献１の構成に代えて、他の周知の構成を用いても良い。 In the above-described embodiment, the tool magazine 6 and its rotation indexing mechanism are the same as those described in Patent Document 1 and will not be described. Further, instead of the configuration of Patent Document 1, another known configuration may be used.

図４は、本発明の第２の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。上記した第１の実施例では、アンクランプレバー２２の第１速度と第３速度をそれぞれほぼ一定速度とするように構成したが、これに代えて、第２の実施例においては、アンクランプレバー２２の第１速度と第３速度をなめらかに変化する可変速度とするように構成した。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the first embodiment described above, the first speed and the third speed of the unclamp lever 22 are configured to be substantially constant speeds, but instead, in the second embodiment, the unclamp lever is The first speed and the third speed of 22 are configured to be variable speeds that change smoothly.

即ち、アンクランプカム２６のカム面３１の形状を、図４に示すような形状として、具体的には、第１カム面部３１ａは、全体として滑らかな曲面の斜面とし且つ最初は緩やかな斜面とした後、急な斜面とした。そして、第３カム面部３１ｃは、全体として滑らかな曲面の斜面とし且つ最初は緩やかな斜面とした後、急な斜面とし、更にその後は、緩やかな斜面とした。これにより、アンクランプレバー２２の揺動（回転）角度は、図４にて曲線Ｐで示すように変化するようになり、その結果、アンクランプレバー２２の第１速度と第３速度（ひいては第２速度）は、なめらかに変化する可変速度となる。 That is, the shape of the cam surface 31 of the unclamp cam 26 is made into a shape as shown in FIG. 4. Specifically, the first cam surface portion 31 a has a smooth curved surface as a whole and a gentle slope at first. After that, it became a steep slope. The third cam surface portion 31c as a whole has a smooth curved slope, is first a gentle slope, then a steep slope, and thereafter a gentle slope. As a result, the swing (rotation) angle of the unclamp lever 22 changes as shown by a curve P in FIG. 4, and as a result, the first speed and the third speed (and hence the first speed) of the unclamp lever 22 are changed. 2 speed) is a variable speed that changes smoothly.

そして、第２の実施例においては、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に当たる直前の第２速度が小さくなってほぼ零となると共に、カム機構２３のローラ２７がアンクランプカム２６の第１カム面部３１ａに当たる直前の第１速度も小さくなるように構成されている。 In the second embodiment, the second speed immediately before the unclamp lever 22 hits the unclamp pin 25 is reduced to substantially zero, and the roller 27 of the cam mechanism 23 is moved to the first cam of the unclamp cam 26. The first speed immediately before hitting the surface portion 31a is also reduced.

尚、上述した以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第２の実施例においては、カム機構２３のローラ２７がアンクランプカム２６の第１カム面部３１ａに当たる直前の第１速度を小さくするように構成したので、ローラ２７がアンクランプカム２６に当たる時の衝撃エネルギーを小さくすることができ、ローラ２７やアンクランプカム２６の摩耗を防止することができると共に、騒音を低減することができる。 The configuration of the second embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, in the second embodiment, since the first speed immediately before the roller 27 of the cam mechanism 23 hits the first cam surface portion 31a of the unclamp cam 26 is reduced, the roller 27 hits the unclamp cam 26. The impact energy at the time can be reduced, wear of the roller 27 and the unclamp cam 26 can be prevented, and noise can be reduced.

図５は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付している。上記した第３の実施例では、アンクランプレバー２２のカム面３１の形状を、第２の実施例と少し変えている。具体的には、図５に示すように、カム面３１の第１カム面部３１ａの左端部の形状を丸みを帯びた形状としている。そして、第３カム面部３１ｃの右端部の形状をほぼ平面状の斜面としている。上述した以外の第３の実施例の構成は、第２の実施例と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第２の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment described above, the shape of the cam surface 31 of the unclamp lever 22 is slightly changed from that of the second embodiment. Specifically, as shown in FIG. 5, the shape of the left end portion of the first cam surface portion 31a of the cam surface 31 is a rounded shape. And the shape of the right end part of the 3rd cam surface part 31c is made into the substantially planar slope. The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as that of the second embodiment. Accordingly, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained.

図６は、本発明の第４の実施例を示すものである。尚、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付している。上記した第４の実施例では、アンクランプレバー２２のカム面３１の形状を、第２の実施例と変えている。具体的には、図６の下部に示すように、カム面３１は、２つのカム面部（カム面部Ａ）３１ｄとカム面部（カム面部Ｂ）３１ｅとを有している。図６中の左のカム面部３１ｄは、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に接近するように移動開始した後、アンクランプピン２５に当たるまで移動させるカム面部である。このカム面部３１ｄの断面形状は、ほぼ円弧状に構成されている。 FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. In the fourth embodiment described above, the shape of the cam surface 31 of the unclamp lever 22 is changed from that of the second embodiment. Specifically, as shown in the lower part of FIG. 6, the cam surface 31 has two cam surface portions (cam surface portion A) 31d and a cam surface portion (cam surface portion B) 31e. The left cam surface portion 31 d in FIG. 6 is a cam surface portion that starts moving the unclamp lever 22 so as to approach the unclamp pin 25 and then moves the unclamp lever 22 until it hits the unclamp pin 25. The cam surface portion 31d has a substantially arc shape in cross section.

これにより、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に接近させるように回動（移動）開始した時点からアンクランプピン２５に当たる直前までの間のアンクランプレバー２２の平均移動速度をＶ１とし、アンクランプレバー２２がアンクランプピン２５に当たるときのアンクランプレバー２２の移動速度をＶ２とした場合に、Ｖ１＞Ｖ２が成立する構成となっている。 As a result, the average moving speed of the unclamp lever 22 from the time when the unclamp lever 22 starts rotating (moving) so as to approach the unclamp pin 25 to immediately before it hits the unclamp pin 25 is set to V1. When the moving speed of the unclamp lever 22 when the lever 22 hits the unclamp pin 25 is V2, V1> V2 is established.

また、図６中の右のカム面部３１ｅは、上記カム面部３１ｄに連続して形成されており、アンクランプレバー２２をアンクランプピン２５に当てた後、アンクランプレバー２２を更に回動（移動）させるカム面部である。このカム面部３１ｅは、カム面部３１ｄに連続する部分の傾斜を緩やかにすると共に、残りの部分の傾斜を上記連続する部分の傾斜よりも急になるように構成されている。これによって、アンクランプピン２５に当たった後のアンクランプレバー２２の回動速度（移動速度）は、速やかに早くなる構成となっている。 Further, the right cam surface portion 31e in FIG. 6 is formed continuously with the cam surface portion 31d, and after the unclamp lever 22 is applied to the unclamp pin 25, the unclamp lever 22 is further rotated (moved). ) Cam surface portion to be caused. The cam surface portion 31e is configured such that the slope of the portion that continues to the cam surface portion 31d is moderated, and the slope of the remaining portion is steeper than the slope of the continuous portion. As a result, the rotation speed (movement speed) of the unclamp lever 22 after hitting the unclamp pin 25 is quickly increased.

尚、上述した以外の第４の実施例の構成は、第２の実施例と同じ構成となっている。従って、第４の実施例においても、第２の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、アンクランプ操作部材としてアンクランプレバー２２を揺動可能に設けたが、これに代えて、アンクランプ操作部材をリンク機構等により上下方向に移動可能に設けるように構成しても良い。更に、上記各実施例においては、アンクランプ部材としてアンクランプピン２５を設けたが、これに限られるものではなく、アンクランプ部材として係合凸部や係合凹部を有する部材を設けるように構成しても良い。 The configuration of the fourth embodiment other than that described above is the same as that of the second embodiment. Accordingly, in the fourth embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained.
In each of the above embodiments, the unclamping lever 22 is provided so as to be swingable as the unclamping operation member. Instead, the unclamping operation member is provided so as to be movable in the vertical direction by a link mechanism or the like. It may be configured. Further, in each of the above embodiments, the unclamp pin 25 is provided as the unclamp member, but the unclamp pin 25 is not limited to this, and the unclamp member is configured to include a member having an engagement convex portion or an engagement concave portion. You may do it.

更にまた、上記各実施例においては、アンクランプカム２６をアンクランプレバー２２に設け、ローラ２７を固定部に設けるように構成したが、これに代えて、アンクランプカムを固定部に設け、ローラをアンクランプレバー２２に設けるように構成しても良い。また、上記各実施例においては、作用部をローラ２７で構成したが、これに限られるものではなく、他のカムフォロワで構成しても良い。 Furthermore, in each of the above embodiments, the unclamp cam 26 is provided on the unclamp lever 22 and the roller 27 is provided on the fixed portion. Instead, the unclamp cam is provided on the fixed portion, and the roller May be provided on the unclamp lever 22. Further, in each of the above embodiments, the action portion is configured by the roller 27, but is not limited thereto, and may be configured by another cam follower.

本発明の第１の実施例を示す工作機械の縦断面図1 is a longitudinal sectional view of a machine tool showing a first embodiment of the present invention. アンクランプカムの部分側面図Partial side view of unclamp cam アンクランプカムのカム面の形状とアンクランプレバーの回転角度と時間との関係を示す図The figure which shows the relationship between the shape of the cam surface of an unclamp cam, the rotation angle of an unclamp lever, and time 本発明の第２の実施例を示す図３相当図FIG. 3 equivalent view showing a second embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施例を示すものであり、アンクランプカムのカム面の形状を示す図The figure which shows the 3rd Example of this invention and shows the shape of the cam surface of an unclamp cam 本発明の第４の実施例を示す図３相当図FIG. 3 equivalent view showing a fourth embodiment of the present invention.

図面中、１は工作機械、２はコラム、３はフレーム、４は主軸ヘッド、６は工具マガジン、１１はサーボモータ、１２は主軸、１３は主軸モータ、１５は工具保持部、１６は工具、１７は工具ホルダ、２０はホルダ挟持部材、２１はドローバー、２２はアンクランプレバー（アンクランプ操作部材）、２３はカム機構（操作機構）、２５はアンクランプピン（アンクランプ部材）、２６はアンクランプカム、２７はローラ（作用部）、２８は操作機構、２９はカム面、２９ａは第１カム面部、２９ｂは第２カム面部、２９ｃは第３カム面部、３０は引張りコイルばね、３１はカム面、３１ａは第１カム面部、３１ｂは第２カム面部、３１ｃは第２カム面部、３１ｄはカム面部（カム面部Ａ）、３１ｅはカム面部（カム面部Ｂ）を示す。
In the drawings, 1 is a machine tool, 2 is a column, 3 is a frame, 4 is a spindle head, 6 is a tool magazine, 11 is a servo motor, 12 is a spindle, 13 is a spindle motor, 15 is a tool holder, 16 is a tool, 17 is a tool holder, 20 is a holder clamping member, 21 is a draw bar, 22 is an unclamp lever (unclamp operation member), 23 is a cam mechanism (operation mechanism), 25 is an unclamp pin (unclamp member), and 26 is unclamp Clamp cam, 27 is a roller (action portion), 28 is an operation mechanism, 29 is a cam surface, 29a is a first cam surface portion, 29b is a second cam surface portion, 29c is a third cam surface portion, 30 is a tension coil spring, 31 is The cam surface, 31a is a first cam surface portion, 31b is a second cam surface portion, 31c is a second cam surface portion, 31d is a cam surface portion (cam surface portion A), and 31e is a cam surface portion (cam surface portion B).

Claims

主軸に工具を脱着するものであって、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに設けられ前記主軸に装着された前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸ヘッドに設けられ前記工具保持機構のアンクランプ部材を押圧することにより前記主軸に装着された前記工具を開放するアンクランプ操作部材と、このアンクランプ操作部材を操作する操作機構とを備えた工具交換装置において、
前記操作機構を、前記アンクランプ操作部材または固定部位に設けられたアンクランプカムと、
前記固定部位または前記アンクランプ操作部材に設けられ前記アンクランプカムのカム面に接離可能なものであって該カム面に接触することにより前記アンクランプ操作部材を操作するローラとを備えるように構成し、
前記アンクランプ操作部材を前記アンクランプ部材に接近させるように移動開始した時点から前記アンクランプ部材に当たる直前までの間の前記アンクランプ操作部材の平均移動速度をＶ１とし、前記アンクランプ操作部材が前記アンクランプ部材に当たるときの前記アンクランプ操作部材の移動速度をＶ２とし、
前記カム面に、前記アンクランプ操作部材を第１速度で前記アンクランプ部材に接近させるように移動させる第１カム面部と、前記アンクランプ操作部材を第２速度で前記アンクランプ部材に当てて押圧させる第２カム面部と、前記アンクランプ操作部材を前記アンクランプ部材に当てた後、前記アンクランプ操作部材を第３速度で移動させる第３カム面部とを設け、第１カム面部の傾斜よりも第２カム面部の傾斜を緩やかにすることにより、前記第１速度よりも前記第２速度を遅くして、Ｖ１＞Ｖ２が成立するように構成し、そして、前記第３カム面部の傾斜を前記第２カム面部の傾斜よりも急にすることにより、前記第３速度を前記第２速度よりも速くし、更に、前記第１速度または前記第３速度を、なめらかに変化する可変速度とするように構成したことを特徴とする工具交換装置。 A tool for attaching and detaching a tool to the spindle, the spindle head for rotatably supporting the spindle, a tool holding mechanism for holding the tool mounted on the spindle and provided on the spindle head, and provided on the spindle head A tool changer comprising: an unclamp operation member that releases the tool mounted on the spindle by pressing an unclamp member of the tool holding mechanism; and an operation mechanism that operates the unclamp operation member.
An unclamp cam provided on the unclamp operation member or a fixed part;
A roller provided on the fixed part or on the unclamping operation member and capable of coming into contact with and separating from the cam surface of the unclamping cam and operating the unclamping operation member by contacting the cam surface. Configure
An average moving speed of the unclamping operation member from a point in time when the unclamping operation member starts to move closer to the unclamping member to immediately before hitting the unclamping member is V1, and the unclamping operation member is The moving speed of the unclamping operation member when hitting the unclamping member is V2 ,
A first cam surface portion that moves the unclamp operation member to approach the unclamp member at a first speed against the cam surface, and presses the unclamp operation member against the unclamp member at a second speed A second cam surface portion to be moved, and a third cam surface portion for moving the unclamp operation member at a third speed after the unclamp operation member is applied to the unclamp member. By making the inclination of the second cam surface portion gentle, the second speed is made slower than the first speed so that V1> V2 is established, and the inclination of the third cam surface portion is By making the slope of the second cam surface portion steeper, the third speed is made faster than the second speed, and the first speed or the third speed is made a variable speed that smoothly changes. Tool changer, characterized in that the sea urchin configuration.

前記第２速度を、ほぼ零に近付けるように構成したことを特徴とする請求項１記載の工具交換装置。 The tool changer according to claim 1 , wherein the second speed is configured to approach substantially zero .