JP4989952B2

JP4989952B2 - Tool changer

Info

Publication number: JP4989952B2
Application number: JP2006294566A
Authority: JP
Inventors: 智樹市川
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP2008110429A

Description

本発明は、工作機械の主軸に装着された工具を交換するための工具交換装置に関する。 The present invention relates to a tool changer for changing a tool mounted on a spindle of a machine tool.

工作機械によるワークの加工では、様々な工具が必要になる。このため、様々な工具が装着された工具ホルダを収納した工具マガジンと工作機械の主軸との間で、工具交換が行われる。このような工具交換は、一般に、工具交換装置によって自動的に行われる。工具交換装置は、一般に、両端部に工具把持部を有する工具交換アームと、工具交換アームを主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回させ且つ旋回軸線に沿って移動させるためのアーム旋回シフト機構とを備え、主軸に装着された工具（正確には、工具を装着された工具ホルダ（以下、同様））を工具交換アームの工具把持部の一方に把持した後に、旋回軸線に沿って主軸から離れる方向に工具交換アームを移動させることで主軸から工具を引き抜き、旋回軸線周りに工具交換アームを旋回させた後に旋回軸線に沿って主軸に接近する方向に工具交換アームを移動させることで工具交換アームの他端の工具把持部に把持された工具を主軸に装着する。このように工具交換を行う際、工具把持部に工具を確実に保持し工具が途中で脱落することを防止するために、工具把持部にはロック機構が設けられる。 Various tools are required for machining workpieces with machine tools. For this reason, tool exchange is performed between the tool magazine storing the tool holder on which various tools are mounted and the spindle of the machine tool. Such a tool change is generally performed automatically by a tool changer. A tool changer generally includes a tool change arm having tool gripping portions at both ends, and an arm turning shift for turning the tool change arm around a turning axis parallel to the rotation axis of the main shaft and moving along the turning axis. And a tool mounted on the spindle (to be precise, a tool holder (hereinafter, the same)) with a tool mounted on one of the tool gripping portions of the tool change arm, and then the spindle along the swivel axis By moving the tool changer arm in the direction away from the tool, the tool is pulled out from the main spindle, and after turning the tool changer arm around the swivel axis, the tool changer arm is moved in the direction approaching the main spindle along the swivel axis. The tool gripped by the tool gripping part at the other end of the exchange arm is mounted on the spindle. When the tool is exchanged in this way, a lock mechanism is provided in the tool gripping portion in order to securely hold the tool in the tool gripping portion and prevent the tool from dropping off halfway.

特許文献１に開示されている工具交換装置では、工具交換アームの工具把持部は、旋回軸線を中心に旋回可能に工具交換アームに取り付けられ且つ一端が工具ホルダの係合部と係合可能になっている左右一対のグリッパ爪によって構成されている。また、グリッパ爪の他端には工具交換アームの旋回軸線方向に延びたロッドの外周面に係合する係合ローラが取り付けられており、ロッドに沿って工具交換アームを移動させて係合ローラがロッドの外周面に形成された凹溝に係合したときに、グリッパ爪がその旋回軸線周りに旋回することを許容しグリッパ爪を開閉して工具を把持できるようにする一方、係合ロッドが凹溝から外れるとグリッパ爪がその旋回軸線周りに旋回することを妨げグリッパ爪を閉じた位置にロックするようになっている。 In the tool changer disclosed in Patent Document 1, the tool gripping part of the tool changer arm is attached to the tool changer arm so as to be turnable about the turning axis, and one end is engageable with the engagement part of the tool holder. It consists of a pair of left and right gripper claws. An engagement roller that engages with the outer peripheral surface of the rod extending in the direction of the turning axis of the tool change arm is attached to the other end of the gripper claw, and the engagement roller is moved by moving the tool change arm along the rod. Allows the gripper pawl to pivot about its pivot axis when it engages in the groove formed on the outer peripheral surface of the rod, allowing the gripper pawl to open and close to grip the tool, while the engaging rod When it is removed from the concave groove, the gripper claw is prevented from turning around its turning axis, and the gripper claw is locked in the closed position.

また、特許文献２に開示されている工具交換装置では、工具把持部が工具交換アームに形成された凹部によって構成されており、ロック機構が、工具把持凹部に受容された工具に一端を係合させて工具を固定するロック位置と工具の固定を解除するアンロック位置との間で、工具交換アームの旋回軸線と垂直方向な方向に移動可能なストッパによって構成されている。ストッパは、付勢手段によってアンロック位置側に付勢されており、工具交換アームの旋回軸線方向に移動可能なストッパ操作用ロッドに設けられたカムとストッパの端部との係合によりロック側に移動させられて、工具交換アームの把持部に工具を固定するようになっている。 Further, in the tool changer disclosed in Patent Document 2, the tool gripping portion is configured by a recess formed in the tool change arm, and the lock mechanism engages one end with the tool received in the tool gripping recess. The stopper is configured to be movable in a direction perpendicular to the swivel axis of the tool change arm between a lock position for fixing the tool and an unlock position for releasing the tool. The stopper is urged to the unlock position side by the urging means, and is locked by the engagement of the cam provided on the stopper operating rod movable in the swivel axis direction of the tool change arm and the end of the stopper. The tool is fixed to the grip portion of the tool change arm.

このように、工具交換装置では、工具交換アームの工具把持部に工具をロックした状態で工具を旋回又は移動させることで工具交換作業中に工具交換アームから工具が不意に脱落することを防止すると共に、主軸への工具の装着又は主軸からの工具の取り外しの直前にロックを解除してアンロック位置にすることで工具把持部に対する工具の脱着を可能とさせている。 As described above, in the tool changer, the tool is prevented from unexpectedly falling off from the tool change arm during the tool change operation by turning or moving the tool while the tool is locked to the tool gripping portion of the tool change arm. At the same time, the tool can be attached to and detached from the tool gripper by releasing the lock immediately before the tool is attached to the spindle or removed from the spindle.

特許第３０４２５９７号公報Japanese Patent No. 3042597 特開２００２−１６２８号公報JP 2002-1628 A

特許文献１に開示されている工具交換装置では、工具交換アームが主軸の回転軸線方向に直線移動することに伴って工具交換アームがロッドに対して相対移動することによって、グリッパ爪の係合ローラがロッドの外周面に形成された凹溝から外れてグリッパ爪がロックされる構造になっている。したがって、主軸が工具のクランプを解除した後、主軸から工具を引き抜くために工具交換アームが主軸の回転軸線方向への移動を開始してから、グリッパ爪の係合ローラがロック位置（ロッドの外周面の凹溝から外れた位置）へ移動するまでの間、工具は工具交換アームの工具把持部にロックされていない状態になる。このため、工具交換アームが主軸の回転軸線方向に直線移動して工具が主軸からある程度抜けるまでの間グリッパ爪はロックされない。この結果、工具が主軸から抜け始めてからグリッパ爪が閉じた位置にロックされるまでの間に、工具が自重でグリッパ爪を押し開いて工具把持部（詳細には、グリッパ爪の間）から抜け落ちる恐れがあるという問題があった。 In the tool changer disclosed in Patent Document 1, when the tool change arm moves linearly in the direction of the rotation axis of the main shaft, the tool change arm moves relative to the rod, so that the gripper claw engaging roller Has a structure in which the gripper claw is locked out of the groove formed in the outer peripheral surface of the rod. Therefore, after the main spindle releases the tool clamp, the gripper claw engagement roller moves to the locked position (the outer periphery of the rod) after the tool change arm starts moving in the direction of the rotation axis of the main spindle to pull out the tool from the main spindle. The tool is not locked to the tool gripping portion of the tool change arm until it moves to a position that is out of the groove on the surface. For this reason, the gripper claw is not locked until the tool change arm moves linearly in the direction of the rotation axis of the main shaft and the tool comes out of the main shaft to some extent. As a result, the tool pushes open the gripper claw with its own weight and starts to fall out of the tool gripping part (specifically, between the gripper claws) from when the tool starts to come off the spindle until it is locked in the closed position. There was a problem of fear.

また、工具交換アームが主軸の回転軸線方向に移動してグリッパ爪の係合ローラがロッドの凹溝から外れ、グリッパ爪が閉じた位置にロックされるときに、グリッパ爪が閉じて一対のグリッパ爪の間から抜け落ちかけている工具を正規の把持位置に押し戻す。このため、工具がグリッパ爪の間から一旦抜け落ちかけて工具先端が下がった後、正規位置に戻って工具先端が上がるという不安定な挙動を示すことがあるという問題があった。 In addition, when the tool change arm moves in the direction of the rotation axis of the main shaft and the engaging roller of the gripper claw is detached from the groove of the rod and the gripper claw is locked in the closed position, the gripper claw is closed and the pair of grippers Push the tool that has fallen off between the claws back to the proper gripping position. For this reason, there has been a problem that an unstable behavior may occur in which the tool tip comes back up to a normal position and the tool tip is raised after the tool is once dropped from between the gripper claws and lowered.

さらに、工具交換アームが旋回軸線周りに旋回して新しい工具を主軸に装着するときも、工具が完全に挿入される前にグリッパ爪がアンロック状態になるので、工具がグリッパ爪の間から抜け落ちかける。このため、グリッパ爪の係合ローラがロッドの凹溝に係合してグリッパ爪がアンロック状態になってから工具が主軸にクランプされるまでの間、工具がグリッパ爪の間から抜け落ちかけた状態で主軸に装着され、工具端が主軸内部の部品（例えば、コレット）に衝突して破損させることがあるという問題があった。 In addition, when the tool change arm pivots around the pivot axis and a new tool is mounted on the spindle, the gripper pawl will be unlocked before the tool is fully inserted, so the tool will fall out of the gripper pawl. Call. For this reason, the tool slipped out of the gripper claw until the tool was clamped to the spindle after the gripper claw engaging roller engaged with the concave groove of the rod and the gripper claw was unlocked. In this state, the tool is mounted on the main shaft, and the tool end may collide with a component (for example, a collet) inside the main shaft to be damaged.

また、特許文献２に開示されている工具交換装置では、ストッパのロックを工具交換アームの移動と独立してストッパ操作用ロッドの移動によって行うことができる。しかしながら、ストッパ操作用ロッドの先端のカムとストッパとが係合する方向へのストッパ操作用ロッドの移動はストッパ操作用ロッドの基端とロッド駆動用のカム面との係合によって行われる一方、ストッパ操作用ロッドの初期位置への復帰はストッパの戻りバネの作用によって行われる。このため、汚れや塵埃などによってストッパやストッパ操作用ロッドの摺動抵抗が戻りバネのバネ力に勝った場合、ストッパやストッパ操作用ロッドの動作不良が起こり、ストッパ操作用ロッドが初期位置に戻らなくなって、ストッパがロック位置に保持されたままになることがある。すると、工具を工具交換アームから解放することができず、工具交換アームを破損させてしまう恐れがあるという問題があった。 In the tool changer disclosed in Patent Document 2, the stopper can be locked by moving the stopper operating rod independently of the movement of the tool changing arm. However, the movement of the stopper operation rod in the direction in which the cam at the tip of the stopper operation rod engages with the stopper is performed by the engagement between the base end of the stopper operation rod and the cam surface for driving the rod, The return of the stopper operating rod to the initial position is performed by the action of the return spring of the stopper. For this reason, if the sliding resistance of the stopper or stopper operating rod exceeds the spring force of the return spring due to dirt or dust, the stopper or stopper operating rod malfunctions, and the stopper operating rod returns to the initial position. The stopper may remain held in the locked position. Then, there is a problem that the tool cannot be released from the tool change arm and the tool change arm may be damaged.

本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、工具交換時に工具を主軸から引き抜く前に工具交換アームの工具把持部に工具を確実にロックし、また、工具が主軸に確実にクランプされた後に工具を工具把持部から解放できるようにすることにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to securely lock the tool to the tool gripping portion of the tool changing arm before pulling out the tool from the spindle during tool change. It is to enable the tool to be released from the tool grip after the tool is securely clamped to the spindle.

前述の目的を達成するため、本発明によれば、工具把持凹部を有する工具交換アームを備え、該工具交換アームが主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回可能であり且つ旋回軸線に沿って移動可能である工具交換装置であって、前記旋回軸線と垂直な長手軸線を有しており、前記工具把持凹部に受容された工具に一端を係合させて前記工具把持凹部に該工具を把持するグリップ位置と前記工具の把持を解除するアングリップ位置との間で前記長手軸線に沿って移動可能なグリップシャフトと、前記旋回軸線と平行に延び且つカム溝が設けられており、前記グリップシャフトの他端と係合するロックピンと、カム体を有し、該カム体の回転動作に応じて前記工具交換アームを主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回させ且つ旋回軸線に沿って移動させるアーム旋回シフト機構と、ベアリングを介して前記ロックピンに接続されたロックピン駆動機構であって、前記カム体に設けられたカム溝に係合する従動子を有し、該従動子の動きに連動して前記旋回軸線と平行な軸線に沿って前記ロックピンを往復させるロックピン駆動機構とを備え、前記ロックピン駆動機構によって前記グリップシャフトに対して前記ロックピンを移動させることにより、前記グリップシャフトの他端が前記ロックピンの前記カム溝以外の周面と係合して前記グリップシャフトを前記グリップ位置にロックするロック位置と前記グリップシャフトの他端が前記ロックピンのカム溝と係合して前記グリップシャフトが前記グリップ位置から前記アングリップ位置へ移動することを許容するアンロック位置とを切り換えるようにした工具交換装置が提供される。 In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a tool change arm having a tool gripping recess is provided, and the tool change arm can be turned around a turning axis parallel to the rotation axis of the main shaft and along the turning axis. A tool changer which is movable and has a longitudinal axis perpendicular to the pivot axis, and one end is engaged with a tool received in the tool gripping recess to place the tool in the tool gripping recess. A grip shaft movable along the longitudinal axis between a grip position for gripping and an ungrip position for releasing the grip of the tool; a cam groove extending in parallel with the pivot axis; A lock pin that engages with the other end of the shaft, and a cam body, and the tool changer arm is swung around a swivel axis parallel to the rotation axis of the main shaft according to the rotation of the cam body and An arm pivoting shift mechanism for moving me, a lock pin drive mechanism connected to the locking pin through the bearing, has a follower that engages the cam groove provided on the cam member, the driven A lock pin drive mechanism that reciprocates the lock pin along an axis parallel to the pivot axis in conjunction with the movement of the child, and the lock pin is moved relative to the grip shaft by the lock pin drive mechanism Thus, the other end of the grip shaft engages with the peripheral surface of the lock pin other than the cam groove to lock the grip shaft in the grip position, and the other end of the grip shaft is the cam of the lock pin. An unlock position that engages with a groove and allows the grip shaft to move from the grip position to the ungrip position. Tool changer, which was set to obtain switch the is provided.

上記工具交換装置では、グリップシャフトのロックとアンロックの切り換えがロックピン駆動機構によるロックピンの駆動に連動して行われるので、グリップシャフトのロックを任意のタイミングで行うことができる。また、ロックピンのアンロック位置からロック位置への移動及びロック位置からアンロック位置への移動が何れもロックピン駆動機構により強制的に行われるので、グリップシャフトのロック状態とアンロック状態との切り換えを確実に行うことができる。 In the tool changer, since the grip shaft is locked and unlocked in conjunction with the drive of the lock pin by the lock pin drive mechanism, the grip shaft can be locked at an arbitrary timing. In addition, since the lock pin is both forcibly moved from the unlock position to the lock position and from the lock position to the unlock position by the lock pin drive mechanism, the grip shaft is not locked or unlocked. Switching can be performed reliably.

例えば、前記ロックピン駆動機構が、カム溝と、該カム溝に係合し該カム溝に沿って従動する従動子とを備え、前記ロックピンが前記従動子に連動して前記旋回軸線と平行な軸線に沿って駆動されるようになっていればよい。 For example, the lock pin drive mechanism includes a cam groove and a follower that engages with the cam groove and is driven along the cam groove, and the lock pin is linked to the follower and parallel to the pivot axis. It only needs to be driven along a certain axis.

好ましくは、前記工具交換装置は、前記工具交換アームを主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回させ且つ旋回軸線に沿って移動させるためのカム体をさらに備えており、前記ロックピン駆動機構のカム溝は前記カム体に設けられる。旋回軸線周りの工具交換アームの旋回動作及び旋回軸線に沿った工具交換アームの移動動作（シフト動作）を行わせるためのカム体にカム溝が設けられていれば、一連の工具交換動作において、工具アームの旋回動作及びシフト動作とグリップシャフトのロック／アンロックの切り換え動作を行うタイミングを容易に設定することができる。 Preferably, the tool changing device further includes a cam body for turning the tool changing arm around a turning axis parallel to the rotation axis of the main shaft and moving the tool changing arm along the turning axis. The cam groove is provided in the cam body. If a cam groove is provided in the cam body for performing the turning operation of the tool changing arm around the turning axis and the moving operation (shifting action) of the tool changing arm along the turning axis, in a series of tool changing operations, It is possible to easily set the timing for performing the turning operation and shifting operation of the tool arm and the lock shaft unlocking / unlocking operation.

本発明の工具交換装置によれば、グリップシャフトのロックを任意のタイミングで行うことができ、また、グリップシャフトのグリップ位置へのロック状態とアンロック状態との切り換えを確実に行うことができるので、工具交換アームの工具把持凹部に工具がロックされた状態で確実且つ安定に主軸から工具を脱着できる。したがって、アンロック状態で工具交換が行われることを回避することができる。 According to the tool changer of the present invention, the grip shaft can be locked at an arbitrary timing, and switching between the locked state and the unlocked state of the grip shaft to the grip position can be performed reliably. The tool can be reliably detached from the spindle in a state in which the tool is locked in the tool gripping recess of the tool exchange arm. Therefore, it is possible to avoid changing the tool in the unlocked state.

また、工具交換アームの旋回及び移動を行わせるためのカム体にカム溝が設けられていれば、工具交換アームの旋回動作及びシフト動作とグリップシャフトのグリップ位置へのロック／アンロックの切り換えとを適切なタイミングで確実に行い、連動させることができるので、グリップシャフトがグリップ位置にロックされたことを確認することなく、工具交換動作を行うことができるようになる。この結果、工具交換を高速で行うことが可能になる。 If the cam body for turning and moving the tool change arm is provided with a cam groove, the tool change arm can be turned and shifted, and the grip shaft can be locked / unlocked. Therefore, the tool change operation can be performed without confirming that the grip shaft is locked at the grip position. As a result, tool change can be performed at high speed.

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
まず、図５を参照して本発明の工具交換装置を利用した工作機械システムの全体構成を説明する。本発明の工具交換装置１１は、横形マシニングセンタ等の工作機械１３と工具マガジン１５との間に配設されており、工具マガジン１５に収納される工具Ｔと工作機械１３の主軸２３に装着された工具Ｔとの交換を行う。工作機械１３は、工場等の床面に設置されるベッド１７、ベッド１７上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられたコラム１９と、コラム１９上を上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能な主軸頭２１と、主軸頭２１に回転可能に支持された主軸２３とを備え、主軸２３に装着された工具Ｔでベッド１７上を前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能なテーブル２５上に固定されたワーク（図示せず）をテーブル２５と主軸２２とをＸ，Ｙ及びＺ軸方向に相対移動させながら加工する。工具交換を行うときには、主軸２３を工具交換位置まで移動させ、工具交換装置１１によって工具マガジン１５から取り出した工具Ｔと主軸２３に装着された工具Ｔとの交換を行う。なお、以下の説明において、工具Ｔとは、工具Ｔを工具ホルダ（図示せず）に装着したものを意味するが、工具Ｔを直接的に主軸２１に装着してもよい。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an overall configuration of a machine tool system using the tool changer of the present invention will be described with reference to FIG. The tool changer 11 of the present invention is disposed between a machine tool 13 such as a horizontal machining center and a tool magazine 15, and is mounted on a tool T housed in the tool magazine 15 and a spindle 23 of the machine tool 13. Exchange with the tool T. The machine tool 13 includes a bed 17 installed on the floor of a factory, a column 19 provided on the bed 17 so as to be movable in the left-right direction (X-axis direction), and a vertical direction (Y-axis direction) on the column 19. And a spindle 23 that is rotatably supported by the spindle head 21 and that can be moved in the front-rear direction (Z-axis direction) on the bed 17 with a tool T mounted on the spindle 23. A workpiece (not shown) fixed on 25 is processed while relatively moving the table 25 and the main shaft 22 in the X, Y and Z axis directions. When exchanging tools, the main shaft 23 is moved to the tool exchanging position, and the tool T taken out from the tool magazine 15 by the tool exchanging device 11 and the tool T mounted on the main shaft 23 are exchanged. In the following description, the tool T means that the tool T is mounted on a tool holder (not shown), but the tool T may be mounted directly on the main shaft 21.

次に、図１〜図３を参照して、本発明の工具交換装置１１の詳細な構造を説明する。本発明の工具交換装置１１は、工作機械１３のベッド１７上に設置されたハウジング２７と、該ハウジング２７に取り付けられた軸受部材２８を介して回転可能に支持されたアーム軸２９の先端に取り付けられた工具交換アーム３１と、工具交換アーム３１に工具Ｔをロックして保持するためのロック機構３３と、Ｚ軸と平行に延びる主軸２３の回転軸線と平行に延びる旋回軸線Ｐ周りに工具交換アーム３１を旋回させ且つ旋回軸線Ｐに沿って工具交換アーム３１を移動させるアーム旋回シフト機構３５とを備える。 Next, the detailed structure of the tool changer 11 according to the present invention will be described with reference to FIGS. The tool changer 11 of the present invention is attached to the tip of an arm shaft 29 rotatably supported via a housing 27 installed on a bed 17 of a machine tool 13 and a bearing member 28 attached to the housing 27. Tool changer 31, a lock mechanism 33 for locking and holding the tool T on the tool changer arm 31, and tool change around a turning axis P extending parallel to the rotation axis of the main shaft 23 extending parallel to the Z axis And an arm turning shift mechanism 35 for turning the arm 31 and moving the tool changing arm 31 along the turning axis P.

図１に示されているように、工具交換アーム３１の長手軸線方向の両端部の各々には、半円形状の凹部からなる工具把持凹部３７と、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐと垂直な長手軸線を有し且つこの長手軸線方向に工具交換アーム３１から工具把持凹部３７に向かって進退可能なグリップシャフト３９とが設けられている。グリップシャフト３９は、グリップ位置とアングリップ位置との間で移動可能になっており、図２に示されているように、通常は付勢バネ４１によってグリップ位置に付勢されている。グリップ位置では、工具把持凹部３７に受容された工具Ｔのうちの工具把持凹部３７から突出した部分の周面にグリップシャフト３９の先端部を係合させて工具把持凹部３７に工具Ｔを把持し、工具Ｔが工具把持凹部３７から脱落することを防止する。一方、アングリップ位置では、グリップシャフト３９の先端部と工具Ｔの周面との係合を解除し、工具把持凹部３７から工具Ｔを取り出すことを許容する。 As shown in FIG. 1, each of both end portions in the longitudinal axis direction of the tool changing arm 31 has a tool gripping concave portion 37 formed of a semicircular concave portion and a swivel axis P of the tool changing arm 31. A grip shaft 39 having a longitudinal axis and capable of moving back and forth from the tool change arm 31 toward the tool gripping recess 37 in the longitudinal axis direction is provided. The grip shaft 39 is movable between a grip position and an ungrip position, and is normally biased to the grip position by a biasing spring 41 as shown in FIG. At the grip position, the tool T is held in the tool holding recess 37 by engaging the tip of the grip shaft 39 with the peripheral surface of the portion of the tool T received in the tool holding recess 37 protruding from the tool holding recess 37. The tool T is prevented from falling off from the tool holding recess 37. On the other hand, at the ungrip position, the engagement between the tip end portion of the grip shaft 39 and the peripheral surface of the tool T is released, and the tool T is allowed to be taken out from the tool holding recess 37.

ロック機構３３は、軸受部材２８と工具交換アーム３１との間に配置されたロックピン保持板４３と、ロックピン保持板４３に固定されており、工具交換アームの中央部においてアーム軸２９の両側に形成された貫通穴３１ａを通って延びる２本のロックピン４５と、ロックピン保持板４３を旋回軸線Ｐの方向に駆動するロックピン駆動機構とにより構成される。ロックピン４５の外周面には、グリップシャフト３９の基端（工具Ｔと係合する端部と反対側の端部）に回転可能に支持されたカムローラ４７が係合するようになっている。また、ロックピン４５の外周面には、カム溝４５ａが形成されている。グリップシャフト３９は、このカム溝４５ａにグリップシャフト３９のカムローラ４７が係合したときにのみアングリップ位置に移動することが許容され、工具交換アーム３１の工具把持凹部３７に受容される工具Ｔの周面に対するグリップシャフト３９の端部の係合を解除して工具把持凹部３７から工具Ｔを取り外せるようにする。一方、グリップシャフト３９のカムローラ４７がロックピン４５のカム溝４５ａ以外の外周面に係合しているときには、グリップシャフト３９はグリップ位置にロックされ、工具把持凹部３７に受容される工具Ｔの周面にグリップシャフトの端部を係合させて工具把持凹部３７内に工具Ｔを把持し、工具Ｔが脱落することを防止する。すなわち、ロックピン４５のカム溝４５ａが、グリップシャフト３９をグリップ位置からアングリップ位置への移動を許容するアンロック位置として機能し、ロックピン４５のカム溝４５ａ以外の外周面が、グリップシャフト３９をグリップ位置にロックするロック位置として機能する。 The lock mechanism 33 is fixed to the lock pin holding plate 43 and the lock pin holding plate 43 disposed between the bearing member 28 and the tool change arm 31, and both sides of the arm shaft 29 at the center of the tool change arm. The two lock pins 45 extending through the through-holes 31a formed in the first and second lock pins 45, and a lock pin driving mechanism for driving the lock pin holding plate 43 in the direction of the turning axis P. The outer peripheral surface of the lock pin 45 is engaged with a cam roller 47 that is rotatably supported at the proximal end of the grip shaft 39 (the end opposite to the end engaged with the tool T). A cam groove 45 a is formed on the outer peripheral surface of the lock pin 45. The grip shaft 39 is allowed to move to the ungrip position only when the cam roller 47 of the grip shaft 39 is engaged with the cam groove 45a, and the grip shaft 39 of the tool T received in the tool holding recess 37 of the tool change arm 31 is allowed. The engagement of the end of the grip shaft 39 with the peripheral surface is released so that the tool T can be removed from the tool gripping recess 37. On the other hand, when the cam roller 47 of the grip shaft 39 is engaged with the outer peripheral surface other than the cam groove 45 a of the lock pin 45, the grip shaft 39 is locked at the grip position, and the periphery of the tool T received in the tool gripping recess 37. The end of the grip shaft is engaged with the surface to grip the tool T in the tool gripping recess 37, and the tool T is prevented from falling off. That is, the cam groove 45a of the lock pin 45 functions as an unlock position that allows the grip shaft 39 to move from the grip position to the ungrip position, and the outer peripheral surface of the lock pin 45 other than the cam groove 45a is the grip shaft 39. It functions as a lock position that locks to the grip position.

ロックピン駆動機構は、カム体４９と、カムレバー５１と、駆動力伝達フレーム５３とにより構成される。カム体４９は、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐと垂直に延びる回転軸線周りに回転可能にハウジング２７内にベアリング等（図示せず）を介して支持されており、モータ等（図示せず）によって回転軸線周りに回転駆動されるようになっている。また、カム体４９の回転軸線方向の一端面には、環状のカム溝５５が形成されている。カムレバー５１は、略三角形状を有しており、ハウジング２７内においてカム溝５５が形成されたカム体４９の端面と対向して配置されるように、カム体４９の回転軸線と平行に延びる回転軸５７周りに回転可能にハウジング２７に支持されている。また、カムレバー５１には、カム体４９のカム溝５５と係合するカム従動子５９が回転可能に取り付けられている。カム体４９のカム溝５５と係合するカム従動子５９がカム体４９の回転に伴いカム溝５５に沿って移動することにより、カムレバー５１は、カム体４９が一回転する間の所定のタイミングで回転軸５７周りに円弧を描きながら一往復するように回動する。駆動力伝達フレーム５３は、ベースプレート５３ａと、ベースプレート５３ａ上でアーム軸２９を挟んで両側から延びる複数の接続ピン５３ｂとにより構成されており、ベースプレート５３ａには、アーム軸２９が旋回軸線Ｐ方向の移動可能且つ旋回軸線Ｐ周りの旋回可能に貫通している。カムレバー５１と駆動力伝達フレーム５３とは、カムレバー５１から延びるピン６１とベースプレート５３に形成された長穴６３との係合により連結されており、カムレバー５１が回転軸５７周りに円弧を描きながら一往復すると、それと同期して駆動力伝達フレーム５３が工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿って一往復するようになっている。 The lock pin driving mechanism includes a cam body 49, a cam lever 51, and a driving force transmission frame 53. The cam body 49 is supported in the housing 27 via a bearing or the like (not shown) so as to be rotatable around a rotation axis extending perpendicularly to the swivel axis P of the tool changing arm 31, and a motor or the like (not shown). Is driven to rotate around the rotation axis. An annular cam groove 55 is formed on one end surface of the cam body 49 in the rotation axis direction. The cam lever 51 has a substantially triangular shape, and rotates in parallel with the rotation axis of the cam body 49 so as to face the end surface of the cam body 49 in which the cam groove 55 is formed in the housing 27. The housing 27 is supported so as to be rotatable around the shaft 57. A cam follower 59 that engages with the cam groove 55 of the cam body 49 is rotatably attached to the cam lever 51. The cam follower 59 engaged with the cam groove 55 of the cam body 49 moves along the cam groove 55 as the cam body 49 rotates, so that the cam lever 51 has a predetermined timing during one rotation of the cam body 49. Rotate to reciprocate once while drawing an arc around the rotation axis 57. The driving force transmission frame 53 includes a base plate 53a and a plurality of connection pins 53b extending from both sides of the base plate 53a with the arm shaft 29 interposed therebetween. The arm shaft 29 is arranged in the direction of the pivot axis P on the base plate 53a. It is movable and penetrates around the turning axis P so that it can turn. The cam lever 51 and the driving force transmission frame 53 are connected by engagement of a pin 61 extending from the cam lever 51 and an elongated hole 63 formed in the base plate 53, and the cam lever 51 draws an arc around the rotation shaft 57. When reciprocating, the driving force transmission frame 53 reciprocates once along the turning axis P of the tool changing arm 31 in synchronization therewith.

また、ロックピン保持板４３と駆動力伝達フレーム５３の接続ピン５３ｂとはその間に配置されたスラストベアリング６５を介して接続されている。カムレバー５１は工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐと垂直に延びる回転軸５７周りに回転可能にハウジング２７に支持されているので、カムレバー５１と連結される駆動力伝達フレーム５３は工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐ周りに旋回することはできない。一方、工具交換アーム３１は旋回軸線Ｐ周りに旋回し、工具交換アーム３１の貫通穴３１ａ内を通るロックピン４５及びそれを保持するロックピン保持板４３も工具交換アーム３１の回転に合わせて回転する必要がある。そこで、スラストベアリング６５は、ロックピン保持板４３と駆動力伝達フレーム５３の相対的な回転を許容すると共に、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿ったロックピン駆動機構の駆動力をロックピン保持板４３及びそれに保持されるロックピン４５に伝達することを可能にさせている。 Further, the lock pin holding plate 43 and the connection pin 53b of the driving force transmission frame 53 are connected via a thrust bearing 65 disposed therebetween. Since the cam lever 51 is supported by the housing 27 so as to be rotatable around a rotation shaft 57 extending perpendicularly to the turning axis P of the tool changing arm 31, the driving force transmission frame 53 connected to the cam lever 51 is turned by the tool changing arm 31. It is not possible to turn around the axis P. On the other hand, the tool changer arm 31 turns around the turning axis P, and the lock pin 45 passing through the through hole 31 a of the tool changer arm 31 and the lock pin holding plate 43 that holds it also rotate in accordance with the rotation of the tool changer arm 31. There is a need to. Therefore, the thrust bearing 65 allows relative rotation of the lock pin holding plate 43 and the drive force transmission frame 53 and holds the drive force of the lock pin drive mechanism along the pivot axis P of the tool change arm 31 as a lock pin. Transmission to the plate 43 and the lock pin 45 held by the plate 43 is enabled.

図２に示されているカム体４９のカム溝５５は、カム体４９の回転軸線周りに異なる半径を有する二つの円弧状溝部分を二つの遷移溝部分によって接続した形状に形成されている。同じ半径の円弧状溝部分に沿ってカム従動子５９が移動するときには、カムレバー５１は回転軸５７周りに回転せず、駆動力伝達フレーム５３は静止した状態になる一方、遷移溝部分に沿ってカム従動子５９が移動するときには、カムレバー５１が回転軸５７周りに回転し、駆動力伝達フレーム５３が工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿って移動する。したがって、この遷移溝部分の位置を変更することで、カム体４９のカム溝５５とカム従動子５９との係合によりロックピン保持板４３及びロックピン４５を工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿って往復動させるタイミングを調整することが可能になる。 The cam groove 55 of the cam body 49 shown in FIG. 2 is formed in a shape in which two arc-shaped groove portions having different radii around the rotation axis of the cam body 49 are connected by two transition groove portions. When the cam follower 59 moves along the arcuate groove portion having the same radius, the cam lever 51 does not rotate around the rotation shaft 57, and the driving force transmission frame 53 remains stationary, while along the transition groove portion. When the cam follower 59 moves, the cam lever 51 rotates around the rotation shaft 57 and the driving force transmission frame 53 moves along the turning axis P of the tool changing arm 31. Accordingly, by changing the position of the transition groove portion, the lock pin holding plate 43 and the lock pin 45 are moved to the pivot axis P of the tool changing arm 31 by the engagement of the cam groove 55 of the cam body 49 and the cam follower 59. It is possible to adjust the timing of reciprocation along.

次に、図３を参照して、アーム旋回シフト機構３５を説明する。なお、図３は、図２とは反対側から見たときの工具交換装置１１の断面図であり、理解を簡単にするために図２に示されているロック機構３３及び工具交換アーム３１が省略されている。
アーム旋回シフト機構３５は、Ｚ軸と平行に延びる主軸２３の回転軸線と平行に延びる旋回軸線Ｐに沿って工具交換アーム３１を移動させるアームシフト機構と、旋回軸線Ｐ周りに工具交換アーム３１を旋回させるアーム旋回機構とを含む。 Next, the arm turning shift mechanism 35 will be described with reference to FIG. 3 is a cross-sectional view of the tool changer 11 when viewed from the side opposite to FIG. 2, and the lock mechanism 33 and the tool changer arm 31 shown in FIG. It is omitted.
The arm swivel shift mechanism 35 moves the tool change arm 31 along a swivel axis P extending in parallel with the rotation axis of the main shaft 23 extending in parallel with the Z axis, and the tool change arm 31 around the swivel axis P. An arm turning mechanism for turning.

アームシフト機構は、カム体４９においてロックピン駆動機構のためのカム溝５５が形成された端面と回転軸線方向反対側の端面に形成された環状のカム溝６７と、カムレバー６９と、アーム軸２９と一体的に結合された駆動力伝達体７１とにより構成される。カムレバー６９は、ハウジング２７内においてカム溝６７が形成されたカム体４９の端面と対向して配置されるように、カム体４９の回転軸線と平行に延びる回転軸７３周りに回転可能にハウジング２７に支持されている。また、カムレバー６９には、カム体４９のカム溝６７と係合するカム従動子７５が回転可能に取り付けられている。カム体４９のカム溝６７と係合するカム従動子７５がカム体４９の回転に伴いカム溝６７に沿って移動することにより、カムレバー６９は、カム体４９が一回転する間に回転軸７３周りに円弧を描きながら一往復するように回動する。カムレバー６９と駆動力伝達体７１とは、カムレバー６９から延びるピン７７と駆動力伝達体７１に形成された長穴７９との係合により連結されており、カムレバー６９が回転軸７３周りに円弧を描きながら一往復すると、それと同期して駆動力伝達体７１が工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿って一往復するようになっている。 The arm shift mechanism includes an annular cam groove 67 formed on an end surface of the cam body 49 where the cam groove 55 for the lock pin driving mechanism is formed, and an end surface opposite to the rotation axis direction, a cam lever 69, and an arm shaft 29. And a driving force transmission body 71 integrally coupled with the driving force transmission body 71. The cam lever 69 is rotatably disposed about a rotation shaft 73 extending in parallel with the rotation axis of the cam body 49 so as to face the end surface of the cam body 49 in which the cam groove 67 is formed in the housing 27. It is supported by. A cam follower 75 that engages with the cam groove 67 of the cam body 49 is rotatably attached to the cam lever 69. When the cam follower 75 that engages with the cam groove 67 of the cam body 49 moves along the cam groove 67 as the cam body 49 rotates, the cam lever 69 rotates the rotation shaft 73 while the cam body 49 makes one rotation. It rotates to reciprocate while drawing an arc around it. The cam lever 69 and the driving force transmission body 71 are connected by engagement of a pin 77 extending from the cam lever 69 and a long hole 79 formed in the driving force transmission body 71, and the cam lever 69 forms an arc around the rotation shaft 73. When one reciprocation is performed while drawing, the driving force transmitting body 71 is reciprocated once along the turning axis P of the tool changing arm 31 in synchronism therewith.

アーム旋回機構は、カム体４９の外周面に形成された旋回用カム溝（図示せず）と、アーム軸２９に一体的に結合された駆動力伝達体７１の周面上に取り付けられた複数の旋回用カム従動子（図示せず）とにより構成される。カム従動子はカム体４９の旋回用カム溝と係合しており、カム体４９の回転が旋回用カム溝と旋回用カム従動子との係合により駆動力伝達体７１を回転させるようになっている。好ましくは、カム体４９が一回転する間に、駆動力伝達体７１及びそれと一体的に結合されるアーム軸２９が図４に示されているように回転するように旋回用カム溝が形成されていることが好ましい。このようなカム溝とカム従動子との係合によりカム体４９の回転を駆動力伝達体７１の回転として伝達する機構は、周知のものであるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。 The arm turning mechanism includes a plurality of turning cam grooves (not shown) formed on the outer peripheral surface of the cam body 49 and a plurality of driving force transmitting bodies 71 attached integrally to the arm shaft 29. And a cam follower for turning (not shown). The cam follower is engaged with the turning cam groove of the cam body 49, and the rotation of the cam body 49 rotates the driving force transmitting body 71 by the engagement between the turning cam groove and the turning cam follower. It has become. Preferably, the cam groove 49 is formed so that the driving force transmission body 71 and the arm shaft 29 integrally coupled therewith rotate as shown in FIG. 4 while the cam body 49 makes one rotation. It is preferable. A mechanism for transmitting the rotation of the cam body 49 as the rotation of the driving force transmission body 71 by the engagement of the cam groove and the cam follower is well known, and will not be described in further detail here.

次に、図４を参照して、本発明の工具交換装置１１による工具交換の手順を説明する。
工具交換装置１１の工具交換アーム３１は初期位置において上下方向に延びるようになっており、以下では、このときの工具交換アーム３１の旋回角度を０°として説明する。また、初期位置において、グリップシャフト３９のカムローラ４７はロックピン４５のカム溝４５ａ内に位置しており、アンロック状態になっているものとする。 Next, with reference to FIG. 4, the procedure of the tool change by the tool change apparatus 11 of this invention is demonstrated.
The tool change arm 31 of the tool changer 11 extends in the vertical direction at the initial position, and hereinafter, the description will be made assuming that the turning angle of the tool change arm 31 at this time is 0 °. In the initial position, the cam roller 47 of the grip shaft 39 is positioned in the cam groove 45a of the lock pin 45, and is in an unlocked state.

まず、工具マガジン１５の工具取出し位置に次に使用する工具Ｔが配置され且つ主軸２３が工具交換位置に移動すると、モータ等によりカム体４９を回転させてアーム旋回機構を作動させ、工具交換アーム３１を初期位置から９０°回転させる。これにより、工具取出し位置の工具Ｔ及び主軸２３に装着された工具Ｔを工具交換アーム３１の工具把持凹部３７に受容させる。このとき、グリップシャフト３９はアンロック状態になっているので、工具交換アーム３１の旋回により工具Ｔが工具把持凹部３７に押し入れられるとき、工具Ｔとの接触によりグリップシャフト３９を工具交換アーム３１内に押し込む力が付勢バネ４１のバネ力に打ち勝って、グリップシャフト３９がアングリップ位置に移動することが許容される。 First, when the tool T to be used next is arranged at the tool take-out position of the tool magazine 15 and the main shaft 23 moves to the tool change position, the cam body 49 is rotated by a motor or the like to operate the arm turning mechanism, and the tool change arm 31 is rotated 90 ° from the initial position. As a result, the tool T at the tool take-out position and the tool T mounted on the main shaft 23 are received in the tool gripping concave portion 37 of the tool changing arm 31. At this time, since the grip shaft 39 is in an unlocked state, when the tool T is pushed into the tool gripping recess 37 by turning of the tool change arm 31, the grip shaft 39 is brought into contact with the tool T in the tool change arm 31. The force that pushes in the position of the urging spring 41 overcomes the spring force of the urging spring 41, and the grip shaft 39 is allowed to move to the ungrip position.

次に、工具把持凹部３７内に工具Ｔが完全に受容された状態になってからさらにカム体４９を回転させてロックピン駆動機構を作動させ、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐと平行な軸線に沿ってハウジング２７に近づく方向にロックピン４５を移動させる。このとき、アームシフト機構は作動せず、アーム軸２９及び工具交換アーム３１はハウジング２７に対して工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿った方向には移動しないで、初期値において静止状態を維持する。したがって、工具交換アーム３１のグリップシャフト３９に対してロックピン４５が移動してグリップシャフト３９のカムローラ４７がロックピン４５のカム溝４５ａから外れてロック位置に移動する。この結果、グリップシャフト３９はグリップ位置にロックされ、工具Ｔが工具交換アーム３１に確実に把持される。工具Ｔが工具交換アーム３１に把持されると、主軸２３は工具Ｔのクランプを解除する。なお、この間、アーム旋回機構は作動せず、アーム軸２９及び工具交換アーム３１は旋回軸線Ｐ周りに回転しないで静止した状態を維持する。 Next, after the tool T is completely received in the tool gripping recess 37, the cam body 49 is further rotated to operate the lock pin drive mechanism, and the axis parallel to the turning axis P of the tool changing arm 31. Then, the lock pin 45 is moved in the direction approaching the housing 27. At this time, the arm shift mechanism does not operate, and the arm shaft 29 and the tool change arm 31 do not move in the direction along the pivot axis P of the tool change arm 31 with respect to the housing 27, and remain stationary at the initial value. To do. Accordingly, the lock pin 45 moves with respect to the grip shaft 39 of the tool changing arm 31, and the cam roller 47 of the grip shaft 39 moves out of the cam groove 45 a of the lock pin 45 and moves to the lock position. As a result, the grip shaft 39 is locked at the grip position, and the tool T is securely gripped by the tool changing arm 31. When the tool T is gripped by the tool changing arm 31, the spindle 23 releases the clamp of the tool T. During this time, the arm turning mechanism does not operate, and the arm shaft 29 and the tool exchange arm 31 remain stationary without rotating around the turning axis P.

次に、グリップシャフト３９がグリップ位置にロックされてからさらにカム体４９を回転させると、アームリフト機構が作動を開始し、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿ってハウジング２７から離れる方向にアーム軸２９及び工具交換アーム３１を移動させる。一方、この間、ロックピン駆動機構は作動せず、ロックピン４５は同じ位置を保ち、また、アーム旋回機構も作動せず、アーム軸２９及び工具交換アーム３１も旋回軸線Ｐ周りに旋回しない。したがって、工具交換アーム３１及びグリップシャフト３９がロックピン４５に対して工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿ってロックピン保持板４３から離れる方向に移動し、グリップシャフト３９はグリップ位置にロックされた状態を維持し続けながら、工具マガジン１５と干渉しない位置まで工具Ｔを移動させ、同時に主軸２３から工具Ｔを引き抜く。したがって、工具Ｔが工具マガジン１５の工具取出し位置から移動し、また、主軸２３から引き抜かれても、工具交換アーム３１の工具把持凹部３７から工具Ｔが抜け落ちる恐れはない。 Next, when the cam body 49 is further rotated after the grip shaft 39 is locked at the grip position, the arm lift mechanism starts operating, and the arm is moved away from the housing 27 along the turning axis P of the tool change arm 31. The shaft 29 and the tool change arm 31 are moved. On the other hand, during this time, the lock pin drive mechanism does not operate, the lock pin 45 maintains the same position, the arm turning mechanism does not operate, and the arm shaft 29 and the tool changing arm 31 do not turn around the turning axis P. Accordingly, the tool change arm 31 and the grip shaft 39 are moved away from the lock pin holding plate 43 along the pivot axis P of the tool change arm 31 with respect to the lock pin 45, and the grip shaft 39 is locked at the grip position. While maintaining the state, the tool T is moved to a position where it does not interfere with the tool magazine 15, and at the same time, the tool T is pulled out from the spindle 23. Therefore, even if the tool T moves from the tool take-out position of the tool magazine 15 and is pulled out from the main shaft 23, the tool T does not fall out of the tool gripping recess 37 of the tool change arm 31.

次に、カム体４９をさらに回転させてアーム旋回機構を作動させ、アーム軸２９を１８０°旋回させる。すると、工具マガジン１５から取り出した新しい工具Ｔが主軸２３側へ移動させられ、主軸２３から引き抜いた工具Ｔが工具マガジン１５側へ移動させられる。この間もロックピンリフト機構は作動せず、グリップシャフト３９はグリップ位置にロックされたままとなる。なお、図４に示されている実施形態では、作業時間を短縮するために、アーム軸２９及び工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿った移動が終了する前に、工具交換アーム３１の旋回動作を開始しているが、アーム軸２９及び工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿った移動が終了してから工具交換アーム３１の旋回動作を開始してもよいことはもちろんである。 Next, the cam body 49 is further rotated to operate the arm turning mechanism, and the arm shaft 29 is turned 180 degrees. Then, the new tool T taken out from the tool magazine 15 is moved to the main shaft 23 side, and the tool T pulled out from the main shaft 23 is moved to the tool magazine 15 side. During this time, the lock pin lift mechanism does not operate, and the grip shaft 39 remains locked at the grip position. In the embodiment shown in FIG. 4, in order to shorten the work time, the turning operation of the tool changing arm 31 is completed before the movement of the arm shaft 29 and the tool changing arm 31 along the turning axis P is completed. However, it is needless to say that the turning operation of the tool changing arm 31 may be started after the movement of the arm shaft 29 and the tool changing arm 31 along the turning axis P is completed.

次に、カム体４９をさらに回転させてアームシフト機構を作動させ、アーム軸２９及び工具交換アーム３１を初期位置に復帰するまで旋回軸線Ｐに沿ってハウジング２７に近づける方向に移動させる。これにより、工具交換アーム３１に把持された工具Ｔが工具交換位置に待機する主軸２３に装着され、同時に、主軸２３から引き抜いた工具Ｔが工具マガジン１５の工具取出し位置に配置させられる。一方、この間、ロックピン駆動機構は作動せず、ロックピン４５はロック位置を保つ。したがって、工具交換アーム３１及びグリップシャフト３９がロックピン４５に沿ってロックピン保持板４３に近づく方向に移動するが、カム溝４５ａまでは移動できないので、主軸２３に工具交換アーム３１に把持された工具Ｔを装着させる又は使用済みの工具Ｔを工具取出し位置に配置するまで、グリップシャフト３９はグリップ位置にロックされた状態を維持し続ける。主軸２３に工具Ｔが装着され、工具マガジン１５の工具取出し位置に工具Ｔが配置されると、それぞれにおいて、工具Ｔがクランプされる。なお、図４に示されている実施形態では、作業時間を短縮するために、アーム軸２９及び工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐ周りの旋回動作が完全に終了する前に旋回軸線Ｐに沿ったアーム軸２９及び工具交換アーム３１の移動を開始しているが、アーム軸２９及び工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐ周りの旋回動作が完全に終了してから、旋回軸線Ｐに沿ったアーム軸２９及び工具交換アーム３１の移動を開始してもよいことはもちろんである。 Next, the cam body 49 is further rotated to operate the arm shift mechanism, and the arm shaft 29 and the tool change arm 31 are moved in the direction of approaching the housing 27 along the turning axis P until they return to the initial positions. As a result, the tool T held by the tool changing arm 31 is mounted on the main shaft 23 waiting at the tool changing position, and at the same time, the tool T pulled out from the main shaft 23 is arranged at the tool removal position of the tool magazine 15. On the other hand, the lock pin drive mechanism does not operate during this time, and the lock pin 45 maintains the locked position. Therefore, the tool change arm 31 and the grip shaft 39 move along the lock pin 45 in the direction approaching the lock pin holding plate 43, but cannot move to the cam groove 45a, so that the tool change arm 31 is gripped by the main shaft 23. The grip shaft 39 remains locked in the grip position until the tool T is mounted or the used tool T is placed in the tool removal position. When the tool T is mounted on the spindle 23 and the tool T is disposed at the tool take-out position of the tool magazine 15, the tool T is clamped in each. In the embodiment shown in FIG. 4, in order to shorten the work time, the swivel movement around the swivel axis P of the arm shaft 29 and the tool changer arm 31 is completed along the swivel axis P before it is completely finished. The movement of the arm shaft 29 and the tool change arm 31 is started, but the arm shaft 29 along the swivel axis P after the swivel motion around the swivel axis P of the arm shaft 29 and the tool change arm 31 is completely completed. Of course, the movement of the tool changing arm 31 may be started.

次に、カム体４９をさらに回転させてロックピン駆動機構を作動させ、工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐと平行な軸線に沿ってハウジング２７から離れる方向に初期位置になるまでロックピン４５を移動させる。このとき、アームシフト機構は作動せず、アーム軸２９及び工具交換アーム３１は工具交換アーム３１の旋回軸線Ｐに沿った方向には移動しないで、初期位置において静止状態を維持する。したがって、グリップシャフト３９に対してロックピン４５が移動し、グリップシャフト３９のカムローラ４７がロックピン４５のカム溝４５ａに係合するアンロック位置まで移動する。この結果、グリップシャフト３９はグリップ位置からアングリップ位置に移動することが許容されるようになる。 Next, the cam body 49 is further rotated to operate the lock pin driving mechanism, and the lock pin 45 is moved in the direction away from the housing 27 along the axis parallel to the turning axis P of the tool changing arm 31 until the initial position is reached. Let At this time, the arm shift mechanism does not operate, and the arm shaft 29 and the tool change arm 31 do not move in the direction along the swivel axis P of the tool change arm 31, but remain stationary at the initial position. Therefore, the lock pin 45 moves with respect to the grip shaft 39 and moves to the unlock position where the cam roller 47 of the grip shaft 39 engages with the cam groove 45 a of the lock pin 45. As a result, the grip shaft 39 is allowed to move from the grip position to the ungrip position.

次に、カム体４９をさらに回転させてアーム旋回機構を作動させ、旋回軸線Ｐ周りにアーム軸２９及び工具交換アーム３１を前の旋回動作とは逆向きに９０°旋回させる。工具交換アーム３１の一方の工具把持凹部３７に把持されていた工具Ｔは工具マガジン１５の工具取出し位置にクランプされ、他方の工具把持凹部３７に把持されていた工具Ｔは主軸２３にクランプされていることから、グリップシャフト３９をアンロック状態でこのように旋回させると、各工具Ｔは、グリップシャフト３９を付勢バネ４１の付勢力に打ち勝ってグリップ位置からアングリップ位置に移動させ、各工具把持凹部３７から解放される。このようにして、工具交換が完了する。なお、図４に示されている実施形態では、作業時間の短縮のために、このアーム軸２９及び工具交換アーム３１の旋回動作は、工具把持凹部３７に把持される工具Ｔとグリップシャフト３９とが干渉しない範囲でグリップシャフト３９のロック状態が完全に解除される直前から開始されているが、グリップシャフト３９のロック状態が完全に解除されてから開始されてもよいことはもちろんである。工具交換が必要になった場合には、以上のサイクルが繰り返される。 Next, the cam body 49 is further rotated to operate the arm turning mechanism, and the arm shaft 29 and the tool changing arm 31 are turned 90 ° around the turning axis P in the opposite direction to the previous turning operation. The tool T held in one tool holding recess 37 of the tool changing arm 31 is clamped at the tool take-out position of the tool magazine 15, and the tool T held in the other tool holding recess 37 is clamped to the main shaft 23. Therefore, when the grip shaft 39 is turned in this unlocked state, each tool T overcomes the biasing force of the biasing spring 41 and moves the grip shaft 39 from the grip position to the unlock position. It is released from the gripping recess 37. In this way, the tool change is completed. In the embodiment shown in FIG. 4, in order to shorten the work time, the pivoting motion of the arm shaft 29 and the tool change arm 31 is performed by the tool T gripped by the tool gripping recess 37 and the grip shaft 39. However, the grip shaft 39 may be started after the lock state of the grip shaft 39 is completely released. When a tool change is necessary, the above cycle is repeated.

カム体４９の各カム溝は、カム体４９が一回転したときに、上記の動作が上記のタイミングで行われるように設計される。このように、アームシフト機構、アーム旋回機構及びロック機構の駆動及び動作タイミングが一つのカム体４９によって制御されていれば、タイミングの調整が容易となる。 Each cam groove of the cam body 49 is designed so that the above operation is performed at the above timing when the cam body 49 makes one rotation. Thus, if the drive and operation timings of the arm shift mechanism, the arm turning mechanism, and the lock mechanism are controlled by one cam body 49, the timing can be easily adjusted.

このように、本発明の工具交換装置１１では、ロックピン４５の移動、すなわちグリップシャフト３９のロック位置／アンロック位置の切り換えがロックピン駆動機構により強制的に行われるので、グリップシャフト３９のロック位置／アンロック位置の切り換えが確実に行われる。また、グリップシャフト３９がグリップ位置にロックされてから工具交換アーム３１が旋回軸線Ｐに沿って主軸２３から工具Ｔを引き抜き、また、工具Ｔが主軸２３に完全に装着されてからグリップシャフト３９がグリップ位置へのロックを解除されるので、旋回軸線Ｐに沿った工具交換アーム３１の移動（シフト動作）の際に、工具交換アーム３１の工具把持凹部３７から工具Ｔが脱落しかかる恐れがなくなり、工具Ｔの落下事故や脱落しかかった工具Ｔによる主軸２３の破損を防止することができる。 As described above, in the tool changer 11 of the present invention, the lock pin 45 is moved, that is, the lock position / unlock position of the grip shaft 39 is forcibly performed by the lock pin drive mechanism. The position / unlock position is switched reliably. Further, after the grip shaft 39 is locked at the grip position, the tool changing arm 31 pulls out the tool T from the main shaft 23 along the turning axis P, and the grip shaft 39 is mounted after the tool T is completely attached to the main shaft 23. Since the lock to the grip position is released, the tool T can be prevented from dropping from the tool gripping recess 37 of the tool change arm 31 when the tool change arm 31 is moved (shifted) along the turning axis P. Further, it is possible to prevent the spindle 23 from being damaged due to the accident of dropping of the tool T or the tool T about to fall off.

以上、図示される実施形態に基づいて本発明の工具交換装置１１を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、一つのカム体４９の回転によってアームシフト機構、アーム旋回機構及びロック機構を駆動し且つ動作タイミングを制御しているが、アームシフト機構、アーム旋回機構及びロック機構のそれぞれが強制的に駆動されていれば、別個のカム体の回転によって制御されていてもよく、カム体以外の手段によって駆動及び制御されていてもよい。 As mentioned above, although the tool change apparatus 11 of this invention was demonstrated based on embodiment shown in figure, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the arm shift mechanism, the arm turning mechanism, and the lock mechanism are driven and the operation timing is controlled by the rotation of one cam body 49, but each of the arm shift mechanism, the arm turning mechanism, and the lock mechanism is controlled. May be controlled by rotation of a separate cam body, or may be driven and controlled by means other than the cam body.

本発明の工具交換装置の工具交換アームの詳細図である。It is detail drawing of the tool change arm of the tool change apparatus of this invention. 本発明の工具交換装置のロック機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the locking mechanism of the tool change apparatus of this invention. 本発明の工具交換装置のアーム旋回機構及びアームシフト機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arm turning mechanism and arm shift mechanism of the tool change apparatus of this invention. 工具交換動作における工具交換アームの回転動作及びシフト動作、並びにロックピンのシフト動作のタイミング線図である。It is a timing diagram of the rotation operation and shift operation of the tool change arm and the shift operation of the lock pin in the tool change operation. 本発明の工具交換装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the tool change apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１工具交換装置
３１工具交換アーム
３３ロック機構
３５アーム旋回シフト機構
３７工具把持凹部
３９グリップシャフト
４５ロックピン
４５ａカム溝
４９カム体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Tool change apparatus 31 Tool change arm 33 Lock mechanism 35 Arm rotation shift mechanism 37 Tool holding recessed part 39 Grip shaft 45 Lock pin 45a Cam groove 49 Cam body

Claims

工具把持凹部を有する工具交換アームを備え、該工具交換アームが主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回可能であり且つ旋回軸線に沿って移動可能である工具交換装置であって、
前記旋回軸線と垂直な長手軸線を有しており、前記工具把持凹部に受容された工具に一端を係合させて前記工具把持凹部に該工具を把持するグリップ位置と前記工具の把持を解除するアングリップ位置との間で前記長手軸線に沿って移動可能なグリップシャフトと、
前記旋回軸線と平行に延び且つカム溝が設けられており、前記グリップシャフトの他端と係合するロックピンと、
カム体を有し、該カム体の回転動作に応じて前記工具交換アームを主軸の回転軸線と平行な旋回軸線周りに旋回させ且つ旋回軸線に沿って移動させるアーム旋回シフト機構と、
ベアリングを介して前記ロックピンに接続されたロックピン駆動機構であって、前記カム体に設けられたカム溝に係合する従動子を有し、該従動子の動きに連動して前記旋回軸線と平行な軸線に沿って前記ロックピンを往復させるロックピン駆動機構と、
を備え、前記ロックピン駆動機構によって前記グリップシャフトに対して前記ロックピンを移動させることにより、前記グリップシャフトの他端が前記ロックピンの前記カム溝以外の周面と係合して前記グリップシャフトを前記グリップ位置にロックするロック位置と前記グリップシャフトの他端が前記ロックピンのカム溝と係合して前記グリップシャフトが前記グリップ位置から前記アングリップ位置へ移動することを許容するアンロック位置とを切り換えることを特徴とした工具交換装置。 A tool changer comprising a tool change arm having a tool gripping recess, the tool change arm being capable of turning about a turning axis parallel to the rotation axis of the main spindle and being movable along the turning axis.
The tool has a longitudinal axis perpendicular to the swivel axis and engages one end of the tool received in the tool gripping recess to release the grip position for gripping the tool in the tool gripping recess and the gripping of the tool. A grip shaft movable along the longitudinal axis between an ungrip position and
A lock pin extending parallel to the pivot axis and provided with a cam groove, and engaging with the other end of the grip shaft;
An arm swivel shift mechanism that has a cam body and swivels the tool change arm around a swivel axis parallel to the rotation axis of the main shaft and moves along the swivel axis in accordance with the rotation of the cam body;
A lock pin driving mechanism connected to the lock pin via a bearing, and having a follower that engages with a cam groove provided in the cam body, and the swivel axis in conjunction with the movement of the follower A lock pin drive mechanism for reciprocating the lock pin along an axis parallel to the
And the other end of the grip shaft is engaged with a peripheral surface other than the cam groove of the lock pin by moving the lock pin with respect to the grip shaft by the lock pin drive mechanism. A lock position that locks the grip shaft to the grip position, and an unlock position that allows the other end of the grip shaft to engage the cam groove of the lock pin and allow the grip shaft to move from the grip position to the ungrip position. tool changer, which is characterized in that obtain switch the door.