JPH0386408A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、中空主軸の内部に収容されたドローバ−を
押し下げるための押圧体を、該中空主軸の側部に配置す
ることにより、中空主軸の軸方向一端に駆動用モータを
直結可能とし、これにより動力伝達効率の向上と主軸の
停止精度の向上とを図り得る工作機械に関するものであ
る。

従来技術 被加工物に、ねじ切りや孔開は等の各種加工を多機能に
行ない得るマシニングセンタ（ＭＣ）等の工作機械では
、主軸の工具装着部に対しタップやドリル等の工具を確
実に装着・取外しするための手段が設けられている。例
えば、実開昭５５−１５１４３５号公報に開示される工
作機械の如く、主軸の内部に、一端に工具装着部を形成
したドローバーを情動自在に押入し、該ドローバーの工
具装着部に工具を強固に装着するようにした構成が知ら
れている。また、主軸の上部には、前記ドローバーを強
制的に軸方向に押し下げる機構が配設され、該機構によ
るドローバーの押し下げにより、工具装着部からの工具
の取外しを行なうようになっている。

発明が解決しようとする課題 前述した構成の工作機械では、主軸の上部にドローバを
押し下げる機構が配設されているので、該主軸とこれを
駆動するモータや減速機等の駆動源とは直結することが
できない。このため主軸の適宜位置にプーリを配設し、
該プーリに巻掛けたベルトを介して駆動モータに連結す
ることにより、主軸を回転駆動するよう構成されている
。この場合において、プーリとベルトとによる動力伝達
では、不可避的にｒすべりＪを生じ、このため主軸の回
転数が変化して加工精度が低下する問題がある。

また、前述した「すべり」に起因して主軸を所定位置で
停止させる際の精度が低下する欠点も有している。更に
、ベルト駆動方式では、主軸に曲げ変形を与えるおそれ
がある。そこで、主軸の支持構造を剛固にして補強する
必要があるが、このときには構造が複雑となってコスト
が嵩む難点も指摘される。

発明の目的 本発明は、前記工作機械に内在している前述した欠点に
鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであっ
て、工具の装着・取外し操作は従来通り主軸の上部から
行ない得ると共に、該主軸と動力源とは直結し得るよう
にして、主軸への効率的な動力伝達を達威し、併せて該
主軸による加工精度の向上を図り得る工作機械を提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段 先の課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明は
、一端に工具装着部を有する中空主軸を回転自在に支持
すると共に、中空主軸のＮ線に沿ってフレームに移動可
能に支持された主軸ヘッドと、 その主軸ヘッドを前記軸線に沿って移動させる送り用モ
ータと。

前記中空主軸の中心孔内に摺動自在に挿通され、適宜の
付勢手段の作用により、常には中空主軸の工具装着部に
装着された工具のプルスタッドを挟持する工具挟持部材
と、 一端が前記工具挟持部材に連結され、他端側が中空主軸
の中心孔内に収容されたドローバ−と、そのドローバ−
の他端側に対向し、かつ前記軸線に沿って延びるように
前記中空主軸に形成されたスロットと、 前記ドローバーの他端側に直交状に固定され、自由端が
前記スロットを介して前記中空主軸の外方に延出するピ
ンと、 前記主軸ヘッドに移動可能に支持され、前記ピンに係合
可能な係合部を有する押圧体と、前記押圧体とフレーム
との間に設けられ、前記送り用モータにより主軸ヘッド
が工具交換位置に移動されるに連動して、前記押圧体に
より前記ピンを前記付勢手段に抗して押進させる連動手
段とより構成されたことを特徴とする。

実施例 次に１本発明に係る工作機械につき、好適な実施例を挙
げて、添付図面を参照しながら以下説明する。第１０図
は、実施例に係る工作機械１０の全体的な概略構成を示
し、この工作機械工Ｏは、中空主軸２６を回転自在に支
持する主軸ヘッドエ８を、フレーム１６に対し往復Ｊｇ
、１１１可能に支持して、被加工物に所要の切削加工を
施し得るようになっている。主軸２６の下端部に設けた
工具装着部５２に、工具２０を着脱自在に挟持する工具
挟持部材６６が配設され、またフレーム１６に工具支持
台２４が昇降自在に支持されている。この工具支持台２
４には、複数個の工具把持具９６を放射状に配置した円
盤状の工具マガジン２２が回転割出し自在に枢支しであ
る。後述する如く工具把持具９６は、第１カム１６２お
よび第１クランク２８により付勢されて、主軸２６の先
端に設けた工具２０に対する把持および解放を行ない得
る。

（主軸ヘッドとその昇降系について） 第１０図に示す如く、基台１２に直立配置した：Ｉラム
１４の前面に中空箱型のフレームエ６が水平に配設固定
され、主軸２６を回転自在に支持する主軸ヘッド１８が
、このフレーム１６中に昇降可能に配設されている。す
なわち第５図および第６図に示すように、コラムエ４の
前面に平行に直立配置した一対の長尺柱部材３２，３２
の各長手方向端面に、ガイドレール３６がねじ３４を介
して垂直に固着されている。そして、主軸ヘッド１８の
後部に上下一対で配設した左右−組の摺動こま３８．３
８を、前記ガイドレール３６，３６に対応的に嵌合させ
ることにより、該主軸ヘッド１８はフレーム１６に対し
垂直に昇降可能である。

また前記一対の長尺柱部材３’２，３２の頂部間に支持
板３９が水平に横架固定され、ロータリーエンコーダ４
２を内蔵したＡＣサーボモータ４ｏが前記支持板３９上
に直立配置されている。前記サーボモータ４０の回転軸
４１は、カップリング４３を介してボールねじ４４に固
着され、このボールねじ４４は第６図から判明するよう
に、前記一対のガイドレール３６．３６の中間において
垂直下方に延在している。更に第１図および第６図に示
す如く、主軸ヘッド１８の背面突出部にボルト４８を介
してナツト４６が水平に固定され、このナツト４６に前
記ボールねじ４４が挿通螺合されている。そして前記Ａ
Ｃサーボモータ４ｏを回転させることによって、ボール
ねじ４４は所要の方向に回転して前記ナツト４６に直線
運動を与え。

主軸ヘッド１８は所定のストロークだけ垂直方向に自在
に昇降駆動される。

なお主軸ヘッド１８が昇降する領域は、第５図に示す如
く、■主軸ヘッド１８が被加工物に向は反復昇降して所
要の切削加工を行なう加工動作領域Ａと、■この領域よ
り上方のレベルに位置して、主軸２６に対する工具２０
の一連の着脱交換動作が行なわれる自動交換領域Ｂとに
大別される。そして自動交換領域Ｂ中を主軸ヘッド１８
が復動上昇する過程において、一連の工具交換動作を行
なわせる３つの変節点が現われる（後述）。ちなみに第
１図、第５図および第１０図に示す主軸ヘッド１８は、
被加工物に対する加工を終了して加工動作領域Ａの上限
（自動交換領域Ｂの下限）にまで上昇し、次の加工指令
または工具交換指令の何れかを待機している状態にある
。

（主軸の工具装着構造について） 前記主軸ヘッド１８には、第１図に示す如く。

中空円筒状の主軸２６が、上下の軸受５０，５０を介し
て回転自在に垂直に軸承されている。また主軸ヘッド１
８の頂部に、減速機５８を備えるモータ５６が直立配置
され、その出力軸６０はカップリング５４を介して前記
主８２６の上端部に接続されている。これにより、モー
タ５６からの動力は効率的に主軸２６に伝達され、該主
軸２６の安定した回転を得られる。しかもモータ５６と
主軸２６とを減速機５８のみを介して連結したことによ
り、主軸２６の停止精度を向上させることができる。

また主軸２６の下端部に、截頭円錐状のｇＦＪＯ部から
なる工具装着部５２が形成され、アーバー６２を備える
工具２０を着脱自在に装着し得るようになっている。な
お工具２０のデーバー後端部にプルスタッド６４が設け
られ、前記中空主軸２６中に情動自在に挿通した工具挟
持部材６６により該プルスタッド６４を挟持することに
よって、主軸２６への工具２０の固定がなされる。工具
挟持部材６６は、前記プルスタッド６４のネック部を複
数のボール６８により囲繞する構成に係る公知のコレッ
トからなり、当該工具挟持部材６６が主軸２６の中空部
を軸線方向に摺動することによって、該プルスタッド６
４のクランプおよび解除を行ない得る。

第１図に示す如く、主軸２６の中空部内にプラグ７０が
上下摺動自在に挿入され、このプラグ７０の縦孔中に上
端部を挿通固定したドローバ−７６が、主軸２０の中心
軸線に沿って垂下すると共に、その下端部は前記工具挟
持部材６６の頂部に接続されている。主軸２６における
プラグ７０の配設位置には、長円形のスロット７４．７
４が対向的に穿設され（第１図）、前記プラグ７０に直
交的に挿通したピン７２の両端部が、前記一対のスロッ
ト７４．７４を介して主軸２６の外方に水平に延出して
いる（第６図）。なお第１図に示すように、工具装着部
５２に工具２０を装着した状態において、主軸中空部の
下方に形成した段部と前記プラグ７０の下端部に設けた
ワッシャー８０との間に一群の皿ばね７８が弾力的に圧
縮介挿され、この多数の皿ばね７８の中心部をドローバ
−７６が挿通延在している。そしてこの皿ばね７８の弾
力により、プラグ７０を常には上方に押圧して定位置に
保持すると共に、工具挟持部材６６を弾力的に引上げて
プルスタッド６４の挟持を確実にしている。

なお主軸外方に延出している直交ピン７２の上方には、
第１図および第６図に示すように、後述する第２クラン
ク３０の先端に２股形成したフォーク部８１が近接的に
臨み、当該クランク３０の動作によりピン７２を押圧付
勢してドローバ−７６を下降させるようになっている。

すなわち後述する第２カム１８８および第２クランク３
０のカム作動により、直交ピン７２を下方へ押圧付勢す
れば、前記ドローバー７６は軸線方向に下降して工具挟
持部材６６を降下させ、ボール６８によるプルスタッド
６４の抑圧を解除する。従って工具２０は、工具装着部
５２から解放し得る状態となる。なお第１図において符
号８３は、工具２０に着脱自在に取付けられるドリルや
タップ等の切削刃物を示す。

（工具支持台について） 次に、フレーム１６上には、工具マガジン２２を回転自
在に支承する工具支持台２４が、前記主軸２６の軸線方
向に移動し得るように支持されている。第１図および第
６図において、フレーム１６の対向側壁１６　ａ、１６
　ｂに支持板８２．８２が水平に取付けられ、各水平支
持板８２の適所に穿設した垂直貫通孔に丸棒状のガイド
レール８４が摺動自在に挿通されている。また第１図に
示すように、フレーム１６の下方から夫々左右一対をな
す水平支持板８６が延出し、この水平支持板８６に穿設
した垂直貫通孔に前記ガイドレール８４が摺動自在に挿
通されている。前記ガイドレール８４（第６図に示すよ
うに２本ある）の上端部および下端部は、工具支持台２
４の頂部に橋架した水平天板８８に設けた支持板９１お
よび底部に設けた支持板８９に夫々固定されている。従
って前記工具支持台２４は、ガイドレール８４を水平支
持板８２．８６に対し摺動させることにより、フレーム
１６に対し昇降可能であり、後述する第１カム１６２お
よび第１クランク２８のカム動作により所定のストロー
クだけ昇降駆動される。なお工具支持台２４の前記支持
板９１に、ストッパーボルト９０が高さ調節自在に挿通
螺着され、該ボルト９０の下端部が常には水平支持板８
２の平面に休止することにより、該工具支持台２４をフ
レーム１６に対し所定の高さ位置に保持している。

（工具マガジンについて） 工具支持台２４には、多数の工具２０を放射状に保持し
た工具マガジン２２が回転割出し可能に支持されている
。すなわち工具支持台２４には、水平面に対し所定の角
度だけ斜め下方に傾斜させた軸線を有する枢軸９２が突
出固定され、この枢＠９２に工具マガジン２２が軸受け
９４を介して回転自在に支持されている。工具マガジン
２２は、第１図および第７図に示すように、基本的に大
径の平歯車９８をベースとする円盤形状をなし、この工
具マガジン２２の外周に複数個の工具把持具９６が配設
されて、等中心角で半径方向に延出している。前記大径
の平歯車９８は軸受け９４にボルトエＯＯで固定され、
工具支持台２４に配設したモータ１０２の回転軸１０４
に固着したピニオン１０６が前記平歯車９８と噛み合っ
て、工具マガジン２２を回転させることにより、所望の
工具２０の割出しを可能としている。

第１図に示す如く、工具支持台２４の適宜個所に、収納
の圧縮ばね１１０により弾力的に押圧されるボール１１
２を備えた中空円筒部材１０８が、前記枢軸９２とその
軸線を平行させて配設されている。また平歯車９８の平
坦部には、周方向に所定間隔でノツチ１１４が凹設され
、このノツチ１１４に前記ボール１１２を弾力的に押圧
着座させることにより、工具マガジン２２における所望
工具２０の回転割出し時に、該工具２０は定位置でクリ
ックストップされる。

なお第１図および第７図に示すように、前記枢軸９２の
先端に、該枢軸９２に対し直角方向に延在する二股部材
１１６がボルト１１８を介して締付は固定されている。

この二股部材１１６に所定厚みの支持板１２０が橋架固
定され、該支持板１２０の上面および下面に平行配置し
た一対の取付板１２２，１２２に、夫々発光素子および
受光素子からなる一対の光センサ１２４が、光軸を一致
させて対向的に配設されている。この発光素子および受
光素子の間に、前記軸受９４に配設固定されて工具マガ
ジン２２と一体的に回転するスリット円盤１２６が非接
触で介在し、前記光軸を遮断することにより、工具マガ
ジン２２に保持した複数の工具２０の内、何れの工具２
０が現在主軸２６に保持されているか、を適宜の電気回
路により指示することができる。

（工具把持具について） 次に、工具マガジン２２の外周に配設されている工具把
持具９６について説明する。この工具把持具９６は、第
２図〜第４図に示すように、フィンガ１３０に開閉自在
に旋回し得るよう支持した一対の爪部材工２８，１２８
から基本的に構成される。すなわち第１図において、工
具マガジン２２の基体となる平歯車９８の周方向に、複
数のフィンガ１３０が所定の中心角でボルト１３２によ
り固定されて半径方向に延在している。このフィンガ１
３０は、所要角度に折曲形成した板状部材からなり、該
フィンガ１３０の自由端に一対の爪部材１２８，１２８
が開閉自在に枢支されている。

すなわち各爪部材１２８は、平面において「＜」字状に
折曲形成され、その折曲部を境とする長尺のアーム部１
２８ａと短尺のアーム部１２８ｂとから構成されている
。その長尺アーム部１２８ａの先端内側に設けられる工
具把持面１２９は、工具２０のフランジ１９６に周設し
た山形溝２１０と密着的に嵌合可能なテーパ付き弧状凹
部として形成されている。そして、これら一対の爪部材
１２８．１２８は、その折曲部において前記フィンガ１
３０の自由端裏面に枢着ピン１３４を介して枢支され、
これにより前記工具把持面１２９゜１２９を相互に対向
させた状態で所要角度だけ回動可能になっている。また
１面長尺アーム部１２８ａ、１２８ａ間に引張ばね１３
６が弾力的に張架されて、第２＠に示すように、両爪部
材１２８．１２８を常には相互に閉成する方向に付勢し
ている。

更に、各爪部材１２８における短尺部１２８ｂの先端は
、第２図〜第４図に示す如く相互に重ね合わせられ、そ
の−重ね合わせ部に軸ピン１３８を垂直に挿通すること
により共通的に遊着しである。

そしてこの軸ピン１３８は、フィンガ１３０に開設した
開口部１３０ａを介して、上方に所要距離だけ突出延在
している。従って、後述するベルクランク機構により、
前記軸ピン１３８を第４図において矢印Ｘ方向へ強制的
に付勢すれば、各爪部材１２８は枢着ピン１３４を中心
として、前記引張ばね１３６の弾力に抗しつつ外方へ回
動し、工具２０の溝付きフランジ１９６に対する把持を
解放する（第３図）、また第３図の状態から、前記軸ピ
ン１３８に対する付勢を解除すれば、引張ばね１３６の
弾力作用下に、両爪部材１２８，１２８は。

各枢着ピン１３４を中心として相互に近接し合う方向に
閉威し、前記工具２０の溝付きフランジ１９６を把持す
る（第２図）。

すなわち工具把持具９６における両爪部材１２８．１２
８は、工具２０を把持する把持位置と工具２０を解放す
る解放位置との間を移動可能であり、被加工物の加工時
に両爪部材１２８，１２８は解放位置に移動される。そ
してこの加工時に前記主軸ヘッドエ８が、両爪部材１２
８，１２８の間を通過し得る解放角度に予め設定しであ
る。この場合において、工具マガジン２２の外周に各工
具把持具９６を支持する前記フィンガ１３０の折曲角度
は１回転割出しされた工具把持具９６に把持した工具２
０が、前記主軸先端の工具装着部５２の下方に到来した
際に、当該工具２０の軸線が主軸２６の中心軸線と整列
し得る値に設定されている。

（工具把持具の開閉機構について） 第１図に示すように、工具支持台２４の支持板８９に一
体形成したクレビス１４０に、ピン１４４を介してベル
クランク１４２が、その中央部において回動自在に枢支
されている。このベルクランク１４２の下端部は二股部
１４６として形成され、工具マガジン２２の回転割出し
により前記工具把持具９６が主軸２６の直下に到来した
位置において、前記軸ピン１３８が二股部１４６の間に
介在し得るよう位置設定されている。

またフレーム１６に取付けた上下の水平支持板８２．８
６に、第１図および第６図に示す垂直板１４８が配設固
定され、所要の屈曲溝１５０からなる溝カム１５２が前
記垂直板１４８にボルト１５４を介して取付けられてい
る。前記ベルクランク１４２の上端部にはピンフォロワ
１５６が取付けられ、このビンフォロワ１５６は前記溝
カム１５２に挿入されて、その屈曲溝１５０に倣い摺動
可能になっている。しかも前述したように工具支持台２
４は、フレーム１６に対し所定のストロークだけ上昇し
得るようになっているから、後述する第１カム１６２お
よび第１クランク２８のカム作動により、工具支持台２
４が上昇を開始すれば、この工具支持台２４に軸着され
た前記ベルクランク１４２も一体的に上昇する。従って
、ベルクランク１４２の上端部に取付けたビンフォロワ
１５６は、フレーム１６側に固定した前記構カム１５２
の屈曲溝１５０に倣って摺動し、これによりカム動作が
与えられて、前記ベルクランク１４２はピン１４４を中
心として時計方向に若干回動することになる。すなわち
ベルクランク１４２の二股部１４６は、工具把持具９６
の軸ピン１３８を第４図において矢印Ｙ方向へ駆動し、
一対の爪部材１２８，１２８を閉成させる。また逆に、
ベルクランク１４２が反時計方向に回動すれば、二股部
１４６は軸ピン１３８を第４図において矢印Ｘ方向へ強
制的に駆動し、一対の爪部材１２８．１２８を解放する
ことになる。

（工具支持台の昇降機構について） 次に主軸ヘッド１８の復動に基き工具支持台２４を、自
動交換領域Ｂ内でフレーム１６に対し上昇させる機構に
つき説明する。第１図、第５図および第６図に示す如く
、フレーム１６における対向側壁１６　ａ、１６　ｂの
各内面に、Ｌ型形状を有する第１クランク２８が＃１１
５８を介して回動自在に夫々軸着されている。この第１
クランク２８を構成する一方の短いアーム部１６７の端
部には、ローラ１６０が回転自在に枢着されている。ま
た第５図に明確に示す如く、傾斜カム面１６４を形成し
た第１板カム１６２が、主軸ヘッド１８の側面にボルト
１６６を介して取付けられている。なお、この第１板カ
ム１６２は、図示の如く主軸ヘッドエ８が自動交換領域
Ｂの下限に位置している状態において、前記第１クラン
ク２８に軸支したローラ１６０の下方に離間的に位置す
るよう設定されている。

また第１クランク２８における他方の長いアーム部１６
８には、その上端面に接触子１７０が固定されている。

この接触子１７０は、第５図および第６図に示す如く、
工具支持台２４の天板８８に固定した支持板９１にねじ
込んだボルト１７２の下端部と、常には若干の距離だけ
離間して下方に位置している。そして後述するように、
サーボモータ４０を回転させて主軸ヘッドエ８を上昇さ
せれば、この主軸ヘッド１８の両側面に夫々取付けた前
記板カム１６２の傾斜カム面１６４が、前記第１クラン
ク２８のローラ１６０に当接して、該クランク２８を軸
１５８を中心として時計方向へ回動させる。これにより
長いアーム部１６８の接触子↓７０が、前記ボルト１７
２の下端部に当接して、工具支持台２２を所定のストロ
ークだけガイドレール８４に沿って上昇させる。なお第
１クランク２８の長いアーム部１６８および短いアーム
部１６７の寸法比率および両アームの折曲角度は、主軸
ヘッド１８の上昇距離と工具支持台２４の上昇距離とが
一致し、かつその上昇速度が同期するような値に予め設
定されているものとする。

（工具挟持部材の解放機構について） 次に、前記第１カム１６２および第１クランク機構２８
により主軸ヘッドエ８および工具支持台２４が一体的に
復動される際に、工具装着部５２中に設けた工具挟持部
材６６が工具２０を解放させるべく作動する第２カムお
よびクランク機構について説明する。第工図および第６
図に示す如く、主軸ヘッド１８の内部に軸１７６を介し
て、Ｌ型形状を有する第２クランク３０が所定の回動角
度だけ揺動可能に取付けられている。この第２クランク
３０を構成する長いアーム部１７８の先端に、ローラ１
８０が回転自在に枢着されると共に、短いアーム部１８
２の先端部は、第６図に示す如く、前記フォーク部８１
として分岐形成されている。

フォーク部８工は、主軸２６を外方から囲繞すると共に
、前記ドローバ−７６の頂部に設けたプラグ７０に挿通
した直交ピン７２の僅か上方に、常には非接触で位置し
て工具解放指令を待機している。

なお、加工指令を受けて主軸２６を回転させるモータ５
６は、その加工終了時に常に定位置で停止する制御がな
されている。従って主軸２６から直角に延出する前記ピ
ン７２も、モータ停止時に、第６図に示す如く、フォー
ク部８１の直下の定位置で停止するので、後述する第２
クランク３０の作動時にフォーク部８工は確実にピン７
２を捕捉し得る。

次に、前記自動交換領域Ｂ中を第２クランク３０が、主
軸ヘッド１８と共に上昇移動する経路中に、所要の傾斜
カム面１８６を有する第２仮カム１８８が配設され、前
記第２クランク３０と当接して所定のカム動作を行なう
ようになっている。

すなわち第２板カム１８８は、第工図および第６図から
判明するように、前記ロータリーエンコーダ４２の垂直
ケーシング面にボルト１９０を介して固定され、その傾
斜カム面上８６を垂直下方に指向させている。そして主
軸ヘッド１８を上昇させると、第２クランク３０におけ
る長いアーム部１７８の先端に軸支したローラ１８０が
、前記板カム１８８の傾斜カム面１８６に乗り上げ、こ
れにより該第２クランク３０は軸１７６を中心として所
定中心角だけ反時計方向へ回動する。このため短いアー
ム部１８２の先端に設けたフォーク部８工が前記直交ピ
ン７２を接触押圧し、ドローバ−７６を所定距離だけ引
下げて工具挟持部材６６を下降させる。そしてボール６
８が前記プルスタッド６４から解除され、工具装着部５
２における工具２０の挟持を解除する。なお第２クラン
ク３０の長いアーム部１７８に板ばね１９２が取付けら
れ、該板ばね１９２の解放端部は主軸ヘッドエ８の頂部
に設けた水平支持板１９４の直立端面に常時接触して、
該クランク３０に時計方向への復帰力を与えるようにな
っている。

なお第１クランク２８および第１板カム１６２の動作タ
イミングは、前記第２クランク３０および第２仮カム１
８８の動作タイミングよりも、常に時間的に先行する関
係に設定されているものとする。すなわち動作説明の項
で述べる如く、第１図に示す基本位置において、例えば
主軸ヘッド１８が２０ｍｍ上昇する間に、第１クランク
２８が第工板カム１６２と接触してカム作動を行なって
工具支持台２４を２０ｍｍ持ち上げ、更に主軸ヘッドエ
８が３０ｍ＋＋＋上昇する過程に移行することにより、
第２クランク３０が第２板カム１８８と当接してカム作
動を行ない、前記ドローバ−７６を押し下げて工具２０
のプルスタッド６４に対する工具挟持部材６６の挟持を
解除するシーケンスに予め設定されている。

実施例の作用 次に、このように構成した実施例に係る工作機械の作用
について説明する。第１図は、主軸ヘッドエ８が通常の
切削加工を終了して、前記加工動作領域Ａにおける上限
の定位置にまで復動して停止し、かつピン７２が第２ク
ランク３０のフォーク部８１と直交する定位置に停止さ
れた後、次の指令を待機している状態を示す。すなわち
１次の指令が引続き切削加工をすべき旨の指令であれば
。

主軸ヘッド１８は加工動作領域Ａを往動して被加工物へ
の加工を行なう。また工具交換指令であれば、当該主軸
ヘッド１８は、後述するように自動交換領域Ｂに向けて
復動上昇する。

なお第１図では、前記ベルクランク１４２の二股部１４
６が、工具把持具９６の軸ピン１３８をＸ方向（第４図
）に押圧している結果として、爪部材１２８，１２８は
解放し工具２０の把持を解除した状態となっている。ま
た第１図では、工具２０のフランジ部１９６に形成した
山形溝２１０は、爪部材１２８より距離αだけ下方に位
置しており、この状態では両爪部材１２８，１２８が閉
成しても、工具２０を定位置で把持することはできない
。しかし主軸ヘッド１８の上昇により、第１図から第８
図（ａ）に示す位置に移行する過程において、第上板カ
ム１６２は第１クランク２８に設けたローラ１６０に当
接するまで距離αだけ移動するので、前述した山形溝２
１０が該爪部材１２８より距離αだけ下方に位置してい
る問題点は解消される。

第１図に示す状態において、工具交換指令が出されると
、前記ＡＣサーボモータ４０が駆動されてボールねじ４
４が回転し、ナツト４６を介して主軸ヘッド１８を自動
交換領域Ｂに向けて垂直に上昇させる。これにより主軸
ヘッド１８は、第８［（ａ）、（ｂ）に示す第１段階の
復動に入る。すなわち第８図（ａ）に示す如く、主軸ヘ
ッド１８は距離αだけ単独で上昇し、これにより前述し
た工具２０の山形溝２１０と爪部材１２８との間の距離
αが吸収される。更に主軸ヘッド１８の上昇により、第
１板カム１６２が第１クランク２８のローラ１６０に当
接して、該クランク２８を＠１５８を中心として時計方
向に回動させる。このためクランク２８の長いアーム部
１６８に設けた接触子１７０が、工具支持台２４の支持
板９１に設けたボルト１７２の下端部と接触するに至る
。このときＡＣサーボモータ４０は微速回転されて、接
触子１７０とボルト１７２との当接音が抑制され、その
後は所定の速度で駆動される。

次いで第８図（ｂ）に示すように、主軸ヘッド１８は例
えば２０１ＩＩＩＩ！上昇する。この上昇過程において
、第１クランク２８は第工板カム１６２とのカム作動下
に更に回動し、フレーム１６に摺動自在に支持した工具
支持台２４を、主軸ヘッド１８と一体的に２０ｆｆｌｆ
ｆｉ上昇させる。この工具支持台２４の上昇により、該
工具支持台２４に軸着した前記ベルクランク１４２も一
体的に上昇し、その上端部に設けたピンフォロワ１５６
は、フレーム１６側に固定した前記溝カム１５２の屈曲
溝１５０に倣って摺動する。これによりカム動作が与え
られて、ベルクランク１４２はピン１４４を中心として
時計方向に若干回動する。すなわちベルクランク１４２
の二股部１４６は、工具把持具９６の軸ピン１３８を、
第２図および第４図において矢印Ｙ方向へ駆動し、一対
の爪部材１２８゜１２８を引張ばね１３６の弾力作用下
に閉成動作させて、工具２０のフランジ部１９６を確実
に把持する。

更に主軸ヘッド１８は、引続き第８図（Ｑ）に示す第２
段階の復動に入る。このとき第１クランク２８のローラ
１６０は、第１板カム１６２の傾斜カム面１６４と当接
して転動している途次にあるので、工具支持台２４は主
軸ヘッド１８と一体的に例えば３０ｍｍ上昇する。また
主軸ヘッド１８の第２段階の復動により、第２クランク
３０の長いアーム部１７８に設けたローラ１８０が、上
方定位置にある第２板カム１８８に当接して、このクラ
ンク３０を軸１７６を中心として反時計方向に回動させ
るに至る。これによって短いアーム部先端のフォーク部
８１が前記直交ピン７２に接触し、該ピン７２を下方に
押圧してドローパー７６を所定距離だけ引下げて工具挟
持部材を下降させる。

このためボール６８が工具２０のプルスタッド６４から
解除され、主軸２６先端の工具装着部５２における工具
２０の挟持も解除される。このとき工具２０は、工具把
持具９６により既に把持されているので（前述）、該工
具２０が自重で下方へ脱落することはない、なおフレー
ムエ６側に固定した溝カム１５２に対して、工具支持台
２４に取付けたベルクランク１４２は上昇するが、ピン
１４４は屈曲溝１５０の傾斜溝を既に通過して主＃１２
６の＃線と平行な溝部に位置しているから、該ベルクラ
ンク１４２はこのエリアではカム作動しない。

次いで主軸ヘッド１８は、第８図（ｄ）に示すように第
３段階の復動に入り、例えば７０ｍｍ上昇する。このと
き第１クランク２８のローラ１６０は第工板カム１６２
の平坦面に乗上げているので、カム作動はせず、従って
工具支持台２４は上昇しないで主軸ヘッド１８だけが単
独で上昇する。また第２クランク３０のローラ１８０も
、第２板カム１８８の平坦面に乗上げてカム作動はしな
いので、前記ドローバ−７６も下方に押し下げられた状
態を保持し、プルスタッド６４は依然挟持を解除された
ままである。しかも前述の如く、工具２０は工具把持具
９６により既に定位置に把持されているから、主軸ヘッ
ド１８の単独上昇により工具２０のアーバー６２が主軸
２６先端の工具装着部５２から抜出される。そして主軸
ヘッド１８は、工具把持具９６により把持されている工
具２０のプルスタッド６４頂部より上方に位置して停止
する。

次に、工具マガジン２２のモータ１０２が駆動されて工
具２０の回転割出しを行ない、先程の工具装着部５２か
ら抜出された工具２０を運び去ると共に、新たに選択さ
れた所望の工具２０を工具装着部５２の下方に到来させ
て軸線を整列させた状態で停止させる。その後に第８図
（ａ）〜（ｄ）に示す前記動作の逆を行なうことにより
、工具の自動交換が達成される。すなわち、主軸ヘッド
１８が７０ｍｍ下降すると、工具装着部５２に工具２゜
のアーバー６２が装着され、更に３０ｍｍ下降すること
により、ドローバー７６に対する第２クランク３０によ
る押圧が解除されて、−群の皿ばね７８の弾力作用下に
、工具挟持部材６６が工具２０のプルスタンド６４を挟
持する。引続き主軸ヘッド１８および工具支持台２４が
２０ｍｍ下降することにより、ベルクランク１４２が逆
作動して、工具把持具９６の輔ピン１３８を第４図にお
いてＸ方向に押圧し、爪部材１２８，１２８を開放して
工具２０に対する把持を解放する。

このように、爪部材１２８，１２８が工具２０に対する
把持を解放した第８図（ａ）に示す状態において、加工
動作指令が出されると、ＡＣサーボモータ４０の駆動に
よりボールねじ４４が回転し、新たに交換された工具２
０を装着した主軸ヘッド１８を、第９図に示すように加
工動作領域Ａに向けて垂直に下降させる。このとき両爪
部材１２８゜１２８は前述の如く大きく解放しているの
で、主軸ヘッド１８はこれら爪部材１２８．↓２８の間
をそのまま通過して、直ちに切削加工に移行することが
できる。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る工作機械によれば、中
空主軸に摺動自在に配設したドローバーを押し下げるべ
く機能する押圧体を主軸の側部に配設するよう構成され
ている。従って、中空主軸の軸方向一端に駆動用モータ
を直結することが可能となり、該駆動用モータによる中
空主軸への動力伝達を効率的に行なうことができ、中空
主軸による加工精度を向上させ得る。また、この場合に
は駆動用モータを停止制御する際に、中空主軸を定位置
で正確に停止させ得るものであり、このため主軸側部に
配設した押圧体とピンとが常に対応的に位置し、従って
ドローバーの押し下げを確実に行ない得る。更に、中空
主軸の側部に押圧体を配置した結果として、主軸ヘッド
の高さ寸法を短かくし得る効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例に係る工作機械の内部
構造を示す縦断面図、第２図は、実施例の工作機械に使
用される工具把持具の概略構成を示す斜視図であって、
一対の爪部材を開成させて工具のフランジ部を把持した
状態を示し、第３図は、工具把持具における一対の爪部
材を解放させて、工具のフランジ部に対する把持を解放
した状態を示し、第４図は、工具把持具の概略平面図、
第Ｓ図は、第１図に示す工作機械の一部切欠側面図、第
６図は、第↓図に示す工作機械の一部切欠平面図、第７
図は、工具マガジンにおける中心部分の一部切欠概略図
、第８図（ａ）〜（ｄ）は、実施例に係る工作機械の動
作順序を示す説明図、第９図は、第８図（ａ）に示す状
態から加工指令を受けて、引続き加工動作に入った場合
を示す説明図であって、工具把持具における解放した両
爪部材の間を主軸ヘッドが通過している状態を示し、第
１０図は、実施例に係る工作機械の主要構成部材の全体
配置を示す概略説明図である。 工６・・・フレーム ２０・・・工具 ３０・・・第２クランク ４０・・・ＡＣサーボモータ ５６・・・駆動用モータ ６４・・・プルスタッド ７２・・・ピン １８・・・主軸ヘッド ２６・・・主軸 ２・・・工具装着部 Ｏ・・・出力軸 ６・・・工具挟持部材 ４・・・スロット ７６・・・ドローパー ７８・・・皿ばね ８１・・・フォーク部 １８８・・・第２板カム 主軸ヘッド 工具 主軸 第２クランク 工具装着部 駆動用モータ 工具挟持部材 ビン フォーク部 ・・第２板カム ＦＩＧ、１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一端に工具装着部（５２）を有する中空主軸（２６）を
   回転自在に支持すると共に、中空主軸（２６）の軸線に
   沿ってフレーム（１６）に移動可能に支持された主軸ヘ
   ッド（１８）と、 その主軸ヘッド（１８）を前記軸線に沿って移動させる
   送り用モータ（４０）と、 前記中空主軸（２６）の中心孔内に摺動自在に挿通され
   、適宜の付勢手段（７８）の作用により、常には中空主
   軸（２６）の工具装着部（５２）に装着された工具（２
   ０）のプルスタッド（６４）を挟持する工具挟持部材（
   ６６）と、 一端が前記工具挟持部材（６６）に連結され、他端側が
   中空主軸（２６）の中心孔内に収容されたドローバー（
   ７６）と、 そのドローバー（７６）の他端側に対向し、かつ前記軸
   線に沿って延びるように前記中空主軸（２６）に形成さ
   れたスロット（７４）と、 前記ドローバー（７６）の他端側に直交状に固定され、
   自由端が前記スロット（７４）を介して前記中空主軸（
   ２６）の外方に延出するピン（７２）と、前記主軸ヘッ
   ド（１８）に移動可能に支持され、前記ピン（７２）に
   係合可能な係合部（８１）を有する押圧体（３０）と、 前記押圧体（３０）とフレーム（１６）との間に設けら
   れ、前記送り用モータ（４０）により主軸ヘッド（１８
   ）が工具交換位置に移動されるに連動して、前記押圧体
   （３０）により前記ピン（７２）を前記付勢手段（７８
   ）に抗して押進させる連動手段（１８８）とより構成さ
   れた ことを特徴とする工作機械。