JPH04201147A - 工作機械における工具自動交換機構 - Google Patents

工作機械における工具自動交換機構

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JPH04201147A
JPH04201147A JP2336829A JP33682990A JPH04201147A JP H04201147 A JPH04201147 A JP H04201147A JP 2336829 A JP2336829 A JP 2336829A JP 33682990 A JP33682990 A JP 33682990A JP H04201147 A JPH04201147 A JP H04201147A
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adapter
arm
hydraulic cylinder
storage device
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Yukihiko Ariyoshi
有吉　幸彦
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Otec KK
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Ariyoshi Kikoshudan KK
Otec KK
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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） 本発明は、工作機械の主軸端部に工具を装着する場合に
おける工具自動交換機構に関するものである。
（従来の技術） 従来の工作機械において主軸に工具を装着する方式とし
ては、第６図に示すような構成のものが代表的である。
すなわち、主軸１端部に円錐孔７１を穿設し、装着すべ
き工具Ｅ側には円錐部材７２を突設し、円錐孔７１に円
錐部材７２を挿入したのちに、円錐部材７２の先端に設
けたグリップ７３をコレットチャックにより把持して牽
引固定するものである。
そしてこの方式の工作機械における工具自動交換機構は
、第７図に示すように、循環するコンベア８５上に工具
Ｅを挿入すべき多数の工具保管孔８１を円周状に配置し
て成る工具保管装置８２を上下動可能な主軸１の側方に
設置し、主軸１と工具保管装置８２の間で工具を搬送す
べき搬送アーム（図示しない）を配置したものである。
しかして工具Ｅを装着するときは、上記工具保管装置８
２に上向きに保管されている工具Ｅを、上記搬送アーム
により把持して上方向に取出し、主軸１に向は横方向に
移送し、工具Ｅを横向きに転回させ、円錐部材７２を円
錐孔７１に挿入してコレットチャック（図示しない）に
把持・牽引させて装着したのち、主軸１を下降して工作
物に対向させ、工作に供する。
また工具を交換するときは、これと逆の操作で工具Ｅを
工具保管装置８２の工具保管孔８１に返却したのち、別
種類の工具を再び上記操作により装着するというもので
あった。
（発明が解決しようとする課題） このように、この従来の工具自動交換機構により工具を
装着するときは、工具保管装置の工具保管孔に上向きに
保管されている工具を上方向に取出し、横方向に移動し
、横向きに転回させ、主軸長さ方向に挿入する操作を行
う。従って搬送アームには上下方向、左右方向、前後方
向に移動可能であり、さらに工具を上向きから横向きに
転回させる構造のものが必要であるため、工具自動交換
機構が複雑大型化するという問題点があった。
また、工具の装着・回収を同一の搬送経路により行うた
め、工具を交換するときには主軸端から取外した工具を
いったん工具保管装置に搬送して回収したのち、改めて
別種類の工具を取出し搬送して装着するという操作か必
要であるため、工具交換に要する時間か長いという欠点
もあった。
そこで、本発明は、工具の搬送方向を簡略化すると共に
、装着・回収経路を峻別することにより、工具の交換を
円滑かつ迅速に行うことのできる工具自動交換機構を提
供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の工具自動交換機構
にあっては、 縦方向に通孔を穿設したアダプタを工具基部に固着する
と共に、 下端を遊端とする垂直な支持杆と上記アダプタを解除可
能に保持する手段とを有する供給アームと、 上端を遊端とする垂直な支持杆を有する回収アームとを
備え、 上記供給アームおよび回収アームを、主軸端と工具保管
装置の間を往復動ずべく配置したことを特徴とする。
（作用） 上記のとおり構成した本発明の工具自動交換機構により
工具を装着するときは、まず工具保管装置に保管された
アダプタを上昇し、該アダプタの通孔に供給アームの支
持杆を挿通させると共に、適宜の保持手段によりアダプ
タを保持させる。そして該供給アームを主軸端部に移送
したのち、上記保持手段を解除すると共にアダプタを下
降させて主軸端に装着し、供給アームを邪魔にならぬ位
置に上昇して工作に供する。
切削を終えた工具を回収するときには、主軸端の下方に
回収アームを配置した状態でアダプタと主軸端との結合
を解除し、アダプタを自重或いは適宜の押圧手段で下降
させ、回収アームの支持杆をアダプタの通孔に挿入する
ことによりアダプタを保持し、前記工具保管装置に移送
する。
この装着・回収操作を通じて、アダプタは前後・左右方
向を支持杆に規定されているので、各アームと工具装着
部及び工具保管装置との受は渡しの際に誤差か生ずるお
それはない。また供給アームおよび回収アームは左右方
向に移動するのみであり、前後方向の移動と工具の転回
は不要である。
また、使用後の工具を回収すると共に別種類の工具を装
着するときは、アダプタと主軸端の結合を解除すると共
に、上方より別種類の工具を主軸端に装着しつつ、いわ
ば玉突式に使用済の工具を下方の回収アームに向は押出
して回収させると、工具の回収と装着を同時に進行させ
ることができる。
（実施例） この発明の具体的構成を図面に示す実施例について以下
詳細に説明する。
工具交換機構の説明に先立ち、まず主軸の前端に工具を
装着する工具装着機構につき以下に説明する。
この工具装着機構は第５図に示すように、工具を回転駆
動する主軸１の前端に、左右方向に移動可能な工具取付
部５を突設する。そして該工具取付部５の前面中央に突
設したガイド突起部３２の両側に、蟻Ｒ３３を上下方向
に沿って穿設し、その両側に遊架状の平坦な嵌合面３４
を設けると共に、その上下両端に嵌合面３４に向かって
上り斜面を形成した誘導斜面３５ａ、３５ｂを対設する
。
またガイド突起部３２には係止ピン嵌人口３６を穿設し
、該係止ピン嵌人口３６に外周の一部が平坦面３７ａの
欠円柱状の係止ピン３７を嵌入し、その下端にピニオン
３８を取付け、ピニオン３８の左右にラック３９ａ、３
９ｂを上下方向に挿通して、ピニオン３８に噛合する。
ラック３９ａの背面上下２か所には係止溝７６．７７を
穿設すると共に、工具取付部５内よりラック３９ａに向
は突出するように付勢した突出杆７８を該係止溝７６に
向は突出当接させる。
また鋼材を下端に向かうに従い太く形成し、上端にＬ型
突起４８を設けて成るクサビ４９を、蟻溝３３内に介装
すると共に、工具取付部５の上面に突出方向に付勢した
突出杆４７の上面に、上記り型突起４８を係止する。
他方、上記工具取付部５に取付けるアダプタ３１には、
ガイド突起部３２に対応する摺動溝４０とその両側に蟻
溝３３に嵌入するＶ字型突起４１を突設し、両端部に嵌
合面３４に接するこれと同一形状の接合面４２と、誘導
斜面３５ａ、３５ｂに摺接する誘導斜面４３ａ、４３ｂ
を形成し、さらに摺動溝４０に係止ビン３７を嵌入する
円弧状凹部４４を穿設する。さらにアダプタ３１の上面
には、通孔５１を上下方向に穿孔すると共に、前面には
工具Ｃの基部を螺着すべき多数の工具取付孔５０と、工
具Ｃの装着方向を規定する横溝５３を穿設する。工具Ｃ
の基部には横溝５３に対応する突起（図示しない）を設
ける。またアダプタ３１の側面には縦方向の溝６９及び
突起嵌合孔７０を穿設する。
次に、本発明の工具自動交換機構につき、第１図乃至第
３図によって説明する。
第１図において、まず前後方向に走る平行なレール１１
．１１の上面に、横長の移動台１２を摺動自在に載置し
、該移動台１２の上面左右には受部材１３．１３を配置
し、また後方には支柱（図示しない）を立設する。
さらに上記移動台１２の上面には、工具Ｃを螺着したア
ダプタ３１を前記工具取付部５に向は搬送すべき部材と
して、図中右端部を上下の二股分岐とする搬送板１５を
、上記受部材１３．１３の上面に摺動自在に立置し、該
搬送板１５の上記二股分岐のうち上方の分岐の先端に取
付材１６．１６を前方に向は突出し、これら取付材１６
．１６の下面に支持杆５２．５２を左右平行に垂下並設
して、供給アーム５４とする。
また、上記搬送板１５右端の下方の分岐には、取付材１
７．１７を前方に突出し、これら取付材１’７．１７の
上面に支持杆６０．６０を左右平行に立設して、回収ア
ーム６１とする。
第２図及び第３図に示すように、上記供給アーム５４の
右端部分にはアダプタ３１が落下しないよう保持する部
材として電磁器５５を配置し、押し引き自在の突起５６
を内方に向は突出させる。
さらに供給アーム５４の上部には、前記工具取付部５の
ラック３９ａ、３９ｂを上方より駆動すべき油圧シリン
ダ５７．５７、及びクサビ４９を押圧すべき油圧シリン
ダ５９を配置する。
これら供給アーム５４および回収アーム６１の支持杆５
２．６−０は、その先端と基端とで直径を異にし、先端
を小径嵌合部６２、基端を大径嵌合部６３とし、先端に
誘導斜面６４、小径嵌合部６２と大径嵌合部６３との間
に誘導斜面６５を設ける。従ってこの支持杆５２．６０
を挿通すべく上記アダプタ３１に穿設した通孔５１は、
その内面を支持杆５２．６０．の形状に対応した形状、
即ち上下に大径孔を、また中間部に小径孔を穿設し、大
径孔の上下端部側及び大径孔と小径孔の間の２か所に誘
導斜面をそれぞれ形成する。支持杆５２゜６０の挿入に
際して通孔５１との間の所謂「こじ」の発生を防止し、
挿入を円滑にするため、これら支持杆５２．６０と通孔
５１は、嵌合開始直後から結合の過程までそれぞれ対応
する嵌合１部以外の部分とは干渉乃至は嵌合関係になら
ないように形成する。
また第１図に示すように、供給アーム５４の取偉材１６
，１６の間に割り込むべき押圧突起１８を先端に有する
押圧アーム１９を、上記搬送板１５の上部より突設した
油圧シリンダ２ｏにより搬送板１５の前面に上下動自在
に垂下する。
さらに上記押圧アーム１９基部の前面には、回収アーム
６１の取付材１７．１７の間に割り込むべき円柱状の突
出部２１を先端（図中右端）に備えた持上げアーム２２
の中央を枢着し、該持上げアーム２２の他端を、上記押
圧アーム１９の基部上方より突設した油圧シリンダ２３
により上下動自在に接続する。
また搬送板１５の背面下部にラックを設け、これに対向
すべきラックを移動台１２に突設すると共に、該ラック
の間に駆動歯車を介装し、該駆動歯車を油圧シリンダ２
７の先端に接続して、油圧−シリンダ２７の押圧作動に
より搬送板１５が右方向に摺動するようにする。
さらに、移動台１２の背面には油圧シリンダ（図示しな
い）を対向させ、この油圧シリンダの押引きにより移動
台１２がレール］、１．１１の上を前後に摺動するよう
にする。
一方、使用していない工具を保管すべき部材として、合
成樹脂材により形成した保管器本体９２の前面にアダプ
タ３１の背面のＶ字型突起４１か嵌合すべき蟻溝９１を
穿設すると共に、保管器本体９２の左右より前方に突出
させた支持板９７゜９７の内側面上下には、先端肩部に
誘導斜面を有する出没可能な突起９６．９６を突出方向
に付勢して設置して、保管器９３を構成する。
この保管器９３を多数個等間隔に配列すると共にそれら
保管器９３の背面を２列の平行な無端チェーン９４．９
４により結合し、該無端チェーン９４．９４を駆動すべ
きスプロケット９８及び適宜の駆動装置を配置し、さら
に保管器９３の背面に向は適宜の押圧手段（図示しない
）を突出可能に設置して、工具保管装置９５を構成する
。この工具保管装置９５は、最前端の保管器９３の前面
が工具取付部５の前面と同一平面を構成するように、主
軸１の側方に隣接させる。
しかして、工具Ｃを螺着したアダプタ３１を工具取付部
５に装着する工程を説明する。
まず第１図Ｈのように、工具Ｃをアダプタ３１の前面に
螺着し、アダプタ３１の背面のＶ字型突起４１を保管器
の蟻溝９１に嵌合して工具保管装置９５の保管器９３に
保持させる。このとき保管器９３．９３左右の突起９６
．９６は突出方向の付勢力に抗して支持板９７内に押し
込まれてアダプタ３１の挿入を妨げないが、アダプタ３
１が保管器本体９２の中央位置に至ると、突起９６，９
６はアダプタ３１側面の突起嵌合孔７０．７０に向は突
出し、アダプタ３１が自重により落下しないよう保持す
る。
そして、無端チェーン９４．９４を回動させて該保管器
９３を工具保管装置９５の最前端に位置させると共に、
前記抑圧手段（図示しない）を保管器９３背面に向は突
出することにより、次に示す工具取出しの際に保管器９
３が回転しないよう、−時的に固定する。
次に、油圧シリンダ２３の押圧作動により持上げアーム
２２を駆動してアダプタ３］を持上げ、保管器９３から
強制的に取り出すと共に、供給アーム５４の支持杆５２
．５２をアダプタ３１の通孔５１，５１に挿入させつつ
上昇し、供給アーム５４の電磁器５５の突起５６を突出
することにより、アダプタ３１か供給アーム５４から落
下しないように保持する。
さらに、移動台１２背面に対向させた油圧シリンダ（図
示しない）の作動により移動台１２をレール１Ｌｌｌ上
に沿って前方に押し出した後、油圧シリンダ２７を押圧
作動して搬送板１５を図中右方向に移動させ、アダプタ
３１を主軸１の工具取付部５の前面上方に配置する。そ
して第２図及び第３図のように、油圧シリンダ５９の押
圧作動によりクサビ４９のＬ型突起４８を押圧してクサ
ビ４９を下方に解除すると共に、油圧シリンダ５９によ
りラック３９ａを押圧して係止ピン３７を回転し、係止
ピン３７の平坦面３７ａとガイド突起部３２の側面とを
同一平面に構成する。すると突出杆７８の先端はラック
３９ａ背面の係止溝７７に突入し、ラック３９ａの適正
位置を保持することにより係止ピン３７の回転を防止す
る。このとき、第５図に示すようにラック３９ｂはピニ
オン３８に噛合しているので、ラック３９ａと逆に上方
に押し出される。
そして第１図のように、供給アーム５４の突起５６を解
除すると共に、押圧アーム１９と持上げアーム２２によ
りアダプタ３１を上下から挟持しつつアダプタ３１を徐
々に押し下げ、供給アーム５４から解放しながらアダプ
タ３１のＶ字型突起４１を工具取付部５の蟻溝３３に嵌
入させる。このとき、アダプタ３１は左右・前後方向を
支持杆５２．５２に規定され、上下方向を押圧アーム１
９及び持上げアーム２２により規定されるので、この下
降・装着操作は極めて確実かつ高精度に行われる。また
第５図のように、アダプタ３１の誘導斜面４３ａは、工
具取付部５の誘導斜面３５ａを摺接しつつ下降し、接合
面４２が嵌合面３４上に接するため、■型突起４１は蟻
溝３３に緊密に結合される。
そこで油圧シリンダ５７によりラック３９ｂを押圧して
ピニオン３８を逆転し、係止ピン３７を円弧状凹部４４
に嵌入すれば、アダプタ３１は工具取付部５に確実に位
置決めされる。このとき突出杆７８の先端はラック３９
ａ背面の係止溝７６に突入し、ラック３９ａの適正位置
を保持することにより係止ピン３７の回転を防止する。
そして、油圧シリンダ５９によるクサビ４９の押圧を解
除すると、突出杆４７が内装するバネの付勢力により突
出し、クサビ４９を上方に押し上げるため、工具取付部
５とアダプタ３１は強力に結合される。
そして搬送板１５は工具保管装置９５などの邪魔になら
ぬ位置に引き下げることにより、装着操作を終了し、主
軸１を回転して切削加工に供するものである。
また、切削を終えた工具Ｃを回収するときには、第２図
及び第３図のように搬送板１５を移動して上下の供給ア
ーム５４および回収アーム６１を再び主軸１の上下に配
置し、油圧シリンダ５７によりラック３９ａを押圧して
ピニオン３７を回転させ、係止ピン３７の平坦面３７ａ
をガイド突起部３２の側面と同一平面を成すようにする
と共に、油圧シリンダ５９によりクサビ４９を押圧する
と、工具取付部５とアダプタ３１の結合が解かれる。
そこで押圧アーム１９及び持上げアーム２２によりアダ
プタ３１を上下から挟持しつつ降下し、回収アーム６１
の支持杆６０．６０をアダプタ３１の通孔５１．５１に
嵌合させることによりアダプタ３１を回収アーム６１に
保持させる。そして搬送板１５を左方向に駆動し、アダ
プタ３１を工具保管装置９５に搬送する。
アダプタ３１を工具保管装置９５に収納するときは、ア
ダプタ３１を工具保管装置９５の最前端に位置する保管
器９３の前面下方に配置し、押圧アーム１９と持上げア
ーム２２により上下から挟持しつつ持上げ、アダプタ３
１背面のＶ字型突起４１を保管器９３の蟻溝９１に嵌合
させつつ上昇して保管器９３に保持させる。このときア
ダプタ３１両側面の突起嵌合孔７０．７０には突起９６
゜９６が突出嵌入するので、アダプタ３１は保管器９３
に保持される。
その後、別種類の工具を装着する場合には、保管器９３
後方の押圧手段を解除し、工具保管装置９５のスプロケ
ット９８を回動して、適宜に別種類の工具を装着した保
管器９３を選択して工具保管装置９５の前端に移動し、
再び上記操作を行って装着・回収する。
また、使用後の工具Ｃを主軸１より回収する操作と連続
して別種類の工具りを装着する場合には、第４図に示す
ようにアダプタ３１と工具取付部５の結合を解除すると
共に、上方より別種類の工具りを装着したアダプタ３１
を工具取付部５に向は下降しつつ、使用済の工具Ｃをい
わば玉突式に下方の回収アーム６１に向は押出して回収
させるようにすると、多種類の工具の回収操作・装着操
作を同時に進行させることができ、工具交換の円滑化及
び工具交換時間の大幅な短縮化を図ることができる。
なお本実施例においては、供給アーム５４及び回収アー
ム６１は左右方向にのみ移動可能として構成したが、こ
れらを夫々上下方向にも移動可能に構成し得る。たたし
その場合には構成の複雑化と共に、多少の搬送精度の低
下は避けられないものと考えられる。
（発明の効果） このように、上記のとおり構成した本発明によれば、供
給アーム及び回収アームは左右方向及び上下方向に移動
するのみてあり、前後方向の移動及び工具の転回は不要
であるため、構成かきわめて簡易であり、装置を小型化
できると共に、搬送精度を向上させることができる。
またアダプタは前後・左右方向を支持杆に規定されてい
るので、各アームと工具装着部及び工具保管装置との受
は渡しの際に誤差か生するおそれはない。
さらに、工具の装着経路と回収経路が異なるため、工具
の装着・回収操作を同時に進行させることか可能となり
、工具交換の円滑化及び工具交換時間の大幅な短縮化を
図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の工具自動交換機構を示す斜視図
、第２図はその要部を示す正面図、第３図はその側面図
、第４図はその使用方法の一例を示す斜視図、第５図は
主軸端とアダプタを装着する部分を示す斜視図、第６図
は従来のテーパ式の工具装着方式を示す側面図、第７図
は従来の工具自動交換機構を示す斜視図である。 １・・・主軸、３１・・・アダプタ、５１・・・通孔、
５２゜６０・・・支持杆、５４・・・供給アーム、６１
・・・回収アーム、Ｃ・・・工具、・・・工具保管装置
特許出願人　　有吉機工集団（ほか１名）代理人　　牧
　口部（ほか３名） 第４図 第６図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 縦方向に通孔を穿設したアダプタを工具基部に固着する
    と共に、 下端を遊端とする垂直な支持杆と上記アダプタを解除可
    能に保持する手段とを有する供給アームと、 上端を遊端とする垂直な支持杆を有する回収アームとを
    備え、 上記供給アームおよび回収アームを、主軸端と工具保管
    装置の間を往復動すべく配置したことを特徴とする工作
    機械の工具自動交換機構。
JP2336829A 1990-11-30 1990-11-30 工作機械における工具自動交換機構 Pending JPH04201147A (ja)

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KR940002678B1 (ko) 1994-03-30
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