JPH042756Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は工作機械の工具交換装置（ATC装置）
に関し、特に、工具マガジンの各ツールポツトに
工具を脱着可能に保持する工具のクランプ装置に
係る。

「従来の技術」 工具マガジンの各ツールポツトには、装着され
た工具の脱落を防止するためのクランプ装置が必
要である。従来のこの種の装置には、工具ホルダ
上部のプルスタツドに係合する剛球を設け、その
剛球を圧縮ばねで付勢して工具ホルダを把握する
もの、または、工具ホルダの位置決めキー部のＶ
溝に係合する板ばね部材を設け、その板ばね部材
の付勢力により工具ホルダを把握するものがあつ
た。これらの圧縮ばねまたは板ばね部材の付勢力
は工具ホルダが脱落しない程度の付勢力に設定さ
れ、ツールポツトへの工具ホルダの脱着は、工具
交換アームにより強く押し込み、または引き出す
ことにより行つていた。

しかし、工具交換動作の高速化に伴い、これら
圧縮ばね等の付勢力も高速動作に耐える強いもの
が必要になる。一方、圧縮ばね等の付勢力の強化
は、工具交換アームに余分な力を必要とし、高速
動作の妨げになるという問題点があつた。

また、ロツク機構のアンロツクをシリンダ装置
により行うものもあるが、構造が複雑で高価なも
のになるという問題点があつた。

「考案が解決しようとする問題点」 本考案は上記の問題点を解決するためなされた
ものであり、ツールポツトに装着された工具ホル
ダを高速動作に耐えて確実に把握することができ
ると共に、工具受け渡しの際に軽い力で工具ホル
ダの脱着ができ、工具交換アームに負担をかけな
い工具マガジンの工具クランプ装置を提供するこ
とを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本考案の構成を、実施例に対応する第７図を用
いて説明する。上記の目的を達成するため本考案
では、先端が相対的に閉じる方向に付勢され、ツ
ールポツト６０に挿入された工具ホルダ６５のプ
ルスタツド６７を挟持するように各ツールポツト
６０内に移動可能に設けられたツールクランプピ
ン７０，７１と、そのツールクランプピン７０，
７１に当接可能に設けられ、その付勢力（圧縮ば
ね７８，７９）に抗して該ツールクランプピン７
０，７１を開く方向に移動させる移動部材（プツ
シユピン８３）と、その移動部材（プツシユピン
８３）を、前記ツールクランプピン７０，７１か
ら逃げる方向に付勢するばね８４と、工具交換位
置に割出され工具交換が可能な姿勢にされたツー
ルポツト６０の前記移動部材（プツシユピン８
３）に当接可能な工具マガジン本体２０の位置に
配設され、工具交換時に該移動部材（プツシユピ
ン８３）を作動させて前記ツールクランプピン７
０，７１を僅かに開くための作動部材（当接ピン
１１７）と、を備えることを特徴とする工具マガ
ジンの工具クランプ装置が提供される。

「作用」 上記の構成によれば、ツールポツト６０に挿入
された工具ホルダ６５はそのプルスタツド６７が
ツールクランプピン７０，７１により挟持されク
ランプされる。ツールクランプピン７０，７１の
付勢力を十分強くすることにより工具ホルダ６５
をマガジン１１の高速動作に耐えて確実に把握す
ることができる。このとき、移動部材（プツシユ
ピン８３）は、ばね８４による付勢力によりツー
ルクランプピン７０，７１から逃げているため、
クランプ力が緩むことはない。

一方、工具１４の受け渡しの際には、当該ツー
ルポツト６０を工具交換が可能な姿勢にすること
により、前記作動部材（当接ピン１１７）が前記
移動部材（プツシユピン８３）を作動させてツー
ルクランプピン７０，７１を僅かに開く。このた
め、ツールクランプピン７０，７１がプルスタツ
ド６７を挟持する力が緩み、僅かな力で工具ホル
ダ６５を引き抜くことができる。また、工具ホル
ダ６５を挿入する際も、ツールクランプピン７
０，７１がすでに開いているため僅かな押し込み
力でプルスタツド６７によりツールクランプピン
７０，７１を押し開き、工具ホルダ６５を装着す
ることができる。

「実施例」 本考案の実施例について図面に従つて具体的に
説明する。

第１図は本考案に係る工具交換装置が搭載され
たマシニングセンタを示す斜視図、第２図は平面
図である。

基台１に直立して固定されたコラム２に主軸台
３が支持されている。主軸台３はリニアガイド４
に案内されＺ軸送りモータ５及び送りねじ６によ
り上下方向に移動される。テーブル７は水平面で
Ｘ−Ｙ方向に移動可能である。主軸台３には主軸
モータ８及び主軸９の他に、工具交換装置１０
（以下ATC装置１０という）が搭載されている。
ATC装置は、回転型の工具マガジン１１を備え、
マガジンモータ１２により回転駆動されて選択工
具が割出され、エアシリンダ１３により選択され
た工具が取出される。また、主軸台３には工具マ
ガジン１１と主軸９との間で工具１４を交換する
工具交換アーム１５が組付けられている。両端に
工具把持爪１６を備えた工具交換アーム１５はア
ーム駆動モータ１７により旋回及び上下動され、
工具１４の交換を行う。

（工具マガジンの説明） 第３図は工具マガジンの縦断面を示す第２図の
Ａ−Ａ線断面図である。第４図は第３図のＢ−Ｂ
線断面図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線階段断面図
である。

主軸台３の側面にマガジンベース２０がボルト
２１により締着されている。マガジンベースはそ
の座の部分２０Ａが主軸台３に密着し、主軸台３
との距離すなわち主軸９の中心線との距離が定め
られる。

マガジンベース２０の中央には、略円筒形状を
したセンタ治具２２が取付けられている。センタ
治具２２は、回転する工具マガジンを支承する軸
となる部材であり、底部のフランジ部２２Ａがマ
ガジンベース２０に密着し、４本のボルト２３に
より締着されている。また、その円筒部の根元付
近には上下方向（径方向）に孔２２Ｂが明けら
れ、エアシリンダ１３により駆動されるロツド１
１４が上下に挿通されている。

センタ治具２２の円筒部側周面にはねじが切ら
れている。そのねじに、円筒形状をなし内周面に
ねじが切られたアダプタ２４が螺合して組付けら
れている。組付けられたアダプタ２４は、ナツト
２５により軸方向（第３図右方向）に押圧され固
定される。ナツト２５は止めビス３４により遊動
しないように固定される。ナツト２５はアダプタ
２４をセンタ治具２２の所望の位置に固定するた
めの固定手段をなす。アダプタ２４は、マガジン
２８を支承するベアリング２６，２６′を組付け
るための部材であり、その外周面は精密に研磨さ
れている。

アダプタ２４に組付けられた２つのベアリング
２６，２６′により、略円筒形状をしたマガジン
フランジ２７が回転自在に支承されている。マガ
ジンフランジ２７には環形状をしたマガジン２８
が、ピン２９により位置決めされボルト３０によ
り締着されている。そのマガジン２８の裏面に
は、10個のツールポツトブラケツト３１が放射状
にボルト３２及びピン３３により締着されてい
る。各ツールポツトブラケツト３１には工具１４
及び工具ホルダ６５を格納するツールポツト６０
が支承される。

上記の様に、マガジン２８等工具マガジン１１
の全ての回転部分（２７，２８，３１，６０等な
ど）は、センタ治具２２に螺合されるアダプタ２
４によりベアリング２６，２６′を介して支承さ
れる構造になつている。このため、アダプタ２４
を回動することによりマガジン２８等回転部分の
回転中心軸線方向の位置を微調整することがで
き、マガジンベース２０の座の部分２０Ａを現合
により切削したスペーサによる調整をしなくて
も、アダプタ２４の回動位置により主軸９の中心
線との距離を調整することができる。

マガジンフランジ２７の裏面側端面には、10個
のカムフオロワ３５が同一円周上に配置され取付
けられている。カムフオロワ３５は円筒ローラ状
をなし、回転自在に片持軸支されている。

第４図及び第５図に示す様に、上記10個のカム
フオロワ３５と係合するバレルカム３６が、上下
二つのブラケツト３７，３８により垂直に軸支さ
れている。上下のブラケツト３７，３８はそれぞ
れボルト３９，４０によりマガジンベース２０に
締着され、各ブラケツト３７，３８内に組込まれ
たベアリング４１，４２によりバレルカム３６を
回転自在に軸支する。バレルカム３６は、軸形状
部材にスパイラル状に案内面３６Ａが創成された
ものであり、その案内面３６Ａに前記10個のカム
フオロワ３５が順次係合してマガジンフランジ２
７を回転駆動する。

バレルカム３６はユニバーサルジヨイント４３
を介して駆動軸４４に連結され、駆動軸４４はマ
ガジンモータ１２と一体となつた減速機４５の出
力軸４６に連結されている。従つて、マガジンモ
ータ１２の回転に従つてバレルカム３６が回動
し、バレルカム３６の回動に従動してマガジンフ
ランジ２７及びマガジン２８が回動される。

再び第３図を参照し説明する。回転駆動される
マガジンフランジ２７の前端面には、環状のスリ
ツト板５０がビス５１により締着されている。ス
リツト板５０は薄いステンレス板により形成さ
れ、多数のコード化されたスリツトが打ち抜かれ
ている。一方、マガジンベース２０に固定された
センタ治具２２の先端部に締着されるナツト２５
に、センタ取付腕５２がボルト５３で締め付けら
れて組付けられ、そのセンサ取付腕５２の先端部
に割出位置センサ５４が取付けられている。割出
位置センサ５４は前記スリツト板５０を挟むよう
に配設された発光部５４Ａと受光部５４Ｂとから
なり、スリツト板５０に形成されたスリツトの透
過光を検出してマガジン２８の割出位置を検出す
る。割出位置センサ５４からの信号線５５はセン
サ治具２２の中心孔２２Ｃを挿通して機械本体に
配線される。マガジン２８の前端面にはカバー５
６がボルト５７により締着され、割出位置センサ
５４等を保護する。

マガジンに放射状に取付けられたツールポツト
ブラケツト３１には、揺動軸６１によりツールポ
ツト６０が揺動自在に支承されている。

第６図はツールポツト６０の正面図、第７図は
断面図、第８図は右側面図、第９図は第７図のＤ
−Ｄ線断面図、第１０図は底面図である。第７図
は工具ホルダが装着された状態を示している。

ツールポツト本体６２はアルミダイカストで形
成され、底面には工具ホルダ６５のアーバー６６
が密着するテーパ孔６３が設けられている。テー
パ孔６３の上方に連通するプルスタツド室６４に
は、２本のツールクランプピン７０，７１がそれ
ぞれ水平方向に揺動自在に直立ピン７２，７３に
より支承されている。ツールクランプピン７０，
７１は工具ホルダ６５のプルスタツド６７を挟圧
してクランプするための部材であり、その上下面
が平面に面削され、また、その先端は球面形状に
仕上げられている。各ツールクランプピン７０，
７１の先端付近は、それぞれアシストピン７４，
７５により押圧されている。アシストピン７４，
７５はツールポツト本体６２の孔７６，７７に挿
通されて摺動自在に案内され、圧縮ばね７８，７
９により中央部に向かつて付勢されている。アシ
ストピン７４，７５の先端には溝が設けられ、そ
の溝がツールクランプピン７０，７１の面削され
た部分に係合してツールクランプピン７０，７１
の他端を支持すると共に、２本のツールクランプ
ピン７０，７１の間隔が狭くなるように押圧して
いる。圧縮ばね７８，７９の後端は孔７６，７７
を塞ぐように組付けけられたポツトカバー８０に
より押えられている。ポツトカバー８０は鋼板に
より形成され、ビス８１によりツールポツト本体
６２に取付けられる。

ツールクランプピン７０，７１の球面形状をし
た先端は、プツシユピン８３の先端に当接してい
る。プツシユピン８３は２本のツールクランプピ
ン７０，７１を押し開くための部材であり、先端
８３Ａがテーパ形状に、後端８３Ｂが球面形状に
形成され、中央に大径部８３Ｃを有している。大
径部８３Ｃは袋状に形成され、その袋状部に圧縮
ばね８４が嵌挿される。プツシユピン８３は、ツ
ールポツト本体６２のプルスタツド室６４に連通
するプツシユピン室８５の円弧状の天井面８５Ａ
及び床面８５Ｂに挿通されて摺動自在に水平に案
内されている。プツシユピン８３はその袋状部に
嵌挿された圧縮ばね８４によりツールクランプピ
ン７０，７１から逃げる方向（第７図において右
方向）に付勢されており、プツシユピン室８５を
塞ぐ蓋材８６により外部への突出を規制されてい
る。蓋材８６はボルト８７によりツールポツト本
体６２に締着されている。

常時には、プツシユピン８３は圧縮ばね８４の
付勢力により大径部８３Ｃが蓋材８６に当接する
位置まで後退している。この後退位置では、ツー
ルクランプピン７０，７１の先端はプツシユピン
８３の先端テーパ部８３Ａの比較的小径な箇所に
当接し、２本のツールクランプピン７０，７１は
間隔が狭められた開口度の小さな状態に保たれ
る。一方、プツシユピン８３を圧縮ばね８４の付
勢力に抗して押し込むと、プツシユピン８３が前
進し、先端のテーパ部８３Ａにより２本のツール
クランプピン７０，７１をアシストピン７４，７
５の圧縮ばね７８，７９の付勢力に抗して押し拡
げ、開口度を大きくすることになる。プツシユピ
ン８３は、ツールクランプピン７０，７１に当接
可能に設けられその付勢力に抗してツールクラン
プピン７０，７１を開く方向に移動させる移動部
材をなす。

ツールポツト本体６２の中央部上方には孔８９
が設けられ、ツールポツト本体６２を支持する揺
動軸６１が嵌挿されている。またツールポツト本
体６２のプツシユピン８３側上方は、両端が腕木
状に上方に延出し、その腕木部分９０Ａ，９０Ｂ
に橋架してローラ軸９２がビス９３により固定さ
れている。ローラ軸９２にはオイルレスベアリン
グ９４を介してツールポツトローラ９１が回転自
在に支持されている。ツールポツトローラ９１は
中央部が膨らんだエンタシス形状をなし、ツール
ポツト６０を水平姿勢から90°反転させる際に使
用される部材である。

ツールポツト本体６２のプツシユピン８３側の
側面には、２つの円板ローラ９５，９６が設けら
れている。円板ローラ９５，９６は軸９７にベア
リング９８を介して回転自在に支持され、その一
部がツールポツト本体６２の側面から突出するよ
うに設けられている。

ツールポツト本体６２の底面において、テーパ
孔６３の周辺に突起９９，１００が設けられてい
る。この突起９９，１００はツールポツト６０に
挿入された工具ホルダ６５のキー溝に係合し、工
具ホルダ６５の回転位置を規制するためのもので
ある。また、底面付近の側面に、ツールポツト板
ばね１０１がビス１０２により取付けられてい
る。このツールポツト板ばね１０１は、先端部が
工具ホルダ６５のＶ溝１０３に係合し、工具ホル
ダ６５の落下を防止するための部材である。

再び、第３図を参照し説明する。ツールポツト
ブラケツト３１に揺動軸６１により揺動自在に取
付けられたツールポツト６０は、水平な姿勢に保
持されて回転割出しされる。このとき、ツールポ
ツト６０はツールポツト本体６２の側面がマガジ
ン２８に固定されたボルト１０５に当接し、ツー
ルポツト本体６２から突出した２つの円板ローラ
９５，９６がガイドレール１０６の内周面に当接
して案内され、水平な姿勢を保つ。ガイドレール
１０６は大きな環状の部材であり、マガジンベー
ス２０と一体に形成されている。また、その下端
部は工具取出しのため切欠き１０７が設けられて
いる。

最も下の位置に割出されたツールポツト６０は
揺動軸６１を中心に90°回転され、工具交換アー
ム１５による工具交換が可能な姿勢にされる。こ
の機構について第３図及び第４図を参照し説明す
る。

マガジンベース２０の下方に、２つのガイド１
１０，１１１がボルト１１２により締着され、こ
のガイド１１０，１１１に案内されて上下に摺動
自在にアシストブロツク１１３が設けられてい
る。アシストブロツク１１３は長いロツド１１４
及びＲ／Ｌジヨイント１１５を介してエアシリン
ダ１３に連結され、エアシリンダ１３により上下
に駆動される。なお、ロツド１１４はセンタ治具
２２に明けられた孔２２Ｂを挿通してＲ／Ｌジヨ
イント１１５に連結されている。

アシストブロツク１１３には断面がＵ字形状の
Ｕ字溝１１３Ａが設けられている。マガジンの最
も下の位置に割り出されたツールポツト６０は、
そのエンタシス形状をしたツールポツトローラ９
１がＵ字溝１１３Ａに係合する。他の割出位置で
は２枚の円板ローラ９５，９６がガイドレール１
０６に案内されて水平な姿勢を保持されたツール
ポツト６０は、最下位の位置ではツールポツトロ
ーラ９１がＵ字溝１１３Ａに係合して水平な姿勢
を維持する。そして、エアシリンダ１３を作動さ
せ、アシストブロツク１１３を上昇させることに
より、想像線で第３図に示す様に、割出されたツ
ールポツト６０が揺動軸６１を中心に90°回転さ
れたマガジン１１から取出され、工具交換アーム
１５による工具交換が可能な姿勢にされる。

このとき、ツールポツト６０のプツシユピン８
３が当接ピン１１７の頭部に当接し押し込まれ
る。当接ピン１１７はマガジンベース２０に固定
され、その頭部の高さがプツシユピン８３の押し
込み量を適切にするように設定されている。

すなわち、ツールポツト６０を90°回転させた
際のプツシユピン８３の押し込み量は、工具ホル
ダ６５のプルスタツド６７がツールクランプピン
７０，７１から完全に外れ脱落してしまわないよ
う僅かに係合を保つ程度に、ツールクランプピン
７０，７１が開かれる押し込み量に設定される。
いわば、２本のツールクランプピン７０，７１の
挟持によるプルスタツド６７のクランプを、完全
にアンクランプとならない程度に緩めるのであ
る。このようにクランプを緩めることにより、僅
かな力により工具ホルダ６５をツールポツト６０
から引き抜くことができ、また、差し込み装着す
ることができる。このため、工具交換の際に工具
交換アーム１５に作用する力が小さくてすみ、工
具交換を高速化することができる。当接ピン１１
７は、工具交換時に移動部材（プツシユピン８
３）を作動させて前記ツールクランプピン７０，
７１を僅かに開くための作動部材をなす。

エアシリンダ１３で駆動されるロツド１１４に
はLSドグ１１８，１１９が取付けられ、マガジ
ンベース２０に固定されたリミツトスイツチ１２
０，１２１によりアシストブロツク１１３の上昇
位置、下降位置を検出する。

第４図に示す様に、マガジンベース２０の右肩
には、手動アンクランプ装置１２３が取付けられ
ている。手動アンクランプ装置１２３はツールポ
ツト６０のツールクランプピン７０，７１を緩
め、各ツールポツト６０に工具ホルダ６５及び工
具１４を装着しあるいは取外すのに用いられる装
置である。

第１１図は第４図のＥ−Ｅ線断面図である。マ
ガジンベース２０に台１２４がボルト１２５によ
り固定され、その台１２４にレバー１２６が軸１
２７により揺動自在に取付けられている。レバー
１２６の先端には球形状のハンドル１２８が取付
けられ、後端には台１２４との間に引張りばね１
２９が張設され、その後方にレバー１２６の開き
を規制するストツパボルト１３０が取付けられて
いる。レバー１２６の中程には押圧ピン１３１が
設けられ、ハンドル１２８を手で押すことにより
押圧ピン１３１がその位置に割出されたツールポ
ツト６０のプツシユピン８３を押圧するように構
成されている。

（工具交換アームの説明） 第１２図は主軸台３の左側面を覆う工具マガジ
ン１１を取外して見た第２図のＦ−Ｆ線矢視図で
ある。

主軸台３には、カム軸２０１が回転自在に垂直
に軸支されている。カム軸２０１の上端にはかさ
歯車２０２，２０３が設けられ、カム軸２０１は
アーム駆動モータ１７により回転駆動される。カ
ム軸２０１には、２枚の板カム２０５，２０６か
らなるパラレルカム２０７、円筒部材２０８の周
面に形成された２つの円筒溝カム２０９，２１
６、及び円筒部材２０８の底面に形成された平面
溝カム２１０の４つのカムが設けられている。

カム軸２０１に隣接し、主軸台３の天井壁に円
筒形状のブラケツト２１１が固定されている。そ
の円筒ブラケツト２１１及び主軸台３のリブ部２
１２にタレツト２１３が回転自在に支承されてい
る。タレツト２１３は３板の円板と、その円板に
挟まれ回転自在に支持された多数の従節ローラ２
１４，２１５からなり、パラレムカム２０７の従
動子を構成している。パラレムカム２０７の２板
の板カム２０５，２０６はタレツト２１３の従節
ローラ２１４，２１５に当接し、タレツト２１３
の回転位置を規制する。そしてカム軸２０１の一
回転の間にタレツト２１３を間欠的に180°回転さ
せる。

タレツト２１３の内周面にはスプラインキーが
設けられている。そのスプラインキーに、上部に
スプライン２１７が形成されたアーム軸２１８が
係合し支承されている。アーム軸２１８は下軸端
に工具交換アーム１５が取付けられ、工具交換ア
ーム１５の下降、旋回、上昇を行う軸である。

アーム軸２１８の中程に、環状部材２１９が固
定されている。環状部材２１９には環状溝２２０
が形成され、その環状溝２２０に揺動レバー２２
１の先端に設けられた第１の接触子２２２が係合
している。揺動レバー２２１は主軸台３の壁部に
水平に設けられた支持軸２２３を支点として上下
に揺動自在に支承され、その中程に設けられた第
２の接触子２２４が円筒部材２０８の円筒溝カム
２０９に係合している。すなわち、アーム軸２１
８の上下方向の位置は揺動レバー２２１を介して
円筒溝カム２０９によつて規制され、カム軸２０
１の一回転の間に円筒溝カム２０９に従動して間
欠的に一往復上下に移動される。

また、第２の円筒溝カム２１６は主軸９に装着
された工具１４をクランプ、アンクランプするた
めのカムであり、図示しない従動機構により円筒
溝カム２１６に従動して主軸９の工具１４がクラ
ンプ又はアンクランプ状態にされる。

第１３図は主軸台３の底壁におけるアーム軸２
１８の支承部を示す断面図である。

主軸台３の底壁に環形状のブツシユ２２６が嵌
着され、そのブツシユ２２６の内周にベアリング
２２７を介して平歯車２２８が回転自在に支持さ
れている。平歯車２２８の中心にはアーム軸２１
８が挿通され、メタル軸受２２９により回転及び
軸方向に摺動自在に支承されている。平歯車２２
８とアーム軸２１８は互いに独立に回転すること
ができる。平歯車２２８の下端面には中央にアー
ム軸２１８が挿通する孔が明けられた円盤２３０
が固定され、平歯車２２８と共に回転する。円盤
２３０には２本の開閉ピン２３１，２３２が下方
に突出して設けられている。この開閉ピン２３
１，２３２は工具交換アーム１５の工具把持爪１
６を開閉するための部材である。

第１４図は平歯車の駆動機構を示す第１２図の
Ｇ−Ｇ線断面図である。

主軸台３の底壁上に、揺動アーム２３５が水平
方向に揺動自在に設けられている。揺動アーム２
３５は、主軸台３の底壁に直立した軸２３６にそ
のボス部２３５Ａが支承され、短辺側のアーム２
３５Ｂから上方に突出して設けられた接触子２３
７が円筒部材２０８の底面の平面溝カム２１０に
係合する。また長辺側のアーム２３５Ｃの先端に
は、セグメントギア２３８が固着され、平歯車２
２８と噛合している。すなわち、平歯車２２８の
回転位置は揺動アーム２３５を介して平面溝カム
２１０によつて規制され、カム軸２０１の一回転
の間に平面溝カム２１０に従動して間欠的に約
45°の角度だけ往復動される。

第１５図はアーム軸２１８の軸端に取付けられ
る工具交換アーム１５の平面図、第１６図及び第
１７図はそれぞれ上蓋を取外して示した斜視図及
び平面図である。第１６図及び第１７図では理解
を容易にするため一方の工具把持爪１６が突出
し、他方の工具把持爪１６が格納された状態で示
されているが、実際にはこのようなことはなく、
二組の工具把持爪１６は一緒に突出され、また格
納される。

アーム本体２４１はアルミダイカストで形成さ
れ、中央部に島部２４２のある薄い箱体状をな
す。島部には６つのボルト孔２４３が貫通して明
けられている。上蓋２４４もアルミダイカストで
形成され、中央部に丸穴２４５が明けられ、その
丸穴の周辺に２つの円弧状の透孔２４６，２４７
が設けられている。上蓋２４４はビス２４８によ
りアーム本体２４１に取付けられている。工具交
換アーム１５はアーム本体２４１の島部２４２上
面がアーム軸２１８の軸端に密着され、ボルト孔
２４３に挿通される６本のボルトにより締着され
る。

島部２４２を中心に２組の工具把持爪１６が対
称に配設されている。アーム本体２４１の前方に
は、アルミ材で形成されアーム本体２４１の前蓋
を兼ねるブロツク状の遮蔽部材２５０が固定さ
れ、その遮蔽部材２５０と中央の島部２４２との
間に２本のスライド軸２５１，２５２が架設され
ている。２本のスライド軸２５１，２５２に、略
Ｌ字形状をしたスライダ２５３がリニアベアリン
グ２５８を介して軸方向に摺動自在に支持されて
いる。

スライダ２５３は２つの支持軸２５４，２５５
を備え、それぞれの支持軸２５４，２５５に左右
一対のの工具把持爪１６が水平方向に揺動自在に
支持されている。また、スライダ２５３の中央部
は板状に前方に延出し、工具ホルダ６５のキー溝
に係合するノツチ部分２５６をなしている。スラ
イダ２５３のノツチ部分２５６は遮蔽部材２５０
に設けられた平溝２５７を挿通して前方に突出す
ることが可能である。

スライダ２５３に揺動自在に取付けられた工具
把持爪１６には「く」字形状の長孔状透孔からな
る案内溝２６０が明けられている。その案内溝２
６０に挿通して固定ピン２６１がアーム本体２４
１に直立して固定されている。工具把持爪１６
は、案内溝２６０と固定ピン２６１との係合によ
つて支持軸２５４，２５５を支点とした揺動位置
が規制され、スライダ２５３の前進後退に従動し
て工具把持爪１６が開閉される。たとえば、第１
７図右方に示すスライダ２５３の後退位置では、
固定ピン２６１は案内溝２６０の前端部に係合
し、工具把持爪１６は閉じた状態でアーム本体２
４１内に格納される。このとき、第１６図右方に
示す様に、工具把持爪１６はアーム本体２４１及
び遮蔽部材部材２５０と一体となつたかのように
格容され、外部から切屑等がアーム本体２４１の
内部に侵入するおそれがない。

スライダ２５３が後退位置から第１７図左方に
示す前進位置に進むに従い、工具把持爪１６はア
ーム本体２４１から突出されると共に徐々に開
き、固定ピン２６１が案内溝２６０の「く」字形
状の折曲部付近に係合するときに最も工具把持爪
１６が開かれる。そして、スライダ２５３の前進
端では固定ピン２６１が案内溝２６０の後端部に
係合し、工具把持爪１６は突出した状態で閉じら
れる。このとき、スライダ２５３のノツチ部分２
５６は、ブロツク部材２５０の平溝２５７から突
出した状態になる。

スライダ２５３の後端部には、やや長孔形状を
した透孔からなる係合孔２６２が設けられてい
る。この係合孔２６２に主軸台３の円盤２３０に
下方に突出して設けられた開閉ピン２３１，２３
２が係合し、円盤２３０及び平歯車２２８の回動
に従動してスライダ２５３が前進又は後退され、
工具把持爪１６が開閉される。開閉ピン２３１，
２３２及び開閉ピン２３１，２３２を駆動する平
歯車２２８、揺動アーム２３５、平面溝カム２１
０等の駆動機構は、工具把持爪１６がアーム本体
２４１から突出して工具を把持する工具把持位置
をアーム本体２４１内に収容する収容位置とに移
動されるように、スライダ２５３を移動する移動
手段をなす。

第１８図は第１７図のＨ−Ｈ線断面である。

アーム本体２４１の底壁にブロツク状のストツ
プベース２６３がボルト２６４により締着されて
いる。ストツプベース２６３の中央には段付孔２
６５が設けられ、その段付孔２６５にストツプピ
ン２６６が摺動自在に嵌挿されている。スツトプ
ピン２６６は頭頂部が球形状に形成された段付ピ
ンであり、圧縮ばね２６７により段付孔２６５か
ら突出する方向に付勢されている。常時は、スト
ツプピン２６６の頭頂部がスライダ２５３の底面
に当接した状態でスライダ２５３が摺動され、第
１８図に示す様に、スライダ２５３が前進端に進
み、工具把持爪１６が突出して閉じた位置では、
ストツプピン２６６がスライダ２５３の係合孔２
６２に係合し、スライダ２５３を固定する。固定
されたスライダ２５３を後退させる際には、円盤
２３０に設けられた開閉ピン２３１，２３２が上
蓋２４４の透孔２４６，２４７を挿通して各スラ
イダ２５３の係合孔２６２に挿入され、ストツプ
ピン２６６を押し下げて係合を外し、そのまま円
盤２３０を回動させてスライダ２５３を後退させ
る。

（作動等の説明） 以上の構成に基づき工具交換装置の作動につい
て説明する。

第１９図は工具交換装置の作動を示すタイミン
グチヤートである。

加工中など、工具交換を行わない待機状態で
は、アーム軸２１８は上昇端に位置し、円盤２３
０に設けられた２本の開閉ピン２３１，２３２が
工具交換アーム１５の各スライダ２５３の係合孔
２６２に挿入された状態で保持される。このと
き、開閉ピン２３１，２３２の回動位置はスライ
ダ２５３を後退させ工具把持爪１６をアーム本体
２４１内に格納した位置に維持される。

加工が終了するとＺ軸送りモータ５が駆動さ
れ、工具１４が被加工物と干渉しない位置まで主
軸台３が上昇される（第１９図に４０１で示す）。
同時に主軸９の定位置停止が行われる（第１９図
４０２）。また、工具マガジン１１のエアシリン
ダ１３が上昇され、割出されたツールポツト６０
が90°回転されて工具交換が可能な姿勢にされる
（第１９図４０３）。

このとき、ツールポツト６０のプツシユピン８
３が当接ピン１１７の頭部に当接して押し込ま
れ、２本のツールクランプピン７０，７１の開口
度が拡げられる。このため、工具ホルダ６５のプ
ルスタツド６７のクランプは工具ホルダ６５が脱
落しない程度に緩められ、僅かな引張り力で工具
ホルダ６５をツールポツト６０から抜き取ること
が可能になる。

ツールポツト６０が90°回転され工具交換が可
能な姿勢にされると直ちにアーム駆動モータ１７
が駆動されカム軸２０１が回転を始める（第１９
図４０４）。カム軸２０１が約20°回転したところ
から平面溝カム２１０のカム高さが上昇を始め、
揺動アーム２３５の旋回を始める（第１９図４０
５）。揺動アーム２３５のセグメントギヤ２３８
により平歯車２２８が回転駆動され、円盤２３０
及び開閉ピン２３１，２３２が約45°回転される。
この結果、工具交換アーム１５の２つのスライダ
２５３が共に後退端から前進端に駆動される。ス
ライダ２５３の前進に従い、工具把持爪１６はア
ーム本体２４１から突出を開始する。工具把持爪
１６は初めは「く」字形状をした案内溝２６０の
前方半分の傾斜により開きながら突出する。スラ
イダ２５３がさらに前進し、案内溝２６０の後方
の傾斜部分に固定ピン２６１が係合するようにな
ると工具把持爪１６は閉じ始め、スライダ２５３
の前進端では工具把持爪１６はアーム本体２４１
から突出して閉じられる。このとき、工具交換ア
ーム１５の左右それぞれ一対の工具把持爪１６は
それぞれ主軸９及び工具マガジン１１の工具ホル
ダ６５を把持する。

されにカム軸２０１の回転が進むと、第２の円
筒溝カム２１６により主軸９に保持された工具及
び工具ホルダ６５がアンクランプ状態にされた
後、円筒溝カム２０９のカム高さが下降を始め、
アーム軸２１８を下降させて工具及び工具ホルダ
６５の抜取りを開始する（第１９図４０６）。ア
ーム軸２１８の下降に従い、各スライダ２５３の
係合孔２６２に挿入されていた開閉ピン２３１，
２３２が外れるが、係合孔２６２の真下に位置す
るストツプピン２６６が圧縮ばね２６７の付勢力
により係合孔２６２に挿入され、スライダ２５３
を前進端の位置に係止する。このため工具把持爪
１６による工具ホルダ６５の把持が緩むことはな
い。

さらに回転が進み、カム軸２０１が約90°の回
転角に達するとパラレルカム２０７の２枚の板カ
ム２０５，２０６の山部が従節ローラ２１４，２
１５に当接し始め、タレツト２１３を回転させて
アーム軸２１８の回転が開始される（第１９図４
０７）。ここでカム軸２０１の回転角が90°から
115°の間には、工具交換アーム１５の下降による
工具ホルダ６５の抜取り動作と工具交換アーム１
５の回転による工具ホルダ６５の交換動作が一部
重複して行われる。このように、動作を一部重複
させることにより工具交換時間をより短縮するこ
とができる。工具交換アーム１５はカム軸２０１
の90°から270°までの回転の間に180°回転され工具
位置が交換される。

そして、カム軸２０１の回転がさらに進むと、
円筒溝カム２０９のカム高さが上昇を始め、アー
ム軸２１８が上昇して新しい工具１４及び工具ホ
ルダ６５の挿入が開始される（第１９図４０８）。
ここでも、工具交換アーム１５の回転と上昇とが
一部重複して行われ、工具交換時間の短縮が図ら
れている。

工具交換アーム１５が上昇すると、円盤２３０
に設けられた開閉ピン２３１，２３２が工具交換
アーム１５内に挿入され、スライダ２５３の係合
孔２６２に挿通されてスライダ２５３と係合する
と共に、ストツプピン２６６を押し下げてスライ
ダ２５３の摺動を可能な状態にする。次に、第２
の円筒溝カム２１６により工具及び工具ホルダ６
５が主軸９に装着された状態でクランプされる。

カム軸２０１の回転がさらに進むと、平面溝カ
ム２１０のカム高さが再び下降を始め（第１９図
４０９）、平歯車２２８及び円盤２３０が逆回転
され、開閉ピン２３１，２３２によりスライダ２
５３が後退位置に戻される。この結果、工具把持
爪１６は開きながら後退し、再び閉じながらアー
ム本体２４１内に格納される。

カム軸２０１が１回転し最初の状態に戻ると、
アーム駆動モータ１７が停止され、工具交換が終
了する。工具交換が終了すると直ちにＺ軸送りモ
ータ５及び主軸モータ８が駆動され（第１９図４
１０，４１１）、次の加工作業に入る。一方、工
具マガジン１１では、エアシリンダ１３が下降し
ツールポツト６０が90°回転されて格納される
（第１９図４１２）。

このとき、ツールポツト６０のプツシユピン８
３が当接ピン１１７から離れるため、２本のツー
ルクランプピン７０，７１の開口度が狭まり、工
具ホルダ６５のプルスタツド６７を圧縮ばね７
８，７９の付勢力により強く挟持し確実にクラン
プする。

そして、マガジンモータ１２が駆動されて次に
交換する工具１４の割出が開始され（第１９図４
１３）、次の工具交換動作に備える。

以上述べた本実施例は次のような利点がある。

(1) 工具マガジン１１の回転部分が、軸状のセン
タ治具２２に螺合するスリーブ状のアダプタ２
４により、ベアリング２６，２６′を介して支
承されている。このため、工具１４受け渡し時
の工具マガジン１１と工具交換アーム１５との
芯出し調整をアダプタ２４の回転位置調整で行
うことができ、マガジンベース２０の座２０Ａ
と主軸台３との間のスペーサ等による現合調整
を要せず、組立工数を大幅に低減できる。

(2) 工具マガジン１１の各ツールポツト６０へ装
着される工具ホルダ６５のクランプ機構が、圧
縮ばね７８，７９で付勢された２本のツールク
ランプピン７０，７１によりプルスタツド６７
を挟持する機構であるから、構造が簡単でかつ
確実に工具ホルダ６５をクランプすることがで
き、工具マガジン１１を高速回転させてもクラ
ンプが緩むことがない。

また、プツシユピン８３及び当接ピン１１７
を備え、工具交換時には当該ツールポツト６０
のクランプを緩めるから、工具ホルダ６５及び
工具１４の脱着時に工具交換アーム１５に作用
する力が小さい。このため、アーム軸２１８を
上昇下降させる円筒溝カム２０９のカム形状な
ど設計の自由度が増し、工具交換動作をより高
速化することができる。さらに、クランプを緩
める動作は、ツールポツト６０を工具交換が可
能な姿勢に旋回させるだけで行われるから、特
別の動作を要せず、動作が単純化されて工具交
換動作を高速化することができる。

(3) 工具交換アーム１５の工具把持爪１６の開閉
機構が、スライダ２５３を摺動することにより
開閉、突出、格納の全ての動作を行わせる機構
であるから、カムによる駆動が容易であり、平
面溝カム２１０により作動時間遅れなどを生ぜ
ず駆動することができる。

また、切削時等には、工具把持爪１６はアー
ム本体２４１内に収容され、アーム本体２４１
及び前蓋を兼ねる遮蔽部材２５０等と一体にな
るから、切屑などが工具把持爪１６にからむこ
とがなく、正常な動作を妨げられるおそれがな
い。

(4) カム軸２０１に設けられた各カム２０７，２
０９，２１０，２１６のカム輪郭が、カム軸２
０１の１回転により１回の工具交換動作を行う
ように形成されているから、動作が単純になり
制御が容易である。さらに、各カム２０７，２
０９，２１０，２１６のカム輪郭を適切に形成
することにより各部材の加減速時の加速度を適
切に制御することができ、高速でかつ滑らかな
動作が可能になる。

(5) 各カムに、パラレルカム２０７、円筒溝カム
２０９，２１６、平面溝カム２１０などの拘束
カムを用いているから、高速動作をさせても従
動される各部材の動作位置が確実に規制でき
る。このため、工具交換アーム１５の下降と回
転などの各動作を限界まで重複させることがで
き、工具交換時間をより短縮することができ
る。

(6) 主軸台３に工具マガジン１１及び工具交換ア
ーム１５等の工具交換装置が設けられているか
ら、主軸台３の位置にかかわらず工具交換を行
うことができる。このため、特定の工具交換位
置まで戻る必要がなく、工具交換時間を短絡す
ることができる。

(7) 工具マガジン１１の割出しにバレルカム３６
を用いているから、マガジン２８の割出しのた
めのノツチ等が不要であり、騒音も発生しな
い。また、バレルカム３６はセルフロツク機能
が働きマガジン２８側から回転させることがで
きないから、搭載された工具重量のアンバラン
スによりマガジン２８が回転されることはな
く、また、マガジンモータ１２の停止時にマガ
ジン２８の慣性力により回り過ぎて割出しに失
敗することがない。

「考案の効果」 以上説明したように本考案は上記の構成を有
し、工具ホルダのプルスタツドを挟持するツール
クランプピンを備え、工具交換の際には移動部材
及び作動部材によりツールクランプピンを僅かに
開いてそのクランプ力を緩めるものであるから、
工具ホルダを確実に把握すると共に、工具受け渡
しの際には軽い力で工具ホルダの脱着ができ、工
具交換アームなどに負担をかけないという優れた
効果がある。また、移動部材及び作動部材はツー
ルポツトの姿勢を変えるだけで作動される構成で
あるから、構造が簡単であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は本考
案に係る工具交換装置が搭載された工作機械を示
す斜視図、第２図は平面図、第３図は工具マガジ
ンの縦断面を示す第２図のＡ−Ａ線断面図、第４
図は第３図のＢ−Ｂ線断面図、第５図は第４図の
Ｃ−Ｃ線階段断面図、第６図はツールポツトを示
す正面図、第７図は断面図、第８図は右側面図、
第９図は第７図のＤ−Ｄ線断面図、第１０図は底
面図、第１１図は手動アンクランプ装置を示す第
４図のＥ−Ｅ線断面図、第１２図は工具交換アー
ムの駆動機構を示す第２図Ｆ−Ｆ線矢視図、第１
３図は主軸台の底壁におけるアーム軸の支承部を
示す断面図、第１４図は平歯車の駆動機構を示す
第１２図のＧ−Ｇ線断面図、第１５図は工具交換
アームを示す平面図、第１６図は上蓋を取外して
示した斜視図、第１７図は平面図、第１８図は第
１７図のＨ−Ｈ線断面図、第１９図は工具交換装
置の作動を示すタイミングチヤートである。 ３……主軸台、１１……工具マガジン、１５…
…工具交換アーム、１６……工具把持爪、２２…
…センタ治具、２４……アダプタ、２５……ナツ
ト、３６……バレルカム、６０……ツールポツ
ト、６５……工具ホルダ、６７……プルスタツ
ド、７０，７１……ツールクランプピン、７８，
７９……圧縮ばね、８３……プツシユピン、１１
７……当接ピン、２０７……パラレルカム、２０
９……円筒溝カム、２１０……平面溝カム、２３
１，２３２……開閉ピン、２４１……アーム本
体、２５０……遮蔽部材、２５３……スライダ、
２６０……案内溝、２６２……係合孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 先端が相対的に閉じる方向に付勢され、ツール
   ポツトに挿入された工具ホルダのプルスタツドを
   挟持するように各ツールポツト内に移動可能に設
   けられたツールクランプピンと、 そのツールクランプピンに当接可能に設けら
   れ、その付勢力に抗して該ツールクランプピンを
   開く方向に移動させる移動部材と、 その移動部材を、前記ツールクランプピンから
   逃げる方向に付勢するばねと、 工具交換位置に割出され工具交換が可能な姿勢
   にされたツールポツトの前記移動部材に当接可能
   な工具マガジン本体の位置に配設され、工具交換
   時に該移動部材を作動させて前記ツールクランプ
   ピンを僅かに開くための作動部材と、 を備えることを特徴とする工具マガジンの工具ク
   ランプ装置。