JPH06320373A - 工具交換装置に用いられる昇降枠の昇降駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下端部に工具受台１５を吊持する昇降枠２６
を、走行枠２５に対して昇降させるために用いる、駆動
ピニオン５１とラック４７とを組み合わせた駆動装置に
おいて、工具受台１５を所定位置に降ろす等して、昇降
枠２６がそれ以上下降しない状態となった後、駆動ピニ
オン５１が惰性回転したとしても、ラック４７、駆動ピ
ニオン５１、モータ４９等が破損するのを防止する。 【構成】 昇降枠２６に対してラック４７が上下動自在
となるように設けた。またラック４７の下端側にばね５
３を設け、昇降枠２６の下降が停止された後、ラック４
７が更に下向きに駆動されるときでも、ラック４７が常
に下向きに付勢されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工具交換装置に用いら
れる昇降枠の昇降駆動装置に関する。

【０００２】

【既に開発済みの技術】この出願人は既に図５及び図６
に示す如き工具交換装置を出願している。即ち、工具受
台１５の載置ステーション８と工作機械１との上方間を
左右方向（左とは図５左側を、右とは同図右側を言う）
に渡された上部レール１１に沿って走行自在に設けられ
た走行枠３と、この走行枠３に下向きに設けられた昇降
案内基枠１２に沿って昇降自在に設けられた昇降枠４
と、この昇降枠４の下部に設けられ、昇降枠４の下方で
工具受台１５を保持・解放自在な左右一対の保持装置５
と、上記昇降枠４の下面部に設けられ、上記保持装置５
により保持状態にある工具受台１５と工作機械１との間
で、前後方向（前とは図５紙面表側を、後とは同裏側を
言う）に沿って工具１６又は１７の受渡しを行う工具移
載装置６とを有する工具交換装置がそれである。

【０００３】上記工具受台１５には、工作機械１で必要
とされる複数の工具１６（パンチ）又は１７（ダイ）を
左右方向に並べて一度に支承できるように、左右一対で
一組である、複数組の工具支承レール９が左右方向に所
定間隔をおいて設けられている。また、上記工具移載装
置６も、各組の工具支承レール９に対応するように複数
（図面では５台）設けられている。そして、これら各組
の工具支承レール９及び工具移載装置６を、工作機械１
における各工具１６，１７のセット部に対して高精度に
位置決めできるようにするため、工具受台１５の前壁２
０には、下方及び前方に開放する段付き凹部３４を有し
たストッパー受片３３（図７参照）が取り付けられてい
ると共に、左右の両側壁２１には、それらの後方部にア
ジャストボルト３２が保持されており、これに対して工
作機械１には、工作作業空間２の前部に、上記ストッパ
ー受片３３と係合する段付きストッパー軸１ａが設けら
れ、同後部に、上記アジャストボルト３２を受けるスト
ッパー片１ｂが設けられている。なお、昇降枠４は、走
行枠３上に設けられたモータ２２からの駆動力をボール
ねじ等（図示略）の駆動力伝達機構を介して受けて、昇
降するようになっているが、昇降枠４が下降して上記の
如く工具受台１５がいわゆる当たり止めされる位置に近
づくと、その段階でリミットスイッチ等（図示略）から
の信号によりモータ２２の作動が予め減速されるように
なっており、また実際の当たり止め状況を別のリミット
スイッチ等（図示略）が検出した瞬間に、モータ２２が
停止され、昇降枠４の下降も停止されるようになってい
た。

【０００４】

【前記技術の作用】以下に前記工具交換装置の作用を説
明する。いま、載置ステーション８の上方に走行枠３が
停止しており、載置ステーション８では、待機する搬送
台車７上に空の（工具１６，１７を支承していない）工
具受台１５が載置されていたと仮定する。昇降枠４が下
降して、保持装置５の吊持シリンダー１３を、工具受台
１５の左・右端部に設けられた前後一対の被吊持片１４
に当接する位置まで降ろすと、これら吊持シリンダー１
３が前後双方へロッドを伸出させて被吊持片１４と係合
するようになり、工具受台１５を保持状態にする。この
後昇降枠４が上昇し、走行枠３が右方へ走行して工作機
械１における工作作業空間２の上方で停止すると、昇降
枠４が再び下降して、工具受台１５のストッパー受片３
３が段付きストッパー軸１ａと係合し、またアジャスト
ボルト３２がストッパー片１ｂに当接した状態にする。
なお、このときの昇降枠４の下降により、工具移載装置
６の前後動板１０が、各工具１６の外周面に形成された
凹部１６ａの上半部と係合した状態とされる。前後動板
１０を前方（図６の左方）へ移動させることで、工具１
６を工作機械１側から引き抜いて工具支承レール９上へ
滑り込ませる。次に昇降枠４が上昇し、走行枠３が左方
へ走行して載置ステーション８の上方に戻ると、昇降枠
４が工具受台１５を搬送台車７上（７ａは位置決めピ
ン）へ降ろすべく下降し、保持装置５が解放動作を行
う。

【０００５】次に昇降枠４が若干上昇して、搬送台車７
が前方又は後方へ搬送されると、この同じ位置に、交換
用の工具１６を支承する、別の工具受台１５が載せられ
た搬送台車７が位置付けられる。そこで昇降枠４が若干
下降した後、上記と略同様な動作を行って、工作機械１
に交換用の工具１６をセットする。

【０００６】

【前記技術の中での問題点】前記技術の中には、昇降枠
４を下降させることに関して以下の如き問題点があっ
た。即ち、工具受台１５のストッパー受片３３が工作機
械１の段付きストッパー軸１ａと係合し、工具受台１５
のアジャストボルト３２が工作機械１のストッパー片１
ｂに当接した瞬間を狙って、昇降枠４を昇降させるため
のモータ２２を（実際の動きとして）瞬間的に停止させ
ることは極めて困難であり、工具受台１５が下降を停止
しているにも拘わらず、モータ２２が惰性等によって昇
降枠４を更に下降させるよう作動することがあった。そ
のため、モータ２２をはじめ、駆動力の伝達機構等が破
損するおそれがあるという問題点があった。このような
ことは、工具受台１５を載置ステーション８の搬送台車
７上へ降ろす場合にも生じ得るものであった。

【０００７】

【前記問題点を解消するための手段】この発明は前記問
題点を解消するために以下の如き手段を採用した。即
ち、この発明は、上記工具交換装置に用いられる昇降枠
の昇降駆動装置であって、前記載置ステーション又は工
作機械の少なくとも一方に、下降する昇降枠又は工具受
台と当接するストッパーが設けられており、前記走行枠
には駆動ピニオンが設けられており、前記昇降枠には、
上記駆動ピニオンと噛み合う長手方向を上下に向けたラ
ックが上下動自在に設けられていると共に、昇降枠又は
工具受台がストッパーに当接した後に駆動ピニオンがラ
ックを下向きに駆動しようとする力を上下方向の弾性力
で吸収するばねが設けられているものである。なお、上
記とは反対に、昇降枠に駆動ピニオンを設け、走行枠に
ラックを上下動自在に設けることも可能であり、この場
合、ばねは、ラックを上向きに駆動しようとする力に対
して上下方向の弾性力を作用させるものとする。

【０００８】

【発明の作用】この発明は以下の如き作用をなすもので
ある。工具受台がストッパー片等に当接した後、走行枠
に設けられた駆動ピニオンが、昇降枠に設けられたラッ
クを引き続き下向きに駆動するようなことがあったとし
ても、ラックは、ばねによる上下方向の弾性力を受けな
がら昇降枠に対して下向きに移動するようになるので、
駆動ピニオンとラックとの間に無理な力が作用すること
はない。駆動ピニオンとラックとの関係を、昇降枠と走
行枠とで反対にする場合には、その作用も上記と略逆と
なる。

【０００９】

【実施例】以下にこの発明を図面に示す６つの実施例に
基づいて説明する。

【００１０】実施例１（図１及び図２参照） なお、この実施例１において、前とは図１紙面表側を、
後とは同裏側を言い、左とは図１左側を、右とは同図右
側を言う。図１及び図２において、２５は走行枠であ
り、桁用角パイプ２９の前面に設けられた上下一対の上
部レール３０に沿って左右方向に走行自在となってお
り、上部レール３０と平行するように角パイプ２９の前
面に設けられたラック３１に、走行用モータ４０の駆動
ピニオン４１を噛み合わせて自走する。２６は昇降枠で
あって、梯子状に組まれた上下方向に長い本体枠２７
と、その下端部に設けられた吊持枠２８とを有してい
る。この吊持枠２８の下部には、左右一対の保持装置５
及び左右方向に並んだ計５台の工具移載装置６が設けら
れている。１５は工具受台である。上記本体枠２７の後
面部には、長手方向を上下に向けた左右一対のレール４
５が設けられており、これらレール４５が、走行枠２５
の前面に設けられた摺動保持具４６に保持案内されてい
るので、昇降枠２６が全体として走行枠２５に対して昇
降自在となっている。また、本体枠２７の後面部におけ
る左右中央部には、長手方向を上下に向けたラック４７
が設けられており、走行枠２５には、このラック４７に
噛み合う駆動ピニオン５１が設けられている。この駆動
ピニオン５１は、減速機５０を介して昇降用モータ４９
に接続されている。従って、このモータ４９の作動によ
り昇降枠２６が昇降する。

【００１１】上記本体枠２７に設けられるラック４７の
上端部及び下端部には摺動棒４２，４３が接続されてお
り、これら摺動棒４２，４３が、ラック４７の上下方向
寸法よりも広い間隔をおいて本体枠２７の上部及び下部
に設けられたブラケット４４に上下動自在に挿通されて
いる。従って、ラック４７と本体枠２７とは相対的に上
下動自在になっている。下部の摺動棒４３には、下位の
ブラケット４４より下方側に、ばね受け座５２を上下両
側に配したばね５３が嵌められ、下端部にはばね５３を
適度に圧縮すべくナット５５がねじ嵌められている。ラ
ック４７は走行枠２５の駆動ピニオン５１に噛み合って
保持されているので、これをラック４７の固定状態と考
えれば、昇降枠２６全体が、ばね５３による圧縮抗力を
受けて上向きに押し上げ付勢される状態（下向きに作用
する昇降枠２６の総合荷重と、ばね５３が上向きに復元
しようとする弾性力とが釣り合う状態）にあると言え
る。ただ、場合によっては、ばね５３が完全に圧縮され
た状態でもよいとされるので、必ずしも昇降枠２６が上
向きに押し上げ付勢されるとは限らない。本実施例にお
いてばね５３は、工具１６又は１７（図６参照）を支承
した工具受台１５が保持装置５に保持されているときで
も、未だ圧縮可能な状態を維持するだけのばね力を有し
たものとした。

【００１２】実施例１の作用 工作機械１（図６参照）の工作作業空間２へ向けて昇降
枠２６が下降されてゆき、工具受台１５のストッパー受
片３３が段付きストッパー軸１ａと係合し、またアジャ
ストボルト３２がストッパー片１ｂに当接して、工具受
台１５と共に昇降枠２６の下降が強制的に停止させられ
た場合について説明する。そしていま、昇降用モータ４
９も一応電気的に停止状態にされるが、惰性等により引
き続き駆動ピニオン５１が回転して、ラック４７に下向
きの駆動力が伝えられたと仮定する。このときラック４
７は、本体枠２７に対して下向きに移動するようになる
ので、この移動によってモータ４９の惰性回転駆動が吸
収されるようになる。また、ばね５３は圧縮状態から徐
々に伸ばされてゆくようになるが、このときの復元作用
により、ラック４７は常に下向きに引っ張られる如く付
勢されるので、ラック４７と駆動ピニオン５１との間に
ガタツキが生じることも防止される。従って、無理な力
はどこにも作用せず、部品等の破損も生じない。一方、
この状態からモータ４９を逆回転させると、ばね５３が
伸びた状態から所定の圧縮状態になるまでの間はラック
４７だけが上向きに移動し、ばね５３の圧縮後は昇降枠
２６全体が上昇するようになる。なお、上記の如く、昇
降枠２６が上昇を開始した後の状態でも、ばね５３は未
だ圧縮可能な状態にあるから、昇降枠２６や工具受台１
５等が何らかの障害を受けて上昇を妨げられ、駆動ピニ
オン５１が回転を続けたようなときでも、ラック４７だ
けの上向き移動が所定範囲で許容されるものとなり、駆
動ピニオン５１とラック４７との間に生じようとする無
理な力も緩和・吸収される。このような異常なラック４
７の上向き移動は、例えば本体枠２７に設けたリミット
スイッチ等（図示略）の検知手段により検知されてモー
タ４９へ送られ、駆動ピニオン５１の回転が非常停止さ
れる。

【００１３】第２実施例とその作用（図３（ａ）参照） 図３（ａ）の如く、走行枠２５に駆動ピニオン５１が設
けられ、昇降枠２６に、上・下のブラケット４４によっ
てラック４７が上下動自在に保持されている場合であっ
て、昇降枠２６がストッパー片１ｂ等と未当接のときに
は、ラック４７の上端部に上位側ブラケット４４の下面
が当接した状態で昇降枠２６が保持されるようになって
おり、且つ、ラック４７の上部に接続された摺動棒４２
に対して、上位側ブラケット４４の上方側へ突出する部
分に、ばね５３が非圧縮状態のまま嵌められ、またばね
受け座５２が嵌められて、上端部にナット５５がねじ嵌
められるようになっている。このような構成であるた
め、昇降枠２６（工具受台１５）がストッパー片１ｂ等
と当接してそれ以上、下降しないようになった後、駆動
ピニオン５１によりラック４７が下向きに駆動される
と、ばね５３がばね受け座５２を介してナット５５によ
り押し下げられ、ブラケット４４との間で圧縮されるよ
うになる。これにより駆動ピニオン５１の惰性回転駆動
が吸収される。ばね５３が圧縮されることでラック４７
は上向きに引き上げられる如く付勢され、駆動ピニオン
５１との間にガタツキは生じない。

【００１４】第３実施例とその作用（図３（ｂ）参照） 図３（ｂ）の如く、走行枠２５に駆動ピニオン５１が設
けられ、昇降枠２６に、上・下のブラケット４４によっ
てラック４７が上下動自在に保持されている場合であっ
て、昇降枠２６がストッパー片１ｂ等と未当接のときに
は、ラック４７の上端部に上位側ブラケット４４の下面
が当接した状態で昇降枠２６が保持されるようになって
おり、且つ、ラック４７の下部に接続された摺動棒４３
に対して、ラック４７と下位側ブラケット４４との間
に、ばね５３が非圧縮状態のまま嵌められるようになっ
ている。このような構成であるため、昇降枠２６（工具
受台１５）がストッパー片１ｂ等と当接してそれ以上、
下降しないようになった後、駆動ピニオン５１によりラ
ック４７が下向きに駆動されると、ばね５３がラック４
７により押し下げられ、下位側ブラケット４４との間で
圧縮されるようになる。これにより駆動ピニオン５１の
惰性回転駆動が吸収される。ばね５３が圧縮されること
でラック４７は上向きに押し上げられる如く付勢され、
駆動ピニオン５１との間にガタツキは生じない。

【００１５】第４実施例（図４（ａ）参照） 図４（ａ）の如く、昇降枠２６に駆動ピニオン５１が設
けられ、走行枠２５に、上・下のブラケット４４によっ
てラック４７が上下動自在に保持されている場合であっ
て、ラック４７の上部に接続された摺動棒４２に対し
て、上位側ブラケット４４の上方側へ突出する部分にば
ね５３及びばね受け座５２が嵌められ、上端部に、ばね
５３を適度に圧縮すべくナット５５がねじ嵌められるよ
うになっている。なお、昇降枠２６がストッパー片１ｂ
等と未当接のときにおいて、走行枠２５の下位側ブラケ
ット４４の上面にラック４７の下端部が当接した状態と
なるか又は浮く状態となるかは、使用するばね５３のば
ね力によるものであり、いずれでもよい。ただ、浮く状
態にしてあれば、第１実施例の場合と略同様であって、
昇降枠２６が上昇を妨げられるような障害を受けること
があったときに、その後の駆動ピニオン５１の回転に伴
ってラック４７だけが下向き移動できるようになり、駆
動ピニオン５１とラック４７との間に生じようとする無
理な力も緩和・吸収される利点がある。勿論、この場合
も、異常なラック４７の下向き移動をリミットスイッチ
等（図示略）により検知して、駆動ピニオン５１の回転
（モータ４９の作動）を非常停止させるようにすること
が好ましい。

【００１６】第４実施例の作用 昇降枠２６（工具受台１５）がストッパー片１ｂ等と当
接してそれ以上、下降しないようになった後、駆動ピニ
オン５１によりラック４７が上向きに駆動されると、ラ
ック４７はそのまま上向きに移動して、駆動ピニオン５
１の惰性回転駆動が吸収される。ばね５３が圧縮状態か
ら徐々に伸ばされてゆくときの復元作用により、ラック
４７が上向きに引き上げられる如く付勢され、ラック４
７と駆動ピニオン５１との間にガタツキは生じない。

【００１７】第５実施例とその作用（図４（ｂ）参照） 図４（ｂ）の如く、昇降枠２６に駆動ピニオン５１が設
けられ、走行枠２５に、上・下のブラケット４４によっ
てラック４７が上下動自在に保持されている場合であっ
て、昇降枠２６がストッパー片１ｂ等と未当接のときに
は、下位側ブラケット４４の上面にラック４７の下端部
が当接した状態で昇降枠２６が保持されるようになって
おり、且つ、ラック４７の下部に接続された摺動棒４３
に対して、下位側ブラケット４４の下方側へ突出する部
分に、ばね５３が非圧縮状態のまま嵌められ、またばね
受け座５２が嵌められて、下端部にナット５５がねじ嵌
められるようになっている。このような構成であるた
め、昇降枠２６（工具受台１５）がストッパー片１ｂ等
と当接してそれ以上、下降しないようになった後、駆動
ピニオン５１によりラック４７が上向きに駆動される
と、ばね５３がばね受け座５２を介してナット５５によ
り押し上げられ、下位側ブラケット４４との間で圧縮さ
れるようになる。これにより駆動ピニオン５１の惰性回
転駆動が吸収される。ばね５３が圧縮されることでラッ
ク４７は下向きに引き下げられる如く付勢され、駆動ピ
ニオン５１との間にガタツキは生じない。

【００１８】第６実施例とその作用（図４（ｃ）参照） 図４（ｃ）の如く、昇降枠２６に駆動ピニオン５１が設
けられ、走行枠２５に、上・下のブラケット４４によっ
てラック４７が上下動自在に保持されている場合であっ
て、昇降枠２６がストッパー片１ｂ等と未当接のときに
は、下位側ブラケット４４の上面にラック４７の下端部
が当接した状態で昇降枠２６が保持されるようになって
おり、且つ、ラック４７の上部に接続された摺動棒４２
に対して、ラック４７と上位側ブラケット４４との間
に、ばね５３が非圧縮状態のまま嵌められるようになっ
ている。このような構成であるため、昇降枠２６（工具
受台１５）がストッパー片１ｂ等と当接してそれ以上、
下降しないようになった後、駆動ピニオン５１によりラ
ック４７が上向きに駆動されると、ばね５３がラック４
７により押し上げられ、上位側ブラケット４４との間で
圧縮されるようになる。これにより駆動ピニオン５１の
惰性回転駆動が吸収される。ばね５３が圧縮されること
でラック４７は下向きに押し下げられる如く付勢され、
駆動ピニオン５１との間にガタツキは生じない。

【００１９】

【発明の効果】この発明は前記した如き構成によって以
下の如き効果を奏するものである。 請求項１の発明によれば、走行枠に駆動ピニオンが
設けられ、昇降枠にラックが設けられている場合にあっ
て、昇降枠がそれ以上、下降しない状態になっても、駆
動ピニオンの惰性回転等に応じてラックがばねによる弾
性力を受けながら更に下向きに移動するので、ラックや
駆動ピニオンは勿論、減速機やモータ等が破損すること
はない。 請求項２の発明によれば、昇降枠に駆動ピニオンが
設けられ、走行枠にラックが設けられている場合にあっ
て、昇降枠がそれ以上、下降しない状態になっても、駆
動ピニオンの惰性回転等に応じてラックがばねによる弾
性力を受けながら更に上向きに移動するので、ラックや
駆動ピニオンは勿論、減速機やモータ等が破損すること
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の主要部を示す正面図で
ある。

【図２】図１の一部を破砕したＩＩ−ＩＩ線拡大断面図
である。

【図３】（ａ）はこの発明の第２実施例を示す模式図で
あり、（ｂ）は同第３実施例を示す模式図である。

【図４】（ａ）はこの発明の第４実施例を示す模式図で
あり、（ｂ）は同第５実施例を示す模式図であり、
（ｃ）は同第６実施例を示す模式図である。

【図５】既に開発済みの技術を示す正面断面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視部が工作機械内で作動
する状況を示した拡大断面図である。

【図７】ストッパー受片と段付きストッパー軸との係合
状況を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ５ 保持装置 ６ 工具移載装置 ８ 載置ステーション １５ 工具受台 １６，１７ 工具 ２５ 走行枠 ２６ 昇降枠 ３０ 上部レール ４７ ラック ５１ 駆動ピニオン ５３ ばね

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具受台の載置ステーションと工作機械
   との上方間に渡された上部レールに沿って走行自在に設
   けられた走行枠と、この走行枠に昇降自在に設けられた
   昇降枠と、この昇降枠に設けられ、昇降枠の下方で工具
   受台を保持・解放自在な保持装置と、上記昇降枠に設け
   られ、保持状態の工具受台と工作機械との間で工具の受
   渡しを行う工具移載装置とを有する工具交換装置に用い
   られる昇降枠の昇降駆動装置であって、前記載置ステー
   ション又は工作機械の少なくとも一方に、下降する昇降
   枠又は工具受台と当接するストッパーが設けられてお
   り、前記走行枠には駆動ピニオンが設けられており、前
   記昇降枠には、上記駆動ピニオンと噛み合う長手方向を
   上下に向けたラックが上下動自在に設けられていると共
   に、昇降枠又は工具受台がストッパーに当接した後に駆
   動ピニオンがラックを下向きに駆動しようとする力を上
   下方向の弾性力で吸収するばねが設けられている工具交
   換装置に用いられる昇降枠の昇降駆動装置。
2. 【請求項２】 工具受台の載置ステーションと工作機械
   との上方間に渡された上部レールに沿って走行自在に設
   けられた走行枠と、この走行枠に昇降自在に設けられた
   昇降枠と、この昇降枠に設けられ、昇降枠の下方で工具
   受台を保持・解放自在な保持装置と、上記昇降枠に設け
   られ、保持状態の工具受台と工作機械との間で工具の受
   渡しを行う工具移載装置とを有する工具交換装置に用い
   られる昇降枠の昇降駆動装置であって、前記載置ステー
   ション又は工作機械の少なくとも一方に、下降する昇降
   枠又は工具受台と当接するストッパーが設けられてお
   り、前記昇降枠には駆動ピニオンが設けられており、前
   記走行枠には、上記駆動ピニオンと噛み合う長手方向を
   上下に向けたラックが上下動自在に設けられていると共
   に、昇降枠又は工具受台がストッパーに当接した後に駆
   動ピニオンがラックを上向きに駆動しようとする力を上
   下方向の弾性力で吸収するばねが設けられている工具交
   換装置に用いられる昇降枠の昇降駆動装置。