JPH11138377A - 自動工具交換装置 - Google Patents
自動工具交換装置Info
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- JPH11138377A JPH11138377A JP9329623A JP32962397A JPH11138377A JP H11138377 A JPH11138377 A JP H11138377A JP 9329623 A JP9329623 A JP 9329623A JP 32962397 A JP32962397 A JP 32962397A JP H11138377 A JPH11138377 A JP H11138377A
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- Japan
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- drive source
- arm
- shaft
- rotation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/48—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
- B23Q1/4852—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed perpendicularly by a single rotating pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
- B23Q3/15713—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T483/00—Tool changing
- Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
- Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
- Y10T483/1748—Tool changer between spindle and matrix
-
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- Y10T483/1752—Tool changer between spindle and matrix including tool holder pivotable about axis
-
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-
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- Y10T483/1767—Linearly movable tool holders
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】交換アームを高速かつ円滑に直線運動させ得る
自動工具交換装置を提供する。 【解決手段】第1サーボモータ7の駆動力を交換アーム
6に伝達する第1動力伝達機構8に、第1サーボモータ
7の回転運動を交換アーム6の直線運動に変換するボー
ルねじ機構30を設けたことを特徴とする。また、交換
アーム6の回転駆動用の第2サーボモータ7を有し、交
換アーム6を回転運動させる際に、交換アーム6の回転
運動によるボールねじ軸32とボールナット31間の相
対回転量がゼロとなるように、第2サーボモータ9と共
に第1サーボモータ7を駆動する。
自動工具交換装置を提供する。 【解決手段】第1サーボモータ7の駆動力を交換アーム
6に伝達する第1動力伝達機構8に、第1サーボモータ
7の回転運動を交換アーム6の直線運動に変換するボー
ルねじ機構30を設けたことを特徴とする。また、交換
アーム6の回転駆動用の第2サーボモータ7を有し、交
換アーム6を回転運動させる際に、交換アーム6の回転
運動によるボールねじ軸32とボールナット31間の相
対回転量がゼロとなるように、第2サーボモータ9と共
に第1サーボモータ7を駆動する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
等のNC工作機械に装備され、主軸上の工具を自動交換
する自動工具交換装置に関するものである。
等のNC工作機械に装備され、主軸上の工具を自動交換
する自動工具交換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の自動工具交換装置として
は、一般的に、装置本体に交換アームが回転および直線
往復運動自在に支持された構成となっている。交換アー
ムの回転方向はアーム軸を回転中心とする回転運動であ
り、直線運動方向はアーム軸方向の直線往復運動であ
る。交換アームの両端部には工具を把持する一対の工具
把持部が設けられている。
は、一般的に、装置本体に交換アームが回転および直線
往復運動自在に支持された構成となっている。交換アー
ムの回転方向はアーム軸を回転中心とする回転運動であ
り、直線運動方向はアーム軸方向の直線往復運動であ
る。交換アームの両端部には工具を把持する一対の工具
把持部が設けられている。
【0003】生産性の向上はマシニングセンタの基本目
標であり、なかでも、全サイクルタイムの2割程度を占
める自動工具交換装置による工具交換動作を短時間に行
うことは重要な技術課題である。
標であり、なかでも、全サイクルタイムの2割程度を占
める自動工具交換装置による工具交換動作を短時間に行
うことは重要な技術課題である。
【0004】この自動工具交換装置による主軸上の工具
交換動作を細分すると、次のようになる。
交換動作を細分すると、次のようになる。
【0005】(1)交換アームを回転させて一方の工具
把持部によって主軸に装着されている使用済みの工具を
把持する動作(他方の工具把持部にはこれから使用する
使用予定工具が把持されている)、(2)工具を交換可
能とするために工具を主軸把持装置から開放する動作、
(3)交換アームを軸方向に直線運動させて使用済み工
具のシャンク部を主軸のテーパ穴から抜き去る動作、
(4)交換アームを回転させて主軸の軸線上に使用済み
工具とこれから使用する使用予定工具を置き換える動
作、(5)交換アームを直線運動させて使用予定工具の
シャンク部を主軸のテーパ穴に挿入する動作、(6)使
用予定工具を主軸把持装置が把持する動作、(7)交換
アームを回転させて主軸に装着された使用予定工具を交
換アームが開放する動作etc.ここで上記(1),
(3)〜(5),(7)の交換アームの動作は、自動工
具交換装置に具備された機能であり、交換アームを直線
運動させるために、従来から回転駆動源の駆動力を交換
アームに伝達する動力伝達機構に、回転駆動源の回転運
動を交換アームの直線運動に変換する運動変換機構とし
て板カムや確動カム等のカム機構が用いられていた。
把持部によって主軸に装着されている使用済みの工具を
把持する動作(他方の工具把持部にはこれから使用する
使用予定工具が把持されている)、(2)工具を交換可
能とするために工具を主軸把持装置から開放する動作、
(3)交換アームを軸方向に直線運動させて使用済み工
具のシャンク部を主軸のテーパ穴から抜き去る動作、
(4)交換アームを回転させて主軸の軸線上に使用済み
工具とこれから使用する使用予定工具を置き換える動
作、(5)交換アームを直線運動させて使用予定工具の
シャンク部を主軸のテーパ穴に挿入する動作、(6)使
用予定工具を主軸把持装置が把持する動作、(7)交換
アームを回転させて主軸に装着された使用予定工具を交
換アームが開放する動作etc.ここで上記(1),
(3)〜(5),(7)の交換アームの動作は、自動工
具交換装置に具備された機能であり、交換アームを直線
運動させるために、従来から回転駆動源の駆動力を交換
アームに伝達する動力伝達機構に、回転駆動源の回転運
動を交換アームの直線運動に変換する運動変換機構とし
て板カムや確動カム等のカム機構が用いられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにカム機構を用いた機構では、次のような欠点があ
った。
ようにカム機構を用いた機構では、次のような欠点があ
った。
【0007】a.機構的欠点 板カムの場合には接触子をカム輪郭に押圧して拘束する
必要があるが、この拘束力のために接触子とカム輪郭と
の接触圧力が増大し、カム輪郭の摩耗やトルク変動が大
きくなる欠点がある。
必要があるが、この拘束力のために接触子とカム輪郭と
の接触圧力が増大し、カム輪郭の摩耗やトルク変動が大
きくなる欠点がある。
【0008】一方、確動カムの場合には接触子が2点接
触で拘束力が不要となるものの、高速化されるにつれて
実際の部品が有する僅かな弾性や対隅のゆるみおよび製
作上の誤差が運動に与える影響が大きくなり、交換アー
ムの動作タイミングがずれたり動作軌跡が所定の軌跡か
らぶれて正確に動作させることが困難となる。
触で拘束力が不要となるものの、高速化されるにつれて
実際の部品が有する僅かな弾性や対隅のゆるみおよび製
作上の誤差が運動に与える影響が大きくなり、交換アー
ムの動作タイミングがずれたり動作軌跡が所定の軌跡か
らぶれて正確に動作させることが困難となる。
【0009】b.スペース上の欠点 確動カムは、たとえば図10にように、カム溝100を
備えたカム本体101と、カム溝101に係合する接触
子102と、接触子102が取り付けられる従節103
とからなるが、接触子102にかかる側圧を考慮すると
カム溝100の曲率半径を小さくすることは不可能であ
り、限られたスペースにカム装置を納めることが困難で
ある。
備えたカム本体101と、カム溝101に係合する接触
子102と、接触子102が取り付けられる従節103
とからなるが、接触子102にかかる側圧を考慮すると
カム溝100の曲率半径を小さくすることは不可能であ
り、限られたスペースにカム装置を納めることが困難で
ある。
【0010】c.コスト上の欠点 さらに、接触子102はカム溝100の両溝側壁に2点
で接触し、一方の溝側壁との接触で決められる運動に他
方の溝側壁との接触部を追随させなけらばならないか
ら、カム溝100の溝側壁を正確に加工する必要があ
り、溝加工は三次元溝加工,溝研削となって加工設備に
膨大な費用がかかり、カム単体のコストも割高になって
しまう。
で接触し、一方の溝側壁との接触で決められる運動に他
方の溝側壁との接触部を追随させなけらばならないか
ら、カム溝100の溝側壁を正確に加工する必要があ
り、溝加工は三次元溝加工,溝研削となって加工設備に
膨大な費用がかかり、カム単体のコストも割高になって
しまう。
【0011】本発明は上記した従来技術の欠点を解消す
るためになされたもので、その目的とするところは、交
換アームを高速かつ円滑に直線運動させ得る自動工具交
換装置を提供することにある。
るためになされたもので、その目的とするところは、交
換アームを高速かつ円滑に直線運動させ得る自動工具交
換装置を提供することにある。
【0012】
【課題を達成するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、工具把持部を有する交換アーム
と、該交換アームを回転自在でかつ回転軸の軸方向に直
線運動自在に支持する装置本体と、を備え、該装置本体
は回転駆動源と該回転駆動源の駆動力を交換アームに伝
達する動力伝達機構を有し、該動力伝達機構は前記回転
駆動源の回転運動を交換アームの直線運動に変換する運
動変換機構を備えた自動工具交換装置において、前記運
動変換機構として送りねじ機構を用いたことを特徴とす
る。
に、本発明にあっては、工具把持部を有する交換アーム
と、該交換アームを回転自在でかつ回転軸の軸方向に直
線運動自在に支持する装置本体と、を備え、該装置本体
は回転駆動源と該回転駆動源の駆動力を交換アームに伝
達する動力伝達機構を有し、該動力伝達機構は前記回転
駆動源の回転運動を交換アームの直線運動に変換する運
動変換機構を備えた自動工具交換装置において、前記運
動変換機構として送りねじ機構を用いたことを特徴とす
る。
【0013】このように送りねじ機構を用いれば、ねじ
軸とナットは一定のリード角のねじ溝に沿って回転運動
するので、カムのようにトルクの急激な変動は無く、円
滑に駆動力が伝達される。また、接触子がカムに局部的
に接触する構成ではなく、ナットとねじ軸のねじ部が接
触するので、実際の部品のわずかな弾性やゆるみおよび
製作上の誤差等はねじ係合部全長にわたって平均化され
て運動に与える影響は小さく、高速で直線送りすること
ができる。
軸とナットは一定のリード角のねじ溝に沿って回転運動
するので、カムのようにトルクの急激な変動は無く、円
滑に駆動力が伝達される。また、接触子がカムに局部的
に接触する構成ではなく、ナットとねじ軸のねじ部が接
触するので、実際の部品のわずかな弾性やゆるみおよび
製作上の誤差等はねじ係合部全長にわたって平均化され
て運動に与える影響は小さく、高速で直線送りすること
ができる。
【0014】また、直線運動方向に沿って直線的に送り
ねじ機構が配置されるので、カムのように平面的な占有
空間が不要となり、省スペース化を図ることができる。
ねじ機構が配置されるので、カムのように平面的な占有
空間が不要となり、省スペース化を図ることができる。
【0015】上記送りねじ機構はボールねじ機構とする
ことが好適である。
ことが好適である。
【0016】ボールねじ機構を用いることにより、送り
ねじ機構のバックラッシュを防止でき、交換アームの精
密な送りが可能となる。また、ナットとねじ軸間の摩擦
がボールの転がり摩擦となり、駆動トルク変換時の摩擦
損失がほとんど無く、より円滑に移動させることができ
る。
ねじ機構のバックラッシュを防止でき、交換アームの精
密な送りが可能となる。また、ナットとねじ軸間の摩擦
がボールの転がり摩擦となり、駆動トルク変換時の摩擦
損失がほとんど無く、より円滑に移動させることができ
る。
【0017】また、回転駆動源として、交換アームの直
線駆動用の第1回転駆動源と、交換アームの回転駆動用
の第2回転駆動源とを有し、動力伝達機構として、第1
回転駆動源の駆動力を交換アームに直線駆動力として伝
達する送りねじ機構を備えた第1動力伝達機構と、該第
2回転駆動源の駆動力を交換アームに伝達する第2動力
伝達機構とを有し、前記送りねじ機構はナットとねじ軸
のいずれか一方を回転させ他方を交換アームに対して回
り止めして直線運動させる構成で、交換アームを回転運
動させる際に、交換アームの回転運動による送りねじ機
構のねじ軸とナットの相対回転量がゼロとなるように、
第2回転駆動源と共に第1回転駆動源を駆動する制御手
段を設けたことを特徴とする。
線駆動用の第1回転駆動源と、交換アームの回転駆動用
の第2回転駆動源とを有し、動力伝達機構として、第1
回転駆動源の駆動力を交換アームに直線駆動力として伝
達する送りねじ機構を備えた第1動力伝達機構と、該第
2回転駆動源の駆動力を交換アームに伝達する第2動力
伝達機構とを有し、前記送りねじ機構はナットとねじ軸
のいずれか一方を回転させ他方を交換アームに対して回
り止めして直線運動させる構成で、交換アームを回転運
動させる際に、交換アームの回転運動による送りねじ機
構のねじ軸とナットの相対回転量がゼロとなるように、
第2回転駆動源と共に第1回転駆動源を駆動する制御手
段を設けたことを特徴とする。
【0018】第2回転駆動源によって交換アームを回転
運動させると、送りねじ機構のナットとねじ軸間が相対
回転して交換アームが軸方向に移動してしまうので、第
1回転駆動源を第2回転駆動源と共に回転させることに
より、交換アームを同一平面上で回転運動させることが
可能となる。ここで、第1回転駆動源と第2回転駆動源
の駆動制御は、サーボ制御等によって回転中精密に同期
をとってもよいし、回転開始時位置と回転終了位置だけ
を決めて回転中は特に精密に制御することなく駆動して
もよい。その意味で、第1,第2回転駆動源がほぼ同期
して駆動するように制御されればよい。
運動させると、送りねじ機構のナットとねじ軸間が相対
回転して交換アームが軸方向に移動してしまうので、第
1回転駆動源を第2回転駆動源と共に回転させることに
より、交換アームを同一平面上で回転運動させることが
可能となる。ここで、第1回転駆動源と第2回転駆動源
の駆動制御は、サーボ制御等によって回転中精密に同期
をとってもよいし、回転開始時位置と回転終了位置だけ
を決めて回転中は特に精密に制御することなく駆動して
もよい。その意味で、第1,第2回転駆動源がほぼ同期
して駆動するように制御されればよい。
【0019】第1,第2回転駆動源としてはサーボモー
タが用いられ、交換アームがサーボ制御されることが好
適である。
タが用いられ、交換アームがサーボ制御されることが好
適である。
【0020】また、装置本体に回転自在に支持される中
空のセンタ軸を備え、該センタ軸に対して交換アームが
回転方向に移動不能でかつ軸方向に移動自在に嵌合さ
れ、第1動力伝達機構の送りねじ機構は前記センタ軸の
中空内部であって前記装置本体と交換アームとの間に前
記センタ軸と同軸的に配置され、第2動力伝達機構は第
2回転駆動源の動力をセンタ軸に伝達し、センタ軸を介
して交換アームに伝達する構成となっていることを特徴
とする。
空のセンタ軸を備え、該センタ軸に対して交換アームが
回転方向に移動不能でかつ軸方向に移動自在に嵌合さ
れ、第1動力伝達機構の送りねじ機構は前記センタ軸の
中空内部であって前記装置本体と交換アームとの間に前
記センタ軸と同軸的に配置され、第2動力伝達機構は第
2回転駆動源の動力をセンタ軸に伝達し、センタ軸を介
して交換アームに伝達する構成となっていることを特徴
とする。
【0021】このように、送りねじ機構を交換アームを
支持するセンタ軸の中空内部に収納することで、装置本
体自体の一層の省スペース化を図ることができる。
支持するセンタ軸の中空内部に収納することで、装置本
体自体の一層の省スペース化を図ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【0023】本発明に係る自動工具交換装置の一実施の
形態を図1〜4に示している。
形態を図1〜4に示している。
【0024】すなわち、この自動工具交換装置1は、基
台2上に直線運動案内装置3を介して支持される装置本
体としてのギア箱4と、このギア箱4に回転自在でかつ
軸方向には移動不能に支持される中空のセンタ軸5と、
このセンタ軸5外周にセンタ軸5に対して相対回転不能
でかつ軸方向に相対移動自在に嵌合される交換アーム6
と、ギア箱1に設けられる第1回転駆動源としての第1
サーボモータ7と、この第1サーボモータ7の駆動力を
交換アーム6に伝達する第1動力伝達機構8と、ギア箱
1に第1サーボモータ7とは別個に設けられる第2回転
駆動源としての第2サーボモータ9と、この第2サーボ
モータ9の駆動力を交換アーム6に伝達する第2動力伝
達機構10と、を備えている。
台2上に直線運動案内装置3を介して支持される装置本
体としてのギア箱4と、このギア箱4に回転自在でかつ
軸方向には移動不能に支持される中空のセンタ軸5と、
このセンタ軸5外周にセンタ軸5に対して相対回転不能
でかつ軸方向に相対移動自在に嵌合される交換アーム6
と、ギア箱1に設けられる第1回転駆動源としての第1
サーボモータ7と、この第1サーボモータ7の駆動力を
交換アーム6に伝達する第1動力伝達機構8と、ギア箱
1に第1サーボモータ7とは別個に設けられる第2回転
駆動源としての第2サーボモータ9と、この第2サーボ
モータ9の駆動力を交換アーム6に伝達する第2動力伝
達機構10と、を備えている。
【0025】センタ軸5はギア箱1に立設される円筒状
の中空軸で、一端がギア箱4に軸受11を介して軸方向
には回転不能でかつ回転方向には移動自在に支持され、
他端が自由端となっている。
の中空軸で、一端がギア箱4に軸受11を介して軸方向
には回転不能でかつ回転方向には移動自在に支持され、
他端が自由端となっている。
【0026】交換アーム6は、センタ軸5外周に嵌合さ
れるガイド筒部12と、このガイド筒部12のギア箱1
側の端部から互いに180度反対方向に張り出す工具把
持部13を備えた一対の把持腕14とを有している。工
具把持部13は回転方向に開放された半円形状の爪部1
3aを有し、交換アーム6の回転運動によって工具Tの
シャンク部Tsの溝に爪部13aが係合するように構成
となっている。
れるガイド筒部12と、このガイド筒部12のギア箱1
側の端部から互いに180度反対方向に張り出す工具把
持部13を備えた一対の把持腕14とを有している。工
具把持部13は回転方向に開放された半円形状の爪部1
3aを有し、交換アーム6の回転運動によって工具Tの
シャンク部Tsの溝に爪部13aが係合するように構成
となっている。
【0027】センタ軸5外周には軸方向に延びるキー溝
5aが設けられ、ガイド筒部12にはキー溝5aに係合
するキー15を有するキーホルダ部16が設けられてい
る。
5aが設けられ、ガイド筒部12にはキー溝5aに係合
するキー15を有するキーホルダ部16が設けられてい
る。
【0028】第1動力伝達機構8は、回転運動を伝動す
る回転運動伝達機構17と、回転運動を直線運動に変換
する運動変換機構を構成する送りねじ機構としてのボー
ルねじ機構30と、を備えている。
る回転運動伝達機構17と、回転運動を直線運動に変換
する運動変換機構を構成する送りねじ機構としてのボー
ルねじ機構30と、を備えている。
【0029】回転運動伝達機構17は、第1回転駆動源
としての第1サーボモータ7の回転運動をボールねじ機
構30に伝達するもので、ギア箱4に固定される第1サ
ーボモータ7の出力軸に連結される傘歯車21と、この
傘歯車21と噛み合う傘歯車25と、この傘歯車25と
同軸的に設けられた平歯車26と、この平歯車26に噛
み合う平歯車29と、この平歯車29と噛み合うナット
シャフト18に係合されている平歯車30とから構成さ
れている。
としての第1サーボモータ7の回転運動をボールねじ機
構30に伝達するもので、ギア箱4に固定される第1サ
ーボモータ7の出力軸に連結される傘歯車21と、この
傘歯車21と噛み合う傘歯車25と、この傘歯車25と
同軸的に設けられた平歯車26と、この平歯車26に噛
み合う平歯車29と、この平歯車29と噛み合うナット
シャフト18に係合されている平歯車30とから構成さ
れている。
【0030】上記傘歯車21は軸受20を介してギア箱
1に回転自在に支持され、傘歯車25と平歯車26はは
ギア箱1に軸受23,24を介して回転自在に支持され
た軸22上に同軸的に固定され、平歯車29はギア箱1
に固定された固定軸27に軸受28を介して回転自在に
支持されている。
1に回転自在に支持され、傘歯車25と平歯車26はは
ギア箱1に軸受23,24を介して回転自在に支持され
た軸22上に同軸的に固定され、平歯車29はギア箱1
に固定された固定軸27に軸受28を介して回転自在に
支持されている。
【0031】ボールねじ機構30は、センタ軸5の中空
内部であって、ギア箱4と交換アーム6間に配設されて
いる。ボールねじ機構18は、図2(a)に示すように、
ボールナット31とボールねじ軸32のねじ溝間に多数
のボール33を転動自在に組み込んだもので、ボールナ
ット31の回転運動を円滑に直線往復運動に変換してい
る。
内部であって、ギア箱4と交換アーム6間に配設されて
いる。ボールねじ機構18は、図2(a)に示すように、
ボールナット31とボールねじ軸32のねじ溝間に多数
のボール33を転動自在に組み込んだもので、ボールナ
ット31の回転運動を円滑に直線往復運動に変換してい
る。
【0032】この例では、ボールねじ機構30のボール
ナット31が中空のナットシャフト18を介してギア箱
4に回転自在に支持され、ボールナット31の回転運動
によってボールねじ軸32を直線往復運動させるように
なっている。
ナット31が中空のナットシャフト18を介してギア箱
4に回転自在に支持され、ボールナット31の回転運動
によってボールねじ軸32を直線往復運動させるように
なっている。
【0033】ナットシャフト18はセンタシャフト15
の内部に同軸的に設けられる中空軸で、一端が軸受34
を介してギア箱4に回転自在に支持され、他端にボール
ねじ機構30のボールナット31が取り付けられる。ナ
ットシャフト18の中途部外周はセンタシャフト内周に
軸受35を介して回転自在に支持され、他端に設けられ
たナット保持部19にボールナット31が軸方向に移動
不能に収容保持されている。ボールナット31とナット
保持部19間はキー36を介して回り止めが図られ、ボ
ールナット31とナットシャフト18が一体的に回転す
るようになっている。
の内部に同軸的に設けられる中空軸で、一端が軸受34
を介してギア箱4に回転自在に支持され、他端にボール
ねじ機構30のボールナット31が取り付けられる。ナ
ットシャフト18の中途部外周はセンタシャフト内周に
軸受35を介して回転自在に支持され、他端に設けられ
たナット保持部19にボールナット31が軸方向に移動
不能に収容保持されている。ボールナット31とナット
保持部19間はキー36を介して回り止めが図られ、ボ
ールナット31とナットシャフト18が一体的に回転す
るようになっている。
【0034】ボールねじ軸32の軸端はキャップ37を
介して交換アーム6のガイド筒部12に連結されてい
る。すなわち、ボールねじ軸32の軸端にはキャップ3
7がキャップ押え38にはさみ込まれるように固定さ
れ、キャップ37が交換アーム6のガイド筒部12の先
端に締結され、ボールねじ軸32の直線往復運動をその
まま交換アーム6に伝達している。
介して交換アーム6のガイド筒部12に連結されてい
る。すなわち、ボールねじ軸32の軸端にはキャップ3
7がキャップ押え38にはさみ込まれるように固定さ
れ、キャップ37が交換アーム6のガイド筒部12の先
端に締結され、ボールねじ軸32の直線往復運動をその
まま交換アーム6に伝達している。
【0035】したがって、第1サーボモータ8で発生す
るトルクは、傘歯車21,傘歯車22,平歯車26,平
歯車29,平歯車30を介してナットシャフト18から
ボールねじ機構30のボールナット31に伝わる。ボー
ルナット31の回転力はボールナット31、ボールねじ
軸32間で円滑に直線運動に変換され、キャップ押え3
8,キャップ37を介して交換アーム6に伝達される。
るトルクは、傘歯車21,傘歯車22,平歯車26,平
歯車29,平歯車30を介してナットシャフト18から
ボールねじ機構30のボールナット31に伝わる。ボー
ルナット31の回転力はボールナット31、ボールねじ
軸32間で円滑に直線運動に変換され、キャップ押え3
8,キャップ37を介して交換アーム6に伝達される。
【0036】ボールナット31の回転運動をボールねじ
軸32の直線往復運動に変換する際、ボールねじ軸32
がボールナット31と共回りしないように回り止めをす
る必要がある。本実施の形態では、ボールねじ軸32を
交換アーム6に対して一体的に固定することによりボー
ルねじ軸32の回り止めを図っている。具体的には、ボ
ールねじ軸32の軸端に固定されるキャップ37とボー
ルねじ軸32間に回り止め用のキー39を設け、交換ア
ーム6とボールねじ軸32が一体的に回転するように構
成している。
軸32の直線往復運動に変換する際、ボールねじ軸32
がボールナット31と共回りしないように回り止めをす
る必要がある。本実施の形態では、ボールねじ軸32を
交換アーム6に対して一体的に固定することによりボー
ルねじ軸32の回り止めを図っている。具体的には、ボ
ールねじ軸32の軸端に固定されるキャップ37とボー
ルねじ軸32間に回り止め用のキー39を設け、交換ア
ーム6とボールねじ軸32が一体的に回転するように構
成している。
【0037】また、ボールねじ軸32には、アームグリ
ップ13を確実に保持するための作動油用通路80が中
心軸に沿って貫通形成されている。この作動油用通路8
0のギア箱4側の端部開口部には、ガイド軸81が軸方
向に相対移動自在に挿入されている。ガイド軸81はナ
ッシャフト18内に挿入され、一端がギア箱4に固定さ
れ、他端がボールねじ軸32の作動油用通路80内に挿
入されている。ガイド軸81にはボールねじ軸32の作
動油用通路80に連通する作動油用通路82が設けられ
ている。
ップ13を確実に保持するための作動油用通路80が中
心軸に沿って貫通形成されている。この作動油用通路8
0のギア箱4側の端部開口部には、ガイド軸81が軸方
向に相対移動自在に挿入されている。ガイド軸81はナ
ッシャフト18内に挿入され、一端がギア箱4に固定さ
れ、他端がボールねじ軸32の作動油用通路80内に挿
入されている。ガイド軸81にはボールねじ軸32の作
動油用通路80に連通する作動油用通路82が設けられ
ている。
【0038】また、ボールねじ軸32が固定されるキャ
ップ37およびキャップ押え38にも作動油用通路83
が設けられ、ボールねじ軸32に設けられた作動油用通
路80と交換アーム6のガイド筒12に設けられた作動
油用通路84とを連通している。
ップ37およびキャップ押え38にも作動油用通路83
が設けられ、ボールねじ軸32に設けられた作動油用通
路80と交換アーム6のガイド筒12に設けられた作動
油用通路84とを連通している。
【0039】一方、第2動力伝達機構10は、第2サー
ボモータ9の回転運動をセンタ軸5に伝達する回転運動
伝達機構で、本実施の形態では歯車伝動機構によって構
成されている。
ボモータ9の回転運動をセンタ軸5に伝達する回転運動
伝達機構で、本実施の形態では歯車伝動機構によって構
成されている。
【0040】すなわち、第2動力伝達機構10は、第2
サーボモータ9の出力軸に連結されるウォーム41と、
ウォーム41に噛み合うウォームホイール42と、ウォ
ームホイール42一体的に締結されている平歯車43
と、この平歯車43と噛み合う平歯車44と、この平歯
車44と同軸的に一体的に締結された平歯車45と、こ
の平歯車45と噛み合うセンタ軸5に締結された平歯車
46とを備えている。
サーボモータ9の出力軸に連結されるウォーム41と、
ウォーム41に噛み合うウォームホイール42と、ウォ
ームホイール42一体的に締結されている平歯車43
と、この平歯車43と噛み合う平歯車44と、この平歯
車44と同軸的に一体的に締結された平歯車45と、こ
の平歯車45と噛み合うセンタ軸5に締結された平歯車
46とを備えている。
【0041】上記ウォーム41は軸受47,48を介し
てギア箱4に回転自在に支持され、ウォームホイール4
2はギア箱4に固定された固定軸49を中心として軸受
50を介して回転自在に支持されている。平歯車43は
ギア箱4に固定された固定軸51を中心として軸受52
を介して回転自在に支持されている。
てギア箱4に回転自在に支持され、ウォームホイール4
2はギア箱4に固定された固定軸49を中心として軸受
50を介して回転自在に支持されている。平歯車43は
ギア箱4に固定された固定軸51を中心として軸受52
を介して回転自在に支持されている。
【0042】したがって、第2サーボモータ9で発生し
たトルクは、ウォーム41,ウォームホイール42、平
歯車43,44,45,46を介してセンタ軸5に伝達
され、キーホルダ部16,交換アーム6の順で伝達され
る。
たトルクは、ウォーム41,ウォームホイール42、平
歯車43,44,45,46を介してセンタ軸5に伝達
され、キーホルダ部16,交換アーム6の順で伝達され
る。
【0043】このように、交換アーム6の直線運動用と
回転用の回転駆動源として第1,第2サーボモータ7,
9を具備し、直線運動用の第1サーボモータ7から交換
アーム6への第1動力伝達機構8にボールねじ機構30
等の送りねじ機構を設けることにより、カム機構を用い
ない高速で円滑な交換動作を実現できる。
回転用の回転駆動源として第1,第2サーボモータ7,
9を具備し、直線運動用の第1サーボモータ7から交換
アーム6への第1動力伝達機構8にボールねじ機構30
等の送りねじ機構を設けることにより、カム機構を用い
ない高速で円滑な交換動作を実現できる。
【0044】なお、回転運動を伝達する第1動力伝達機
構8の回転運動伝達機構17および第2動力伝達機構1
0として歯車伝達機構を用いているが、たとえばタイミ
ングングベルト等を用いた巻き掛け伝動機構を用いても
よい。
構8の回転運動伝達機構17および第2動力伝達機構1
0として歯車伝達機構を用いているが、たとえばタイミ
ングングベルト等を用いた巻き掛け伝動機構を用いても
よい。
【0045】次に、図5および図6を用いて、上記自動
工具交換装置による工具交換動作について説明する。
工具交換装置による工具交換動作について説明する。
【0046】図5(a)は、工具交換の待機状態を示す。
【0047】すなわち、交換アーム6の一方の把持腕1
4には次回使用予定工具T2が把持され、他方の把持腕
14は空の状態で待機している。この位置を交換アーム
6の回転方向および直線運動の原点位置とする。
4には次回使用予定工具T2が把持され、他方の把持腕
14は空の状態で待機している。この位置を交換アーム
6の回転方向および直線運動の原点位置とする。
【0048】この状態から、図5(b),(c)に示すよう
に、交換アーム6を所定角度θ1(図示例では75°)
だけ時計回りに方向に回転させて、空の把持腕14によ
って主軸60上の加工済み工具T1を把持する。
に、交換アーム6を所定角度θ1(図示例では75°)
だけ時計回りに方向に回転させて、空の把持腕14によ
って主軸60上の加工済み工具T1を把持する。
【0049】この把持動作は、図6(a)の動作線図上は
0からt1までの領域で、原点位置から交換アーム6が
時計回り方向に75°回転して停止する。このとき、交
換アーム6は軸方向は作動せず、図6(b)に示すように
原点位置で停止している。
0からt1までの領域で、原点位置から交換アーム6が
時計回り方向に75°回転して停止する。このとき、交
換アーム6は軸方向は作動せず、図6(b)に示すように
原点位置で停止している。
【0050】次に、主軸60の工具把持装置(不図示)
を解除し、図5(d)に示すように、交換アーム6を、軸
方向に所定ストロークS1伸張させて加工済み工具T1
を主軸60のテーパ穴(不図示)から抜き出す。
を解除し、図5(d)に示すように、交換アーム6を、軸
方向に所定ストロークS1伸張させて加工済み工具T1
を主軸60のテーパ穴(不図示)から抜き出す。
【0051】図6(a),(b)の動作線図を用いて説明す
ると、主軸60の工具把持動作の解除はt1〜t2の間、
交換アーム6の伸張動作はt2〜t3の間である。t1〜
t2の間は、交換アーム6は回転方向にも軸方向にも停
止状態に維持され、主軸60による工具把持動作が解除
されると、図6(b)に示されるように、交換アーム6を
165[mm]ストロークさせて停止する。この間、回
転角度は75°の状態が維持される(図6(a)参照)。
ると、主軸60の工具把持動作の解除はt1〜t2の間、
交換アーム6の伸張動作はt2〜t3の間である。t1〜
t2の間は、交換アーム6は回転方向にも軸方向にも停
止状態に維持され、主軸60による工具把持動作が解除
されると、図6(b)に示されるように、交換アーム6を
165[mm]ストロークさせて停止する。この間、回
転角度は75°の状態が維持される(図6(a)参照)。
【0052】次に、図5(e),(f)に示すように、加工
済み工具T1と使用予定工具T2を把持した状態で交換
アーム6を180°回転させて主軸60の軸線上に使用
予定工具T2を位置させる。
済み工具T1と使用予定工具T2を把持した状態で交換
アーム6を180°回転させて主軸60の軸線上に使用
予定工具T2を位置させる。
【0053】この反転動作は、図6(a),(b)の動作線
図上はt3〜t4までの領域で、図6(a)に示すように、
交換アームを75°から255°まで回転させて停止す
る。ストロークは165[mm]のままである。
図上はt3〜t4までの領域で、図6(a)に示すように、
交換アームを75°から255°まで回転させて停止す
る。ストロークは165[mm]のままである。
【0054】次に、図5(g)に示すように、交換アーム
6を抜き出し時のストロークS1だけ戻し、使用予定工
具T2を主軸60のテーパ穴に差し込み、主軸60の工
具把持装置によって把持する。
6を抜き出し時のストロークS1だけ戻し、使用予定工
具T2を主軸60のテーパ穴に差し込み、主軸60の工
具把持装置によって把持する。
【0055】図6(a),(b)の動作線図を用いて説明す
ると、主軸60の工具把持動作はt5〜t6の間、交換ア
ーム6の伸張動作はt6〜t7の間である。t5〜t6の間
は、交換アーム6は回転方向にも軸方向にも停止状態に
維持され、主軸60の工具把持装置の把持が完了する
と、図6(b)に示されるように、交換アーム6を165
[mm]逆方向にストロークさせて停止する。この間、
回転角度は255°の状態が維持される(図6(a)参
照)次に、図5(h)に示すように、交換アーム6を把持
動作とは反対方向に所定角度θ1逆転させて加工済み工
具T2から把持腕14を外す。
ると、主軸60の工具把持動作はt5〜t6の間、交換ア
ーム6の伸張動作はt6〜t7の間である。t5〜t6の間
は、交換アーム6は回転方向にも軸方向にも停止状態に
維持され、主軸60の工具把持装置の把持が完了する
と、図6(b)に示されるように、交換アーム6を165
[mm]逆方向にストロークさせて停止する。この間、
回転角度は255°の状態が維持される(図6(a)参
照)次に、図5(h)に示すように、交換アーム6を把持
動作とは反対方向に所定角度θ1逆転させて加工済み工
具T2から把持腕14を外す。
【0056】この把持外し動作は、図6(a),(b)の動
作線図上はt6〜t7までの領域で、図6(b)に示すよう
に、交換アーム6を255°から180°までが逆方向
に回転させて停止する。この間の直線運動方向のストロ
ークは、図6(b)に示すようにゼロのままである。
作線図上はt6〜t7までの領域で、図6(b)に示すよう
に、交換アーム6を255°から180°までが逆方向
に回転させて停止する。この間の直線運動方向のストロ
ークは、図6(b)に示すようにゼロのままである。
【0057】次に、上記した交換アーム6を回転動作さ
せる場合の、第1,第2サーボモータ7,9の制御につ
いて説明する。
せる場合の、第1,第2サーボモータ7,9の制御につ
いて説明する。
【0058】すなわち、加工済み工具T1の把持動作
(0〜t1間)、加工済み工具T1と使用予定工具T2
の反転動作(t3〜t4間)、使用予定工具T2の把持外
し動作(t4〜t5間)は、第2サーボモータ9を駆動し
て交換アーム6を回転作動させるが、図7(b)に示すよ
うに第2サーボモータ9のみを駆動した場合には、図7
(c),(d)に示すように、交換アーム6の回転に伴って
ボールねじ軸32がボールナット31に対して相対回転
して交換アーム6が軸方向に所定量Lだけ直線運動し、
図7(a)に示すように、交換アーム6の軸方向位置が目
標位置からずれてしまう。
(0〜t1間)、加工済み工具T1と使用予定工具T2
の反転動作(t3〜t4間)、使用予定工具T2の把持外
し動作(t4〜t5間)は、第2サーボモータ9を駆動し
て交換アーム6を回転作動させるが、図7(b)に示すよ
うに第2サーボモータ9のみを駆動した場合には、図7
(c),(d)に示すように、交換アーム6の回転に伴って
ボールねじ軸32がボールナット31に対して相対回転
して交換アーム6が軸方向に所定量Lだけ直線運動し、
図7(a)に示すように、交換アーム6の軸方向位置が目
標位置からずれてしまう。
【0059】たとえば、交換アーム6が角度θだけ回転
した場合、交換アーム6に係合しているキャップ37と
キャップ37よりキー39を介して係合しているボール
ねじ軸32が交換アーム6の回転運動と同様に角度θだ
け回転する。ボールナット31が回転方向に拘束されて
いるために、ボールねじ軸32の直線運動量(L)=
(ボールねじのリード)×(交換アーム6の回転角θ/
360°)分だけ余分に移動してしまうことになる。
した場合、交換アーム6に係合しているキャップ37と
キャップ37よりキー39を介して係合しているボール
ねじ軸32が交換アーム6の回転運動と同様に角度θだ
け回転する。ボールナット31が回転方向に拘束されて
いるために、ボールねじ軸32の直線運動量(L)=
(ボールねじのリード)×(交換アーム6の回転角θ/
360°)分だけ余分に移動してしまうことになる。
【0060】しかし、工具T1,T2のシャンク部は決
められた量だけ移動すればよいから、図7(e)に示すよ
うに、直線移動量Lがゼロとなるように、ボールナット
31をボールねじ軸31と同一方向に同期回転させれば
よい。すなわち、図6(c)に示すように第1,第2サー
ボモータ7,9を同時に駆動してボールねじ軸32とボ
ールナット31を同一速度で共回りさせ、交換アーム6
の回転運動によるボールねじ機構30のボールナット3
1とボールねじ軸32の相対回転量がゼロとなるように
制御すれば、ボールねじ軸32の軸方向移動が無くな
り、交換アーム6は同一平面上を回転することになる。
められた量だけ移動すればよいから、図7(e)に示すよ
うに、直線移動量Lがゼロとなるように、ボールナット
31をボールねじ軸31と同一方向に同期回転させれば
よい。すなわち、図6(c)に示すように第1,第2サー
ボモータ7,9を同時に駆動してボールねじ軸32とボ
ールナット31を同一速度で共回りさせ、交換アーム6
の回転運動によるボールねじ機構30のボールナット3
1とボールねじ軸32の相対回転量がゼロとなるように
制御すれば、ボールねじ軸32の軸方向移動が無くな
り、交換アーム6は同一平面上を回転することになる。
【0061】ここで、第1,第2サーボモータ7,9の
駆動制御は、サーボ制御等によって回転中精密に同期を
とって制御してもよいし、回転開始時位置と回転終了位
置だけを決めて回転中は特に精密に制御することなく駆
動してもよい。その意味で、第1,第2サーボモータ
7,9がほぼ同期して駆動するように制御されればよ
い。
駆動制御は、サーボ制御等によって回転中精密に同期を
とって制御してもよいし、回転開始時位置と回転終了位
置だけを決めて回転中は特に精密に制御することなく駆
動してもよい。その意味で、第1,第2サーボモータ
7,9がほぼ同期して駆動するように制御されればよ
い。
【0062】図8には、第1,第2サーボモータ7,9
を制御する制御手段としての制御装置の構成例が示され
ている。
を制御する制御手段としての制御装置の構成例が示され
ている。
【0063】制御装置70は、CPU等の演算処理部7
1、入力部72、出力部73および記憶部74を備えて
おり、記憶部74に格納された動作プログラムに基づい
て、第1,第2サーボモータ7,9の各駆動回路77,
78に制御信号が出力される。交換アーム6の回転角度
および軸方向ストロークは、角度センサ75および位置
センサ76、あるいは第1,第2サーボモータ7,9の
回転角度を検出するエンコーダ(不図示)によって検出
され、演算処理部71にフィードバックされる。
1、入力部72、出力部73および記憶部74を備えて
おり、記憶部74に格納された動作プログラムに基づい
て、第1,第2サーボモータ7,9の各駆動回路77,
78に制御信号が出力される。交換アーム6の回転角度
および軸方向ストロークは、角度センサ75および位置
センサ76、あるいは第1,第2サーボモータ7,9の
回転角度を検出するエンコーダ(不図示)によって検出
され、演算処理部71にフィードバックされる。
【0064】図9は第1,第2サーボモータ7,9の制
御フローチャートの一例である。
御フローチャートの一例である。
【0065】まず、第1,第2サーボモータ7,9を同
期駆動させる(ステップ1)。第1,第2サーボモータ
7,9の回転速度は、各動力伝達機構のギア比から演算
することができる。交換アーム6の回転角度が75°に
達すると第1,第2サーボモータ7,9を停止する(ス
テップ2,3)。この時点で交換アーム6によって主軸
60上の加工済み工具T1が把持される。
期駆動させる(ステップ1)。第1,第2サーボモータ
7,9の回転速度は、各動力伝達機構のギア比から演算
することができる。交換アーム6の回転角度が75°に
達すると第1,第2サーボモータ7,9を停止する(ス
テップ2,3)。この時点で交換アーム6によって主軸
60上の加工済み工具T1が把持される。
【0066】次に主軸60内の工具把持を解除し(ステ
ップ4)、第1サーボモータ7のみを駆動して交換アー
ム6を前進させ、交換アーム6が165[mm]前進し
た時点で第1サーボモータ7を停止する(ステップ5〜
7)。これで加工済み工具T1が主軸60から抜き出さ
れる。
ップ4)、第1サーボモータ7のみを駆動して交換アー
ム6を前進させ、交換アーム6が165[mm]前進し
た時点で第1サーボモータ7を停止する(ステップ5〜
7)。これで加工済み工具T1が主軸60から抜き出さ
れる。
【0067】次に第1,第2サーボモータ7,9を同期
駆動させる(ステップ8)。交換アーム6の回転角度が
255°に達すると第1,第2サーボモータ7,9を停
止する(ステップ9,10)。この時点で主軸60の軸
線上に使用予定工具T2が位置することになる。
駆動させる(ステップ8)。交換アーム6の回転角度が
255°に達すると第1,第2サーボモータ7,9を停
止する(ステップ9,10)。この時点で主軸60の軸
線上に使用予定工具T2が位置することになる。
【0068】次に、第1サーボモータ7のみを逆転駆動
させ(ステップ11)、交換アーム6が165[mm]
後進して原点位置に達すると第1サーボモータ7を停止
する(ステップ12,13)。この時点で主軸60のテ
ーパ穴内に使用予定工具T2のシャンク部が挿入され
る。
させ(ステップ11)、交換アーム6が165[mm]
後進して原点位置に達すると第1サーボモータ7を停止
する(ステップ12,13)。この時点で主軸60のテ
ーパ穴内に使用予定工具T2のシャンク部が挿入され
る。
【0069】次に、主軸60内の工具把持装置を動作さ
せて使用予定工具T2を把持する(ステップ14)。
せて使用予定工具T2を把持する(ステップ14)。
【0070】次に、第1,第2サーボモータ7,9を同
期させて逆転駆動させ(ステップ15)、交換アーム6
の回転角度が180°に戻った時点で第1,第2サーボ
モータ7,9を停止する(ステップ16,17)。この
時点で主軸60に把持された使用予定工具T2から交換
アーム6が外される。
期させて逆転駆動させ(ステップ15)、交換アーム6
の回転角度が180°に戻った時点で第1,第2サーボ
モータ7,9を停止する(ステップ16,17)。この
時点で主軸60に把持された使用予定工具T2から交換
アーム6が外される。
【0071】このように、交換アーム6が回転している
間、交換アーム6と同一の方向および速度でボールナッ
ト31が回転するように、第2サーボモータ9と同期さ
せて第1サーボモータ7を駆動する。
間、交換アーム6と同一の方向および速度でボールナッ
ト31が回転するように、第2サーボモータ9と同期さ
せて第1サーボモータ7を駆動する。
【0072】なお、上記実施の形態では、送りねじ機構
としてボールねじ機構30を用いたが、ボールねじ機構
30に限定されるものではなく、ボールを用いないすべ
り接触の送りねじ機構を用いてもよい。
としてボールねじ機構30を用いたが、ボールねじ機構
30に限定されるものではなく、ボールを用いないすべ
り接触の送りねじ機構を用いてもよい。
【0073】また、ボールナット31を回転させてボー
ルねじ軸32を直線運動させるように構成しているが、
逆にボールねじ軸32を回転させてボールナット31を
直線運動させる構成とし、ボールナット31を交換アー
ム6に固定するようにしてもよい。
ルねじ軸32を直線運動させるように構成しているが、
逆にボールねじ軸32を回転させてボールナット31を
直線運動させる構成とし、ボールナット31を交換アー
ム6に固定するようにしてもよい。
【0074】また、上記実施の形態では、ボールねじ軸
32の回り止めを交換アーム6に固定することによって
行っているが、ボールねじ軸32のギア箱4側の端部の
作動油用通路80に挿入されるガイド軸81との間で回
り止めを行うようにしてもよい。この場合には、交換ア
ーム6のキャップ37とボールねじ軸32間は軸受等に
よって軸方向には固定でかつ回転方向には移動自在に連
結すればよい。
32の回り止めを交換アーム6に固定することによって
行っているが、ボールねじ軸32のギア箱4側の端部の
作動油用通路80に挿入されるガイド軸81との間で回
り止めを行うようにしてもよい。この場合には、交換ア
ーム6のキャップ37とボールねじ軸32間は軸受等に
よって軸方向には固定でかつ回転方向には移動自在に連
結すればよい。
【0075】また、交換アーム6の工具把持部13aは
回転によって工具を把持するように回転方向に開放され
る半月形状となっているが、半径方向に開放される半月
形状として基台2に対するギア箱4の直線送り動作によ
って把持動作を行うような構成でもよい。
回転によって工具を把持するように回転方向に開放され
る半月形状となっているが、半径方向に開放される半月
形状として基台2に対するギア箱4の直線送り動作によ
って把持動作を行うような構成でもよい。
【0076】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、交換アームの直線運動用の回転駆動源から交換アー
ムへの動力伝達部にボールねじ機構等の送りねじ機構を
設けることにより、カム機構を用いない高速で円滑な交
換動作を実現できる。
は、交換アームの直線運動用の回転駆動源から交換アー
ムへの動力伝達部にボールねじ機構等の送りねじ機構を
設けることにより、カム機構を用いない高速で円滑な交
換動作を実現できる。
【0077】また、送りねじ機構を用いれば、送りねじ
機構のねじ軸とナットのスペースがあればよく、カム機
構を用いる場合のようにカム部品によるスペースの制約
が無くなる。
機構のねじ軸とナットのスペースがあればよく、カム機
構を用いる場合のようにカム部品によるスペースの制約
が無くなる。
【0078】さらに、送りねじ機構としてボールねじ機
構を用いることにより一層の円滑な動作が可能となり、
さらなる高速化を図ることができる。
構を用いることにより一層の円滑な動作が可能となり、
さらなる高速化を図ることができる。
【0079】また、交換アームの直線駆動用の第1回転
駆動源とは別に回転駆動用の第2回転駆動源を設け、交
換アームを回転駆動させる際に、直線駆動用の送りねじ
機構のナットとねじ軸が共回りするように、第1回転駆
動源を第2回転駆動源と共に駆動するようにすれば、交
換アームを同一平面上で回転運動させることが可能とな
る。
駆動源とは別に回転駆動用の第2回転駆動源を設け、交
換アームを回転駆動させる際に、直線駆動用の送りねじ
機構のナットとねじ軸が共回りするように、第1回転駆
動源を第2回転駆動源と共に駆動するようにすれば、交
換アームを同一平面上で回転運動させることが可能とな
る。
【0080】また、交換アームを支持する中空のセンタ
シャフトを利用して第1動力伝達機構の送りねじ機構を
配置すれば、送りねじ機構用のスペースが特に不要とな
り一層の省スペース化を図ることができる。
シャフトを利用して第1動力伝達機構の送りねじ機構を
配置すれば、送りねじ機構用のスペースが特に不要とな
り一層の省スペース化を図ることができる。
【図1】図1乃至図4は本発明の一実施の形態に係る自
動工具交換装置を示すもので、図1は図3のA−A線に
沿う軸間の展開断面図である。
動工具交換装置を示すもので、図1は図3のA−A線に
沿う軸間の展開断面図である。
【図2】図2(a)は図1の動力伝達機構を示す機構図、
同図(b)は図1のB−B線断面図である。
同図(b)は図1のB−B線断面図である。
【図3】図3は図4のC−C線断面図である。
【図4】図4は側面図である。
【図5】図5は交換アームの動作説明図である。
【図6】図6(a)は交換アームの回転方向の動作線図、
同図(b)は交換アームの軸方向の動作線図、同図(c)は
第1,第2サーボモータのタイミングチャートである。
同図(b)は交換アームの軸方向の動作線図、同図(c)は
第1,第2サーボモータのタイミングチャートである。
【図7】図7(a)は回転時に第2サーボモータのみを回
転させた補正前の交換アームの軸方向動作線図、同図
(b)は同図(a)の第1,第2サーボモータのタイミング
チャート、同図(c),(d)は同図(a)の補正前の交換ア
ーム回転時の交換アーム,ボールねじ軸およびボールナ
ットの動作説明図、同図(e)は補正後の交換アーム回転
時の交換アーム,ボールねじ軸およびボールナットの動
作説明図である。
転させた補正前の交換アームの軸方向動作線図、同図
(b)は同図(a)の第1,第2サーボモータのタイミング
チャート、同図(c),(d)は同図(a)の補正前の交換ア
ーム回転時の交換アーム,ボールねじ軸およびボールナ
ットの動作説明図、同図(e)は補正後の交換アーム回転
時の交換アーム,ボールねじ軸およびボールナットの動
作説明図である。
【図8】図8は第1,第2サーボモータを制御する制御
ブロック図である。
ブロック図である。
【図9】図9は図6の動作線図の動作を行うための第
1,第2サーボモータの制御手順の一例を示すフローチ
ャートである。
1,第2サーボモータの制御手順の一例を示すフローチ
ャートである。
【図10】図10は従来の自動工具交換装置に用いられ
る確動カムの一例を示す図である。
る確動カムの一例を示す図である。
1 自動工具交換装置 4 ギア箱(装置本体) 5 センタ軸 6 交換アーム 7 第1サーボモータ(第1回転駆動源) 8 第1動力伝達機構 9 第2サーボモータ(第2回転駆動源) 10 第2動力伝達機構 13 工具把持部 14 把持腕 16 キーホルダ部 17 回転運動伝達機構 18 ナットシャフト 19 ナット保持部 30 ボールねじ機構(送りねじ機構) 31 ボールナット 32 ボールねじ軸 33 ボール 37 キャップ 60 主軸 T1 加工済み工具 T2 使用予定工具 70 シーケンサ(制御手段)
Claims (4)
- 【請求項1】工具把持部を有する交換アームと、該交換
アームを回転自在でかつ回転軸の軸方向に直線往復運動
自在に支持する装置本体と、を備え、 該装置本体は回転駆動源と該回転駆動源の駆動力を交換
アームに伝達する動力伝達機構を有し、該動力伝達機構
は前記回転駆動源の回転運動を交換アームの直線往復運
動に変換する運動変換機構を備えた自動工具交換装置に
おいて、 前記運動変換機構として送りねじ機構を用いたことを特
徴とする自動工具交換装置。 - 【請求項2】送りねじ機構はボールねじ機構であること
を特徴とする請求項1に記載の自動工具交換装置。 - 【請求項3】回転駆動源として、交換アームの直線駆動
用の第1回転駆動源と、交換アームの回転駆動用の第2
回転駆動源とを有し、 動力伝達機構として、前記第1回転駆動源の駆動力を交
換アームに伝達する送りねじ機構を備えた第1動力伝達
機構と、前記第2回転駆動源の駆動力を交換アームに伝
達する第2動力伝達機構とを有し、 前記送りねじ機構はナットとねじ軸のいずれか一方を回
転させ他方を交換アームに対して回り止めして直線運動
させる構成で、 交換アームを回転運動させる際に、交換アームの回転運
動による送りねじ機構のねじ軸とナットの相対回転量が
ゼロとなるように、第2回転駆動源と共に第1回転駆動
源を駆動する制御手段を設けたことを特徴とする請求項
1または2に記載の自動工具交換装置。 - 【請求項4】装置本体に回転自在に支持される中空のセ
ンタ軸を備え、 該センタ軸に対して交換アームが回転方向に移動不能で
かつ軸方向に移動自在に嵌合され、 第1動力伝達機構の送りねじ機構は前記センタ軸の中空
内部であって前記装置本体と交換アームとの間に前記セ
ンタ軸と同軸的に配置され、 第2動力伝達機構は第2回転駆動源の動力をセンタ軸に
伝達し、センタ軸を介して交換アームに伝達する構成と
なっていることを特徴とする請求項3に記載の自動工具
交換装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9329623A JPH11138377A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 自動工具交換装置 |
US09/191,542 US6090026A (en) | 1997-11-13 | 1998-11-13 | Automatic tool exchanging machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9329623A JPH11138377A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 自動工具交換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11138377A true JPH11138377A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=18223432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9329623A Withdrawn JPH11138377A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 自動工具交換装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6090026A (ja) |
JP (1) | JPH11138377A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5965044B1 (ja) * | 2015-09-16 | 2016-08-03 | Dmg森精機株式会社 | 工具交換装置 |
JP2017087324A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | Dmg森精機株式会社 | 工具交換装置 |
KR20200005431A (ko) * | 2018-07-06 | 2020-01-15 | 산제트 인터내셔널 컴퍼니, 리미티드 | 자동 공구 교환 기구의 공구 교환 제어 방법 |
JP2020006503A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 聖杰國際股▲ふん▼有限公司Sanjet International Co.,Ltd. | 軸の回動及び直線変位を制御するシステム及び該軸を備える自動工具交換機構 |
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US7070550B1 (en) * | 2004-12-20 | 2006-07-04 | Ying Sun | Transmission mechanism for tool changing device |
DE102006058028B4 (de) * | 2006-12-07 | 2021-04-01 | Wassermann Technologie GmbH | Werkzeugwechsler |
ITBS20090093A1 (it) * | 2009-05-26 | 2010-11-27 | Alpha Progetti S R L | Dispositivo cambia utensili per macchina utensile con braccio rototraslante |
DE202011001868U1 (de) * | 2011-01-24 | 2012-04-30 | Peter Schneider | Werkzeugwechsler |
JP6078413B2 (ja) * | 2013-04-30 | 2017-02-08 | Dmg森精機株式会社 | 工具交換方法及び工作機械 |
JP6279432B2 (ja) * | 2014-08-26 | 2018-02-14 | Dmg森精機株式会社 | 工具交換方法及び工具交換装置 |
CN105773264B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-02-06 | 苏州科技大学 | 加工中心主轴不停转有机械手自动换刀装置 |
JP6746429B2 (ja) * | 2016-08-17 | 2020-08-26 | Dmg森精機株式会社 | 工具交換装置 |
DE102019115715A1 (de) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh | Wechselvorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen und/oder Werkstücken |
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JP3310148B2 (ja) * | 1995-11-06 | 2002-07-29 | オークマ株式会社 | アタッチメント及びアタッチメントの割出し方法並びに自動工具交換装置 |
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-
1997
- 1997-11-13 JP JP9329623A patent/JPH11138377A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-11-13 US US09/191,542 patent/US6090026A/en not_active Expired - Fee Related
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JP2020006504A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 聖杰國際股▲ふん▼有限公司Sanjet International Co.,Ltd. | 自動工具交換機構の工具交換を制御する方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
US6090026A (en) | 2000-07-18 |
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---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |