JPS5924937A - 工具交換装置 - 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】 本発明は、マシニングセンタのような工作機械における
工具交換装置に係り、特にぞの工具把持アームのＩ！Ｈ
動機構の改良に関する。

従来の工具交換装置は、第１図に示されるように、先端
に工具把持アーム１を備えたアー゛ム軸２を図示しない
シリンダによシ軸方向に進退駆動させるとともに、アー
ム軸２の途中に設けたビニオン３をこのピニオン３に噛
合可能な２個のラック４．５によシ異なる角度たとえば
９０度と１８０度とに揺動させ、これによシ、ラック４
を作動して工具把持アームＩを工具の非把持位置から把
持位ｉ〃へ９０度回転させて工具把持アーム萱の両端で
工具ポット内の新たな工具及び工作機械の主軸に取シ付
けられた加工を終了した旧工具とを同時に把持させ、つ
いでシリンダでアーム軸２を進出させて両工具をポット
及び主軸から引き抜き、こののら、アーム軸２の進出で
ビニオン３と噛合状態にあるラック５を作動してアーム
ｌを１８０度回転させて新、旧工具の位置を入れ換え、
ついでシリンダによりアーム軸２を後退させて旧工具を
工具ポットへ、新工具を主軸へそれぞれ装置さぎ。

さらに、ラック４を前述とは反対方向に移動してアーム
１も反対方向に９０度回転させて両工具の把持を開放し
く工具の交換操作を行うものである。

しかし、このような従来の工具交換装置においては、ア
ーム軸揺動用の２個のラック４，５は自身の移動量及び
、アーム軸２の進退移動量を考慮） して比較的長尺かつｉ＞広に形成しなければならず。

かつ、この２個のラック４，５は、その背面中央部に沿
ってボルト止めされた断面′１゛字状の摺動駒６．７と
ともに、ハウジング８に設けられたＴ　ｉＭ９、ｌＯに
沿って摺動ガイドされるため、比較的薄肉に形成されて
いる。このため、ランク４，５に反りが生じ易く、従っ
て高加工増Ａ度をｉＩ持するのが難しいという欠点があ
る。′また、前ＩｉＣ反りを発生させずに高精度なラン
ク４．５を製作するために、部品単価が高くなるという
欠点もある。

本発明の目的は、構造が簡単で、安価に製造可能な工具
交換装置をＪ〃供するにある。

本発明は、先端に工具把持アームを備えた゛アーム軸を
異なる二種の角度に揺動させるために、二槙のうちの一
方の揺動角度に対してはアーム軸のギヤに噛合可能な進
退ランクを用いるとともに、他方の揺動角度に対しては
アーム軸Ｊニ一体の部分に係脱可能にされその保合時に
アーム軸を一体に揺動させる揺動部材を用い、かつ、こ
れらの進退ランクとギヤとの噛合位置及びアーム軸に一
体の部分と揺動部材との、保合位置との関係をアーム軸
の軸方向への進退時にもそのま壕保詩するため前記ギヤ
に噛合可能なギヤ案内ランクをハウジングに固定的に設
け、これによシ進退するランクの＋ｌＪを狭くでき％従
って狭ＩＪの進退ラックにおいてはその両側をガイドと
して進退の案内を可能にしてランクの反シの問題を解決
するとともに、従来のような巾広でかつ薄肉部分のある
ランクをなくし、さらに、製造上高価なラックは１本と
して製造原価の低減を可能とし、前記目的を達成しよう
とするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

全体構成を示す第２図力いし第５図において、装置フレ
ーム１１０−側にはアーム駆動機構２０が取イτＪけら
れるとともに、他側には工具ポット受取旋回機構７０が
設けられている。

前記アーム駆動機構２０はハウジング２１を備え、この
ハウジング２１の上部にはブツシュ２２を介して略筒状
の揺動部材２３が揺動自在に支持されている。この揺動
部月２３内及びハウジング２１の下部内にはそれぞれブ
ツシュ２４　、２５　ヲ介して′１−ム軸２６が揺動自
在かつ軸方向摺動自在に支持されてい−る（第６図参照
）。

アーム＋Ｉｉ＋ＩＪ２６の途中には、ギヤ２７がスプラ
イン嵌合により固定されている。このギヤ２７の上面は
リング状に突出されるとともに、このリング状部２８に
溝２９が２箇所１８０度位置に形成され、これらの溝２
９には前記揺動部利２３の下面に突設された２個の突起
３ｏが係脱可能にされている。これらのリング状部２８
、／ｉｉ　２９及び突起３０によシ係合手段としてのい
わゆるツースクラッチ３１が構成され（第８図参照）、
このツースクラッチ３１の作用により、ツースクラッチ
３１の保合時に揺動部１ＦＡ２３とアーム軸２６とは一
体回転可能となるようにされている。

前記ハウジング２１には、比較的狭ｒｌＪの進退ラック
３２がアームｉｌ＋ｂ　２６の摺動力向・Ｊなわら軸方
向と直交する方向に摺動自在に支持されている。

この進退ラック３２は、第７図に示さ−れるように、そ
の一端が連結板；３３を介してシリンダ３４のピｙ、　
ｌ−ｙ　ｏラド３５に連結され、ピストンロント３５の
進退に伴ない進退するようにされている。ここにおいて
、連結板３３とシリンダ３４とによりラック進退駆動手
段が構成されている。また、進退ランク３２の歯部は、
前記ギヤ２７に噛合可能にされ、その噛合時に進退ラッ
ク３２が進退することＫよってギヤ２７を介してアーム
ｉｎｈ　２６を所定角度、例えば１８０度揺動させうる
ようになっている。この際、ピストンロッド３５の進出
匿は、フレーム１１に位萌訓整可能に］ＩＶ、付けられ
たボルト３６Ｋ」、り規制され、アーノ、４＋ｌ＋　２
　Ｇの揺動角丸の８１．！ｌ整が行なえるようにされで
いるっ前記ハウジング２１内にはキー＼・案内ランク３
７が固定され、アームｌ１ｉｌ＋　２６ずなわらアーム
軸２（５に一体のギヤ２７が第６図中実線位１１テ１か
ら鎖線位置へあるいはその逆へ移動する際、アーム軸２
６を揺動させることなく、ギヤ２７の而２９と揺動部材
２３の突起３０との係合位１ｔ、’＃あるいはギヤ２７
と進退ラック３２との噛合位し、を保持した簀まアーム
軸２６を摺動案内するようになっている。

前記アームｌｌ１ｌＩＩ２６の上端には連結板３８が揺
動自在かつ軸方向移動不可能にＪｆ’、！　（＝Ｊけら
れ、この連結板３Ｂは、ハウジング２１に固定されたシ
リンダ３９（第４図参照）のピストンロッド４０に連結
され、ピストンロッド４０の進退に］ｔないアーム軸２
６が上下方向に進退するようになっている。

この際、連結板３８は、ハウジング２１に固定された案
内板４１の長孔４２に案内されて、揺動することなく進
退するようにされ、かつ、この案内板３８の上下に突設
されたドック４３が案内板３８にブラケット４４．４５
を介し゛Ｃ取付けられた上下のリミットスイッチ４６．
４７を作動するようにされ、仁れらのリミットスイッチ
４６．４７によってピストンロッド４０の位置が検出で
きるようにされ、シリンダ３９の動作等を制御できるよ
うにされている。とこにおいて、連結板３８、シリンダ
３９及び案内板４１に上りアーム軸進退駆動手段が構成
されている。

前記揺動部材２３のハウジング２１からの突出部にはキ
ー４８を介して略σ字状の揺動レバー４９が固定され、
この揺動レバー４９の突部にはシリンダ５０のピストン
ロッド５１の先端が二股状の連結具５２を介して揺動可
能に連結され、ピストンロッド５１の進退に伴ない揺動
レバー４９を介して揺動部材２３が所定角度、例えば約
６０度揺動されるようになっている。ここにおいて、揺
動レバー４９、シリンダ５ｏ及び連結具５２によりアー
ム軸２６の揺動駆動手段が構成されている。才だ、シリ
ンダ５００基＆ｉｉＡ部はクレーム１１に揺動自在に支
持され、ピストンロッド５Ｉの進退に伴なうシリンダ５
０の揺動が８Ｊ能とｌるよつにされて５いる。さらに、
連結具５２に固定されたドック５３がフレーム１１にブ
ラケット５４．５５を介して数句けられたリミットスイ
ッチ５６．５７を作動するようにされ、これらのリミッ
トスイッチ５（３，５７によりピストンロッド５１の位
置が検出でき、シリンダ５０の動作等を制御できるよう
Ｋされている。このピストンロッド５１の進出Ｊｆすな
わぢ揺動レバー４９の揺Ｂ１ｂ角庇は、ハウジング２１
にブラケット５８を介し−Ｃ位ｌｉｄ、　Ｌｌｌ　棺男
能に数句けられた調整ねじ５９により１１７ｊ整できる
ようにされている。

前記アーム軸２６の下端には、工具把持アーム６０が固
定されている。仁のアーム６ｏの両％ａに形成された半
円状の凹部により把持部６１が構成されるとともに、こ
れらの把持部６１の開口側に対向して工具６２の脱落防
止用爪７６３がそれぞれ突没可能に設けられている。こ
の爪６３は、この爪６３の失投方向と直交する方向に突
没可能に設けられたストップビン６４により常時は没入
不可能にされ、このス］・ノブビン６４が図示しないス
プリングに抗してアーム６０内に没入したとき爪６３は
同じく図示しないスプリングに抗して没入ｉ＝］能とさ
れでいる。

前記工具ポット受取旋回機＋ＩＪｔ　７　（ｌは、フレ
ーム１１に対し水平位置から下向き垂直位置−まで起伏
旋回可能にされ、チェノ７１により送られてくる工具ボ
ンド７２をチェノ７１から抜取って受取る受取部材７３
と、この受取部材７３を連結具７４、旋回レバー７５及
び支軸７６を介して起伏旋回させる旋回駆動源としての
シリンダ７７と、このシリンダ７７による旋回駆動を支
軸７６に突設されたトングピン７８を介して検出する２
個のリミットスイッチ７９．８０と、前記受取部、ｔ４
’　７３による工具ボンド７２の把持もしくは把持解除
を受取部月７３に設けられたスライドカム８１及びフレ
ーム１１に揺動自在に取付けられたレバー８２を介して
検出する２個の把持、非杷持検出用リミットスイッチ８
３．８４とを備えている。

なお、符号８５は受取部祠７３に設けられ、前記工具把
持アーム６０の第５図中鎖線位置回動時にストップビン
６４を没入させで爪６３の没入を可能にする平曲カム、
り号８６は図示しない工作機械の主軸頭に設けられ平面
カム８５と同様な作用をする千ｍ１カムである。

次に本実施例の作用につき説明する。

初期状態においては、第５図の実線で示されるように、
アーム６０は図示しない工作機械の主軸に取シ付けられ
た旧工具６２及び工具マガジンの工具ポット７２に取シ
付けられた新工具６２のいずれＫも、接触しない位置に
設置され、アーム６０の各把持部６１はそれぞれ工具６
２を把持しない状態にある。この状態で、プログラムに
従い次の加工に必要な新工具６２が工具ポット７２と共
にチェノ７１により送られて受取部材７３の位置にきて
停止されると、受取部材７３にこの工具ポット７２が受
は取られ、ついで受取部材７３がシリンダ７７の作動に
より第３図中水平位置から下向き両度位置へと旋回させ
られ、工具交換可能な状態とされる。一方、図示しない
工作機械の主軸も工具交換ｏＪ能な位置すなわらアーム
軸２６を挾んで旋回された工具ポット７２と対称な位置
に移動される。

こののら、揺動駆動手段のシリンダ５−０が作動され、
連結具５２．揺動レバー４９及びキー４８を介して揺動
部拐２３が所定角度、例えば約６０度揺動される。この
際、アーム軸進退駆動手段のシリンダ３９は、ピストン
ロッド４０が進出された第４図及び第６図に示される状
態にされているため、ギア２７の溝２９と揺動部材２３
の突起３０とは係合状態にあり、従って、揺動部材２３
の揺動に伴ないアーム軸２６も同一角度揺動される。こ
れによυ、工具把持アーム６０は、第５図中実線位置か
ら鎖線位置へと変位し、各把持部６１に、新しく主軸に
取付けるための新工具６２及び既に加工を終了した旧工
具６２が把持されることとなる。このアーム６０の揺動
時、各脱落防止用爪６３の没入を阻止しているストップ
ビン６４は、それぞれ平面カム８５．８６に当接して没
入されているため、冬瓜６３はアーム６０内に没入ｏＪ
ｈＨとされ、各工具６２の把持の妨げと、なることはな
い。

ついで、アーム軸進退用シリンダ３９のピストンロッド
４０が縮小され、連結板３８を介してアーム軸２６は下
方に進出湯れ、これに伴ないアーム６０の各把持部６１
に把持されている各工具６２は工具ポット７２及び主ｌ
ｌｌ１１１から引抜かれ、アーノ、軸２６の揺動が可能
な状態とされる。この際、アーム６０の下方への移動に
伴ない、各ストップビン６４は平面カム８５．８６から
離れるため、各ストップビン６４が突出して冬瓜６３の
没入を阻止する状態とされ、各工具６２の把持部６１か
らの脱落は防止されることとなる。

前記アーム軸２６の下方への進出時において、ツースク
ラッチ３１の突起３０とｆｆｌ　２９との係合が外れる
前にギヤ２７はギヤ案内ラック３７に噛合されるようラ
ンク３７が設けられているため、ギヤ２７はツースクラ
ッチ３１による保合位置を保持したま゛ま進出され、そ
の位１σ、のまま進退ランク３２に噛合される。このギ
ヤ案内ラック３７から進退ランク３２に噛合が移るとき
も、両ランク３７．３２間の隙間はギヤ２７の歯＋１Ｊ
より狭く形成されており、この移転時にも位置の変化が
ないようになっている。

ギヤ２７と進退ランク３２とが完全に噛合されたことが
、アーム軸２６の先端に連結された連結板３８のドック
４３によってリミットスイッチ４７が作動されることに
より検出されると、（第４図参照）、ランク進退駆動手
段のシリンダ３４が作動され、ピストンロッド３５が第
７図の状態から進出され、連結板３３がボルト；３６に
当接して停止される。このピストンロッド３５の通計に
より、ラック３２を介してギヤ２７が１８０度揺動され
、新、旧工具６２の位置が反対状態とされ、ついで前述
とは逆にアーム軸進退用シリンダ３９のピストンロッド
４０が進出されてアーム軸２６が上昇し、新、旧工具６
２はそれぞれ主＋ＩＱ＆及び工具ボツドア２へと装着さ
れ、新、旧工具６２の交換が達成される。この際、ギヤ
２７がギヤ案内ラック３７により案内されるのは前述と
同様であり、かつ、ギヤ２７の溝２９は１８０　Ｍ〔位
置に対称に設けられているから、ギヤ２７の１８０度の
揺動によってもツースクラッチ３１の保合には何ら支障
はなく、円？１１に係合される。

ツースクラッチ３１の保合が、連結板３８のドッグ４３
によってリミットスイッチ４６が作動されることＫより
検出されると、アース、軸部動用シリンダ５０が前述と
は逆方向に作動され、ピストンロッド５１が縮小される
。これによ゛す、連結具５２、揺動レバー４９、キー４
８、揺動部材２３、ツースクラッチ３１及びギヤ２７を
介してアーム軸２６が前述とは逆方向に所定角度、すな
わら約６０度揺動され、工具把持アーム６０は初期位置
に復帰することとなる。この際、各ストップピン６４は
、アーム軸２６の上昇により各平面カム８５．８６に当
接されて没入されるため、冬瓜６３の後退が可能となっ
ており、アーム６０の揺動により各工具６２はアーム６
０の把持部６１から外れ、各把持部６１は空の状態で初
期位ＩＫ（、へと９１　Ｊ！Ｔｈする。

アーム６０の初期位置への復帰後、工具ポット受取旋回
機構７０のシリンダ７７がＭ述と逆方向に作動され、工
具ボンド７２は受取部材７３とともに水平位置に移動さ
れる。この時、チェノ７１は、主軸から取外された旧工
具６２が装着されるべき番地（位置）が丁度受取部材７
３に対向されるよう移動されており、この位置へ工具ボ
ンド７２の装着がなされ、ついで、さらに次の加工に必
要な工具６２を装着した工具ボット７２が受取部材７３
に対向するよう回行される。

また、アーム６０の復帰揺動時から工具ボット７２のチ
ェノ７１への受渡し時に至る間に、ラック進退用シリン
ダ３４が前述とは逆動作され、次回の作動に備えられる
。

以下、上記動作を繰返すことによシ順次）工具交換を行
なうことができる。

上述のような本実施例によれば、第１図の従来例におけ
る１１】広で肉薄の摺動ラック６．７をなくすことがで
き、進退ラック３２の構造を簡単かつ安価にできる。ま
た、進退ラック３２は、前述のように部品そのものとし
て安価にできるばかりでなく、進退ランク３２は１個で
すみ、他の部品は固定のギヤ案内ラック３７及びギヤ２
７等の一般的な部品であり、特別な管＊’ｌＬなくとも
容易に高精度な部品を製作できるから、この点からも安
価に高精度かつ円滑な！Ｊｈ作をする装置を提供できる
。

なお、前記実施例におい“Ｃは、揺動部材２３とアーム
軸２６との一体回転を可能とする係合手段としてギヤ２
７の１８０度位１＃、　Ｋある溝２９と揺動部材２３の
突起３０とからなるツースクラッチ３１を用いたが、本
発明はこれに限定されるもので、はなく、カーピンクカ
ップリング、その他の係脱可能な手段を用いてもよく、
さらには、ギヤ２７を介さず揺動部材２３とアーム軸２
６とを直−接もしくはアーム軸２６と一体部分とを係合
させる手段でもよく、要するに、揺動部＊ｔ　２３とア
ーム軸２６とが一体に揺動可能で、かつ、アーム軸？６
が進退ランク３２１Ｃより所定角度、前記実施例では１
８０度揺動される前後において円滑に係合“Ｃきる構造
の保合手段であれば足りる。オだ、揺動部材２３の揺動
駆動手段としては、シリンダ５０、揺動レバー４９等に
よるものに限らず、所定角度揺動する揺動そ一夕などで
もよい。さらに。

揺動部材２３は、前記実施例のように、筒状のものに限
らず、半割状醇の他の形状でもよい。

上述のように本発明によれば、ｔＲ造が簡単で安価に製
造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例を示す平面図、第３図はその拡大右側面図、第
４図は第２図の拡大左側面図、第５図は第２図の拡大底
面図、第６図は第２図の■１−Ｖｌ線拡大断面図、第７
図は第３図のＶｌｌ　−Ｖｌｌ線拡大断面図％第８図は
第６図の■−■線拡大断面図である。 ２１・・・ハウジング、２−３・・・揺動部材、２６・
・・アーム軸、２７・・・ギヤ、３１・・・ツースクラ
ッチ、３２・・・進退ランク、３３．３４・・・ランク
進退駆動手段を構成する連結板及びシリンダ、３７・・
・ギヤ案内ラック、３８．３９．４１・・・アーム軸進
退駆動手段を構成する連結板、シリンダ及び案内板、４
９゜５０．５２・・・揺動駆動手段を構成する揺動レバ
ー、シリンダ及び連結具、６０・・・工具把持アーム、
６１・・・杷持部、６２・・・工具。 代理人　弁理士　木　下　實　三 （ほか１名） （−） 第２図 Ｖ［Ｔｈ 第３図 第６図 ３８ ５２　”、　　、４Ｂ、ｏ　　ラド あ °゛π゛　　　−４ ４ ■　　　　　　　　　　　■ ２１　１　　ｚｓ 第７図 第８図 １ ２７　２８　２９　３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングに軸方向進退可能及び軸周方向揺動可
   能に支持されるとともにこのハウジングから突出した先
   端に工具把持アームを有し且つハウジング内の途中にギ
   ヤを固定されたアーム軸と、このアーム軸を軸方向に進
   退駆動する゛アーム軸進退駆動手段と、前記ハウジング
   に揺動自在に支持されるとともに前記アーム軸と一体の
   部分に係脱可能にされその係合時にアーム軸針一体に揺
   動させる揺動部拐と、この揺動部材を所定角度揺動させ
   る揺動駆動手段と、前記ハウジングに固定されるととも
   に前記ギヤに噛合可能にされギヤの揺動部材との保合姿
   勢を保持したままアーム軸が進退しうるよう案内するギ
   ヤ案内ラックと、前記ハウジングに対しアーム軸の進退
   方向に直交する方向に進退可能に支持されるとともに前
   記ギヤに噛合可能にされその噛合時にギヤを介してアー
   ム軸を揺動させる進退ラックと、この進退ランクを所定
   量進退させてアーム軸を前記揺動部材ＫｊＪ揺動角度と
   異なる角度揺動させるランク進退、駆動手段どを具備し
   たことを特徴とする工具交換装置。