JPS61284345A - 工具移送装置 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、マシニングセンタ等の工作機械において、工
具を工具マガジンと所定の位置の間で移動させる工具移
送装置に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、この種の工具移送装置において、工具を工具マガ
ジンの工具収納ポケットと中間ステージシンとの間で移
送しようとした場合、移送装置を移動させる方向に応じ
た数の１クチエータを必要とした。即ち、工具を把持す
るグリッパを所定の方向に伸縮させると共に、第１の点
を中心にて第１の方向に所定角度回転させ、更に前記第
１の方向とは異なる方向に第２の点を中心にて所定角度
回転させようとすると、合計３個の１クチエークを必要
とした。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、こうし
た構成では、移送装置を駆動するためのアクチェータの
装着に要するスペースが大きくなってしまい、装置全体
が大型化するばかりか、それ等アクチェータの制御も複
雑なものとなる不都合があった。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、１個のアクチェー
タで異なる３方向への駆動が可能な、従って全体の構成
が簡略でその制御も容易な工具移送装置を提供すること
を目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、複数のカム溝（１２ｅ１１２ｆ、１２
ｇ）がそれぞれ形成され、かつ互いに回転自在に支持さ
れた第１、第２及び第３のカム体（１２ａ、　１２　ｃ
、１２ｄ）からなる複合カム体（１２）を設け、前記複
合カム体（１２）にカム駆動装置（１３）を、前記全て
のカム溝（１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ）と摺接係合手段（
１３ａ）を介して慴動自在に係合させ、第１のカム体（
１２ａ）と前記第１のケーシング（１７）を接続し、第
２のカム体（１２ｂ）と第２のケーシング（２１）を接
続し、更に第３のカム体とグリッパ（２６）を接続し、
カム駆動装置（１３）を駆動することにより、複合カム
体（１２）を介して前記第１のケーシング（１７）を第
１の方向に、第２のケーシング（２１）を第２の方向に
、更にグリッパ（２６）を第３の方向に駆動し得るよう
にして構成される。

なお、括弧内の番号は、図面における対応する要素を示
す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅｌ　
、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、カム駆動装置（１３）
を１方向に往復駆動することにより、複合カム体（１２
）を構成する各カム体がそれぞれ独立した形で移動駆動
され、それ等カム体に接続される第１、第２のケーシン
グ（１７，２１）及びグリッパ（２６）がそれぞれ所望
の方向に独立した形で駆動され、工具の移送動作を行う
ように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による工具移送装置の一実施例が用いら
れたマシニングセンタの工具交換装置付近の一例を示す
正面図、 第２図は第１図の側面図、 第３図は第１図におけろ工具移送装置部分の平面図、 第４図は工具移送装置の複合カム筒体部分の断面図、 第５図はカム駆動装置の断面図、 第６図は第４図の■−■線による断面図、第７図は第６
図の■−■徐による断面図、−第８図は複合カム筒体に
おける各カム溝の展開図である。

工作機械であるマシニングセンタ１は、第１図に示すよ
うに、機体２を有しており、機体２には無端状に形成さ
れた公知のチェーン式１具マガジン３が設けられている
。チェーン式１具マガジン３は、機体２に適宜回転自在
に設けられたスプロケット３ｂ間に張設されており、更
にチェーン式１具マガジン３には、工具収納ポケット３
ａが各リンクの両側に形成された形で複数個設けられて
いる。チェーン式１具マガジン３の位置Ｘは、後述の主
軸との工具の脱着交換を行う工具交換位置であり、工具
交換位置Ｘの近傍の機体２上には、第１図及び第３図に
示すように、中間ステーション５が設けられている。中
間ステーション５はシリンダ５ａを有しており、シリン
ダ５ａにはピストンロッド５ｂが、第１図矢印Ａ、Ｂ方
向に突出駆動自在に設けられている。ピストンロッド５
ｂには工具ポケット５Ｃが枢着されており、工具ポケッ
ト５Ｃは軸５ｄを中心にして、第２図想像線、Ｔ方向に
回動自在に支持されている。これにより、工具ポケット
５ｃは、シリンダ５ａにより、工具収納ポケット３ａと
ポケット５Ｃが平行に位置決めされた状態から（第１図
及び第３図に示す状態）、工具ポケット５Ｃが主軸６に
対して平行に位置決めされた状態（第２図想像線に示す
状態）の間で９０°範囲に亙り回転駆動されろ。また、
機体２の、第１図下方には、ＡＴＣアーム７を旋回駆動
自在に支持した自動工具交換装置９が設けられており、
自動工具交換装置９の、第２図右方には工具が装着され
る主軸６が設けられている。なお、第２図には主軸６の
略左半分のみを図示する。

ところで、本発明による工具移送装置１０は、第４図に
示すように、機体２に対して複数のベアリング１１によ
り、矢印Ｃ，Ｄ方向に回転のみ自在に支持された複合カ
ム筒体１２を有しており、複合カム筒体１２は、ベアリ
ング１１に直接支持されるカム筒１２ａを有している。

カム筒１２ａにはベアリング１２ｂを介してカム筒１２
ｃが矢印Ｃ，Ｄ方向に回転のみ自在に設けられており、
更にカム筒１２ｃには、カム棒１２ｄがベアリング１２
ｊを介して矢印Ｃ１Ｄ方向に回転のみ自在に設けられて
いる。即ち、これ等カム筒１２ａ１１２ｃ及びカム棒１
２ｄは、第５図に示すように、カム棒１２ｄを中心にし
て同心円上に所定の間隙を介して配置組み立てられてお
り、各カム筒１２ａ、１２ｃ及びカム棒１２ｄにはカム
溝１２ｅ１１２ｆ１１２ｇが穿設形成されている。これ
等カム溝１２ｅ、１２ｆ、１２ｇには、カム駆動装置１
３のカムローラ１３ａが嵌入係合しており、カム駆動装
置１３は、第５図に示すように、カムローラ１３ａが装
着されたフレーム１３ｂを有している。フレーム１３ｂ
は、複合カム筒体１２の最外周部のカム筒１２ａに、第
４図矢印Ｅ、Ｆ方向に慴動自在に嵌入係合しており、フ
レーム１３ｂの、第５図上部にはローラ１３ｃが装着さ
れている。なお、カム駆動装置１３のフレーム１３ｂは
、第３図に示すように、機体２に矢印Ｅ、Ｆ方向に設け
られた２本のガイドレール２ｂに慴動自在に係合してい
る。

ローラ１３ｃには、第２図に示すように、ピン２ａを介
して機体２に対して矢印Ｇ、Ｈ方向に揺動自在に支持さ
れた揺動アーム１５が、揺動アーム１５の第２図下端に
形成された溝１５ａを介して係合しており、揺動アーム
１５には、ピン１６ｂを介して機体２に対して矢印■、
Ｊ方向に揺動自在に支持された駆動シリンダ１６が、ピ
ストンロッド１６ａをピン１６ｃを介して枢着させた形
で設けられている。

一方、工具移送装置１０の複合カム筒体１２のカム筒１
２ａの、第４図左端には、工具移送袋！１０の外殻を構
成するケーシング１７が設けられており、更にカム筒１
２ｂ及びカム棒１２ｄの図中左端には、かさ歯車１２ｈ
、１２ｉが装着されている。かさ歯車１２ｈには、第６
図に示すように、ケーシング１７にベアリング１９を介
して回転自在に支持された中空軸２０が、その図中上端
に装着されたかさ歯車２０ａを介して噛合しており、中
空軸２０の、図中下端には工具移送装置１０の外殻を構
成するケーシング２１が固着されている。また、かき歯
車１２ｉには、中空軸２０にベアリング２２を介して回
転自在に支持された軸２３が、その図中上端に装着され
たかき歯車２３ａを介して噛合しており、軸２３の図中
下端には歯車２３ｂが装着されている。歯車２３ｂには
、第７図に示すように、ケーシング２１に対して、矢印
に、Ｌ方向に慴動自在に支持されたアーム２５が、アー
ム２５に形成されたラック２５ａを介して噛合しており
、アーム２５の図中上部には、ガイドローラ２５ａが設
けられている。また、アーム２５の、図中下端には、グ
リッパ装着溝２５ｂが設けられており、グリッパ装着溝
２５ｂには、第１図に示すように、工具を保持移送する
グリッパ２６が設けられている。

マシニングセンタ１は、以上のような構成を有するので
、チェーン式１具マガジン３に格納された工具を用いて
加工を行う場合には、中間ステーション５のシリンダ５
ａを駆動して、ピストンロッド５ｂを矢印Ｂ方向に突出
させ、工具ポケット５ｃを、第２図矢印Ｓ方向に回動さ
せる。この時点で、工具ポケット５ｃには次の加工に使
用する工具が、工具移送装置１０により装着されている
ので、主軸６に装着された使用済みの工具と工具ポケッ
ト５ｃに収納された交換すべき工具を、自動工具交換装
置９のＡＴＣアーム７により、工具ポケッ）５ｃと主軸
６との間で脱着交換し、主軸６には新たな工具を、工具
ポケット５ｃには使用済みの工具を装着する。この状態
で、主軸６は、交換された工具により新たな加工動作に
入り、また使用済みの工具が返却された中間ステーショ
ン５は、シリンダ５ａを駆動して、工具ポケット５Ｃを
矢印Ｔ方向に工具と共に回動させ、第１図に示すように
、チェーン式１具マガジン３の工具収納ポケット３ａと
工具ポケット５ｃの工具の挿抜方向が平行になるように
位置決めする。

この状態で、使用済み工具を、チェーン式１具マガジン
３の所定の工具収納ポケット３ａに返却し、次いで次の
加工に使用する工具をチェーン式１具マガジン３から中
間ステージ田ン５の工具ポケット５ｃに装着し、次の工
具交換動作に備える。

以下に、工具移送装置１０による、チェーン式１具マガ
ジン３と中間ステージ璽ン５との間の工具の移送動作に
ついて詳細に説明する。

まず、チェーン式１具マガジン３を駆動して使用済みの
工具を返却すべき工具収納ポケット３ａを所定の工具交
換位置Ｘに位置決めする。次に、駆動シリンダ１６を駆
動してピストンロッド１６ａを突出させ、揺動アーム１
５をビン２ａを中心に矢印Ｈ方向に揺動させる。すると
、溝１５ａと係合しているカム駆動装置１３が、ローラ
１３ｃを介して、矢印Ｆ方向に移動する。カム駆動装置
１３は、機体２に設けられたガイドレール２ｂにガイド
される形で適正にＦ方向に移動し、カムローラ１３ａに
より、複合カム筒体１２の各カム筒１２ａ、１２ｃ及び
カム棒１２ｄは、ベアリング１１．１２ｂ、１２ｊによ
り互いに独立した形で所定角度ずつ回転する。

即ち、各カム筒１２ａ、１２ｃ及びカム棒１２ｄに形成
されｔコカム溝１２ｅ、１２ｆ、１２ｇは、カムローラ
１３ａが位置ＬＡから位置ＬＦに移動する区間に対応し
て、第８図に示すように形成されている。まず、位置Ｌ
Ａからカムローラ１３ａが位置ＬＢに移動すると、カム
ローラ１３ａとカム溝１２ｇとの係合により、カム棒１
２ｄが、所定角度θ１だけ回転する。なお、第８図に示
すカム溝の展開図は、各カム筒１２ａ、１２ｂ及びカム
棒１２ｄに形成されたカム溝１２ａ、１２ｆ。

１２ｇを展開したものであり、従って、カムローラ１３
ａがそれ等カム溝中を通過する乙とにより、各カム筒１
２　ａ、　１２　ｃ、カム棒１２ｄは、展開図における
図中上下方向のカム溝のシフト量に対応した形で回転す
る。カム棒１２ｄが角度θ１だけ回転すると、当該回転
はかさ歯車１２ｉ、２３ａ１軸２３、歯車２３ｂ１ラツ
ク２５ａを介してアーム２５を、第７図矢印り方向に突
出させる。

すると、アーム２５の先端に設けられたグリッパ２６は
、それまでの後退位置から工具ポケット５Ｃ側に突出し
、工具ポケット５ｃ内に格納された使用済みの工具２７
を把持する。

次に、カムローラ１３ａが、位置ＬＢからＬＣに移動す
ると、カム筒１２ｃが所定角度θ２ｔ！け回転し、かさ
歯車１２ｈ、２０ａ、中空軸２０を介してケーシング２
１がケーシング１７に対して、第３図及び第４図矢印Ｎ
方向に所定角度回動する。すると、ケーシング２１内に
設けられたアー・ム２５は工具２７を把持したグリッパ
２６と共に、Ｎ方向に移動し、工具２７を工具ポケット
５Ｃから抜き取る。この際、ケーシング２１が回転する
ことによってアーム２５と歯車２３ｂとの間の相対的な
位置関係が変化し、グリッパ２６が矢印り方向に移動し
ようとするので、このことを防止するために、位置ＬＢ
１ＬＣ間では、カム棒１２ｄのカム溝１２ｇは、ケーシ
ング２１の回転によるグリッパ２６の移動を打ち消す方
向に（即ち、グリッパ２６が矢印に方向に移動する方向
に）、角度θ２だけ移動し、グリッパ２６の位置を定位
置に保持し、グリッパ２６による工具２７の工具ポケッ
ト５Ｃからの抜き出しが円滑に行われるように動作する
。

次に、カムローラ１３ａが位置ＬＣから位置ＬＤに移動
すると、カム筒１２ａがカム溝１２ｅにより所定角度θ
３だけ回転し、ケーシング１７をカム筒１２ａを中心に
して、第２図矢印Ｓ方向に回動させ、工具２７を工具交
換位置Ｘの工具収納ポケッＩ−３ａ　、即ち当該工具を
返却収納すべき工具収納ポケット３ａと対向・させる。

この際も、ケーシング１７のＱ方向の回転による、ケー
シング２１のＭ方向のつれ尚り、及びアーム２５のＬ方
向の突出が生しることを防止するために、各カム溝１２
ｆ、１２ｇは、ケーシング２１がＮ方向に、アーム２５
かに方向に移動するように角度θ３だけ変化し、結果的
にそれ等ケーシング２１及びアーム２５が移動しないよ
うに動作する。

こうして、工具２７と工具収納ポケット３ａが対向した
ところで、カムローラ１３ａが位置ＬＤからＬＥへ移動
し、カムｔｅｌｌ　１２　ｆにより、カム筒１２ｃが前
回の位置ＬＢからＬＣへ角度θ２だけ回転した方向とは
逆の方向に０２だけ回転し、これによりケーシング２１
は矢印Ｍ方向に所定角度回転して、グリッパ２６に把持
した工具２７を工具収納ポケット３ａ中に嵌入収納する
。なお、この際も、ケーシング２１の移動によりグリッ
パ２６が矢印に方向に後退しなように、カム溝１２ｇは
、グリッパ２６をＬ方向に突出させるように、角度θ２
だけシフトし、結果的にグリッパ２６と工具収納ポケッ
ト３ａとの位置関係は変化せず、工具２７の工具収納ポ
ケッ）−３ａへの収納は支障なく行われる。

更に、カムローラ１３ａが位置ＬＥからＬＦに移動する
と、カム溝１２ｇにより、カム棒１２ｄが、位置ＬＡＳ
ＬＢ間における角度θ１に等しい角度θ１だけ逆方向に
回転し、アーム２５を介してグリッパ２６は、矢印に方
向に後退し、ケーシング２１内に収納される。すると、
それまで工具２７を保持していたグリッパ２６と工具２
７との間の係合把持関係が解除され、工具２７は工具収
納ポケット３ａに収納された状態になり、工具２７のチ
ェーン式１具マガジン３への４駆動作は完了する。

この状態で、チェーン式１具マガジン３を駆動して、次
に主軸６に装着使用すべき工具２７が格納された工具収
納ポケッ）３ａを、工具交換位置Ｘに位置決めして、前
述とは全く逆の手順で、カム駆動装置１３を位置ＬＦか
ＬＡまで移動させると、各カム溝１２ｅ１１２ｆ１１２
ｇの作用により、工具２７は、工具収納ポケット３ａか
ら抜き取られ、更に中間ステージ運ン５の工具ポケット
５ｃに移送され、収納される。そこで、工具ポケット５
ｃを、第２図矢印Ｓ方向に回動させ、自動工具交換装置
９を用いて、主軸６と工具ポケット５Ｃとの間で工具交
換を行い、加工を継続する。

なお、チェーン式１具マガジン３から中間ステージ１ン
５までの工具２７の移送は、既に述べたように、中間ス
テーション５からチェーン式１具マガジン３へ工具２７
を移送する場合の全く逆の手順なので、ここではその説
明は省略する。

また、上述の実施例は、工具を収納する工具マガジンが
チェーン式１具マガジン３の場合に、ついて述べたが、
工具マガジンはチェーン式１具マガジン３に限らず、ド
ラム形のマガジン、プレート形のマガジン等どのような
形態のマガジンであってもよいことは勿論である。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、機体２に対し
て矢印Ｑ、Ｒ方向である第１の方向に回動自在に設けら
れた第１のケーシング１７を有し、前記第１のケーシン
グ１７に対して第２のケーシング２１を、前記第１のケ
ーシング１７の移動面に対して交差する面内における矢
印Ｍ、Ｎ方向である第２の方向（なお、矢印Ｍ、Ｎ方向
は、実施例中においては、第１のケーシング１７の移動
面に対しては、直交する面内に存在する）に回動自在に
支持し、更に前記第２のケーシング２１に工具２７を把
持し得るグリッパ２６を、第３の方向に突出自在に支持
した工具移送装置１０において、複数のカム溝１２ｅ、
１２ｆ、１２ｇがそれぞれ形成され、かつ互いに回転自
在に支持されたカム筒１２ａ、１２ｃ、カム棒１２ｄな
どの第１、第２及び第３のカム体からなる複合カム筒体
１２等の複合カム体を設け、前記複合カム体にカム駆動
装置１３を、前記全てのカム溝１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ
と、カムローラ１３ａ等の摺接係合手段を介して慴動自
在に係合させ、第１のカム体と前記第１のケーシング１
７を接続し、第２のカム体と第２のケーシング２１を接
続し、更に第３のカム体とグリッパ２６を接続し、カム
駆動装置１３を駆動することにより、複合カム体を介し
て前記第１のケーシング１７を第１の方向に、第２のケ
ーシング２１を第２の方向に、更にグリッパ２６を第３
の方向に駆動し得るようにして構成したので、カム駆動
装置１３を駆動する手段として駆動シリンダ１６等の１
個のアクチェータだけで済み、第１、第２及び第３のそ
れぞれ異なる駆動方向についてそれぞれアクチェータを
設ける必要が無（、従ってその制御も簡単であり、小型
でかつ簡易な構成の工具移送装置１０の提供が可能とな
る。

更に、複合カム体として、第１、第２及び第３のカム体
を同心円状に配列組み合わせて構成すると、複合カム体
をコンパクトに構成することが出来るばかりか、カム駆
動装置１３との係合も容易に取ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工具移送装置の一実施例が用いら
れたマシニングセンタの工具交換装置付近の一例を示す
正面図、 第２図は第１図の側面図、 第３図は第１図における工具移送装置部分の平面図、 第４図は工具移送装置の複合カム筒体部分の断面図、 第５図はカム駆動装置の断面図、 第６図は第４図のＭ−Ｖｌ線による断面図、第７図は第
６図の■−■線による断面図、第８図は複合カム筒体に
おける各カム溝の展開図である。 ２・・・・・機体 １０・・・・・・工具移送装置 １２・・・・複合カム体（複合カム筒体）１２ａ・・・
・・・第１のカム体（カム筒）１２ｃ・・・・・・第２
のカム体（カム筒）１２ｄ・・・・・・第３のカム体（
カム棒）１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ−カム溝１２ １３・・・・・・カム駆動装置 １３ａ・・・摺接係合手段（カムローラ）１７・・・・
・第１のケーシング ２１・・・・・第２のケーシング ２６・・・・・・グリッパ ２７・・・・・・工具 出願人　　株式会社　山崎鉄工所 代理人　　弁理士　　相１）伸二 （ほか１名） 第６図 １０１具特遣鼻置 正 ５ａ 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、機体に対して第１の方向に回動自在に設けられ
   た第１のケーシングを有し、前記第１のケーシングに対
   して第２のケーシングを、前記第１のケーシングの移動
   面に対して交差する面内における第２の方向に回動自在
   に支持し、更に前記第２のケーシングに工具を把持し得
   るグリッパを、第３の方向に突出自在に支持した工具移
   送装置において、 複数のカム溝がそれぞれ形成され、かつ互 いに回転自在に支持された第１、第２及び第３のカム体
   からなる複合カム体を設け、 前記複合カム体にカム駆動装置を、前記全 てのカム溝と摺接係合手段を介して慴動自在に係合させ
   、 第１のカム体と前記第１のケーシングを接 続し、 第２のカム体と前記第２のケーシングを接 続し、 更に第３のカム体と前記グリッパを接続し、前記カム駆
   動装置を駆動することにより、 複合カム体を介して前記第１のケーシングを前記第１の
   方向に、第２のケーシングを前記第２の方向に、更にグ
   リッパを前記第３の方向に駆動し得るようにして構成し
   た工具移送装置。
2. （２）、複合カム体として、第１、第２及び第３のカム
   体を同心円状に配列組み合わせて構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の工具移送装置。
3. （３）、第１のケーシングに対して第２のケーシングを
   、前記第１のケーシングの移動面に対して直交する面内
   における第２の方向に回動自在に支持して構成した特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の工具移送装置。