JPS6236593Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は工作機械特に横型マシニング・セン
タの工具交換装置に関し、詳述すれば工具マガジ
ンから選び出され工具ポツトで支持されている工
具と機械の主軸で支持されている工具とを工具交
換腕によつて交換するための装置に関する。[Detailed description of the invention] This invention relates to a tool changer for machine tools, particularly horizontal machining centers, and more specifically, the tool is selected from a tool magazine and supported by a tool pot, and is supported by the main shaft of the machine. The present invention relates to a device for exchanging tools using a tool exchange arm.

このような交換のためには一般に工具交換腕が
主軸と工具ポツトの中間でこれらに平行に延長す
る交換腕軸にこれから両側に延長するように取付
けられ、工具交換腕および交換腕軸は、例えば、
工具交換腕をその待期位置から主軸および工具ポ
ツトで支持されている両工具に係合するまで回転
させる所定角度の正回転運動、工具交換腕に係合
しこれで保持されるようになつた両工具を主軸お
よび工具ポツトから抜出す所定距離の前進運動、
抜出された両工具の位置を交換する180゜回転運
動、位置を交換したのちの両工具を主軸および工
具ポツトに嵌めるすなわち従来主軸で支持されて
いた工具を工具ポツトに嵌め従来工具ポツトで支
持されていた工具を主軸に嵌めるための前記所定
距離の後退運動、および工具から離脱できるよう
になつた工具交換腕を待期位置へ戻す前記所定角
度の逆回転運動を、所定の順序で達成するように
作動される。 For such exchange, the tool exchange arm is generally attached to an exchange arm shaft that extends parallel to the main shaft and the tool pot between the main shaft and the tool pot so as to extend on both sides, and the tool exchange arm and the exchange arm shaft are, for example, ,
A positive rotational movement of a predetermined angle in which the tool changing arm is rotated from its standby position until it engages both tools supported by the spindle and the tool pot, and is now engaged and held by the tool changing arm. forward movement of a predetermined distance to extract both tools from the spindle and tool pot;
A 180° rotation movement to exchange the positions of both extracted tools, and after exchanging positions, both tools are fitted into the spindle and tool pot.In other words, the tool that was conventionally supported by the spindle is fitted into the tool pot and supported by the conventional tool pot. The backward movement of the predetermined distance to fit the tool that has been removed onto the main shaft, and the reverse rotation movement of the predetermined angle to return the tool changing arm, which can now be detached from the tool, to the waiting position are achieved in a predetermined order. It is operated as follows.

従来このような作動を達成するためには主とし
て流体圧が使用されて来たが、流体圧による作動
は、スイツチ、バルブ、配管、流体源その他を必
要とするので保守管理が容易でなくまた費用が高
くなり、流体圧の印加、除去および伝達に時間が
掛るので作動が遅く、またその時間を所望に応じ
て変えることが不可能であり、各運動が流体圧の
印加、除去によつて行なわれるので運動の経過を
制御できず、さらに各種運動の重ね合わせが困難
であるなどの多くの欠点を有する。 Traditionally, fluid pressure has been primarily used to achieve this type of operation, but fluid pressure operation requires switches, valves, piping, fluid sources, etc., making maintenance difficult and expensive. The operation is slow because it takes time to apply, remove, and transmit fluid pressure, and it is impossible to change the time as desired, and each movement is performed by applying and removing fluid pressure. It has many drawbacks, such as being unable to control the progress of the motion and making it difficult to superimpose various motions.

この考案の主な目的は、従来の工具交換におけ
る上述したような各種の欠点を完全にまたは実質
的に除去することにある。 The main purpose of this invention is to completely or substantially eliminate the various drawbacks mentioned above in conventional tool changing.

この目的の達成のため、この考案による工作機
械の工具交換装置では、主軸および交換腕軸に平
行な作動軸が存し、この作動軸に、前述した正回
転運動および逆回転運動のための第１機構、前述
した前進運動および後退運動のための第２機構、
並びに前述した180゜回転運動のための第３機構
が結合され、交換腕軸に、同軸線の作動歯車が固
定され、第１機構が、作動軸と共に回転するよう
に構成された溝カムを有し、この溝カムに一端で
係合するカムてこが、その他端にセグメント歯車
を有し、交換腕軸が第２機構によつて後退したと
きに、セグメント歯車が作動歯車に係合し、第３
機構が、作動軸と共に回転するように構成された
マルタ車作動ローラを有し、このローラによつて
作動されるマルタ車が、歯車部分を有し、交換腕
軸が第２機構によつて前進したときに、歯車部分
が作動歯車に係合するようになつている。 To achieve this purpose, the machine tool tool changer according to this invention has an operating axis parallel to the main axis and the exchange arm axis, and this operating axis has a second axis for the above-mentioned forward rotational movement and reverse rotational movement. 1 mechanism, a second mechanism for forward movement and backward movement as described above;
Also, a third mechanism for the aforementioned 180° rotation movement is coupled, a coaxial operating gear is fixed to the exchange arm shaft, and the first mechanism has a grooved cam configured to rotate together with the operating shaft. The cam lever that engages the grooved cam at one end has a segment gear at the other end, and when the exchange arm shaft is retracted by the second mechanism, the segment gear engages the operating gear and 3
The mechanism has a Maltese wheel actuating roller configured to rotate with the actuating shaft, the Maltese wheel actuated by the roller having a gear portion, and the exchange arm shaft being advanced by the second mechanism. The gear portion is adapted to engage the actuating gear when the gear is pressed.

このような構成によれば、上述したような各種
運動が、単に作動軸およびこれに結合された第
１、第２、第３機構からなる機械的部材の運動に
よつて行なわれるので、費用が安く保守管理が容
易であり、かかる機構による作動は即動的である
ので、作動が極めて早く達成でき、作動軸の回転
速度を変えることによつて、作動の所要時間を所
望の程度に変えることができ、さらに、互に独立
して形成される機構が採用できるので、各種運動
の重ね合わせが容易に達成できるなどの利点が得
られる。 According to such a configuration, the various movements described above are performed simply by the movement of the mechanical members consisting of the operating shaft and the first, second, and third mechanisms connected thereto, thereby reducing costs. It is cheap and easy to maintain, and since the actuation by such a mechanism is instantaneous, actuation can be achieved very quickly, and by varying the rotational speed of the actuating shaft, the time required for actuation can be varied to the desired degree. Furthermore, since mechanisms formed independently from each other can be adopted, advantages such as the ability to easily superimpose various motions can be obtained.

以下、図面を参照しながらこの考案の実施例に
ついて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of this invention will be described in detail with reference to the drawings.

最初に工具交換装置を有する工作機械の例であ
る横型マシニング・センタの１例について第１図
を参照して略説すれば、１は水平に広がる機床を
示し、機床１の後方ほぼ中央の上方には支持軸収
容支持部２が配置される。これに収容される支持
軸３は以下において第１水平軸線方向（Ｙ方向）
と称する図面の前後水平方向に延長し、Ｙ方向お
よび垂直方向（Ｘ方向）に変位できかつＹ方向軸
線を中心として割出し回転できる。支持軸３の前
端にはパレツト４が取外し可能に取付けられ支持
される。取付けられたパレツト４においてパレツ
トの面は垂直に位置する。パレツト４には被加工
物（図示なし）が取外し可能に取付けられる。支
持軸収容支持部２の右方でかつその前方には主軸
収容支持部５が配置され、これに主軸を回転自在
に支承する主軸台が設けられる。これにおいて、
第１水平軸線方向（Ｙ方向）に直交する第２水平
軸線方向（Ｚ方向）すなわち図面で左右水平方向
に延長する主軸６は主軸台と共にＺ方向に設けら
れた垂直の摺動面に沿つて送り移動できかつＺ方
向軸線を中心として回転できる。主軸６には工具
（第１図に図示なし）が取外し可能に取付けられ
る。支持軸収容支持部２の左側方には必要に応じ
垂直配置の無端コンベヤ７が配置され、これは垂
直面の循環径路に沿つて運動できかつ多くのパレ
ツト４を取外し可能に支持する。無端コンベヤ７
の付近には適当な高さに位置するパレツト載置台
８が配置され、これは無端コンベヤ７に取付ける
べきまたはこれから取外されたパレツト４を載置
できる。無端コンベヤ７で支持されたパレツト４
の１つと支持軸３で支持されたパレツト４は、無
端コンベヤ７と支持軸収容支持部２の間に設けら
れるパレツト交換装置９によつて互に交換でき
る。主軸収容支持部５の上方に付設される工具マ
ガジン１０は多数の工具を収納でき、工具マガジ
ン１０に収納された工具と主軸６に取付けられて
いる工具とは工具マガジン１０と主軸６の間に配
置される工具交換装置１１によつて互に交換でき
る。主軸収容支持部５の前方にはマシニング・セ
ンタ全体の操作および数値制御をそれぞれ達成す
る操作盤１２およびNC装置１３が配設される。 First, an example of a horizontal machining center, which is an example of a machine tool equipped with a tool changer, will be briefly explained with reference to FIG. A support shaft accommodating support part 2 is arranged. The support shaft 3 accommodated in this is shown below in the first horizontal axis direction (Y direction).
It extends in the front and back horizontal direction of the drawing called , can be displaced in the Y direction and the vertical direction (X direction), and can be indexed and rotated about the Y direction axis. A pallet 4 is removably attached to and supported at the front end of the support shaft 3. In the installed pallet 4, the plane of the pallet lies vertically. A workpiece (not shown) is removably attached to the pallet 4. A spindle accommodating and supporting section 5 is disposed on the right side and in front of the supporting shaft accommodating and supporting section 2, and a headstock for rotatably supporting the main spindle is provided therein. In this,
The main shaft 6, which extends in the second horizontal axis direction (Z direction) orthogonal to the first horizontal axis direction (Y direction), that is, in the left and right horizontal directions in the drawing, runs along a vertical sliding surface provided in the Z direction together with the headstock. It can be moved in advance and rotated around the Z axis. A tool (not shown in FIG. 1) is removably attached to the main shaft 6. A vertically arranged endless conveyor 7 is disposed on the left side of the support shaft receiving support 2, if necessary, which is movable along a circulation path in a vertical plane and supports a number of pallets 4 in a removable manner. Endless conveyor 7
A pallet mounting table 8 located at a suitable height is arranged near the conveyor 7, on which a pallet 4 to be attached to or removed from the endless conveyor 7 can be placed. Pallet 4 supported by endless conveyor 7
The pallets 4 supported by one of the pallets and the support shaft 3 can be exchanged with each other by a pallet exchange device 9 provided between the endless conveyor 7 and the support shaft housing support section 2. A tool magazine 10 attached above the spindle storage support section 5 can store a large number of tools, and the tools stored in the tool magazine 10 and the tools attached to the spindle 6 are separated between the tool magazine 10 and the spindle 6. They can be exchanged with each other by means of a tool exchanger 11 arranged therein. An operation panel 12 and an NC device 13 are provided in front of the spindle housing and support section 5 to operate the entire machining center and perform numerical control, respectively.

次ぎに第２図によつて主として主軸支持収容部
５の中に存する主軸６およびこれの支持駆動機構
の構造について説明する。主軸６は第２水平軸線
方向すなわちＺ方向に延長し主軸台１４によつて
回転可能に支持される。主軸台１４には主軸駆動
モータ１５が固定取付けされ、これの出力軸には
主軸台１４によつて回転可能に支持されＺ方向に
すなわち主軸６に平行に延長する主軸駆動軸１６
が結合部材１７によつて直接連結される。主軸６
と主軸駆動軸１６の間には変速歯車機構１８が配
備され、これによれば主軸６が主軸駆動モータ１
５によつてＺ方向軸線を中心として回転駆動でき
かつその回転速度が変化できるがその詳細は省略
する。 Next, with reference to FIG. 2, the structure of the main shaft 6 existing in the main shaft support accommodating portion 5 and its support drive mechanism will be mainly explained. The main shaft 6 extends in the second horizontal axis direction, that is, the Z direction, and is rotatably supported by a headstock 14 . A spindle drive motor 15 is fixedly attached to the headstock 14, and a spindle drive shaft 16 is rotatably supported on the output shaft of the spindle drive motor 15 and extends in the Z direction, that is, parallel to the spindle 6.
are directly connected by the connecting member 17. Main shaft 6
A variable speed gear mechanism 18 is disposed between the main shaft drive shaft 16 and the main shaft drive shaft 16, and according to this, the main shaft 6 is connected to the main shaft drive motor 1.
5, it can be rotated around the Z-direction axis and its rotational speed can be changed, but its details will be omitted.

主軸台１４は特に第３図に示されるように機枠
に設けられたＺ方向案内１９および２０によつて
支持されかつＺ方向に移動できるように案内され
る。主軸台１４はまたＺ方向に延長するボールね
じ２１とこれに係合するこの主軸台のボールねじ
ナツト部分２２とによつてＺ方向に移動でき従つ
て主軸６もこれによつてＺ方向に送り移動できる
が、その詳細は省略する。 The headstock 14 is particularly supported and guided so as to be movable in the Z direction by Z guides 19 and 20 provided on the machine frame, as shown in FIG. The headstock 14 can also be moved in the Z direction by means of a ball screw 21 extending in the Z direction and a ball screw nut portion 22 of this headstock that engages with it, so that the spindle 6 can also be moved in the Z direction. It can be moved, but the details are omitted.

主として工具交換装置１１およびこれに関連す
る主軸６の構造について第２図、第４図および第
５図を参照して次に説明する。前述した主軸６に
取付けるべき工具２３はその後方に円錐台接合面
２４を有し、この接合面２４から後方に突出する
ピン２５はその端部にやや大寸の握り部分２６を
備える。主軸６は中空筒の形状をなし、その中空
部２７の前方部分には工具２３を挿入したときに
これの円錐台接合面２４に接触する円錐形接合面
２８が形成される。主軸６の中空部２７にはさら
に、挿入された工具２３の握り部分２６を弾性的
に把持するためのコレツト２９が配置される。コ
レツト２９付近から中空部２７の中を後方に延長
して主軸６の後端から突出するコレツト開き軸３
０は、これに設けられた環状突出部３１と主軸中
空部２７に形成された肩３２とに座着しこの開き
軸３０を包囲する圧縮ばね３３によつて後方へ弾
性的に押される。この状態ではコレツト２９は後
方へ移行するように付勢されるので主軸内径段部
に干渉し、閉成されるようになつている。主軸６
の後方にはピン３４に枢着された開き片３５がコ
レツト開き軸３０の後端を押すことができるよう
に配置される。後記するカム作動で開き片３５を
押し、それによつてばね３３の作用に抗しながら
コレツト開き軸３０を前方に押せば、コレツト２
９が主軸内径部との干渉が解除され弾性的に開く
ので工具の握り部分２６がコレツト２９に干渉さ
れることなく従つて工具２３が主軸６に着脱可能
になる。 Mainly, the structure of the tool changer 11 and the main shaft 6 related thereto will be described below with reference to FIGS. 2, 4, and 5. The tool 23 to be attached to the aforementioned main shaft 6 has a truncated conical joint surface 24 at its rear, and a pin 25 that projects rearward from this joint surface 24 has a somewhat large grip portion 26 at its end. The main shaft 6 has the shape of a hollow cylinder, and a conical joint surface 28 is formed in the front portion of the hollow portion 27, which contacts the truncated conical joint surface 24 of the tool 23 when it is inserted. A collet 29 for elastically gripping the grip portion 26 of the inserted tool 23 is further arranged in the hollow portion 27 of the main shaft 6. A collet opening shaft 3 extends rearward inside the hollow portion 27 from near the collet 29 and protrudes from the rear end of the main shaft 6.
0 is elastically pushed rearward by a compression spring 33 which sits on an annular projection 31 provided thereon and a shoulder 32 formed in the main shaft hollow part 27 and surrounds this opening shaft 30. In this state, the collet 29 is urged to move rearward, so that it interferes with the inner step of the main shaft and is closed. Main shaft 6
An opening piece 35 pivotally connected to a pin 34 is arranged behind the collet opening shaft 30 so as to be able to push the rear end of the collet opening shaft 30. If the opening piece 35 is pushed by the cam action to be described later, thereby pushing the collet opening shaft 30 forward while resisting the action of the spring 33, the collet 2 will be opened.
9 is released from interference with the inner diameter portion of the spindle and opens elastically, so that the grip portion 26 of the tool is not interfered with by the collet 29, and thus the tool 23 can be attached to and removed from the spindle 6.

工具交換装置１１の主要な構成要素の１つは工
具交換腕３６であつて、これは軸線方向に移動で
きかつ回転できるＺ方向延長の中空交換腕軸３７
の前端に取付けられかつこの軸から両側方に延長
し、その各前端部には第３図に図示されるような
半円形の工具把持凹み３８が形成される。この２
個の凹み３８は第３図から明らかなように反対向
きに（従つて同じ回転方向に）向いている。凹み
３８の内面は工具２３の環状凹み３９に係合でき
るような形状寸法を有する。工具交換腕３６の中
には工具把持凹み３８と協同して工具２３を拘束
する押し片４０が収容され、この押し片４０はば
ね４１を圧縮することによつて後退することがで
きるが工具交換腕３６の中央に配置されている駒
４２の作用で前進位置すなわち工具拘束位置に保
持できる。駒４２は中空交換腕軸３７の中を延長
する工具開放軸４３の前端に固定され、この軸４
３は中空交換腕軸３７から後方に突出し、かつ圧
縮ばね４４の作用で通常は後方へ押される。工具
開放軸４３が後方に押されているときには駒４２
が押し片４０に作用してこれを前進位置に保持す
る。しかしながら、中空交換腕軸３７の後方には
ストツパ４５が（機枠などに固着）固定配置され
ていて、工具交換腕３６が後方へすなわち第２図
の右方へ移動するときには工具開放軸４３の後退
が或る距離でストツパ４５によつて押さえられ、
従つて工具開放軸４３および駒４２が工具交換腕
３６に対してばね４４を圧縮しながら相対的に前
進することになり、これによつて駒４２は押し片
４０から離れるので押し片４０はばね４１を圧縮
することによつて後退することができる。これに
よつて工具２３は工具交換腕３６から開放できる
ようになる。 One of the main components of the tool changer 11 is the tool change arm 36, which is axially movable and rotatable with a Z-extension hollow change arm shaft 37.
attached to the front end of and extending laterally from the axis, each front end thereof being formed with a semicircular tool gripping recess 38 as shown in FIG. This 2
As can be seen from FIG. 3, the two recesses 38 are oriented in opposite directions (and thus in the same direction of rotation). The inner surface of the recess 38 has a geometry such that it can engage an annular recess 39 of the tool 23. A pusher piece 40 that cooperates with the tool grip recess 38 to restrain the tool 23 is accommodated in the tool change arm 36, and this pusher piece 40 can be retracted by compressing a spring 41, but the tool change A piece 42 located at the center of the arm 36 allows it to be held in the forward position, that is, in the tool restraint position. The piece 42 is fixed to the front end of a tool release shaft 43 that extends inside the hollow exchange arm shaft 37, and this shaft 4
3 projects rearward from the hollow exchange arm shaft 37 and is normally pushed rearward by the action of the compression spring 44. When the tool release shaft 43 is pushed backward, the piece 42
acts on the push piece 40 to hold it in the forward position. However, a stopper 45 is fixedly arranged at the rear of the hollow exchange arm shaft 37 (fixed to the machine frame, etc.), and when the tool exchange arm 36 moves rearward, that is, to the right in FIG. Retraction is stopped by a stopper 45 at a certain distance,
Therefore, the tool release shaft 43 and the piece 42 move forward relative to the tool changing arm 36 while compressing the spring 44. As a result, the piece 42 separates from the pusher piece 40, so the pusher piece 40 is released from the spring. It can be retracted by compressing 41. This allows the tool 23 to be released from the tool changing arm 36.

工具交換装置１１の別の主要な構成要素は、総
括的に符号４６で示される作動系であつて、これ
は、Ｚ方向に延長し中空交換腕軸３７より上方に
位置する作動軸４７を備える。作動軸４７は、工
具交換装置１１の機枠４８に対して、回転自在に
支承され、該作動軸４７には、前方の第１作動部
材４９、その後方の第２作動部材５０およびその
直後の従動歯車５１が固定取付けされ、従動歯車
５１は、工具交換装置１１の機枠４８に固定され
ている作動軸モータ５２の出力軸に固定された駆
動歯車５３に噛み合つている。 Another major component of the tool changer 11 is the actuation system, generally designated 46, which includes an actuation shaft 47 extending in the Z direction and located above the hollow change arm shaft 37. . The operating shaft 47 is rotatably supported on the machine frame 48 of the tool changer 11, and the operating shaft 47 has a first operating member 49 in front, a second operating member 50 behind it, and a second operating member 50 immediately behind it. A driven gear 51 is fixedly attached, and the driven gear 51 meshes with a driving gear 53 fixed to the output shaft of an operating shaft motor 52 fixed to the machine frame 48 of the tool changer 11.

従つて、作動軸モータ５２が作動されると、両
歯車５３，５１を介して、作動軸４７が回転し、
従つて、これと共に第１作動部材４９および第２
作動部材５０が回転する。第１作動部材４９は、
前面に、第３機構すなわちマルタ車作動ローラ５
４およびこれに付設される位置決めカム５５を有
し、マルタ車作動ローラ５４はＺ方向に延長する
マルタ軸５６に取付けられているマルタ車５７の
マルタ溝５８に係合できる。マルタ車５７は等角
度間隔に配置されたマルタ溝５８を第５図に図示
されるように６個有する。マルタ車５７はさらに
歯車部分５９を有し、これは交換腕軸３７に取付
けられた作動歯車６０と歯車比３：１で係合す
る。従つて作動軸４７が回転する際に或る位相
（その詳細は後述する）でマルタ車５７は1/6回転
し交換腕軸３７従つて工具交換腕３６は1/2回転
すなわち180゜の回転をする。位置決めカム５５
は適当な主軸６１に枢着さればね６２によつてば
ね負荷される従動てこ６３のカムローラ６４に係
合し、位置決めカム５５の作動によつて従動てこ
６３に設けられた止め突起６５がマルタ車５７の
回転終了時にマルタ溝５８の入口部分に部分的に
突入してマルタ車５７の位置決めをする。そして
マルタ車５７の回転開始時には位置決めカム５５
によつて止め突起６５がマルタ溝５８との係止を
解除され、マルタ車５７は回転できるようにな
る。 Therefore, when the operating shaft motor 52 is operated, the operating shaft 47 rotates via both gears 53 and 51.
Therefore, together with this, the first actuating member 49 and the second actuating member 49
Actuation member 50 rotates. The first actuating member 49 is
On the front, there is a third mechanism, namely the Maltese car operating roller 5.
4 and a positioning cam 55 attached thereto, the Maltese wheel operating roller 54 can engage with a Maltese groove 58 of a Maltese wheel 57 attached to a Maltese shaft 56 extending in the Z direction. The Maltese wheel 57 has six Maltese grooves 58 arranged at equal angular intervals, as shown in FIG. The Maltese wheel 57 further has a gear portion 59 which engages an actuating gear 60 mounted on the exchange arm shaft 37 in a gear ratio of 3:1. Therefore, when the operating shaft 47 rotates, the Maltese wheel 57 rotates 1/6 at a certain phase (the details of which will be described later), and the exchange arm shaft 37 and therefore the tool exchange arm 36 rotate 1/2, or 180 degrees. do. Positioning cam 55
engages with a cam roller 64 of a driven lever 63 which is pivotally mounted on a suitable main shaft 61 and spring-loaded by a spring 62, and by actuation of the positioning cam 55, a stop protrusion 65 provided on the driven lever 63 is rotated. When the rotation of the Maltese wheel 57 is completed, it partially enters the entrance portion of the Maltese groove 58 to position the Maltese wheel 57. When the Maltese car 57 starts rotating, the positioning cam 55
As a result, the stop projection 65 is released from the Maltese groove 58, and the Maltese wheel 57 can now rotate.

第１作動部材４９には第１機構として第１溝カ
ム６６が形成され、マルタ軸５６に枢着されてい
るカムてこ６７の１端に取付けられたローラ６８
がこの第１溝カム６６の中に係合する。カムてこ
６７はローラ６８の反対側（マルタ軸５６に対し
て）にセグメント歯車６９が固定取付けされ、こ
のセグメント歯車６９は交換腕軸３７が最後方に
退いた位置で該交換腕軸３７に設けられた前記作
動歯車６０（これはこのときに６０ａに位置す
る）に係合する。これら部材は作動軸４７が回転
する際に或る位相（後段で詳述する）で交換腕軸
３７従つて工具交換腕３６が例えば約90゜回転す
るように構成配置される。第２作動部材５０は第
２機構として第２溝カム７０を有し、適当な主軸
７１に枢着されているカムてこ７２の１端に取付
けられたカムローラ７３が第２溝カム７０の中に
係合する。カムてこ７２の他端には作動ローラ７
４が取付けられ、これは交換腕軸３７に固定され
ている環状溝片７５の中に係合する。この構成に
よれば作動軸４７が回転する際に第２溝カム７０
の作用で或る位相（その詳細は後述する）におい
て交換腕軸３７従つて工具交換腕３６がＺ方向に
前進後退すなわち出入する。第２作動部材５０に
はさらに端面カム７６が形成され、適当な支軸７
７に枢着され適当にばね負荷されるカムてこ７８
の１端のカムローラ７９がこれに作用するばね負
荷によつて常に端面カム７６に接触する。カムて
こ７８の他端８０は開き片３５の１端に接触す
る。このような構成によれば、作動軸４７が回転
する際に或る位相（後段において詳述）において
開き片３５が押されて該開き片３５は支軸３４を
中心として回転し、工具２３が前述したように主
軸６に対し取付けおよび取外しできる状態にな
る。 A first grooved cam 66 is formed as a first mechanism on the first operating member 49, and a roller 68 is attached to one end of a cam lever 67 which is pivotally connected to the Maltese shaft 56.
is engaged in this first grooved cam 66. A segment gear 69 is fixedly attached to the cam lever 67 on the opposite side of the roller 68 (with respect to the Maltese shaft 56), and this segment gear 69 is installed on the exchange arm shaft 37 at a position where the exchange arm shaft 37 is retracted to the rearmost position. 60 (which is now located at 60a). These members are constructed and arranged so that when the actuating shaft 47 rotates, the exchange arm shaft 37 and therefore the tool exchange arm 36 rotate, for example, about 90 degrees in a certain phase (described in detail later). The second actuating member 50 has a second grooved cam 70 as a second mechanism, in which a cam roller 73 mounted on one end of a cam lever 72 which is pivotally mounted on a suitable main shaft 71 is inserted into the second grooved cam 70. engage. At the other end of the cam lever 72 is an actuating roller 7.
4 is attached, which engages in an annular groove piece 75 fixed to the exchange arm shaft 37. According to this configuration, when the operating shaft 47 rotates, the second grooved cam 70
As a result of this action, in a certain phase (the details of which will be described later), the exchange arm shaft 37 and hence the tool exchange arm 36 move forward and backward in the Z direction, that is, move in and out. The second actuating member 50 is further formed with an end cam 76, which is attached to a suitable support shaft 7.
7 and a suitably spring-loaded cam lever 78
A cam roller 79 at one end of the cam roller 79 is always in contact with the end cam 76 due to the spring load acting on it. The other end 80 of the cam lever 78 contacts one end of the opening piece 35. According to such a configuration, when the operating shaft 47 rotates, the opening piece 35 is pushed in a certain phase (described in detail later), the opening piece 35 rotates around the support shaft 34, and the tool 23 is rotated. As described above, it is now in a state where it can be attached to and detached from the main shaft 6.

次ぎに主として第２図、第６図、第７ａ図から
第７ｆ図および第７Ａ図から第７Ｆ図によつて工
具２３の交換作動について説明する。最初に工具
交換腕３６は後方位置で水平に位置し、工具マガ
ジン１０（第１図）の中に収納されていた工具２
３Ａがこれを支持する工具ポツト８１（これの詳
細については説明を省略する）と共に工具交換腕
３６の軸線に関して主軸６に対称的な位置まで下
降する（第７ａ図、第７Ａ図）。この状態では工
具開放軸４３はストツパ４５に当接して交換腕軸
３７に対して相対的に前進し、駒４２が１対の押
し片４０から離れている。このときに主軸６は今
まで加工を行つていた工具２３Ｂを把持し第７Ａ
図に示す位置（第２図に実線で示す位置）まで後
退している。この時点から作動軸４７が１回転す
る。作動軸４７のスタート点は第１溝カム６６の
溝が最も落ち込んだ箇所である。この回転にとも
なつて最初に第１機構すなわち第１溝カム６６の
作用で（第６図にＡで示す）工具交換腕３６が約
90゜回転し、その先端の工具把持凹み３８および
押し片４０が工具２３Ａ，２３Ｂの環状凹み３９
に係止するようになる。このとき前記したように
工具開放軸４３がストツパ４５に当接しているた
め駒４２が押し片４０からはなれているので、押
し片４０が工具２３Ａ，２３Ｂに係止する際、こ
れに干渉して押し片４０はばね４１を圧縮しなが
ら後退せられ、よつて工具把持凹み３８が工具２
３Ａ，２３Ｂの環状凹み３９とはまり合うように
なる。凹み３８，３９がはまり合つた後は押し片
４０がばね４１によつて前進し、工具２３Ａ，２
３Ｂを支えるようになる（第７ｂ図、第７Ｂ
図）。次ぎに端面カム７６の作用で工具２３Ｂが
コレツト２９から解放される（第６図における
Ｂ）。これに引続いて第２機構すなわち第２溝カ
ム７０の作用で（第６図にＣで示す）工具交換腕
３６が第７ｃ図および第７Ｃ図に図示されるよう
に前進する。この際に工具開放軸４３がストツパ
４５から離れるから工具開放軸４３はばね４４に
よつて交換腕軸３７に対して後退し、押し片４０
は駒４２によつて前進位置にロツクされ、工具２
３Ａ，２３Ｂは拘束されて工具交換腕３６から落
下することなく、作業上も極めて安全である。か
くして工具２３Ａおよび工具２３Ｂは工具ポツト
８１および主軸６からそれぞれ前方に抜出され
る。その後に第６図にＤで示されかつ第７ｄ図お
よび第７Ｄ図に示されるように第３機構すなわち
マルタ車作動ローラ５４およびマルタ車５７の作
用で工具交換腕３６が180゜回転し工具２３Ａと
２３Ｂがそれらの位置を交換する。その後に第２
溝カム７０の作用で工具交換腕３６が後退し（第
６図におけるＥ、第７ｅ図および第７Ｅ図）、工
具２３Ａおよび２３Ｂがそれぞれ主軸６および工
具ポツト８１に嵌まる。工具交換腕３６の後退に
よつて工具開放軸４３の後端がストツパ４５に突
き当り、駒４２が１対の押し片４０のロツクを解
放し、工具２３Ａ，２３Ｂは工具交換腕３６から
離脱できる状態になる。続いて端面カム７６の作
用でコレツト２９が工具２３Ａの握り部分２６を
掴む（第６図におけるＦ）。その後に第１溝カム
６６の作用でカムてこ６７のローラ６８が第１溝
カム６６の溝が最も落ち込んだ箇所にはまり込ん
で工具交換腕３６が水平位置まで約90゜回転し、
以後次の交換動作までこの状態を保持している。
（第６図におけるＧ、第７ｆ図および第７Ｆ図）。
このようにしてローラ６８が第１溝カム６６の溝
が最も落ち込んだ箇所にはまり込んだ状態におい
て作動軸４７の回転は停止され初期状態となる。
上述の交換作動は作動軸４７の１回転の間に行な
われ、その所要時間は例えば約２から３秒であ
る。その後に工具ポツト８１はもとの位置まで上
昇し、主軸６は主軸台１４と共に加工位置へ向つ
て前進する。 Next, the exchanging operation of the tool 23 will be explained mainly with reference to FIGS. 2, 6, 7a to 7f, and 7A to 7F. Initially, the tool change arm 36 is horizontally located in the rear position, and the tool 2 stored in the tool magazine 10 (FIG. 1)
3A is lowered together with the supporting tool pot 81 (details of which will not be described) to a position symmetrical to the main shaft 6 with respect to the axis of the tool changing arm 36 (FIGS. 7a and 7A). In this state, the tool release shaft 43 contacts the stopper 45 and moves forward relative to the exchange arm shaft 37, and the piece 42 is separated from the pair of push pieces 40. At this time, the main spindle 6 grips the tool 23B that has been machining so far, and
It has retreated to the position shown in the figure (the position shown by the solid line in FIG. 2). From this point on, the operating shaft 47 rotates once. The starting point of the operating shaft 47 is the lowest point of the groove of the first grooved cam 66. Along with this rotation, the tool changing arm 36 (indicated by A in FIG. 6) is first moved by the action of the first mechanism, that is, the first grooved cam 66.
Rotated 90 degrees, the tool grip recess 38 and pusher piece 40 at the tip engage the annular recess 39 of the tools 23A, 23B.
It becomes locked. At this time, as described above, since the tool release shaft 43 is in contact with the stopper 45, the piece 42 is separated from the pusher piece 40, so when the pusher piece 40 locks on the tools 23A and 23B, it interferes with this. The pusher piece 40 is moved back while compressing the spring 41, so that the tool grip recess 38 is moved toward the tool 2.
It comes to fit into the annular recesses 39 of 3A and 23B. After the recesses 38 and 39 are fitted together, the push piece 40 is moved forward by the spring 41, and the tools 23A and 2
It comes to support 3B (Figure 7b, 7B
figure). Next, the tool 23B is released from the collet 29 by the action of the end cam 76 (B in FIG. 6). Subsequently, the tool change arm 36 (indicated by C in FIG. 6) is moved forward as shown in FIGS. 7c and 7C by the action of the second mechanism, i.e., the second grooved cam 70. At this time, since the tool release shaft 43 separates from the stopper 45, the tool release shaft 43 is moved back with respect to the exchange arm shaft 37 by the spring 44, and the push piece 40
is locked in the forward position by the piece 42, and the tool 2
3A and 23B are restrained and do not fall from the tool exchange arm 36, making the work extremely safe. Thus, the tool 23A and the tool 23B are extracted forward from the tool pot 81 and the main shaft 6, respectively. Thereafter, as indicated by D in FIG. 6 and as shown in FIGS. 7d and 7D, the tool changing arm 36 is rotated 180 degrees by the action of the third mechanism, that is, the Maltese wheel operating roller 54 and the Maltese wheel 57, and the tool 23A is rotated by 180 degrees. and 23B exchange their positions. Then the second
The tool exchange arm 36 is moved backward by the action of the grooved cam 70 (E in FIG. 6, FIGS. 7e and 7E), and the tools 23A and 23B are fitted into the main shaft 6 and the tool pot 81, respectively. As the tool exchange arm 36 retreats, the rear end of the tool release shaft 43 hits the stopper 45, the piece 42 releases the lock of the pair of push pieces 40, and the tools 23A and 23B can be removed from the tool exchange arm 36. become. Subsequently, the collet 29 grips the grip portion 26 of the tool 23A by the action of the end cam 76 (F in FIG. 6). Thereafter, by the action of the first grooved cam 66, the roller 68 of the cam lever 67 fits into the lowest groove of the first grooved cam 66, and the tool changing arm 36 rotates approximately 90 degrees to a horizontal position.
From then on, this state is maintained until the next exchange operation.
(G in Figure 6, Figures 7f and 7F).
In this manner, the rotation of the operating shaft 47 is stopped in a state where the roller 68 is fitted into the part of the first grooved cam 66 where the groove is the deepest, and the operating shaft 47 is in the initial state.
The above exchange operation is performed during one rotation of the operating shaft 47, and the required time is, for example, about 2 to 3 seconds. Thereafter, the tool pot 81 is raised to its original position, and the spindle 6 moves forward together with the headstock 14 toward the machining position.

上述したこの考案の実施例の変型として、中空
交換腕軸３７に対して工具開放軸４３を前進後退
させる作動はすなわち工具２３を拘束する押し片
４０の固定および解除はばね４４およびストツパ
４５以外の手段によつて達成するようにしてもよ
い。例えば第８図に示される変型では交換腕軸３
７に固定されたシリンダ８２およびこれの中で前
後駆動され工具開放軸４３の後端に固定されたピ
ストン（図示なし）からなる流体作動装置８３に
よつて工具開放軸４３の前進後退が達成される。 As a modification of the embodiment of this invention described above, the operation of advancing and retracting the tool release shaft 43 with respect to the hollow exchange arm shaft 37, that is, the fixing and releasing of the pusher piece 40 that restrains the tool 23, is performed using a device other than the spring 44 and the stopper 45. It may also be achieved by means. For example, in the modification shown in FIG.
The forward and backward movement of the tool release shaft 43 is achieved by a fluid operating device 83 consisting of a cylinder 82 fixed to the tool release shaft 7 and a piston (not shown) driven back and forth within the cylinder 82 and fixed to the rear end of the tool release shaft 43. Ru.

また、主軸６の中のコレツト２９の作動も前記
同様第９図に示すように主軸台１４に結合された
シリンダ８４とこれに嵌合するピストン８５とか
らなる流体作動装置８６を用いることによつて、
端面カム７６以外の手段で遂行することもでき
る。これにおいて矢印ａで示すようにシリンダ８
４内に圧油が供給されるとピストン８５は左へ移
動してコレツト開き軸３０を前方へ押し、従つて
コレツト２９が前進して開く。また工具２３を主
軸６に固定するためにはa′で示すように圧油を供
給してピストン８５を右へ移動させておけばばね
３３によつてコレツト２９が後退するのでこの固
定が達成される。リミツトスイツチ８７が上記の
ような状態を確認する役をなす。 Further, the operation of the collet 29 in the main shaft 6 is also performed by using a fluid operating device 86 consisting of a cylinder 84 connected to the headstock 14 and a piston 85 fitted into the cylinder 84, as shown in FIG. 9, as described above. Then,
This can also be accomplished by means other than end cam 76. In this case, as shown by arrow a, cylinder 8
When pressurized oil is supplied into the collet 4, the piston 85 moves to the left and pushes the collet opening shaft 30 forward, so that the collet 29 moves forward and opens. In addition, in order to fix the tool 23 to the main shaft 6, pressurized oil is supplied as shown by a' to move the piston 85 to the right, and the spring 33 causes the collet 29 to retreat, thus achieving this fixation. Ru. A limit switch 87 serves to check the above condition.

第６図に示した線図では各種運動が重ね合わせ
なしに順に達成されるようになつているが、その
変型として或る運動が重ね合わされるようになつ
ている例を第１０図に示す。この第１０図のカム
線図によれば第２溝カム７０による工具交換腕３
６の前進運動Ｃが終了しないうちにマルタ車作動
ローラ５４による工具交換腕３６の180゜回転運
動Ｄが開始され、この180゜回転運動が終了する
以前に第２溝カム７０による工具交換腕３６の後
退運動Ｆが始まる。なおこの場合には工具開放軸
４３の運動Ｂ、Ｅは第８図のような流体作動で達
成されるのでこの運動はこの線図には図示されな
い。 In the diagram shown in FIG. 6, the various movements are performed sequentially without being superimposed, but as a modification of this, FIG. 10 shows an example in which certain movements are superimposed. According to the cam diagram in FIG. 10, the tool exchange arm 3 is operated by the second groove cam 70.
Before the forward movement C of 6 is completed, a 180° rotational movement D of the tool changing arm 36 by the Maltese wheel operating roller 54 is started, and before this 180° rotational movement is completed, the tool changing arm 36 is rotated by the second groove cam 70. The backward movement F begins. Note that in this case, the movements B and E of the tool release shaft 43 are achieved by fluid action as shown in FIG. 8, so these movements are not shown in this diagram.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの考案による工具交換装置を採用し
た工作機械の１例であるマシニング・センタを極
めて簡略化した斜視図、第２図は主軸収容部の１
例および工具交換装置の１実施例の各種垂直断面
による断面図、第３図は第２図に相当する部分を
側方から見た１部断面による図解的な立面図、第
４図は第２図に示される部分に包含される第１溝
カムとこれに関連する要素を示す図、第５図は第
２図に示される部分に包含されるマルタ車とこれ
に関連する要素を示す図、第６図は工具交換の作
動順序を表わす線図、第７ａ図、第７ｂ図、第７
ｃ図、第７ｄ図、第７ｅ図および第７ｆ図は工具
交換過程を１方向から見たところを順に表わす線
図、第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図、
第７Ｅ図および第７Ｆ図は工具交換過程を別の方
向から見たところを順に表わす線図、第８図は第
２図に示される工具交換装置の変型の１部分を示
す図、第９図は別の変型の１部分を示す図、第１
０図は第６図に示した作動順序を若干変型したの
を示す線図である。 図面において、６は主軸、１１は工具交換装
置、２３は工具、３６は工具交換腕、３７は交換
腕軸、４７は作動軸、５４は第３機構（マルタ車
作動ローラ）、５７はマルタ車、５９は歯車部
分、６０は作動歯車、６６は第１機構（溝カ
ム）、６７はカムてこ、６９はセグメント歯車、
７０は第２機構、８１は工具ポツトを示す。 Figure 1 is a very simplified perspective view of a machining center, which is an example of a machine tool that uses the tool changer of this invention, and Figure 2 is a perspective view of a machining center that is an example of a machine tool that uses the tool changer of this invention.
FIG. 3 is a schematic elevational view of a part corresponding to FIG. 2 viewed from the side, and FIG. 2 is a diagram showing the first grooved cam and related elements included in the part shown in FIG. 2; FIG. 5 is a diagram showing a Maltese car and related elements included in the part shown in FIG. 2. , Fig. 6 is a diagram showing the operation order of tool exchange, Fig. 7a, Fig. 7b, Fig. 7
Fig. c, Fig. 7d, Fig. 7e and Fig. 7f are diagrams sequentially showing the tool changing process as seen from one direction, Fig. 7A, Fig. 7B, Fig. 7C, Fig. 7D,
7E and 7F are diagrams sequentially showing the tool changing process as seen from different directions, FIG. 8 is a diagram showing a portion of a modification of the tool changing device shown in FIG. 2, and FIG. 9 is a diagram showing a part of another variant, 1st
FIG. 0 is a diagram showing a slight modification of the operating sequence shown in FIG. 6. In the drawing, 6 is a main shaft, 11 is a tool changer, 23 is a tool, 36 is a tool change arm, 37 is an exchange arm shaft, 47 is an operating shaft, 54 is a third mechanism (Maltese car operating roller), and 57 is a Maltese car. , 59 is a gear portion, 60 is an operating gear, 66 is a first mechanism (groove cam), 67 is a cam lever, 69 is a segment gear,
70 is a second mechanism, and 81 is a tool pot.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 主軸で支持される第１工具と、主軸に平行な工
具ポツトで支持される第２工具とを交換するた
め、主軸と工具ポツトの中間に、これらに平行な
交換腕軸を配置し、交換腕軸に、これから両側方
に延長する工具交換腕を取付け、交換腕軸および
工具交換腕が、工具交換腕を待期位置から両工具
に係合する位置まで回転させる所定角度の正回転
運動、両工具に係合した工具交換腕によつて両工
具を主軸および工具ポツトからそれぞれ前方に抜
き出す所定距離の前進運動、抜き出された両工具
の位置を互に交換する180゜回転運動、位置を交
換したのちの第１工具および第２工具を後方に移
動させて工具ポツトおよび主軸にそれぞれ嵌め入
れる前記所定距離の後退運動、並びに工具交換腕
を両工具から離脱させて前記待期位置に戻す前記
所定角度の逆回転運動を、この順序で達成できる
ようにした、工作機械の工具交換装置において、
この工具交換装置が、主軸および交換腕軸に平行
な作動軸を有し、この作動軸に、前記正回転運動
および逆回転運動のための第１機構、前記前進運
動および後退運動のための第２機構、並びに前記
180゜回転運動のための第３機構が結合され、交
換腕軸に、同軸線の作動歯車が固定され、前記第
１機構が、作動軸と共に回転するように構成され
た溝カムを有し、この溝カムに一端で係合するカ
ムてこが、その他端にセグメント歯車を有し、交
換腕軸が前記第２機構によつて後退したときに、
前記セグメント歯車が前記作動歯車に係合し、前
記第３機構が、作動軸と共に回転するように構成
されたマルタ車作動ローラを有し、このローラに
よつて作動されるマルタ車が、歯車部分を有し、
交換腕軸が前記第２機構によつて前進したとき
に、前記歯車部分が前記作動歯車に係合すること
を特徴とする工具交換装置。 In order to exchange the first tool supported by the main spindle and the second tool supported by a tool pot parallel to the main spindle, an exchange arm shaft parallel to these is arranged between the main spindle and the tool pot, and the exchange arm A tool changing arm extending from now on both sides is attached to the shaft, and the changing arm shaft and the tool changing arm rotate the tool changing arm from the standby position to the position where it engages with both tools. A forward motion of a predetermined distance in which both tools are extracted forward from the spindle and the tool pot by the tool exchange arm engaged with the tool, a 180° rotation movement in which the positions of the extracted tools are mutually exchanged, and the positions are exchanged. Thereafter, the first tool and the second tool are moved backward and fitted into the tool pot and the spindle by the predetermined distance, and the tool change arm is separated from both tools and returned to the waiting position. In a tool changer for a machine tool, which allows angular reverse rotation movement to be achieved in this order,
The tool changer has an operating axis parallel to the main axis and the exchange arm axis, and the operating axis includes a first mechanism for the forward rotational movement and the reverse rotational movement, and a first mechanism for the forward rotational movement and the backward rotational movement. 2 mechanism, as well as the above
A third mechanism for rotational movement of 180° is coupled, a coaxial actuation gear is fixed to the interchangeable arm shaft, and the first mechanism has a grooved cam configured to rotate with the actuation shaft; A cam lever that engages the grooved cam at one end has a segment gear at the other end, and when the exchange arm shaft is retracted by the second mechanism,
The segment gear engages the actuating gear, the third mechanism has a Maltese wheel actuating roller configured to rotate with an actuating shaft, and the Maltese wheel actuated by the roller is connected to the gear portion. has
A tool changing device characterized in that the gear portion engages with the operating gear when the changing arm shaft is advanced by the second mechanism.