JPH0113985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用性） 本発明は、使用済の工具を加工装置のヘツドか
ら自動的に取りはずし、次に使用が予定されてい
る工具を種々の工具を保管する保管装置から取り
出して加工装置のヘツドに装填する自動工具交換
装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来の工具交換装置には、回動可能なアームの
両端にそれぞれ工具把持爪機構が設けられてい
る。そして、工具交換作業においては、アームの
一方の端部の把持爪機構には、加工装置に取付け
られた状態になつている使用済工具を把持させる
とともに、他端部の把持爪機構には次に使用予定
の工具を把持させるようにし、次に、アームを反
転させて、次に使用予定の工具を把持爪機構から
解放して加工装置に設置し、使用済工具を保管装
置の所定の保管場所に戻すようにする。この操作
を従来の装置は、工具を把持し、解放する把持爪
を操作するためのシリンダ装置と、アームを反転
させるためのシリンダ装置とを各々用いて行うよ
うにしている。（例えば、実開昭54−28778号公報
参照） このように、従来の工具交換装置は、工具の把
持、解放用のシリンダ装置と、アーム反転用のシ
リンダ装置とをそれぞれ別々に設けて工具交換作
業を行うようにしているので装置構造が複雑であ
るとともに大型化するという問題がある。またコ
スト的にも不利である。

（発明の目的） 本発明は、把持爪の動作と、アームの動作とは
それぞれ別々の動きではあるが互いに一定の関係
を持つていることに着目して上記両動作を単一の
例えばシリンダ装置等の駆動装置によつて行なわ
しめ、駆動装置の数を減少し得る自動工具交換装
置を提供することをその目的とする。

（発明の構成） すなわち、本発明の自動工具交換装置は、２つ
のラツク部分が形成され駆動装置に接続された復
合ラツク軸を備えており、このラツク部分の歯
は、互いに平行な列を形成するように並んでい
る。この複合ラツク軸の一方のラツク部分には、
該ラツク軸の直交方向に延びる筒状部材に形成さ
れたピニオンが噛合するようになつている。この
筒状部材の一端には、工具を把持したり、解放し
たりする工具把持爪およびこの工具把持爪を把
持、解放動させる伝動部材を有する工具把持機構
と軸方向の所定位置で係合する係合部が形成され
ており、この筒状部材は上記係合部により工具把
持機構の伝動部材に係合した状態で、複合ラツク
軸の一方のラツク部分に噛合して回転されること
により、上記伝動部材を介して工具把持機構の工
具把持爪を工具に対し把持、解放動させるように
構成されている。上記工具把持機構は、工具交換
アームの両端部に配置されており、この工具交換
アームの中央部は、このアームと直角方向に延び
回転可能な軸部材の先端に固定されている。この
軸部材は、筒状部材に嵌合しており、突出位置と
後退位置との間を筒状部材内側を軸方向にすなわ
ち前後に摺動可能になつている。また、軸部材に
は、ピニオンが形成されており、このピニオン
は、軸部材が突出位置にあるとときにのみ、複合
ラツク軸の他方のラツク部分と係合しこれによつ
て軸部材は回転することができるようになつてい
る。また、軸部材が後退位置から突出位置まで移
動したとき、工具把持機構と筒状部材との係合が
解除するようになつている。

（実施例の説明） 以下図面を参照して、本発明の実施例につき説
明する。

第１図及び第２図は、本発明の１実施例に示る
自動工具交換装置１０を備えた加工装置Ｍの全体
を概略的に示したものであり、本例の自動工具交
換装置１０は、回転可能な軸部材１２に固定され
た工具交換アーム１４を備えている。該アーム１
４の両端部には、工具把持機構１６，１８が設置
されている。また、交換装置１０の側部には、軸
２０のまわりに回動可能な工具ホルダ２２が取付
けられており、このホルダ２２には、放射状に複
数の、異なる機能を有する工具２４が格納されて
いる。任意の工具２４を、工具ホルダ２２から選
択的に取出し又は格納することができるようにな
つている。選択的に取出されあるいは格納される
工具２４は、第３図に示すように上記換アーム１
４が上下方向に延びる回転位置にあるとき、上側
の把持機構１８に対応する位置に設けられた工具
支持機構２６に保持されるようになつている。ま
た、下側の把持機構１６に対応する位置には、加
工装置Ｍの主軸ヘツド３０の支持機構９０が位置
するようになつている。第３図に示すように交換
アーム１４は、その中央部で軸部材１２の前端に
ボルト３２によつて固定されている。交換アーム
１４はほぼ矩形断面を有する中空構造であり、そ
の両端部内側に工具２４を把持又は解放するため
の工具把持機構１６，１８を収容している。工具
把持機構１６，１８は同一の構造であるので、把
持機構１６についてのみ説明し、把持機構１８に
ついては、各構成部品に把持機構１６と同一の符
号を付して説明を省略する。把持機構１６は、軸
部材１２に回動自在に嵌合した環状部材３４に一
端側で枢支されるリンク３６を備えている。リン
ク３６の他端側は交換アーム１４によつてその内
側に摺動自在に支持された摺動部材３７に枢支さ
れており、これら環状部材３４、リンク３６およ
び摺動部材３７により伝動部材が構成されてい
る。また、工具把持機構１６は、一対の互いに向
き合つた配置の爪部材３８，４０を備えており、
これらの爪部材３８，４０はそれぞれピン４２，
４４のまわりに枢動可能に、摺動部材３７に取付
けられている。この爪部材３８，４０は、一方の
先端部に円弧状を成す爪部３８ａ，４０ａを備え
ており、この爪部３８ａ，４０ａが互いに接近
し、あるいは遠ざかることにより工具を把持しあ
るいは、解放することができるようになつてい
る。枢軸すなわちピン４２，４４を介して爪部３
８ａ，４０ａとは反対側において、爪部材３８，
４０の間には圧縮バネ４６が配置されており、こ
のバネ４６は爪部材３８，４０を閉じ方向に付勢
している。また、爪部材３８，４０は、それぞれ
内側に向つて突起３８ｂ，４０ｂを備えており、
第５図を併わせて参照すればこれらの突起３８
ｂ，４０ｂは、アーム１４の先端部に固定された
ストッパ部材４８のストツパ５０，５２に当接し
得るようになつており、当接することによつて爪
部材３８，４０の開き方向への動きが制限され
る。又、軸部材１２には環状部材３４に隣接して
筒状部材５４が嵌合している。第６図に示すよう
にこの筒状部材５４の前端両側には係合部として
の一対の突起５６が設けられており、この突起５
６は環状部材３４の後端に90゜づつ隔置して設け
られた４つの凹部３４ａに係合し得るようになつ
ている。また筒状部材５４の後端部にはピニオン
５８が形成されており、このピニオン５８は筒状
部材５４と直角方向に延びる複合ラツク軸６０に
係合するようになつている。複合ラツク軸６０は
円の一部を直角に切欠いた断面形状を有する棒体
であり、上記切欠きによつて形成された段部に下
向きに設けられた第１ラツク部分６２と下端部に
設けられた第２ラツク部分６４の２つのほぼ平行
なラツク部分を有する。筒状部材５４のピニオン
５８は複合ラツク軸６０の第１ラツク部分６２に
噛合しており複合ラツク軸６０を操作することに
より筒状部材５４は軸部材１２のまわりを回動す
るようになつている。筒状部材５４の突起５６が
環状部材３４の凹部３４ａに係合した状態で回動
するときには、環状部材３４が回動しそれに応じ
て工具把持機構１６，１８は、交換アーム１４内
において第４図に示すような突出位置と第７図に
示すような後退位置との間を摺動する、この場
合、爪部材３８，４０は、突出途中において、工
具２４に当たりその先端部がバネ４６の弾性力に
抗して押し開かれて、工具２４が爪部３８ａ，４
０ａの中央部に取込む。円弧状になつている爪部
の中央部は先端部よりも間隔が大きくなつている
ので工具２４が中央部に取込まれると爪部材３
８，４０は、バネ４６の付勢力により元のように
閉じられ、これによつて工具２４が把持されるこ
とになる。このように、把持機構１６，１８が突
出位置以外のところにあるときには、爪部材３
８，４０を開かせることができるが、突出位置に
達した後は、爪部材３８，４０の突起３８ｂ，４
０ｂがストッパ５０，５２に当接するので爪部材
３８，４０の開き方向への動きが阻止され一たん
把持された工具２４は、安定して把持状態に維持
される。

軸部材１２は、後端でシリンダ装置６８に接続
されておりこの装置６８によつて前後すなわち、
軸方向に動かされるようになつている。シリンダ
装置６８が作動して軸部材１２が第３図に示す後
退位置から移動して突出位置に達したときには、
筒状部材５４と環状部材３４との係合は解除され
るようになつている。一方、軸部材１２の後部に
は、ピニオン７０が形成されており、軸部材１２
が突出位置に達したたときには、このピニオン７
０が複合ラツク軸６０の第２ラツク部分６４に噛
合する。従つて、軸部材１２が突出位置にあると
き複合ラツク軸６０が駆動されると軸部材１２が
回転されアーム１４が回転させられるようになつ
ている。この場合、筒状部材５４も回転させられ
るが、シリンダ装置６８を固定したハウジング７
２に取付けられた複合ラツク軸６０のケーシング
７４の先端部によつて軸方向の動きが阻止される
ので、軸部材１２が突出位置に移動すると環状部
材３４と筒状部材５４との係合が解除され、把持
機構１６，１８は移動しない。また、複合ラツク
軸６０を駆動するためにシリンダ装置７８が設け
られている。シリンダ装置７８は、第８図に示す
ように複合ラツク軸６０の後端に接続されるとと
もにケーシング７４に固定されている。また、複
合ラツク軸６０の前端には、近接ピース８０を備
えたロツド８１が取付けられるとともに、ケーシ
ング７４には、一定間隔で近接スイチ８２，８４
を取付けたブラケツトが固定されている。この近
接ピース８０、及び近接スイツチ８２，８４は、
シリンダ装置７８の作動位置を検出する検出器を
構成する。

次に作動について説明する。

加工工具２４の交換作業は、加工装置Ｍによる
１つの加工工程が終了したとき開始される。１つ
の加工工程が終了すると加工装置Ｍの主軸ヘツド
３０、すなわち使用済の交換用工具２４が取付け
られた部分が所定の位置まで上昇して、アーム１
４の先端に取付けられた把持機構１６に接近す
る。このとき、既に次に使用される工具２４が把
持機構１８に接近した位置に配置されている。第
３図に示すように、工具２４の待機場所での支持
機構２６と主軸ヘツド３０の支持機構９０とは同
一の構造を有している。すなわち、ベアリング９
１のまわりをバネ９２で支持した構造になつてい
る。一方、工具２４には、その係合端部に大径部
２４ａとその内側に小径部２４ｂを備えており、
工具２４が支持機構２６及び９０に係合する場合
には、水平方向に移動しつつ大経部２４ａがバネ
力に抗してベアリング９１を押し拡げて進入し、
小径部２４ｂで係合する。次に使用される工具２
４及び使用済の工具が所定の接近位置に配置され
る前は、把持機構１６，１８は、第７図に示す後
退位置にあり、それが上記の接近した位置に配置
されると同時にシリンダ装置７８が作動して環状
部材３４を90゜だけ回転させる。このとき、軸部
材１２は第３図に示すように後退位置にあり第２
ラツク部分６４とピニオン７０とが非係合である
ので軸部材１２は回転せず環状部材３４だけが回
転し、これによつて、工具把持機構１６，１８
は、第４図に示す位置まで突出する。この突出す
る途中において、工具把持機構１６，１８は、既
述のような動きで、使用済工具２４及び次に使用
する工具２４をそれぞれ把持する。次に、シリン
ダ装置６８が作動して、軸部材１２が第３図に示
す後退位置から突出位置まで移動させられる。こ
れによつて、工具２４は第３図において左に移動
しながら大径部２４ａがバネ９２の弾性力に抗し
てベアリング９１を押拡げ、工具支持機構２６，
９０との係合を解除する。また、軸部材１２が突
出しても、筒状部材５４は、ケーシング７４の先
端部でその軸方向への動きが阻止されるので、環
状部材３４との係合が解除する。同時に第２ラツ
ク部分６４と軸部材１２のピニオン７０とが係合
する。次に、シリンダ装置７８が再び作動する。
これによつて、アーム１４が軸部材１２の回転と
ともに回して反転し、次に使用される工具２４
が、加工装置Ｍの主軸ヘツド３に対応する位置に
くる。一方、使用済の工具２４は、工具ホルダ２
２への戻り位置に対応する位置に配置される。こ
の場合、工具２４には、遠心力が作用し、爪部材
３８，４０は、強い開き方向への力を受けるが、
本例においては、爪部材３８，４０の突出位置で
は突起３８ｂ，４０ｂがストッパ５０，５２に当
つて、開き方向への動きが阻止されるので、工具
２４が爪部材３８，４０からはずれることはな
い。

次に、シリンダ装置６８が作動して軸部材１２
を後退位置まで移動させる。これによつて、次に
使用される工具２４が加工装置Ｍ主軸ヘツド３０
の支持機構９０に係合し、一方加工済工具２４
は、支持機構２６に係合する。これによつて、工
具交換作業は完了する。その後、シリンダ装置７
８の作動によつて工具把持機構１６，１８が後退
位置に移動させられ、交換作業開始前と同じ状態
に戻される。

（発明の効果） 本発明によれば、上述のように、把持爪を出入
れして、工具を把持、解放する操作と、アームを
反転させる操作とを１つの駆動装置で、行なうこ
とを可能にした。これにより、従来より駆動装置
の数を１つ減少させることができ、装置の小型
化、構造の簡単化を達成することができる。ま
た、コスト低減することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る工具交換装置
を備えた加工装置の正面図、第２図は、第１図の
装置の側面図、第３図は、第１図のＡ−Ａ線に沿
う部分断面図、第４図は、工具把持機構の詳細
図、第５図は、第４図の工具把持機構を下方から
見た図、第６図は、筒状部材の先端部の拡大斜視
図、第７図は、工具把持機構が後退位置にある場
合の第４図と同様の図、第８図は、複合ラツク軸
部分の詳細断面図である。 Ｍ……加工装置、１０……自動工具交換装置、
１２……軸部材、１４……交換アーム、１６，１
８……工具把持機構、２４……工具、３４……環
状部材、４８……ストッパ部材、５４……筒状部
材、６０……複合ラツク軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一の方向に延設された２系列のラツク部分
   を有し駆動装置に接続された複合ラツク軸と、前
   記ラツク部分の一方に噛合するピニオンと端部に
   形成された係合部とを有する筒状部材と、所定の
   軸方向位置で前記筒状部材の係合部に係合し、該
   筒状部材の回動により、工具把持爪を把持、解放
   動させる伝動部材と前記工具把持爪とを有する工
   具把持機構と、前記工具把持機構を両端に支持す
   る工具交換アームが固定され、前記筒状部材の内
   部を突出位置と後退位置との間で摺動可能であ
   り、前記突出位置においてのみ前記複合ラツク軸
   の他方のラツク部分に噛合するピニオンが形成さ
   れた軸部材とを備え、前記軸部材が突出位置にあ
   るとき、前記工具把持機構の伝動部材と筒状部材
   の係合部との係合が解除されるようになつたこと
   を特徴とする自動工具交換装置。