JPH0192014A - 工具ヘッドの位置決め連結装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、複数の工具ヘッドを自動的に交換できる工作
機械に関し、特に工具ヘッドと加工ユニット側のサドル
とを位置決め状態で連結し、加工ユニット側の回転力を
工具ヘッドに伝達する手段に係る。

従来技術 工具ヘッドの交換可能な工作機械は、既に知られている
。しかし、従来のものによると、工具ヘッドと送りユニ
ットとの連結部分が複雑であり、また連結状態での回転
力の伝達にも問題があった。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、交換可能な工具ヘッドと
加工ユニット側のサドルとを簡単な構造で連結でき、し
かも、回転の伝達に適する構造とすることである。

発明の解決手段 そこで、本発明は、加工ヘッドとサドルとの位置決め連
結に位置決め部材およびプルスタンドによるクランプ機
構を採用するとともに、噛み合い式のクラッチによって
、サドル側の伝動軸の回転力を工具ヘッド側の被動軸に
伝達できるようにしている。特に、これらの回転力の伝
達部分、クランブ機構およびカップリング機構が同心的
に設けられているため、それらの位置決め連結部分は、
従来のものに比較して、簡略化でき、またクランプおよ
びアンクランプ動作のほか、回転力の伝達も円滑に行え
る。

工作機械の概要 まず、第１図および第２図は、工作機械１を示している
。

この工作機械１は、加工対象のワーク２の搬送ライン中
に設けられており、交換可能な複数の工具ヘッド３との
関連で、本発明の位置決め連結装置４、工具ヘッド交換
装置５、工具ヘッド受は渡し装置６およびマガジン装置
７を備えている。

特定の工具ヘッド３は、位置決め連結装置４によって送
りユニット８のサドル９に取り付けられ、送りユニット
８による送り運動により、ワーク２に接近し、多軸型式
の工具１０の回転によって、ワーク２に必要な切削加工
を施す、なお、このワーク２は、トランスファー装置１
１によって加工位置に送られ、その位置で、クランプ装
置１２によって固定されている。

一方、各種の加工に必要な工具ヘッド３は、マガジン装
置７によってクランプされ、割り出し可能な状態で待機
している。工具ヘッド３の交換時に、工具ヘッド受は渡
し装置６は、マガジン装置７から所定のｉ具ヘッド３を
受は取り、受は渡しアーム１３の回転運動により、工具
ヘッド交換装置５の交換アーム１４の一交換位置側に受
は渡す。

このあと、交換アーム１４は、水平軸の回りに１８０”
旋回することによって、新たな工具ヘッド３をサドル９
の前面側に移送し、同時に使用済の工具ヘッド３を交換
位置側に移送する。その後、受は渡しアーム１３は、交
換アーム１４から使用済の工具ヘッド３を受は取り、マ
ガジン装Ｗ７の所定の位置に渡し、次の加工動作に備え
る。そして、新たな工具ヘッド３は、送りユニット８に
よるサドル９の前進時に、本発明の位置決め連結装置４
によってサドル９と連結し、送りユニット８によってワ
ーク２の方向に前進し、かつ送りユニット８の駆動モー
タ１５から回転力を受けて、工具１０を回転させ、ワー
ク２に必要な切削加工を行う。

本発明の構成 次に、第３図ないし第６図は、本発明の位置決め連結部
Ｗ１４の構造を示している。

前記サドル９は、送りテーブル１６の案内面に沿って進
退自在に設けられており、送りテーブル１６側の送りね
じユニット１７によって進退方向に駆動される。

そして、前記駆動モータ１５は、第３図に示す通り、サ
ドル９の後端面にハウジング１８とともに固定されてお
り、その駆動モータ１５のモータ軸１９は、伝動軸２０
に連結されている。この伝動軸２０は、ハウジング１８
の内部で前後の軸受け２１により回転自在に支持されて
おり、先端のスプライン２２の部分で、例えば噛み合い
型式の一対のクラッチ２３．２４のうち一方のクラッチ
２３が回り止め状態で連結されている。なお、このクラ
ッチ２３は、これと、伝動軸２０例のスプリング受け２
６との間のコイルスプリング２５によって他方のクラッ
チ２４と噛み合う方向に常時付勢されている。他方のク
ラッチ２４は、工具ヘッド３側の被動軸２７にスプライ
ンにより回り止め状態で固定されている。

そして、この工具ヘッド３およびサドル９の連結面は、
互いに位置決め状態ではまり合えるように、カーピック
カップリング（商品名）などの環状の位置決め部材２８
．２９をそれぞれ備えている。これらの位置決め部材２
８．２９は、円周上で部分的に形成された山と谷との部
分ではまり合うことにより、中心位置の伝動軸２０およ
び被動軸２７に対し回転位相を割り出しながら、位置決
め状態ではまり合う。なお、一方の位置決め部材２８の
部分に、はまり合い面清掃用のエアー通路３０が形成さ
れており、また他方の位置決め部材２９の外周部分に保
護用のＶパツキン３１が付設されている。

一方、工具ヘッド３は、その連結面３ａに、クラッチ２
４の外側で、被動軸２７と同心的な中空のプルスタッド
３２を備えている。これと対応し、サドル９は、クラッ
チ２３の外側部分で筒状のクランプ部材３３を伝動軸２
０の方向に進退自在に備えており、先端で複数のクラン
プボール３４を孔３８内で、クランプ部材３３の直径方
向に変位自在に支持している。そして、このクランプ部
材３３の外周部分は、ピストン３５となっており、クラ
ンプ駆動手段としてのシリンダー３６およびシリンダー
カバー３７の内部で、伝動軸２０の方向に移動可能な状
態で納められている。このピストン３５は、コイルスプ
リング３６によってクランプ方向に付勢され、かつシリ
ンダーカバー３７側のピン４０によって回り止め状態と
なっている。

その駆動流体は、２つのボート５０から供給される。な
お、このシリンダー３６は、サドル９の前方に取り付け
られており、またシリンダーカバー３７は、クランプボ
ール３４の外側部分でカム面４１を一体的に形成してい
る。そして、このクランプ部分にも、清掃用のエアー通
路５１が形成されている。

また、工具ヘッド３およびサドル９は、第４図および第
６図に示すように連結面で、切削剤またはエアーを連通
させるために、複数の連結筒４２をサドル９側に、これ
にはまり合う筒状のインサート４３を工具ヘッド３側に
それぞれ備えている。

そして、この連結筒４２は内部でスプリング４４によっ
て付勢された開閉栓４５を備え、インサート４３と当た
ったときに、連結筒４２の内部とインサート４３とを開
通状態とする。

なお、サドル９の適当な位置に、クランプ状態検出用の
センサー４６および噛み合い状態確認用のセンサー４７
が設けられており、それらはクランプ部材３３のドグ４
８およびクラッチ２３のドグ４９と対応している。

発明の作用 既に記載したように、工具ヘッド３は、工具ヘッド交換
装置５の交換アーム１４によって保持され、サドル９の
前面側に位置決め状態で案内される。このとき、サドル
９は、第２図に見られるように、待機位置から前進し、
位置決め部材２８．２９のはまり合いによって、円周方
向に位置決め状態で結合する。一方、この結合に際し、
クランプ部材３３が前進方向すなわち第３図で左方向に
移動しているため、工具へラド３のプルスタッド３２は
、外周端の突起部分で第５図（１）に示すように、クラ
ンプボール３４を外側に変位させながら、クランプ部材
３３の内部に入り込む。

このあと、シリンダー３６の内部に駆動用の流体が供給
されるため、ピストン３５は後退することによって、ク
ランプボール３４をカム面４１に押し当て、中心方向に
変位させることによって、第５図（２）のように、プル
スタンド３２の外周端の突起部分にクランプボール３４
を押し当てる。なお、このときのクランプ状態は、セン
サー４６でドグ４８の位置を検出することによって電気
的に検出できる。この状態で、工具ヘッド３は位置決め
部材２８．２９によって位置決めされた状態で、かつプ
ルスタッド３２およびクランプ部材３３でクランプ状態
でサドル９の取り付は面に固定される。同時にこのプル
スタッド３２の内側で一対のクラッチ２３．２４が噛み
合い、伝動軸２０と被動軸２７とが連結される。このと
きの噛み合い状態は、センサー４７でドグ４９を検出す
ることによって電気的に確認できる。なお、このとき一
対のクラッチ２３．２４が噛み合い位相にないとき、ク
ラッチ２３は、コイルスプリング２５に抗して後退する
ことによって、クラッチ２４の侵入を許容する。

そして、伝動軸２０が微速回転することで、かつコイル
スプリング２５の力を受けて、完全にはまり合う。

このようにして、工具ヘッド３が送りユニット８のサド
ル９に取り付けられた後、送りユニット８は、サドル９
を加工送り方向に前進させ、工具ヘッド３の工具１０を
加工対象のワーク２に接近させる。その途中で、駆動モ
ータ１５は、低速から増速しながら、伝動軸２０を回転
させることによって、その回転を一対のクラッチ２３．
２４を介し工具ヘッド３の被動軸２７に伝達し、最終的
に工具１０に切削のための回転運動を与える。

もちろん、この工具ヘッド３の交換は、交換ア−ム１４
で工具へラド３をクランプした後、クランプ部材３３を
前進させ、プルスタッド３２をアンクランプの状態とし
てから、サドル９を後退させることによって可能となる
。このあと、工具ヘッド交換装置５の交換アーム１４は
、１８０°回転することによって、新たな工具ヘッド３
をサドル９の前面側に移送し、また使用済の工具ヘッド
３を工具ヘッド受は渡しのための交換位置まで移送する
。

発明の他の実施例 上記実施例は、クランプ駆動手段としてのシリンダー３
６をクランプ部材３３の外周部分に組み込んでいるが、
このクランプ駆動手段は、サドル９の外部からレバーな
どを利用してクランプ部材３３に伝達してもよい。

また、位置決め部材２８．２９は、部分的にのみ歯を形
成すれば足りるが、全周一あってももちろんよい、さら
に、位置決め部材としては、実施例のようなカップリン
グに限らず、ロケートピンを設けることもできる。

発明の効果 本発明では、次のような特有の効果が得られる。

まず、工具ヘッドがその中心位置でプルスタンドおよび
クランプ部材によって中央の１箇所で確実にクランプさ
れ、かつこのプルスタッドと同心位置で一対のクラッチ
が結合されるため、中央の１箇所の位置割り出しで固定
部と回転部のそれぞれの連結が容易に行え、位置決め連
結構造が従来のものに比較して簡略化できる。

また、伝動軸の回転力がプルスタンドの中心位置で、ク
ラッチにより工具ヘッドの被動軸に伝達されるため、回
転力の伝達が確実であり、また外側の位置決め部材の部
分でも回転トルクの反力が受は止められるため、工具ヘ
ッドやサドル側に偏った外力が作用せず、回転力の伝達
が円滑に行われる。また、プルスタンドをクラッチの外
周側に設けることにより、重量の大きい工具ヘッドを中
心部で広い範囲で保持することができ、安定したクラン
プが可能となる。

さらに、定位置に案内された工具ヘッドに対し、サドル
の前進または後退機能によって、それらの組み合わせが
簡単に行われるため、工具ヘッド交換装置側で工具ヘッ
ドについての結合方向の案内が不必要となり、それだけ
その部分の構造が簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の正面図、第２図は工作機械の一部破
断側面図、第３図は本発明の位置決め連結装置の拡大垂
直断面図、第４図は工具ヘッドの連結面の正面図、第５
図はクランプ部分の一部の拡大断面図、第６図は空気な
どの連結部分の断面図である。 １・・工作機械、２・・ワーク、３・・工具ヘッド、３
ａ・・連結面、４・・位置決め連結装置、５・・工具ヘ
ッド交換装置、６・・工具ヘッド受は渡し装置、７・・
マガジン装置、８・・送りユニット、９・・サドル、１
０・・工具、１５・・駆動モータ、１９・・モータ軸、
２０・・伝動軸、２３．２４・・クラッチ、２７・・被
動軸、２８．２９・・位置決め部材、３２・・プルスタ
ッド、３３・・クランプ部材、３６・・クランプ駆動手
段としてのシリンダー。 特許　出願人株式会社日平トヤマ 代　　　理　　　人　弁理士　中　川　國　勇第７図 第３図 第４図 ミ 第５図 ｒ７ノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ｆ２ノ第６因 、□？ 手続補正書１発） 昭和６２年１２月１１日 特許庁長官　　小　　川　　邦　　夫　　殿１、事件の
表示 昭和６２年特許願第２４７３９２号 ２、発明の名称　　工具ヘッドの位置決め連結装置３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都港区浜松町２丁目４番１号名　称　　
株式会社　日　平　ト　ヤ　マ代表者　松本勝周 ４、代理人８１６０ ５、補正命令の日付　　な　　　　し ６、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄−か

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータ軸に連結された伝動軸を有し加工送り方向に進退
   自在のサドルと、被動軸を有し上記サドルに着脱可能な
   工具ヘッドと、上記サドルおよび工具ヘッドに設けられ
   た位置決め部材と、上記伝動軸と被動軸とに設けられた
   一対のクラッチと、上記被動軸と同心的に設けられ上記
   工具ヘッドの結合面に固定されたプルスタッドと、上記
   サドル側で伝動軸と同心的に設けられ上記プルスタッド
   をクランプおよびアンクランプするクランプ部材と、こ
   のクランプ部材をクランプ方向およびアンクランプ方向
   に移動させるクランプ駆動手段とからなることを特徴と
   する工具ヘッドの位置決め連結装置。