JPH025548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、砥石等の摩耗性の工具を、使用限
界以上に摩耗した場合に交換したり、対象の種類
に応じて多種用意した工具の中から１つを選択し
て用いるために交換することのできる工具自動交
換装置に関する。

（従来の技術） 一般に研削加工においては、砥石等の摩耗性の
工具が使用限界以上に摩耗した場合には、この砥
石を他の新品の砥石と交換しなければならない。
このため、例えば、特公昭47−25622号公報に示
される砥石交換装置が、砥石の自動交換のために
提案されている。

この公報においては、所定の研削加工を終了し
た研削砥石を砥石搬送装置により研削装置から離
脱させて把持し、この研削砥石を砥石保管装置に
搬送し、これに保管すると共に、次に使用すべき
研削砥石を砥石搬送装置により砥石保管装置より
離脱させて把持し、この研削砥石を研削装置に搬
送して装着させるようにした砥石交換装置が開示
されている。このような砥石交換装置により、砥
石交換が迅速、且つ容易に行い得るようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような公報に記載の従来の
砥石交換装置においては、砥石キヤリアに砥石ス
リーブの係止部と締付ねじに嵌合する孔とを設け
ているため、砥石キヤリアの構成及びこれの動作
制御が困難となり、全体の構成が複雑になる問題
点がある。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、この発明の目的は、簡易な構成で確実に工具
の交換を行なうことのできる工具自動交換装置を
提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上述した問題点を解決し、目的を達成するた
め、この発明に係る工具自動交換装置は、複数の
工具を着脱自在に保持するマガジンと、ねじリン
グにより締付けられて、工具が固着されるコレツ
トチヤツクを先端に有した工作機械の主軸と、揺
動可能、且つ軸方向に沿つて移動可能に設けら
れ、前記ねじリングに係合することにより、ねじ
リングの回転を禁止するクイルアームと、このク
イルアームによりねじリングの回転を禁止した状
態で、前記主軸を回転させることにより、主軸と
ねじリングとの間に相対回転を生じせしめ、コレ
ツトチヤツクを締緩させる主軸回転機構と、前記
主軸とマガジンとの間で揺動可能、且つ軸方向に
沿つて移動可能に設けられ、マガジンに保持され
た工具の中の１個を取り出して、主軸の先端に取
り付けるための交換アームと、前記クイルアーム
と交換アームとを揺動させる揺動機構と、前記ク
イルアームと交換アームとを軸方向に沿つて移動
させる移動機構とを具備する事を特徴としてい
る。

（作用） この発明によれば、上述したように構成するこ
とにより、工具を用いての加工中においては、交
換アーム及びクイルアームは共にマガジンに対向
する待機位置に保持され、交換動作の開始に伴つ
て、交換アーム及びクイルアームは共に工作機構
の主軸に対向する位置まで揺動し、クイルアーム
は軸方向に沿つて移動して主軸の先端に設けられ
たコレツトチヤツクのねじリングに係合してねじ
リングの回転を禁止すると共に、交換アームは同
様に軸方向に沿つて移動してコレツトチヤツクを
介して主軸の先端に固着された工具を把持し、主
軸が回転することによりねじリングはコレツトチ
ヤツクによる工具の締付けを解除し、交換アーム
は軸方向に沿つて元に戻るように移動してフリー
になつた工具を主軸から取り外し、マガジンまで
揺動して、使用済みの工具をマガジンに収納す
る。ここで、クイルアームはねじリングを固定し
たままである。この後、交換アームはマガジンか
ら新たな工具を取り出し、再び主軸まで揺動し
て、この工具を主軸のコレツトチヤツクに装填
し、主軸が前回とは逆方向に回転されることによ
り、工具はコレツトチヤツクを介して主軸の先端
に固着される。そして、交換アーム及びクイルア
ームは共に待機位置まで揺動して、一連の交換動
作を完了する。

（実施例） 以下に、この発明に係る工具自動交換装置の一
実施例を砥石自動交換装置に適用した場合につ
き、添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように、工作機械とし
ての砥石装置１０の上方には、この一実施例の砥
石自動交換装置１２が配設されている。

この砥石自動交換装置１２は、砥石装置１０を
跨ぐように設けられたテーブル１４と、このテー
ブル１４上に並んで配設された交換機構１６及び
マガジン機構１８とを備えている。尚、交換機構
１６は、砥石装置１０の直上方に位置するように
配設されている。

交換機構１６は、後述する砥石装置１０におい
て使い終つた砥石２０を取り外し、これを廃棄す
ると共に、後述するマガジン機構１８に多数保持
された新しい砥石２０を取り出して砥石装置１０
の主軸２２に取り付けるための機構である。

この交換機構１６は、第３図に示すように、テ
ーブル１４上に固定された支持台２４と、この支
持台２４上で、これの軸方向（図中、左右方向）
に沿つて摺動自在に支持されたスライド台２６
と、このスライド台２６内において、互いに同じ
揺動軸回りに揺動自在に配設された交換アーム組
体２８及びクイルアーム組体３０とを備えてい
る。

スライド台２６は、前端面が開口された状態
で、中空に形成されており、この中空部内にクイ
ルアーム組体３０が揺動自在、且つ、摺動不能に
設けられている。即ち、このクイルアーム組体３
０はスライド台２６の中空部内に一対のベアリン
グ３２を介して回転可能に支持されたクイルアー
ム軸３４と、このクイルアーム軸３４の前端、換
言すれば、スライド台２６より前方に突出した突
出端に、半径方向に延出するように一体に取り付
けられたクイルアーム本体３６と、このクイルア
ーム本体３６の先端に固定され、後述する砥石装
置１０の主軸２２に取り付けられたコレツトチヤ
ツクのねじリングに係合して、ねじリングの回転
を禁止する係止部３８とを備えている。

このクイルアーム軸３４は、スライド台２６と
同様に、前端面が開口された状態で、中空に形成
されており、この中空部内に交換アーム組体２８
がクイルアーム軸３４と同じ揺動軸回りに揺動自
在、且つ、摺動自在に設けられている。また、ク
イルアーム本体３６には、円錐穴４０が形成され
ている。この円錐穴４０には、後述するように、
クイルアーム組体３０がマガジン機構１８に対向
する待機位置から、砥石装置１０の主軸２２に対
向する位置まで揺動された後に、内側に摺動され
た状態で、支持台２４に取り付けられた位置決め
ピン４２が挿入され、このクイルアーム本体３６
の回動位置が正確に定められるようになされてい
る。

前述した係止部３８には、第４図に示すよう
に、透孔４４が形成されている。この透孔４４の
内周面には、第５図に示す主軸２２の先端に取り
付けられたコレツトチヤツク４６の外周に位置す
るねじリング４８の外周面に形成された三角歯状
の歯車部に噛合する内歯車部が形成されている。
この係止部３８が軸方向に沿つて摺動して、第３
図に示すように、これの内歯車部とねじリング４
８の歯車部とが噛合することにより、ねじリング
４８は係止部３８により係止されて、これの回転
が禁止されるように構成されている。

ここで、第６図を参照して、前述した主軸２２
の先端に取り付けられ、主軸２２に砥石２０を着
脱自在に固着するためのコレツトチヤツク４６に
ついて説明する。

このコレツトチヤツク４６は図示するように、
主軸２２の先端に、これと同軸に取り付けられ、
外周に雄ねじ部が形成され、内周に内部に入るに
つれて半径を減じるように形成されたテーパ面が
形成された固定リング５０と、この固定リング５
０の外周に形成された雄ねじ部に螺合する雌ねじ
部が内周に形成され、前端面に内方フランジ４８
ａが形成された前述したねじリング４８と、固定
リング５０のテーパ面に摺接するテーパ面が外周
に形成され、砥石２０軸部２０ａを保持する円筒
状の面が内周に形成され、且つ、軸方向に沿つて
複数のスリツトが形成されて、内周面の直径を可
変になされた割りリング５２とを備えている。
尚、この割りリング５２の先端は、ねじリング４
８の内方フランジ４８ａに係止されている。

このようにコレツトチヤツク４６は構成されて
いるので、ねじリング４８を外方に引き出して、
割りリング５２の内周の直径を大きく設定した状
態で、この内周の空間内に砥石２０の軸部は遊嵌
される。この状態から、ねじリング４８を回転さ
せ、ねじの螺合によりねじリング４８を内方に移
動させることにより、これの内方フランジ４８ａ
が割りリング５２に係合して、割りリング５２は
内方に移動される。この移動に際して、固定リン
グ５０と割りリング５２との互いのテーパ面の摺
接を介して、割りリング５２の内周の直径は減じ
られ、砥石２０の軸部２０ａはこの割りリング５
２により締め付けられ、結局、この砥石２０はコ
レツトチヤツク４６を介して主軸２２の先端に固
着されることになる。

尚、このような締め付け動作は、コレツトチヤ
ツク４６のねじリング４８を回転させなくても行
なうことができ、例えば、ねじリング４８をクイ
ルアーム組体３０の係止部３８を介して、その回
転を禁止した状態で、主軸２２を回動することに
より、固定リング５０とねじリング４８との間に
相対回転運動を生じせしめることができ、もつ
て、締め付け動作を行なうことができるものであ
る。

前述した交換アーム組体２８は、再び第３図に
示すように、クイルアーム軸３４内を挿通した状
態で、ベアリング５４を介して回転自在、且つ摺
動自在に支持された交換アーム軸５６と、クイル
アーム軸３４より前方に突出した交換アーム軸５
６の突出端に固定され、半径方向に沿つて延出し
た交換アーム本体５８と、この交換アーム本体５
８の先端に取り付けられ、砥石２０の砥石本体２
０ｂを把持することのできる把持部６０とを備え
ている。

この交換アーム軸５６のクイルアーム軸３４よ
り後方に突出した部分の前半部には、この交換ア
ーム軸５６を回転駆動、即ち、交換アーム組体３
０を軸方向に沿う移動を許容した状態で揺動駆動
するための揺動機構６２が接続されている。即
ち、交換アーム軸５６の後方突出部の前半部分
は、スプライン軸状に形成されている。一方、揺
動機構６２は、図示しない駆動源により揺動軸と
は直交する方向（紙面を貫通する方向）に沿つて
摺動駆動されるラツク６４と、交換アーム軸５６
と同軸に、且つ、前記した前半部分の外周にスプ
ライン結合されると共に、ラツク６４に噛合する
ピニオン６６とを備えている。

このように揺動機構６２は構成されているの
で、図示しないシリンダ等の駆動源による駆動に
伴つて、ラツク６４が移動されることにより、ピ
ニオン６６は回転され、従つて、スプライン結合
を介して、交換アーム軸５６の軸方向に沿う移動
が許容された状態で、交換アーム軸５６、即ち、
交換アーム組体２８は揺動されることになる。

また、この交換アーム軸５６の後方突出部の後
半部は、交換アーム組体２８を軸方向に沿つて移
動させるための交換アーム移動機構６８に接続さ
れている。この交換アーム移動機構６８は、スラ
イド台２６に一体に取り付けられた油圧シリンダ
７０を備えている。このシリンダ７０内には、交
換アーム軸５６の後方突出部の後半部分がピスト
ンロツド７２として挿入されている。また、シリ
ンダ７０内に取り入れられた交換アーム軸５６の
後端にはピストン７４が同軸に固定されている。
このシリンダ７０の前方部及び後方部には、図示
しない油圧源からの圧力油をシリンダ７０内に導
入するための油圧ポート７６ａ，７６ｂが夫々取
り付けられている。

このように交換アーム移動機構６８は構成され
ているので、一方の油圧ポート７６ａに、他方の
油圧ポート７６ｂより高い油圧が作用することに
より、ピストン７４には図中右方への圧力が作用
し、従つて、交換アーム組体２８は、全体とし
て、クイルアーム軸３４内に入り込むように移動
される。また、他方の油圧ポート７６ｂに一方の
油圧ポートより高い油圧が作用することにより、
ピストン７４には図中左方への圧力が作用し、従
つて、交換アーム組体２８は、全体として、クイ
ルアーム軸３４から外方に突出するように移動さ
れる。

ここで、クイルアーム軸３４と交換アーム軸５
６との間には、これらの間を断続するためのクラ
ツチ機構７８が設けられている。このクラツチ機
構７８は、クイルアーム軸３４の中空部内に位置
した交換アーム軸５６の外周に一体に設けられ、
軸方向に沿つて延出した複数の係合片８０と、こ
れら係合片８０に回転方向において係合可能に、
クイルアーム軸３４の中空部の内周面に一体に、
軸方向に沿つて延出して設けられた複数の係止片
８２とを備えている。

このようにクラツチ機構７８は構成されている
ので、一方の油圧ポート７６ａに他方の油圧ポー
ト７６ｂより高い油圧が作用して、交換アーム軸
５６がクイルアーム軸３４内に引き込まれるよう
に移動することにより、第３図に示すように、係
合片８０は係止片８２の間に挾まれることにな
る。従つて、揺動機構６２が作動して、交換アー
ム軸５６が回動されると、係合片８０と係止片８
２との係合を介して、クイルアーム軸３４も一体
に回転されることになる。また、他方の油圧ポー
ト７６ｂに一方の油圧ポート７６ａより高い油圧
が作用して、交換アーム軸５６がクイルアーム軸
３４より外方に突出するように移動することによ
り、第７図に示すように、係合片８０は係止片８
２から離脱されることになる。従つて、揺動機構
６２が作動して、交換アーム軸５６が回動された
としても、係合片８２とは係合することがないの
で、クイルアーム軸３４は回転することなく、交
換アーム軸５６のみが独立して回動することにな
る。

また、支持台２４には、スライド台２６を軸方
向に沿つて移動させるスライド台移動機構８４が
設けられている。このスライド台移動機構８４
は、支持台２４の後端に一体に取り付けられた油
圧シリンダ８６と、このシリンダ８６内を摺動可
能に設けられたピストン８８と、一端がスライド
台２６の後端に接続され、他端がピストン８８に
接続されたピストンロツド９０とを備えている。
また、このシリンダ８６の前方部及び後方部に
は、図示しない油圧源からの圧力油をシリンダ８
６内に導入するための油圧ポート９２ａ，９２ｂ
が夫々取り付けられている。

このようにスライド台移動機構８４は構成され
ているので、他方の油圧ポート９２ｂに一方の油
圧ポート９２ａより高い油圧が作用することによ
り、ピストン８８には図中左方への圧力が作用
し、第３図に示すように、スライド台２６は左方
に移動することになる。この状態でクイルアーム
組体３０の係止部３８は、主軸２２の先端に設け
られたコレツトチヤツク４６のねじリング４８か
ら離脱されることになる。

また、一方の油圧ポート９２ａに他方の油圧ポ
ート９２ｂより高い油圧が作用することにより、
ピストン８８には図中右方への圧力が作用し、第
８図に示すように、スライド台２６は右方に移動
することになる。この状態で、クイルアーム組体
３０の係止部３８は、主軸２２の先端に設けられ
たコレツトチヤツク４６のねじリング４８に係合
し、ねじリング４８の回転を禁止することにな
る。

尚、前述したように、交換アーム移動機構６８
を介して、交換アーム組体３０はスライド台２６
に対して軸方向に沿つて移動可能になされてい
る。このため、スライド台移動機構８４を介し
て、クイルアーム組体３０の係止部３８がコレツ
トチヤツク４６のねじリング４８に係合した状態
で、交換アーム組体３０の把持部６０は、第８図
に示すように、コレツトチヤツク４６に取り付け
られた砥石２０の砥石本体２０ｂを把持する位置
と、第７図に示すように、砥石本体２０ｂから離
間した位置との間で移動可能となつている。

ここで、交換アーム組体３０の把持部６０は、
第９図に示すように、交換アーム本体５８の先端
に固着される把持部本体９４と、この把持部本体
９４に取り付けられ、互いに対向して設けられた
一対の受体９６ａ，９６ｂとを備えている。砥石
２０の砥石本体２０ｂは両受体９６ａ，９６ｂに
挾持されることに把持されるもので、一方の受体
９６ａは挾持面を平面とされた上で、把持部本体
９４に固定されている。また、他方の受体９６ｂ
は狭持面にＶ溝が形成された上で、把持部本体９
４に移動可能、更に詳しくは、一方の受体９６ａ
に対して接離可能に取り付けられている。

ここで、両受体９６ａ，９６ｂ間には、引張コ
イルばね９８が設けられており、この引張コイル
ばね９８は両受体９６ａ，９６ｂを互いに接近す
る方向に付勢している。また、他方の移動可能な
受体９６ｂには、これを移動させるために、油圧
シリンダ装置１００が接続されている。

この油圧シリンダ装置１００は、一方の固定さ
れた受体９６ａに一体的に取り付けられたシリン
ダ１０２と、このシリンダ１０２内を摺動自在に
設けられたピストン１０４と、一端がこのピスト
ン１０４に接続され、他端が他方の受体９６ｂに
接続されたピストンロツド１０６とを備えてい
る。このシリンダ１０２の左右両端には、図示し
ない油圧源からの圧力油をシリンダ１０２内に導
入するための油圧ポート１０８ａ，１０８ｂが
夫々取り付けられている。

このように把持部６０は構成されているので、
一方の油圧ポート１０８ａに他方の油圧ポート１
０８ｂより高い圧力が作用することにより、ピス
トン１０４には図中右方への圧力が作用し、他方
の受体９６ｂは一方の受体９６ａから離間するよ
うに、引張コイルばね９８の付勢力に抗して移動
され、両受体９６ａ，９６ｂは充分に離間される
ことになる。この状態において、両受体９６ａ，
９６ｂ間に砥石２０の本体２０ｂが緩挿される。

また、他方の油圧ポート１０８ｂに一方の油圧
ポート１０８ａより高い圧力が作用することによ
り、ピストン１０４には図中左方への圧力が作用
し、他方の受体９６ｂは一方の受体９６ａに向つ
て、引張コイルばね９８の付勢力により更に付勢
された上で、接近することになる。このようにし
て、この状態では、両受体９６ａ，９６ｂ間に緩
挿された砥石２０の本体２０ｂは、両受体９６
ａ，９６ｂにより強く挾持されることになる。

ここで、一方の受体９６ａの狭持面は平面に、
他方の受体９６ｂの狭持面はＶ溝を有するよう
に、夫々形成されている。従つて、これら狭持面
と油圧シリンダ装置１００とを備える構成によ
り、砥石２０の本体２０ｂの直径が個々によつて
変化したとしても、夫々を確実に把持できるよう
になる。

次に前述したマガジン装置１８について、第１
０図を参照して説明する。

このマガジン装置１８は、図示するように、駆
動源としての駆動モータ１１０と、この駆動モー
タ１１０からの駆動力が伝達歯車機構１１２を介
して伝達され、回転駆動される回転軸１１４と、
この回転軸１１４の先端に同軸に固定され、周囲
に多数の新しい砥石２０′を配設されたマガジン
本体１１６とを備えている。このマガジン本体１
１６は円板状に形成され、外周部には等間隔をお
いて砥石２０′の軸部２０a′が挿入される透孔１
１８が多数形成されている。

各透孔１１８には、マガジン本体１１６の外周
面に開口するように形成された側孔１２０が連通
されている。この側孔１２０内には一部を透孔１
１８内に突出した状態で係止ボール１２２が収納
されている。この係止ボール１２２は透孔１１８
内に収納されたコイルばね１２４により透孔１１
８内に一部突出するように付勢されている。尚、
このコイルばね１２４は、側孔１２０を覆うキヤ
ツプ１２６により、側孔１２０からの脱落を防止
されている。

このようにマガジン装置１８は構成されている
ので、砥石２０′はこれの軸部２０a′を透孔１１
８内に挿入された状態で、コイルばね１２４によ
り付勢された係止ボール１２２により透孔１１８
内に保持され、透孔１１８からの脱落を防止され
ている。尚、この係止ボール１２２による保持力
は小さいものであるので、砥石の交換動作に際し
て、交換アーム組体２８により砥石２０′の砥石
本体２０b′が把持されて、軸方向に移動された場
合には、良好に透孔１１８から抜き取られること
になる。

次に、前述した工作機械としての砥石装置１０
につき、第１１図及び第１２図を参照して説明す
る。

この砥石装置１０はハウジング１２８と、この
ハウジング１２８に水平方向に沿つて延出し、一
端が外部に取り出され、回転自在な前述した主軸
２２と、ハウジング１２８内に設けられ、この主
軸２２を高速で回転駆動するための電動モータ１
３０とを備えている。尚、この主軸２２のハウジ
ング１２８より突出した一端部には、前述したコ
レツトチヤツク４６が取り付けられている。

一方、主軸２２のハウジング１２８内に取り入
れられた他端部には、これと同軸に第１のスプラ
イン軸１３２が固定されている。また、この第１
のスプライン軸１３２に対向して、且つ、主軸２
２と整合した状態で、結合軸１３４が軸方向に沿
つて移動可能にハウジング１２８に設けられてい
る。この結合軸１３４の第１のスプライン軸１３
２に対向する一端には、第１のスプライン軸１３
２が嵌入される第１のボス１３６が設けられてい
る。この結合軸１３４の他端は、ハウジング１２
８の後面から後方に突出しており、この結合軸１
３４の他端には、結合軸１３４を軸方向に沿つて
駆動するための油圧シリンダ装置１３８が接続さ
れている。

この油圧シリンダ装置１３８は、ハウジング１
２８の後面に取り付けられ、結合軸１３４の他端
がピストンロツドとして内部に取り入れられたシ
リンダ１４０と、このシリンダ１４０内を軸方向
に沿つて移動可能に設けられ、結合軸１３４の他
端が同軸に固定されたピストン１４２とを備えて
いる。このシリンダ１４０の左右両端には、図示
しない油圧源からの圧力油をシリンダ１４０内に
導入するための油圧ポート１４４ａ，１４４ｂが
夫々取り付けられている。また、ピストン１４２
の結合軸１３４が取り付けられた側とは反対側の
面には、これと同軸に第２のボス１４６が固定さ
れている。

ここで、この油圧シリンダ装置１３８のシリン
ダ１４０の後部には、これと同軸に油圧モータ１
４８が取り付けられている。この油圧モータ１４
８は駆動軸１５０を備え、この駆動軸１５０のピ
ストン１４２側の端部には、第２のボス１４６に
嵌入されている第２のスプライン軸１５２が同軸
に固定されている。この第２のスプライン軸１５
２及び第２のボス部１４６は、互いに常時係合し
て、駆動軸１５０の回転駆動力を結合軸１３４に
伝達すると共に、駆動軸１３４の軸方向に沿う移
動を許容している。また、油圧モータ１４８は周
知の構成であり、この一実施例においては、駆動
軸１５０を高いトルクで約270度に渡つて回転駆
動できるものである。

尚、結合軸１３４、油圧シリンダ装置１３８並
びに油圧モータ１４８により、主軸回転機構１５
４が構成される。

このように、砥石装置１０は構成されているの
で、油圧シリンダ装置１３８の一方の油圧ポート
１４４ａに他方の油圧ポート１４４ｂより高い油
圧が作用することにより、ピストン１４２には図
中右方への圧力が作用し、結合軸１３４は右方に
移動する。このようにして、第１のスプライン軸
１３２と第１のボス１３６とは、第１１図に示す
ように互いに離間する。即ち、主軸２２は主軸回
転機構１５４とは断切した状態になされることに
なる。この状態において、主軸２２は電動モータ
１３０により高速で回転駆動される。

一方、他方の油圧ポート１４４ｂに一方の油圧
ポート１４４ａより高い油圧が作用することによ
り、ピストン１４２には図中左方への圧力が作用
し、結合軸１３４は左方に移動する。このように
して、第１のスプライン軸１３２と第１のボス１
３６とは、第１２図に示すように互いに結合し
て、結合軸１３４の回転により主軸２２が回転駆
動されるようになる。

尚、第１図に示すように、交換アーム本体５８
の揺動範囲の中速部の下方には、交換アーム組体
２８の把持部６０から脱落した砥石２０を、図示
しない廃棄ボツクスまで導くためのシユート１５
６が設けられている。

以上のように構成される砥石装置１０及び砥石
自動交換装置１２における作動を以下に説明す
る。

まず、砥石装置１０における砥石２０による研
削動作について説明する。

この研削動作時においては、第１１図に示すよ
うに、油圧シリンダ装置１３８の一方の油圧ポー
ト１４４ａに他方の油圧ポート１４４ｂより高い
油圧が作用しており、従つて、第１のスプライン
軸１３２及び第１のボス１３６は互いに離間して
いる。このようにして、主軸２２は電動モータ１
３０により高速回転駆動される状態となつてい
る。

一方、砥石自動交換装置１２にあつては、第１
図に一点鎖線で示ように、交換アーム組体２８及
びクイルアーム組体３０は、共にマガジン機構１
８に対向する待機位置に保持されている。

このようにして、砥石装置１０の主軸２２の先
端に、コレツトチヤツク４６を介して一体に取り
付けられた砥石２０は、電動モータ１３０の回転
駆動に伴つて、高速で回転駆動され、図示しない
被工作物を研削加工することになる。

ここで、交換アーム組体２８及びクイルアーム
組体３０は、前述した待機位置に保持された状態
において、第３図に示すように、スライド台移動
機構８４の他方の油圧ポート９２ｂには一方の油
圧ポート９２ａより高い油圧が作用しており、こ
の結果、スライド台２６は図中左方に移動されて
いる。また、同時に交換アーム移動機構６８の一
方の油圧ポート７６ａには他方の油圧ポート７６
ｂより高い油圧が作用しており、この結果、交換
アーム軸５６は図中右方に移動されている。

このようにして、クラツチ機構７８において
は、結合片８０と係止片８２とは互いに結合し
て、交換アーム軸５６とクイルアーム軸３４とは
一体回転するようになされている。

このような砥石２０による研削加工状態におい
て、加工時間が経過し、砥石２０が使用限界以上
に摩耗した場合には、砥石２０を交換することに
なる。

この砥石交換時には、まず、砥石装置１０にお
いて、電動モータ１３０の駆動が停止されると共
に、油圧シリンダ装置１３８の他方の油圧ポート
１４４ｂに一方の油圧ポート１４４ａより高い油
圧が作用することになる。このため、結合軸１３
４は図中左方に移動して、第１のスプライン軸１
３２と第１のボス１３６とは互いに結合する。こ
のようにして、主軸回転機構１５４の油圧モータ
１４８の駆動力により、主軸２２が回転駆動され
うる状態となる。

一方、この砥石交換時においては、砥石自動交
換装置１２は、まず、揺動機構６２のラツク６４
を移動させることにより、ピニオン６６を介して
交換アーム軸５６を回転させ、交換アーム本体５
８を、第１図中一点鎖線で示す待機位置から、実
線で示す交換位置まで揺動させる。この時、前述
したように、クラツチ機構７８は接続状態にある
ので、交換アーム軸５６の回転に伴つてクイルア
ーム軸３４も一体に回転し、従つて、クイルアー
ム本体３６も交換アーム本体５８と同様に待機位
置から交換位置まで揺動する。

このように交換アーム本体５８及びクイルアー
ム本体３６が共に交換位置にもたらされた状態
で、スライド台移動機構８４の一方の油圧ポート
９２ａには他方の油圧ポート９２ｂより高い油圧
が作用し、従つて、スライド台２６は図中右方に
移動して、第８図に示す状態となる。尚、第３図
に示す状態になる前に、交換アーム組体２８の把
持部６０においては、第９図において示すよう
に、油圧シリンダ装置１００の一方の油圧ポート
１０８ａに他方の油圧ポート１０８ｂより高い油
圧が作用することになる。このようにして、他方
の受体９６ｂはコイルばね９８の付勢力に抗して
一方の受体９６ａから大きく離間して、両受体９
６ａ，９６ｂ間に砥石２０の砥石本体２０ｂが挿
入され得る状態となる。

そして、第８図に示す状態に交換アーム組体２
８及びクイルアーム組体３０がもたらされた状態
において、交換アーム組体２８の把持部６０の両
受体９６ａ，９６ｂ間には、砥石２０の砥石本体
２０ｂが遊挿され、一方、クイルアーム組体３０
の係止部３８においては、これの透孔４４内にコ
レツトチヤツク４６のねじリング４８が挿入され
て、互いに係合するようになる。

尚、この状態において、クイルアーム本体３６
の円錐穴４０中には、支持台２４に固定された位
置決めピン４２が挿入されており、このようにし
て、係止部３５の透孔４４へのねじリング４８の
挿入が確実に実行されるようになされると共に、
この状態におけるクイルアーム組体３０の以後の
揺動が阻止されるようになされている。

一方、この第８図に示す状態において、砥石装
置１０の主軸回転機構１５４の油圧モータ１４８
が、駆動軸１５０を一方向に沿つて回転するよう
に駆動する。この駆動力は結合軸１３４を介して
主軸２２に伝えられ、主軸２２は高いトルクで、
且つ低い回転速度で約270度だけ回転駆動される。

ここで、コレツトチヤツク４６のねじリング４
８は、前述したようにクイルアーム組体３０の係
止部３８に係合して、その回転を禁止されてい
る。このため、この主軸２２の回動に伴つて、ね
じリング４８は固定リング５０に対して相対的に
回動することになり、このコレツトチヤツク４６
による砥石２０の固着が解除される。このように
して、砥石２０は主軸２２から取り外し可能な状
態となる。

この状態において、交換アーム組体２８の把持
部６０の他方の油圧ポート１０８ｂには、一方の
油圧ポート１０８ａより高い油圧が作用し、この
ため、他方の受体９６ｂはコイルばね９８により
付勢された状態で、砥石２０の砥石本体２０ｂを
一方の受体９６ａに対して押し付けることにな
る。このようにして、砥石２０はこの把持部６０
に把持されることになる。

この後、この状態から、交換アーム移動機構６
８の他方の油圧ポート７６ｂに一方の油圧ポート
７６ａより高い油圧が作用し、従つて、交換アー
ム軸５６は図中左方に移動して、第７図に示す状
態となる。この状態において、交換アーム組体２
８の把持部６０に把持された砥石２０は、主軸２
２から取り外されると共に、クラツチ機構７８は
断切され、クイルアーム組体３０は現在の状態を
保持したままで、交換アーム組体２８のみが揺動
可能な状態となる。

そして、揺動機構６２のラツク６４が前回とは
反対方向に移動することにより、交換アーム組体
２８は第１図中、交換位置から待機位置まで揺動
される。この揺動の途中において、把持部６０の
一方の油圧ポート１０８ａに他方の油圧ポート１
０８ｂより高い油圧が作用し、他方の受体９６ｂ
は一方の受体９６ａから離間する。このため、主
軸２２から取り外された摩耗した砥石２０は、把
持部６０から自重により脱落し、シユート１５６
を介して、図示しない廃棄ボツクス内に収納され
る。

このように、使用済の砥石２０を脱落させた後
の交換アーム組体２８は、更に、上方に揺動して
待機位置にもたらされる。ここで、この待機位置
にもたらされた交換アーム組体２８の把持部６０
に対向する位置には、新たに砥石装置１０に装置
される新品の砥石２０′がマガジン機構１８のマ
ガジン本体１１６の回転に応じてもたらされてい
る。

この状態から、交換アーム移動機構６８の一方
の油圧ポート７６ａに他方の油圧ポート７６ｂよ
り高い油圧が作用し、交換アーム軸５６は図中右
方に移動する。そして、把持部６０の他方の油圧
ポート１０８ｂに一方の油圧ポート１０８ａより
高い油圧が作用することにより、他方の受体９６
ｂは新品の砥石２０′の砥石本体２０b′を一方の
受体９６ａに押し上げる。このようにして、新品
の砥石２０′は把持部６０により把持されること
になる。

この後、交換アーム移動機構６８の他方の油圧
ポート７６ｂに一方の油圧ポート７６ａより高い
油圧が作用して、交換アーム軸５６は図中左方に
移動する。このようにして、新品の砥石２０′は
マガジン機構１８から取り出される。そして、揺
動機構６２のラツク６４が前回とは反対方向に移
動することにより、交換アーム本体５８は、これ
の把持部６０に新品の砥石２０′を把持した状態
で、待機位置から交換位置まで揺動する。

そして、交換位置まで交換アーム本体５８が揺
動した後、交換アーム移動機構６８の一方の油圧
ポート７６ａには、他方の油圧ポート７６ｂより
高い油圧が作用し、交換アーム軸５６は図中右方
に移動する。このようにして、把持部６０に把持
された新品の砥石２０′の軸部２０a′が、コレツ
トチヤツク４６内に挿入される。

この状態において、把持部６０の一方の油圧ポ
ート１０８ａには、他方の油圧ポート１０８ｂよ
り高い油圧が作用し、砥石２０′の把持部６０に
よる把持は解除される。この後、主軸回転機構１
５４の油圧モータ１４８が前回とは逆の他方向に
沿つて主軸２２を回動し、コレツトチヤツク４６
を緊締する。このようにして、新たな砥石２０′
は主軸２２にコレツトチヤツク４６を介して固着
される。

次に、スライド台移動機構８４の他方の油圧ポ
ート９２ｂに、一方の油圧ポート９２ａより高い
油圧が作用し、従つて、スライド台２６は図中左
方に移動する。この移動に伴つて、交換アーム組
体２８とクイルアーム組体３０とは共に一体に図
中左方に移動し、把持部６０は砥石２０′から離
れると共に、係止部３８はコレツトチヤツク４６
のねじリンク４８から離間することになる。

この後、揺動機構６２のラツク６４が前回とは
逆に移動して、交換アーム軸５６、及びこの交換
アーム軸５６とクラツチ機構７８を介して一体回
転可能に接続されたクイルアーム軸３４は、共に
回動して、交換アーム組体２８及びクイルアーム
組体３０は交換位置から待機位置まで一体に揺動
し、両者を待機位置に保持する。

一方、主軸回転機構１５４においては、油圧シ
リンダ装置１３８の一方の油圧ポート１４４ａに
他方の油圧ポート１４４ｂより高い油圧が作用
し、従つて、結合軸１３４は図中右方に移動され
て、第１のスプライン軸１３２と第１のボス１３
６とは、互いに離間する。このようにして、主軸
２２と主軸回転機構１５４とは断切された状態に
なり、主軸２２は電動モータ１３０により高速で
回転駆動され得る状態となる。

このようにして、砥石装置１０の主軸２２に
は、コレツトチヤツク４６を介して新たな砥石２
０′が、砥石自動交換装置１２により、自動的に
交換されて取り付けられることになる。

以上詳述したように、この一実施例によれば、
交換アーム軸５６とクイルアーム軸３４とを、ク
ラツチ機構７８を介してその回転が伝達されるよ
うにしている。このため、クラツチ機構７８が接
続された状態において、交換アーム軸５６とクイ
ルアーム軸３４とは互いに一体的に回転すること
になる。

一方、クラツチ機構７８が断切された状態にお
いて、交換アーム軸５６はクイルアーム軸３４を
固定したままで、独立して回転できるようにな
る。このようにして、交換アーム軸５６とクイル
アーム軸３４とを回転駆動するために、単に交換
アーム軸５６を回転駆動するための揺動機構６２
のみを設ければ良く、クイルアーム軸３４を回転
駆動するための手段が不要となる。従つて、砥石
自動交換装置１２の構成が大幅に簡略化されるこ
とになる。

また、交換アーム組体２８の把持部６０を主軸
２２に対して接離するための交換アーム移動機構
６８による交換アーム軸５６の移動により、クラ
ツチ機構７８の断・接を実行するようにしてい
る。このため、クラツチ機構７８を独立して断・
接させるための手段が不要となり、砥石自動交換
装置１２の構成が大幅に簡略化されることにな
る。

更に、交換アーム軸５６とクイルアーム軸３４
とを互いに同軸に、より詳細には、クイルアーム
軸３４の内部に交換アーム軸５６を収納するよう
に構成している。このようにして、交換アーム組
体２８及びクイルアーム組体３０の動作タイミン
グを簡単に取ることができるようになる。また、
クラツチ機構７８が断切された状態で、停止した
クイルアーム組体３０が揺動する交換アーム組体
２８に干渉することがなくなり、交換アーム組体
２８は良好に独立して揺動することができるよう
になる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定さ
れることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能である。

例えば、上述した一実施例では、工作機械とし
て砥石装置を用い、工具として砥石を用いるよう
に説明した。しかし、このような適用に限定され
ることなく、ドリル、フライス等他の工具や切削
機械に適用できることは言うまでもない。

また、上述した一実施例では、工具として消耗
性の工具、例えば砥石を用い、この砥石が使用許
容限度まで消耗した際に交換するための交換装置
について説明した。しかし、このような場合にの
み交換するのではなく、例えば、工具の種類を変
えるために交換する場合にも、この交換装置は適
用できることは言うまでもない。

（効果） 以上詳述したように、この発明に係る工具自動
交換装置は、複数の工具を着脱自在に保持するマ
ガジンと、ねじリングにより締付けられて、工具
が固着されるコレツトチヤツクを先端に有した工
作機械の主軸と、揺動可能、且つ軸方向に沿つて
移動可能に設けられ、前記ねじリングに係合する
ことにより、ねじリングの回転を禁止するクイル
アームと、このクイルアームによりねじリングの
回転を禁止した状態で、前記主軸を回転させるこ
とにより、主軸とねじリングとの間に相対回転を
生じせしめ、コレツトチヤツクを締緩させる主軸
回転機構と、前記主軸とマガジンとの間で揺動可
能、且つ軸方向に沿つて移動可能に設けられ、マ
ガジンに保持された工具の中の１個を取り出し
て、主軸の先端に取り付けるための交換アーム
と、前記クイルアームと交換アームとを揺動させ
る揺動機構と、前記クイルアームと交換アームと
を軸方向に沿つて移動させる移動機構とを具備す
る事を特徴としている。

従つて、この発明によれば、簡易な構成で確実
に工具の交換を行なうことのできる工具自動交換
装置が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る工具自動交換装置の一
実施例を工作機械としての砥石装置と共に示す正
面図；第２図は第１図の工具自動交換装置及び砥
石装置を示す側面図；第３図は工具自動交換装置
の交換機構を、交換アーム組体及びクイルアーム
組体が共に主軸から離間した状態で、取り出して
示す側断面図；第４図はクイルアーム組体の係止
部を取り出して示す正面図；第５図はコレツトチ
ヤツクを砥石が固着された状態で示す斜視図；第
６図はコレツトチヤツクの構成を、一部破断して
示す側部分断面図；第７図は交換機構を交換アー
ム組体のみが主軸から離間した状態で示す側断面
図；第８図は交換機構を交換アーム組体がコレツ
トチヤツクに取り付けられた砥石に係合し、クイ
ルアーム組体がコレツトチヤツクに係合した状態
で示す側断面図；第９図は交換アーム組体の把持
部の構成を一部断面を取つて示す背面図；第１０
図はマガジン機構の構成を一部断面を取つて示す
側部分断面図；第１１図は砥石装置の構成を、第
１のスプライン軸と第１のボスとが離間した状態
で示す側断面図；そして、第１２図は砥石装置の
構成を、第１のスプライン軸と第１のボスとが互
いに係合した状態で示す側断面図である。 図中、１０……砥石装置、１２……砥石自動交
換装置、１４……テーブル、１６……交換機構、
１８……マガジン機構、２０……砥石、２０ａ…
…軸部、２０ｂ……砥石本体、２２……主軸、２
４……支持台、２６……スライド台、２８……交
換アーム組体、３０……クイルアーム組体、３２
……ベアリング、３４……クイルアーム軸、３６
……クイルアーム本体、３８……係止部、４０…
…円錐穴、４２……位置決めピン、４４……透
孔、４６……コレツトチヤツク、４８……ねじリ
ング、４８ａ……内方フランジ、５０……固定リ
ング、５２……割りリング、５４……ベアリン
グ、５６……交換アーム軸、５８……交換アーム
本体、６０……把持部、６２……揺動機構、６４
……ラツク、６６……ピニオン、６８……交換ア
ーム移動機構、７０……シリンダ、７２……ピス
トンロツド、７４……ピストン、７６ａ，７６ｂ
……油圧ポート、７８……クラツチ機構、８０…
…係合片、８２……係止片、８４……スライド台
移動機構、８６……シリンダ、８８……ピスト
ン、９０……ピストンロツド、９２ａ，９２ｂ…
…油圧ポート、９４……把持部本体、９６ａ，９
６ｂ……受体、９８……引張コイルばね、１００
……油圧シリンダ装置、１０２……シリンダ、１
０４……ピストン、１０６……ピストンロツド、
１０８ａ，１０８ｂ……油圧ポート、１１０……
駆動モータ、１１２……伝達歯車機構、１１４…
…回転軸、１１６……マガジン本体、１１８……
透孔、１２０……側孔、１２２……係止ボール、
１２４……コイルばね、１２６……キヤツプ、１
２８……ハウジング、１３０……電動モータ、１
３２……第１のスプライン軸、１３４……結合
軸、１３６……第１のボス、１３８……油圧シリ
ンダ装置、１４０……シリンダ、１４２……ピス
トン、１４４ａ，１４４ｂ……油圧ポート、１４
６……第２のボス、１４８……油圧モータ、１５
０……駆動軸、１５２……第２のスプライン軸、
１５４……主軸回転機構、１５６……シユートで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の工具を着脱自在に保持するマガジン
   と、 ねじリングにより締付けられて、工具が固着さ
   れるコレツトチヤツクを先端に有した工作機械の
   主軸と、 揺動可能、且つ軸方向に沿つて移動可能に設け
   られ、前記ねじリングに係合することにより、ね
   じリングの回転を禁止するクイルアームと、 このクイルアームによりねじリングの回転を禁
   止した状態で、前記主軸を回転させることによ
   り、主軸とねじリングとの間に相対回転を生じせ
   しめ、コレツトチヤツクを締緩させる主軸回転機
   構と、 前記主軸とマガジンとの間で揺動可能、且つ軸
   方向に沿つて移動可能に設けられ、マガジンに保
   持された工具の中の１個を取り出して、主軸の先
   端に取り付けるための交換アームと、 前記クイルアームと交換アームとを揺動させる
   揺動機構と、 前記クイルアームと交換アームとを軸方向に沿
   つて移動させる移動機構とを具備する事を特徴と
   する工具自動交換装置。 ２ 前記交換アームとクイルアームとは、共通の
   揺動中心軸を有し、この揺動中心軸に沿つて移動
   可能になされている事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の工具自動交換装置。 ３ 前記クイルアームは交換アームの外周に、こ
   れと同軸に配設されている事を特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の工具自動交換装置。