JPH035392Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はマシニングセンタ等お工作機械に用い
る工具交換装置に関し、特に割出し回転される軸
に過負荷が生じ、駆動系部品に異常な力が加わつ
て破損するのを防止する過負荷防止装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、工作機械の主軸に保持された工具を
工具ポツトで支持されている工具に交換する自動
工具交換装置が知られている。この工具交換装置
は一般に、主軸と工具ポツトとの中間でこれらに
平行に延びる交換腕軸とその先端に取付けられた
工具保持用の交換腕とを有しており、工具交換に
際しては、交換腕が待機位置から主軸及び工具ポ
ツトの工具に係合するまで回転し、工具を保持し
た後前進して工具を主軸及び工具ポツトから引き
抜き、次いで両工具を交換すべく180度回転し、
その後後退して保持した工具を主軸及び工具ポツ
トに挿入し、工具を放してもとの位置に回転して
戻るように作動する。このように、交換腕は回転
運動及び前進後退の直線運動を行うものであり、
この運動には主として流体圧が使用されていた。
しかし、流体圧による作動は、作動時間が遅く又
作動時間を所望に応じて変えることが困難である
こと、流体圧装置の保守管理が容易でなく又費用
が高くなる等の欠点があつた。

本出願人はかかる欠点を解消した新規な工具交
換装置を開発し、さきに特許出願した（特願昭56
−135411，特開昭58−45836）。特開昭58−45836
号公報に開示の装置は、交換腕を支持した交換腕
軸を、該交換腕軸に平行なカム軸に設けた複数の
カム要素により回転及び前進後退運動させるもの
である。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記公開公報に開示の装置は、交換腕軸の各種
運動がカム要素からなる機械的部材で行われるた
め、費用が安く保守管理が容易であり、また作動
が極めて早いばかりでなく、カム軸の回転速度を
変えることにより作動速度を容易に変更できる等
の種々な利点を有するものである。ところが、上
記装置にも若干の問題点があつた。即ち、自動工
具交換時に何等かのタイミングの狂いが生じ、交
換腕が回転不能になつた際、交換腕軸にカム軸の
カム要素による回転力が加わると駆動系部品に破
損が生じる恐れがあつた。特に、カムの有効部分
の始点、終点付近では従動側に過大な力が加わ
り、従動側の駆動系部品に破損が生じることがあ
つた。

従つて、本考案の目的はこのようなカム要素を
用いて交換腕軸を回転させる構造において、タイ
ミング狂い等の干渉事故が生じても、交換腕軸の
駆動系部品に過大な負荷が加わつて破損すること
を防止する過負荷防止装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するため、図面の実施
例に示すように、カム要素９で作動され交換腕軸
３を回転駆動する駆動伝達部材２０として、通常
使用される単一構造のセグメントギヤに代えて、
カム要素９で回転駆動される第一伝達部材２２
と、この第一伝達部材２２に回転可能に保持され
且つ交換腕軸３の第一ギヤ４に噛み合う第二ギヤ
２８を有する第二伝達部材２３と、第一及び第二
伝達部材を通常は所定の角度位置関係に保持する
よう、第一伝達部材及び第二伝達部材に内蔵され
たばね２７とを有するものを用い、更に、カム軸
６が所定の回転角度位置に達したことを検出する
第一検出手段（リミツトスイツチ３０）と、交換
腕軸３が所定の回転角度位置に達したことを検出
する第二検出手段（リミツトスイツチ３１）と、
これらの検出手段からの信号によりカム軸６と交
換腕軸３との間に位相差が生じたことを検出する
手段を設けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成の装置において、通常の作動時には、
第一伝達部材２２と第二伝達部材２３とは、ばね
２７によつて所定の角度位置関係に保持され、一
体となつて回転し、交換腕軸３をカム軸６の回転
に追従させて回転駆動する。ところが、何等から
の理由により、交換腕軸３に大きい負荷が加わる
と、ばね２７がたわんで第一伝達部材が第二伝達
部材に対して回転する。かくして、駆動系部品に
過大な力が加わつて部品を破損させることが回避
される。また、この時ばね２７のたわみにより、
カム軸６と交換腕軸３とに位相のずれが生じる
が、この位相差の発生はリミツトスイツチ３０，
３１で検出され、次動作に入る前に機械を停止さ
せる。従つて、異常が発生した状態のままで次動
作に入り、重大な事故を引き起こすと言うことが
避けられる。

また、上記したように駆動伝達部材２０が、第
一伝達部材２２とそれに回転可能に保持された第
二伝達部材２３と内蔵されたばね２７とから構成
されるので、組み立てに当つては、予め駆動伝達
部材２０を組み立てた後、それを支持軸１７に取
付けることができ、組み立て作業が容易となる。
更に、ばね２７を内蔵させているので、全体がコ
ンパクトで、通常の単一構造のセグメントギヤよ
りもあまり大きくする必要がなく、狭いギヤボツ
クス内に組み込むことができる。しかも、過負荷
が生じたことを駆動伝達部材２０とは離れた位置
に配置したリミツトスイツチ３０，３１で検出で
きるので、駆動伝達部材２０には第一伝達部材２
２と第二伝達部材２３との相対的な変位を検出す
るための検出手段を設ける必要がなく、この点か
らも駆動伝達部材２０を狭いギアボツクス内に組
み込むことが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面に示す本考案の好適な実施例を詳細
に説明する。

第１図は特開昭58−45836号公報に開示の工具
交換装置に本考案を適用した例を示すものであ
る。なお、本考案はこの工具交換装置に限定され
ず他の任意の工具交換装置に適用しうることは言
うまでもない。第１図において、１は両端に工具
２Ａ，２Ｂを保持しうる交換腕で、該交換腕１は
その中間部を交換腕軸３先端に取付けて保持され
る。交換腕軸３は工作機械の主軸（図示せず）及
び工具ポツト（図示せず）の中間でこれらに平行
に延びており、回転可能且つ軸方向移動可能に設
けられる。第１図では交換腕軸３は前進位置にあ
る状態を示している。交換腕軸３には第一ギヤ４
及び環状溝片５等が設けられる。

交換腕軸３に平行にカム軸６が設けられ、カム
軸６は適当な減速機構を介してモータ７で駆動さ
れる。このカム軸６はカム要素８，９，１０を保
持する。カム要素８は円筒カムであり、支点１２
と中心に揺動するレバー１３を介して環状溝片５
及び交換腕軸３を前進及び後退させるよう作用す
る。カム要素９はカム溝１４を有する面カムであ
り、カム溝１４には交換腕軸３に平行な軸線Ｘ−
Ｘを中心として回転可能な駆動伝達部材２０に保
持されたカムフオロワ２１が係合する。駆動伝達
部材２０は本考案の要部をなすものであり、詳細
は後述する。カム要素１０はマルタ車１５のマル
タ溝に係合するカムローラであり、マルタ車１５
を間欠回転させるよう作用する。マルタ車１５は
ギヤ１６に連結されており、ギヤ１６は前進位置
にある交換腕軸３の第一ギヤ４に噛み合う位置に
設けられる。

駆動伝達部材２０は、第２図，第３図に示すよ
うに軸線Ｘ−Ｘを中心とする支持軸１７に回転可
能に保持された第一伝達部材２２と、該第一伝達
部材に軸線Ｘ−Ｘを中心として回転可能に保持さ
れた第二伝達部材２３を有する。なお、第一伝達
部材２２に第二伝達部材２３を保持させる構造と
して、図示実施例では第一伝達部材２２に軸部を
設け、その軸部に第二伝達部材２３の穴を嵌合さ
せているが、この代わりに、軸部を第二伝達部材
に設け、第一伝達部材にはその軸部を挿入させる
穴を設け、その軸部と穴との嵌合により第一伝達
部材に第二伝達部材を保持させる構造としてもよ
い。この場合には、第二伝達部材２３が支持軸１
７に保持されることとなる。

第一伝達部材２２は大きい凹所２４を有し、一
方第二伝達部材２３は凹所２４の中に位置する小
さい突出部２５を有する。従つて、第一伝達部材
２２と第二伝達部材２３とは軸線Ｘ−Ｘを中心と
して、且つ凹所２４と突出部２５との間の間隙で
定まる角度範囲内で相対的に回転可能である。更
に、第一伝達部材２２は、前記凹所２４内及び突
出部２５内に突出するように取付けられたピン２
６を有し、該ピン２６は皿ばね２７を保持する。
この皿ばね２７は第二伝達部材２３の突出部２５
を第一伝達部材２２の凹所２４の右側面（第３
図）に押し付ける。しかして、皿ばね２７は第一
及び第二伝達部材を所定の角度位置関係に保持す
る作用をする。なお、皿ばねに代えて、他の形式
のばねが用いられてもよい。

第一伝達部材２２は、カム要素９のカム溝１４
に係合するカムフオロワ２１を保持し、従つてカ
ム要素９により回転駆動される。一方、第二伝達
部材２３には交換腕軸３の第一ギヤ４に噛み合う
第二ギヤ即ちセグメントギヤ２８が形成されてい
る。伝達部材２０は、そのセグメントギヤ２８が
後退位置にある交換腕軸３上の第一ギヤ４（第１
図二点鎖線参照）に噛み合う位置に設けられる。

第１図において、カム軸６の近傍には、カム軸
が所定の回転角度位置に来たことを検出するリミ
ツトスイツチ３０が設けられ、また、後退位置に
ある交換腕軸３の後端近傍にも、交換腕軸３後端
のドグ３２で作動されて交換腕軸３が所定の回転
角度位置に来たことを検出するリミツトスイツチ
３１が設けられる。これらのリミツトスイツチ３
０，３１の信号は、制御装置（示せず）に送ら
れ、該制御装置は、両リミツトスイツチ３０，３
１の信号が同時にオンの時には、カム軸６と交換
腕軸３とが正確に同期して回転していると判断
し、また、一方のみがオンの時にはカム軸６と交
換腕軸３との間に位相差が生じたものと判断す
る。すなわち、この制御装置は、リミツトスイツ
チ３０，３１の信号からカム軸と交換腕軸との間
に位相差が生じたことを検出する手段を構成す
る。

次に、上記装置の作動を説明する。通常交換腕
軸３は後退位置にあり、第一ギヤ４は駆動伝達部
材２０の第二ギヤ２８に噛み合つている。モータ
７が作動されてカム軸６が回転すると、カム軸６
上の各カム要素が回転し、各カム要素の特性に従
つて交換腕軸３を駆動する。即ち、まずカム要素
９が駆動伝達部材２０を第３図で反時計方向に回
転させて交換腕軸３を回転させ、交換腕１を待機
位置から、主軸及び工具ポツトの工具に係合し保
持する位置に回転させる。次にカム要素８がレバ
ー１３を介して交換腕軸３を前進させ、交換腕１
に保持した工具を主軸及び工具ポツトから引き抜
き、次にカム要素１０がマルタ車１５及びギヤ１
６を介して交換腕軸３を180度回転させて、交換
腕１の工具を入れ換える。その後カム要素８が交
換腕軸３を後退させて交換腕１に保持した工具を
主軸及び工具ポツトに挿入し、次いで再びカム要
素９が交換腕軸３を反対方向に回転させてもとの
待機位置に戻す。以上の工程のうち、カム要素９
が駆動伝達部材２０を第３図において反時計方向
に回転させて交換腕軸３を時計方向に回転させる
場合において、何等のトラブルがなければ、駆動
伝達部材２０の第一伝達部材２２と第二伝達部材
２３とは第３図に示す角度位置関係に皿ばね２７
により保持されており、交換腕軸３はカム軸６の
回転に従つて回転する。ところがタイミングの狂
い等の干渉事故が生じて、交換腕１或いは交換腕
軸３が回転不能になると、交換腕軸３の第一ギヤ
に噛み合う第二ギヤ２８も回転不能となる。この
場合には、第一伝達部材２２のみが皿ばね２７を
たわませながら第二伝達部材２３に対して回転
し、駆動系部品に過大な負荷が加わるのを防止
し、部品の破損事故を防止する。また、この際皿
ばねのたわみによりカム軸６と交換腕軸３との間
に生じる位相差をリミツトスイツチ３０，３１に
より検知し、次動作に入る前に機械を停止させ
る。かくして、カム要素９で交換腕軸３を回転さ
せる際の過負荷が防止され、且つ異常事態が検出
される。

なお、上記実施例では工具交換工程の最初にお
いて、カム要素９が交換腕軸３を第３図の時計方
向に回転させる際の過負荷防止を行つているが、
皿ばねの配置位置を逆にして工具交換工程の終了
前に交換腕軸３を反時計方向に回転させる際の過
負荷防止を図つてもよい。更に、第一伝達部材２
２を軸線Ｘ−Ｘを中心として相対的に回転可能な
二つの部品に分割し、両者の間に通常は両者を所
定の角度位置関係に保持するばねを、皿ばね２７
とは反対方向に配置してもよい。こうすると、交
換腕軸３の両方向の回転時の過負荷防止が可能と
なる。また上記実施例ではカム要素９と交換腕軸
３との間の駆動伝達部材２０に本考案を適用した
が、本考案はカム要素１０と交換腕軸３との間の
駆動伝達部材（マルタ車１５とギヤ１６）にも適
用可能である。即ち、マルタ車１５とギヤ１６と
を相対的に回転可能とし、且つ両者の間に両者を
所定の角度位置関係に保持するばねを配置するこ
とにより、カム要素１０作動時における過負荷を
防止できる。

〔考案の効果〕

以上の如く、本考案によればカム要素により、
交換腕軸を回転駆動する際に生じる過負荷を防止
し、且つその異常事態を検出することができ、駆
動系部品の破損を防止しうる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図であり、交
換腕軸３を前進位置で示している。第２図，第３
図は本考案の要部をなす駆動伝達部材２０及びそ
の近傍の断面図及び側面図である。 １……交換腕、２Ａ，２Ｂ……工具、３……交
換腕軸、４……第一ギヤ、６……カム軸、９……
カム要素、２０……駆動伝達部材、２１……カム
フオロワ、２２……第一伝達部材、２３……第二
伝達部材、２７……皿ばね、２８……第二ギヤ、
３０，３１……リミツトスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸で支持された工具と主軸に平行な工具ポツ
   トで支持された工具とを交換するため、両工具を
   保持して旋回可能な交換腕と、該交換腕の中間部
   を支持し、且つ前記主軸と工具ポツトとの中間で
   これらに平行に延びる交換腕軸と、該交換腕軸に
   固定された第一ギヤと、該交換腕軸に平行に延び
   るカム軸と、該カム軸に取付けられたカム要素
   と、前記カム軸に平行な支持軸に回転可能に保持
   され、前記カム要素で作動され前記交換腕軸の第
   一ギヤを回転駆動する駆動伝達部材とを有する工
   作機械の工具交換装置において、前記駆動伝達部
   材を、前記カム要素によつて前記支持軸を中心と
   して回転駆動される第一伝達部材と、該第一伝達
   部材に、前記支持軸を中心として回転しうるよ
   う、回転可能に保持され、且つ前記第一ギヤに噛
   み合う第二ギヤを有する第二伝達部材と、前記第
   一及び第二伝達部材を通常は所定の角度位置関係
   に保持するよう、前記第一及び第二伝達部材に内
   蔵されたばねで構成し、更に、前記カム軸が所定
   の回転角度位置に達したことを検出する第一検出
   手段と、前記交換腕軸が所定の回転角度位に達し
   たことを検出する第二検出手段と前記第一及び第
   二検出手段の信号により、カム軸と交換腕軸との
   間に位相差が生じたことを検出する手段を設けた
   ことを特徴とする工作機械の工具交換装置におけ
   る過負荷防止装置。