JPH04365533A - 自動交換装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動交換装置、たとえば
工作機械のツールマガジンとスピンドルの間で工具の交
換を行う自動工具交換装置に関するものである。以下の
説明では自動工具交換装置について説明するが、本発明
はワーク等にも適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動工具交換装置はツールマガジ
ンとスピンドルの間を移動可能な装置本体を有し、装置
本体には工具を着脱自在に保持するための爪が設けられ
ている。爪は装置本体の基部（基台）と相対的に、例え
ば上下、前後、回転の３方向に移動可能な構成になって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動工具交換装
置においては、爪を前記３方向に動かすために上下用、
前後用、回転用に１つづつ、合計３つの駆動装置が設け
られている。駆動装置としてはモータやピストン・シリ
ンダ機構等が用いられる。このため、自動工具交換装置
が大型・大重量となって、その取付スペースが大きくな
るばかりかメンテナンスの面でもマイナスであった。

【０００４】本発明は、小型化可能で取付スペースが小
さく、しかも調整が容易な自動工具交換装置を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、基台２
３と、基台２３と相対的に第１，２，３方向に移動可能
であって工具又ワークを着脱自在に保持する２組の爪１
２１と、爪１２１を第１，２，３方向に移動するための
第１，２，３の移動機構７０、１００、１３０と、第１
，２，３の移動機構７０、１００、１３０を動かすため
の共通の駆動手段５０と、を備えていて、第１，２，３
の移動機構７０、１００、１３０が１つの駆動手段５０
によって駆動される構成になっていることを特徴とする
自動交換装置である。

【０００６】

【作用】工具交換動作の一例を説明する。先ず、装置本
体４０をツールマガジン１６側に配置し、一方の爪１２
１でツールマガジン１６から新しい工具を抜き取る。次
に、装置本体４０をスピンドル１５側に移動する。そし
て、他方の爪１２１でスピンドル１５から使用剤の工具
を抜き取り、一方の爪１２１で新しい工具をスピンドル
１５に挿入する。さらに、装置本体４０を再びツールマ
ガジン１６側に移動して他方の爪１２１で使用剤の工具
をツールマガジン１６に返却する。以上の動作において
、一方及び他方の爪１２１は第１，２，３の移動機構７
０，１００，１３０によって第１，２，３方向に適宜移
動する。第１，２，３の移動機構７０，１００，１３０
は共通の駆動手段５０によって駆動される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による自動工具交換装置２０（Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｃ　　Ｔｏｏｌ　　Ｃｈａｎｇｅｒ、以下
ＡＴＣと略す）を備えた工作機械１０を示す正面図、図
２はその側面図である。ベッド１１の上にはテーブル１
２がＸ方向とＹ方向に移動可能に設定してある。ベッド
１１にはコラム１３が設けてあり、コラム１３は鉛直上
方に伸びている。コラム１３にはＺ方向に移動可能なヘ
ッド１４が設定してある。ヘッド１４はテーブル１２の
上方に位置している。ヘッド１４にはスピンドル１５が
回転可能に設けてあり、スピンドル１５にはツールＴが
挿入してある。コラム１３の側面には、スプロケット（
図示せず）とローラチェーン９によって形成されるエン
ドレス軌道を備えたツールマガジン１６が設けてある。 ローラチェーン９には多数のポットＰｉが設定してあり
、ポットＰｉには工具Ｔｉが収納できる。ポットＰｉは
エンドレス軌道に沿って間欠的に送られ、所定の工具Ｔ
ｉが工具交換位置に適宜移送される構成になっている。 ポットＰｉに収納される工具Ｔｉの軸はＸ方向に向いて
いる。エンドレス軌道はテーブル１２の後方に位置する
ので、テーブル１２の移動の障害にならない。これらの
各要素や説明を省略した他の要素は操作盤１８によって
操作可能である。スピンドル１５とツールマガジン１６
の間にはＡＴＣ２０が設けてある。

【０００８】以下ＡＴＣ２０について詳しく説明する。 コラム１３にはＡＴＣハウジング２１が固定関係に設け
てある。ＡＴＣハウジング２１の一方側にはモータ２８
が設置してあり、モータ２８の出力軸には歯車２４が固
定してある。ＡＴＣハウジング２１の他方側には、歯車
２１ａ付の旋回軸２２がベアリング３０を介して回転可
能に設けてある。歯車２４と歯車２１ａの間には歯車列
からなる減速機構２２ａが配置してある。旋回軸２２は
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の全てに対して傾斜している。例えば、
−Ｘ，Ｙ，Ｘ方向に対し等しい角度をとるように傾斜さ
せる。旋回軸２２には旋回ブラケット２９が固定してあ
り、その先端に基台２３が固定してある。基台２３は旋
回軸２２に対して例えば４５°の角度で傾斜するように
設ける。基台２３にはＡＴＣ本体４０が設置してある。 ＡＴＣ本体４０は旋回軸２２を中心にして全体的に旋回
可能である。

【０００９】以下ＡＴＣ本体４０の構造を詳しく説明す
る。なお、簡単のため、図４に示すようにＡＴＣ本体に
関して前後（ｆｒｏｎｔ，ｂａｃｋ）、上下（ｔｏｐ，
ｂｏｔｔｏｍ）を定める。ＡＴＣ本体４０は一方の側部
に屈曲した板状の旋回スライド４１を備え、これは基台
２３に固定関係に設けてある。旋回スライドの上部と下
部にはその長手方向に沿って、すなわち前後方向にクロ
スロラーウェー４２が設けてある。旋回スライド４１の
外側にはＡＴＣ本体４０を全体的に囲むように薄肉のＡ
ＴＣカバー４３が固定してある。旋回スライド４１の側
方にはクロスロラーウェー４２を介してスライダ４４が
設けてあり、スライダ４４は旋回スライド４１と相対的
に前後方向に移動可能である。

【００１０】スライダ４４にはアームを前後、上下移動
及び回転移動させるための前後移動機構７０、上下移動
機構１００及び回転（移動）機構１３０が設定してある
。図９に示すように、この３つの移動機構を駆動するた
めのシリンダ・ピストン機構５０が前後方向に沿ってス
ライダ４４に設定されている。シリンダ５１は取付フラ
ンジ５１ａを有し、ボルトを介してスライダ４４に固定
してある。シリンダ５１の両端はエンドカバー５２，５
３によって閉じてある。一方のエンドカバー５３にはパ
イプ５４が接続してあり、これはシリンダ内の左室５５
に通じている。シリンダの他端部には別のパイプ５７が
接続してあり、シリンダの右室５６に通じている。

【００１１】シリンダ５１内にはピストン５８がシリン
ダ５１に沿って前後方向に移動可能に設けてある。ピス
トンの両端近くには環状溝が形成してありそこにＯリン
グ５９が設定してある。ピストンの上部にはラック６０
が形成してあり、ラック６０の一部分はシリンダ中央部
に設けられた開口５１ａに対向している。

【００１２】ピストン５８の上方には、カム軸１６１が
ベアリング６４を介して回転可能に設けてある。カム軸
１６１はピストン５８に直交するように設けられ、ＡＴ
Ｃ本体４０を左右方向に横断している。カム軸１６１は
一体的に形成された平歯車１６２を有し、この平歯車１
６２の下部はシリンダ開口５１ａから下方に突出してい
る。平歯車１６２はシリンダ開口５１ａに対向したラッ
ク６０と係合している。カム軸１６１には前後用カム６
２、回転用カム６１、上下用カム６３がキーを介して設
けてあり、３つのカムはカム軸１６１と一体で回転する
。

【００１３】図１０，１１，１８を参照して前後移動機
構７０について説明する。前後移動機構７０はスライダ
４４を旋回スライド４１に対して前後方向に、クロスロ
ラーウェー４２に沿って移動させるための機構である。 図１０に示す形状を持つ前後用カム６２がカム軸１６１
と一体回転可能に設けてある。前後用カム６３の後方に
はロッドガイド７１が前後方向に配置してある。ロッド
ガイド７１は円柱穴７１ａを有し、その一端がバネ受け
７２によって閉じてある。ロッドガイド７１はその前端
部で径方向に張り出した取付フランジ７１ｂを有し、取
付フランジ７１ｂがボルトによってスライダ４４の後端
部に固定してある。

【００１４】ロッドガイド７１の円柱穴７１ａにはスラ
イド体７３が挿入してある。スライド体７３は円柱穴７
１ａに沿って前後方向に往復移動可能である。スライド
体７３の前部にはピン７４を介してローラ７５が回転可
能に取付けてあり、ローラ７５が前後用カム６２に接触
する構成になっている。スライド体７３にはその中間部
から後端にかけて円柱穴７３ａが形成してあり、この円
柱穴７３ａの底部とバネ受け７２の間にバネ７６が配置
してある。バネ７６はスライド体７３を常に前後用カム
６２に押圧する方向に働く。スライド体７３の上部には
ラック７７が形成してある。

【００１５】ロッドガイド７１の中間部には、軸設定部
７１ｃがロッドガイドの上方に突出するように形成して
ある。軸設定部７１ｃは円柱状穴７１ｄを有する。円柱
状穴７１ｄはロッドガイド７１の軸方向に直交するよう
に形成され、その中央下部がロッドガイト７１の円柱穴
７１ａに開口している。軸設定部７１ｃの円柱状穴７１
ｄには平歯車７９付の軸７８が回転可能に配置してあり
、この平歯車７９はスライド体７３のラック７７に係合
している。

【００１６】軸７８は図１１に示すように軸設定部７１
ａから突出していて、突出部にはアーム８０が取付けて
ある。アーム８０の先端にはピン８１を介してローラ８
２が回転可能に設けてある。軸７８が回転するとローラ
８２はアーム８０の腕の長さを半径とする軸７８回りの
円運動を行い、軸７８の回りに半円を描くように移動す
る。従って、半円の終始端間の距離はアーム８０の腕の
長さの２倍に相当する。

【００１７】アーム８０先端のローラ８２は、図１８に
示すように、ローラガイド８３の上下方向案内溝８３ａ
に係合している。ローラガイド８３は旋回スライド４１
の後端部にボルトを介して固定してある。また、第５に
示すように近接スイッチ１７５が設けてあり、旋回スラ
イド４１の前後移動を検出する。

【００１８】以上説明した前後移動機構７０によって、
スライダ４４が旋回スライド４１と相対的に前後方向に
平行移動する構成になっている。スライダ４４の下端部
には平板状のアームブラケット９０がボルトで固定して
ある。アームブラケット９０はＡＴＣ本体４０の底面と
平行に配置されている。図６の１７７も近接スイッチで
ある。また図５の１７５は調整ライナである。

【００１９】図４，１２〜１４を参照して上下移動機構
１００について説明する。円板状の上下用カム６３の側
面には溝１０１が形成してある。溝１０１の所定部分に
対応する上下用カム６３の外周にはわずかな凸部が設け
られていて、この凸部を検知できるように近接スイッチ
１７６が配置してある。近接スイッチ１７６でローラ１
０７が溝１０１の所定部分に係合していることを検知す
ることによって、アームブラケット９０の上下位置を検
知できる。

【００２０】アームブラケット９０の側面には、ほぼ三
角板状の軸受プレート１０２が上下用カム６３と平行に
ボルトで固定してある。軸受プレート１０２は上下用カ
ム６３の隣りに所定の距離をおいて位置している。軸受
プレート１０２の上部とスライダ４４の後方上部の間に
は、支点軸１０３がカム軸１６１と平行に固定してある
。

【００２１】支点軸１０３にはＬ字形のレバー１０４が
回転可能に設けられている。Ｌ字形のレバー１０４は短
辺部と長辺部からなり、短辺部には貫通穴が設けてある
。その貫通穴に支点軸１０３が挿入されている。長辺部
の根本の部分は軸受プレート１０２と上下用カム６３の
間に位置する。レバー１０４の長辺部先端には１対のフ
ック１０５が固定してある。レバー１０４の長辺部中間
にはローラ軸１０６が設けてあり、ローラ軸１０６の先
端にはローラ１０７が回転可能に取付けてある。ローラ
１０７は上下用カム６３の溝１０１に係合している。

【００２２】アームブラケット９０の下方には平板状の
上下ブラケット１０８が配置してある。アームブラケッ
ト９０の下面には上下ブラケット１０８の形状に対応し
た浅い凹所９０ａが形成してあり、凹所９０ａの端には
穴が形成してある。上下ブラケット１０８には上下軸１
０９の下端が固定してあり、上下軸１０９はアームブラ
ケット９０の穴を貫通して上方に伸びている。上下軸１
０９はハウジング１６０に設けられた上下方向の穴を貫
通している。この穴にはボールブシュ１７１が設けてあ
って、ボールブシュ１７１は上下軸１０９がスムーズに
上下移動できるように案内している。上下軸１０９はＡ
ＴＣ本体４０の全高とほぼ同じ長さをもち、その上端部
には２つの拡径部１０９ａが所定の間隔をおいて設けて
ある。２つの拡径部１０９ａの間にはフック１０５の先
端が摺動可能に係合している。レバー１０４と上下軸１
０９の側方には伸縮式のアームカバ１７８が設けてある
。アームカバ１７８の下端は図１２に示すようにハウジ
ング１６０の上面に固定してある。

【００２３】円筒状のガイドスリーブ１１０がアームブ
ラケット９０に固定してあり、アームブラケットから下
方に突出している。上下ブラケット１０８は大径の穴を
有し、ガイドスリーブ１１０がその穴を貫通している。 上下ブラケット１０８はガイドスリーブ１１０に沿って
上下移動可能である。上下ブラケット１０８には爪ブラ
ケット１１１が設置してある。爪ブラケット１１１とガ
イドスリーブ１１０の間にはブシュ１１９が配置してあ
る。アームブラケット９０下面にはガイド１７２が固定
してあり、爪ブラケット１１１を案内する構成になって
いる。図１３で１７３は配油板である。配油板１７３に
は配管系１８０が接続してある。

【００２４】爪ブラケット１１１の両端部にはそれぞれ
１対の爪１１２が設けてある。爪１１２は支点１１３を
中心に開閉可能に設定してある。１対の爪１１２の間に
はバネ１１４が配置され、爪１１２の先端が閉じるよう
に押圧している。爪ブラケットの上部は板状のカバー１
１６によっておおわれ、爪１１２の根本よりの部分もカ
バー１１６によっておおわれている。

【００２５】１対の爪１１２の後端の間にはストップ機
構１１５が設置してある。ストップ機構１１５は、バネ
１１６によって上下動可能なストッパ１１７と、ストッ
パ１１７を下方に引込めるための縦方向ピン１１８から
構成される。ピン１１８はアームブラケット９０の所定
位置に固定されている。爪ブラケット１１１が下方位置
にあってそこから上方に移動しながら図１４に示す位置
にきた時に、ピン１１８がストッパ１１７を下方に押し
込んで爪１１２を開放可能な状態にする。これ以外の位
置では、爪１１２が開放不能のロック状態となるため、
爪１１２に保持された工具が移送途中に落下する危険が
ない。カバー１１６のストッパ１１７に対応する位置に
はピン１１８のための穴が設けてある。

【００２６】爪ブラケット１１１の下側には円筒状のア
ウタスリーブ１２０が設けてあり、ガイドスリーブ１１
０を囲んでいる。アウタスリーブ１２０には、カム溝１
２１が縦方向に２本形成され対向位置に配置されている
。

【００２７】ガイドスリーブ１１０の円筒穴の中には回
転用軸１２３が回転可能に設けてある。回転用軸１２３
の下部にはローラ受１２５が軸１２３と一体的に回転す
るように設けてある。ローラ受１２５には、２つのカム
フォロワ１２２が対向する位置に設けてある。カムフォ
ロワ１２２はカム溝１２１に係合している。旋回軸１２
３の下端部とローラ受１２５の間にはシュパリング１２
６が配置されている。アウタスリーブ１２０の外側には
カバー１２７が設けてある。

【００２８】以上説明した上下移動機構１００によって
、上下ブラケット１０８及び爪ブラケット１１１がアー
ムブラケット９０と相対的に上下方向に平行移動する構
成になっている。

【００２９】図５、１５、１６を参照して旋回機構１３
０について説明する。旋回機構１３０は爪ブラケット１
１１を１８０°の回転角で反時計方向に（ＡＴＣ本体の
上方から見て）回転させる働きをもつ。図１５に示す形
状の回転用カム６２がシャフト１６１に一体回転可能に
設けてある。アーム旋回用カム６２の前方には、円柱穴
１３１ａを有するロッドガイド１３１がスライダ４４に
固定関係に設けてある。ロッドガイド１３１の円柱穴１
３１ａにはピストンロッド１３２が前後方向に往復移動
可能に挿入してある。ピストンロッド１３２の後端（回
転用カムの側）は２股に別れていて、そこにピン１３３
を介してローラ１３４が回転可能に設けてある。ロッド
ガイド１３１の前端にはバネホルダ１３５が固定してあ
る。ピストンロッド１３２前端とバネホルダ１３５の間
にはバネ１３６が配置してある。バネ１３６がピストン
ロッド１３２を後方に押圧し、ローラ１３４が常にアー
ム旋回用カム６２に当接するようになっている。

【００３０】ピストンロッド１３２のやや後方寄りには
上下方向に穴が設けてあり、そこに軸付のローラ１３７
が設定してある。ローラ１３７のほとんどの部分はピス
トンロッド１３２から下方に突出している。

【００３１】ピストンロッド１３２の下方にはノッチ軸
１３８が上下方向に設けてある。ノッチ軸１３８は、ア
ームブラケット９０に固定され上方に突出している縦方
向シャフト１３９に設定してあり、ノッチ軸１３８はシ
ャフト１３９を中心にして回転可能である。ノッチ軸１
３８の上部にはＵ字形の溝１４０が形成してあり、溝１
４０にはローラ１３７が係合している。

【００３２】ノッチ軸１３８の側面図、断面図、一方及
び他方の端面図を１９〜２２に示す。Ｕ字形溝１４０は
開放端と閉鎖端を有する。閉鎖端は半円状でありその中
心はノッチ軸１３８の回転軸１４１ａに一致している。 開放端は回転軸１４１ａから多少ずれている。Ｕ字溝１
４０の幅はローラ１３７に対応している。ローラの往復
移動経路は前後方向であり、しかもノッチ軸１３８の回
転軸１４１ａから幾分ずれている（図５参照）。従って
、ピストンロッド１３２及びローラ１３４が往復運動す
るとノッチ軸１３８は所定の回転角で往復円弧運動を行
う。回転角は例えば９０°に設定できる。

【００３３】ノッチ軸１３８の外側にはベアリングを介
してベアリングハウジング１５０が設けてある。ノッチ
軸１３８とベアリングハウジング１５０は、以下で説明
する一方向クラッチ機構１７０を介して連結されている
。

【００３４】ノッチ軸１３８の中間部には４つの切欠き
１４１が等間隔で形成してある。ベアリングハウジング
１５０の内周面には４つのノッチ用凹所１５１が等間隔
で形成してある。ノッチ軸１３８の切欠き１４１とベア
リングハウジング１５０のノッチ用凹所１５１は整列可
能に配置される。図１６に示すように、ノッチ用凹所１
５１にはそれぞれノッチ１５２が配置してある。ノッチ
１５２はノッチ用凹所１５１の外側に設置されたショー
トプランジャ１５３によって内側に押圧されている。

【００３５】図１６で、ノッチ軸１３８が時計方向に回
転する時にのみノッチ１５２が切欠き１４１に係合して
ベアリングハウジング１５０も同方向に回転する。ノッ
チ軸１３８が反時計方向に回転する時には、ノッチがノ
ッチ用凹所１５１内に収容され、ベアリングハウジング
１５０は回転しない。

【００３６】ベアリングハウジング１５０の外側には４
つのローラ用凹所１５４が等間隔に形成してある。図１
６では１つのローラ用凹所１５４内にローラ１５５が係
合している。ローラ１５５は棒状のローラ支持部材１５
６の一端に回転可能に設けてある。ローラ支持部材１５
６の他端はピン１５７によってアームブラケット９０に
回転可能に支持されている。ローラ支持部材１５６のロ
ーラ１５５の反対側にはローラ１５５をベアリングハウ
ジング１５０に押圧するためのバネ受け１５９が設けて
ある。バネ受け１５９はハウジング１６０に設けたバネ
用穴１６０ａの中にスライド可能に配置してある。バネ
用穴１６０ａの他端はバネ押え１６１によって閉じてあ
る。バネ受け１５９とバネ押え１６１の間にはバネ１５
８が配置され、バネ受け１５９の背部をベアリングハウ
ジング１５０の方向に押圧している。

【００３７】ローラ１５５をローラ用凹所１５４に押圧
する強さ、すなわちバネ１５８の強さは、ショートプラ
ンジャ１５３によるノッチ１５２への押圧力の合計より
も強めに設定する。これは、ノッチ軸１３８が図１６で
反時計方向に回転する時に、一方向クラッチ機構１７０
が確実に働いて、ノッチ軸１３８がベアリングハウジン
グに対して確実に空回りできるようにするためである。 一方、ノッチ軸１３８が時計方向に回転する時には、ロ
ーラ１５５が凹所１５４から押し出されて、ベアリング
ハウジング１５０がノッチ軸と同方向に回転できる程度
にバネ１５８の強さを設定する。

【００３８】このように、ノッチ軸１３８とベアリング
ハウジング１５０は一方向クラッチ機構１７０を介して
連結され、ベアリングハウジング１５０は一方向（図１
６では時計方向）にのみ回転駆動される構成になってい
る。

【００３９】ベアリングハウジング１５０の下端部には
一体的に歯車１６９が形成してある。この歯車１６９は
回転用軸１２３上端の歯車１２４と係合している。従っ
て、ベアリングハウジング１５０が回転すると、歯車及
び回転用軸１２３が回転する。

【００４０】次に、ＡＴＣ２０の動作を説明する。

【００４１】ＡＴＣ本体４０の旋回動作　　ＡＴＣ本体
４０が図１と２に示したツールマガジン１６側の位置に
配置されているものとする。ＡＴＣ本体の爪ブラケット
１１１の面は鉛直方向に配置され、ツールマガジンの軌
道面と平行になっている。

【００４２】モータ２８を駆動し、旋回軸２２を上方か
ら見て反時計回りに所定角度回転させる。この時、旋回
軸２９と共に基台２３及び旋回スライド４１も回転する
。この時、旋回スライド４１と共にＡＴＣ本体４０が全
体的に旋回軸２９の回りを旋回し、図４に示すスピンド
ル１５側の位置まで移動する。この際爪ブラケット１１
１の面は、鉛直方向から水平方向に旋回する。

【００４３】モータ２８を反対方向に駆動し、旋回軸２
９を時計回りに所定角度回転させると、ＡＴＣ本体を図
４に示すスピンドル１５側の位置から、図１と２に示す
ツールマガジン１６側の位置まで旋回させることができ
る。

【００４４】アームブラケット９０の前後移動　　シリ
ンダ５１内の一方の室５５又は５６に油を導入し、ピス
トン５８を前後方向に移動させる。ピストン５８上部の
ラック６０も移動しこれに係合している歯車１６２及び
カム軸１６１が回転する。前後用カム６２がカム軸１６
１と共に回転し、ラック７７付バネホルダ７３が、前後
用カム６２の形状に応じて、ロッドガイド７１と相対的
に前後方向に移動する。ラック７７に係合している平歯
車７９が回転し、アーム８０が旋回する。ローラガイド
８３の溝８３ａに係合しているローラ８２が軸７１ｃを
中心にした半円上を移動し、ローラガイド８３がロッド
ガイド７１と相対的に前後方向に平行移動する。ただし
、ローラガイド８３が基台２３に固定された旋回スライ
ド４１に固定関係に設けられているため、実際は（慣性
系から見ると）、ローラ８２がローラガイド８３の溝８
３ａに沿って上下方向に単振動を行い、ロッドガイド７
１が前後方向に平行移動を行う。ロッドガイド７１はス
ライダ４４に固定関係に設けてあるので、ロッドガイド
７１と共にスライダ４４が、旋回スライド４１と相対的
に前後方向に平行移動する。こうして、前後用カム６３
が回転すると、スライダ４４と共にアームブラケット９
０が旋回スライド４１に対して前後方向に平行移動する
のである。そして、アームブラケット９０と共に爪ブラ
ケット１１１及び爪１２１も前後方向に移動する。

【００４５】上下ブラケット１０８の上下移動　　上下
用カム６３を回転させると、その溝１０１に係合してい
るローラ１０７が溝１０１の形状に応じて移動し、レバ
ー１０４の長辺が単辺及びその中の軸１０３を中心に回
転する。フック１０５及び係合部１０９ａの作用によっ
て、上下軸１０９が上下方向に移動する。上下軸１０９
下端が上下ブラケット１０８の上面に固定してあるので
、上下ブラケットが上下に移動する。２対の爪１２１が
設けてある爪ブラケット１１１は上下方向に関しては上
下ブラケット１０８に対して固定関係になっているので
、上下ブラケット１０８と共に上下に移動する。このよ
うに、上下用カム６３が回転すると上下ブラケット１０
８と共に爪ブラケット１１１が上下に移動する。爪ブラ
ケット１１１と共にアウタスリーブ１２０もガイドスリ
ーブ１１０に案内される形で上下方向に移動する。回転
用軸１２３は、ガイドスリーブ１１０と同様に移動しな
い。回転用軸１２３の先端のカムフォロワ１２２に係合
している縦方向の溝１２１は、上下移動しないカムフォ
ロワ１２２に摺動しつつ上下に移動する。

【００４６】爪ブラケット１１１の回転移動　　回転用
カム６１を回転すると、カムの形状に応じてピストンロ
ッド１３２がロッドガイド１３１と相対的に前後に移動
する。ノッチ軸１３８上部のＵ形溝１４０に係合しつつ
、ローラ１３７もピストンロッド１３２と共に前後に移
動する。ノッチ軸１３８の回転軸１４１ａはローラ１３
７の往復径路から所定距離だけずれているので、ノッチ
軸１３８は所定の円弧範囲内で往復回転運動を行う。ベ
アリングハウジング１５０は、一方向クラッチ機構１７
０の作用によって、ノッチ軸１３８が図１６で時計方向
に回転する時にのみノッチ軸１３８と共に回転し、ノッ
チ軸１３８が反時計方向に回転する時には停止したまま
となる。回転用軸１２３上端の平歯車１２４は、ベアリ
ングハウジング１５０下端外周の平歯車１６９に係合し
ているので、ベアリングハウジング１５０が時計回りに
回転すると、反時計回りに回転する。２つの平歯車１６
９，１２４の径は例えば２／１に設定する。 この時、カロフォロワ１２２も回転用軸１２３と共に反
時計回りに回転し、カムフォロワ１２２とこれに係合し
ている溝１２１の作用によって、アウタスリーブ１２０
が反時計回りに回転する。そして、アウタスリーブ１２
０と共に爪ブラケット１１１及び爪１２１が回転するの
である。

【００４７】前後、上下、回転移動のタイミング　　ア
ームブラケット９０の前後移動、上下ブラケット１０８
の上下移動、爪ブラケット１１１の回転（移動）のタイ
ミングの１例を図１７に示す。図１７における３つのカ
ムの回転方向は０°から右側が時計方向（図４において
）に相当する。以下では、図１７に従って時計方向の回
転角を＋、反時計方向の回転角を−として説明する。工
具交換の際には前後、上下、回転の３つの移動とＡＴＣ
本体４０の旋回移動を組み合せて行う。

【００４８】工具交換動作の例 　　以下、工具交換動作の例を図２３〜４０を参照して
説明する。図２３〜２８ではＡＴＣ本体がスピンドル１
５側に位置していて、図２９〜４０ではツールマガジン
１６側に位置している。図２３〜２８ではＡＴＣ本体４
０とスピンドル１５を工作機械の斜め前方から見ており
、図２９〜４０ではＡＴＣ本体４０とツールマガジンの
ポットを工作機械１０の上方から見ている。また、工具
は一般に工具本体（図示せず）とツールホルダからなる
が、簡単のためにホルダのみを図示して、ホルダＨ１〜
Ｈ３の交換動作として説明する。

【００４９】図２３ 　　シリンダ５１の右室５６に油を導入してラック６０
付ピストン５８を前方に移動して３つのカムを０°の位
置から時計方向に回転させる。カム位置が１５°から６
５°の範囲ではアームブラケット９０と共に爪ブラケッ
ト１１１が前方（矢印Ａ）に移動する。そして、爪１２
１がスピンドル１５内のホルダＨ１を保持する。なお、
爪ブラケット１１１がアームブラケット９０に対して図
２３に示す位置にあるため、ストップ機構１１５は解除
されていて、爪１２１は開放可能な状態になっている。

【００５０】図２４ 　　３つのカムをさらに１１０°まで回転させる。上下
ブラケットと共に爪ブラケット１１１が下方（矢印Ｂ）
に移動する。爪１２１がホルダＨ１をスピンドル１５か
ら抜き取る。この際、予めスピンドルにおけるホルダＨ
１はアンクランプ状態にしておく。

【００５１】図２５ 　　３つのカムを１１０°から１４５°まで回転させる
。 爪ブラケット１１１が半時計方向に１８０°回転（矢印
Ｃ）する。ホルダＨ１とＨ２の位置が入れ替り、ホルダ
Ｈ２がスピンドル１５の下方に配置される。

【００５２】図２６ 　　シリンダの左室５５に油を導入してラック付ピスト
ンを後方に移動して３つのカムを反時計方向に回転させ
る。カム位置が１４５°から１１０°の範囲では、ノッ
チ軸が図１６で反時計方向に回転するが、一方向クラッ
チ１７０の作用によって爪ブラケット１１１は回転しな
い。カム位置が１１０°から８０°の範囲で上下ブラケ
ット１０８と共に爪ブラケット１１１が上方（矢印Ｄ）
に移動する。

【００５３】図２７ 　　３つのカムをさらに反時計方向に０°まで回転する
。 カム位置が６５°から１５°の範囲でアームブラケット
９０と共に爪ブラケット１１１が後方（矢印Ｅ）に移動
する。この時、爪１２１からホルダＨ２が解放される。 この状態では、ストップ機構１１５は解除されている。

【００５４】図２８ 　　モータ２８を駆動してＡＴＣ本体４０を旋回させ、
これをスピンドル１５側からツールマガジン１６側に移
動する。この旋回によって爪ブラケット１１１は水平向
き（図４）から垂直向き（図１、２）に方向転換する。

【００５５】図２９ 　　３つのカムをひき続き反時計方向に回転する。カム
位置が−１０°から−３５°の範囲で上下ブラケット１
０８と共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で下方（
矢印Ｆ）に移動する。ただし、図１のように工作機械を
見た場合には、矢印Ｆは左方に向く。なお、予めツール
マガジン１６を操作してホルダＨ１を収容するポットＰ
１を所定位置に移動しておく。

【００５６】図３０ 　　３つのカムをさらに反時計方向に回転する。カム位
置が−３５°から−７５°までの範囲で爪ブラケット１
１１が反時計方向（矢印Ｇ）に１８０°回転してホルダ
Ｈ１をツールマガジン１６側に近づける。

【００５７】図３１ 　　３つのカムをさらに反時計方向に回転する。カム位
置が−７５°から−１１５°までの範囲では爪ブラケッ
ト１１１は一方向クラッチ１７０の作用によって回転し
ない。−９５°から−１４５°までの範囲でアームブラ
ケット９０と共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で
前方（矢印Ｉ）に、図２では左側に、移動する。−１４
５°の位置でホルダＨ１の軸線がツールマガジン１６の
ポットの軸線と一致する（図３２参照）。

【００５８】図３２ 　　カム位置が−１３５°から−１６５°の範囲で上下
ブラケット１８０と共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座
標系で上方（矢印Ｊ）に移動して、ホルダＨ１をポット
に挿入する。

【００５９】図３３ 　　カムをさらに反時計方向に回転させ、アームブラケ
ット９０と共に爪ブラケット１１１をＡＴＣ座標系で後
方（矢印Ｋ）に、図２では右方に、移動し図１７に示し
た１／３待期位置まで移動する（図３４参照）。この時
、爪１２１がホルダＨ１を開放する。なお、この状態で
は爪１２１のストップ機構１１５は解除されている。

【００６０】図３４ 　　ツールマガジンのエンドレス軌道を動かして新しい
ホルダＨ３が収容してあるポットＰ３をツール交換位置
に移動する。

【００６１】図３５ 　　３つのカムを時計方向に回転する。カム位置が−２
００°から−１６５°の範囲でアームブラケット９０と
共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で前方（矢印Ｌ
）に、図２では左方に、移動して爪がホルダＨ３をグリ
ップする。

【００６２】図３６ 　　３つのカムをさらに時計方向に回転する。カム位置
−１６５°から−１３５°の範囲で上下ブラケットと共
に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で下方（矢印Ｍ）
に、図１では左方に、位動して爪１２１がホルダＨ３を
ポットから抜き取る。

【００６３】図３７ 　　カム位置−１４５°から−９５°の範囲で前後ブラ
ケットと共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で後方
（矢印Ｎ）に、図２では右方に、移動してツールマガジ
ン１６から遠ざかる。

【００６４】図３８ 　　３つのカムをさらに時計方向に回転する。カム位置
−１１５°から−７５°の範囲で爪ブラケット１１１が
１８０°回転する。−７５°から−３５°の範囲では回
転しない。

【００６５】図３９ 　　カム位置−３５°から−１０°の範囲で上下ブラケ
ット１０８と共に爪ブラケット１１１がＡＴＣ座標系で
上方（矢印Ｑ）に、図１では右方に、移動する。そして
図４０に示す状態になる。

【００６６】しかる後にモータを駆動してＡＴＣ本体４
０を旋回させ、ツールマガジン１６側からスピンドル１
５側に移動すれば図２３に示す状態と類似の状態になる
。そして、前述した手順と同様の手順によって、爪１２
１が保持している新ホルダＨ３をスピンドル１５に挿入
されている旧ホルダＨ２と交換できるのである。

【００６７】

【発明の効果】本発明は、基台２３と、基台２３と相対
的に第１，２，３方向に移動可能であって工具又はワー
クを着脱自在に保持する２組の爪１２１と、爪１２１を
第１，２，３方向に移動するための第１，２，３の移動
機構７０，１００，１３０と、第１，２，３の移動機構
７０，１００，１３０を動かすための共通の駆動手段５
０と、を備えていて、第１，２，３の移動機構７０，１
００，１３０が１つの駆動手段５０によって駆動される
構成になっていることを特徴とする自動工具交換装置を
要旨としているので、装置を小型化可能で取付スペース
を小さくでき、しかも調整が容易である。

【００６８】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ず様々な変形が可能である。例えば、３つのカムのタイ
ミングは様々に変化させてよい。また、ツールマガジン
の配置はエンドレス軌道が水平面に位置するようにして
もよい。さらに、ＡＴＣ本体が旋回移動でなく平行移動
によってスピンドル側とツールマガジン側を移動するよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動工具交換装置を備えた工作機械の
概略を示す正面図

【図２】図１の工作機械を左側から見た側面図

【図３】
本発明の自動工具交換装置のハウジング部分を示す断面
図

【図４】本発明の自動工具交換装置の概略を示す斜視図

【図５】図４の自動工具交換装置を示す部分的に断面を
とった上面図

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図

【図７】図
４の自動工具交換装置の正面図

【図８】図４の自動工具
交換装置の後面図

【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った
断面図

【図１０】前後移動機構を示す図５のＸ−Ｘ線に
沿った断面図

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図でアー
ムがＸＩ−ＸＩ線上に位置する状態を示す図

【図１２】
図４の自動工具交換装置の側面図

【図１３】図４の自動
工具交換装置の下面図

【図１４】図　　のＸＩＶ−ＸＩ
Ｖ線に沿った断面図

【図１５】回転機構を示す図５のＸ
Ｖ−ＸＶ線に沿った断面図

【図１６】一方向クラッチ機構を示す図１２のＸＶＩ−
ＸＶＩ線に沿った断面図

【図１７】前後用カム、上下用カム、回転用カムのタイ
ミングチャート図

【図１８】前後移動機構の一部を概略的に示す斜視図

【
図１９】ノッチ軸を示す側面図

【図２０】図１９のノッチ軸の断面図

【図２１】図１９のノッチ軸の一方の端面図

【図２２】
図１９のノッチ軸の他方の端面図

【図２３】図４の自動
工具交換装置の動作を模式的に示した動作図

【図２４】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図２５】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図２６】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図２７】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図２８】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図２９】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３０】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３１】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３２】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３３】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３４】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３５】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３６】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３７】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３８】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図３９】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【図４０】図４の自動工具交換装置の動作を模式的に示
した動作図

【符号の説明】

９　　ローラチェーン １０　　工作機械 １１　　ベッド １２　　テーブル １３　　コラム １４　　ヘッド １５　　スピンドル １６　　ツールマガジン １８　　操作盤 ２０　　自動工具交換装置 ２１　　ＡＴＣハウジング ２１ａ，２４　　歯車 ２２　　旋回軸 ２３　　基台 ２８　　モータ ２９　　旋回ブラケット ３０　　ベアリング ４０　　装置本体 ４１　　旋回スライド ４２　　クロスロラーウェー ４３　　ＡＴＣカバー ４４　　スライダ ５０　　駆動手段 ５１　　シリンダ ５１ａ　　取付フランジ １５１ａ　　シリンダ開口 ５２，５３　　エンドカバー ５４　　パイプ ５５　　左室 ５７　　パイプ ５６　　右室 ５８　　ピストン ５９　　Ｏリング ６０　　ラック ６１　　回転用カム ６２　　前後用カム ６３　　上下用カム ６４　　ベアリング ７０　　前後移動機構 ７１　　ロッドガイド ７１ａ　　円柱穴 ７１ｂ　　取付フランジ ７１ｃ　　軸設定部 ７１ｄ　　円柱状穴 ７２　　バネ受け ７３　　スライド体 ７３ａ　　円柱穴 ７４　　ピン ７５　　ローラ ７６　　バネ ７７　　ラック ７９　　平歯車 ７８　　軸 ８０　　アーム ８１　　ピン ８２　　ローラ ８３　　ローラガイド ８３ａ　　上下方向案内溝 ９０　　アームブラケット ９０ａ　　凹所 １００　　上下移動機構 １０１　　溝 １０２　　軸受けプレート １０３　　支点軸 １０４　　レバー １０５　　フック １０６　　ローラ軸 １０７　　ローラ １０８　　上下ブラケット １０９　　上下軸 １０９ａ　　拡径部 １１０　　ガイドスリーブ １１１　　爪ブラケット １１２　　爪 １１３　　支点 １１４　　バネ １１６　　カバー １１５　　ストップ機構 １１７　　ストッパ １１８　　ピン １１９　　ブシュ １２０　　アウタスリーブ １２１　　カム溝 １２２　　カムフォロワ １２３　　回転用軸 １２４　　歯車 １２５　　ローラ受 １２６　　シュパリング １２７　　カバー １３０　　回転機構 １３１　　ロックガイド １３１ａ　　円柱穴 １３１ａ　　円柱穴 １３２　　ピストンロッド １３４　　ローラ １３５　　バネホルダ １３６　　バネ １３７　　ローラ １３８　　ノッチ軸 １３９　　シャフト １４０　　溝 １４１　　切欠き １４１ａ　　回転軸 １５０　　ベアリングハウジング １５１　　ノッチ用凹所 １５２　　ノッチ １５３　　ショートプランジャ １５４　　ローラ用凹所 １５５　　ローラ １５６　　ローラ支持部材 １５７　　ピン １６０　　ハウジング １６１　　カム軸 １６２　　平歯車 １７０　　一方向クラッチ機構 １７１　　ボールブシュ １７３　　配油板 １７５　　近接スイッチ １７６　　近接スイッチ １７７　　近接スイッチ １８０　　配管系 ◆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基台（２３）と、基台（２３）と相対
   的に第１，２，３方向に移動可能であって工具やワーク
   等の部材を着脱自在に保持する２組の爪（１２１）と、
   爪（１２１）を第１，２，３方向に移動するための第１
   ，２，３の移動機構（７０、１００、１３０）と、第１
   ，２，３の移動機構（７０、１００、１３０）を動かす
   ための共通の駆動手段（５０）と、を備えていて、第１
   ，２，３の移動機構（７０、１００、１３０）が１つの
   駆動手段（５０）によって駆動される構成になっている
   ことを特徴とする自動交換装置。