JPH0520841U - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マシニングセンタの工具交換装置において工
具交換を迅速に行う。 【構成】 駆動モータ１０が作動するとドラムカム２４
の第１カム溝４０によって第１ラック体４１はピニオン
２２を回転し、待機位置の工具交換アーム１２を旋回さ
せて工具マガジンと主軸との工具を把持する。次に前後
動用カム溝３０によって前記、工具交換アーム１２を前
進端位置Ｆに移動させ工具を抜き取る。次いで、第２カ
ム溝５０によって第２ラック体５１はピニオン２２を回
転させ１８０度、工具交換アーム１２を旋回させる。そ
して工具交換アーム１２は前後動用カム溝３０によって
後退端位置に戻され、工具交換アーム１２に把持された
工具を工具マガジンと主軸に装着し工具の交換をする。
次いで第１カム溝４０による第１ラック体４１の移動に
より工具交換アーム１２を旋回させ元の待機位置に戻
す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はマシニングセンタ等の工具交換アームの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工具交換アームを旋回させて工具交換を行なうもので次のような装置が実公昭 ６０−２９３９３号公報に開示されている。この工具交換アームの駆動装置は工 具交換アームの旋回軸のピニオンがその後端位置で６０度旋回用の駆動シリンダ のラックに噛合している状態で、この６０度旋回用シリンダが作動すると工具交 換アームを待機位置から６０度正回転させてこの位置で主軸及び工具交換装置の 工具を把持させるようにし、これに続いて旋回軸の上下動用シリンダが作動して 旋回軸のピニオン及び工具交換アームを降下移動させ前記工具を主軸及び工具交 換位置の工具を抜き出させると共にピニオンを１８０度旋回用駆動シリンダのラ ックに噛合させている。そしてこの１８０度旋回用シリンダを作動してラックを 移動させ工具交換アームを１８０度逆回転させている。こうしてから旋回軸の上 下動用シリンダを作動させると工具交換アームは上昇し工具の差し換えが行なわ れる。この時ピニオンは再び６０度旋回用ラックに噛合する。続いて６０度旋回 用シリンダが作動し、ラックが作動すると工具交換アームは６０度逆回転され元 の待機位置に戻り一連の動作を完了するようにしてある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記構成のものでは工具交換アームを回転させて工具交換を行なうとき３つの 駆動シリンダのストローク前進端及び後進端位置をリミットスイッチや近接スイ ッチにより確認してから次の動作を行なっている。このように工具交換を行なう たびに各駆動シリンダ動作を確認して工具交換を行なうと工具交換に要する時間 が長びき工具交換時間の短縮化の妨げになる等の問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 前記課題を解決するためこの考案は先端に工具交換アームを備えた旋回軸を、 本体に回動かつ軸方向に往復動可能に支持し、この旋回軸にピニオンを設け、こ のピニオンと旋回軸の後退端位置で噛み合う第1ラック体と、前進端位置で噛み 合う第２ラック体とを、旋回軸と直交する方向に夫々所定量往復動するように設 け、工具マガジンと主軸との間で工具交換するようにした工具交換装置において 、第１ラック体及び第２ラック体に対して工具交換アーム駆動モータと連結した ドラムカムを平行に設け、そのドラムカムの外周に旋回軸の前後動用案内条体と 、第１ラック体及び第２ラック体往復動用の第１条体と第２条体とを夫々形成し 、この前後動用案内条体と旋回軸とを連結リンクで連結し、又、第１条体及び第 ２条体には、前記第１ラック体及び第２ラック体の一端を嵌入し、ドラムカムの 回転によって工具交換アームに一連の工具交換動作を行なわせるように構成した ことを特徴とする。

【０００５】

【作用】

旋回軸の後端位置において、駆動モータの駆動でドラムカムが回転するとドラ ムカム１回転中に次の動作が行なわれる。ドラムカムの第１条体によって、第１ ラック体は旋回軸と直交する方向に移動し旋回軸のピニオンを回転させ、工具交 換アームを待機位置から所定角度旋回させ、工具マガジンと主軸との工具を把持 する。次にドラムカムの前後動用案内条体によって係合する連結リンクは旋回軸 を前進端に移動させ、工具交換アームに把持された前記工具を工具マガジンと主 軸から抜き取る。又、工具交換アームが前進端に至るとピニオンは第２ラック体 と噛合する。次いでドラムカムの第２条体によって第２ラック体は旋回軸と直交 する方向に移動し、噛合したピニオンを回転させ工具交換アームを旋回させる。 次いで旋回軸は前後動用案内条体によって後進端位置に戻されると共に工具交換 アームに把持された工具を工具マガジンと主軸に装着し工具の入替をする。又、 同時にピニオンは第１ラック体と再び噛合する。そして第１条体による第１ラッ ク体の移動によりピニオンを介して工具交換アームを旋回させ、元の待機位置に 戻しドラムカムの１回転中における一連の工具交換動作は完了する。

【０００６】

【実施例】

図４は本考案の工具交換装置１が搭載されたマシニングセンタを示す正面図で ある。ベッド２上を前後左右移動自在としたコラム３の前面に主軸頭４が支持さ れ主軸頭４には主軸５が装着してある。主軸頭４はリニアガイド６に案内されＺ 軸送りモータ７により上下方向に移動可能にしてある。コラム３の側方には工具 交換装置１がベッド２から立上げられた取付ベースに固着され更にその側方に工 具を所定の割出位置に割出した後、その工具を主軸５と平行な工具交換位置Ｐに ９０度起す工具マガジン９が固定されている。

【０００７】 次にこの工具交換装置１について説明する。図１，図２，図３においてベッド ２と一体の本体２０には、本体２０両側面に取付けた軸受部材２６，２７によっ て旋回軸２１が回転自在に、かつ軸方向に摺動自在となるように支持されている 。この旋回軸２１の中間部には旋回軸２１と一体に旋回用のピニオン２２が設け てある。旋回軸２１の先端部には両端に工具把持部１２ａを備えた工具交換アー ム１２がキー止めされナットで締着してある。旋回軸２１の後端部にはシフタ２ ３がナットで締着してある。本体２０内には前記旋回軸２１と軸線方向が直交す るドラムカム２４が本体２０の上下端面部に一体に取付けられた軸受部材２９の 軸受２９ａによって回転自在に軸支してある。このドラムカム２４の軸２４ａに は中心に軸受穴２４ｃが軸方向に設けられ本体２０の上面に取付けられた駆動モ ータ１０の回転軸１０ａとキー連結してある。このドラムカム２４の外周には上 方より前後動用案内条体としての前後動用カム溝３０，第１条体及び第２条体と しての第１，第２カム溝４０，５０がそれぞれ設けてある。

【０００８】 まず前後動用カム溝３０は連結リンク３１によって旋回軸２１と連結される。 本体２０に取付けたレバーホルダ３２の下面にＬ字状の連結レバー３３がピン３ ３ａによって揺動自在に支持されその一端にカムフォロア３４が取付けてありそ のカムフォロア３４が前記前後動用カム溝３０に転動自在に嵌入してある。連結 レバー３３の他端にはリンク部材３６の一端がピン３５で回動自在に連結されリ ンク部材３６の他端は前記レバーホルダ３２にスタッド３５ｂで揺動自在に支持 された揺動レバー３７の中間部にピン３５ａで回動自在に連結してある。そして 揺動レバー３７の先端に取付けたカムフォロア３８がシフタ２３の溝部２３ａに 回動自在に嵌入してあり前記前後動用カム溝３０による連結レバー３３の動きを リンク部材３６を介して旋回軸２１に伝達するようにしてある。

【０００９】 前記前後動用カム溝３０は、ドラムカム２４の１回転の間に、後述の第１ラッ ク体４１により工具交換アーム１２が待機位置から９０度旋回すると旋回軸２１ を後退端位置Ｒから前進端へ向けて前進させて前進端位置Ｆを保持し、前進端で 後述の第２ラック体５１により工具交換アーム１２が１８０度旋回すると後退端 へ向けて後退して後退端位置Ｒを保持するようなカム形状に設定してある。

【００１０】 次に本体２０には、工具交換アーム１２が後退端位置Ｒにある時のピニオン２ ２と対応した位置に、軸受４４，４４を介して第１ラック体４１がドラムカム２ ４の軸線方向と平行にに往復動自在に支持してある。この第１ラック体４１はド ラムカム２４外周と旋回軸２１との間に配設してあり、その先端にはピニオン２ ２と噛合可能なラック４１ａが刻設してある。また後端にはカムフォロア４３が 回動自在に連結され、このカムフォロア４３は前記第１カム溝４０に転動自在に 嵌入され、第１カム溝４０の回転で第１ラック体４１が軸方向に前後して旋回軸 ２１に、工具交換アーム１２が後退端位置Ｒにあるとき、工具交換動作の最初に 待機位置Ａから工具を把持する正方向の９０度旋回と、工具入れ換え後に待機位 置Ａへ戻る逆方向の９０度旋回とを与えるようにしてある。

【００１１】 次に本体２０には工具交換アーム１２が前進位置Ｆにある時のピニオン２２と 対応した位置に軸受５４を介して第１ラック体４１と平行に第２ラック体５１が 往復動自在に支持してある。この第２ラック体５１は前記同様にドラムカム２４ 外周と旋回軸２１との間に配設してありその先端にはラック５１ａが刻設してあ る。また後端のカムフォロア５３は前記第２カム溝５０に転動自在に嵌入され、 第２カム溝５０の回転による第２ラック体５１の軸方向移動で旋回軸２１に工具 交換アーム２１が前進端位置にあるとき主軸５の工具１３と工具マガジン９の工 具１４を入替えする正方向の１８０度旋回を与えるようにしてある。

【００１２】 次に前記構成による作用を説明する。工具交換アーム１２が図４に示す待機位 置Ａにある時ドラムカム２４の前後動用カム溝３０は連結リンク３１を介して工 具交換アーム１２を後退端位置Ｒにし、前記旋回軸２１のピニオン２２を第１ラ ック体４１に噛合させている。又、第１カム溝４０は第１ラック体４１を前進位 置にし、第２カム溝５０も第２ラック体５１を前進位置にしている。こうした状 態で駆動モータ１０を駆動させドラムカム２４を回転させる。第１カム溝４０は 第１ラック体４１を前進位置から後退位置まで移動させることによりピニオン２ ２を正回転させ工具交換アーム１２を待機位置Ａから時計方向に９０度旋回させ 工具抜き位置Ｂで工具交換アーム１２の工具把持部１２ａによって主軸５の工具 １３と工具マガジン９の工具１４を把持する。

【００１３】 この位置において前後動用カム溝３０は連結リンク３１を作動し旋回軸２１を 前進させて工具交換アーム１２を後退端位置Ｒから前進端位置Ｆまでの移動量Ｇ 移動することによってピニオン２２を第２ラック体５１と噛合させると共に工具 交換アーム１２で主軸５と工具マガジン９の工具１３，１４を抜き取る。この前 進端位置Ｆを保持したまま、第２カム溝５０は第２ラック５１を前進位置から後 退位置まで移動させ旋回軸２１のピニオン２２を回転し工具交換アーム１２を時 計方向に１８０度旋回させる。そして新しい工具１４を主軸５の軸線上に、また 使い終った工具１３を工具マガジン９の工具交換位置Ｐの軸線上に位置させる。 次いで前後動用カム溝３０と連結リンク３１によって工具交換アーム１２は後退 端位置Ｒまで後退しピニオン２２を第１ラック体４１に噛合させると共に把持し た工具１３，１４を主軸５と工具マガジン９に差し込み入れ替える。次いで第１ カム溝４０により後退位置の第１ラック体４１を前進位置まで移動させ、ピニオ ン２２を逆回転し工具交換アーム１２を反時計方向に旋回させ工具把持部１２ａ の把持を解放して待機位置Ａに位置させて工具交換は完了する。

【００１４】 工具交換途中で、第１ラック体４１、第２ラック体５１がピニオン２２を回転 させるとき、各ラック体４１，５１の後端と一体のカムフォロア４３，５３が第 １カム溝４０、第２カム溝５０に直接嵌まり込んでガイドされているためにピニ オン２２の回転に伴なう反力は剛性の高いドラムカム２４が受けることになる。 尚、本考案ではドラムカム２４に形成した前後動用カム溝３０，第１，第２カム 溝４０，５０に代えて、ドラムカム２４の外周より外方へ突出した凸条のカム条 体を設けてもよい。

【００１５】

【考案の効果】

以上のようにこの考案の工具交換装置によればドラムカムの回転によって工具 交換アームを前後動すると共に工具交換アームを旋回して工具交換を行なうよう にしたので、ドラムカム１回転で工具の交換が行なわれ工具交換に要する時間が 短縮できる。また工具交換アームの旋回を、ドラムカムの第１，第２条体に直接 後端が係止する第１ラック体、第２ラック体の移動で行なうようにしたので、旋 回軸の旋回に伴なう反力を剛性の大きなドラムカムで受けることができ、高速旋 回ができる。しかも、第１，第２ラック体に対し、工具交換アーム駆動モータと 連結したドラムカムを平行に設ける配置としたので工具交換アーム駆動モータを 待機位置の工具交換アームの長手に沿う方向に配置できるため、工具マガジンと 工具交換位置にある主軸間を狭まくでき工具交換アームの旋回半径を小さくし得 て旋回による慣性を少なくし、各旋回動作の開始、及び停止時に衝撃を少なくで き、工具交換作業をより高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の工具交換装置の平面図である。

【図２】図３のII−II線に沿う展開図である。

【図３】図１のIII視図で本体の一部を断面した内部説
明図である。

【図４】本考案の工具交換装置をマシニングセンタに装
備した説明図である。

【符号の説明】

１ 工具交換装置、 ５ 主軸、 ９ 工具マガジン、
１０ 駆動モータ、 １２ 工具交換アーム、 １３，１４ 工具、 ２０
本体、 ２１ 旋回軸、 ２２ ピニオン、 ２４ ドラムカ
ム、 ３０ 前後動用案内条体（前後動用カム溝）、 ３１
連結リンク、 ４０ 第１条体（第１カム溝）、 ４１ 第１ラック
体、 ５０ 第２条体（第２カム溝）、 ５１ 第２ラック
体、 Ｆ 前進端位置、 Ｒ 後退端位置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に工具交換アームを備えた旋回軸
   を、本体に回動かつ軸方向に往復動可能に支持し、この
   旋回軸にピニオンを設け、このピニオンと旋回軸の後退
   端位置で噛み合う第1ラック体と、前進端位置で噛み合
   う第２ラック体とを、旋回軸と直交する方向に夫々所定
   量往復動するように設け、工具マガジンと主軸との間で
   工具交換するようにした工具交換装置において、第１ラ
   ック体及び第２ラック体に対して工具交換アーム駆動モ
   ータと連結したドラムカムを平行に設け、そのドラムカ
   ムの外周に旋回軸の前後動用案内条体と、第１ラック体
   及び第２ラック体往復動用の第１条体と第２条体とを夫
   々形成し、この前後動用案内条体と旋回軸とを連結リン
   クで連結し、又、第１条体及び第２条体には、前記第１
   ラック体及び第２ラック体の一端を嵌入し、ドラムカム
   の回転によって工具交換アームに一連の工具交換動作を
   行なわせるように構成したことを特徴とする工具交換装
   置。