JPH065071Y2 - 自動工具交換装置 - 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の自動工具交換装置に関し、
特に工具交換アームの可動爪部材を係合部材で機械的に
ロックし得るようにしたものに関する。

〔従来技術〕

マシニングセンタには、一般に工具マガジンから主軸へ
また主軸から工具マガジンへ自動的に工具を交換する自
動工具交換装置が設けられており、自動工具交換装置の
工具交換アームの工具把持部には、工具受け用の固定爪
と、この固定爪に対向する工具押え用の押圧部を備え油
圧シリンダで搖動駆動され工具を把持するクランプ位置
と工具を把持しない非クランプ位置とに切換えられる可
動爪とが設けられている。

例えば、特願昭６０−９４２９１号公報には、マシニン
グセンタの自動工具交換装置において工具交換アームが
設けられたツールキャリアを交換位置・待機位置・マガ
ジン位置の３位置に、油圧シリンダで駆動するようにし
たものが記載されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来のマシニングセンタの自動工具交換装置において
は、工具交換アームの工具把持部の可動爪を油圧シリン
ダでクランプ位置と非クランプ位置とに搖動駆動するよ
うになっており、上記油圧シリンダの油圧力で工具を把
持するクランプ力を発生させるようになっているので、
上記油圧シリンダや油圧シリンダへの油圧供給系から油
圧がリークすると、クランプ力が低下し、工具把持部で
把持された工具が落下し、工具やワークなどを損傷する
という問題がある。

本考案は、工具のクランプやクランプ解除の機能を維持
しつつ、油圧リークが生じてもクランプ状態を機械的に
保持し得るような工具交換アームの工具把持部を実現す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る自動工具交換装置は、工具を把持する為の
少なくとも一対の爪部材を備えた工具交換アームにより
マシニングセンタの主軸に工具を自動的に着脱する自動
工具交換装置において、上記工具交換アームの工具把持
部本体に設けられた、少なくとも１つの可動爪部材であ
って、一端部に工具押え用の押圧部を有し、途中部にお
いて工具把持部本体に揺動自在に枢着された可動爪部材
と、上記可動爪部材の他端部に連結され、可動爪部材を
非クランプ位置とクランプ位置とに開閉駆動する駆動ロ
ッドと、上記工具把持本体にピン部材により搖動自在に
枢着された係止部材と、上記係合部材を駆動ロッドに連
動連結する連動機構であって、上記係合部材を、可動爪
部材がクランプ位置のときに、可動爪部材の他端部に係
合部材の当接部を係合させて可動爪部材をクランプ位置
に機械的に拘束するロック位置と、可動爪部材が非クラ
ンプ位置のときに、係合部材の当接部が可動爪部材を拘
束しない非ロック位置とに亙って切換える連動機構とを
備え、上記ロック位置において、係合部材の当接部は、
上記ピン部材の軸心から可動爪部材の他端部に至る垂線
に対して、非ロック位置と反対側へ所定距離シフトする
ように構成されたものである。

〔作用〕

本考案に係る自動工具交換装置においては、一対の爪部
材の間に工具をセットし、駆動ロッドにより可動爪部材
をクランプ位置に切換えると、可動爪部材の押圧部で工
具がクランプされる。このとき、駆動ロッドに連動機構
によって連動連結された係合部材がロック位置へ切換え
られ、その当接部が可動爪部材の他端部に係合するの
で、可動爪部材は係合部材で機械的にロック位置に拘束
される。このロック位置において、係合部材の当接部
は、上記ピン部材の軸心から可動爪部材の他端部に至る
垂線に対して、非ロック位置と反対側へ所定距離シフト
されるので、ロック位置での拘束状態が解除されること
が全く無く、駆動ロッドを駆動する油圧シリンダの油圧
が低下しても、可動爪部材はクランプ位置に確実に保持
されることになる。

一方、駆動ロッドにより可動爪部材を非クランプ位置へ
駆動すると、連動機構を介して係合部材が駆動ロッドに
連動して非ロック位置へ切換えられるので、クランプ解
除に支障を来すこともない。

〔考案の効果〕

本考案に係る自動工具交換装置によれば、以上説明した
ように、可動爪部材をクランプ位置に機械的に拘束する
係合部材を設け、係合部材を連動機構を介して駆動ロッ
ドに連動連結するという簡単な構成により、クランプ位
置にある可動爪部材を機械的に拘束し、油圧リーク時の
クランプ力の低下を防止して、工具の落下を防ぐことが
出来る。

しかも、係合部材により、連動機構を介して可動爪部材
をクランプ位置に機械的に拘束する構成なので、この拘
束力が強力で、信頼性の高いものとなる。

更に、ロック位置において、係合部材の当接部が、上記
ピン部材の軸心から可動爪部材の他端部に至る垂線に対
して、非ロック位置と反対側へ所定距離シフトされてい
るので、ロック位置での拘束状態が解除されることが無
く、ロック状態に確実に保持することができる。

また、可動爪部材を係合部材で直接ロック位置に拘束す
る構成なので、構成が簡単化する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図及び第２図は、マシニングセンタに設けられた自
動工具交換装置ＴＣを示すもので、この自動工具交換装
置ＴＣはマシニングセンタ（図示略）の主軸Ｍに工具を
着脱する主軸側位置と工具マガジン（図示略）に工具Ｔ
を着脱するマガジン側位置とに亙って移動するツールキ
ャリア１に装着されている。上記自動工具交換装置ＴＣ
は、第１図・第２図に示すように、上記ツールキャリア
１と、ツールキャリア１に搖動自在に装着された工具交
換アーム１０と、工具交換アーム１０を前後に所定スト
ローク進退駆動する油圧シリンダ２と、搖動レバー３
と、搖動用油圧シリンダ４とを備え、上記工具交換アー
ム１０は、油圧シリンダ２のピストンロッド６に固着さ
れた搖動アーム１１と、搖動アーム１１の先端部に固着
された旋回駆動用の油圧モータ１２と、油圧モータ１２
の出力軸を収容している支軸部１３と、支軸部１３の後
端に設けられた１対の工具把持部１４とからなる。

上記油圧シリンダ２の内部のピストン及びピストンロッ
ド６には搖動レバー３の基端に固着されたスプライン軸
５が挿入装着され、搖動レバー３とピストンロッド６と
搖動アーム１１とは一体的に回転可動であり、搖動用油
圧シリンダ４のロッド４ａの先端部は搖動レバー３の先
端部に回動可能に連結されている。

従って、搖動用油圧シリンダ４のロッド４ａを伸長させ
ると、搖動レバー３と油圧シリンダ２を介して搖動アー
ム１１は第１図に実線で図示の交換位置に切換えられま
たロッド４ａを退入させると搖動アーム１１は第１図に
仮想線で図示の待機位置に切換えられる。油圧シリンダ
２の後側のヘッド側油室に圧油を供給すると、そのピス
トンロッド６と共に工具交換アーム１０が前方へ所定ス
トローク移動し、またロッド側油室に圧油を供給すると
第２図に実線で図示の位置に復帰するようになってい
る。

上記工具交換アーム１０において、支軸部１３の後端部
にはその軸心を中心として回転対称の関係にある１対の
工具把持部１４が設けられており、旋回用油圧モータ１
２を回転させることにより１対の工具把持部１４を支軸
部１３内の出力軸を中心として１８０°旋回可能になっ
ている。

従って、工具Ｔを自動交換するときには、例えばツール
キャリア１をマガジン側位置にして一方の工具把持部１
４に所望の工具Ｔを把持し、油圧シリンダ２により工具
交換アーム１０を前方へ所定ストローク移動させて工具
Ｔを工具マガジンから抜き取り、ツールキャリア１がマ
ガジン側位置から主軸側位置へ移動中に油圧シリンダ２
により工具交換アーム１０を所定ストローク後方へ戻
し、次にツールキャリア１を主軸側位置へ移動させて他
方の工具把持部１４に主軸Ｍの工具Ｔを把持し、油圧シ
リンダ２により工具交換アーム１０を前方へ所定ストロ
ーク移動させて主軸Ｍから工具Ｔを抜き取り、搖動用油
圧シリンダ４のロッド４ａを退入させて搖動アーム１１
を待機位置に切換え、その待機位置において旋回用油圧
モータ１２により１対の把持部１４を第１図矢印Ａ方向
へ１８０°旋回させ、次に搖動用油圧シリンダ４のロッ
ド４ａを伸長させて搖動アーム１１を交換位置に切換え
てから、油圧シリンダ２により工具交換アーム１０を後
方へ所定ストローク移動させて新たな工具Ｔを主軸Ｍに
装着し、次に一方の把持部１４を解放してから搖動用油
圧シリンダ４のロッド４ａを退入させて搖動アーム１１
を待機位置に切換える。

上記工具交換の一連の動作は、コントロールユニットに
より油圧シリンダ２・４や油圧モータ１２の為の油圧回
路を制御することにより自動的に実行される。この油圧
回路やコントロールユニットは既存周知のものと同様の
ものなので詳しい説明は省略する。

本願の自動工具交換装置ＴＣは、把持部１４の構造に特
徴を有するものであり、以下把持部１４について詳しく
説明する。

第３図（これは搖動アーム１１が交換位置にある状態を
示している）に示すように、１対の把持部１４は回転対
称の構造なので、上側の一方の把持部１４について説明
すると、把持部本体２０には工具Ｔの被把持部を受け止
める為の約１８０°円周部に亙る固定爪２１（一方の爪
部材に相当するもの）が設けられ、把持部本体２０の左
側部にはレバー状の可動爪２２（他方の爪部材である可
動爪部材に相当するもの）が上下方向に向けて配設さ
れ、可動爪２２はその途中部において前後方向向きの支
軸２３により把持部本体２０の枢支ブラケット部２４に
搖動自在に枢着され、可動爪２２の上端部には固定爪２
１の右端部に対向し工具Ｔの被把持部を押圧する押圧部
２５が形成され、可動爪２２の下端近くの部分に対応さ
せて把持部本体２０の左側部分にはクランプ用のダブル
ロッド複動油圧シリンダ２６が左右方向に向けて配設固
着され、この油圧シリンダ２６のシリンダ本体２７の左
方へ突出する第１ロッド２８の左端部が可動爪２２の下
端近傍部にボルト部材３０により連結され、第２ロッド
２９はシリンダ本体２７の右方へ突出している。

上記第１ロッド２８の左端部と可動爪２２との連結構造
において、可動爪２２にはボルト挿通孔５０と第１ロッ
ド２８の左端部が嵌まる凹部５１が設けられ、ボルト挿
通孔５０の左半部は大径ボルト挿通孔部５０ａに形成さ
れ、大径ボルト挿通孔部５０ａに嵌入し得る鍔部３０ａ
を有する鍔付ボルト３０が左方よりボルト挿通孔５０に
挿通して第１ロッド２８の左端面に螺着され、第１ロッ
ド２８の左端面が凹部５１の奥端に当接したときにボル
ト３０の鍔部３０ａと大径ボルト挿通孔部５０ａの奥端
間に所定の隙間が生じるようになっている。シリンダ本
体２７の内部にはピストン３１の右側にクランプ油室３
２がまた左側にクランプ解除油室３３が設けられ、これ
ら油室３２・３３は夫々図示外の油圧通路により油圧供
給装置に接続され、クランプ油室３２に圧油を供給して
ピストン３１を左方へ移動させると、可動爪２２が支軸
２３の回りに右回りに搖動して押圧部２５で工具Ｔの被
把持部を押圧するクランプ位置（第３図に実線で図示）
に切換えられ、またクランプ解除油室３３に圧油を供給
してピストン３１を右方へ移動させると、可動爪２２が
支軸２３の回りに左回りに搖動して押圧部２５が被把持
部から離れた非クランプ位置（第３図に仮想線で図示）
に切換えられるようになっている。

上記可動爪２２の下端部と支軸２３との間の中間位置に
おいて把持部本体２０と可動爪２２には相対向するバネ
収容凹部３４・３５が形成され、これらバネ収容凹部３
４・３５に亙って圧縮コイルバネ３６が装着され、この
バネ３６により可動爪２２はクランプ位置の方へ弾性付
勢されている。

上記可動爪２２がクランプ装置にあるときに可動爪２２
をクランプ位置に機械的に拘束しまた非クランプ位置に
あるときには可動爪２２を拘束しないようにするロック
機構が次のように設けられている。

即ち、上記第１ロッド２８の下方においてシリンダ本体
２７の左端近傍部の下部には前後１対のブラケット部２
７ａが形成され、正面視略三角形状で第３図紙面直交方
向に所定の板厚を有する係合部材３７が設けられ、係合
部材３７はその第１頂部の近傍部を両ブラケット２７ａ
間に挿入して前後方向向きのピン部材３８で両ブラケッ
ト２７ａに枢支することによりピン部材３８の回りに回
動可能に装着され、係合部材３７の第２頂部にはクラン
プ位置にある可動爪２２の下端部の係合部３９に当接す
る当接部４０が設けられている。係合部材３７を実線で
図示のロック位置とこのロック位置から左回りに約４５
°回動した仮想線で図示の非ロック位置とに切換えるた
め、シリンダ本体２７の下端部にはロッド挿通孔４１が
左右方向向きに透設され、このロッド挿通孔４１にロッ
ド部材４２が遊嵌状に挿通され、ロッド部材４２の右端
部はシリンダ本体２７の外部において油圧シリンダ２６
の第２ロッド２９の右端部に連結板４３を介して一体的
に連結され、ロッド部材４２の左端部はそれに固着した
前後方向向きのピン４４を係合部材３７の第３頂部の長
孔４５に遊嵌させることにより第３頂部にルーズに連結
されている。

尚、連結板４３、後述のボルト２９ａ、後述のボルト４
２ａ、ロッド部材４２、ピン４４、長孔４５によって、
連動機構が構成されている。

油圧シリンダ２６のクランプ油室３２に圧油を供給して
ピストン３１を左方へ移動させ、第１ロッド２８の左端
部で凹部５１の奥端を押圧して可動爪２２をクランプ位
置に切換えると、これに連動してロッド部材４２が左方
へ移動し係合部材３７が右回りに回動してロック位置に
切換えられ、この状態において当接部４０はピン部材３
８の軸心より寸法ａだけ上方位置で係合部３９に当接
し、係合部材３７が可動爪２２を機械的にロックするよ
うに構成されている。

即ち、上記ロック位置において、係合部材３７の当接部
４０は、ピン部材３８の軸心から可動爪２２の他端部に
至る垂線に対して、非ロック位置と反対側へ所定小距離
（上記寸法ａ）シフトするように構成されているので、
ロック位置において、係合部材３７による可動爪２２の
機械的なロックが解除されることがない。

また油圧シリンダ２６のクランプ解除油室３３に圧油を
供給してピストン３１を右方へ移動させるときには第２
ロッド２９と連結板４３とロッド部材４２とを介して係
合部材３７が強制的に非ロック位置の方へ回動駆動され
て非ロック位置に切換えられるように構成されている。

尚、第３図からも明らかなように、係合部材３７が非ロ
ック位置に切換えられた状態において、可動爪２２の係
合部３９と係合部材３７とは干渉することがなく、また
このときの干渉を避けるため係合部３９は一段左側へ段
落ち状に形成されている。

また、第２ロッド２９とロッド部材４２とを強固に連結
するため、第２ロッド２９の右端部が連結板４３の嵌合
穴に嵌入され、ボルト２９ａにより第２ロッド２９と連
結板４３とが強力に固着され、またロッド部材４２の右
端部はボルト４２ａにより連結板４３に強力に固着され
ている。

次に、上記工具交換アーム１０の把持部１４の構成にお
いて、工具Ｔを把持するときには、可動爪２２を非クラ
ンプ位置に保持した状態で工具Ｔの被把持部に固定爪２
１に嵌合させてから、可動爪２２をクランプ位置に切換
えればその押圧部２５と固定爪２１とで工具Ｔを把持す
ることが出来る。

可動爪２２がクランプ位置に切換えられると、既述の如
く係合部材３７がロック位置に自動的に切換えられ、し
かも当接部４０がピン部材３８の軸心より所定小距離
（寸法ａ）上方の位置で係合部４０に当接するので、油
圧シリンダ２６のクランプ油室３２の油圧が油圧リーク
等によって低下した場合にも、可動爪２２は係合部材３
７によりクランプ位置に機械的にロックされた状態を保
持するので、工具Ｔの脱落を防止することが出来る。

上記可動爪２２をクランプ位置から非クランプ位置に切
換えるべく油圧シリンダ２６のクランプ解除油室３３に
圧油を供給してピストン３１を右方へ駆動すると、ボル
ト３０の鍔部３０ａが大径ボルト挿通孔部５０ａの奥端
に当接するまでは可動爪２２がクランプ位置の状態でピ
ストン３１だけが右方へ移動するので、第２ロッド２９
と連結板４３とロッド部材４２とピン部材３８とを介し
て係合部材３７が非ロック位置へ切換えられ、鍔部３０
ａが大径ボルト挿通孔部５０ａの奥端に当接すると可動
爪２２が第１ロッド２８で右方へ引かれ非クランプ位置
に切換えられることになる。

以上説明したように、可動爪２２のクランプ機能及びク
ランプ解除機能を維持しつつ、クランプ用の油圧シリン
ダ２６により係合部材３７を駆動してクランプ位置にあ
る可動爪２２を機械的にロックすることが可能となる。

尚、上記係合部材３７の形状・構造は図示のものに限定
されるものではなく、例えば係合部材３７を上下方向向
きのピン部材或いは左右方向向きのピン部材に搖動自在
に枢支することも可能であり、また係合部材３７を複数
の部材でリンク式のものに構成してもよく、また係合部
材３７とロッド部材４２との連結構造をカムやバネで構
成することも有り得る。更に、ロッド部材４２と連結板
４３とを省略して係合部材３７と第１ロッド２８とを連
結することも可能である。

尚、上記実施例のもの以外に、１対の可動爪の押圧部で
工具Ｔの被把持部を挟持する形式の把持部に対しても、
上記実施例のロック機構を同様に適用し得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は自動工具
交換装置の正面図、第２図は同平面図、第３図は把持部
の拡大縦断面図である。 Ｍ……主軸、ＴＣ……自動工具交換装置、１０……工具
交換アーム、１４……把持部、２０……把持部本体、２
１……固定爪、２２……可動爪、２３……支軸、２５…
…押圧部、２６……油圧シリンダ、２８……第１ロッ
ド、２９……第２ロッド、３７……係合部材、３８……
ピン部材、４０……当接部、４２……ロッド部材、４３
……連結板、４４……ピン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具を把持する為の少なくとも一対の爪部
   材を備えた工具交換アームによりマシニングセンタの主
   軸に工具を自動的に着脱する自動工具交換装置におい
   て、 上記工具交換アームの工具把持部本体に設けられた、少
   なくとも１つの可動爪部材であって、一端部に工具押え
   用の押圧部を有し、途中部において工具把持部本体に揺
   動自在に枢着された可動爪部材と、 上記可動爪部材の他端部に連結され、可動爪部材を非ク
   ランプ位置とクランプ位置とに開閉駆動する駆動ロッド
   と、 上記工具把持部本体にピン部材により搖動自在に枢着さ
   れた係合部材と、 上記係合部材を駆動ロッドに連動連結する連動機構であ
   って、上記係合部材を、可動爪部材がクランプ位置のと
   きに、可動爪部材の他端部に係合部材の当接部を係合さ
   せて可動爪部材をクランプ位置に機械的に拘束するロッ
   ク位置と、可動爪部材が非クランプ位置のときに、係合
   部材の当接部が可動爪部材を拘束しない非ロック位置と
   に亙って切換える連動機構とを備え、 上記ロック位置において、係合部材の当接部は、上記ピ
   ン部材の軸心から可動爪部材の他端部に至る垂線に対し
   て、非ロック位置と反対側へ所定距離シフトするように
   構成されたことを特徴とする自動工具交換装置。