JPH0825115B2

JPH0825115B2 - 工作機械の自動工具交換装置

Info

Publication number: JPH0825115B2
Application number: JP62198284A
Authority: JP
Inventors: 修行須田; 明彦藤元; 竜二鈴木
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: EP0367827A1; EP0367827A4; US4955127A; JPS6445540A; WO1989001387A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、タレットマガジン上に各種工具を用意して
おき、必要に応じて工具を自動的に交換出来るようにし
た工作機械の工具交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

複数の工具をマガジンに載置しておき、任意の工具
を、必要に応じて選択使用する工具交換装置は既に開発
されている。

かかる工具交換装置の一つとして、本特許出願の出願
人は第6A図（加工時の状態を示し、工具は主軸に固着し
ており、マガジンとは切離されている状態）と第6B図
（工具交換時の状態を示し、工具はマガジンに固着して
おり、主軸とは結合されていない状態）とに示す構造の
工具交換装置の特許出願をなしている（特願昭第56−14
5242号）。

この従来技術に係る工具交換装置は、図示するよう
に、主軸頭７に、回動可能に支持される主軸Ｘの先端に
結合されるベベルギヤの一片71と、主軸頭７にそって移
動し複数の工具72を支持・収容するマガジン１に設けら
れ上記のベベルギヤの一片71と噛み合うベベルギヤの他
片21とを有する。

加工完了後に工具72を交換するには、ドローバー等を
含む工具着脱手段（図示せず）を使用して主軸Ｘに工具
72をアンクランプさせた後、マガジン１はその位置に残
して主軸頭７のみを上昇させて、使用済みの工具72を主
軸Ｘから抜出すとともに上記のベベルギヤ71・21を噛み
合わせ、主軸Ｘを回転してマガジン１を回転して、所望
の工具72を主軸Ｘに対向させ、この選択された工具を、
ドローバー等を含む工具着脱手段（図示せず）を使用し
て、主軸Ｘに挿入して取り付け、マガジン１を主軸頭７
にそって上昇させて上記のベベルギヤ71・21をアンカッ
プルして加工状態に復帰する。

この状態においては、マガジン１の工具収容位置の一
つは主軸Ｘの先端近傍に止まることになるが、主軸Ｘと
は結合しておらないので、加工作業は可能である。

この工具交換装置は、工具交換用に専用のモータを使
用せず、主軸回転用モータを使用してマガジンを回転さ
せて所望の工具を選択するもので、割出し制御が容易
で、構造も簡単であり、その工業的利用価値は大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の工具交換装置においては、加工中、マガジンの
工具収容位置が主軸先端近傍に残留し、その左右の工具
収容位置に収容されている工具が加工領域に侵入して存
在するので、加工に使用される空間を狭めることになる
欠点が避け難い。

本発明の目的は、加工時、作業に使用しうる空間を十
分に確保し得るように、マガジンを工具交換位置に侵入
させて工具交換を完了した後、待機位置に退出させるこ
とにより、前述の問題点を解決するのに際し、マガジン
の待機位置への退去停止時に生起する振動でマガジンの
工具を落下するようなことがないように改善するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

例えば第１図の実施例に示す如く、コラムＣに沿って
下方の作業（加工）位置と上方の工具交換位置との間を
上下振動するＺスライダＳと一体の主軸頭７に作動カム
６を付設し、一方上方のコラムＣ部に軸支点O1を中心に
マガジン支持体２を摺動自在に取付けると共に、該支持
体上端と固定機枠としてのコラムＣとの間に強力な引張
りスプリング８を張設して、支持体２を常時矢印Ｆ方向
に引張ってコラムＣ上の衝突片10に当接支承し、支持体
２側面にはロールＲ及び係止ブロック５を固定設置す
る。

また、固定機枠としてのコラムＣ上の支点O2に、２腕
作動レバー３及び２腕レバーストッパ４をそれぞれ回動
自在に軸支し、作動レバー３の一端嵌合溝31をロールＲ
に係合し、他端のカムフォロア30を作動カム６に対向さ
せ、レバーストッパ４の前端フォロア41をブロック５の
嵌入部50に係合し、下端フォロア40をカム６に対向配設
する。

第１図は、（イ）作動レバー３のカムフォロア30が主
軸頭のカム６から離れた瞬間、即ち主軸頭が工具交換を
終了して下降中の状態か、（ロ）カムフォロア30がカム
６と当接する寸前、即ち主軸頭が工具交換のために上昇
中の状態かを示している。（イ）の場合であっては、作
動レバーのカムフォロア30がカム６から開放された瞬間
にマガジン支持体２は引張り弾性部材８による矢印Ｆの
力で摺動されて、衝突片10に衝突するが、同時に支持体
２は下端にマガジン１を垂下しているので、マガジン支
持体２の下部には前方（矢印Ｑ）への運動慣性力及び構
造物の撓みによって、なお前方への揺れ振動を生ずる傾
向にある。しかしマガジン支持体２の前方への揺れ振動
はレバーストッパ４前端のフォロア41のブロック５の嵌
入部50内への係合によって阻止され、マガジンの揺れ振
動に起因する工具の落下の危険は除去される。

また（ロ）の場合にあっては、次にカム６が上昇して
カムフォロア30,40を前方に押し出すので、マガジン支
持体２は、後方、即ち主軸頭側にカム作用によって作動
レバーで引き寄せられるが、同時にレバーストッパの前
端フォロア41はブロック50の傾斜前面51に沿って滑動す
るので、マガジン１の工具交換位置への移動に何ら支障
を生じない。

〔実施例〕

（例１）第１図は、本発明の実施例１の機構を説明するための
略示側面図であり、第2A,2B図はその要部拡大図であ
り、第３図は該要部の正面図であって、図から明らかな
如く、コラムＣに沿って下方の作業位置と上方の工具交
換装置との間に上下摺動する如くＺスライダＳを設け、
ＺスライダＳに一体の主軸頭７には、主軸Ｘを回転自在
に支承すると共に、その下端にベベルギヤ71を、上端に
は主軸Ｘ内に配設した工具着脱位置（図示なし）の先端
を突出させてスライダＳ上に支点O3によって回動可能に
取付けた作動板Ｂの作動片B1に対向させると共に、主軸
頭７外側にはカム６を配設した。

下端にマガジン１を取付けたマガジン支持体２は、取
付部材としてのコラムＣに軸支点O1を中心に摺動自在に
取付けると共に、その上端を引張りスプリング８で付勢
してコラム上の衝突片10に当接支承し、支持体２の側面
には、回転中心O1の下方にロールＲを、その更に下方の
マガジン支持体質量中心近傍にブロック５を取付けた。

また、下端にピンP3によって支承したカムフォロア30
を備え、前端にロールＲを遊嵌する嵌入溝31を備えた２
腕レバー構造の作動レバー３と、下端のピンP4で支承し
たカムフォロア40と前端のフォロア41とを備えた２腕レ
バーの構造のレバーストッパ４とを、コラムＣ上に軸支
点O2によって共に回動自在に配設した。

ブロック５には、傾斜前面51、垂直後面52及び下面53
から成る嵌入部50を形成し、嵌入部50とレバーストッパ
４との幾何学的関係構造は、ストッパ４の前端のフォロ
ア41が嵌入部下面に当接した状態で、マガジン支持体２
を前方（第2B図D1）に引張ればストッパ４のフォロア41
に下方（第2B図F1）へのモーメントを生起し、マガジン
支持体２を後方（第2B図D2）に引張ればフォロア41に上
方（第2B図F2）のモーメントを生起するする関係とし
た。

また、マガジン支持体２が衝突片10に当接支承された
状態、即ち工具が作業状態であり、マガジンが前方に退
去した待機状態にあっては、ストッパ４の前端フォロア
41がブロック５の下面52に当接すると共に、ストッパ４
の下端フォロア40は作動レバー３の下端のカムフォロア
30より下方を占めるように構成し、作動レバー３とスト
ッパ４との間には、スプリング９の下端をレバー３上の
ピン32に、上端をストッパ４のピン42に係止して、レバ
ーストッパ４に作動レバー３に対する反時計方向（第１
図，第2A図，第2B図に於て）回動力を付勢した。

本装置の作用としては、工具が加工作業している間
は、作業レバー３のカムフォロア30が主軸頭７のカム６
と離脱して、マガジン１はマガジン支持体２が強力なス
プリング８によって引張られて衝突片10に当接している
ために前方の退去位置（待機位置）に逃げている。

工具交換時には、ＺスライダＳの上昇によりカム６の
傾斜カム面が上昇して、カムフォロア30を押圧し、作動
レバー３を軸支点O2を中心に時計方向（第2A図）に回動
して第2A図の状態とし、同時にマガジン支持体２に軸支
点O1を中心とする反時計方向（第2A図）回動を伝達し、
マガジン１に工具交換位置への揺動転位を達成する。こ
の時、レバーストッパ４は下端のフォロア40がカム６の
作用を受けて前端フォロア41をブロック嵌入部50から押
上げ、前端フォロア41がブロック５の傾斜前面51の押圧
作用を受けて滑動上昇し、第2A図の位置を占める。

工具交換装置では、マガジン１のベベルギヤ21が主軸
頭下部のベベルギヤ71と噛合し、作業板Ｂ上のカム122
がコラム上のカム121と作用して作動片B1を主軸Ｘ上の
着脱手段（図示なし）を作動して工具交換を完了する。

工具交換完了後、Ｚスライダが急速に下降し、カムフ
ォロア30がカム６から解放されるので、マガジン支持体
２は強力なスプリング８に引張られて距離Ｌを飛び、衝
突片10に衝突当接（第2B図）し、作動レバー３もマガジ
ン支持体２のロールＲの作用で第2B図の反時計方向に回
動するが、同時にレバーストッパ４はスプリング９によ
って作動レバー３に対して反時計方向（第2B図）に付勢
されているのとブロック５が前方へ退去することとによ
って、その前端フォロア41が嵌入部の下面51に瞬時に当
接する。

マガジン１は多数の工具を備えており、従ってマガジ
ン１を下端に取付けたマガジン支持体２全体の質量中心
は軸支点O1からはるか下方であって、マガジン支持体２
を強力スプリング８で引張って衝突片10に衝突させれ
は、運動慣性力によってマガジン１にまず矢印Ｑ方向、
次に矢印Ｐ方向の振動を生起する傾向にあるが、ブロッ
ク５がマガジン支持体の下部にありブロック下面53がマ
ガジン支持体の質量中心に近いことと相俟って、ストッ
パ４がマガジン支持体の急停止時の振動を好適に防止出
来た。

また、マガジン支持体２の急停止時のマガジン１に最初
に生起される撓みを伴った大きな振動を抑制し、振動を
防止出来たので、マガジンのグリップから工具を落下す
る危険が除去出来て、工具交換の高速化が達成出来た。

また、マガジン１は待機時には主軸頭から離れた位置
に退去させるので、作業空間（加工に使用する空間）を
広く保つことが出来、作業性が向上した。

なお、ストッパ４の下端フォロア40にカム６を作用さ
せることにより、ストッパ４の前端フォロア41のブロッ
ク５の下面53からの上昇滑動を円滑に達成できた。

また、ストッパ４と作動レバー３との間に引張りスプ
リング９を介在したので、ストッパ４の飛び跳ねが防止
出来、高速交換作業が円滑に実施出来た。

（例２）第4A図及び第4B図に示す如く、例１に対してストッパ
４′のみを異なる構成とした。即ち、ストッパ４′は基
端を作動レバー３と同軸上に回動自在に軸支すると共に
先端にロールのフォロア41を備えた構造とした。

作用効果に於ては、第4B図に示すマガジン待機位置か
ら第4A図に示す工具交換位置への移行時の初期に、スト
ッパ４′の上昇回動にやや抗力を発生した外は例１と同
様の作用効果を奏した。但しこの欠陥は、ブロック５の
傾斜前面51を例１の傾斜面よりもより精密なカム面に構
成した場合に軽減出来た。

本例のストッパ４′に於ても作動レバー３に対して反
時計方向（第4A,4B図）にスプリング付勢すれば高速交
換時の跳り現象除去に有効であった。

（例３）第5A,5B図に示す如く、ネジ孔54を有し支軸O5上に回
動自在に取付けたブロック５′を用い、後端に停止片1
1″を備えたネジボルト11を作動レバー３と同軸上に設
けた回動自在のボスに摺動自在に貫通して先端のネジ部
をブロック５′のネジ孔54に螺入固定した。

作用効果に於ては、ストッパの転位が例１、例２のフ
ォロアとブロック傾斜前面との滑動よりも、より平滑に
達成出来た点以外は、例１、例２と同様の作用効果を奏
した。

（その他）例1,及び例２に於ては、レバーストッパ4,4′をそれ
ぞれ作動レバー３と同軸上に取付けたが、レバーストッ
パ4,4′を作動レバー３と同軸上に取付けなくとも所期
の作用効果を奏することは当業者にとって自明である。

〔発明の効果〕

加工中はマガジンを待機位置に退去させるので、加工
に使用する空間を狭めることがなく、作業性が良い。

マガジンの待機位置への高速退去に伴う慣性振動がス
トッパで抑制出来、マガジンから工具を落下する恐れが
ない。

マガジン支持体の衝突片への衝突停止時のマガジン振
動が防止出来るので、工具交換の高速化が達成出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の概略側面図である。第2A図及び第2B図は、それぞれ第１実施例の要部拡大側
面図であって、第2A図は工具交換位置を、第2B図はマガ
ジンの待機位置を示している。第３図は、第１実施例の要部拡大正面図である。第4A図及び第4B図は、それぞれ第２実施例の要部拡大側
面図であって、第4A図は工具交換位置を、第4B図はマガ
ジンの待機位置を示している。第5A図及び第5B図は、それぞれ第３実施例の要部拡大側
面図であって、第5A図は工具交換位置を、第5B図は待機
位置を示している。第6A図及び第6B図は、それぞれ従来装置の説明図であっ
て、第6A図は加工時の状態を、第6B図は工具交換時を示
している。１…マガジン、２…マガジン支持体、３…作動レバー、
４…レバーストッパ、5,5′…係止ブロック、６…カ
ム、７…主軸頭、8,9…弾性部材、10…衝突片、11…ボ
ルトストッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−155338（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−232845（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上端を弾性部材（８）で引張り、下端にマ
ガジン（１）を保持した前後揺動するマガジン支持体
（２）に係止ブロック（5,5′）を取付け、マガジン
（１）が工具交換位置から待機位置に退去停止すると同
時に、該係止ブロック（5,12）にストッパ（4,4′,11）
を係合してマガジン（１）の振動を防止する工作機械の
自動工具交換装置。
【請求項２】係止ブロック（５）が傾斜前面（51）と垂
直後面（52）と下面（53）とからなる嵌入部（50）を有
し、ストッパ（４）が嵌入部（50）内で滑動する前端フ
ォロア（41）とカム（６）に追従する下端フォロア（4
0）とを備えた回動可能のＬ型２腕のレバーであり、且
つ係止ブロックの、前方への引張り作用が前端フォロア
（41）を嵌入部の下面（53）への押圧分力を生起する関
係である特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】２腕レバーからなるストッパ（４）とマガ
ジン支持体（２）揺動用の作動レバー（３）とをコラム
（Ｃ）上に回動自在に設け、作動レバー上のピン（32）
とストッパ上のピン（42）との間に弾性部材（９）を張
設して、作動レバー（３）のカムフォロア（30）と該カ
ムフォロア（30）下方に延出したストッパの下端フォロ
ア（40）との間に引張り作用を付与した特許請求の範囲
第２項に記載の装置。
【請求項４】係止ブロック（５）が傾斜前面（51）、垂
直後面（52）、及び下面（53）から成る嵌入部（50）を
有し、ストッパ（４′）が嵌入部（50）内で滑動する前
端フォロア（41）を備え、且つ回動自在に軸支されたレ
バーである特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項５】係止ブロック（５′）がネジ孔（54）を有
し、且つマガジン支持体（２）上に支軸（O5）に回動自
在に取付けられ、ストッパ（11）が前端（11′）をネジ
孔（54）に螺入し後端に停止片（11″）を備え、且つ作
動レバー（３）軸上で摺動自在である特許請求の範囲第
１項に記載の装置。