JPS5818176B2 - Ｎｃ工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ＮＣ（数値制御）工作機械の自動工具交換
装置に関するものである。

従来この種の装置は、工作機械のスピンドル（主軸）に
挿着された工具と、工具交換位置に置かれた特定の工具
を工具転送アームの両端にそれぞれ把持し、この後工具
転送アームをスピンドルの軸心方向に進退させ、さらに
この転送アームを可逆回転させることにより工具を同時
に転送して工具交換を行なうものである。

このような自動工具交換装置においては、一つの動作に
ついて各々電磁弁等の制御機器が必要であり、また電気
的なインターロックであるため動作端にはリミットスイ
ッチが必要であり、さらに動作タイミングのための調整
が必要である。

従って、装置の構造が複雑となりかつ大型化する欠点が
あり、また従来の装置では工具転送アームが工具を把持
してスピンドルから搬出する場合に楔形の爪片がスプリ
ングを介して動作するように構成されているが、この際
転送アームは水平状態に保持され一方の把持開口部が下
向きとなるため、この把持部で把持された工具の重量は
全て爪片に掛かり、大重量の工具であると爪片のスプリ
ング力に抗して軸ずれし或いは自重により落下する等の
事態が生じることがあった。

この発明は、上記従来装置の欠点を改良するためになさ
れ、工具転送アームに工具を固定するために複数の油圧
シリンダを本体側に設け、かつ油圧シーケンス、油圧イ
ンターロックを採用したことを要旨とするもので、工具
転送アームの把持を完全にすると共に、二つの油圧シリ
ンダに該シリンダ自体の動作能力と他のシリンダへの圧
油分配機能及び油圧シーケンス機能を併用させることに
より、電気的シーケンスの減少と装置の簡略化を図った
ことを特徴とするものである。

即ち、この発明は把持機構を備えたスイングアーム（工
具転送アームに相当する。

）がスピンドルとツールポットの軸に対して直角に位置
せられ、かつ油圧による駆動装置により回転及び進退さ
せられてスピンドルとツールポットの工具を互いに交換
できるようにした自動工具交換装置において、ソールポ
ットの工具ロック機構を作動する油圧シリンダを設け、
この油圧シリンダがスイングアームの駆動装置と把持機
構に関連して設けられた作動ビストンとを制御できるよ
うに構成したものである。

以下、図示の実施例に基づいてこの発明を詳説すると、
１は両端部に把持機構１ａ、１ｂを備えたスイングアー
ムであり、中央部がシャフト２の先端部に固定されてい
る。

シャフト２のほぼ中間部にはピストン３が固定され、こ
のピストン３は本体４に設けられたシリンダ４ａ部内に
摺動可能に嵌装され、このピストン３の作動によってシ
ャフト２が進退できるようにしてあり、またシャフト２
の後端には幅広のピニオン５が取付けられてラック６と
噛合している。

ラック６はシリンダ７内を摺動するピストン８のロッド
８ａに取付けられ、ピストン８が作動したときにラック
６がピニオン５を回転させ、これにより前記スイングア
ーム１がシャフト２を介して正逆回転させられかつ最大
回転角が２７０°となるように設定しである９はプラン
ジャ１０を有するシリンダであり、ソールポット１１に
設けられたロック機構１２を作動するようになっており
、即ち、第２図に示すようにシリンダ９におけるプラン
ジャ１０のロッド１０ａが引込んだ状態にあるときは、
ツールポット１１のロック機構１２（このロック機構１
２は第２図に示すように一対のロックピース１２ａとこ
のロックピース１２ａを閉じた状態に保持する板はね１
２ｂとから構成されている。

）はロック状態にあるが、第３図に示すようにプランジ
ャ１０が作動してロッド１０ａが突き出た状態になると
、このロッド１０ａが板はね１２ｂに抗してロックピー
ス１２ａを押し拡げ、これによりロック機構１２はアン
ロック状態となる。

１３はスイングアーム１の相持機構を作動するピストン
であり、本体４のシリンダ４ｂ部内に摺動可能に嵌装さ
れ、そのロッドの先端頭部１３ａが把持機構１ａの爪片
１ ａ’を突き上げたときに相持機構１ａの把持力を解
除できるようにしである。

１３′はスイングアーム１の他方（図においてはスピン
ドル１４側）の把持機構１ｂを作動させるピストンであ
り、前記ピストン１３と連動して同時作用をなすもので
ある。

１５．１６は電磁弁であり、電磁弁１５の一方の管路１
７は本体４のシリンダ４３部に接続され、この管路１７
によって圧油が送られるとシリンダ４ａ内のピストン３
が後退してスイングアーム１が退行するようにしてあり
、他方の管路１８は前記シリンダ９に接続され、この管
路１８によって圧油が送られるとシリンダ９内のプラン
ジャ１０が前進して前記のようにツールポット１１のロ
ック機構１２を解除するようにしである。

電磁弁１６の一方の管路１９はシリンダ９の他側に接続
されてプランジャ１０を後退させる（これによりロック
機構１２をロックする。

）ようにしてあり、他方の管路２０は途中で２又に分岐
して、その一方の分岐管２０ａは前記シリンダ７に接続
されてピストン８を後退させるようにしてあり、他方の
分岐管２０ｂは本体４のシリンダ４ｂ部に接続されてピ
ストン１３を後退させるようにしである。

２１は一方端がシリンダ９の中間部に接続され、他方端
がシリンダ７に接続された管路であり、シリンダ９から
シリンダＴ側に圧油が流れたときにピストン８を前進さ
せることができる。

また、管路２２は一方端が本体４のシリンダ４ａ部に接
続され、他方端がシリンダ９の中間部より後側に接続さ
れており、シリンダ９からシリンダ４ａ側に圧油が流れ
たときにピストン３を前進させることができるようにし
である。

２３は一方端が本体４のシリンダ４ｂ部に、他方端がシ
リンダ９の中間部より前側にそれぞれ接続された管路で
あり、シリンダ９からシリンダ４ｂ側に圧油が流れると
ピストン１３を押し出すようにしである。

これら管路２１．２２．２３のシリンダ９への接続口は
、プランジャ１０の動きによって開閉される。

なお、２４はシリンダ７へ接続している管路２０ａと２
１とを短絡する管路であり、その中間に電磁弁２５を介
在させである。

この発明に係る自動工具交換装置は上記の構成を有し、
初期の状態ではスイングアーム１は第４図イに示すよう
に、正面側から見てスピンドル１４に挿着された工具Ａ
とソールポット１１に保持された工具Ｂとを結ぶ線に対
して直交に位置しており、またピストン３とプランジャ
１０は第１図に示すように共に後退した状態にあり、ピ
ストン１３とピストン８は共に前進した状態にある。

先ず、電磁弁１６を作動させて管路２０に圧油を送ると
、この圧油は分岐管２０ａを経てシリンダ７内に流入す
ると、共に、分岐管２０ｂを経てシリンダ４ｂ部内にも
流入する。

すると、ピストン８がシリンダ７の長さの３／１後退し
てピニオン５を正面側から見て右方向に９０部回転させ
、これによりスイングアーム１が第４図口の状態となっ
て、ソールポット１１内の工具Ｂを把持機構１ａで、ス
ピンドル１４内の工具Ａは把持機構１ｂでそれぞれ把持
することができる。

このとき、ピストン１３は圧油がシリンダ４ｂ部内に流
入したことから既に後退させられており、この結果把持
機構の爪片１ａ′は完全に突出して確実に工具や把持す
ることができる。

次に、電磁弁１５を作動させて管路１８に圧油を送ると
、シリンダ９の後部に圧油が流入し、プランジャ１０を
前進させてソールポット１１のロック機構１２を解除す
ると共に、シリンダ９における管路２２の接続口が開か
れてこの管路２２を介して圧油がシリンダ４ａ部内に流
入し、ピストン３が前進させられることからスイングア
ーム１が押し出されて工具Ａ、 Ｂをスピンドル１４
及びソールポット１１からそれぞれ搬出することができ
る。

この後、電磁弁１６を再び作動させて圧油を管路２０に
送り出すと、シリンダ７内に流入してピストン８をシリ
ンダ７の他端側（後部）まで移動させ、これによりスイ
ングアーム１は右方向に１８０°回転させられて第４図
ハの状態になり、工具ＡとＢとを逆転させることになる
。

そして電磁弁１５を切り換えて管路１７に圧油を送れば
ピストン３が後退することから工具Ｂはスピンドル１４
に、工具Ａはソールポット１１にそれぞれ搬入される。

この際、シリンダ９のプランジャ１０は前進した状態を
保持してソールポット１１のロック機構１２を解放させ
であるから工具Ａが確実に挿入され、一方ピストン１３
は後退した状態を保持し工いるからスイングアーム１の
把持機構１ｂは完全゛に把持力を確保している。

工具搬入後に今度は電磁弁１６を切り換えて管路１９に
圧油を送ると、シリンダ９のプランジャ１０が後退して
ツールポット１１のロック機構１２をロックすると共に
、プランジャ１０の後退に伴なって先ず管路２３の接続
口が開かれて圧油がシリンダ４ｂ部に流入し、ピストン
１３が前進して把持機構１ｂの爪片１ ｂ’を突き上げ
てその把持力を解放する。

またプランジャ１０が完全に後退すると管路２１の接続
口が最後に開いて圧油がシリンダ７の後部に流入し、こ
のときピストン８はシリンダ７の長さの３／１だけ前進
してスイングアーム１を左方向に９０°回転させ、これ
によりスイングアーム１は第４図二の状態となって工具
交換は終了する。

この状態からさらに別のツールポット内の工具Ｃとスピ
ンドル１４内の工具Ｂとを交換するには、電磁弁１６を
作動させて管路２０に圧油を送ると、ピストン８がシリ
ンダγ長の３／１だけ後退して再び後端側に至り、この
結果スイングアーム１を右方向に９０°回転させて第５
図イから口の状態にさせ、スイングアーム１の把持機構
にて工具Ｂ、 Ｃを把持させる。

このとき、ピストン１３は前述のように分岐管２０ｂを
介して圧油がシリンダ４ｂ部内；こ流入していることか
ら後退させられている。

次に、管路１８を介してシリンダ９内に圧油を送ってプ
ランジャ１０を前進させ、ソールポット１１のロック機
構１２をアンロック状態にする。

このプランジャ１０の前進に伴なって管路２２が開き、
ピストン３が前進してスイングアーム１により工具Ｂ、
Ｃを搬出させる。

この後、電磁弁２５を作動させると、シリンダ７内の油
液が短絡管路２４を介してシリンダ７の後部に流れ込み
、ピストン８をシリンダ７長の３／２だけ前進させる。

従って、スイングアーム１は左方向に１８００回転させ
られて第５図ハの状態となり、工具Ｂ、 Ｃの位置を交
換することができる。

それから管路１７によりピストン３を後退させて工具Ｃ
，Ｂをスピンドル１４、ソールポット１１にそれぞれ搬
入させ、この後プランジャ１０を後退させてツールポッ
ト１１のロック機構１２をロックすると共に、ピストン
１３を押し出してスイングアーム１の把持機構を解放状
態にし、さらにシリンダ９における管路２１の接続口が
開くことからシリンダ７内に圧油が流入してピストン８
をシリンダ７長の３／１前進させて前端側に至らせる。

この結果、スイングアーム１は左方向に９０°回転させ
られて第５図二の状態となり、工具Ｂ、 Ｃの交換が
終了する。

このときシリンダ７におけるピストン８は前端側に位置
しして元の状態（即ち工具Ａ、 Ｂの交換時における初
期状態）に復帰し、薫だスイングアーム１も元の状態（
即ち第４図イの状態）に復帰する。

このようにして、本発明に係る自動工具交換装置は、連
続的に工具を交換することができ、シリンダ７内をピス
トン８が一往復する間に２回の工具交換が可能である。

この発明によれば、ツールポット１１の工具ロック機構
１２を作動する油圧シリンダ９に圧油分配機能を付与し
、スイングア−ム１の工具搬出操作と、工具交換直後の
スイングアーム１の解放操作と、スイングアーム１の把
持機構の解除操作とを正しい順序で自動的に制御できる
ように構成したので、一連の動作か円滑かつ的確に行わ
れ、工具の交換がきわめて能率的である。

以上の説明から明らかなように、この発明は一つのシリ
ンダに該シリンダ自体の動作能力と他のシリンダへの圧
油分配機能及び油圧シーケンス機能並びに油圧インター
ロックを付与したので、制御機器及び電気的シーケンス
を減少させることができ、装置の簡略化が図れる等のす
ぐれた効果を奏する。

また、この発明によれば、スイングアームの把持機構に
関連させて作動ピストンを設け、この作動ピストンによ
り把持機構の爪片が確実に作動するようにしたので、ス
イングアームが工具を把持するときには確実な把持力が
得られ、従来のスプリング方式において生じた工具の軸
ズレや落下を未然に防止し、工具交換後にはその把持力
を完全に解除してスイングアームの工具離れを確実にす
るという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る装置の一実施例を示す機構図、
第２図はツールポットの工具ロック機構とこれを作動さ
せるシリンダの状態図、第３図は第２図のロック機構が
シリンダの作用によりアンロックにされた状態図、第４
図及び第５図はともに正面側から見たスイングアームの
一連の作動状態を示す説明図である。 １・・・・・・スイングアーム、２・・・・・・シャフ
ト、３・・・・・・ピストン、４・・・・・・本体、５
・・・・・・ピニオン、６・・・・・・ラック、７・・
・・・・シリンダ、８・・・・・・ピストン、９・・・
・・・シリンダ、１０・・・・・・プランジャ、１１・
・・・・・ソールポット、１２・・・・・・ロック機構
、１３・・・・・・ピストン、１４・・・・・・スピン
ドル、１５．１６・・・・・・電磁弁、１７．１８．１
９．２０．２１．２２．２３．２４・・・・・・管路、
２５・・・・・・電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 把持機構を備えたスイングアームがスピンドルとツ
   ールポットの軸に対して直角に位置せられかつ油圧によ
   る駆動装置により回転及び進退させられてスピンドルと
   ツールポットの口臭を互いに交換できるようにしたＮＣ
   工作機械の自動工具交換装置において、前記ツールポッ
   トに設けられた工具ロック機構を作動する油圧シリンダ
   を備え、この油圧シリンダは前記、駆動装置に管接続さ
   れると共に、前記スイングアームを作動するシリンダ及
   び前記把持機構の爪片を作動するピストンを有するシリ
   ンダにそれぞれ管接続され、かつこれらのシリンダに圧
   油を分配する機能を具備した構成を特徴とするＮＣ工作
   機械の自動工具交換装置。