JPS583632Y2 - 多軸工作機械における工具のクランプ・アンクランプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数の主軸を相対的に移動可能に備えた多軸工
作機械における工具のクランプ・アンクランプ装置に関
するもので、その目的とするところは、複数の主軸に収
納されている工具のクランプ・アンクランプを１個の駆
動源で同時に行えるようにすることにある。

従来における工具のクランプ・アンクランプ装置は、工
具を把持する把持部材と連結したドローロッドを主軸後
端部を貫通して主軸を支承する可動部材の後方まで延在
させ、このドローロッドを可動部材の後方に配設した液
圧シリンダ等によって進退させることにより工具のクラ
ンプ・アンクランプを行うようになっていた。

しかしながら、主軸を加工ヘッド上の任意の場所に位置
決めし、加工ヘッドに固定された駆動源から動力を伝達
する多軸工作機械においては、自在継手を介して可動部
材後端部より動力が伝達されるため、従来のクランプ・
アンクランプ装置は採用できない欠点を有していた。

また、加工ヘッド上にクランプ・アンクランプ動作を同
時に行うべき主軸が多数あるため、各主軸ごとに液圧シ
リンダを設けなければならず、主軸の数が増加するにし
たがって構造が複雑になる欠点を有していた。

本考案はかかる欠点をなくすためになされたもので、複
数の主軸のそれぞれに、主軸より円周状の工具交換位置
の中心に向って突出する作動部材の旋回運動によって工
具のクランプ・アンクランプを行う把持機構を設けると
ともに、外周部に主軸の作動部材と係合する複数の係合
部を有する操作部材を円周状の工具交換位置の中心位置
に軸承し、この作動部材を回動させることによって複数
の主軸に収納された工具のクランプ・アンクランプを同
時に行うことを特徴とするものである。

以下本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において１０は同時の工作物と対向して設置され
た加工ヘッドで、この加工ヘッド１０上には水平方向の
案内面１１．１２および垂直方向の案内面１３．１４が
形成され、各案内面１１〜１４には各案内面に沿って移
動可能なスライド部材１５が２個ずつ案内されている。

これらのスライド部材１５には案内面１６が放射方向に
形成され、これらの案内面１６には可動部材１７が摺動
自在に案内されている。

そして、この可動部材１７の内側先端部には第２図に示
すように先端に工具Ｔが収納された主軸１８が軸架され
ており、この主軸１８には加工ヘッド１０に固着された
開時の駆動源からの動力が自在継手１９を介して可動部
材１７の後端部より伝達されるようになっている。

また、前記スライド部材１５はサーボモータ２０によっ
て回転される螺子軸２１に螺合し、可動部材１７はサー
ボモータ２２によって回転される螺子軸２３に螺合して
いるため、図示しない数値制御装置によってサーボモー
タ２０．２２が駆動されると、主軸１８は第１図に示す
円周状の工具交換位置を基点として所定の角度範囲の平
面内で任意の点に位置決めされる。

なお、２４は工具交換用のスペーサで外周部８箇所に切
り欠き２４ｂが形成されている。

２５は前記加工ヘッド１０に隣接して設置された工具マ
ガジンで、この工具マガジン２５にはマガジン円板２６
が回転割出可能に装架されている。

このマガジン円板２６の円周上の６箇所には、前記加工
ヘッド１０上に設定された工具交換位置における主軸１
８の配列と同一ピッチで８個の工具ソケット２７がそれ
ぞれ設けられており、これらの工具ソケット２７には交
換工具Ｔ′がスペーサ２４を介在して収納されている。

また、２８．２９は主軸１８に収納されている工具Ｔと
任具取出位置ｐに割出されている工具Ｔ′とを交換する
はさみ状の工具交換アームで、後述する工具のクランプ
・アンクランプ装置によって主軸１８に収納されている
工具Ｔの把持が解除された後で、工具取出位置ｐの交換
工具Ｔ′と主軸１８の工具Ｔとをスペーサ２４とともに
把持し、軸方向に前進した後で１８０度回紙回転後退す
ることによって工具交換を行うようになっている。

次に工具のクランプ・アンクランプ装置について説明す
る。

第３図は主軸１８のそれぞれに設けられている工具把持
機構を示すもので、工具収納穴３０に受は入れられた工
具Ｔを把持する把持部材３１の後端部にはドローロッド
３２の一端が固着され、このドローロッド３２と主軸１
８との間にはドローロッド３２を後方を移動させるべく
スプリング３３が縮設されている。

また、ドローロッド３２の後部端面３２ａにはＵ字状の
突出部材３４がドローロッド３２に対して回り止めされ
て係合しており、この突出部材３４の両端は主軸１８の
長溝３５を貫通して主軸１８の外部に突出している。

さらに、主軸１８の外周面には係合部に軸方向突出量が
連続的に変化する所定のカム面３６が形成された環状部
材３７．３８が設けられており、環状部材３７は可動部
材１７に対して回転が禁止され、この環状部材３７の前
方端面３７ａは突出部材３４の後端部に当接している。

また、環状部材３８は主軸１８に対して軸方向移動が禁
されており、この環状部材３８の外周部には第４図に示
すごとく工具交換位置の中心方向に突出する作動部材３
９が設けられている。

したがって、作動部材３９を第４図において反時計方向
へ旋回させると、カム面３６によって環状部材３７は第
３図の左方向へ移動され、ブツシュロッド３２は突出部
材３４を介して押圧される。

これにより、ブツシュロッド３２はスプリング３３の押
圧力に打ち勝って左進されるため、把持部材３１は２点
鎖線で示す位置まで前進し、工具Ｔの把持を解除する。

なお、これと同時に把持部材３１の内部に突設されたブ
ツシュロッド３２ｂが工具Ｔの他端部に当接するため、
工具Ｔは工具収納穴３０から若干押出され工具交換を容
易にする。

また、工具収納穴３０に工具Ｔが収納された状態で作動
部材３９が原位置まで戻されると、ドローロッド３２は
スプリング３３の押圧力によって後方に移動するため、
把持部材３１は工具Ｔのクランプ部を把持して後方に引
き込み工具Ｔの把持が行われる。

一方、円周状の工具交換位置の中央部、可動部材１７の
後方には第２図、第４図に示すように円板状の操作部材
４０が固定スリーブ４１の外側に回動可能に嵌装されて
おり、この操作部材４０の外周部には、可動部材１７か
ら突出する作動部材３９のそれぞれと係合する８個の係
合ローラ４０ａが回転自在に軸承されている。

前記操作部材４０は、加工ヘッド１０に固着されている
固定部材４２内に嵌装されたピストン４３の一端部に固
着されており、ボート４４ａに圧油が供給されると、所
定量だけ前進し、ボート４４ｂに圧油が供給されると原
位置まで後退する。

また、前記ピストン４３は固定スリーブ４１と固定部材
４２との間に嵌装された回動スリーブ４５にキー止めさ
れており、回動スリーブ４５が回転すると前記操作部４
０も回転する。

さらに、この回動スリーブ４５の後端部には第５図に示
すようにＵ字状の突起部を有する回動部材４７が固着さ
れており、この回動部材４７の突起部にはシリンダ４８
によって回動部材４７の軸線と直交する方向に移動され
るピン４９が係合している。

したがって、シリンダ４８のボート４８ａに圧油が供給
されると、回動スリーブ４５は回動部材４７を介して反
時計方向に回転される。

なお、前記工具交換位置の中央部、可動部材１７の前方
には、図示しない工作物を加工する間、スペーサ２４を
保持する保持機構５０が設けられており、スペーサ２４
を保持する場合には、固定スリーブ４１内に嵌装された
操作軸５１の軸方向の動きによって半径方向へ移動され
る保持軸５２をスペーサ２４に設けられている保合穴２
４ａに係合させて保持を行い、工具交換時には、固定ス
リーブ４１の後端部に配設されたシリンダ５３によって
操作軸５１を後退させることによって保持軸５２を係合
穴２４ａから抜き取り、スペーサ２４の保持を解除する
ようになっている。

次に上記構成による工具のクランプ・アンクランプ装置
の動作を説明する。

今、主軸１８に装着されている工具Ｔによる加工を完了
し、主軸１８の工具Ｔと工具取出位置ｐに割出されてい
る工具Ｔ′と交換するものとすると、まず、サーボモー
タ２０．２２を駆動し、工具Ｔを第１図に示す工具交換
位置まで戻す。

これにより、工具Ｔはスペーサ２４の外周部に刻設され
た切り欠き部２４ｂに係合する。

この後、工具交換アーム２８．２９を作動させると、工
具交換アーム２８は時計方向へ旋回し、工具交換アーム
２９は反時計方向へ旋回するため、工具Ｔ、Ｔ’は工具
交換アーム２８゜２９とスペーサ２４とによって挟持さ
れる。

このようにして、工具Ｔ、Ｔ’が挟持された後、固定部
材４２のボート４４ａに圧油を供給すると、操作部材４
０は前進し、この操作部材４０の円周部に枢着された８
個の係合ローラ４０ａは第４図に示すように、主軸１８
外周部から工具交換位置の中心方向に突出する作動部材
３９のそれぞれに係合する。

そして、シリンダ４８のボート４８ａに圧油を供給して
シリンダ４８を作動させると、回動スリーブ４５はピン
４９、回動部材４５を介して第５図において反時計方向
へ回転される。

これにより、操作部材４０は第４図において時計方向へ
回転されるため、可動部材１７より突出している作動部
材３９はそれぞれ反時計方向に旋回される。

この作動部材３９が反時計方向へ旋回されると、主軸１
８外周部に設けられた環状部材３７．３８からなるカム
機構によって突出部材３４が前方に移動され、ドローロ
ッド３２はスプリング３２の押圧力に打ち勝って前進す
る。

これにより、把持部材３１は２点鎖線で示す前進端まで
移動されるため、工具Ｔの把持は解除される。

また、これと同時にブツシュロッド３２ｂが工具Ｔの後
端部に当接するため、工具Ｔは工具収納穴から若干押出
される。

このようにして工具Ｔのアンクランプが行われた後で、
シリンダ５３のボート５３ａに圧油を供給すると、操作
軸５１は後方へ移動され保持軸５２は半径方向内側へ移
動されるため、スペーサ２４の保持は解除される。

スペーサ２４の保持が解除されると、工具交換アーム２
８，２９は工具Ｔ、Ｔ’を挟持した状態で軸線方向に前
進して工具Ｔ、Ｔ’を抜き出すとともに、スペーサ２４
を固定スリーブ４１から抜きとり、同一方向に１８０度
回転して再び後退する。

これにより、新しい工具Ｔ′力Ｓ主軸１８の工具収納穴
３０に挿入され、スペーサ２４は固定スリーブ４１の先
端部に挿入されるＯ このようにして工具Ｔ、Ｔ’の交換が完了すると、シリ
ンダ５３を作動させてスペーサ２４の保持を行うととも
に、シリンダ４８のボート４−８ｂに圧油を供給する。

これにより、操作部材４０は第４図において反時計方向
に旋回されて元の状態となり、各主軸１８の作動部材３
９は実線で示す原位置まで時計方向に旋回される。

これにより、主軸１８内部のドローロッド３２はスプリ
ング３３の押圧力によって後方に押圧され、把持部材３
１は工具Ｔをクランプして後退する。

この後、固定部材４２のボー１−４４ｂに圧油を供給す
ると操作部材４０は後退して、この操作部材４０の円周
部に枢着されている係合ローラ４０ａは主軸１８の作動
部材３９と係合しなくなる。

これにより、主軸１８が工具交換位置を起点としていず
れの方向移動した場合でも係合ローラ４０ａと作動部材
３９との間に干渉が生じることはなく、主軸１８を所定
の角度範囲内で任意の場所に割出し得るようになる。

このようにして、工具Ｔ′のクランプ動作を完了すると
、工具交換アーム２８．２９は互いに反対方向へ旋回し
て工具Ｔ、Ｔ’およびスペーサ２４の把持を解除する。

この後、新しい工具Ｔ′は加工ヘッド１０上の任意の点
に位置決めされ、図示しない工作物の加工が再開される
。

以上述べたように、本考案の工具のクランプ・アンクラ
ンプ装置においては、複数の主軸のそれぞれに、主軸側
方から円周状の工具交換位置の中心方向に突設された作
動部材の旋回運動によって工具をクランプ・アンクラン
プする把持機構を設けるとともに、円周上にこれらの作
動部材と係合する係合ローラを枢着した操作部材を工具
交換位置の中心に軸承し、工具交換時にはこの操作部材
を回動させることによって工具のクランプ・アンクラン
プを行うようにしたから、複数の主軸を加工ヘッド上の
任意の場所に位置決めし、加工ヘッド側に固定された動
力源から回転動力を伝達するような多軸工作機械におい
ても、複数の主軸に収納されている工具を１つの駆動源
で同時にクランプ・アンクランプできる利点を有してい
る。

また、本実施例においては、工具交換が完了した後で、
主軸の作動部材と操作部材の係合ローラとの係合をはず
しているから、工作物の加工中においては、工具が油圧
回路等の故障によって誤ってアンクランプされることが
ない利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる多軸工作機械の一例を示す正面
図、第２図は第１図における■−■線断面矢視図、第３
図は第１図におけるＩ−１線断面矢視図、第４図は第２
図におけるＩＶ−ＩＶ線断面矢視図、第５図は第２図に
おける■−ｖ線断面矢視図である。 １０・・・・・・加工ヘッド、１７・・・・・・可動部
材、１８・・・・・・主軸、１９・・・・・・自在継手
、２０．２２・・・・・・サーボモータ、３０・・・・
・・工具収納穴、３１・・・・・・把持部材、３２・・
・・・・ドローロッド、３３・・・・・・スプリング、
３７ 、３８・・・・・・環状部材、３９・・・・・・
作動部材、４０・・・・・・操作部材、４０ａ・・・・
・・係合ローラ、４５・・・・・・回動スリーブ、４７
・・・・・・回動部材、４８・・・・・・シリンダ、４
９・・・・・・ピン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加工ヘッド上に移動可能に案内された複数の可動部材と
   、この可動部材のそれぞれに軸承され先端部に工具収納
   穴を有する複数の主軸と、この主軸を前記可動部材の後
   端部より動力を伝達して回転させる主軸駆動手段と、前
   記可動部材を移動させ前記主軸を前記加工ヘッド上に設
   けられた円周状の工具交換位置を起点として位置決めす
   る位置決め装置とを備えた多軸工作機械において、前記
   主軸には、前記工具収納穴に受は入れられた工具を把持
   する把持部材と、この把持部材を主軸前方に移動させ工
   具をアンクランプするカム機構と、前記主軸外周から前
   記工具交換位置の中心方向に突出し前記主軸軸線を中心
   とする旋回運動によって前記カム機構を作動させる作動
   部材とを設け、前記加工ヘッドには、前記工具交換位置
   の中心に回動可能に軸承され外周部に前記主軸の作動部
   材のそれぞれと係合する係合部を有する操作部材と、こ
   の操作部材を回動させ前記主軸に受は入れられた工具を
   同時にクランプ・アンクランプする駆動装置とを設けた
   ことを特徴とする多軸工作機械における工具のクランプ
   ・アンクランプ装置。