JPS583634Y2 - 自動工具交換装置における工具把持機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動工具交換装置の工具交換アームにおける工
具把持機構に関する。

従来工具マガジンからの工具と主軸の工具とを交換する
装置として、その両者の中間に交換アームを設置し両者
に装着されている工具を同時に抜取り旋回させて交換す
る方式の交換装置が多く用いられている。

この交換装置の機能を評価する一つの目安として交換時
間が取上げられている。

そのため交換装置の各機能の所要時間を少なくすること
が機能上好ましいことであり、強い要望でもある。

従って交換アームの旋回速度を迅速化することが必要と
なり、交換アームの両端に把持された工具には速度に比
例した大きな遠心力がかかる。

このため工具把持爪にばね力によるクランプ方式を用い
たものにおいては把持力の不足をきたし、又停止時の衝
撃によって工具が脱落しやすいものであり、一方工具把
持爪に油圧によるクランプ方式を用いたものにおいては
、配管等が複雑になり動作確認の信号を必要とするなど
の欠点があった。

本考案の目的は、上記欠点を解消すべく交換アーム旋回
時には工具把持爪を二重に固着する機構を設けて、確実
な工具の脱落防止を達成出来るとともに、工具マガジン
の工具と主軸の工具とを同時に抜取り交換する場合はも
ちろん、交換アームの一方の工具のみ交換する場合には
工具交換位置に位置する該当工具のみ締付けを解除して
工具交換することが出来る工具把持機構を提供すること
である。

即ち、工具着時に作用する把持爪に連結したクランプ棒
の軸方向の移動を固着するため、ばねにより作動するテ
ーパブシュのカム面をクランプ棒に係合させる第一のク
ランプ機構と、クランプ棒の揺動方向の移動を固着する
ため、交換アームが工具交換位置に位置するとき以外は
常にばねにより作動するクランプレバ−をクランプ棒に
係合させる第二のクランプ機構を設けたものである。

次に本考案の実施態様を図面により説明する。

基台１に外筒２が固着されていて、外筒２の内側には平
軸受３を介して外筒２の軸線方向に摺動可能に中空のア
ーム旋回軸４が嵌装されている。

前記外筒２の上端には、外筒２と同じ軸心を有し図示し
ない駆動装置よりの正逆旋回運動を伝達する歯車５が軸
受６により回転可能に軸支されていて、更に該歯車５に
は歯車５と同じ軸心を有するスプライン軸７が固着され
ている。

またスプライン軸７の下端には、前記歯車５とスプライ
ン軸７の軸心に貫通された油穴８からの圧油により摺動
されるロッド１０を有するピストン９が嵌挿されている
。

前記アーム旋回軸４の上端は、前記スプライン軸７に摺
動可能にスプライン嵌合されていて、下端にはアーム旋
回軸４の軸線方向と直角な方向に対称に伸びる交換アー
ム１１がキー着され下端には更にフタ１２が取付けられ
ている。

アーム旋回軸４の下端内側には、ばね１３により常に前
記ロッド１０に当接する方向に付勢されたテーパブシュ
１４およびストッパ１５が摺動可能に嵌挿されていて、
テーパブシュ１４の中程には小径部１６とテーパ状のカ
ム面１１が形成されている。

一方前記外筒２と併設されたシリンダ１８が基台１に固
着されていて、ポート１９と２０からの圧油により摺動
可能に嵌挿されたピストン２１と該ピストン２１と一体
のロッド２２の外端には、連結板２３の一端が固着され
ている。

連結板２３の他端はアーム旋回軸４にスラスト軸受２４
と平軸受２５により回転のみ可能に連結されている。

前記交換アーム１１は旋回中心軸と直角な面内で三位置
（後述する第一、第二、第三の位置）に旋回可能かつ旋
回中心軸方向二位置（後述する第四、第五の位置）に摺
動可能に装架されている。

この五位置は周知の工具交換装置において通常位置決め
されている位置である。

即ち第一の位置は、図示しない工具マガジンからの工具
２６と図示しない主軸の工具のどちらも把持しない待機
位置であり、第二の位置は、第一の位置から９０度旋回
して工具マガジンの工具２６と主軸の工具の両方を同時
に把持する位置であり、第三の位置は、第二の位置から
１８０度旋回して工具を入れ替える位置である。

また第四の位置は、交換アーム１１の工具を主軸に挿入
した位置であり、第五の位置は、工具マガジンからの工
具２６と主軸の工具とを抜材した位置である。

前記交換アーム１１の両側には、工具２６を把持するた
め半円形の把持溝２７が設けられ、把持溝２７の断面は
山形状で工具２６のフランジ２８の■溝２９に嵌合し、
固定キー３０によって回止めされる。

更に把持溝２７と同一平面には工具脱落防止用の工具把
持爪３１がピン３２により揺動可能に設けられていて、
把持爪３１の爪先３３は工具２６の中心に対して半円形
の把持溝２７の反対側に位置して工具２６のフランジ２
８の■溝２９に嵌入して工具２６を固定する。

前記把持爪３１の背面の一端には、前記アーム旋回軸４
の軸心に向う方向に伸びるクランプ棒３４がピン３５に
より連結されている。

一方りランプ棒３４の他端は、該棒３４をその軸方向に
摺動かつ、揺動可能に軸支した首振り可能な支持ピン３
６に嵌挿されている。

該支持ピン３６とクランプ棒３４の段差部との間には、
ばね３７が捲装されていて、前記把持爪３１を常に位置
Ａ即ち工具把持方向または位置Ｂ即ち工具受入待機位置
方向のどちらかに保持している。

更にクランプ棒３４は交換アーム１１の両端外側に前記
アーム旋回軸４の軸線方向と平行な面内で揺動可能に軸
支されたレバー３８と一体的に揺動可能なりランプレバ
ー３９に係合している。

即ち交換アーム１１の伸長方向の軸心を有し、半円形の
把持溝２７の基部に回動可能に軸支された軸４０の一端
は交換アーム１１から突出していて、突出部４１に前記
レバー３８の一端がピン４２により固着されている。

レバー３８の他端にはピン４３によりレバー３８に軸心
を前記軸４０と平行に固着された軸４４にローラ４５が
回転可能に軸支されている。

一方軸４０の他端には前記クランプレバ−３９の一端が
ピン４６により固着されていて、クランプレバ−３９の
中程に穿設された止り穴４７に装着されたばね４８によ
り、常に前記クランプ棒３４に係合する方向に付勢され
ている。

またクランプレバ−３９のクランプ棒３４側の端には前
記クランプ棒３４に係合する段差部４９が設けられてい
る。

従って、交換アーム１１に工具２６が把持されていると
きのレバー３８およびクランプレバ−３９の位置は、位
置Ｃ，Ｄであり、交換アーム１１が工具交換位置に位置
するとき即ち第１図に示す状態のときは、ローラ４５は
図示しない主軸頭等の端面に接して反時計方向にわずか
に回動され、レバー３８およびクランプレバ−３９は位
置Ｅ、Ｆに位置する。

次に本考案の作用について説明する。

今交換アーム１１は第一の位置かつ第四の位置にあり、
把持爪３１は位置Ｂ即ち工具の受入待機状態にある。

また油穴８からの圧油によりロッド１０が下降した位置
に保持されているので、テーパブシュ１４は第１図に示
すように下降位置に位置する。

即ちクランプ棒３４はテーパブシュ１４の小径部１６に
係合する位置に位置する。

この状態で図示しない駆動装置により歯車５が回転され
ると、スプライン軸７を介してアーム旋回軸４が回転さ
れ、交換アーム１１は待機位置から９０度旋回されて、
工具マガジンからの工具と主軸の工具を把持する位置即
ち第１図の位置に位置決めされる。

このとき把持爪３１に連結されたクランプ棒３４のテー
パブシュ１４側の端は、デーパブシュ１４の小径部１６
に臨んでおり、またレバー３８のローラ４５は主軸頭等
の端面に接して反時計方向に回動され位置Ｅ即ちクラン
プレバ−３９は位置Ｆの状態に保持されているので、ク
ランプ棒３４は自由に移動出来る状態にある。

従って把持爪３１は工具２６のＶ溝２９に衝突して回動
され、工具２６を把持する。

このとき工具２６の■溝２９の円周上三等分の位置に設
けられた図示しないキー溝が、交換アーム１１の固定キ
ー３０に係合して工具２６は回止めされる。

続いて油穴８に供給されていた圧油が切られると、ロッ
ド１０は上昇方向の締付けを解除され、テーパブシュ１
４に内蔵されたばね１３の作用によりテーパブシュ１４
がロッド１０を押上げて上昇し、カム面１７とクランプ
棒３４の先端が係合してクランプ棒３４が固着される。

即ち把持溝２Ｔと把持爪３１によって工具２６が交換ア
ーム１１に把持され固着されたことになる。

次にシリンダ１８のポート１９から圧油が供給されると
交換アーム１１はロッド２２、連結板２３を介して下降
し始める。

交換アーム１１が少し下降すると、ローラ４５が図示し
ない主軸頭等の端面から離れるので、クランプレバ−３
９のばね４８の作用により、レバー３８は位置Ｅから位
置Ｃへ回動される。

即ちクランプレバ−３９は位置Ｆから位置りへ回動され
て、クランプレバ−３９の先端の段差部４９がクランプ
棒３４に係合し、クランプ棒３４を固着する。

従って把持爪３１に連結されたクランプ棒３４は、チー
・ぐブシュ１４のカム面１７によって固着され、更にク
ランプレバ−３９の段差部４９で固着されるので二重に
固着されたことになる。

交換アーム１１は弓続き下降し、両端に把持された工具
が工具マガジンと主軸から引抜かれた位置で停止する。

再び駆動装置によって歯車５が回転され交換アーム１１
は１８０度旋旋回れ、続いて、シリンダ１８のポート２
０から圧油が供給されると交換アーム１１は上昇して、
工具マガジンからの新工具を主軸へ挿入し、また主軸で
使用済の工具を工具マガジンへ返却する。

このときローラ４５は、主軸頭等の端面に接してレバー
３８は位置Ｃから位置Ｅへ回動され、同時にクランプレ
バ−３９も位置りから位置Ｆへ回動されるので、クラン
プ棒３４の固着がまず一つ解除される。

交換アーム１１の両端の工具がそれぞれ工具マガジンと
主軸に把持されたあとで油穴８から圧油が供給されロッ
ド１０が下降されると、ストッパ１５を介してテーパブ
シュ１４が下降される。

テーパブシュ１４の下降により、クランプ棒３４の先端
はテーパブシュ１４の小径部１６に臨むようになるので
、クランプ棒３４のもう一つの固着が解除される。

従ってクランプ棒３４の二重の固着が共に解除されたこ
とになるので、把持爪３１は自由に揺動し得る状態とな
る。

続いて駆動装置によって歯車５が回転されることによっ
て交換アーム１１は９０度旋回されて再び最初の位置へ
もどり自動工具交換の一周期が終了する。

なお本実施態様では、交換アーム１１が工具マガジンか
らの工具と主軸の工具とを同時に抜取り交換する場合に
ついて述べたが、次に交換アーム１１の一方の工具のみ
着脱する場合について述べる。

例えば図示しない主軸側の工具のみ着脱する場合、交換
アーム１１が主軸の工具交換位置に上昇すると、主軸側
のローラ４５のみが図示しない主軸頭の端面に接してレ
バー３８は位置Ｃから位置Ｅへ回動され、更にテーパブ
シュ１４も下降されてクランプ棒３４は二重の固着が解
除され工具着脱が行なわれる。

このとき交換アーム１１のもう一方の工具は、テーパブ
シュ１４によるクランプ棒３４の固着は解除されるが、
ローラ４５即ちレバー３８は回動されないので、クラン
プレバ−３９はクランプ棒３４を固着した状態を保持す
る。

従って工具は交換アーム１１に把持されたままである。

同様にして交換アーム１１の工具マガジン側の工具のみ
交換することも可能である。

従って前述した自動工具交換の一周期に、交換アーム１
１の一方の工具のみの着脱のために交換アーム１１の上
昇下降動作を一回分追加することによって他は前述の一
周期と全く同様にして自動工具交換を行うことが出来る
。

以上述べたように、本考案の工具把持機構は、交換アー
ムが工具交換位置から下降し始める前にテーパブシュを
作動させて把持爪を固着する第１のクランプ機構と、交
換アームがわずかに下降した時点で更に把持爪を固着す
る第２のクランプ機構を設けて二重に固着することによ
って、工具を確実に把持するようにしたので、交換アー
ムの旋回速度を今まで以上に迅速化して工具交換時間の
短縮を計ることが出来るものであり、更に、交換アーム
の一方の工具のみ交換することが可能なので、工具マガ
ジンと主軸が離れている場合、また工具マガジンの工具
の軸心と主軸の軸心とが平行でない場合等非常に利用範
囲が広いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施態様の交換アームの一方の工具
把持部を省略した断面図、第２図は第１図の■−■断面
図、第３図は第２図のＩ−１視図、第４図は第２図のＩ
Ｖ−ＩＶ断面図である。 ４・・・・・・アーム旋回軸、７・・・・・・スプライ
ン軸、９・・・・・・ピストン、１０・・・・・・ロッ
ド、１１・・・・・・交換アーム、１３・・・・・・ば
ね、１４・・・・・・テーパブシュ、１７・・・・・・
カム面、２６・・・・・・工具、２７・・・・・・把持
溝、３１・・・・・・把持爪、３４・・・・・・クラン
プ棒、３７・・・・・・ばね、３８・・・・・・レバー
、３９・・・・・・クランプレバ−１４８・・・・・・
ばね、４９・・・・・・段差部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 正逆旋回運動を行なうスプライン軸にスプライン嵌合し
   て摺動可能なアーム旋回軸の軸線方向と直角方向にアー
   ム旋回軸に固着され両端に工具把持溝と把持された工具
   の脱落を防止する位置に揺動可能な把持爪を有する交換
   アームとよりなる自動工具交換装置において、工具の第
   一のクランプ機構として前記交換アーム内ｌこは前記ア
   ーム旋回軸線方向と直角方向に摺動可能かつ前記把持爪
   の旋回面内で揺動可能で常にばねをこて外向き方向ｆこ
   付勢されて前記旋回軸の両側で一対となり前記把持爪に
   枢着されたクランプ棒を設け、前記アーム旋回軸の内側
   にはアーム旋回軸線方向に摺動可能で前記クランプ棒を
   固着するカム面を有するテーパブシュと該テーパブシュ
   を常にカム作用方向に付勢するばねを設け、前記スプラ
   イン軸の下端にはスプライン軸線方向に摺動可能で、前
   記テーパブシュを圧接することによってカム作用を解除
   するピストンとロンドを設けてなり又工具の第二のクラ
   ンプ機構として、前記交換アーム内の前記一対のクラン
   プ棒に係合する位置には前記クランプ棒の揺動力向と直
   角方向に揺動可能でクランプ棒を固着する段差部を有し
   それぞれ独立して作動可能な一対のクランプレバ−と該
   クランプレバ−を常に固着作用方向に付勢するばねを設
   け、前記交換アームの両端外側には前記クランプレバ−
   と連動し交換アームが工具着脱位置に位置するときに主
   軸頭等の端面により押圧されて交換アームの両側の工具
   または一方の工具のみでも固着作用を解除することの可
   能なレバーを設けてなり、前記交換アームによる工具旋
   回時には、前記第一のクランプ機構と第二のクランプ機
   構により工具を二重に固着して工具を確実に把持すると
   ともに、工具マガジンの工具と主軸の工具とを同時に抜
   取り交換する場合はもちろん、交換アームの一方の工具
   のみ交換する場合には工具交換位置に位置する該当工具
   のみ固着を解除して工具交換を可能にしたことを特徴と
   する自動工具交換装置における工具把持機構。