JPS591545B2 - 自動工具交換装置に於ける工具把持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動工具交換装置に於ける工具把持装置に関す
るものである。

一般に工作機械におし・ては、機械本体に取付けられた
所定のマガジン内に多種類の加工工具を収納し、これを
被工作物に応じて適宜に取出し、機械本体に装着すると
同時に、一本体側に装着された加工工具はマガジン内に
収納して、マガジン内と機械本体側の両者の加工工具を
交換して℃・るか、従来この加工工具の交換は第１図に
示すような工具把持装置ａにより行なって℃・た。

すなわち、同図に於し・て、１は機械本体（図示省略）
に進退移動及び旋回動作可能に取付けられたアームシャ
フト、２は中心部をアームシャフト１の先端に取付固定
したアーム、３，３はアーム２０両側端に夫々取付けら
れた開閉可能な工具把持爪で、この把持爪３，３は内周
縁が円弧形状をした固定爪４と開閉爪５とから構成され
、且つ同一周方向が開放されても・る。

６はアームシャフト１の先端部分１′の中心に形成され
たシリンダ室、７はシリンダ壁、８はシリンダ室６内に
摺動自在に嵌挿されたピストン、９はアームシャフト１
の先端部分１′に嵌挿し回動自在に固定された部材で、
上記アームシャフト１はこの部材９に対して回動可能と
されて℃・る。

１０及び１１はソレノイドパルプ（図示省略）に連通し
た給排油孔で、これは、上記アームシャフト先端部分の
シリンダ壁７に穿設され且つピストン８０両側にお℃・
て夫々シリンダ室６に連通する孔１０ａ、１１ａ、及び
上記部材９に穿設され且つその内周壁に形成された環状
溝１０ｂ。

１１ｂを介して上記孔１０ａ、１１ａに連通する孔１０
ｃ、Ｉｌｃからなって℃・る。

１２はピストンロッド、１３はこのピストンロッド１２
の先端に取付固定し且つ外周面に傾斜したカム面１４を
有する部材である。

１５，１５は上記部材１３のカム面１４に夫々摺接する
カム面１６を有する一対の摺動部材、１７．１７は上記
摺動部材１５゜１５と工具把持爪３，３の夫々開閉爪５
とを連結した連結棒である。

１８は上記構成の工具把持装置ａにて被工作物に応じて
適宜交換される加工工具で、この加工工具には上記把持
爪３，３にて把持される環状溝１９が形成されても・る
。

そして、上記加工工具１８は多種類のものが機械本体に
取付けられたマガジン内に収納されており、そのうちの
一つを上記一方の把持爪３にて把持すると同時に、他方
の把持爪３で機械本体側に取付けられた加工工具を把持
し、両者の把持爪３，３にて夫夫の工具が把持されると
、アームシャフト１が外側方に移動した後旋回動作し工
具を交換する。

すなわち、上記従来装置ａの動作をさらに詳細に説明す
ると、先ず加工工具１８をアーム２両端の把持爪３，３
にて把持する場合は、アームシャフト１は退入させたま
まの状態で、ソレノイドバルブを操作して、給排油孔１
０を介して油をシリンダ７０室Ｉａ側に流入せしめ、ピ
ストン８を室７ｂ側に移動させることにより摺動部材１
５．１５を内側方に位置せしめて、上記把持爪３，３を
開状態に保持する。

そして、この状態で上記アームシャフト１を、両側端の
工具把持爪３，３がアームシャフト１０両側対称位置の
マガジン側及び機械本体側の夫々の工具クランプ位置に
到るまで旋回させると、把持爪３，３に各加工工具１８
の環状溝１９が嵌まり込む。

しかる後、今度は給排油孔１１を介して油をシリンダ７
０室７ｂ側に流入せしめ、ピストン８を室７ａ側に移動
させ、これにより、部材１３と摺動部材１５．１５のカ
ム機構によって当該摺動部材１５．１５を夫々外側に移
動せしめ、連結棒１７．１７を介して把持爪３，３の夫
々の開閉爪５を閉じ、工具１８を確実に把持する。

工具の把持動作が終了すると、アームシャフト１は適当
な油圧シリンダ（図示省略）により外側方（図示矢印方
向）に移動せしめられた後、当該アームシャフト１を中
心にアーム２が所定方向に１８０度回転して、両側端の
把持爪３，３は夫々逆のクランプ位置に停止位置せしめ
られ、その後、アームシャフト１は上記適当な油圧シリ
ンダにて退入し、これにより、マガジン側にお℃・て把
持された加工工具１８は機械本体側に装着され又機械本
体側にお℃゛て把持された加工工具１８はマガジン側に
収容される。

そして、再び給排油孔１０を介して油はシリンダ室７０
室Ｉｂ側に流入し、これによって摺動部材１５．１５は
前記と同様に内側方に移動して把持爪３，３は開き、加
工工具１８の把持は解放される。

こうして加工工具の把持が解放されると、アーム２はア
ームシャフト１を中心にして上記の方向とは逆方向に回
動し所定の位置に停止位置せしめられ、次の工具交換時
まで待期する。

しかしながら、上記構成の工具把持装置ａによれば、ア
ームシャフト１の先端部分１′の回動部分に工具把持３
，３を開閉動作させるための油圧シリンダを設けて℃・
るため、油供給構造がきわめて複雑となる。

しかも、その油圧操作のためソレノイドバルブを必要と
し、しかもこのソレノイドバルブを制御するため電気回
路さらには油圧配管等を必要とし、構造が複雑になるだ
けでなく、部品点数が多くなりコストが高くつ（。

また、上記従来装置ａは、その構造が油圧、機械及び電
気の三つの要素から構成されて℃・るため、それだけ故
障が起りやす℃゛。

本発明は、上記の欠点に鑑み、これを改良したもので、
構造が簡単で且つコストが安く、故障の少な℃・自動工
具交換装置における工具把持装置を提供せんとするもの
である。

以下本発明の構成を図面に示す実施例にしたがって説明
すると次の通りである。

第２図乃至第６図にお℃゛て、ｂは本発明の工具把持装
置を示し、２１は機械本体２２に進退移動可能に且つ旋
回動作可能に取付けられたアームシャフト、２３は中央
部をアームシャフト２１の先端面に取付固定された所定
長さのアーム、２４゜２４はこのアーム２３の両側端に
設げられた工具把持爪で、この把持爪２４，２４は、内
周縁２５′が円弧形状をした固定爪２５とこの固定爪２
５０基部にピン２６にて枢着した円弧形状の内周縁２７
′を有する開閉爪２７とから構成され、同一周方向が開
放して（゛る。

２８は上記アームシャフト２１の先端部分２１′の中心
に穿設した孔２９内に摺動自在に内挿した押棒で、これ
は、外端側にクランプ部３０を有し且つ内端側に小径部
３１を有して（゛る。

３２は上記孔２９の段部３３と押棒２８のフランジ部３
０間に圧縮介在させて孔２９内に内設したスプリングで
、このスプリング３２により押棒２８に常時外側方への
付勢力を作用させる。

３４．３４は上記押棒２８と各工具把持爪２４．２４の
開閉爪２７間に介在させたリンク機構、３５，３５は押
棒２８の両側対称所定位置にお（・てアーム２３の側壁
２３ａ、２３ａ間に架設した枢軸、３６．３６はアーム
２３の長手方向中心線上より夫々オフセットさせて上記
枢軸３５゜３５に夫々枢着したリンクで、このリンク３
６゜３６の内端部分間にはイコライザ３７を回動可能に
橋設すると共に、当該イコライザ３７の中央部下面には
スプリング３２のバネ力により前記押棒２８の先端面を
常時当接させる。

３８，３８はアーム２３の底壁２３ｂに固設されたガイ
ド部材、３９．３９はこのガイド部材３８，３８にて夫
々ガイドされ且つアーム底壁２３ｂにそって摺動可能に
支持されたスライド部材、４０，４０は上記リンク３６
．３６とスライド部材３９．：ｌとを夫々連結した中継
リンクで、その両端は各リンク３６．３６及びスライド
部材３９，３９に枢着ピン４１，４１，４２，４２で枢
着されてし・る。

４３．４３は上記各スライド部材３９，３９の外端面に
螺着した調整ボルト、４４．４４は、７−ム２３の両側
外端にお℃・てその側壁２３ａ、２３ａとガイド部材３
８．３８間に固設した夫々の部材４５．４５の孔４６，
４６内に内設して開閉爪２７．２７０先端間に介在させ
た圧縮スプリングで、このスプリング４４，４４の伸張
力により、開閉爪２７，２７に常時閉方向への付勢力を
作用させる。

そして、前記押棒２８がスプリング３２のバネ力により
外側方に移動し、前記各リンク機構３４，３４を介して
スライド部材３９．３９が外側方に押圧され、これによ
り開閉爪２７、２７が閉じて工具が把持爪２４，２４に
よりクランプされたとき、前記リンク３６．３６、中継
リンク４０．４０及びスライド部材３９，３９を連結し
て℃・る各枢軸３５．３５と枢着ピン４１，４１゜４２
．４２は一直線上に並んでデッドポイント位置に位置す
る様に構成されて℃・る。

４７．４７はアーム底壁２３ｂの所定部分に貫通支持さ
せた解除棒で、これは、当該底壁２３ｂに取付固定した
ガイドブツシュ４８，４８にて摺動可能にガイドされ、
その内端面は枢着ピン４１，４１の一端に軸支したロー
ラ４９，４９に夫々当接せしめると共に、球面形状をし
た外端部分はアーム２３の外部に突出させである。

５０は前記機械本体２２のアームシャフト取付穴５１の
開口部に固設した環状のアームシャフトガイド部材、５
２はこのガイド部材５０の外端面に固設したストッパ部
材で、その貫通孔５３の外端内周縁部にはテーパー面５
４を有する環状の突条５５を形成する。

５６は上記ストッパ部材５２に嵌合固定したリング状で
且つ外端側にフランジ部５７を有する当て部材で、前記
解除棒４７，４７の外端突出部分が上記フランジ部５７
に当接する様になされて℃・る。

５８，５８は前記アームシャフト２１の先端部分２１’
の所定の対称部位に穿設した切欠穴で、これは前記孔２
９に連通し、且つ該穴５８．５８内には夫々球体５９，
５９が嵌め込まれて（゛る。

そして、各球体５９．５９は、アームシャフト２１が前
記取付穴５１内に退入して℃゛るときは、スプリング３
２のバネ力に抗して孔２９内に退入せしめられた押棒２
８の外周面に当接し、又アームシャフト２１が取付穴５
１より外側方に移動したときは、この移動動作に関連し
てスプリング３２のバネ力により押棒２８が外側方に移
動し且つストッパ部材５２の環状突条５５により切欠穴
５８，５８内に押し込まれて押棒２８の小径部３１に当
接し、万一異物の混入等により押棒２８の外側方への移
動が妨げられたときは、孔２９内に押し込まれずにスト
ッパ部材５２の環状突条５５に引っかかってアームシャ
フト２１の移動を阻止する安全装置の機能を営む。

６０は工具把持装置すにて被工作物に応じて適宜交換さ
れる加工工具で、この加工工具６０には前記把持爪２４
．２４にて把持される環状溝６１が形成されて（・る。

６２は前記固定爪２５０所定位置に取付固定した工具６
０の廻り止め部材である。

而して、上記構成からなる装置すの動作要領を説明する
と次の通りである。

先ず加工工具６０のアンクランプ時には、第２図に示す
如くアームシャフト２１は機械本体２２の取付穴５１内
に退入させ、アーム２３を所定の位置に時期させる。

このとき、各解除棒４７，４７の外端突出部分は当て部
材５６のフランジ部５７に押圧し、該解除棒４７，４７
はスプリング３２の付勢力に抗してアーム２３内に押し
込まれて前記各リンク機構３４，３４における枢着ピン
４１゜４１の一端のローラ４９，４９が押圧される。

これにより、各リンク３６，３６は夫々枢軸３５゜３５
を支点に内側に回動し、その内端間に橋設したイコライ
ザ３７を介して押棒２８がスプリング３２の付勢力に抗
して孔２９内に退入すると共に、スライド部材３９，３
９がアーム底壁２３ｂにそって内側方に摺動し、又調整
ポル）４３．４３により押圧される把持爪２４，２４の
開閉爪２７゜２７は開状態に保持され、同時に前記切欠
穴５８゜５８に嵌め込まれた球体５９，５９は押棒２８
の外周面に当接して℃・る。

そして、機械本体２２に取付けられ且つ多種類の加工工
具が収容されてし・るマガジン（図示省略）側の工具ク
ランプ位置及びアームシャフト２１を中心にして上記工
具クランプ位置と対称位置の機械本体２２側の工具クラ
ンプ位置（工具装着位置）に夫々位置する各加工工具６
０を交換する場合は、解除棒４７，４７を当て部材５６
のフランジ部５７に摺動せしめ把持爪２４，２４を開状
態に保持したままの状態で、アームシャフト２１を、上
記把持爪２４，２４が夫々工具クランプ位置に到るまで
旋回させ、当該把持爪２４，２４を工具６０の環状溝６
１に嵌め込む。

このとき、開閉爪２７．２７は圧縮スプリング４４，４
４０力にて工具６０を把持して℃゛る。

そして、この環状溝６１に把持爪２４．２４が嵌まり込
むと同時に、アームシャフト２１を外側方に進出移動す
る。

このアームシャフト２１の移動動作に伴い、当て部材５
６のフランジ部５７に対する解除棒４７．４７の抑圧が
徐々に解除され、これにより、押棒２８はスプリング３
２のバネ力によって外側方に突出移動してイコライザ３
７を押圧し、各リンク３６゜３６は枢軸３５，３５を支
点に外側に回動し、また、このリンク動作によって解除
棒４７，４７はローラ４９，４９で押圧されてアーム１
の外側方に移動せしめられると同時に、スライド部材３
９゜３９がアーム底壁２３ｂにそって外側方に摺動し、
開閉爪２７．２７は調整ポル）４３．４３に押圧され、
各リンク機構３４，３４の枢軸３５，３５及び枢着ピン
４１．４１．４２，４２が一直線に並んでデッドポイン
ト位置に位置して、前記把持爪２４，２４は、各工具６
０をマガジン側及び機械本体側の工具保持用のテーパー
穴から抜きながら把持する。

そして、アームシャフト２１並びに押棒２８の上記移動
動作に関連して、切欠穴５８゜５８に嵌め込まれて℃・
る各球体５９．５９はストッパ部材５２の突条５５のテ
ーパー面５４により孔２９内に押し込まれて、押棒２８
の小径部３１外周面に当接し、上記アームシャフト２１
はスムーズに移動する。

こうして、アームシャフト２１の外側方への進出移動動
作に関連して各工具６０が把持爪２４゜２４に把持され
ると、アームシャフト２１は所定方向に１８０度旋回し
、アーム２３０両側端の把持爪２４．２４は夫々その対
称位置の工具クランプ位置に停止位置せしめられた後、
上記アームシャフト２１は取付穴５１内に退入する。

この退入動作に伴℃・各解除棒４７，４７は当て部材５
６のフランジ部５７に押圧してアーム２３内に押し込ま
れ、これにより、各リンク機構３４．３４を介して、押
棒２８はスプリング３２の付勢力に抗して孔２９内に退
入し、小径部３１に当接して℃・た各球体５９，５９は
外側方に押し出されてリンク機構３４．３４のロックが
解除されると同時に、スライド部材３９，３９がアーム
底壁２３ｂにそって内側方に移動し、調整ポル）４３．
４３により押圧されて℃・た開閉爪２７，２７は圧縮ス
プリング４４．４４０伸張力により保持されており、各
工具６０の把持が開放され、マガジン側にお℃・て把持
された加工工具６０は機械本体側又機械本体側にお（゛
て把持された加工工具６０はマガジン側の夫々の工具保
持用テーパー穴に収容保持され、工具６０の交換は完了
する。

そして、把持爪２４゜２４による各加工工具６０の把持
が解放されると、アームシャフト２１は所定角度旋回す
る。

このとき、開閉爪２７，２７は工具６０により圧縮スプ
リング４４．４４の力に接して開かされる。

このアームシャフト２１の旋回によりアーム２３は所定
の位置に停止時期する。

以下同じ動作を繰り返す。

尚、上記の動作中、異物の混入等により押棒２８の外側
方への移動が妨げられた場合は、切欠穴５８，５８内に
嵌め込んだ各球体５９，５９が押棒２８の小径部３１側
に移動せず、したがって、アームシャフト２１の進出動
作時各球体５９．５９はストッパ部材５２の環状突条５
５に引っかかり、当該アームシャフト２１の移動が阻止
されて装置は自動的に停止し、作業者にその故障を知ら
せる。

この様に本発明は安全装置付であるので、万−故障して
もそれをはやく発見することができる。

以上説明した様に、本発明は、両端に固定爪と開閉爪と
からなる工具把持爪を備えたアームの旋回中心位置に一
端を固着し、機械本体に軸方向へ進退移動及び旋回動作
可能に取付けられたアームシャフトと、アームシャフト
の上記一端中央の軸方向孔に進退動作可能に嵌挿され、
後端に小径部を有し、常時スプリングによって先端方向
に抑圧突出せしめられた押棒と、アームの旋回中心から
等距離の位置でその中央部をアームに揺動可能に枢着さ
れ、一端を押棒に当接させた一対のリンク及び該一対の
リンクの他端とアーム両端の開閉爪の開閉制御をなすス
ライド部材との間に両端を連結した中継リンクとで構成
され、押棒の突出動作で一対のリンクの枢着点と中継リ
ンクの両端連結点とが一直線状となってスライド部材を
介し開閉爪を閉止状態でセルフロックする開閉爪の開閉
用リンク機構と、中継リンクとの連結点位置でアームに
押棒と平行に進退移動可能に設けられたロック解除棒と
、ロック解除棒と対応して機械本体に固設され、アーム
シャフトの退入端位置でロック解除棒に当接してリンク
のセルフロックを解除させる当て部材と、前記押棒に対
応してアームシャフトの半径方向へ出没可能に設けた球
体と、該球体に対応して機械本体に固設され、アームシ
ャフトの進退動作時、上記球体の出没を＊＋ｍして押棒
の進退動作を制御するストッパ部材とで工具把持装置を
構成したから、アームシャフトを進退動作させるだげで
工具把持爪を機械的に開閉制御させることができる。

特に、アームシャフトの突出動作を工具マガジン及び機
械本体からの工具の引き抜き動作とし、退入動作を工具
装着動作とすることにより、アームシャフトが突出する
とき、解除棒が自由となり、押棒によってリンク機構が
一直線状にデッドポイントとなって工具把持状態セルフ
ロックするので、アームの旋回時、工具が脱落すること
がなく安全である。

また、工具の把持が不完全である。

ときは、押棒が突出せず、球体が外方へ突出したままと
なるため、アームシャフトが突出しようとすると、球体
がストッパ部材に係止され、アームシャフトの突出を阻
止するので、工具の把持が不完全なままで工具の自動交
換作用が行われることはなく、安全である。

さらに、構造が簡単で安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工具把持装置を示した一部断面説明図で
ある。 第２図は本発明に係る工具把持装置の側断面図、第３図
は第２図の一部平面断面図、第４図は第２図の動作状態
を示した側面断面図、第５図はその平面断面図、第６図
は第５図のＡ−Ａ線にそって切断したその一部の断面図
である。 ２１・・・・・・アームシャフト、２１′・・・・・・
先端部分、２２・・・・・・機械本体、２３・・・・・
・アーム、２４，２４・・・・・・工具把持圧、２５・
・・・・・押棒、３４．３４・・・・・・リンク機構、
３５．３５・・・・・・枢軸、４１，４１゜４２．４２
・・・・・・枢着ヒン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端に固定爪と開閉爪とからなる工具把持爪を備え
   たアームの旋回中心位置に一端を固着し、機械本体に軸
   方向へ進退移動及び旋回動作可能に取付けられたアーム
   シャフトと、アームシャフトの上記一端中央の軸方向孔
   に進退動作可能に嵌挿され、後端に小径部を有し、常時
   スプリングによって先端方向に押圧突出せしめられた押
   棒と、アームの旋回中心から等距離の位置でその中央部
   をアームに揺動可能に枢着され、一端を押棒に当接させ
   た一対のリンク及び該一対のリンクの他端とアーム両端
   の開閉爪の開閉制御をなすスライド部材との間に両端を
   連結した中継リンクとで構成され、押棒の突出動作で一
   対のリンクの枢着点と中継リンクの両端連結点とが一直
   線状となってスライド部材を介し開閉爪を閉止状態でセ
   ルフロックする開閉爪の開閉用リンク機構と、中継リン
   クと一対のリンクとの連結点位置でアームに押棒と平行
   に進退移動可能に設けられたロック解除棒と、ロック解
   除棒と対応して機械本体に固設され、アームシャフトの
   退入端位置でロック解除棒に当接してリンクのセルフロ
   ックを解除させる当て部材と、前記押棒に対応してアー
   ムシャフトの半径方向へ出没可能に設けた球体と、該球
   体に対応して機械本体に固設され、アームシャフトの進
   退動作時、上記球体の出没を制御して押棒の進退動作を
   制御するストッパ部材とからなる自動工具交換装置に於
   ける工具把持装置。