JPS5932256B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工具を自動的に交換する装置に関し、その目的
は、１台の装置によって異なる２方向に配置した２つの
作業ユニットに対し連続的に工具の交換を可能とし、工
具交換時のロスタイムの解消、機械スペースの縮減及び
コストダウンを図ったことである。

従来、作業ユニットに対する工具交換は、１台の工具交
換装置で１軸頭の作業ユニットをまかなっているのが一
般的である。

従って、例えば支軸と横軸の２方向に作業ユニットを有
する機械においては、それぞれの作業ユニットに対する
工具交換装置を設置しなければならない。

この場合、室軸作業ユニットと横軸作業ユニットとの工
具交換の連続性がなく、工具交換に要する待ち時間がロ
スタイムとなって具現し作業の能率に影響する。

また、２台の工具交換装置の設置スペースを必要とし、
さらにはコスト高となる問題がある。

本発明は、上記のような問題点を解消した工具交換装置
を提供するもので、その特長とするところは、支軸と横
軸との２方向に設置された作業ユニットと対応する２位
置に旋回し、且つこの旋回軸線と直交する軸線で回転並
びに軸方向に進退可能とし、作業ユニットに対し工具を
着脱する工具交換主アームと、この工具交換主アームと
同一旋回し、且つこの旋回軸線と直交する軸線で回転可
能とし、工具交換主アームに対し工具を受は渡しする工
具交換副アームとを設け、１台の工具交換装置によって
設置方向の異なる２つの作業ユニットの工具交換を連続
的に行うようにしたことである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において１はベース、２はベース１上に固定され
たコラムである。

このコラム２の上面と側面にはＸ軸線方向にガイドレー
ル４ａ、４ｂが設けられ、このガイドレール４ａ、４ｂ
に案内されてＸ軸線方向に移動する第１位置決めユニツ
）３ ａ ＋３ｂが設置されている。

５ａ、５ｂは、この第１位置決めユニツ）３ａ、３ｂの
送すモータである。

さらに、第１位置決めユニット３ａ、３ｂ上にはＸ軸線
方向に移動する第２位置決めユニソ）６ａ。

６ｂが設けられ、この第２位置決めユニット５ａｒ６ｂ
に支軸作業ユニツ）９ａ並びに横軸作業ユニツ）９ｂが
一体的に設置されている。

７ａ、７ｂは第２位置決めユニツ）６ａ、６ｂの送りモ
ータ、８ａ、８ｂは送シねじである。

室軸作業ユニツ）９ａｔ横軸作業ユニット９ｂには２軸
線方向の作業軸１２ａｔ １２ｂと、コノ作業軸１２ａ
、１２ｂの送りモータ１０ａ、１０ｂと、作業軸１２ａ
、１２ｂの回転モータ１１ａ。

１１ｂと、さらに工具クランプ用モータ１３ａ。

１３ｂとを具えている。

上記２方向に設置された室軸作業ユニツ）９ａと横軸作
業ユニソ）９ｂに対し工具を交換する装置の構成は次の
通シである。

第１図、第２図、第３図及び第５図で示すように、ベー
ス１上に固設した保持台１４に枢軸１５を回転自在に設
け、この枢軸１５上に工具交換主アーム１６と工具交換
副アーム１７を並設する。

工具交換主アーム１６は枢軸１５の軸線に対し直交する
軸線方向の支持体２３に回転並びに軸線方向に進退可能
に支持されている。

すなわち、支持体２３は枢軸１５上にキー等によって結
合されていて、枢軸１５の回転によシ前記支軸作業ユニ
ツ）９ａと横軸作業ユニツ）９ｂと対応する２位置に旋
回動する。

この支持体２３内に軸動用シリンダ５１が設けられてい
て、軸動用シリンダ５１内に摺動自在に嵌装されたピス
トン５２と一体のピストンロッド５３が縦貫されている
。

このピストンロッド５３の一端に前記工具交換主アーム
１６が固設されている。

ピストンロッド５３の他端は旋回シリンダ２５とラック
ピニオン機構等によシ連撃されている。

また、工具交換主アーム１６は第３図で明らかなように
ピストンロッド５３を中心にして左右に工具Ｔの把持部
を有している。

一方、工具交換副アーム１７も工具交換主アーム１６の
支持体２３と平行な軸線方向に枢軸１５上にキー等によ
って結合された支持体２４に回転可能に支持されている
。

この支持体２４には図示省略しているが回転軸が縦貫さ
れ、その一端に工具交換副アーム１７が固設されている
。

また他端は旋回シリンダ２６とラックピニオン機構等に
より連撃されている。

工具交換副アーム１７には、その回転中心の左右に工具
Ｔ’＆保持するソケット２７を有している。

そして、工具交換主アーム１６と工具交換副アーム１７
は相互の旋回位置でラップし、このラップ時に工具交換
主アーム１６の工具把持部と工具交換副アーム１７のソ
ケット２７とが上下で重なり合う位置関係となっている
。

前記工具交換主アーム１６の主軸作業ユニット９ａ及び
横軸作業ユニツ）９ｂとの２位置に対応させる旋回動手
段は、保持台１４に回動自在に保持されている枢軸１５
の一端にレバ−２２ｖ固着する。

次いで回転軸１８を保持台１４に枢軸１５と平行な軸線
で保持させ、この回転軸１８の一端にクランクアーム１
９を固着する。

そして、クランクアーム１９と前記レバー２２とをリン
ク２１で連結する。

１９ａ、２１ａは連続ピンである。また、回転軸１８上
にはピニオン４９が設けられ、これに旋回シリンダ２０
によって進退作動するラックパー５０を噛合した構造で
ある。

従って、室軸作業ユニツ）９ａの工具交換位置Ａと横軸
作業二二ツ）９ｂの工具交換位置Ｂとの２位置が図例の
ように９０°位置に存在するときには、前記旋回動手段
によって工具交換主アーム１６は９０゜回動し、これに
伴って工具交換副アーム１７も同一旋回動するのである
。

工具交換副アーム１７並びに工具交換主アーム１６によ
って交換される工具Ｔは工具マガジンに貯蔵されている
。

すなわち、第２図及至第４図で示すように２９は工具マ
ガジンである。

この工具マガジン２９は回転円板の周囲に工具ソケット
３１が設けられたものである。

前記ベース１と並べて設置した支持台２８上に支持体３
０が固設され、この支持体２８内に縦貫軸承した回転軸
３４の上端に前記工具マガジン２９が固着されている。

回転軸３４の下端部にはウオーム歯車３６が固設され、
これにモータによって回転するウオーム軸２９が噛合し
ている。

このモータは割出装置によって制御され、工具マガジン
２９は一定の位置に回転割出しする。

支持体３０上には、工具マガジン２９の割出回転位置で
工具ソケット３１と係合ローラ３９を介して係合するス
ライドブロック３７と、割出回転位置以外では固定ブロ
ック４０が設けられている。

スライドブロック３７には係合ピン３８が突設されてお
シ、これにシフト用ベルクランクが係合されている。

また、シフト用ベルクランク３３には支持体３０に一端
を揺動自在に枢着したソケットシフト用シリンダ３２の
ピストンロッドと連結され、スライドブロック３７を介
して工具ソケット３１を工具マガジン２９の割出回転位
置において径方向にシフト作動するようにしている。

さらに、工具マガジン２９と工具交換副アーム１７との
間には、両者間で工具Ｔ’＆入れ換えるだめの受は渡し
手段が設けられている。

すなわち、支持台２８上に固設した支持体４２に中間転
送アーム４１が設けられる。

この中間転送アーム４１は、支持体４２内に設けられた
軸動用シリンダ４３に揺動自在に嵌装されているピスト
ン４４と一体のピストンロッド４５ａの軸端に固設され
ている。

ピストン４４より下方のピストンロッド４５ｂはスプラ
イン軸４６とスプライン嵌合されている。

スプライン軸４６の下端部にはピニオン４７が設けられ
、旋回用シリンダ５４により進退作動するランクパー４
８と噛合している。

従って。中間転送アーム４１は、工具マガジン２９と工
具交換副アーム１７との下位で昇降動並びに回転動作を
行うものである。

また、第３図に示すように工具交換主アーム１６と同様
に回転中心の左右に工具Ｔの把持部を有している。

そして、工具マガジン２９と工具交換副アーム１７とラ
ップするようになっている。

次に上記構成の本発明装置による工具交換動作について
説明する。

支軸作業ユニツ）９ａ及び横軸作業ユニット９ｂは、そ
れぞれが第１位置決めユニツ）３ａ、３ｂによりＸ線軸
方向に、また第２位置決めユニット６ａ、６ｂＫよシＹ
軸線方向に位置決めされて所定の組立を行うものである
。

この組立作業中に工具マガジン２９と工具交換副アーム
１７との間では工具Ｔの入れ換動作か行われる。

主軸作業ユニツ）９ａと横軸作業ユニット９ｂとに工具
Ｔの交換が終ると工具交換副アーム１７には使用済の支
軸周交具と横軸用工具とがソケット２７に保持されて起
立している。

そして、工具交換副アーム１７は枢軸１５のＷ方向に旋
回位置し、起立している工具交換主アーム１６は枢軸１
５の軸線方向に対し交差する方向に旋回位置して後退し
ている。

一方、中間転送アーム４１は工具交換主アーム１６と同
一方向に旋回し下降端に位置している。

この状態で、次回使用する室軸用工具を工具マガジン２
９で割出回転し、工具ソケット３１を工具マガジン２９
の外径方向にシフトさせる。

しかる後に中間転送アーム４１が上昇し、１８０°旋回
動して一方の把持部は工具交換副アーム１７に保持され
ている使用済の室軸用工具を杷持し、他方の把持部は工
具マガジン２９の支軸周工具乞把持する。

そして、そのまま下降動させて両方の工具を同時にソケ
ット２７及び工具ソケット３１から抜き取シ、下降端で
さらに１８０哨回動させ再び上昇する。

これにより使用済の室軸工具は工具マガジン２９に、ま
た次回使用する室軸用工具は工具交換副アーム１７に入
れ換が行われるのである。

この室軸用工具の入れ換児了後に中間転送アーム４１は
９０°逆旋回動し、両方の工具の把持を解放する。

次いで、工具交換副アーム１７を１８０°旋回動させ、
工具マガジン２９は次回使用する横軸用工具の割出回転
を行い、再び中間転送アーム４１”￥９０°正旋回動さ
せる。

これで中間転送アーム４１は使用済の横軸用工具と次回
使用する横軸用工具とを同時に把持し、前記と同様に下
降動で抜き取り、１８０°旋回動して上昇させ横軸用工
具の入れ換えを完了する。

この横軸用工具の入れ換え完了で中間転送アーム４１は
９０ｃ逆旋回し、下降端の原位置にて待機する。

また、工具交換副アーム１７は室軸用工具を工具交換主
アーム１６側に保持し、その反対側に横軸用工具を保持
して待機する。

支軸作業ユニツ）９ａ及び横軸作業ユニット９ｂの作業
が完了し、工具交換を行うときには、両方の作業ユニツ
）９ａ、９ｂは工具交換主アーム１６と対応する位置に
位置決めされる。

この位置決めで、先ず起立している工具交換アーム１６
は支軸作業ユニツ）９ａと対応し、室軸用工具の交換が
行われる。

すなわち、工具交換主アーム１６を前進させ、９０°旋
回させる。

これによって一方の把持部は支軸作業ユニツ）９ａＫ装
着されている使用済の室軸用工具を把持すると同時に他
方の把持部は工具交換副アーム１７に保持されている室
軸用工具を把持する。

そして、そのまま工具交換主アーム１６を後退させるこ
とにより把持された両方の工具は同時に抜き取り、後退
端で１８０ 哨回動して新旧工具の入れ換えを行い、再
び前進させて新たな室軸用工具を支軸作業ユニツ）９ａ
に装着し、使用済の室軸用工具は工具交換副アーム１７
に保持させる。

次いで、工具交換主アーム１６を９０°逆旋回動させて
把持を解放し、また工具交換副アーム１７を１８０°旋
回動させ、横軸用工具を工具交換主アーム１６側に位置
する。

その後、旋回シリンダ２０の作動によシ枢軸１５を回転
して工具交換主アーム１６と工具交換副アーム１７とを
横軸作業ユニツ）９ｂと対応するよう倒すのである。

従って、枢軸１５０回転角は、図例のように支軸作業ユ
ニツ）９ａと横軸作業ユニット９ｂとが９０°の配置で
あるときには９０°の旋回角度で回転する。

前記横軸作業ユニット９ｂと対応するよう倒された工具
交換主アーム１６は９０°正旋回し、横軸作業ユニツ）
９ｂに装着されている使用済の横軸用工具を把持すると
同時に工具交換副アーム１７に保持されている横軸用工
具を把持する。

そして、前記と同様に後退して把持されている両方の工
具を抜き取り、後退端で１８０°旋回動して新旧工具の
入れ換えを行い、再び前進させて新たな横軸用工具を横
軸作業ユニツ）９ｂＫ装着し、使用済の横軸用工具を工
具交換副アーム１７に保持させ、再び９０°逆旋回動し
て把持を解放して後退端の原位置に戻すのである。

これで、立、横側れの工具交換が完了し、両作業ユニツ
）９ａ、９ｂは組立作業が再開される。

工具交換主アーム１６と工具交ＩＭＩＪアーム１７は再
び起立し、前記したように工具交換副アーム１７に保持
された使用済の立、横軸用工具と次回使用する立、横軸
用工具との入れ換え動作を行うのである。

以上のように本発明装置は、異なる２方向の室軸作業ユ
ニットと横軸作業ユニットとの２位置に旋回動し、工具
を交換する工具交換主アームと、この工具交換主アーム
と並設され、且つ同一旋回動して新、旧工具の受は渡し
を行う工具交換副アームとを設けたことによ勺、１台の
工具交換装置によって２台の作業ユニットに対し所要の
工具交換を可能とし、機械スペースの縮減とコストダウ
ンとが得られる利点と、工具交換主アームと工具交換副
アームとの連撃動作によって室軸用工具及び横軸用工具
の新旧工具の作業ユニットに対する着脱、入れ換えか連
続的に得られ、工具交換に要する時間が著しく短縮し加
工作業の能率を向上する利点を有している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明装置の一実施例を示し、第１図は第２図の
Ｉ−Ｉ線矢視拡太図、第２図は第１図の■矢視図、第３
図は第２図の■矢視図、第４図は第３図の■矢禰面拡大
図、第５図は第３図のＶ矢視断面拡大図である。 ９ａ・・・・−・室軸作業ユニット、９ｂ・・・・・・
横軸作業ユニット、１５・・・・・・枢軸、１６・・・
・・・工具交換主アーム、１７・・・・・−工具交換副
アーム、２９・−・・−・工具マガジン、４１・・・・
・・中間転送アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室軸作業ユニットと横軸作業ユニットとの２方向に
   作業ユニットを配置したものにおいて、この２方向の作
   業ユニットと対応する２位置に旋回し、且つこの旋回軸
   線と直交する軸線で回転並びに軸方向に進退可能とし、
   前記作業ユニットに対し工具を着脱する工具交換主アー
   ムと、前記工具交換主アームと並設され、工具交換主ア
   ームと同一旋回し、且つこの旋回軸線と直交する軸線で
   回転可能とし、前記工具交換主アームに対し工具を受は
   渡しし支軸及び横軸作業ユニット用の各工具を両端支持
   する工具交換副アームと、多数の工具を貯蔵し所定位置
   に割出回転する工具マガジンと。 この工具マガジンと前記工具交換副アームとの間に工具
   を受は渡しする手段とを備えたことを特徴とする工具交
   換装置。