JPS603542B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマシニソグセンターの工具交換装置に関するも
のである。

一般にマシニングセンターは、多数の工具をマガジンに
装備し、１つの工具による加工が終了する毎に次々に工
具を交換して多工程の加工を連続して行なうようになさ
れている。

この工具交換には第１図及び第２図に示すような装贋１
が使用されているが、この装置１のアーム２は軸部３を
中心に旋回可能で且つ鞠方向に移動可能とされており、
その両端には工具把持爪４，４を有している。ところで
、上記装置１のアーム２はその工具把持爪４，４の開閉
動作と該アーム２自体の鞠方向移動とを別々の油圧シリ
ン外こより行なわせていた。そのためアーム２内の両側
対称部位に油圧シリンダを装着し且つ配管をしなければ
ならず、構造が複雑になると共にコストが高くつくとい
う欠点があった。また他の方法では上記工具把持爪４，
４はピンを利用してクランブするため把持力が弱く、工
具を抜くときに−磯クランプ力が弱くなって工具把持が
不安定になるという問題があった。尚、図面において、
５はマシニングセンター、６は工具マガジンのポット、
７，８は交換対称となる工具を示す。この工具７，８の
交換動作要領は公知のものと同様であるのでもの詳細な
説明は省略する。本発明は上記の点に鑑み、固定軸の周
りに回転自在に、且つ該固定軸の軸線方向に沿って沼動
自在に鉄挿された内スリーブと、該内スリーブの側胸部
に固着されたテーパ状先様を有する円筒状力ムと、前記
内スリーブにスプラィン競合された外スリーブと、該外
スリーブの側耳岡部に固着された前記円筒状カムの内ス
リーブ軸線方向に沿う移動に関連して外スリーブの軸線
方向に対し直交する平面内に工具把持爪の開閉動作城を
形成する旋回アームと、前記外スリーブの先端に取付け
られ、内スリーブを常時その先端方向に向って付勢する
バネ機構と「前記旋回アームの後退ストロークの終端位
置を規定するため、旋回アームと外スリーブの支持部材
との間に配設された位置決め用ストッパと、前記旋回ア
ームに内蔵された加圧スプリング付きの工具把持爪の開
閉機構と、前記内スリーブを介して旋回アームを内スリ
ーブの鞠線方向に沿って移動させるため、内スリーブと
軸線方向を一致せしめて前記外スリーブの支持部村に装
着された単一の油圧シリンダ機構とからなり、旋回アー
ムが前記位置決め用ストッパに当俵した後、前記油圧シ
リンダ機構を利用して円筒状カムを旋回アームに対し内
側方向に相対移動させ〜旋回アームの両端に設けられた
前記工具把持爪に同時開閉動作を生起させ得るようにし
た工具交換装置を要旨とするものである。

以下本発明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３図及び第４図において、１１は支持部材１２の側板
１２ａに水平に突設された芯榛たる固定軸、１４はオイ
ルレスメタル１３，竃３を介して上記回転軸１１に回転
可能にかつ摺動可能に鉄挿された内スリーブで、この内
スリーブ１４の外周所定部位に先端をテーパ状に形成し
た筒状のカム１５が鉄着固定されている。

上記内スリーブ１４の外端閉口部には基板１６を固設し
、この基板１６に螺子棒１７を貫通固設し、該螺子榛１
７の内端部は回転軸１１側に僅かに突出させ、内スリ−
ブ１４の内側方向への移動時該内スリーブ１４の外端面
と衝合してその移動を規制するストッパ部１８とする。
１９は上記内スリーブ１４にスプラィン隊合させた外ス
リーブで、この外スリーブ１９にはアーム２０が固設さ
れていると共に、該外スリーブ１９の外側端にはバネ受
部村２１を取付固定し、さらに上記バネ受部村にはカバ
ー２２を固設してある。

カバー２２の閉口端には上記螺子棒１７の先端に固着し
たバネ受部材２３が設けられており、両バネ受部村２１
，２３間にクランプ用バネ２４，２５を圧縮介在させ内
スリーブ１４に常時外側方向への付勢力を作用させ、該
内スリーブ１４の基板】６をバネ受部材２１に引付けて
おる。上記旋回アーム２川まその両端対称位置に円孤状
の案内面２６を形成した固定爪２７を有していると共に
、枢軸２８，２８を支点に開閉動作する工具把持爪２９
，２９を有しており、該工具把持爪２９，２９は固定爪
２７との間に圧縮間在されたスプリング３０，３０の拡
張力によって常時開方向に付勢されている。上記旋回ア
ーム２Ｑ内の対称部位には複数の部材を結合して構成し
た移動体３亀がスライド移動可能に内挿されておりその
構成部材たる内端面を曲面に形成したカム従動子３５は
上誌内スリーブ１４のカム１５に直交状態で衝合すると
共に「外端には台形形状をしたカム３６を先細り状に装
着する。尚、３７は皿バネである。そして「上記移動体
３４の先端のカム３６は前記工具把持爪２９，２９の内
端に軸支したカムフオロア３８，３８に当接させると共
に「上記カム３６と固定爪２７間に圧縮スプリング３９
を介在させ、この圧縮スプリング３９のバネ力により上
記移動体３４を常時内側方向に付勢する。したがって、
内スリーブ１４のカム１５がクランプバネ２４，２５の
バネ力により外側方向に移動し、該カム１５と移動体３
４のカム従動子３５が衝合すると「移動体３４は外側方
向に押し出され「これにより前記カムフオロア３８，３
８がカム３６によって押されて、工具把持爪２９，２９
はスプリング３０，３０の付勢力に抗して閉じ、また、
内スリーブ１４のカム１５が内側方向に移動して該カム
従動子１５と移動体３４のカム３５との衝合状態が解除
されると、移動体３４は圧縮スプリング３９のバネ力に
よって内側方向に移動し前記工具把持爪２９，２９はバ
ネ３０の力により開く。４０は前記支持部材１２にブラ
ケット４１を介して取付固定した油圧シリンダ「 亀２
は前記内スリーブ１４に軸受４３を介して装着したプラ
ケットで、上記油圧シリンダ４０のロッド４４先端はブ
ラケット４２に螺着固定し、該油圧シリンダ４０の作動
によりブラケツト４２を介して内スリーブ１４を固定麹
１１にそって沼動させ旋回アーム２０を前後方向に移動
させる。

４５は上記支持部村１２に固定したアーム終端（後端）
位置決め用ストツパで、このストッパ４５により旋回ア
ーム２０の後退端を位置決めする。

上記油圧シリンダ４０は旋回アーム２０がストツパ４５
に当接した後も所定寸法退入する様に構成されているの
で、旋回アーム２０とストッパ４５との当綾後は内スリ
ーブ１４のみがクランプバネ２４，２５のバネ力に抗し
て内側方向に摺動し、カム１５と移動体３４のカム従動
子３５との衝合状態は解除される。４６は上記内スリー
ブ１４の内燃に固設されたピニオンギヤ、４７はこのピ
ニオンギヤ４６と噛合するラックで、このラック４７は
ピニオンギャ４６の後退端位置より軸方向に所定寸法隔
てた位置において固定鞠１４と直交させて設けられてお
り、内スリーブ１４が外側方向に摺動してピニオンギャ
４６がラック４７に噛み合うと、該ラック４７は油圧シ
リンダ等の適宜の手段で作動し、これにより前記アーム
２０が内スリーブ１４及び外スリーブ１９を介して固定
藤１１を中心に所定角度（例えば１８０度）旋回するよ
うに構成されている。

尚、ピニオンギャ４６とラック４７の噛合時以外に内ス
リーブ１４が回転するのを防止するため取付部材１２に
例えば上記ピニオンギャ４６と噛み合ってこれを軸方向
に案内するキー４８を固設する。次に本発明の動作要領
について説明すると次の通りである。

先ず工具例えば第１図及び第２図に示した工具７或いは
８を把持する場合は、前記旋回アーム２川まストッパ４
５によって終端（後端）に静止位置している。

また内スリーブ１４のストッパ部１８が固定軸１１の外
端面に当援するまで油圧シリンダ４０のロッド４１は退
入し、内スリーブ１４のカム１５は移動体３４のカム従
動子３５と非衝合状態となっている。したがって、上記
移動体３４は圧縮スプリング３９のバネ力によって内側
に移動位置し、カム３６の４・蓬部にカムフオロア３８
，３８が対応しているので、工具把持爪２９，２９はス
プリング３０，３０の拡関力により開いている。この状
態で上記油圧シリンダ４０が作動し、ロッド４４が外側
方向に摺動すると、まず、ブラケット４２が旋回アーム
２０に当綾する寸前まで内スリーブ１４のみが摺動し、
この間にカム１５が移動体３４のカム従動子３５と衝合
して該カム３５を外側方向に押し出す。すると移動体３
４は前記圧縮スプリング３９のバネ力に抗して力ム３６
を外側方向に移動させカムフオロア３８，３８がカム３
６によって押されて工具把持爪２９，２９はスプリング
３０，３０の付勢力に抗して閉じる。これにより工具把
持位置に位置している工具７或は８は固定爪２７と工具
把持爪２９，２９とで把持される。こうして工具７或い
は８が把持されると、以後の油圧シリンダ４０のロッド
４４の伸長により内スリーブ１４と外スリーブ１９とが
１体となって固定軸１１にそって該ロッド４４の伸長端
まで摺動する。

即ち外スリーブ１９に装着されている旋回アーム２０が
移動する。この旋回アーム２０の移動工程で工具がポッ
ト又はヘッドより引き抜かれる。上記のアーム２０の沼
動中、ピニオンギャ４６はキー４８に案内されており、
終端でラック４７と噛合する。するとラック４７が油圧
シリンダ等によって作動せしめられ、これによりピニオ
ンギヤ４６を介して内スリーブ１４が回転し、内スリー
ブ１４を介して外スリーブ１９に装着されている旋回ア
ーム２０が所定角度（例えば１８０度）旋回して停止す
る。この旋回アーム２０の旋回動作で工具交換準備がな
される。次に工具７或は８の解放動作を説明する。

即ち油圧シリング４０のロッド４４を退入させると、内
スリーブ１４が固定藤１１にそって内側方向に摺動する
。この内スリーブ１４の後退動はクランプバネ２４，２
５を介して外スリーブ１９に伝えられ、内スリーブ１４
と外スリーブ１９は１体となって内側方向に港勤し、こ
れに伴ないピニオンギャ４６とラック４７との噛合状態
は解除されると共に、旋回アーム２０が内側方向に移動
してストッパ４５に当接し終端位置に位置決めされて停
止する。この旋回アーム２０の内側方向への移動工程で
工具がポット又はヘッドに髪込まれる。上記油圧シリン
ダ４０は旋回アーム２０の停止後もさらに作動してロッ
ド４４は内スリーブ１４のストッパ部１８と固定軸１１
の外端面とが当俵するまで退入し、これにより、内スリ
ーブ１４はクランプ用バネ２４，２５のバネ力に抗して
さらに内側方向に移動する。すると内スリーブ１４のカ
ム１５と移動体３４のカム従動子３５との衝合状態は解
除され、該移動体３４は圧縮スプリング３９のバネ力に
よりカム従動子３５が内スリーブ１４に薮当するまで内
側方向に移動する。この移動体３４の移動によりカム３
６はカムフオロア３８，３８より離反し、工具把持爪２
９，２９はスプリング３０，３０の拡張力により枢軸２
８，２８を支点に開き工具７或いは８の把持は解放され
る。上記工具の把持及び解放は以下同じ要領で繰り返さ
れる。以上説明したように、本発明は、固定軸の周りに
回転自在に、且つ該固定軸の軸線方向に沿って摺敷自在
に欧挿された内スリーブと、該内スリーブの側胴部に固
着されたテーパ状先端を有する円筒状カムと、前記内ス
リーブにスプラィン隊合された外スリーブと、該外スリ
ーブの側耳同部に固着された前記円筒状カムの内スリー
ブ軸線方向に沿う移動に関連して外スリーブの藤線方向
に対し直交する平面内に工具把持爪の開閉動作域を形成
する旋回アームと、前記外スリーブの先端に取付けられ
、内スリーブを常時その先端方向に向って付勢するバネ
機構と、前記旋回アームの後退ストロークの終端位置を
規定するため、旋回アームと外スリーブの支持部村との
間に配設された位置決め用ストッパと、前記旋回アーム
に内蔵された加圧スプリング付きの工具把持爪の開閉機
構と、前記内スリーブを介して旋回アームを内スリーブ
の鼠線方向に沿って移動させるため、内スリーブと鞠線
方向を一致せしめて前記外スリーブの支持部材に装着さ
れた単一の油圧シリンダ機構とからなり、旋回アームが
前記位置決め用ストッパに当接した後、前記油圧シリン
ダ機構を利用して円筒状カムを旋回アームに対し内側方
向に相対移動させ、旋回アームの両端に設けられた前記
工具把持爪に同時開閉動作を生起させ得るようにしたか
ら、単一のシリンダでアームの軸万向移動並びにその旋
回動作を行なわせることが可能となり、構造が簡単であ
ると共に、製作コストの低減化を図ることができる。

また、油圧シリンダのロッドの伸長行程での初期ストロ
ークで、静止状態にあるアームの工具把持爪を閉動作さ
せて工具を把持し、工具把持後、残りのストロークでア
ームを前進させ、このアームの前進動作で工具をポット
又はヘッドから引き抜き、また油圧シリンダのロッドの
退入行程での終期ストロークに至るまでのストロークで
把持している工具をポット又はヘッドに差し込み、差し
込み完了後で、しかも、アームの静止状態において、ロ
ッドの終期ストロークを利用して工具を解放するから工
具の把持解放を安定して確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は工具交換装置の概略を示した説明図
、第３図は本発明に係る装置の一部省略断面平面図、第
４図はその一部断面側面図である。 １１…固定軸、１４…内スリーブ、１５…カム、１９…
外スリーブ、２０…アーム、２９，２９…工具把持爪、
４０・・・油圧シリング、４５・・・旋回アーム終端位
置決め用ストッパ。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定軸の周りに回転自在に、且つ該固定軸の軸線方
   向に沿って摺動自在に嵌挿された内スリーブと、該内ス
   リーブの側胴部に固着されたテーパ状先端を有する円筒
   状カムと、前記内スリーブにスプライン嵌合された外ス
   リーブと、該外スリーブの側胴部に固着され前記円筒状
   カムの内スリーブ軸線方向に沿う移動に関連して外スリ
   ーブの軸線方向に対し直交する平面内に工具把持爪の開
   閉動作域を形成する旋回アームと、前記外スリーブの先
   端に取付けられ、内スリーブを常時その先端方向に向っ
   て付勢するバネ機構と、前記旋回アームの後退ストロー
   クの終端位置を規定するため、旋回アームと外スリーブ
   の支持部材との間に配設された位置決め用ストツパと、
   前記旋回アームに内蔵された加圧スプリング付きの工具
   把持爪の開閉機構と、前記内スリーブを介して旋回アー
   ムを内スリーブの軸線方向に沿って移動させるため、内
   スリーブと軸線方向を一致せしめて前記外スリーブの支
   持部材に装着された単一の油圧シリンダ機構とからなり
   、旋回アームが前記位置決め用ストツパに当接した後、
   前記油圧シリンダ機構を利用して円筒状カムを旋回アー
   ムに対し内側方向に相対移動させ、旋回アームの両端に
   設けられた前記工具把持爪に同時開閉動作を生起させ得
   るようにしたことを特徴とする工具交換装置。