JPS63123646A - 工具交換装置を備えた工作機械 - Google Patents

工具交換装置を備えた工作機械

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JPS63123646A
JPS63123646A JP61269242A JP26924286A JPS63123646A JP S63123646 A JPS63123646 A JP S63123646A JP 61269242 A JP61269242 A JP 61269242A JP 26924286 A JP26924286 A JP 26924286A JP S63123646 A JPS63123646 A JP S63123646A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｒ産業上の利用分野」 本発明は工作機械の工具交換装置（Ａ　Ｔ　Ｃ装置）に
関する。
「従来の技術」 従来、マシニングセンタ等の工具交換装置では、工具マ
ガジンと主軸との間で工具を交換する旋回アームをコラ
ム上など固定した位置に設けていた。
また、工具把持爪仁よる工具の把持、工具の抜取り、１
８００の旋回、新工具の挿入、工具のクランプといった
一連の工具交換動作は、それぞれの要素を油圧シリンダ
で駆動し、リミットスイッチを用いて動作確認をしなが
ら次の動作を行なわせるものであった。
「発明が解決しようとする問題点、 このため、工具交換を行うには主軸台を旋回アームが設
けられた位置、即ち工具交換位置まで移動しなければな
らず、無駄な時間を要するという問題点があった。
また、工具交換動作に入った後も、各動作が前の動作の
終了を確認した後にシーケンシ゛ヤルに実行されるため
動作の一部を重複させることができず、時間の短縮が困
難であるという問題点があった。
さらに、油圧シリンダを駆動源としているため。
加減速時の加速度の制御が困難であり、ある限度を越え
て動作を高速化することが困難であるという問題点があ
った。
本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、高速動作が可能で工具交換に要する時間が掻く短い
工具交換装置を提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」 本発明の構成を、実施例に対応する第１図を用いて説明
する。上記の目的を達成するため本発明では、主軸台３
に回転自在に軸支された第１のスリーブ２６と、その第
１のスリーブ２６と一体に回転されると共に軸方向に摺
動可能に支持された第２のスリーブ３０と、その第２の
スリーブ３０の先端に固定された旋回アーム１６と、そ
の旋回アーム１６に設けられた工具把持爪１５及びその
開閉機構とを有し、旋回アーム１６の旋回及び軸方向の
移動により主軸１１と工具マガジン８との間で工具１３
を交換する工具交換装置であって、主軸台３に回転自在
に軸支されモータ１７により回転駆動される駆動軸２３
と、前記駆動軸２３の回転に基づいて作動される第１の
カム３７に従動して前記第１のスリーブ２６を回動し、
その回動位置を規制するカムインデックス機構と、前記
駆動軸２３の回転に基づいて作動される第２のカム４２
に従動して前記第２のスリーブ３０を軸方向に往復動じ
、その軸方向位置を規制する軸送り機構と、前記駆動軸
２３の回転に基づいて作動される第３のカム４７に従動
して前記工具把持爪１５の開閉機構を駆動し、工具把持
爪１５を開閉する把持爪駆動機構と、前記駆動軸２３の
回転に基づいて作動される第４のカム５１に従動して主
軸１１の工具脱着装置を駆動し、工具１３をクランプ又
はアン、クランプ状態とする工具脱着装置駆動機構と、
を備えることを特徴とする工具交換装置が提供される。
「作用」 上記の構成によれば、一つのモータ１７により駆動され
る一つの駆動！ｔｈ２３の回転に基いて第１乃至第４の
４つのカム３７，４２．４７．５１が作動され、それぞ
れのカムに従動して工具把持爪１５による工具１３の保
持、主軸１１の工具アンクランプ、旋回アーム１６の軸
方向の移動による工具１３の抜き取り、旋回アーム１６
の旋回による工具１３の交換、旋回アーム１６の軸方向
の移動による新しい工具１３の挿入、主軸１１の工具ク
ランプ、及び工具把持爪１５の開放といった一連の工具
交換動作が連続して行なわれる。カムに従動した動作で
あるから各部材の動作位置が駆動軸２３の回転角位置に
対応するカム高さにより正確に規制され、個々の動作確
認を一つずつ行うことなく連続的に実行させることがで
きる。また、一部の動作を重複して行わせることも可能
になる。
さらに、各カム３７，４２，４７．５１のカム輪郭を適
切に形成することにより各部材の加減速時の加速度を適
切に制御することができ、高速でかつ滑らかな動作が可
能になる。
また、旋回アーム１６が主軸台３に設けられているため
、主軸台３を特定の位置まで移動させることなく工具交
換を実行させることができ工具交換時間を短縮すること
ができる。
「実施例」 本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。
第２図は本発明に係る工具交換装置が搭載されたマシニ
ングセンタを示す斜視図、第３［！ｌは平面図である。
基台１に直立して固定されたコラム２に主軸台３が支持
されている。主軸台３はリニアガイド４に案内され２輸
送りモータ５及び送りねじ６により上下方向に移動され
る。テーブル７は水平面でＸ−Ｙ方向に移動可能である
。主軸台３には主軸モータ１０及び主軸１１の他に、回
転型の工具マガジン８が搭載されている。工具マガジン
８はマガジンモ、−夕１２により回転され選択工具が割
出される。また、主軸台３には、工具マガジン８と主軸
１１との間で工具１３を交換する工具交換装置（ＡＴＣ
装置）が組込まれている０両端に工具把持爪１５を備え
た旋回アーム１６．工具交換駆動モータ１７（以下ＡＴ
Ｃモータ１７と称す）等がその部材である。
第１ｔＭは本発明に係る工具交換装置の機構の概要を示
す模式図である。
ＡＴＣモータ１７の回転はウオーム２１及びウオーム歯
車２２により工具交換駆動軸２３（以下Ａ　′ＴＣ駆動
軸２３と称する）に伝えられる。ＡＴＣ駆動軸は軸受２
４，２５により主軸台に回転自在に軸支されている。Ａ
ＴＣ駆動軸２３には４つのカムが設けられている。
一方、第１のスリーブ２６が軸受２７，２８により主軸
台３に回転自在に軸支されている。第１のスリーブ２６
の内周面にはスプラインキー２９が形成され、第２のス
リーブ３０のスプライン部３１が係合する。第２のスリ
ーブ３０は第１のスリーブ２６の内周面及びメタル軸受
３２を介して主軸台３に支承され、第１のスリーブ２６
と一体に回転されると共に軸方向に摺動可能である。第
２のスリーブ３０の先端には旋回アーム１６が固定され
ている。第２のスリーブ３０は旋回アーム軸をなす、旋
回アーム１６内には工具把持爪１５を開閉する開閉機構
が内蔵されている。その開閉機構の駆動部に、第２のス
リーブ３０に挿通され主軸台３に回転自在に支持された
回動ロッド３３が係合し、回動ロッド３３の回転により
工具把持爪１５をＷ４閉する。そして、旋回アーム１６
の回転及び軸°方向への移動により主軸１１と工具マガ
ジン８の工具ポット３４との間で工具１３を交換する。
ＡＴＣ［動軸２３に設けられた第１のカムは２枚の板カ
ム３５．３６からなる複合カムであり、いわゆるパラレ
ルカム３７と称されるものである。
２枚の板カム３５．３６は、第１のスリーブ２６と一体
に構成された従動子３８の従節ローラ３９゜４０に当接
し、第１のスリーブ２６の回転位置を規制する。そして
、ＡＴＣ駆動軸２３の一回転の間に第１のスリーブ２６
を間欠的に１８０°回転させる。
ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた第２のカムは円筒部材４
１の周面に形成された第１の円筒溝カム４２である。第
１の円筒溝カム４２に従動して揺動される揺動レバー４
３に設けられた接触子４４が、第２のスリーブ３０外周
の円周溝４５に係合し、第２のスリーブ３０の軸方向位
置を規制する。
ＡＴＣ駆動軸２３の一回転の間に第２のスリーブ３０は
軸方向に間欠的に一往復される。
ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた第３のカムは円板４６の
上面に形成された平面溝カム４７である。
平面溝カム４７に従動して往復動されるラック４８が回
動ロッド３３のピニオン４９と係合し、回動ロッド３３
の回動位置を規制する０回動ロッド３３の回動位置に従
って工具把持爪１５が開閉される− ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた第４のカムは円筒部材４
１の上部に形成された第２の円筒溝カム５１である。第
２の円筒溝カム５１に従動して揺動される揺動部材５２
により工具脱着装置のドローバ−５３に連結された工具
リリースピン５４を押圧し、主軸１１の工具１３をアン
クランプ状態とすることが可能である。
以下、上記の機構の詳細について説明する。
第４図は主軸台３の左側面を覆う工具マガジン８を取外
して見た第３図のＡ−Ａｌｌ矢視図であり、第５図は第
２のスリーブ３０の縦断面図である。
主軸台３の上部に円筒形状のブラケット５７が固定され
ている。その円筒状ブラケット５７及び主軸台３のリブ
部５８に軸受５９，６０を介して第１のスリーブ２６が
回転自在に支承されている。
第１のスリーブ２６は、多数の従節ローラ３９゜４０を
支承する上下３板の円板からなるパラレルカム３７の従
動子３８と一体に構成されている。
また、その内周面にはスプラインキー２９が形成されて
いる。
第２のスリーブ３０の上部にはスプライン３１が形成さ
れ、そのスプライン３１が第１のスリーブ２６のスプラ
インキー２９と係合して第２のスリーブ３０の上部を支
承する。第２のスリーテ３０の下部はメタル軸受３２に
より主軸台３に回転自在かつ軸方向に移動自在に支承さ
れている。第２のスリーブ３０の中央部外局にはリング
部材６１がねじ６２により固定されており、そのリング
部材６１の円周溝４５に揺動レバー４３の接触子４４が
係合して第２のスリーブ３０の軸方向位置を規制し支持
している。
第２のスリーブ３０の内部には、工具把持爪１５を開閉
するための回動ロッド３３が挿通されている０回動ロッ
ド３３は上端部を円筒状ブラケット５７内で軸受６３に
より回転自在線支持されている０回動ロッド３３は軸方
向には移動することができない０回動ロッド３３の上端
樟設けられた一ζ拍 ピニオン４９は、円筒状ブラケット５７に摺動自在に支
持され平面溝カム４７に従動して往復動されるラック４
８と係合する。
第２のスリーブ３０を回転駆動するカムインデックス機
構について第５図及び第６図を参照し説明する。第６図
は第４図のＢ−Ｂ線断面図である。
ＡＴＣ駆動軸２３に固定された２枚の板カム３５．３６
はそれぞれ真内部３５Ａ、３６Ａと山部３５Ｂ、３６Ｂ
とからなるカム輪郭を有し、２枚の板カム３５．３６の
山部３５Ｂ、３６Ｂは互いにずらして構成されている。
第１のスリーブ２６と一体に形成された３枚の円板３８
の間には、それぞれ４つの従節ローラ３９，４０が回転
自在に支持されパラレルカム３７の従動子３８を構成し
ている。上段の従節ローラ３９と下段の従節ローラ４０
とは互い違いに位置するように配設されている。２枚の
板カム３５．３６はそれぞれ４つの従節ローラ３９．４
０のいずれかに当接する。
ＡＴＣ駆動軸２３の回転に従い、板カム３５゜３６の山
部３５Ｂ、３６Ｂが一種のギアの様になつて従節ローラ
３９，４０と噛み合い、従動子３８即ち第１のスリーブ
２６を回転させる。また、第６図に示す様に板カム３５
．３６の真内部３５Ａ。
３６Ａが従節ローラ３９，４０に当接しているときは、
上下段の互い違いの従節ローラ３９．４０が板カム３５
．３６の真内部３５Ａ、３６Ａを挟んだ状態になり、板
カム３５．３６の回転にかかわらず従動子３８即ち第１
のスリーブ２６は完全にロックされた停止状態になる。
板カム３５゜３６のカム輪郭は１８０°の回転で従動子
３８を１８０°回転し、残りの１８ｏ°の回転では従動
子３８を停止状態にロックするよう仁形成されている。
第２のスリーブ３０を軸方向に往復動させる軸送り機構
について第４図及び第７図を参照し説明する。第７図は
第４図のＣ−Ｃ＠Ｗｆｉ面図である。
揺動レバー４３が主軸台３の隔壁６５に設けられた軸６
６を支点として揺動自在に支承されている。揺動レバー
４３の中央部には側方に突出した円筒形状のカム７オロ
ワー６７が設けられ、先端部にはローラからなる接触子
４４が設けられている。カムフォロワー６７は第１の円
筒溝カム４２に係合され、先端の接触子４４は第２のス
リーブ３０に固定されたリング部材６１の円周溝４５に
係合されている。ＡＴＣ駆動軸２３の回転に従い第２の
スリーブ３０が軸方向に上下動される。
回動ロッド３３を平面溝カム４７に従動して回動する機
構について第８図及び第９図を参照し説明する。第８図
は第４図のＤ−Ｄａ階段断面図、第９図は第８図のＥ−
Ｅ線矢視図である。
主軸台３の天井壁７０に水平レバー７１が中央部を軸７
２に支承され、水平面内で揺動自在に取付けられている
。水平レバー７１の一端には下方に突出した円筒状のカ
ムフォロワー７３が設けられ、他端には上方に突出した
円ｆＱＩ状の接触子７４が設けられている０回動ロッド
３３の上端を支持する円筒状ブラケット５７には水平方
向に貫通する円形の案内孔７５が形成され、その案内孔
７５にラック４８が摺動自在に挿通され案内されている
。ラック４８は回動ロッド３３の上端に設けられたピニ
オン４９と噛合する０円筒状ブラケット５７の側面から
突出したラック４８の後端部には係合溝７６が形成され
、その係合溝７６に水平レバー７１の接触子７４が係合
する。また、水平レバー７１のカムフォロワー６７は平
面溝カム４７に係合する。ＡＴＣ駆動軸２３の回転し従
い、水平レバー７１が揺動され、ラック４８が前後に摺
動されて回動ロッド３３が回動される。
回動ロッド３３の回動に従って工具把持爪１５を開閉す
る把持爪開閉機構について第５図及び第１０図を参照し
て説明する。第１０図は第５図のに−に線断面図である
。
回動ロッドの下端部には円筒形状をしたソケット８０が
ピン８１により取付られている。ソケット８０は第２の
スリーブ３０の内周面に摺接し、回動ロッド３３の下端
を第２のスリーブ３０の回転中心軸線上に支持する０回
動ロッド３３の下端はは、水平方向に突出して係合ピン
８２が設けられている。
一方、第２のスリーブ３０の先端に固定された旋回アー
ム１６の中心には、ピニオン軸８３が軸受８４．８５を
介し垂直に軸支されている。ピニオン軸８３の上端面に
は回動ロッド３３の係合ピン８２と係合するためのＵ字
溝８６が形成されている。第５図に示す様に、第２のス
リーブ３ｏが上昇端に位置したときに、係合ピン８２が
Ｕ字溝８６に係合し回動ロッド３３の回動に従動してピ
ニオン軸８３が回動される。
旋回アーム１６内には、ピニオン軸８３のビニ・オンに
噛合するラック部材８８がケーシング８９に案内され左
右に摺動自在に設けられている。ラック部材８８は、そ
の先端部９０がケーシング８９から突出し工具ホルダの
溝に係合するノツチを兼ねる部材である。ラック部材８
８の摺動面をなす側面には２つのＶ溝９１．９２が垂直
に形成されている。ゲージング８９の上記Ｖ溝９１，９
２に対応する位置に孔９３が設けられ、その孔９３に、
ねじ９４（こよって圧縮されたばね９５により付勢され
たボール９６が配設されている。ボール９６はＶ渭９１
，９２に係合可能であり、ラック部材８８を前進位置又
は後退位置に保持することができる。ラック部材８８の
中央部には長孔状の透孔９７が設けられ、その透孔９７
を挿通して２本の固定ピン９８．９９が直立してクーリ
ング８９に固定されている。透孔９７はラック部材８８
の直線移動を逃がすためのものである。
一方の工具把持爪１５Ａが２つのレバー１０１゜１０２
により固定ピン９８．９９に連結されている。各レバー
１０１，１０２はピン１０３．１０４により工具把持爪
１５Ａと連結されており、各レバー１０１，１０２は揺
動自在である。一方の工具把持爪１５Ａを連結するレバ
ー１０１．１０２はラック部材８８の上方で固定ピン９
８．９９に連結し、対となる他方の工具把持爪１５Ｂを
連結するレバー１０５，１０６はラック部材８８の下方
で固定ピン９８．９９に連結する。各レバー１０１．１
０２及び１０５，１０６の揺動を可能とするスペースを
空けるため、ラック部材８８の透孔９７が設けられた附
近は上下面が削られ板厚が薄くされている。
ピニオン軸８３が回転駆動されラック部材８８が前進す
ると、ラック部材８８の後方の段部１０７がレバー１０
１の側端を押圧し、固定ピン９８を中心にレバー１０１
が回転されて工具把持爪１５Ａを閉じる。そして、ボー
ル９６が■溝９１に係合した状態でラック部材８８が保
持される。その後、第２のスリーブ３０が下降し回動ロ
ッド３３の係合ピン８２とＵ字ｆｉ８６との係合が外れ
、ピニオン軸８３がフリーになった状態でも、作用角の
関係から工具把持爪１５からの力によりラック部材８８
が移動することはない０回動ロッド３３によりピニオン
軸８３が逆方向に回転されラック部材８８が後退すると
、ラック部材８８の前方の段部１０８がレバー１０２の
側端を押圧し、工具把持爪１５Ａを開く。
工具脱着装置駆動機構について第１１図、第１２図及び
第１３図を参照し説明する。第１１図は第４図のＦ−Ｆ
線断面図、第１２図は第１１図のＧ−Ｇ線断面図、第１
３図は主軸の縦断面を示す第１１図のＨ−Ｈ線断面図で
ある。
主軸台３の側壁１１１には、上下方向伸延びる突出部１
１２が形成され、その内側面鎧は内面に円柱形状の空間
を有するフランジ部１１３が形成されている。主軸台３
の隔壁６５には、内面に前記７ランノ部１１３と略同−
の空間を有するフランジ部１１４が形成されている。そ
して、前記フランジ部１１３，１１４の空間には、すべ
り軸受１２１．１２２が夫々取付けられ、そのすべり軸
受１２１，１２２には夫々支持棒１２３．１２４が上下
方向に摺動可能に支持されている。その各支持棒１２３
．１２４の上部には、連結部材１２５がねじ１２６，１
２７により夫々固定されている。連結部材１２５の先端
は主軸台３の隔壁６５の窓１２８を挿通してＡＴＣ［動
軸２３が配設された室に達するようにされている。その
連結部材１２５の先端にはカムフォロワ１１６が回転自
在に取付られ、第２の円筒溝カム５１に係合する。
連結部材１２５とは垂直な方向に揺動部材５２が配設さ
れる。揺動部材５２は側壁１１１及び隔壁６５に支持さ
れた水平軸１１７に中央部を支承され上下方向に揺動自
在である。揺動部材５２の一端には上下方向に二つに岐
れた二股部１１８が形成され、その二股部１１８が連結
部材１２５の略中間部を挟持して、揺動部材５２が連結
部材１２５に係合されている。揺動部材５２の他端は水
平方向に７字状に２つに岐れ、その７字部１１９が主軸
１１の側面に突出した工具リリ・−スピン５４を上方か
ら押圧可能である。
第２の円筒溝カム５１のカム高さが低いときは揺動部材
５２の７字部１１９は工具リリースピン５４から離れ、
第２の円筒溝カム５１のカム高さが高いときは揺動部材
５２が揺動され７字部１１９が工具リリースピン５４を
上方から押圧する。
工具脱着装置について第１３図を参照し説明する。この
装置は、テーパー形状のアーバー１３０及びプルスタッ
ド１３１を備える工具１３を着脱自在に装着するもので
ある。主軸１１の軸端面にはアーバー１３０が密着しテ
ーパ嵌合するテーパ孔１３２が設けられている。テーパ
孔１３２に連通する上方のコレット室１３３には円筒形
状をしたコレット１３４が軸方向に摺動自在に設けられ
ている。コレット１３４の周上に設けられた複数の小さ
なテーバ孔１３５にボール１３６が配設され、複数のボ
ール１３６がプルスタッド１３１のネック部を囲むよう
に保持されている。コレット１３４が上昇したときには
、各ボール１３６はコレット室１３３上部のテーパ部１
３７に押圧されて中心方向に移動し、複数のボール１３
６がプルスタッド１３１を挟持して引き上げる。一方、
コレット１３４が下降したときは、第１３図に示す様に
、コレット室１３３の側壁がやや拡がっているため各ボ
ール１３６は径方向に逃げることができ、プルスタッド
１３１は自由にコレット１３４内を通過することができ
る。
コレット１３４にはドローバ−５３が固着され、ドロー
バ−５３の上端には、ねじによりプラグ１３８が固定さ
れている。プラグ１３８は主軸１１の中空部内を軸方向
に摺動自在である。プラグ１３８と、主軸１１の中空部
に形成された段部１３９との間に一群の皿ばね１４０が
弾力的に圧縮介挿されている０皿ばね１４０の強い圧縮
力によりプラグ１３８は上方に付勢され、ドローバ−５
３及びコレット】３４が上方に付勢されている。主軸１
１には長円形の長孔１４１が対向的に設けられ、その長
孔１４１からプラグ１３８に直交して挿通固定された工
具リリースピン５４が突出している。
揺動部材５２の７字部１１９により、工具リリースピン
５４を皿ばね１４０の付勢力に抗して下方に押圧するこ
とにより工具１３をアンクランプ状態とすることができ
る。
工具マガジン８のｍ造について第１４図を参照し説明す
る。第１４図は第３図のＪ−Ｊ＠断面図である。
フレーム１５０の中央部に突出した円筒状部分１５１に
、軸受１５２を介して円盤１５３が回転自在に支持され
てい、る０円盤１５３の裏面に固定された環体１５４に
は、同一円周上に多数のローラ１５５が配設されている
。これらのローラ１５５はバレルカム１５６のカムフォ
ロアをなす、カム軸１５７が垂直にフレーム１５０に軸
支されている０円筒部材にスパイラル状に溝が創成され
たバレルカム１５６がカム軸１５７に固定され、複数の
ローラ１５５と係合する。カム軸１５７は減速機１５８
を介してフレーム１５０上部に配設されたマガジンモー
タ１２に連結されている。゛カム軸１５７の回転に従動
して次々にローラ１５５がバレルカム１５６に係合し、
円盤１５３を回転駆動する。
円盤の表面には多数の工具ポット３４を支持する支持部
材１６０が固定されている。支持部材１６０は円盤１５
３の周囲で放射状にかつ内部の方向く図面左方向）に延
出し、その各延出部１６１Ｇ二設けられた支持軸１６２
に各工具ポット３４が揺＼　動可能に支持されている。
各工具ポット３４には圧縮ばね１６４で付勢されたボー
ル１６５からなるラッチ機構が設けられており、工具１
３を圧縮ばね１６４の付勢力に抗して強く押し込むとプ
ルスタッド１３１にボール１６５が係合して工具１３が
保持され、圧縮ばね１６４の付勢角に抗して強く引き抜
くと工具１３を工具ポット３４から取外すことができる
。
各工具ポット３４の後端にはピン１６６が設けられてい
る。このピン１６６に保合可能なＵ字溝１６７を有する
スライダ１６８が上下方向に摺動自在にフレーム１５０
下方に支持され、エアシリンダ１７０のピストンロッド
１７１に連結されている。最も下の位置に割出された工
具ポット３４のピン１６６がスライダ１６８のＵ字溝１
６７に係合する。ピストンロッド１７１を後退してスラ
イダ１６８を上昇させることにより、想像線に示す様に
、割出された工具ポット３４が９０°回転されてマガジ
ンから取出され、旋回アーム１６により工具交換が可能
な姿勢にされる゛、マガジンの周囲を囲む円筒状のカバ
ー１７２は工具１３が取出される最下部の箇所だけ切欠
かれている。
以上の構成に基き作動について第１５図及び第１６図を
参照し説明する。第１５図は工具交換装置の作動を示す
タイミングチャート、第１６図はシーケンス図である。
加工が終了すると２軸送りモータ５が駆動され、工具１
３が被加工物と干渉しない位置まで主軸合３が上昇され
る（状５１！２０２）、同時に主軸１１の定位値停止が
行なわれる（状態２０２）、また、工具マガジン８のシ
リンダ１７０が上昇され割出された工具ボット３４が９
０°回転されて工具交換が可能な姿勢にされる（状態３
０２＞。
主軸電位値停止が確認されると直ちにＡＴＣモータ１７
が駆動されＡＴＣ駆動軸２３が回転を始める。ＡＴＣ駆
動軸２３が約２０９回転したところから平面溝カム４７
のカム高さが上昇を始め、回動ロッド３３を回転して工
具把持爪１５を閏じる（状８２０３，３０３）、、：、
れにより、主軸１１及び工具マガジン８の工具１３が旋
回アーム１６は保持される。ＡＴＣ駆動軸２３が約３５
°回転すると第２の円筒溝カム５１のカム高さが上昇を
始め、揺動部材５２により工具リリースピン５４を押し
下げ、主軸１１に保持された工具１３をアンクランプ状
態にする（状ｆｉ２０４）、さらにＡＴＣ駆動軸２３の
回転が進み約６５°の回転角に達すると、第１の円筒溝
カム４２のカム高さが下降を始め、第２のスリーブ３０
を下降させて工具１３の抜取りを開始する（状態２０５
，３０５）。
工具１３の抜取りはＡＴＣ駆動軸２３の６５°がら１１
５°の回転角の間に行なわれる。一方、ＡＴＣ駆動軸２
３が約９０°の回転角に達するとパラレルカム３７の２
枚の板カム３５．３６の山部３５Ｂ、３６Ｂが従節ロー
ラ３９，４０に当接し始め、第１のスリーブ２６を回転
させて旋回アーム１６の回転が開始される（状態２０６
）、ここで、ＡＴＣ駆動軸２３の回転角が９０°から１
１５゜の間には、第２のスリーブ３０の下降による工具
１３の抜取り動作と旋回アーム１６の回転による工具１
３の交換動作が一部重複して行なわれる（第１５図に４
０１で示す）、このように、動作を一部重複させること
により工具交換時間をより短縮することができる。旋回
アーム１６はＡＴＣ駆動軸２３の９０°から２７０′″
までの回転の間に１８０′″回転され工具位置が交換さ
れる。
そして、ＡＴＣ駆動軸２３が約２５５°の位置まで回転
すると、第１の円筒溝カム４２のカム高さが上昇を始め
、第２のスリーブ３０が上昇して新しい工具１３の挿入
が開始される　（状態２０７゜３０７）、ここでも、旋
回アーム１６の回転と上昇とが一部重複して行なわれ（
第１５図に４０２で示す）、工具交換時間の短縮が図ら
れている。
次に、ＡＴＣ駆動軸２３が約３０５°の位置まで回転す
ると、第２の円筒溝カム５１のカム高さが下降して揺動
部材５２が工具リリースピン５４から離れ、皿ばね１４
０の付勢力により工具１３が主軸１１にクランプされる
　（状ｆｉ２０８）、そして、ＡＴＣ駆動軸２３の回転
角が３２０°から３５０”の間に、平面溝カム４７のカ
ム高さが下降し、回動ロッド３３が逆回転されて工具把
持爪１５が開かれて（状態２０９．３０９）、工具１３
が旋回アーム１６から離脱する。
ＡＴＣ駆動軸２３が１回転し最初の状態に戻ると、ＡＴ
Ｃモータ１７が停止され、工具交換が終了する。工具交
換が終了すると直ちに２軸送りモータ５及び主軸モータ
１０が駆動され（状態２１０）、次の加工作業に入る（
状態２１１）、一方、工具マガジン８では、シリンダ１
７０が下降し工具ポット３４が９０”回転されて格納さ
れ（状態３１０）、マガジンモータ１２が駆動されて次
に交換する工具の割出が開始され（状ｆｉ３１１）、次
の工具交換に備える。
第１５図では動作を明確に示すため各カム３７゜４２．
４７．５１のカム輪郭が直線的に変化するかのように図
示したが、実際には各カムのカム輪郭は滑らかな曲線に
形成され、各部材にショックを与えることなく高速に動
作させることを可能としている。
以上述べた本実施例は次のような利点がある。
（１）　工具交換時に、旋回アーム１６が下降しながら
回転するなど（第１５図の４０１，４０２に示す）、動
作に一部重複部分を設けているため、工具交換に要する
時間をより短縮することができる。
（２）　カムに、平面溝カム４７、第１及び第２の円筒
溝カム４２，５１、パラレルカム３７などの拘束カムを
用いているから、高速動作をさせても従動される各部材
の動作位置が確実に規制できる。
このため、旋回アーム１６の下降と回転などの各動作を
限界まで重複させることができ、工具交換時間をより短
縮することができる。
（３）　主軸台３に工具マガジン８及び旋回アーム１６
等の工具交換装置が設けられているから、主軸台３の位
置にかかわらず工具交換を行うことができ、特定の工具
交換位置まで戻る必要がない。
〈４）　工具マガジン８の割出しにバレルカム１５６を
用いているから、マガジンの割出しのためのノツチ等が
不要であり、騒音も発生しない、また、バレルカム１５
６はセルフロック機能が働き円盤１５３側から回転させ
ることができないから、搭載された工具重量のアンバラ
ンスεよりマガジンが回転されることはなく、また、マ
ガジンモータ１２の停止時にマガジンの慣性力により回
り過ぎ割出しに失敗することがない。
（５）ＡＴＣ駆動軸２３に設けられた各カム３７゜４２
．４７．５１のカム輪郭が、ＡＴＣ駆動軸２３の１回転
により１回の工具交換動作を行うように形成されている
から、動作が単純になり制御が容易である。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は上記の構成を有し、１つの
駆動軸の回転に基づいて作動される複数のカムにより、
主軸内の工具クランプ／アンクランプ動作をも含んだ一
連の工具交換動作が行なわれるものであるから、高速動
作が可能になり、工具交換時間を著しく短縮することが
できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は工具交換装置
の概要を示す模式図、第２図は外観を示す斜視図、第３
図は平Ｗ図、第４図は第３図のＡ−Ａ線矢視図、第５図
は第２のスリーブの縦断面図、第６図はパラレルカムを
示す第４ｒ５！ＩのＢ−Ｂ線断面図、第７図は第１の円
筒溝カムを示す第４図のＣ−Ｃ線断面図、第８図は平面
溝カムを示す第４１！ｌのＤ−Ｄ線階段断面図、第９図
は第８図のＥ−Ｅ線矢視図、第１０図は旋回アームを示
す第５図のに−に線断面図、第１１図は第２の円筒溝カ
ムを示す第４５１１のＦ−Ｆ線断面図、第１２図は第１
１図のＧ−Ｇ線断面図、第１３図は主軸の縦断面を示す
第１１図のＨ−Ｈ線断面図、第１４図は工具マガジンの
縦断面を示す第３図のＪ−Ｊ線断面図、第１５図は作動
を示すタイミングチャート、第１６図はシーケンス図で
ある。 ３０１．主軸台、　１１　、、、主軸、　　１５．、、
工具把持爪、　１６　、、、旋回アーム、　１７　、、
、ＡＴＣモータ、　２３．、、ＡＴＣ駆動軸、　２６　
、、、第１のスリーブ、　３０．、、第２のスリーブ（
ＡＴＣ軸）３３　、、、回動ロッド、　　３７　、、、
パラレルカム（第１のカム）、　　４２．、、第１の円
筒溝カム（第２のカム）、　４７　、、、平面溝カム（
第３のカム）、５１　、、、第２の円筒溝カム（第４の
カム）。 １５６　、、、バレルカム。 第３図 ′ｌｐＪ６１２１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　主軸台に回転自在に軸支された第１のスリーブと、
    その第１のスリーブと一体に回転されると共に軸方向に
    摺動可能に支持された第２のスリーブと、その第２のス
    リーブの先端に固定された旋回アームと、その旋回アー
    ムに設けられた工具把持爪及びその開閉機構とを有し、
    旋回アームの旋回及び軸方向の移動により主軸と工具マ
    ガジンとの間で工具を交換する工具交換装置であって、
    主軸台に回転自在に軸支されモータにより回転駆動され
    る駆動軸と、 前記駆動軸の回転に基づいて作動される第１のカムに従
    動して前記第１のスリーブを回動し、その回動位置を規
    制するカムインデックス機構と、前記駆動軸の回転に基
    づいて作動される第２のカムに従動して前記第２のスリ
    ーブを軸方向に往復動し、その軸方向位置を規制する軸
    送り機構と、前記駆動軸の回転に基づいて作動される第
    ３のカムに従動して前記工具把持爪の開閉機構を駆動し
    、工具把持爪を開閉する把持爪駆動機構と、前記駆動軸
    の回転に基づいて作動される第４のカムに従動して主軸
    の工具脱着装置を駆動し、工具をクランプ又はアンクラ
    ンプ状態とする工具脱着装置駆動機構と、 を備えることを特徴とする工具交換装置。 ２　前記第１乃至第４の各カムのカム輪郭が、前記駆動
    軸の１回転により１回の工具交換動作を行うよう形成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    工具交換装置。 ３　前記第１のカムは前記駆動軸に設けられた複合カム
    であり、前記カムインデックス機構はパラレルカムから
    なり、その従節ローラを含む従動子が前記第１のスリー
    ブに固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の工具交換装置。 ４　前記第２のカムは前記駆動軸に設けられた第１の円
    筒溝カムであり、前記軸送り機構は、上記円筒溝カムに
    従動して揺動される揺動レバーに設けられた接触子が前
    記第２のスリーブ外周に形成された溝部に係合してなる
    機構であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の工具交換装置。 ５　前記第３のカムは前記駆動軸に設けられた平面溝カ
    ムであり、前記把持爪駆動機構は、前記主軸台に回転自
    在に軸支され前記第２のスリーブ内に先端部が挿通され
    た回動ロッドと、その回動ロッドの先端部に設けられ前
    記第２のスリーブの軸方向位置が後退端に位置したとき
    に前記把持爪駆動機構の駆動部に係合可能な係合部材と
    、上記回動ロッドの後端部に設けられたピニオンと、そ
    のピニオンに係合し前記平面溝カムに従動して往復動さ
    れるラックとを備える機構であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の工具交換装置。 ６　前記第４のカムは前記駆動軸に設けられた第２の円
    筒溝カムであり、前記工具脱着装置駆動機構は、主軸の
    工具脱着装置のドローバーに連結され主軸の側面に突出
    したピンを上記第２の円筒溝カムに従動して押圧可能な
    揺動部材を備える機構であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の工具交換装置。
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