JPS6320642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工物を把持する工作機械における
チヤツクの複数の爪を同時に自動交換する装置に
関する。

特に多品種少量生産に伴い加工物形状が変わる
と、加工精度を維持する為に諸形状に応じてチヤ
ツクの爪を変更しなければならないが、現状では
その都度爪を再切削するかまたは他の爪と交換す
ることが多く行なわれている。しかも、作業者が
手作業で処置していた。爪の交換作業は繁雑であ
り時間のかかる作業であつて自動化の要請が多
い。また、工作機械における省力化や生産効率の
向上さらには自動化生産システム等においても周
辺機器等を含めて総合的な観点での自動化要請が
高まつている。すなわち、ワークの自動交換装置
やチヤツクトランスフアー装置とともに爪の自動
交換装置も必要となつてきている。

本発明は、前述の点に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところはチヤツクの爪を交換するの
に、種々の爪を収納する爪収納部によつて、交換
位置に持ち来たされた複数の爪を交換アームによ
り主軸軸線方向に同時に引き出し、チヤツク本体
へ爪収納部から引き出され、反転された複数の爪
を装着するとともに、チヤツクに装着されていた
使用済みの爪を爪収納部へ収納する工作機械のチ
ヤツク爪自動交換装置を提供するにある。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。本実施例は、第１図で示すように、
大別して交換アーム部１，爪把持部２および爪収
納部３の三構成よりなつている。

交換アーム部１は、回転可能に軸承された主軸
４に取り付けられたチヤツク本体５と、主軸台６
上に載置されたブラケツト７上部の爪収納部３と
の間に位置している。交換アーム部１は、交換ア
ーム８を主軸軸線方向に対し平行に前進あるいは
後退させる装置と、該交換アーム８を交換位置や
待機位置に回動するラツク・ピニオン機構より構
成されている。

主軸台６上に固定されたベース９の案内部９ａ
に沿つて摺動可能に摺動体１０が載置されてい
る。該摺動体１０内には軸受１１ａ，１１ｂを介
して回転可能に連通杆１２が軸承されており、チ
ヤツク本体５側まで延びている（第２図）。該連
通杆１２は、前記２つの軸受１１ａ，１１ｂを介
し、前記摺動体１０との軸方向の動きを規制し、
段付部１０ａとナツト１３により挾持されてい
る。また連通杆１２の先端部は、交換アーム８の
中心嵌入部８ａに嵌入し、キー１４およびピン１
５により固定されている。

前記ベース９にはシリンダ１６が固定されてお
り、またステー１７を介してピストンロツド１６
ａと摺動体１０とは、一体化されている。従つ
て、シリンダ１６におけるピストンロツド１６ａ
の進退動作により、摺動体１０は主軸軸線と平行
に移動する。即ち交換アーム部１は、後に詳述す
るように主軸軸線方向と平行に前進および後退し
爪着脱位置、アーム旋回位置、さらに交換アーム
待機位置の３位置動作が可能である。

次に交換アーム部１のラツク・ピニオン機構に
ついて説明する。回転自在な連通杆１２の後端外
周部には、ピニオン１８が嵌入しボルトで固定さ
れている。摺動体１０の後部上方は箱形形状の取
付部１０ｂを設け、連通杆１２の中心軸線に対し
直角な方向に、即ち一方の取付面１０ｃにはシリ
ンダ１９を、他方の取付面１０ｃにはシリンダ２
０が対向した位置関係で取り付けられている（第
４図）。ピストンロツド１９ａの先端はネジによ
り中間部材２１を強固に固定し、該中間部材２１
下面にはボルトによつてラツク体２２が固定され
ている。ピストンロツド２０ａ先端は当てボルト
２３が螺合し、中間部材２１の対向面の突き当て
ボルト２４に当接している。従つてピストンロツ
ド１９ａと２０ａは流体圧回路の切換えで、当接
したり離間したりする。

ラツク体２２はピニオン１８と噛合し、また対
向して２つの案内部２２ａを有して、該案内部２
２ａが前記摺動体１０の取付部１０ｂに削設され
た案内溝１０ｅに嵌入している。（第５図）該ラ
ツク体２２は案内溝１０ｅに沿つて移動し、さら
にピニオン１８が回転すると一体に構成された交
換アーム８も同時に回転し、交換アーム部１の待
機位置から交換位置間の回動動作、および爪を交
換する180度反転動作が可能となる。

第４図は、シリンダ１９の流体室１９ｂとシリ
ンダ２０の流体室２０ｂ双方に流体圧が流入した
状態を示している。

前記シリンダ２０のストロークは交換アーム８
を90度回動可能とし、またシリンダ１９は交換ア
ーム８を180度反転させるに必要なストロークを
有している。前記ラツク体２２の中間位置、すな
わち交換アーム８の待機位置における位置決め
は、流体室２０ｂのピストン面積を流体室１９ｂ
のピストン面積より大きく設定することで得られ
る。すなわち、流体室１９ｂと流体室２０ｂ双方
に流体圧を負荷することによつて軸推力差が生
じ、ピストンロツド２０ａはストローク端まで移
動し、且つピストンロツド１９ａの軸推力が対向
して負荷されるのでラツク体２２は中間で位置決
めされる。

チヤツク本体５内の複数の爪は加工物Ｗを把持
して加工可能であり、また爪収納部３の交換位置
には次の別形状の加工物を把持する爪の割り出し
位置決めが可能となる。

次に、爪把持部２について詳述する。爪把持部
２は、前記連通杆１２を中心軸とし交換アーム８
のチヤツク本体５側および爪収納部３の交換位置
側にそれぞれ同一構成で設けられている。すなわ
ち一対の爪把持部２の中心軸線は、チヤツク本体
５の中心軸線と爪収納部３の中心軸線と一致す
る。第２図は、交換アーム８が回動し爪把持部２
が各各の複数の爪を着脱する位置にある状態を示
す。爪把持部２の構成は、それぞれの爪の位置に
対向して設けられており、放射状に等間隔で設け
られている。爪把持部２の爪の保持部は固定位置
であり、おのおのに対向したチヤツク本体５の爪
位置は、周知の主軸回動位置決め動作により設定
される。

チヤツク本体５の加工物把持動作は、従来構成
のもので行なわれる。すなわち、主軸４後方の駆
動源により作動杆２５を、主軸軸線方向に進退動
作を行なわせ、該作動杆２５先端と固着している
シフタ２６を案内穴５ａに沿つて移動させる。シ
フタ２６には複数個等間隔に傾斜したＴ形溝５ｂ
が削設されており、該シフタ２６はマスタジヨー
２７の案内溝２７ａに挿入している。従つて、シ
フタ２６が後方へ移動すると、マスタジヨー２７
に設けられた複数の爪２８は加工物を直接把持す
る。該シフタ２９が前方へ移動すれば、マスタジ
ヨー２７は拡開して加工物を離す。また、マスタ
ジヨー２７には主軸軸線方向に対し直角方向に案
内面２７ｂ（第９図）を有し、チヤツク本体５の
溝に嵌入して移動する。

第６図および第７図で示す如く、爪２８は保持
具２９とボルト２８ａで固定されている。保持具
２９は嵌入部２９ａを有し、前記マスタジヨー２
７の傾斜面２７ｃに当接するまで嵌入する。傾斜
面２７ｃは、保持具２９の挿入部分がチヤツク本
体５の内側にずれて、はずれることのないように
受け部となつている。爪把持部２には保持面８ａ
を有し（第７図）、該保持面８ａは保持具２９を
主軸軸線方向と平行に前記マスタジヨー２７へ嵌
入する基準面となる。また、保持面８ａには保持
具２９を位置決めするテーパ状のピン３０が２ケ
所に設けられている。さらに、保持面８ａの中央
部逃げ面８ｂには、該爪把持部２の中心から放射
状にシリンダ３１が固定されている。該シリンダ
３１のロツド３２先端は傾斜面３２ａを有し、前
記保持具２９の斜面２９ｂと一致して当接可能で
ある。従つて、保持具２９は前記２つのピン３０
で位置決めされ、この状態でシリンダ３１が作動
すれば、傾斜面３２ａと斜面２９ｂが当接し保持
具２９は保持面８ａに固定される。また、ロツド
３２先端の傾斜面３２ａにより、分力が作用し保
持具２９は正確に密着される。

さらに、ロツド３２後端にはドツグ３３が取り
付けられており、検出器３４で作動の確認をす
る。

保持具２９内部には、係合片３５がピン３６を
支点にして揺動可能に設けられ、また該ピン３６
が受台３７に嵌合している。該受台３７は保持具
２９にボルトで固定されている。係合片３５は、
マスタジヨー２７端面に設けられた係止片３８に
バネ３９で付勢されて前記係合片３５の爪部３５
ａが係合している。係合片３５と係止片３８の係
合により、保持具２９は主軸軸線方向の位置が規
制され、マスタジヨー２７に固定された状態とな
る。該係合片３５の他方の面には当て片４０が固
着され、交換アーム８内のシリンダ４１の中心軸
線と一致して設けられている。爪の交換時におけ
る離脱動作の際には、シリンダ４１が作動しロツ
ド４２の先端が当て片４０を押し、ピン３６を支
点に係合片３５がばね力に抗して回動し、係止片
３８から外れる。従つて、保持具２９を主軸軸線
方向へ引き出すことが可能となる。また、この状
態は爪の挿着時も同時に回動し、逆の動作で保持
具２９をチヤツク本体５へ挿入する。ロツド４２
の後端部はドツグ４３が取り付けられ、検出器４
４により動作の確認をとる。

次に、爪収納部３について説明する。爪収納部
３は、収納部と割り出し機構部とで構成されてい
る。収納部におけるボデー４５は、本実施例では
立方体形状であり、収納部材４６が各面に４ケ所
固定されている（第２図）。従つて、爪は４種類
収納することができる。収納部材４６は、割り出
し機構部により交換アーム８による爪の交換位置
に割り出されるように配設されている。保持具２
９にボルトで固定された複数の爪４７は、受け部
材４８に装着されている。前記収納部材４６、お
よび受け部材４８は、前記チヤツク本体５での保
持構成とほぼ同一構成となつている。

爪収納部３の割り出し機構による回転動作は、
モータ４９の駆動によりピニオン５０が回転し、
さらに該ピニオン５０と噛合しているギヤ５１が
回転することで行なわれる。軸受５２および５３
で軸承された軸５４はキー５５を介して、該ギヤ
５１と一体化し、さらに該軸５４の他端部にはキ
ーを介して前記ボデー４５と一体化して円筒板５
６が嵌入している。また、ナツト５７により軸方
向の動きは規制されている。さらに円筒板５６は
ボデー４５をボルトで固定しているので、該ボデ
ー４５は軸５４の回転により円周状の摺動面７ａ
に沿つて回転する。従つて、モータ４９が回転す
ると爪収納部３の割り出しが開始される。また、
ギヤ５１下面には４個の検出部材５８が突設し、
検出器５９の検出により任意の収納部材４６を爪
の交換位置まで割り出して停止させることができ
る。検出部材５８は４箇所に等間隔に配設され、
収納部材４６の割り出し位置と対応している。

収納部材４６が割り出された後、本体４５下面
に設けられた穴４５ａに、シリンダ６０による作
動でロツドピン６１が嵌入し、位置決め固定され
る。

本発明は以上のように構成され、次のような動
作が行なわれる。すなわち、チヤツク本体５の複
数の爪２８に把持された加工物Ｗの加工が完了
し、次の別形状の加工物を他の爪を使用して加工
する場合、爪の自動交換サイクルが始動する。こ
の時、次に使用される複数の爪４７は爪収納部３
の割り出し機構により交換位置に割り出されて待
機している。また刃物台等は、交換アーム部１の
交換動作範囲外へ退避している。チヤツク本体５
のシフタ２６は、主軸４後方の駆動源により前方
へ移動し前進端で停止する。すなわち、複数の爪
２８は拡開され加工物Ｗを離す。離された加工物
Ｗは手で受けるかローダー等で受けることにな
る。爪２８が拡開された状態は、半径方向におけ
る爪の交換位置となる。さらに、主軸４は従来構
成にあるポジシヨニング装置（図示せず）により
回動し、第１図で示す如く爪把持部２と対向する
位置に爪２８を持ち来たし、位置決め固定され
る。交換アーム部１は、待機位置（第１図）にあ
りラツク２２は中間位置に位置決め保持されてい
る。すなわち、シリンダ２０の流体室２０ｂに圧
力がかかり前進端まで移動しており、また、ピス
トン面積の小さいシリンダ１９の流体室１９ｂに
も圧力がかかつている状態である。

交換指令によりシリンダ１６の流体室１６ｂに
圧力が流入すると、摺動体１０が案内部９ａに沿
つて主軸軸線方向に対し平行に前進する（第２
図、右方向）。ここで、交換アーム８の交換位置
は、該交換アーム８の爪把持部２で保持される保
持具２９の先端が、前進動作によりチヤツク本体
５から離れ、位置決めピン６２の外方まで移動し
た位置である。回路が切り換わり、シリンダ１９
の流体室１９ｃに圧力が流入すると、ピストンロ
ツド１９ａは後退端まで後退するのでラツク２２
は移動しピニオン１８を回転させる。従つて、交
換アーム８は90度回動し爪交換位置まで爪把持部
２を移動させる。この時、一対の爪把持部２の中
心軸線はそれぞれチヤツク本体５、および爪収納
部３の中心軸線と一致する。

次に、交換アーム８の後退指令でシリンダ１６
の流体室１６ｃに圧力が流入し、摺動体１０を後
退させるので、該交換アーム８も後退し、前記爪
把持部２の保持面８ａは、爪収納部３にある複数
の保持具２９およびチヤツク本体５側にある複数
の保持具２９の端面に当接する。この時、２つの
ピン３０は穴２９ｃの傾斜面に嵌入する。従つて
保持具２９はそれぞれ爪把持部２に対して、着脱
時における基準位置決めがなされ、保持された状
態となる。

当接されたのち、爪把持部２の放射軸線と一致
して固定されたシリンダ３１が作動し、保持具２
９の斜面２９ｂに傾斜面３２ａが当接し、該保持
具２９は把持面８ａに密着して固定される。さら
に、爪把持部２内のシリンダ４１が作動し、ロツ
ド３２先端が当て片４０を押し、ピン３６を支点
に係合片３５が回動し、爪部３５ａと係合片３８
の係合が解かれる。従つて、爪収納部３およびチ
ヤツク本体５にある保持具２９を主軸軸線方向に
同時に引き出すことが可能となる。前記保持具２
９が爪把持部２に把持されたのち、再びシリンダ
１６の流体室１６ｂに圧力を供給して交換アーム
部１を前進させ、保持具２９を引き出す。

前述した如く嵌入部２９ａは位置決めピン６２
の先端より前方の位置まで引き出される。すなわ
ち、爪収納部３の交換位置にある複数の爪４７と
チヤツク本体５にある複数の爪２８は、爪把持部
２に保持された状態にある。続いて、シリンダ２
０への流体圧を開放し、シリンダ１９の流体室１
９ｂに流体圧が供給されると、ピストンロツド１
９ａは左方へ移動する。シリンダ１９のストロー
クは交換アーム８を180度回動するに必要な距離
を有する。ピストンロツド１９ａは中間部材２１
を介して離間していたピストンロツド２０ａと当
接しそのまま押し戻し、ラツク体２２の移動によ
りピニオン１８が回転して、交換アーム８の反転
動作が行なわれる。加工を終えた複数の爪２８
は、爪収納部３側へ転送され、また次の別形状加
工物を把持する複数の爪４７は、チヤツク本体５
側へ転送される。

シリンダ１６の流体室１６ｃ側へ流体圧が切り
換わり、交換アーム８は主軸軸線方向と平行に後
退する。爪把持部２は保持具２９を保持した状態
で、嵌入部２９ａがマスタジヨー２７および受け
部材４８へ嵌入する。この時、保持具２９の穴２
９ｃ内に位置決めピン６２が嵌入し、位置決めが
行なわれる。嵌入部２９ａはマスタジヨー２７の
傾斜面２７ｃに当接し、半径方向の位置を係止す
る。

次に、爪把持部２のシリンダ４１が作動し、ロ
ツド４２が後退して係合片３５をバネ３５の付勢
により回動させ、爪部３５ａと係止片３８が係合
する。従つて、マスタジヨー２７と保持具２９は
主軸軸線方向の位置が規制されることとなる。保
持具２９とともに複数の爪２８および４７は、マ
スタジヨー２７および受け部材４８に装着され、
続いて爪把持部２のシリンダ３１を作動し後退さ
せると、ロツド３２の傾斜面３２ａと斜面２９ｂ
の当接状態が解かれる。

シリンダ１６のピストンロツド１６ａを前進さ
せて、交換アーム８を前方へ離間し、次に、ピス
トンロツド１９ａにより押し戻されたピストンロ
ツド２０ｂのシリンダ２０に流体圧を供給する。
すなわち、流体室２０ｂに流体圧を流入し、ピス
トンロツド２０ａを右方へ移動させると、当接し
た状態でラツク体２２が逆方行へ移行するのでピ
ニオン１８が回転し、交換アーム８は90度回動す
る。シリンダ１９の流体室１９ｂにも圧力が供給
されており、ピストン面積差によりラツク体２２
は中間で位置決め保持される。従つて交換アーム
８は、待機位置に回動されたこととなる。

シリンダ１６の流体室１６ｃに流体圧が供給さ
れ、摺動体１０の後退とともに交換アーム８も後
退し始動時の最初の位置となる。爪の自動交換サ
イクルが終了し、チヤツク本体５には次に加工さ
れる加工物を把持する複数の爪４７が装着され、
また、爪収納部３には使用された複数の爪２８が
収納されて、さらに次の加工に使用される爪が割
り出し機構により交換位置に割り出される。主軸
４は、ポジシヨニングが解かれ爪４７は加工物を
把持し加工が開始される。

本発明によると、従来作業者が行なつていた爪
の交換を自動で行なうこととなり、また複数の爪
を主軸軸線方向へ同時に引き出し、交換アームに
よつて反転し使用された爪は爪収納部へ収納し、
次に使用される複数の爪を同時にチヤツク本体へ
自動装着するので、繁雑な作業を簡素な構成で迅
速に行なうことが可能となつた。従つて、昨今の
自動化・省力化さらには生産システム化にも有効
に寄与することとなつた。

以上に述べた如く、本発明は実施例に示された
構成に限定されるものではなく、請求の範囲に記
載された本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で
の変更は予期されるところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による全体正面図、第２図は爪
自動交換装置の縦断面側面図、第３図は第２図に
おける―線断面正面図、第４図は交換アーム
部のラツク・ピニオン機構を示す縦断面正面図、
第５図は第４図の―線断面図で要部を説明す
る図、第６図は本発明による爪把持部を示す要部
拡大断面図、第７図は第３図における―線拡
大断面図、第８図は保持具を示す第６図の失視
断面図、第９図は第６図の矢視図。 図において、１…交換アーム部、２…爪把持
部、３…爪収納部、４…主軸、５…チヤツク本
体、８…交換アーム、１０…摺動体、１８…ピニ
オン、２２…ラツク体、２８，４７…爪、２９…
保持具、３０…ピン、３２…ロツド、３５…係合
片、３８…係止片、４６…収納部材、４８…受け
部材、６１…ロツドピン、６２…位置決めピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械の回転自在に軸承してなる主軸に取
   りつけられ加工物を把持可能に複数の爪を挿着し
   てなるチヤツクと、該チヤツクと離間して工作機
   械上に設けられ複数の爪を着脱可能に具備した爪
   収納装置と、該爪収納装置と前記チヤツクとの間
   に設けられ各々に保持された複数の爪を相互に且
   つ同時に交換可能に主軸軸線と平行に且つ主軸軸
   線と直角方向に回動する交換アームと、前記爪を
   固定し主軸軸線と平行な動作で前記チヤツクまた
   は爪収納装置に係止可能な保持具と、該保持具に
   装着され前記チヤツクまたは爪収納装置との間で
   係合離脱可能に動作する係合手段と、該係合手段
   の係合離脱を動作せしめ前記保持具を前記交換ア
   ームにより爪収納装置とチヤツクとの間で受渡し
   動作を行なうべく交換アームに設けられた係合駆
   動手段とからなる工作機械のチヤツク爪自動交換
   装置。