JPS6357136A - 自動工具交換装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野 この発明は、工作機械における自動工具交換装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、数値制御工作機械等においては、スピンドルの
先端に取付けられた工具が、自動工具交換装置により工
作目的に応じて自動的にぺ４換されることは良く知られ
ている。

従来のこの種の自動工具交換装置は、工具の着脱お上び
電送のためのアーム軸等を間歇揺！ＩＩＩＪ（回転）し
、かつ、直線往復動させるためのリンクに構等を備え、
このリンクｔｆＵＩ４を７クチユエー夕としてのモータ
等で駆動している。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の自勤王ｊ（交換′ＶＣ置では、とくに
モータの回転開始時と停止時とで、このモータで駆動さ
れるリンク機構と、このリンク機構で間歇回転運動およ
び間歇１α線運動させられるアーム軸系統の動力伝達桟
構との間に大きな衝撃が６Ｌしることとなり、このため
、モータの５Ｍ度制御を行わなければならず、しかも、
その速度制御系統が煩雑で大がかりな設備になるという
問題点があった。

また、アクチュエータとして速度制御の困難なエアシリ
ンダや油圧シリンダを用いる場合には、とくにこの傾向
が強く、このためシリンダ速度を大幅に減少しなければ
ならず、その分工兵交換時間が艮くなるのは避けられな
かった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、アクチ
ュエータの速度制御を必要とすることなし１こ工具保持
アーム系統の間歇回転運動および間歇直線運動を円滑に
行わせ得るようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明の自動工具交換装ｊｎは、シリンダの伸縮作動
により直線往復運動する旋回用カムと前後進用カムとを
並行に設け、これらのカムと係合してその直線往復運動
に応動して間歇回転する旋回用ターレットおよび直後進
用ターレットをそれぞれ設ける一方、工具交換用アーム
に連結する駆動軸を、前記旋回用ターレットの回転軸と
同軸的でかつ軸方向にのみ摺動自由に結合する一方、前
記前後進用ターレットの回転軸にピニオンを介して連動
するラックを設け、該ランクと連結した入力アームを介
して前記駆動軸を軸方向へ変位させるように係合したも
のである。

（作用） したがって、シリンダの伸縮作動により、旋回用カム萌
後進用カムがそれれぞれ直線往復運動し、それらのカム
によって旋回用およびｉ？ｊ後進用のターレットが間歇
回転連動し、これにより、工具交換用アームが、前進・
一方向回動・逆方向回動・後進の複合運動を繰り返す。

（天魔側） 以下、この発明の一実施例を図面にＬ（づいて説明する
。

第１図に示すように、ハウジング１には、工具交換用ア
ーム２の第１駆動軸３が、ベアリング４を介して回転自
由に支持された円筒軸５Ｉこ、軸方向へ摺動自由にスプ
ライン結合されている。

第１駆動軸３にスプライン結合する円筒軸５の基端部は
、旋回用ターレット６と一体回転するように連結されて
いる。

この旋回用ターレット６を挾む位置には、これを回転さ
せるために、第１駆動紬３との直交方向に延びる一対の
第１旋回用カム７とｆｊＳ２７１２回用カム８が耐用カ
ム８いる。

ｆｊＳ１旋回用カム７及び第２旋回用カム８は、ハウジ
ング１に〃イド部材９を介して第１駆動紬３の直交方向
へ摺動自由に支持されたスライダ１０に取付は固定され
ている。

スライダ１０は、油圧または空圧シリンダ１１の伸縮作
動により、直線往復運動させられるようになっている。

また、第１駆動紬３には、その直交方向に延出する入力
アーム１２が相対回転自由に支持されている。

入力アーム１２には、これに直交して第１駆動柑１３に
平行する前後駆動用のラック１３が連結され、このラッ
ク１３はハウジング１に軸方向へ摺動自由に支持されて
いる。

ハウジング１には、ラック１３に噛み合うビニオン１４
のν■Ｊ輸（第２駆励紬）１５が軸受１６を介して回転
自由に支持されている。

第２駆動紬１５には、直後進用ターレット１７が一体回
転自由に支持されている。

直後進用ターレット１７を挾む位置には、これを回転さ
せるために、第１．ｆｊＳ２前後進用カム１８．１９が
配置され、これらの前後進用カム１８゜１９は前記した
スライダ１０に取付は固定されている。

ここで、旋回用ターレット６と第１．第２旋回用カム７
．８及び前後進進用ターレット１７と直後進用カム１８
．１９の関連ｖＩ戊について述べる。

まず、旋回用ターレット６において、第２図に示すよう
にその一側には従節ローラ２０〜２３のそれぞれが同心
円上に等間隔で回転自由に支持され、他側には上記従節
ローラ２０〜２３の相互中間部で同心円りに位置する従
節ローラ２４〜２７が回転自由に支持されている。

第１．第２旋回用カム７．８は、それらの直線往復運動
により、旋回用ターレット６を間歇回転運動させる合成
カム曲線となるよう、互い違いに形成される。

第１旋回用カム７には、旋回用ターレット６の−ｍの従
節ローラ２０〜２３に対応する一個カム面２８と、旋回
用ターレット６の他側の従節ローラ２４〜２７に対応す
る他側カム面２９が設けられている。

一個カム面２８と他側カム面２９は、陥没直線状に形成
されたそれぞれの第２段陥没平坦カム面３０．３１と、
これらの第２段陥没平坦カム面３０．３１に段違い平行
直線状に隆起して接続された第１段平坦カム面３２．３
３とを有している。

一方の第１段平坦カム面３２には、第１衝接カム面３４
と第２衝接カム面３５のそれぞれが対称形状の凹曲線状
に形成されている。

第２衝接カム面３５の谷部３５ａには、凸曲線状の緩衝
カム面３６が接続形成され、この１ｆｔ衝力ム面３６の
山部３６ａには、第３衝接カム面３７が接続形成されて
いる。さらに、一定距離をおいて、緩衝カム面３６゛と
衝接カム面３７′とが形成される。

他方の第１段平坦カム面３：（には、上記ｆＢ　１２３
Ｊ接力ム面３４よりも旋回用ターレット６側に位置する
第１衝接カム而３８と、この山部：）８ａに接続する緩
衝カム面３５）とこの谷部３９ａに接続する第２衝接カ
ム面４０と、この山部に接続する第３の衝接カム面４１
とが形成され、さらに一定の距離をおいて、衝接カム面
３８°と緩衝カム面３９゛とが形成されている。

旋回用ターレット６の従節ローラ２（）〜２３と２４〜
２７は、＃Ｓ２段陥没平坦カム面３０．３１に対峙して
いるときは、自由に回転し得る状態にあるが、第１段平
坦カム面３２．３３に対峙しているときは、いずれの）
ｊ向にも回転できずにＯを状態１こ保持され、そして、
９ｊ接力ム面３４〜４１と緩衝カム面３６．３９に対峙
しているときは、これにより回転駆動される。

ところで、ローラ２０〜２３と２４〜２７とを挾み込む
衝接カム面３４〜４１と緩衝カム面３６゜３！３の曲面
の傾きによって、第１旋回用カム７の移動速度が一定で
あっても、旋回用ターレット６の回転速度は自由に設定
でき、緩やかに回転を開始した後、回転速度を急に増加
し、その後再び緩やかに回転を停止させることができる
。

ｆ５２旋回用カム８には、第１旋回用カム７との間で旋
回用ターレット６の一側の従節ローラ２０〜２３に対応
する一個カム而４２と、旋回用ターレット６の他側の従
節ローラ２４〜２７に対応する他側カム面４３を有して
いる。

一個カム面４２と他側カム面４３は第１旋回用カム７の
第１段平坦カム面３０，３１１こ対応する隆起直線状の
第１段平坦カム面４４．４５と、これらの第１段平坦カ
ム４４．４５に段違い平行状に接続された陥没直線状の
第２　ｉｆｆ陥没平坦カム面４６．４７とを有している
。

一方の第１収Ｖ坦カム面４４には、第１旋回用カム７の
ｔｔＳ１段平坦カム面３０．３１と対応する位置におい
て、最ら旋回用ターレット６側に位置する第１衝接カム
面４８と、この山部４８ａに接続するｔ５１緩衝カム面
４９が；Ｌう成されている。

他方の第１＃′ｉ平坦カム面４５には、上記第１衝接ム
而４つに交差対応する位置に第２緩衝カム面５１が形成
されている。

これにより、旋回用ターレット６は、従節ローラ２（）
〜２３及び２・ｔ〜２７におけるそれぞれの一個が第２
旋同用カム８の第１段平坦カカム４４゜４５と、第１旋
回用カム７の第２段陥没平坦カム用カム７の第１ｔｌ平
坦カム面３０．３１と第２旋回用カムＩ３の第２段陥没
平坦カム面４６．４７とに交互に接触しないようになっ
ている。

ｆ５　３図１こは１１；ｊ後進用ターレット１７と＋ｉ
ｉｆ後進用カム１８．１９の関連もが成を示す。

直後進用ターレット１７において、その−側には従節ロ
ーラ５２〜５５のそれぞれが同心円上に等間隔で回転自
由に支持され、他側には上記従節ローラ５２〜５５の相
互中間部で同心円上に位置する従節ローラ５６〜５９が
回転自由に支持されている。

１１；ｊ後進用カム１　８．１　９は、それらの直線往
復運動により、１１；ｊ後進用ターレット１７を間歇回
転運動させる合成カム曲線となるように、互い違いに形
成されている。

第１前後進用カム１８には、前後進用ターレット１７の
一側の従節ローラ５２〜５５に対応する一側カム面６０
と、直後進用ターレット１７の他側の従節ローラ５６〜
５９に対応する他側カム面６１が設けられている。

一側カム面６０と他側カム面６１は、隆起直線状の第１
段平坦カム面６２．６３とこれらの第１段平坦カム れたｔｌＳ２段陥没平坦面６４．６５とを有している。

一方の！Ｉｎ　１　ｊＵ平坦カカム６２には、第１衝接
カム面６６と、この山部６６ａに接続する第１緩衝カム
而６７が形Ｊ＆されている。

他方の第１段平坦カム面６３には、第２緩衝カム面６８
と、この山部６８ａに接続する第２衝接カム而６９が形
成されている。

ここで、第１衝接カム面６６及び！ｍｌ緩衝カム面６７
と、第２緩衝カム面６８及１／”Ｐｔ５２衝接カム而６
９とは、第１衝接カム面６６が直後進用ターレフト１７
側に位置ずれする対称形状に形成されている。

第２前後進用カム１９においでも、直後進用ターレット
１７の一側の従ｍ１０ーラ５２〜５５に対応するｍ個カ
ム而７０と、直後進用ターレット１７の他側の従節ロー
ラ５６〜５９に対応する他側カム面７１が設けられてい
る。

ｍ個カム而７０と他側カム面７１は、隆起ｔｒ（緑状の
ｔｐＪ１段平坦カム面７２．７３と、これらの第１段平
坦カカム７２．７３に段違い直線状に接続された第２ｆ
ｉ陥没平坦面７４．７５とを有している。

第１段平坦カム面７２．７３には、第１ｆＪ接カム而７
６と第１４１ｗ１カム面７７及びＰｔ５２緩衝カム而７
８と第２衝接カム而７９がそれぞれ形成されている。

ここで、第１衝接カム面７６と第１緩衝カム面７７及び
ｒ５２緩衝カム而７８と第２衝接カム面７９は、１５１
前後進用カム１８の第２段陥没平坦面６４、６５の対応
位置に形成され、第１１８１接カム面６６と第１緩衝カ
ム而６７及び第２緩衝カム面６８と第２σｊ接カム面６
９は、第１曲後進用カム１９のｉ２段陥没平坦面７　４
．７　５に対応する位置に形成されている。

第１，第２萌後進用カム１８．１９の第２ｆ陥没平坦而
６　４＝６　５及び７４，７５は、直後進用ターレット
１７の従節ローラ５２〜５５及び５５〜５９のいずれか
が、第１＋ｉ？ｊａ進用カム１８の第１衝接カム百６６
、第２衡接カム面６８及び第２前後進用カム面７９のい
ずれかで押された時に、旋回用ターレット６の回転を許
容する。

次に、」二記実施例の作動を説明する。シリンダ１１を
伸び作動させると、これと一体に曲進するスライダ１０
を介して旋回用カム７、８及び直後進用カム１８．１９
が共に＋ｉｉｊ進移動する。

第２図において、−一方の旋回用カム８の第１衝接カム
而４８が旋回用ターレット６の一側の従節ローラ２０を
押し動がし、−側の従節ローラ２１が第１街接カム面４
８の山８１Ｓ　４　８　ａを、他側の従節ローラ２５が
第２緩衝カム而５１を取り越え、かつこのとき他力の旋
回用カム７は第２段陥没平坦面３０，：（１に対峙して
非接触状態にあることにより、旋回用ターレット６が一
方向に、例えば９く）°だけ間歇回転する。

これにより、同筒軸５を介してｔｔＳ１駆動軸３が回転
し、工具交換用アーム２が図示しない工作機械に交換工
具ａをチャッキング位置へと回動する。

一方、第３図において、まず第１前後進用カム１８と第
２前後進用カム１９の各第１段平坦カム面６２．６３及
び７２．７３に前後進用ターレット１７の従節ローラ５
２〜５５と５７〜５９とが接触している開は、前後進用
ターレット１７はいずれのＨ向にも回転することができ
ず、静１１−状態を保持する。

シリンダストローク量が所定値に達すると、第１　ｌ１
４ｉ後進用カム１８の第１衝接カム面６６が前後進用タ
ーレット１７の一側の従節ローラ５８を動かし、これに
隣合う従節ローラ５７が第１衝接カム而６６の山部６６
ａを乗り越えることにより、＋ｉｆｌ　ｊｌ進用ターレ
ント１７が間歇回転する。なお、このとき第２前後進用
カム１９は第２段陥没平坦面７４．７５が対峙するので
、前後進用ターレット１７の回転が許容される。

これにより、直後進用ターレット１７と同軸のビニオン
１４が回転し、ラック１３が一方向に直線運動すること
により、入力アーム１２及び第１駆動紬３のそれぞれを
介して工↓（交換用アーム２が所定値だけ移動する。

ついで、ｆｔ５２図において旋回用カム７．８の各第１
段平坦カム面３２．３３と４４．４５を経由する布上状
態を過ぎてから、他方の旋回用カム７の第１衝接カム面
３８，３４．４０が旋回用ターレット６の従節ローラ２
０〜２３及び２４〜２７のそれぞれの一個宛を順次押し
動がし、旋回用ターレット６が逆Ｊｊ向に例えば１８０
°だけ間歇回転することにより、工具交換用アーム２が
逆回転する。

これにより、工＋ｔ−交換用アーム２でチャッキングさ
れた工具が工作機械の工具取付位置から取り外される。

この状態から、第３図における第２前後進用ターレット
１９の第１衝接カム而７６が１ｉｊｉ　ｔ＆進用ターレ
ット１７−４１１１１の従節ローラ５２〜５５のいずれ
か一個を押し勤がすことにより、１１；ｊ後進用ターン
ット１７が逆方向に間歇回転する。

これにより、ビニオン１４が逆回転し、ランク１３が逆
）ｊ向に直！ａ運動することにより、人力アーム１２及
びｍｌ駆！ＩＩＪＪ袖３を介して正置交換用アーム２が
後退移動する。さらに、第２図において、他方の旋回用
カム７の衝接カム面３７’、３８’、緩衝カム面３６’
、３９’により、例えば９０　’　だけ旋回用ターレッ
ト６が同方向に間歇回転し、これによりチャッキングさ
れた交換工具が交換位置まで搬送される。

ここで、工具交換用アーム２の交換工具、が新たな」二
具と取任えられる。ここまでがシリンダ１１の伸長作動
行程である。

前記とは全く逆の動作を行うことにより、１−Ｎ（交換
用アーム２が所定の動作位置を経由して、初期状態へと
復帰する。

（発明の効果） 以上要するに、この発明によればシリンダの伸縮作動に
よる前後進用カム及び旋回用カムの直線往復運動により
、それぞれの系統のターレットが正・逆方向に間歇回転
して工具交換用アームの前進、一方向回動、逆方向回動
、前後進の複合往復運動を繰り返し、この場合前後進用
並びに旋回用カムの形状を適切に設定することで、従来
のカム駆動用モータのようにシリンダの伸縮速度を制御
する必要がなく、工具交換用アームの間歇回転運動およ
び間歇直線往復運動を円滑かつ短時間に行わせることが
でき、その動力伝達系統の衝撃および振動の除去が図れ
、この種の装置の信傾性と耐久性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の自動工具交換装置を示す断面図、ｆ
ｊＳ２図は旋回用カムの側面図、！￥Ｓ３図は＋’＋ｉ
７後進用カムの側面図である。 ２・・・工具交換用アーム、６・・・旋回用ターレット
、７．８・・・旋回用カム、１１・・・シリンダ、１７
・・・直後進用ターレット、１８．１！３・・・前後進
用カム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダの伸縮作動により直線往復運動する旋回用カム
   と前後進用カムとを並行に設け、これらのカムと係合し
   てその直線往復運動に応動して間歇回転する旋回用ター
   レットおよび前後進用ターレットをそれぞれ設ける一方
   、工具交換用アームに連結する駆動軸を、前記旋回用タ
   ーレットの回転軸と同軸的でかつ軸方向にのみ摺動自由
   に結合する一方、前記前後進用ターレットの回転軸にピ
   ニオンを介して連動するラックを設け、該ラックと連結
   した入力アームを介して前記駆動軸を軸方向へ変位させ
   るように係合したことを特徴とする自動工具交換装置。