JPS6377652A - 工具自動交換装置 - 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、砥石等の摩耗性の工具を、使用限界以上に
摩耗した場合に交換したり、対象の種類に応じて多種用
意した工具の中から１つを選択して用いるために交換す
ることのできる工具自動交換装置に関する。

（従来の技術） 一般に研削加工においては、砥石等の摩耗性の工具が使
用限界以上に摩耗した場合には、この砥石を他の新品の
砥石と交換しなければならない。

このため、例えば、特公昭４７−２５６２２号公報に示
される砥石交換装置が、砥石の自動交換のために）是案
されている。

この公報においては、所定の研削加工を終了した研削砥
石を砥石搬送装置により研削装置から離脱させて把持し
、この研削砥石を砥石保管装置に搬送し、これに保管す
ると共に、次に使用すべき研削砥石を砥石搬送装置によ
り砥石保管装置より離脱させて把持し、この研削砥石を
研削装置に搬送して装着させるようにした砥石交換装置
が開示されている。このような砥石交換装置により、砥
石交換が迅速、且つ容易に行い得るようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような公報に記載の従来の砥石交換
装置においては、砥石キャリアに砥石スリーブの係止部
と締付ねじに嵌合する孔とを設けているため、砥石キャ
リアの構成及びこれの動作制御が困難となり、全体の構
成が複雑になる問題点がある。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、この
発明の目的は、簡易な構成で確実に工具の交換を行なう
ことのできる工具自動交換装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上述した問題点を解決し、目的を達成するため、この発
明に係る工具自動交換装置は、複数の工具を着脱自在に
保持するマガジンと、ねじリングにより締付けられて、
工具が固着されるコレラ動可能、且つ軸方向に沿って移
動可能に設けられ、前記ねじリングに係合することによ
り、ねじリングの回転を禁止するクイルアームと、この
クイルアームによりねじリングの回転を禁止した状態で
、前記主軸を回転させることにより、主軸とねじリング
との間に相対回転を生じせしめ、コレットチャックを締
緩させる主軸回転機構と、前記クイルアームと同じ揺動
軸回りに、前記主軸とマガジンとの間で揺動可能、且つ
軸方向に沿って移動可能に設けられ、マガジンに保持さ
れた工具の中の１個を取り出して、主軸の先端に取り付
けるための交換アームと、前記クイルアームを揺動自在
に支持するスライド台と、このスライド台に設けられ、
交換アームを主軸とマガジンとの間で揺動させる揺動機
構と、前記スライド台に設けられ、交換アームを軸方向
に沿って穆動させる交換アーム心！ｌ］機構と、前記ス
ライド台が軸方向に沿って移動可能に取り付けられた支
持台と、この支持台に設けられ、前記スライド台を軸方
向に沿ってｆ父＋Ｗｈ六せ不スライド台Ｂ動機構と、前
ゴ己交漁アームとクイルアームとの間に設けられ、前記
スライド台移助機構がスライド台をクイルアーム及び交
換アームが主軸の先端から離脱する方向に移動し、且つ
交換アーム移動機構が交換アームをクイルアーム内に取
り込む方向に移動した状態で、交換アームとクイルアー
ムとを一体的に揺動するように結合するクラッチ機構と
を具備する事を特徴としている。

（作用） この発明によれば、上述したように構成することにより
、工具を用いての加工中においては、交換アーム及びク
イルアームは共にマガジンに対向する待機位置に保持さ
れ、交換動作の開始に伴って、交換アーム及びクイルア
ームは共に工作機構の主軸に対向する位置まで揺動し、
クイルアームは軸方向に沿って移動して主軸の先端に設
けられたコレラ）へチャックのねじリングに係合してね
じリングの回転を禁止すると共に、交換アームは同様に
軸方向に沿って移動してコレットチャックを介して主軸
の先端に固着された工具を把持し、主軸が回転すること
によりねしリングはコレットチャックによる工具の締付
けを解除し、交換アームは軸方向に沿って元に戻るよう
に移動してフリーになった工具を主軸から取り外し、マ
ガジンまで揺動して、使用済みの工具をマガジンに収納
する。ここで、クイルアームはなじリングを固定したま
まである。この後、交換アームはマガジンから新たな工
具を取り出し、再び主軸まで揺動して、この工具を主軸
のコレットチャックに装填し、主軸が前回とは逆方向に
回転されることにより、工具はコレットチャックを介し
て主軸の先端に固着される。そして、交換アーム及びク
イルアームは共に待機位置まで揺動して、一連の交換動
作を完了する。

（実施例） 以下に、この発明に係る工具自動交換装置の一実施例を
砥石自動交換装置に適用した場合につき、添付図面を参
照して詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように、工作機械としての砥石
装置１０の上方には、この一実施例の砥石自動交換装置
１２が配設されている。

この砥石自動交換装置１２は、砥石装置１０を跨ぐよう
に設けられたテーブル１４と、このテーブル１４上に並
んで配設された交換機構１６及びマガジン機構１８とを
備えている。尚、交換機構１６は、砥石装置１０の直上
方に位置するように配設されている。

交換機構１６は、後述する砥石装置１０において使い終
った砥石２０を取り外し、これを廃棄すると共に、後述
するマガジン機構１８に多数保持された新しい砥石２０
を取り出して砥石装置１０の主軸２２に取り付けるため
の機構である。

この交換機構１６は、第３図に示すように、テーブル１
４上に固定された支持台２４と、この支持台２４上で、
これの軸方向（図中、左右方向）に沿って摺動自在に支
持されたスライド台２６と、このスライド台２６内にお
いて、互いに同じ揺動軸回りに揺動自在に配設された交
換アーム組体２８及びクイルアーム組体３０とを備えて
いる。

スライド台２６は、前端面が開口された状態で、中空に
形成されており、この中空部内にクイルアーム組体３ｏ
が揺動自在、且つ、摺動不能に設けられている。即ち、
このクイルアーム組体３０はスライド台２６の中空部内
に一対のベアリング３２を介して回転可能に支持された
クイルアーム＠３４と、このクイルアーム軸３４の前端
、換言すれば、スライド台２６より前方に突出した突出
端に、半径方向に延出するように一体に取り付けられた
クイルアーム本体３６と、このクイルアーム本体３６の
先端に固定され、後述する砥石装置１０の主軸２２に取
り付けられたコレットチャックのねじリングに係合して
、ねじリングの回転を禁止する係止部３８とを備えてい
る。

このクイルアーム軸３４は、スライド台２６と同様に、
前端面が開口された状態で、中空に形成されており、こ
の中空部内に交換アーム組体２８がクイルアーム軸３４
と同じ揺動軸回りに揺動自在、且つ、摺動自在に設けら
れている。また、クイルアーム本体３６には、円錐穴４
ｏが形成されている。この円錐穴４０には、後述するよ
うに、クイルアーム組体３０がマガジン機構１８に対向
する待機位置から、砥石装置１０の主軸２２に対向する
位置まで揺動された後に、内側に摺動された状態で、支
持台２４に取り付けられた位置決めピン４２が挿入され
、このクイルアーム本体３６の回動位置が正確に定めら
れるようになされている。

前述した係止部３８には、第４図に示すように、透孔４
４が形成されている。この透孔４４の内周面には、第５
図に示す主軸２２の先端に取り付けられたコレットチャ
ック４６の外周に位置するねじリング４８の外周面に形
成された三角歯状の歯車部に噛合する内歯車部が形成さ
れている。

この係止部３８が軸方向に沿って摺動して、第３図に示
すように、これの内歯車部とねじリング４８の歯車部と
が噛合することにより、ねじリング４８は係止部３８に
より係止されて、これの回転が禁止されるように構成さ
れている。

ここで、第６図を参照して、前述した主軸２２の先端に
取り付１すられ、主軸２２に砥石２０を着脱自在に固着
するためのコレットチャック４６について説明する。

このコレットチャック４６は図示するように、主軸２２
の先端に、これと同軸に取り付けられ、外周に雄ねじ部
が形成され、内周に内部に入るにつれて半径を減じるよ
うに形成されたテーパ面が形成された固定リング５０と
、この固定リング５０の外周に形成された雄ねじ部に螺
合する雌ねじ部が内周に形成され、前端面に内方フラン
ジ４８ａが形成された前述したねじリング４８と、固定
リング５０のテーパ面に摺接するテーパ面が外周に形成
され、砥石２０の軸部２０ａを保持する円筒状の面が内
周に形成され、且つ、軸方向に沿って複数のスリットが
形成されて、内周面の直径を可変になされた割りリング
５２とを備えている。尚、この割りリング５２の先端は
、ねじリング４８の内方フランジ４８ａに係止されてい
る。

このようにコレットチャック４６は構成されているので
、ねじリング４８を外方に引き出して、割りリング５２
の内周の直径を大きく設定した状態で、この内周の空間
内に砥石２０の軸部は遊嵌される。この状態から、ねじ
リング４８を回転させ、ねじの螺合によりねじリング４
８を内方に８勤させることにより、これの内方フランジ
４８ａが割りリング５２に係合して、割りリング５２は
内方に移動される。この８勤に際して、固定リング５０
と割りリング５２との互いのテーパ面の摺接を介して、
割りリング５２の内周の直径は減じられ、砥石２０の軸
部２０ａはこの割りリング５２により締め付けられ、結
局、この砥石２０はコレットチャック４６を介して主軸
２２の先端に固着されることになる。

尚、このような締め付は動作は、コレットチャック４６
のねじリング４８を回転させなくても行なうことができ
、例えば、ねじリング４８をクイルアーム組体３０の係
止部３８を介して、その回転を禁止した状態で、主軸２
２を回動することにより、固定リング５０とねじリング
４８との間に相対回転運動を生じせしめることができ、
もって、締め付は動作を行なうことができるものである
。

前述した交換アーム組体２８は、再び第３図に示すよう
に、クイルアーム軸３４内を挿通した状態で、ベアリン
グ５４を介して回転自在、且つ摺動自在に支持された交
換アーム軸５６と、クイルアーム軸３４より前方に突出
した交換アーム釉５６の突出端に固定され、半径方向に
沿って延出した交換アーム本体５８と、この交換アーム
本体５８の先端に取り付けられ、砥石２０の砥石本体２
０ｂを把持することのできる把持部６０とを備えている
。

この交換アーム軸５６のクイルアーム軸３４より後方に
突出した部分の前半部には、この交換アーム＠５６を回
転駆動、即ち、交換アーム組体３０を軸方向に沿うｇ動
を許容した状態で揺動駆動するための揺動機構６２が接
続されている。即ち、交換アーム軸５６の後方突出部の
前半部分は、スプライン軸状に形成されている。一方、
揺動ｉ構６２は、図示しない駆動源により揺動軸とは直
交する方向（紙面を貫通する方向）に沿って摺Ｕ駆動さ
れるラック６４と、交換アーム軸５６と同軸に、且つ、
前記した前半部分の外周にスプライン結合されると共に
、ラック６４に噛合するピニオン６６とを備えている。

このように揺２ＪＪｔ！１構６２は構成されているので
、図示しないシリンダ等の駆動源による駆動に伴って、
ラック６４が移動されることにより、ビニオン６６は回
転され、従って、スプライン結合を介して、交換アーム
軸５６の軸方向に沿う移動が許容された状態で、交換ア
ーム軸５６、即ち、交換アーム組体２８は揺動されるこ
とになる。

また、この交換アーム軸５６の後方突出部の後半部は、
交換アーム組体２８を軸方向に沿って移動させるための
交換アーム移動機ｌｌ６８に接続されている。この交換
アーム移動機構６８は、スライド台２６に一体に取り付
けられた油圧シリンダ７０を儂えている。このシリンダ
７０内には、交換アーム軸５６の後方突出部の後半部分
がピストンロッドフ２として挿入されている。また、シ
リンダ７０内に取り入れられた交換アーム軸５６の後端
にはピストン７４が同軸に固定されている。

このシリンダ７０の前方部及び後方部には、図示しない
油圧源からの圧力油をシリンダ７０内に導入するための
油圧ボート７６ａ、７６ｂが夫々取り付けられている。

このように交換アーム移動機構６８は構成されているの
で、一方の油圧ボート７６ａに他方の油圧ボート７６ｂ
より高い油圧が作用することにより、ピストン７４には
図中右方への圧力が作用し、従って、交換アーム組体２
８は、全体として、クイルアーム＠３４内に入り込むよ
うに移動される。また、他方の油圧ボート７６ｂに一方
の油圧ボート７６ａより高い油圧が作用することにより
、ピストン７４には図中左方への圧力が作用し、従って
、交換アーム組体２８は、全体として、クイルアーム軸
３４から外方に突出するように移動される。

ここで、クイルアーム軸３４と交換アーム軸５６との間
には、これらの間を断続するためのクラッチ機構７８が
設けられている。このクラッチ機構７８は、クイルアー
ム軸３４の中空部内に位置した交換アーム軸５６の外周
に一体に設けられ、軸方向に沿って延出した複数の係合
片８０と、これら保合片８０に回転方向において係合可
能に、クイルアーム軸３４の中空部の内周面に一体に、
軸方向に沿って延出して設けられた複数の係止片８２と
を備えている。

このようにクラッチ機構７８は構成されているので、一
方の油圧ボート７６ａに他方の油圧ボート７６ｂより高
い油圧が作用して、交換アーム軸５６がクイルアーム軸
３４内に引き込まれるように移動することにより、第３
図に示すように、係合片８０は係止片８２の間に挟まれ
ることにｔｌる。従って、揺動機構６２が作動して、交
換アーム軸５６が回動されると、係合片８０と係止片８
２との係合を介して、クイルアーム軸３４も一体に回転
されることになる。また、他方の油圧ボート７８ｂに一
方の油圧ボート７６ａより高い油圧が作用して、交換ア
ーム軸５６がクイルアーム軸３４より外方に突出するよ
うに移動することにより、第７図に示すように、係合片
８０は係止片８２から離脱されることになる。従って、
揺動機構６２が作動して、交換アーム軸５６が回動され
たとしても、係合片８０と係止片８２とは係合すること
がないので、クイルアーム軸３４は回転することなく、
交換アーム軸５６のみが独立して回動することになる。

また、支持台２４には、スライド台２６を軸方向に沿っ
て移動させるスライド台移動機構８４が設けられている
。このスライド台移動機構８４は、支持台２４の後端に
一体に取り付けられた油圧シリンダ８６と、このシリン
ダ８６内を摺動可能に設けられたピストン８８と、一端
がスライド台２６の後端に接続され、他端がピストン８
８に接続されたピストンロッド９０とを備えている。

また、このシリンダ８６の前方部及び後方部には、図示
しない油圧源からの圧力油をシリンダ８６内に導入する
ための油圧ボート９２ａ。

９２１）が夫々取り付けられている。

このようにスライド台わ動機構８４は構成されているの
で、他方の油圧ボート９２ｂに一方の油圧ボート９２ａ
より高い油圧が作用することにより、ピストン８８には
図中左方への圧力が作用し、第３図に示すように、スラ
イド台２６は左方に８動することになる。この状態でク
イルアーム組体３０の係止部３８は、主軸２２の先端に
設けられたコレットチャック４６のねじリング４８から
離脱されることになる。

また、一方の油圧ボート９２ａに他方の油圧ボート９２
ｂより高い油圧が作用することにより、ピストン８８に
は図中右方への圧力が作用し、第８図に示すように、ス
ライド台２６は右方に８動することになる。この状態で
、クイルアーム組体３０の係止部３８は、主軸２２の先
端に設けられたコレットチャック４６のねじリング４８
に係合し、ねじリング４８の回転を禁止することになる
。

尚、前述したように、交換アーム移動機構６８を介して
、交換アーム組体３０はスライド台２６に対して軸方向
に沿って移動可能になされている。このため、スライド
台移動機構８４を介して、クイルアーム組体３０の係止
部３８がコレットチャック４６のねじリング４８に係合
した状態で、交換アーム組体３０の把持部６０は、第８
図に示すように、コレットチャック４６に取り付けられ
た砥石２０の砥石本体２０ｂを把持する位置と、第７図
に示すように、砥石本体２０ｂから列間した位置との間
で移動可能となっている。

ここで、交換アーム組体３０の把持部６０は、第９図に
示すように、交換アーム本体５８の先端に固着される把
持部本体９４と、この把持部本体９４に取り付けられ、
互いに対向して設けられた一対の受体９６ａ、９６ｂと
を備えている。砥石２０の砥石本体２０ｂは両受体９６
ａ、９６ｂに挟持されることに把持されるもので、一方
の受体９６ａは挾持面を平面とされた上で、把持部本体
９４に固定されている。また、他方の受体９６ｂは挟持
面に■溝が形成された上で、把持部本体９４に移動可能
、更に詳しくは、一方の受体９６ａに対して接離可能に
取り付けられている。

ここで、両受体９６ａ、９６ｂ間には、引張コイルばね
９８が設けられており、この引張コイルばね９８は両受
体９６ａ、９８ｂを互いに接近する方向に付勢している
。また、他方の移動可能な受体９６ｂには、これを穆動
させるために、油圧シリンダ装置１００が接続されてい
る。

この油圧シリンダ装置１００は、一方の固定された受体
９５ａに一体的に取り付けられたシリンダ１０２と、こ
のシリンダ１０２内を摺動自在に設けられたピストン１
０４と、−ｉがこのピストン１０４に接続され、他端が
他方の受体９６ｂに接続されたピストンロッド１０６と
を備えている。このシリンダ１０２の左右両端には、図
示しない油圧源からの圧力油をシリンダ１０２内に導入
するための油圧ボート１０８ａ、ｔ０８ｂが夫々取り付
けられている。

このように把持部６０は構成されているので、一方の油
圧ボーｆ−１０８ａに他方の油圧ボートｉ　ｏａｂより
高い圧力が作用することにより、ピストン１０４には図
中右方への圧力が作用し、他方の受体９６ｂは一方の受
体９６ａから難問するように、引張コイルばね９８の付
勢力に抗して８動さね、両受体９６ａ、９６ｂは充分に
離間されることになる。この状態において、両受体９６
ａ、９６ｂ間に砥石２０の本体２０ｂが緩挿される。

また、他方の油圧ボート１０８ｂに一方の油圧ボート１
０８ａより高い圧力が作用することにより、ピストン１
０４には図中左方への圧力が作用し、他方の受体９６ｂ
は一方の受体９６ａに向って、引張コイルばね９８の付
勢力により更に付勢された上で、接近することになる。

このようにして、この状態では、両受体９６ａ、９６ｂ
間に緩挿された砥石２０の本体２０ｂは、両受体９６ａ
、９６ｂにより強く挟持されることになる。

ここで、一方の受体９６ｇの挟持面は平面に、他方の受
体９８ｂの挟持面はＶ溝を有するように、夫々形成され
ている。従って、これら挟持面と油圧シリンダ装置１０
０とを備える構成により、砥石２０の本体２０ｂの直径
が個々によって変化したとしても、夫々を確実に把持で
きるようになる。

次に前述したマガジン装置！８について、第１０図を参
照して説明する。

このマガジン装置１８は、図示するように、駆動源とし
ての駆動モータ１１０と、この駆動モータ１１０からの
駆動力が伝達歯車機構１１２を介して伝達され、回転駆
動される回転軸１１４と、この回転軸１１４の先端に同
軸に固定され、周囲に多数の新しい砥石２０′を配設さ
れたマガジン本体１１６とを備えている。このマガジン
本体１１６は円板状に形成され、外周部には等間隔をお
いて砥石２０′の軸部２０ａ’が挿入される透孔１１８
が多数形成されている。

各透孔１１８には、マガジン本体１１６の外周面に開口
するように形成された側孔１２０が連通されている。こ
の側孔１２０内には一部を透孔１１８内に突出した状態
で係止ボール１２２が収納されている。この係止ボール
１２２は透孔１１８内に収納されたコイルばね１２４に
より透孔１１８内に一部突出するように付勢されている
。尚、このコイルばね１２４は、側孔１２０を覆うキャ
ップ１２６により、側孔１２０からの脱落を防止されて
いる。

このようにマガジン装置１８は構成されているので、砥
石２０’はこれの軸部２０ａ′を透孔１１８内に挿入さ
れた状態で、コイルばね１２４により付勢された係止ボ
ール１２２により透孔１１８内に保持され、透孔１１８
からの脱落を防止されている。尚、この係止ボール１２
２による保持力は小さいものであるので、砥石の交換動
作に際して、交換アーム組体２８により砥石２０’の砥
石本体２０ｂ′が把持されて、軸方向に穆勅された場合
には、良好に透孔１１８から抜き取られることになる。

次に、前述した工作機域としての砥石装置１０につき、
？４１１図及び第１２図を参照して説明する。

この砥石装置１０はハウジング１２８と、このハウジン
グ１２８に水平方向に沿って延出し、一端が外部に取り
出され、回転自在な前述した主軸２２と、ハウジング１
２８内に設けられ、この主軸２２を高速で回転駆動する
ための電動モータ１３０とを備えている。尚、この主軸
２２のハウジング１２Ｂより突出した一端部には、前述
したコレットチャック４６が取り付けられている。

一方、主軸２２のハウジング１２８内に取り入れられた
他端部には、これと同軸に第１のスプライン軸１３２が
固定されている。また、この第１のスプライン軸１３２
に対向して、且つ、主軸２２と整合した状態で、結合軸
１３４が軸方向に沿って移動可能にハウジング１２８に
設けられている。この結合軸１３４の第１のスプライン
軸１３２に対向する一端には、￥Ｓ１のスプライン軸１
３２が嵌入される第１のボス１３６が設けられている。

この結合軸１３４の他端は、ハウジング１２８の後面か
ら後方に突出しており、この結合軸１３４の他端には、
結合軸１３４を軸方向に沿って駆動するための油圧シリ
ンダ装置１３８が接続されている。

この油圧シリンダ装置１３８は、ハウジング１２８の後
面に取り付けられ、結合軸１３４の他端がピストンロッ
ドとして内部に取り入れられたシリンダ１４０と、この
シリンダ１４０内を軸方向に沿って移動可能に設けられ
、結合軸１３４の他端が同軸に固定されたピストン１４
２とを備えている。このシリンダ１４０の左右両端には
、図示しない油圧源からの圧力油をシリンダ１４０内に
導入するための油圧ボート１４４ａ、１４４ｂが夫々取
り付けられている。また、ピストン１４２の結合軸１３
４が取り付けられた側とは反対側の面には、これと同軸
に第２のボス１４６が固定されている。

ここで、この油圧シリンダ装置１３８のシリンダ１４０
の後部には、これと同軸に油圧モータ１４８が取り付け
られている。この油圧モータ１４８は駆動軸１５０を備
え、この駆動軸１５０のピストン１４２側の端部には、
第２のボス１４６に嵌入されている第２のスプライン軸
１５２が同軸に固定されている。この第２のスプライン
軸１５２及び第２のボス部１４６は、互いに常時係合し
て、駆動軸１５０の回転駆動力を結合軸１３４に伝達す
ると共に、駆動軸１３４の軸方向に沿う８動を許容して
いる。また、油圧モータ１４８は周知の構成であり、こ
の一実施例においては、駆動軸１５０を高いトルクで約
２７０度に渡って回転駆動でき・るものである。

尚、結合軸１３４、油圧シリンダ装置１３８並びに油圧
モータ１４８により、主軸回転機構１５４が構成される
。

このように、砥石装置１０は構成されているので、油圧
シリンダ装置１３８の一方の油圧ボート１４４ａに他方
の油圧ボート１４４ｂより高い油圧が作用することによ
り、ピストン１４２には図中右方への圧力が作用し、結
合軸１３４は右方に移動する。このようにして、第１の
スプライン軸１３２と第１のボス１３６とは、第１１図
に示すように互いに離間する。即ち、主＠２２は主軸回
転機構１５４とは断切した状態になされることになる。

この状態において、主軸２２は電動モータ１３０により
高速で回転駆動される。

一方、他方の油圧ボート１４４ｂに一方の油圧ボート１
４４ａより高い油圧が作用することにＪ：す、ピストン
１４２には図中左方への圧力が作用し、結合軸１３４は
左方に移動する。このようにして、第１のスプライン軸
１３２と第１のボス１３６とは、第１２図に示すように
互いに結合して、結合軸１３４の回転により主＠２２が
回転駆動されるようになる。

尚、第１図に示すように、交換アーム本体５８の揺動範
囲の中速部の下方には、交換アーム組体２８の把持部６
０から脱落した砥石２０を、図示しない廃棄ボックスま
で導くためのシュート１５６が設けられている。

以上のように構成される砥石装置１０及び砥石自動交換
装置１２における作動を以下に説明する。

まず、砥石装置１０における砥石２ｏによる研削動作に
ついて説明する。

この研削動作時においては、第１１図に示すように、油
圧シリンダ装置１３８の一方の油圧ボート１４４ａに他
方の油圧ポー）−１４４ｂより高い油圧が作用しており
、従って、第１のスプライン軸１３２及び第１のボス１
３６は互いに離間している。このようにして、主軸２２
は電動モータ１３０により高速回転駆動される状態とな
っている。

一方、砥石自動交換装ｒｌｌＩＺにあっては、第１図に
一点鎖線で示すように、交換アーム組体２８及びクイル
アーム組体３０は、共にマガジン機構１８に対向する待
機位置に保持されている。

このようにして、砥石装置１０の主軸２２の先端に、コ
レットチャック４６を介して一体に取り付けられた砥石
２０は、電動モータ１３０の回転駆動に伴って、高速で
回転駆動され、図示しない被工作物を研削加工すること
になる。

ココで、交換アーム組体２８及びクイルアーム組体３０
は、前述した待機位置に保持された状態において、第３
図に示すように、スライド台移動機構８４の他方の油圧
ボート９２ｂには一方の油圧ボート９２ａより高い油圧
が作用しており、この結果、スライド台２６は図中左方
に移動されている。また、同時に交換アーム移動機溝６
８の一方の油圧ボート７６ａには他方の油圧ボート７６
ｂより高い油圧が作用しており、この結果、交換アーム
軸５６は図中右方に移動されている。

このようにして、クラッチｍ　ｔｉ’）　７　ｇにおい
ては、結合片８０と係止片８２とは互いに結合して、交
換アーム軸５６とクイルアーム軸３４とは一体回転する
ようになされている。

このような砥石２０による研削加工状態において、加工
時間が経過し、砥石２０が使用限界以上に摩耗した場合
には、砥石２０を交換することになる。

この砥石交換時には、まず、砥石装置１０において、電
動モータ１３０の１勅が停止されると共に、油圧シリン
ダ装ｕ１３８の他方の油圧ボート１４４ｂに一方の油圧
ボート１４４ａより高い油圧が作用することになる。こ
のため、結合軸１３４は図中左方に移動して、第１のス
プライン釉１３２と第１のボス１３６とは互いに結合す
る。このようにして、主軸回転機構１５４の油圧モータ
１４８の駆動力により、主軸２２が回転駆動されうる状
態となる。

一方、この砥石交換時においては、砥石自動交換装置１
２は、まず、揺！ａｍ構６２のラック６４を６勅させる
ことにより、ピニオン６６を介して交換アーム軸５６を
回転させ、交換アーム本体５８を、第１図中一点鎖線で
示す待機位置から、実線で示す交換位置まで揺動させる
。この時、前述したように、クラッチ機構７８は接続状
態にあるので、交換アーム軸５６の回転に伴ってクイル
アーム軸３４も一体に回転し、従って、クイルアーム本
体３６も交換アーム本体５８と同様に待機位置から交換
位置まで揺動する。

このように交換アーム本体５８及びクイルアーム大体３
６が共に交換位置にもたらされた状態で、スライド台移
動機構８４の一方の油圧ボート９２ａには他方の油圧ボ
ート９２ｂより高い油圧が作用し、従って、スライド台
２６は図中右方に８勤して、第８図に示す状態となる。

尚、第３図に示す状態になる前に、交換アーム組体２８
の把持部６０においては、第９図において示すように、
油圧シリンダ装置１００の一方の油圧ボート１０８ａに
他方の油圧ボート１０８ｂより高い油圧が作用すること
になる。このようにして、他方の受体９６ｂはコイルば
ね９８の付勢力に抗して一方の受体９６ａから大きく離
間して、両受体９６ａ、９６ｂ間に砥石２０の砥石本体
２０ｂが挿入され得る状態となる。

そして、第８図に示す状態に交換アーム組体２８及びク
イルアーム組体３０がもたらされた状態において、交換
アーム組体乏８の把持部６０の両受体９６ａ、９６ｂ間
には、砥石２０の砥石本体２０ｂが遊挿され、一方、ク
イルアーム組体３０の係止部３８においては、これの透
孔４４内にコレットチャック４６のねじリング４８が挿
入されて、互いに係合するようになる。

尚、この状態において、クイルアーム本体３６の円錐穴
４０中には、支持台２４に固定された位置決めビン４２
が挿入されており、このようにして、係止部３５の透孔
４４へのねじリング４８の挿入が確実に実行されるよう
になされると共に、この状態におけるクイルアーム組体
３０の以後の揺動が阻止されるようになされている。

一方、この第８図に示す状態において、砥石装置１０の
主軸回転機構１５４の油圧モータ１４８が、駆動軸１５
０を一方向に沿って回転するように駆動する。この駆動
力は結合軸１３４を介して主軸２２に伝えられ、主軸２
２は高いトルクで、且つ低い回転速度で約２７０度だけ
回転駆動される。

ここで、コレットチャック４６のねじリング４８は、前
述したようにクイルアーム組体３０の係止部３８に係合
して、その回転を禁止されていス−；’　／７’ｌ　ｆ
−）ｈ　　７（ｆ’ｒ士軸クワり７’ｌ　ＩＥＩ　ｉｈ
　Ｌ−（土ッＹｈじリング４８は固定リング５０に対し
て相対的に回動することになり、このコレットチャック
４６による砥石２０の固着が解除される。このようにし
て、砥石２０は主軸２２から取り外し可能な状態となる
。

この状態において、交換アーム組体２８の把持部６０の
他方の油圧ボート１０８ｂには、一方の油圧ボート１０
８ａより高い油圧が作用し、このため、他方の受体９６
ｂはコイルばね９８により付勢された状態で、砥石２０
の砥石本体２０ｂを一方の受体９６ａに対して押し付け
ることになる。このようにして、砥石２０はこの把持部
６０に把持されることになる。

この後、この状態から、交換アーム移動機構６８の他方
の油圧ボート７６ｂに一方の油圧ボート７６ａより高い
油圧が作用し、従って、交換アーム！Ｍ５６は図中左方
に移動して、第７図に示す状態となる。この状態におい
て、交換アーム組体２８の把持部６０に把持された砥石
２０は、主軸２２から取り外されると共に、クラッチｍ
構７８は断切され、クイルアーム組体３０は現在の状態
を保持したままで、交換アーム組体２８のみが揺動可能
な状態となる。

そして、揺動機構６２のラック６４が前回とは反対方向
に移動することにより、交換アーム組体２８は第１図中
、交換位置から待機位置まで揺動される。この揺動の途
中において、把持部６０の一方の油圧ボート１０８ａに
他方の油圧ボート１０８ｂより高い油圧が作用し、他方
の受体９６ｂは一方の受体９６ａから離間する。このた
め、主軸２２から取り外された摩耗した砥石２０は、把
持部６０から自重により脱落し、シュート１５６を介し
て、図示しない廃棄ボックス内に収納される。

このように、使用済の砥石２０を脱落させた後の交換ア
ーム組体２８は、更に、上方に揺動して待機位置にもた
らされる７ここで、この待機位置にもたらされた交換ア
ーム組体２８の把持部６０に対向する位置には、新たに
砥石装置１０に装置される新品の砥石２０′がマガジン
機構１８のマガジン本体１１６の回転に応じてもたらさ
れている。

この状態から、交換アーム移動機構６８の一方の油圧ボ
ート７６ａに他方の油圧ボート７６ｂより高い油圧が作
用し、交換アーム軸５６は図中右方に移動する。そして
、把持部６０の他方の油圧ボート１０８ｂに一方の油圧
ボート１０８ａより高い油圧が作用することにより、他
方の受体９６ｂは新品の砥石２０′の砥石本体２０ｂ’
　を一方の受体９６ａに押し上げる。このようにして、
新品の砥石２０′は把持部６０により把持されることに
なる。

この後、交換アーム移動機構６８の他方の油圧ボート７
６ｂに一方の油圧ボート７６ａより高い油圧が作用して
、交換アーム軸５６は図中左方に移動する。このように
して、新品の砥石２０′はマガジン機構１８から取り出
される。そして、揺動機構６２のラック６４が前回とは
反対方向に６勤することにより、交換アーム本体５８は
、これの把持部６０に新品の砥石２０′を把持した状態
　゛で、待機位置から交換位置まで揺動する。

そして、交換位置まで交換アーム本体５８が揺動した後
、交換アーム移動機構６８の一方の油圧ボート７６ａに
は、他方の油圧ボート７６ｂより高い油圧が作用し、交
換アーム軸５６は図中右方に６勤する。このようにして
、把持部６０に把持された新品の砥石２０′の軸部２０
ａ′が、コレットチャック４６内に挿入される。

この状態において、把持部６０の一方の油圧ボート１０
８ａには、他方の油圧ボート１０８ｂより高い油圧が作
用し、砥石２０′の把持部６０による把持は解除される
。この後、主軸回転機構１５４の油圧モータ１４８が前
回とは逆の他方向に沿って主軸２２を回動し、コレット
チャック４６を緊締する。このようにして、新たな砥石
２０′は主軸２２にコレットチャック４６を介して囲者
される。

次に、スライド台穆ｇ機構８４の他方の油圧ボート９２
ｂに、一方の油圧ボート９２ａより高左方に移動する。

この移動に伴って、交換アーム組体２８とクイルアーム
組体３０とは共に一体に図中左方に移動し、把持部６０
は砥石２０′から離れると共に、係止部３８はコレット
チャック４６のねじリング４８から離間することになる
。

この後、揺動機構６２のラック６４が前回とは逆に６勤
して、交換アーム軸５６、及びこの交換アーム軸５６と
クラッチ機構７８を介して一体回転可能に接続されたク
イルアーム軸３４は、共に回動して、交換アーム組体２
８及びクイルアーム組体３０は交換位置から待機位置ま
で一体に揺動し、両者を待機位置に保持する。

一方、主軸回転機構１５４においては、油圧シリンダ装
置１３８の一方の油圧ボート１４４ａに他方の油圧ボー
）１４４ｂより高い油圧が作用し、従って、結合軸１３
４は図中右方に移動されて、第１のスプライン軸１３２
と第１のボス１３６とは、互いに離間する。このように
して、主！ｔｈ２２とキ軸同転ｍ構１５４とは断切され
た状態になり、主軸２２は電動モータ１３０により高速
で回転駆動され得る状態となる。

このようにして、砥石装置１０の主軸２２には、コレッ
トチャック４６を介して新たな砥石２０′が、砥石自動
交換装置１２により、自動的に交換されて取り付けられ
ることになる。

以上詳述したように、この一実施例によれば、交換アー
ム軸５６とクイルアーム軸３４とを、クラッチ機構７８
を介してその回転が伝達されるようにしている。このた
め、クラッチ機構７８が接続された状態において、交換
アーム軸５６とクイルアーム軸３４とは互いに一体的に
回転することになる。

一方、クラッチ機構７８が断切された状態において、交
換アーム軸５６はクイルアーム軸３４を固定したままで
、独立して回転できるようになる。このようにして、交
換アーム軸５６とクイルアーム軸３４とを回転駆動する
ために、単に交換アーム軸５６を回転駆動するための揺
ｗＪ機構６２のみを設ければ良く、クイルアーム軸３４
を回転駆動するための手段が不要となる。従って、砥石
自動交換装置１２の構成が大幅に簡略化されることにな
る。

また、交換アーム組体２８の把持部６０を主軸２２に対
して接離するための交換アーム啓動機第５６８による交
換アーム軸５６の移動により、クラッチ機構７８の断・
接を実行するようにしている。このため、クラッチ機構
７８を独立して断・接させるための手段が不要となり、
砥石自動交換装置１２の構成が大幅に簡略化されること
になる。

更に、交換アーム軸５６とクイルアーム軸３４とを互い
に同軸に、より詳細には、クイルアーム軸３４の内部に
交換アーム軸５６を収納するように構成している。この
ようにして、交換アーム組体２８及びクイルアーム組体
３０の動作タイミングを簡単に取ることができるように
なる。また、クラッチ機構下８が断切された状態で、停
止したクイルアーム組体３０が揺動する交換アーム組体
２８に干渉することがなくなり、交換アーム組体２８は
良好に独立して揺動することができるようになる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である。

例えば、上述した一実施例では、工作機械として砥石装
置を用い、工具として砥石を用いるように説明した。し
かし、このような適用に限定されることなく、ドリル、
フライス等地の工具や切削機械に適用できることは言う
までもない。

また、上述した一実施例では、工具として消耗性の工具
、例えば砥石を用い、この砥石が使用許容限度まで消耗
した際に交換するための交換装置について説明した。し
かし、このような場合にのみ交換するのではなく、例え
ば、工具の種類を変えるために交換する場合にも、この
交換装置は適用できることは言うまでもない。

（効果） 以上詳述したように、この発明に係る工具自動交換装置
は、複数の工具を着脱自在に保持するマガジンと、ねじ
リングにより締付けられて、工具が固着されるコレット
チャックを先端に有した工作機械の主軸と、揺動可能、
且つ軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記ねしリン
グに係合することにより、ねじリングの回転を禁止する
クイルアームと、このクイルアームによりねじリングの
回転を禁止した状態で、前記主軸を回転させることによ
り、主軸とねじリングとの間に相対回転を生じせしめ、
コレットチャックを締緩させる主軸回転機構と、前記ク
イルアームと同じ揺動軸回りに、前記主軸とマガジンと
の間で揺動可能、且つ軸方向に沿って移動可能に設けら
れ、マガジンに保持された工具の中の１個を取り出して
、主軸の先端に取り付けるための交換アームと、前記ク
イルアームを揺動自在に支持するスライド台と、このス
ライド台に設けられ、交換アームを主軸とマガジンとの
間で揺動させるｔ１駆動構と、前記スライド台に設けら
れ、交換アームを軸方向に沿って移動させる交換アーム
移動機構と、前記スライド台が軸方向に沿って移動可能
に取り付けられた支持合と、この支持台に設けられ、前
記スライド台を軸方向に沿って移動させるスライド台移
動機構と、前記交換アームとクイルアームとの間に設け
られ、前記スライド台移動機構がスライド台をクイルア
ーム及び交換アームが主軸の先端から離脱する方向に移
動し、且つ交換アーム移動機構が交換アームをクイルア
ーム内に取り込む方向に８勤した状態で、交換アームと
クイルアームとを一体的に揺動するように結合するクラ
ッチ機構とを具備する事を特徴としている。

従って、この発明によれば、簡易な構成で確実に工具の
交換を行なうことのできる工具自動交換装置が提供され
ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る工具自動交換装置の一実施例を
工作機械としての砥石装置と共に示す正面図： 第２図は第１図の工具自動交換装置及び砥石装置を示す
側面図； 第３図は工具自動交換装置の交換機構を、交換アーム組
体及びクイルアーム組体が共に主軸から離間した状態で
、取り出して示す側断面図；第４図はクイルアーム組体
の係止部を取り出して示す正面図； 第５図はコレットチャックを砥石が固着された状態で示
す斜視図； 第６図はコレットチャックの構成を、一部破断して示す
側部分断面図； 第７図は交換機構を交換アーム組体のみが主軸から離間
した状態で示す側断面図； 第８図は交換機構を交換アーム組体がコレットチャック
に取り付けられた砥石に係合し、クイルアーム組体がコ
レットチャックに係合した状態で示す側断面図； 第９図は交換アーム組体の把持部の構成を一部断面を取
って示す背面図； 第１０図はマガジン機構の構成を一部断面を取って示す
側部分断面図； 第１１図は砥石装置の構成を、第１のスプライン軸と第
１のボスとが離間した状態で示す側断面図；そして、 第１２図は砥石装置の構成を、第１のスプライン軸と第
１のボスとが互いに係合した状態で示す側断面図である
。 図中、１０・・・砥石装置、１２・・・砥石自動交換装
置、１４・・・テーブル、１６・・・交換機構、１８・
・・マガジン機構、２０・・・砥石、２０ａ・・・軸部
、２０ｂ・・・砥石本体、２２・・・主軸、２４・・・
支持台、２６・・・スライド台、２８・・・交換アーム
組体、３０・・・クイルアーム組体、３２・・・ベアリ
ング、３４・・・クイルアーム軸、３６・・・クイルア
ーム本体、３８・・・係止部、４０・・・円錐穴、４２
・・・位置決めピン、４４・・・透孔、４６・・・コレ
ットチャック、４８・・・ねじリング、４８ａ・・・内
方フランジ、５０・・・固定リング、５２・・・割りリ
ング、５４・・・ベアリング、５６・・・交換アーム軸
、５８・・・交換アーム本体、６０・・・把持部、６２
・・・揺動機構、６４・・・ラック、６６・・・ビニオ
ン、６８・・・交換アームＵ動機構、７０・・・シリン
ダ、７２・・・ピストンロッド、７４・・・ピストン、
７６ａ；７６ｂ・・・油圧ボート、７８・・・クラッチ
機構、８０・・・係合片、８２・・・係止片、８４・・
・スライド台穆勅機構、８６・・・シリンダ、８８・・
・ピストン、９０・・φピストンロッド、９２ａ；９２
ｂ・・・油圧ボート、９４・・・把持部本体、９６ａ　
；　９６ｂ・・・受体、９８・・・引張コイルばね、１
００・・・油圧シリンダ装置、１０２・・・シリンダ、
１０４・・・ピストン、１０６・・・ピストンロッド、
１０８ａ　；１０８ｂ・・・油圧ボート、１１０・・・
駆動モータ、１１２・・・伝達歯車機構、１１４・・・
回転軸、１１６・・・マガジン本体、１１８・・・透孔
、１２０・・・側孔、１２２・・・係止ボール、１２４
・・・コイルばね、１２６・・・キャップ、１２８・・
・ハウジング、１３０・・・電動モータ、１３２・・・
第１のスプライン軸、１３４・・・結合軸、１３６・・
・第１のボス、１３８・・・油圧シリンダ装置、１４０
・・・シリンダ、１４２・・・ピストン、１４４ａ　；
、１４４ｂ・”油圧ボート、１４６・・・第２のボス、
１４８・・・油圧モータ、１５０・・・駆動軸、１５２
・・・第２のスプライン軸、１５４・・・主軸回転機構
、１５６・・・シュートである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の工具を着脱自在に保持するマガジンと、 ねじリングにより締付けられて、工具が固着されるコレ
   ツトチヤツクを先端に有した工作機械の主軸と、 揺動可能、且つ軸方向に沿つて移動可能に設けられ、前
   記ねじリングに係合することにより、ねじリングの回転
   を禁止するクイルアームと、このクイルアームによりね
   じリングの回転を禁止した状態で、前記主軸を回転させ
   ることにより、主軸とねじリングとの間に相対回転を生
   じせしめ、コレツトチヤツクを締緩させる主軸回転機構
   と、 前記クイルアームと同じ揺動軸回りに、前記主軸とマガ
   ジンとの間で揺動可能、且つ軸方向に沿つて移動可能に
   設けられ、マガジンに保持された工具の中の１個を取り
   出して、主軸の先端に取り付けるための交換アームと、 前記クイルアームを揺動自在に支持するスライド台と、 このスライド台に設けられ、交換アームを主軸とマガジ
   ンとの間で揺動させる揺動機構と、前記スライド台に設
   けられ、交換アームを軸方向に沿つて移動させる交換ア
   ーム移動機構と、前記スライド台が軸方向に沿つて移動
   可能に取り付けられた支持台と、 この支持台に設けられ、前記スライド台を軸方向に沿つ
   て移動させるスライド台移動機構と、前記交換アームと
   クイルアームとの間に設けられ、前記スライド台移動機
   構がスライド台をクイルアーム及び交換アームが主軸の
   先端から離脱する方向に移動し、且つ交換アーム移動機
   構が交換アームをクイルアーム内に取り込む方向に移動
   した状態で、交換アームとクイルアームとを一体的に揺
   動するように結合するクラツチ機構とを具備する事を特
   徴とする工具自動交換装置。
2. （２）前記主軸回転機構は、工具交換時に、工具を用い
   ての工作時に比較して、低回転、高トルクで主軸を回転
   させるモータと、コレツトチヤツクの締緩時にこのモー
   タと主軸とを結合させる第２のクラツチ機構とを備えて
   いる事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の工具
   自動交換装置。
3. （３）前記モータは油圧モータである事を特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の工具自動交換装置。
4. （４）前記交換アームはクイルアーム内を挿通されてい
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の工具自
   動交換装置。