(57)【要約】【課題】  工具交換装置本体の直線移動動作および旋回移動動作を１つのアクチュエータで行う。【解決手段】  工具交換装置は、工具Ｔを着脱自在に把持しうるアーム21と、アーム21が備えられている工具交換装置本体22と、工具交換装置本体22を垂直旋回軸23の回りに旋回自在に支持している移動体24と、移動体24を水平移動自在に支持している支持体25と、移動体24の水平移動によって工具交換装置本体22を旋回させる旋回機構26とを備えている。【選択図】  図１
2006123062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を着脱自在に把持しうるアームと、アームが備えられている工具交換装置本体と、工具交換装置本体を垂直旋回軸回りに旋回自在に支持している移動体と、移動体を水平移動自在に支持している支持体と、前記移動体を水平移動させる移動機構と、移動体の水平移動によって工具交換装置本体を旋回させる旋回機構とを備えている工具交換装置。
【請求項２】
前記旋回機構が、旋回軸から半径方向に所定距離隔てるように工具交換装置本体に設けられているカムフォロワを備えており、支持体に、カムフォロワをはめ入れた水平カム溝が形成されており、移動体の移動にともなうカム溝内のカムフォロワの移動によってカムフォロワが旋回軸の周方向に変位させうるようになされている請求項１に記載の工具交換装置。
【請求項３】
前記移動機構が、移動体の移動方向に支持体に支持されているねじ棒と、ねじ棒にねじはめられかつ移動体とともに移動させられるように設けられている雌ねじ部材と、支持体に装備されかつねじ棒を回転駆動するモータとを備えている請求項１または２に記載の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、門型マシニングセンタ等の工作機械の工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の工具交換装置としては、図３に示すように、工具を着脱自在に把持しうるアーム71と、アーム71が備えられている工具交換装置本体72と、工具交換装置本体72を垂直旋回軸73の回りに旋回自在に支持している支持体74とを備えており、アーム71が、第１回転軸81を有しており、工具交換装置本体72が、第１回転軸81を支持しかつ旋回軸73および第１回転軸81とそれぞれ交差する方向にのびた第２回転軸82を有している回転体83と、第２回転軸82を支持している移動体84と、移動体84を水平移動自在に支持しかつ旋回軸73に取付られている旋回体85とによって構成されており、直進用アクチュエータ86によって移動体84が水平移動させられるとともに、旋回用アクチュエータ87によって旋回体85が旋回させられるようになされているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記従来装置では、移動体84および旋回体85を別々に２つのアクチュエータ86、87で駆動するようにしている。各アクチュエータ86、87への配線配管が必要であり、煩雑であった。また、直進用アクチュエータ86のための機構および旋回用アクチュエータ87のための機構を共存させるため、構造が複雑であった。そのため、装置全体が高価についた。
【特許文献１】実開平５−１６０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、工具交換装置本体の直線移動動作および旋回移動動作を１つのアクチュエータで行うことができ、もって、構造をシンプルなものとして、安価な工具交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明による工具交換装置は、工具を着脱自在に把持しうるアームと、アームが備えられている工具交換装置本体と、工具交換装置本体を垂直旋回軸回りに旋回自在に支持している移動体と、移動体を水平移動自在に支持している支持体と、前記移動体を水平移動させる移動機構と、移動体の水平移動によって工具交換装置本体を旋回させる旋回機構とを備えているものである。
【０００６】
この発明による工具交換装置では、移動体を移動させると、旋回機構によって工具交換装置本体が旋回させられる。したがって、１つのアクチュエータによって移動体を移動させるだけで、工具交換装置本体の直線移動動作および旋回移動動作を行わせることができ、もって、装置の構造をシンプルなものとして、装置を安価に製造することができる。
【０００７】
また、前記旋回機構が、旋回軸から半径方向に所定距離隔てるように工具交換装置本体に設けられているカムフォロワを備えており、支持体に、カムフォロワをはめ入れた水平カム溝が形成されており、移動体の移動にともなうカム溝内のカムフォロワの移動によってカムフォロワが旋回軸の周方向に変位させうるようになされていてもよい。
【０００８】
また、前記移動機構が、移動体の移動方向に支持体に支持されているねじ棒と、ねじ棒にねじはめられかつ移動体とともに移動させられるように設けられている雌ねじ部材と、支持体に装備されかつねじ棒を回転駆動するモータとを備えていると、モータの制御は容易に行えるため、移動体の停止位置の変更等の設定を容易に行うことができる。また、シンプルな機構でもって、移動体を駆動することができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、工具交換装置本体の直線移動動作および旋回移動動作を１つのアクチュエータで行うことができ、部品点数を押さえ、安価な工具交換装置が提供される。とくに旋回動作をカム溝とカムフォロワを用いた場合には、構造をシンプルなものとして、一層の簡素化、価格低減に寄与する。さらに、移動体の移動機構としてねじ棒とねじ棒を回転駆動するモータを用いた場合には、移動体の停止位置の変更等の設定を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。
【００１１】
図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が示されている。Ｘ軸は、主軸の横送り方向を、Ｙ軸は主軸の縦送り方向を、Ｚ軸は主軸の垂直送り方向を示している。
【００１２】
以下の説明において、前後とは、Ｘ軸プラス方向を前、これと反対方向を後といい、左右とは、Ｙ軸プラス方向を右、これと反対方向を左というものとする。
【００１３】
図１を参照すると、左右一対のコラム11（図示は右側のみ）、両コラム11の前側面に渡されているクロスレール12、クロスレール12の前側面に設けられている主軸頭13が示されている。
【００１４】
工具交換装置は、右コラム11の右方に配置されたものであって、工具Ｔを着脱自在に把持しうるアーム21と、アーム21が備えられている工具交換装置本体22と、工具交換装置本体22を垂直旋回軸23の回りに旋回自在に支持している移動体24と、移動体24を左右方向に水平移動自在に支持している支持体25と、移動体24の水平移動によって工具交換装置本体22を旋回させる旋回機構26と、移動体24を移動させる移動機構27と、工具交換装置本体22を挟んでクロスレール12と反対側に配置されかつ工具Ｔを収容しているマガジン28とを備えている。
【００１５】
アーム21は、帯板状のものであって、両端に略半円弧切欠状把持部29を有し、かつ、長さ方向中央にこれと直交する第１回転軸31を有している。
【００１６】
工具交換装置本体22は、第１回転軸31を回転自在および進退自在に支持しかつ旋回軸23および第１回転軸31とそれぞれ交差する方向にのびた第２回転軸32を有している回転体33と、第２回転軸32を支持しかつ旋回軸23に取付られている旋回体34とによって構成されている。
【００１７】
支持体25は、クロスレール12の後側面に固定されている垂直板状部41と、垂直板状部41の下端から右方に突出されられかつ移動体24の全体および旋回体34の基部を上方から被覆するように拡がっている水平板状部42とよりなる。
【００１８】
水平板状部42には上下貫通状カム溝43が形成されている。カム溝43は、旋回軸23のすぐ前方の部分を起点として、前向きにのびたものであって、順次連なった後半直線運動部44、旋回運動部45および前半直線運動部46よりなる。後半直線運動部44は、前後方向と平行にのびている。旋回運動部45は、前に行くにしたがって左方にずれており、前後方向に対して一定の角度を持たされている。前半直線運動部46は、旋回運動部45のずれの分だけ、後半直線運動部44の前方延長線の左方を前後方向と平行にのびている。
【００１９】
水平板状部42の下面には、図示しないが、前後方向にのびた水平ガイドレールが設けられている。一方、同じく図示しないが、ガイドレールに摺動自在にはめ合わされてこれに保持された摺動部材が移動体24の上面に設けられている。
【００２０】
旋回機構26が、カム機構によって構成されたものであって、旋回軸23から半径方向に所定距離隔てるように工具交換装置本体22に設けられかつカム溝43にはめ入れられている上方突出垂直ピン状カムフォロワ51を備えている。
【００２１】
移動機構27は、水平板状部42の下面に回転自在に支持されている左右方向にのびた水平ねじ棒52と、ねじ棒52にねじはめられかつ移動体24と一体化されている雌ねじ部材53と、水平板状部42にブラケット54を介して装備されかつねじ棒52の後端部に出力軸が連結されているモータ55とを備えている。
【００２２】
マガジン28は、垂直面内を循環させられるエンドレスチェーン61と、チェーン61に一定間隔で取付られかつ工具Ｔをその軸線を左右方向に向けて保持する多数のホルダ62とを備えている。
【００２３】
つぎに、工具交換動作を説明する。
【００２４】
カム溝43の後端部にフォロワ51が位置させられているとする。この状態では、工具交換装置本体22は、旋回軸23から右向きに突出させられ、アーム21はその両端を前後方向に向けている。モータ55によってねじ棒52を回転させると、雌ねじ部材53とともに移動体24が前進させられる。移動体24とともに旋回体34も前進し、カム溝43内をフォロワ51が前向きに移動させられる。フォロワ51が後半直線運動部44を移動する際は、フォロワ51は前向きに真っ直ぐ移動させられる。フォロワ51が旋回運動部45に差し掛かると、旋回運動部45によってフォロワ51は左向きに押動され、カムフォロワ51が旋回軸23を中心として、平面視反時計方向に変位させられる。このフォロワ51の変位により、工具交換装置本体22は旋回軸23を中心として平面視反時計方向に回転させられる。フォロワ51が旋回運動部45の前端部に至ると、工具交換装置本体22は当初の状態から９０度回転させられる。この状態では、工具交換装置本体22は、旋回軸23から前向きに突出させられ、アーム21はその両端を左右方向に向けている。この状態のまま、フォロワ51が前半直線運動部46を移動すると、アーム21はその両端を左右方向に向けたまま工具交換装置本体22とともに前進させられる。
【００２５】
移動体24を後退させる際は、上記の動作とは、逆となり、アーム21はその両端を左右方向に向けた状態から、その両端を前後方向に向けた状態になる。
【００２６】
マガジン28から工具Ｔを取出す際は、アーム21がその両端を前後方向に向けかつその幅方向を垂直に向けている。また、第１回転軸31は退入状態である。この状態で、カム溝43の後半直線運動部44を後向きに移動するように移動体24を後退させる。そうすると、アーム21の一方の把持部29が工具Ｔに係合し、第１回転軸31を進出させてアーム21を右動させると、ホルダ62から工具Ｔが抜け出されてアーム21の把持部29で把持される。ここで、移動体24を後退させてアーム21の一方の把持部29が工具Ｔを把持する位置の設定は、カム溝43の後半直線運動部44の範囲において、ねじ棒52の回転をモータ55で制御することにより可能となるので、工作機械の組立時や調整時の作業は、モータ55の回転角度を変更することによって容易に可能である。
【００２７】
この後、移動体24を前進させると、上記した通り、工具交換装置本体22は、旋回軸23から前向きに突出させられ、アーム21はその両端を左右方向に向けた状態となる。この間に、第１回転軸31を退入させるとともに、回転体33を９０度回転させてアーム21が幅方向を水平に向けておく。
【００２８】
ついで、主軸頭13を右動させ、主軸頭13に取付けられていた工具Ｔをアーム21の他方の把持部29に係合させ、第１回転軸31を進出させてアーム21を下降させる。そうすると、主軸頭13から工具Ｔが取外される。そして、第１回転軸31を１８０度回転させると、アーム21の双方の把持部29にそれぞれ把持されていた２つの工具Ｔが入れ替わり、この状態で、第１回転軸31を退入させてアーム21を上昇させると、アーム21の一方の把持部29で把持されていたあらたな工具Ｔが主軸頭13に取付けられる。
【００２９】
アーム21の他方の把持部29で把持されている工具Ｔをマガジン28に収容するには、移動体24を後退させて、上記手順とは逆の動作を行わせる。フォロワ51が後半直線運動部44の後端に至ると、同把持部29で把持されている工具はホルダ62と相対させられる。第１回転軸31を退入させてアーム21を作動させると、同工具Ｔはホルダ62で保持される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明により工具交換装置の斜視図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】従来例を示す工具交換装置の図１相当の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
21  アーム
22  工具交換装置本体
23  旋回軸
24  移動体
25  支持体
26  旋回機構
27  移動機構
Ｔ  工具
【図１】
2006123062.tif 000003
【図２】
2006123062.tif 000004
【図３】
2006123062.tif 000005