JPS6319284B2 - - 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で交換する装置
に関する。

特に多品種少量生産に伴い、加工物の形状が変
わるごとに加工精度を維持する為には、諸形状に
応じたチヤツクの爪に変更しなければならない
が、現状では、これを作業者が手作業で、その都
度爪を工作物の形状に合わせて再切削するかまた
は他の爪と交換することが多く行なわれている。
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かつた。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複数の爪を交換
するのに、通常は機械外部の退避位置にある交換
装置に、次に使用する複数の爪をあらかじめ装着
しておき、交換指令によつて前記交換装置は案内
レール上に沿つて主軸軸線上を横切る方向に移動
し機械内に搬入され主軸軸線と一致した位置で位
置決めされた後、主軸軸線と平行に動作しチヤツ
クに挿着された使用済みの爪と次に使用する交換
装置に挿着された爪を進退動作と反転機構により
複数個同時に交換し、使用済みの爪を交換装置に
移し換え固定したまま元の退避位置まで戻るよう
に構成した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。第１図および第２図において、主軸
台１上部に固定されたベース２を介して、機外ま
で延架して固定設置されたレール台３に、懸吊し
た状態で交換装置４が移動可能に取り付けられて
いる。該レール台３は主軸６の軸線方向とは直角
な水平方向に延び、一端は床面に固設された支柱
５に固着し、支持されている。主軸台１には回転
可能に軸承された主軸６が水平に内挿され、該主
軸６の前端部にはチヤツク７がボルトで固定され
ている。従つて、電動機等と連結されて構成され
る主軸６が回転することにより、チヤツク７に把
持された加工物Ｗは切削工具により成形される。

前記レール台３は二つの案内面８Ａ，８Ｂを有
し、交換装置４の移送体９の摺動面が案内面８
Ａ，８Ｂに跨がつて載置されている。移送体９
は、該案内面８Ａ，８Ｂ上をレール台３の一端に
固定された駆動モータ１０の回転で主軸軸線を横
切る方向に移動する。すなわち、該駆動モータ１
０に連結されたスクリユ１１が、移送体９の裏部
に固着されたナツト１２と螺合し回転することに
より、往復移動（矢印）する。従つて、交換装置
４は機械本体側（機械内部）の交換位置と機械外
部（退避位置）との間の移動が可能となる。

移送体９の下部には、懸吊された状態で支持体
１５の反転機構を内装した移動台１３が設けられ
ている。即ち、該移送体９には、主軸６の軸線方
向と平行に２つの案内面１４Ａ，１４Ｂが削設さ
れ、移動台１３は該案内面１４Ａ，１４Ｂに沿つ
て進退自在に移動する（矢印）。爪の交換時には、
移動体９に固定されたシリンダー１６の作動で、
移動台１３がチヤツク７側へ移動し、チヤツク７
と支持体１５の対向面が接近したとき、複数の爪
を同時に受け渡しすることが可能となる。支持体
１５の中心位置は、移送体９が機械内に持ち来た
された時、主軸軸線と一致して位置決めされる。
該支持体１５は、移動台１３の中央下方に設けら
れ、180度反転可能である。

次に、該支持体１５の反転機構について説明す
る。第３図および第４図において、前記移動台１
３の下部壁面に流体圧モータ１７が固定されて取
り付けられ、該流体圧モータ１７の軸にはピニオ
ン１８が回転力伝達可能に固着されている。該ピ
ニオン１８は、中間軸１９のギヤ２０を介して支
持軸２１のギヤ２２と歯合し、流体圧モータ１７
の駆動により支持軸２１を回転させる。支持軸２
１は軸受で支承され下部にフランジ２３を固定し
ている。支持体１５は、該フランジ２３と取付部
１５ａをボルトで固定することにより一体化され
ている。また、移動台１３に嵌入し固定されてい
る受け部材２４の端面には、ストツパ部材２５が
固設され、前記フランジ２３の半周に渡つて円周
溝２３ａが削設され、該ストツパ部材２５が移動
可能に嵌入し前記流体圧モータ１７により支持体
１５が回転すると、半周溝２３ａの終端にストツ
パ部材２５が当接し、回転を停止させる。即ち、
該支持体１５は180度の規制された回転となり、
爪の交換時における反転動作となる。

続いて、支持体１５内の把持構成および交換装
置４とチヤツク７との受け渡し機構について説明
する。第５図は、交換装置４の支持体１５が主軸
軸線方向と平行に移動し、チヤツク７と当接し複
数の爪の受け渡し状態を示す。該主軸６と支持体
１５の中心軸は一致し、該支持体１５の把持部
は、チヤツク７のそれぞれの爪の位置に対向して
設けられ、且つ放射状に等間隔で設けられてい
る。また、支持体１５の把持部は両面に同一の構
成で設けられており、該構成により新旧の爪が交
換可能である。チヤツク７の爪角度位置は周知の
主軸回動位置決め動作により、支持体１５の把持
部と一致される。第５図および第６図において、
本発明に関わるチヤツク本体２６は、爪の受け渡
し部以外は従来構成のものがそのまま使用でき
る。すなわち、主軸台１に回転可能に軸承された
主軸６の先端にはチヤツク本体２６が嵌入し固定
されている。また、主軸６後方に設けられた駆動
源（図略）により、作動杆２７を主軸軸線方向に
進退動作（矢印）を行なわせ、該作動杆２７先端
と固着しているシフタ２８が案内穴２６ａに嵌入
し、該案内穴２６ａに沿つて移動する。

シフタ２８の外周は等間隔に傾斜した複数のＴ
形溝２８ａが削設されており、該Ｔ形溝２８ａは
マスタジヨー２９の案内溝２９ａに嵌入してい
る。従つて、シフタ２８が主軸後方（第５図左
方）へ移動すると、マスタージヨー２９は径方向
の主軸軸心に向かつて前進し、該マスタジヨー２
９に挿着し固定された保持具３０を介して複数の
爪３１は加工物を直接把持する。またシフタ２８
が前方（第５図右方）へ移動すれば、マスタジヨ
ー２９は拡開して加工物を離す。該マスタジヨー
２９には主軸軸線方向に対し直角方向に案内面２
９ｂ（第７図）を有しており、チヤツク本体２６
の溝に嵌入して移動する。従つて、マスタジヨー
２９は主軸軸線と直角な放射方向にのみ移動可能
である。

複数の爪３１はおのおの保持具３０の取付溝３
０ａに嵌入し、ボルト３１Ａで固定されている。
該保持具３０はは嵌入部３０ｂを有し、マスタジ
ヨー２９の傾斜面２９ｃに当接するまで嵌入す
る。傾斜面２９ｃは、保持具３０の挿着部がチヤ
ツク本体２６内でずれることのないよう受け部と
なつている。

次に、爪の挿着および離脱動作を行なう支持体
１５内の把持構成について説明する。爪の着脱
は、第１図で示すように、保持具３０を介してシ
リンダー１６の駆動により支持体１５を主軸軸線
と平行に移動することで行なわれる。支持体１５
の把持部は、チヤツク本体２６の複数の爪３１に
一致するように等間隔に対向した位置に、前記保
持具３０の端面を保持する保持面３２を有してい
る。

該保持面３２は、保持具３０を主軸軸線方向と
平行に前記マスタジヨー２９へ挿着する基準面と
なる。また、保持面３２には保持具３０の嵌入位
置を位置決めするテーパ状のピン３３が離れた位
置で２箇所に設けられている。ピン３３は保持具
３０に設けられた穴３０ｄの斜面に一致して嵌入
する（第８図）。さらに、保持面３２の中央部逃
げ面３２ａには、支持体１５の中心軸に対し直角
方向放射状に複数のシリンダ３４が固定されてい
る。該シリンダ３４のロツド３４ａ先端は、傾斜
面３４ｂを有し、前記保持具３０の斜面３０ｃと
一致して当接可能である。従つて、保持具３０は
前記２つのピン３３で位置決めされたのち、シリ
ンダ３４が作動すれば、傾斜面３４ｂと斜面３０
ｃが当接し、保持具３０は保持面３２に密着され
る。すなわち、傾斜面３４ｂは保持面３２に対し
直角方向の分力が作用し、該保持具３０は正確に
密着される。さらに、ロツド３４ａの後端部には
ドツグ３５が取り付けられており、検出器３６で
作動の確認をする。

保持具３０の内部は、係合片３７がピン３８を
支点にして揺動可能に設けられ、また該ピン３８
が受台３９に嵌入している。該受台３９は、保持
具３０にボルトで固定されている。係合片３７
は、マスタジヨー２９の端面に固定された係止片
４０に、バネ４１で付勢されて前記係合片３７の
爪部３７ａが係合している。該係合片３７と係止
片４０の係合により、保持具３０は主軸軸線方向
の位置が規制される。また、保持具３０の嵌入部
３０ｂが傾斜面２９ｃに当接しているので半径方
向も位置が規制され、マスタジヨー２９に固定さ
れた状態となる。第５図は、交換装置４の動作に
より、保持具３０がマスタジヨー２９に固定され
た状態を示す。該係合片３７の他方の面には、当
て部３７ｂを有し、支持体１５内に設けられたシ
リンダ４２の中心軸線と一致している。爪の着脱
動作の際には、シリンダ４２が作動しロツド４３
の先端が当て部３７ｂを押し、ピン３８を支点に
係合片３７がばね力に抗して回動し、係止片４０
の爪部から外れる。従つて、保持具３０を主軸軸
線方向と平行に挿着あるいは離脱動作を行なうこ
とが可能となる。ロツド４３の後端部はドツグ４
４が取り付けられ、検出器４５により動作の確認
をとる。

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２６の
マスタジヨー２９に爪を挿着するところから爪の
自動交換サイクルが始動する。この時、刃物台
（図略）は干渉を避けるため爪の交換動作範囲外
まで移動し、交換装置４は移送体９の移動によ
り、機械外方で退避している。従つて、作業者は
加工中に次に使用される複数の爪４６を、チヤツ
ク７側の反対の面に取り付け可能である（第２
図）。チヤツク本体２６内のシフタ２８は、主軸
６後方に設けられた駆動源により前方へ移動し、
前進端で停止する（第５図の状態）。すなわち、
マスタジヨー２９は半径方向に拡開された状態に
あり、この状態は爪の挿着位置となる。さらに、
主軸６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、支持体１５の保持面３２
と一致した位置にマスタジヨー２９が持ち来たさ
れ、位置決めされる。

交換指令により、交換装置４の移送体９は駆動
モータ１０により、主軸軸線を横切る方向に退避
位置から機械内へ移動し、支持体１５の中心軸が
チヤツク７の中心軸と一致するまで移動して位置
決め停止される。この時、支持体１５は反転動作
をしてもチヤツク７との干渉のない位置まで離れ
ている。続いて、チヤツク７側へ移動台１３を移
動させ、支持体１５の保持面３２は、チヤツク７
前面にあるマスタジヨー２９に挿着された保持具
３０の端面に当接するまで移動する。該保持具３
０には、すでに使用された爪３１がボルト３１Ａ
で固定されている。また、保持具３０の嵌入部３
０ｂはマスタジヨー２９の傾斜面２９ｃに当接し
て嵌入しているので、径方向の位置は規制されて
いる。さらに、係合片３７はバネ４１の付勢力に
より、係止片４０と係合し主軸軸線方向の位置が
規制されている。従つて、爪３１は保持具３０を
介してマスタジヨー２９に固定された状態となつ
ている。保持具３０の穴３０ｄは、マスタジヨー
端部に螺着した２つの位置決めピン４８に嵌入し
正確に位置決めされており、さらに支持体１５の
当接により２つのピン３３で保持具３０と保持面
３２の位置が決められる。

次に、シリンダ３４が作動し保持具３０の斜面
３０ｃにロツド３４ａの傾斜面３４ｂが当接し、
該保持具３０を保持面３２に固定する。さらに、
シリンダ４２が主軸軸線方向と平行に作動し、ロ
ツド４３先端が保持具３０内の当て部３７ｂを押
し、ピン３８を支点に係合片３７がばね４１の付
勢力に抗して回動し、前記係止片４０との係合が
解かれる。以上に述べた支持体１５の把持部の動
作により、保持具３０は主軸軸線方向と平行な位
置で複数個同時に、チヤツク７から支持体１５へ
の受け渡し動作が可能となる。

シリンダ１６が後退（第１図右方）して、爪３
１とともに保持具３０をチヤツク７から引き出し
移動台１３は後退端まで移動する。従つて使用済
みの複数の爪３１は、支持体１５のチヤツク７側
の保持面３２に保持されたままとなつている。

続いて、すでに支持体１５の対向面に取り付け
られている次に使用される複数の爪４６が保持具
３０とともに、チヤツク７側へ180度反転される。
すなわち、流体圧モータ１７が駆動されピニオン
１８が回転し、中間ギヤ２０を介して支持軸２１
のギヤ２２が回転するので、支持体１５は反転す
る。前記ストツパ部材２５は、半周溝２３ａの一
方の終端から他方の終端へ移動して当接するの
で、該支持体１５は180度の反転動作となる。

該支持体１５の反転動作により、次に使用され
る複数の爪４６がチヤツク７と対向した位置に持
ち来たされ、シリンダ１６の作動で前述した爪の
離脱動作とは逆の動作を行なう。すなわち、移動
台１３の移動で保持具３０が保持面３２に固定さ
れたまま主軸軸線と平行にマスタジヨー２９に嵌
入される。この時、前記２つのピン３３で保持具
３０の位置を規制し、シリンダ３４が作動し斜面
３０ｃにロツド３４ａの傾斜面３４ｂが当接し保
持具３０を固定している。また、シリンダ４２が
作動し、係合片３７と係止片４０との係合関係を
解く。

次に使用される複数の爪４６がマスタジヨー２
９に挿着された後、シリンダ３４および４２が作
動し保持具３０との当接状態を解き、支持体１５
とチヤツク７との係合位置関係はなくなり、シリ
ンダ１６の作動で移動台１３が後退し終端まで移
動する。すなわち、使用済みの爪３１は支持体１
５に保持され、次に使用される爪はチヤツク７に
挿着され、交換装置４により爪の交換を終え第１
図に示される状態となる。続いて、駆動モータ１
０が回転しレール台３上を移送体９が移動し、交
換装置４は機械内から退避位置である機械外方の
終端位置まで移動する。

爪の自動挿着サイクルが完了し、主軸６はポジ
シヨニングが解かれ、爪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
を移動台により主軸軸線方向へ同時に引き出し、
支持体の反転機構によつて使用された爪と次に使
用される爪を自動で交換し、加工中は交換装置を
機械外部の退避位置にあるようにしたので、繁雑
な作業を簡素な構成でしかも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。また、交換装置の退避位置が機械外部に
あるので、次に使用される爪を加工中でも取り付
けることができ、段取り時間の削減が可能で、さ
らに作業者の作業がし易く、安全対策上好ましい
構成である。

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図は本発明一実施例による交換装置の全体
側面図で第２図の−線断面図、第２図は交換
装置の全体側面図、第３図は支持体の反転機構を
示す拡大正面断面図、第４図は第３図の−線
断面図、第５図はチヤツクと支持体における爪の
受け渡し動作を説明する拡大断面図、第６図は爪
の把持部を示す要部拡大断面図、第７図は第６図
の矢視図、第８図は保持具の位置決め状態を示
す断面図、第９図は第６図の矢視断面図。 図において、１……主軸台、３……レール台、
４……交換装置、７……チヤツク、９……移送
体、１３……移動台、１５……支持体、１６，３
４，４２……シリンダ、１７……流体圧モータ、
２９……マスタジヨー、３０……保持具、３１，
４６……爪、３２……保持面、３３……ピン、３
７……係合片、４０……係止片、４８……位置決
めピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械の主軸台に回転自在に軸承してなる
   主軸に取り付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、前記主軸台上に主軸
   軸線を横切る方向に主軸台から離れて移動する第
   １の移動体と、該第１の移動体に主軸軸線と平行
   に進退移動可能に設けられた第２の移動体と、該
   第２の移動体に装架され前記チヤツクに保持され
   た複数の爪と相互に交換可能に且つ一対の複数の
   爪を支持して表裏反転動作をする交換装置と、前
   記爪を固定し主軸軸線と平行な動作で前記チヤツ
   クまたは交換装置に係止可能な保持具と、該保持
   具をチヤツクとの間で係合離脱可能に動作すべく
   設けられた係合手段と、該係合手段により解放さ
   れた前記保持具を交換装置に持ち来たし固定すべ
   く交換装置に設けられた把持装置とからなる工作
   機械のチヤツク爪自動交換装置。