JP2019063936A - 工具交換装置、工作機械並びにアームの取付及び取り外し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保守管理をし易い工具交換装置、工作機械、並びにアームの取付及び取り外し方法を提供する。【解決手段】工具を保持する回転可能な複数のアームを備える工具交換装置において、工具交換装置は、前記アームの一端部に取り付けたカムと、中途部に枢軸を有する回転可能なレバーと、前記レバーの一端部に取り付けてあり、前記カムに接触するローラと、前記レバーの他端部に取り付けてあり、前記ローラを前記カムに向けて付勢する付勢部材と、前記レバーの他端部及び前記付勢部材を収容する収容室とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、工具を保持する工具交換装置、工作機械、並びにアームの取付及び取り外し方法に関する。

特許文献１は、工具交換装置と、主軸とを備える工作機械を開示する。工具交換装置は工具マガジンを備える。工具マガジンは、工具を保持する複数のアームと、アームを案内するガイド部材を備える。アームの中途部に枢軸が設けてあり、アームの一端部にローラ及びばねが設けてある。ばねはローラをガイド部材に向けて付勢する。アームは枢軸回りに回転し、ローラはガイド部材のガイド面に沿って移動する。アームは工具交換位置に移動し、主軸は、アームに保持した工具を装着する。

特許第５２９２８７６号公報

保守管理の為、アームを工具マガジンから取り外す場合又はアームを工具マガジンに取り付ける場合、作業者はばねを圧縮し、ローラをガイド面から離す。しかし、作業者が誤ってばねを離し、ローラ及びばねが飛ぶことがあり、保守管理が難しい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、保守管理をし易い工具交換装置、工作機械、並びにアームの取付及び取り外し方法を提供することを目的とする。

本発明に係る工具交換装置は、工具を保持する回転可能な複数のアームを備える工具交換装置において、前記アームの一端部に取り付けたカムと、中途部に枢軸を有する回転可能なレバーと、前記レバーの一端部に取り付けてあり、前記カムに接触するローラと、前記レバーの他端部に取り付けてあり、前記ローラを前記カムに向けて付勢する付勢部材と、前記レバーの他端部及び前記付勢部材を収容する収容室とを備えることを特徴とする。

本発明においては、レバーを介して付勢部材の付勢力がローラに伝達し、ローラはアームのカムに接触し、アームの円滑な回転を実現する。保守管理の為、アームを取り外す場合、作業者はアーム又はレバーを操作すればよく、付勢部材に触る必要がない。付勢部材は収容室に収容してあり、作業者がアーム又はレバーから手を離しても付勢部材は飛ばない。

本発明に係る工具交換装置は、前記枢軸は、前記レバーの中央部よりも前記アーム側に配置してあることを特徴とする。

本発明においては、枢軸は、レバーの中央部よりもアーム側に配置してある。レバーの中央部よりも付勢部材側に枢軸を配置する場合に比べて、梃子の原理によって付勢部材の力は増幅し、カムに作用する。そのため、付勢部材の力を小さくすることができ、アームを容易に組み立てることができる。

本発明に係る工具交換装置は、前記収容室の内面に前記付勢部材を挿入する凹部が設けてあることを特徴とする。

本発明においては、付勢部材を凹部に挿入するので、付勢部材が収容室から脱出し難くなる。

本発明に係る工作機械は、前述したいずれか一つに記載の工具交換装置と、前記工具を装着する主軸とを備える。

本発明においては、レバーを介して付勢部材の付勢力がローラに伝達し、ローラはアームのカムに接触し、アームの円滑な回転を実現する。保守管理の為、アームを取り外す場合、作業者はアーム又はレバーを操作すればよく、付勢部材に触る必要がない。付勢部材は収容室に収容してあり、作業者がアーム又はレバーから手を離しても付勢部材は飛ばない。

本発明に係るアームの取付及び取り外し方法は、工具を保持する回転可能なアームの取付及び取り外し方法において、前記アームの一端部にカムが取り付けてあり、中途部に枢軸を有する回転可能なレバーの一端部に取り付けたローラに前記カムは係合し、前記レバーの他端部に、前記ローラを前記カムに向けて付勢する付勢部材が取り付けてあり、前記レバーの他端部及び前記付勢部材は収容室に収容してあり、前記アームを操作して、前記アームを回転し、前記アームを前記レバーに取り付けるか又は前記レバーから取り外すことを特徴とする。

本発明においては、保守管理の為、アームを取り外す場合、作業者はアーム又はレバーを操作すればよく、付勢部材に触る必要がない。付勢部材は収容室に収容してあり、作業者がアーム又はレバーから手を離しても付勢部材は飛ばない。

本発明に係る工具交換装置及び工作機械にあっては、レバーを介して付勢部材の付勢力がローラに伝達し、ローラはアームのカムに接触し、アームの円滑な回転を実現する。保守管理の為、アームを取り外す場合、作業者はアーム又はレバーを操作すればよく、付勢部材に触る必要がない。付勢部材は収容室に収容してあり、作業者がアーム又はレバーから手を離しても付勢部材は飛ばず、保守管理がし易くなる。

工作機械の縦断面図である。 工具未装着の主軸ヘッド及び工具マガジンを略示する部分拡大右側面図である。 工具マガジンの略示部分拡大断面図である。 アーム、レバー及び収容室の略示斜視図である。 アームの略示斜視図である。 主軸ヘッドが下降し、工具ホルダを主軸に装着する場合における主軸ヘッド及び工具マガジンを略示する部分拡大右側面図である。 主軸ヘッドが図６の状態から更に下降し、工具ホルダを主軸に装着した後における主軸ヘッド及び工具マガジンを略示する部分拡大右側面図である。 図７の状態におけるアームの略示断面図である。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図において矢印で示す上下左右前後を使用する。図１は、工作機械の縦断面図、図２は、工具未装着の主軸ヘッド及び工具マガジンを略示する部分拡大右側面図である。

図１〜図２に示す如く、工作機械は前後に長い矩形の基台１を備える。基台１の後部に立柱２が立設している。基台１の前部にワークを保持するワーク保持部１０が設けてある。ワーク保持部１０は、前後方向に移動するＹ方向移動部１１と、左右方向に移動するＸ方向移動部１２と、ワークを載置するワーク載置台１３とを備える。

Ｙ方向移動部１１は基台１上に設けてあり、Ｘ方向移動部１２はＹ方向移動部１１上に設けてある。ワーク載置台１３はＸ方向移動部１２上に設けてある。Ｘ方向移動部１２及びＹ方向移動部１１の左右及び前後方向移動によって、ワーク載置台１３に載置したワークの左右及び前後の位置を決定する。

立柱２の前面に、上下方向に移動可能な主軸ヘッド３が設けてある。主軸ヘッド３は、上下に延びた主軸４を軸回りに回転可能に保持する。立柱２から前方に、二つの支持板７が突出している。二つの支持板７は左右に並んでいる。支持板７は、工具５ａを保持する工具マガジン６（工具交換装置）を支持する。工具マガジン６は複数のアーム６５を有しており、アーム６５は工具ホルダ５を保持する。

主軸ヘッド３の前面に、上下に延びた第一カム３ａ及び第二カム３ｂが左右に並ぶ。第一カム３ａは第二カム３ｂの右に位置する。第一カム３ａは、右から見て、前側に突出した台形状をなす。第一カム３ａの上部が頂上を形成する。第二カム３ｂは、右から見て、前側に突出した山形をなす。第二カム３ｂの上下方向中央部が頂上を形成する。第二カム３ｂの頂上は第一カム３ａの頂上よりも下側に配置してある。第一カム３ａ及び第二カム３ｂの頂上の突出幅は略同じである。

主軸ヘッド３がワーク載置台１３に向けて下方に移動した場合、アーム６５に保持した工具５ａが主軸４に装着する。主軸ヘッド３がワーク載置台１３付近から上方に移動した場合、主軸４に装着した工具５ａをアーム６５が保持する。

図３は、工具マガジン６の略示部分拡大断面図、図４は、アーム６５、レバー６９及び収容室６２の略示斜視図、図５は、アーム６５の略示斜視図である。図３に示す如く、工具マガジン６は、前方視円形のフレーム６０を備える。フレーム６０は、フレーム６０の中心回りに回転可能である。フレーム６０の外周に沿って複数のアーム６５が並ぶ。

図２〜図４に示す如く、フレーム６０の外周よりも中央寄りに複数の収容室６２が設けてある。平面視Ｕ形の部材（以下、Ｕ形部材６１という）及びフレーム６０が収容室６２を構成する。Ｕ形部材６１の開放部分を前側に配置し、フレーム６０の後面によって塞ぐ。Ｕ形部材６１の内周面とフレーム６０の後面が収容室６２を構成する。収容室６２は、前面６２ａ、左右側面６２ｂ、６２ｃ及び後面６２ｄを有する。収容室６２は上下に開口している。収容室６２の後面６２ｄには凹部６１ａが設けてある。

アーム６５は上下に延びた棒状をなす。アーム６５の下部分は、前方に突出するように湾曲する。アーム６５の下端部は左右に二股に分かれている。二股に分かれた部分の先端夫々にプランジャ６６が設けてある。プランジャ６６は工具ホルダ５の溝に係合し、工具ホルダ５を保持する。工具ホルダ５は工具５ａを保持する。

アーム６５の上下方向中途部に第一カムフォロワ６５ａが設けてある。第一カムフォロワ６５ａはローラを有し、後方に突出する。アーム６５の上端部に第二カムフォロワ６５ｂが設けてある。第二カムフォロワ６５ｂはローラを有し、後方に突出する。第一カムフォロワ６５ａは第二カムフォロワ６５ｂよりも右に配置してある。第一カムフォロワ６５ａ及び第二カムフォロワ６５ｂは、第一カム３ａ及び第二カム３ｂに夫々接触する。

アーム６５の上端部に左右方向を軸方向とした枢軸６７が貫通している。フレーム６０の外縁部は枢軸６７の両端部を支持する。アーム６５は枢軸６７回りに回転する。図３〜図５に示す如く、アーム６５の上端部に、側面視扇形をなすカム６８が設けてある。カム６８は第二カムフォロワ６５ｂよりも前側に配置してある。扇形のカム６８の径方向中心部がアーム６５の上端部に固定してあり、カム６８の周面部６８ｂは上側を向く。カム６８の周面部６８ｂの後端部分に溝６８ａが設けてある。

カム６８と収容室６２との間において、フレーム６０の後面に支持部６４が設けてある。支持部６４は、左右方向を軸方向とした枢軸６４ａを支持する。枢軸６４ａには、上下に延びた棒状のレバー６９が設けてある。枢軸６４ａは、レバー６９の上下方向中央よりも下寄りに配置してある。レバー６９は枢軸６４ａ回りに回転する。

レバー６９の下端部は左右に二股に分かれている。レバー６９の二股に分かれた部分の間に、左右方向を回転軸方向としたローラ６９ａが回転可能に支持してある。ローラ６９ａはカム６８の周面部６８ｂに接触する。

レバー６９の上端部は収容室６２に下側から挿入してある。レバー６９の上端部の後面に取付凹部６９ｂが設けてある。取付凹部６９ｂと凹部６１ａは対向する。取付凹部６９ｂと凹部６１ａとの間に、伸縮性を有する付勢部材６３が取り付けてある。付勢部材６３の両端は取付凹部６９ｂと凹部６１ａに挿入してある。付勢部材６３は、例えばばね又はゴムである。レバー６９の上端部が後側に回転した場合、付勢部材６３は縮み、レバー６９の上端部が前側に回転した場合、付勢部材６３は伸びる。

図６は、主軸ヘッド３が下降し、工具ホルダ５を主軸４に装着する場合における主軸ヘッド３及び工具マガジン６を略示する部分拡大右側面図、図７は、主軸ヘッド３が図６の状態から更に下降し、工具ホルダ５を主軸４に装着した後における主軸ヘッド３及び工具マガジン６を略示する部分拡大右側面図、図８は、図７の状態におけるアーム６５の略示断面図である。

図６に示す如く、主軸ヘッド３は下降し、アーム６５が保持する工具ホルダ５を主軸４に装着する。第一カムフォロワ６５ａは第一カム３ａに接触し、第二カムフォロワ６５ｂは第二カム３ｂに接触する。第二カムフォロワ６５ｂは第二カム３ｂの頂上に向けて相対的に移動し、第二カム３ｂから第二カムフォロワ６５ｂに前方への力が作用する。第一カムフォロワ６５ａは第一カム３ａの下端部に位置し、頂上に至っていない。アーム６５は、図６の矢印にて示す如く、枢軸６７回りに前側に回転し、ローラ６９ａは溝６８ａから外れ、カム６８の周面部６８ｂ上を移動する。

図７に示す如く、主軸ヘッド３は図６の状態から更に下降する。第一カムフォロワ６５ａは第一カム３ａの頂上に向けて移動し、第二カムフォロワ６５ｂは第二カム３ｂから離れ、第一カム３ａから第一カムフォロワ６５ａに前方への力が作用する。アーム６５は、図７の矢印にて示す如く、枢軸６７回りに更に前側に回転する。図７及び図８に示す如く、ローラ６９ａはカム６８の周面部６８ｂ上を相対的に前方に移動し、付勢部材６３はレバー６９と後面６２ｄの間で圧縮され、短縮する。

保守管理の為に、作業者はアーム６５をフレーム６０から取り外す。アーム６５の取り外し方法を説明する。作業者は、主軸ヘッド３を上昇し、主軸ヘッド３とアーム６５を離す。図３の状態において、作業者はアーム６５を操作してカム６８とローラ６９ａを離し、両者の係合を解除する。アーム６５は、付勢部材６３から力を受けることなく、枢軸６７回りに回転可能となる。即ち作業者はアーム６５をレバー６９から取り外すことが可能となる。付勢部材６３は収容室６２内に配置してあるので、飛ばない。

取り外し後のアーム６５の取付方法を説明する。アーム６５を図３に示す姿勢を保ったままレバー６９を移動し、ローラ６９ａを溝６８ａに係合するよう、フレーム６０に取り付ける。即ち作業者はアーム６５をレバー６９に取り付ける。付勢部材６３は収容室６２内に配置してあるので、作業者がレバー６９を移動しても付勢部材６３は飛ばない。

上述した工作機械にあっては、レバー６９を介して付勢部材６３の付勢力がローラ６９ａに伝達し、ローラ６９ａはアーム６５のカム６８に接触し、アーム６５の円滑な回転を実現する。保守管理の為、アーム６５を取り外すか又は取り付ける場合、付勢部材６３は収容室６２に収容してあり、作業者がアーム６５又はレバー６９から手を離しても付勢部材６３は飛ばず、保守管理がし易くなる。

枢軸６４ａは、レバー６９の上下方向中央よりも下側、即ちアーム６５側に配置してある。レバー６９の中央部よりも付勢部材６３側に枢軸６４ａを配置する場合に比べて、梃子の原理によって付勢部材６３の力は増幅し、カム６８に作用する。そのため、付勢部材６３の力を小さくすることができ、アーム６５を容易に組み立てることができる。

また付勢部材６３を凹部６１ａに挿入するので、付勢部材６３が収容室６２から脱出し難くなる。

４ 主軸
５ 工具ホルダ
５ａ 工具
６ 工具マガジン（工具交換装置）
６１ａ 凹部
６２ 収容室
６３ 付勢部材
６４ａ 枢軸
６５ アーム
６８ カム
６９ レバー
６９ａ ローラ

Claims (5)

1. 工具を保持する回転可能な複数のアームを備える工具交換装置において、
   前記アームの一端部に取り付けたカムと、
   中途部に枢軸を有する回転可能なレバーと、
   前記レバーの一端部に取り付けてあり、前記カムに接触するローラと、
   前記レバーの他端部に取り付けてあり、前記ローラを前記カムに向けて付勢する付勢部材と、
   前記レバーの他端部及び前記付勢部材を収容する収容室と
   を備えることを特徴とする工具交換装置。
2. 前記枢軸は、前記レバーの中央部よりも前記アーム側に配置してあること
   を特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. 前記収容室の内面に前記付勢部材を挿入する凹部が設けてあること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の工具交換装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の工具交換装置と、
   前記工具を装着する主軸と
   を備える工作機械。
5. 工具を保持する回転可能なアームの取付及び取り外し方法において、
   前記アームの一端部にカムが取り付けてあり、
   中途部に枢軸を有する回転可能なレバーの一端部に取り付けたローラに前記カムは係合し、
   前記レバーの他端部に、前記ローラを前記カムに向けて付勢する付勢部材が取り付けてあり、
   前記レバーの他端部及び前記付勢部材は収容室に収容してあり、
   前記アームを操作して、前記アームを回転し、前記アームを前記レバーに取り付けるか又は前記レバーから取り外すこと
   を特徴とする前記アームの取付及び取り外し方法。

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