JPS6157138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアタツチメントの工具着脱装置に関す
る。

従来のアタツチメントの工具自動交換方法は、
アタツチメント主軸内の工具把持用コレツトを開
くための押圧装置を工具交換原点位置に設置し、
工具交換時にはアタツチメント本体を工具交換原
点位置に移動し、押圧装置とアタツチメントを連
結し、押圧装置を作動させてコレツトを開き、工
具の着脱を行なつていた。また自動交換方式でな
い場合は、工具着脱用軸はねじ式となり、手動に
より軸をねじ込んでコレツトの先端を開いてい
た。

上記のように自動交換方式では、外部に工具着
脱用の別の装置が必要であり、また工具交換原点
位置でのみ自動交換が可能となつている。更に自
動工具交換装置の工具マガジンに保有できない特
殊な形状の工具の着脱は困難であつた。また、手
動方式の場合では、通常２人以上の人手を必要と
し、多くの時間を費やしていた。

本発明は、上記の不具合をなくしたものであ
り、自動工具交換装置を使用しての自動工具着脱
はもちろんのこと、アタツチメントの任意の位置
での特殊工具の着脱を短時間に行い得るアタツチ
メントの自動工具交換装置を提供しようとするも
のである。

以下、本発明の一実施例を図面に基いて説明す
る。まず本発明の工作機械の概略を第１図ないし
第３図に基いて説明すると、この工作機械は、主
軸頭１の下面で主軸頭内に昇降可能に昇降可能に
装架したクイル２の外周部に、円筒形のアタツチ
メントクランプシリンダ３が設置され、該クラン
プシリンダ３によりアタツチメント４の本体５が
強固にクランプされている。すなわち、アタツチ
メントクランプシリンダ３の円筒形のシリンダ本
体３Ａが、主軸頭１の下面で、クイル２の外周部
に設置され、該シリンダ本体３Ａの外周部に昇降
可能に円筒形のピストン３Ｂが設けられ、該ピス
トン３Ｂの外周下端面の四個所にクランププレー
ト３Ｃが固着されている。また、前記シリンダ本
体３Ａの下面部にリング状の割出盤３Ｄが、割出
用歯部を下方に向けて設置されている。

一方、アタツチメント本体５の上部外周面に、
前記クランププレート３Ｃと当接するクランプ部
３Ｅがクランププレート３Ｃと同数形成され、ま
たアタツチメント本体５の内側でクランプ部の近
傍に前記シリンダ本体３Ａの下部割出盤３Ｄと一
対となるリング状の割出盤３Ｆが割出部用歯部を
上方に向けて設置されている。また、第３図の如
く、アタツチメント４の中心部に設置したアダプ
タ６が、クイル２内で回転可能に装架された主軸
７のテーパ孔部８に嵌合されており、アダプタ６
の先端把持部９は主軸７内に設置したコレツト１
０によつて引張把持されている。更に主軸端に設
置したドライブキー１１が、アダプタ６のフラン
ジ１２に形成したキー溝１３に装入されている。
アダプタ６のフランジ１２の下面には内歯車１４
が固設され、該内歯車１４の歯部は、主軸７の軸
心Ａと同軸上で軸受スリーブ１５により回転可能
に軸承された伝達軸１６の上部に固定された外歯
車１７に噛合つている。アタツチメント本体５の
下部に主軸軸心Ａとは直角方向で軸受１８に回転
可能にアタツチメント主軸１９が軸承され、該ア
タツチメント主軸１９の外周部に第二ベベルギヤ
２０が設置され、該ベベルギヤ２０と前記伝達軸
１６の下端に嵌合固定された第一ベベルギヤ２１
とが噛合わされている。この状態において主軸７
の回転は、ドライブキー１１、アダプタ６、内歯
車１４、外歯車１、伝達軸１６、第一ベベルギヤ
２１、第二ベベルギヤ２０と伝達され、アタツチ
メント主軸１９が回転される。

またアタツチメント主軸１９は筒形に形成さ
れ、その軸心部に工具２２の把持用コレツト２３
が内装されると共に該コレツト２３を支持するド
ローバー２４が軸方向へ移動自在に内装されてい
る。

なお第４図のごとく前記コレツト２３は上下開
方向へ弾性を有するもので、その先端把持部２３
ａは閉姿勢ａで前記アタツチメント主軸１９の中
央孔２５の前部の小径部２５ａに当接し、開姿勢
ｂで該小径部２５ａよりも前側の中径部２５ｂに
自らの弾性で拡がるように構成されている。

そして本発明に係る工具着脱装置Ｂは、前記コ
レツト２３を閉姿勢側に付勢するために前記ドロ
ーバー２４及びコレツト２３を外嵌保持する皿状
ばね２６と、前記主軸７の下降を利用して前記コ
レツト２３をばね２６に抗して閉姿勢ａから開姿
勢ｂに切換えるよう作動する切換手段２７とを具
えたものである。

即ち前記切換手段２７は、前記内歯車１４に伴
つて昇降する第一ピストン２８と、前記ドローバ
ー２４の後端部にその軸心と同軸上に配された第
二ピストン２９を内装する第二シリンダ３０と、
該第一ピストン２８の昇降により前記第二ピスト
ン２９を軸方向へ移動させるための油圧回路３１
とから構成される。

また前記シリンダ３０内部で第二ピストン２９
の軸部外周部にコイルばね３２が装入されてお
り、常時第二ピストン２９をドローバー２４の反
対側（図中左方向）に押し付けるようにされてい
る。また第一ピストン２８は、アダプター６の下
面に固定されたフランジ１４ａ付内歯車１４の外
周部とアタツチメント本体５の内周面との間に装
架されている。該第一ピストン２８の上面部には
内歯車１４のフランジ１４ａの外周部を挾み込む
ようにプレート３３が設置され、該プレート３３
と内歯車１４のフランジ１４ａの上面との間にス
ライドベアリング３４が介装され、主軸駆動時の
内歯車１４の回転を妨げないようにされている。
したがつて第一ピストン２８は内歯車１４のフラ
ンジ１４ａに吊り下げられるようになつている。
そして第一ピストン２８の下部には、伝達軸１６
を軸承している前記軸受スリーブ１５が設置さ
れ、該軸受スリーブ１５の上部円筒部は前記第一
ピストン２８の内径部に装入され、該スリーブ１
５のフランジ部１５ａは、アタツチメント本体５
の取付座３５に固定され、該フランジ部１５ａの
上面部に前記第一ピストン２８の下面のピン孔３
７に嵌合するガイドピン３６が固定されている。

そして第一ピストン２８と、軸受スリーブ１５
の外周面及びフランジ１５ａ部上面と、アタツチ
メント本体の内周面とで構成される空間が第一シ
リンダ３９のシリンダ室４０となつている。そし
て該シリンダ室４０と連通するようアタツチメン
ト本体５に流動体流出入孔４１が穿設され、該出
入孔４１は、アタツチメント後部で第二シリンダ
３０に近接して設置されたマニホルド４２内の管
路４３を通つて第二シリンダ３０のシリンダカバ
ー４３側の左室３０ａに連通されている。更に前
記第一ピストン２８にはＬ字形の細孔４４が前記
第一シリンダ室４０とアタツチメント本体５に穿
設された横孔４５を連通するよう形成され、該横
孔４５はマニホルド４２内の管路４６を介してそ
の上部の補充タンク４７に接続されている。また
前記第二シリンダ３０の右室３０ｂはマニホルド
４２内の管路４８を介して補充タンク４７に連通
され、更に該管路４８と前記管路４３とを接続す
る管路４９にリリーフ弁５０が介設されている。
そして前記軸受スリーブ１５のフランジ部１５ａ
の上面部のバルブ保持孔５１が形成され、該保持
孔３９に補助弁５２が嵌合され、該弁の底部と保
持孔５１の底部との間にスプリング５３が介装さ
れて上下動自在とされている。そして該補助弁５
２の上端細径部５２ａの外周部にシール５４が外
嵌され、また内部にシリンダ室４０とＬ字形細孔
４４とを連通するＬ字孔５５が形成されている。

しかして前記油圧回路３１は、補充タンク４
７、第一シリンダ３９及び第二シリンダ３０を接
続する管路４３，４６，４８，４９、リリーフ弁
５０、及び補助弁５２等から構成されている。な
お５６は第二シリンダ３０に流体を供給するため
の供給弁、５７はタンク４７とマニホルド４２と
を固定するボルト、５８はタンクのレベルゲージ
である。

次に作用を説明する。まず、アタツチメント４
の主軸頭１への装着について説明する。図示しな
いアタツチメント搬送装置によつてアタツチメン
ト本体５の上部クランプ部３Ｅを四個のクランプ
プレート３Ｃ間からアタツチメントクランプシリ
ンダ３のピストン３Ｂ内に装入し、その後アタツ
チメント４を所定角度（約45度）、縦軸周りに回
転することによりアタツチメント３のクランプ部
３Ｅとピストン３Ｂのクランププレート３Ｃとが
交差する。そこで次に、クランプシリンダ３の作
動によりピストン３Ｂが上昇すると、クランププ
レート３Ｃとアタツチメント４のクランプ３Ｅが
当接し、さらにピストン３Ｂが上昇すると、アタ
ツチメント本体５も上昇し、クランプシリンダ３
のシリンダ本体３Ａの割出盤３Ｄの歯部と、アタ
ツチメント側の割出盤３Ｆの歯部とが噛合い接合
し、ピストン３Ｂの上昇によりアタツチメント４
は主軸頭１に強固にクランプされる。同時にアタ
ツチメント４のアダプタ６も主軸７のテーパ孔部
８に嵌入し、アダプタ６の上部先端の把持部９が
主軸７内のコレツト１０に把持され、また、主軸
７のドライブキー１１がアダプタ６のキー溝１３
に嵌入し、アダプタ６と主軸７が連結する。

これにより、アタツチメント本体５は主軸頭１
の下部に強固に装着されることとなり、また、主
軸７とアダプタ６との連結により主軸７の回転駆
動がアダプタ６、内歯車１４、外歯車１７、伝達
軸１６、第一ベベルギヤ２１、第二ベベルギヤ２
０を介してアタツチメント主軸１９に伝達され、
アタツチメント主軸１９が回転される。

第３図はアタツチメント主軸１９に工具２２を
装着した図である。この状態より工具２２を交換
する時の作業状態を説明すると、まず主軸頭１内
のクイル２を一定距離だけ降下させる。そうする
とクイル２の降下とともに主軸７が降下し、アダ
プタ６、内歯車１４が押し下げられるとともに、
第一ピストン２８も押し下げられる。そのため、
第一ピストン２８の下面部のシリンダ室４０の圧
力が高まり流動体がマニホルド４２を通つて第二
シリンダ３０のシリンダカバー４３側の左室３０
ａに送り込まれる。そしてその流動体圧で第二シ
リンダ３０内のコイルばね３２に抗して第二ピス
トン２９を右側に移動させる。この第二ピストン
２９の移動により、第二ピストン２９の右側の軸
端が、ドローバー２４の後端面に当接し、さらに
流動体圧の高まりによりドローバー２４の外周部
の皿ばね２６の力を上まわり、ドローバー２４を
右側にに押し進める。このドローバー２４の移動
により、コレツト２３の先端部は開き工具２２の
把持をゆるめる。そこで工具２２を自動工具交換
装置あるいは人手により引き出しアタツチメント
主軸１９より離脱する。

次に工具を装着する場合は、自動工具交換装置
あるいは人手により工具をアタツチメント主軸１
９に装入する。装入した時点で、クイル２を上昇
させると、第一ピストン２８も強制的に引き上げ
られることによりシリンダ室４０内の圧力が低下
する。そのため第二シリンダ３０内の第二ピスト
ン２９がばね３２により第二ピストン２９を左側
に移動させる。この第二ピストンの移動で、ドロ
ーバー２４の皿ばねの力によりドローバー２４が
左側に移動し、コレツト２３の先端が工具２２の
把持部をつかみ強固に工具を固定する。

次に油圧回路について説明する。第一ピストン
２８が少量下降すると、補助弁５２が縮まると共
にアタツチメント本体５の横孔４５から第一ピス
トン２８のＬ字形細孔４４が外れて、細孔４４の
先端が閉じられ、補充タンク４７と第一シリンダ
室４０内との回路が閉じられる。そして第一ピス
トン２８が更に下降を続けると、第一シリンダ室
４０の圧が上昇し、作動流体がアタツチメント本
体５の流出入口４１、マニホルド４２の管路４３
を通つて第二シリンダ３０のシリンンダカバー側
の左室に流入して第二ピストン２９を作動させ
る。そしてその作動流体圧が第一ピストンの下降
により更に上昇すると、第二ピストン２９がさら
に右側に移動し、ドローバー２４の後端面に当接
し、ドローバー２４を右方向に押し出す。そのた
めコレツト２３の先端が開き、工具２２の脱着が
可能となる。第一ピストン２８の下降により圧が
高まり設定圧以上になつた場合、安全機能として
リリーフ弁５０が作動し、回路が開き、作動流体
の一部は補充タンク４７に戻る。またこの時、第
二ピストン２９の右側シリンダ室３０ｂの作動流
体は押し出され補充タンク４７に入る。

次に工具を装着して固定する場合、第一ピスト
ン２８を上昇させる。そうすると、第一シリンダ
室４０の圧が低下するとともに第二シリンダ３０
の左側シリンダ室３０ａの作動圧も低下する。こ
の作動圧低下により、作動圧よりもコイルばね３
２の付勢力が上まわり第二ピストン２９を左方向
に押し返す。そのため第二ピストン２９の左側シ
リンダ室３０ａの作動流体は、第二ピストン２９
により押し出され、第一シリンダ３９のシリンダ
室４０に戻る。一方第二ピストン２９の右側のシ
リンダ室３０ｂには補充タンク４７より作動流体
が補充される。そして第一ピストン２８の最上昇
位置で横孔４５と細孔４４が連通し、リリーフ弁
５０の作動により減少した流体を補充タンク４７
から横孔４５、細孔４４を通つて第一シリンダ室
４０に補充する。

なお、本発明では、コレツトの開動作を、上記
実施例のごとく主軸の下降動作を利用して行う代
わりに、主軸の上昇動作を利用して行うことも可
能である。

以上の説明から明らかな通り、本発明は、主軸
を昇降可能でかつ回転自在に支持する主軸頭の下
面にアタツチメントが着脱自在に取付けられ、該
アタツチメントの本体に工具把持用コレツトが閉
姿勢と開姿勢との切換移動自在に内装された工作
機械において、前記コレツトを閉姿勢方向に付勢
するためのばねと、前記主軸の上昇又は下降に連
動して前記コレツトを前記ばねに抗して閉姿勢か
ら開姿勢に切換移動させる切換手段とを具えたこ
とを特徴とするアタツチメントの工具着脱装置に
関するものである。

したがつて、本発明によると、切換手段によ
り、工具交換は、自動工具交換装置を使用して工
具交換原点位置で行わなくても任意の位置で交換
できるといつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図はアタツチメント装着状態を示す
側面図、第２図はその背面図、第３図は縦断側面
図、第４図はコレツトの開閉状態を示す断面図、
第５図は要部構成図、第６図ａ，ｂ，ｃ，は補助
弁の作動状態を示す断面図である。 １：主軸頭、２：クイル、５：アタツチメント
本体、７：主軸、１４：内歯車、１６：伝達軸、
１９：アタツチメント主軸、２３：コレツト、２
４：ドローバー、２７：切換手段、２５：第一ピ
ストン、２９：第二ピストン、３０：シリンダ、
３１：油圧回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸を昇降可能でかつ回転自在に支持する主
   軸頭の下面にアタツチメントが着脱自在に取付け
   られ、該アタツチメントの本体に工具把持用コレ
   ツトが閉姿勢と開姿勢とに切換移動自在に内装さ
   れた工作機械において、前記コレツトを閉姿勢方
   向に付勢するためのばねと、前記主軸の上昇又は
   下降に連動して前記コレツトを前記ばねに抗して
   閉姿勢から開姿勢に切換移動させる切換手段とを
   具えたことを特徴とするアタツチメントの工具着
   脱装置。