JP2000334635A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の機台停止状態で、使用不適切と検
知された主軸の工具と同一の新工具を作業者が手作業の
行い易い位置にて安全かつ容易に取り替えることができ
る工作機械を提供する。 【解決手段】 主軸３ａの移動範囲Ｒの底部近傍の高さ
位置であって工作機械１の側面カバー１０内側に近接し
た個所に設定した工具排出位置Ａと取替位置Ｂとの間で
揺動する工具扱い手段１２を設け、その工具扱い手段１
２により主軸３ａに装着された工具Ｔを工具排出位置Ａ
に運び、機台を完全停止状態として新しい工具Ｔ１と交
換し、新たな工具Ｔ１を工具扱い手段１２により主軸３
ａに供給するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩耗、折損その他
の理由により、引き続きの使用が不適切となった工具を
自動的に工作機械から取出し、同一の新しい工具を再び
工作機械に供給する装置を備えた工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械には主軸に装着した工具
が使用不適切となったとき、主軸から工具を自動的に取
り外してその工具を工具排出位置へ運ぶ工具扱い手段を
備えているものがある。例えば、上下方向の主軸から使
用不適切となった工具を工具扱い手段としての工具受渡
し治具（工具取外しアーム）で取り外し、その工具受け
渡し治具が軸線方向下方に移動して、工具排出位置にあ
るシューターへ工具を排出するものがある（特開昭６０
−１６１０４６号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記工具受渡し治具を
備えた工作機械では、工具受渡し治具は、使用不適切と
なった工具を主軸から外してシューターに運んで排出し
ているに止まり、使用不適切となった工具と同一の新工
具は、工具受渡し治具と別に設けてある通常の工具交換
のための工具マガジンから工具交換装置により主軸に装
着されるように制御されている。工具マガジン側から新
たな同一の工具を主軸に供給するこの方式では、工具マ
ガジンに使用不適切となった工具と同一の新工具が予め
備えていないときには、安全のために一旦工作機械の動
作を停止させ、その同一の新工具を工具マガジンに取付
けなければならない。また、工具マガジンが工作機械の
上方にある場合には、重い工具を高い位置にある工具マ
ガジンに装着しなければならないという、極めてわずら
わしい作業が要求される問題があった。そこで、本発明
の課題は、使用不適切と検知された主軸の工具と同一の
新工具を作業者が手作業の行い易い位置にて安全かつ容
易に取り替えることができる工作機械を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、本
願は工具マガジンと主軸との間で工具を交換する工具交
換装置と、主軸に装着された工具が寿命等によって使用
不適切となったとき、その工具を主軸から取り外して工
具排出位置へ運ぶ工具扱い手段とを備えた工作機械にお
いて、工具排出位置を主軸移動範囲の底部近傍の高さ位
置であって工作機械の側面カバー内側に近接した個所に
設定し、その工具排出位置に工具扱い手段により運ばれ
る工具が位置したことを検知すると、工作機械を機台完
全停止状態とする制御手段を備え、工具扱い手段は、機
台完全停止状態において、工具排出位置の工具を同一の
新工具と取り替え可能とした。

【０００５】具体的に工具扱い手段は、工具取替位置に
ある主軸に対応する取替位置と工具排出位置との間で揺
動するアーム部の先端に工具把持部を備え、その工具把
持部は、アーム部が工具排出位置に位置したとき、工具
把持部から使用不適切な工具を上方へ取り出し、また、
新工具を上方から載置できるように、上向きの工具載置
部材を備えている。また、アーム部が工具排出位置に位
置したことを検出する揺動検知手段と、工具把持部に工
具が当接したことを検知する検知手段を備えている。一
層具体的には、工具を取り替える工具排出位置の高さ
は、作業者の手作業が容易に行われる高さ位置に設定さ
れる。更に取替位置において、主軸が軸線方向移動する
ことで工具を主軸との間でやりとりするようにすると好
ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】実施の形態について図面を参照し
て説明する。図１〜２に示すように、工作機械１のベー
ス２上には、前面に上下に移動可能な主軸３ａを備え、
前後左右に移動できる移動コラム３と、ワークＷを保持
する図示しない保持機構を備えた治具ベース４とが設置
されている。そして、前記移動コラム３の移動領域より
後側には左右一対の支柱５，６が設けてあり、その支柱
５，６の上端に支持ベース７が固定してある。支持ベー
ス７には、複数の工具Ｔを保持している工具マガジン８
と、工具マガジン８と移動コラム３の主軸３ａとの間で
工具Ｔを交換させる交換アーム９ａを備えた工具交換装
置９とが取付けてある。工作機械１のベース２の左右に
は、側面カバー１０，１１が設置してあり、移動コラム
３及び治具ベース４を囲んでいる。この工作機械１は通
常の加工においては、工具マガジン８から工具交換装置
９により移動コラム３の主軸３ａに工具Ｔを装着し、移
動コラム３の前後左右移動及び主軸３ａの上下移動によ
って、治具ベース４に保持したワークＷの加工を行な
う。

【０００７】上記工作機械１には、工具交換装置９によ
り工具マガジン８から主軸３ａに装着した工具Ｔが摩
耗、折損その他の理由により、引き続きの使用が不適切
となったことを検知する図示しない工具検知装置と、工
具検知装置により主軸３ａに装着されている工具Ｔを使
用不適切と検知すると、その工具Ｔを主軸３ａから取り
外して工具排出位置Ａへ運ぶ工具扱い手段１２とが備え
てある。本実施形態では、工具扱い手段１２を治具ベー
ス４の後面４ａ側に設置してある。そして、工具排出位
置Ａを主軸３ａ移動範囲Ｒの底部近傍の高さ位置であっ
て工作機械１の一方の側面カバー１０内側に近接した個
所に設定している。

【０００８】上記工具扱い手段１２について説明する。
工具扱い手段１２は、主軸３ａの移動範囲Ｒの底部近傍
の高さ位置に設定されている工具取替位置Ｃの主軸３ａ
の軸線上で対応する取替位置Ｂと、前記工具排出位置Ａ
との間で揺動するアーム部１３先端に工具把持部１４を
備えて構成される。前記アーム部１３は、治具ベース４
の後面４ａに固着した支持部材１５の軸部１５ａに揺動
自在に支持されているアーム本体部材１３ａに、図３〜
４に示すように、第１腕部材１３ｂ１端に第２腕部材１
３ｂ２を溶着した腕部１３ｂがネジ部材１６を介して取
付けられて構成されている。また、アーム部１３には斜
め下方に突出した突起部１３ｃが設けてあり、突起部１
３ｃ先端に伸縮シリンダ１６のロッド１６ａ先端がピン
連結され、ロッド１６ａが伸縮シリンダ本体１６ｂに没
入されたときに、アーム部１３先端に備えた工具把持部
１４が工具排出位置Ａに位置するように設定してある。
伸縮シリンダ本体１６ｂは、支持部材１５に固着してあ
るブラケット１７にピン１８によって揺動自在に保持さ
れている。そして、前記突起部１３ｃの位置を検知する
揺動検知手段（近接スイッチ）１９を設け、アーム部１
３が工具排出位置Ａに位置することを検出している。更
に本実施形態では、アーム部１３に板部材３２を取付
け、その板部材３２を検知することでアーム部１３に備
えた工具把持部１４が前記取替位置Ｂに位置したことを
検出する揺動検知手段（近接スイッチ）３３が設けてあ
る。

【０００９】工具把持部１４について説明する。工具把
持部１４は、アーム部１３先端に固着した板部材２０
に、前後に並設した工具Ｔを載置する工具載置部材２
１，２２と、後側の工具載置部材２１との間で工具Ｔを
把持するクランプ部材２３を備えたクランプ機構とを設
置してある。そして、前記工具載置部材２１，２２に
は、アーム部１３が工具排出位置Ａに位置したとき上向
きとなる溝２１ａ，２２ａが夫々設けてある。後側の工
具載置部材２１の溝２１ａは半円形状であり、前側の工
具載置部材２２の溝２２ａは略Ｖ形状である。そして、
前後の工具載置部材２１，２２には、主軸軸線と平行な
切り欠き溝２１ｂ，２２ｂが設けてある。図５に示すよ
うに、その前後の切り欠き溝２１ｂ，２２ｂにまたがる
ように板部材２４が装着してあり、板部材２４は前側の
工具載置部材２２の切り欠き溝２２ｂ内で揺動自在に軸
支されている。後側の工具載置部材２１下部にはバネ部
材２５が備えてあり、バネ部材２５によって板部材２４
後部は上方に付勢されている。この板部材２４の位置を
検知する検知手段（センサ）２６が前側の工具載置部材
２２に取付けてある。検知手段２６は、工具Ｔ（Ｔ１）
が工具載置部材２１、２２に当接されていないと図５の
状態であって、板部材２４を検出して工具Ｔ（Ｔ１）が
工具把持部１４に当接していないことを検知し、工具Ｔ
（Ｔ１）が工具載置部材２１，２２に当接されている
と、前記板部材２４が工具Ｔ（Ｔ１）によりバネ部材２
５に抗して押し込まれて板部材２４を検知手段２６が非
検知状態となって工具Ｔ（Ｔ１）が工具載置部材２１，
２２に当接されていることを検知する。

【００１０】次に上記後側の工具載置部材２１との間で
工具Ｔを把持するクランプ機構は、図６に示すように、
後側の工具載置部材２１上方に位置するように設けられ
たクランプ部材２３に、連結部材２７を介して伸縮シリ
ンダ２８のロッド２８ａを連結して構成されている。伸
縮シリンダ２８はロッド２８が板部材２０を貫通するよ
うに板部材２０に取付けられており、クランプ部材２３
は、後側の工具載置部材２１に平行に固着された固定部
材２９上部に揺動自在に取付けられている。更にその固
定部材２９には、クランプ部材２３の位置を検知して、
工具のクランプ、アンクランプを確認する検知手段（近
接スイッチ）３０が設けてある。工作機械の後方部分に
は、機械の制御手段５０が設けてあり、通常の加工プロ
グラムに従った機械動作制御に加えて、前記した各検知
手段からの検知信号が取り込まれて、対応した機械制
御、及び工具扱い手段１２の動作制御が行われる。

【００１１】上記工具扱い手段１２を備えた工作機械１
の動作について説明する。工作機械１の治具ベース４に
加工するワークＷが保持されると、工具マガジン８から
工具交換装置９によって移動コラム３の主軸３ａに工具
Ｔが装着される。その主軸３ａに装着された工具Ｔが工
具検知装置により摩耗、折損その他の理由により引き続
きの使用が不適切となったとき、制御手段５０からの指
令により加工を直ちに中止して主軸３ａは直ちに工具取
替位置Ｃに移動する。主軸３ａが工具取替位置Ｃで停止
すると制御手段５０からの指令で工具扱い手段１２の伸
縮シリンダ１６が駆動され、工具排出位置Ａで待機して
いた工具把持部１４を揺動して取替位置Ｂに移動させ
る。工具把持部１４は、工具載置部材２１，２２に工具
Ｔが当接していないと検知手段２６により検出されてい
ると、クランプ部材２３をアンクランプ状態とするよう
にクランプ機構の伸縮シリンダ２８を制御してあるため
に、工具把持部１４が取替位置Ｂに移動、停止すると、
主軸３ａに装着されている工具Ｔに工具載置部材２１，
２２が当接される。こうして工具Ｔが工具載置部材２
１，２２に当接すると板部材２４の先端部分が工具Ｔに
より押し下げられ、その移動を検知手段２６が検知する
と、クランプ機構の伸縮シリンダ２８が駆動しクランプ
部材２３を揺動させて工具Ｔを把持する。その状態で、
主軸３ａが工具取替位置Ｃで軸線方向に後退移動し、使
用不適切となった工具Ｔが主軸３ａから取り外される。

【００１２】次いで、伸縮シリンダ１６を駆動し、工具
把持部１４を揺動させる。揺動検知手段１９に突起部１
３ｃが検出されると、伸縮シリンダ１６が停止すると共
に工具把持部１４は工具排出位置Ａに位置している。そ
の状態において、クランプ機構の伸縮シリンダ２８を駆
動させクランプ部材２３をアンクランプ方向に揺動させ
る。工具排出位置Ａでクランプ部材２３がアンクランプ
状態となったことを検知手段３０が検知すると、工作機
械１は制御手段５０からの指令で完全停止状態とされ
る。こうして機台が完全停止状態となると、作業者は側
面カバー１０に設けてある図示しない開閉カバーを開
き、工具排出位置Ａに位置されている使用不適切となっ
た工具Ｔを同一の新工具Ｔ１と取り替える。工具排出位
置Ａでは、クランプ部材２３がアンクランプ状態となっ
たときには、工具載置部材２１、２２の溝２１ａ，２２
ａが上向きとなっていて、工具Ｔはその上に単に載って
いるだけであるから、作業者はこれを上方へ持ち上げる
だけでよく、また、新たな工具Ｔ１は、上向きの工具載
置部材２１、２２の上に単に置くだけでよいから、新旧
工具の交換作業は容易である。また、そのような作業
は、作業者の手が容易に届く低い高さに工具排出位置Ａ
が設定されていることから、極めて容易であり、また、
作業者が交換作業を行う時には機台が完全停止している
ので、安全に作業できる。

【００１３】作業者が工具Ｔを新工具Ｔ１に取り替えた
後、工具排出位置Ａにおいて新工具Ｔ１によって板部材
２４が押し下げられるのを検知手段２６が検知し、か
つ、上記の開閉ドアが閉じられたことが制御手段５０に
伝えられると、工作機械１が再起動され、クランプ機構
の伸縮シリンダ２８が駆動してクランプ部材２３が工具
Ｔ１を把持する。次いで、工具把持部１４が取替位置Ｂ
に揺動されて新工具Ｔ１が、上記工具取替位置Ｃにおい
て軸線方向後方で待機していた主軸３ａの軸線上に位置
し、次いで主軸３ａが軸線方向前方に移動してする。こ
れにより、主軸３ａに工具Ｔ１が装着され、次いでクラ
ンプ部材２３がアンクランプ方向に揺動され、その後工
具把持部１４が工具排出位置Ａに移動される。新工具Ｔ
１が供給された主軸３ａは、新工具Ｔ１による続きの加
工があればそれを行い、次工程に進むのであれば、通常
の工具交換を工具マガジン８との間で行い、主軸３ａに
装着した工具Ｔ１は工具交換装置９を介して工具マガジ
ン８に装着される。

【００１４】以上のように、主軸３ａ移動範囲Ｒの底部
近傍の、低い高さ位置であって工作機械１の側面カバー
１０内側に近接した個所に工具排出位置Ａを設定し、そ
の工具排出位置Ａと主軸３ａとの間で工具Ｔ（Ｔ１）の
やりとりをできるように工具扱い手段１２を備え、機台
完全停止状態で工具扱い手段１２を介して新、旧の工具
を取り替えるようにしたので、主軸３ａに装着された工
具Ｔで使用不適切となった工具Ｔを低い位置の工具排出
位置Ａへ排出した後、使用不適切と同一の新工具Ｔ１を
その工具扱い手段１２により主軸３ａに装着させること
ができ、高い位置に工具マガジンがあるような工作機械
であって、従来のように、新工具Ｔ１を工具マガジン８
を経由して主軸へ供給するものに比べ、作業者は手作業
の行い易い位置での工具Ｔ（Ｔ１）の取り替えが可能で
ある。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明は、工具排出位置を
主軸移動範囲の底部近傍の高さ位置であって工作機械の
側面カバー内側に近接した個所に設定し、その工具排出
位置と取替位置との間で揺動できる工具扱い手段を備
え、主軸に装着された工具を工具扱い手段によって工具
排出位置に運ぶようにし、工具扱い手段によって、機台
完全停止状態で前記工具排出位置での工具の取り替えを
可能としたので、作業者は、工作機械上方に工具マガジ
ンがある場合でも、その工具マガジンに新工具を取付け
るという作業をしなくても、安全且つ、容易に新工具を
主軸に供給できる。更に、主軸の軸線方向移動により工
具を取り外すようにしたので、工具扱い手段自体に主軸
軸線方向の移動機能を持たせることなく安価にできる。
更に工具排出位置において工具載置部材が必ず上向きに
なるので、その工具載置部材の上に、工具を確実に自重
で載置させておくことができ、工具の取り出し作業、工
具の載置作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具扱い手段を備えた工作機械を示す
図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。

【図４】図２のＩＶ視図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図５のＶＩ視図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ３ａ 主軸 ８ 工具マガジン ９ 工具交換装置 １０ 側面カバー １２ 工具扱い手段 １３ アーム部 １４ 工具把持部 ２１，２２ 工具載置部材 ５０ 制御手段 Ａ 工具排出位置 Ｂ 取替位置 Ｃ 工具取替位置 Ｔ，Ｔ１ 工具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具マガジンと主軸との間で工具を交換
   する工具交換装置と、主軸に装着された工具が寿命等に
   よって使用不適切となったとき、その工具を主軸から取
   り外して工具排出位置へ運ぶ工具扱い手段とを備えた工
   作機械において、工具排出位置を主軸移動範囲の底部近
   傍の高さ位置であって工作機械の側面カバー内側に近接
   した個所に設定し、その工具排出位置に工具扱い手段に
   より運ばれる工具が位置したことを検知すると、工作機
   械を機台完全停止状態とする制御手段を備え、工具扱い
   手段は、機台完全停止状態において、工具排出位置の工
   具を同一の新工具と取り替え可能となっていることを特
   徴とする工作機械。
2. 【請求項２】 工具扱い手段は、工具取替位置にある主
   軸に対応する取替位置と工具排出位置との間で揺動する
   アーム部の先端に工具把持部を備え、その工具把持部
   は、アーム部が工具排出位置に位置したとき、工具把持
   部から使用不適切な工具を上方へ取り出し、また、新工
   具を上方から載置できるように、上向きの工具載置部材
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の工作機
   械。
3. 【請求項３】 アーム部が工具排出位置に位置したこと
   を検出する揺動検知手段と、工具把持部に工具が当接し
   たことを検知する検知手段を備えていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の工作機械。
4. 【請求項４】 工具排出位置の高さは、作業者の手作業
   が容易に行われる高さ位置であることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項記載の工作機械。
5. 【請求項５】 取替位置において、主軸が軸線方向移動
   することで工具を主軸との間でやりとりするように構成
   されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
   項記載の工作機械。