JP2000343368A - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

工作機械の工具交換装置

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JP2000343368A
JP2000343368A JP11153570A JP15357099A JP2000343368A JP 2000343368 A JP2000343368 A JP 2000343368A JP 11153570 A JP11153570 A JP 11153570A JP 15357099 A JP15357099 A JP 15357099A JP 2000343368 A JP2000343368 A JP 2000343368A
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pot
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transfer arm
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Narimitsu Nakaminami
成光 中南
Masahiro Naito
雅裕 内藤
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Mori Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具移送ポットの移送距離より小さいストロ
ークでもって該工具移送ポットを移送できる工作機械の
工具交換装置を提供する。 【解決手段】 多数の工具Tが装着され次工程の工具T
1を所定の工具取り出し位置P1に搬送割り出しする工
具マガジン21と、該工具取り出し位置P1の次工程工
具T1を取り出して工具交換位置P3に移送する工具移
送機構23と、該工具交換位置P3の次工程工具T1と
刃物台本体11に装着された加工終了工具T0とを交換
する工具交換機構24とを備えた複合加工旋盤(工作機
械)1の工具交換装置20において、上記工具移送機構
23を、上記工具取り出し位置P1と工具交換位置P3
との間で回動可能に配設された移送アーム49と、該移
送アーム49の先端部に連結され上記次工程工具T1を
支持する工具移送ポット26と、上記移送アーム49に
連結され該移送アーム49を回動駆動するエアシリンダ
56とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具マガジンによ
り所定の工具取り出し位置に搬送された次工程の工具を
該工具取り出し位置と工具交換位置との間で移送する工
具移送機構を備えた工作機械の工具交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工具交換装置では、工具主軸近傍に設定
された工具交換位置と、工具マガジンに設定された次工
程工具の工具取り出し位置とが離れている場合があり、
この場合には次工程工具を工具取り出し位置から上記工
具交換位置まで移送する工具移送機構を備えるのが一般
的である。
【0003】このような工具移送機構として、従来、例
えば、工具取り出し位置から工具交換位置に渡って進退
移動するエアシリンダ機構を配置し、該エアシリンダ機
構のピストンロッドに次工程工具を保持する工具ポット
を設け、該工具ポットをピストンロッドにより工具取り
出し位置と工具交換位置との間で直線移送する場合があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の工具移送機構では、工具ポットの移送距離と同等も
しくはそれ以上のストロークを有する大型のエアシリン
ダ機構を配置する必要があり、配置スペースが大きくな
るという問題がある。
【0005】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、工具ポットの移送距離より小さいストローク
でもって該工具ポットを移送できる工作機械の工具交換
装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、多数の工具が
装着され、次工程の工具を所定の工具取り出し位置に搬
送割り出しする工具マガジンと、該工具取り出し位置の
次工程工具を取り出して工具交換位置に移送する工具移
送機構と、該工具交換位置の次工程工具と刃物台に装着
された工具とを交換する工具交換機構とを備えた工作機
械の工具交換装置において、上記工具移送機構を、上記
工具取り出し位置と工具交換位置との間で回動可能に配
設された移送アームと、該移送アームの先端部に連結さ
れ上記次工程工具を支持する工具保持部材と、上記移送
アームに連結され該移送アームを回動駆動するシリンダ
機構とから構成したことを特徴としている。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、上
記工具を保持する工具移送ポットに接線方向に延びる係
合溝が形成されており、上記工具保持部材に上記係合溝
に係合して上記工具移送ポットを軸方向及び周方向に位
置決め支持するガイドピンを設けたことを特徴としてい
る。
【0008】
【発明の作用効果】本発明に係る工具交換装置によれ
ば、工具取り出し位置と工具交換位置との間で回動する
移送アームを配置し、該移送アームの先端部に工具保持
部材を配置するとともに、上記移送アームに該移送アー
ムを回動駆動するシリンダ機構を連結したので、工具保
持部材の移送距離よりも小さいストロークでもって工具
保持部材を工具取り出し位置から工具交換位置まで移送
することができ、それだけシリンダ機構を小型化でき、
ひいては配置スペースを縮小できる効果がある。
【0009】請求項2の発明では、工具移送ポットに係
合溝を形成し、工具保持部材に上記係合溝に係合するガ
イドピンを設けたので、工具保持部材により工具移送ポ
ットを保持する際に該工具移送ポットを軸方向及び周方
向に確実に位置決めでき、かつ該位置決めした状態で工
具交換位置に移送でき、次工程工具を工具主軸に装着す
る際の刃具の位置精度を確保できる効果がある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図1ないし図8は、本発明の
一実施形態による複合加工旋盤(工作機械)の工具交換
装置を説明するための図であり、図1,図2は工具交換
装置を備えた複合加工旋盤の右側面図,正面図、図3は
刃物台の右側面図、図4は工具交換装置の正面図、図5
は工具交換装置の全体構成を示す右側面図、図6は旋回
移送機構の背面図、図7,図8は工具移送ポットの位置
決め状態を示す平面図,断面図である。
【0011】図において、1は旋削工具加工と回転工具
加工の両方を行うことができる複合加工旋盤である。こ
の複合加工機械1は、固定ベッド2の上面の、正面から
見て左側端部に主軸台7を配置固定し、右側面から見て
右側に2本のガイドレール3a,3aを介してサドル4
を上記主軸台7の軸線と平行のZ軸方向(図1紙面垂直
方向)に移動可能に配置し、該サドル4の上面に2本の
ガイドレール3b,3bを介してコラム5を水平面内で
かつ上記主軸台7の軸線と直角方向に移動可能に配置す
るとともに、該コラム5に工具Tが装着された刃物台6
を上記コラム5の傾斜面5aに沿う面内でかつ上記主軸
台7の軸線と直角のX軸方向に移動可能に配置した概略
構造のものである。
【0012】上記主軸台7にはワークを把持するチャッ
ク8を備えた主軸(不図示)が設けられ、該主軸は主軸
モータ(不図示)により回転駆動される。なお、1aは
不図示のカバーに形成された作業用開口を開閉するドア
である。
【0013】上記刃物台6は、上記コラム5の前下がり
傾斜面5a(傾斜角度60度)上に支持ベース9をX軸
方向に摺動可能に配置し、該支持ベース9上に回転割り
出し装置10を介して刃物台本体11を上記傾斜面5a
に直角の旋回軸線Aを中心に回転割り出し及びクランプ
可能に支持した概略構造を有している。
【0014】上記刃物台本体11は、先端部に工具Tが
着脱可能に装着された工具主軸14と、該工具主軸14
を回転自在に支持する工具主軸頭12と、該工具主軸頭
12内に配置され、上記工具主軸14を回転駆動する工
具主軸モータ13とを備えている。
【0015】上記回転割り出し装置10は、上記刃物台
本体11にボルト締め固定された回転台16と、該回転
台16内にこれと同軸をなすように配置され、上記支持
ベース9にボルト締め固定された固定台17と、上記回
転台16を旋回軸線Aを中心に所定の割り出し角度位置
に回転駆動する回転駆動機構18と、上記回転台16を
固定台17の上記割り出し角度位置に固定するカップリ
ング機構19とを備えている。上記刃物台本体11を上
記回転割り出し角度位置に固定した状態で、旋削加工又
はミーリング加工が行われる。
【0016】上記複合加工旋盤1は工具交換装置20を
備えている。この工具交換装置20は、多数(60〜1
80本)の工具Tが装着され、次工程の工具T1を工具
取り出し位置P1に搬送割り出し位置決めする工具マガ
ジンと21と、該工具取り出し位置P1に位置決めされ
た次工程工具T1を取り出して受け渡し位置P2に旋回
移送する工具旋回移送機構22と、該受け渡し位置P2
に移送された次工程工具T1を工具交換位置P3に移送
する工具移送機構23と、該工具交換位置P3に移送さ
れた次工程工具T1と上記工具主軸14に装着された加
工終了工具T0とを交換する工具交換機構24とから構
成されている。なお、加工終了工具T0は工具交換時に
は上記回転割り出し装置10により刃物台本体11を旋
回軸線Aを中心に図1紙面垂直方向に旋回させることに
より交換位置に位置決めされる。
【0017】上記工具マガジン21は、固定ベット2の
刃物台6より後側(裏面)に配設されており、該固定ベ
ッド2の後側壁2aにボルト締め固定されたマガジン支
持台25により支持されている。この工具マガジン21
は駆動スプロケット21aに巻回された無端状の搬送チ
ェーン21bに工具T1を保持する多数の工具移送ポッ
ト26を所定ピッチで着脱可能に取り付け、該搬送チェ
ーン21bを旋回駆動モータにより駆動するように構成
されている。上記工具取り出し位置P1は、右側面から
見たとき工具受け渡し位置P2,工具交換位置P3,及
び交換位置に割り出された加工終了工具T0を結ぶ線上
に位置するように配置されており、これらの各位置P1
〜P3は略同じ高さ位置に設定されている。これにより
次工程工具T1の移送量が短縮されている。
【0018】上記工具マガジン21の各工具移送ポット
26には工具Tが着脱可能に装着されており、該各工具
Tは水平面内でかつ上記主軸台7の軸線(Z軸方向)と
直角をなす方向に向けて配置されている。上記工具Tは
円柱状の工具ホルダ27に刃具28を装着したもので、
該工具ホルダ27が工具移送ポット26に把持されてい
る。
【0019】上記工具交換機構24は、正面から見てサ
ドル4の左側端部に立設された支柱部材30により交換
軸31を軸方向移動可能にかつ回転可能に支持し、該交
換軸31の先端部に交換アーム32を固着した構造のも
のである。この交換アーム32は帯状プレートの両端に
工具ホルダ27を把持する切り欠き部32a,32aを
形成したものであり、上記支柱部材30内には交換軸3
1を回転駆動するとともに軸方向に往復駆動する駆動機
構30aが配設されている。
【0020】上記交換軸31は回転軸31aに軸移動筒
31bを軸方向移動可能に、かつ一体に回転可能に装着
した構造となっており、該軸移動筒31bの先端部に上
記交換アーム32が固着されている。ここで、図4にお
いて、交換軸31の軸線Bより上側部分は前進して工具
を工具主軸14に装着した状態を、下側部分は後退して
工具を工具主軸14から抜き取った状態をそれぞれ示し
ている。
【0021】上記工具旋回移送機構22は、以下の構造
となっている。上記マガジン支持台25の上壁25aの
工具取り出し位置P1に臨む部分には取り出し開口25
bが形成されており、該取り出し開口25bにはシリン
ダ機構35のピストンロッド36が進退可能に対向して
いる。このシリンダ機構35は上壁25aの上面に取付
けられたブラケット38により工具取り出し位置P1に
臨む位置と、該位置から旋回軸Cを中心に90度回転し
た位置との間で回動可能に支持されており、該ブラケッ
ト38には不図示の旋回駆動機構が配設されている。
【0022】上記ピストンロッド36には大略コ字状を
なす把持部材37と押圧ピン39とが取付けられてい
る。該押圧ピン39は軸方向に移動可能にかつ下方に不
図示のばねで付勢されており、該押圧ピン39で上記工
具移送ポット26の上部を押圧することにより上記把持
部材37とで上記工具移送ポット26を把持するように
構成されている。
【0023】上記ピストンロッド36が下降すると、把
持部材37と押圧ピン39とが次工程工具T1の工具移
送ポット26を把持する位置に移動し、この状態で所要
の工具移送ポット26が工具取り出し位置P1に割り出
され、上記把持部材37と押圧ピン39とで所要の工具
移送ポット26を把持してピストンロッド36が上昇す
る。この上端位置でシリンダ部材35が旋回軸Cを中心
に90度旋回し、続いてピストンロッド36が下降す
る。これにより次工程工具T1は主軸台7の軸線と平行
をなすように工具受け渡し位置P2に旋回移送される。
【0024】上記工具移送機構23は、以下の構造とな
っている。上記サドル4上面のコラム5と交換アーム3
2との間には移送支持台45が立設固定されている。こ
の移送支持台45は図4に示すように右側に屈曲しつつ
上方に延び、かつ正面から見て前後方向に幅広の縦壁部
45aの周縁部に側壁部45bを一体に起立形成してな
る大略箱状のもので、該縦壁部45aの上端にはガイド
板46がボルト締め固定されている。このガイド板46
は工具受け渡し位置P2から工具交換位置P3に渡って
水平に延びる帯板状のものである。該ガイド板46の左
側面には上記両位置P2,P3に渡って直線状に延びる
リニアガイド47のレール47aが固定されており、該
レール47aには玉(不図示)を介在させてブロック4
7bが摺動自在に係合している。
【0025】上記縦壁部45aの下端部には回動軸48
がボルト締め固定されており、この回動軸48には移送
アーム49の下端に固着されたボス51が軸受50を介
して回動可能に装着されている。この移送アーム49は
大略角筒状の下半部49aに帯板状の上半部49bをボ
ルト締め固定したものであり、該上半部49bの上端は
カム機構53を介して上記ブロック47bに支持されて
いる。
【0026】上記カム機構53はカム溝(不図示)が形
成されたカム板54を上記ブロック47bに固定し、該
カム板54のカム溝に係合するカムフォロア55を上記
上半部49bに取付けた構造のものであり、該カム機構
53により移送アーム49の回動移動をリニアガイド4
7の直線移動に変換している。
【0027】また上記移送アーム49の回動軸48の近
傍には、軸線を前後方向にかつ水平に向けて配設された
エアシリンダ56のピストンロッド57が連結されてい
る。該ピストンロッド57の伸縮により移送アーム49
は受け渡し位置P2と工具交換位置P3との間で回動駆
動される。上記エアシリンダ56はピボット軸58を介
してブラケット59により上下揺動可能に支持されてお
り、該ブラケット59は側壁部45bに固定されてい
る。このピポット軸58を支点にエアシリンダ56が上
下揺動することによりピストンロッド57の直線移動を
許容している。
【0028】上記ブロック47bの上端部にはポット保
持部材(工具保持部材)60が接続固定されている。こ
のポット保持部材60は支持板61上に4本のガイドピ
ン62を植設した概略構造を有している。この各ガイド
ピン62は角柱状のピン本体62aの上端部に傾斜状の
案内部62cを形成した構造となっている。
【0029】上記各工具移送ポット26の外周面の前,
後2ヶ所には係合溝26a,26bが一組づつ接線方向
に切り欠き形成されており、該各係合溝26a,26b
に上記ガイドピン62が係合している。これにより工具
移送ポット26、ひいては工具Tは軸方向及び周方向に
位置決め支持されている。
【0030】次に本実施形態の工具交換装置20の動作
を説明する。刃物台本体11に装着された工具Tによる
旋削工具加工又は回転工具加工が終了すると、回転割り
出し装置10が刃物台本体11を旋回軸線Aを中心に9
0度旋回させ、加工終了工具T0を主軸台7の軸線と平
行となる工具交換位置に割り出し位置決めする。
【0031】一方、上記加工中に、上記シリンダ機構3
5のピストンロッド36が下降して把持部材37と押圧
ピン39とが工具取り出し位置P1に位置しており、工
具マガジン21が次工程の工具T1を収容した工具移送
ポット26を工具取り出し位置P1に搬送して割り出し
位置決めすると、上記把持部材37と押圧ピン39とが
該工具移送ポット26を把持し、この把持した状態でピ
ストンロッド36が上昇し、この後旋回軸Cを中心に9
0度旋回する。これにより次工程工具T1は上記主軸台
7,つまり加工終了工具T0と平行をなす主軸平行位置
に旋回され、この状態でピストンロッド36が下降す
る。すると次工程工具T1を収容する工具移送ポット2
6の係合溝26a,26bにポット保持部材60の各ガ
イドピン62が係合し、次工程工具T1(工具移送ポッ
ト)は受け渡し位置P2にてポット保持部材60に位置
決め支持される。
【0032】続いて、エアシリンダ56のピストンロッ
ド57が後退し、移送アーム49がポット保持部材60
を受け渡し位置P2から工具交換位置P3に直線移送す
る。この場合、移送アーム49の回動に伴う該移送アー
ム49の先端の上記ブロック47bに対する相対移動は
上記カムフォロア55とカム溝により吸収され、また移
送アーム49の回動に伴うエアシリンダ56の揺動はピ
ボット軸58により吸収される。
【0033】そして、交換軸31が旋回し、交換アーム
32が刃物台本体11の加工終了工具T0,及び工具交
換位置P3の次工程工具T1を把持する。この状態で交
換軸31が後退して、加工終了工具T0を工具主軸14
から抜き取るとともに次工程工具T1を工具移送ポット
26から抜き取り、続いて交換アーム32が180度回
転するとともに、前進する。すると次工程工具T1は工
具主軸14に、加工終了工具T0はポット保持部材60
に支持された工具移送ポット26にそれぞれ把持され
る。この加工終了工具T0は工具移送機構23,工具旋
回移送機構22を介して工具マガジン21の所定のポッ
ト位置に返送される。
【0034】このように本実施形態によれば、工具マガ
ジン21を各工具Tが主軸台7の軸線に対して直角方向
を向くように配設し、シリンダ機構35と不図示の旋回
機構とからなる工具旋回移送機構22により、次工程工
具T1を工具取り出し位置P1から取り出して主軸平行
位置にある刃物台本体11の加工終了工具T0と平行を
なす受け渡し位置P2に旋回搬送したので、多数本仕様
の工具マガジン21を搭載する場合の次工程工具T1の
方向転換を簡単な構造で実現でき、多品種少量生産及び
自動連続運転に対応できる。
【0035】本実施形態では、工具マガジン21を、固
定ベッド2の刃物台6の後側にて機械背面に沿うように
無端状の搬送チェーン21bを配設した構造にしたの
で、60〜180本という多数の工具Tをそれほどスペ
ースを取ることなく搭載でき、上記多品種少量生産及び
自動連続運転に対応できる。
【0036】また工具取り出し位置P1を受け渡し位置
P2及び工具交換位置P3と同じ高さ位置に設けるとと
もに、該取り出し位置P1の次工程工具T1を工具移送
ポット26ごと垂直上方に取り出し、該上端位置で90
度旋回させた後、下降させて受け渡し位置P2に旋回移
送したので、昇降移動と旋回移動だけの少ない動作でか
つスムーズに取り出し位置P1から受け渡し位置P2に
移送できる。
【0037】本実施形態によれば、移送アーム49を工
具受け渡し位置P2と工具交換位置P3との間で回動可
能に配置し、エアシリンダ56のピストンロッド57を
上記移送アーム49の回動軸48の近傍に連結し、該移
送アーム49の先端部にポット保持部材60を連結した
ので、図5に示すように、ピストンロッド57のストロ
ーク量L2をポット保持部材60の直線移動量L1に対
して短くすることができ、従来のように工具ポットの移
動量と同等以上のストロークを有するエアシリンダを配
置する場合に比べて上記エアシリンダ56の軸長さを短
くすることができ、それだけエアシリンダ56の配置ス
ペースを縮小できるとともに、コストを低減できる。
【0038】また工具ホルダ27を保持する工具移送ポ
ット26に接線方向に延びる係合溝26a,26bを切
り欠き形成し、ポット保持部材60に上記各係合溝26
a,26bに係合する4本のガイドピン62を設けたの
で、簡単な構造で次工程工具T1を位置決め支持でき、
かつ該位置決めした状態で工具交換位置P3に移送で
き、工具交換時の位置決め精度を向上できる。
【0039】なお、上記実施形態では、工具マガジン2
1に各工具Tを主軸台7の軸線と直角方向に向けて配置
し、次工程工具T1を工具旋回移送機構22により受け
渡し位置P2に旋回移送した場合を説明したが、本発明
の工具マガジンはこれに限られるものではない。図9
は、上記実施形態の他の実施形態による工具交換装置を
示す図であり、図中、図5と同一符号は同一又は相当部
分を示す。
【0040】この工具交換装置70は、工具マガジン7
1を縦長楕円状に配置するとともに、該工具マガジン7
1に各工具Tを工具交換位置に位置決めされた工具主軸
14と平行に、つまり加工終了工具T0と平行に向けて
配置して構成されている。そのため該工具マガジン71
における工具取り出し位置P1は受け渡し位置P2と一
致している。
【0041】工具移送機構を構成する移送アーム49の
回動軸48の近傍にはエアシリンダ56のピストンロッ
ド57が連結され、該移送アーム49の上端部にはポッ
ト保持部材72がカム機構を介して連結されている。こ
のポット保持部材72には工具ホルダ27を把持する把
持部73が配設されている。また移送支持台45の上壁
にはガイド板74が固定されており、該ガイド板74に
は上記ポット保持部材72の下面,上面に当接して案内
するコ字状の案内部材75が固定されている。
【0042】上記工具交換装置70によれば、移送アー
ム49の回動軸48の近傍にエアシリンダ56を連結し
たので、ピストンロッド57のストローク量をポット保
持部材72の移動量より小さくでき、上記実施形態と同
様の効果が得られる。また工具マガジン71の各工具T
の向きを主軸台と平行に配置したので、上述の工具旋回
移送機構を不要にできる。さらにポット保持部材72の
下面,上面に当接する案内部材75を配置したので、ポ
ット保持部材72をスムーズに移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による工具交換装置を備え
た複合加工旋盤の右側面図である。
【図2】上記複合加工旋盤の正面図である。
【図3】上記複合加工旋盤の刃物台の右側面図である。
【図4】上記工具交換装置の正面図である。
【図5】上記工具交換装置の全体構造を示す右側面図で
ある。
【図6】上記工具交換装置の旋回移送機構の概略背面図
である。
【図7】上記工具交換装置の工具移送ポットの位置決め
状態を示す平面図である。
【図8】上記工具移送ポットの位置決め状態を示す断面
図である。
【図9】本発明の他の実施形態による工具交換装置を示
す側面図である。
【符号の説明】 1 複合加工旋盤(工作機械) 11 刃物台本体 20,70 工具交換装置 21,71 工具マガジン 23 工具移送機構 24 工具交換機構 26 工具移送ポット 26a,26b 係合溝 28 刃具 48 回動軸 56 エアシリンダ(シリンダ機構) 62 ガイドピン T 工具 T1 次工程工具 T0 加工終了工具 P1 工具取り出し位置 P3 工具交換位置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の工具が装着され、次工程の工具を
    所定の工具取り出し位置に搬送割り出しする工具マガジ
    ンと、該工具取り出し位置の次工程工具を取り出して工
    具交換位置に移送する工具移送機構と、該工具交換位置
    の次工程工具と刃物台に装着された工具とを交換する工
    具交換機構とを備えた工作機械の工具交換装置におい
    て、上記工具移送機構を、上記工具取り出し位置と工具
    交換位置との間で回動可能に配設された移送アームと、
    該移送アームの先端部に連結され上記次工程工具を支持
    する工具保持部材と、上記移送アームに連結され該移送
    アームを回動駆動するシリンダ機構とから構成したこと
    を特徴とする工作機械の工具交換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記工具を保持する
    工具移送ポットに接線方向に延びる係合溝が形成されて
    おり、上記工具保持部材に上記係合溝に係合して上記工
    具移送ポットを軸方向及び周方向に位置決め支持するガ
    イドピンを設けたことを特徴とする工作機械の工具交換
    装置。
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