JP2001138164A - 自動工具交換装置 - Google Patents
自動工具交換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成が簡単で安価な自動工具交換装置を提供
することである。 【解決手段】 主軸ヘッド１１に一対のアンクランプア
ーム２６を揺動可能に設け、アンクランプアーム２６の
後端に圧接ローラ３４を設け、先端に押圧ローラ３０を
設けてアンクランプ手段２５を構成する。また、工具マ
ガジン２４には、操作部材４０を設ける。工具交換の際
には主軸ヘッド１１と工具マガジン２４とを相対的に移
動し、操作部材４０によりアンクランプ手段２５を操作
して、クイックチェンジホルダ１３をクランプ、アンク
ランプ状態とし、工具交換を行なう。これにより工具マ
ガジン２４に複数のアンクランプ手段を設けなくて良く
なるので、構造が簡単になり安価になる。
することである。 【解決手段】 主軸ヘッド１１に一対のアンクランプア
ーム２６を揺動可能に設け、アンクランプアーム２６の
後端に圧接ローラ３４を設け、先端に押圧ローラ３０を
設けてアンクランプ手段２５を構成する。また、工具マ
ガジン２４には、操作部材４０を設ける。工具交換の際
には主軸ヘッド１１と工具マガジン２４とを相対的に移
動し、操作部材４０によりアンクランプ手段２５を操作
して、クイックチェンジホルダ１３をクランプ、アンク
ランプ状態とし、工具交換を行なう。これにより工具マ
ガジン２４に複数のアンクランプ手段を設けなくて良く
なるので、構造が簡単になり安価になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の自動
工具交換装置（ＡＴＣ）に関し、特に主軸と工具マガジ
ンとの相対移動により、主軸の工具ホルダと工具マガジ
ンの工具ホルダとを交換する自動工具交換装置に関す
る。
工具交換装置（ＡＴＣ）に関し、特に主軸と工具マガジ
ンとの相対移動により、主軸の工具ホルダと工具マガジ
ンの工具ホルダとを交換する自動工具交換装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動工具交換装置は、主軸に工具
ホルダを把持するクイックチェンジホルダと、主軸と正
対可能な工具マガジンと、クイックチェンジホルダをク
ランプ状態とアンクランプ状態に操作する操作手段とを
含み、工具交換時には、主軸と工具マガジンとが正対し
て主軸と工具マガジンとが相対的に移動し、その相対移
動により操作手段がクイックチェンジホルダをアンクラ
ンプ状態に操作して主軸と工具マガジンの工具ホルダを
交換していた。
ホルダを把持するクイックチェンジホルダと、主軸と正
対可能な工具マガジンと、クイックチェンジホルダをク
ランプ状態とアンクランプ状態に操作する操作手段とを
含み、工具交換時には、主軸と工具マガジンとが正対し
て主軸と工具マガジンとが相対的に移動し、その相対移
動により操作手段がクイックチェンジホルダをアンクラ
ンプ状態に操作して主軸と工具マガジンの工具ホルダを
交換していた。
【０００３】このような自動工具交換装置として例えば
特開昭５５−１１７１６号に開示のものがある。工具マ
ガジンを工作機械のＸ−Ｙテーブルに設け、その工具マ
ガジンは複数のツールアダプタ（工具ホルダ）を装着で
きるツールポットと、工具交換時に主軸のクイックチェ
ンジホルダを操作するツールアダプタ全体に渡り各ツー
ルアダプタに対応した位置に夫々爪部を有する工具交換
用爪板と、シリンダ装置とを備えていた。工具交換の際
には、工具マガジンを主軸の真下に移動した後、主軸を
降下し、そして主軸に向けてシリンダ装置により工具交
換用爪板を上昇し、クイックチェンジホルダのフランジ
を持上げて主軸からツールアダプタを開放して、工具マ
ガジンと主軸間でツールアダプタを交換していた。
特開昭５５−１１７１６号に開示のものがある。工具マ
ガジンを工作機械のＸ−Ｙテーブルに設け、その工具マ
ガジンは複数のツールアダプタ（工具ホルダ）を装着で
きるツールポットと、工具交換時に主軸のクイックチェ
ンジホルダを操作するツールアダプタ全体に渡り各ツー
ルアダプタに対応した位置に夫々爪部を有する工具交換
用爪板と、シリンダ装置とを備えていた。工具交換の際
には、工具マガジンを主軸の真下に移動した後、主軸を
降下し、そして主軸に向けてシリンダ装置により工具交
換用爪板を上昇し、クイックチェンジホルダのフランジ
を持上げて主軸からツールアダプタを開放して、工具マ
ガジンと主軸間でツールアダプタを交換していた。
【０００４】また、実開昭５７−１１８１３８号に開示
のものでは、テーブル上に工具マガジンを設け、その工
具マガジンには所定の間隔でコレット(工具ホルダ)を把
持する1対のクランプ爪が複数設けられている。工具マ
ガジンには各クランプ爪に対応して夫々工具交換用アー
ムが設けられており、これらの工具交換用アームはアー
ム回転用シリンダにより回動するようになっている。工
具交換時には、主軸を工具マガジンと正対し、シリンダ
により工具交換用アームを主軸に向けて回動すると共に
主軸を前進することで主軸のクイックチェンジホルダの
スライダを後退させてコレットを開放した後、工具マガ
ジンと主軸間でコレットを交換し、工具交換用アームを
クランプ爪側に回動して他のコレットを把持するように
なっている。
のものでは、テーブル上に工具マガジンを設け、その工
具マガジンには所定の間隔でコレット(工具ホルダ)を把
持する1対のクランプ爪が複数設けられている。工具マ
ガジンには各クランプ爪に対応して夫々工具交換用アー
ムが設けられており、これらの工具交換用アームはアー
ム回転用シリンダにより回動するようになっている。工
具交換時には、主軸を工具マガジンと正対し、シリンダ
により工具交換用アームを主軸に向けて回動すると共に
主軸を前進することで主軸のクイックチェンジホルダの
スライダを後退させてコレットを開放した後、工具マガ
ジンと主軸間でコレットを交換し、工具交換用アームを
クランプ爪側に回動して他のコレットを把持するように
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来のもので
は、工具マガジンの複数の工具保持部（夫々のツールポ
ットやクランプ爪）の夫々に対応して爪部を有する工具
交換用爪板や工具交換用アーム等のアンクランプ手段を
備えており、部品数が多く工具マガジンが複雑になり好
ましくなかった。本願発明の課題は、複数のアンクラン
プ手段を必要としない構成簡易な自動工具交換装置を提
供することである。更に本願発明の他の課題は、構造が
簡単で安価な工具マガジンを有する上記自動工具交換装
置を提供することである。
は、工具マガジンの複数の工具保持部（夫々のツールポ
ットやクランプ爪）の夫々に対応して爪部を有する工具
交換用爪板や工具交換用アーム等のアンクランプ手段を
備えており、部品数が多く工具マガジンが複雑になり好
ましくなかった。本願発明の課題は、複数のアンクラン
プ手段を必要としない構成簡易な自動工具交換装置を提
供することである。更に本願発明の他の課題は、構造が
簡単で安価な工具マガジンを有する上記自動工具交換装
置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本願発明では工作機械の主軸ヘッドに回転可能に軸
支された主軸の先端に工具ホルダを着脱可能なクイック
チェンジホルダを備え、また、工作機械に複数の工具ホ
ルダを保持可能な工具マガジンを設け、工具交換時にク
イックチェンジホルダを工具ホルダのアンクランプ状態
とクランプ状態とにアンクランプ手段により操作して、
主軸と工具マガジン間で工具ホルダを交換可能な自動工
具交換装置において、アンクランプ手段を主軸ヘッドに
設け、そのアンクランプ手段と係脱する操作部材を工具
マガジンに設け、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジ
ンの相対的な移動により、アンクランプ手段と操作部材
とが係合したときアンクランプ手段がクイックチェンジ
ホルダをアンクランプ状態とし、アンクランプ手段と操
作部材とが離反したときクイックチェンジホルダをクラ
ンプ状態とするように構成したことを特徴とする（請求
項１）。
に、本願発明では工作機械の主軸ヘッドに回転可能に軸
支された主軸の先端に工具ホルダを着脱可能なクイック
チェンジホルダを備え、また、工作機械に複数の工具ホ
ルダを保持可能な工具マガジンを設け、工具交換時にク
イックチェンジホルダを工具ホルダのアンクランプ状態
とクランプ状態とにアンクランプ手段により操作して、
主軸と工具マガジン間で工具ホルダを交換可能な自動工
具交換装置において、アンクランプ手段を主軸ヘッドに
設け、そのアンクランプ手段と係脱する操作部材を工具
マガジンに設け、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジ
ンの相対的な移動により、アンクランプ手段と操作部材
とが係合したときアンクランプ手段がクイックチェンジ
ホルダをアンクランプ状態とし、アンクランプ手段と操
作部材とが離反したときクイックチェンジホルダをクラ
ンプ状態とするように構成したことを特徴とする（請求
項１）。
【０００７】前記アンクランプ手段は、主軸を挟んで主
軸半径方向に対向し、主軸ヘッドに主軸軸線方向に揺動
可能に設けられた１対のアンクランプアームと、アンク
ランプアームの後端部に設けられて操作部材に押圧され
る押圧部と、アンクランプアームの先端に設けられてク
イックチェンジホルダをアンクランプ状態に操作する操
作部と、操作部を常にクイックチェンジホルダから離間
する方向に付勢する操作部離間用付勢部材とを備えて成
ることを特徴とする（請求項２）。
軸半径方向に対向し、主軸ヘッドに主軸軸線方向に揺動
可能に設けられた１対のアンクランプアームと、アンク
ランプアームの後端部に設けられて操作部材に押圧され
る押圧部と、アンクランプアームの先端に設けられてク
イックチェンジホルダをアンクランプ状態に操作する操
作部と、操作部を常にクイックチェンジホルダから離間
する方向に付勢する操作部離間用付勢部材とを備えて成
ることを特徴とする（請求項２）。
【０００８】また、前記押圧部には工具マガジンの操作
部材と圧接する圧接ローラが設けられていることを特徴
とする（請求項３）。
部材と圧接する圧接ローラが設けられていることを特徴
とする（請求項３）。
【０００９】また、前記操作部はクイックチェンジホル
ダのクランプスリーブを押圧する押圧ローラであること
を特徴とする（請求項４）。
ダのクランプスリーブを押圧する押圧ローラであること
を特徴とする（請求項４）。
【００１０】また、前記工具マガジンは略Ｌ字形状に形
成されており、主軸と平行な垂直壁部に操作部材を設
け、水平壁部には工具ホルダを主軸と平行に保持する工
具保持部を複数設け、工具保持部には工具ホルダを挟む
両側に工具ホルダのフランジを主軸軸線方向の移動を規
制して保持する一対のフランジ受入部を設け、一方側の
フランジ受入部には工具ホルダを他方側のフランジ受入
部に押し付ける押し付けバネを設けたことを特徴とする
（請求項５）。
成されており、主軸と平行な垂直壁部に操作部材を設
け、水平壁部には工具ホルダを主軸と平行に保持する工
具保持部を複数設け、工具保持部には工具ホルダを挟む
両側に工具ホルダのフランジを主軸軸線方向の移動を規
制して保持する一対のフランジ受入部を設け、一方側の
フランジ受入部には工具ホルダを他方側のフランジ受入
部に押し付ける押し付けバネを設けたことを特徴とする
（請求項５）。
【００１１】具体的には、押し付けバネは、バネ鋼から
成る線材の先端を工具ホルダの係合凹部に係合する略く
字形状の係合突起部に形成して成り、後端を工具保持部
に片持ち支持してあることを特徴とする（請求項６）。
成る線材の先端を工具ホルダの係合凹部に係合する略く
字形状の係合突起部に形成して成り、後端を工具保持部
に片持ち支持してあることを特徴とする（請求項６）。
【００１２】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について図
１から図７に基づいて説明する。図１に示す平面図にお
いて、工作機械１のベース２にはガイドレール３が水平
左右方向（Ｘ軸方向）に配設されており、このガイドレ
ール３に移動テーブル５がＸ軸方向に移動可能に案内さ
れている。移動テーブル５の上面には図示しないガイド
レールを介してＸ軸方向と直交する水平前後方向（Ｙ軸
方向）に移動コラム８が案内されている。移動コラム８
の前端には上下方向（Ｚ軸方向）のガイドレール９によ
り主軸ヘッド１１が昇降可能に案内されている。これら
移動テーブル５と移動コラム８と主軸ヘッド１１は夫々
図示しないサーボモータ等からなる駆動装置により駆動
される。
１から図７に基づいて説明する。図１に示す平面図にお
いて、工作機械１のベース２にはガイドレール３が水平
左右方向（Ｘ軸方向）に配設されており、このガイドレ
ール３に移動テーブル５がＸ軸方向に移動可能に案内さ
れている。移動テーブル５の上面には図示しないガイド
レールを介してＸ軸方向と直交する水平前後方向（Ｙ軸
方向）に移動コラム８が案内されている。移動コラム８
の前端には上下方向（Ｚ軸方向）のガイドレール９によ
り主軸ヘッド１１が昇降可能に案内されている。これら
移動テーブル５と移動コラム８と主軸ヘッド１１は夫々
図示しないサーボモータ等からなる駆動装置により駆動
される。
【００１３】図２、図３に示すように主軸ヘッド１１に
は主軸１２が回転可能に軸支されている。主軸１２の先
端にはクイックチェンジホルダ１３が設けられている。
主軸１２先端部の外周面には図３に示すように、主軸軸
線方向に摺動可能に摺動部材１４が嵌合され、摺動部材
１４に一体的にクランプスリーブ１５が螺着されてい
る。主軸１２に設けた止め環１２ａと摺動部材１４の間
には圧縮バネ１６が介装されており、クランプスリーブ
１５を常時上方へ付勢している。また、主軸１２の先端
部分には工具ホルダ１７のテーパ部１８が嵌合するテー
パ孔１９が形成され、また、主軸１２の先端部分には円
周方向等間隔にクランプボール（鋼球）２０が半径方向
移動可能に挿入されている。このクランプボール２０
は、前記クランプスリーブ１５の先端内周に形成された
テーパ面２１と係脱によりテーパ孔１９内に出没可能と
なっており、テーパ孔１９内へ突出したとき、工具ホル
ダ１７の把持溝６０と係合して工具ホルダ１７をホルダ
１３にクランプする。また、テーパ孔１９内には工具ホ
ルダ１７の後端の凹部２２に嵌合し、主軸１２の回転を
工具ホルダ１７に伝達する嵌合キー（嵌合ピン）２３が
一体に横架されている。
は主軸１２が回転可能に軸支されている。主軸１２の先
端にはクイックチェンジホルダ１３が設けられている。
主軸１２先端部の外周面には図３に示すように、主軸軸
線方向に摺動可能に摺動部材１４が嵌合され、摺動部材
１４に一体的にクランプスリーブ１５が螺着されてい
る。主軸１２に設けた止め環１２ａと摺動部材１４の間
には圧縮バネ１６が介装されており、クランプスリーブ
１５を常時上方へ付勢している。また、主軸１２の先端
部分には工具ホルダ１７のテーパ部１８が嵌合するテー
パ孔１９が形成され、また、主軸１２の先端部分には円
周方向等間隔にクランプボール（鋼球）２０が半径方向
移動可能に挿入されている。このクランプボール２０
は、前記クランプスリーブ１５の先端内周に形成された
テーパ面２１と係脱によりテーパ孔１９内に出没可能と
なっており、テーパ孔１９内へ突出したとき、工具ホル
ダ１７の把持溝６０と係合して工具ホルダ１７をホルダ
１３にクランプする。また、テーパ孔１９内には工具ホ
ルダ１７の後端の凹部２２に嵌合し、主軸１２の回転を
工具ホルダ１７に伝達する嵌合キー（嵌合ピン）２３が
一体に横架されている。
【００１４】また、主軸ヘッド１１の先端部分には自動
工具交換装置を後述の工具マガジン２４と共に構成する
アンクランプ手段２５が設けられている。アンクランプ
手段２５は、アンクランプアーム２６と押圧部２７と操
作部離間用付勢部材（アーム付勢バネ）２８とからなっ
ている。主軸ヘッド１１に固着されたアーム取付部材２
９に1対のアンクランプアーム２６が主軸１２を挟んで
主軸半径方向に対向し、主軸軸線方向に揺動可能にピン
２９ａで軸支されている。一対のアンクランプアーム２
６の後端は、挟着部材３１を挟んでボルト３１ａで連結
されている。
工具交換装置を後述の工具マガジン２４と共に構成する
アンクランプ手段２５が設けられている。アンクランプ
手段２５は、アンクランプアーム２６と押圧部２７と操
作部離間用付勢部材（アーム付勢バネ）２８とからなっ
ている。主軸ヘッド１１に固着されたアーム取付部材２
９に1対のアンクランプアーム２６が主軸１２を挟んで
主軸半径方向に対向し、主軸軸線方向に揺動可能にピン
２９ａで軸支されている。一対のアンクランプアーム２
６の後端は、挟着部材３１を挟んでボルト３１ａで連結
されている。
【００１５】アンクランプアーム２６の先端には操作部
３０が設けられており、操作部３０は回転自在に設けら
れた押圧ローラであり、前記クイックチェンジホルダ１
３の摺動部材１４の上面を工具ホルダ１７のアンクラン
プの際に押圧する。アンクランプアーム２６の後端に
は、押圧部２７が設けられている。押圧部２７は以下の
ように構成されている。支持部材３２はクランプアーム
２６間に架設された挟着部材３１にローラ支持部材３２
の下端部が貫挿され、その先端に螺合されたナットとに
より挟着部材３１に挟着されている。このローラ支持部
材３２の上端部分にはピン３３が設けてあり、ピン３３
には圧接ローラ３４が回転自在に軸支されている。ま
た、アーム取付部材２９とローラ支持部材３２間にアー
ム付勢バネ２８が介装されている。このアーム付勢バネ
２８は、アンクランプアーム２６の押圧ローラ３０をク
イックチェンジホルダ１３から離れる方向（図２，３で
上方）に常に付勢している。
３０が設けられており、操作部３０は回転自在に設けら
れた押圧ローラであり、前記クイックチェンジホルダ１
３の摺動部材１４の上面を工具ホルダ１７のアンクラン
プの際に押圧する。アンクランプアーム２６の後端に
は、押圧部２７が設けられている。押圧部２７は以下の
ように構成されている。支持部材３２はクランプアーム
２６間に架設された挟着部材３１にローラ支持部材３２
の下端部が貫挿され、その先端に螺合されたナットとに
より挟着部材３１に挟着されている。このローラ支持部
材３２の上端部分にはピン３３が設けてあり、ピン３３
には圧接ローラ３４が回転自在に軸支されている。ま
た、アーム取付部材２９とローラ支持部材３２間にアー
ム付勢バネ２８が介装されている。このアーム付勢バネ
２８は、アンクランプアーム２６の押圧ローラ３０をク
イックチェンジホルダ１３から離れる方向（図２，３で
上方）に常に付勢している。
【００１６】また、前記移動テーブル５上には、図１に
示すように周知のロッドレスシリンダ３５が載置されて
いる。シリンダ３５のピストンマウント（外側移動体）
３６には、マガジン取付腕３７の一端が取付けられてお
り、マガジン取付腕３７の他端には工具マガジン２４が
取付けられ、ピストンマウント３６の移動によってその
工具マガジン２４はＸ軸方向に移動可能となっている。
工具マガジン２４は図６のように断面が略Ｌ字形状をし
ており、Ｌ字形状部材３８の主軸１２と平行（Ｚ軸方
向）に延びる垂直壁部３９の上端部には図４から図６に
示すようにＹ軸方向に延びる操作部材４０が固着されて
いる。操作部材４０は主軸ヘッド１１に設けたアンクラ
ンプ手段２５を操作するもので、主軸ヘッド１１の昇降
動作時に圧接ローラ３４に圧接してアンクランプアーム
２６をクイックチェンジホルダ１３に対して揺動させる
傾斜面４１と、この傾斜面４１と連続しアンクランプア
ーム２６をクイックチェンジホルダ１３に対して押圧状
態に保つ垂直面４２とが形成されている。
示すように周知のロッドレスシリンダ３５が載置されて
いる。シリンダ３５のピストンマウント（外側移動体）
３６には、マガジン取付腕３７の一端が取付けられてお
り、マガジン取付腕３７の他端には工具マガジン２４が
取付けられ、ピストンマウント３６の移動によってその
工具マガジン２４はＸ軸方向に移動可能となっている。
工具マガジン２４は図６のように断面が略Ｌ字形状をし
ており、Ｌ字形状部材３８の主軸１２と平行（Ｚ軸方
向）に延びる垂直壁部３９の上端部には図４から図６に
示すようにＹ軸方向に延びる操作部材４０が固着されて
いる。操作部材４０は主軸ヘッド１１に設けたアンクラ
ンプ手段２５を操作するもので、主軸ヘッド１１の昇降
動作時に圧接ローラ３４に圧接してアンクランプアーム
２６をクイックチェンジホルダ１３に対して揺動させる
傾斜面４１と、この傾斜面４１と連続しアンクランプア
ーム２６をクイックチェンジホルダ１３に対して押圧状
態に保つ垂直面４２とが形成されている。
【００１７】Ｌ字形状部材３８のＸ軸方向主軸に向けて
延びる水平壁部４３には、Ｙ軸方向に工具保持部４４が
複数設けられている。各工具保持部４４は、工具ホルダ
１７を挟んで両側位置となる一対のフランジ受入部４５
を備えている。フランジ受入部４５は、水平壁面４３の
上面に取付けられた下マガジンプレート４６に、Ｘ軸方
向で主軸１２に向けて突出すると共にＹ軸方向に等間隔
に複数形成された下突出片４７と、下マガジンプレート
４６に取付けられた上マガジンプレート４８にＸ軸方向
で主軸１２に向けて突出すると共に、下突出片４７と同
一間隔で複数形成された上突出片４９とから成ってい
る。下突出片４７は、図４、図５に示すように工具ホル
ダ１７のフランジ５０に形成された平面部５０ａ，５０
ａ間の幅寸法より僅かに広い幅Ｌ１の幅広部５１と、平
面部５０ａ，５０ａ間の幅寸法より狭い幅Ｌ２の幅狭部
５２とを備えた段付形状となっている。一対の上突出片
４９間の幅も、平面部５０ａ，５０ａ間の巾寸法より狭
い幅Ｌ３になっており、フランジ受入部４５の下突出片
４７と上突出片４９間に工具ホルダ１７のフランジ５０
を受け入れた状態では、工具ホルダ１７の主軸軸線方向
の移動がフランジ５０と上下突出片４７，４９とにより
規制され、かつ、工具ホルダ１７が垂直に保持される。
延びる水平壁部４３には、Ｙ軸方向に工具保持部４４が
複数設けられている。各工具保持部４４は、工具ホルダ
１７を挟んで両側位置となる一対のフランジ受入部４５
を備えている。フランジ受入部４５は、水平壁面４３の
上面に取付けられた下マガジンプレート４６に、Ｘ軸方
向で主軸１２に向けて突出すると共にＹ軸方向に等間隔
に複数形成された下突出片４７と、下マガジンプレート
４６に取付けられた上マガジンプレート４８にＸ軸方向
で主軸１２に向けて突出すると共に、下突出片４７と同
一間隔で複数形成された上突出片４９とから成ってい
る。下突出片４７は、図４、図５に示すように工具ホル
ダ１７のフランジ５０に形成された平面部５０ａ，５０
ａ間の幅寸法より僅かに広い幅Ｌ１の幅広部５１と、平
面部５０ａ，５０ａ間の幅寸法より狭い幅Ｌ２の幅狭部
５２とを備えた段付形状となっている。一対の上突出片
４９間の幅も、平面部５０ａ，５０ａ間の巾寸法より狭
い幅Ｌ３になっており、フランジ受入部４５の下突出片
４７と上突出片４９間に工具ホルダ１７のフランジ５０
を受け入れた状態では、工具ホルダ１７の主軸軸線方向
の移動がフランジ５０と上下突出片４７，４９とにより
規制され、かつ、工具ホルダ１７が垂直に保持される。
【００１８】一対のフランジ受入部４５の一方には押し
付けバネ５３が設けられている。押し付けバネ５３は、
バネ鋼から成る直線状の線材の先端を折り曲げて、工具
ホルダ１７のフランジ５０に設けられた係合凹部５４と
係合できる略く字形状の係合突起部５５に形成してあ
る。押し付けバネ５３は、その後端がバネ挟持ネジ５６
により挟持され、上マガジンプレート４８のバネ挿通空
間５７を通って上、下突出片４７，４９間に片持ち状態
で位置している。工具保持部４４に工具ホルダ１７が保
持された状態では、図４、図５において押し付けバネ５
３は工具ホルダ１７の右側の係合凹部５４に係合して工
具ホルダ１７の左側の外面５０ａを左側の下突出片４７
の幅広部５１に押し付けている。
付けバネ５３が設けられている。押し付けバネ５３は、
バネ鋼から成る直線状の線材の先端を折り曲げて、工具
ホルダ１７のフランジ５０に設けられた係合凹部５４と
係合できる略く字形状の係合突起部５５に形成してあ
る。押し付けバネ５３は、その後端がバネ挟持ネジ５６
により挟持され、上マガジンプレート４８のバネ挿通空
間５７を通って上、下突出片４７，４９間に片持ち状態
で位置している。工具保持部４４に工具ホルダ１７が保
持された状態では、図４、図５において押し付けバネ５
３は工具ホルダ１７の右側の係合凹部５４に係合して工
具ホルダ１７の左側の外面５０ａを左側の下突出片４７
の幅広部５１に押し付けている。
【００１９】次に、自動工具交換装置による工具交換動
作について説明する。テーブル５のＸ軸移動とコラム８
のＹ軸移動及び主軸１１のＺ軸移動でワークに対して、
主軸１２のクイックチェンジホルダ１３にクランプされ
ている工具ホルダ１７の工具により同一工具で行なうべ
き加工を次々と行なう。このとき工具マガジン２４は、
移動テーブル５上のシリンダ３５により図１、図６の如
く主軸から離れた待機位置に位置された状態で主軸１２
のＸ軸方向移動により一緒に移動する。加工が終了する
と主軸１２はオリエンテーション（定位置停止）によっ
て、工具マガジン２４の工具ホルダ１７の凹部２２と主
軸１２の工具ホルダ１７の凹部２２とが同一方向を向く
ように停止される。そして、図７の（ａ）のように主軸
ヘッド１１は、主軸１２の工具ホルダ１７が工具マガジ
ン２４の、工具ホルダを保持していない工具保持部４４
と対向する位置に移動する。
作について説明する。テーブル５のＸ軸移動とコラム８
のＹ軸移動及び主軸１１のＺ軸移動でワークに対して、
主軸１２のクイックチェンジホルダ１３にクランプされ
ている工具ホルダ１７の工具により同一工具で行なうべ
き加工を次々と行なう。このとき工具マガジン２４は、
移動テーブル５上のシリンダ３５により図１、図６の如
く主軸から離れた待機位置に位置された状態で主軸１２
のＸ軸方向移動により一緒に移動する。加工が終了する
と主軸１２はオリエンテーション（定位置停止）によっ
て、工具マガジン２４の工具ホルダ１７の凹部２２と主
軸１２の工具ホルダ１７の凹部２２とが同一方向を向く
ように停止される。そして、図７の（ａ）のように主軸
ヘッド１１は、主軸１２の工具ホルダ１７が工具マガジ
ン２４の、工具ホルダを保持していない工具保持部４４
と対向する位置に移動する。
【００２０】次に図７の（ｂ）に示すようにシリンダ３
５により工具マガジン２４が主軸１２に向けて工具保持
部４４に主軸１２の工具ホルダ１７が受け入れられる位
置まで移動する。すると、工具ホルダ１７のフランジ５
０が押し付けバネ５３をＹ軸方向にたわませながらフラ
ンジ受入部４５に挿入され、その工具ホルダ１７の係合
凹部５４に押し付けバネ５３の係合突起部５５が係合し
工具ホルダ１７が工具保持部４４に保持される。この
時、操作部材４０の垂直面４２が圧接ローラ３４を押圧
し、アーム付勢バネ２８に抗してアンクランプアーム２
６を下方へ揺動し、押圧ローラ３０がクイックチェンジ
ホルダ１３の上面を押してクランプスリーブ１５を圧縮
バネ１６のバネ力に抗して押し下げ、クランプボール２
０とテーパ面２１の係合を解除してクランプボール２０
を主軸半径方向外側に移動可能とし、クイックチェンジ
ホルダ１３をアンクランプ状態とする。
５により工具マガジン２４が主軸１２に向けて工具保持
部４４に主軸１２の工具ホルダ１７が受け入れられる位
置まで移動する。すると、工具ホルダ１７のフランジ５
０が押し付けバネ５３をＹ軸方向にたわませながらフラ
ンジ受入部４５に挿入され、その工具ホルダ１７の係合
凹部５４に押し付けバネ５３の係合突起部５５が係合し
工具ホルダ１７が工具保持部４４に保持される。この
時、操作部材４０の垂直面４２が圧接ローラ３４を押圧
し、アーム付勢バネ２８に抗してアンクランプアーム２
６を下方へ揺動し、押圧ローラ３０がクイックチェンジ
ホルダ１３の上面を押してクランプスリーブ１５を圧縮
バネ１６のバネ力に抗して押し下げ、クランプボール２
０とテーパ面２１の係合を解除してクランプボール２０
を主軸半径方向外側に移動可能とし、クイックチェンジ
ホルダ１３をアンクランプ状態とする。
【００２１】次に、図７の（ｃ）に示すように主軸１２
を上昇すると、クランプボール２０が把持溝６０から半
径方向外方へ押出されて主軸１２から工具ホルダ１７が
抜き取られる。このとき、上昇に共なって操作部材４０
と圧接ローラ３４とは離間してアンクランプアーム２６
が上方へ揺動し、圧縮バネ１６によりクランプスリーブ
１５が上昇して再びクランプボール２０が工具ホルダ１
７を把握する方向に移動するが、垂直面４２と圧接ロー
ラ３４との圧接状態は、クランプボール２０が工具ホル
ダ１７の把持溝６０からはずれた状態となるまで保たれ
る。
を上昇すると、クランプボール２０が把持溝６０から半
径方向外方へ押出されて主軸１２から工具ホルダ１７が
抜き取られる。このとき、上昇に共なって操作部材４０
と圧接ローラ３４とは離間してアンクランプアーム２６
が上方へ揺動し、圧縮バネ１６によりクランプスリーブ
１５が上昇して再びクランプボール２０が工具ホルダ１
７を把握する方向に移動するが、垂直面４２と圧接ロー
ラ３４との圧接状態は、クランプボール２０が工具ホル
ダ１７の把持溝６０からはずれた状態となるまで保たれ
る。
【００２２】次に、主軸１２は新たな工具ホルダ１７の
直上へ移動し、図７の（ｂ）に示すように、新たな工具
ホルダ１７に向けて降下して操作部材４０と圧接ローラ
３４との圧接によりクイックチェンジホルダ１３をアン
クランプ状態とし、クイックチェンジホルダ１３に工具
ホルダ１７が挿入される。
直上へ移動し、図７の（ｂ）に示すように、新たな工具
ホルダ１７に向けて降下して操作部材４０と圧接ローラ
３４との圧接によりクイックチェンジホルダ１３をアン
クランプ状態とし、クイックチェンジホルダ１３に工具
ホルダ１７が挿入される。
【００２３】そして、図７の（ａ）に示すようにロッド
レスシリンダ３５の動作で工具マガジン２４が主軸１２
から離れて再び待機位置に移動すると、操作部材４０と
圧接ローラ３４とが離れ、アーム付勢バネ２８によりク
イックチェンジホルダ１３上面から押圧ローラ３０が離
れ、クランプスリーブ１５がばね力で上昇してクランプ
ボール２０が工具ホルダ１７の保持溝６０に入り込んで
クイックチェンジホルダ１３により新たな工具ホルダ１
７がクランプ状態となると共に、押し付けバネ５３と係
合凹部５４との係合が外れて工具マガジン２４から工具
ホルダ１７が抜き取られて、主軸１２に工具ホルダ１７
が保持され、工具交換動作が完了する。
レスシリンダ３５の動作で工具マガジン２４が主軸１２
から離れて再び待機位置に移動すると、操作部材４０と
圧接ローラ３４とが離れ、アーム付勢バネ２８によりク
イックチェンジホルダ１３上面から押圧ローラ３０が離
れ、クランプスリーブ１５がばね力で上昇してクランプ
ボール２０が工具ホルダ１７の保持溝６０に入り込んで
クイックチェンジホルダ１３により新たな工具ホルダ１
７がクランプ状態となると共に、押し付けバネ５３と係
合凹部５４との係合が外れて工具マガジン２４から工具
ホルダ１７が抜き取られて、主軸１２に工具ホルダ１７
が保持され、工具交換動作が完了する。
【００２４】このように工具ホルダ１７の交換の際に
は、クイックチェンジホルダ１３が主軸ヘッド１１に設
けたアンクランプ手段２５と工具マガジン２４の操作部
材４０とによりクランプ、アンクランプ状態にされるの
で、工具マガジンの複数の工具保持部夫々にアンクラン
プ手段を設けたものに比べて部品数を少なくすることが
でき、構成が簡単となる。また、片持ちはり状の押し付
けバネ５３によって工具マガジン２４に工具ホルダ１７
を保持するので、開閉する爪により工具ホルダを保持す
るものに比べ、構造が簡単になる。
は、クイックチェンジホルダ１３が主軸ヘッド１１に設
けたアンクランプ手段２５と工具マガジン２４の操作部
材４０とによりクランプ、アンクランプ状態にされるの
で、工具マガジンの複数の工具保持部夫々にアンクラン
プ手段を設けたものに比べて部品数を少なくすることが
でき、構成が簡単となる。また、片持ちはり状の押し付
けバネ５３によって工具マガジン２４に工具ホルダ１７
を保持するので、開閉する爪により工具ホルダを保持す
るものに比べ、構造が簡単になる。
【００２５】本願実施の形態では、工具マガジン２４を
主軸１２と一緒に移動テーブル５上に設けて主軸１２と
一体的に移動可能としているので、工具交換時の主軸１
２と工具マガジン２４との相対的な移動距離が短く、工
具交換時間を短くできて好適である。尚、本願実施の形
態では、工具マガジン２４が主軸１２に向けて移動する
もので説明したが、工具マガジン２４をベース２上に固
定し、主軸１２の移動のみにより工具ホルダ１７の交換
を行なうようにしても良い。また、工具マガジンは、工
具保持部を直線状に設けなくても良く、また、工具マガ
ジンを複数設けても良い。
主軸１２と一緒に移動テーブル５上に設けて主軸１２と
一体的に移動可能としているので、工具交換時の主軸１
２と工具マガジン２４との相対的な移動距離が短く、工
具交換時間を短くできて好適である。尚、本願実施の形
態では、工具マガジン２４が主軸１２に向けて移動する
もので説明したが、工具マガジン２４をベース２上に固
定し、主軸１２の移動のみにより工具ホルダ１７の交換
を行なうようにしても良い。また、工具マガジンは、工
具保持部を直線状に設けなくても良く、また、工具マガ
ジンを複数設けても良い。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本願発明では、主軸に１つ
のアンクランプ手段を設けて、主軸と工具マガジンとの
相対的な移動によって工具交換を行なうので、従来の自
動工具交換装置のように工具マガジンに各工具保持部に
対応してクイックチェンジホルダを操作するアンクラン
プ手段を複数設けることが不要になり、構造が簡単とな
って安価になる。また、工具マガジンの工具保持部は、
工具ホルダのフランジを主軸軸線方向への移動を規制し
て保持するフランジ受入部とフランジをフランジ受入部
に押し付ける押し付けバネとからなるので、従来の工具
マガジンのように開閉する一対のクランプ爪で保持する
ものに比べ、構造簡易となる。
のアンクランプ手段を設けて、主軸と工具マガジンとの
相対的な移動によって工具交換を行なうので、従来の自
動工具交換装置のように工具マガジンに各工具保持部に
対応してクイックチェンジホルダを操作するアンクラン
プ手段を複数設けることが不要になり、構造が簡単とな
って安価になる。また、工具マガジンの工具保持部は、
工具ホルダのフランジを主軸軸線方向への移動を規制し
て保持するフランジ受入部とフランジをフランジ受入部
に押し付ける押し付けバネとからなるので、従来の工具
マガジンのように開閉する一対のクランプ爪で保持する
ものに比べ、構造簡易となる。
【図１】工作機械の概要を示す平面図である。
【図２】主軸の側面図である。
【図３】主軸の一部を断面にした正面図である。
【図４】工具マガジンの平面図である。
【図５】図４のV−V線断面図である。
【図６】図４のVI−VI線断面図である。
【図７】工具ホルダの交換を示す動作説明図である。
１１ 主軸ヘッド １２ 主軸 １３ クイックチェンジホルダ １７ 工具ホルダ ２４ 工具マガジン ２５ アンクランプ手段 ２６ アンクランプアーム ２８ 操作部離間用付勢部材 ３０ 押圧ローラ ３４ 圧接ローラ ３９ 垂直壁部 ４０ 操作部材 ４３ 水平壁部 ４４ 工具保持部 ４５ フランジ受入部 ５０ フランジ ５３ 押し付けバネ ５４ 係合凹部 ５５ 係合突起部
Claims (6)
- 【請求項１】 工作機械の主軸ヘッドに回転可能に軸支
された主軸の先端に工具ホルダを着脱可能なクイックチ
ェンジホルダを備え、また、工作機械に複数の工具ホル
ダを保持可能な工具マガジンを設け、工具交換時にクイ
ックチェンジホルダを工具ホルダのアンクランプ状態と
クランプ状態とにアンクランプ手段により操作して、主
軸と工具マガジン間で工具ホルダを交換可能な自動工具
交換装置において、アンクランプ手段を主軸ヘッドに設
け、そのアンクランプ手段と係脱する操作部材を工具マ
ガジンに設け、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジン
の相対的な移動により、アンクランプ手段と操作部材と
が係合したときアンクランプ手段がクイックチェンジホ
ルダをアンクランプ状態とし、アンクランプ手段と操作
部材とが離反したときクイックチェンジホルダをクラン
プ状態とするように構成したことを特徴とする自動工具
交換装置。 - 【請求項２】 アンクランプ手段は、主軸を挟んで主軸
半径方向に対向し、主軸ヘッドに主軸軸線方向に揺動可
能に設けられた１対のアンクランプアームと、アンクラ
ンプアームの後端部に設けられて操作部材に押圧される
押圧部と、アンクランプアームの先端に設けられてクイ
ックチェンジホルダをアンクランプ状態に操作する操作
部と、操作部を常にクイックチェンジホルダから離間す
る方向に付勢する操作部離間用付勢部材とを備えて成る
ことを特徴とする請求項１記載の自動工具交換装置。 - 【請求項３】 押圧部には工具マガジンの操作部材と圧
接する圧接ローラが設けられていることを特徴とする請
求項２記載の自動工具交換装置。 - 【請求項４】 操作部はクイックチェンジホルダのクラ
ンプスリーブを押圧する押圧ローラであることを特徴と
する請求項２又は３記載の自動工具交換装置。 - 【請求項５】 工具マガジンは略Ｌ字形状に形成されて
おり、主軸と平行な垂直壁部に操作部材を設け、水平壁
部には工具ホルダを主軸と平行に保持する工具保持部を
複数設け、工具保持部には工具ホルダを挟む両側に工具
ホルダのフランジを主軸軸線方向の移動を規制して保持
する一対のフランジ受入部を設け、一方側のフランジ受
入部には工具ホルダを他方側のフランジ受入部に押し付
ける押し付けバネを設けたことを特徴とする請求項１か
ら４何れか１項記載の自動工具交換装置。 - 【請求項６】 押し付けバネは、バネ鋼から成る線材の
先端を工具ホルダの係合凹部に係合する略く字形状の係
合突起部に形成して成り、後端を工具保持部に片持ち支
持してあることを特徴とする請求項５記載の自動工具交
換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32813399A JP4324949B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 自動工具交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32813399A JP4324949B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 自動工具交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001138164A true JP2001138164A (ja) | 2001-05-22 |
| JP4324949B2 JP4324949B2 (ja) | 2009-09-02 |
Family
ID=18206871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32813399A Expired - Fee Related JP4324949B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 自動工具交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4324949B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8097674B2 (en) * | 2007-12-31 | 2012-01-17 | Bridgestone Corporation | Amino alkoxy-modified silsesquioxanes in silica-filled rubber with low volatile organic chemical evolution |
| CN109158936A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-08 | 浙江理工大学瓯海研究院有限公司 | 一种换刀机构 |
| JP6563622B1 (ja) * | 2018-09-06 | 2019-08-21 | ヤマザキマザック株式会社 | 工具保管装置、工作機械及び複合加工機械 |
| CN114055223A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-02-18 | 中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司 | 一种直线刀库卡爪 |
| CN114310425A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 广东普拉迪科技股份有限公司 | 一种平置式刀库快速换刀结构及其换刀方法 |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32813399A patent/JP4324949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8097674B2 (en) * | 2007-12-31 | 2012-01-17 | Bridgestone Corporation | Amino alkoxy-modified silsesquioxanes in silica-filled rubber with low volatile organic chemical evolution |
| JP6563622B1 (ja) * | 2018-09-06 | 2019-08-21 | ヤマザキマザック株式会社 | 工具保管装置、工作機械及び複合加工機械 |
| WO2020049701A1 (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-12 | ヤマザキマザック株式会社 | 工具保管装置、工作機械及び複合加工機械 |
| US11919107B2 (en) | 2018-09-06 | 2024-03-05 | Yamazaki Mazak Corporation | Tool storage, machine tool, hybrid working machine |
| CN109158936A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-08 | 浙江理工大学瓯海研究院有限公司 | 一种换刀机构 |
| CN114055223A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-02-18 | 中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司 | 一种直线刀库卡爪 |
| CN114055223B (zh) * | 2021-12-01 | 2023-06-09 | 中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司 | 一种直线刀库卡爪 |
| CN114310425A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 广东普拉迪科技股份有限公司 | 一种平置式刀库快速换刀结构及其换刀方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4324949B2 (ja) | 2009-09-02 |
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