JP2003094273A - 自動工具交換装置 - Google Patents
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 円環形の工具マガジン21に複数のポッ
ト19を着脱可能に保持し、交換すべき工具の収納され
たポット19を所定位置39に割り出した後、ポット旋
回手段を用いてそのポット19を工具マガジン21の内
側へ90°旋回させて交換すべき工具の軸線を主軸7と
平行にし、交換アーム23の進退動作と回転動作によっ
て工具交換を行う。工具交換後ポット19を逆方向に旋
回させて工具マガジン21へ戻す。
Description
等の工作機械の主軸と複数の工具を収納した工具マガジ
ンとの間で、工具を自動的に交換する自動工具交換装置
に関する。
マシニングセンタ等の工作機械の自動工具交換装置とし
て、特開平8−323575号公報に開示されている形
式のものがある。これは、コラム側面に設けられ、周回
軌道に沿って工具を収納した複数のポットが所定位置に
割り出し可能に周回する工具マガジンと、所定位置に割
り出されたポットの工具を一方のグリッパで把持してポ
ットから抜き出し、工具マガジンの周回軌道の外側へ9
0°旋回することによって他方のグリッパで主軸に装着
された工具を把持し、新旧工具の交換を行う交換アーム
とで構成されている。交換アームが90°旋回せず、別
に設けたサブアームが90°旋回してポットを工具マガ
ジンから交換位置まで予め移動させておき、その後交換
アームで主軸との間で工具交換を行うタイプもある。い
ずれのタイプでも、工具マガジン周回軌道の外側へ交換
すべき工具又はポットを90°旋回させる構造をとって
いる(以上第1の従来技術)。
8号公報に開示の自動工具交換装置がある。これはコラ
ム側面に複数のポットを有した円環状の工具マガジンが
外周をローラで回転支持されており、工具マガジン中央
の空間部で交換アームがいろいろな動作をして主軸との
間で工具交換するものである。その交換アームの動作
は、工具マガジンの工具の把持、工具のポットからの抜
き差し、交換アームの90°旋回、主軸に装着された工
具の把持、工具の主軸からの抜き差し、及び新旧工具の
位置の入れ換えのための回転である。交換アームにこの
ような多種動作を行わせるための機構が工具マガジン近
傍に設けられている。
1228号公報に開示の自動工具交換装置がある。これ
は円形の工具マガジンに、平面的に、工具先端が円の中
心を向くよう放射状に工具を配置し、その工具マガジン
を加工領域を囲むスプラッシュガードの天井に設け、交
換すべき工具を工具マガジンから交換位置まで降ろし、
その位置で交換アームにより主軸との間で工具交換する
ものである。
工具マガジンの周回軌道の外側へ工具又はポットを90
°旋回させて主軸との間で工具交換を行うため、工具交
換動作のための空間が工具マガジンの外部にも必要とな
り、省スペースに反する問題点がある。第2の従来技術
では、第1の従来技術の問題点はなくなるが、従来技術
の説明で述べたように、交換アームが何種類もの動作を
しなければならず、交換アームの構造が複雑化、大形化
するという問題がある。第3の従来技術では、第1及び
第2の従来技術の問題点はなくなるが、工具を平面内に
放射状に配置するため、同一直径の工具マガジンでは、
円盤面に垂直に工具を配置する構成に比べ、収納工具本
数が少なくなるという問題点がある。
ることを技術課題としており、周回割り出し可能な複数
のポットに工具を収納した工具マガジンと主軸との間で
工具の交換を行う自動工具交換装置において、機構の簡
単な、コンパクトな自動工具交換装置を提供することを
目的とする。
は、ポットが周回割り出し可能な工具マガジンとし、交
換すべきポットを工具マガジンの内側に旋回させて、旋
回したポットの工具の軸線と主軸とを平行にし、その旋
回したポットの工具と主軸の工具とを交換アームで交換
するという構成をとったものである。すなわち本発明
は、工作機械の主軸と工具マガジンとの間で工具を自動
的に交換する自動工具交換装置において、工具を収納す
る複数のポットが周回軌道に沿って周回し、割り出し可
能に設けられた工具マガジンと、所定位置に割り出され
たポットの軸線が前記主軸と平行になるように前記工具
マガジンの内側に旋回させるポット旋回手段と、前記旋
回したポットと工具交換位置に位置決めされた前記主軸
との間で工具を把持し工具の交換を行う交換アームとを
具備する自動工具交換装置を要旨とする。
に沿って複数のポットが着脱可能に保持されてなり、前
記円環形部材の外周部をローラで回転支持して回転割り
出しアクチュエータに接続して構成するのが好しい。本
発明は上記のように構成されるので、工具マガジンのポ
ットの周回軌道内側のスペースを工具交換動作のために
利用でき、しかもポットの旋回動作だけで交換すべきポ
ットの工具の軸線と主軸とが平行となり、あとは周知の
ダブルグリッパ方式等の工具交換アームで新旧工具の交
換を行え、機構が簡単なコンパクトな自動工具交換装置
が得られる。
の好ましい実施形態を説明する。図1は、本発明の自動
工具交換装置を有した工作機械の左側面図、図2は、図
1の平面図、図3は、本発明の自動工具交換装置の主要
部を示した部分斜視図、図4は、ポットがマガジン本体
から旋回した位置に位置決めされた状態を示す部分斜視
図、図5は、ポット旋回手段を説明する斜視図である。
の後部の上部でX軸方向に移動するコラム3、コラム3
内を上下のY軸方向に移動する主軸頭5、主軸頭5に回
転可能に内蔵され、先端に工具を装着する主軸7、ベッ
ド1の前部の上部で主軸7の軸線方向であるZ軸方向に
移動するテーブル9、テーブル9上に着脱可能に載置さ
れるパレット11、ベッド1の最前部に取り付けられ、
交換するパレット13を載置し、図示しないパレット交
換アームでパレット11と13とを水平面内の旋回動作
で交換するパレット交換装置15、ベッド1の左側面に
取り付けられ、工具17を収納する複数のポット19を
有する工具マガジン21及び工具マガジン21の工具と
主軸7の工具とを交換する交換アーム23を備えた工具
交換装置25で基本的に構成されている。そしてパレッ
ト11に固定されたワークと主軸7に装着した工具との
間でX,Y,Z軸の相対移動を与えて、工具交換装置2
5によって適宜工具交換を行いワークを加工する。1つ
のワークが加工されるとパレット交換装置15によって
新しいワークの固定されたパレット13がテーブル9上
に載置され、次の加工が行われる。
する。ベッド1の左側面に取り付けられたフレーム29
の4箇所にローラ31を設け、円環状をしたマガジン本
体33を回転支持する。マガジン本体33は、ベルト、
チェーン、歯車等の適宜手段を用いてモータ35等のア
クチュエータに接続し、回転割り出し可能になってい
る。マガジン本体33の円環内周部には、板ばねでなる
ポット保持具37が複数個配置され、ポット19を着脱
可能に保持している。ポット19は、図示しない周知の
保持手段を用いて工具17を着脱可能に収納している。
は、フレーム29に設けられたシリンダ装置41で挟持
され、旋回軸43を中心としてシリンダ装置45によっ
て工具マガジン21の内側へ向って90°旋回する。そ
の時、ポット19は板ばねでなるポット保持具37から
強制的に引き抜かれ、工具マガジン21の内側に設けら
れたレスト47に当接して位置決めされる。このとき、
ポット19内の工具の軸線は主軸7と平行となる。
ピストンに連結された可動部材41aを進退させてポッ
ト19を挟持部材41bと41cによって挟み込み、キ
ー溝とキーとが係合する等の適宜手段を用いてポット1
9が容易に脱落しないように、かつ常に正確な位置に挟
持できるように構成されている。シリンダ装置45は、
ピストンロッド45aの先端がシリンダ装置41の底部
にピボット結合され、ピストンロッド45aがシリンダ
装置45に引き込まれる動作によってポット19を挟持
したシリンダ装置41全体が旋回軸43を中心にして9
0°旋回する。
めされたポット19の工具と工具交換位置に位置決めさ
れた主軸7の工具とを交換する交換アーム23も設けら
れている。交換アーム23は、その両端部に工具を把持
するグリッパ49、49を有し、図3の矢印51、52
の方向(主軸の軸線方向)に所定距離進退する運動と、
矢印53、54の方向に(主軸の軸線と垂直な平面内
で)90°又は180°回転する運動が可能である。こ
の機構はカムやシリンダ装置を用いた周知のものなので
説明を省略する。交換アーム23は通常図示のように2
つのグリッパ49、49が上下にあるような姿勢をとっ
ており、工具交換指令があると(図3参照)、矢印53
の方向に90°回転して下側のグリッパ49がレスト4
7にあるポット19の工具を把持し、同時に上側のグリ
ッパ49が主軸7に装着されている工具を把持できるよ
うに交換アーム23は設けられている。
マガジン21の各ポット19には、必要な工具が予め収
納されており、主軸7には最初に使用される工具が装着
されている。そして次に使用する工具が収納されている
ポット19が所定位置39に割り出される。そしてシリ
ンダ装置41及び45によって当該ポット19が90°
旋回してレスト47に位置決めされ、待機する。工具交
換指令が発せられると交換アーム23が90°回転し、
グリッパ49、49はレスト47に待機しているポット
19の新工具と主軸7に装着されている旧工具とを同時
に把持する。次いで交換アーム23は矢印51の方向に
進出してポット19から工具を抜き出すと同時に主軸7
から工具を抜き出す。そして交換アーム23は矢印53
の方向に180°回転し、矢印52の方向に後退し、新
工具を主軸7に装着すると同時に旧工具をポット19に
収納する。交換アーム23は矢印54の方向に90°回
転し、シリンダ装置41、45は90°旋回し、当該ポ
ット19を所定位置39の空いているポット保持具37
に強制的に押し込み、板ばね力でポットを保持させる。
シリンダ装置41がポット19の挟持を解除した後、モ
ータ35が回転し、次に使用する工具の収納されたポッ
ト19を所定位置39に割り出す。その後は上述と同様
の順序で工具交換が行われる。
ト19を旋回させる構成にしたため、従来技術1の工具
マガジンの位置(図2の破線で示した位置)より大幅に
前方へ工具マガジンを設置できる。すると従来、工具マ
ガジンのあった位置(図2の破線で示した位置)に油圧
ユニットや油温制御装置などのマシニングセンタに必要
な周辺機器が設置でき、マシニングセンタ全体としての
設置面積を小さくできる。油圧ユニットや油温制御装置
などの周辺機器は、本発明の工具マガジンが設置してあ
るマシニングセンタの前側に近い場所には、見ばえ等の
理由で配置しにくかったものである。
説明したが工具を収納したポットが長円形、楕円形、コ
ーナの丸い多角形等無端の周回軌道に沿って周回する形
式の工具マガジンでも同様な構成がとれる。また横形の
主軸に限らず立形の主軸を有した工作機械にも適用可能
である。その場合、工具マガジンの最上部を所定位置に
定め、所定位置のポットを工具マガジンの内側へ旋回さ
せ、旋回後の工具軸線と立形主軸とが平行になるように
構成すれば良い。もちろん交換アームも上下方向の進退
動作と水平面内の回転動作が行えるように設けるもので
ある。
軌道の内側へ旋回させる機構及び周知の交換アームとい
う簡単かつコンパクトな構造で自動工具交換装置を実現
できた。そして工具マガジンの設置位置を従来より大幅
に工作機械前側に移動することができ、従来工具マガジ
ンが設置されていた場所に他の周辺機器を設置して工作
機械全体としての設置スペースの縮小化が図れた。
左側面図である。
分斜視図である。
決めされた状態を示す部分斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 工作機械の主軸と工具マガジンとの間で
工具を自動的に交換する自動工具交換装置において、 工具を収納する複数のポットが周回軌道に沿って周回
し、割り出し可能に設けられた工具マガジンと、 所定位置に割り出されたポットの軸線が前記主軸と平行
になるように前記工具マガジンの内側に旋回させるポッ
ト旋回手段と、 前記旋回したポットと工具交換位置に位置決めされた前
記主軸との間で工具を把持し工具の交換を行う交換アー
ムと、 を具備することを特徴とした自動工具交換装置。 - 【請求項2】 前記工具マガジンは、円環形部材に沿っ
て複数のポットが着脱可能に保持されてなり、前記円環
形部材の外周部をローラで回転支持して回転割り出しア
クチュエータに接続した請求項1に記載の自動工具交換
装置。
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