JP2004130419A

JP2004130419A - Machine tool

Info

Publication number: JP2004130419A
Application number: JP2002296159A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Suzuki; 鈴木　一史
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP3875615B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To store a large number of tools in a small space by a relatively simple configuration. <P>SOLUTION: A machine tool comprises a main spindle 12 for turning a rotary tool, a workpiece mounting table 20 for horizontally moving a workpiece with respect to the main spindle, a tool magazine 14 which is arranged on the workpiece mounting table and is able to store a plurality of rotary tools, a supporting part 15 for supporting the workpiece mounting table so as to move in the horizontal direction, and a push-up pin 52 which is arranged on the supporting part and pushes up a required rotary tool among a plurality of rotary tools stored in the tool magazine so as to project above the tool magazine by vertical movement relative to the tool magazine. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドミル、ドリル等の回転工具を複数搭載し、それらを自動交換して切削加工を行なう工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転工具を直接交換可能な主軸装置を搭載した工作機械では、予備工具は、加工機の移動テーブル或いはフレーム上に固定された工具収納台に収納されていた。
【０００３】
図４はその１例を示した図である。図４を用いて従来の工具交換方法を説明する。
（１）主軸を、把持している工具の収納位置に位置決めする。
（２）所定高さまで主軸を下降させて回転工具を工具収納台４３に挿入する。
（３）工具チャック４１をアンクランプさせて、主軸を上昇させる。
（４）主軸を、工具取出し位置に位置決めする。
（５）主軸をアンクランプ状態で下降させ、回転工具４２のシャンクと工具チャック４１を嵌合させる。
（６）工具をクランプさせて、主軸を上昇させる。
【０００４】
上記のような工具交換方法では、工具マガジンからのシャンク突出し部を把持するため、
・工具にテーパー部を設け位置決めする。
・工具シャンクに位置決めリングを圧入する。
などにより突出し量を極力揃えて取出し時の主軸の上下動作を同一にする方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら上記の工具交換方法では、主軸と隣接する回転工具との干渉を避けるため工具間隔は、主軸半径以上に離しておく必要があった。
【０００６】
また特開平７−２９０３３３号公報に記載された穴あけ機のドリル交換方法、特開２００１−１５０２７４号公報に記載された自動工具ピックアップ装置、特開２００１−１９８７６２号公報に記載された自動工具交換装置では、いずれも工具収納台からの回転工具取出しと収納専用に補助コレットを装備して、主軸と隣接する工具との干渉を避けるため、一旦取り置き台に回転工具を補助コレット装置で取り出して置く方法などが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２９０３３３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５０２７４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９８７６２号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法では、工具マガジンに収納されている工具を着脱する際、主軸との干渉を避けるため工具間隔は主軸半径より広くする必要があった。そのため、工具マガジンスペースが限られる場合、工具本数を多くするには、前述した補助コレット装置を設けて、工具マガジンから工具を取り置き台に取出してから主軸に取りつけるなどの補助装置が必要となり、交換装置が大型化かつ複雑になりコストおよびスペース面で問題があった。
【０００８】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的単純な構成で、少ないスペースに多くの本数の工具を収納できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる工作機械は、回転工具を回転させるための主軸と、該主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付テーブルと、該ワーク取付テーブルに配置され、複数の前記回転工具を収納可能な工具マガジンと、前記ワーク取付テーブルを水平方向に移動可能に支持する支持手段と、該支持手段上に配置され、前記工具マガジンとの上下方向の相対移動により、該工具マガジン内の前記複数の回転工具のうちの所望の回転工具を前記工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押し上げ手段とを具備することを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係わる工作機械において、前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブルに上下動可能に配置され、前記主軸により前記工具マガジンが下方に押し下げられることにより前記押し上げ手段が前記所望の回転工具を前記工具マガジンの上方に突出させることを特徴としている。
【００１１】
また、この発明に係わる工作機械において、前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブル上で常時上方に付勢されていることを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係わる工作機械において、前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブルに上下動可能に取り付けられた支持部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび工具交換装置を装着した工作機械の正面図、図２は側面図である。
【００１５】
図１及び図２において、工具マガジン１４は、工作機械のＹ軸テーブル１５上にＸ軸方向に移動自在に配置された、加工対象ワークを載置するワーク取付テーブル（Ｘ軸テーブル）２０上に着脱自在に取りつけられている。ワーク取付テーブル２０は、Ｙ軸テーブル１５内に配置された不図示のＸ軸駆動機構によりＸ軸方向に移動駆動される。
【００１６】
なお、Ｙ軸テーブル１５は、工作機械の基台１０に固定されたＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に移動駆動される。また、基台１０にはコラム１１が固定されており、主軸１２はコラム１１に対してＺ軸方向にスライド可能なＺ軸スライダ１３に取り付けられている。
【００１７】
図３は本発明の一実施形態に係わる工具マガジンの着脱方法を説明する図である。
【００１８】
図３のように、工具マガジン１４は、ワーク取付テーブル２０上に取り付けられた工具マガジンガイド１６に対して位置決めピン３１ａ，３１ｂでガイドされており簡単に着脱が可能である。工具マガジンガイド１６は、バネ５３ａ，５３ｂによりワーク取付テーブル２０から持ち上げられる方向に付勢されており、上から下に向けて押されることにより、バネ５３ａ，５３ｂの付勢力に抗して下方に移動することができる。
【００１９】
図４には従来例を示した。図４では主軸直径Ｄに対して干渉をさけるために回転工具４２の間隔ｓは、
ｓ＞Ｄ／２
とする必要があり、工具の搭載本数は少ない。
【００２０】
図５に示した本実施形態の工具マガジンの場合、回転工具４２は工具マガジン１４の上面より上に出ないので、回転工具４２と主軸１２の干渉がなく、回転工具間隔ｓ‘は主軸半径Ｄ／２よりも小さく設定することが可能となり、少なくとも主軸半径Ｄ／２の範囲内に２本以上の工具を搭載することが可能となる。
【００２１】
図５、図６、図７を参照して、本実施形態の工具マガジン１４による工具の交換方法を説明する。
【００２２】
回転工具４２は、工具マガジン１４に主軸半径Ｄ／２よりも小さいピッチ間隔で並んで収納されている。加工プログラムにより工具交換が指示されると、例えば図５のように交換する回転工具４２、主軸１２、プッシュピン５１、Ｙ軸テーブル１５に固定された固定ピン５２の中心軸が同軸になるように、工具マガジン１４がＸＹ軸方向に移動され位置決めされる。工具マガジン１４の移動は、ワーク取付テーブル２０を不図示のＸ軸駆動機構によりＹ軸テーブル１５に対してＸ軸方向に移動させるとともに、Ｙ軸テーブル１５をＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に移動させることにより行なわれる。
【００２３】
ＸＹ軸方向の位置決めが完了した後に、Ｚ軸スライダ１３が図６の位置まで下降する。Ｚ軸スライダ１３の下降に従い、工具マガジン１４が主軸１２によりバネ５３ａ，５３ｂの付勢力に抗して押し下げられる。工具マガジン１４内の回転工具４２はＹ軸テーブル１５に固定された固定ピン５２によりプッシュピン５１とともに工具マガジン１４に対して相対的に上昇され、回転工具４２のシャンク部が工具マガジン１４内から押出される。
【００２４】
回転工具４２のシャンクは主軸１２の工具チャック４１に嵌合する。嵌合後に工具チャック４１が回転工具４２を把持し、図７の位置までＺ軸スライダ１３が上昇して回転工具４２の主軸１２への装着が完了する。工具交換の際に、固定ピン５２と同軸上に無い他の工具は工具マガジン１４から押出されない。したがって隣接する回転工具４２と主軸１２の干渉は無くなる。よって回転工具４２の収納間隔を狭くでき、回転工具４２の収納数を増やすことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的単純な構成で、少ないスペースに多くの本数の工具を収納できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび自動工具交換装置を装着した工作機械の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび自動工具交換装置を装着した工作機械の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンの着脱方法の説明図である。
【図４】従来技術の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンを説明するための部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わる工具交換方法を説明するための部分断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わる工具取付完了を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
１０　　基台
１１　　コラム
１２　　主軸
１３　　Ｚ軸スライダ
１４　　工具マガジン
１５　　Ｙ軸テーブル
２０　　ワーク取付テーブル（Ｘ軸テーブル）
２１　　Ｙ軸駆動機構
３１ａ，３１ｂ　位置決めピン
４１　　工具チャック
４２　　回転工具
４３　　工具収納台
５１　　プッシュピン
５２　　固定ピン
５３ａ，５３ｂ　バネ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a machine tool on which a plurality of rotating tools such as end mills and drills are mounted, and these tools are automatically replaced to perform cutting.
[0002]
[Prior art]
In a machine tool equipped with a spindle device capable of directly changing a rotary tool, a spare tool is stored in a moving table of a processing machine or a tool storage table fixed on a frame.
[0003]
FIG. 4 is a diagram showing one example. A conventional tool changing method will be described with reference to FIG.
(1) The spindle is positioned at the storage position of the gripped tool.
(2) The spindle is lowered to a predetermined height, and the rotating tool is inserted into the tool storage table 43.
(3) Unclamp the tool chuck 41 and raise the spindle.
(4) Position the spindle at the tool take-out position.
(5) The spindle is lowered in the unclamped state, and the shank of the rotary tool 42 and the tool chuck 41 are fitted.
(6) Clamp the tool and raise the spindle.
[0004]
In the tool change method as described above, in order to grip the shank protrusion from the tool magazine,
・ Provide a tapered part on the tool for positioning.
・ Press the positioning ring into the tool shank.
For example, a method has been proposed in which the amount of protrusion is made as uniform as possible so that the vertical movement of the main shaft at the time of removal is the same.
[0005]
However, in the above tool changing method, the tool interval needs to be larger than the main spindle radius in order to avoid interference between the main spindle and an adjacent rotary tool.
[0006]
Also, a method for exchanging a drill of a drilling machine described in JP-A-7-290333, an automatic tool pickup device described in JP-A-2001-150274, and an automatic tool changing device described in JP-A-2001-198762 In order to avoid the interference between the main spindle and the adjacent tool, the auxiliary collet is specially equipped to take out the rotary tool from the tool storage and store it, and then remove the rotary tool from the tool storage table to the storage table with the auxiliary collet device. And so on.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-290333 [Patent Document 2]
JP 2001-150274 A [Patent Document 3]
JP 2001-198762 A [Problems to be Solved by the Invention]
In the above-mentioned conventional method, when attaching and detaching the tools stored in the tool magazine, it is necessary to make the tool interval wider than the radius of the main spindle in order to avoid interference with the main spindle. Therefore, when the tool magazine space is limited, to increase the number of tools, it is necessary to provide the auxiliary collet device described above, and to provide an auxiliary device such as taking out the tool from the tool magazine to the holding table and mounting it on the spindle. The apparatus becomes large and complicated, and there are problems in terms of cost and space.
[0008]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to enable a relatively simple configuration to accommodate a large number of tools in a small space.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a machine tool according to the present invention includes a main spindle for rotating a rotary tool, a work mounting table for moving a work horizontally with respect to the main spindle. A tool magazine disposed on the work mounting table and capable of storing a plurality of the rotating tools; a support means for supporting the work mounting table so as to be movable in a horizontal direction; and the tool magazine disposed on the support means. And a push-up means for pushing up a desired rotary tool of the plurality of rotary tools in the tool magazine so as to protrude above the tool magazine by a relative movement in the vertical direction.
[0010]
Further, in the machine tool according to the present invention, the tool magazine is arranged on the work mounting table so as to be vertically movable, and the tool spindle is pushed down by the main shaft, so that the pushing-up means holds the desired rotary tool. It is characterized in that it protrudes above the tool magazine.
[0011]
In the machine tool according to the present invention, the tool magazine is always urged upward on the work mounting table.
[0012]
Further, in the machine tool according to the present invention, the tool magazine is detachably attached to a support member which is attached to the work attachment table so as to be vertically movable.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 is a front view of a machine tool equipped with a tool magazine and a tool changing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view.
[0015]
In FIGS. 1 and 2, a tool magazine 14 is provided on a work mounting table (X-axis table) 20 which is movably arranged in the X-axis direction on a Y-axis table 15 of a machine tool and on which a work to be processed is placed. It is attached detachably. The work mounting table 20 is driven to move in the X-axis direction by an X-axis driving mechanism (not shown) arranged in the Y-axis table 15.
[0016]
The Y-axis table 15 is moved and driven in the Y-axis direction by a Y-axis drive mechanism 21 fixed to the base 10 of the machine tool. Further, a column 11 is fixed to the base 10, and the main shaft 12 is attached to a Z-axis slider 13 slidable in the Z-axis direction with respect to the column 11.
[0017]
FIG. 3 is a view for explaining a method for attaching and detaching a tool magazine according to an embodiment of the present invention.
[0018]
As shown in FIG. 3, the tool magazine 14 is guided by positioning pins 31a and 31b with respect to the tool magazine guide 16 mounted on the work mounting table 20, and can be easily attached and detached. The tool magazine guide 16 is urged by the springs 53a and 53b in a direction in which the tool magazine guide 16 is lifted from the work mounting table 20. When the tool magazine guide 16 is pressed downward from above, the tool magazine guide 16 moves downward against the urging force of the springs 53a and 53b. You can move.
[0019]
FIG. 4 shows a conventional example. In FIG. 4, in order to avoid interference with the spindle diameter D, the interval s between the rotary tools 42 is
s> D / 2
And the number of tools to be mounted is small.
[0020]
In the case of the tool magazine of the present embodiment shown in FIG. 5, the rotary tool 42 does not protrude above the upper surface of the tool magazine 14, so there is no interference between the rotary tool 42 and the spindle 12, and the interval s' between the rotary tools is the spindle radius D. / 2 can be set smaller, and two or more tools can be mounted at least within the range of the spindle radius D / 2.
[0021]
With reference to FIGS. 5, 6, and 7, a method of exchanging tools by the tool magazine 14 of the present embodiment will be described.
[0022]
The rotary tools 42 are stored in the tool magazine 14 side by side at a pitch interval smaller than the spindle radius D / 2. When a tool change is instructed by the machining program, for example, as shown in FIG. 5, the center axes of the rotating tool 42 to be changed, the main shaft 12, the push pins 51, and the fixed pins 52 fixed to the Y-axis table 15 are coaxial. Then, the tool magazine 14 is moved and positioned in the XY axis directions. The tool magazine 14 is moved by moving the work mounting table 20 in the X-axis direction with respect to the Y-axis table 15 by an X-axis driving mechanism (not shown), and moving the Y-axis table 15 in the Y-axis direction by the Y-axis driving mechanism 21. It is performed by moving.
[0023]
After the positioning in the XY-axis directions is completed, the Z-axis slider 13 descends to the position in FIG. As the Z-axis slider 13 descends, the tool magazine 14 is pushed down by the main shaft 12 against the urging force of the springs 53a and 53b. The rotating tool 42 in the tool magazine 14 is raised relative to the tool magazine 14 together with the push pin 51 by the fixing pin 52 fixed to the Y-axis table 15, and the shank portion of the rotating tool 42 is pushed out of the tool magazine 14. Is done.
[0024]
The shank of the rotary tool 42 is fitted to the tool chuck 41 of the main shaft 12. After the fitting, the tool chuck 41 grips the rotary tool 42, the Z-axis slider 13 moves up to the position in FIG. 7, and the mounting of the rotary tool 42 on the main shaft 12 is completed. At the time of tool exchange, other tools that are not coaxial with the fixing pin 52 are not pushed out of the tool magazine 14. Therefore, interference between the adjacent rotary tool 42 and the main shaft 12 is eliminated. Therefore, the storage interval of the rotating tool 42 can be narrowed, and the number of stored rotating tools 42 can be increased.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a large number of tools can be stored in a small space with a relatively simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a machine tool equipped with a tool magazine and an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a machine tool equipped with a tool magazine and an automatic tool changer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for attaching and detaching a tool magazine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional technique.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a tool magazine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view for explaining a tool changing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view for explaining completion of tool attachment according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 base 11 column 12 main shaft 13 Z-axis slider 14 tool magazine 15 Y-axis table 20 Work mounting table (X-axis table)
21 Y-axis drive mechanism 31a, 31b Positioning pin 41 Tool chuck 42 Rotary tool 43 Tool storage table 51 Push pin 52 Fixed pins 53a, 53b Spring

Claims

A spindle for rotating the rotary tool,
A work mounting table for moving a work horizontally with respect to the main spindle, and a tool magazine arranged on the work mounting table and capable of storing a plurality of the rotating tools,
Support means for supporting the work mounting table movably in the horizontal direction,
Pushing up a desired rotary tool among the plurality of rotary tools in the tool magazine so as to protrude above the tool magazine by a relative movement in the vertical direction with the tool magazine, which is disposed on the support means. Machine tool comprising:

The tool magazine is arranged on the work mounting table so as to be vertically movable, and the tool spindle is pushed down by the spindle, so that the pushing-up means causes the desired rotary tool to protrude above the tool magazine. The machine tool according to claim 1, wherein:

The machine tool according to claim 2, wherein the tool magazine is constantly biased upward on the work mounting table.

The machine tool according to claim 2, wherein the tool magazine is detachably attached to a support member that is attached to the work attachment table so as to be vertically movable.