JP2005111660A - 工具取り扱いデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】より自在な活用と、工具の取替えに要する時間の短縮とを可能にする、工作機械用の工具取り扱いデバイスを提供すること。
【解決手段】本発明の主題は、工作機械の工具取り扱いデバイスであって、モータよって少なくとも２つの座標軸線に沿って移動可能な支持構造物８、１１、１２と、支持構造物に取り付けられた把持装置１５とを備え、把持装置の把持器２０は、相互に対して旋回可能な２つの把持鉤爪３８、４０、並びに、把持鉤爪３８、４０をそれらの閉鎖姿勢に固定するロック機構５７、６０を備えるデバイスに関する。把持器２０は、工具ポスト５の側方からの挿入及び引き出しのための、正反対に対向する２つの開口部５０、５１を備え、動作要素４２、４５が設けられて、これらが、２つの開口部５０、５１の一方を通した工具ポスト５の挿入及び及び引き出し中、２つの前記把持鉤爪３８、４０を旋回させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の工具取り扱いデバイスであって、モータによって少なくとも２つの座標軸線において移動可能な支持構造物と、前記支持構造物に取り付けられた把持装置とを備え、前記把持装置の把持器が、相互に対して旋回可能な２つの把持鉤爪、並びに把持鉤爪をそれらの閉鎖位置でロックする掛金機構を備えるデバイスに関する。

そのような取り扱いシステムは、多様な工具を備えた、工作機械、特にフライス盤、ボール盤、並びにワークセンタ用の工具マガジンに関連して使用される。取り扱いデバイスを用いて、例えばピック・アップの原則に従って、工作機械のそれぞれのワークスピンドルにおいて直接工具交換は可能であるが、取り扱いデバイスの好ましい使用分野は、複雑な工具マガジンからの工具の移送と、工具交換装置への工具の転送と、その逆を行うことである。いわゆる棚式マガジンでは、工具は上下に配置された棚であって、いわゆる工具用円錐体として通常形成された工具ポストを備えた棚に配設され、各棚それぞれが、それぞれの工具ポストが挿入される複数の工具収容部を含んでいる。工作機械の作業工程に従って、後続の機械加工作業用に選択された工具に、プログラムに記憶されたその棚位置に、取り扱いシステムが接近し、その把持器が、それぞれの工具ポストを把持し、それを転送位置へと移送し、そこで工具ポストが工具交換装置に転送され、必要に応じて、使用された工具が、工具交換装置から取り出され、棚式マガジンのそれぞれの空きスペースに収容される。上記の作業に対して、多様な把持装置を備えた様々な取り扱いシステムが知られている。しかし、それらのいずれのシステムでも、把持器は、工具ポストへの一方側のアクセスのためにしか設計されておらず、即ち、それらの把持鉤爪は、１つの側方開口部を画定し、そこを通して工具ポストが把持器に挿入され、反対方向に把持器から引き出される。把持器のこの一側アクセス特性では、複雑なマガジン、例えば複数の列を備えた棚式マガジンを使用した場合、把持器の動きは複雑になる。

本発明の目的は、より自在な汎用性と、工具の取替えに要する時間の短縮とを可能にする、工作機械用の工具取り扱いデバイスを提供することにある。

本発明によれば、前記目的は請求項１の特徴によって解決される。

本発明による工具取り扱いデバイスでは、把持器は、側方からの工具ポストの挿入、及び引き出しのための、正反対に対向する２つの開口部を備える。このようにして、工具ポスト、例えば工具用円錐体を、一方側から一方の開口部を通して把持器に挿入し、他方側の開口部を通して引き出して、他のデバイス、例えば、工具交換装置又はワークスピンドルに転送することができる。転送作業中及び移送作業中は、それぞれの工具ポストは把持器にしっかりと保持されなければならないので、本発明によれば、把持器の２つの把持鉤爪を旋回させる動作要素が提供され、これらが、望ましくは、２つの開口部の一方を通した挿入又は引き出し中、把持鉤爪を、その閉鎖位置へと自動的に旋回させる。

好都合に、把持鉤爪それぞれに、動作要素が１つずつ割り当てられるが、これらの動作要素は、把持器に設けられた少なくとも１つの駆動ストッパを備えることができ、それは、工具ポストの側方移動路内に突出し、少なくとも一方の鉤爪に運動学的に結合される。このようにして、動作要素は、把持器内への工具ポストの挿入移動中に作動されると共に、工具ポストの上方端セクションの輪形状カラーが動作要素の駆動ストッパへ滑動接触することによっても作動され、それぞれの把持鉤爪が、その運動学的結合によって旋回される。同じことが、工具ポストの把持器からの引き出しにも当てはまり、動作要素が作動され、把持鉤爪と共に外向きに旋回されて、この場合も同様に、上記の輪形状カラーの駆動ストッパへの滑動接触によって、工具ポストを開放する。

把持鉤爪は、駆動部、例えば、圧力シリンダと、少なくとも１つのセンサとを備えた動作要素であって、このセンサが、工具ポストの挿入中又は引き出し中に工具ポストを検出すると共に把持器内でその存在をも検出する動作要素によって、工具ポストを把持し又は開放するために内及び外に旋回されてもよい。そのような圧力駆動部を制御するために、都合よく機械制御が使用される。

重量の大きな工具による大きな慣性力がある場合でも有効となる、把持器での信頼のおける締め付けを、有利に保証することができるのが、ロック機構であって、これは、それぞれの把持鉤爪をその閉鎖位置で固定するそれぞれのピンを備える圧力シリンダを有する。ここで、重量のより大きな工具を含む工具ポストの回転を、より速度の高い移送運動中でも防止する追加の要素をロック装置が備える時、ロック機構は特に有利である。この目的のために、実施例では、ロック機構は回転を防止する要素を含み、その要素は、把持器が閉鎖される時、共通の工具ポストの最上部のカラーに設けられた凹所と係合するピンとして形成される。

本発明の実施例によれば、把持装置は、正反対に対向する２つの支持体を含み、それらは、垂直に、それらの縦軸線に関して左右対称に配設され、そこでは、動作要素を含む把持鉤爪が旋回可能に支持され、またロック機構が配設される。上方支持プレートによって、相互に固定して連結された前記支持体は、それ自体が堅固なハウジング複合体を形成し、標準化された工具ポストを収容するのに充分な広さの内側空間を備える。把持構造物の前記ハウジング複合体は、モータによって旋回可能な支持アームの自由端に取り付けられることが好ましい。同じ角度位置で工具ポストを棚の空間から引き出し、工具交換装置に移送することができるように、前記支持アームの旋回運動中、一旦把持された工具ポストの回転位置を維持するために、差動歯車が設けられ、これが、支持アームの旋回運動中、把持器の回転位置を一定、即ち、不変に保つ。

本発明の好ましい実施例を、図面を参照して以下に詳しく述べる。

図１に示すシステムは、ワークセンタ並びにプログラム制御のボール盤及びフライス盤で使用するために設計された棚式マガジン１を備える。この場合、マガジンは、４つの水平棚２のそれぞれに、複数の半円形状の収容部を備え、収容部は、１つの工具４を含む工具ポスト５に対して、正面側に開く。棚式マガジン１は、フレーム構造として設計され、堅固な上方案内レール６及び下方案内レール７を備える。前記２つの案内レール６、７では、垂直梁８が、駆動モータ９によって、両向き矢印によって示す通り、水平座標軸線に沿って変位可能に案内される。前記垂直梁８の正面側に２つの垂直案内レール１０が配設され、その上を、スライド１１が案内される。スライド１１に取り付けられた支持フレーム１２は垂直梁８を取り囲み、両向き矢印によって示す方向に、支持フレームの後壁１３上を第２の座標軸線に沿って垂直移動するために駆動モータ１４を担持している。スライド１１の正面側すなわち垂直梁８と共に支持構造を形成する支持フレーム１２の正面側に、図１Ａに詳しく示す把持装置１５が取り付けられている。前記把持装置１５はモータ１６を備え、モータは、垂直のスライド１１に軸線方向に平行に取り付けられ、その中心軸線１８のまわりに水平支持アーム１７を旋回させる。以下に図２を参照して詳しく述べる把持器２０が、垂直軸線１９のまわりに回転可能となるように、旋回可能な支持アーム１７の自由端に支持されている。

図示する把持器２０は、正反対に対向する２つの支持体２１、２２を備え、それらは垂直に、軸線方向に左右対称に配設され、上方支持プレート２３によって固定して連結され、それによって、剛性の負荷担持アセンブリが形成される。前記支持プレート２３上に、歯車２４が固定され、これが、支持アーム１７のカバー内に配置された（ここでは示さない）連続ベルトによって部分的に覆われるが、このベルトはさらに、支持アームの端部の軸線１８内に取り付けられた歯車のまわりに巻かれる。前記歯付ベルトの駆動は、把持器２０の角度位置並びに工具ポスト（工具用円錐体）５の角度方向が、支持アーム１７が旋回運動をした場合、全ての動作中、一定であることを保証する。

支持体２１、２２に、ロック機構の一部であるシリンダ・ユニット２５、２６が固定して取り付けられている。シリンダ・ユニット２５、２６の垂直移動可能なピストン・ロッド２７、２８は、端側ヘッドを備えた昇降可能な輪郭付のプレート３１、３２に形成された弓形溝２９、３０に係合する。輪郭付のプレート３１、３２は、支持体２１、２２に固定された２つのピン３４、３５で滑動可能に案内され、その先細の端部に、ピン３６、３７を備え、これが、工具ポストの輪形状カラーの軸線方向の凹所と軸線方向に係合し、そのようにして工具用円錐体を、把持器で回転しないようにしっかりと固定する（図４参照）。

輪郭付のプレート３１、３２は、２本の滑動ピン３４、３５によって把持鉤爪３８、４０に連結されて、回転しなくなり、把持鉤爪３８、４０は、支持体２１、２２に保持されて、垂直スイベルピン３９、４１のまわりに旋回可能となる。把持鉤爪３８、４０には、その下方端部分で、輪の一部の形状の固定要素４４、４５が設けられ、前記輪の一部の形状をした固定要素４４、４５は、閉鎖状態の工具用円錐体の輪形状の溝に係合する。輪の一部の形状の固定要素４４、４５上に、一体的に形成されるのが、輪の一部の形状の動作要素４２、４３で、それらの端部分に、冠部付すなわち弓形のストッパ・エッジが設けられている。

図３に見られるように、把持鉤爪３８、４０すなわちそれらの底側に取り付けられた輪の一部の形状の固定要素は、正反対に対向する２つの開口部５０、５１を画定し、矢印によって示すその幅は、輪形状カラーとして形成される、より広い端部分の領域で、従来的には円錐体として形成される工具ポストの直径よりも大きい。図３に開放位置で示す把持器２０への開口部５１を通した工具ポストの挿入中、円錐体形状の工具ポスト５の端部の輪形状カラーは、点線によって示す位置で、２つの動作要素４２、４３のクラウン表面４７、４８と接触する。図３の矢印の方向に、工具ポスト５がさらに挿入される場合、２つの動作要素４２、４３は、把持鉤爪３８、４０と共に、スイベルピン３９、４１のまわりに外側に旋回される。前記の旋回運動によって、図３の把持鉤爪３８、４０の下方部は、径方向に内向きに移動される。工具ポストの輪形状カラーが、垂直軸線１９によって画定される把持姿勢へとさらに移動すると、把持鉤爪３８、４０は、さらに内側に旋回されて、図４に示す閉鎖姿勢に達する。工具ポストが、図３の上方開口部５０から挿入される場合、この場合も同様に、輪形状カラーの上方円錐体形状端部が移動して、２つの弓形表面４７、４８と滑り圧接するので、上記に対応する効果が得られ、したがって、動作要素４２、４３は、把持鉤爪３８、４０と共に、スイベルピン３９、４１のまわりに旋回される。

図４に示す閉鎖位置で、２つの把持鉤爪３８、４０は、以下のやり方で、勝手な開口が起こらないように固定される。図２に見られるように、さらなるプレート要素５５、５６が輪郭付のプレート３１、３２の上に配設され、それらは、収容スプリット２９、３０の延長として延び、また、円形に拡張された端部分を有する凹所５７、５８を備える。プレート要素５５、５６は把持鉤爪３８、４０の旋回運動に後続し、それによって、それらの閉鎖運動中、シリンダ・ユニット２５、２６のロッド２７、２８が前記凹所５７、５８の円形端部へと上に移動され、即ち、ピストン・ロッド２７、２８に設けられた輪形状カラー５９、６０と圧接するようになる。

シリンダ・ユニット２５、２６に圧油を供給することによって、ピストン・ロッド２７、２８は、下向きに延ばされ、輪郭付のプレート３１、３２も、広げられたピストン・ヘッドの確実な係合によって、下向きに押されて、その結果、ピン３６、３７の延長が、工具ポスト５の輪形状カラーに設けられた凹所に係合し、それによって、図４に示す通り、工具ポストを回転しないように固定する。

本発明は、図示する実施例に限定されない。例えば、動作要素４２、４３及びそれらの弓形表面４７、４８の助けを用いて実施される、把持鉤爪３８、４０の機械的な動作ではなく、他の適切な手段を使用することもできる。その１つの可能性として、例えば、工具ポストの存在を検出する１つ又は複数のセンサと、把持鉤爪を開放又は閉鎖する作動駆動要素とを設けることがある。シリンダ・ユニット２５、２６の緩和後、把持鉤爪３８、４０を開け、工具ポスト５を開放するために、ばねシステムを使用することができ、ばね６２を、この目的で図２に示す。

単列棚式マガジンと共にある、取り扱いデバイスの斜視図である。 図１によるシステムの取り扱いデバイスの拡大斜視図である。 図１による取り扱いデバイスの把持装置の概略的斜視図である。 開放された把持鉤爪を備えた把持器の底面図である。 閉鎖した把持鉤爪を備えた、図３による把持器の底面図である。

Claims (11)

1. 工作機械の工具取り扱いデバイスであって、
   モータによって、少なくとも２つの座標軸線に沿って移動可能な支持構造物（８、１１、１２）と、
   前記支持構造物に取り付けられた把持装置（１５）にして、該把持装置（１５）の把持器（２０）が相互に対して旋回可能な２つの把持鉤爪（３８、４０）、並びに、前記把持鉤爪（３８、４０）をそれらの閉鎖姿勢に固定するロック機構（５７、６０）を備える把持装置（１５）とを有するデバイスにおいて、
   前記把持器（２０）が側方からの工具ポスト（５）の挿入及び引き出しのための正反対に対向する２つの開口部（５０、５１）を備え、
   動作要素（４２、４５）が、前記２つの開口部（５０、５１）の一方を通した工具ポスト（５）の挿入及び引き出し中、２つの前記把持鉤爪（３８、４０）を旋回させるために設けられていることを特徴とする工具取り扱いデバイス。
2. １つの動作要素（４２、４５）が各把持鉤爪（３８、４０）に割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載の工具取り扱いデバイス。
3. 動作要素（４２、４３）として、少なくとも１つの駆動ストッパ（４７、４８）が設けられ、それが前記工具ポスト（５）の側方移動路内に突出し、少なくとも一方の把持鉤爪（３８、４０）に運動学的に結合されて、旋回運動をすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の工具取り扱いデバイス。
4. それぞれの前記動作要素（４２、４３）が、割り当てられた前記把持鉤爪（３８、４０）上の弓形セグメントとして形成され、その一方端部に形成された前記駆動ストッパ（４７、４８）を有することを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の工具取り扱いデバイス。
5. 工具ポストを検出する少なくとも１つのセンサが、前記動作要素に割り当てられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の工具取り扱いデバイス。
6. 前記ロック機構が、少なくとも１つの圧力シリンダ（２５、２６）を備え、圧力シリンダが、垂直方向に延長可能なピストン・ロッド（２７、２８）と、その上に形成された輪形状カラー（５９、６０）とを含むことを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の工具取り扱いデバイス。
7. 前記ロック機構が前記工具ポスト（５）の回転を防止する要素（３６、３７）を備えることを特徴とする、請求項１から６の一項に記載の工具取り扱いデバイス。
8. 前記把持器（２０）が正反対に対向する２つの支持体（２１、２２）を備え、該支持体が軸線方向左右対称及び非対称位置に配設され、該位置に、動作要素（４２、４５）を含む前記把持鉤爪（３８、４０）が旋回可能に支持され、及び、前記ロック機構が取り付けられていることを特徴とする、請求項１から７の一項に記載の工具取り扱いデバイス。
9. 前記２つの支持体（２１、２２）が上方支持プレート（２３）によって相互に固定して連結され、前記把持器（２０）がその中心垂直軸線（１９）のまわりに回転可能であることを特徴とする、請求項８に記載の工具取り扱いデバイス。
10. モータによって旋回可能な支持アーム（１７）の自由端部に、前記把持器（２０）が取り付けられ、差動歯車（２４）が、前記支持アーム（１７）の旋回運動中、前記把持器（２０）の回転姿勢を一定に保つことを特徴とする、請求項１から９の一項に記載の工具取り扱いデバイス。
11. 前記把持鉤爪（３８、４０）は、前記動作要素（４２、４３）によって、ばね要素（６０）の力に抗してそれらの開放姿勢に移動することができ、前記ばね要素（６０）が前記把持鉤爪（３８、４０）を閉鎖方向に偏倚させていることを特徴とする、請求項１から１０の一項に記載の工具取り扱いデバイス。

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