JP2009233791A - Tool changer - Google Patents

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Masateru Watanabe
正輝 渡邊
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15534—Magazines mounted on the spindle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tool changer reduced in the wear of parts and noise. <P>SOLUTION: This tool changer includes a spindle device 10 rotatably supporting a spindle 11 to which a tool is attached, a column 5 supporting the spindle device 10 so as to be liftable, a tool magazine 30 rotatably supported on the column 5 with a support member 4 interposed therebetween, and a positioning mechanism 40 for determining the stop position of the tool magazine 30. The positioning mechanism 40 includes a recess 41c formed at the tool magazine 30, a shaft 52 installed on the support member 4 and insertable into the recess 41c, a biasing means 53 for so biasing the shaft 52 as to be normally apart from the recess 41c, and drive means 44, 56 for inserting the shaft 52 biased by the biasing means 53 into the recess 41c when the spindle 11 is lowered after the tool magazine 30 is rotated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械の工具を交換する工具交換装置に関し、詳細には、工具マガジンの位置決め機構に関する。   The present invention relates to a tool changer for changing a tool of a machine tool, and more particularly to a tool magazine positioning mechanism.

工具交換装置は、周方向に所定のピッチで工具を保持する回転可能なマガジンを有する。工具交換装置は、工具の位置を割り出すため、マガジンと同期して回転可能な円形板を有する。マガジンは、案内溝と、案内溝の中に配置されたバネと、バネに固定されたボールを有する。円形板は、工具のピッチと一致して形成された位置決め溝を有する。ボールが位置決め溝に嵌ることにより、工具の位置が割り出しされる。   The tool changer has a rotatable magazine that holds tools at a predetermined pitch in the circumferential direction. The tool changer has a circular plate that can rotate in synchronization with the magazine in order to determine the position of the tool. The magazine includes a guide groove, a spring disposed in the guide groove, and a ball fixed to the spring. The circular plate has a positioning groove formed in accordance with the pitch of the tool. The position of the tool is determined by fitting the ball into the positioning groove.

特開昭５８−４５８３５号公報JP 58-45835 A

しかし、ボールは、バネによって円形板に常に付勢されている。このため、ボール及び円形板の磨耗が激しく、また、騒音が発生する。   However, the ball is always urged against the circular plate by a spring. For this reason, the ball and the circular plate are heavily worn, and noise is generated.

そこで、本発明の課題は、部品の磨耗及び騒音を低減した工具交換装置を提供することにある。   Then, the subject of this invention is providing the tool change apparatus which reduced wear and noise of components.

以下、符号を付して本発明を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施の形態に限定するものでない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference numerals. Note that the reference numerals are for reference, and the present invention is not limited to the embodiments.

請求項１に記載の発明は、次の要素を含む工具交換装置である。工具交換装置は、工具を装着した主軸（１１）を回転可能に支持する主軸装置（１０）と、主軸装置（１０）を昇降可能に支持するコラム（５）と、コラム（５）に支持部材（４）を介して回転可能に支持された工具マガジン（３０）と、工具マガジン（３０）の停止位置を決める位置決め機構（４０）とを備える。位置決め機構（４０）は、工具マガジン（３０）に形成された凹部（４１ｃ）と、支持部材（４）に設けられ、凹部（４１ｃ）に対して挿入移動可能なシャフト（５２）と、シャフト（５２）を常には凹部（４１ｃ）から離れるように付勢する付勢手段（５３）と、工具マガジン（３０）の回転後、主軸（１１）が下降する際、付勢手段（５３）によって付勢されたシャフト（５２）を凹部（４１ｃ）に挿入する駆動手段（４４、５６）とを備える。   The invention described in claim 1 is a tool changer including the following elements. The tool changer includes a spindle device (10) that rotatably supports a spindle (11) on which a tool is mounted, a column (5) that supports the spindle device (10) to be movable up and down, and a support member on the column (5). A tool magazine (30) rotatably supported via (4) and a positioning mechanism (40) for determining a stop position of the tool magazine (30) are provided. The positioning mechanism (40) includes a recess (41c) formed in the tool magazine (30), a shaft (52) provided in the support member (4) and movable to the recess (41c), and a shaft ( The biasing means (53) for always biasing 52) away from the concave portion (41c) and the biasing means (53) when the spindle (11) descends after the rotation of the tool magazine (30). Drive means (44, 56) for inserting the biased shaft (52) into the recess (41c).

請求項２に記載の発明では、駆動手段は、シャフト（５２）と主軸装置（１０）とに設けたカム機構（４４、５６）で構成した。   In the invention described in claim 2, the driving means is constituted by cam mechanisms (44, 56) provided on the shaft (52) and the spindle device (10).

請求項３に記載の発明では、工具マガジン（３０）を駆動するモータ（３５）を更に備える。位置決め機構（４０）は、付勢手段（５３）とシャフト（５２）を移動可能に収容するケース（５１）を有する。支持部材（４）は、モータ（３５）とケース（５１）とを収納し且つケース（５１）の一部を外部へ突出させる開口（４ｂ）を設けた収納部（４ａ）を有する。開口（４ｂ）と対向するケース（５１）の周囲にシール部材（５４）を設け、収納部（４ａ）をシール部材（５４）とケース（５１）とで密閉した。   According to a third aspect of the present invention, a motor (35) for driving the tool magazine (30) is further provided. The positioning mechanism (40) has a case (51) for accommodating the urging means (53) and the shaft (52) in a movable manner. The support member (4) has a storage part (4a) in which the motor (35) and the case (51) are stored, and an opening (4b) for projecting a part of the case (51) to the outside is provided. A seal member (54) was provided around the case (51) facing the opening (4b), and the storage portion (4a) was sealed between the seal member (54) and the case (51).

請求項４に記載の発明では、ケース（５１）及びシャフト（５２）は工具マガジン（３０）を駆動するモータ（３５）の下側に位置決めされた。   In the invention according to claim 4, the case (51) and the shaft (52) are positioned below the motor (35) for driving the tool magazine (30).

請求項１に記載の発明によれば、工具を主軸に把持、非把持する僅かな期間以外、シャフトは凹部から離れている。これにより、騒音が減少し、シャフトと凹部の磨耗を防ぐ。   According to the first aspect of the present invention, the shaft is separated from the concave portion except for a short period in which the tool is gripped and not gripped by the main shaft. This reduces noise and prevents wear of the shaft and recess.

また、この発明は、工具マガジンを駆動するモータの負荷トルクを軽減し、工具マガジンの高速回転を達成する。   The present invention also reduces the load torque of the motor that drives the tool magazine, and achieves high-speed rotation of the tool magazine.

請求項２に記載の発明によれば、駆動手段は、工具マガジンへシャフトを移動させるので、凹部へのシャフトの挿入を達成する。   According to the second aspect of the present invention, since the driving means moves the shaft to the tool magazine, the shaft is inserted into the recess.

請求項３に記載の発明によれば、シール部材はシャフトのケースと共に収容部の開口を密閉し、開口から収容部内に加工による切屑、切削液が入るのを防ぐ。   According to the third aspect of the present invention, the seal member seals the opening of the accommodating portion together with the shaft case, and prevents chips and cutting fluid due to processing from entering the accommodating portion from the opening.

請求項４に記載の発明によれば、加工により発生する切粉や切削液が収容部内に入っても、工具マガジンのモータに掛かることが無いので、工具マガジンのモータが保護される。   According to the fourth aspect of the present invention, even if chips or cutting fluid generated by processing enters the housing portion, the tool magazine motor is not applied to the tool magazine motor, so that the tool magazine motor is protected.

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示すように、工作機械１は、ベース（不図示）の上部に立設したコラム５と、コラム５の前面に沿って昇降可能な主軸装置１０とを設けている。主軸装置１０は、下部に主軸１１を回転可能に支持している。工作機械１は、更に、コラム５を直交するＸ方向とＹ方向とに移動させるＸＹ軸移動装置（図示略）と、主軸１１を上下方向Ｚに移動させるＺ軸移動装置２０と、工具ホルダ２を保持する工具マガジン３０と、工具ホルダ２の位置を割り出す位置決め機構としての割り出し機構４０を有する。工具マガジン３０及び割り出し機構４０は本発明の工具交換装置に該当する。   As shown in FIG. 1, the machine tool 1 includes a column 5 erected on an upper portion of a base (not shown) and a spindle device 10 that can be moved up and down along the front surface of the column 5. The spindle device 10 supports the spindle 11 rotatably at the lower part. The machine tool 1 further includes an XY axis moving device (not shown) for moving the column 5 in the X and Y directions orthogonal to each other, a Z axis moving device 20 for moving the main shaft 11 in the vertical direction Z, and the tool holder 2. And an indexing mechanism 40 as a positioning mechanism for indexing the position of the tool holder 2. The tool magazine 30 and the indexing mechanism 40 correspond to the tool changer of the present invention.

主軸装置１０は、工具ホルダ２が取り付けられる主軸１１と、主軸を収容する主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２に取り付けられた主軸モータ１３とを有する。主軸ヘッド１２は、内部に工具ホルダ２の上端（図１においてテーパ部分）を把持するドローバー機構（不図示）を収納している。主軸ヘッド１２は、内部に前記ドローバー機構と係合離脱可能なＬ形のクランクレバー１４を有する。クランクレバー１４は、一端にカム板１７を有する。クランクレバー１４は、主軸ヘッド１２に固着された引っ張りバネ（不図示）によって常には、図１において時計回りに付勢されており、クランクレバー１４の他端は、通常、前記ドローバー機構と離れている。   The spindle device 10 includes a spindle 11 to which the tool holder 2 is attached, a spindle head 12 that accommodates the spindle, and a spindle motor 13 attached to the spindle head 12. The spindle head 12 houses therein a draw bar mechanism (not shown) that holds the upper end (tapered portion in FIG. 1) of the tool holder 2. The spindle head 12 has an L-shaped crank lever 14 that can be engaged with and detached from the draw bar mechanism. The crank lever 14 has a cam plate 17 at one end. The crank lever 14 is always urged clockwise in FIG. 1 by a tension spring (not shown) fixed to the spindle head 12, and the other end of the crank lever 14 is usually separated from the draw bar mechanism. Yes.

主軸ヘッド１２の工具マガジン３０と対向する位置に、後述するグリップアーム３３に設けられたローラー３３ｃ、３３ｄとそれぞれ係合可能なカム板４３、４４を備えている。   Cam plates 43 and 44 that are respectively engageable with rollers 33c and 33d provided on a grip arm 33 to be described later are provided at positions facing the tool magazine 30 of the spindle head 12.

カム板４３は、図５においてカム板４４の紙面の裏側に配置されている。図１に示すように、カム板４３は、上下方向Ｚ対して傾斜する傾斜面４３ａを有する。傾斜面４３ａは主軸１１の上昇方向Ｚに向かって低くなる（図５において、主軸ヘッド１２に近づく）。
駆動手段としてのカム板４４は、図１において、下方に上下方向Ｚ対して傾斜する傾斜面４４ａを有する。傾斜面４４ａは、主軸１１の下降方向Ｚに向かって低くなる（図５において、主軸ヘッド１２に近づく）。カム板４４は、傾斜面４４ａと連続した平坦部４４ｂを有する。 The cam plate 43 is disposed on the back side of the paper surface of the cam plate 44 in FIG. As shown in FIG. 1, the cam plate 43 has an inclined surface 43 a that is inclined with respect to the vertical direction Z. The inclined surface 43a becomes lower in the ascending direction Z of the spindle 11 (approaching the spindle head 12 in FIG. 5).
The cam plate 44 as the driving means has an inclined surface 44a inclined downward with respect to the vertical direction Z in FIG. The inclined surface 44a becomes lower in the descending direction Z of the spindle 11 (approaching the spindle head 12 in FIG. 5). The cam plate 44 has a flat portion 44b continuous with the inclined surface 44a.

Ｚ軸移動装置２０は、主軸ヘッド１２に固定されたナット２１を有する。Ｚ軸移動装置２０は、ナット２１に螺合する回転可能なボールネジ２２を有する。ボールネジ２２は、コラム５の前面に配置されている。ボールネジ２２の上端に不図示のカップリングを介してボールネジ２２を回転するように駆動するＺ軸モータ２５を有する。Ｚ軸モータ２５は、モータベース２３に固定されている。モータベース２３は、回転可能に取り付けられたローラー２４を有する。モータベース２３は、ボールネジ２２を支持すると共にコラム５に固定されている。カム従動体としてのローラー２４はカム板１７と係合する。クランクレバー１４は、ローラー２４と係合することによって図１において反時計回りに回動し、クランクレバー１４の他端が前記ドローバー機構と係合し、工具ホルダ２の把持を解除する。図２に示すように、工具マガジン３０は支持部材としてのサドル４を介在してフレーム３（図１参照）に固定される。フレーム３は、板状に形成されコラム５に固定されている。サドル４は、下端前方に、円柱状に形成され且つ後述するマガジンモータ３５を収納するモータ収納部４ａを有する。工具マガジン３０は、円筒状のマガジンベース３１と、マガジンベース３１の周面に所定の中心角で配置された支持台３２とを有する。工具マガジン３０は、支持台３２に回動可能に取り付けられたグリップアーム３３を有する。グリップアーム３３は、工具ホルダ２を把持可能なグリップ３３ａを有する。グリップアーム３３は、支持台３２から主軸ヘッド１２側に突出する突出部３３ｂを有し、突出部３３ｂは、回転可能なローラー３３ｃを支持する。グリップアーム３３は、グリップ３３ａと突出部３３ｂとの間に、回転可能なローラー３３ｄを支持している。主軸装置１０が図６に示す位置から図１に示す位置まで上昇すると、カム板４３の傾斜面４３ａとローラー３３ｃとが係合して、グリップアーム３３を図１に示す位置まで回動させる。主軸装置１０が図１に示す位置から図６に示す位置まで下降すると、ローラー３３ｄとカム板４４の傾斜面４４ａとが係合して、グリップアーム３３を図６に示す位置まで回動させる。   The Z-axis moving device 20 has a nut 21 fixed to the spindle head 12. The Z-axis moving device 20 has a rotatable ball screw 22 that is screwed into a nut 21. The ball screw 22 is disposed on the front surface of the column 5. A Z-axis motor 25 that drives the ball screw 22 to rotate via a coupling (not shown) is provided at the upper end of the ball screw 22. The Z-axis motor 25 is fixed to the motor base 23. The motor base 23 has a roller 24 that is rotatably mounted. The motor base 23 supports the ball screw 22 and is fixed to the column 5. The roller 24 as a cam follower engages with the cam plate 17. The crank lever 14 is rotated counterclockwise in FIG. 1 by engaging with the roller 24, and the other end of the crank lever 14 is engaged with the draw bar mechanism to release the grip of the tool holder 2. As shown in FIG. 2, the tool magazine 30 is fixed to the frame 3 (see FIG. 1) with a saddle 4 as a support member interposed. The frame 3 is formed in a plate shape and is fixed to the column 5. The saddle 4 has a motor storage portion 4a that is formed in a cylindrical shape and stores a magazine motor 35 described later, in front of the lower end. The tool magazine 30 includes a cylindrical magazine base 31 and a support base 32 disposed on the circumferential surface of the magazine base 31 at a predetermined center angle. The tool magazine 30 has a grip arm 33 rotatably attached to a support base 32. The grip arm 33 has a grip 33 a that can grip the tool holder 2. The grip arm 33 has a protruding portion 33b protruding from the support base 32 toward the spindle head 12, and the protruding portion 33b supports a rotatable roller 33c. The grip arm 33 supports a rotatable roller 33d between the grip 33a and the protruding portion 33b. When the spindle device 10 is raised from the position shown in FIG. 6 to the position shown in FIG. 1, the inclined surface 43a of the cam plate 43 and the roller 33c are engaged to rotate the grip arm 33 to the position shown in FIG. When the spindle device 10 is lowered from the position shown in FIG. 1 to the position shown in FIG. 6, the roller 33d and the inclined surface 44a of the cam plate 44 are engaged to rotate the grip arm 33 to the position shown in FIG.

工具マガジン３０は、マガジンベース３１を回転可能に支持する支持軸３４と、支持軸３４を回転するように駆動するマガジンモータ３５とを有する。工具マガジン３０は、支持軸３４と同心に配置される共に支持軸３４とマガジンベース３１とに連結された減速機構としての遊星歯車機構３６を有する。この遊星歯車機構３６は玉軸受け３７を介在してマガジンケース３８に支持されている。遊星歯車機構３６は支持軸３４の回転を減速してマガジンベース３１に伝達する。マガジンモータ３５は間座３９に設置される。間座３９はサドル４のモータ収納部４ａの前端及びマガジンケース３８に取り付けられる。モータ収納部４ａは、後述するシャフト機構５０も収納し、その後端は、ほぼ密閉されており、シャフト機構５０を外部へ突出させるための開口４ｂを有する。   The tool magazine 30 includes a support shaft 34 that rotatably supports the magazine base 31 and a magazine motor 35 that drives the support shaft 34 so as to rotate. The tool magazine 30 includes a planetary gear mechanism 36 as a speed reduction mechanism that is disposed concentrically with the support shaft 34 and is connected to the support shaft 34 and the magazine base 31. The planetary gear mechanism 36 is supported by a magazine case 38 with a ball bearing 37 interposed therebetween. The planetary gear mechanism 36 decelerates the rotation of the support shaft 34 and transmits it to the magazine base 31. The magazine motor 35 is installed in the spacer 39. The spacer 39 is attached to the front end of the motor housing 4 a of the saddle 4 and the magazine case 38. The motor storage unit 4a also stores a shaft mechanism 50, which will be described later, and its rear end is substantially sealed and has an opening 4b for projecting the shaft mechanism 50 to the outside.

割り出し機構４０は、遊星歯車機構３６に固定された円形の割り出し板４１と、主軸ヘッド１２に固定されたカム板４４（図１参照）と、間座３９に固定されたシャフト機構５０とを有する。シャフト機構５０は、マガジンモータ３５の下側に位置決めされている。この配置により、切削液がモータ収納部４ａの開口４ｂからモータ収納部４a内に入っても、切削液がマガジンモータ３５にかかることが無いので、マガジンモータ３５の故障を防ぐことができる。   The indexing mechanism 40 includes a circular indexing plate 41 fixed to the planetary gear mechanism 36, a cam plate 44 (see FIG. 1) fixed to the spindle head 12, and a shaft mechanism 50 fixed to the spacer 39. . The shaft mechanism 50 is positioned below the magazine motor 35. With this arrangement, even if the cutting fluid enters the motor storage portion 4a from the opening 4b of the motor storage portion 4a, the cutting fluid is not applied to the magazine motor 35, so that a failure of the magazine motor 35 can be prevented.

図３（Ｂ）に示すように、割り出し板４１は、中央に支持軸３４が貫通する円形孔４１ａを有する。割り出し板４１は、円形孔４１ａを形成する内周と外周との間に取り付け用の孔４１ｂを有する。割り出し板４１は、所定の中心角で配置された円形の凹部４１ｃを有する。この凹部４１ｃは、割り出し板４１の平面部から窪んでいる。凹部４１ｃは円周から中心に向かって平面部に対して傾斜する円錐形の傾斜面を有する（図７参照）。   As shown in FIG. 3B, the index plate 41 has a circular hole 41a through which the support shaft 34 passes in the center. The index plate 41 has a mounting hole 41b between the inner periphery and the outer periphery that form the circular hole 41a. The index plate 41 has a circular recess 41c arranged at a predetermined center angle. The recess 41 c is recessed from the flat portion of the index plate 41. The concave portion 41c has a conical inclined surface inclined from the circumference toward the center with respect to the flat portion (see FIG. 7).

図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、シャフト機構５０は、間座３９に取り付けられた中空のシャフトケース５１と、シャフトケース５１内に往復動可能なシャフト５２を有する。シャフト機構５０は、シャフトケース５１の周面に配置されたシール部材としてのＯリング５４と、シャフトケース５１を横切って貫通するピン５５を有する。シャフト機構５０は、シャフト５２に回転可能に取り付けられた駆動手段及びカム従動体としてのローラー５６を有する。図４（Ｂ）に示すように、シャフト機構５０は、割り出し板４１から離れるようにシャフト５２を付勢する付勢手段としてのバネ５３を有する。シャフト機構５０はシャフトケース５１とシャフト５２との間に配置されたメカニカルシール５７を有する。   As shown in FIGS. 3A and 4A, the shaft mechanism 50 includes a hollow shaft case 51 attached to a spacer 39 and a shaft 52 that can reciprocate in the shaft case 51. The shaft mechanism 50 includes an O-ring 54 as a seal member disposed on the peripheral surface of the shaft case 51 and a pin 55 that passes through the shaft case 51. The shaft mechanism 50 includes a driving unit rotatably attached to a shaft 52 and a roller 56 as a cam follower. As shown in FIG. 4B, the shaft mechanism 50 includes a spring 53 as a biasing unit that biases the shaft 52 away from the index plate 41. The shaft mechanism 50 has a mechanical seal 57 disposed between the shaft case 51 and the shaft 52.

シャフトケース５１は、内部にシャフト５２を収容する内部空間５１ａを有する。シャフトケース５１は、長手方向の両端に貫通孔５１ｂ、５１ｃを有する。この貫通孔５１ｂ、５１ｃは内部空間５１ａと連通する。シャフトケース５１は、ローラー５６が配置された側の周面に環状の周溝５１ｄを有する。周溝５１ｄはシャフトケース５１の周りを一周するように延びる。   The shaft case 51 has an internal space 51a for accommodating the shaft 52 therein. The shaft case 51 has through holes 51b and 51c at both ends in the longitudinal direction. The through holes 51b and 51c communicate with the internal space 51a. The shaft case 51 has an annular circumferential groove 51d on the circumferential surface on the side where the roller 56 is disposed. The circumferential groove 51 d extends so as to make a round around the shaft case 51.

シャフト５２は、割り出し板４１の凹部４１ｃに挿入される第１のシャフト部５２ａと、カム板４３と係合する第２のシャフト部５２ｂとを有する。第１のシャフト部５２ａの端は、シャフト５２の長手方向に対して斜めに延びるガイドテーパー５２ｃを有する。第２のシャフト部５２ｂは、第１のシャフト部５２ａよりも大きな径を有する。第１のシャフト部５２ａと第２のシャフト部５２ｂは、境界で段差部５２ｄを有する。   The shaft 52 includes a first shaft portion 52 a that is inserted into the recess 41 c of the index plate 41 and a second shaft portion 52 b that engages with the cam plate 43. The end of the first shaft portion 52 a has a guide taper 52 c that extends obliquely with respect to the longitudinal direction of the shaft 52. The second shaft portion 52b has a larger diameter than the first shaft portion 52a. The first shaft portion 52a and the second shaft portion 52b have a step portion 52d at the boundary.

バネ５３は段差部５２ｄとシャフトケース５１の端壁との間に配置される。バネ５３は圧縮コイルバネで構成し、第１のシャフト部５２ａの周りに配置されている。バネ５３は割り出し板４１から離れるようにシャフト５２を付勢する。第２のシャフト部５２ｂは、ブラケット５２ｅを介在してローラー５６が回転可能に取り付けられている。第２のシャフト部５２ｂは、長手方向に延びるガイド孔５２ｆを有する。   The spring 53 is disposed between the step portion 52 d and the end wall of the shaft case 51. The spring 53 is composed of a compression coil spring and is disposed around the first shaft portion 52a. The spring 53 urges the shaft 52 to move away from the index plate 41. The roller 56 is attached to the second shaft portion 52b via a bracket 52e so as to be rotatable. The second shaft portion 52b has a guide hole 52f extending in the longitudinal direction.

ローラー５６は、主軸装置１０が上昇して工具マガジン３０が回転可能な位置になると、カム板４４の傾斜面４４ａと係合し、図７に示すように、シャフト５２はバネ５３によって付勢されて割り出し板４１の凹部４１ｃから離れる。主軸装置１０を図１に示す位置から下降させると、工具ホルダ２のテーパ部分が主軸１１に装着される直前からローラー５６がカム板４４の平坦部４４ｂと係合する。   The roller 56 engages with the inclined surface 44a of the cam plate 44 when the spindle device 10 is raised and the tool magazine 30 can rotate, and the shaft 52 is biased by the spring 53 as shown in FIG. And away from the recess 41c of the index plate 41. When the spindle device 10 is lowered from the position shown in FIG. 1, the roller 56 engages with the flat portion 44 b of the cam plate 44 immediately before the taper portion of the tool holder 2 is attached to the spindle 11.

Ｏリング５４はシャフトケース５１の周溝５１ｄに嵌め込まれる。このＯリング５４は、シャフトケース５１と共にモータ収納部４ａに設けられた開口４ｂを外部から密閉し、モータ収納部４ａ内へ加工によって発生する切屑や、切削液が入るのを防ぐ。   The O-ring 54 is fitted in the circumferential groove 51 d of the shaft case 51. The O-ring 54 seals the opening 4b provided in the motor storage portion 4a together with the shaft case 51 from the outside, and prevents chips and cutting fluid generated by processing from entering the motor storage portion 4a.

ピン５５は、第２のシャフト部５２ｂのガイド孔５２ｆを貫通して、シャフト５２の移動を規制する。よって、シャフト５２はガイド孔５２ｆの長さの範囲でシャフトケース５１に対して移動可能である。メカニカルシール５７は、シャフトケース５１の内部空間５１ａを外部から密閉し、貫通孔５１ｂから内部空間５１ａへ加工により発生する切粉屑や切削液が入るのを防ぐ。   The pin 55 passes through the guide hole 52f of the second shaft portion 52b and restricts the movement of the shaft 52. Therefore, the shaft 52 is movable with respect to the shaft case 51 within the range of the length of the guide hole 52f. The mechanical seal 57 seals the internal space 51a of the shaft case 51 from the outside, and prevents chips and cutting fluid generated by processing from entering the internal space 51a from the through hole 51b.

次に、工作機械１の動作を説明する。   Next, the operation of the machine tool 1 will be described.

主軸モータ１３が駆動して主軸１１を回転し、工具が対象物を加工する。このとき、図６に示すように、ローラー５６とカム板４４の平坦部４４ｂは、係合していないため、シャフト５２はバネ５３によって付勢されて割り出し板４１の凹部４１ｃから離れている。   The spindle motor 13 is driven to rotate the spindle 11, and the tool processes the object. At this time, as shown in FIG. 6, since the roller 56 and the flat portion 44 b of the cam plate 44 are not engaged with each other, the shaft 52 is biased by the spring 53 and is separated from the concave portion 41 c of the index plate 41.

図１に示すように、工具ホルダ２を交換する際、Ｚ軸モータ２５を駆動してボールネジ２２を回転させると、ネジ作用によりナット２１が上下方向Ｚに上昇する。ナット２１の上昇に伴って主軸装置１０も上昇する。このとき、カム板１７とローラー２４とは相対移動し、ローラー２４は板カム１７のカム面を転がる。このカム作用により、クランクレバー１４は反時計方向へ回転する。これにより、ドローバー機構は、工具ホルダ２の把持を解除する。このとき、グリップアーム３３のローラー３３ｃがカム板４３の傾斜面４３ａと係合し、グリップアーム３３を主軸１１の下端へ回動し、グリップアーム３３のグリップ３３ａが工具ホルダ２を把持する。従って、図１に示すように工具ホルダ２が主軸１１から抜けてもグリップ３３ａが工具ホルダ２を把持しているため、工具ホルダ２が落下することはない。   As shown in FIG. 1, when the tool holder 2 is replaced, when the Z-axis motor 25 is driven to rotate the ball screw 22, the nut 21 rises in the vertical direction Z by the screw action. As the nut 21 rises, the spindle device 10 also rises. At this time, the cam plate 17 and the roller 24 move relative to each other, and the roller 24 rolls on the cam surface of the plate cam 17. Due to this cam action, the crank lever 14 rotates counterclockwise. Thereby, the draw bar mechanism releases the grip of the tool holder 2. At this time, the roller 33 c of the grip arm 33 engages with the inclined surface 43 a of the cam plate 43, the grip arm 33 is rotated to the lower end of the main shaft 11, and the grip 33 a of the grip arm 33 grips the tool holder 2. Therefore, even if the tool holder 2 comes off the main shaft 11 as shown in FIG. 1, the tool holder 2 does not fall because the grip 33a holds the tool holder 2.

同時に、シャフト機構５０のローラー５６は、カム板４４の平坦部４４ｂを通過した後、斜面４４ａと係合する。図７に示すように、このカム作用により、シャフト５２はバネ５３によって付勢されて割り出し板４１の凹部４１ｃから離れている。従って、工具マガジン３０が回転可能となる。このため、部品の磨耗及び騒音が発生することはない。   At the same time, the roller 56 of the shaft mechanism 50 engages with the inclined surface 44 a after passing through the flat portion 44 b of the cam plate 44. As shown in FIG. 7, due to this cam action, the shaft 52 is biased by the spring 53 and is separated from the recess 41 c of the index plate 41. Therefore, the tool magazine 30 can be rotated. For this reason, wear and noise of parts do not occur.

図１に示すように、マガジンモータ３５を駆動して支持軸３４を回転する。遊星歯車機構３６は支持軸３４の回転を減速してマガジンベース３１に伝達する。マガジンベース３１が回転し、グリップアーム３３は所定の工具ホルダ２を主軸ヘッド１２の下に位置決めする。   As shown in FIG. 1, the magazine motor 35 is driven to rotate the support shaft 34. The planetary gear mechanism 36 decelerates the rotation of the support shaft 34 and transmits it to the magazine base 31. The magazine base 31 rotates and the grip arm 33 positions the predetermined tool holder 2 under the spindle head 12.

図１に示す状態から、Ｚ軸モータ２５を駆動してボールネジ２２を逆回転する。ネジ作用により、ナット２１が主軸装置１０と共に上下方向Ｚに下降する。シャフト機構５０のローラー５６は、カム板４４の傾斜面４４を通過した後平坦部４４ｂと係合する。   From the state shown in FIG. 1, the Z-axis motor 25 is driven to rotate the ball screw 22 in the reverse direction. The nut 21 moves down in the vertical direction Z together with the spindle device 10 by the screw action. The roller 56 of the shaft mechanism 50 engages with the flat portion 44 b after passing through the inclined surface 44 of the cam plate 44.

このとき、図８に示すように、シャフト５２はバネ５３に抗して割り出し板４１へ向けて移動する。シャフト５２の先端が所定の工具ホルダ２に対応する凹部４１ｃに嵌り、所定の工具ホルダ２の回転位置を割り出す。ここで、シャフト５２の先端と凹部４１ｃとが位置ずれしていても、シャフト５２のガイドテーパー５２ｃと凹部４１ｃの傾斜面とがシャフト５２を凹部４１ｃの中心に案内する。   At this time, as shown in FIG. 8, the shaft 52 moves toward the index plate 41 against the spring 53. The tip of the shaft 52 fits into the recess 41c corresponding to the predetermined tool holder 2, and the rotational position of the predetermined tool holder 2 is determined. Here, even if the tip of the shaft 52 and the recess 41c are misaligned, the guide taper 52c of the shaft 52 and the inclined surface of the recess 41c guide the shaft 52 to the center of the recess 41c.

工具ホルダ２は主軸１１の中に入り、カム板１７とローラー２４とは相対移動し、ローラー２４は板カム１７との係合が解除される。クランクレバー１４は、図示しない引っ張りバネによって時計方向へ回動する。これにより、ドローバー機構は、工具ホルダ２を把持する。また、グリップアーム３３のローラー３３ｄがカム板４４の傾斜面４４ａと係合し、グリップアーム３３を時計回りに回動させ、グリップアーム３３のグリップ３３ａが工具ホルダ２を離す（図６に示す状態）。このとき、シャフト機構５０のローラー５６は、カム板４４の平坦部４４ｂを通過し、シャフト５２はバネ５３によって付勢されて割り出し板４１の凹部４１ｃから離れる。   The tool holder 2 enters the main shaft 11, the cam plate 17 and the roller 24 move relative to each other, and the roller 24 is disengaged from the plate cam 17. The crank lever 14 is rotated clockwise by a tension spring (not shown). Thereby, the draw bar mechanism grips the tool holder 2. Further, the roller 33d of the grip arm 33 engages with the inclined surface 44a of the cam plate 44 to rotate the grip arm 33 clockwise, and the grip 33a of the grip arm 33 releases the tool holder 2 (state shown in FIG. 6). ). At this time, the roller 56 of the shaft mechanism 50 passes through the flat portion 44 b of the cam plate 44, and the shaft 52 is biased by the spring 53 and moves away from the concave portion 41 c of the index plate 41.

以上の工具交換装置によれば、工具ホルダ２を主軸１１に把持、非把持する僅かな期間（ローラー５６がカム板４４の平坦部４４ｂと係合しているとき）以外、シャフト５２は凹部４１ｃから離れている。これにより、騒音が減少し、シャフト５２と凹部４１ｃの磨耗を防ぐ。   According to the above tool changer, the shaft 52 has the recess 41c except for a short period (when the roller 56 is engaged with the flat portion 44b of the cam plate 44) during which the tool holder 2 is gripped and not gripped by the main shaft 11. Away from. This reduces noise and prevents wear of the shaft 52 and the recess 41c.

また、この構成は、工具マガジン３０を駆動するマガジンモータ３５の負荷トルクを軽減し、工具マガジン３０の高速回転を達成する。   In addition, this configuration reduces the load torque of the magazine motor 35 that drives the tool magazine 30 and achieves high-speed rotation of the tool magazine 30.

カム機構としてローラー５６及びカム板４４は、割り出し板４１へシャフト５２を移動させるので、凹部４１ｃへのシャフト５２の挿入が可能になる。   As the cam mechanism, the roller 56 and the cam plate 44 move the shaft 52 to the index plate 41, so that the shaft 52 can be inserted into the recess 41c.

Ｏリング５４は、シャフトケース５１と共にモータ収納部４ａの開口４ｂを密閉し、開口４ｂからモータ収納部４ａ内に加工による切屑、切削液が入るのを防ぐ。   The O-ring 54 seals the opening 4b of the motor housing 4a together with the shaft case 51, and prevents chips and cutting fluid from being processed from entering the motor housing 4a through the opening 4b.

シャフト機構５０は、マガジンモータ３５の下側に位置決めされているので、切削液がモータ収納部４ａ内に入っても、マガジンモータ３５に掛かることが無いので、マガジンモータ３５が保護される。   Since the shaft mechanism 50 is positioned below the magazine motor 35, the magazine motor 35 is protected because the shaft motor 50 is not applied to the magazine motor 35 even if the cutting fluid enters the motor storage portion 4a.

尚、本発明は、グリップアーム３３を個々に回動させる構成となっているが、工具マガジン３０自身を回動させる構成でもよい。   In the present invention, the grip arms 33 are individually rotated. However, the tool magazine 30 itself may be rotated.

また、カム機構として、シャフト側にカムを形成し、主軸装置１０側にカムに従動するローラーを設けるようにしてもよい。   Further, as the cam mechanism, a cam may be formed on the shaft side, and a roller driven by the cam may be provided on the main shaft device 10 side.

また、工具マガジン３０を傾斜させているが、傾斜させなくてもよい。   Further, although the tool magazine 30 is inclined, it may not be inclined.

本発明の第１の実施形態に係わる工作機械の立面図である。1 is an elevation view of a machine tool according to a first embodiment of the present invention. 図１に示す工具交換装置の立面図であり、一部が破断されている。FIG. 2 is an elevation view of the tool changer shown in FIG. （Ａ）は図２に示すシャフト機構の斜視図であり、（Ｂ）は図２に示す割り出し板の斜視図である。(A) is a perspective view of the shaft mechanism shown in FIG. 2, and (B) is a perspective view of the index plate shown in FIG. （Ａ）は図２に示すシャフト機構の側面図であり、（Ｂ）は同シャフト機構の断面図である。(A) is a side view of the shaft mechanism shown in FIG. 2, and (B) is a sectional view of the shaft mechanism. 工具交換時の工作機械の立面図である。It is an elevation view of a machine tool at the time of tool change. 工具交換時の工作機械の立面図である。It is an elevation view of a machine tool at the time of tool change. 工具マガジン及び割り出し機構の一部断面図であり、シャフトと凹部とは離れている。It is a partial cross section figure of a tool magazine and an index mechanism, and a shaft and a crevice are separated. 工具マガジン及び割り出し機構の一部断面図であり、シャフトは凹部に挿入されている。It is a partial cross section figure of a tool magazine and an index mechanism, and the shaft is inserted in the crevice.

符号の説明Explanation of symbols

１ 工作機械
２ 工具ホルダ
３ フレーム
４ サドル
４ａ モータ収容部
４ｂ 開口
５ コラム
１０ 主軸装置
１１ 主軸
１２ 主軸ヘッド
１３ 主軸モータ
１４ クランクレバー
１７ カム板
２０ Ｚ軸移動装置
２１ ナット
２２ ボールネジ
２３ モータベース
２４ ローラー
２５ Ｚ軸モータ
３０ 工具マガジン
３１ マガジンベース
３２ 支持台
３３ グリップアーム
３４ 支持軸
３５ マガジンモータ
３６ 遊星歯車機構
３７ 玉軸受け
３８ マガジンケース
３９ 間座
４０ 割り出し機構
４１ 割り出し板
４１ｃ 凹部
４３ カム板
４４ カム板
５０ シャフト機構
５１ シャフトケース
５２ シャフト
５３ バネ
５４ Ｏリング
５５ ピン
５６ ローラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 2 Tool holder 3 Frame 4 Saddle 4a Motor accommodating part 4b Opening 5 Column 10 Spindle device 11 Spindle 12 Spindle head 13 Spindle motor 14 Crank lever 17 Cam plate 20 Z-axis moving device 21 Nut 22 Ball screw 23 Motor base 24 Roller 25 Z-axis motor 30 Tool magazine 31 Magazine base 32 Support base 33 Grip arm 34 Support shaft 35 Magazine motor 36 Planetary gear mechanism 37 Ball bearing 38 Magazine case 39 Spacer 40 Indexing mechanism 41 Indexing plate 41c Concave 43 Cam plate 44 Cam plate 50 Shaft Mechanism 51 Shaft case 52 Shaft 53 Spring 54 O-ring 55 Pin 56 Roller

Claims (4)

工具を装着した主軸を回転可能に支持する主軸装置と、該主軸装置を昇降可能に支持するコラムと、該コラムに支持部材を介して回転可能に支持された工具マガジンと、該工具マガジンの停止位置を決める位置決め機構とを備えた工具交換装置において、
前記位置決め機構は、
前記工具マガジンに形成された凹部と、
前記支持部材に設けられ、前記凹部に対して挿入移動可能なシャフトと、
前記シャフトを常には前記凹部から離れるように付勢する付勢手段と、
前記工具マガジンの回転後、前記主軸が下降する際、前記付勢手段によって付勢されたシャフトを前記凹部に挿入する駆動手段とを備えたことを特徴とする
工具交換装置。 A spindle device that rotatably supports a spindle on which a tool is mounted, a column that rotatably supports the spindle device, a tool magazine that is rotatably supported by the column via a support member, and a stop of the tool magazine In a tool changer equipped with a positioning mechanism for determining the position,
The positioning mechanism is
A recess formed in the tool magazine;
A shaft provided on the support member and capable of being inserted and moved with respect to the recess;
An urging means for urging the shaft to always move away from the recess;
A tool changer comprising: a drive unit that inserts the shaft biased by the biasing unit into the recess when the main spindle is lowered after the rotation of the tool magazine. 前記駆動手段は、前記シャフトと前記主軸装置とに設けたカム機構で構成したことを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。   2. The tool changer according to claim 1, wherein the driving unit includes a cam mechanism provided on the shaft and the spindle device. 3. 前記工具マガジンを駆動するモータを更に備え、
前記位置決め機構は、前記付勢手段と前記シャフトを移動可能に収容するケースを有し、
前記支持部材は、前記モータと前記ケースとを収納し且つ前記ケースの一部を外部へ突出させる開口を設けた収納部を有し、
前記開口と対向するケースの周囲にシール部材を設け、
前記収納部を前記シール部材と前記ケースとで密閉したことを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。 A motor for driving the tool magazine;
The positioning mechanism has a case that movably accommodates the biasing means and the shaft,
The support member includes a storage portion that stores the motor and the case and has an opening that projects a part of the case to the outside.
A seal member is provided around the case facing the opening,
The tool changer according to claim 1, wherein the storage portion is sealed with the seal member and the case. 前記ケースは前記モータの下側に位置決めされたことを特徴とする請求項３に記載の工具交換装置。   The tool changer according to claim 3, wherein the case is positioned below the motor.
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