JP2013202698A - Tool changer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数の工具保持部を有する工具マガジンが回転可能に設けられた工具交換装置に関する。 The present invention relates to a tool changer in which a tool magazine having a plurality of tool holding portions is rotatably provided.
従来、ワークに対して「ネジ切り」「孔開け」「座ぐり」等の多種に渡る加工等を単一の装置で複合的に実行できる工作機械が公知である。このような工作機械は工具交換装置(ATC)が付設してある。工具交換装置はタップやドリル等の工具を予め所定の収納箇所に多数収納する工具マガジンを備える。工具マガジンは複数のグリップアームを放射状に備えて回転可能である。複数のグリップアームは所望の工具を適時選択して加工が終了した工具と自動的に交換する(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a machine tool that can perform various types of machining such as “thread cutting”, “drilling”, and “spot facing” on a workpiece in a single apparatus is known. Such a machine tool is provided with a tool changer (ATC). The tool changer includes a tool magazine that stores a large number of tools such as taps and drills in a predetermined storage location in advance. The tool magazine is rotatable with a plurality of grip arms radially. The plurality of grip arms automatically select a desired tool and replace it with a tool that has been processed (see, for example, Patent Document 1).
ワークの加工に使用する工具を装着した工具ホルダをグリップアーム先端に設けた把持部で保持する。加工中における工具交換時には、主軸ヘッドが所定の位置(Z軸原点)まで上昇して、使用済みの工具を装着した工具ホルダをグリップアームで保持する。さらに主軸ヘッドが上昇して、使用済みの工具を装着した工具ホルダを主軸から抜き取る。次に工具マガジンが回転して、次に使用する工具を装着した工具ホルダを把持したグリップアームが主軸の直下に移動する。そして主軸ヘッドが垂直方向に下降して、次に使用する工具を装着した工具ホルダを主軸に嵌挿する。 A tool holder on which a tool used for processing a workpiece is mounted is held by a gripping portion provided at the tip of the grip arm. At the time of tool change during machining, the spindle head moves up to a predetermined position (Z-axis origin), and a tool holder on which a used tool is mounted is held by a grip arm. Further, the spindle head is raised, and the tool holder with the used tool is removed from the spindle. Next, the tool magazine rotates, and the grip arm that holds the tool holder on which the tool to be used next is moved moves immediately below the spindle. Then, the spindle head descends in the vertical direction, and a tool holder equipped with a tool to be used next is inserted into the spindle.
一般に工具ホルダはキー溝が形成してある。工具ホルダをグリップアームの把持部で保持しる場合、工具ホルダの位置ズレを防止するためにキー溝を把持部に設けた位置決めキーに確実に嵌め込む必要がある。故に使用済みの工具を装着した工具ホルダをグリップアームで保持する場合、キー溝を位置決めキーに対してオリエント(位置合わせ)する必要がある。キー溝の位置決めキーに対するオリエントが完了するまで、工具ホルダを主軸からグリップアームに移送できず、このオリエントに起因する待機時間が発生する。 Generally, a tool holder is formed with a keyway. When the tool holder is held by the gripping portion of the grip arm, it is necessary to securely fit the keyway into the positioning key provided in the gripping portion in order to prevent the tool holder from being displaced. Therefore, when holding the tool holder on which the used tool is mounted by the grip arm, it is necessary to orient (align) the key groove with respect to the positioning key. Until the orientation of the keyway relative to the positioning key is completed, the tool holder cannot be transferred from the spindle to the grip arm, and a waiting time due to this orientation occurs.
本発明は、キー溝の位置決めキーに対するオリエントの待ち時間を短縮することができる工具交換装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tool changer capable of shortening an orientation waiting time for a positioning key in a keyway.
本発明の一態様に係る工具交換装置は、工作機械の主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、ワークに対する加工動作を行う加工領域と工具の交換動作を行う工具交換領域との間で、前記主軸ヘッドを移動可能に支持するコラムと、前記コラムに固定され、一軸線を中心に回転割出可能に設けられたマガジン本体を回転可能に支持する支持部材と、前記マガジン本体の外周に放射状に設けられ、前記工具が装着された工具ホルダを把持する把持部を先端に有する複数のグリップアームと、前記グリップアームの前記先端と後端との間を軸支し、前記マガジン本体の外周に固定される支点台とを備えた工具交換装置において、前記主軸ヘッドは、前記工具交換領域に移動された場合、所定割出位置に位置する前記グリップアームの前記把持部と、前記主軸との間で前記工具ホルダの受け渡しを行い、前記把持部は、前記工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、前記工具ホルダの側面に形成された凹部であるキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備え、前記位置決めキーは、少なくとも前記キー溝に嵌め込まれる端部の幅を、前記凹部の形成幅未満である第一幅と、前記第一幅よりも広い第二幅との間で変更可能であって、前記工具ホルダの受け渡し前には前記端部の幅が前記第一幅に変更される一方、前記工具ホルダの受け渡し後には前記端部の幅が前記第二幅に変更される。 A tool changer according to an aspect of the present invention includes a spindle head that rotatably supports a spindle of a machine tool, a machining area that performs a machining operation on a workpiece, and a tool exchange area that performs a tool exchange operation. A column that movably supports the spindle head, a support member that is fixed to the column and that rotatably supports a magazine body that is rotatably indexed about a single axis, and a radially outer periphery of the magazine body A plurality of grip arms having a gripping portion at the tip for gripping a tool holder on which the tool is mounted and the tip and the rear end of the grip arm are pivotally supported and fixed to the outer periphery of the magazine body In the tool changer provided with the fulcrum stand, when the spindle head is moved to the tool change area, the grip portion of the grip arm positioned at a predetermined index position The tool holder is transferred to and from the main shaft, and the gripping portion is fitted into a pair of holding portions that hold the side surface of the tool holder and a key groove that is a recess formed on the side surface of the tool holder. A positioning key, wherein the positioning key has a width of at least an end portion fitted in the key groove between a first width that is less than the formation width of the recess and a second width that is wider than the first width. The width of the end is changed to the first width before delivery of the tool holder, while the width of the end is changed to the second width after delivery of the tool holder. Is done.
本態様の工具交換装置では、主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドが、コラムによって加工領域と工具交換領域との間で移動可能に支持される。コラムに固定された支持部材によって、複数のグリップアームが設けられたマガジン本体が回転可能に支持される。マガジン本体の外周に固定される支点台によって、把持部を先端に有するグリップアームが軸支される。主軸ヘッドが工具交換領域に移動された場合、主軸とグリップアームの把持部との間で工具ホルダの受け渡しが行われる。把持部は、工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、工具ホルダの側面に形成されたキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備える。位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅は、工具ホルダの受け渡し前にはキー溝の形成幅未満である第一幅に変更される一方、工具ホルダの受け渡し後には第一幅よりも広い第二幅に変更される。 In the tool changer of this aspect, the spindle head that rotatably supports the spindle is supported by the column so as to be movable between the machining area and the tool exchange area. A magazine body provided with a plurality of grip arms is rotatably supported by a support member fixed to the column. A grip arm having a grip at the tip is pivotally supported by a fulcrum base fixed to the outer periphery of the magazine body. When the spindle head is moved to the tool change area, the tool holder is transferred between the spindle and the gripping portion of the grip arm. The gripping portion includes a pair of clamping portions that clamp the side surface of the tool holder, and a positioning key that is fitted in a key groove formed on the side surface of the tool holder. The width of the end portion fitted in the key groove of the positioning key is changed to a first width that is less than the formation width of the key groove before delivery of the tool holder, but is wider than the first width after delivery of the tool holder. It is changed to the second width.
これにより、工具ホルダの受け渡し前には位置決めキーをキー溝に嵌め込み容易であり、且つ、工具ホルダの受け渡し後には位置決めキーをキー溝に確実に固定できる。その結果、キー溝の位置決めキーに対するオリエントを従来のように高精度で実行しなくても、位置決めキーをキー溝に確実に固定できる。ひいては、キー溝の位置決めキーに対するオリエントの待ち時間を短縮することができる。 Thereby, it is easy to fit the positioning key into the key groove before delivery of the tool holder, and the positioning key can be securely fixed to the key groove after delivery of the tool holder. As a result, the positioning key can be securely fixed to the key groove without performing the orientation of the key groove with respect to the positioning key with high accuracy as in the prior art. As a result, the orientation waiting time for the positioning key in the keyway can be shortened.
前記位置決めキーは、前記主軸ヘッドが前記工具交換領域にある場合に前記主軸ヘッドによって押圧される一方、前記主軸ヘッドが前記加工領域にある場合に前記主軸ヘッドから離間するスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、前記主軸ヘッドによって押圧されている場合、前記端部の幅を前記第一幅に変更する一方、前記主軸ヘッドによって押圧されていない場合、前記端部の幅を前記第二幅に変更してもよい。この場合、主軸とグリップアームの把持部との間で工具ホルダの受け渡しが行われる場合に、主軸ヘッドが工具交換領域でスイッチ部を押圧することで、位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅を第一幅に変更して、位置決めキーをキー溝に嵌め込み容易にすることができる。 The positioning key includes a switch portion that is pressed by the spindle head when the spindle head is in the tool change area, and is separated from the spindle head when the spindle head is in the machining area, When the part is pressed by the spindle head, the width of the end is changed to the first width, and when not pressed by the spindle head, the width of the end is changed to the second width. May be. In this case, when the tool holder is transferred between the spindle and the grip arm gripping part, the spindle head presses the switch part in the tool change area, so that the end of the positioning key fitted into the key groove of the positioning key By changing the width to the first width, the positioning key can be easily fitted in the key groove.
前記位置決めキーは、前記キー溝に嵌め込まれる、前記スイッチ部を挟んで対向配置された一対の板状部材と、前記一対の板状部材を前記スイッチ部に向けて付勢する弾性部材とを備え、 前記スイッチ部は、押圧されている場合に、前記一対の板状部材の間隔幅を前記第一幅に保持する第一径部と、押圧されていない場合に、前記間隔幅を前記第二幅に保持する第二径部とを備えてもよい。この場合、スイッチ部が押圧されるか否かに応じて一対の板状部材が開閉する簡易な構造で、位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅を変更することができる。 The positioning key includes a pair of plate-like members that are fitted in the key groove and are arranged to face each other with the switch portion interposed therebetween, and an elastic member that biases the pair of plate-like members toward the switch portion. When the switch portion is pressed, the first diameter portion that holds the interval width of the pair of plate-like members at the first width, and when the switch portion is not pressed, the interval width is set to the second width. You may provide the 2nd diameter part hold | maintained at the width | variety. In this case, the width of the end portion fitted in the key groove of the positioning key can be changed with a simple structure in which the pair of plate-like members open and close depending on whether or not the switch portion is pressed.
本発明の一実施形態である工具交換装置2について、図面を参照して説明する。以下説明において、図1の左側を工作機械1の前側とし、右側を工作機械1の後ろ側とし、紙面手前側を工作機械1の右側とし、紙面奥行き側を工作機械1の左側とする。
A
図1を参照して、工作機械1の構成を概略的に説明する。工作機械1は、土台となるベース(図示外)と、ベースの上部後方に立設された柱状のコラム10と、コラム10の前面に沿って昇降可能に支持された主軸ヘッド24と、主軸ヘッド24の内側に回転可能に支持される主軸30と、主軸30に装着される工具5の交換を自動的に行う工具交換装置2とを主体に構成されている。
With reference to FIG. 1, the structure of the machine tool 1 is demonstrated roughly. The machine tool 1 includes a base (not shown) serving as a base, a
コラム10の左右両側面には、主軸ヘッド24を内側に挟むようにして前方に延びるフレーム18(図1では、一枚のフレーム18のみ図示)が各々設けられている。一対のフレーム18の前端部には、マガジン支持台37が固定されている。マガジン支持台37に対して、工具交換装置2のマガジン本体41が支持されている。マガジン支持台37の上部には、工作機械1の前側に向かって斜め前方に延設され、マガジン本体41を覆って保護するための断面略L字型のマガジンカバー19が固定されている。
Frames 18 (only one frame 18 is shown in FIG. 1) are provided on the left and right side surfaces of the
主軸ヘッド24の上部には、主軸30を回転させるためのサーボモータ22が固定されている。ベース上には、ワークをXY方向に移動可能に保持するテーブル装置(図示外)が設置されている。工作機械1は、主軸ヘッド24が昇降すると共に、高速回転する主軸30に装着された工具ホルダ7に取り付けられた工具5がワークに接触することで、テーブル装置に保持されたワークに所望の加工を施す。具体的には、図1に示す主軸ヘッド24の位置(Z軸原点位置)よりも下方の加工領域で、ワークに対する加工動作が行われる。また、Z軸原点位置よりも上方の工具交換領域(ATC領域)で、工具5の交換動作が行われる。
A
主軸ヘッド24の昇降機構について説明する。コラム10の前面には、上下方向に延設されたボールねじ12が、上側軸受部14と下側軸受部15とによって回転可能に支持されている。主軸ヘッド24の背面に固定されたナット13に対して、ボールねじ12がねじ込まれて挿通している。ボールねじ12の上端部は、上側軸受部14の上部に固定されたサーボモータ(図示外)の駆動軸に対して、カップリング(図示外)を介して連結されている。ボールねじ12は、サーボモータの駆動によって正逆両方向に回転される。ボールねじ12が正逆方向に回転すると、ボールねじ12に螺合するナット13が昇降するのに伴って、ナット13に連結する主軸ヘッド24が昇降移動する。
The raising / lowering mechanism of the
主軸ヘッド24の内部構造について説明する。主軸ヘッド24の前方下部の内側には、上下方向に回転軸を有する主軸30が回転可能に支持されている。主軸30は、主軸ヘッド24の上部に固定されたサーボモータ22の駆動軸に対して、カップリング23を介して連結されている。主軸30は、サーボモータ22の回転駆動によって回転する。主軸30の先端部(下端部)には、後述のテーパ装着部7aを装着するためのテーパ穴31が設けられている。テーパ穴31にテーパ装着部7aが装着されると、後述のプルスタッド7bが主軸30の内部に設けられたホルダ狭持部材32によって狭持(クランプ)される。ホルダ狭持部材32が、主軸30の中心を通る孔の中に同軸上に挿通して配置されたドローバー34によって下方に押圧されると、ホルダ狭持部材32によるプルスタッド7bのクランプが解除される。
The internal structure of the
主軸ヘッド24の後方上部の内側には、右側面視略L字型のクランクレバー20が、支軸21を介して揺動自在に軸支されている。クランクレバー20は、垂直方向に延びる垂直レバー20bと、垂直レバー20bの下端部から前方に向かって略水平に延びる水平レバー20aとを有する。水平レバー20aの先端部は、ドローバー34に直交して突設されたピン35に対して係合可能である。垂直レバー20bの背面上部には、板カム体36が固定されている。板カム体36は、上側軸受部14に固定されたカムフォロア17と接離可能となっている。垂直レバー20bと主軸ヘッド24との間には、引張コイルバネ(図示外)が弾力的に介装されている。クランクレバー20を右側面から見た場合、クランクレバー20は時計回りに常時付勢されているので、水平レバー20aによるピン35の下方への押圧は常時解除されている。
A
例えば、主軸30のテーパ穴31に、工具ホルダ7のテーパ装着部7aが装着された状態において、主軸ヘッド24が上昇すると、クランクレバー20に設けた板カム体36がカムフォロア17に摺動する。この場合、クランクレバー20は、右側面から見た場合に、支軸21を中心に反時計回りに回転する。これに伴って、水平レバー20aはピン35に係合しつつ下方に押圧するので、ドローバー34を介してホルダ狭持部材32が下方に付勢される。よって、ホルダ狭持部材32によるプルスタッド7bの狭持が解除される。これにより、工具5を保持する工具ホルダ7が、主軸30に対して着脱可能に装着される。
For example, in a state where the
工具交換装置2の構造について説明する。工具交換装置2は、鍔付き円筒状のマガジン本体41と、マガジン本体41の鍔部42の裏面の外周に沿って放射状に設けられた複数のグリップアーム60(図1では、上下2本のグリップアーム60のみを図示)とを主体に構成されている。フレーム18に固定されたマガジン支持台37には、工作機械1の前側に向かって斜め下方に延びる支軸45が回転可能に支持されている。支軸45に対して、マガジン本体41が外挿されている。これにより、マガジン本体41は、工作機械1の前方に、円形状の鍔部42の正面を向けて配置され、回転可能に支持された状態となっている。
The structure of the
マガジン本体41について説明する。マガジン本体41は、支軸45が内挿される筒状のボス部43と、ボス部43の外周面の前端側に鍔状に設けられた鍔部42とを主体に構成されている。ボス部43の後端部には、支軸45を中心とする割出円板47が外挿して固定されている。割出円板47の背面側(主軸ヘッド24に対向する面)には、ローラ形状のカムフォロア(図示外)が複数のグリップアーム60の配設位置に対応して各々設けられている。
The
マガジン支持台37の上部には、ケーシング51が固定されている。ケーシング51の上部には、マガジン本体41の回転割出用のサーボモータ50が固定されている。ケーシング51の内側では、サーボモータ50の回転軸に対して、複数のギヤ(図示外)とカム(図示外)とからなる回転割出機構の一部が連結されている。この回転割出機構のカムに形成されたカム溝(図示外)に対して、割出円板47の複数のカムフォロアが順次嵌合している。これにより、割出円板47は間欠的な割出回転を行うことができ、複数のグリップアーム60の中の1つを割り出して、マガジン本体41の最下端に位置させることができる。図示しないが、工作機械1の制御装置(図示外)に接続されているエンコーダが、サーボモータ50に固定されている。工作機械1では、このエンコーダの出力信号に基づいて、サーボモータ50のフィードバック制御を行うことで、マガジン本体41の回転割出位置を制御する。
A
図1および図2を参照して、グリップアーム60の構造について説明する。図1に示すように、グリップアーム60は、マガジン本体41の鍔部42の裏面の外周側に、所要の中心角で周方向に複数本(例えば、14本)固定されている。
The structure of the
図2に示すように、グリップアーム60は、マガジン本体41の鍔部42の裏面の外周側に固定される支点台62を揺動動作の支点とする。グリップアーム60は、支点台62に設けられた支持軸67を介して軸支されている。グリップアーム60は、略Lの字型で延びるアーム本体61と、把持部63と、カムフォロア支持部65とを主体に構成されている。把持部63は、アーム本体61の自由端となる先端側にY字型状で設けられ、工具ホルダ7を狭持可能である。カムフォロア支持部65は、アーム本体61の後端側における支持軸67に軸支される部分から主軸ヘッド24側に突出して設けられ、カムフォロア66を回転自在に支持する。
As shown in FIG. 2, the
支点台62は、マガジン本体41に固定される略板状の固定部62aと、固定部62aの下部から斜めに延設され、支持軸67を支持する軸支部62bとから構成されている。固定部62aには、固定部62aの厚み方向に貫通する固定孔が設けられ、マガジン本体41の鍔部42の外周に列設された固定孔に対応している。固定部62aの固定孔を、鍔部42の外周に列設された固定孔に合わせてボルトで固定することによって、支点台62がマガジン本体41に固定される。これにより、グリップアーム60全体をマガジン本体41に固定することができる。
The fulcrum table 62 includes a substantially plate-
把持部63は、後述のV溝7e(図3参照)を狭持するための非開閉式の二股部69と、二股部69の内端部に設けられた一対の支持ピン76とで構成されている。二股部69に取り囲まれた略円形の開口領域(工具装着口)に対して、工具ホルダ7を着脱可能である。支持ピン76は、圧縮コイルバネ(図示外)によって弾力的に後退可能に収納される。二股部69の両側に分かれる各端部の外側には、支持ピン76の中心を回転中心とするカムフォロア75が各々設けられている。カムフォロア75は、主軸ヘッド24の先端部(下端部)に設けられた固定カム29のカム面29aに沿って摺動することによって、主軸30に装着された工具ホルダ7のV溝7eへ把持部63を正確にガイドする。ガイドされた把持部63の二股部69がV溝7eに位置合わせされると、一対の支持ピン76がV溝7eに挿通して当接し、圧縮コイルバネを押し戻しながら後退することによって、工具ホルダ7が把持部63に狭持される。
The gripping
カムフォロア66は、主軸ヘッド24の前面に固定された可動カム28のカム面28aに沿って摺動する。可動カム28は、支軸25によって主軸ヘッド24の前面に軸支されている。可動カム28と主軸ヘッド24との間には、圧縮コイルバネ(図示外)が配設されており、可動カム28は弾力的に浮いた状態で支持されている。カムフォロア66が可動カム28のカム面28aを摺動すると、アーム本体61が支持軸67を中心に揺動する。これにより、二股部の69の端部に設けられたカムフォロア75が、主軸ヘッド24の先端部に設けられた固定カム29のカム面29aに向かって弾力的に押圧されるようになっている。
The
このように、工具交換装置2では、主軸ヘッド24を昇降させると共に、上述のカム機構を利用することで、複数のグリップアーム60のうち、マガジン本体41の最下方位置に割り出された1本のグリップアーム60のみを揺動させる。つまり、この割出位置のグリップアーム60の把持部63が、主軸30に近接する「近接位置」と、主軸30から離間する「退避位置」との間を移動する。
Thus, in the
さらに、把持部63において、両側に分かれる二股部69の基部には、二股部69の工具装着口からアーム本体61に向けて切り欠かれた凹部80が形成されている。割出位置のグリップアーム60では、平面視で、凹部80が工具装着口に向けて開口するUの字型に形成されている。凹部80の底壁81および側壁82(図4、図6参照)で形成される内部空間には、後述のキー溝7f(図3参照)を固定するための位置決めキー100が設けられているが、詳細は後述する。
Further, in the gripping
図3を参照して、工具ホルダ7について説明する。工具ホルダ7は、その本体部であるテーパ装着部7a(テーパシャンク部)と、テーパ装着部7aの一端部に一体形成された7bプルスタッド7bと、テーパ装着部7aの他端部に一体形成された鍔状部7cと、鍔状部7cに一体形成され、工具5を装着する為のコレットチャック7d等を有する。鍔状部7cには、グリップアーム60で保持するための環状のV溝7eと、1対のキー溝7fが凹設されている。
The
図4〜図7を参照して、位置決めキー100について説明する。以下の説明では、グリップアーム60が割出位置にある場合を基準として、位置決めキー100(および位置決めキー100を構成する各部材)の位置関係を説明する。位置決めキー100は、一対の板状部材(第一板101、第二板102)、支持軸103、スイッチ部104、および一対の弾性部材(第一バネ105、第二バネ106)を備える。
The positioning key 100 will be described with reference to FIGS. In the following description, the positional relationship of the positioning key 100 (and each member constituting the positioning key 100) will be described with reference to the case where the
第一板101および第二板102は、凹部80内で対向配置されており、平面視で左右方向(図5、図7では上下方向)に対向する。第一板101および第二板102の前端部(図5、図7では左端部)は、凹部80内に立設された支持軸103によって連結され、且つ、支持軸103によって回転自在に支持される。第一板101および第二板102の後端部(図5、図7では右端部)は、凹部80から工具装着口に向けて若干突出している。
The
第一板101および第二板102との間には、凹部80の内部から上方に延びる棒状のスイッチ部104が設けられている。スイッチ部104は、径が異なる複数の軸部(小径部104a、テーパ部104b、大径部104c)と、大径部104cが挿入される筒状部104dを有する。小径部104aは、スイッチ部104の軸部で最も小径であり、且つ、最も軸長が長い。テーパ部104bは、小径部104aの下側に連設されて、下方に向けて径が漸増するテーパ形状をなす。大径部104cは、テーパ部104bの下側に連設されて、スイッチ部104の軸部で最も大径である。筒状部104dは、凹部80の底壁81上に設けられており、その内部に筒状部104dを進退可能に保持して、スイッチ部104の軸部を立設状態で支持する。筒状部104dの内部には、図示しない圧縮コイルバネが設けられており、大径部104cが下方から常時付勢される。
Between the
第一板101と側壁82との間には、第一バネ105が介在している。第一バネ105は、第一板101をスイッチ部104に向けて常時付勢する。第二板102と側壁82との間には、第二バネ106が介在している。第二バネ106は、第二板102をスイッチ部104に向けて常時付勢する。このように、第一板101および第二板102は、スイッチ部104に押圧されているため、各々が接触しているスイッチ部104の軸径の大きさによって、第一板101と第二板102との自由端側(後端側)の間隔幅である「キー幅」が決まる。
A
図4および図5に示すように、スイッチ部104が上方から外力が加えられていない状態では、大径部104cが筒状部104d内を上方に移動することで、スイッチ部104が凹部80からの突出幅が最も大きい上昇位置に移動する。スイッチ部104が上昇位置に移動すると、大径部104cが第一板101および第二板102との間に挟まれる高さ位置となる。このとき、第一板101および第二板102が軸径の大きい大径部104cに接触した姿勢で保持されるため、位置決めキー100はキー幅の最も大きい開状態となる。
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, in a state where the
図6および図7に示すように、スイッチ部104が上方から外力が加えられると、大径部104cが筒状部104d内を下方に移動するのに伴って、下降するテーパ部104bに沿って第一板101および第二板102との間隔幅が小さくなる。さらに、スイッチ部104が凹部80からの突出幅が最も小さい下降位置に移動すると、小径部104aのみが第一板101および第二板102との間に挟まれる状態になる。このとき、第一板101および第二板102が軸径の小さい小径部104aに接触した姿勢で保持されるため、位置決めキー100はキー幅の最も小さい閉状態となる。
As shown in FIGS. 6 and 7, when an external force is applied to the
開状態の位置決めキー100のキー幅(第二幅)は、閉状態の位置決めキー100のキー幅(第一幅)よりも広い。一例として、第一幅はキー溝7fの形成幅の97%未満であればよく、第二幅はキー溝7fの形成幅の97%以上であればよい。なお、従来の位置決めキーのキー幅は、キー溝7fの形成幅の97%である。
The key width (second width) of the positioning key 100 in the open state is wider than the key width (first width) of the positioning key 100 in the closed state. As an example, the first width may be less than 97% of the formation width of the
図4〜図7を参照して、工具交換装置2で実行される工具交換動作と、位置決めキー100の開閉動作の関係について説明する。工具交換時には、加工領域に位置する主軸ヘッド24が、Z軸原点位置(図1参照)に移動する。このとき、割出位置のグリップアーム60が、先述したように、退避位置から近接位置に移動する。さらに、割出位置のグリップアーム60では、主軸ヘッド24の下端面がスイッチ部104の突出端(詳細には、小径部104aの上端部)を押圧する。そのため、位置決めキー100が開状態から閉状態に変化し、キー幅が第二幅から第一幅に狭まる。
With reference to FIGS. 4-7, the relationship between the tool change operation performed with the
主軸ヘッド24がZ軸原点位置に到達すると、グリップアーム60の把持部63では、使用済みの工具5を取付けた工具ホルダ7が二股部69の工具装着口に嵌め込まれ、一対の支持ピン76がバネ力によってV溝7eに係止される。さらに、閉状態の位置決めキー100では、第一板101と第二板102との自由端側が、キー溝7fに挿入される(図7参照)。
When the
その後、主軸ヘッド24がZ軸原点位置からATC領域内を上昇する間に、割出位置のグリップアーム60では、主軸ヘッド24の下端面がスイッチ部104の突出端から離間するため、位置決めキー100が閉状態から開状態に変化する。これにより、キー幅が第一幅から第二幅に広がり、位置決めキー100がキー溝7f内で固定される(図5参照)。さらに、主軸ヘッド24がATC領域内を上昇するのに伴って、ホルダ狭持部材32がドローバー34を押圧してプルスタッド7bに対するクランプを解除する。これにより、グリップアーム60の把持部63に保持された工具ホルダ7は、主軸30から下方に抜き取られる。
After that, while the
次に、マガジン本体41が回転して、次のワーク加工で使用する工具5を取付けた工具ホルダ7を保持したグリップアーム60が割出位置に位置決めされる。その後、主軸ヘッド24がZ軸原点位置に向けてATC領域内を下降する間に、割出位置のグリップアーム60では、主軸ヘッド24の下端面がスイッチ部104の突出端を押圧する。そのため、位置決めキー100が開状態から閉状態に変化し、キー幅が第二幅から第一幅に狭まり、位置決めキー100によるキー溝7fの固定が解除される(図7参照)。
Next, the
さらに、主軸ヘッド24がATC領域内を下降するのに伴って、次のワーク加工で使用する工具5が主軸30内に下方から挿入され、ホルダ狭持部材32がドローバー34の押圧を中断してプルスタッド7bをクランプすることで、工具5が主軸30に装着される。その後、主軸ヘッド24がZ軸原点位置から下降領域内を下降するのに伴って、割出位置のグリップアーム60が近接位置から退避位置に移動する。下降領域では、新たな工具5を使用してワーク加工が実行される。
Further, as the
上記の工具交換動作において、使用済みの工具5を装着した工具ホルダ7をグリップアーム60に移送する場合(つまり、加工領域に位置する主軸ヘッド24をZ軸原点位置に移動させる場合)、キー溝7fを位置決めキー100に対してオリエントする制御が、主軸ヘッド24を下降させる前に実行される。本実施形態では、位置決めキー100をキー溝7fに嵌め込む場合に、位置決めキー100が開状態から閉状態に変化するため、第一板101と第二板102との自由端側をキー溝7fに挿入しやすい(図7参照)。さらに、位置決めキー100をキー溝7fに嵌め込んだ後は、位置決めキー100が閉状態から開状態に変化するため、第一板101と第二板102との自由端側がキー溝7f内で確実に係止される(図5参照)。そのため、上記のオリエント制御に要求される位置決め精度を従来よりも抑制することができ、ひいてはオリエント制御に要する処理時間を短縮することができる。
In the above-described tool change operation, when the
以上説明したように、本実施形態に係る工具交換装置2では、主軸30を回転可能に支持する主軸ヘッド24が、コラム10によって加工領域とATC領域との間で移動可能に支持される。コラム10に固定されたマガジン支持台37によって、複数のグリップアーム60が設けられたマガジン本体41が回転可能に支持される。マガジン本体41の外周に固定される支点台62によって、把持部63を先端に有するグリップアーム60が軸支される。主軸ヘッド24がATC領域に移動された場合、主軸30とグリップアーム60の把持部63との間で工具ホルダ7の受け渡しが行われる。把持部63は、工具ホルダ7の側面を挟持する一対の支持ピン76と、工具ホルダ7の側面に形成されたキー溝7fに嵌め込まれる位置決めキー100とを備える。
As described above, in the
位置決めキー100のキー溝7fに嵌め込まれる端部のキー幅は、工具ホルダ7の受け渡し前には第一幅に変更される一方、工具ホルダ7の受け渡し後には第二幅に変更される。これにより、工具ホルダ7の受け渡し前には位置決めキー100をキー溝7fに嵌め込み容易であり、且つ、工具ホルダ7の受け渡し後には位置決めキー100をキー溝7fに確実に固定できる。その結果、キー溝7fの位置決めキー100に対するオリエントを従来のように高精度で実行しなくても、位置決めキー100をキー溝7fに確実に固定できる。ひいては、キー溝7fの位置決めキー100に対するオリエントの待ち時間を短縮することができる。
The key width of the end portion fitted in the
主軸30とグリップアーム60の把持部63との間で工具ホルダ7の受け渡しが行われる場合に、主軸ヘッド24がATC領域でスイッチ部104を押圧することでキー幅を第二幅から第一幅に変更して、位置決めキー100をキー溝7fに嵌め込み容易にすることができる。また、スイッチ部104が押圧されるか否かに応じて、第一板101および第二板102が開閉する簡易な構造でキー幅を変更することができる。
When the
上記実施形態において、マガジン支持台37が、本発明の「支持部材」に相当する。一対の支持ピン76が、本発明の「一対の挟持部」に相当する。第一板101および第二板102が、本発明の「一対の板状部材」に相当する。第一バネ105および第二バネ106が、本発明の「弾性部材」に相当する。小径部104aが、本発明の「第一径部」に相当する。大径部104cが、本発明の「第二径部」に相当する。
In the above embodiment, the
なお、本発明の工具交換装置は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、第一バネ105および第二バネ106として圧縮コイルバネを例示したが、板バネや、ねじりコイルバネ等を用いてもよい。
Needless to say, the tool changer of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, compression coil springs are exemplified as the
1 工作機械
2 工具交換装置
5 工具
7 工具ホルダ
7e V溝
7f キー溝
10 コラム
24 主軸ヘッド
30 主軸
37 マガジン支持台
41 マガジン本体
60 グリップアーム
63 把持部
76 支持ピン
100 位置決めキー
101 第一板
102 第二板
104 スイッチ部
104a 小径部
104c 大径部
105 第一バネ
106 第二バネ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記主軸ヘッドは、前記工具交換領域に移動された場合、所定割出位置に位置する前記グリップアームの前記把持部と、前記主軸との間で前記工具ホルダの受け渡しを行い、
前記把持部は、前記工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、前記工具ホルダの側面に形成された凹部であるキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備え、
前記位置決めキーは、少なくとも前記キー溝に嵌め込まれる端部の幅を、前記キー溝の形成幅未満である第一幅と、前記第一幅よりも広い第二幅との間で変更可能であって、前記工具ホルダの受け渡し前には前記端部の幅が前記第一幅に変更される一方、前記工具ホルダの受け渡し後には前記端部の幅が前記第二幅に変更されることを特徴とする工具交換装置。 A spindle head that rotatably supports a spindle of a machine tool, a column that movably supports the spindle head between a machining area that performs a machining operation on a workpiece and a tool exchange area that performs a tool exchange operation; A support member that rotatably supports a magazine body that is fixed to a column and that can be rotated and indexed about one axis, and a tool holder that is radially provided on the outer periphery of the magazine body and on which the tool is mounted. A tool changer comprising: a plurality of grip arms each having a grip portion to be gripped; and a fulcrum base that is pivotally supported between the tip and rear ends of the grip arm and fixed to the outer periphery of the magazine body. ,
When the spindle head is moved to the tool change area, the tool holder is transferred between the gripping part of the grip arm located at a predetermined index position and the spindle,
The gripping portion includes a pair of sandwiching portions that sandwich the side surface of the tool holder, and a positioning key that is fitted into a key groove that is a recess formed on the side surface of the tool holder,
In the positioning key, at least a width of an end portion fitted in the key groove can be changed between a first width that is less than a formation width of the key groove and a second width that is wider than the first width. The width of the end is changed to the first width before delivery of the tool holder, and the width of the end is changed to the second width after delivery of the tool holder. A tool changer.
前記スイッチ部は、前記主軸ヘッドによって押圧されている場合、前記端部の幅を前記第一幅に変更する一方、前記主軸ヘッドによって押圧されていない場合、前記端部の幅を前記第二幅に変更することを特徴とする請求項1に記載の工具交換装置。 The positioning key includes a switch unit that is pressed by the spindle head when the spindle head is in the tool change area, and separated from the spindle head when the spindle head is in the machining area,
When the switch portion is pressed by the spindle head, the width of the end portion is changed to the first width, and when the switch portion is not pressed by the spindle head, the width of the end portion is changed to the second width. The tool changer according to claim 1, wherein the tool changer is changed to:
前記キー溝に嵌め込まれる、前記スイッチ部を挟んで対向配置された一対の板状部材と、
前記一対の板状部材を前記スイッチ部に向けて付勢する弾性部材とを備え、
前記スイッチ部は、押圧されている場合に、前記一対の板状部材の間隔幅を前記第一幅に保持する第一径部と、押圧されていない場合に、前記間隔幅を前記第二幅に保持する第二径部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の工具交換装置。 The positioning key is
A pair of plate-like members that are fitted in the key groove and are arranged opposite to each other with the switch portion interposed therebetween;
An elastic member that urges the pair of plate-shaped members toward the switch portion;
When the switch portion is pressed, the first diameter portion that holds the interval width of the pair of plate-like members at the first width, and when the switch portion is not pressed, the interval width is set to the second width. The tool changer according to claim 2, further comprising a second diameter portion held on the tool.
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- 2012-03-27 JP JP2012071141A patent/JP2013202698A/en active Pending
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