JP2014012307A - Automatic tool exchange device of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工具交換時間の短縮あるいは工具収納本数の増加を機械使用者が自由に選択できるようにした工作機械の自動工具交換装置に関する。 The present invention relates to an automatic tool changer for a machine tool that allows a machine user to freely select a reduction in tool change time or an increase in the number of stored tools.
従来から、工作機械においては、主軸に装着された既工程工具と工具マガジンに保持された次工程工具とを自動的に交換する自動工具交換装置を備えたものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, some machine tools include an automatic tool changer that automatically changes an existing process tool mounted on a spindle and a next process tool held in a tool magazine.
この種の自動工具交換装置では、例えば、工具マガジンの配置領域と工作機械の加工領域とを、スライド可能に配置されたシャッタプレートにより開閉可能とし、シャッタプレートを開いた状態で工具交換を行い、シャッタプレートを閉じた状態で加工を行うことで、切り屑が工具マガジン側に飛散するのを防止するようにしている。 In this type of automatic tool changer, for example, the arrangement area of the tool magazine and the machining area of the machine tool can be opened and closed by a slidably arranged shutter plate, and the tool exchange is performed with the shutter plate open. By performing processing with the shutter plate closed, the chips are prevented from scattering to the tool magazine side.
前記従来の構造では、シャッタプレートの駆動機構に故障が生じやすいという問題があり、またシャッタプレートの開閉をセンサで検知することが必要となり、それだけコスト高になると共に、工具交換時間が長くなる、といった問題もある。 In the conventional structure, there is a problem that the shutter plate drive mechanism is likely to fail, and it is necessary to detect opening and closing of the shutter plate with a sensor, which increases the cost and increases the tool change time. There is also a problem.
そこで、工具マガジンの配置領域と機械本体の加工領域とを隔壁で隔てると共に、該隔壁に開口を形成し、該開口を開閉するシャッタ部材を工具マガジンに一体形成したものがある。この従来技術では、次工程工具を工具交換位置に割り出すことによりシャッタ部材が自動的に開位置に移動するので、シャッタ部材専用の駆動機構やシャタッ部材の開閉を検知するセンサを不要にできる(特許文献1参照)。 In view of this, there is a type in which an arrangement area of the tool magazine and a machining area of the machine body are separated by a partition wall, an opening is formed in the partition wall, and a shutter member that opens and closes the opening is formed integrally with the tool magazine. In this prior art, since the shutter member is automatically moved to the open position by indexing the next process tool to the tool change position, a drive mechanism dedicated to the shutter member and a sensor for detecting opening and closing of the shutter member can be dispensed with (patent) Reference 1).
ところで前記公報記載の従来技術では、次工程工具を工具交換位置に割り出すことによりシャッタ部材が開口を開くものの、工具交換後にシャッタ部材を、再び開口を閉じる位置に割り出す必要があるため、次工程工具がシャッタ部材から遠い角度位置にある場合は、工具交換時間が長くなるといった問題がある。 By the way, in the prior art described in the publication, although the shutter member opens the opening by indexing the next process tool to the tool change position, it is necessary to index the shutter member to the position where the opening is closed again after the tool change. Is at an angular position far from the shutter member, there is a problem that the tool change time becomes long.
ここで、工具交換時間は、シャッタ部材の形成箇所数を増加するほど短縮できると考えられるが、シャッタ部材の形成箇所数を増加するほど工具マガジンの収納可能本数が減少するという問題が生じる。工作機械の使用条件によっては、工具交換時間の短縮を工具収納本数より優先し、また逆に工具収納本数を工具交換時間の短縮より優先したいという要請があるが、前記従来装置では、このような要請に応えることはできない。 Here, it can be considered that the tool change time can be shortened as the number of forming portions of the shutter member is increased. However, there is a problem that the number of tool magazines that can be stored decreases as the number of forming portions of the shutter member is increased. Depending on the conditions of use of the machine tool, there is a request to prioritize shortening the tool change time over the number of tool storage, and conversely, prioritize the number of tool storage over the shortening of the tool change time. We cannot respond to the request.
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、工具交換時間の短縮あるいは工具収納本数の増加の何れを優先するかを自由に選択できる工作機械の自動工具交換装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides an automatic tool changer for a machine tool that can freely select whether to give priority to shortening the tool change time or increasing the number of stored tools. It is an issue.
請求項1の発明は、主軸に装着された既工程工具と、工具把持機構により工具マガジンに保持された次工程工具とを自動的に交換する工作機械の自動工具交換装置において、前記工具マガジンが配置されたマガジン配置領域と前記主軸が加工時に移動する加工時移動領域とを隔てる隔壁を設けると共に、該隔壁に前記マガジン配置領域と加工時移動領域とを連通させる開口を形成し、前記工具マガジンに、該工具マガジンの旋回に伴って前記開口を閉塞又は開放するシャッタ部材を着脱可能に装着したことを特徴としている。
The invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の工作機械の自動工具交換装置において、前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに設けられた少なくとも1つの前記工具把持機構を外方から覆うように前記工具マガジンに着脱可能に装着されていることを特徴としている。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の工作機械の自動工具交換装置において、前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに、複数装着されていることを特徴としている。 A third aspect of the present invention is the automatic tool changer for a machine tool according to the first or second aspect, wherein a plurality of the shutter members are mounted on the tool magazine.
請求項4の発明は、請求項3に記載の工作機械の自動工具交換装置において、前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに、等角度間隔毎に装着されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the automatic tool changer for a machine tool according to the third aspect, the shutter member is attached to the tool magazine at equal angular intervals.
請求項5の発明は、請求項1ないし4の何れかに記載の工作機械の自動工具交換装置において、前記シャッタ部材は、前記工具把持機構によって前記工具マガジンに装着されていることを特徴としている。
The invention of
請求項1の発明によれば、シャッタ部材を工具マガジンに着脱可能に装着したので、工具交換時間の短縮を優先する場合は、例えば請求項3の発明のように、前記シャッタ部材を、前記工具マガジンに、複数装着すれば良い。この場合、次工程工具を前記開口が位置する工具交換位置に割り出して工具交換を実行した後、前記複数のシャッタ部材のうち前記開口に近い位置にあるシャッタ部材を該開口位置に割り出すことにより工具交換時間を短縮できる。また、請求項4の発明のように、複数のシャッタ部材を等角度間隔毎に設けた場合は、工具交換実行後に開口を閉塞するシャッタ部材の選択が容易となる。一方、収納工具本数の増加を優先する場合は、シャッタ部材の一部を取り外し、該シャッタ部材の代わりに工具を装着することにより収納本数を増加できる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに設けられた工具把持機構を取り外すことなく前記工具マガジンに着脱可能に装着されているので、工具収納本数を増やす場合は、シャッタ部材を取り外すことにより、該取り外した部分に位置する工具把持機構に工具を把持させることで直ちに工具収納本数を増加できる。 According to the second aspect of the present invention, the shutter member is detachably mounted on the tool magazine without removing the tool gripping mechanism provided on the tool magazine. By removing the member, the number of stored tools can be immediately increased by causing the tool gripping mechanism located at the removed portion to grip the tool.
請求項5の発明によれば、シャッタ部材を工具把持機構によって工具マガジンに装着したので、シャッタ部材の着脱が容易であり、かつシャッタ部材の配置位置を、工具把持機構が配置されている範囲内で自由に選択できる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図5は本発明の実施例1を説明するための図であり、各図において、1は本発明の実施例1による自動工具交換装置2を備えた工作機械(縦型マシニングセンタ)である。この工作機械1は、ベッド3と、該ベッド3上にY軸方向(前後方向)に移動可能に搭載されたコラム4と、該コラム4の前面にX軸方向(左右方向)に移動可能に配設されたサドル5と、該サドル5の前面にZ軸方向(上下方向)に移動可能に配設された主軸頭6と、前記ベッド3の前部上面に配設され、ワークを搭載するテーブル7とを備えている。
1 to 5 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention. In each figure, 1 is a machine tool (vertical machining center) provided with an
前記コラム4は、前記ベッド3の左,右に立設された側壁部3a,3a上に形成された前後ガイドレール3b,3bにより前記Y軸方向に摺動可能に支持されており、ボールねじタイプのY軸駆動機構8によりY軸方向に駆動される。
The
前記サドル5は、前記コラム4の前面に形成された左右ガイドレール4a,4aにより前記X軸方向に摺動可能に支持されており、ボールねじタイプのX軸駆動機構9によりX軸方向に駆動される。
The
前記主軸頭6は前記サドル5の前面に形成された上下ガイドレール5a,5aで前記Z軸方向に摺動可能に支持されており、ボールねじタイプの駆動機構10によりZ軸方向に駆動される。
The spindle head 6 is supported by upper and
前記主軸頭6は、内部に主軸6aを回転駆動可能に支持している。そして図示していないが、前記主軸6aの下端部の内部には、工具Tが嵌合装着される工具取付け穴が形成され、また嵌合挿入された工具Tをクランプ・アンクランプするクランプ機構が設けられている。このようにして前記主軸6aに装着された工具Tは前記X,Y,Z軸方向に移動可能となっている。
The main spindle head 6 supports a
前記自動工具交換装置2は、前記主軸6aに装着された既工程工具Tと工具マガジン11に保持された次工程工具T′とを自動的に交換するものである。
The
前記工具マガジン11は、円盤状の基板11aと、該基板11aの中心に位置する軸部11bとを有し、前記ベッド3の左,右の側壁部3a,3a間に、前記軸部11bの軸線が前記Z軸と平行をなすように配置されている。前記工具マガジン12は、前記軸部11bを支持する回転割り出し機構15により、所望の角度位置に割り出し可能となっている。
The
前記基板11aの外周縁には多数の工具把持機構12が配設されている。該各工具把持機構12は、一対の蟹挟み状をなす把持爪12a,12aを、開閉可能に、かつ閉方向に回動付勢して連結してなるものであり、前記各工具把持機構12により工具Tがその軸線をZ軸方向に向けて把持されている。前記主軸6aにより工具を軸部11bを通るY軸と平行な直線上をY軸方向奥側に移動させると前記把持爪12a,12aが工具Tの把持溝部を把持し、またY軸方向手前側に移動させると工具が把持爪12a,12aから分離されるように構成されている。
A number of
前記工作機械1の、前記工具マガジン11が配置されたマガジン配置領域Aと前記主軸6aが加工時に移動する加工時移動領域Bとは隔壁13によって隔てられており、これにより切り屑がマガジン配置領域Aに侵入するのを防止している。
The magazine placement area A in which the
前記隔壁13には、前記マガジン配置領域Aと加工時移動領域Bとを連通させる開口13aが形成されている。この開口13aは、前記軸部11bの軸線を通るY軸に平行な直線上に配置されており、主軸6aに装着された工具Tが前記マガジン配置領域A内に支障なくに出入りできる大きさに形成されている。
The
そして前記基板11aには、一対のシャッタプレート14,14が等角度間隔をなすように,かつ着脱可能に装着されている。このシャッタプレート14は、前記開口13aを閉塞又は開口するシャッタ本体14aと、該シャッタ本体14aから基板11aの軸部11b側に延びるブラケット部14bとを有する。前記シャッタ本体14aは、前記開口13aを閉塞可能の形状,サイズに形成されている。即ち、前記工具マガジン11が、前記シャッタ本体14aが前記開口13aに一致するように割り出しされた状態において、前記シャッタ本体14aが前記開口13aを閉塞する。また、前記多数の工具Tの何れかが前記開口13aに一致するように割り出された状態では、前記シャッタ本体14aが前記開口13aを開放する。
A pair of
ここで前記ブラケット部14bは、前記シャッタ本体14aが前記把持爪12aの外縁部より若干外側に位置し、該把持爪12aを外側から覆うように前記基板11aにボルト14cにより着脱可能に取付けられている。従って前記シャッタプレート14は、前記工具把持機構12を取り外すことなく前記工具マガジン11の基板11aに着脱可能となっている。
Here, the
なお、前記シャッタプレート14の取り付け枚数は本実施例の2枚に限定されるものではなく、4枚(図6参照)、あるいは1枚(図7参照)等自由に選択することができる。複数枚取り付ける場合は、等角度間隔毎に取り付けることが望ましいが、勿論自由な角度間隔で取り付けても構わない。
The number of the
本実施例1において工具交換する場合は、先ず、空いている工具把持機構12が前記開口13aに一致するように工具マガジン11が割り出され、これによりシャッタプレート14が開口13aを開放する。工具主軸6aがY軸方向に工具マガジン11の軸部11bの中心に向かって移動し、主軸6aに装着された工具Tの把持溝が把持爪12a,12aに把持され、この状態で主軸6a内のクランプ機構がアンクランプされ、主軸6aがZ軸方向に上昇する。続いて次行程工具が前記開口13aに一致するように工具マガジン11が割り出され、この状態で主軸6aが下降して次行程工具をクランプし、Y軸方向に加工時移動領域B側に移動し、工具交換が終了する。最後に近い位置にあるシャッタプレート14が開口13aに一致するように工具マガジン11が割り出され、開口13aは閉じられる。
In the case of exchanging tools in the first embodiment, first, the
そして本実施例1では、シャッタプレート14を工具マガジン11に着脱可能に装着したので、シャッタプレート14の枚数を自由に選択できる。工具交換時間の短縮を優先する場合は、例えば、前記シャッタプレート14を、前記工具マガジン11に、等角度間隔毎に複数装着する。次工程工具を前記開口13aが位置する工具交換位置に割り出して工具交換を実行した後、前記複数のシャッタプレート14のうち前記開口13aに近い位置にあるシャッタプレート14を該開口13a位置に割り出すことにより工具交換時間を短縮できる。一方、収納工具本数の増加を優先する場合は、シャッタプレート14の一部を取り外し、該シャッタプレート14の代わりに工具把持機構12に工具を装着することにより収納本数を増加できる。
In the first embodiment, since the
また、前記シャッタプレート14は、前記工具マガジン11に設けられた工具把持機構12を取り外すことなく前記工具マガジン11に着脱可能に装着されているので、工具収納本数を増やす場合は、シャッタプレート14を取り外すことにより、該取り外した部分に位置する工具把持機構12に工具を把持させることで直ちに工具収納本数を増加できる。
Further, since the
なお、前記実施例では、シャッタプレート14のブラケット部14bを工具マガジン11の基板11aにボルト締めにより着脱可能に装着したが、シャッタプレート14を工具把持機構12により着脱可能に支持するように構成しても良い。この場合、シャッタ本体14aの裏面に、前記把持爪12a,12aで把持される把持溝を有する部分を設けることで、シャッタプレートの着脱を容易に行うことができる。
In the above embodiment, the
1 工作機械
2 自動工具交換装置
6a 主軸
11 工具マガジン
12 工具把持機構
13 隔壁
13a 開口
14 シャッタプレート(シャッタ部材)
A マガジン配置領域
B 加工時移動領域
T 既工程工具
T′ 次工程工具
DESCRIPTION OF
A Magazine placement area B Movement area during machining T Existing process tool T 'Next process tool
Claims (5)
前記工具マガジンが配置されたマガジン配置領域と前記主軸が加工時に移動する加工時移動領域とを隔てる隔壁を設けると共に、該隔壁に前記マガジン配置領域と加工時移動領域とを連通させる開口を形成し、
前記工具マガジンに、該工具マガジンの旋回に伴って前記開口を閉塞又は開放するシャッタ部材を着脱可能に装着したことを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。 In an automatic tool changer of a machine tool that automatically replaces an existing process tool mounted on a spindle and a next process tool held in a tool magazine by a tool gripping mechanism,
A partition that separates the magazine placement area in which the tool magazine is placed from the machining movement area in which the main spindle moves during machining is provided, and an opening that communicates the magazine placement area and the machining movement area is formed in the partition. ,
An automatic tool changer for a machine tool, wherein a shutter member that closes or opens the opening as the tool magazine rotates is detachably attached to the tool magazine.
前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに設けられた少なくとも1つの前記工具把持機構を外方から覆うように前記工具マガジンに着脱可能に装着されていることを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。 In the automatic tool changer for a machine tool according to claim 1,
An automatic tool changer for a machine tool, wherein the shutter member is detachably attached to the tool magazine so as to cover at least one of the tool gripping mechanisms provided in the tool magazine from the outside.
前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに、複数装着されていることを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。 In the automatic tool changer for a machine tool according to claim 1 or 2,
An automatic tool changer for a machine tool, wherein a plurality of the shutter members are mounted on the tool magazine.
前記シャッタ部材は、前記工具マガジンに、等角度間隔毎に装着されていることを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。 In the automatic tool changer for a machine tool according to claim 3,
An automatic tool changer for a machine tool, wherein the shutter member is attached to the tool magazine at equal angular intervals.
前記シャッタ部材は、前記工具把持機構によって前記工具マガジンに装着されていることを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。 In the automatic tool changer for machine tools according to any one of claims 1 to 4,
An automatic tool changer for a machine tool, wherein the shutter member is attached to the tool magazine by the tool gripping mechanism.
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