JP2015044276A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】扉の近くに配置される工具交換アームから直接動力を受けて、扉を開閉させることができて、構成を簡略化することができる工作機械を提供する。
【解決手段】フレーム１１の開口を開閉可能な扉１５と、工具交換を行なうための工具交換アーム１８とを備える。扉１５と工具交換アーム１８との間に連動機構２５を設けて、工具交換アーム１８の交換動作によって連動機構２５を介して扉１５を開閉するように構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、主軸に装着された工具の交換を行うための工具交換アームを備えた工作機械に関するものである。

従来、この種の工作機械としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成が提案されている。これらの従来構成においては、工具交換アームが駆動装置により工具交換動作されるとき、装置の開口に設けられた扉（シャッタ）が駆動装置により動力伝達機構を介して開閉されるようになっている。すなわち、特許文献１においては、扉と工具交換アームの駆動装置との間に動力伝達機構を構成するカム機構及びリンク機構が介在されている。特許文献２においては、工具交換アームを動作させるための駆動軸と扉との間に動力伝達機構を構成する複数のカムや歯車等が介在されている。

特開平７-６０５９６号公報 特開２００４-９８２１２号公報

これらの従来構成においては、駆動装置と工具交換アームとの間の動力伝達機構に加えて、駆動装置と扉との間に別の動力伝達機構が介在されている。このため、２系統の動力伝達機構が設けられており、構成が複雑になるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、構成を簡素化することができる工作機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この工作機械は、加工が行われる加工室と工具交換アームが設けられた工具室と間の開口を開閉可能な扉を備えた工作機械において、前記扉と工具交換アームとの間に連動機構を設け、工具交換アームの交換動作によって連動機構を介して扉を開閉するようにしたことを特徴としている。

従って、この工作機械においては、工具交換アームが工具交換動作されるときに、扉が工具交換アームの動作によって開閉される。よって、駆動装置と扉との間に工具交換アームから独立した動力伝達機構を設ける必要はなく、工作機械の構成を簡素化することができる。

本発明によれば、工作機械の構成を簡略化することができるという効果を発揮する。

一実施形態の工作機械を示す要部斜視図。 図１の工作機械の要部平面図。 同工作機械の要部側面図。 同工作機械の工具交換動作を図２の状態に続いて示す要部平面図。 同工具交換動作を図４の状態に続いて示す要部平面図。 同工具交換動作を図５の状態に続いて示す要部平面図。 同工具交換動作を図６の状態に続いて示す要部平面図。 変更例を示す要部平面図。

以下、工作機械の一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、工作機械のフレーム１１には、加工室１２と工具室１３とを区画する区画壁１４が設けられている。区画壁１４の一部には、開口１４１が形成されている。区画壁１４には、開口１４１を開閉する扉１５が横方向へ移動可能に装着されている。扉１５は上端の案内部１５１においてレール２４に吊下され、この案内部１５１がレール２４上を図１の矢印方向にスライドすることによって扉１５が水平方向に移動されて開口１４１を開閉する。加工室１２内には、前後方向，左右方向の２軸方向に移動可能な主軸１６が設けられている。この主軸１６は、工具室１３側へ移動可能である。主軸１６の下端には、図示しないワークに加工を施すための工具１７が着脱可能に装着される。前記ワークは、上下方向に移動可能な図示しないテーブル上にセットされる。

図１及び図２に示すように、前記工具室１３内において区画壁１４の開口１４１の近傍位置には、工具交換アーム１８が中央部において上下方向に延びる回転軸１９により回転可能に、かつ軸方向に移動可能に配置されている。工具交換アーム１８は、駆動機構２３によって回転されるとともに、回転軸１９の軸方向に移動される。工具交換アーム１８の両端には、工具１７を把持する把持部１８１，１８２が設けられている。工具室１３内において工具交換アーム１８の奥部には、円盤状の工具マガジン２０が前記回転軸１９と平行な軸線を中心に回転可能に配置されている。工具マガジン２０の外周には、複数の支持凹部２０１が等角度間隔をおいて形成されている。各支持凹部２０１には、工具ポット２１が着脱可能に装着されている。工具マガジン２０は図示しないモータによって割出し回転される。工具ポット２１には、種類や大きさ等の異なった工具１７が着脱可能に支持される。

図２及び図３に示すように、前記工具室１３内において工具交換アーム１８と工具マガジン２０との間の位置には、工具１７が装着された状態の工具ポット２１を工具マガジン２０の支持凹部２０１側から受け取り、または支持凹部２０１側に対して受け渡す受け台２２が配置されている。

図１〜図３に示すように、前記区画壁１４の開口１４１に設けられた扉１５と工具交換アーム１８との間には、工具交換アーム１８の工具交換動作によって扉１５を開閉させるための連動機構２５が介在されている。以下に、その連動機構２５の構成について説明する。扉１５の工具室１３側の面には、受け部２６が突設されている。受け部２６の下面には、扉１５の移動方向と交差する方向に延びる長孔２７が形成されている。

一方、前記工具交換アーム１８の回転軸１９の上端には、レバー２８が工具交換アーム１８と一体に回転可能に、かつ一体に軸方向移動可能に固定されている。このレバー２８は、工具交換アーム１８の延長方向に対して傾斜した状態に配置されている。レバー２８の両端上面には、前記受け部２６の長孔２７に係合する一対のピン２９が突設されている。このピン２９は、工具交換アーム１８が軸方向の下方に移動されたとき、長孔２７から離脱される。そして、工具交換アーム１８の工具交換動作により、ピン２９と長孔２７との係合を介して扉１５が開閉される。

次に、前記のように構成された工作機械の作用を説明する。
図１及び図２は、主軸１６が加工室１２内に配置され、その主軸１６の下端に工具１７が装着された状態を示している。また、この状態においては、工具交換アーム１８が扉１５の移動方向と平行に延びる非交換位置に配置されている。そして、連動機構２５におけるレバー２８上の一方のピン２９が受け部２６の長孔２７に係合されて、その係合を介して扉１５が区画壁１４の開口１４１を閉鎖する位置に移動されている。この状態で、主軸１６が回転されて、その下端の工具１７により図示しないワークに所定の加工が施される。このとき、扉１５により区画壁１４の開口１４１が閉鎖されているため、加工室１２から開口１４１を介して工具室１３内に加工屑やクーラント等が侵入するおそれはない。

このように、主軸１６に装着された工具１７によるワークの加工が終了して、工具１７の交換を必要とする場合には、工具交換アーム１８が図２の状態から反時計方向に９０度回転されて、図４に示すように、扉１５の移動方向と交差する方向に延びる交換位置に配置される。この工具交換アーム１８の反時計方向への９０度の回転により、連動機構２５のレバー２８が同方向へ一体に回転され、ピン２９と長孔２７との係合を介して、扉１５が区画壁１４の開口１４１を開放する位置に移動される。

一方、ワークの加工中に、工具マガジン２０は割出し回転されて、その外周の支持凹部２０１に支持された複数の工具のうちで、次の加工に使用する工具１７が受け台２２と対応する位置に選択して配置される。

その後、図５に示すように、主軸１６が加工室１２から区画壁１４の開口１４１を介して工具室１３に移動される。このとき、主軸１６に装着された工具１７上の溝部１７１（図３参照）が、工具交換アーム１８の一方の把持部１８１に係合される。それと同時に、工具マガジン２０上の図示しない搬送機構の動作により、選択状態の１つの工具１７が工具ポット２１とともに、工具マガジン２０の支持凹部２０１から受け台２２上に搬出される。このとき、工具ポット２１に装着された工具１７上の溝部１７１が、工具交換アーム１８の他方の把持部１８２に係合される。この状態で、工具交換アーム１８が軸方向の下方に移動されることによって、使用済みの工具１７が主軸１６から抜き取られるとともに、未使用の工具１７が工具ポット２１から抜き取られる。それと同時に、連動機構２５のピン２９が長孔２７から離脱される。

続いて、工具交換アーム１８が図５に示す状態から反時計方向に１８０度回転される。これにより、工具交換アーム１８の一方の把持部１８１に係合されている使用済みの工具１７が、受け台２２上の工具ポット２１の下方位置に対応配置される。それとともに、工具交換アーム１８の他方の把持部１８２に係合されている新たな工具１７が、主軸１６の下方位置に対応配置される。この状態で、工具交換アーム１８が軸方向の上方に移動されることによって、両工具１７が工具ポット２１及び主軸１６に対して下方からそれぞれ装着される。それと同時に、連動機構２５におけるレバー２８上の他方のピン２９が受け部２６の長孔２７に係合される。

その後、図６に示すように、主軸１６が工具室１３から区画壁１４の開口１４１を介して加工室１２に移動される。それとともに、前記の図示しない搬送機構の作動により、使用済みの工具１７が工具ポット２１とともに、受け台２２上から工具マガジン２０の支持凹部２０１に搬入される。次いで、工具交換アーム１８が図６の状態から時計方向に９０度回転されて、図７に示すように、扉１５の移動方向と平行に延びる非交換位置に配置される。この工具交換アーム１８の回転により、連動機構２５のレバー２８が同方向へ一体に回転され、ピン２９と長孔２７との係合を介して、扉１５が区画壁１４の開口１４１を閉鎖する位置に移動される。この状態で、主軸１６に装着された工具１７によって、ワークの加工が再開される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態においては、扉１５と工具交換アーム１８との間には連動機構２５が設けられ、工具交換アーム１８の交換動作によって連動機構２５を介して扉１５が開閉される。

このため、この工作機械においては、工具交換アーム１８が工具交換動作されるとき、扉１５が、工具交換アーム１８から直接動力を受けて開閉される。よって、扉１５を開閉させる構成を工具交換アーム１８に動力を付与する構成と別設させる必要がないため、工作機械全体の構成を簡素化できる。

（２） しかも、連動機構２５は、ピン２９を有するレバー２８と長孔２７を有する受け部２６を設けただけであるため、部品点数が少なく、きわめて簡単な構成である。
（３） 前記のように、連動機構２５は、部品点数が少なく、簡単な構成であるため、例えば、前述した特許文献１に記載の動力伝達機構とは異なり、動力の伝達経路を短くできるとともに、部品間に存在するクリアランスを少なくできる。従って、工具交換の動作を的確に、かつクリアランスによるロス時間を少なくして、工具交換をスムーズに実行できる。

（４） 前記のように、前記連動機構２５が、扉１５に固定され、長孔２７を有する受け部２６と、工具交換アーム１８と一体回転可能に設けられ、前記長孔２７に係合するとともに、工具交換アーム１８の軸方向移動により長孔２７から離脱するピン２９とを備えている。このため、工具交換アーム１８の交換動作に連動して、長孔２７とピン２９との係合を介して扉１５を適切に開閉させることができる。つまり、はじめに工具交換アーム１８の回転により、扉１５が開放され、次いで、工具交換アーム１８の下方移動によって扉１５と工具交換アーム１８との連結が解除される。その状態で工具１７が主軸１６及び工具ポット２１から抜き出された後、工具交換アーム１８の回転によって新旧の工具１７が入れ替わり、工具交換アーム１８の上昇により工具１７が主軸１６及び工具ポット２１に装着される。そして、工具交換アーム１８の前記上昇によって工具交換アーム１８と扉１５とが連結され、続く工具交換アーム１８の回転により扉１５が閉鎖される。このように、工具交換アーム１８の回転と上下動のみによって、工具交換を挟んだ扉１５の開閉が連続して行われる。

（５） 前記フレーム１１に加工室１２と工具室１３とを区画する区画壁１４が設けられるとともに、その区画壁１４に前記開口１４１が形成され、前記工具交換アーム１８が工具室１３に配置されている。このため、加工室１２と工具室１３とを区画する区画壁１４の開口１４１に設けられた扉１５を、工具交換アーム１８の交換動作に連動して開閉させることによって、工具１７を加工室１２と工具室１３との間で出し入れできるとともに、ワーク加工中には、工具室１３へのクーラント等の侵入を防止できる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図８に示すように、受け部２６及びレバー２８の長孔及びピンの配置位置を前記実施形態の逆にすること。すなわち、レバー２８の両端に長孔３１を形成するとともに、その長孔３１に嵌るピン３２を受け部２６の下面に設けること。従って、工具交換アーム１８の回転にともなうレバー２８の回転により長孔３１とピン３２との係合を介して扉１５が開閉される。また、工具交換アーム１８の上下動により、長孔３１がピン３２に対して係合されるとともに、ピン３２から離脱される。このように構成しても、前記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

・ 工具マガジン２０として、別の形態、例えば工具ポット２１を直線的に配列する構成のものを採用すること。
・ 工具マガジン２０及び工具ポット２１が水平軸を中心に回転する構成とすること。この場合、扉１５は水平面内を移動して開閉される構成が好適である。

１２…加工室、１３…工具室、１４…区画壁、１４１…開口、１５…扉、１６…主軸、１７…工具、１８…工具交換アーム、１９…回転軸、２０…工具マガジン、２１…工具ポット、２５…連動機構、２６…受け部、２７…長孔、２８…レバー、２９…ピン、３１…長孔、３２…ピン。

Claims (6)

1. 加工が行われる加工室と工具交換アームが設けられた工具室と間の開口を開閉可能な扉を備えた工作機械において、
   前記扉と工具交換アームとの間に連動機構を設け、工具交換アームの交換動作によって連動機構を介して扉を開閉するようにした工作機械。
2. 前記連動機構は、
   扉に固定され、長孔を有する受け部と、
   工具交換アームと一体回転可能に設けられ、前記長孔に係合するとともに、工具交換アームの軸方向移動により長孔から離脱するピンと
   を備えた請求項１に記載の工作機械。
3. 前記連動機構は、
   扉に固定され、ピンを有する受け部と、
   工具交換アームと一体回転するレバーに設けられ、前記ピンに係合するとともに、工具交換アームの軸方向移動によりピンから離脱する長孔と
   を備えた請求項１に記載の工作機械。
4. 前記工具交換アームの回転軸にレバーを固定し、そのレバーに前記ピンを設けた請求項２に記載の工作機械。
5. 主軸を有する加工室と工具交換アーム及び工具マガジンを有する工具室とを区画壁によって区画するとともに、その区画壁に開口を形成し、その開口に開閉可能な扉を設け、前記工具交換アームの回転及び軸方向移動によって前記工具マガジンと主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、
   前記扉には受け部を固定し、
   前記工具交換アームと一体に回転可能で、かつ一体に軸方向に移動可能なレバーを設け、
   前記受け部及びレバーの一方には長孔を、他方にはその長孔に係合するとともに、工具交換アームの軸方向移動により長孔から離脱するピンを設け、
   工具交換アームの回転により、長孔とピンとの係合を介して扉が開閉されるようにした工作機械。
6. 工具交換アーム及び工具マガジンは上下方向の軸線を中心に回転される請求項５に記載の工作機械。