JP2016036870A - 工具交換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】進退駆動モータへの電力遮断中に工具交換アームが移動するのを、エネルギーコストの増加を伴うことなく、簡易な構成で防止できる工具交換装置を提供する。
【解決手段】両端部に工具保持部42,52を備えた工具交換アーム40と、工具交換アーム40を支持する支持軸と、回転駆動モータ25を有し、工具交換アーム40を支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、進退駆動モータ13を有し、工具交換アーム40を支持軸に沿って進退させる進退機構と、回転駆動モータ25、進退駆動モータ13及び支持軸が取り付けられる取付台11とを備える。原位置にある工具交換アーム40に係合し、該工具交換アーム40が支持軸に沿った方向に移動するのを制止する制止機構60を設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、工作機械の主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とを交換する工具交換装置に関する。
上記工具交換装置として、従来、例えば、実開平4−28931号公報(特許文献1)や、特開2000−193062号公報(特許文献2)に開示されたものが知られている。これらの工具交換装置は、いずれも、両端部にそれぞれ工具保持部を有する工具交換アームと、工作機械の主軸と平行に設けられて、前記工具交換アームを支持する支持軸と、回転駆動モータを備え、この回転駆動モータの回転動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、進退駆動モータ及びボールねじを備え、この進退駆動モータにより駆動されるボールねじによって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構とを備えている。
そして、この工具交換装置によれば、以下の工具交換動作を順次実行することによって、主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とが交換される。
1)回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させて、主軸に装着された工具を、工具交換アームの一方の工具保持部に保持させるとともに、待機位置にある工具を他方の工具保持部に保持させる動作。
2)進退駆動モータによりボーねじを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って進出させ、主軸から工具を抜き取る動作。
3)回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に180度回転させる動作。
4)進退駆動モータによりボーねじを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って後退させ、次工具を主軸に装着する動作。
5)回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させ、当該工具交換アームを原位置に復帰させる動作。
実開平4−28931号公報 特開2000−193062号公報
ところが、上記従来のように、進退駆動モータ及びボールねじによって、工具交換アームを進退させるように構成された工具交換装置では、例えば、省エネの観点から、上述した工具交換動作を行わない待機状態のときに、前記進退駆動モータ及び回転駆動モータへの電力の供給を遮断する、或いは、工作機械の運転を休止させるべく、当該工作機械への電力の供給を遮断して、前記進退駆動モータに供給される電力を遮断すると、当該進退駆動モータの回転が自由となって、比較的小さな力で、工具交換アームが前記支持軸に沿って移動可能になるという問題があった。
例えば、前記工具交換装置が立形の工作機械に設けられる場合、工具交換アームの重力は、ボーねじ及びこれに連結される進退駆動モータに対して、これらを軸中心に回転させるように作用するため、上述のように、進退駆動モータへの供給電力が遮断され、当該進退駆動モータの回転が自由になると、工具交換アームの重力により、ボールねじ及び進退駆動モータが回転して、工具交換アームが下方に移動するのである。
また、ここでは、機構の詳しい説明は省略するが、通常、工具交換アームの前記各工具保持部には、工具の保持状態をロックするためのロック機構が設けられており、このロック機構には、バネなどの付勢体が含まれているため、進退駆動モータへの電力供給が遮断されると、この付勢体の付勢力によって、工具交換アームが移動するといったことも起こり得る。この現象は、工具交換装置が設けられる工作機械の種類に起因するものではなく、立形及び横形の双方の工作機械において起こり得る。
そして、このようにして工具交換アームが移動すると、これと周辺の他の構造や部材と干渉するという問題を生じる。
一方、このような問題を解決する一つの手法として、特許文献1に開示されるように、進退駆動モータに、ブレーキ付のモータを採用するといったことが考えられる。
しかしながら、このようなブレーキ付のモータは、コストが高く、また、モータの運転時には、ブレーキを解除するための電力が必要であり、エネルギー効率上、省電力化に反するという問題がある。
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、進退駆動モータへの電力遮断中に工具交換アームが移動するのを防止することができ、しかも、これをエネルギーコストの増加を伴うことなく、簡易な構成で実現し得る工具交換装置の提供を、その目的とする。
上記課題を解決するための本発明は、工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
両端部にそれぞれ工具保持部を備えた工具交換アームと、
前記主軸と平行に設けられ、前記工具交換アームを支持する支持軸と、
回転駆動モータを備え、該回転駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、
進退駆動モータを備え、該進退駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構と、
前記回転駆動モータ、進退駆動モータ及び前記支持軸が取り付けられる取付台とを備えた工具交換装置において、
原位置にある工具交換アームに直接係合し、又は該工具交換アームと結合される他の部材を介して該工具交換アームと間接的に係合して、該工具交換アームが前記支持軸に沿った方向に移動するのを制止する制止機構を設けた工具交換装置に係る。
本発明に係る工具交換装置によれば、以下の動作を順次実行することによって、主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とが交換される。
1)回転駆動モータにより、工具交換アームを、支持軸の軸線中心に、原位置から適宜方向に回転させて、主軸に装着された工具を、工具交換アームの一方の工具保持部に保持させるとともに、待機位置にある工具を他方の工具保持部に保持させる動作。尚、前記原位置は、工具交換アームが工具交換動作を開始する前の待機状態にある角度位置である。
2)進退駆動モータを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って進出させ、主軸から工具を抜き取る動作。
3)回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に180度回転させる動作。
4)進退駆動モータを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って後退させ、次工具を主軸に装着する動作。
5)回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させ、当該工具交換アームを原位置に復帰させる動作。
そして、前記工具交換アームは、原位置にあるとき、前記支持軸に沿った方向への移動が前記制止機構によって制止される。したがって、前記工具交換アームが原位置にあるときに、前記進退駆動モータへの電力供給が遮断され、この結果、進退駆動モータの回転が自由となっても、工具交換アームは、制止機構によって、支持軸に沿った方向への移動が制止され、これにより、上述した従来のような問題が生じるのが防止される。また、制止機構は、工具交換アームに直接又は間接的に係合することによって、その支持軸に沿った方向への移動を制止する機構であるので、そのための電力は不要であり、また、その構造も簡易である。
尚、本発明では、前記制止機構を、前記支持軸が取り付けられる、前記取付台の端面に設けることができる。
また、本発明において、前記制止機構は、原位置にある前記工具交換アームと係合する係合溝を備えた制止部材から構成することができ、この制止部材を、前記工具交換アームが主軸側に回転した位置から前記原位置に回転して復帰する際に、前記係合溝に係合するように配設した態様を採ることができる。
本発明に係る工具交換装置によれば、前記工具交換アームが、原位置にあるときに、前記支持軸に沿った方向への移動が前記制止機構によって制止されるので、前記進退駆動モータへの電力供給が遮断され、当該進退駆動モータの回転が自由となっても、工具交換アームは、制止機構によって、支持軸に沿った方向への移動が制止され、上述した従来のような問題が生じるのが防止される。また、制止機構は、工具交換アームに係合することによって、その支持軸に沿った方向への移動を制止する機構であるので、そのための電力が不要であり、また、その構造も簡易である。
本発明の一実施形態に係る工作機械を示した正面図である。 本実施形態に係る工具交換装置を斜め下方から視た斜視図である。 本実施形態に係る工具交換装置を示した下面図である。 図3における矢視G−G方向の断面図である。 図3における矢視H−H方向の部分断面図である。 (a)は、本実施形態に係る制止部材を示した平面図であり、(b)は、その正面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本例の工具交換装置10は、工作機械1に付設される。尚、本発明に係る工具交換装置10を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、図1に示したような、所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに適用することができる。
図1に示した工作機械1は、従来周知であり、多くを説明するまでもないが、その構成を簡単に説明すると、当該工作機械1は、ベッド2、このベッド2上に立設されたコラム3、このコラム3に、垂直な上下方向に移動可能に配設された主軸頭4、この主軸頭4に回転自在に支持された主軸5、水平な直交2軸方向に移動可能に、前記ベッド2上に配設され、適宜ワークが載置,固定されるテーブル6などを備える。尚、符号70は工具マガジンである。
前記主軸頭4は、適宜送り装置(図示せず)によって、前記上下方向に移動するように構成され、テーブル6は、同じく適宜送り装置(図示せず)によって、水平な直交2軸方向に移動するように構成される。また、前記主軸5は、適宜主軸モータ(図示せず)によって、その軸中心に回転する。
そして、前記主軸頭4を移動させる送り装置(図示せず)、前記テーブル6を移動させる送り装置(図示せず)、前記主軸5を駆動する主軸モータ(図示せず)、前記工具マガジン70、及び前記工具交換装置10は、それぞれ、図示しない適宜制御装置によって、その作動が制御される。
工具マガジン70は、工具Tを保持する複数の工具ポット72と、円形をした板状の部材からなり、その外周部に、前記工具ポット72を環状に配置した状態で保持する保持プレート73と、この保持プレート73を回転させる駆動モータ(図示せず)と、下端位置の工具ポット72を矢示A方向に移動させて待機位置に位置決めする一方、待機位置にある工具ポット72を矢示B方向に移動させて、保持プレート73に保持させる呼び出し機構(図示せず)とを備えている。尚、図1中の符号71は、カバーである。
工具交換装置10は、待機位置に位置決めされた工具ポット72に保持される工具(次工具)Tと、主軸5に装着された工具(現工具)Tとを交換する装置であって、図2〜図4に示すように、工具交換アーム40、ハウジング11、第1支持軸17、第2支持軸18、進退機構12、回転機構24及び制止部材60などから構成される。
前記ハウジング11は、内部に適宜収納室を有する角柱状をした部材からなり、前記第1支持軸17、前記進退機構12、回転機構24及び制止部材60が取り付けられる。前記第1支持軸17は、前記ハウジング11を上下に貫通するように当該ハウジング11に取り付けられ、その下側に同軸上に配置された第2支持軸18と連結されている。尚、以下の図2〜図5の説明では、図1における上下関係を基準とする。
前記進退機構12は、前記第1支持軸17の上端部に固設され、前記制御装置(図示せず)によってその作動が制御される進退駆動モータ13と、進退駆動モータ13の出力軸13aにカップリング16を介して連結されたボールねじ14と、ボールねじ14に螺合するボールナット15とから構成される。ボールねじ14は、前記第1支持軸17及び第2支持軸18に形成された、その軸方向に沿った貫通穴に挿通され、前記第2支持軸18の貫通穴内に配設されたベアリング23,23によって、回転自在に支持されるとともに、その上端部が、上記の如く、カップリング16を介して進退駆動モータ13の出力軸13aに連結されている。また、第2支持軸18には、その下端面に開口するように形成された収納穴18aが形成されており、前記ボールナット15は、その上部側がこの収納穴18aに進入可能となっている。
前記第2支持軸18の上端部には、当該第2支持軸18が貫通した状態で工具交換アーム40が外嵌され、この工具交換アーム40の下側には、前記第2支持軸18に外嵌された保持部材19が配設され、当該保持部材19はその上端部が前記工具交換アーム40の下面に固着されている。また、前記ボールナット15は、保持部材19を貫通した状態で、当該保持部材19の下面に固着され、上述したように、ボールナット15の上部側が、第2支持軸18の収納穴18aに進入可能となっている。また、ボールナット15の下面には、前記ボールねじ14をカバーする円筒状のカバー21が固設されている。
斯くして、前記制御装置(図示せず)により前記進退駆動モータ13を駆動して、その出力軸13aに連結されるボールねじ14を正逆方向に回転させると、これに螺合したボールナット15、このボールナット15に連結される保持部材19及びカバー21、並びに保持部材19に連結される工具交換アーム40が、ボールねじ14の軸線に沿って、図2に示す矢示E−F方向に進退する。尚、矢示E方向は前進、矢示F方向は後退であり、図2〜図4は、これらボールナット15、保持部材19、カバー21、工具交換アーム40が後退端に位置した状態を示している。
前記回転機構24は、回転駆動モータ25、カップリング26、第1かさ歯車27、第2かさ歯車28、連結体29、連結リング34及び2本のガイドバー20を備える。回転駆動モータ25は、取付リング35を介して前記ハウジング11の側面に取り付けられる。また、第1かさ歯車27は、その軸線が前記第1支持軸17の軸線と直交するように、前記ハウジング11の収納室内に配設され、カップリング26を介して回転駆動モータ25の出力軸25aに連結されている。尚、カップリング26は、ハウジング11の収納室内に配設されたベアリング30,30によって回転自在に支持されている。また、回転駆動モータ25は、前記制御装置(図示せず)によって制御される。
第2かさ歯車28と連結体29とは、連結体29が下側に配置された同軸状態で連結されており、ベアリング31,31を介して前記第1支持軸17に外嵌され、第2かさ歯車28と第1かさ歯車27とが噛み合った状態になっている。また、連結体29の下端面には連結リング34が固設され、この連結リング34の下端面に、これから下方に、工具交換アーム40及び保持部材19を貫通した状態で延出するように平行に配置された2本のガイドバー20,20が固設され、このガイドバー20,20の下端部に連結プレート22が固設されている。
また、連結プレート22には、貫通穴が形成されており、この貫通穴に前記カバー21が挿通可能となっている。また、連結体29の外周面とこれに対応するハウジング11の内周面との間には、シール32が配設され、このシール32によって、連結体29とハウジング11との間が封止されている。同様に、前記第2支持軸18の外周面と連結リング34の内周面との間には、シール33が配設され、このシール33によって、第2支持軸18と連結リング34との間が封止されている。
斯くして、前記制御装置(図示せず)により前記回転駆動モータ25を駆動して、その出力軸25aに連結された第1かさ歯車27を正逆方向に回転させると、これと噛み合う第2かさ歯車28、この第2かさ歯車28に直接又は間接的に連結される連結体29、連結リング34、ガイドバー20,20及び連結プレート22、ガイドバー20,20が貫通する工具交換アーム40及び保持部材19、並びに保持部材19に直接又は間接的に連結されるボールナット15及びカバー21が、第1支持軸17及び第2支持軸18の軸心を中心として正逆、即ち、図2に示す矢示C−D方向に回転する。因みに、本例では、矢示C方向を正転方向、矢示D方向を逆転方向とする。
尚、ガイドバー20,20は、工具交換アーム40を回転させる役割の他、工具交換アーム40及び保持部材19が矢示E−F方向に進退する際に、その移動をガイドする役割も担っている。
工具交換アーム40は、板状の部材から構成される旋回アーム41を備え、この両端部には、それぞれ、前記工具Tを保持する工具保持部42,52が形成されている。各工具保持部42,52は、一方の回転方向(前記正転方向)側が解放された円弧状を有し、この解放側から工具Tを受け入れ可能となっている。
また、図5に示すように、各工具保持部42,52には、その保持空間に対して進退する把持爪43,53が設けられおり、各把持爪43,53は、リンク部45,55を介して付勢ロッド44,54に連結されている。付勢ロッド44,54は、大径部44a,54aと小径部44b,54bからなる段付き状のロッドであり、旋回アーム41に形成されたガイド穴41b,51bに、小径部44b、54b側からそれぞれ挿通されている。また、大径部44a,54aの端面とガイド穴41b,51bの底面との間には、小径部44b,54bに外嵌した状態で、圧縮コイルばね46,56が設けられており、この圧縮コイルばね46,56によって付勢ロッド44,54がそれぞれ工具保持部42,52側に付勢され、これに連結された把持爪43,53が、各工具保持部42,52の保持空間に対して進出する方向に付勢されている。
斯くして、把持爪43,53は、工具Tが工具保持部42,52に挿入される際に、その外周面に当接することで後退して、当該工具Tを工具保持部42,52内に受け入れるとともに、圧縮コイルばね46,56の付勢力によって、当該工具Tを工具保持部42,52内に把持する。一方、工具Tが工具保持部42,52から抜き取られる際には、把持爪43,53は、同様に、後退することで、工具Tの抜き取りを許容する。
また、前記保持部材19及び旋回アーム41には、前記ガイド穴41b,51bの軸線と直交するように、ガイド穴48,58が形成され、このガイド穴48,58内にロックロッド47,57が挿入されている。ロックロッド47,57は、上側の大径部47a,57aと下側の小径部47b、57bとからなる段付き状のロッドであり、この小径部47b、57bが保持部材19の下端部を貫通して外方に延出し、大径部47a,57aの上端部が旋回アーム41より上方に延出するように、前記ガイド穴48,58内に挿入されている。また、大径部47a,57aの端面とガイド穴48,58の底面との間には、小径部47b,57bに外嵌した状態で、圧縮コイルばね49,59が設けられており、この圧縮コイルばね49,59によってロックロッド47,57がそれぞれ上方に向けて付勢されている。
また、ロックロッド47,57の大径部47a,57aの、前記付勢ロッド44,54の軸線と交差する部分には、逃がし穴47c,57cが形成され、この逃がし穴47c,57cの下側には、当該逃がし穴47c,57cに向けて傾斜する傾斜面47d,57dが形成されている。また、前記付勢ロッド44,54の小径部44b,54bの端部は、ガイド穴48,58の底部を貫通して、前記付勢ロッド44,54の逃がし穴47c,57cに係合しており、その端面44c,54cは、前記傾斜面47d、57dと同じ傾斜角の傾斜面となっている。
斯くして、常態では、ロックロッド47,57は、圧縮コイルばね49,59によって上方に向けて付勢され、図5において2点鎖線で示すように、その傾斜面47d,57dがロックロッド47,57の端面44c,54cに当接して、付勢ロッド44,54の後退を制止、即ち、ロックする。一方、ロックロッド47,57が圧縮コイルばね49,59の付勢力に抗する外力によって下方に移動し、逃がし穴47c,57cが付勢ロッド44,54の下端に対応する位置に至ると、付勢ロッド44,54は後退可能となり、工具保持部42,52への工具Tの着脱が可能となる。
尚、本例では、図4において、工具交換アーム40及び保持部材19が後退端にあるときに、ロックロッド47,57の上端部が連結リング34の下端面に当接して、ロックロッド47,57が下方に移動し、逃がし穴47c,57cが付勢ロッド44,54の端部に対応するように設定されている。したがって、本例では、工具交換アーム40及び保持部材19が後退端にあるときに、工具保持部42,52への工具Tの着脱が可能となり、工具交換アーム40及び保持部材19が下方に移動すると、付勢ロッド44,54の後退を制止、即ち、把持爪43,53によって工具Tが把持された状態がロックされる。
前記制止部材60は、図6に示すように、円筒状をした部材からなり、その軸線と直交する方向に形成された係合溝61を有する。この制止部材60は、図2及び図3に示すように、工具交換アーム40が後退端にあり、且つ、主軸5から逆回転方向(矢示D方向)に所定角度だけ退避した位置(これを以下、原位置と言う)にあるときに、前記旋回アーム41が前記係合溝61に進入(係合)するように、前記ハウジング11の前端面に固設されている。
以上の構成を備えた本例の工具交換装置10によれば、以下のようにして、主軸5に装着された工具(現工具)Tと、待機位置に準備された工具(次工具)Tとが交換される。尚、図1に示すように、主軸5は工具交換するための位置(工具交換位置)に位置し、次工具Tは、待機位置に位置しているものとし、工具交換アーム40は、図2及び図3に示すように、前記原位置に位置しているものとする。
まず、前記制御装置(図示せず)は、回転駆動モータ25を駆動して、工具交換アーム40を前記第1支持軸17及び第2支持軸18の軸線を中心として、矢示C方向(正回転方向)に回転させる。これにより、旋回アーム41と制止部材60の係合溝61との係合関係が解消されるとともに、主軸5に装着された工具(現工具)Tが工具保持部42に保持され、待機位置にある工具(次工具)Tが工具保持部52に保持される。
次に、制御装置(図示せず)は、進退駆動モータ13を駆動して、工具交換アーム40を第1支持軸17及び第2支持軸18に沿って下方の前進端まで進出させる。これにより、主軸5から工具(現工具)Tが抜き取られるとともに、待機位置の工具ポット72から工具(次工具)Tが抜き取られる。また、工具交換アーム40が下方に移動することによって、圧縮コイルばね49,59の付勢力によりロックロッド47,57が上方に移動して、把持爪43,53による工具Tの把持がロックされる。
ついで、制御装置(図示せず)は、回転駆動モータ25を駆動して、工具交換アーム40を第1支持軸17及び第2支持軸18の軸線を中心として180度、矢示C方向(正回転方向)に回転させる。これにより、工具保持部52に保持された工具(次工具)Tが、主軸5の直下に同軸上に位置し、工具保持部42に保持された工具(現工具)Tが、待機位置の工具ポット72の直下に位置する。
次に、制御装置(図示せず)は、進退駆動モータ13を駆動して、工具交換アーム40を第1支持軸17及び第2支持軸18に沿って上方の後退端まで後退させる。これにより、主軸5に工具(次工具)Tが装着されるとともに、待機位置の工具ポット72に工具(現工具)Tが装着される。また、工具交換アーム40が後退端に移動することにより、ロックロッド47,57が下方に移動して、把持爪43,53による把持のロックが解除され、各工具保持部42,52から工具Tを取り出し可能な状態となる。
最後に、制御装置(図示せず)は、回転駆動モータ25を駆動して、工具交換アーム40を第1支持軸17及び第2支持軸18の軸線を中心として矢示D方向(逆回転方向)に回転させ、工具交換アーム40を原位置に復帰させる。これにより、工具保持部42,52からそれぞれ工具Tが相対的に抜き取られる。また、旋回アーム41が制止部材60の係合溝61に進入して、当該制止部材60と係合し、これにより、工具交換アーム40,保持部材19,ボールナット15及びカバー21が下方に移動するのが制止される。
斯くして、本例の工具交換装置10によれば、工具交換アーム40が原位置にあるときに、制止部材60によって、当該工具交換アーム40,保持部材19,ボールナット15及びカバー21の下方への移動が制止されるので、当該工具交換アーム40が原位置にあるときに、前記進退駆動モータ13への電力供給を遮断しても、これらが下方に移動するのが防止される。
前記制止部材60を設けない場合、前記進退駆動モータ13への電力供給を遮断すると、当該進退駆動モータ13の回転が自由となり、工具交換アーム40,保持部材19,ボールナット15及びカバー21の重力、並びに前記圧縮コイルばね49,59の付勢力により、ボールナット15を介してボールねじ14のねじ山に下方に向けた力が作用して、当該ボールねじ14及びこれに連結される進退駆動モータ13が回転し、これにより、前記工具交換アーム40,保持部材19,ボールナット15及びカバー21が下方に移動するため、工具交換装置10の下方に他の構造物、例えば、テーブル6上にワークやこれを取り付けるための治具などある場合には、これらと工具交換装置10や工具Tが干渉する虞があり、この干渉によって、工具交換装置10や工具Tの損傷や、他の予期し得ない不都合が生じる可能性がある。
本例の工具交換装置10によれば、進退駆動モータ13への電力供給が遮断されても、制止部材60によって、工具交換アーム40等を原位置に留めることができるので、上記のような不都合が生じるのを防止することができる。
また、制止部材60は、その係合溝61と旋回アーム41が係合することによって、工具交換アーム40等の移動を制止する構造であるので、当該制止のための電力が不要であり、また、その構造も簡易である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。
例えば、上述したように、本例の工具交換装置10を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、本例の所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに好適に適用することができる。
尚、本例の工具交換装置10を横形のマシニングセンタに適用する場合、前記工具交換アーム40,保持部材19,ボールナット15及びカバー21の重力が、前記ボールねじ14に対し、その軸方向に作用することはないものの、当該ボールねじ14には、前記圧縮コイルばね49,59の付勢力が、その軸方向に作用しているため、前記制止部材60を設けない場合には、前記進退駆動モータ13への電力供給を遮断した際に、当該圧縮コイルばね49,59の付勢力によって、前記工具交換アーム40等がボールねじ14の軸方向に移動し、カバーなどの構造体が工具交換装置10の近くに存在する場合には、これらと工具交換アーム40等が干渉する虞が生じるが、前記制止部材60を設けることで、このような問題が生じるのを回避することができる。
また、上例では、前記制止部材60をハウジング11に設けたが、このような構成に限られるものではなく、制止部材60は、原位置にある旋回アーム41に係合することができれば、どの部材に設けられていても良い。
更に、上例では、前記制止部材60は、その係合溝61が旋回アーム41に係合することによって、工具交換アーム40等の移動を制止するように構成されているが、このような構成に限られるものではなく、工具交換アーム40等の移動を制止することができれば、どのような構成であっても良い。例えば、旋回アーム41又は制止部材60の一方に係合穴を形成し、他方に係合ピンを設けて、旋回アーム41が原位置に復帰した際に、係合ピンと係合穴が係合し、この係合関係によって、工具交換アーム40等がボールねじ14の軸方向へ移動するのを制止するような構成を採用することができる。
また、上例では、保持部材19の上端部を工具交換アーム40(旋回アーム41)の下面に固着した態様としたが、これに限られるものではなく、保持部材19が工具交換アーム40(旋回アーム41)を貫通した状態で当該工具交換アーム40(旋回アーム41)に固着された態様としても良い。そして、この保持部材19の、工具交換アーム40(旋回アーム41)より上方の部位に、工具交換アーム40(旋回アーム41)に沿って延出する棒材を設けて、当該棒材と適宜係合部材とが係合するようにしても良い。この場合、棒材及び係合部材から制止機構が構成され、工具交換アーム40は、保持部材19を介し間接的に制止機構に係合して、この制止機構によって下方への移動が制止される。尚、係合部材としては、上述した係合溝61を有する制止部材60や、棒材に係合する係合穴を備えた部材を用いることができる。
更に、上例では、制止部材(制止機構)をハウジング11に設けたが、このような構成に限られるものではなく、保持部材19の内周面に、その軸方向に沿った進退用溝を、軸心を中心として相対向するように2本形成するとともに、当該進退用溝の上下端に対応する保持部材19の内周面に、円周方向に環状の回転用溝を設け、更に、第2支持軸18の外周面に、工具交換アーム40がE−F方向に移動可能な回転角度位置のときに、前記進退用溝に係合するとともに、保持部材19が前進端に位置するときに上側の回転用溝に係合し、後退端に位置するときに下側の回転用溝に係合する突部を設けた構成としても良い。このようにすれば、工具交換アーム40が原位置に位置し、E−F方向に移動可能な回転角度位置に位置していないときには、回転用溝と突部が係合することによって、工具交換アーム40の下方への移動が制止される。この場合、前記回転用溝と突部が制止機構を構成する。尚、この場合も、工具交換アーム40は、保持部材19を介し間接的に制止機構に係合しており、この制止機構によって下方への移動が制止される。
1 工作機械
2 ベッド
3 コラム
4 主軸頭
5 主軸
6 テーブル
10 工具交換装置
11 ハウジング
12 進退機構
13 進退駆動モータ
14 ボールねじ
15 ボールナット
17 第1支持軸
18 第2支持軸
19 保持部材
20 ガイドバー
24 回転機構
25 回転駆動モータ
27 第1かさ歯車
28 第2かさ歯車
29 連結体
34 連結リング
40 工具交換アーム
41 旋回アーム
42,52 工具保持部
43,53 把持爪
44,54 付勢ロッド
46,56 圧縮コイルばね
47,57 ロックロッド
49,59 圧縮コイルばね
70 工具マガジン
72 工具ポット
73 保持プレート
T 工具

Claims (3)

  1. 工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
    両端部にそれぞれ工具保持部を備えた工具交換アームと、
    前記主軸と平行に設けられ、前記工具交換アームを支持する支持軸と、
    回転駆動モータを備え、該回転駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、
    進退駆動モータを備え、該進退駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構と、
    前記回転駆動モータ、進退駆動モータ及び前記支持軸が取り付けられる取付台とを備えた工具交換装置において、
    原位置にある工具交換アームに直接係合し、又は該工具交換アームと結合される他の部材を介して該工具交換アームと間接的に係合して、該工具交換アームが前記支持軸に沿った方向に移動するのを制止する制止機構を設けたことを特徴とする工具交換装置。
  2. 前記制止機構は、前記支持軸が取り付けられる、前記取付台の端面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の工具交換装置。
  3. 前記制止機構は、原位置にある前記工具交換アームと係合する係合溝を備えた制止部材からなり、
    前記制止部材は、前記工具交換アームが、主軸側に回転した位置から前記原位置に回転して復帰する際に、前記係合溝に係合するように配設されていることを特徴とする請求項1又は2記載の工具交換装置。
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