JP2509264Y2 - 工具交換ア―ム装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、マシニングセンタ等NC工機械の自動工具交
換装置のNC制御工具交換アーム装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来、マシニングセンタ等の自動工具交換装置の、工
具交換アームの旋回と抜き差し動作は、駆動系から見て
流体圧を駆動源とするものと、ACモータを駆動源とする
カム形式のものがある。カム形式のものは構造が複雑で
誤操作による衝突事故の際のダメージが大きく、安全装
置が必要となり更に構造が複雑となって省スペース化が
困難である。このため例えば主軸に90°アンギュラアタ
ッチメントが装着可能な比較的大形の門形マシニングセ
ンタ等においては、工具マガジン装置と主軸頭との間に
距離があるため、交換時間短縮のため搬送用キャリアが
必要となり、更にたて，横両主軸に対応可能とするため
に搬送キャリア上に設けた工具交換アームユニットを90
°旋回可能とせねばならず、構造が簡単かつ小型の流体
圧駆動式を用いるのが普通である。この流体圧駆動式工
具交換アーム装置は、第５図に示すように、Ｘ軸垂直平
面内において旋回中心ａのまわりで90°旋回可能な箱体
に、旋回及び抜き差し可能に設けられた旋回軸101の先
端に、工具交換アーム102を固着し、油圧直動シリンダ1
03により抜き差し動作を行い、油圧回転シリンダ104に
より歯車105,106を介して旋回動作を行っている。

考案が解決しようとする課題 従来の技術で述べた流体圧駆動式の工具交換アーム装
置は、各動作ごとに確認を取りながら交換動作を行わね
ばならず、交換時間が長くなるという問題点を有してい
る。

本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みなされたものであり、その目的とするところは、NC制
御のビルトインモータにより交換動作制御を行う、交換
時間が短くしかも簡素で小形の工具交換アーム装置を提
供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本考案におけるNC制御工
具交換アーム装置は、NC工作機械の工具交換アームの旋
回をNC制御による旋回用モータにより、抜き差しをNC制
御による抜き差し用モータにより主軸装着工具を自動交
換する自動工具交換装置において、前記モータは何れも
ビルトインモータとし、中心にスプライン穴を穿設した
旋回駆動軸にビルトインのロータを設け、前記スプライ
ン穴にスプライン軸を嵌装し、該スプライン軸端に交換
アーム部材を設け、中心にねじ穴を刻設した抜け差し駆
動軸にビルトインモータのロータを設け、前記ねじ穴に
ねじ軸を螺装し、該ねじ軸端に前記交換アーム部材と軸
方向に係合する連結杆を設けたものである。

作用 NCにより回転制御されるビルトインモータにより旋回
駆動軸を回転して工具交換アームの旋回動作を行い、NC
により回転制御されるブルトインモータにより抜き差し
駆動軸を回転してねじ送り機構により工具交換アームの
工具抜き差し動作を行う。

実施例 実施例について第１図〜第４図を参照して説明する。

第２図の門形マシニングセンタにおいて、ベッド１上
に設けられたＸ軸方向の案内面上に、テーブル２が移動
位置決め可能に載置され、ベッド１の両側床上に立設さ
れたコラム３上に、トップビーム４が取付けられてい
る。コラム３の前面にはＺ軸方向の摺動面が削設されて
おり、この摺動面上に横桁５が移動位置決め可能に設け
られている。

横桁５にはＹ軸方向の摺動面が削設されており、この
摺動面上に主軸６が移動位置決め可能に載架されてい
る。主軸頭６には主軸スリーブ10がＺ軸方向に移動位置
決め可能に設けられ、主軸スリーブ10に複数の軸受によ
り主軸７が回転可能に軸承され，主軸頭６内に図示しな
い主軸工具引上げ装置が組込まれている。

コラム３の左側面に工具マガジン装置８が設けられて
いる。工具マガジン装置８には複数の工具をＹ軸方向左
側を向いて貯蔵する複数のマガジンポットがリンク状の
鎖によりエンドレスに連結され、図示しない旋回割出し
装置により、指定ポットを前側の工具交換位置に旋回割
出しするようになっている。工具マガジン装置８のマガ
ジンフレームの工具交換位置の近くに、図示しないレデ
イステーションポットが90°旋回可能に設けられてお
り、この近くにマガジンポットとレデイステーションポ
ットの間の工具交換を行うサブアーム装置が設けられて
いる。

横桁５のＹ軸方向の摺動面上には、主軸頭６と工具マ
ガジン装置８との間で工具搬送を行うキャリア９が移動
位置決め可能に設けられており、キャリア９に工具交換
アーム装置11が、Ｙ軸方向の旋回中心軸12のまわりで90
°旋回割出可能に設けられている。工具交換アーム装置
11は第１図に示すように、枠体13に穿設された二つの平
行穴13a,13bに、抜き差し用ビルトインモータ14のステ
ータ14Aと、旋回用ビルトインモータ15Aのステータ15A
がそれぞれ挿着されている。そして枠体13にステータ14
Aと同心に回転可能に支持されている抜き差し駆動軸16
に、ロータ14Bが嵌着され、枠体13にステータ15Aと同心
に回転可能に支持される旋回駆動軸17の上側にロータ15
Bが嵌着されている。更に抜き差し駆動軸16の上端に、
枠体13に固着の検出器18の回転部が嵌着され、旋回駆動
軸17の上端に、枠体13に固着の検出器19の回転部が嵌着
されている。

旋回駆動軸17は、下端より穿設された中心穴の下側に
めすスプライン17aが刻設されており、このめすスプラ
イン17aに、スプライン軸21が軸方向移動可能に挿通さ
れ、スプライン軸21の下端に、旋回駆動軸17の外周に、
軸方向移動可能に嵌挿される中空軸22の下端が固着され
ている。中空軸22には枠体寄り位置に、工具把持用グリ
ッパを両側に有するツイン形工具交換アーム23が固着さ
れている。

一方、抜き差し駆動軸16には中心穴が下側より穿設さ
れており、この中心穴の下側にめねじ16aが刻設されて
いる。このめねじ16aに螺合される送りねじ24の下端に
連結リンク25が固着されており、連結リンク25は中空軸
22の外周に回転のみ可能に係合されている。

主軸スリーブ10には必要に応じて90°アングルアタッ
チメント51が着脱可能に装着できるようになっている。
90°アンギュラアタッチメント51は、第４図に示すよう
にアタッチメント本体52内に主軸７と軸心が直交するア
タッチメント主軸53が回転可能に支持され、アタッチメ
ント主軸53に主軸７により駆動される。更にアタッチメ
ントには工具引上げ機構と水平面内における旋回割出機
構とを具えている。

続いて実施例の作用について説明する。

今、主軸７に装着された工具により切削加工が行わ
れ、NCの次工具指令で工具マガジン装置８より選出され
た次工具が、工具交換アーム23の一方のグリッパに把持
されて下側を向き、キャリア９がマガジン側の所定位置
にて待機している。

主軸装着工具による切削加工が終わり、主軸スリーブ
10がＺ軸方向上側に移動して、所定の工具交換位置に位
置決めされ、NCより工具交換指令が出て、キャリア９が
Ｙ軸方向主軸側に移動し、主軸頭６左側の所定の工具交
換位置に位置決めされると、工具交換アーム23の他方の
空のグリッパが主軸工具を把持する。

次いで工具引上げ装置が作動して主軸工具のクランプ
が解除され、NC制御で工具抜き差し用ビルトインモータ
14の出力軸を兼ねる抜き差し駆動軸16が回転されて、送
りねじ４が軸方向下側に移動し、連結リンク25,中空軸2
2を介して工具交換アーム23が下降して、使用済工具を
主軸７から抜き取る。次いでNC制御で旋回用ビルトイン
モータ15の出力軸を兼ねる旋回駆動軸17が回転されて、
中空軸22を介して工具交換アーム23が180°旋回され
る。この180°旋回で両方に把持する工具位置が入れ替
わり、抜き差し用ビルトインモータ14により抜き差し駆
動軸16が逆回転して工具交換アームが上昇し、次工具が
主軸７に挿入され、図示しない工具引上げ装置により主
軸７にクランプされる。次いでキャリア９が工具マガジ
ン装置８側に移動を開始すると、工具交換アーム23が次
工具から離れ、レデイステーションポット近くの所定位
置に位置決めされる。次いで工具交換アーム23の旋回と
抜き差し動作により使用済工具が一旦レデイステーショ
ンポット装着されたのち、サブアーム装置によりマガジ
ンポットに返却される。

次に主軸スリーブ10に90°アンギュラアタッチメント
51が装着されている場合の工具交換動作について説明す
る。

アタッチメント主軸53に装着されている工具により切
削加工が終わると、主軸スリーブ10がＺ軸方向上側に移
動されて、所定の工具交換位置に位置決めされ、アタッ
チメント本体52が旋回されてアタッチメント主軸53がＸ
軸方向前向きに割出される。NCの工具交換指令で，工具
交換アーム23の一方のグリッパに次工具を把持して待機
中の工具交換アーム装置11が旋回中心軸12のまわりで90
°旋回されて旋回駆動軸17がＸ軸方向となり、工具交換
アーム23が前側を向く。次いで、キャリア９がＹ軸方向
主軸頭６側に移動されて、主軸頭６左側の所定の工具交
換位置に位置決めされると、工具交換アーム23の他方の
空のグリッパがアタッチメント主軸53に装着の使用済工
具を把持する。次いで使用済工具のクランプが解除され
たのち、抜き差し用ビルトインモータ14により抜き差し
駆動軸16が回転されて、工具交換アーム23がＸ軸方向前
側に移動し、アタッチメント主軸53から使用済工具を抜
き取る。次いで旋回用ブルトインモータ15により駆動軸
17が回転されて工具交換アーム23が180°旋回されたの
ち、抜き差し用ビルトインモータ14により駆動軸16が逆
回転されて、工具交換アーム23がＸ軸方向後側に移動さ
れて、次工具がアタッチメント主軸53に挿入され、工具
引上げ機構によりクランプされる。次いでキャリア９が
工具マガジン装置８側に移動して開始すると、工具交換
アーム23が次工具から離れ、レデイステーションポット
近くの所定位置に位置決めされる。次いで工具交換アー
ム装置11が90°旋回されて、旋回駆動軸17がＺ軸方向を
向き、工具交換アーム23が下側となり、前述の方法で使
用済工具が工具マガジン装置に返却される。

考案の効果 本考案は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。

工具交換アーム装置に必要な工具交換アームの旋回と
抜き差し動作を各駆動軸上に設けたNC制御のビルトイン
モータにより行うようにしたので、従来の油圧駆動に比
べて発熱が少なく、熱変位から逃れることができるよう
になり精度が安定するとともに、構造が簡単となり省ス
ペース化と原価低減が達成できる。更にNCソフトにより
簡単に工具交換アームの最適動作及び最適動作速度が得
られるので、ショックのないスムーズな動きで工具交換
時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のNC制御工具交換アーム装置の断面
図、第２図は門形マシニングセンタの姿図、第３図は本
機主軸の装着工具に対する工具交換動作説明図、第４図
は90°アンギュラアタッチメント主軸の装着工具に対す
る工具交換動作説明図、第５図は従来の工具交換アーム
装置の断面図である。 ８……工具マガジン装置 ９……キャリア 11……工具交換アーム装置 14……抜き差し用ビルトインモータ 15……旋回用ビルトインモータ 16……抜き差し駆動軸、17……旋回駆動軸 23……工具交換アーム

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】NC工作機械の工具交換アームの旋回をNC制
   御による旋回用モータにより、抜き差しNC制御による抜
   き差し用モータにより主軸装着工具を自動交換する自動
   工具交換装置において、前記モータは何れもビルトイン
   モータとし、中心にスプライン穴を穿設した旋回駆動軸
   にビルトインモータのロータを設け、前記スプライン穴
   にスプライン軸を嵌装し、該スプライン軸端に交換アー
   ム部材を設け、中心にねじ穴を刻設した抜き差し駆動軸
   にビルトインモータのロータを設け、前記ねじ穴にねじ
   軸を螺装し、該ねじ軸端に前記交換アーム部材と軸方向
   に係合する連結杆を設けたことを特徴とする工具交換ア
   ーム装置。