JP2525693B2 - 木工機の自動工具交換装置 - Google Patents

木工機の自動工具交換装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、木工用ルータ等の木工
機において、各種の工具を自動的に交換する自動工具交
換装置に関する。
【０００２】従来、水平摺動するキャリジに複数の加工
ヘッドを並設したＮＣ式木工用ルータでは、加工ヘッド
は複数でも、例えば特開平２−５９２４４号公報に開示
されているような自動工具交換装置を１台しか備えてお
らず、しかも特定の定位置に固定設置しており、工具交
換の際には、工具交換しようとする加工ヘッド以外の加
工ヘッドも共に自動工具交換装置の設置位置まで移動さ
せ、目的の１台の加工ヘッドについてだけ工具交換して
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これだと、工
具交換しようとする加工ヘッドは１台でも、工具交換を
行う毎に全加工ヘッドについて加工作業を中断しなけれ
ばならず、作業性が非常に悪かった。また、飛散する切
屑に対処した手段がなかった。
【０００４】本発明の目的は、ある１台の加工ヘッドが
工具交換しているとき、他の加工ヘッドでは加工を中断
することなく続行でき、又、複数台の加工ヘッドにおい
て同時に工具交換して同じ加工作業を同時に並行して行
うことができるとともに、工具交換を能率的に行うこと
ができ、更に、切屑の飛散による弊害を防止できるよう
にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による木工機の自
動工具交換装置は、次のような手段を講じたことに特徴
がある。 複数台の加工ヘッド５に１対１の関係で対応させて
キャリジ４に取り付けられた複数の工具マガジン９と、
複数台の加工ヘッド５に１対１の関係で対応させ該加工
ヘッド５と工具マガジン９との間においてキャリジ４に
取り付けられた複数の交換ユニット１０とを備えたこ
と。 各工具マガジン９には、工具を着脱自在に保持する
複数の工具ポット３４を円周方向に所定の間隔で設けた
インデックスプレート３２と、このインデックスプレー
ト３２を回転させて工具を１個ずつ交換位置へ送る回転
手段と、この交換位置に臨んだ工具ポット３４内にエア
ーを噴入するため交換位置の上方に配置されたエアーノ
ズル３７とを備えたこと。 各交換ユニット１０には、対応する加工ヘッド５の
スピンドル１４が交換位置まで上昇されたとき該スピン
ドル１４と交換位置の工具ポット３４との間で工具の交
換を行うため、両端にグリップ５１を互いに逆向きに装
着したアーム４５と、該アーム４５を旋回させる旋回手
段及び上下動させる上下動手段を備えたこと。 各加工ヘッド５には、モータ１５との間に吸塵通路
１８を形成して該モータ１５を覆うモータフード１３
と、このモータフード１３に垂設された吸塵フード２１
と、この吸塵フード２１の外周に上下動可能に装着され
た環状のブラシ２４と、このブラシ２４を、通常時には
吸塵フード２１から垂下状態とし、工具交換時にはブラ
シ２４を吸塵フード２１の外周に沿ってアーム４５より
も上方へ上昇させて工具を露呈させるためモータフード
１３に取り付けられたシリンダ装置２６とを備えるとと
もに、スピンドル１４に対する工具の着脱を操作する操
作軸３１ａに、エアーを噴射するためのエアー通路３１
ｂを設けたこと。
【０００６】
【作用】複数の加工ヘッドを並設したキャリジに、工具
マガジン及び交換ユニットが、各加工ヘッド毎に備えら
れているため、工具の自動交換を、各加工ヘッド毎に別
々にしかも同じキャリジ上において同時に行うことがで
きる。各加工ヘッドについて、工具交換する場合、吸塵
フードのブラシを上昇させ、グリップ付きアームの旋回
に邪魔にならない位置に退避させておくことができ、ま
た交換位置の工具ポットにその上方のエアーノズルから
エアーを噴射するとともに、スピンドルの操作軸に設け
られたエアー通路からもエアーを噴射することにより、
交換する両方の工具を清掃できると共に、工具ポット及
びスピンドルのいずれについても工具保持部分への切屑
等の付着を防止できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１に、本発明による自動工具交換装置を備
えたＮＣ式木工用ルータの全体を示す。この木工用ルー
タは、左右のコラム１，２の間に水平に架設されたビー
ム３に、キャリジ４を公知のように左右摺動可能に装着
すると共に、該キャリジ４の前面に、２台の加工ヘッド
５を左右に並べてそれぞれヘッド昇降用モータ６により
公知の如く個別に上下動可能に装着している。又、加工
材を載せるための左右のスライドテーブル７を、それぞ
れ左右のベッド８上に前後摺動可能に装着している。な
お、キャリジ４は、各加工ヘッド５毎に用意して各加工
ヘッド５を別々に装着し、両キャリジを一体摺動するよ
うに連結したものでも、又、両加工ヘッド５に共通な一
つのものであっても良い。
【０００８】更に、キャリジ４の前面には、左右の加工
ヘッド５にそれぞれ１対１の関係に対応させて、左右２
台の工具マガジン９及び左右２台の交換ユニット１０が
取り付けられている。左右の工具マガジン９はキャリジ
４の左右端部に位置し、左右の交換ユニット１０は、左
右それぞれ加工ヘッド５と工具マガジン９との間に位置
している。図２にそのうちの左側の組のものの正面、図
３に左側面を示し、又、図４に下面を拡大し、更に図５
に正面を一部切欠し拡大して示す。
【０００９】各加工ヘッド５は、図６，図７及び図８に
示すように、キャリジ４の前面の縦長レール１１に沿っ
て垂直に上下摺動されるラム１２にモータフード１３を
固着し、該モータフード１３内に、スピンドル１４を回
転させるスピンドル用モータ１５を、複数のリブ１６及
び１７を介して固定し、これらモータフード１３とモー
タ１５との間に、リブ１６及び１７により区画された複
数の吸塵通路１８を形成している。ラム１２の前面には
縦長の凹部１９が設けられ、該凹部１９は、リブ１７に
よりモータフード１３内の吸塵通路１８と仕切られて補
助吸塵通路２０を形成している。モータ１５の上端に
は、スピンドル１４に対する工具の着脱を行うための工
具着脱用シリンダ装置１５ａが設けられ、該シリンダ装
置１５ａもモータフード１３内に収容されている。な
お、モータフード１３は、モータ１５自体のハウジング
を兼用した構造としても良い。
【００１０】モータフード１３の下端には矩形の吸塵フ
ード２１が固着されている。この吸塵フード２１は、モ
ータフード１３の下面開口の全域と補助吸塵通路２０の
下面開口とを含む大きさになっている。複数の吸塵通路
１８及び補助吸塵通路２０はモータフード１３の上端部
で接続口２２に合流している。２台の加工ヘッド５の接
続口２２は図１に示す共通のダクト２３と連結され、２
台の加工ヘッド５の吸塵通路１８及び補助吸塵通路２０
は一斉にエアーの吸引を受ける。
【００１１】吸塵フード２１の下端部外周には、ブラシ
２４を全周に垂設した矩形環状のブラシホルダ２５が、
モータフード１３の両外面に固着されたシリンダ装置２
６のピストンロッド２７の下端に支持され、吸塵フード
２１の外周に沿って上下動されるようになっている。ブ
ラシ２４は、ピストンロッド２７が伸長している通常の
状態では、図６及び図８に示すようにスピンドル１４に
保持された工具２８を囲む下方位置に設定されている
が、ピストンロッド２７が収縮するとブラシ２４は図５
に示すように工具２８を露呈させる上方の退避位置まで
上昇される。
【００１２】工具２８により加工作業を行う場合には、
ブラシ２４を下方位置にして切屑をブラシ２４で掃きな
がら吸塵フード２１を通じて吸塵する。加工ヘッド５
は、モータ１５とモータフード１３との間の複数の吸塵
通路１８に加えてラム１２に補助吸塵通路２０を備え、
しかも吸塵フード２１及びブラシ２４は、これら吸塵通
路１８と補助吸塵通路２０との平面積を合わせた大きさ
になっているため、吸塵面積が補助吸塵通路２０の平面
積分だけ広くなり、吸塵効率を向上できる。
【００１３】スピンドル１４自体は、図８に示す如く工
具２８の頭部２９を工具受け孔３０内に下側から嵌合し
てコレットチャック３１により着脱自在にクランプする
構造になっている。このコレットチャック３１の操作軸
３１ａは、スピンドル１４内を貫通して工具着脱用シリ
ンダ装置１５ａのピストンと連結されている。この操作
軸３１ａにはエアー通路３１ｂが貫通して設けられてい
る。
【００１４】次に、各工具マガジン９は、図３から図５
に示すように水平な円形のインデックスプレート３２を
インデックス用モータ３３により公知の構造で回転させ
るようになっている。インデックスプレート３２には、
工具２８をそれぞれ１個ずつ着脱自在に保持する工具ポ
ット３４が円周方向に所定の位相差で設けられている。
工具ポット３４は、インデックスプレート３２の回転に
より図４に示す交換位置Ｐに１個ずつ割り出される。各
工具ポット３４には工具２８を位置決めするキー３５が
設けられている。
【００１５】図５に示すようにインデックス用モータ３
３の台板３６には、交換位置Ｐの上方位置においてパイ
プ状のエアーノズル３７が垂設され、工具交換時に該エ
アーノズル３７から交換位置Ｐの工具ポット３４内にエ
アーが噴射される。インデックス用モータ３３の上側に
はフード３８が設けられ、又、該モータ３３及びインデ
ックスプレート３２は、交換位置Ｐの周辺部分が開口し
た透明保護カバー３９内に収容されている。
【００１６】各交換ユニット１０は、図４及び図５に示
すようにハウジング４０内にサーボモータ４１を収容
し、該サーボモータ４１の回転をハウジング４０内で、
ベルトとプーリを使用した回転伝達機構４２によって旋
回軸４３に伝達すると共に、ハウジング４０の上端外部
に取り付けられたシリンダ装置４４（図２）によって旋
回軸４３を上下動させる構造になっている。旋回軸４３
の下端にはアーム４５の中央部が固着され、サーボモー
タ４１によってアーム４５が水平に旋回される。なお、
アーム４５を旋回させる機構はシリンダ装置を使用した
ものであっても良い。アーム４５の両端には、ローラ４
６を軸支したフィンガ４７がピン４８を支点に回動可能
に枢着されている。各フィンガ４７はスプリング４９に
よって付勢され、アーム４５自体の先端フック部５０と
で、工具２８のくびれ部を把持するグリップ５１を構成
する。両端のグリップ５１は互いに逆向きになってい
る。
【００１７】スピンドル１４とインデックスプレート３
２との間における工具２８の交換は、各加工ヘッド５毎
に次のような手順で行われる。 （１）ヘッド昇降用モータ６により加工ヘッド５が上昇
され、スピンドル１４が所定の高さで停止される。 （２）加工ヘッド５において、スピンドル１４がモータ
１５内の図示しないロック機構によりロックされる。
【００１８】（３）工具マガジン９において、インデッ
クスプレート３２がインデックス用モータ３３により回
転され、新たに交換しようとする工具２８が交換位置Ｐ
に割り出される。 （４）加工ヘッド５において、ブラシ２４が工具２８を
露呈させる上方の退避位置（アーム４５より上方）まで
上昇された後、交換ユニット１０において、サーボモー
タ４１によりアーム４５が待機位置から旋回され、その
両端のグリップ５１のうちの一方がスピンドル１４に保
持されている工具２８を把持すると同時に、これと逆向
きの他方のグリップ５１が、交換位置Ｐに割り出されて
いる工具２８を把持する。
【００１９】（５）交換ユニット１０において、シリン
ダ装置４４によりアーム４５が下降されると同時に、加
工ヘッド５において、シリンダ装置１５ａによりコレッ
トチャック３１の操作軸３１ａが下降されて該コレット
チャック３１から工具２８が解放されると共に、操作軸
３１ａにより工具２８が工具受け孔３０から押し出され
る。これにより、スピンドル１４に保持されていた工具
２８がスピンドル１４から外れてアーム４５の一方のグ
リップ５１に保持される。又、同時に交換位置Ｐの工具
ポット３４に保持されていた工具２８が工具ポット３４
から抜出され、他方のグリップ５１に保持される。この
とき、加工ヘッド５において、操作軸３１ａのエアー通
路３１ｂからエアーが噴射される。このとき工具マガジ
ン９においても、工具ポット３４内にエアーノズル３７
からエアーを噴入しても良い。
【００２０】（６）アーム４５が中立位置まで旋回され
る。 （７）工具マガジン１０においてインデックスプレート
３２が回転され、今までスピンドル１４に保持されてい
た工具２８に対応する空の工具ポット３４が交換位置Ｐ
に割り出される。
【００２１】（８）アーム４５が中立位置から旋回さ
れ、新たに交換しようとする工具２８がスピンドル１４
の真下に位置すると同時に、今までスピンドル１４に保
持されていた工具２８が交換位置Ｐの空の工具ポット３
４の真下に位置する。このとき、エアーノズル３７から
交換位置Ｐの空の工具ポット３４内にエアーが噴入さ
れ、工具２８及び工具ポット３４が清掃される。スピン
ドル１４においては、操作軸３１ａのエアー通路３１ｂ
からエアーが噴射されているため、工具２８及び工具受
け孔３０が清掃されると共に、交換開始から交換終了ま
での間に該工具受け孔３０内へ切屑等が入り込むのを防
止される。
【００２２】（９）アーム４５が上昇され、交換位置Ｐ
の工具ポット３４にスピンドル１４からの工具２８が保
持されると同時に、スピンドル１４の工具受け孔３０に
工具ポケット３４からの工具２８が差し込まれる。この
後、操作軸３１ａが上昇して工具２８がコレットチャッ
ク３１にクランプされる。 （１０）アーム４５が待機位置まで旋回される。
【００２３】上記のような工具交換は、両加工ヘッド５
において互いに関係なく別々に行うことができるばかり
でなく、同時に並行して行うこともできる。従って、一
方の加工ヘッド５が工具交換している間に、他方の加工
ヘッド５で加工作業を中断することなく続行できるばか
りでなく、両方同時に工具交換して同じ加工作業を並行
して同時に行うこともできる。なお、加工ヘッド５，工
具マガジン９及び交換ユニット１０は３組以上備えても
良い。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば次のような効果がある。 ある１台の加工ヘッドが工具交換しているとき、他
の加工ヘッドでは加工を中断することなく続行でき、
又、複数台の加工ヘッドにおいて同時に工具交換して同
じ加工作業を同時に並行して行うこともできる。 スピンドルとインデックスプレートとの間において
グリップ付きアームで工具交換する際に、吸塵フードの
ブラシのみを、グリップ付きアームの旋回に邪魔になら
ない上方位置に退避させておくことができる。その際
に、ブラシを、モータフードに取り付けたシリンダ装置
で吸塵フードの外周に沿って上昇させるので、その退避
動作をスムーズに行える。 工具交換するアームは、その両端のグリップを互い
に逆向きにしたので、アームの同方向の回動でスピンド
ル側の工具の着脱と工具マガジン側の工具の交換を同時
に行える。 工具マガジンの交換位置に臨んだ工具ポット内にそ
の上方のエアーノズルからエアーを噴射するとともに、
スピンドルの操作軸のエアー通路からもエアーを噴射で
きるので、工具マガジン側及びスピンドル側の双方にお
いて、交換時に工具を清掃できると共に、工具保持部分
への切屑等の付着を防止できる。特に、工具マガジン側
では、交換位置に臨んだ工具ポットのみにエアーを噴入
するので、工具を保持したままの他の工具ポットにまで
エアーを噴射する無駄を省くことができ、機構が簡素に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動工具交換装置を備えた木工用
ルータの全体正面図である。
【図２】同自動工具交換装置の一部の正面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同拡大下面図である。
【図５】同上の一部切欠正面図である。
【図６】加工ヘッドの一部切欠側面図である。
【図７】ブラシを省略して示した加工ヘッドの下面図で
ある。
【図８】加工ヘッドの一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
３ ビーム ４ キャリジ ５ 加工ヘッド ９ 工具マガジン １０ 交換ユニット １４ スピンドル １３ モータフード １５ モータ １８ 吸塵通路 ２４ ブラシ ２５ 吸塵フード ２８ 工具 ３１ａ 操作軸 ３１ｂ エアー通路 ３２ インデックスプレート ３４ 工具ポット ３７ エアーノズル ４５ アーム ５１ グリップ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ビーム３に水平摺動可能に装着されたキャ
    リジ４に、複数台の加工ヘッド５を個別に上下摺動可能
    に並設した木工機において、 上記複数台の加工ヘッド５に１対１の関係で対応させて
    上記キャリジ４に取り付けられた複数の工具マガジン９
    と、上記複数台の加工ヘッド５に１対１の関係で対応さ
    せ該加工ヘッド５と工具マガジン９との間において上記
    キャリジ４に取り付けられた複数の交換ユニット１０と
    を備えたこと、 各工具マガジン９には、工具を着脱自在に保持する複数
    の工具ポット３４を円周方向に所定の間隔で設けたイン
    デックスプレート３２と、このインデックスプレート３
    ２を回転させて工具を１個ずつ交換位置へ送る回転手段
    と、この交換位置に臨んだ工具ポット３４内にエアーを
    噴入するため交換位置の上方に配置されたエアーノズル
    ３７とを備えたこと、 各交換ユニット１０には、対応する加工ヘッド５のスピ
    ンドル１４が交換位置まで上昇されたとき該スピンドル
    １４と交換位置の工具ポット３４との間で工具の交換を
    行うため、両端にグリップ５１を互いに逆向きに装着し
    たアーム４５と、該アーム４５を旋回させる旋回手段及
    び上下動させる上下動手段を備えたこと、 上記各加工ヘッド５には、モータ１５との間に吸塵通路
    １８を形成して該モータ１５を覆うモータフード１３
    と、このモータフード１３に垂設された吸塵フード２１
    と、この吸塵フード２１の外周に上下動可能に装着され
    た環状のブラシ２４と、このブラシ２４を、通常時には
    吸塵フード２１から垂下状態とし、工具交換時にはブラ
    シ２４を吸塵フード２１の外周に沿って上記アーム４５
    よりも上方へ上昇させて工具を露呈させるため上記モー
    タフード１３に取り付けられたシリンダ装置２６とを備
    えるとともに、上記スピンドル１４に対する工具の着脱
    を操作する操作軸３１ａに、エアーを噴射するためのエ
    アー通路３１ｂを設けたこと、 を特徴とする木工機の自動工具交換装置。
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