JP2531603Y2 - 自動工具交換装置のサブアーム機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はマシニングセンタ等工作
機械の自動工具交換装置（以下ＡＴＣと呼ぶ）のサブア
ームに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、横形マシニングセンタの工具マガ
ジンは、工具を主軸と平行かつ前向きにして貯蔵する機
構にすると、ＡＴＣの構造が簡単になり、動作時間も短
縮できるが、収納工具本数が多くなると床面積が多くな
る欠点を有するため、工具を主軸に対して直角かつ水平
外側向きにして貯蔵する形式の工具マガジンが多い。こ
の形式の工具マガジンの場合、ＡＴＣは、図５に示すよ
うに交換アーム１０１が主軸軸線と平行な旋回軸のまわ
りで旋回されるため、工具交換の前準備としてレディー
ステーションポット１０２を９０°旋回させる旋回アー
ム装置１０５と、レディーステーションポット１０２マ
ガジンポット１０３との間の工具の差替えを行う補助交
換アーム装置１０４を有する構造が採られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】従来の技術で述べた補
助交換アーム装置及びレディーステーションポットを有
するＡＴＣは、構造が複雑で動作シーケンス数が多く、
動作時間が長い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、貯蔵工具をレディ
ーステーションポットに入れ替えることなく、ツールポ
ットごとグリッパで把持して、工具マガジン側と主軸側
の両工具交換位置間の搬送するサブアームを、一個の流
体圧シリンダで旋回と直線運動をさせることができる機
構を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案における自動工具交換装置のサブアーム機構
は、主軸に対して所定の角度を有して工具を貯蔵するツ
ールポットが着脱可能な工具マガジンを有するマシニン
グセンタにおいて、固定部にマガジンのツールポット側
と主軸側とに旋回可能に枢支され、先端に旋回半径に対
してほぼ直角かつ旋回面と平行な直動ガイドを有するア
ーム本体と、前記固定部に固着のベース部材に前記アー
ム本体のマガジンのツールポット側と主軸側のそれぞれ
の旋回端位置に設けられたアーム本体の位置決め用第１
ストッパと、前記直動ガイドに沿って移動可能に設けら
れ前記ツールポットを把持するグリッパと、前記直動ガ
イドの両端に設けられたツールポットのマガジン側受渡
し位置決め用第２ストッパと、前記アーム本体に旋回可
能に枢支され先端が前記グリッパに旋回及び移動可能に
係合される旋回アームと、該旋回アームを旋回させる駆
動手段と、前記旋回アームと前記アーム本体の間に設け
られ前記グリッパを前記直動ガイドの両端にそれぞれ係
脱自在に保持する第１ノッチ部材と、前記固定部と前記
アーム本体の間に設けられ前記アーム本体をマガジン側
旋回端に係脱自在に保持し前記第１ノッチ部材より保持
力の強い第２ノッチ部材とを設けてなり、一個の駆動手
段で旋回と直線運動とを行うものである。

【０００５】

【作用】今グリッパにより次工具を有するツールポット
を把持したサブアームが主軸側交換位置に待機し、主軸
工具により切削加工が行われている。主軸工具による切
削加工が終了すると、ＮＣより工具交換指令が出て、ツ
イン形交換アームによりツールポットと主軸との間の工
具交換が行われ、主軸工具が返却工具となってツールポ
ットに挿入される。次いでアーム本体が９０°水平旋回
されて旋回端に達し、第１ストッパに当接して停止して
第２ノッチ部材が係合して保持され、引続いて旋回アー
ムの旋回でグリッパが左行して直動ガイド左端に達する
と第２ストッパに当接して停止して、第１ノッチ部材が
係合して保持されマガジン側交換位置に割出される。こ
の時点で返却工具を有するツールポットはマガジンの工
具保持具に装着されている。次いでグリッパが開き、ツ
ールポットを解放する。

【０００６】

【実施例】実施例について図１〜図４を参照して説明す
る。横形マシニングセンタにおいて、コラム１に設けら
れた上下（Ｙ軸）方向の案内に沿って主軸頭２が移動位
置決め可能に設けられ、主軸頭２に図示しない複数の軸
承により主軸３が回転可能に軸承されている。コラム１
の左側に工具マガジン４が設置されており、工具マガジ
ン４は工具を主軸軸心に対して直角かつ左側を向いて水
平に貯蔵するツールポット５を着脱可能に保持する複数
のコ字形保持具６が、リンク７により鎖状にエンドレス
に連結され、図示しない旋回割出機構により交換位置ａ
に割出されるようになっている。コラム１の上方に旋回
可能に設けられているサブアーム１１は、アーム本体１
２が工具マガジン４に固着の枢支ピン１３に旋回可能に
枢支されており、アーム本体１２の先端にほぼ直角かつ
旋回面に対して平行に直動ガイド１４が設けられてい
る。

【０００７】更にアーム本体１２には旋回アーム１５が
ピン１６によりほぼ中央部を回転可能に枢支されてお
り、旋回アーム１５は後端部にピン１７により旋回可能
に枢支される油圧シリンダ１８により９０°以上水平旋
回される。アーム本体１２先端の直動ガイド１４に移動
可能に設けられているツールポット把持用グリッパ２０
は、ピン１９により開閉可能に枢支される一対の爪２０
ａ，２０ｂが、油圧シリンダ２１により開閉されるよう
になっており、一方の爪２０ｂの先端部に工具の有無確
認用近接スイッチＬＳ１が取付けられている。そしてこ
のグリッパ２０は後端に設けられた垂直ピン３０が、旋
回アーム１５前端の長溝に回転及び移動可能に係合され
ており、旋回アームの旋回で直線移動するようになって
いる。更に図３に示すように工具マガジンのツールポッ
ト側旋回端位置にストッパ２２ａ、主軸側旋回端位置に
ストッパ２２ｂを有して工具マガジン４に固着されたベ
ース２２上には、ボール２４がばね２３により突出勝手
に付勢されるボールノッチ２５が固設されており、アー
ム本体１２の下面対応位置にボール２４が係脱可能に係
合するボール当たり２６が設けられている。

【０００８】そしてこのボールノッチ２５は、アーム本
体１２がマガジン側に９０°旋回してベース２２の端面
のストッパ２２ａに当接したときボール当たり２６と係
合して保持されるように設定されている。更に旋回アー
ム１５の先端寄り位置にもボール２７がばね２８により
突出勝手に付勢されるボールノッチ２９が固設されてお
り、アーム本体１２上面の対応位置の両側にボール当た
り３１Ａ，３１Ｂが設けられている。そしてボールノッ
チ２９とボール当たり３１Ａは、グリッパ２０が直動ガ
イド１４の左端の工具マガジンの交換位置決め用ストッ
パ１４ａに当接したとき係合して保持され、ノッチ２９
とボール当たり３１Ｂは、グリッパ２０が直動ガイド１
４右端のストッパ１４ｂに当接したとき係合して保持さ
れるように設定されている。またこの二つのボールノッ
チのクランプ力は、ばね２３の方がばね２８より強いた
め、ボールノッチ２５の方がボールノッチ２９より強く
設定されている。

【０００９】上述の構造により油圧シリンダ１８の前室
に圧油が供給されたとき図１に仮想線にて示すようにグ
リッパ２０は、主軸側交換位置ｂに旋回され、直動ガイ
ド１４の右端にあってボールノッチ２９がボール当たり
３１Ｂと係合して保持された状態となっており、油圧シ
リンダ１８の後室に圧油が供給されたとき、旋回アーム
１５を介してアーム本体１２が９０°左旋回してベース
２２左端のストッパ２２ａに当接して停止し、これによ
りボールノッチ２９がボール当たり３１Ｂから脱して、
旋回アーム１５の旋回でグリッパ２０が直動ガイド１４
に沿って左行し、左端のストッパ１４ａに当接して停止
し、同時にボールノッチ２９がボール当たり３１Ａに係
合して保持される。一方コラム１の前側には主軸３のＹ
軸方向上端位置の交換位置Ｃと、サブアーム１１の主軸
側交換位置ｂとの中間に、ツインアーム形交換アーム３
３が主軸軸線と平行な旋回中心軸のまわりでほぼ９０°
と１８０°に旋回可能かつ工具抜き差しのための軸方向
移動可能に設けられている。

【００１０】続いて本実施例の作用について説明する。
今、工具マガジン４のコ字形保持具６に、切削加工に必
要な工具が挿入された複数の工具ポット５が装着され、
サブアーム１１はグリッパ２０に次工具が挿入されたツ
ールポット５を把持して、主軸側交換位置ｂで待機し、
主軸３に装着された現在工具により切削が行われてい
る。現在工具による切削が終わると、主軸３がＹ軸方向
上端に移動し、同時にコラム１がＺ軸方向移動して交換
位置Ｃに位置決めされ、ＮＣの工具交換指令により水平
姿勢で待機中の交換アーム３３がほぼ９０°旋回して、
両端の把持爪で次工具と現在工具とを同時に把持する。
次いで交換アーム３３が前側に軸方向移動して、両工具
をツールポット５及び主軸３から同時に抜き取る。次い
で180 °旋回して両工具が入れ替わり、後側に軸方向移
動して、両工具をツールポット５及び主軸３に同時に挿
入し、再びほぼ９０°の旋回で交換アーム３３は両工具
から離れて水平姿勢に戻り待機する。そして主軸３に装
着された次工具は現在工具となり、切削加工が再開され
る。

【００１１】一方ツールポット５に装着された現在工具
は返却工具となり、マガジン４は、この返却工具が収納
される空の保持具６を交換位置ａに割出す。次いで油圧
シリンダ１８の後室に圧油が供給されて、旋回アーム１
５を介してアーム本体１２を枢支ピン１３を支点として
９０°右旋回し、アーム本体１２がベース２２のストッ
パ２２ａに当接して停止すると同時に、ボールノッチ２
５がボール当たり２６と係合して保持される。そして更
に旋回アーム１５の右旋回でボールノッチ２９が、ボー
ル当たり３１Ｂから脱し、返却工具を有するツールポッ
ト５を把持するグリッパが、直動ガイド１４に沿って左
側に直線移動し、ストッパ１４ａに当接して停止し、同
時にボールノッチ２９がボール当たり３１Ａと係合して
保持され、交換位置ａに位置決めされ、この時点で既に
マガジンの空のコ字形保持具６に返却工具を有するツー
ルポット５が挿入された状態となる。

【００１２】次いで油圧シリンダ２１の後室に圧油が供
給されて、グリッパ２０の把持爪２０ａ，２０ｂが開
き、ツールポット５を解放してツールポットとともに使
用済工具が工具マガジンに返却される。次いでマガジン
４のツールポット５が旋回して、次に使用される次工具
が交換位置に割出され、グリッパ２０が閉じ、この次工
具を有するツールポット５を把持し、近接スイッチ２２
により次工具の有無を確認する。次いで油圧シリンダ１
８の前室に圧油が供給されると、アーム本体１２上のピ
ン１６を支点とする旋回アーム１５の左旋回で、ボール
当たり３１Ａがボールノッチ２９から脱して保持が解除
されてグリッパ２０が右側に直線移動し、コ字形保持具
６からツールポット５が離れる。そしてグリッパ２０が
直動ガイド１４のストッパ１４ｂに当接すると同時に、
ボールノッチ２９がボール当たり３１Ｂと係合し、これ
によりボール当たり２６がボールノッチ２５から脱して
保持が解除され、アーム本体１２が９０°左旋回してス
トッパ２２ｂに当接して停止し、サブアーム１１は主軸
側交換位置ｂで工具交換指令が出るまで待機する。

【００１３】

【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。一個の駆動手段による
水平旋回と直線運動で、サブアーム先端のグリッパを主
軸側交換位置と工具マガジン側交換位置とに割出すよう
にしたので、ザブアーム機構が簡素になり動作シーケン
ス数が少なくなって安定した高速動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の自動工具交換装置の斜視図である。

【図２】ツールポットが着脱可能な工具マガジンの部分
図である。

【図３】ボールノッチの配置説明用で図１のＡ−Ａ線視
断面図である。

【図４】サブアームの旋回と直線移動を示す上視図であ
る。

【図５】従来の工具交換装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ コラム ３ 主軸 ４ 工具マガジン ５ ツールポッ ト １１ サブアーム １２ アーム本 体 １４ 直動ガイド １４ａ，１４ ｂ，２２ａ ストッパ １５ 旋回アーム １８ 油圧シリ ンダ ２５，２９ ボールノッチ ３１Ａ，３１Ｂ ボール当たり ３３ 交換アーム

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に対して所定の角度を有して工具を
   貯蔵するツールポットが着脱可能な工具マガジンを有す
   るマシニングセンタにおいて、固定部にマガジンのツー
   ルポット側と主軸側とに旋回可能に枢支され、先端に旋
   回半径に対してほぼ直角かつ旋回面と平行な直動ガイド
   を有するアーム本体と、前記固定部に固着のベース部材
   に前記アーム本体のマガジンのツールポット側と主軸側
   のそれぞれの旋回端位置に設けられたアーム本体の位置
   決め用第１ストッパと、前記直動ガイドに沿って移動可
   能に設けられ前記ツールポットを把持するグリッパと、
   前記直動ガイドの両端に設けられたツールポットのマガ
   ジン側受渡し位置決め用第２ストッパと、前記アーム本
   体に旋回可能に枢支され先端が前記グリッパに旋回及び
   移動可能に係合される旋回アームと、該旋回アームを旋
   回させる駆動手段と、前記旋回アームと前記アーム本体
   の間に設けられ前記グリッパを前記直動ガイドの両端に
   それぞれ係脱自在に保持する第１ノッチ部材と、前記固
   定部と前記アーム本体の間に設けられ前記アーム本体を
   マガジン側旋回端に係脱自在に保持し前記第１ノッチ部
   材より保持力の強い第２ノッチ部材とを設けてなり、一
   個の駆動手段で旋回と直線運動とを行うことを特徴とす
   る自動工具交換装置のサブアーム機構。