JP2585131B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動ワーク交換装置と自動工具交換装置とを
有する工作機械に関するものである。

従来の技術 従来、２個のタレット刃物台を有する旋盤の自動工具
交換装置として特開昭58−160038号で公知の技術があ
る。このものは旋盤の右側に隣接して、第１タレット刃
物台の工具交換位置に対応するＡ位置と、第２タレット
刃物台の工具交換位置に対応するＢ位置を交換位置とす
る二つの交換位置を有する工具マガジンを設け、第１タ
レット刃物台と第２タレット刃物台との間を移動するキ
ャリア上に第１タレット刃物台と工具マガジンのＡ位置
及び、第２タレット刃物台と工具マガジンのＢ位置の間
でそれぞれ工具交換を行う自動交換アームを備えたもの
である。

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた特開昭58−160038号の技術は、そ
れぞれのタレット刃物台に対応する二つの交換位置を有
する工具マガジンと自動工具交換装置とを旋盤に専用と
して付属させるものであり、このために、セルマシンや
システムとして長時間自動運転を行って、１ロットプロ
ダクション等を行う場合、ガントリローダ等自動ワーク
交換装置や自動段取交換装置及びマガジンツールの補充
交換装置等が必要となり、これ等との共存が難しく、無
理に行えば不経済かつフロアースペースが多くなる等の
無駄が多くなるという問題点を有していた。

本発明は、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、セル
マシンシステムとして長時間の自動運転を可能とするた
めの地の交換装置等と容易に共存可能な自動ワーク交換
装置と自動工具交換装置を有する工作機械を提供しよう
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、本発明における工作機械
は、工作物を挟んで前後に刃物台を有しそれぞれの刃物
台に工具交換位置を有する一台のNC旋盤又は直列に配設
された複数台のNC旋盤の上方主軸軸線方向に設けられた
走行ビームと、前記走行ビームの下方に設けられた工具
マガジンと、前記走行ビームの前後面の一方に沿って移
動位置決めされる第１キャリア，該第１キャリアの上下
方向の案内に沿って移動位置決めされ下端に走行ビーム
と直角方向の水平案内を有する第１昇降アーム，前記水
平案内に沿って前記前後の刃物台の工具交換位置に位置
決めされ工具交換アームを有するユニット本体とを含ん
でなる自動工具交換位置と、前記走行ビームの前後面の
他方に沿って移動位置決めされる第２キャリア，該第２
キャリアの上下方向の案内に沿って移動位置決めされ下
端にワークグリッパを有し該ワークグリッパが前記水平
案内より上方に位置決め可能な第２昇降アームとを含ん
でなる自動ワーク交換位置と、該自動ワーク交換装置並
びに前記自動工具交換装置を制御する制御手段とを備え
自動工具交換装置のユニット本体が前記第１昇降アーム
寄りの刃物台の工具交換位置に又は第２昇降アームのワ
ークグリッパが前記水平案内より上方位置に位置決めさ
れているとき第1,第２キャリアが互いにすれ違い可能な
ように構成され自動ワーク交換装置と自動工具交換装置
とが走行ビームを共有するものである。

作用 NCの次工具指令で、工具マガジンの交換位置に次工具
が割出され、昇降アームが下降し、キャリアがマガジン
側に移動して、交換アームの一方のグリッパで次工具を
把持し、昇降アームが上昇して次工具をマガジンポット
より抜き取る。次いでNCの工具交換指令で、必要によっ
て交換アームが180゜旋回したのち、走行ビームに沿っ
て自動工具交換装置が移動して、タレット刃物台対応の
所定位置に位置決めされる。次いで昇降アームの下降と
必要によって交換アームが水平移動して、交換アームの
グリッパがタレット刃物台の交換位置に割出されている
使用済工具のボトルグリップ部の高さと同一高さとな
り、キャリアのタレット刃物台側への移動で空のグリッ
パで使用済工具を把持する。次いで昇降アームが上昇し
て使用済工具を抜き取り、交換アームが180゜旋回した
のち、再び昇降アームが下降して次工具をタレット刃物
台に挿入する。次いでキャリアが反タレット刃物台側に
移動して次工具から離れ、昇降アームの上昇と必要によ
って交換アームが水平移動したのち、自動工具交換装置
が工具マガジン側に移動され、必要によって交換アーム
が180゜旋回したのち使用済工具を工具マガジンに返却
する。

実施例 第１実施例について第１図，第２図を参照して説明す
る。

対向主軸旋盤において、スラントベッド１上面の前側
傾斜面上に、Ｚ軸方向の主軸台用摺動面1a及び刃物台用
案内面1bがそれぞれ削設されている。Ｚ軸案内面1a上に
第１主軸台２及び第２主軸台３がそれぞれNCにより移動
位置決め可能に載置されている。第１主軸台２には図示
しない複数の軸受により第１主軸４が回転可能に軸承さ
れており、第１主軸４の先端に第１チャック６が嵌着さ
れている。また第１主軸台３には第１主軸４に対向かつ
ほぼ同心に第２主軸５が回転可能に軸承されており、第
２主軸５の先端に第２チャック７が嵌着されている。そ
して第１主軸台２のＺ軸方向右側への移動量と第２主軸
台３のＺ軸方向左側への移動量は、中央部において互い
に重複する領域が設けられている。

ベッド１のＺ軸案内面1b上に往復台８がNCにより移動
位置決め可能に載置されており、往復台８上にＸ軸方向
の案内面8aが削設されている。このＸ軸案内面8a上に第
１刃物台11がNCにより移動位置決め可能に載置されてお
り、第１刃物台の右側にＺ軸と直角な平面内において旋
回割出可能に第１タレット12が設けられている。第１タ
レット12の外周に設けられた複数の工具取付ステーショ
ンに自動着脱可能に工具Ｔが取付られており、各工具取
付ステーションは切削位置の他に上側の工具交換位置に
も割出可能とされ、タレット内に自動工具クランプ機構
を有している。

ベッド１の後側傾斜面の中央部両主軸台2,3のＺ軸移
動重複領域又はその近くに、Ｘ軸に対して直角なＹ軸方
向の案内面1cが削接されており、Ｙ軸案内面1c上に移動
台13が移動可能に載置されている。移動台13はベッド１
に固着のNC制御のサーボモータ16により移動位置決めさ
れる。移動台13は上面にＸ軸方向の案内面13aを有し、
このＸ軸案内面13aに第２刃物台14が移動可能に載置さ
れ、第２刃物台は移動台13に固着のNC制御のサーボモー
タ17に移動位置決めされる。第２刃物台14の左側には第
２タレット15がＺ軸と直角な平面内において旋回割出可
能に設けられ、第２タレット15の外周に設けられた複数
の工具取付ステーションに自動着脱可能に工具Ｔが取付
られており、各工具取付ステーションは切削位置の他に
上側の工具交換位置にも割出可能とされ、第２タレット
内に自動工具クランプ機構を有している。

一方対向主軸旋盤の上方に主軸4,5と平行に走行ビー
ム21が設けられており、走行ビーム21の前側（第１図で
左側）に主軸4,5にワークを着脱する自動ワーク着脱装
置22が、また後側に自動工具着脱装置23がすれ違い移動
可能に設けられている。自動ワーク交換装置22のキャリ
ア26は走行ビーム21の前側の案内に沿って図示しない制
御手段により移動位置決め可能に設けられ、先端にＶ字
形に２個のワークグリッパ24,25を有するグリッパヘッ
ドが首振り旋回可能に設けられている昇降アーム27がキ
ャリア26の上下垂直方向の案内上に図示しない制御手段
により移動位置決め可能に設けられている。

一方走行ビーム21の後側の案内には自動工具着脱装置
23のキャリア28が図示しない制御手段により移動位置決
め可能に設けられており、キャリア28の後側面に設けら
れた上下垂直方向案内に沿ってＬ形の昇降アーム29が図
示しない制御手段により移動位置決め可能に設けられて
いる。昇降アーム29の下面には走行ビーム21に対して直
角かつ水平方向の案内が設けられており、この案内に沿
って交換アームユニット本体31が移動位置決め可能に設
けられ、ユニット本体31にツインアーム形の交換アーム
32が水平面内において180゜旋回可能に設けられてい
る。交換アーム32は両端にグリッパを有し、ユニット本
体31は図示しない駆動制御機構により右側のグリッパ中
心が第１タレット12のＸ軸上の交換位置ａと第２タレッ
ト15のＸ軸上の交換位置ｂに移動される。そしてユニッ
ト本体31が昇降アーム29寄りの交換位置ｂ側に位置決め
された状態又はワークグリッパ24,25が昇降アーム29の
水平案内部の上方になるよう位置決めされた状態とし、
自動ワーク交換装置22と自動工具交換装置23とは互いに
干渉なく自由に移動できるように制御される。

走行ビーム21の下方ベッド１の右側床上に工具マガジ
ン33が走行ビームに対して直角方向に設置されており、
工具マガジン33には軸心をＺ軸方向かつ右向きにして工
具Ｔを貯蔵する複数のマガジンポットが旋回可能に設け
られている。マガジンポットはNC制御の旋回割出機構に
より上側の交換位置Ｃに割出され、更に図示しない90゜
旋回機構により工具Ｔを垂直かつ上向きの交換姿勢に90
゜旋回するようになっている。

続いて第１実施例の作用について説明する。

最初に第１タレット12の工具交換について説明する。

第１タレット12により旋削加工が行われている間に、
NCより次工具指令が出力されると、該当する次工具Ｔが
貯蔵されているマガジンポットが交換位置Ｃに割出され
て90゜旋回して上向きとなる。次いで昇降アーム29が下
降位置にある自動工具交換装置23が走行レール21の案内
に沿ってＺ軸方向マガジン33側に移動されて、交換アー
ム32の右側グリッパで工具Ｔを把持し、昇降アーム29が
上昇して次工具Ｔをマガジンポットより抜き取り待機す
る。

第１タレット12による旋削加工が終わると、第１刃物
台11がＸ軸及びＺ軸方向第１主軸側に移動して所定の位
置に位置決めされ、第１タレット12が旋回して使用済工
具Ｔが上側の交換位置ａに割出される。同時に待機中の
自動工具交換装置23が、交換アーム32を180゜旋回させ
たのちＺ軸方向第１主軸４側に移動されて所定の位置に
位置決めされ、昇降アーム29が下降し、交換アームユニ
ット本体31が水平方向前側に移動したのち、再び昇降ア
ーム29が下降して、交換アーム32の右側となった空のグ
リッパが使用済工具Ｔのボトルグリップ部と同一高さと
なる。次いでキャリア28が第１タレット側に移動して交
換アーム32の右側のグリッパで使用済工具Ｔを把持す
る。

次いでタレット内のクランプ機構が作動して工具のク
ランプが解除されたのち、昇降アーム29が上昇して使用
済工具が第１タレットから抜き取られ、交換アーム32が
180゜旋回して把持する使用済工具と次工具が入れ替わ
る。次いで昇降アーム29が下降して次工具のシャンク部
が第１タレット12の工具取付け穴に挿入され、図示しな
いクランプ機構によりクランプされたのち、キャリア28
がＺ軸方向反第１タレット側に移動して次工具から離
れ、昇降アーム29が上昇し、この段階で第１タレットに
よる次の切削加工が可能となる。次いでユニット本体31
が水平方向後側に移動し昇降アームが更に上昇したの
ち、自動工具交換装置23がＺ軸方向工具マガジン33側に
移動して把持する使用済工具をマガジンポットに返却す
る。

次に第２タレット15の工具交換について説明する。

第２刃物台14による切削加工が終わって第２刃物台が
X,Y軸方向に移動され所定の位置にて停止し、第２タレ
ット15が旋回して使用済工具がＸ軸方向位置がｃ位置と
同じの工具交換位置ｂに割出される。同時に待機中の自
動工具交換装置23が、交換アーム32が180゜旋回したの
ち、Ｚ軸方向第１主軸４側に移動して所定の位置に位置
決めされる。次いで昇降アーム29が下降して右側の空の
グリッパが使用済工具のボトルグリップ部と同一高さと
なり、キャリア28が第２タレット側に移動して使用済工
具を把持し、タレット内のクランプ機構が作動して工具
のクランプが解除される。

次いで昇降アーム29が上昇して使用済工具が第２タレ
ット15から抜き取られ、交換アーム32が180゜旋回して
把持する両工具が入れ替わり、昇降アーム29が下降して
次工具が第２タレット15に挿入されてクランプされる。
次いでキャリア28が反タレット側に移動して次工具から
離れ、昇降アーム29が上昇したのち、自動工具交換装置
23が工具マガジン側に移動して、使用済工具を工具マガ
ジン33に返却する。

次に第２実施例について第３図，第４図を参照して説
明する。尚、第１実施例と同一の個所には同一符号を付
して説明を省略する。

ベッド１の後側傾斜面の中央部に、Ｘ軸に対して直角
なＹ軸方向の案内面が二つ並んで刻設されており、この
Ｙ軸案内面上に移動台35,36がそれぞれ移動可能に載置
され、NCによりそれぞれ移動位置決めされる。移動台3
5,36は上面にＸ軸方向の案内面35a,36aを有し一方のＸ
軸案内面35a上に第１主軸台２に対応する第３刃物台37
が移動可能に載置され、他方のＸ軸案内面36a上に第２
主軸台３に対応する第４刃物台38が移動可能に載置され
ており、NCによりそれぞれ移動位置決めされる。そして
第３刃物台37の右側に第３タレット39が、また第４刃物
台38の左側に第４タレット41がそれぞれＺ軸と直角な平
面内において旋回割出可能に設けられ、第３タレット39
及び第４タレット41の外周にはそれぞれ複数の工具取付
ステーションが設けられ、工具Ｔが自動着脱可能に取付
けられている。そして各工具取付ステーションは切削位
置の他に上側の工具交換位置にも割出可能とされ、工具
交換位置のＸ軸方向位置は第３タレット39が第２タレッ
ト15と同一のｂ位置、第４タレット41がそれより僅かに
後のｄ位置とされており、タレット39,41にはそれぞれ
自動工具クランプ機構が設けられている。

続いて本実施例の作用について説明する。

第１タレット12の工具交換動作については第１実施例
の作用と同一のため省略する。

第３タレット39の工具交換動作は第１実施例の第２タ
レット15の工具交換動作と同一のため説明を省略し、第
４タレット41の工具交換について説明する。

第４刃物台38による切削加工が終わって第４刃物台38
がX,Y軸方向移動されて所定の位置にて停止し、第４タ
レット41が旋回して使用済工具が工具交換位置ｄに割出
される。

一方マガジン側において交換アーム32の右側グリッパ
で次工具Ｔを把持して待機中の自動工具交換装置23が、
Ｚ軸方向第１主軸４側に移動して、第４刃物台38対応の
所定位置に位置決めされる。次いで昇降アーム29が下向
して左側の空のグリッパが使用済工具のボトルグリップ
部と同一高さとなり、キャリア28が第４タレット側に左
行して使用済工具を把持し、第４タレット内のクランプ
機構が作動してクランプが解除される。次いで昇降アー
ム29が上昇して使用済工具が第４タレット41から抜き取
られ、交換アーム32が180゜旋回して把持する両工具が
入れ替わり、再び昇降アーム29が下降して次工具が第４
タレット41に挿入されてもクランプされる。次いでキャ
リア21が反タレット側に右行して次工具から離れ、昇降
アーム29が上昇したのち、自動工具交換装置23が工具マ
ガジン33側に右行し、交換アーム32が180゜旋回して、
使用済工具が工具交換位置ｃにて上を向くマガジンポッ
トと同心となり、昇降アーム29が下降して使用済工具を
マガジンポットに挿入し、キャリア28が反マガジン側に
僅かに左行して交換アーム32が使用済工具から離れる。

また一個の自動工具交換装置により、一台又は直列に
配設した複数台の旋盤に対して各タレット刃物台と工具
マガジン間の自動工具交換は勿論各タレット相互間の自
動工具交換も行うことができる。

発明の効果 本発明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。

一台の旋盤又は直列に配設した複数台の旋盤の上方主
軸軸線方向に設けた走行ビームの一方の案内に自動ワー
ク交換装置を、他方の案内に自動工具交換装置を移動可
能に設け、自動工具交換装置は垂直方向に移動可能な昇
降アームと180゜旋回可能な交換アームを走行ビームに
対して直角かつ水平方向に移動位置決め可能に有してい
るので、自動ワーク交換装置との共存かつ同時動作が可
能となり、一個の自動工具交換装置で一台の旋盤の少な
くとも１個以上のタレット刃物台と工具マガジン間の自
動工具交換ができるのは勿論、複数の旋盤の各タレット
刃物台と工具マガジン間の自動工具交換が可能となる。
更に各タレット刃物台相互間の自動工具交換も可能とな
る。

また走行ビームの下方に補助工具マガジンを設置すれ
ば、工具摩耗，折損，ワーク変更等によるマガジンツー
ルの交換も可能となる。

また自動ワーク交換装置又は自動工具交換装置のグリ
ッパヘッドを交換して、チャック，チャック把持爪等他
種ワーク対応の段取交換も可能となり、１ロットプロダ
クションを可能とする長時間自動運転システムの構築に
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の自動工具交換装置及び自動ワーク
交換装置付旋盤の側面図、第２図は第１図の上視図、第
３図は第２実施例の三つのタレット刃物台を有する旋盤
の斜視図、第４図は第３図の上視図である。 11……第１刃物台、12……第１タレット 14……第２刃物台、15……第２タレット 21……走行ビーム 22……自動ワーク交換装置 23……自動工具交換装置 29……昇降アーム、32……交換アーム 33……工具マガジン 37……第３刃物台、39……第３タレット 38……第４刃物台、41……第４タレット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作物を挟んで前後に刃物台を有しそれぞ
   れの刃物台に工具交換位置を有する一台のNC旋盤又は直
   列に配設された複数台のNC旋盤の上方主軸軸線方向に設
   けられた走行ビームと、前記走行ビームの下方に設けら
   れた工具マガジンと、前記走行ビームの前後面の一方に
   沿って移動位置決めされる第１キャリア，該第１キャリ
   アの上下方向の案内に沿って移動位置決めされ下端に走
   行ビームと直角方向の水平案内を有する第１昇降アー
   ム，前記水平案内に沿って前記前後の刃物台の工具交換
   位置に位置決めされ工具交換アームを有するユニット本
   体とを含んでなる自動工具交換装置と、前記走行ビーム
   の前後面の他方に沿って移動位置決めされる第２キャリ
   ア，該第２キャリアの上下方向の案内に沿って移動位置
   決めされ下端にワークグリッパを有し該ワークグリッパ
   が前記水平案内より上方に位置決め可能な第２昇降アー
   ムとを含んでなる自動ワーク交換位置と、該自動ワーク
   交換装置並びに前記自動工具交換位置を制御する制御手
   段とを備え自動工具交換装置のユニット本体が前記第１
   昇降アーム寄りの刃物台の工具交換位置に又は第２昇降
   アームのワークグリッパが前記水平案内より上方位置に
   位置決めされているとき第1,第２キャリアが互いにすれ
   違い可能なように構成され自動ワーク交換位置と自動工
   具交換装置とが走行ビームを共有することを特徴とする
   工作機械。