JP2732016B2 - 工具交換アーム付刃物台を有する旋盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工具交換アーム付刃物台
を有する旋盤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、刃物台への工具の着脱を自動で行
う自動工具交換装置（以下ＡＴＣ装置と呼ぶ）は、刃物
台への工具をクランプする機構と、工具交換アームユニ
ットと工具マガジンにより構成されている。図５に示す
ように回転軸心がＺ軸と直角かつ水平で複数の工具Ｔを
反本機側向きに貯蔵し、交換位置に割出された工具ＴＡ
がポットアーム１０２の９０°旋回でＺ軸方向主軸側を
向く工具マガジン１０１の場合、工具交換アーム１０５
の工具マガジン回転軸心方向の移動と、１８０°とほぼ
９０°の旋回と、旋回軸心方向の抜き差し動作により、
タレット１０３の交換位置に割出された工具と工具マガ
ジンのポットアームの工具とを交換する方式が多く、タ
レット１０３と工具マガジン，工具交換アームとはサド
ルカバー１０４で隔離されている。従って工具交換動作
は、工具交換アームがマガジン工具を受け取ってタレッ
ト側の工具が交換位置に割出されるまで待機し、サドル
カバーの窓が開くと先ずタレットの使用済工具を抜き取
り、一旦サドルカバーの外へ退避してこの位置で１８０
°旋回を行い、再度サドルカバー内へ進入して次工具を
タレットに装着し、サドルカバーの外へ出て使用済工具
を工具マガジンに返却する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたＡ
ＴＣ装置は工具交換アームが一旦サドルカバーの外へ出
てから１８０°旋回する必要があるため工具交換時間が
長くなり、タレットの旋回で交換された工具を交換位置
から加工位置へ割出す必要があるため非切削時間が長く
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、工具交換動作を簡素化して非切
削時間の短縮を可能とする機構を単純にして小型のＡＴ
Ｃ装置を実現させることのできる工具交換アーム付刃物
台を有する旋盤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
に本発明における工具交換アーム付刃物台を有する旋盤
は、Ｘ軸方向又はＺ軸と直交する水平方向の回転軸のま
わりで旋回割出し可能かつ交換位置でポットアームが９
０°旋回して工具がＺ軸方向を向く工具マガジンを有す
る自動工具交換装置付旋盤において、刃物台端面の切削
位置に固定工具を着脱可能に装着する部材を設け、前記
刃物台端面の前記切削位置に対して１８０°異なる位置
に前記ポットアームが隙間を有し出入可能な切欠き部を
設け、前記刃物台の前記切削位置と切欠き部との中央の
Ｚ軸方向軸心のまわりで１８０°と９０°に旋回割出し
可能及び軸心方向に抜き差し可能に工具交換アームを設
け、該工具交換アームを旋回及び抜き差しする駆動手段
を設けてなるものである。

【０００５】また固定工具を回転工具に変え、該回転工
具を駆動する手段を刃物台に付加したものとすることも
できる。またＸ軸方向又はＺ軸と直交する水平方向の回
転軸のまわりで旋回割出し可能かつ交換位置でポットア
ームが９０°旋回して工具がＺ軸方向を向く工具マガジ
ンを有する工具交換装置付旋盤において、刃物台の旋回
割出し可能なタレット端面に円周上等間隔に固定工具及
び又は回転工具を着脱可能に装着する部材を設け、前記
タレット端面の各工具装着部材に対してそれぞれ１８０
°異なる位置に前記ポットアームが隙間を有して出入可
能な複数個の切欠き部を前記装着する部材の間に設け、
前記刃物台のタレット旋回軸心のまわりで１８０°旋回
割出し及び軸心方向に抜き差し可能に工具交換アームを
設け、該工具交換アームを旋回及び抜き差しする第１駆
動手段と、前記回転工具を回転する第２駆動手段とを設
けてなり、交換する固定工具又は及び回転工具が切削位
置に割出された状態で工具交換を行うものである。

【０００６】

【作用】請求項１は工具マガジンに貯蔵されるバイト等
の固定工具のうち次工具に指定された工具マガジンがマ
ガジン交換位置に割出され、ポットアームが９０°旋回
してレディステーション位置に割出されると、刃物台が
Ｘ軸及びＺ軸方向移動して所定の工具交換対応位置に位
置決めされる。次いで工具交換アームがほぼ９０°旋回
して刃物台の使用済工具とポットアームの次工具を同時
に把持し、工具交換アームの軸方向移動で両工具を抜き
取り、１８０°旋回して両工具の位置が入れ替わり、再
び工具交換アームの軸方向移動で次工具が刃物台に、使
用済工具がポットアームにそれぞれ同時に挿入され、工
具交換アームが９０°旋回して両工具から離れ、ポット
アームが９０°旋回して使用済工具が工具マガジンに返
却される。

【０００７】請求項２は固定工具に代わって回転工具の
自動工具交換を行うもので作用は請求項１と殆ど同じで
ある。請求項３は刃物台を旋回割出可能なタレットを有
する旋回形刃物台とし、タレットに装着された複数の固
定工具又は回転工具を順次切削位置に割出し請求項１と
殆ど同じ作用で自動工具交換を行う。

【０００８】

【実施例】以下実施例について図面にもとづき説明す
る。 第１実施例 図１のＡＴＣ装置付旋盤において、床上に設置されたベ
ッド１上に主軸台２が固着されており、主軸台２に主軸
が回転可能に支持されている。ベッド１上に設けられた
Ｚ軸方向の案内１ａ上にサドル３が移動位置決め可能に
載置されており、サドル３上のＸ軸方向の案内３ａ上に
刃物台４が移動位置決め可能に載置されている。ベッド
１の後側面に支え５を介して工具マガジン６が設けられ
ている。工具マガジン６の旋回割出可能な円板７には外
周に９０°旋回可能な複数のポットアーム８が放射状に
枢支されており、ポットアーム８にバイト等の固定工具
（以下単に工具と呼ぶ）ＴＡがＸ軸方向反本機側向きに
貯蔵されている。そして次工具に指定された工具ＴＡを
有するポットアーム８が主軸台側の交換位置に割出され
ると、図示しない駆動手段により９０°旋回してサドル
カバー９の開かれた小窓９ａより本機内に突出し、次工
具がＺ軸方向主軸台側を向くようになっている。

【０００９】刃物台４の主軸台側端面には主軸軸心の延
長線を通るＸ軸線上前側の切削位置に工具ＴＡが装着さ
れるテーパ穴４ａが穿設されており、このテーパ穴４ａ
の奥にかけ外し自在な図示しない工具クランプ機構が設
けられている。更に刃物台端面にはテーパ穴４ａと１８
０°異なる対称位置にポットアーム８が隙間を有して出
入可能な切欠き部４ｂと中央にてＸ軸と直交するＹ軸方
向のアーム収納溝４ｃが刻設されている。刃物台４には
主軸台側端面の中央にＺ軸方向を向くアーム旋回軸１１
が回転及び軸方向移動可能に支持されており、アーム旋
回軸１１の先端にツインアーム形の工具交換アーム１２
が直角に固着されている。

【００１０】工具交換アーム１２の両端にアーム１２の
旋回により工具ＴＡを把持するグリッパ１３が取付けら
れている。刃物台４内にはアーム旋回軸１１と同心に工
具抜き差し用の油圧駆動のダブルシリンダ１４が設けら
れており、ダブルシリンダ１４の端面にアーム工具クラ
ンプ用モータ１５が同心に固着されている。ダブルシリ
ンダ１４の小径シリンダ１４ａのピストン１６はアーム
旋回軸１１の後端に一体に設けられており、このピスト
ン１６は大径シリンダ１４ｂのピストン１７と一体のピ
ストンロッド１８により必要に応じて移動量が規制され
るようになっている。更にアーム旋回軸１１の中心穴に
はアーム工具クランプ用駆動軸１９が回転可能に嵌挿さ
れており、駆動軸１９はアーム工具クランプモータ１５
の出力軸とスプライン２１を介して伸び縮み自在に連結
されている。

【００１１】更に刃物台４内にはアーム旋回用モータ２
２が固着されており、モータ２２の出力軸に嵌着される
歯車２３は、アーム旋回軸１１にスプラインを介して嵌
合されている歯車２４と噛合している。工具交換アーム
１２内には互いに対向する二本のラック２５が移動可能
に設けられており、ラック２５は先端に把持工具脱出防
止用クランプ駒２６を有し、駆動軸１９先端のピニオン
２７と噛合されている。

【００１２】続いて第１実施例の作用について説明す
る。刃物台４に装着された工具ＴＡによる切削加工が終
了すると、刃物台４がＸ軸及びＺ軸方向に移動して所定
の工具交換対応位置に位置決めが始まると、予め次工具
に指定された工具ＴＡを装着し、マガジン交換位置に割
出されて待機中のポットアーム８が、サドルカバー９の
小窓９ａが開くと同時に９０°旋回して刃物台４の切欠
き部４ｂ内に入り込む。次いでダブルシリンダ１４の大
径シリンダ１４ｂの後室に圧油が供給されて、工具交換
アーム１２がアーム収納溝４ｃから一段突出し、アーム
旋回用モータ２２により歯車２３，２４を介して９０°
旋回して、刃物台の使用済工具とポットアームの次工具
を同時に把持し、アーム工具クランプ用モータ１５によ
りクランプ駒２６が突出して把持工具のクランプが行わ
れる。

【００１３】次いで小径シリンダ１４ａの後室に圧油が
送られて両工具が抜き取られ、モータ２２により１８０
°旋回して両工具の位置が入れ替わる。次いで小径シリ
ンダ１４ａの前室に圧油が送られて、次工具が刃物台の
テーパ穴４ａに、使用済工具がポットアーム８のテーパ
穴にそれぞれ同時に挿入され、モータ１５によりクラン
プ駒２６が後退してクランプが解除される。次いで工具
交換アーム１２が９０°旋回して両工具から離れたの
ち、大径シリンダ１４ｂの後室に供給されていた圧油が
停止せられ、工具交換アーム１２が後退してアーム収納
溝４ｃ内に収納され、刃物台４が工具交換対応位置から
離れて切削加工が再開される。同時にポットアーム８が
９０°旋回して使用済工具が工具マガジン６に返却さ
れ、再度次工具に指定された次の工具ＴＡがマガジンの
交換位置に割出されて待機する。

【００１４】第２実施例 第２実施例の第１実施例と異なるところは固定工具ＴＡ
を回転工具ＴＢに代え、刃物台内に回転工具ＴＢ用の駆
動装置が組込まれているところのみである。従って重複
を避けるため同一個所には同一符号を付して説明を省略
する。図３に示すように刃物台４の主軸台側端面の主軸
軸心の延長線を通るＸ軸線上の前側の切削位置に回転工
具ＴＢを装着するためのストレート穴４ｄが穿設されて
おり、刃物台４にはこの回転工具ＴＢをクランプするた
めの油圧シリンダ部材３１が設けられている。更に刃物
台内に設けられている回転工具用とアーム旋回用を兼ね
るモータ３２には切り換えクラッチ３３が取付けられて
おり、この切り換えクラッチ３３により必要に応じてモ
ータ出力軸が歯車３４又は歯車３５と連結されるように
なっており、歯車３５は先端に連結用クラッチ３６を有
する回転工具駆動軸３７に嵌着される歯車３８と中間歯
車を介して噛合されている。

【００１５】第２実施例の作用は第１実施例と殆ど同一
のため省略する。 第３実施例 第３実施例の第１実施例と異なるところは刃物台を刃物
台本体４１に旋回割出し可能なタレット４２を有する旋
回形刃物台としたところであり、第１実施例と同一の個
所は同一符号を付して説明を省略する。図４に示すよう
にタレット４２の端面には円周上等間隔に固定工具ＴＡ
装着用のテーパ穴４２ａと、ポットアーム８用の切欠き
部４２ｂが複数個設けられており、本体４２にはタレッ
ト４２の旋回中心軸４３が回転及び軸方向移動可能に支
持されており、この旋回中心軸４３と同心に油圧シリン
ダ４４が穿設されている。 油圧シリンダ４４のピスト
ン４５は旋回中心軸４３と一体に形成されており、本体
４１及びタレット４２には一組のクラウン歯状のクラッ
チ４６Ａ，４６Ｂがそれぞれ旋回中心軸と同心に固着さ
れている。

【００１６】タレット４２及び旋回中心軸４３の中心穴
にアーム旋回軸４７が回転及び軸方向移動可能に嵌挿さ
れており、本体内には旋回中心軸４３と同心に油圧駆動
の工具抜き差し用シリンダ４８が設けられ、油圧シリン
ダ４８にアーム伸縮用モータ４９が同心に固着されてい
る。油圧シリンダ４８のピストン５１はアーム旋回軸４
７の後端に一体に設けられており、アーム旋回軸４７の
中心穴にはアーム伸縮用駆動軸５２が回転可能に支持さ
れ、駆動軸５２はモータ４９の出力軸とスプライン４３
を介して伸び縮み自在に連結されている。アーム旋回軸
４７の先端には工具交換アーム５３が直角に固着され、
工具交換アーム５３両端の開閉可能なグリッパ５４は、
アームの直進運動により工具ＴＢを把持する形式で、こ
のグリッパ５４はラック５５を有する伸縮体５６に取付
けられており、ラック５５はアーム伸縮用駆動軸５２先
端のピニオン５６と噛合されている。

【００１７】更に刃物台本体４１内にはタレット及びア
ーム旋回用モータ５７が固着されており、クラッチ５８
により歯車５９，６１が必要に応じてモータ５７の出力
軸と連結されるようになっている。そして歯車５９はア
ーム旋回軸４７にスプラインを介して嵌合されている歯
車６２と噛合され、歯車６１はタレットの旋回中心軸４
７に嵌着される歯車６３と噛合されている。

【００１８】続いて第３実施例に作用について説明す
る。タレット４２に装着された工具ＴＡの寿命がきたと
き又は新規工具に入れ替えが必要になると、タレット４
２の使用済工具が交換位置即ち切削位置に割出され、刃
物台がＸ軸及びＺ軸方向に移動して所定の工具交換対応
位置に位置決めが始まると、予め次工具に指定された工
具ＴＡを装着して、マガジンの交換位置に待機中のポッ
トアーム８が、サドルカバー９の小窓９ａが開くと同時
に９０°旋回してタレット４２の切欠き部４ｂ内に入り
込む。

【００１９】次いでモータ４９によりピニオン３６，ラ
ック５５を介して工具交換アーム５３のグリッパが左右
に伸びて両工具を同時に把持する。次いで油圧シリンダ
４８の後室に圧油が送られて、工具交換アーム５３が旋
回軸方向に移動して両工具が同時に抜き取られ、モータ
４９により工具交換アーム５３のグリッパ５４が縮んだ
のち、クラッチ５８により歯車５９がモータ５７の出力
軸に連結されて、歯車６２を介して工具交換アーム５３
が１８０°旋回し、把持する両工具の位置が入れ変わ
る。次いでモータ４９により工具交換アーム５３のグリ
ッパ５４が伸びたのち、油圧シリンダ４８の前室に圧油
が送られて、使用済工具がポットアーム８に、次工具が
タレット４２にそれぞれ同時に挿入され、再びモータ４
９により把持爪５４が縮んで両工具から離れて待機す
る。

【００２０】次いで刃物台が工具交換対応位置から離れ
て切削加工が開始され、同時にポットアームが９０°旋
回して使用済工具がマガジン６に返却され、サドルカバ
ー９の小窓９ａが閉じ、再び次工具に指定された次の工
具ＴＡが工具マガジンの交換位置に割出されて待機す
る。尚、第３実施例はタレットに固定工具ＴＡのみを装
着する例について述べたが、回転工具ＴＢと固定工具Ｔ
Ａの両方又は回転工具ＴＶのみを装着可能とするタレッ
トとすることができるのは勿論である。また本実施例は
平ベッド形旋盤の例について述べたが、スラントベッド
形旋盤についても同様に適用可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のＡＴＣ付旋盤の側面図である。

【図２】第１実施例の工具交換アーム付刃物台で（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】第２実施例の工具交換アーム付刃物台で（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】第３実施例の工具交換アーム付刃物台で（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】従来の技術のＡＴＣ付旋盤の側面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線視図である。

【符号の説明】

４ 刃物台 ４ａ テーパ
穴 ４ｂ 切欠き部 ６ 工具マガ
ジン ８ ポットアーム ９ サドルカ
バー １２，５３ 工具交換アーム １３，５４
グリッパ １４ 工具抜き差し用ダブルシリンダ １５ アーム工具クランプ用モータ ２２ アーム
旋回用モータ ４１ 刃物台本体 ４２ タレッ
ト ４８ 工具抜き差し用シリンダ ４９ アーム
伸縮用モータ ５７ タレット及びアーム旋回用モータ ＴＡ 固定工
具 ＴＢ 回転工具

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸方向又はＺ軸と直交する水平方向の
   回転軸のまわりで旋回割出し可能かつ交換位置でポット
   アームが９０°旋回して工具がＺ軸方向を向く工具マガ
   ジンを有する自動工具交換装置付旋盤において、刃物台
   端面の切削位置に固定工具を着脱可能に装着する部材を
   設け、前記刃物台端面の前記切削位置に対して１８０°
   異なる位置に前記ポットアームが隙間を有し出入可能な
   切欠き部を設け、前記刃物台に前記切削位置と切欠き部
   の中央のＺ軸方向の軸心のまわりで１８０°と９０°に
   旋回割出し可能及び軸心方向に抜き差し可能に工具交換
   アームを設け、該工具交換アームを旋回及び抜き差しす
   る駆動手段を設けてなることを特徴とする工具交換アー
   ム付刃物台を有する旋盤。
2. 【請求項２】 固定工具を回転工具に変え、該回転工具
   を駆動する手段を刃物台に付加してなることを特徴とす
   る請求項１記載の工具交換アーム付刃物台を有する旋
   盤。
3. 【請求項３】 Ｘ軸方向又はＺ軸と直交する水平方向の
   回転軸のまわりで旋回割出し可能かつ交換位置でポット
   アームが９０°旋回して工具がＺ軸方向を向く工具マガ
   ジンを有する工具交換装置付旋盤において、刃物台の旋
   回割出し可能なタレット端面に円周上等間隔に固定工具
   及び又は回転工具を着脱可能に装着する部材を設け、前
   記タレット端面の各工具装着部材に対してそれぞれ１８
   ０°異なる位置に前記ポットアームが隙間を有して出入
   可能な複数個の切欠き部を前記装着する部材の間に設
   け、前記刃物台のタレット旋回軸心のまわりで１８０°
   旋回割出し及び軸心方向に抜き差し可能に工具交換アー
   ムを設け、該工具交換アームを旋回及び抜き差しする第
   １駆動手段と、前記回転工具を回転する第２駆動手段と
   を設けてなり、交換する固定工具又は及び回転工具が切
   削位置に割出された状態で工具交換を行うことを特徴と
   する工具交換アーム付刃物台付旋盤。