JP2979630B2 - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents
工作機械の自動工具交換装置Info
- Publication number
- JP2979630B2 JP2979630B2 JP2313267A JP31326790A JP2979630B2 JP 2979630 B2 JP2979630 B2 JP 2979630B2 JP 2313267 A JP2313267 A JP 2313267A JP 31326790 A JP31326790 A JP 31326790A JP 2979630 B2 JP2979630 B2 JP 2979630B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- spindle head
- grip arm
- spring
- spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Description
本発明は工作機械の自動工具交換装置に関し、詳細に
は主軸ヘッドの往復移動により主軸ヘッドと工具マガジ
ンとの間で工具ホルダの受渡しを行う工作機械の自動工
具交換装置に関する。
は主軸ヘッドの往復移動により主軸ヘッドと工具マガジ
ンとの間で工具ホルダの受渡しを行う工作機械の自動工
具交換装置に関する。
従来、出願人は高速工具交換を可能とするため、主軸
ヘッドの往復移動により、フレームに対して回転可能に
配設した工具マガジンとの間で、カム機構を利用して工
具交換を行うようにした自動工具交換装置を提案してい
る。例えば、特開平２−15936号公報では、工具マガジ
ンに対向する主軸ヘッドの側面に弾力的に浮動可能な可
動カム体を設け、主軸ヘッド端面に設けた固定カム体と
の協同によりグリップアームを揺動して工具交換を行う
ようにしていた。
ヘッドの往復移動により、フレームに対して回転可能に
配設した工具マガジンとの間で、カム機構を利用して工
具交換を行うようにした自動工具交換装置を提案してい
る。例えば、特開平２−15936号公報では、工具マガジ
ンに対向する主軸ヘッドの側面に弾力的に浮動可能な可
動カム体を設け、主軸ヘッド端面に設けた固定カム体と
の協同によりグリップアームを揺動して工具交換を行う
ようにしていた。
しかしながら、上記従来の装置は主軸軸線が垂直方向
を向いた縦型の工作機械では問題とならないが、主軸軸
線が水平方向を向いた横型の工作機械では可動カム体を
主軸ヘッドの上側面に配設することになるため、切粉の
堆積により可動カム体が可動できなくなり、グリップア
ームに過大な力が加わって故障をきたすことがあるとい
う問題点があった。 本発明は、上記の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、主軸ヘッドに設けられたカム
部材から可動部材を廃し、切粉等の堆積に対しても故障
をきたすことのない信頼性の高い工作機械の自動工具交
換装置を提供することにある。
を向いた縦型の工作機械では問題とならないが、主軸軸
線が水平方向を向いた横型の工作機械では可動カム体を
主軸ヘッドの上側面に配設することになるため、切粉の
堆積により可動カム体が可動できなくなり、グリップア
ームに過大な力が加わって故障をきたすことがあるとい
う問題点があった。 本発明は、上記の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、主軸ヘッドに設けられたカム
部材から可動部材を廃し、切粉等の堆積に対しても故障
をきたすことのない信頼性の高い工作機械の自動工具交
換装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために請求項１に記載の工作機
械の自動工具交換装置では、主軸ヘッド支持体と、その
主軸ヘッド支持体に往復移動可能に支持された主軸ヘッ
ドと、その主軸ヘッドに主軸ヘッドの移動方向と平行に
回転軸線が向くように回転自在に設けられると共に一端
に各種工具を着脱可能とされた主軸と、前記主軸ヘッド
をワークに近い加工領域とワークから離れた工具交換領
域とに渡って往復駆動するヘッド駆動手段と、前記主軸
ヘッド支持体に一軸線を中心に回転自在に支持された工
具マガジンと、その工具マガジンに放射状に揺動可能に
支持された複数のグリップアームと、その各グリップア
ームの自由端に形成され工具または工具ホルダの外周環
状溝に係合してこれを把持する進退可能な支持ピンを内
側に設けた非開閉式の二股部と、前記グリップアームの
各々に取り付けられ各グリップアームを工具マガジンの
回転中心軸線から離れる方向に付勢するばねと、そのば
ねにより付勢された各グリップアームの揺動位置を規制
する各グリツプアーム毎に設けられたストッパと、一の
グリップアームに把持された工具の中心軸線が前記主軸
の回転軸線と一致するように前記工具マガジンの回転割
り出しをする回転駆動手段と、前記グリップアームの前
記二股部の外方に設けられた一対のカムフォロワと、前
記主軸ヘッドの端面から工具マガジンに相対する側面ま
での主軸ヘッドに設けられた固定カムと、を備え、前記
主軸ヘッドの工具交換領域内の往復運動に従って、主軸
ヘッドに設けられた固定カムが回転割り出しされたグリ
ップアームに設けられたカムフォロワを押圧して該グリ
ップアームをばねの付勢力に抗して揺動せしめ、そのグ
リップアームの揺動動作により主軸とグリップアームの
二股部との間で工具を授受するようにしている。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
は、前記グリップアームは、揺動可能な本体部と、その
本体部に一端が支持され他端が前記ばねに支承されたリ
ンクとで構成し、前記ばねを該リンクと前記工具マガジ
ンの先端部との間に張設し、該ばねの付勢方向を一軸線
方向のみに働かせるようにしている。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とし、前記ばねの配置方向を前記両軸線
に対して平行にしている。
械の自動工具交換装置では、主軸ヘッド支持体と、その
主軸ヘッド支持体に往復移動可能に支持された主軸ヘッ
ドと、その主軸ヘッドに主軸ヘッドの移動方向と平行に
回転軸線が向くように回転自在に設けられると共に一端
に各種工具を着脱可能とされた主軸と、前記主軸ヘッド
をワークに近い加工領域とワークから離れた工具交換領
域とに渡って往復駆動するヘッド駆動手段と、前記主軸
ヘッド支持体に一軸線を中心に回転自在に支持された工
具マガジンと、その工具マガジンに放射状に揺動可能に
支持された複数のグリップアームと、その各グリップア
ームの自由端に形成され工具または工具ホルダの外周環
状溝に係合してこれを把持する進退可能な支持ピンを内
側に設けた非開閉式の二股部と、前記グリップアームの
各々に取り付けられ各グリップアームを工具マガジンの
回転中心軸線から離れる方向に付勢するばねと、そのば
ねにより付勢された各グリップアームの揺動位置を規制
する各グリツプアーム毎に設けられたストッパと、一の
グリップアームに把持された工具の中心軸線が前記主軸
の回転軸線と一致するように前記工具マガジンの回転割
り出しをする回転駆動手段と、前記グリップアームの前
記二股部の外方に設けられた一対のカムフォロワと、前
記主軸ヘッドの端面から工具マガジンに相対する側面ま
での主軸ヘッドに設けられた固定カムと、を備え、前記
主軸ヘッドの工具交換領域内の往復運動に従って、主軸
ヘッドに設けられた固定カムが回転割り出しされたグリ
ップアームに設けられたカムフォロワを押圧して該グリ
ップアームをばねの付勢力に抗して揺動せしめ、そのグ
リップアームの揺動動作により主軸とグリップアームの
二股部との間で工具を授受するようにしている。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
は、前記グリップアームは、揺動可能な本体部と、その
本体部に一端が支持され他端が前記ばねに支承されたリ
ンクとで構成し、前記ばねを該リンクと前記工具マガジ
ンの先端部との間に張設し、該ばねの付勢方向を一軸線
方向のみに働かせるようにしている。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とし、前記ばねの配置方向を前記両軸線
に対して平行にしている。
上記のように構成された請求項１に記載の工作機械の
自動工具交換装置では、主軸ヘッドには固定カムのみ固
定され可動カムが存在しない。可動部分がないから主軸
ヘッド上に切粉が堆積してもさほど悪影響がない。そし
て、主軸ヘッドの工具交換領域内の往復運動に従って、
主軸ヘッドに設けられた固定カムがグリップアームに設
けられたカムフォロワに当接し、該グリップアームにば
ねの付勢力に抗して固定カムのカム形状に従った揺動運
動を生じせしめ、主軸とグリップアームの進退可能な支
持ピンが設けられた非開閉式の二股部との間で工具を授
受する。この時、固定カムのカム面に切粉等の異物が存
在したとしても、グリップアームをばねの付勢力に抗し
てさらに揺動させるのみで、グリップアームやその支承
部に過大な力が加わることがない。更に、非開閉式の二
股部であるため、開閉式の場合に比べて開閉機構が不必
要となり、開閉支点に切粉がたまって開閉できなくなる
という不具合を解消できる。また、グリップアームは、
主軸ヘッドから離れた自由状態では、ばねとストッパに
より工具を保持する揺動位置に維持される。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記グリップアームの本体部が固定カムとカムフ
ォロワによって揺動するが、その本体部の揺動運動は前
記リンクによって前記ばねの付勢方向を一軸線方向に保
つようにしている。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とした横型の工作機械に用いられるもの
であって、グリップアームや工具の重量が、グリップア
ームの揺動支点で支持されるため、水平方向に配置され
たばねには、重力による弾性変形の影響をうけにくい。
自動工具交換装置では、主軸ヘッドには固定カムのみ固
定され可動カムが存在しない。可動部分がないから主軸
ヘッド上に切粉が堆積してもさほど悪影響がない。そし
て、主軸ヘッドの工具交換領域内の往復運動に従って、
主軸ヘッドに設けられた固定カムがグリップアームに設
けられたカムフォロワに当接し、該グリップアームにば
ねの付勢力に抗して固定カムのカム形状に従った揺動運
動を生じせしめ、主軸とグリップアームの進退可能な支
持ピンが設けられた非開閉式の二股部との間で工具を授
受する。この時、固定カムのカム面に切粉等の異物が存
在したとしても、グリップアームをばねの付勢力に抗し
てさらに揺動させるのみで、グリップアームやその支承
部に過大な力が加わることがない。更に、非開閉式の二
股部であるため、開閉式の場合に比べて開閉機構が不必
要となり、開閉支点に切粉がたまって開閉できなくなる
という不具合を解消できる。また、グリップアームは、
主軸ヘッドから離れた自由状態では、ばねとストッパに
より工具を保持する揺動位置に維持される。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記グリップアームの本体部が固定カムとカムフ
ォロワによって揺動するが、その本体部の揺動運動は前
記リンクによって前記ばねの付勢方向を一軸線方向に保
つようにしている。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とした横型の工作機械に用いられるもの
であって、グリップアームや工具の重量が、グリップア
ームの揺動支点で支持されるため、水平方向に配置され
たばねには、重力による弾性変形の影響をうけにくい。
本発明の実施例について図を参照し説明する。 図１は工作機械の正面図、図２は側面図である。基台
１に設けられた案内レール２上に摺動駒３を介してコラ
ム４が左右方向（Ｘ方向）に移動自在に取り付けられて
いる。コラム４は基台１に固定されたＸ軸モータ５によ
り左右に水平移動するようにされている。基台１上に設
けられワークが載置されるテーブルは省略して図示して
いない。コラム４は鋳物で形成された略箱形をした構造
部材であり、正面中央部に大きな貫通穴６が設けられて
いる。 コラム４の正面左右には上下方向に案内レール７が設
けられ、その左右一対の案内レール７に案内され摺動駒
８を介してサドル本体９が上下方向に移動自在に取り付
けられている。サドル本体９の下端にはサドルベース10
が一体に固定され両者でサドル9,10を構成している。サ
ドル本体９の下部には大きな切り欠き11が形成され、サ
ドルベース10との間に穴を構成している。サドルベース
10の後端部はコラム４の貫通穴６内に延出している。サ
ドル本体９はコラム４の頂上に設けられたＹ軸モータ12
により回転駆動される送りねじ13に送りナット14が螺合
し上下に移動するようにされている。Ｙ軸の送りねじ13
は上端がアンギュラ玉軸受けによりコラム４上部に支承
され、下端は自由端となっている。 サドルベース10の上には前後方向の案内レール15が左
右に一対設けられ、その左右一対の案内レール15に案内
され摺動駒16を介して主軸ヘッド17が前後方向に移動自
在に取り付けられている。主軸ヘッド17はサドルベース
10の後端部に固定されたＺ軸モータ18により前後に水平
移動するようにされており、サドル本体９の下部の切り
欠き11とサドルベース10により構成される穴から前方に
出没するようにされている。Ｙ軸の送りねじ13が正面中
央から右に偏った位置に設けられているのは、サドル9,
10を上昇させたときに主軸ヘッド17とＹ軸の送りねじ13
とが干渉しないようにするためである。 主軸ヘッド17には主軸19が回転自在に支承され、主軸
ヘッド17の後端部に固定された主軸モータ20により回転
駆動される。主軸19の前端面には工具ホルダ40を装着す
るテーパ穴が設けられ、主軸19内に工具ホルダ40のプル
スタッドを挟持し工具ホルダ40をクランプする公知の工
具クランプ装置が組み込まれている。 ここで、主軸ヘッド17を案内する前後方向案内部をな
す左右一対の前後方向の案内レール15と、サドル９を案
内する上下方向案内部をなす左右一対の上下方向の案内
レール７とが、それぞれ主軸19の回転軸線を含む垂直平
面に対して左右対象に配設されている。このため、主軸
19を中心とする構造の対称性から剛性が向上する。ま
た、熱的にも対称な構造になるので精度が向上する。 さらに、サドル10側に案内面をなす案内レール15を設
け主軸ヘッド17に案内をなす摺動駒16が設けられている
から、主軸ヘッド17のＺ軸方向位置に関わらず主軸ヘッ
ド17の先端工具取り付け部から摺動駒16までの距離が変
化せず、Ｚ軸方向の位置により剛性が変化しない。 サドル本体９の上部には放射状に配列された10個のグ
リップアーム50を有する自動工具交換装置（ATC）のマ
ガジン45が装着される。 図３は自動工具交換装置（ATC）の部分を示す側断面
図である。サドルベース10の上の案内レール15に案内さ
れ摺動駒16を介して主軸ヘッド17が前後方向に移動自在
に取り付けられている。主軸ヘッド17はサドルベース10
に回転自在に取り付けられた送りねじ21に螺合する送り
ナット22によりその位置が決められる。主軸ヘッド17に
は中空の主軸19が回転自在に支承され、主軸ヘッド17の
後端部に固定された主軸モータ20にカップリング23を介
して結合されている。中空の主軸19内に組み込まれ工具
ホルダ40のプルスタッドを挟持し工具ホルダ40をクラン
プする公知の工具クランプ装置のドローバーに結合され
たピン24が、主軸19に形成された軸方向長孔25わ挿通し
て両端部が水平方向に突出している。ピン24は主軸19を
定位置停止した時に水平方向を向く。 そのピン24に係合するクランクレバー26が水平軸27に
より揺動自在に主軸ヘッド17に支承されている。図４に
示す様に、クランクレバー26の上方に延びる腕は二股に
分かれて主軸19を挟む様にされ、その二股によりピン24
の両端を押圧できるようにされている。クランクレバー
26の他方の腕の先端にはローラ28が回転自在に支持され
ている。そのローラ28に当接してローラ28を押し上げる
ための揺動体30が水平軸29により揺動自在に主軸ヘッド
17に支承されている。揺動体30は鋳物で形成され、ロー
ラ28に当接する橋絡部31と、送りねじ21の両側に延出す
る二股のカム板部とからなり、２枚のカム板部の下端面
にはカム32が形成されている。そのカム32に当接して揺
動体30をカム高さに応じて押し上げるための２つのロー
ラ33が、回転自在にサドルべース10に支承されている。 主軸ヘッド17を加工領域から工具交換領域に後退させ
ると、揺動体30が２つのローラ33に押し上げられ、揺動
体30の橋絡体30の橋絡部31がクランクレバー26の二股部
がドローバーに結合されたピン24の両端を押圧し、工具
ホルダ40のプルスタッドの挟持を解除して工具ホルダ40
をアンクランプとする。 図５は主軸ヘッド17を示す正面図である。 主軸ヘッド17の両側面部に一対の固定カム70が設けら
れている。固定カム70は主軸端面において回転軸線に垂
直なカム面71と、傾斜したカム面72と、主軸ヘッドの上
側面において水平なカム面73とを連続して有している。
この固定カム70は後述するグリップアーム50のカムフォ
ロワ75と係合する部材である。 再び図３を参照し、サドル本体９の上部には水平方向
に前方に突出した支持軸43が固定されている。その支持
軸43に軸受け44を介して略円筒形状の工具マガジン45が
回転自在に支承されている。工具マガジン45のフランジ
部にはローラ状のカムフォロワ46が10個円周上に配設さ
れ回転自在に支持されている。一方、サドル本体９の上
端にはマガジンモータ47が配置され、そのマガジンモー
タ47の出力軸に連結されたカム軸48に円筒状の公知のバ
レルカムが固定されている。カム軸48の回転に従ってバ
レルカムにローラ状のカムフォロワ46が順次係合し、工
具マガジン45を回転駆動して、その回転位置を割り出
す。 工具マガジン45には放射状に10個のグリップアーム50
が配設され、それぞれ揺動軸51により半径方向外方に揺
動自在に支承されている。各グリップアーム50の反自由
端側（工具マガジン45の回転中心軸線側）には、リンク
54を介して工具マガジン45の先端部との間に引っ張りば
ね52が張設され、各グリップアーム50の自由端を工具マ
ガジン45の回転中心軸線から離れる方向に付勢してい
る。工具マガジン45の中央部にはリング状のストッパ53
が固着され、そのストッパ53に引っ張りばね52で付勢さ
れた各グリップアーム50の反自由端側の端面が当接し、
各グリッムアーム50の揺動位置を規制するようにされて
いる。 図６はグリップアーム50を示す正面図である。グリッ
プアームの自由端は二股に分かれ、その二股部57の外方
に一対のローラからなるカムフォロワ75が回転自在に支
承されている。また、二股部57の内側には互いに対向し
て２つの支持ピン58が設けられている。各支持ピン58は
二股部57の行き止まり孔59に摺動自在に支承され、行き
止まり孔59に嵌挿された圧縮ばね60により突出する方向
に付勢されている。従って、各支持ピン58はその軸線方
向に押圧することにより圧縮ばね60に抗して後退させる
ことが可能である。二股部57の互いに対向する２つの支
持ピン58は、圧縮ばね60に対して後退した状態で、工具
ホルダ40の外径部に周設された外周環状溝に係合し、２
つの支持ピン58と二股部57の根本とにより工具ホルダ40
を把持する。 上記の構成に基づき作動について図３を参照し説明す
る。ワークを切削する加工状態では、主軸ヘッド17は想
像線に示す様に前進した加工領域にいる。この時、空の
グリップアーム50は、カムフォロワ75が主軸ヘッド17の
固定カム70に押し上げられて引っ張りばね52の付勢力に
抗して揺動され、主軸ヘッド17の前後進の邪魔にならな
い位置にいる。 当該工具での加工が終了し、工具交換のため主軸定位
置停止の後主軸ヘッド17が加工領域から工具交換領域に
後退すると、まず、カムフォロワ75が固定カム70の傾斜
面に当接するようになり、引っ張りばね52の付勢力によ
り空のグリップアーム50が徐々に左方向に回転を始め
る。次いで、グリップアーム50の二股部57の内側に対向
する２つの支持ピン58が、固定カム70に案内されて主軸
19に装着された工具ホルダ40の外周環状溝に係合し始め
る。同時に、主軸ヘッド17の下方に取り付けられた揺動
体30がサドルベース10に取り付けられた２つのローラ33
に押し上げられ、揺動体30の橋絡部31がクランクレバー
26を押し上げてその二股部がドローバーに係合されたピ
ン24の両端を押圧し、工具ホルダ40のプルスタッドの挟
持を解除し工具ホルダ40をアンクランプ状態にする。 主軸ヘッド17の後退が進むと、グリップアーム50の二
股部57が完全に工具ホルダ40を把持し、グリップアーム
50の反自由端側の端面がストッパ53に当接する。さらに
主軸ヘッド17が後退するとグリップアーム50に工具ホル
ダ40を把持したまま取り残され、ホルダ40が主軸から引
き抜かれる。図示の様に、主軸ヘッド17が最後端まで後
退すると、工具ホルダ40が主軸19から完全に引き抜かれ
工具マガジン45が回転可能な状態になる。 次に、マガジンモータ47の回転により工具マガジン45
が旋回され、次に使用する工具の中心軸線が主軸19の回
転軸線と一致するように工具マガジン45の回転割り出し
がなされる。 回転割り出しが完了すると、主軸ヘッド17の前進が開
始される。主軸ヘッド17の前進に従い前述と逆の動作が
実行され、主軸19に工具ホルダ40が装着される。即ち、
主軸ヘッド17の前進に従い工具ホルダ40のテーパアーバ
部が主軸19のテーパ孔に挿入され、固定カム70がカムフ
ォロワ75に当接して押圧し、グリップアーム50が徐々に
右方向に回転を始める。同時に揺動体30がサドルベース
10の２つのローラ33から外れ始め、工具ホルダ40をクラ
ンプ状態にする。さらに主軸ヘッド17が前進すると、グ
リップアーム50の二股部57が工具ホルダ40から外れ、グ
リップアーム50を主軸ヘッド17の前後進の邪魔にならな
い揺動位置に保持する。そして、主軸ヘッド17は加工領
域に前進し、次の加工を開始する。
１に設けられた案内レール２上に摺動駒３を介してコラ
ム４が左右方向（Ｘ方向）に移動自在に取り付けられて
いる。コラム４は基台１に固定されたＸ軸モータ５によ
り左右に水平移動するようにされている。基台１上に設
けられワークが載置されるテーブルは省略して図示して
いない。コラム４は鋳物で形成された略箱形をした構造
部材であり、正面中央部に大きな貫通穴６が設けられて
いる。 コラム４の正面左右には上下方向に案内レール７が設
けられ、その左右一対の案内レール７に案内され摺動駒
８を介してサドル本体９が上下方向に移動自在に取り付
けられている。サドル本体９の下端にはサドルベース10
が一体に固定され両者でサドル9,10を構成している。サ
ドル本体９の下部には大きな切り欠き11が形成され、サ
ドルベース10との間に穴を構成している。サドルベース
10の後端部はコラム４の貫通穴６内に延出している。サ
ドル本体９はコラム４の頂上に設けられたＹ軸モータ12
により回転駆動される送りねじ13に送りナット14が螺合
し上下に移動するようにされている。Ｙ軸の送りねじ13
は上端がアンギュラ玉軸受けによりコラム４上部に支承
され、下端は自由端となっている。 サドルベース10の上には前後方向の案内レール15が左
右に一対設けられ、その左右一対の案内レール15に案内
され摺動駒16を介して主軸ヘッド17が前後方向に移動自
在に取り付けられている。主軸ヘッド17はサドルベース
10の後端部に固定されたＺ軸モータ18により前後に水平
移動するようにされており、サドル本体９の下部の切り
欠き11とサドルベース10により構成される穴から前方に
出没するようにされている。Ｙ軸の送りねじ13が正面中
央から右に偏った位置に設けられているのは、サドル9,
10を上昇させたときに主軸ヘッド17とＹ軸の送りねじ13
とが干渉しないようにするためである。 主軸ヘッド17には主軸19が回転自在に支承され、主軸
ヘッド17の後端部に固定された主軸モータ20により回転
駆動される。主軸19の前端面には工具ホルダ40を装着す
るテーパ穴が設けられ、主軸19内に工具ホルダ40のプル
スタッドを挟持し工具ホルダ40をクランプする公知の工
具クランプ装置が組み込まれている。 ここで、主軸ヘッド17を案内する前後方向案内部をな
す左右一対の前後方向の案内レール15と、サドル９を案
内する上下方向案内部をなす左右一対の上下方向の案内
レール７とが、それぞれ主軸19の回転軸線を含む垂直平
面に対して左右対象に配設されている。このため、主軸
19を中心とする構造の対称性から剛性が向上する。ま
た、熱的にも対称な構造になるので精度が向上する。 さらに、サドル10側に案内面をなす案内レール15を設
け主軸ヘッド17に案内をなす摺動駒16が設けられている
から、主軸ヘッド17のＺ軸方向位置に関わらず主軸ヘッ
ド17の先端工具取り付け部から摺動駒16までの距離が変
化せず、Ｚ軸方向の位置により剛性が変化しない。 サドル本体９の上部には放射状に配列された10個のグ
リップアーム50を有する自動工具交換装置（ATC）のマ
ガジン45が装着される。 図３は自動工具交換装置（ATC）の部分を示す側断面
図である。サドルベース10の上の案内レール15に案内さ
れ摺動駒16を介して主軸ヘッド17が前後方向に移動自在
に取り付けられている。主軸ヘッド17はサドルベース10
に回転自在に取り付けられた送りねじ21に螺合する送り
ナット22によりその位置が決められる。主軸ヘッド17に
は中空の主軸19が回転自在に支承され、主軸ヘッド17の
後端部に固定された主軸モータ20にカップリング23を介
して結合されている。中空の主軸19内に組み込まれ工具
ホルダ40のプルスタッドを挟持し工具ホルダ40をクラン
プする公知の工具クランプ装置のドローバーに結合され
たピン24が、主軸19に形成された軸方向長孔25わ挿通し
て両端部が水平方向に突出している。ピン24は主軸19を
定位置停止した時に水平方向を向く。 そのピン24に係合するクランクレバー26が水平軸27に
より揺動自在に主軸ヘッド17に支承されている。図４に
示す様に、クランクレバー26の上方に延びる腕は二股に
分かれて主軸19を挟む様にされ、その二股によりピン24
の両端を押圧できるようにされている。クランクレバー
26の他方の腕の先端にはローラ28が回転自在に支持され
ている。そのローラ28に当接してローラ28を押し上げる
ための揺動体30が水平軸29により揺動自在に主軸ヘッド
17に支承されている。揺動体30は鋳物で形成され、ロー
ラ28に当接する橋絡部31と、送りねじ21の両側に延出す
る二股のカム板部とからなり、２枚のカム板部の下端面
にはカム32が形成されている。そのカム32に当接して揺
動体30をカム高さに応じて押し上げるための２つのロー
ラ33が、回転自在にサドルべース10に支承されている。 主軸ヘッド17を加工領域から工具交換領域に後退させ
ると、揺動体30が２つのローラ33に押し上げられ、揺動
体30の橋絡体30の橋絡部31がクランクレバー26の二股部
がドローバーに結合されたピン24の両端を押圧し、工具
ホルダ40のプルスタッドの挟持を解除して工具ホルダ40
をアンクランプとする。 図５は主軸ヘッド17を示す正面図である。 主軸ヘッド17の両側面部に一対の固定カム70が設けら
れている。固定カム70は主軸端面において回転軸線に垂
直なカム面71と、傾斜したカム面72と、主軸ヘッドの上
側面において水平なカム面73とを連続して有している。
この固定カム70は後述するグリップアーム50のカムフォ
ロワ75と係合する部材である。 再び図３を参照し、サドル本体９の上部には水平方向
に前方に突出した支持軸43が固定されている。その支持
軸43に軸受け44を介して略円筒形状の工具マガジン45が
回転自在に支承されている。工具マガジン45のフランジ
部にはローラ状のカムフォロワ46が10個円周上に配設さ
れ回転自在に支持されている。一方、サドル本体９の上
端にはマガジンモータ47が配置され、そのマガジンモー
タ47の出力軸に連結されたカム軸48に円筒状の公知のバ
レルカムが固定されている。カム軸48の回転に従ってバ
レルカムにローラ状のカムフォロワ46が順次係合し、工
具マガジン45を回転駆動して、その回転位置を割り出
す。 工具マガジン45には放射状に10個のグリップアーム50
が配設され、それぞれ揺動軸51により半径方向外方に揺
動自在に支承されている。各グリップアーム50の反自由
端側（工具マガジン45の回転中心軸線側）には、リンク
54を介して工具マガジン45の先端部との間に引っ張りば
ね52が張設され、各グリップアーム50の自由端を工具マ
ガジン45の回転中心軸線から離れる方向に付勢してい
る。工具マガジン45の中央部にはリング状のストッパ53
が固着され、そのストッパ53に引っ張りばね52で付勢さ
れた各グリップアーム50の反自由端側の端面が当接し、
各グリッムアーム50の揺動位置を規制するようにされて
いる。 図６はグリップアーム50を示す正面図である。グリッ
プアームの自由端は二股に分かれ、その二股部57の外方
に一対のローラからなるカムフォロワ75が回転自在に支
承されている。また、二股部57の内側には互いに対向し
て２つの支持ピン58が設けられている。各支持ピン58は
二股部57の行き止まり孔59に摺動自在に支承され、行き
止まり孔59に嵌挿された圧縮ばね60により突出する方向
に付勢されている。従って、各支持ピン58はその軸線方
向に押圧することにより圧縮ばね60に抗して後退させる
ことが可能である。二股部57の互いに対向する２つの支
持ピン58は、圧縮ばね60に対して後退した状態で、工具
ホルダ40の外径部に周設された外周環状溝に係合し、２
つの支持ピン58と二股部57の根本とにより工具ホルダ40
を把持する。 上記の構成に基づき作動について図３を参照し説明す
る。ワークを切削する加工状態では、主軸ヘッド17は想
像線に示す様に前進した加工領域にいる。この時、空の
グリップアーム50は、カムフォロワ75が主軸ヘッド17の
固定カム70に押し上げられて引っ張りばね52の付勢力に
抗して揺動され、主軸ヘッド17の前後進の邪魔にならな
い位置にいる。 当該工具での加工が終了し、工具交換のため主軸定位
置停止の後主軸ヘッド17が加工領域から工具交換領域に
後退すると、まず、カムフォロワ75が固定カム70の傾斜
面に当接するようになり、引っ張りばね52の付勢力によ
り空のグリップアーム50が徐々に左方向に回転を始め
る。次いで、グリップアーム50の二股部57の内側に対向
する２つの支持ピン58が、固定カム70に案内されて主軸
19に装着された工具ホルダ40の外周環状溝に係合し始め
る。同時に、主軸ヘッド17の下方に取り付けられた揺動
体30がサドルベース10に取り付けられた２つのローラ33
に押し上げられ、揺動体30の橋絡部31がクランクレバー
26を押し上げてその二股部がドローバーに係合されたピ
ン24の両端を押圧し、工具ホルダ40のプルスタッドの挟
持を解除し工具ホルダ40をアンクランプ状態にする。 主軸ヘッド17の後退が進むと、グリップアーム50の二
股部57が完全に工具ホルダ40を把持し、グリップアーム
50の反自由端側の端面がストッパ53に当接する。さらに
主軸ヘッド17が後退するとグリップアーム50に工具ホル
ダ40を把持したまま取り残され、ホルダ40が主軸から引
き抜かれる。図示の様に、主軸ヘッド17が最後端まで後
退すると、工具ホルダ40が主軸19から完全に引き抜かれ
工具マガジン45が回転可能な状態になる。 次に、マガジンモータ47の回転により工具マガジン45
が旋回され、次に使用する工具の中心軸線が主軸19の回
転軸線と一致するように工具マガジン45の回転割り出し
がなされる。 回転割り出しが完了すると、主軸ヘッド17の前進が開
始される。主軸ヘッド17の前進に従い前述と逆の動作が
実行され、主軸19に工具ホルダ40が装着される。即ち、
主軸ヘッド17の前進に従い工具ホルダ40のテーパアーバ
部が主軸19のテーパ孔に挿入され、固定カム70がカムフ
ォロワ75に当接して押圧し、グリップアーム50が徐々に
右方向に回転を始める。同時に揺動体30がサドルベース
10の２つのローラ33から外れ始め、工具ホルダ40をクラ
ンプ状態にする。さらに主軸ヘッド17が前進すると、グ
リップアーム50の二股部57が工具ホルダ40から外れ、グ
リップアーム50を主軸ヘッド17の前後進の邪魔にならな
い揺動位置に保持する。そして、主軸ヘッド17は加工領
域に前進し、次の加工を開始する。
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項
１に記載の工作機械の自動工具交換装置では、グリップ
アームをばねによりストッパに押しつける方向に付勢し
ておき、固定カムによりばねの付勢力に抗してグリップ
アームを揺動させ主軸とグリップアームの進退可能な支
持ピンが設けられた非開閉式の二股部との間で工具を授
受するようにしたものであるから、固定カムのカム面に
切粉等の異物が存在したとしても、グリップアームをば
ねの付勢力に抗してさらに揺動させるのみで、グリップ
アームやその支承部に過大な力が加わることがない。更
に、非開閉式の二股部であるため、開閉式の場合に比べ
て開閉機構が不必要となり、開閉支点に切粉がたまって
開閉できなくなるという不具合を解消できる。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記グリップアームの本体部が固定カムとカムフ
ォロワによって揺動するが、その本体部の揺動運動は前
記リンクによって前記ばねの付勢方向を一軸線方向に保
つようにしているため、ばねの付勢方向が変動するもの
と比較して、耐久性が優れる。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とした横型の工作機械に用いられるもの
であって、グリップアームや工具の重量が、グリップア
ームの揺動支点で支持されるため、水平方向に配置され
たばねには、重力による弾性変形の影響をうけにくく、
経年変化が少なくてすむ等の効果を得ることができる。
１に記載の工作機械の自動工具交換装置では、グリップ
アームをばねによりストッパに押しつける方向に付勢し
ておき、固定カムによりばねの付勢力に抗してグリップ
アームを揺動させ主軸とグリップアームの進退可能な支
持ピンが設けられた非開閉式の二股部との間で工具を授
受するようにしたものであるから、固定カムのカム面に
切粉等の異物が存在したとしても、グリップアームをば
ねの付勢力に抗してさらに揺動させるのみで、グリップ
アームやその支承部に過大な力が加わることがない。更
に、非開閉式の二股部であるため、開閉式の場合に比べ
て開閉機構が不必要となり、開閉支点に切粉がたまって
開閉できなくなるという不具合を解消できる。 また、請求項２に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記グリップアームの本体部が固定カムとカムフ
ォロワによって揺動するが、その本体部の揺動運動は前
記リンクによって前記ばねの付勢方向を一軸線方向に保
つようにしているため、ばねの付勢方向が変動するもの
と比較して、耐久性が優れる。 更に、請求項３に記載の工作機械の自動工具交換装置
では、前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸の回転
軸線を水平方向とした横型の工作機械に用いられるもの
であって、グリップアームや工具の重量が、グリップア
ームの揺動支点で支持されるため、水平方向に配置され
たばねには、重力による弾性変形の影響をうけにくく、
経年変化が少なくてすむ等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 工作機械の正面図である。
【図２】 側面図である。
【図３】 自動工具交換装置（ATC）の部分を示す側断面図であ
る。
る。
【図４】 揺動体を示す斜視図である。
【図５】 主軸ヘッドを示す正面図である。
【図６】 グリップアームを示す正面図である。
４……コラム ９……サドル本体 10……サドルベース 17……主軸ヘッド 18……Ｚ軸モータ 19……主軸 45……工具マガジン 47……マガジンモータ 50……グリップアーム 52……引っ張りばね 53……ストッパ 57……二股部 70……固定カム 75……カムフォロワ
Claims (3)
- 【請求項１】主軸ヘッド支持体と、 その主軸ヘッド支持体に往復移動可能に支持された主軸
ヘッドと、 その主軸ヘッドに主軸ヘッドの移動方向と平行に回転軸
線が向くように回転自在に設けられると共に一端に各種
工具を着脱可能とされた主軸と、 前記主軸ヘッドをワークに近い加工領域とワークから離
れた工具交換領域とに渡って往復駆動するヘッド駆動手
段と、 前記主軸ヘッド支持体に一軸線を中心に回転自在に支持
された工具マガジンと、 その工具マガジンに放射状に揺動可能に支持された複数
のグリップアームと、 その各グリップアームの自由端に形成され工具または工
具ホルダの外周環状溝に係合してこれを把持する進退可
能な支持ピンを内側に設けた非開閉式の二股部と、 前記グリップアームの各々に取り付けられ各グリップア
ームを工具マガジンの回転中心軸線から離れる方向に付
勢するばねと、 そのばねにより付勢された各グリップアームの揺動位置
を規制する各グリツプアーム毎に設けられたストッパ
と、 一のグリップアームに把持された工具の中心軸線が前記
主軸の回転軸線と一致するように前記工具マガジンの回
転割り出しをする回転駆動手段と、 前記グリップアームに前記二股部の外方のみ設けた一対
のカムフォロワと、 前記主軸ヘッドの端面から工具マガジンに相対する側面
までの主軸ヘッドに設けられ、かつ前記一対のカムフォ
ロワと係合する固定カムと、を備え、 前記主軸ヘッドの工具交換領域内の往復運動に従って、
主軸ヘッドに設けられた固定カムが回転割り出しされた
グリップアームに設けられたカムフォロワを押圧して該
グリップアームをばねの付勢力に抗して揺動せしめ、そ
のグリップアームの揺動動作により主軸とグリップアー
ムの二股部との間で工具を授受するようにしたことを特
徴とする工作機械の自動工具交換装置。 - 【請求項２】前記グリップアームは、揺動可能な本体部
と、その本体部に一端が支持され他端が前記ばねに支承
されたリンクとで構成し、前記ばねを該リンクと前記工
具マガジンの先端部との間に張設し、該ばねの付勢方向
を一軸線方向のみに働かせるようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載の工作機械の自動工具交換装置。 - 【請求項３】前記工具マガジンの回転軸線及び前記主軸
の回転軸線を水平方向とし、前記ばねの配置方向を前記
両軸線に対して平行にしたことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の工作機械の自動工具交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2313267A JP2979630B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2313267A JP2979630B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183548A JPH04183548A (ja) | 1992-06-30 |
| JP2979630B2 true JP2979630B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=18039155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2313267A Expired - Fee Related JP2979630B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2979630B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5194929B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-05-08 | ブラザー工業株式会社 | 工具交換装置 |
| JP6729329B2 (ja) * | 2016-11-29 | 2020-07-22 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械 |
| CN117921073A (zh) * | 2024-03-05 | 2024-04-26 | 广东鸿兴精密科技股份有限公司 | 针对低压铸造副车架的双工位六轴机械手全自动切割设备 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2313267A patent/JP2979630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04183548A (ja) | 1992-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4835838A (en) | Automatic tool changer in machine tool | |
| JPH0215936A (ja) | 工作機械の自動工具交換装置 | |
| KR100217948B1 (ko) | 머시닝 센터의 공구교환방법과 이를 수행하는 장치 | |
| JP4910565B2 (ja) | 工作機械 | |
| JP5345592B2 (ja) | 工作機械 | |
| US4955127A (en) | Automatic tool exchanging device for a machine tool | |
| GB2186219A (en) | Tool changer in machine tool | |
| JP4962071B2 (ja) | 工具交換装置 | |
| US6325748B1 (en) | Tool transfer device for machine tools | |
| JP2979630B2 (ja) | 工作機械の自動工具交換装置 | |
| JP3044782B2 (ja) | 工作機械 | |
| JPH042436A (ja) | 工作機械の自動工具交換装置 | |
| US4538341A (en) | Machine tool with tool change function | |
| JP3865329B2 (ja) | マトリックス型工具マガジンの工具搬送方法及びマトリックス型工具マガジン | |
| KR0177144B1 (ko) | 공구교환암의 구동기구 | |
| JPS6377603A (ja) | 主軸ヘツドにおける工具保持装置 | |
| JP3339753B2 (ja) | 工作機械の自動工具交換装置 | |
| JP3097954B2 (ja) | 工作機械の工具交換アーム | |
| JP3724668B2 (ja) | マシニングセンタ | |
| JP3439077B2 (ja) | 工具クランプ・アンクランプ機構 | |
| JP2971076B2 (ja) | 工具交換装置の移送装置 | |
| JPH0524426Y2 (ja) | ||
| JPH0386408A (ja) | 工作機械 | |
| JPH08108301A (ja) | 工作機械の工具アンクランプ装置 | |
| JPH056001Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070917 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100917 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |