JP3076595B2 - Machine Tools - Google Patents

Machine Tools

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JP3076595B2
JP3076595B2 JP02287544A JP28754490A JP3076595B2 JP 3076595 B2 JP3076595 B2 JP 3076595B2 JP 02287544 A JP02287544 A JP 02287544A JP 28754490 A JP28754490 A JP 28754490A JP 3076595 B2 JP3076595 B2 JP 3076595B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工具交換機構を備えた工作機械に関し、特
に主軸頭を支持するコラム付近のX軸方向の幅をコンパ
クト化できるとともに、工具交換機構を主軸頭に近接さ
せて工具交換速度を向上できるようにした工具交換機構
の配置位置の改善に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool provided with a tool changing mechanism, and in particular, it is possible to reduce the width in the X-axis direction near a column supporting a spindle head and to change a tool. The present invention relates to an improvement in an arrangement position of a tool changing mechanism which can improve a tool changing speed by bringing a mechanism close to a spindle head.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

主軸頭をコラムによって上下に摺動可能に支持した工
作機械における工具交換機構の配置構造としては、例え
ば第11図(a),第12図(a)に模式的に示す構造が一
般的である。図において、1はサドル(図示せず)によ
ってY軸方向に移動可能に支持されたコラムであり、上
記サドルはベッドによってX軸方向に移動可能に支持さ
れている。2は内部に主軸3が配設された主軸頭であ
り、該主軸頭2に突設された一対のスライド部2a,又は2
bがコラム1のリニアガイド部1a又はスライド溝1bによ
ってZ軸方向(紙面に垂直方向)に移動可能に支持され
ており、これにより主軸頭2はX,Y,Z軸方向に移動可能
となっている。
As an arrangement structure of a tool changing mechanism in a machine tool in which a spindle head is slidably supported vertically by a column, for example, a structure schematically shown in FIGS. 11 (a) and 12 (a) is general. . In the drawing, reference numeral 1 denotes a column supported by a saddle (not shown) so as to be movable in the Y-axis direction. The saddle is supported by a bed so as to be movable in the X-axis direction. Reference numeral 2 denotes a spindle head in which a spindle 3 is disposed, and a pair of slide portions 2a or 2 protruding from the spindle head 2.
b is supported by the linear guide portion 1a or the slide groove 1b of the column 1 so as to be movable in the Z-axis direction (perpendicular to the paper surface), whereby the spindle head 2 is movable in the X, Y and Z-axis directions. ing.

そして上記コラム1のX軸方向側方に工具交換装置の
交換機構4が配設されている。この交換機構4は、交換
用アームの両端に形成された把持部で工具を把持し、こ
の状態で該交換用アームを下降させ、180゜回転させた
後、元の位置に上昇させることにより、所望の工具を主
軸3に供給するように構成されている。
An exchange mechanism 4 of a tool exchange device is arranged on the side of the column 1 in the X-axis direction. The exchange mechanism 4 grips the tool with grips formed at both ends of the exchange arm, lowers the exchange arm in this state, rotates it 180 °, and then raises it to its original position. It is configured to supply a desired tool to the spindle 3.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで上記工具交換装置において、交換速度を向上
するには、上記交換用アームをできるだけ短くし、高速
回転を可能にするのが有効であり、そのためには主軸3
と交換機構4との距離Aをできるだけ小さくすることが
必要である。またコラム回りをコンパクト化するにも上
記距離Aを小さくする必要がある。
In order to increase the exchange speed in the tool exchange device, it is effective to shorten the exchange arm as much as possible and to enable high-speed rotation.
It is necessary to make the distance A between the switch and the exchange mechanism 4 as small as possible. Further, the distance A needs to be reduced in order to make the area around the column compact.

一方、上記主軸頭2の支持において、熱膨張等による
工作精度への悪影響を軽減するには、第1図(b),
(c)、又は第12図(b),(c)に示すように上記ス
ライド突部2a,2b等の形成位置を、主軸頭の軸芯のX軸
方向側方に位置させることが有効であり、第11図
(c),第12図(c)に示すように軸芯と一致させるの
が理想的である。
On the other hand, in supporting the spindle head 2, in order to reduce the adverse effect on the machining accuracy due to thermal expansion or the like, it is necessary to use FIG.
(C), or as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), it is effective to position the formation positions of the slide projections 2a and 2b on the side of the axis of the spindle head in the X-axis direction. There is ideally, as shown in FIG. 11 (c) and FIG. 12 (c), the axis is coincident with the axis.

ところが上記従来の工作機械では、交換機構4をコラ
ム1のX軸方向側方に配設する構造を採用しているの
で、スライド突部2a,2bの形成位置を上記理想的な位置
に近づけるほど交換機構4が主軸3から離れてしまうこ
ととなる。そのため上記工作精度への悪影響を小さくし
ようとするほど、上記交換用アームが長くなり、従って
工具交換の高速化が図れなくなるととに、コラム回りの
コンパクト化が図れなくなる。
However, the conventional machine tool employs a structure in which the exchange mechanism 4 is disposed on the side of the column 1 in the X-axis direction, so that the position at which the slide protrusions 2a and 2b are formed is closer to the ideal position. The exchange mechanism 4 will be separated from the main shaft 3. Therefore, as the adverse effect on the machining accuracy is reduced, the length of the replacement arm becomes longer. Therefore, it is not possible to achieve high-speed tool replacement, and it is not possible to achieve compactness around the column.

本発明の上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、工具交換機構と主軸との距離を短縮でき、その
結果工具交換の高速化及びコラム回りのコンパクト化を
図ることができるようにした工作機械を提供することを
目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can reduce the distance between the tool changing mechanism and the spindle, thereby increasing the speed of tool changing and reducing the size around the column. The purpose is to provide a machine tool that has been developed.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、一対のスライド部を有する主軸頭と、上記
スライド部を上下方向に移動可能に支持する一対のガイ
ド部を有するコラムと、上記主軸頭の主軸に装着された
工具を取り外すとともに該主軸に所望の工具を供給する
ようにした工具交換装置とを備えた工作機械において、
上記工具交換装置を、複数の工具を保持する工具マガジ
ンと、上記主軸頭と平行な回転軸回りに旋回するととも
に軸方向に移動して上記工具マガジンに保持された工具
と上記主軸に装着された工具とを交換する交換用アーム
を有する工具交換機構とを備えたものとし、該工具交換
機構を、上記主軸頭を機械正面側から上記一対のスライ
ド部同士を結ぶ直線と直交する方向に該主軸頭の軸方向
全移動範囲において投影した領域内に、上記交換用アー
ムが上記主軸頭の背面側にて主軸に近接するように配置
し、上記工具マガジンを上記工具交換機構の背面側に配
置したことを特徴としている。
The present invention provides a spindle head having a pair of slide portions, a column having a pair of guide portions for supporting the slide portions movably in a vertical direction, removing a tool attached to the spindle of the spindle head, and removing the spindle. A tool changer that supplies a desired tool to the machine tool,
The tool changer is mounted on a tool magazine for holding a plurality of tools, and a tool held in the tool magazine and pivoted around a rotation axis parallel to the spindle head and moved in the axial direction. A tool exchange mechanism having an exchange arm for exchanging a tool.The tool exchange mechanism is provided with the spindle head in a direction orthogonal to a straight line connecting the pair of slide parts from the front side of the machine. In the area projected in the entire axial movement range of the head, the replacement arm was arranged so as to be close to the spindle on the back side of the spindle head, and the tool magazine was arranged on the back side of the tool exchange mechanism. It is characterized by:

ここで本発明における主軸頭を投影した領域内とは、
主軸頭の軸方向全移動範囲における投影領域との意味で
ある。また該領域内に工具交換機構を配置するとは、該
領域内に工具交換機構の全てを配置した場合だけでな
く、その主要部分,少なくとも交換用アームを配置した
場合も含まれる。
Here, in the area where the spindle head is projected in the present invention,
This means a projection area in the entire axial movement range of the spindle head. The arrangement of the tool exchange mechanism in the area includes not only the case where all the tool exchange mechanisms are arranged in the area, but also the case where the main part thereof, at least the exchange arm, is arranged.

〔作用〕[Action]

本発明に係る工作機械によれば、工具交換機構を、上
記一対のスライド部を結ぶ直線と直交する方向に上記主
軸頭を投影した領域内に、つまり主軸頭のY軸方向位置
に配置したので、上記スライド部を主軸頭の軸芯を通る
X軸線上に配置した場合にも、該工具交換機構の配置位
置が上記スライド部によって規制されることはなく、従
って工具交換機構を主軸により近接させることができ
る。これにより交換用アームが短くて済み、該アームの
回転速度を速くでき、その結果工具交換速度をより向上
させることができる。また工具交換機構をコラムのX軸
方向位置に配置した従来例に比較してコラム回りをコン
パクト化できる。
According to the machine tool of the present invention, since the tool changing mechanism is arranged in the area where the spindle head is projected in a direction orthogonal to the straight line connecting the pair of slide portions, that is, at the Y-axis direction position of the spindle head. Even when the slide portion is arranged on the X-axis passing through the axis of the spindle head, the disposition position of the tool change mechanism is not restricted by the slide portion, so that the tool change mechanism is brought closer to the main shaft. be able to. Accordingly, the exchange arm can be shortened, and the rotation speed of the arm can be increased, and as a result, the tool exchange speed can be further improved. Further, the circumference of the column can be made smaller than in the conventional example in which the tool changing mechanism is arranged at the position of the column in the X-axis direction.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第9図は本発明の一実施例による立形マ
シニングセンタを説明するための図であり、第1図,第
2図,第3図はそれぞれ側面図,正面図,平面図、第4
図,第5図は主軸頭の断面側面図,平面図、第6図,第
7図,第8図は工具交換装置の側面図,平面図,動作説
明図、第9図,第10図はシャッタ機構の正面図,側面図
である。
1 to 9 are views for explaining a vertical machining center according to one embodiment of the present invention. FIGS. 1, 2, and 3 are side views, front views, plan views, and FIGS. 4
Figures 5 and 5 are cross-sectional side views and plan views of the spindle head. Figs. 6, 7, and 8 are side views, plan views, and operation explanatory views of the tool changer. Figs. It is the front view and side view of a shutter mechanism.

主として第1図ないし第3図において、10はX軸方向
2箇所に加工ステーションを備えた立形マシニングセン
タであり、これは、基礎面11上に固定されたベッド12
と、このベッド12上にX軸方向に移動可能に配設された
サドル13と、このサドル13上にY軸方向に移動可能に配
設されたコラム14と、このコラム14によってZ軸方向に
移動可能に支持された主軸頭15と、上記ベッド12上の上
記各加工ステーションに配置された一対のテーブル16,1
6と、上記主軸頭15に所望の工具を自動的に供給する自
動工具交換装置(ATC)17とから構成されている。な
お、10aは該マシニングセンタ10の周囲を囲むカバーで
ある。
Mainly in FIGS. 1 to 3, reference numeral 10 denotes a vertical machining center provided with two processing stations in the X-axis direction, which comprises a bed 12 fixed on a base surface 11.
A saddle 13 arranged on the bed 12 so as to be movable in the X-axis direction; a column 14 arranged on the saddle 13 so as to be movable in the Y-axis direction; A spindle head 15 movably supported, and a pair of tables 16, 1 arranged at the respective processing stations on the bed 12.
6 and an automatic tool changer (ATC) 17 for automatically supplying a desired tool to the spindle head 15. Reference numeral 10a is a cover surrounding the periphery of the machining center 10.

上記ベッド12は、手前側(第1図左側)が低くなるよ
うに傾斜したベッド本体12a上の奥側にサドル支持部12b
を、手前側に一対のテーブル支持部12c,12cを形成して
なり、この各テーブル支持部12c上に上記各テーブル16
が配置固定されている。このテーブル16は、下側テーブ
ル16aと上側テーブル16bとからなる2段式に構成されて
いる。このように2段式のテーブルを採用したのは、背
の低いワークは上記両テーブル16a,16bを装着した状態
で加工し、背の高いワークを加工する場合、又はロータ
リテーブルを使用する場合は上側テーブル16bを取り外
して加工することにより、広範囲のワークに対応するた
めである。
The bed 12 has a saddle support portion 12b on the back side of the bed body 12a which is inclined so that the front side (the left side in FIG. 1) is lower.
Are formed on the front side with a pair of table support portions 12c, 12c.
Is fixed. The table 16 has a two-stage structure including a lower table 16a and an upper table 16b. The use of the two-stage type table in this way is used to process a short work in a state where both tables 16a and 16b are mounted, and to process a tall work, or when using a rotary table. This is because the upper table 16b is detached and processed to cope with a wide range of works.

また上記ベッド12には上記テーブル16の手前側下方に
位置するように前面コンベア18aが、また上記テーブル1
6の背面側下方に位置するように背面コンベア18bがそれ
ぞれ配設されている。この両コンベア18a,18bは、ベッ
ド12の全長に渡って延びている。なお、56はNC制御装置
である。
The bed 12 is provided with a front conveyor 18a so as to be located below the table 16 in front of the table 16, and the table 1
The rear conveyors 18b are respectively arranged so as to be located on the lower side of the rear side of the rear panel 6. The conveyors 18a and 18b extend over the entire length of the bed 12. Reference numeral 56 denotes an NC control device.

上記サドル13は、これに固着された一対のリニアガイ
ド19aが上記サドル支持部12bに形成された一対のスライ
ドレール19bでX軸方向に案内され、ボールねじ機構19c
で駆動されるようになっている。また上記コラム14は、
これに固着された一対のリニアガイド20aが上記サドル1
3の上面に形成された一対のスライドレール20bでY軸方
向に案内され、ボールねじ機構20cで駆動されるように
なっている。
The saddle 13 has a pair of linear guides 19a fixed thereto, which are guided in the X-axis direction by a pair of slide rails 19b formed on the saddle support portion 12b, and a ball screw mechanism 19c.
It is driven by. Column 14
The pair of linear guides 20a fixed to the
It is guided in the Y-axis direction by a pair of slide rails 20b formed on the upper surface of 3, and is driven by a ball screw mechanism 20c.

上記主軸頭15はこれに形成された一対のスライドレー
ル21bが上記コラム14に固着された一対のリニアガイド2
1aでZ軸方向に案内され、ボールねじ機構21cで駆動さ
れるようになっている。上記主軸頭15は、第4図,第5
図に示すように、主軸ケース22内に、主軸23と、該主軸
23を回転駆動するビルトインモータ24と、上記主軸23内
に挿入されたクランプロッド23aを押圧するアンクラン
プシリンダ25とを収容した構造となっている。上記主軸
23は上記主軸ケース22内に配設された保持部材26によっ
て軸受27を介して回転自在に軸支されており、図示しな
いクランプばねが上記クランプロッド23aを図示上方に
付勢することにより工具50が主軸23のテーパ部23bに嵌
合保持され、上記アンクランプシリンダ25がクランプロ
ッド23aを下降させることによって上記工具50が主軸23
から外れるようになっている。
The spindle head 15 has a pair of linear guides 2 having a pair of slide rails 21b formed thereon fixed to the column 14.
It is guided in the Z-axis direction at 1a, and is driven by the ball screw mechanism 21c. The spindle head 15 is shown in FIG.
As shown in the figure, a spindle 23 and a spindle
The structure accommodates a built-in motor 24 that rotationally drives the motor 23 and an unclamping cylinder 25 that presses a clamp rod 23a inserted into the main shaft 23. The above spindle
23 is rotatably supported via a bearing 27 by a holding member 26 disposed in the spindle case 22. A tool 50 is provided by a clamp spring (not shown) urging the clamp rod 23a upward in the figure. Are fitted and held in the tapered portion 23b of the main shaft 23, and the tool 50 is moved by the unclamping cylinder 25 lowering the clamp rod 23a.
It comes out of the.

上記主軸ケース22は、上端に開口22bを有する大略矩
形状の筒体であり、その背面側の壁面に上記ガイドレー
ル21bが形成されている。また上記アンクランプシリン
ダ25は上記開口22bから挿入され、ブラケット28によっ
て懸架されており、このブラケット28の上面に形成され
た蓋28aが上記開口22bを覆うとともに、上記主軸ケース
22の上端面にボルト28bで締め付け固定されている。
The spindle case 22 is a substantially rectangular cylindrical body having an opening 22b at an upper end, and the guide rail 21b is formed on a wall surface on the back side thereof. The unclamping cylinder 25 is inserted from the opening 22b and suspended by a bracket 28.A lid 28a formed on the upper surface of the bracket 28 covers the opening 22b, and the spindle case
22 is fixed to the upper end surface with bolts 28b.

上記自動工具交換装置17は、上記サドル13の後端部に
配設されたマガジン29と、該サドル13の前端部に配設さ
れた工具交換機構30と、該交換機構30とマガジン29との
間で工具50を往復搬送する搬送機構31とから構成されて
いる。
The automatic tool changing device 17 includes a magazine 29 provided at a rear end of the saddle 13, a tool changing mechanism 30 provided at a front end of the saddle 13, and a magazine 29 disposed between the magazine 29 and the magazine 29. And a transport mechanism 31 that reciprocates the tool 50 between them.

上記マガジン29は、マガジン軸32bが形成されたベー
ス部材32aを上記サドル13の後端に固着し、上記マガジ
ン軸32bで円盤状のマガジンプレート33aのボス部33bを
軸支するとともに、上記マガジンプレート33aの下面に
多数組のクランプホルダ34を配設した構造のものであ
る。この各クランプホルダ34は、一対の把持アーム34b
をその前部が閉じるように付勢して軸支するとともに、
両アーム間に係止キー34aを配置した構造になってい
る。工具50を把持アーム34bのクランプ爪34c間に押し込
むと、該クランプ爪34cが工具50の係止溝50b部分を把持
するとともに、該係止溝50bのキー溝50aに上記係止キー
34aが係合する。なお、35はマガジンプレート33aを旋回
駆動するためのギヤである。
The magazine 29 is configured such that a base member 32a having a magazine shaft 32b formed thereon is fixed to the rear end of the saddle 13, and the magazine shaft 32b supports a boss 33b of a disk-shaped magazine plate 33a. It has a structure in which a large number of sets of clamp holders 34 are arranged on the lower surface of 33a. Each of the clamp holders 34 has a pair of gripping arms 34b.
While urging it so that its front part closes,
The structure is such that a locking key 34a is arranged between both arms. When the tool 50 is pushed between the clamp claws 34c of the gripping arm 34b, the clamp claws 34c grip the locking groove 50b of the tool 50, and the locking key is inserted into the key groove 50a of the locking groove 50b.
34a engages. Reference numeral 35 denotes a gear for rotating the magazine plate 33a.

また上記搬送機構31は、上記工具50のテーパ部50dを
覆うとともにこれの上端係止部50cを把持するポット36
を上下動させる上下動機構37と、上記ポット36を上記サ
ドル13のトンネル13a内において上記マガジン29と工具
交換機構30との間で往復動させる往復動機構38とを備え
ている。上記ポット36は支持部材36aによって回転可能
に支持されている。この支持部材36aは上下ガイド39に
よって上下移動可能に支持されており、かつこの支持部
材36aは上記上下動機構37のシリンダ37aにロッド40aが
連結された上下動アーム40bが係止し得る係止溝36cを有
している。また上記上下ガイド39はガイドプレート39a
で案内されながら往復方向に移動可能になっており、上
記往復動機構38のシリンダ38aが連結されている。これ
により上記ポット36は工具50のテーパ部50dを覆う位置
とこれの上方位置との間で上下動し、また、上下ガイド
39と共に上記マガジン29と工具交換機構30との間で往復
する。
Further, the transport mechanism 31 covers a pot 36 that covers the tapered portion 50d of the tool 50 and grips the upper end locking portion 50c of the tool 50.
And a reciprocating mechanism 38 for reciprocating the pot 36 between the magazine 29 and the tool changing mechanism 30 in the tunnel 13a of the saddle 13. The pot 36 is rotatably supported by a support member 36a. The support member 36a is supported by a vertical guide 39 so as to be able to move up and down, and the support member 36a can be locked by a vertical movement arm 40b in which a rod 40a is connected to a cylinder 37a of the vertical movement mechanism 37. It has a groove 36c. The upper and lower guide 39 is a guide plate 39a.
The cylinder 38a of the reciprocating mechanism 38 is connected to the reciprocating mechanism 38 while being guided by the cylinder. As a result, the pot 36 moves up and down between a position covering the tapered portion 50d of the tool 50 and a position above the tapered portion 50d.
It reciprocates with the magazine 39 between the magazine 29 and the tool changing mechanism 30.

また、上記ポット36の往復路の側方にはガイドプレー
ト41が配設されている。このガイドプレート41には上記
ポット36を回転させるための駆動カム41a,及び所定の角
度状態に保持するための保持カム41bが形成されてい
る。この駆動カム41a,保持カム41bに上記ポット36に形
成されたシュー36bが当接又は摺接することにより、工
具50のキー溝50aが90度回転するように上記ポット36が
回転する。なお、42は上記ポット36を中立位置に付勢す
る付勢ばねである。
A guide plate 41 is provided on the side of the reciprocating path of the pot 36. The guide plate 41 is formed with a drive cam 41a for rotating the pot 36 and a holding cam 41b for holding the pot 36 at a predetermined angle. When the shoe 36b formed on the pot 36 contacts or slides on the driving cam 41a and the holding cam 41b, the pot 36 rotates so that the key groove 50a of the tool 50 rotates 90 degrees. An urging spring 42 urges the pot 36 to a neutral position.

上記工具交換機構30は、駆動部43の駆動軸43aの上端
に交換用アーム44を固着してなり、上記駆動部43が上記
サドル13の前端部下面に取り付けられており、上記交換
用アーム44は上記サドル13のトンネル13a内に位置して
いる。ここで上記工具交換機構30の主要部分は、その下
降端位置に位置する主軸頭15(第1図に二点鎖線で示
す)の背面側に位置している。つまり、上記工具交換機
構30は平面から見てスライドレール21b,21bを結ぶ直線
と直交する方向に機械正面側から背面側に上記主軸頭15
を投影した領域内に位置している。上記交換用アーム44
の両端には、工具50の係止溝50bを係止保持する把持爪4
4a,及び押圧ピン44cが形成されており、さらに把持爪44
aの中央付近には上記工具50のキー溝50aに係止する係止
キー44bが形成されている。
The tool changing mechanism 30 is configured such that a replacement arm 44 is fixed to an upper end of a drive shaft 43a of a drive unit 43, and the drive unit 43 is attached to a lower surface of a front end portion of the saddle 13, and the replacement arm 44 Is located in the tunnel 13a of the saddle 13. Here, the main part of the tool changing mechanism 30 is located on the back side of the spindle head 15 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) located at its lower end position. In other words, the tool change mechanism 30 moves the spindle head 15 from the machine front side to the rear side in a direction orthogonal to a straight line connecting the slide rails 21b, 21b when viewed from above.
Are located in the area where the is projected. Replacement arm 44
Gripping claws 4 that lock and hold the locking groove 50b of the tool 50
4a and a pressing pin 44c are formed.
A locking key 44b for locking the key groove 50a of the tool 50 is formed near the center of a.

さらにまた、第9図,第10図に示すように、上記サド
ル13の前端部分には、トンネル13aの前端開口を開閉す
るシャッタ機構55が配設されている。このシャッタ機構
55は、上記トンネル13aの前端開口を閉塞できる大きさ
のシャッタプレート51と、該プレート51を保持する左,
右一対のガイドプレート52と、上記シャッタプレート51
を上下動させる左,右一対の上下動シリンダ53と、上記
ガイドプレート52を前後に揺動させる左,右一対の揺動
シリンダ54とから構成されている。上記ガイドプレート
52はこれの上端部分が上記サドル13の左,右側部に軸支
されており、また上記上下動シリンダ53は、上記シャッ
タプレート51に一体形成された左,右のフランジ部51a
と上記ガイドプレート52との間に位置している。これに
より上記シャッタプレート51はガイドプレート52ととも
に下部が前側に位置するよう傾斜可能になっており、こ
のようにしてシャッタプレート51の下降時に該プレート
51が工具交換機構30に干渉するのを回避している。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, a shutter mechanism 55 for opening and closing the front end opening of the tunnel 13a is provided at the front end of the saddle 13. This shutter mechanism
55, a shutter plate 51 large enough to close the front end opening of the tunnel 13a;
A pair of right guide plates 52 and the shutter plate 51
And a pair of left and right vertical cylinders 53 for vertically moving the guide plate 52, and a pair of left and right vertical cylinders 54 for swinging the guide plate 52 back and forth. Guide plate above
52 has an upper end portion pivotally supported by the left and right portions of the saddle 13, and the vertical movement cylinder 53 has left and right flange portions 51a integrally formed with the shutter plate 51.
And the guide plate 52. Thus, the shutter plate 51 can be inclined together with the guide plate 52 so that the lower portion is located on the front side.
51 is prevented from interfering with the tool changing mechanism 30.

次に本実施例の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

本実施例の立形マシニングセンタ10では、サドル13,
コラム14がそれぞれX軸方向,Y軸方向に移動し、また主
軸頭15がZ軸方向に移動することにより、テーブル16上
のワークが加工される。この時、サドル13のトンネル13
aの前側開口部は、シャッタ機構55のシャッタプレート5
1によって閉塞されており、工具交換機構30の上部,搬
送機構31等は上記シャッタプレート51の裏に隠れてい
る。また、本実施例装置では、いずれか一方の加工ステ
ーション、例えば第2図に実線で示す加工ステーション
で加工が行われている間に、二点鎖線で示す他方の加工
ステーションにおいて加工済みワークの取り外し,加工
前ワークの取り付け等の段取り作業が行われ、従って両
ステーション間での移動時間以外の時間を全て加工にあ
てることができ、ロスタイムが極めて少ない。
In the vertical machining center 10 of the present embodiment, the saddle 13,
The work on the table 16 is processed by the column 14 moving in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the spindle head 15 moving in the Z-axis direction. At this time, saddle 13 tunnel 13
The front opening of a is the shutter plate 5 of the shutter mechanism 55.
The upper part of the tool exchange mechanism 30, the transport mechanism 31, and the like are hidden behind the shutter plate 51. Further, in the apparatus of this embodiment, while processing is being performed in one of the processing stations, for example, the processing station indicated by the solid line in FIG. 2, removal of the processed work is performed in the other processing station indicated by the two-dot chain line. In addition, setup work such as installation of a work before processing is performed, so that all time other than the moving time between the two stations can be used for processing, and the loss time is extremely small.

また、自動工具交換装置17はサドル13と共にX軸方向
に移動するので、上記何れの加工ステーションにおいて
も工具の交換が可能である。この工具交換について詳述
する。まず工具交換装置17のマガジン29が所定角度位置
に割り出されると、上下動機構37のシリンダ37aが伸長
し、これによりポット36が上下ガイド39にガイドされな
がら下降して工具50の上部に被せられ、該ポット36内の
係止機構が工具50の上端係止部50cに係止する。このと
き工具50のキー溝50aは第8図に示すように進行方向を
向いている。
In addition, since the automatic tool changer 17 moves in the X-axis direction together with the saddle 13, the tool can be changed at any of the above-described processing stations. This tool change will be described in detail. First, when the magazine 29 of the tool changer 17 is indexed to a predetermined angular position, the cylinder 37a of the vertical movement mechanism 37 extends, whereby the pot 36 descends while being guided by the vertical guide 39 and covers the upper part of the tool 50. Then, the locking mechanism in the pot 36 is locked to the upper locking portion 50c of the tool 50. At this time, the keyway 50a of the tool 50 is oriented in the traveling direction as shown in FIG.

次に往復動機構38のシリンダ38aが伸長し、これによ
りポット36が工具50を保持した状態で上下ガイド39とと
もに前進する。この場合、ポット36のシュー36bが保持
カム41bに摺接している間は、キー溝50aは上記進行方向
に保持されており、この保持カム41bを通過すると付勢
ばね42によって反時計回りに45度回動し、上記シュー36
bが駆動カム41aに当接するとポット36がさらに反時計回
りに45度回動する。これにより工具50はキー溝50aが上
記進行方向と直角をなす方向を向いた状態で工具交換位
置に待機することとなる。
Next, the cylinder 38a of the reciprocating mechanism 38 extends, whereby the pot 36 advances with the vertical guide 39 while holding the tool 50. In this case, while the shoe 36b of the pot 36 is in sliding contact with the holding cam 41b, the key groove 50a is held in the traveling direction, and when passing through the holding cam 41b, the key spring 50b is rotated counterclockwise by the urging spring 42. And rotate the shoe 36
When b comes into contact with the drive cam 41a, the pot 36 further rotates counterclockwise by 45 degrees. As a result, the tool 50 stands by at the tool change position with the keyway 50a facing in a direction perpendicular to the traveling direction.

そして、NC制御装置56より工具交換指令が出力される
と、主軸頭15がZ軸の工具交換位置に復帰し、主軸23の
オリエンテーションと同時にシャッタ機構55の揺動シリ
ンダ54が伸長し、これによりシャッタプレート51がガイ
ドプレート52とともに下部が前側に出るように傾斜し、
この状態で上下動シリンダ53が伸長し、シャッタプレー
ト51を下降させる。これにより工具交換機構30の交換軸
43a,及び交換用アーム44が外方に臨むこととなる。続い
て工具交換機構30の交換用アーム44が第8図で見て時計
回りに90度回動し、これにより一方の把持爪44aと押圧
ピン44cとで待機中の工具50の係止溝50bを把持するとと
もに、その係止キー44bがキー溝50aに係止し、同様にし
て他方の把持爪44a,押圧ピン44cが主軸23側の工具50を
把持する。この状態で交換軸43aが交換用アーム44を下
降させた後180度回動し、再び上昇することにより、ポ
ット側の工具が主軸23に装着されるとともに、主軸側の
工具がポット36に装着され、上記交換用アーム44は反時
計方向に90度回動する。この状態で往復動機構38のシリ
ンダ38aが収縮すると、まずポット36のシュー36bが保持
カム41bに当接して、キー溝50aが進行方向に位置するよ
うにポット36が回動し、この角度位置に保持された状態
で後退し、クランプホルダ34のクランプ爪34c,34c間に
押し込まれ、工具50の係止溝50bが該両クランプ爪34cで
把持されるとともに、係止キー34aがキー溝50aに係止す
る。またこのとき、支持部材36aの係止溝36cに上下動ア
ーム40bが係止しており、上下機構37のシリンダ37aが収
縮するとポット36が工具50の上方に上昇することとな
る。
Then, when a tool change command is output from the NC control device 56, the spindle head 15 returns to the Z-axis tool change position, and simultaneously with the orientation of the main shaft 23, the swing cylinder 54 of the shutter mechanism 55 extends, The shutter plate 51 is inclined together with the guide plate 52 so that the lower portion comes forward,
In this state, the vertical cylinder 53 extends, and the shutter plate 51 is lowered. With this, the change axis of the tool change mechanism 30
43a and the replacement arm 44 face outward. Subsequently, the exchange arm 44 of the tool exchange mechanism 30 rotates clockwise by 90 degrees as viewed in FIG. 8, whereby one of the holding claws 44a and the pressing pin 44c engages with the locking groove 50b of the standby tool 50. And the locking key 44b is locked in the key groove 50a, and the other gripping claw 44a and the pressing pin 44c grip the tool 50 on the main shaft 23 in the same manner. In this state, the exchanging shaft 43a rotates 180 degrees after lowering the exchanging arm 44 and rises again, so that the pot-side tool is mounted on the main shaft 23 and the main shaft-side tool is mounted on the pot 36. Then, the replacement arm 44 rotates 90 degrees counterclockwise. When the cylinder 38a of the reciprocating mechanism 38 contracts in this state, the shoe 36b of the pot 36 first comes into contact with the holding cam 41b, and the pot 36 rotates so that the key groove 50a is positioned in the traveling direction. The tool is retracted and held between the clamp claws 34c, 34c of the clamp holder 34. To lock. At this time, the vertically moving arm 40b is locked in the locking groove 36c of the support member 36a, and when the cylinder 37a of the vertical mechanism 37 is contracted, the pot 36 rises above the tool 50.

このように本実施例に係る立形マシニングセンタ10に
よれば、工具交換機構30を、下降端に位置する主軸頭15
の背面側に、しかも交換用アーム44が上側に位置するよ
うに配置したので、交換軸43aを主軸23に極めて接近さ
せることができ、従って交換用アーム44が短くて済み、
それだけ交換速度を向上でき、加工能率の改善に貢献で
きる。
As described above, according to the vertical machining center 10 according to the present embodiment, the tool changing mechanism 30 is connected to the spindle head 15 located at the lower end.
Since the replacement arm 44 is located on the back side of the main body, and the replacement arm 44 is located on the upper side, the replacement shaft 43a can be brought extremely close to the main shaft 23, so that the replacement arm 44 can be shortened,
As a result, the exchange speed can be improved, and the processing efficiency can be improved.

また工具交換機構30を上記主軸頭15の背面側に配置し
たので、コラムのX軸方向側方に工具交換機構を配置し
た従来装置に比較してX軸方向の幅を抑えることがで
き、機械のコンパクト化に貢献できる。またサドル13の
後方にマガジン29を配置し、工具交換機構30との間に搬
送機構31を設けたので、マガジンをサドルのトンネル内
に配置した場合に比較してサドル幅が狭くて済み、この
点からもコンパクト化に貢献できる。
Further, since the tool changing mechanism 30 is disposed on the back side of the spindle head 15, the width in the X-axis direction can be suppressed as compared with the conventional apparatus in which the tool changing mechanism is arranged on the side of the column in the X-axis direction. Can contribute to downsizing. In addition, since the magazine 29 is arranged behind the saddle 13 and the transfer mechanism 31 is provided between the magazine 29 and the tool changing mechanism 30, the saddle width can be narrower than when the magazine is arranged in the saddle tunnel. This also contributes to compactness.

また、サドル13のトンネル13a内に上記工具交換機構3
0,搬送機構31を配設するとともに、該トンネル13aの開
口についてはシャッタ機構55で閉塞するようにしたの
で、上記工具交換機構30等に切粉が飛散,付着するのを
抑制できる。また工具50を、これのテーパ部50d,係止部
50cにポット36を被せた状態で搬送するようにしたの
で、工具50の要部に切粉が付着するのを防止できる。
The tool change mechanism 3 is installed in the tunnel 13a of the saddle 13.
0, since the transport mechanism 31 is provided and the opening of the tunnel 13a is closed by the shutter mechanism 55, it is possible to suppress the swarf from scattering and adhering to the tool changing mechanism 30 and the like. Also, insert the tool 50 into the tapered portion 50d,
Since the transfer is performed with the pot 36 placed over the pot 50c, it is possible to prevent chips from adhering to the main part of the tool 50.

さらにまた、上記工具50の搬送においては、ポット36
を回動させるようにしたので、構造上異なる方向を向い
ている係止キー44b又は34aの両方をキー溝50aに係止さ
せることができる。またマガジン29側について見ると、
工具50をポット36と共に回動させるようにしたので、キ
ー溝50aを進行方向に向かせることができ、係止キー34
a,及び工具50のキー溝50aの角部を摩耗させることもな
い。ちなみに、工具50を回動させない場合は、キー溝50
aは進行方向と直角方向を向くこととなり、上記係止キ
ー34aは上記クランプ爪34cに進行方向と直角方向に設け
ることとなる。このようにすると上記係止キーとキー溝
の縁部とが押圧状態で摺動することとなり、それだけ摩
耗量が多くなり、その結果工具とキーとの間にガタが発
生し、工作精度に悪影響を及ぼすこととなる。
Furthermore, in the transfer of the tool 50, the pot 36
Is rotated, it is possible to lock both of the locking keys 44b and 34a facing different directions in the key groove 50a. Looking at the magazine 29 side,
Since the tool 50 is rotated together with the pot 36, the key groove 50a can be directed in the traveling direction, and the locking key 34
a and the corners of the keyway 50a of the tool 50 are not worn. By the way, if you do not rotate the tool 50,
a is oriented in a direction perpendicular to the traveling direction, and the locking key 34a is provided on the clamp claw 34c in a direction perpendicular to the traveling direction. In this case, the locking key and the edge of the key groove slide in a pressed state, and the amount of wear increases accordingly. As a result, play occurs between the tool and the key, which adversely affects the machining accuracy. Will be exerted.

また、本実施例では、工具交換機構30を主軸頭15の背
面側に上向きに装着するとともに、サドル13とともに移
動するように構成したので、テーブル16の背面側に切り
屑排出用のコンベア18bを配置するスペースが得られ、
それだけ切り屑の排出が確実となる。なお、この場合、
工具交換機構30又はサドル13に、切り屑排出用のプレー
トを装着し、該プレートがX軸方向に往復する点を利用
して切り屑を掻き出すようにしても良い。
Further, in the present embodiment, the tool exchange mechanism 30 is mounted upward on the rear side of the spindle head 15 and is configured to move together with the saddle 13, so the chip discharging conveyor 18b is provided on the rear side of the table 16. Space for placement,
As a result, the discharge of chips is assured. In this case,
A chip discharging plate may be mounted on the tool changing mechanism 30 or the saddle 13, and the chip may be scraped out using a point at which the plate reciprocates in the X-axis direction.

また、本実施例では主軸頭15の主軸ケース22を筒状に
構成し、アンクランプシリンダ25を上端開口22bから挿
入する構造を採用したので、主軸頭15の剛性を大幅に向
上できる。ちなみに、従来の主軸頭では、主軸ケース22
の上部に脚を形成し、この脚によってアンクランプシリ
ンダ25を支持していたので、主軸頭全体の剛性が不足し
易い問題があった。
Further, in the present embodiment, the spindle case 22 of the spindle head 15 is formed in a cylindrical shape, and the structure in which the unclamping cylinder 25 is inserted from the upper end opening 22b is adopted, so that the rigidity of the spindle head 15 can be greatly improved. By the way, in the conventional spindle head, the spindle case 22
Since the legs are formed on the upper part of the shaft and the legs support the unclamping cylinder 25, there is a problem that the rigidity of the entire spindle head tends to be insufficient.

さらにまた、本実施例では、テーブル16を下側テーブ
ル16aと上側テーブル16bからなる2段構造にしたので、
背丈の低いワークを加工する場合は、上記下側,上側テ
ーブル16a,16bの両方を固定した状態で加工を行い、ま
た背丈の高いワークを加工する場合,及びロータリテー
ブルを載せる場合は上側テーブル16を外すことにより、
広範囲のワークに対応できる。ちなみに、従来の固定テ
ーブルでは、テーブルの高さは一定であり、従って薄物
(板状)ワーク等においてはアプローチタイムを短くす
るために必要以上に背の高い治具を用いたりしていたた
め、治具の保管等のスペースが多く必要となるなどの問
題があった。
Furthermore, in the present embodiment, the table 16 has a two-stage structure including the lower table 16a and the upper table 16b.
When processing short-length work, perform processing with both the lower and upper tables 16a and 16b fixed, and when processing a tall work and place a rotary table on the upper table 16a. By removing
Can handle a wide range of workpieces. By the way, in the conventional fixed table, the height of the table is constant. Therefore, in the case of a thin (plate-shaped) work or the like, a jig which is unnecessarily tall is used to shorten the approach time. There is a problem that a lot of space is required for storage of tools and the like.

なお、上記実施例では、工具交換機構30を上向きに配
設したが、本発明ではこれと逆に下向きに配設してもよ
い。
In the above embodiment, the tool changing mechanism 30 is arranged upward, but in the present invention, the tool changing mechanism 30 may be arranged downward.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明に係る工作機械によれば、工具交
換機構を、スライド部同士を結ぶ直線と直交する方向に
主軸頭を投影した領域内に、交換用アームが主軸頭の背
面側にて主軸に近接するように配設したので、交換軸を
主軸に近接させることができ、従って交換用アームが短
くて済み、それだけ工具交換速度を向上できる効果があ
るとともに、コンパクト化に貢献できる効果がある。
As described above, according to the machine tool of the present invention, the tool changing mechanism is provided such that the replacement arm is provided on the rear side of the spindle head in an area where the spindle head is projected in a direction orthogonal to a straight line connecting the slide parts. Since it is arranged close to the main shaft, the exchange shaft can be made close to the main shaft, so that the exchange arm can be shortened, which has the effect of improving the tool exchange speed and the effect of contributing to downsizing. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第9図は本発明の一実施例による立形マシ
ニングセンタを説明するための図であり、第1図,第2
図,第3図はそれぞれ立形マシニングセンタの側面図,
正面図,平面図、第4図,第5図はそれぞれ主軸頭の断
面側面図,平面図、第6図,第7図,第8図はそれぞれ
工具交換装置の側面図,平面図,動作説明図、第9図,
第10図はそれぞれシャッタ機構の正面図,側面図、第11
図(a)〜(c),第12図(a)〜(c)は従来の問題
点を説明するための図である。 図において、10は立形マシニングセンタ(工作機械)、
14はコラム、15は主軸頭、21aはリニアガイド(ガイド
部)、21bはスライドレール(スライド部)、30は工具
交換機構、50は工具である。
FIGS. 1 to 9 are views for explaining a vertical machining center according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a side view of the vertical machining center.
Front view, plan view, FIG. 4 and FIG. 5 are sectional side view and plan view of the spindle head, respectively. FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8 are side view, plan view and operation explanation of the tool changer, respectively. FIG. 9, FIG.
FIG. 10 is a front view, a side view, and FIG.
FIGS. 12 (a) to 12 (c) and FIGS. 12 (a) to 12 (c) are diagrams for explaining a conventional problem. In the figure, 10 is a vertical machining center (machine tool),
14 is a column, 15 is a spindle head, 21a is a linear guide (guide part), 21b is a slide rail (slide part), 30 is a tool changing mechanism, and 50 is a tool.

フロントページの続き (72)発明者 山本 達他 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株 式会社森精機製作所内 (72)発明者 前田 憲秀 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株 式会社森精機製作所内 (56)参考文献 特開 昭54−53373(JP,A) 特開 昭55−11704(JP,A) 実開 昭64−20237(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 3/157 Continued on the front page (72) Inventor Tatsu Yamamoto et al. 106 Moriyama-machi, Yamatokoriyama, Nara Prefecture Inside Mori Seiki Seisakusho Co., Ltd. (56) References JP-A-54-53373 (JP, A) JP-A-55-11704 (JP, A) JP-A-64-20237 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 3/157

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一対のスライド部を有する主軸頭と、上記
スライド部を上下方向に移動可能に支持する一対のガイ
ド部を有するコラムと、上記主軸頭の主軸に装着された
工具を取り外すとともに該主軸に所望の工具を供給する
ようにした工具交換装置とを備えた工作機械において、
上記工具交換装置を、複数の工具を保持する工具マガジ
ンと、上記主軸頭と平行な回転軸回りに旋回するととも
に軸方向に移動して上記工具マガジンに保持された工具
と上記主軸に装着された工具とを交換する交換用アーム
を有する工具交換機構とを備えたものとし、該工具交換
機構を、上記主軸頭を機械正面側から上記一対のスライ
ド部同士を結ぶ直線と直交する方向に該主軸頭の軸方向
全移動範囲において投影した領域内に、上記交換用アー
ムが上記主軸頭の背面側にて主軸に近接するように配置
し、上記工具マガジンを上記工具交換機構の背面側に配
置したことを特徴とする工作機械。
1. A spindle having a pair of slide portions, a column having a pair of guide portions for supporting the slide portion movably in a vertical direction, and removing a tool mounted on the spindle of the spindle head. In a machine tool equipped with a tool changer that supplies a desired tool to the spindle,
The tool changer is mounted on a tool magazine for holding a plurality of tools, and a tool held in the tool magazine and pivoted around a rotation axis parallel to the spindle head and moved in the axial direction. A tool exchange mechanism having an exchange arm for exchanging a tool.The tool exchange mechanism is provided with the spindle head in a direction orthogonal to a straight line connecting the pair of slide parts from the front side of the machine. In the area projected in the entire axial movement range of the head, the replacement arm was arranged so as to be close to the spindle on the back side of the spindle head, and the tool magazine was arranged on the back side of the tool exchange mechanism. A machine tool characterized in that:
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