JP3086330B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば放電加工機等に
使用される工具電極を交換するための工具交換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工具となる電極と工作物との間
に直接放電を発生させて、放電に伴う熱的作用（蒸発、
溶融）と力学的作用（放電衝撃圧力）によって、工作物
を加工する放電工機はすでに知られている。この種の放
電加工機としては、総形電極を主として使用した形彫放
電加工機と細いワイヤ電極を使用したワイヤ放電加工機
が広く知られている。ところで、形彫放電加工機を例に
とると、この種の加工機にあっては、加工の開始から加
工の最終仕上げまでの間には複数種類の工具電極を使用
するのが一般的であり、そのために、放電加工機には必
要とする加工電極を加工の進行に従って順次取り換える
ための工具交換装置が並設される場合がある。

【０００３】図７及び図８に示すようにこの工具交換装
置２は、上下方向へ移動可能になされると共に回動自在
になされたアーム本体４を有しており、このアーム本体
４にはその長手方向へ出没自在になされたシャフト６が
設けられている。このシャフト６はアーム本体４に形成
された、例えば中空の案内面８に沿って滑動するように
なされている。このシャフト６の先端部には爪部１０が
設けられており、図示しないエアー等の駆動力によりこ
れを開閉して、例えば工具電極１１を把持したり、或い
は把持している工具を放したりし得るように構成されて
いる。また、上記アーム本体４には、これと並設してシ
リンダユニット２が設けられており、これより出没可能
になされたロッド１４の先端は、上記爪部１０に固定さ
れる。従って、このシリンダ１２を駆動することにより
ロッド１４は出没し、これによりシャフト６は案内面８
を滑動してアーム本体４から出没し、爪部１０が水平方
向へ移動することになる。

【０００４】このような工具交換装置を用いて、例えば
工具電極の交換を行う場合には、使用すべき複数の工具
電極を予め収容したマガジン（図示せず）から工具電極
１１を爪部１０によって把持してこれを取り出し、アー
ム本体４を適宜角度だけ水平方向へ回転させてこれを放
電加工機のヘッド部（図示せず）に向ける。そして、シ
リンダ１２を駆動することによりロッド１４を延ばし、
これによりシャフト６はアーム本体４の案内面８に案内
されつつ延出されて、この先端部に設けた爪部１０は放
電加工機のヘッド部の工具電極の取り付けポイントに位
置することになる。そして、この爪部１０の開閉操作に
より新たな工具電極がヘッド部の主軸に取り付けられる
ことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の従
来の工具交換装置にあっては、図９に示すようにアーム
本体４とシャフト６とが相互に滑動可能になされている
ことからアーム本体４の案内面８とシャフト６の外周面
との間に必然的に僅かではあるがクリアランスを設けな
ければならない。このためにシャフト６がアーム本体４
から引き出されたときには、図示するように上記クリア
ランスに起因してシャフト６が僅かな角度ではあるが下
方向に傾斜してしまう。尚、図９においては説明のため
に傾斜角度を大きく記載している。そして、アーム本体
４のシャフト出口におけるクリアランスＡは、シャフト
６の先端部に設けた爪部１０においてはシャフト６自体
の撓みも含めて大きな距離Ｂとなって拡大してしまう。
このために、工具交換装置２の位置決め誤差が過度に大
きくなってしまい、最悪の場合には爪部１０が工具電極
１１の引掛け部１１Ａに入らなくなってしまって工具電
極１１を交換することができなくなるという問題点があ
った。

【０００６】上記した問題点は、工具電極自体の重量が
比較的軽い場合には発生頻度が比較的少ないが、工具電
極自体の重量が比較的重い場合には上記クリアランスＡ
に起因する位置決め誤差の他にシャフト６自体の撓みに
よる誤差も相乗されてしまい、全体としての位置決め誤
差が一層大きくなってしまうという問題点があった。特
に、高精度の位置決めを要求される場合、工具交換装置
のマガジン側と主軸側の剛性の違い或いは工具交換装置
のアーム本体４の剛性自体の弱さに起因して、許容量以
上の位置決め誤差が発生する場合があった。更に、放電
加工機用の主軸のチャックの種類が、例えば油圧チャッ
ク等の場合には爪部１０における工具電極の姿勢のまま
で主軸にチャッキングしてしまうので、爪部１０にて工
具電極１０が位置ズレしたまま把持されている場合に
は、この電極１０はズレた状態で主軸にチャッキングさ
れることになるという問題点があった。本発明は、以上
のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案
されたものである。本発明の目的は、工具把持部の位置
決め誤差を少なくすることができる工具交換装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、複数の工具電極を収容する工具電極収
容部と放電加工装置との間に設けられ、前記工具電極収
容部及び放電加工装置の前記工具電極を交換する工具交
換装置において、前記工具電極を把持する爪部（６４）
を備えた把持部（６０）と、前記把持部（６０）に設け
られた挿通孔（６２）と、前記挿通孔（６２）に挿通さ
れ前記把持部（６０）を水平方向に滑動可能に案内する
案内アーム（５８）と、前記把持部（６０）を前記案内
アーム（５８）に沿って滑動させるための駆動装置（６
７，６８）と、前記案内アーム（５８）が水平方向に取
付けられるアーム基部（３４）と、前記アーム基部（３
４）に固定され上方に延びる支持シャフト（３２）と、
前記アーム基部（３４）に固定された前記支持シャフト
（３２）を上下移動或いは旋回させるアーム移動機構部
（３６）とを備えるように構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、アーム
移動機構部に取り付けられたアーム基部には、案内アー
ムがこれより延在させて固定されている。工具を把持す
る把持部の先端は駆動装置によりこの案内アームに沿っ
て移動され、上記案内アームの先端部よりも僅かに水平
方向遠方まで移動することができる。従って、案内アー
ムに対する把持部の見かけ上の撓み量を少なくして位置
決め誤差を小さくすることができる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係る工具交換装置の一実施
例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る
工具交換装置の一実施例を示す正面図、図２は図１に示
す装置の平面図、図３は図１に示す装置の側面図、図４
は図１に示す装置と放電加工機との位置関係を説明する
ための説明図である。図４に示すようにこの工具交換装
置１８は、放電加工装置としての放電加工機２０の上下
動可能になされたヘッド部２１に並設されており、この
ヘッド部２１の下端部に延びる主軸２２に工具としての
工具電極２４を着脱するものである。上記放電加工機２
０は、上記主軸２２に工具電極２４を例えば嵌め込み式
に装着した状態で、これをジャンピングさせつつ基台２
６上に水平面内にてＸ・Ｙ方向へ移動可能になされた加
工槽２８内に設置したワーク３０に対して放電加工処理
を行うように構成されている。尚、上記加工槽２８内に
は、所定の加工液が収容されている。また、工具交換装
置１８を挟んで放電加工機２０の反対側には、複数の使
用すべき工具電極２４を着脱可能に吊下した円板状又は
楕円状のマガジン４６を有するマガジン旋回インデック
ス４８が設けられており、このマガジン４６の中心部に
取り付け固定したシャフト５０を例えばサーボモータ５
２により回転させることにより所定の工具電極２４を工
具交換装置１８に対して位置させ得るように構成されて
いる。

【００１０】図１乃至図３にも示すようにこの工具交換
装置１８は、上方に延びる支持シャフト３２が接続され
たアーム基部３４を有しており、この支持シャフト３２
にはアーム基部３４を上下方向へ移動させたり或いはこ
れを旋回させるためのアーム移動機構部３６が設けられ
ている。このアーム移動機構部３６は、支持シャフト３
２を上下方向へ移動させてアーム基部３４の高さ調整を
行う上下移動機構部３６Ａを有すると共に、支持シャフ
ト３２に軸中心線方向に摺動可能に取り付け固定したピ
ニオン３８と、これに歯合するラック４０とこれを水平
移動させてピニオン３８を回転させる例えばエアシリン
ダ４２とよりなる旋回動機構部３６Ｂを有している。上
記移動機構部３６Ａは、図示しないエアシリンダ等のア
クチュエータ、支持シャフト３２の上下動の案内を行う
上下用ガイド、このシャフトの上下方向における位置を
検出するセンサ及びこのシャフトの位置を規制するため
のストッパ等により構成されている。また、上記旋回動
機構部３６Ｂは上記したピニオン３８、ラック４０、エ
アシリンダ４２の他に旋回を停止させる図示しないスト
ッパや位置検出センサ等により構成されている。

【００１１】そして、上記アーム基部３４は支持シャフ
ト３２の下端部に設けたフランジ５４にボルト５６等に
より確実に固定されており、上記シャフト３２と一体的
に旋回乃至上下移動される。このアーム基部３４には、
例えば所定の距離だけ離間された案内アームとしての２
本の案内アーム部５８が例えば３００ｍｍ程度の長さだ
け水平方向へ延在させて取り付け固定されると共に、こ
の２本の案内アーム部５８には、これに沿って移動可動
になされた例えば９０ｍｍ程度の把持部６０が設けられ
ている。具体的には、この工具把持部６０は、上記２本
の案内アーム部５８と密接しつつこれを挿通させるため
の２つの挿通孔６２を有しており、この挿通孔６２に上
記案内アーム部５８を滑動可能に挿通させている。

【００１２】そして、この工具把持部６０は、これより
水平方向へ突き出された例えば長さ８０ｍｍ程度の一対
の爪部６４が設けられており、この爪部６４はその基部
において相互に接近離間可能となるように横方向へスラ
イド可能になされている。この爪部６４のスライド移動
は、例えばフレキシブル管よりなる圧縮空気供給管６６
に供給される圧縮空気を制御することにより行うように
構成されており、この爪部６４を接近或いは離間させる
ことにより又は図示していないが爪部専用の別のアクチ
ユエータにより、工具電極２４を把持したり或いは把持
した工具電極２４を放すことが可能となる。また、上記
工具把持部６０を上記案内アーム部５８に沿って滑動さ
せるために、上記アーム基部３４には例えば伸縮ロッド
６７を有するエアシリンダよりなる駆動部６８が設けら
れると共に、この駆動部６８の伸縮ロッド６７の先端部
は上記工具把持部６０に接続されており、この伸縮ロッ
ド６７を出没させることにより工具把持部６０は水平方
向へ所定のストロークだけ移動し得るように構成されて
いる。この駆動部６８及び伸縮ロッド６７により駆動装
置が構成される。尚、上記した各構成部材の動作は、図
示しない例えばマイクロコンピュータよりなる制御部に
より制御されることになる。

【００１３】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。放電加工機２０のヘッド部２１
の主軸２２に所定の工具電極２４を取り付ける場合につ
いて説明する。まず、マガジン旋回インデックス４８を
駆動することによりシャフト５０を適宜角度だけ回転さ
せて円板状のマガジン４６を回動させることにより、所
定の工具電極２４を工具交換装置１８側に位置させてこ
れを停止する。この操作と同時に、或いはこの操作の後
に、工具交換装置１８にてアーム移動機構部３６の上下
動移動機構部３６Ａを駆動することにより支持シャフト
３２を上下方向へ移動させて上記所定の工具電極２４と
工具把持部６０との高さ調整を行うと共に旋回動機構部
３６Ｂのエアシリンダ４２を駆動することによりラック
４０及びピニオン３８を介して支持シャフト３２を回転
させ、工具把持部６０を上記所望の工具電極２４に対向
させる。

【００１４】このように所望の工具電極２４と工具把持
部６０とが相対向したならば、次に、アーム基部３４に
設けた駆動部６８を駆動することにより伸縮ロッド６７
を延出させる。これにより工具把持部６０を図１中にて
仮想線で示す位置より実線で示す位置、すなわち案内ア
ーム部５８の先端部へ移動させることにより工具把持部
６０の先端に設けた一対の爪部６４をマガジン４６に吊
下されている工具電極２４の引掛け部２４Ａに係合さ
せ、図示しないロック機構により工具電極が外れないよ
うにこれをロックする。

【００１５】このようにして所望の工具電極２４を爪部
６４により把持したならば再度、駆動部６８を駆動する
ことにより工具把持部６０をアーム基部３４側へ移動さ
せて爪部６４とマガジン４６が干渉しないようにする。
又は、マガジン４６から工具電極２４を下方へ抜く動作
を上下移動機構部３６Ａを駆動することによって行い、
マガジン４６から工具電極２４を外し、爪部６４に工具
電極２４を把持させたまま前記の爪部６４とマガジン４
６と干渉しないようにし、工具把持部６０をアーム基部
３４側に移動させる。この種の動作は、電極治具の種類
により水平方向に抜くものと上下方向に抜くものがあ
る。そして、爪部６４に工具電極２４を把持させた状態
で支持シャフト１８を所定の角度だけ回転させることに
より、この工具電極２４を放電加工機２０の主軸２２の
中心２２Ａに対向させる。この場合、支持シャフト３２
の旋回を途中で停止させて、或いは旋回させつつ上下移
動機構部３６Ａを駆動させて爪部６４が主軸２２の下端
部よりも下方に位置するように高さ調整を行うこともあ
る。そして、支持シャフト３２の旋回途中において存在
する障害物等を避けるために、或いは旋回時において発
生する慣性力を小さくして速く旋回させるために、図５
中にて矢印にて示すように工具把持部６０をできるだけ
旋回中心に近いアーム基部３４側へ接近させておく。

【００１６】上述のように工具把持部６０の高さ位置決
めが完了したならば、駆動部６８を駆動させて伸縮ロッ
ド６７を延出させて工具把持部６０を案内アーム部５８
の先端部に移動し、爪部６４に把持した工具電極２４の
中心と、主軸２２の中心とを一致させる。このように、
工具電極２４の中心と主軸２２の中心とが一致したなら
ば、再度上下動移動機構部３６Ａを駆動して工具把持部
６０を上昇させ、工具電極２４を主軸２２に嵌め込んで
これを装着し、あるいはヘッド部２１そのものを上下動
させて工具電極２４を主軸２２に嵌め込んでこれを装着
し、主軸側にクランプする。そして、主軸２２への工具
電極２４の装着が完了したならば、主軸２２を上昇或い
は上下動移動機構部３６Ａを駆動してアーム部を下方へ
移動した後、伸縮ロッド６７を引っ込めることにより工
具電極２４から爪部６４を外す。そして、工具把持部６
０やアーム基部３４等を初期位置に戻す。また、ヘッド
部２１の主軸２２に装着されている工具電極２４を取り
外してマガジン４６に収容する場合には上記したと逆の
操作を行う。この場合、１部操作方法が完全に逆操作に
ならない場合もあるが概ね逆の動作である。

【００１７】ところで、工具把持部６０の爪部６４に工
具電極２４を把持した状態で図６に示すように伸縮ロッ
ド６７を延ばして工具把持部６０を案内アーム部５８の
先端部に位置させると、工具電極２４自体の重量によ
り、工具把持部６０の挿通孔６２の内周面と案内アーム
部５８の外周面との間に僅かに形成されるクリアランス
に起因して工具把持部６０は僅かに下向き傾斜してしま
うことになる。この傾斜時において、上記挿通孔６２の
内周面と案内アーム部５８の外周面との間に形成される
クリアランスＣに対し、爪部６４の先端部においては距
離Ｄだけ垂直方向に位置誤差が生じてしまう。しかしな
がら、本実施例においては、案内アーム部５８をアーム
基部３４に固定すると共に長さの比較的短い工具把持部
６０だけを滑動させるようにしているので、位置誤差と
なる距離Ｄは、図９に示す従来装置において位置誤差と
なる距離Ｂよりもはるかに小さくすることができる。従
って、工具電極２４の交換時における垂直方向における
位置誤差、すなわち見かけ上の撓みを大幅に少なくする
ことができるので、工具電極２４の着脱を確実に行うこ
とができる。

【００１８】特に、工具電極２４が１０ｋｇ程度以上と
重量化した場合には、案内アーム部５８の撓み量もある
程度大きくなるが、この場合にあっても位置誤差となる
距離Ｄは、従来装置における距離Ｂ程度には大きくなら
ず、重量工具電極２４も確実に交換させることができ
る。尚、上記実施例における工具交換装置１８の旋回動
作は、単に一例を述べたに過ぎず、上記旋回動作に限定
されない。また、上記実施例におけるマガジン旋回イン
デックス４８としては、円板状のマガジン４６を有する
装置を例にとって説明したが、これに限定されず、例え
ば２つのスプロケット間にチェーンを掛け渡し、これに
工具電極を吊下させた形式の装置も使用することができ
る。

【００１９】更には、上記実施例においては、放電加工
機２０の工具電極２４を交換する場合について説明した
が、工具としてはこれに限定されず、他の加工機の工具
を自動的に交換する場合にも本発明を適用し得るのは勿
論である。すなわち、工具は通常の切刃を有する切削、
研削の工具であってもよく、従って、機械も放電加工機
に限定されず、マシニングセンター等の一般の工作機械
にも適用し得る。また、爪部６４の形状は前記したもの
に限定されない。更に、この爪部６４をアーム基部３４
の両側に設けるようにし、アーム基部３４の両側に案内
ロッド５８を延設して、それぞれに工具把持部６０を設
け、それぞれを個別に操作して工具交換の時間短縮を計
ってもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の工具交換
装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮するこ
とができる。案内アームを固定させてこれに工具を把持
する把持部を滑動させるようにしたので、工具交換時に
おける見かけ上の撓みを少なくして位置誤差を大幅に小
さくすることができる。従って、工具を確実に交換する
ことができるのみならず、従来装置においては取り扱う
ことのできなかった比較的重量の大きな工具も自動的に
交換させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工具交換装置の一実施例を示す正
面図である。

【図２】図１に示す装置の平面図である。

【図３】図１に示す装置の側面図である。

【図４】図１に示す装置と放電加工機との位置関係を説
明するための説明図である。

【図５】本発明の工具交換装置の旋回動作を示す説明図
である。

【図６】本発明の工具交換装置の動作を説明するための
動作説明図である。

【図７】従来の工具交換装置を示す正面図である。

【図８】図７に示す装置の平面図である。

【図９】従来の工具交換装置の動作を説明するための動
作説明図である。

【符号の説明】

１８ 工具交換装置 ２０ 放電加工機 ２１ ヘッド部 ２４ 工具電極（工具） ３４ アーム基部 ３６ アーム移動機構部 ４８ マガジン旋回インデックス ５８ 案内アーム部 ６０ 工具把持部 ６４ 爪部 ６７ 伸縮ロッド ６８ 駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 1/00 - 7/26 B23Q 3/155

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の工具電極を収容する工具電極収容
   部と放電加工装置との間に設けられ、前記工具電極収容
   部及び放電加工装置の前記工具電極を交換する工具交換
   装置において、 前記工具電極を把持する爪部（６４）を備えた把持部
   （６０）と、 前記把持部（６０）に設けられた挿通孔（６２）と、 前記挿通孔（６２）に挿通され前記把持部（６０）を水
   平方向に滑動可能に案内する案内アーム（５８）と、 前記把持部（６０）を前記案内アーム（５８）に沿って
   滑動させるための駆動装置（６７，６８）と、 前記案内アーム（５８）が水平方向に取付けられるアー
   ム基部（３４）と、 前記アーム基部（３４）に固定され上方に延びる支持シ
   ャフト（３２）と、 前記アーム基部（３４）に固定された前記支持シャフト
   （３２）を上下移動或いは旋回させるアーム移動機構部
   （３６） とを備えたことを特徴とする工具交換装置。