JP3612415B2 - 自動工具交換式加工装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械における自動工具交換式加工装置に関する。さらに詳しくは、工具の入ったツールマガジンと、工作機械のスピンドルと、複合カム機構により回転および前後進するアームとを備えた自動工具交換式加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の自動工具交換装置として、本出願人は特願平9−122157号の自動工具交換装置を提案している。かかる装置は図3に示すように、交換用の工具が入ったツールマガジン2と、複合カム機構7によって揺動するアンクランプリンク11及びアンクランプアーム15と、スピンドル用モータ13の出力軸14に直結したスピンドル25と、一対の工具を保持するアーム23を備え複合カム機構7によって回転及び前後進するアーム軸24とを有する。
工具交換時には、アーム軸24の回転に伴いアーム23がツールポット4の工具とスピンドル25の先端の工具22を保持し、アンクランプリンク11とアンクランプアーム15の揺動によりプルスタッドコレット21が開放され、その後アーム23が前進、回転、後退してスピンドル25に取り付けられていた工具22がツールポット4に返され、ツールポット4の工具がスピンドル25に差し込まれる。
この特願平9−122157号の自動工具交換装置は、複合カム機構7によって揺動するアンクランプリンク11及びアンクランプアーム15を有し、スピンドル25をスピンドル用モータ13の出力軸14に直結することにより、スピンドルの惰性が小さくなり、また加減速の切り換えが迅速に行われ、より正確な加工を実施することができるという利点を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の特願平9−122157号の自動工具交換装置についても、以下の点で未だ改善の余地が認められた。すなわち、特願平9−122157号の自動工具交換式加工装置は横型加工を主としたため、ツールマガジン2を上部に配置して装置の小型化を達成したが、さらなる装置の小型化には一定の限界があった。また、スピンドルケーシング20が加工を終えて工具交換部位に至った際に、上記アンクランプリンク11とアンクランプアーム15が対面接触するよう配置してあるため、スピンドルケーシング20の加工部位への始動方向に制限があり、加工エリアの十分な確保が困難であった。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、装置の小型化が可能で、かつ加工エリアを十分に確保して加工自由度を高くすることができる自動工具交換式加工装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る自動工具交換式加工装置は、加工対象に応じ、ツールマガジン内の工具とスピンドルの先端に取り付けた工具とを、複合カム機構によりアーム軸が回転及び前後進して交換する自動工具交換装置において、ツールマガジンを収納したベースケーシングと、前記複合カム機構部を配置し、かつ前記ベースケーシングと分離し前記スピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動する移動コラムと、工具交換時に、前記移動コラムに固定された回転軸を支点に前記複合カムのプレートカムに連動して揺動するアンクランプリンクと、前記スピンドルケーシングに配置され前記アンクランプリンクに連動するアンクランプアームとを有し、工具交換作業終了後に前記アンクランプリンクと前記アンクランプアームが互いに非接触となるように配置され、前記スピンドルケーシングは前記移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドすることを特徴とする。
本願発明によれば、複合カム機構部とツールマガジンを分離し、ツールマガジンをベースケーシング内に収納し、複合カム機構部を移動コラムに配置した構成とすることで、ベースケーシング内部をツールマガジン収納部として共用することができるため、装置の小型化が可能になる。また、加工軸方向にスライドし、工具を先端に取り付けたスピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動コラムがベースケーシング上を移動することにより、加工エリアを拡大することができる。
また、複合カム機構により揺動するアンクランプアームとアンクランプリンクを、これらの停止時に互いに非接触となるように配置することで、工具交換作業終了後スピンドルケーシングが工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、アンクランプアームの突片が移動する軌跡線上にアンクランプリンクが存在しないためにスピンドルケーシングの移動方向が制限されない。特に、加工軸が前進する方向への移動が可能になり、加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアームとアンクランプリンクの係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシングの移動時間が短縮される。
【0005】
本願発明に係る自動工具交換式加工装置は、前記移動コラムの移動方向が、前記ベースケーシング上の平面内で設定可能であり、かつ加工軸に直角であることを特徴とする。
すなわち、移動コラムの移動方向は特定の一方向に限定されない。従って、移動コラムの加工軸に直角な平面内の水平移動と、移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドするスピンドルケーシングの加工軸方向移動とを組み合わせることにより、容易に加工エリアを拡大することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を説明する。本発明は図1に示すように、交換用の工具を備えたツールマガジン2を内部に収納したベースケーシング1と、ベースケーシング1上をスライドし、複合カム機構部及び複合カム機構7により揺動するアンクランプリンク11、アーム軸24を配置した移動コラム5と、工具22を保持して回転、前進して加工するスピンドル25及びアンクランプリンク11に連動するアンクランプアーム15を配置したスピンドルケーシング20とから構成されている。
【0008】
ベースケーシング1は上面が水平になるように構成される。そのベースケーシング1内部にはツールマガジン2及びツールマガジン用モータが収納される。ベースケーシング1内部に収納されたツールマガジン2は、工具の入った複数のツールポット4を円周方向に等間隔に有し、ツールマガジン用モータ3により回転すると共に、工具交換時にはツールポット4が傾倒して交換用工具を提供するものである。なお、ベースケーシング1の上部水平面と直角な方向に加工軸を設定する。
【0009】
移動コラム5はベースケーシング1上部に分離して配置され、移動コラム5の上部には複合カム機構部が設けられる。移動コラム5の中央部には、移動コラム5に固定された回転軸26を支点に複合カム7のプレートカム8に連携して揺動するアンクランプリンク11が内蔵されている。アンクランプリンク11の片端にはプレートカム8に当接するカムローラ9が設けられ、逆端には作動ローラ12が設けられている。また、移動コラム5外部には複合カム用モータ6が設置されている。他方、移動コラム5にはベースケーシング1の図中左側部に沿って加工軸方向に延びるアーム軸24が内蔵される。アーム軸24の下端には両端にて工具22を掴むことができるアーム23が設置されている。以上の構成からなる移動コラム5は、図示していないが装置外部からの駆動力により、ベースケーシング1上をスピンドルケーシング20を伴って図中左右方向にスライドする。従って移動コラムの水平移動と、後述するが移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドするスピンドルケーシングの垂直移動とを組み合わせることにより、容易に加工エリアを拡大することができる。移動コラム5に配置した複合カム7は複合カム用モータ6により駆動し、従来のものと同様にアーム軸24をローラギアカム10及び溝カム(図示せず)で回転及び前後進させ、プレートカム8でアンクランプリンク11を揺動させる。
【0010】
アーム軸24は、工具交換時に回転して一対の工具を保持するアーム23を備える。アンクランプリンク11はプレートカム8に当接するカムローラ9と、作動ローラ12とを有し、プレートカム8の動力をスピンドルケーシング20に配置したアンクランプアーム15に伝達する。詳しくは、プレートカム8の回転によりアンクランプリンク11の作動ローラ12が回転軸26を支点に図中矢印の方向に揺動し、作動ローラ12が揺動する軌跡線上に配置したアンクランプアーム15の突片16を押すことにより、アンクランプアーム15が回転しドローロッド18に突設された受動ピン17を押し下げる。以上の動力によりドローロッド18がスプリング19に抗して前進し、プルスタッドコレット21を開放することで工具22がスピンドル25から開放される。以後、プレートカム8の回転に伴いアンクランプリンク11の作動ローラ12が図中矢印と反対方向に揺動することにより、アンクランプアーム15への押圧力が解除されるから、スプリング19の反発力によってドローロッド18が反動し、プルスタッドコレット21が閉鎖されてスピンドル25が新しい工具を把握する。
【0011】
以上の複合カム7からの動力の伝達により、以下の工具交換作動が実施される。
1. 加工終了後、スピンドルケーシング20は移動コラム5に伴い工具交換部位へ後退する。
2. ツールポット4が傾倒する。
3. 複合カム7の作動によりアーム軸24が回転し、アーム23が旋回してスピンドル25の工具22とツールポット4の工具を掴む。
4. アンクランプリンク11とアンクランプアーム15が複合カム7により揺動してドローロッド18を前進させ、プルスタッドコレット21を押し開き、 スピンドル25の工具22を開放する。
5. 両端で工具を掴んだアーム23が下降しながら180°回転し、その後上昇して工具をスピンドル25及びツールポット4に差し込む。
6. アンクランプリンク11とアンクランプアーム15が複合カム7に揺動してドローロッド18の押圧力を解除し、スプリング19の反発力によりプルスタッドコレット21が閉鎖され、スピンドル25が工具を掴む。
7. アーム23が100°反転し、待機位置に戻る。
8. 加工動作が可能となる。
9. 加工中にツールマガジン2が旋回し、次の工具が付いたツールポット4を準備する。
【0012】
スピンドルケーシング20は、移動コラム5の図中左側面に隣接し、上部にはスピンドル用モータ13を、内部には回転自在で筒状のスピンドル25を有している。スピンドル25はスピンドル用モータ13の出力軸14に直結され、プルスタッドコレット21を開放するドローロッド18を内蔵する。スピンドルケーシング20中央部にはL字形のアンクランプアーム15が配置されている。アンクランプアーム15は、スピンドルケーシングが図示していないが装置外部からの駆動力により加工軸方向にスライドする際に、突片16の移動軌跡線上にアンクランプリンク11が存在しないように配置する。この構成により、工具交換作業終了後スピンドルケーシング20が工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、アンクランプアーム15の突片16が移動する軌跡線上にアンクランプリンク11が存在しないためにスピンドルケーシング20の移動方向が制限されず、特に、加工軸下方への移動が可能になり、工具交換部位直下の加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアーム15とアンクランプリンク11の係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシング20の移動時間が短縮される。
なお、本発明は加工軸を上下方向とした立型加工装置で説明したが、加工軸を前後方向とした横型加工装置でも同様に成立するものである。
【発明の効果】
本発明による自動工具交換式加工装置は、複合カム機構部とツールマガジンを分離し、ツールマガジンをベースケーシング内に収納し、複合カム機構部を移動コラムに配置した構成としたため装置の小型化が可能になり、アンクランプアームとアンクランプリンクを、これらの停止時に互いに非接触となるように配置することで、スピンドルケーシングが工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、スピンドルケーシングの移動方向が制限されず、特に、加工軸下方への移動が可能になり、加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアームとアンクランプリンクの係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシングの移動時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動工具交換式加工装置を示す側面断面図である。
【図2】本発明による自動工具交換式加工装置を示す正面図である。
【図3】従来の自動工具交換装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ベースケーシング
2 ツールマガジン
3 ツールマガジン用モータ
4 ツールポット
5 移動コラム
6 複合カム用モータ
7 複合カム
8 プレートカム
9 カムローラ
10 ローラギアカム
11 アンクランプリンク
12 作動ローラ
13 スピンドル用モータ
14 出力軸
15 アンクランプアーム
16 突片
17 変動ピン
18 ドローロッド
19 スプリング
20 スピンドルケーシング
21 プルスタッドコレット
22 工具
23 アーム
24 アーム軸
25 スピンドル
26 回転軸

Claims (2)

  1. 加工対象に応じ、ツールマガジン内の工具とスピンドルの先端に取り付けた工具とを、複合カム機構によりアーム軸が回転及び前後進して交換する自動工具交換装置において、
    ツールマガジンを収納したベースケーシングと、
    前記複合カム機構部を配置し、かつ前記ベースケーシングと分離し前記スピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動する移動コラムと、
    工具交換時に、前記移動コラムに固定された回転軸を支点に前記複合カムのプレートカムに連動して揺動するアンクランプリンクと、
    前記スピンドルケーシングに配置され前記アンクランプリンクに連動するアンクランプアームを有し、
    工具交換作業終了後に前記アンクランプリンクと前記アンクランプアームが互いに非接触となるように配置され、
    前記スピンドルケーシングは前記移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドすることを特徴とする自動工具交換式加工装置。
  2. 前記移動コラムの移動方向が、前記ベースケーシング上の平面内で設定可能であり、かつ加工軸に直角であることを特徴とする請求項1に記載の自動工具交換式加工装置。
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