JP3642069B2 - Automatic tool changer - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、工作機械の自動工具交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術における自動工具交換装置においては、図8に図示のようにマシニングセンタのベッド90の後部に工具マガジン20が設けられ、更に主軸頭13の下方の工具受渡し位置と工具マガジン20との間を移動し、且つ回動・上下動する工具交換腕91を備えた工具搬送・交換装置92が設けられている。そして、工具搬送・交換装置は、工具マガジンにおいて選択された工具を工具交換腕91に受取り、主軸頭13の下方の工具受渡し位置にまで搬送し、工具交換腕91により使用済の工具を主軸18から取外すと共に搬送された新しい工具Tを主軸18に装着する。その後、主軸頭13は所定の位置に戻ると共に、工具搬送・交換装置92は使用済工具Tを工具マガジン20に戻して収納するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術におけるマシニングセンタにおいては、剛性・操作性・コスト等の点からベッド90の高さを低くすることが望まれているため、上記の従来の技術におけるマシニングセンタに付属する工具マガジン20の高さも低くなる。従って、工具マガジン20と主軸頭13の下方の工具受渡し位置との間で工具を搬送する工具搬送・交換装置92の工具受渡し位置も自ずと低くなり、そのため工具受渡しにおいては、主軸18乃至主軸頭13は、加工位置の高さより下降する必要がある。
【0004】
工具受渡しのための主軸18乃至主軸頭13の下降・上昇は、作業効率からいって望ましくない。
この発明は、自動工具交換における主軸に対する工具受渡しのための主軸乃至主軸頭の下降・上昇の必要を排除することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の自動工具交換装置は、割出し回転駆動される無端条体と、工具が軸線方向に押入・引張りにより着脱され得るようになっている工具ポットと、無端条体から外方に突出し、工具ポット本体に離脱可能に係合し、工具ポットを保持する把持爪を備え、無端条体に列設された複数の把持器とを備えた工具マガジン、軸線方向の往復移動と軸線回りの回転との駆動がされ、両端に工具を把持する把持部をもつ旋回腕を備えた工具交換腕装置、及び工具マガジンと工具交換腕装置との間に設けられた工具昇降装置から構成されている。
【0006】
そして、工具昇降装置は、工具マガジンにおける工具交換位置と工具交換腕装置の工具把持・解放位置とを結ぶ方向に設けられ、工具マガジン側から工具交換腕装置の工具把持・解放位置側に向う水平域とそれに続く上昇傾斜域をもつ案内カム溝が形成された案内カムと、案内カム溝に係合した従動子を備え、案内カム溝に沿って移動可能に設けられ、工具ポットに係合する係合子が形成され、工具ポットを保持する把持部と、把持部本体がリンクを介して連結されている往復動駆動手段とを具備している。
案内カムは、把持部の両側に対向して設けられ、各案内カムのカム溝は平行して2本一対となり且つそれらの4本のカム溝は把持部本体の進退方向及び進退方向と直交する方向の位置がずれている。
【0007】
【作用】
工具マガジンにおいて、各把持器には、工具を保持した工具ポットが把持爪により保持されている。そして、無端条体が回動されると、把持器に保持された工具ポット、即ち工具は、旋回する。
次の加工に使用される工具の工具ポットが工具マガジンにおける工具交換位置に至り、工具ポットは、工具昇降装置の把持部の係合子に係合され、無端条体が停止される。
【0008】
次に、工具昇降装置において、往復動駆動手段が作動し、工具ポット把持部がリンクを介して案内カム溝の水平域に沿って前進する。すると、工具ポットは係合子の係合により把持部と共に移動され、工具ポットが工具マガジンの把持器の把持爪から外れながら、把持部に保持された状態になる。
【0009】
更に、往復動駆動手段の作動により、把持部は、リンクを介して次に使用する工具が装着されている工具ポットを保持したまま、工具マガジンの開口部から外方に出て前進し続ける。
その際、リンク結合のため,回動自由なので、把持部の従動子がカム溝の傾斜域に係合して滑動する。従って、把持部、即ち工具は、前進と共に斜めに上昇し、工具交換腕装置の工具把持・解放位置に達する。
【0010】
他方、マシニングセンタにおいては、一工程の加工が済み、主軸の使用済の工具は、工具交換腕装置の工具把持・解放位置にまで送られる。
そこで、工具交換腕装置において、旋回腕の上昇に続く、旋回腕の旋回が行われる。すると、両把持爪は、新旧の工具を把持する。次いで、旋回腕は下降すると、既に主軸で解放状態にある使用済の工具は主軸から引抜かれ、工具ポットに保持されている次の加工に使用される工具は工具ポットから引抜かれる。
【0011】
そして、作動軸の逆回転、即ち新旧工具を把持爪で把持した旋回腕の逆旋回が行われ、旧工具は空になった工具ポットと同軸線関係になり、新工具は主軸に同軸線関係になる。それに続いて、旋回腕が上昇することにより、新工具は主軸に装着されると共に、旧工具は工具ポットに保持される。更に、作動軸の逆回転、即ち旋回腕の逆旋回が行われと、両把持爪は、新旧工具から外れ、旋回腕は原位置になる。
【0012】
工具昇降装置において、往復動駆動手段が作動し、把持部は、リンクを介して旧工具が装着されている工具ポットを保持したまま後退する。すると、把持部の従動子がカム溝傾斜域に係合して滑動する。従って、把持部、即ち旧工具は斜めに下降すると共に後退する。そして、把持部が、更にカム溝水平域に沿って後退し続けると、旧工具を保持した工具ポットが工具マガジンにおける工具交換位置の工具マガジンの把持器の把持爪に係合し、旧工具を保持した工具ポットは、工具マガジンの把持器に保持される。
【0013】
【実施例】
この発明の実施例における自動工具交換装置を図面に従って説明する。
以下の説明における上下左右は、図1における方向を指し、左右方向の軸線をX軸線方向、上下方向をY軸線方向、紙面への垂直方向をZ軸線方向とする。
図1及び図2において、マシニングセンタの基台1の中央域には、門形ベッド2が設置され、基台1上の一端側、即ち、門形ベッド2の後方には、後記の作動各部を制御する制御装置3が、他端側、即ち、門形ベッド2の前方には、工作物WをZ軸線方向に搬送する工作物搬送装置4、工作物Wを位置決め支持するべく図示しない油圧シリンダにより工作物搬送装置4に対し昇降する工作物治具5及び工作物治具5上の工作物Wをクランプするべく油圧シリンダ6により回動作動するクランプ腕7が夫々設置されている。
【0014】
門形ベッド2の上面には、X軸線方向の案内8に沿って滑動自在の送り台9が載置され、送り台9の上面には、Z軸線方向の案内10に沿って滑動自在のコラム11が載置され、コラム11の前面には、Y軸線方向の案内12に沿って滑動自在の主軸頭13が取り付けられている。
【0015】
送り台9は、門形ベッド2の後部に設けられたX軸線送りサーボモータ14によりX軸線方向に送り駆動され、コラム11は、Z軸線送りサーボモータ15によりZ軸線方向に送り駆動され、主軸頭13は、コラム11の上部に設けられたY軸線送りサーボモータ16によりY軸線方向に送り駆動されるようになっている。主軸頭13には、主軸頭13の頂面に設けられた主軸駆動モータ17により回転駆動され、下端部に工具Tを着脱自在に装着する主軸18が回転自在に取り付けられている。
【0016】
図1及び図3に示すようにX軸線方向で開放されている門形ベッド2の内部空間には、下記のような工具マガジン20、工具昇降装置40及び工具交換腕装置70が順次隣接して設置されている。
工具マガジン20においては、基台1に立設されたスタンド23の頂板24の下方でX軸線方向に間隔をあけて一対のY軸線方向の軸25,26が設けられ、一方の軸25は、スタンド23に回転自在に取り付けられ、サーボモータ27により回転駆動されようになっていると共に、スプロケット28が取り付けられており、他方の軸26は頂板24に固着され、軸受29を介してスプロケット30を回転自在に支持している。
【0017】
スプロケット28とスプロケット30とに巻き掛けられて、長円形状となった無端チェーン31には、図6に示すような工具ポット80を把持する多数の把持器32が図4に示すように所定のピッチで取り付けられ、
この把持器32に対して工具ポット80は、夫々放射方向に離脱可能に係合するようになっている。
【0018】
頂板24の外周縁部には、図3に示すように、無端チェーン31を囲繞するような配列状態に適宜間隔で下向きの支持ピン33・・・が植設され、支持ピン33には、無端チェーン31と略平行な2本の長円形状の案内軌条36,36が上下になって取り付けられ、案内軌条36,36は、後記のように把持器32に保持され、無端チェーン31の走行で搬送される工具ポット80の工具ポット本体81の外周面に隣接乃至接触し得るように形成されている。
従って、案内軌条36,36によって把持器32からの工具ポット80の飛び出しを防止するようになっている。
【0019】
案内軌条36,36には、工具交換腕装置40に最も接近した域に工具ポット80が通過し得る開口部34aが形成されていると共に、頂板24にも開口部34aに続くX軸線方向の開口部24aが形成されている(図4参照)。
【0020】
ここで、工具ポット80について説明すると、工具ポット本体81は、円柱状で、工具TのテーパシャンクSが嵌着するテーパ穴82が一方の端面(図3において下面)に開口して形成されており、テーパ穴82の奥には工具TのプルスタッドPが嵌着する小径穴83が続いて形成されている。小径穴83には、直径方向に対向したボール穴が開口し、ボール穴には、ストッパボール85と圧縮コイルばね86とが嵌装され、ストッパボール85は、圧縮コイルばね86により押圧されて小径穴83の内周面に一部が突出し得るようになっている。
【0021】
工具ポット80に溝鍔Fをもつ工具Tが保持されている状態は、テーパシャンクSがテーパ穴82にプルスタッドPが小径穴83に共に嵌着され、圧縮コイルばね86により押圧されて小径穴83の内周面に一部が突出したストッパボール85がプルスタッドPに係合し、下向き開口の工具ポット80からの工具Tの脱落が抑止されている。
【0022】
プルスタッドPに対するストッパボール85の係合は圧縮コイルばね86のばね力によるのであり、ストッパボール85は圧縮コイルばね86のばね力に抗してボール穴内に埋没し得るので、工具Tの工具ポット80に対する着脱は、工具Tを工具ポット80に対して軸線方向、即ち上下方向に押入又は引張りにより行い得るようになっている。
【0023】
又、工具ポット本体81の外周面には、直径方向に対向した位置の夫々に互に平行となる平面状の底面をもつ広幅の凹部87が形成されていると共に、小径穴83側において凹部87と直角方向の横溝88が形成されている。
工具マガジン20の把持器32は、長円形状となった無端チェーン31から外方垂直に、且つ互に平行に突出した板状の把持爪35,35を備え、把持爪35,35は、工具ポット本体81の凹部87,87に丁度嵌まり込むようになつている。
【0024】
図3及び図4に示すように、工具昇降装置40においては、工具マガジン20におけるの頂板24上に、油圧シリンダ41が取り付けられ、油圧シリンダ41の作動方向は、外壁部34の開口部34aと工具交換腕装置70の工具把持・解放位置とを結ぶ方向である(即ち頂板24の開口部24aと同一のX軸線方向となる)。そして、油圧シリンダ41のピストン棒のフォーク状先端部41aに連結腕42の基端部が嵌められて枢着され、ヘ字状に屈折した連結腕42の先端部は、頂板24の開口部24aに挿入され得る幅をもつ厚板状の把持部本体44(把持部43については後記される。)に枢着されている。
後述するように、把持部43は、図3に示す工具マガジン20内に後退した工具交換位置から図5に示すように前進した工具交換腕装置70の工具把持・解放位置まで次に主軸に取り付ける工具の工具ポットを把持して斜め上方へ前進しながら上昇し、逆に、その後使用済み工具が収納される工具ポットをこの工具把持・解放位置から工具交換位置まで下降しながら後退する。把持部43は、工具交換位置から前進上昇動作して工具交換の後に後退下降動作して再び工具交換位置に復帰する間、工具ポットを把持するように構成される。
【0025】
把持部43について説明すると、図4乃至図7に示すように、厚板状の把持部本体44の先端部と後端部との夫々に垂下部が形成され、先端側の垂下部は、把持部43の後退位置において、開口部34aで欠けた案内軌条36を補間する補間案内面部45となっており、後端側の垂下部は、工具ポット80の横溝88に係合し得る係合爪46となっている。把持部本体44の後部中心には、連結腕42の先端部が挿入されるX軸線方向の溝部47が形成され、連結腕42と把持部43との連結は、溝部47に挿入された連結腕42の先端部が把持部本体44に枢軸48で枢着されている。
【0026】
把持部本体44には、X軸線方向の2本の案内穴49,49が後方に開口して平行に形成され、更に案内穴49の先端は段部を伴う小径穴部となって把持部本体44の前側面に開口している。案内穴49には、プランジャ50が滑合し、プランジャ50の前端から伸びた案内棒51は、小径穴部から突出し、突出端には、工具マガジン20の把持器32における板状の把持爪35と同一の板状の把持爪52が把持器32の把持爪35と対向し得るようにブラケット53により垂下して取り付けられている。即ち、案内棒51,51の把持爪52,52は、工具マガジン20の外壁部34の開口部34aに位置する把持器32における板状の把持爪35,35と対向している。
【0027】
案内穴49内には、段部とプランジャ50の前端面との間で案内棒51を巻回した圧縮コイルばね54が嵌装され、そのばね力により、案内棒51、即ち把持爪52は、係合爪46に向って付勢されており、工具ポット80を把持移送する状態で、係合爪46と対向して工具ポット本体81を挟むストッパ55がブラケット53に設けられている。
【0028】
工具昇降装置40における板カム61,62は、把持部本体44の両側面を挟み、油圧シリンダ41による把持部39の前進後退を案内するように工具マガジン20と工具交換腕装置70との間に位置し、工具マガジン20の頂板24に基部が固定されて平行に立設されている。板カム61,62の下側には、把持部本体44の最後退位置にあっても把持爪52,52が所定位置より後退しないように、即ち工具マガジン20の外壁部34の開口部34aに位置する工具ポット80に当接しないように、ブラケット53に当接するストッパ56が設けられている。
【0029】
板カム61の板カム62に対向する内側面には、後方から前方に向って上昇して傾斜する2本の傾斜カム溝61a,61bが平行して形成され、傾斜カム溝61a,61bの上端部は、水平ストッパ溝部61c,61dとなり、下端部は、共通した水平溝部61eに連続している。板カム62の内側面にも、板カム61と同様に傾斜カム溝62a,62b、水平ストッパ溝部62c,62d及び水平溝部62eが形成されている。但し、板カム61の傾斜カム溝61a,61b及び板カム62の傾斜カム溝62a,62bは、四者平行であるが、板カム62の傾斜カム溝62a,62bの間隔は板カム61の傾斜カム溝61a,61bの間隔より狭く、四者のX軸線方向位置は食い違う。
【0030】
更に、板カム61の傾斜カム溝61a,61bのZ軸線方向の溝深さが食い違うと共に、板カム62の傾斜カム溝62a,62bのZ軸線方向の溝深さが食い違う。これら傾斜カム溝61a,61b;62a,62bに後述する従動ころ63a,63b;64a,64bが夫々係合するため、把持部本体44は、移動時に4点で力を受けることとなり、傾くことなく水平状態を保って移動される。
【0031】
そして、把持部本体44の両側面には、傾斜カム溝61a,61b及び傾斜カム溝62a,62bのX軸線方向位置関係に対応した従動ころ63a,63b及び64a,64bが設けられ、従動ころ63a,63b及び64a,64bは、夫々の対応した傾斜カム溝61a,61b;62a,62bに係合する。
工具交換腕装置70は、基台1に直立し、図示しない駆動装置で上下動及び回転される作動軸71の頂部に旋回腕72の中央が取り付けられ、旋回腕72の両端には、工具Tの溝鍔Fに係合する把持爪73が取り付けられている。
【0032】
上記の自動工具交換装置の操作・作用について説明する。
工具マガジン20において、各把持器32には、下向きに工具Tを保持した工具ポット80が凹部87,87に係合した把持爪35,35により把持されている。そして、制御装置3により制御されてサーボモータ27が駆動されると、軸25、即ちスプロケット28が回転することにより、無端チェーン31が回動して、把持器32に把された工具ポット80は、案内軌条36,36により案内されて、外方に外れることなく旋回し、工具Tも一体となって旋回する。
【0033】
次の加工に使用される工具Tnの工具ポット80が後退位置にある把持部43に係合する位置に至る。即ち、工具ポット本体81の外周面が把持部43の補間案内面部45に対向すると共に横溝88が把持部43の係合爪46に横方向から嵌入して係合し、サーボモータ27が停止される。
次に、工具昇降装置40において、制御装置3により制御されて油圧シリンダ41が作動し、退縮状態にあるピストン棒が突出し、連結腕42が前進すると、後退位置にある把持部本体44は、従動ころ63a,63b;64a,64bが水平溝部61e,62eを滑動することにより案内されて水平方向に前進する。
【0034】
すると、工具ポット80は係合爪46に押され、工具ポット80の凹部87,87が把持器32の把持爪35,35から外れながら、定位置にストッパ56により定位置に位置する把持部43の把持爪52,52に係合し、工具ポット本体81が係合爪46とストッパ56とに挟持された状態になる。把持部本体44の前進により、即ち把持部本体44とプランジャ50との相対変位により圧縮コイルばね54は伸長するが、係合爪46とストッパ56とに挟持された状態にあっても、なお、圧縮状態でばね力を残す。
【0035】
更に、油圧シリンダ41の作動により、連結腕42が前進するので、把持部43は、工具Tnが装着されている工具ポット80を係合爪46、ストッパ56及び把持爪52,52で把持したまま、開口部34aから外方に出て前進し続ける。
その際、連結腕42は、基端が回転自由に枢着され、回動自由なので、従動ころ63aは傾斜カム溝61aに、従動ころ63bは傾斜カム溝61bに、従動ころ64aは傾斜カム溝62aに、従動ころ64bは傾斜カム溝61bに係合して滑動し、従動ころ63a,63b;64a,64bは夫々ストッパ溝部61c,61d;62c,62dに達して止まる。従って、把持部43、即ち工具Tnは、前進と共に斜めに上昇し、工具交換腕装置70の工具把持・解放位置に達する。
【0036】
そして、傾斜カム溝61a,61b;62a,62bの各X軸線方向位置及びZ軸線方向の溝深さは、食い違うので、把持部本体44は、4点で力を受けつつ前進される。従って、前進において把持部43の傾きは阻止され、従動ころ63a,63bの水平溝部61eから傾斜カム溝61a,61bへの夫々の進入及び従動ころ64a,64bの水平溝部62eから傾斜カム溝62a,62bへの夫々の進入が誤って行われることが防止される。
【0037】
他方、マシニングセンタにおいては、一工程の加工が済み、コラム11は、Z軸線送りサーボモータ15により中央位置に、送り台9は、X軸線送りサーボモータ14により後退位置に、主軸頭13は、Y軸線送りサーボモータ16により下降位置に夫々送られる。即ち、使用済の工具Toは、工具交換腕装置70の工具把持・解放位置に達する。
【0038】
そこで、工具交換腕装置70において、図示しない駆動装置により作動軸71、即ち旋回腕72の上昇に続く、作動軸71の回転、即ち旋回腕72の旋回が行われる。すると、把持爪73,73は、工具Tn,Toの各溝鍔Fに係合する。次いで、作動軸71、即ち旋回腕72は下降すると、既に主軸18で解放状態にある使用済の工具Toは主軸18から引抜かれ、工具ポット80に保持されている次の加工に使用される工具Tnは工具ポット80から引抜かれる。そして、作動軸71の逆回転、即ち工具To,Tnを把持爪73,73で把持した旋回腕72の逆旋回が行われ、工具Toは空になった工具ポット80と同軸線関係になり、工具Tnは主軸18に同軸線関係になる。
【0039】
それに続いて、作動軸71、即ち旋回腕72が上昇することにより、工具Tnは主軸18に装着されると共に、工具Toは工具ポット80に保持される。更に、作動軸71の逆回転、即ち旋回腕72の逆旋回が行われと、把持爪73,73は、工具Tn,Toの各溝鍔Fから外れ、旋回腕72は原位置になる。
【0040】
マシニングセンタにおいては、送り台9、コラム11及び主軸頭13が、X軸線送りサーボモータ14、Y軸線送りサーボモータ16及びZ軸線送りサーボモータ15により夫々適宜送られる。そして主軸駆動モータ17により主軸18を介して回転駆動される工具Tnにより工作物Wに対し次の加工が行われる。その際、工作物Wは、工作物治具5上に位置決めされ、油圧シリンダ6で作動されるクランプ腕7でクランプされている。工作物Wの交換は、クランプ腕7の解放・クランプ、工作物治具5の下降・上昇、工作物Wの工作物搬送装置4による搬出入により順次行われる。
【0041】
他方、工具昇降装置40において、制御装置3により制御されて油圧シリンダ41が作動し、ピストン棒が退縮し、連結腕42が後退すると、把持部43は、工具Toが装着されている工具ポット80を係合爪46、ストッパ56及び把持爪52,52で把持したまま後退する。すると、従動ころ63a,63b;64a,64bがストッパ溝部61c,61d;62c,62dから離れ、従動ころ63aは傾斜カム溝61aに、従動ころ63bは傾斜カム溝61bに、従動ころ64aは傾斜カム溝62aに、従動ころ64bは傾斜カム溝61bに係合して滑動し、更に夫々の従動ころは、水平溝部61e,62eを滑動する。従って、把持部43、即ち工具Toは斜めに下降すると共に後退する。
【0042】
そして、把持部43が、開口部34aから内方に後退し続けると、先ずブラケット53がストッパ56に当接して、把持爪52,52及びプランジャ50の後退が阻止され、定位置に止まり、把持部本体44のみが圧縮コイルばね54のばね力に抗して後退する。その際、工具ポット本体81は、補間案内面部45に押されて後退する。それにより、工具ポット本体81がストッパ55から離れると共に、工具ポット80の凹部87,87が把持部43の把持爪52,52から外れながら、工具Tnが保持した工具ポット80が把持されていて空になっている工具マガジン20の把持器32の把持爪35,35に係合し、工具Toを保持した工具ポット80は、把持器32に把持される。
【0043】
この場合、工具T毎に把持器32が定っている場合には、工具Toを保持した工具ポット80の受渡しに先立って、昇制御装置3により制御されてサーボモータ27が駆動され、軸25、即ちスプロケット28が回転することにより、無端チェーン31が回動して、所定の空の把持器32が後退位置にある把持部43に係合する位置に至る。
【0044】
【発明の効果】
この発明の自動工具交換装置においては、工具マガジンと工具交換腕装置との間で工具を把持した工具ポットを傾斜した方向に昇降移送させるようになっているので、低い位置の工具マガジンに対し工具交換腕装置による主軸に対する工具交換位置を高くすることができる。従って、工具交換腕装置による工具受渡しのための主軸乃至主軸頭の昇降を省略乃至少量にすることでき、その結果、工具交換のサイクルタイムが短縮され、作業効率が向上する。
しかも、工具マガジンの位置を低くすることで支障が生じないので、ベッドを高くすることなく、工具マガジンをベッドの下に設置することもでき、マシニングセンタの設置面積を小さくできる。
【0045】
そして、カム溝は、両側に2本一対となっており、把持部の移動方向のカム溝の傾斜域の位置は食い違うので、前進において把持部の傾きは阻止され、従動ころの水平域から傾斜域への夫々へ進入が誤って行われることが防止され、把持部の水平姿勢は保持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例における自動工具交換装置を備えたマシニングセンタの正面図である。
【図2】この発明の実施例におけるマシニングセンタの側面図である。
【図3】この発明の実施例における自動工具交換装置の部分断面正面図である。
【図4】この発明の実施例における自動工具交換装置の平面図である。
【図5】この発明の実施例における自動工具交換装置の工具昇降装置の部分断面正面図である。
【図6】この発明の実施例における工具ポット及び図5の工具昇降装置の把持部の断面正面図である。
【図7】図1のVII−VII線における断面図である。
【図8】従来の技術における自動工具交換装置を備えたマシニングセンタの正面図である。
【符号の説明】
1 基台 2 門形ベッド
3 制御装置 4 工作物搬送装置
5 工作物治具 6 油圧シリンダ
7 クランプ腕 8 案内
9 送り台 10 案内
11 コラム 12 案内
13 主軸頭 14 X軸線送りサーボモータ
15 Z軸線送りサーボモータ 16 Y軸線送りサーボモータ
17 主軸駆動モータ 18 主軸
20 工具マガジン 23 スタンド
24 頂板 24a 開口部
25,26 軸 27 サーボモータ
28 スプロケット 29 軸受
30 スプロケット 31 無端チェーン
32 把持器 33 支持ピン
34 外壁部 34a 開口部
35 把持爪 36 案内軌条
40 工具昇降装置 41 油圧シリンダ
41a フォーク状先端部 42 連結腕
43 把持部 44 把持部本体
45 補間案内面部 46 係合爪
47 溝部 48 枢軸
49 案内穴 50 プランジャ
51 案内棒 52 把持爪
53 ブラケット 54 圧縮コイルばね
55 ストッパ 56 ストッパ
61,62 板カム
61a,61b;62a,62b 傾斜カム溝
61c,61d;62c,62d 水平ストッパ溝部
61e,62e 水平部
63a,63b,64a,64b 従動ころ
70 工具交換腕装置 71 作動軸
72 旋回腕 73 把持爪
80 工具ポット 81 工具ポット本体
82 テーパ穴 83 小径穴
85 ストッパボール 86 圧縮コイルばね
87 凹部 88 横溝
T 工具 S テーパシャンク
F 溝鍔 P プルスタッド
W 工作物
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an automatic tool changer for a machine tool.
[0002]
[Prior art]
In the conventional automatic tool changer in the prior art, a tool magazine 20 is provided at the rear part of the bed 90 of the machining center as shown in FIG. 8, and further between the tool delivery position below the spindle head 13 and the tool magazine 20. A tool conveying / changing device 92 having a tool changing arm 91 that moves and rotates / moves up and down is provided. Then, the tool conveying / changing device receives the tool selected in the tool magazine by the tool changing arm 91 and conveys it to the tool delivery position below the spindle head 13, and the tool changing arm 91 transfers the used tool to the spindle 18. A new tool T that has been removed and conveyed is mounted on the spindle 18. Thereafter, the spindle head 13 returns to a predetermined position, and the tool conveying / changing device 92 returns the used tool T to the tool magazine 20 for storage.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional machining center, since it is desired to reduce the height of the bed 90 in terms of rigidity, operability, cost, etc., the height of the tool magazine 20 attached to the machining center in the conventional technique is also high. Lower. Accordingly, the tool transfer position of the tool transfer / exchange device 92 that transfers the tool between the tool magazine 20 and the tool transfer position below the spindle head 13 is also naturally lowered. Therefore, in the tool transfer, the spindle 18 to the spindle head 13 are used. Needs to descend below the height of the machining position.
[0004]
The lowering / raising of the spindle 18 to the spindle head 13 for tool delivery is undesirable from the viewpoint of work efficiency.
An object of the present invention is to eliminate the necessity of lowering / raising of the spindle or spindle head for tool delivery to the spindle in automatic tool change.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The automatic tool changer of the present invention has an endless strip that is indexed and rotated, a tool pot in which the tool can be attached and detached by pressing and pulling in the axial direction, and projects outward from the endless strip, A tool magazine with a gripping claw that removably engages the tool pot body and holds the tool pot, and a plurality of grippers arranged in an endless strip, reciprocating in the axial direction, and rotating around the axis And a tool changing arm device provided with a swivel arm having a gripping part for holding a tool at both ends, and a tool lifting device provided between the tool magazine and the tool changing arm device.
[0006]
  The tool lifting device is provided in a direction connecting the tool changing position in the tool magazine and the tool gripping / releasing position of the tool changing arm device, and is horizontal from the tool magazine side to the tool gripping / releasing position side of the tool changing arm device. And a follower engaged with the guide cam groove. The guide cam is provided movably along the guide cam groove and engages with the tool pot. An engagement element is formed, and a holding part for holding the tool pot;Grip bodyAnd reciprocating drive means connected through a link.
  The guide cams are provided opposite to both sides of the gripping portion, and the cam grooves of each guide cam are a pair of two in parallel, and the four cam grooves areGrip bodyThe position of the forward / backward direction and the direction orthogonal to the forward / backward direction are shifted.
[0007]
[Action]
  In the tool magazine, each gripper holds a tool pot holding a tool by gripping claws. When the endless strip is rotated, the tool pot held by the gripper, that is, the tool turns.
  The tool pot of the tool used for the next machining reaches the tool change position in the tool magazine, the tool pot is engaged with the engaging element of the gripping portion of the tool lifting device, and the endless strip is stopped.
[0008]
  Next, in the tool lifting device, the reciprocating drive means is activated,Tool pot gripping part via linkIt advances along the horizontal area of the guide cam groove. Then, the tool pot is engaged by the engagement of the engagement element.Along with the gripThe tool pot is moved and is held by the gripping part while being detached from the gripping claws of the tool magazine gripper.
[0009]
  Furthermore, by the operation of the reciprocating drive means,Grip part via linkWhile holding the tool pot where the tool to be used next is mounted,Tool magazineContinue to move outward through the opening.
  At that time, because of the link connection, it is free to rotate,Of the gripFollower isCam grooveEngage with the slope and slide. Accordingly, the gripping part, that is, the tool, rises obliquely with advance and reaches the tool gripping / releasing position of the tool changing arm device.
[0010]
On the other hand, in the machining center, one step of machining is completed, and the used tool of the spindle is sent to the tool gripping / releasing position of the tool changing arm device.
Therefore, in the tool changing arm device, the turning arm is turned following the raising of the turning arm. Then, both holding claws hold the old and new tools. Next, when the swivel arm is lowered, the used tool already released in the main shaft is pulled out from the main shaft, and the tool used for the next processing held in the tool pot is pulled out from the tool pot.
[0011]
Then, the reverse rotation of the working shaft, that is, the swivel arm that grips the old and new tools with the gripping claws, is performed, the old tool becomes coaxial with the empty tool pot, and the new tool becomes coaxial with the main shaft. become. Subsequently, as the swivel arm is raised, the new tool is mounted on the spindle and the old tool is held in the tool pot. Further, when the operation shaft is rotated in reverse, that is, when the revolving arm is reversely rotated, both gripping claws are detached from the old and new tools, and the revolving arm is returned to the original position.
[0012]
  In the tool lifting device, the reciprocating drive means operates,Grip part via linkRetract while holding the tool pot with the old tool. ThenGrip partThe follower engages with the cam groove inclined region and slides. Therefore, the gripping part, that is, the old tool is lowered and retracted obliquely. And the gripping part is further cam grooveofIf the tool pot that holds the old tool is engaged with the gripping claw of the tool magazine gripper at the tool change position in the tool magazine, the tool pot that holds the old tool It is held by a gripper.
[0013]
【Example】
An automatic tool changer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, the upper, lower, left, and right directions refer to the directions in FIG. 1, and the horizontal axis is the X axis direction, the vertical direction is the Y axis direction, and the vertical direction to the page is the Z axis direction.
1 and 2, a portal bed 2 is installed in the central area of the base 1 of the machining center. On one end side of the base 1, that is, behind the portal bed 2, operating parts described later are provided. The control device 3 to be controlled is provided on the other end side, that is, in front of the portal bed 2, a workpiece transfer device 4 for transferring the workpiece W in the Z-axis direction, and a hydraulic cylinder (not shown) for positioning and supporting the workpiece W Accordingly, a workpiece jig 5 that moves up and down with respect to the workpiece conveyance device 4 and a clamp arm 7 that is rotated by a hydraulic cylinder 6 are installed to clamp the workpiece W on the workpiece jig 5.
[0014]
On the upper surface of the portal bed 2, a feed base 9 slidable along the guide 8 in the X-axis direction is placed, and on the upper surface of the feed base 9, a column slidable along the guide 10 in the Z-axis direction. 11 is mounted, and a spindle head 13 that is slidable along a guide 12 in the Y-axis direction is attached to the front surface of the column 11.
[0015]
The feed base 9 is feed-driven in the X-axis direction by an X-axis feed servo motor 14 provided at the rear part of the portal bed 2, and the column 11 is feed-driven in the Z-axis direction by a Z-axis feed servo motor 15, The head 13 is feed-driven in the Y-axis direction by a Y-axis feed servomotor 16 provided at the top of the column 11. A spindle 18 that is rotationally driven by a spindle drive motor 17 provided on the top surface of the spindle head 13 and is detachably mounted on the lower end portion of the spindle head 13 is rotatably attached to the spindle head 13.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, a tool magazine 20, a tool lifting and lowering device 40, and a tool changing arm device 70 as described below are sequentially adjacent to the internal space of the portal bed 2 opened in the X-axis direction. is set up.
In the tool magazine 20, a pair of Y-axis direction shafts 25 and 26 are provided below the top plate 24 of the stand 23 erected on the base 1 with an interval in the X-axis direction. The stand 23 is rotatably attached and is driven to rotate by a servo motor 27, and a sprocket 28 is attached. The other shaft 26 is fixed to the top plate 24, and the sprocket 30 is attached via a bearing 29. It is supported rotatably.
[0017]
An endless chain 31 wound around the sprocket 28 and the sprocket 30 and having an elliptical shape has a number of grippers 32 for gripping a tool pot 80 as shown in FIG. 6 as shown in FIG. Mounted on the pitch,
The tool pot 80 is detachably engaged with the gripper 32 in a radial direction.
[0018]
At the outer peripheral edge of the top plate 24, as shown in FIG. 3, support pins 33... Facing downward are planted at appropriate intervals so as to surround the endless chain 31. Two oval guide rails 36, 36 that are substantially parallel to the chain 31 are attached in an up-and-down direction. The guide rails 36, 36 are held by a gripper 32 as will be described later, and the endless chain 31 travels. It is formed so as to be adjacent to or in contact with the outer peripheral surface of the tool pot body 81 of the tool pot 80 to be conveyed.
Accordingly, the guide rails 36, 36 prevent the tool pot 80 from jumping out of the gripper 32.
[0019]
In the guide rails 36 and 36, an opening 34a through which the tool pot 80 can pass is formed in a region closest to the tool changing arm device 40, and an opening in the X axis direction following the opening 34a is also formed in the top plate 24. A portion 24a is formed (see FIG. 4).
[0020]
Here, the tool pot 80 will be described. The tool pot main body 81 has a cylindrical shape, and a tapered hole 82 into which the taper shank S of the tool T is fitted is formed to open on one end face (the lower face in FIG. 3). A small-diameter hole 83 into which the pull stud P of the tool T is fitted is formed in the back of the tapered hole 82. The small-diameter hole 83 has a diametrically opposed ball hole, and a stopper ball 85 and a compression coil spring 86 are fitted into the ball hole. The stopper ball 85 is pressed by the compression coil spring 86 and has a small diameter. A part can protrude from the inner peripheral surface of the hole 83.
[0021]
When the tool T having the groove F is held in the tool pot 80, the taper shank S is fitted into the taper hole 82 and the pull stud P is fitted together in the small diameter hole 83, and is pressed by the compression coil spring 86 so that the small diameter hole A stopper ball 85 partially protruding from the inner peripheral surface of 83 is engaged with the pull stud P, so that the tool T is prevented from falling off from the tool pot 80 having a downward opening.
[0022]
The engagement of the stopper ball 85 with the pull stud P is due to the spring force of the compression coil spring 86, and the stopper ball 85 can be buried in the ball hole against the spring force of the compression coil spring 86. The tool T can be attached to and detached from the tool pot 80 by pushing or pulling the tool T in the axial direction, that is, in the vertical direction.
[0023]
In addition, a wide recess 87 having a flat bottom surface that is parallel to each other in a diametrically opposed position is formed on the outer peripheral surface of the tool pot main body 81, and the recess 87 on the small diameter hole 83 side. A transverse groove 88 is formed in a direction perpendicular to the horizontal direction.
The gripping device 32 of the tool magazine 20 includes plate-shaped gripping claws 35 and 35 projecting outwardly from the endless chain 31 having an oval shape and parallel to each other. It fits into the recesses 87, 87 of the pot body 81.
[0024]
  As shown in FIGS. 3 and 4, in the tool lifting device 40, a hydraulic cylinder 41 is attached on the top plate 24 in the tool magazine 20, and the operating direction of the hydraulic cylinder 41 is the same as the opening 34 a of the outer wall portion 34. This is a direction connecting the tool gripping / releasing position of the tool exchange arm device 70 (that is, the same X-axis direction as the opening 24a of the top plate 24). The base end portion of the connecting arm 42 is fitted to the fork-like tip portion 41 a of the piston rod of the hydraulic cylinder 41 and pivotally attached, and the tip end portion of the connecting arm 42 refracted into a letter-shape is the opening 24 a of the top plate 24. It is pivotally attached to a thick plate-shaped gripping part main body 44 (the gripping part 43 will be described later) having a width that can be inserted into the head.
  As will be described later, the grip portion 43 is next attached to the main spindle from the tool change position retracted into the tool magazine 20 shown in FIG. 3 to the tool grip / release position of the tool change arm device 70 advanced as shown in FIG. The tool pot of the tool is gripped and moved upward while moving diagonally upward. On the contrary, the tool pot in which the used tool is stored is moved backward from the tool gripping / release position to the tool replacement position. The gripping portion 43 is configured to grip the tool pot while moving forward and upward from the tool replacement position, moving back and down after tool replacement, and returning to the tool replacement position again.
[0025]
The grip portion 43 will be described. As shown in FIGS. 4 to 7, a drooping portion is formed at each of the front end portion and the rear end portion of the thick plate-shaped gripping portion main body 44, and the drooping portion on the front end side is gripped. An interpolating guide surface portion 45 for interpolating the guide rail 36 lacked in the opening portion 34 a at the retracted position of the portion 43, and the hanging portion on the rear end side is an engaging claw that can engage with the lateral groove 88 of the tool pot 80. 46. A groove portion 47 in the X-axis direction into which the distal end portion of the connection arm 42 is inserted is formed at the center of the rear portion of the grip portion main body 44, and the connection arm 42 and the grip portion 43 are connected to each other by a connection arm inserted into the groove portion 47. The distal end portion of 42 is pivotally attached to the grip portion main body 44 by a pivot 48.
[0026]
In the gripping part main body 44, two guide holes 49, 49 in the X-axis direction are formed in parallel by opening rearward, and the tip of the guide hole 49 becomes a small-diameter hole part with a stepped part. 44 is open on the front side. The plunger 50 slides into the guide hole 49, and the guide rod 51 extending from the front end of the plunger 50 protrudes from the small diameter hole portion, and at the protruding end is a plate-like gripping claw 35 in the gripper 32 of the tool magazine 20. The plate-shaped gripping claws 52 are suspended and attached by a bracket 53 so as to face the gripping claws 35 of the gripper 32. That is, the gripping claws 52, 52 of the guide rods 51, 51 are opposed to the plate-shaped gripping claws 35, 35 in the gripper 32 positioned at the opening 34 a of the outer wall portion 34 of the tool magazine 20.
[0027]
A compression coil spring 54 in which a guide rod 51 is wound between the step portion and the front end surface of the plunger 50 is fitted in the guide hole 49, and the guide rod 51, that is, the gripping claw 52 is caused by the spring force. The bracket 53 is provided with a stopper 55 that is biased toward the engaging claw 46 and sandwiches the tool pot main body 81 so as to face the engaging claw 46 in a state in which the tool pot 80 is gripped and transferred.
[0028]
The plate cams 61 and 62 in the tool lifting / lowering device 40 sandwich the both side surfaces of the gripping portion main body 44 and guide the forward and backward movement of the gripping portion 39 by the hydraulic cylinder 41 between the tool magazine 20 and the tool changing arm device 70. The base is fixed to the top plate 24 of the tool magazine 20 and is erected in parallel. Below the plate cams 61, 62, the gripping claws 52, 52 are not retracted from a predetermined position even when the gripping portion main body 44 is in the last retracted position, that is, in the opening 34 a of the outer wall portion 34 of the tool magazine 20. A stopper 56 that abuts against the bracket 53 is provided so as not to abut against the tool pot 80 that is positioned.
[0029]
Two inclined cam grooves 61a and 61b are formed in parallel on the inner surface of the plate cam 61 that faces the plate cam 62, and rises from the rear toward the front, and the upper ends of the inclined cam grooves 61a and 61b. The portions are horizontal stopper groove portions 61c and 61d, and the lower end portion is continuous with the common horizontal groove portion 61e. Similarly to the plate cam 61, inclined cam grooves 62a and 62b, horizontal stopper groove portions 62c and 62d, and a horizontal groove portion 62e are also formed on the inner surface of the plate cam 62. However, the inclined cam grooves 61 a and 61 b of the plate cam 61 and the inclined cam grooves 62 a and 62 b of the plate cam 62 are parallel to each other, but the interval between the inclined cam grooves 62 a and 62 b of the plate cam 62 is the inclination of the plate cam 61. It is narrower than the interval between the cam grooves 61a and 61b, and the X-axis direction positions of the four members are different.
[0030]
Furthermore, the groove depth in the Z-axis direction of the inclined cam grooves 61a and 61b of the plate cam 61 is different, and the groove depth of the inclined cam grooves 62a and 62b in the plate cam 62 is different. Since the driven rollers 63a, 63b; 64a, 64b, which will be described later, are engaged with the inclined cam grooves 61a, 61b; Moved horizontally.
[0031]
  Then, driven rollers 63a, 63b and 64a, 64b corresponding to the positional relationship in the X-axis direction of the inclined cam grooves 61a, 61b and the inclined cam grooves 62a, 62b are provided on both side surfaces of the grip portion main body 44, and the driven rollers 63a. 63b and 64a, 64b engage with the corresponding inclined cam grooves 61a, 61b; 62a, 62b.
  The tool changing arm device 70 stands upright on the base 1, and the center of the swivel arm 72 is attached to the top of an operating shaft 71 that is moved up and down by a driving device (not shown). A gripping claw 73 that engages with the groove F is attached.
[0032]
The operation / action of the automatic tool changer will be described.
In the tool magazine 20, each gripper 32 holds a tool pot 80 holding the tool T downward by gripping claws 35, 35 engaged with the recesses 87, 87. When the servo motor 27 is driven under the control of the control device 3, the shaft 25, that is, the sprocket 28 rotates, whereby the endless chain 31 rotates, and the tool pot 80 held by the gripper 32 is It is guided by the guide rails 36, 36 and swivels without disengaging outward, and the tool T also turns integrally.
[0033]
The tool pot 80 of the tool Tn used for the next machining reaches a position where the tool pot 80 is engaged with the grip portion 43 in the retracted position. That is, the outer peripheral surface of the tool pot main body 81 faces the interpolation guide surface portion 45 of the grip portion 43, and the lateral groove 88 is engaged with the engagement claw 46 of the grip portion 43 from the lateral direction, and the servo motor 27 is stopped. The
Next, in the tool lifting / lowering device 40, when the hydraulic cylinder 41 is operated under the control of the control device 3, the piston rod in the retracted state protrudes and the connecting arm 42 moves forward, the gripping portion main body 44 in the retracted position is driven. The rollers 63a and 63b; 64a and 64b are guided by sliding along the horizontal grooves 61e and 62e, and advance in the horizontal direction.
[0034]
Then, the tool pot 80 is pushed by the engaging claw 46, and the concave portions 87 and 87 of the tool pot 80 are disengaged from the gripping claws 35 and 35 of the gripper 32, and the grip portion 43 is positioned at a fixed position by the stopper 56. The tool pot main body 81 is sandwiched between the engaging claw 46 and the stopper 56. The compression coil spring 54 extends due to the advancement of the grip portion main body 44, that is, due to the relative displacement between the grip portion main body 44 and the plunger 50, but even if it is sandwiched between the engagement claw 46 and the stopper 56, Leave the spring force in the compressed state.
[0035]
Further, since the connecting arm 42 moves forward by the operation of the hydraulic cylinder 41, the gripping portion 43 keeps gripping the tool pot 80 on which the tool Tn is mounted with the engaging claw 46, the stopper 56, and the gripping claws 52, 52. , Keeps moving forward out of the opening 34a.
At that time, since the base end of the connecting arm 42 is pivotally mounted and freely rotatable, the driven roller 63a is in the inclined cam groove 61a, the driven roller 63b is in the inclined cam groove 61b, and the driven roller 64a is in the inclined cam groove. The driven roller 64b slides in engagement with the inclined cam groove 61b, and the driven rollers 63a, 63b; 64a, 64b reach the stopper groove portions 61c, 61d; 62c, 62d, respectively, and stop. Accordingly, the gripping portion 43, that is, the tool Tn, rises obliquely with advance and reaches the tool gripping / release position of the tool changing arm device 70.
[0036]
Since the inclined cam grooves 61a, 61b; 62a, 62b have different X-axis direction positions and Z-axis direction groove depths, the grip portion main body 44 is advanced while receiving force at four points. Therefore, in the forward movement, the inclination of the gripping portion 43 is prevented, the horizontal grooves 61e of the driven rollers 63a, 63b enter the inclined cam grooves 61a, 61b, respectively, and the horizontal cam portions 62e of the driven rollers 64a, 64b enter the inclined cam grooves 62a, Each approach to 62b is prevented from being erroneously performed.
[0037]
On the other hand, in the machining center, one process is completed, the column 11 is moved to the central position by the Z-axis feed servomotor 15, the feed base 9 is moved to the retracted position by the X-axis feed servomotor 14, and the spindle head 13 is moved to the Y-axis. It is sent to the lowered position by the axis feed servomotor 16 respectively. That is, the used tool To reaches the tool gripping / releasing position of the tool changing arm device 70.
[0038]
Therefore, in the tool change arm device 70, the drive shaft 71, that is, the swivel arm 72 is rotated, that is, the swivel arm 72 is swung after the operation shaft 71, that is, the swivel arm 72 is raised. Then, the gripping claws 73 and 73 engage with the groove rods F of the tools Tn and To. Next, when the operating shaft 71, that is, the swivel arm 72 is lowered, the used tool To that has already been released from the main shaft 18 is pulled out from the main shaft 18 and is used for the next processing held in the tool pot 80. Tn is extracted from the tool pot 80. Then, the reverse rotation of the operation shaft 71, that is, the reverse swing of the swivel arm 72 gripping the tools To, Tn with the grip claws 73, 73 is performed, and the tool To is in a coaxial line relationship with the empty tool pot 80, The tool Tn is coaxial with the main shaft 18.
[0039]
Subsequently, when the operating shaft 71, that is, the turning arm 72 is raised, the tool Tn is mounted on the main shaft 18 and the tool To is held in the tool pot 80. Further, when the operation shaft 71 is rotated in reverse, that is, the revolving arm 72 is reversed, the gripping claws 73 and 73 are disengaged from the respective groove rods F of the tools Tn and To, and the revolving arm 72 is brought into the original position.
[0040]
In the machining center, the feed base 9, the column 11 and the spindle head 13 are appropriately fed by an X-axis feed servo motor 14, a Y-axis feed servo motor 16 and a Z-axis feed servo motor 15, respectively. Then, the next machining is performed on the workpiece W by the tool Tn that is rotationally driven by the spindle driving motor 17 via the spindle 18. At that time, the workpiece W is positioned on the workpiece jig 5 and clamped by the clamp arm 7 operated by the hydraulic cylinder 6. The replacement of the workpiece W is sequentially performed by releasing / clamping the clamp arm 7, lowering / raising the workpiece jig 5, and loading / unloading of the workpiece W by the workpiece conveyance device 4.
[0041]
On the other hand, in the tool elevating device 40, when the hydraulic cylinder 41 is operated under the control of the control device 3, the piston rod is retracted, and the connecting arm 42 is retracted, the gripping portion 43 is in the tool pot 80 in which the tool To is mounted. Is retracted while being held by the engaging claw 46, the stopper 56 and the holding claws 52, 52. Then, the driven rollers 63a, 63b; 64a, 64b are separated from the stopper groove portions 61c, 61d; 62c, 62d, the driven roller 63a is in the inclined cam groove 61a, the driven roller 63b is in the inclined cam groove 61b, and the driven roller 64a is in the inclined cam. The driven roller 64b slides in the groove 62a by engaging with the inclined cam groove 61b, and each driven roller slides in the horizontal groove portions 61e and 62e. Accordingly, the gripping portion 43, that is, the tool To descends obliquely and retracts.
[0042]
When the gripping portion 43 continues to retreat inward from the opening 34a, the bracket 53 first comes into contact with the stopper 56, the retraction of the gripping claws 52, 52 and the plunger 50 is prevented, and the gripping portion 43 stops at a fixed position. Only the part main body 44 moves backward against the spring force of the compression coil spring 54. At that time, the tool pot body 81 is pushed back by the interpolation guide surface 45. As a result, the tool pot main body 81 is separated from the stopper 55, and the recesses 87, 87 of the tool pot 80 are disengaged from the gripping claws 52, 52 of the gripping portion 43, while the tool pot 80 held by the tool Tn is gripped and empty. The tool pot 80 that is engaged with the gripping claws 35 of the gripper 32 of the tool magazine 20 and holds the tool To is gripped by the gripper 32.
[0043]
In this case, when the gripper 32 is determined for each tool T, the servo motor 27 is driven by the ascending control device 3 to drive the shaft 25 prior to delivery of the tool pot 80 holding the tool To. That is, when the sprocket 28 rotates, the endless chain 31 rotates and reaches a position where a predetermined empty gripper 32 is engaged with the grip portion 43 in the retracted position.
[0044]
【The invention's effect】
In the automatic tool changer according to the present invention, the tool pot holding the tool is moved up and down in the inclined direction between the tool magazine and the tool changer arm device, so that the tool can be moved relative to the lower tool magazine. The tool change position with respect to the spindle by the exchange arm device can be increased. Accordingly, it is possible to omit or reduce the elevation or lowering of the spindle or spindle head for tool delivery by the tool exchange arm device. As a result, the cycle time of the tool exchange is shortened and the working efficiency is improved.
Moreover, since the trouble is not caused by lowering the position of the tool magazine, the tool magazine can be installed under the bed without increasing the bed, and the installation area of the machining center can be reduced.
[0045]
  The cam groove is a pair of two on both sides, and the position of the inclined area of the cam groove in the moving direction of the gripping part is different, so that the inclination of the gripping part is prevented in advance, and the cam groove is inclined from the horizontal area of the driven roller. It is prevented that the entrance to each of the areas is mistakenly performed, and the horizontal posture of the grip portion is maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a machining center provided with an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a machining center according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional front view of an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional front view of the tool lifting device of the automatic tool changer according to the embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional front view of a tool pot and a gripping portion of the tool lifting device of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
FIG. 8 is a front view of a machining center provided with an automatic tool changer according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 base 2 portal bed
3 Control device 4 Workpiece conveying device
5 Workpiece jig 6 Hydraulic cylinder
7 Clamp arm 8 Guide
9 Feeding base 10 Information
11 Column 12 Information
13 Spindle head 14 X-axis feed servo motor
15 Z-axis line feed servo motor 16 Y-axis line feed servo motor
17 Spindle drive motor 18 Spindle
20 Tool magazine 23 Stand
24 Top plate 24a Opening
25 and 26 axes 27 Servo motor
28 Sprocket 29 Bearing
30 Sprocket 31 Endless chain
32 Gripper 33 Support pin
34 outer wall 34a opening
35 gripping claw 36 guide rail
40 Tool lifting device 41 Hydraulic cylinder
41a Fork tip 42 Connecting arm
43 Gripping part 44 Gripping part body
45 Interpolation guide surface 46 Engaging claw
47 Groove 48 Axis
49 Guide hole 50 Plunger
51 Guide rod 52 Grip claw
53 Bracket 54 Compression coil spring
55 Stopper 56 Stopper
61, 62 Plate cam
61a, 61b; 62a, 62b inclined cam groove
61c, 61d; 62c, 62d Horizontal stopper groove
61e, 62e Horizontal part
63a, 63b, 64a, 64b driven roller
70 Tool change arm device 71 Actuating shaft
72 swivel arm 73 gripping claw
80 Tool pot 81 Tool pot body
82 Taper hole 83 Small diameter hole
85 Stopper ball 86 Compression coil spring
87 Recess 88 Horizontal groove
T tool S taper shank
F Groove P Pull stud
W Workpiece

Claims (2)

割出し回転駆動される無端条体と、工具が軸線方向に押入・引張りにより着脱され得るようになっている工具ポットと、無端条体から外方に突出し、工具ポット本体に離脱可能に係合し、工具ポットを保持する把持爪を備え、無端条体に列設された複数の把持器とを備えた工具マガジン、軸線方向の往復移動と軸線回りの回転との駆動がされ、両端に工具を把持する把持部をもつ旋回腕を備えた工具交換腕装置、及び工具マガジンと工具交換腕装置との間に設けられた工具昇降装置から構成され;
工具昇降装置は、工具マガジンにおける工具交換位置と工具交換腕装置の工具把持・解放位置とを結ぶ方向に設けられ、工具マガジン側から工具交換腕装置の工具把持・解放位置側に向う水平域とそれに続く上昇傾斜域をもつ案内カム溝が形成された案内カムと、案内カム溝に係合した従動子を備え、案内カム溝に沿って移動可能に設けられ、工具ポットに係合する係合子が形成された工具ポットを保持する把持部と、工具ポット把持部本体がリンクを介して連結されている往復動駆動手段とを具備していることを特徴とする自動工具交換装置。
An endless strip driven by indexing rotation, a tool pot in which the tool can be attached and detached by pushing and pulling in the axial direction, and projecting outward from the endless strip, releasably engaged with the tool pot body A tool magazine having a gripping claw for holding a tool pot, and a plurality of grippers arranged in an endless strip, driven by reciprocation in the axial direction and rotation around the axis. A tool changing arm device having a swivel arm having a gripping part for holding the tool, and a tool lifting device provided between the tool magazine and the tool changing arm device;
The tool lifting device is provided in a direction connecting the tool change position in the tool magazine and the tool gripping / releasing position of the tool changing arm device, and has a horizontal region extending from the tool magazine side to the tool gripping / releasing position side of the tool changing arm device. A guide cam formed with a guide cam groove having a rising inclination area that follows, and a follower engaged with the guide cam groove, and is provided so as to be movable along the guide cam groove and engages with a tool pot. An automatic tool changer comprising: a holding part for holding a tool pot in which a tool pot is formed; and reciprocating drive means to which a tool pot holding part body is connected via a link.
案内カムが把持部の両側に対向して設けられ、各案内カムのカム溝は平行して2本一対となり且つそれらの4本のカム溝は工具ポット把持部本体の進退方向及び進退方向と直交する方向の位置がずれている請求項1に記載の自動工具交換装置。  Guide cams are provided on opposite sides of the gripping portion, and the cam grooves of each guide cam form a pair of two in parallel, and these four cam grooves are orthogonal to the forward / backward direction and the forward / backward direction of the tool pot gripping portion main body. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the position in the direction of movement is shifted.
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