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、更にカム溝の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
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional machining center, since it is desired to reduce the height of the
[0004]
The lowering / raising of the
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
[0014]
On the upper surface of the
[0015]
The
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, a
In the
[0017]
An
The
[0018]
At the outer peripheral edge of the
Accordingly, the guide rails 36, 36 prevent the
[0019]
In the guide rails 36 and 36, an opening 34a through which the
[0020]
Here, the
[0021]
When the tool T having the groove F is held in the
[0022]
The engagement of the
[0023]
In addition, a
The
[0024]
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
As will be described later, the
[0025]
The
[0026]
In the gripping part
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
Two
[0030]
Furthermore, the groove depth in the Z-axis direction of the
[0031]
Then, driven
The tool changing
[0032]
The operation / action of the automatic tool changer will be described.
In the
[0033]
The
Next, in the tool lifting / lowering
[0034]
Then, the
[0035]
Further, since the connecting
At that time, since the base end of the connecting
[0036]
Since the
[0037]
On the other hand, in the machining center, one process is completed, the
[0038]
Therefore, in the tool
[0039]
Subsequently, when the operating
[0040]
In the machining center, the
[0041]
On the other hand, in the
[0042]
When the gripping
[0043]
In this case, when the
[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
3
5
7
9 Feeding
11
13
15 Z-axis line feed servo motor 16 Y-axis line feed servo motor
17
20
24
25 and 26
28
30
32
34 outer wall 34a opening
35
40
43
45
47
49
51
53
55
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
72
80
82
85
87
T tool S taper shank
F Groove P Pull stud
W Workpiece
Claims (2)
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.
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