JP3695090B2

JP3695090B2 - Automatic tool changer for machine tools

Info

Publication number: JP3695090B2
Application number: JP26732397A
Authority: JP
Inventors: 康廣岡田; ▲けん▼伍吉岡; 文夫坂本; 秀和平野; 武西嘉山
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH1199431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークと対面する工具主軸の先端に複数の工具を選択的に装着する工作機械における自動工具交換装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
工作機械に使用される自動工具交換装置は交換時間を短縮するためにこれまで幾多の改良がなされてきた。この目的に沿う改良では、交換アームを駆動する駆動機構を例えば特開平５−１０４３７７号公報に記載されるようなカム機構を採用することにより、交換アームの進退動作と旋回動作を途切れのない連続運動として与えるようにして高速化を図っている。
【０００３】
前述の目的に沿う改良の他のアプローチは、旋回動作を高速化するために交換アームを短くすることによりなされ、特開平８−３９３８１号公報にその詳細が記述されている。この従来技術においては、工具交換がなされる時の新工具を保持するソケットと工具主軸との軸心間距離を接近させることにより、交換アームの短縮を可能としている。軸心間距離を接近させるため、同公報に開示の従来技術に置いては、交換アームを支持するアーム支持軸とカム式駆動機構により回転および軸方向移動されてこれらの運動をアーム支持軸に伝えるアーム駆動軸を上下方向に離間した位置で平行に配置し、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジンとの間に位置するアーム支持軸のサポート部の工具主軸とマガジンを結ぶ方向の幅を狭くし、これにより前記アーム駆動軸およびカム式駆動機構を内蔵するハウジング部が前記サポート部よりも広い従来通りの幅を取れるようにしている。
【０００４】
また、従来の一般的な自動工具交換装置においては、工具マガジンは複数の工具を工具主軸と平行または直角方向に向けた状態で機械後方の工具交換位置に在る主軸ヘッドの一側に並行配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平８−３９３８１号公報に記載される従来の工具交換装置においては、アーム支持軸を支持する幅の狭いサポート部とアーム駆動軸およびカム式駆動機構を内蔵する幅の広い駆動部とを上下方向に離間する必要があり、この結果交換アーム装置の構成が複雑となり製造コストが上昇する。
【０００６】
従って、本発明の主たる目的は、構造が簡単な交換アーム装置でも交換アームを短くでき、これにより工具交換時間を短縮可能とすることである。
また、上述したように工具マガジンを機械の後方の交換位置に復帰した主軸ヘッドと並行配置するものでは、オペレータは工具マガジンに貯蔵する工具を変更する場合、機械の前面から機械の側面へ移動しなければならない。この欠点は、多数の工作機械が狭い間隔で並置されるような自動加工システムにおいては、工具マガジン上の工具を変更する場合、オペレータが隣接する機械間に入り込まなければならず、危険を伴う。またこのような自動加工システムにおいて各工作機械の工具マガジンへ工具を供給する機構付きの自走台車が多数の機械の前面を走行するようにされる場合では、自走台車の走行経路が複雑になるばかりでなく工具供給機構の構成も複雑となる。
【０００７】
従って、本発明の他の目的は、機械の前面側からオペレータまたは自走台車上の工具供給機構が工具マガジンへ工具を取付けあるいは取外しできるようにした工具交換装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した従来装置の課題および本発明の目的は、下記のように構成される手段により解決される。請求項１に係わる自動工具交換装置においては、工具主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドを前記工具主軸の軸線と直交する方向に移動可能にベース上に案内する形式の工作機械において、両端に一対の工具把持部を有する交換アームが固定されたアーム軸をハウジングの一端から突出すると共にこのハウジング内に前記アーム軸を回転および軸方向移動させる駆動機構を内蔵する交換アーム装置と、多数の工具を取出し可能に貯蔵する工具マガジンと、この工具マガジン上の選択された一つの工具を前記工具主軸と平行で前記交換アームにより把持できる交換位置へ搬送し逆に工具主軸から前記交換アームにより取外された工具を前記交換位置で前記交換アームから受領して前記工具マガジンへ返却する中間搬送装置とを備え、前記アーム軸を前記工具主軸と平行としかつ前記交換アーム装置の前記ハウジングを前記交換位置にある前記主軸ヘッド上の前記工具主軸に対してその軸線方向の前方に位置させるように前記交換アーム装置を配置し、前記ベースには前記工具主軸の前方でワークを支持するワークサポートを前記主軸ヘッドの前記移動方向と直角でかつ前記工具主軸の軸線とも直角な方向に移動可能に案内し、前記交換アーム装置をそのハウジングが前記ワークサポートと並行関係となるように前記ベース上に配置し、前記ベースは上面部と上下方向に延出する垂直前面部とを有し、前記ベースの上面部には前記主軸ヘッドが前記工具主軸を水平に支持した状態で前記工具主軸の軸線と直角な水平の第１方向および前記工具主軸の軸線方向と一致する水平の第２方向に移動可能に案内され、前記ベースの垂直前面部には前記工具主軸の前方でワークを支持するワークサポートが前記第１および第２方向の何れにも直角な第３方向に上下動可能に案内され、前記交換アーム装置と前記工具マガジンを前記工具主軸の前方でかつ前記第１方向における前記ワークサポートの一側で並行配置する。
【０００９】
この構成によれば、駆動機構を内蔵するハウジングが交換位置に在る工具主軸の前方に位置されるので、交換位置に在る工具主軸上の工具と前記中間搬送装置上の工具との軸心間距離を短縮でき、この結果高速旋回できる短い交換アームの使用が可能となる。
また、ワークサポートと交換アーム装置との間には常時加工動作の妨げとならない所定の間隔が維持され、ワークサポート上に交換アーム装置を設置する場合の弊害が排除される。
さらに、自動工具交換装置を含めた機械全体の背丈が低くなり、大量生産工場現場での良好な配置見通しを確保できる。また、工具マガジンがワークサポートと並行で工作機械の前面側に配置されるので、工具マガジンへ新たに貯蔵する工具の供給および使用済工具の取出しは工作機械の前面側から行うことができる。
【００１２】
請求項２に係わる自動工具交換装置においては、工具マガジンには複数の工具を工具主軸の前端に装着されている工具と平行かつ同一の向きに保持させ、工具マガジンの背面側から工具を取出しあるいは返却できるように中間搬送装置を構成する。この構成により、従来装置のように工具マガジンの前面側から工具の取出し／返却させるように中間搬送装置を構成しなくてもよいので、機械の前面側に設けた工具マガジンと搬送アームが旋回する面内にある機械の後方の交換位置との間で工具を搬送する中間搬送装置の構成が簡素化される。
【００１３】
また、請求項３に係わる自動工具交換装置においては、工具を工具主軸への取付形態と同一形態で着脱可能に保持できるソケットを中間搬送装置に設け、機械の左右方向にソケットを移動する左右位置決機構上にソケットを上下移動する上下位置決機構を積層し、さらに、工具マガジン側の位置と機械の後方の交換アームの旋回面内にある交換位置との間でソケットを前後移動する前後位置決機構を前記上下位置決機構上に積層して中間搬送装置を構成する。
【００１４】
この構成によれば、中間搬送装置の取付けは左右位置決機構のみをその支持部材に取付けることにより行えるので簡単となり、また、機械の左右方向に幅の狭い工具マガジンに組合わせて中間搬送装置を使用する場合、ソケットを移動する距離が短い位置決機構の順に積層されるようにしたので、各位置決機構の運動が円滑となる。
【００１５】
さらに、請求項４に係わる自動工具交換装置においては、この交換装置を構成する交換アーム装置，工具マガジンおよび中間搬送装置を単一の基板に固定して交換装置全体を単一のユニットとして構成する。これにより、組付け時における工作機械本体と工具交換装置との相対的位置合わせは工作機械本体に対して基板を位置合わせするのみで簡単となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明による自動工具交換装置を備えた工作機械の平面図，正面図および右側面図をそれぞれ示す図１，図２および図３において、１０は機械本体ＭＴＢのベースを示し、このベース１０は、後述する可動体を案内する前後方向に若干長い直方体状のブロック部と、工作機械に附属される補助機器を載置するために前記ブロック部の図１における右側に一体形成され図３で最も良く理解できるように後部から前部にかけて階段状に順次高さが低くなる補器取付部１０ｃからなる。補助機器を床面設置とする別置形態の場合では、補器取付部１０ｃは不要である。従って、以下の説明においては、特に補器取付部１０ｃと言及しない限り、前記ブロック部を単にベース１０と称する。
【００１７】
前記ベース１０の上面部１０ａには、機械の前後方向であるＺ方向に離間した位置でこのＺ方向と直交する水平のＸ方向に延びる一対のガイドレール１１が固定されている。Ｘ軸スライド１２は前記ガイドレール１１上を走行するベアリングブロック１３ａ〜１３ｄを下面に固定し、前記ガイドレール１１に沿ってＸ方向に移動可能に案内されている。ベース１０上に固設したサーボモータ１４は、送りネジ１５およびＸ軸スライド１２の下面に固着したナット１５ａ（図４参照）を介して、Ｘ軸スライド１２を水平のＸ方向に移動する。
【００１８】
Ｘ軸スライド１２上にはガイドレール１１と直交する水平のＺ方向に延びる一対のガイドレール１８がＸ方向に離間して固定され、主軸ヘッド２０はその下面の４隅に固着したベアリングブロック１９ａ〜１９ｄを介してガイドレール１８上を走行可能である。図３に示されるように、サーボモータ２１は、ガイドレール１８の間においてＸ軸スライド１２上に固定され、図略の送りネジおよび主軸ヘッド２０の下面に固定されたナット２３を介して、主軸ヘッド２０をＺ方向に移動する。
【００１９】
主軸ヘッド２０は、一対のガイドレール１８の中間位置において工具主軸２５をＺ方向に延びる水平軸線の周りに回転自在に支持している。工具主軸２５の先端には、図７に示される工具Ｔのテーパ状のシャンクＴｓを着脱可能に受容し固定する図略の工具受入穴およびクランプ機構が設けられている。工具主軸２５の先端部を包囲および軸受する主軸ハウジング２６は、概ね円筒状の外周形状をなし、このハウジング２６の外周を所定の環状空間を有して包囲する切屑回収用の固定カバー２７が主軸ヘッド２０に固定されている。固定カバー２７内にはこれに対してテレスコピックに伸縮する可動カバー２８が設けられ、主軸ヘッド２０上に載置固定したサーボモータ２９により、図略の送りネジおよびナット機構を介して、可動カバー２８の伸縮位置を制御可能である。公知のエアー給送器３０は、カバー２７，２８内に負圧を発生して切屑を吸引し、フレキシブル管路３１を介して工作機械の後部に設置した集塵機３２へ給送するために、主軸ヘッド２０上に設置されている。
【００２０】
図４に示すように、ベース１０は、その横方向（Ｘ方向）の中央部において上面と直角な垂直前面部１０ｂが形成されている。この垂直前面部１０ｂには、Ｘ方向に離間した左右位置で上下１対をなす計４個のベアリングブロック３５ａ〜３５ｄが固設され、これにより左右一対のガイドレール３６が上下方向であるＹ方向に案内されている。左右一対のガイドレール３６は、ワークサポート本体３７の前記垂直前面部１０ｂと対向する面に固着されている。一対のガイドレール３６は、ベース１０の熱変形による影響を最小とするために、主軸ヘッド２０がベース１０の上面部１０ａにおける左右（Ｘ）方向の中央位置に位置決めされる状態において、工具主軸２５の水平軸線を含む垂直面に関して対称位置となるように配置されている。
【００２１】
ワークサポート本体３７の前記ガイドレール３６取付面と反対の前面部には、ナット３８が固定され、これに螺合する送りネジ３９が減速機付サーボモータ４０により回転される。このモータ４０は、アーチ状のブラケット４１のトップ部に固定され、このブラケット４１の両端脚部がベース１０の垂直前面部１０ｂに固定されている。モータ４０が駆動される時、ワークサポート本体３７がＹ方向に移動され、このワークサポート本体３７と共に上下動するワークＷは、ベース１０の上面部１０ｂで直交するＸおよびＺ方向に水平移動する工具主軸２５上の工具Ｔに対して相対的に直交３次元方向に位置決めされる。
【００２２】
ワークサポート本体３７の上端部は外周円筒状のカップ部３７ａが形成され、その円筒空間内に第１割出機構４４が内蔵されている。この割出機構４４は、円筒空間内にこれと同心にＬ字状の第１割出体４５の下面から垂下する中空軸４５ａと、中空軸４５を垂直軸線４７の周りに旋回割出し可能に支持する軸受４６と、この軸受４６の下方においてカップ部３７ａ内面に固定のステータコイルおよび中空軸４５ａ外周に固定のローターからなる割出用のビルトインサーボモータ４８とを含む。軸受４６の上位で中空軸４５ａの外周に締まり嵌め常態にある締付リング４９は、液圧が導入される時のみその内周を拡径してモータ４８による第１割出体４５の旋回割出し動作を許容するように構成されている。
【００２３】
Ｌ字状第１割出体４５の偏心垂直部４５ｂは、第１割出体４５の垂直旋回軸線４７と同一の垂直面内で直交する水平軸線５２の周りで旋回割出可能な円盤状の第２割出体５３を内蔵している。また、垂直部４５ｂは、第２割出体５３を旋回割出しおよび位置決めするために、第１割出機構４４と類似構成の第２割出機構５４を内蔵している。Ｔ字状のクランパ５５は、その中心の水平軸部が第２割出体５３の円筒軸部に内蔵した液圧シリンダ５６と結合され、このシリンダ５６によりクランプ位置とアンクランプ位置に位置決めされる。
【００２４】
ワークＷを取付るパレットＰは、クランパ５５がその長手方向をＸ方向に水平にした状態でアンクランプ位置にある時そのＴスロット内にクランパ５５を挿入してクランパ５５に支持され、クランパ５５のクランプ位置ではその底面が第２旋回体５３上の図略のシート片に着座されてクランプされる。従って、第１割出機構４４および第２割出機構５４の動作を適宜組み合わせることにより、パレットＰへの取付面を除くワークＷの全ての面および箇所を工具主軸２５に取り付けた工具Ｔに向けて加工することができる。
【００２５】
第１割出機構４４の中空軸４５ａ内の軸方向円筒空間には、第２割出機構５４のビルトインモータへの給電線（図略）や第１および第２割出機構４４，５４の締付リング４９の拡径液圧室（図略）への供給管路（図略）、更には、クランパ５５作動用の液圧シリンダ５６への供排管路（図略）が通過している。これら給電線および管路は、ワークサポート本体３７の側面に開口する図略の取出口から外部へ取り出され垂下されるが、サポート本体３７が上下運動のみ遂行するので、水平移動部材から給電線および管路を取り出す場合に往々にして起こりうる固定部との摺接による給電線および管路の損傷を解消できる利点がある。
【００２６】
ベース１０の前記垂直前面１０ｂの左右方向両側は、左端面部１０ｇを除いて、ベース１０の上面から下面に向かって傾斜面１０ｓが形成されている。また、ベース１０の前側上部で垂直前面部１０ｂの中央を前後方向に通るブリッジ部１０ｊの両側面は、上部から下方に向かうにつれて左右方向に広がるように傾斜して前記傾斜面１０ｓに相関接合している。
【００２７】
前記ベース１０の前面は、図１から理解されるように、前記ワークサポート本体３７のカップ部３７ａの中心を通って左右方向に横切る接合面１０ｔが形成されている。より詳しくは、この接合面１０ｔは、カップ部３７の左側においては、左端面部１０ｇ、カップ部３７ａの左側にある前記ブリッジ部１０ｊの斜面およびこれら間にあるベース１０の水平底部１０ｕの各最前面を含み、またカッブ部３７ａの右側においては、カップ部３７ａの右側にあるブリッジ部１０ｊの最前端面および傾斜部１０ｓの下端にある水平底部１０ｕの各最前端面を含む。
【００２８】
ベース１０にはフロント部材６０が前記接合面１０ｔと突き合わせ形態で接合されるように図略の複数のボルトにより着脱自在に固定されている。詳述すれば、フロント部材６０は、ベース１０の左端面部１０ｇ，左側の傾斜部１０ｓ，この傾斜部の下端に延びる水平底部１０ｕ，中央ブリッジ部１０ｊ，右側傾斜部，この傾斜部の下端に延びる水平底部１０ｕにそれぞれ対応し面接する部分を有する。これにより、中央ブリッジ部１０ｊの左右両側の各々には、図４で見るときＶ字状をなす切屑収集空間ＣＰが形成されている。
【００２９】
各切屑収集空間ＣＰのベース１０側の狭い底部には切屑吸入口６２が開口しており、この切屑吸入口６２はベース１０内の下部において前後方向に延びる切屑搬送通路６３に通じている。この搬送通路６３は、ベース１０の後部に導かれ、これから図略の管路を介して集塵機３２に通じている。各搬送通路６３の前記吸入口６２の近辺には、公知のエアー給送器６４が設けられ、この給送器６４は圧縮空気を後部側に噴出することにより、切屑収集空間ＣＰの底部に落下する切屑を搬送通路６３内へ吸引するようになっている。
【００３０】
図４に示すように、ベース１０の中央ブリッジ部１０ｊおよびこれに対応するフロント部材６０の中央ブリッジ部６０ｊはワークサポート本体３７のカップ部３７ａ外周を微小隙間を有して包囲しており、これらの上端円周部にはリング状のシール保持環６７が固着され、この保持環６７の上端内周部にカップ部３７ａの外周にそのリップ部が摺接するゴム等の弾性材料からなるシール部材（符号省略）が保持されている。このように、シール部を円形とすることにより、ワークサポート本体３７の案内機構部および送り機構部への切屑の進入を確実にしている。
【００３１】
次に、図３および図５〜図７を参照して自動工具交換装置ＡＴＣについて説明する。工具交換装置ＡＴＣは、主として交換アーム装置８０、工具マガジン９０および中間搬送装置１００とで構成され、これらは上述した構成の機械本体ＭＴＢとは別にユニット基板７１に装架して組み立てられて単一ユニットとして完成される。交換装置ＡＴＣは、ユニット基板７１をベース１０およびフロント部材６０の右側面に複数のボルト７２により固定することにより機械本体ＭＴＢと結合される。添付図は交換装置ＡＴＣを機械本体ＭＴＢに組み付けた状態を示し、以下この組み付け状態において、交換装置ＡＴＣを詳細に説明する。
【００３２】
ユニット基板７１は、前述の中央ブリッジ部１０ｊ，６０ｊの右側に形成される切屑収集用のＶ字状空間ＣＰの右端面を定義する部材としても機能する。図５に示すように、ユニット基板７１の左側面には交換アーム装置８０がそのアーム軸８１を工具主軸２５と平行にして固設されている。アーム軸８１は、交換アーム装置８０のハウジング８２内で旋回および軸方向移動可能に支持され、ハウジング８２の前端に固定されたサーボモータ８５により駆動されるハウジング８２内蔵ののカム式駆動機構８７により旋回および軸方向移動される。アーム軸８１のハウジング８２後端面から突出する先端には、径方向の両端部に一対の工具把持部８３ａ（図２参照）を有する交換アーム８３の中央部が固着されている。
【００３３】
前記カム式駆動機構８７は、例えば前述した特開平５−１０４３７７号公報に開示されるような公知のもので、モータ８５により回転されるグロボイダルカム８７ａと、このカムの外周カム溝に係合して旋回されアーム軸８１とスプライン係合して直接回転を伝達するスパイダ部材８７ｂと、グロボイダルカム８７ａの側面に形成されたカムウエイに係合して揺動されアーム軸８１を回転と同調して軸方向移動する一対のリンク要素８７ｃとからなる。
【００３４】
カム機構により駆動される交換アーム８３の交換動作は、図５に示す原位置の起立状態において工具交換指令が数値制御装置ＮＣ（図３参照）から与えられる時、アーム８３が図２において約６０度反時計方向に旋回し、工具主軸２５上の使用済工具Ｔと図５の交換位置にある中間搬送ソケット１０１上の次期使用工具Ｔとを同時に把持し、アーム軸８１の前進により両工具を工具主軸２５，ソケット１０１から抜き出し、その後１８０度さらに旋回して両工具Ｔの位置を入れ換えてから、両工具を工具主軸２５，ソケット１０１に挿入し、その後約６０度時計方向（図２）に逆転して図示の原位置に復帰させることからなる。
【００３５】
ここで、アーム８３の交換動作自体は周知であるが、この交換装置８０においては、原位置状態でアーム軸８１がハウジング８２から工作機械の後方へ進出させている。テレスコピックなカバー装置８４は、ハウジング８２に固定した固定カバー８４ａとアーム軸８１と共に進退する可動カバー８４ｂを含み、アーム軸８１が切屑により汚染されることを防止するようにアーム軸８１のハウジング８２の後端から突出する部分を包囲している。
【００３６】
アーム軸８１駆動用カム機構８７を内蔵するハウジング８２を主軸ヘッド２０の前方に固定配置することにより、左右方向（Ｘ方向）において主軸ヘッド２０を交換アーム装置８０へより接近させることができる。つまり、
主軸ヘッド２０の交換位置は、図２及び図５より明らかなように、交換アーム装置８０のハウジング８２に対しＺ軸方向にオーバラップする位置まで交換アーム装置８０に接近させることができる。これにより、主軸ヘッド２０が図５に示す交換位置に位置決めされた状態における工具主軸２５とアーム軸８１間の距離Ｌを短くでき、この結果、交換アーム装置８０を主軸ヘッド２０と並行配置する場合に比べて、交換アーム８３の長さを短縮できる。このことは、交換アーム８３の回転速度を高めて工具交換時間を短縮することに寄与する。
【００３７】
工具マガジン９０および中間搬送装置１００は、ユニット基板７１の右側面で上下に離間して固定された一対の筐体９１ａ，９１ｂを共通の取付ベースとしている。交換アーム装置８０の取付面と反対のユニット基板７１の面で工具マガジン９０および中間搬送装置１００を取付けることにより、一方において交換アーム装置８０を主軸ヘッド２０側に接近させることができ、他方において工具マガジンおよび中間搬送装置１００が切屑から隔絶できる利点が達成される。
【００３８】
工具マガジン９０は、ユニット基板７１の右端面と直交状態でその上下端部が筐体９１ａ，９１ｂにボルト９２締めされた板部材９３で構成される。図２のように、板部材９３は複数の工具Ｔを前述したアーム軸８１と並行にそれぞれ貯蔵する左右２列の複数の工具保持穴９４を有する。各保持穴９４は、図６および図７に拡大図示されるように、逆さのダルマ穴として形成され、上位の大穴部９４ａの径は上述した工作機械で使用される全ての工具Ｔの最大径より若干大きく設定されており、一方、下位の小穴部９４ｂの径は各工具Ｔのホルダ部の工具把持溝部Ｔｍの寸法に対応して設定されている。
【００３９】
小穴部９４ｂの最下方位置には、マガジン９０の後面側からスロットが形成され、これにキー９５が嵌合されている。このキー９５はマガジン９０の前面から挿通されたビス９６により不動に固定されている。キー９５は各工具Ｔの把持部に径方向に対照的に設けたキーウエイＴｋと嵌合してマガジン９０に貯蔵される工具Ｔを所定の角度位相に保持する。
【００４０】
各工具保持穴９４の大穴部９４ａは、工具Ｔを軸方向に挿通できるようにしている。これにより、各工具Ｔは機械の前面（図３における左側）から挿入されて保持穴９４に保持され、中間搬送装置１００により把持されてマガジン９０の背面側に抜取られ、逆に中間搬送装置１００によりマガジン９０の背面側から保持穴９４に戻された工具をマガジン９０の前面側から抜取ることが可能である。
【００４１】
工作機械の前面側からマガジン９０に工具Ｔを貯蔵し或いは取外しできる利点は、上述した工作機械を図１の左右方向に複数隣接して配置しこれにより各工作機械の左右両側への作業者の接近性が損なわれる場合や、複数の工作機械の前面側に沿って工具配給用の自走車が走行する自動工具供給システムを採用する場合において、特に有利となる。
【００４２】
中間搬送装置１００は、中間ソケット１０１をＸ，ＹおよびＺ方向にそれぞれ位置決めする左右位置決機構１０２，上下位置決機構１０３および前後位置決機構１０４により主として構成される。左右位置決機構１０２は、上下の筐体９１ａ，９１ｂの背面においてマガジン９０と平行に水平に固定された上下のガイドレール１０６ａ，１０６ｂを含み、これらレール１０６ａ，１０６ｂ上を走行するガイドブロック１０７ａ，１０７ｂは、垂直方向に延びる上下ガイド杆１０８の上下端を固定支持する上下ブラケット１０９ａ，１０９ｂを一体に固定している。
【００４３】
図５に示すように、上部筐体９１ａは、ガイドレール１０６ａと平行にサーボモータ１１１を設置するとともに、送りネジ１１２の両端部を回転のみ自在に支持している。モータ１１１と送りネジ１１２は、プリーにタイミングベルトを巻装した回転伝達機構１１３により連絡されており、送りネジ１１２は上ブラケット１０９ａを固着したナット１１４を螺合している。従って、サーボモータ１１１を制御することにより、上下ガイド杆１０８を左右方向に割出し、このガイド杆１０８と左右方向は一体的に移動する中間搬送ソケット１０１を、マガジン９０上の工具保持穴９４の何れかの列に整合できる。
【００４４】
上下ガイド杆１０８は、上下位置決機構１０３を構成し、ブラケット１０９ａ，１０９ｂに両端が固定支持されたＣ字状断面の枠部材と、この枠部材内で滑走自在な滑走ピースと、枠部材の上端で回転のみ自在に支持され滑走ピースの中心に螺合する送りネジとからなる。枠部材の上端にはハウジング１１５の一端部が固着され、このハウジング１１５のオーバハングする他端部の下面にサーボモータ１１６が装架されている。ハウジング１１５は、タイミングベルトと一対のプーリーからなる回転伝達機構１１７を内蔵している。
【００４５】
上下ガイド杆１０８の滑走ピースは、前後位置決機構１０４を構成する前後ガイド杆１２０をアーム軸８１と平行な水平状態で固定している。この前後ガイド杆１２０は、その一部を破断して明示するように、前述の上下ガイド杆１０８と同様に、断面Ｃ字状枠部材１２０ａ，滑走ピース１２０ｂおよび送りネジ１２０ｃからなる。枠部材１２０ａの後端に送りネジ１２０ｃを回転するサーボモータ１２１が装架されている。
【００４６】
滑走ピース１２０ｂはソケットホルダ１２２を固着しており、このホルダ１２２には中間搬送ソケット１０１が交換アーム軸８１と平行な軸線の周りで旋回可能に支持されている。中間搬送ソケット１０１は、工具Ｔのテーパ部Ｔｓ（図７参照）を受容する図略のテーパ穴が形成されると共に図略のボールデタント機構を内蔵し、テーパ部Ｔｓで内外面を貫通する長窓Ｔｗにボールデタント機構を係合して工具Ｔを確実に保持できる。
【００４７】
前後ガイド杆１２０は、サーボモータ１１６の動作により上下動され、中間搬送ソケット１０１を工具マガジン９０の所望の一つの工具保持穴９４の小穴部９４ｂ或いは大穴部９４ａと同心高さ位置に位置決めできる。また、前後ガイド杆１２０は、サーボモータ１２１の動作により、中間搬送ソケット１０１を図５に示す交換位置，工具マガジン９０に保持される工具Ｔのテーパ部Ｔｓに嵌合する取出位置およびこの取出位置から前記テーパ部Ｔｓの長さよりも若干更に後退した割出位置の３位置へ位置決めできる。
【００４８】
前後ガイド杆１２０の枠部材１２０ｃの上面にはこれと平行に横長カムプレート１２５が留金１２６にて取付されている。カムプレート１２５は図３に示されるようにカム溝１２５ａが開口されており、このカム溝１２５ａはその長手方向位置が進むにつれて高さ位置が変化している。このカム溝１２５ａには、中間搬送ソケット１０１から径方向外方に突出するレバー１２８の球状ボスが案内されている。中間搬送ソケット１０１は、前述の取出位置と交換位置との間で移動される間、カム溝１２５ａに沿ってレバー１２８を揺動し、自身で保持した工具ＴのキーウエイＴｋの回転角度位相を変更する。
【００４９】
次に、上記のように構成された実施の形態の動作を説明する。
図示の原位置状態においては、主軸ヘッド２０はＸ方向の右端に定義される交換位置にあり、交換アーム装置８０により取り付けられた新工具Ｔを工具主軸２５の先端に保持固定している。ワークサポート本体３７は上昇端位置にあり、第１割出体４５はクランパ５５を工具主軸２５側に向けており、さらに、第２割出体５３はクランパ５５をアンクランプ状態でその長手方向をＸ方向に向けている。
【００５０】
今、加工すべきワークＷを取り付けたパレットＰがＸ方向に移動する図略のローダ装置によりクランパ５５に係合されると、数値制御装置ＮＣの制御下で加工動作が以下のようにして実行される。
先ず、クランプシリンダ５６の動作によりパレットＰが第２割出体５３上に着座クランプされ、続いて工具主軸２５が図略のビルトインモータにより回転されると同時に、主軸ヘッド２０がサーボモータ１４により図１において左方向に送られてワークＷの正面にもたらされ、サーボモータ２１の動作によりワークＷに向かって前進される。
【００５１】
一方、ワークサポート本体３７がサーボモータ４０の動作により下降され、第１割出体４５が第１割出機構４４により割出されると共に第２割出体５３が第２割出機構５４により割出されてワークＷの所望の加工部位を工具Ｔに向ける。これら第１および第２割出機構４４，５４を適宜動作することによりパレットＰへの取付面以外の全ての面（ワークＷが直角６面体の場合は５面）を所望の角度で選択的に工具Ｔに向け、主軸ヘッド２０の水平なＸ−Ｚ平面内での任意位置への位置決めとワークサポート本体３７の上下方向の任意位置への組み合わせにより、ワークＷには所望の加工部位に所望の加工が施される。
【００５２】
ここにおいて、ワークサポート本体３７は大略直方体状ベース１０の左右方向の略中央位置に設けられているので、Ｘ軸スライド１２および主軸ヘッド２０は加工動作中においてベース１０の左右（Ｘ）方向の略中央近辺に位置される。さらに、ワークサポート本体３７の一対のガイドレール３６は、Ｘ方向の中央に位置される工具主軸２５の軸線を含む垂直面に関して対称的に配置されているので、Ｘ軸スライド１２，主軸ヘッド２０およびワークサポート本体３７の左右方向（Ｘ方向）における案内部位は、ワークＷの加工動作中において工具主軸１０に対し対象位置をとり、加工抵抗に対して強固に持ちこたえる。このため、ベース１０の熱変形による加工精度への悪影響は最小に止められる。
【００５３】
上述した加工動作により生起される切屑は、第１割出体４５の両側に配置されるＶ字状の切屑収集空間ＣＰの底部１０ｕに自然落下し、この底部１０ｕに開口する回収口６２から吸引されて搬送通路６３を通ってベース１０の後方まで空気搬送され、さらに図略の管路を経て集塵機３２まで運ばれる。
工具主軸２５上の工具Ｔによる加工が完了すると、主軸ヘッド２０は図１に示す交換位置へ復帰される。この時、中間搬送ソケット１０１は、アーム軸８１の軸線に関して工具主軸２５の軸線と点対象でかつ図５のように最も後退した交換位置に位置決めされた状態で次に使用する工具Ｔを保持している。主軸ヘッド２０の交換位置への復帰完了と同時に、交換アーム装置８０のサーボモータ８５が動作され、同装置のハウジング８２内に内蔵したカム式駆動機構８７が動作される。
【００５４】
アーム軸８１は、図２において反時計方向に約６０度旋回して交換アーム８３の両端把持部８３ａで工具主軸２５および中間搬送ソケット１０１上の工具Ｔを同時に把持し、次にハウジング８２に向かって所定距離前進して両工具Ｔを抜取り、さらに同方向に１８０度回転した後前記所定距離後退して相互位置を入れ換えた両工具Ｔを工具主軸２５および中間搬送ソケット１０１内へ挿入する。工具主軸２５に内蔵の工具クランプ機構（図略）は、アーム軸８１の６０度旋回完了と同時に工具Ｔを釈放し、アーム軸８１の後退動作の完了と同時に工具を工具主軸２５に対しクランプする。
【００５５】
アーム軸８１がその後約６０度時計方向旋回して交換アーム８３が図２の起立位置へ復帰すると、主軸ヘッド２０は新工具Ｔによる加工動作のために、前述したようにワークＷと対向する加工位置に向い左方へ送られる。
これと並行して、中間搬送装置１００が動作される。先ず、左右位置決機構１０２および上下位置決機構１０３のサーボモータ１１１と１１６が同時に起動され、中間搬送ソケット１０１はそれに保持した使用済工具Ｔを戻すべき空状態の工具保持穴９４の大穴部９４ａと同心に整列される。この後、前後位置決機構１０４のサーボモータ１２１が起動され、中間ソケット１０１を最前方の取出位置へ進める。この前進動作の間、レーバー１２８がカムプレート１２５のカム溝１２５ａに沿って案内される結果中間搬送ソケット１０１がソケットホルダ１２２上で所定角度旋回され、前記取出位置到達時には工具ＴのキーウエイＴｋが直下に向けられる。
この状態において、上下位置決め機構１０３のサーボモータ１１６は、中間搬送ソケット１０１上の工具Ｔの把持溝Ｔｍを工具保持穴９４の小穴部９４ｂの円弧状鍔部９４ｃに係合して工具Ｔを工具マガジン９０上に着座させるように、前後ガイド杆１２０を下降させる。この下降距離は、大穴部９４ａと小穴部９４ｂの中心間距離と等しい。
【００５６】
続いて、前後位置決機構１０４のサーボモータ１２１が中間搬送ソケット１０１を取出位置から所定距離後退して工具Ｔから離脱する割出位置に復帰する。この復帰動作後、左右位置決機構１０２と上下位置決機構１０３の何れか又は両方が動作されて空状態の中間ソケット１０１を工具マガジン９０上の次に使用すべき工具Ｔと同心に整列させ、この後中間搬送ソケット１０１が割出位置から取出位置へ前進して次に使用すべき工具Ｔを受容保持するように前後位置決機構１０４が動作される。
【００５７】
中間搬送ソケット１０１に受容保持された次に使用すべき工具Ｔは、その後、上下位置決機構１０３により工具保持穴９４の大小穴ピッチ間距離だけ上昇されて工具マガジン９０から中間搬送ソケット１０１へ移される。さらに、中間搬送ソケット１０１は、前後位置決機構１０４により最後方位置まで後退され、上下位置決機構１０３と左右位置決機構１０２の何れか一方又は両方により図５に示す交換位置へ復帰されて交換アーム装置８０の次期動作まで待機し、これにより一連の工具交換動作サイクルが終了する。
【００５８】
図８は工具マガジン９０の他の実施の態様を示し、この形態の工具マガジン９００は、梯子状とし、複数の横桁９０１の各々の上部に前述の形態における小穴部に相当する工具把持部９４ｂを形成してなるもので、上下隣合う横桁９０１間のスペースが工具Ｔの取り出しのための空間として設定される。
上記した実施の態様においては、工具交換ユニットＡＴＣは、機械本体ＭＴＢの前部側面に直接取付ける構成としているが、機械本体ＭＴＢのベース１０とは切り離した別置タイプとしてもよい。この場合、フロント部材６０は、右側の切屑収集空間ＣＰの右端面を被う側面を有する略左右対称となるように形成される。
【００５９】
上述した実施の態様の自動工具交換装置ＡＴＣは、水平な工具主軸を有する横形工作機械への適用が好ましいが、垂直な工具主軸を有する縦形工作機械にも適用可能である。この場合、工具マガジン９０に垂直工具主軸と平行に工具Ｔを確実に保持するため、工具マガジン９０の各工具把持部９４ｂにはそれと径方向に対向する部位に進退する保持手段を設けることが望ましい。
【００６０】
【発明の効果】
上述したように、請求項１に係わる発明によれば、交換アームをハウジングの一端から突出するアーム軸に固定する形式の交換アーム装置を使用し、前記ハウジングを交換位置にある主軸ヘッド上の工具主軸に対してその軸線方向の前方に位置させるように前記交換アーム装置を配置したので、交換位置に在る工具主軸上の工具と前記中間搬送装置上の工具との軸心間距離を短縮でき、この結果高速旋回できる短い交換アームの使用が可能となる。
また、ワークサポートと交換アーム装置のハウジングが並行関係となるように交換アーム装置をベース上に固定配置したので、ワークサポートと交換アーム装置との間には常時加工動作の妨げとならない所定の間隔が維持され、ワークサポート上に交換アーム装置を設置する場合の弊害が排除される。
さらに、上下動可能にベースの垂直前面部に案内されたワークサポートの左右方向の一側において、交換アーム装置のハウジングと工具マガジンを工具主軸の前方位置に並行配置したので、自動工具交換装置を含めた機械全体の背丈を低くできるとともに、工具マガジンを工作機械の前面側に配置したので、工具マガジンへ新たに貯蔵する工具の供給および使用済工具の取出しは工作機械の前面側から行うことができる。
【００６３】
請求項２に係わる発明によれば、工具マガジンの背面側から工具を取出しあるいは返却できるように中間搬送機構を構成したので、中間搬送機構の構成が簡素化される。また、請求項３に係わる発明によれば、機械の左右方向にソケットを移動する左右位置決機構上にソケットを上下移動する上下位置決機構を積層し、ソケットを前後移動する前後位置決機構を前記上下位置決機構上に積層して中間搬送機構を構成したので、中間搬送機構の取付けが簡単となり、また、ソケットを移動する距離が短い位置決機構の順に積層されるようにしたので、ソケットを移動する各位置決機構の運動が円滑となる。
【００６４】
さらに、請求項４に係わる発明によれば、工具交換装置を構成する交換アーム装置，工具マガジンおよび中間搬送装置を単一の基板に固定して交換装置全体を単一のユニットとして構成したので、組付け時における工作機械本体と工具交換装置との相対的位置合わせは工作機械本体に対して基板を位置合わせするのみで簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である工作機械の平面図。
【図２】前記工作機械の正面図。
【図３】前記工作機械の右側面図。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線矢視方向の要部縦断面の拡大図。
【図５】図１における工具交換ユニットの一部を破断して示す拡大平面図。
【図６】工具マガジンの一部正面を拡大して示す拡大正面図。
【図７】図６におけるＢ−Ｂ断面図。
【図８】他の実施の態様における工具マガシンの一部拡大正面図。
【符号の説明】
ＭＴＢ・・・機械本体
１０・・・ベース
１０ａ・・・上面部
１０ｂ・・・垂直前面部
１０ｓ・・・傾斜部
１１・・・ガイドレール（第１案内機構）
１２・・・Ｘ軸スライド
１４・・・サーボモータ（第１送り機構）
１８・・・ガイドレール（第２案内機構）
２０・・・主軸ヘッド
２１・・・サーボモータ（第２送り機構）
２５・・・工具主軸
Ｔ・・・・工具
３５ａ〜ｄ・・・ベアリングブロック
３６・・・ガイドレール（第３案内機構）
３７・・・ワークサポート本体
３９・・・送りネジ
４０・・・サーボモータ（第３送り機構）
３７ａ・・・カップ部
４４・・・第１割出機構
４５・・・第１割出体
５３・・・第２割出体（ワーク支持機構）
５４・・・第２割出機構
５５・・・クランパ
Ｐ・・・・パレット
Ｗ・・・・ワーク
６０・・・フロント部材
ＣＰ・・・切屑収集空間
ＡＴＣ・・・工具交換装置
７１・・・ユニット基板
８０・・・交換アーム装置
８２・・・ハウジング
８３・・・交換アーム
８７・・・カム式駆動機構
９０・・・工具マガジン
９４・・・工具保持穴
１００・・・中間搬送装置
１０１・・・中間搬送ソケット
１０２・・・左右位置決機構
１０３・・・上下位置決機構
１０４・・・前後位置決機構
１２５・・・カムプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic tool changer in a machine tool that selectively mounts a plurality of tools on the tip of a tool spindle facing a workpiece.
[0002]
[Prior art]
Many automatic tool changers used in machine tools have been improved in order to shorten the change time. In the improvement along this purpose, a cam mechanism as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-104377 is adopted as a drive mechanism for driving the exchange arm, so that the advance / retreat operation and the turning operation of the exchange arm are continuous without interruption. The speed is increased by giving it as exercise.
[0003]
Another approach for improving the above-mentioned purpose is to shorten the exchange arm in order to speed up the turning operation, and details thereof are described in JP-A-8-39381. In this prior art, the replacement arm can be shortened by making the distance between the axial centers of the socket holding the new tool and the tool spindle close when the tool is changed. In order to make the distance between the shaft centers closer, in the prior art disclosed in the publication, the arm support shaft that supports the exchange arm and the cam type drive mechanism are rotated and moved in the axial direction, and these movements are converted into the arm support shaft. The arm drive shaft to be transmitted is arranged in parallel at a position spaced apart in the vertical direction, and the width in the direction connecting the tool spindle and the magazine of the support portion of the arm support shaft located between the spindle head and the tool magazine is narrowed when changing the tool. As a result, the housing portion incorporating the arm drive shaft and the cam type drive mechanism can take a conventional width wider than the support portion.
[0004]
In a conventional general automatic tool changer, the tool magazine is arranged in parallel on one side of the spindle head at the tool change position at the rear of the machine with a plurality of tools oriented parallel or perpendicular to the tool spindle. Has been.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional tool changer described in JP-A-8-39381 described above, a narrow support portion that supports the arm support shaft, and a wide drive portion that incorporates the arm drive shaft and cam type drive mechanism, Need to be separated from each other in the vertical direction. As a result, the configuration of the exchange arm device becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0006]
Therefore, the main object of the present invention is to make it possible to shorten the exchange arm even with an exchange arm device having a simple structure, thereby making it possible to shorten the tool exchange time.
In addition, when the tool magazine is arranged in parallel with the spindle head returned to the replacement position at the rear of the machine as described above, the operator moves from the front of the machine to the side of the machine when changing the tool stored in the tool magazine. There must be. This disadvantage is dangerous in an automated machining system in which a large number of machine tools are juxtaposed at close intervals, when the tools on the tool magazine are changed, the operator has to get between adjacent machines. In such an automatic processing system, when a self-propelled carriage with a mechanism for supplying a tool to the tool magazine of each machine tool runs on the front of many machines, the traveling path of the self-propelled carriage is complicated. In addition to this, the structure of the tool supply mechanism becomes complicated.
[0007]
Accordingly, another object of the present invention is to provide a tool changer that allows an operator or a tool supply mechanism on a self-propelled carriage to attach or remove a tool to or from a tool magazine from the front side of the machine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The problems of the conventional apparatus and the object of the present invention are solved by means configured as follows. In an automatic tool changer according to claim 1, in a machine tool of a type in which a spindle head that rotatably supports a tool spindle is guided on a base so as to be movable in a direction perpendicular to the axis of the tool spindle, Arm shaft to which an exchange arm having a tool gripping part is fixedTheAn exchange arm device that protrudes from one end of the hooding and incorporates a drive mechanism for rotating and axially moving the arm shaft in the housing, a tool magazine for storing a number of tools in a removable manner, and a selection on the tool magazine One of the tools is transferred to an exchange position parallel to the tool spindle and gripped by the exchange arm, and conversely, a tool removed from the tool spindle by the exchange arm is received from the exchange arm at the exchange position, and An intermediate transfer device for returning to the tool magazine, wherein the arm shaft is parallel to the tool spindle and the housing of the exchange arm device is at the exchange position.BeforeThe exchange arm device is positioned so as to be positioned forward in the axial direction with respect to the tool spindle on the spindle head.And a work support for supporting a work in front of the tool spindle in the base so as to be movable in a direction perpendicular to the movement direction of the spindle head and perpendicular to the axis of the tool spindle. An apparatus is disposed on the base such that a housing thereof is in parallel with the work support, the base having an upper surface portion and a vertical front surface portion extending in a vertical direction, and the upper surface portion of the base includes the The base head is movably guided in a first horizontal direction perpendicular to the axis of the tool main spindle and a second horizontal direction coinciding with the axial direction of the tool main spindle with the tool main spindle supported horizontally. A work support that supports a work in front of the tool spindle is guided on the vertical front surface of the tool so as to be movable up and down in a third direction perpendicular to both the first and second directions. Juxtaposed arm device and the tool magazine on one side of the workpiece support in front a and the first direction of the tool spindleTo do.
[0009]
According to this configuration, the drive mechanism is built-in.RuIn front of the tool spindle where the wing is in the change positionTowardsThus, the distance between the axes of the tool on the tool spindle and the tool on the intermediate transfer device at the replacement position can be shortened, and as a result, a short replacement arm capable of high-speed turning can be used.
  In addition, a predetermined distance that does not interfere with the machining operation is always maintained between the work support and the exchange arm device, and the adverse effects of installing the exchange arm device on the work support are eliminated.
  In addition, the overall height of the machine including the automatic tool changer is reduced, and a good layout prospect at the mass production factory site can be secured. In addition, since the tool magazine is arranged on the front side of the machine tool in parallel with the work support, the supply of the tool to be newly stored in the tool magazine and the removal of the used tool can be performed from the front side of the machine tool.
[0012]
Claim 2In the automatic tool changer according to the above, the tool magazine can hold a plurality of tools in parallel and in the same direction as the tool mounted on the front end of the tool spindle so that the tool can be taken out or returned from the back side of the tool magazine. An intermediate transfer device is configured. With this configuration, the intermediate transfer device does not have to be configured to take out / return the tool from the front side of the tool magazine as in the conventional device, so the tool magazine and the transfer arm provided on the front side of the machine rotate. The configuration of the intermediate transfer device that transfers the tool to and from the replacement position behind the machine in the plane is simplified.
[0013]
Also,Claim 3In the automatic tool changer related to the above, a socket capable of detachably holding the tool in the same form as the attachment to the tool spindle is provided in the intermediate transfer device, and the socket is placed on the left / right positioning mechanism that moves the socket in the left / right direction of the machine. The vertical positioning mechanism for moving the socket up and down is stacked, and the vertical positioning mechanism for moving the socket back and forth between the position on the tool magazine side and the replacement position in the turning surface of the replacement arm at the rear of the machine The intermediate transfer device is configured by stacking on the positioning mechanism.
[0014]
According to this configuration, the intermediate transfer device can be easily attached by attaching only the left / right positioning mechanism to the support member, and the intermediate transfer device can be combined with the narrow tool magazine in the left / right direction of the machine. When used, the positioning mechanism is stacked in the order of short positioning distance, so that each positioning mechanism moves smoothly.
[0015]
further,Claim 4In the automatic tool changer according to the above, the changer device, the tool magazine, and the intermediate transfer device constituting the changer are fixed to a single substrate, and the entire changer is configured as a single unit. As a result, the relative alignment between the machine tool main body and the tool changer at the time of assembling becomes simple simply by aligning the substrate with respect to the machine tool main body.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1, 2, and 3 showing a plan view, a front view, and a right side view of a machine tool equipped with an automatic tool changer according to the present invention, 10 indicates a base of a machine body MTB, A rectangular parallelepiped block part that is slightly longer in the front-rear direction for guiding the movable body, which will be described later, and an auxiliary device attached to the machine tool are integrally formed on the right side in FIG. 1 and best shown in FIG. As can be understood, it comprises an auxiliary device mounting portion 10c whose height decreases stepwise from the rear to the front. In the case of a separate form in which the auxiliary device is installed on the floor, the auxiliary device mounting portion 10c is not necessary. Therefore, in the following description, the block portion is simply referred to as the base 10 unless particularly referred to as the accessory mounting portion 10c.
[0017]
A pair of guide rails 11 extending in the horizontal X direction perpendicular to the Z direction are fixed to the upper surface portion 10a of the base 10 at positions separated in the Z direction, which is the longitudinal direction of the machine. The X-axis slide 12 has bearing blocks 13 a to 13 d running on the guide rail 11 fixed to the lower surface, and is guided so as to be movable in the X direction along the guide rail 11. The servo motor 14 fixed on the base 10 moves the X-axis slide 12 in the horizontal X direction via a feed screw 15 and a nut 15a (see FIG. 4) fixed to the lower surface of the X-axis slide 12.
[0018]
A pair of guide rails 18 extending in the horizontal Z direction perpendicular to the guide rails 11 are fixed on the X axis slide 12 so as to be spaced apart from each other in the X direction, and the spindle head 20 is fixed to the four corners on the lower surface thereof. The vehicle can travel on the guide rail 18 through 19d. As shown in FIG. 3, the servo motor 21 is fixed on the X-axis slide 12 between the guide rails 18, and is connected to the main shaft via a feed screw (not shown) and a nut 23 fixed to the lower surface of the main shaft head 20. The head 20 is moved in the Z direction.
[0019]
The spindle head 20 rotatably supports the tool spindle 25 around a horizontal axis extending in the Z direction at an intermediate position between the pair of guide rails 18. A tool receiving hole (not shown) and a clamping mechanism for detachably receiving and fixing the tapered shank Ts of the tool T shown in FIG. 7 are provided at the tip of the tool spindle 25. A spindle housing 26 that surrounds and supports the tip of the tool spindle 25 has a substantially cylindrical outer peripheral shape, and a fixed cover 27 for collecting chips that surrounds the outer periphery of the housing 26 with a predetermined annular space is a spindle. It is fixed to the head 20. A movable cover 28 that telescopically expands and contracts is provided in the fixed cover 27, and the movable cover 28 is moved by a servo motor 29 placed and fixed on the spindle head 20 via a feed screw and a nut mechanism (not shown). It is possible to control the expansion / contraction position. A known air feeder 30 generates a negative pressure in the covers 27 and 28, sucks chips, and feeds the dust to a dust collector 32 installed at the rear part of the machine tool via a flexible pipe 31. It is installed on the head 20.
[0020]
As shown in FIG. 4, the base 10 has a vertical front surface portion 10 b that is perpendicular to the upper surface at the central portion in the lateral direction (X direction). A total of four bearing blocks 35a to 35d, which form a pair in the vertical direction at the left and right positions separated in the X direction, are fixed to the vertical front surface portion 10b, whereby the pair of left and right guide rails 36 are in the vertical direction. It is guided to. The pair of left and right guide rails 36 are fixed to a surface of the work support body 37 that faces the vertical front surface portion 10b. In order for the pair of guide rails 36 to minimize the influence of thermal deformation of the base 10, the tool spindle 25 in a state where the spindle head 20 is positioned at the center position in the left and right (X) direction on the upper surface portion 10 a of the base 10. Are arranged so as to be symmetrical with respect to a vertical plane including the horizontal axis.
[0021]
A nut 38 is fixed to the front surface portion of the work support body 37 opposite to the mounting surface of the guide rail 36, and a feed screw 39 screwed into the nut 38 is rotated by a servo motor 40 with a speed reducer. The motor 40 is fixed to the top portion of the arched bracket 41, and both end leg portions of the bracket 41 are fixed to the vertical front surface portion 10 b of the base 10. When the motor 40 is driven, the work support main body 37 is moved in the Y direction, and the work W that moves up and down together with the work support main body 37 moves horizontally in the X and Z directions orthogonal to each other on the upper surface portion 10 b of the base 10. It is positioned in the orthogonal three-dimensional direction relative to the tool T on the main shaft 25.
[0022]
The work support main body 37 is formed with an outer cylindrical cup portion 37a at the upper end, and the first indexing mechanism 44 is built in the cylindrical space. This indexing mechanism 44 is capable of indexing a hollow shaft 45a hanging from the lower surface of the L-shaped first indexing body 45 concentrically in the cylindrical space, and turning the hollow shaft 45 around a vertical axis 47. A bearing 46 to be supported, and a built-in servo motor 48 for indexing comprising a stator coil fixed to the inner surface of the cup portion 37a and a rotor fixed to the outer periphery of the hollow shaft 45a below the bearing 46 are included. The tightening ring 49 that is normally fitted on the outer periphery of the hollow shaft 45 a above the bearing 46 is expanded in diameter only when the hydraulic pressure is introduced, and the first indexing body 45 is rotated and divided by the motor 48. It is configured to allow the feeding operation.
[0023]
The eccentric vertical portion 45b of the L-shaped first indexing body 45 is a disc-like shape that can be swiveled and indexed around a horizontal axis 52 that is orthogonal to the vertical swiveling axis 47 of the first indexing body 45 in the same vertical plane. The 2nd index body 53 is incorporated. Further, the vertical portion 45b incorporates a second indexing mechanism 54 having a configuration similar to that of the first indexing mechanism 44 in order to index and position the second indexing body 53 by turning. The T-shaped clamper 55 has a central horizontal shaft portion coupled to a hydraulic cylinder 56 built in the cylindrical shaft portion of the second indexing body 53, and is positioned at a clamping position and an unclamping position by the cylinder 56. .
[0024]
The pallet P on which the workpiece W is mounted is supported by the clamper 55 by inserting the clamper 55 into the T slot when the clamper 55 is in the unclamping position with its longitudinal direction horizontal in the X direction. At the clamp position, the bottom surface is seated on a not-shown sheet piece on the second turning body 53 and clamped. Therefore, by appropriately combining the operations of the first indexing mechanism 44 and the second indexing mechanism 54, all surfaces and locations of the workpiece W except for the mounting surface to the pallet P are directed to the tool T attached to the tool spindle 25. Can be processed.
[0025]
In the axial cylindrical space in the hollow shaft 45 a of the first indexing mechanism 44, a feed line (not shown) to the built-in motor of the second indexing mechanism 54 and the tightening of the first and second indexing mechanisms 44 and 54 are provided. A supply pipe (not shown) to the enlarged-diameter hydraulic chamber (not shown) of the attached ring 49 and a supply / discharge pipe (not shown) to the hydraulic cylinder 56 for operating the clamper 55 pass therethrough. . These feeders and pipes are taken out from a not-illustrated outlet opening on the side surface of the work support body 37 and are suspended, but the support body 37 performs only vertical movement. There is an advantage that damage to the power supply line and the pipe line due to the sliding contact with the fixed portion that often occurs when the pipe line is taken out can be eliminated.
[0026]
On both sides in the left-right direction of the vertical front surface 10b of the base 10, inclined surfaces 10s are formed from the upper surface to the lower surface of the base 10 except for the left end surface portion 10g. Further, both side surfaces of the bridge portion 10j passing through the center of the vertical front surface portion 10b in the front upper portion of the base 10 in the front-rear direction are inclined so as to spread in the left-right direction from the upper portion to the lower portion, and are correlated to the inclined surface 10s. ing.
[0027]
As can be understood from FIG. 1, the front surface of the base 10 is formed with a joint surface 10 t that passes through the center of the cup portion 37 a of the work support body 37 in the left-right direction. More specifically, the joint surface 10t is located on the left side of the cup portion 37, the left end surface portion 10g, the slope of the bridge portion 10j on the left side of the cup portion 37a, and the forefront surfaces of the horizontal bottom portion 10u of the base 10 between them. In addition, the right side of the cuff portion 37a includes the foremost end surface of the bridge portion 10j on the right side of the cup portion 37a and the foremost end surfaces of the horizontal bottom portion 10u at the lower end of the inclined portion 10s.
[0028]
A front member 60 is detachably fixed to the base 10 by a plurality of bolts (not shown) so as to be joined to the joining surface 10t in a butting manner. Specifically, the front member 60 extends to the left end surface portion 10g of the base 10, the left inclined portion 10s, the horizontal bottom portion 10u extending to the lower end of the inclined portion, the central bridge portion 10j, the right inclined portion, and the lower end of the inclined portion. Each of the horizontal bottom portions 10u has a portion corresponding to the interview. Thus, a chip collection space CP having a V shape when viewed in FIG. 4 is formed on each of the left and right sides of the central bridge portion 10j.
[0029]
A chip suction port 62 is opened at a narrow bottom portion of each chip collection space CP on the base 10 side, and this chip suction port 62 communicates with a chip transport passage 63 extending in the front-rear direction in the lower part of the base 10. The conveyance path 63 is guided to the rear portion of the base 10 and communicates with the dust collector 32 through a pipe line (not shown). A known air feeder 64 is provided in the vicinity of the suction port 62 of each conveyance passage 63, and this feeder 64 falls to the bottom of the chip collection space CP by jetting compressed air to the rear side. The chips to be sucked are sucked into the conveyance path 63.
[0030]
As shown in FIG. 4, the central bridge portion 10j of the base 10 and the central bridge portion 60j of the front member 60 corresponding thereto surround the outer periphery of the cup portion 37a of the work support body 37 with a minute gap. A ring-shaped seal holding ring 67 is fixed to the upper peripheral portion of the upper ring, and a sealing member (made of an elastic material such as rubber, whose lip portion is in sliding contact with the outer periphery of the cup portion 37a on the inner peripheral portion of the upper end of the holding ring 67 ( Is omitted). In this way, by making the seal part circular, it is ensured that chips enter the guide mechanism part and the feed mechanism part of the work support main body 37.
[0031]
Next, the automatic tool changer ATC will be described with reference to FIGS. 3 and 5 to 7. The tool changer ATC is mainly composed of an exchange arm device 80, a tool magazine 90, and an intermediate transfer device 100, which are assembled on a unit substrate 71 separately from the machine main body MTB having the above-described configuration. Completed as a unit. The exchange device ATC is coupled to the machine main body MTB by fixing the unit substrate 71 to the right side surface of the base 10 and the front member 60 with a plurality of bolts 72. The attached drawing shows a state in which the exchange device ATC is assembled to the machine main body MTB. Hereinafter, the exchange device ATC will be described in detail in this assembled state.
[0032]
The unit substrate 71 also functions as a member that defines the right end surface of the V-shaped space CP for collecting chips formed on the right side of the central bridge portions 10j and 60j described above. As shown in FIG. 5, an exchange arm device 80 is fixed to the left side surface of the unit substrate 71 with its arm shaft 81 parallel to the tool spindle 25. The arm shaft 81 is supported in a swingable and axially movable manner within the housing 82 of the exchange arm device 80, and is driven by a cam-type drive mechanism 87 built in the housing 82 that is driven by a servo motor 85 fixed to the front end of the housing 82. Swiveled and moved axially. A central portion of an exchange arm 83 having a pair of tool gripping portions 83a (see FIG. 2) is fixed to both ends in the radial direction at the tip of the arm shaft 81 that protrudes from the rear end surface of the housing 82.
[0033]
The cam type driving mechanism 87 is a known one disclosed in, for example, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-104377, and engages with a globoidal cam 87a rotated by a motor 85 and an outer peripheral cam groove of the cam. A spider member 87b that is rotated and spline-engaged with the arm shaft 81 to directly transmit the rotation and a camway formed on the side surface of the globoidal cam 87a are engaged and swung to move the arm shaft 81 in the axial direction in synchronization with the rotation. And a pair of link elements 87c.
[0034]
The exchange operation of the exchange arm 83 driven by the cam mechanism is performed when the tool 83 is given from the numerical controller NC (see FIG. 3) in the standing position in the original position shown in FIG. 5 turn counterclockwise, and simultaneously grip the used tool T on the tool spindle 25 and the next used tool T on the intermediate transfer socket 101 at the exchange position in FIG. After pulling out from the tool spindle 25 and socket 101, and then turning further 180 degrees to change the position of both tools T, both tools are inserted into the tool spindle 25 and socket 101, and then about 60 degrees clockwise (FIG. 2). It reverses and returns to the original position shown.
[0035]
Here, the exchange operation of the arm 83 is well known, but in the exchange device 80, the arm shaft 81 is advanced from the housing 82 to the rear of the machine tool in the original position. The telescopic cover device 84 includes a fixed cover 84a fixed to the housing 82 and a movable cover 84b that moves forward and backward together with the arm shaft 81, and prevents the arm shaft 81 from being contaminated by chips. A portion protruding from the rear end is surrounded.
[0036]
By fixing and arranging the housing 82 containing the cam mechanism 87 for driving the arm shaft 81 in front of the spindle head 20, the spindle head 20 can be brought closer to the exchange arm device 80 in the left-right direction (X direction). That means
As can be seen from FIGS. 2 and 5, the replacement position of the spindle head 20 can be made to approach the replacement arm device 80 to a position that overlaps the housing 82 of the replacement arm device 80 in the Z-axis direction. ThisThe spindle head 20 is shown.5The distance L between the tool spindle 25 and the arm shaft 81 in the state positioned at the exchange position shown in FIG. 6 can be shortened. As a result, the length of the exchange arm 83 is longer than that when the exchange arm device 80 is arranged in parallel with the spindle head 20. Can be shortened. This contributes to increasing the rotation speed of the exchange arm 83 and shortening the tool exchange time.
[0037]
The tool magazine 90 and the intermediate transfer apparatus 100 use a pair of casings 91a and 91b fixed on the right side surface of the unit substrate 71 so as to be spaced apart from each other. By attaching the tool magazine 90 and the intermediate transfer device 100 on the surface of the unit substrate 71 opposite to the mounting surface of the exchange arm device 80, the exchange arm device 80 can be brought closer to the spindle head 20 side on one side, and the tool on the other side. The advantage is achieved that the magazine and the intermediate transport device 100 can be isolated from the chips.
[0038]
The tool magazine 90 is composed of a plate member 93 whose upper and lower end portions are orthogonal to the right end surface of the unit substrate 71 and are bolted 92 to the casings 91a and 91b. As shown in FIG. 2, the plate member 93 has a plurality of tool holding holes 94 in two right and left rows for storing a plurality of tools T in parallel with the arm shaft 81 described above. 6 and 7, each holding hole 94 is formed as an inverted dharma hole, and the diameter of the upper large hole portion 94a is the maximum diameter of all the tools T used in the above-described machine tool. On the other hand, the diameter of the lower small hole portion 94b is set in accordance with the dimension of the tool gripping groove portion Tm of the holder portion of each tool T.
[0039]
At the lowermost position of the small hole portion 94b, a slot is formed from the rear surface side of the magazine 90, and a key 95 is fitted therein. This key 95 is fixedly fixed by a screw 96 inserted from the front surface of the magazine 90. The key 95 is fitted with a keyway Tk provided in the gripping portion of each tool T in a radial direction so as to hold the tool T stored in the magazine 90 at a predetermined angle phase.
[0040]
The large hole portion 94a of each tool holding hole 94 allows the tool T to be inserted in the axial direction. As a result, each tool T is inserted from the front of the machine (left side in FIG. 3) and held in the holding hole 94, is gripped by the intermediate transfer device 100, and is pulled out to the back side of the magazine 90, and conversely the intermediate transfer device 100. Thus, the tool returned to the holding hole 94 from the back side of the magazine 90 can be removed from the front side of the magazine 90.
[0041]
The advantage that the tool T can be stored in or removed from the magazine 90 from the front side of the machine tool is that the above-mentioned machine tools are arranged adjacent to each other in the left-right direction in FIG. This is particularly advantageous when accessibility is impaired or when an automatic tool supply system in which a self-propelled vehicle for tool distribution travels along the front side of a plurality of machine tools is employed.
[0042]
The intermediate transfer device 100 is mainly configured by a left / right positioning mechanism 102, a vertical positioning mechanism 103, and a front / rear positioning mechanism 104 that position the intermediate socket 101 in the X, Y, and Z directions, respectively. The left / right positioning mechanism 102 includes upper and lower guide rails 106a and 106b fixed horizontally in parallel to the magazine 90 on the rear surfaces of the upper and lower casings 91a and 91b, and guide blocks 107a and 106b running on the rails 106a and 106b. Reference numeral 107b integrally fixes upper and lower brackets 109a and 109b for fixing and supporting upper and lower ends of the upper and lower guide rods 108 extending in the vertical direction.
[0043]
As shown in FIG. 5, the upper housing 91a is provided with a servo motor 111 in parallel with the guide rail 106a and supports both ends of the feed screw 112 so as to be rotatable only. The motor 111 and the feed screw 112 are connected to each other by a rotation transmission mechanism 113 in which a timing belt is wound around a pulley, and the feed screw 112 is screwed onto a nut 114 to which the upper bracket 109a is fixed. Therefore, by controlling the servo motor 111, the vertical guide rod 108 is indexed in the left-right direction, and the intermediate conveyance socket 101 that moves integrally with the guide rod 108 in the left-right direction is connected to the tool holding hole 94 on the magazine 90. Can be matched to any column.
[0044]
The vertical guide rod 108 constitutes a vertical positioning mechanism 103, a frame member having a C-shaped cross section fixedly supported at both ends by brackets 109a and 109b, a sliding piece slidable within the frame member, and a frame member It consists of a feed screw that is rotatably supported at the upper end and is screwed into the center of the sliding piece. One end of the housing 115 is fixed to the upper end of the frame member, and a servo motor 116 is mounted on the lower surface of the other end of the housing 115 overhanging. The housing 115 includes a rotation transmission mechanism 117 including a timing belt and a pair of pulleys.
[0045]
The sliding piece of the upper / lower guide rod 108 fixes the front / rear guide rod 120 constituting the front / rear positioning mechanism 104 in a horizontal state parallel to the arm shaft 81. The front / rear guide rod 120 is composed of a C-shaped frame member 120a, a sliding piece 120b, and a feed screw 120c in the same manner as the upper and lower guide rods 108, as shown by breaking a part thereof. A servo motor 121 that rotates the feed screw 120c is mounted on the rear end of the frame member 120a.
[0046]
The sliding piece 120 b has a socket holder 122 fixed thereto, and the intermediate transfer socket 101 is supported by the holder 122 so as to be rotatable around an axis parallel to the exchange arm shaft 81. The intermediate transfer socket 101 is formed with a not-shown taper hole for receiving the taper part Ts (see FIG. 7) of the tool T, and has a not-shown ball detent mechanism built therein. The taper part Ts penetrates the inner and outer surfaces. The tool T can be securely held by engaging the ball detent mechanism with the window Tw.
[0047]
The front / rear guide rod 120 is moved up and down by the operation of the servo motor 116 to position the intermediate transfer socket 101 at a concentric height position with the small hole portion 94b or the large hole portion 94a of one desired tool holding hole 94 of the tool magazine 90. Further, the front and rear guide rod 120 is moved by the operation of the servo motor 121 so that the intermediate conveyance socket 101 is fitted into the exchange position shown in FIG. 5, the take-out position where the tool T is held in the tool magazine 90, and the take-out position. Therefore, the index position can be positioned at three positions which are slightly further retracted than the length of the tapered portion Ts.
[0048]
A horizontally long cam plate 125 is attached to the upper surface of the frame member 120 c of the front and rear guide rod 120 by a clasp 126 in parallel therewith. As shown in FIG. 3, a cam groove 125a is opened in the cam plate 125, and the height position of the cam groove 125a changes as its longitudinal position advances. A spherical boss of a lever 128 protruding radially outward from the intermediate conveying socket 101 is guided in the cam groove 125a. While the intermediate transfer socket 101 is moved between the take-out position and the exchange position, the lever 128 is swung along the cam groove 125a to change the rotation angle phase of the keyway Tk of the tool T held by itself. To do.
[0049]
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described.
In the illustrated original position state, the spindle head 20 is in an exchange position defined at the right end in the X direction, and the new tool T attached by the exchange arm device 80 is held and fixed to the tip of the tool spindle 25. The work support body 37 is in the raised end position, the first indexing body 45 has the clamper 55 facing the tool spindle 25 side, and the second indexing body 53 has its longitudinal direction in the unclamped state. Directed in the X direction.
[0050]
Now, when the pallet P with the workpiece W to be machined is engaged with the clamper 55 by a loader device (not shown) that moves in the X direction, the machining operation is executed as follows under the control of the numerical controller NC. Is done.
First, the pallet P is seated and clamped on the second indexing body 53 by the operation of the clamp cylinder 56, and then the tool spindle 25 is rotated by a built-in motor (not shown) and at the same time, the spindle head 20 is moved by the servo motor 14. 1 is sent to the front of the workpiece W and is advanced toward the workpiece W by the operation of the servo motor 21.
[0051]
On the other hand, the work support body 37 is lowered by the operation of the servo motor 40, the first indexing body 45 is indexed by the first indexing mechanism 44, and the second indexing body 53 is indexed by the second indexing mechanism 54. Then, the desired machining part of the workpiece W is directed to the tool T. By appropriately operating the first and second indexing mechanisms 44 and 54, all surfaces other than the mounting surface to the pallet P (5 surfaces when the workpiece W is a right-angled hexahedron) are selectively selected at a desired angle. Toward the tool T, the workpiece W has a desired machining site in a desired position by combining the spindle head 20 at an arbitrary position in the horizontal XZ plane and the workpiece support body 37 in an arbitrary position in the vertical direction. Processing is applied.
[0052]
Here, since the work support body 37 is provided at a substantially central position in the left-right direction of the substantially rectangular parallelepiped base 10, the X-axis slide 12 and the spindle head 20 are substantially in the left-right (X) direction of the base 10 during the machining operation. Located near the center. Further, since the pair of guide rails 36 of the work support body 37 are arranged symmetrically with respect to the vertical plane including the axis of the tool spindle 25 located at the center in the X direction, the X axis slide 12, the spindle head 20 and The guide part in the left-right direction (X direction) of the workpiece support body 37 takes a target position with respect to the tool spindle 10 during the machining operation of the workpiece W, and firmly holds the machining resistance. For this reason, the adverse effect on the processing accuracy due to the thermal deformation of the base 10 is minimized.
[0053]
Chips generated by the processing operation described above naturally fall to the bottom 10u of the V-shaped chip collection space CP disposed on both sides of the first index body 45, and are sucked from the recovery port 62 opened to the bottom 10u. Then, the air is conveyed to the rear of the base 10 through the conveying passage 63 and further conveyed to the dust collector 32 through a pipe line (not shown).
When the machining with the tool T on the tool spindle 25 is completed, the spindle head 20 is returned to the replacement position shown in FIG. At this time, the intermediate transfer socket 101 holds the tool T to be used next in a state where it is pointed with respect to the axis of the tool spindle 25 with respect to the axis of the arm shaft 81 and positioned at the most retracted replacement position as shown in FIG. ing. Simultaneously with the completion of the return of the spindle head 20 to the replacement position, the servo motor 85 of the replacement arm device 80 is operated, and the cam type drive mechanism 87 built in the housing 82 of the same device is operated.
[0054]
The arm shaft 81 rotates about 60 degrees counterclockwise in FIG. 2 and simultaneously grips the tool spindle 25 and the tool T on the intermediate transfer socket 101 by the both-end gripping portions 83 a of the exchange arm 83, and then moves toward the housing 82. Then, both tools T are extracted by advancing a predetermined distance, and further rotated by 180 degrees in the same direction, and then retreated by a predetermined distance and inserted into the tool spindle 25 and the intermediate transfer socket 101. A tool clamping mechanism (not shown) built in the tool spindle 25 releases the tool T simultaneously with the completion of the 60-degree rotation of the arm shaft 81, and clamps the tool against the tool spindle 25 upon completion of the retracting operation of the arm shaft 81. .
[0055]
After that, when the arm shaft 81 turns clockwise by about 60 degrees and the exchange arm 83 returns to the standing position in FIG. 2, the spindle head 20 is processed to face the workpiece W as described above for the machining operation by the new tool T. Sent to the left facing the position.
In parallel with this, the intermediate transfer apparatus 100 is operated. First, the servo motors 111 and 116 of the left and right positioning mechanism 102 and the vertical positioning mechanism 103 are simultaneously activated, and the intermediate transfer socket 101 has a large hole portion 94a of the empty tool holding hole 94 in which the used tool T held therein is to be returned. Aligned concentrically. Thereafter, the servo motor 121 of the front / rear positioning mechanism 104 is activated to advance the intermediate socket 101 to the foremost extraction position. During this forward movement, the laver 128 is guided along the cam groove 125a of the cam plate 125. As a result, the intermediate transport socket 101 is turned by a predetermined angle on the socket holder 122, and when reaching the take-out position, the keyway Tk of the tool T is directly below. Directed to.
In this state, the servo motor 116 of the vertical positioning mechanism 103 engages the gripping groove Tm of the tool T on the intermediate transfer socket 101 with the arcuate flange 94c of the small hole portion 94b of the tool holding hole 94 to cause the tool T to move to the tool. The front / rear guide rod 120 is lowered so as to be seated on the magazine 90. This descending distance is equal to the distance between the centers of the large hole portion 94a and the small hole portion 94b.
[0056]
Subsequently, the servo motor 121 of the front / rear positioning mechanism 104 returns to the index position where the intermediate transport socket 101 is removed from the tool T by retracting a predetermined distance from the take-out position. After this returning operation, either or both of the left and right positioning mechanisms 102 and the vertical positioning mechanism 103 are operated to align the empty intermediate socket 101 concentrically with the tool T to be used next on the tool magazine 90, Thereafter, the front / rear positioning mechanism 104 is operated so that the intermediate transport socket 101 advances from the index position to the take-out position and receives and holds the tool T to be used next.
[0057]
The tool T to be used next received and held in the intermediate transfer socket 101 is then moved up by the distance between the large and small hole pitches of the tool holding holes 94 by the vertical positioning mechanism 103 and transferred from the tool magazine 90 to the intermediate transfer socket 101. It is. Further, the intermediate transfer socket 101 is retracted to the rearmost position by the front / rear positioning mechanism 104 and returned to the replacement position shown in FIG. 5 by either one or both of the vertical positioning mechanism 103 and the left / right positioning mechanism 102 for replacement. It waits until the next operation | movement of the arm apparatus 80, and, thereby, a series of tool change operation cycles are complete | finished.
[0058]
FIG. 8 shows another embodiment of the tool magazine 90. The tool magazine 900 in this form is a ladder, and a tool gripping part 94b corresponding to the small hole part in the above-described form is formed above each of the plurality of cross beams 901. The space between the upper and lower horizontal beams 901 is set as a space for taking out the tool T.
In the above-described embodiment, the tool change unit ATC is directly attached to the front side surface of the machine body MTB, but may be a separate type separated from the base 10 of the machine body MTB. In this case, the front member 60 is formed to be substantially bilaterally symmetric having a side surface covering the right end surface of the right chip collection space CP.
[0059]
The automatic tool changer ATC of the above-described embodiment is preferably applied to a horizontal machine tool having a horizontal tool spindle, but can also be applied to a vertical machine tool having a vertical tool spindle. In this case, in order to securely hold the tool T in the tool magazine 90 in parallel with the vertical tool spindle, it is desirable that each tool gripping portion 94b of the tool magazine 90 is provided with a holding means that advances and retreats to a portion opposed to the tool magazine 90 in the radial direction. .
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, an exchange arm device of a type in which the exchange arm is fixed to the arm shaft protruding from one end of the housing is used, and the housing is a tool on the spindle head in the exchange position. The exchange arm device so as to be positioned forward in the axial direction with respect to the main shaftArrangeTherefore, the distance between the axes of the tool on the tool spindle at the replacement position and the tool on the intermediate transfer device can be shortened, and as a result, a short replacement arm capable of high-speed turning can be used.
  In addition, the replacement arm device is fixed on the base so that the work support and the replacement arm device housing are in parallel with each other. Therefore, a predetermined distance that does not interfere with the machining operation is always provided between the work support and the replacement arm device. And the adverse effects of installing the exchange arm device on the work support are eliminated.
  Furthermore, since the housing of the exchange arm device and the tool magazine are arranged in parallel to the front position of the tool spindle on one side of the work support guided to the vertical front surface of the base so that it can move up and down, an automatic tool changer is installed. The overall height of the machine, including the machine, can be lowered, and the tool magazine is placed on the front side of the machine tool. Therefore, the tools to be newly stored in the tool magazine and the used tools can be taken out from the front side of the machine tool. it can.
[0063]
Claim 2According to the invention, the intermediate transport mechanism is configured so that the tool can be taken out or returned from the back side of the tool magazine. Therefore, the configuration of the intermediate transport mechanism is simplified. Also,Claim 3According to the invention, the vertical positioning mechanism for moving the socket up and down is stacked on the left and right positioning mechanism for moving the socket in the horizontal direction of the machine, and the vertical positioning mechanism for moving the socket back and forth is used as the vertical positioning mechanism. Since the intermediate transport mechanism is stacked on top of each other, the mounting of the intermediate transport mechanism is simplified, and the sockets are stacked in order of the positioning mechanism with the shortest distance to move the socket. The movement of the decision mechanism becomes smooth.
[0064]
further,Claim 4According to the invention relating to the above, since the change arm device, the tool magazine, and the intermediate transfer device constituting the tool change device are fixed to a single substrate and the entire change device is configured as a single unit, Relative alignment between the machine main body and the tool changer is simplified by only aligning the substrate with respect to the machine tool main body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the machine tool.
FIG. 3 is a right side view of the machine tool.
4 is an enlarged view of a longitudinal section of a main part in the direction of arrows AA in FIG.
FIG. 5 is an enlarged plan view showing a part of the tool change unit in FIG.
FIG. 6 is an enlarged front view showing an enlarged part of the front surface of the tool magazine.
7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 8 is a partially enlarged front view of a tool magazine according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
MTB ... Machine body
10 ... Base
10a ... upper surface part
10b ... vertical front part
10s ... inclined part
11 ... Guide rail (first guide mechanism)
12 ... X-axis slide
14 ... Servo motor (first feed mechanism)
18 ... Guide rail (second guide mechanism)
20 ... Spindle head
21 ... Servo motor (second feed mechanism)
25 ... Tool spindle
T ・・・・ Tool
35a-d ... Bearing block
36 ... Guide rail (third guide mechanism)
37 ... Work support body
39 ... Feed screw
40 ... Servo motor (third feed mechanism)
37a ... Cup part
44 ... 1st indexing mechanism
45 ... 1st index body
53 ... 2nd index body (work support mechanism)
54 ... Second indexing mechanism
55 ... Clamper
P ・・・・ Pallet
W ... Work
60 .. Front member
CP: Chip collection space
ATC ... Tool changer
71 ... Unit substrate
80 ... Exchange arm device
82 ... Housing
83 ... Exchange arm
87 ... Cam type drive mechanism
90 ... Tool magazine
94 ... Tool holding hole
100: Intermediate transfer device
101 ... Intermediate transfer socket
102: Left-right positioning mechanism
103 ... Vertical positioning mechanism
104 ... Front / rear positioning mechanism
125 ... Cam plate

Claims

In a machine tool of a type in which a spindle head that rotatably supports a tool spindle is guided on a base so as to be movable in a direction perpendicular to the axis of the tool spindle, an exchange arm having a pair of tool gripping portions at both ends is fixed. the interchangeable arm device the arm shaft in a housing incorporating a drive mechanism for rotating and moving axially, and a tool magazine capable stocked taken out a large number of tools, the tool with protruding arm axis from one end of the housings One selected tool on the magazine is transported to an exchange position parallel to the tool spindle and gripped by the exchange arm, and conversely, a tool removed from the tool spindle by the exchange arm is removed from the exchange arm at the exchange position. An intermediate transfer device for receiving and returning to the tool magazine, wherein the arm shaft is parallel to the tool spindle and the exchange arm The housing of the location to place the axial said switching arm device so as to position in front of to the tool spindle on previous SL spindle head Ru said replacement position near to the base in front of the tool spindle The workpiece support supporting the workpiece is guided so as to be movable in a direction perpendicular to the moving direction of the spindle head and perpendicular to the axis of the tool spindle, and the housing of the exchange arm device has a parallel relationship with the workpiece support. The base has an upper surface portion and a vertical front surface portion extending in the vertical direction, and the spindle head supports the tool spindle horizontally on the upper surface portion of the base. And is guided so as to be movable in a first horizontal direction perpendicular to the axis of the tool spindle and in a second horizontal direction coinciding with the axis direction of the tool spindle. A work support that supports a work in front of the tool spindle is guided to be movable up and down in a third direction perpendicular to both the first and second directions, and the exchange arm device and the tool magazine are connected to the tool spindle. An automatic tool changer, wherein the automatic tool changer is arranged in front and in parallel on one side of the work support in the first direction .

2. The automatic tool changer for a machine tool according to claim 1 , wherein the tool magazine includes a plurality of tool holding portions that hold the plurality of tools in parallel and in the same direction as a tool mounted on a front end of the tool spindle. 3. Each of the tool holding portions can receive a tool from the front side of the machine tool and can take out the tool over the tool holding portion to the back side of the tool holding portion. The tool is taken out from the back side of the holding unit and transported to the exchange position where the exchange arm can be gripped, and the tool returned by the exchange arm is held by the tool holding unit from the back side of the tool holding unit. An automatic tool changer characterized by that.

The automatic tool changer for a machine tool according to claim 2 , wherein the intermediate transfer device includes an intermediate transfer socket capable of detachably holding the tool in the same form as that attached to the tool spindle, and the intermediate transfer socket. A front / rear positioning mechanism capable of moving back and forth in a horizontal direction parallel to the axis of the tool spindle, a vertical positioning mechanism that supports the front / rear positioning mechanism so as to move up and down, and an up / down movement positioning mechanism that is A left and right positioning mechanism that supports a right and left feed in a right and left horizontal direction, and the intermediate transfer socket is aligned with a desired tool on the magazine by the cooperation of the left and right positioning mechanism and the vertical positioning mechanism. The front and rear positioning mechanism causes the intermediate transfer socket to grip the tool aligned therewith and transfer the gripping tool into the swiveling surface of the exchange arm. Automatic tool changer, characterized in that the the like.

The automatic tool changer for a machine tool according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a substrate that can be removably mounted on the base in a direction perpendicular to the tool spindle, The substrate is mounted with the exchange arm device, the tool magazine, and the intermediate transfer device, and the substrate has the arm axis of the exchange arm and a number of tools on the tool magazine parallel to the tool spindle. An automatic tool changer characterized in that the change arm device, the tool magazine, and the intermediate transfer device can be attached to and detached from the machine tool as a single unit by maintaining a proper posture and adhering to the base. .